CN109073443B - 包覆成型的流体液位传感器及形成其的方法 - Google Patents

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Abstract

形成流体液位传感器的方法包括将加热元件和传感器的阵列耦合到基板的第一侧。基板的第二侧耦合到载体。该方法还包括将电接口耦合到载体并经由导电线将阵列电耦合到电接口。该方法进一步包括使电接口、基板的第一侧和导电线包覆成型以形成包覆成型的流体液位传感器。载体可以经由可释放的粘合剂耦合到基板的第二侧和电接口，并且可以在使流体液位传感器包覆成型之后被移除。

Description

包覆成型的流体液位传感器及形成其的方法
背景技术
打印设备将可打印流体喷射到打印介质上，以便在打印介质上形成图像或结构。可打印流体可以被存储在储槽(reservoir)或其他存储媒体(volume)中，打印设备从所述储槽或其他存储媒体取出可打印流体。随着时间的过去，储槽内可打印流体的液位或量减少。
附图说明
附图图示了本文中描述的原理的各种示例，并且是说明书的一部分。所图示的示例被给出仅用于说明，并不限制权利要求书的范围。
图1A是根据本文中描述的原理的一个示例的用于示例流体液位传感器的示例液体接口(interface)的一部分的图。
图1B是根据本文中描述的原理的一个示例的用于示例流体液位传感器的另一示例液体接口的部分的图。
图2是根据本文中描述的原理的一个示例的用于使用图1的流体液位传感器确定液体的液位的示例方法的流程图。
图3是根据本文中描述的原理的一个示例的示例液体液位感测系统的图。
图4是根据本文中描述的原理的一个示例的包括图3的液体液位感测系统的示例液体供应系统的图。
图5是根据本文中描述的原理的一个示例的包括图3的液体液位感测系统的另一示例液体供应系统的图。
图6是根据本文中描述的原理的一个示例的流体液位传感器的另一示例液体接口的一部分的图。
图7是根据本文中描述的原理的一个示例的图6的流体液位传感器的示例电路图。
图8是根据本文中描述的原理的一个示例的图6的示例液体接口的截面图(sectional view)。
图9A是根据本文中描述的原理的一个示例的图6的流体液位传感器的不完整前视图，图示了由加热器的脉冲产生所引起的示例热尖峰。
图9B是根据本文中描述的原理的一个示例的另一示例流体液位传感器的不完整前视图，图示了由加热器的脉冲产生所引起的示例热尖峰。
图9C是根据本文中描述的原理的一个示例的图9B的示例流体液位传感器的截面图，图示了由加热器的脉冲产生所引起的示例热尖峰。
图10是图示了根据本文中描述的原理的一个示例的随着时间的过去对加热器脉冲的不同感测温度响应的示例的图。
图11是根据本文中描述的原理的一个示例的另一示例流体液位传感器的图。
图12是根据本文中描述的原理的一个示例的图11的示例流体液位传感器的一部分的放大图。
图13是根据本文中描述的原理的一个示例的另一示例流体液位传感器的透视图。
图14是根据本文中描述的原理的一个示例的图13的示例流体液位传感器的前视图。
图15是根据本文中描述的原理的一个示例的图14的示例流体液位传感器的截面图。
图16是根据本文中描述的原理的一个示例的用于形成图13的示例流体液位传感器的示例方法的流程图。
图17是根据本文中描述的原理的一个示例，在单一化(singulation)之前已在其上形成多个流体液位传感器的示例面板的正视图。
图18A-18E是图示了根据本文中描述的原理的一个示例的图13的示例流体液位传感器在其形成时的截面图。
图19A是根据本文中描述的原理的一个示例的流体液位传感器的等距视图。
图19B是根据本文中描述的原理的一个示例的图19A的流体液位传感器沿着线A的侧面剖视图。
图20A至20F是根据本文中描述的原理的一个示例的在制造过程期间的图19A的流体液位传感器的侧视图。
图21是根据本文中描述的原理的一个示例的图19A的流体液位传感器沿着线B的截面图。
图22是根据本文中描述的原理的一个示例的耦合到流体的存储媒体的图19A的流体液位传感器的侧面剖视图。
图23是示出了根据本文中描述的原理的一个示例的形成用于可打印流体储槽的流体液位传感器的方法的流程图。
图24是描绘了根据本文中描述的原理的一个示例的硅厚度对图19A的流体液位传感器内的传感器性能的影响的图。
贯穿各图，相同的参考号码表示类似但不一定相同的元件。
具体实施方式
如上面提及的，随着时间的过去，当打印设备利用可打印流体时，储槽内的可打印流体的液位或量减少。许多设备可用于感测和确定可打印流体的储槽内的可打印流体的液位或量。在一些示例中，用于感测和确定储槽内的可打印流体的量的设备可能是复杂且制造起来昂贵的。
虚假的可打印流体液位或不准确的读数使得可打印流体设备的消费者对这样的产品不满意。更可靠且准确的流体液位传感器可以使得消费者群体具有更好的用户体验。
本文中描述的示例提供了一种形成流体液位传感器的方法。该方法包括将加热元件和传感器的阵列耦合到基板的第一侧。基板的第二侧耦合到载体(carrier)。该方法还包括将电接口耦合到载体并经由导电线将阵列电耦合到电接口。该方法进一步包括使电接口、基板的第一侧和导电线包覆成型以形成包覆成型的流体液位传感器。
将加热元件和传感器的阵列耦合到基板的第一侧包括将加热元件耦合到基板的第一侧以及将传感器与加热元件并置地耦合到基板的第一侧。在一个示例中，包覆成型品(overmold)是环氧树脂模塑料(EMC)。
在一个示例中，该方法包括将包覆成型的流体液位传感器耦合到容器。包覆成型的流体液位传感器突出到容器中。进一步地，该方法包括相对于容器的外部和包覆成型的流体液位传感器密封容器。
在一个示例中，将基板和电接口耦合到载体包括经由可释放的粘合剂将基板和电接口耦合到载体。进一步地，在一个示例中，基板包括硅。该方法可以进一步包括使基板变薄至近似100微米(μm)或更小。更进一步地，该方法包括移除载体。移除载体包括经由用于将载体耦合到基板的第二侧和电接口的可释放的粘合剂来移除载体。
本文中描述的示例还提供了一种流体液位传感器。流体液位传感器包括基板、耦合到基板的第一侧的加热元件和传感器的阵列、电接口、将阵列电子地耦合到电接口的焊线(wire bond)、以及包覆成型品。包覆成型品覆盖电接口、基板的第一侧和导电线以形成包覆成型的流体液位传感器。在一个示例中，基板近似100微米(μm)厚或更小。进一步地，在一个示例中，包覆成型品是环氧树脂模塑料(EMC)。
本文中描述的示例进一步提供了一种包括流体液位传感器的可打印流体储槽。流体液位传感器包括基板、耦合到基板的第一侧的加热元件和传感器的阵列、以及包覆成型品。包覆成型品覆盖基板的第一侧以形成包覆成型的流体液位传感器。可打印流体储槽还包括电接口，以及将阵列电子地耦合到电接口的焊线。包覆成型品覆盖电接口、基板的第一侧和焊线以形成包覆成型的流体液位传感器。可打印流体储槽进一步包括插入在包覆成型的流体液位传感器和可打印流体储槽之间以相对于可打印流体储槽的外部和包覆成型的流体液位传感器密封可打印流体储槽的密封件。
在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的系统和方法的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的装置、系统和方法。说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合该示例描述的特定特征、结构或特性如所描述的那样被包括，但是可以不被包括在其他示例中。
本公开描述了制造起来比较便宜的各种示例液体液位感测液体接口。如此后将描述的，在一些示例中，所公开的液体液位感测液体接口促进对包括宽范围的电阻温度系数的材料的使用。在一些示例中，所公开的液体液位感测液体接口良好地适于在不使用一般较昂贵的耐腐蚀材料的情况下感测另外的腐蚀性液体的液位。
图1图示了用于流体液位传感器的示例液体液位感测接口(24)。液体接口(24)与存储媒体(40)内的液体相互作用，并输出指示存储媒体(40)内的液体的当前液位的信号。处理这样的信号以确定存储媒体(40)内的液体的液位。液体接口(24)促进以低成本方式检测存储媒体(40)内的液体的液位。
如图1示意性地示出的，液体接口(24)包括条带(strip)(26)、加热器(30)的系列(28)和传感器(34)的系列(32)。条带(26)包括将延伸到容纳液体(42)的存储媒体(40)中的延长的条带。条带(26)支撑加热器(30)和传感器(34)，使得当存在液体(42)时，加热器(30)和传感器(34)的子集淹没在液体(42)内。
在一个示例中，条带(26)从顶部或从底部支撑，使得条带(26)的那些部分及其支撑的淹没在液体(42)内的加热器(30)和传感器(34)在所有侧上被液体(42)完全包围。在另一示例中，沿着存储媒体(40)的一侧支撑条带(26)，使得邻近存储媒体(40)的该侧的条带(26)的面不与液体(42)相对。在一个示例中，条带(26)包括延长的矩形的基本上平的条带。在另一示例中，条带(26)包括包含不同的多边形横截面或者圆形或椭圆形横截面的条带。
加热器(30)包括沿着条带(26)的长度隔开的单独的加热元件。加热器(30)中的每个足够接近传感器(34)，使得由单独的加热器发出的热量可以由关联的传感器(34)感测到。在一个示例中，每个加热器(30)可独立地致动以独立于其他加热器(30)发出热量。在一个示例中，每个加热器(30)包括电阻器。在一个示例中，每个加热器(30)以至少10mW的功率发出热脉冲达至少10μs的持续时间。
在所图示的示例中，加热器(30)用于发出热量并且不用作温度传感器。因此，加热器(30)中的每个可以由包括宽范围的电阻温度系数的多种多样的电阻材料构造。电阻器可以由其电阻温度系数或TCR来表征。TCR是电阻器的电阻中的根据周围温度的改变。TCR可以以ppm/℃来表达，其代表每摄氏度的百万分率。如下计算电阻温度系数：
电阻器的温度系数：TCR＝(R2-R1)e-6/R1*(T2-T1)，
其中TCR以ppm/℃为单位，R1在室温下以欧姆为单位，R2是以欧姆为单位的在操作温度下的电阻，T1是以℃为单位的室温，并且T2是以℃为单位的操作温度。
因为加热器(30)是分离的并且与温度传感器(34)不同，所以在用于形成加热器(30)的晶片制造过程中多种多样的薄膜材料选择是可用的。在一个示例中，加热器(30)中的每个具有相对高的每一区域散热、高温稳定性(TCR＜1000ppm/℃)、以及热量产生到周围介质和热传感器的亲密耦合。合适的材料可以是难熔金属及其相应合金，仅举几例，诸如钽及其合金和钨及其合金；然而，也可以使用其他散热设备，比如掺杂硅或多晶硅。
传感器(34)包括沿着条带(26)的长度隔开的单独的感测元件。传感器(34)中的每个足够接近对应的加热器(30)，使得传感器(34)可以对来自关联的或对应的加热器(30)的热传递进行检测或响应。传感器(34)中的每个输出指示或反映传输到特定传感器(34)的热量的信号，所述信号跟随并对应于来自关联的加热器的热脉冲。由关联的加热器传输的热量将取决于在到达传感器(34)之前传热通过的介质而变化。液体(42)具有比空气(41)更高的热容量。因此，液体(42)将相对于空气(41)不同地降低传感器(34)检测到的温度。因此，来自传感器(34)的信号之间的差异指示存储媒体(40)内的液体(42)的液位。
在一个示例中，传感器(34)中的每个包括具有特征温度响应的二极管。例如，在一个示例中，传感器(34)中的每个包括P-N结二极管。在其他示例中，可以采用其他二极管或者可以采用其他温度传感器。
在所图示的示例中，加热器(30)和传感器(34)由条带(26)支撑，以便沿着条带(26)的长度在彼此之间互相交叉或交错。出于本公开的目的，关于加热器和/或传感器和条带的术语“支撑”或“由……支撑”意味着加热器和/或传感器由条带承载，使得条带、加热器和传感器形成单个连接单元。可以在条带的外部或者内和内部上支撑这样的加热器和传感器。出于本公开的目的，术语“互相交叉”或“交错”意味着两个物品相对于彼此交替。例如，互相交叉的加热器和传感器可包括第一加热器，接着是第一传感器，接着是第二加热器，接着是第二传感器，等等。
在一个示例中，单独的加热器(30)可以发出热脉冲，所述热脉冲将由接近于该单独的加热器(30)的多个传感器(34)感测到。在一个示例中，每个传感器(34)与单独的加热器(30)隔开不大于20μm。在一个示例中，传感器(34)具有每英寸至少100个传感器(34)(每厘米至少40个传感器(34))的沿着条带(24)的最小一维密度。一维密度包括在沿着条带(26)的长度的方向上的每单位度量的传感器的数目，条带(26)的尺寸延伸到不同的深度，限定液体接口(24)的深度或液体液位感测分辨率。在其他示例中，传感器(34)具有沿着条带(24)的其他一维密度。例如，传感器(34)具有每英寸至少10个传感器(34)的沿着条带(26)的一维密度。在其他示例中，传感器(34)可以具有大约每英寸1000个传感器(每厘米400个传感器(34))或更大的沿着条带(26)的一维密度。
在一些示例中，垂直密度或者每垂直厘米或英寸的传感器的数目可沿着条带(26)的垂直或纵向长度变化。图1A图示了示例传感器条带(126)，其包括沿着其主要尺寸的变化密度的传感器(34)或者发射长度。在所图示的示例中，传感器条带(126)在沿着垂直高度或深度的那些区域中具有更大密度的传感器(34)，可以从更大程度的深度分辨率中受益更多。在所图示的示例中，传感器条带(126)具有包括第一密度的传感器(34)的下部(127)和包括第二密度的传感器(34)的上部(129)，第二密度小于第一密度。在这样的示例中，传感器条带(126)在存储媒体内的液体的液位接近空状态时提供更高程度的准确性或分辨率。在一个示例中，下部(127)具有每厘米至少(40)个传感器(34)的密度，而上部(129)具有每厘米小于10个传感器的密度，并且在一个示例中，具有每厘米4个传感器(34)的密度。在其他示例中，与传感器条带(126)的其他部分相比，传感器条带(126)的上部或中部可替代地具有更大密度的传感器。
加热器(30)中的每个和传感器(34)中的每个可在控制器的控制下选择性地致动。在一个示例中，控制器是条带(26)的一部分或由条带(26)承载。在另一示例中，控制器包括电连接到条带(26)上的加热器(30)的远程控制器。在一个示例中，接口(24)包括与控制器分离的组件，促进接口(24)的替换或促进通过分离的控制器对多个接口(24)的控制。
图2是示例方法(100)的流程图，所述示例方法(100)可以使用液体接口(诸如液体接口(24))来执行以感测和确定存储媒体内的液体的液位。如框102所指示的，控制信号被发送到加热器(30)，使得加热器(30)的子集或加热器(30)中的每个打开和关闭以便发出热脉冲。在一个示例中，控制信号被发送到加热器(30)，使得加热器(30)被顺序地致动或者打开和关闭(产生脉冲)以顺序地发出热脉冲。在一个示例中，加热器(30)被顺序地打开和关闭，例如以沿着条带(26)从顶部到底部或者沿着条带(26)从底部到顶部的顺序。
在另一示例中，基于搜索算法来致动加热器(30)，其中控制器标识最初应当使加热器(30)中的哪个产生脉冲，为了减少总时间或产生脉冲以确定存储媒体(40)内的液体(42)的液位的加热器(30)的总数目。在一个示例中，对最初什么加热器(30)产生脉冲的标识基于历史数据。例如，在一个示例中，控制器查阅存储器以获得关于存储媒体(40)内的液体(42)的最后感测到的液位的数据，并且在使距液体(42)的最后感测到的液位更远的其他加热器(30)产生脉冲之前使最接近于液体(42)的最后感测到的液位的那些加热器(30)产生脉冲。
在另一示例中，控制器基于存储媒体(40)内的液体(42)的所获得的最后感测到的液位来预测液体(42)的当前液位，并且在使距存储媒体(40)内的液体(42)的所预测的当前液位更远的其他加热器(30)产生脉冲之前使接近于液体(42)的所预测的当前液位的那些加热器(30)产生脉冲。在一个示例中，液体(42)的所预测的当前液位基于液体(42)的最后感测到的液位和自最后感测到液体(42)的液位以来的时间流逝。在另一示例中，液体(42)的所预测的当前液位基于液体(42)的最后感测到的液位和指示来自存储媒体(40)的液体(42)的消耗或取回的数据。例如，在液体接口(42)感测油墨供应中的油墨的存储媒体(40)的情况下，液体(42)的所预测的当前液位可以基于液体(42)的最后感测到的液位和诸如使用油墨等打印的页数之类的数据。
在又一个示例中，可以使加热器(30)顺序地产生脉冲，其中最初使接近于存储媒体(40)的深度范围的中心的加热器(30)产生脉冲，并且其中使其他加热器(30)以基于它们距存储媒体(40)的深度范围的中心的距离的顺序产生脉冲。在又一个示例中，使加热器(30)的子集同时产生脉冲。例如，可以使第一加热器和第二加热器同时产生脉冲，其中第一加热器和第二加热器沿着条带(26)与彼此充分隔开，使得第一加热器发出的热量不会传输或者不会到达意图感测来自第二加热器的热量的传输的传感器。使加热器(30)同时产生脉冲可以减少用于确定存储媒体(40)内的液体(42)的液位的总时间。
在一个示例中，每个热脉冲具有至少10μs的持续时间并且具有至少10mW的功率。在一个示例中，每个热脉冲具有在1和100μs之间并且高达一毫秒的持续时间。在一个示例中，每个热脉冲具有至少10mW并且高达且包括10W的功率。
如图2中的框104所指示的，针对每个发出的脉冲，关联的传感器(34)感测从关联的加热器到关联的传感器(34)的热传递。在一个示例中，在来自关联的加热器的热脉冲之后的预定时间段之后致动、打开或轮询每个传感器(34)。该时间段可以基于脉冲的开始、脉冲的结束或与脉冲的定时相关的一些其他时间值。在一个示例中，每个传感器(34)在来自关联的加热器(30)的热脉冲结束之后的至少10μs开始感测从关联的加热器(30)传输的热量。在一个示例中，每个传感器(34)在来自关联的加热器(30)的热脉冲结束之后的1000μs处开始感测从关联的加热器(30)传输的热量。在另一示例中，传感器(34)在等于热脉冲持续时间的时间段之后在来自关联的加热器的热脉冲结束之后发起对热量的感测，其中这样的感测发生在热脉冲持续时间的两到三倍之间的时间段内。在其他示例中，在热脉冲与通过关联的传感器(34)对热量的感测之间的时间延迟可以具有其他值。
如图2中的框106所指示的，控制器或另一控制器基于感测到的来自每个发出的脉冲的热传递来确定存储媒体(40)内的液体(42)的液位。例如，液体(42)具有比空气(41)更高的热容量。因此，液体(34)可以相对于空气(41)不同地降低传感器(34)检测到的温度。如果存储媒体(40)内的液体(42)的液位使得液体在特定加热器(30)和其关联的传感器(34)之间延伸，则与其中空气(41)在特定加热器(30)和其关联的传感器(34)之间延伸的情况相比，从特定加热器(32)到关联的传感器(34)的热传递将较少。基于在由关联的加热器(30)发出热脉冲之后由关联的传感器(34)感测到的热量，控制器确定是空气还是液体在特定加热器(30)和关联的传感器之间延伸。使用该确定和沿着条带(26)的加热器(30)和/或传感器(34)的已知位置以及条带(26)相对于存储媒体(40)的底部的相对定位，控制器确定存储媒体(40)内的液体(42)的液位。基于存储媒体(40)内的液体(42)的所确定的液位和存储媒体(40)的特性，控制器进一步能够确定存储媒体(40)内剩余的液体的实际体积或量。
在一个示例中，控制器通过查阅存储在存储器中的查找表来确定存储媒体(40)内的液体的液位，其中查找表将来自传感器(34)的不同信号与存储媒体(40)内的液体的不同液位相关联。在又一个示例中，控制器通过利用来自传感器(34)的信号作为算法或公式的输入来确定存储媒体(40)内的液体(42)的液位。
在一些示例中，方法100和液体接口(24)可以不仅用于确定存储媒体(40)内的液体(42)的最高液位或顶表面，而且可用于确定同时存在于存储媒体(40)中的不同液体的不同液位。例如，由于不同的密度或其他性质，不同的液体可以在彼此上成层，同时存在于单个存储媒体(40)中。这样的不同液体中的每种可具有不同的热传递特性。在这样的应用中，方法100和液体接口(24)可以用于标识第一液体的层在存储媒体(40)内结束的地方以及在第一液体下面或上面的第二不同液体的层开始的地方。
在一个示例中，通过显示器或音响设备输出存储媒体(40)内的液体的所确定的液位(或多个液位)和/或存储媒体(40)内的液体的所确定的体积或量。在其他示例中，所确定的液体液位或液体体积被用作用于向用户触发警报、警告等的基础。在一些示例中，所确定的液体液位或液体体积被用于触发补充液体的自动重排序或者阀的关闭以停止液体向存储媒体(40)中的流入。例如，在打印机中，存储媒体(40)内的液体的所确定的液位可以自动地触发更换墨盒或更换油墨供应的重排序。
图3图示了示例液体液位感测系统(220)。液体液位感测系统(220)包括载体(222)、上面描述的液体接口(24)、电互连(226)、控制器(230)和显示器(232)。载体(222)包括支撑条带(26)的结构。在一个示例中，载体(222)包括由聚合物、玻璃或其他材料形成或包括聚合物、玻璃或其他材料的条带(26)。在一个示例中，载体(222)具有嵌入的电迹线或导体。例如，载体(222)包括由编织的玻璃纤维织布与环氧树脂粘合剂组成的复合材料。在一个示例中，载体(222)包括玻璃增强的环氧树脂层压板、管、棒或印刷电路板。
上面描述的液体接口(24)沿着载体(222)的长度延伸。在一个示例中，液体接口(24)被胶合、键合(bond)或以其他方式固定到载体(222)。在一些示例中，取决于条带(26)的厚度和强度，可以省略载体(222)。
电互连(226)包括接口，来自如图1中描绘的接口(24)的传感器(34)的信号被通过所述接口传输到控制器(230)。在一个示例中，电互连(226)包括电接触垫(236)。在其他示例中，电互连(226)可以具有其他形式。电互连(226)、载体(222)和条带(24)共同形成流体液位传感器(200)，所述流体液位传感器(200)可以被结合到液体容器存储媒体中和被固定为液体容器存储媒体的一部分，或者可以是可以被暂时手动地插入到不同的液体容器或存储媒体中的分离的便携式感测设备。
控制器(230)包括处理单元(240)和关联的非暂时性计算机可读介质或存储器(242)。在一个示例中，控制器(230)与流体液位传感器(200)分离。在其他示例中，控制器(230)被结合作为传感器(200)的一部分。处理单元(240)将包含在存储器(242)中的指令归档(file)。出于本申请的目的，术语“处理单元”应意味着执行包含在存储器中的指令序列的目前开发的或未来开发的处理单元。指令序列的执行使得处理单元生成控制信号。指令可以加载到随机存取存储器(RAM)中，用于由处理单元从只读存储器(ROM)、大容量存储设备或一些其他持久贮存器执行。在其他实施例中，可以使用硬接线电路代替软件指令或与软件指令结合地使用硬接线电路以实现所描述的功能。例如，控制器(230)可以体现为至少一个专用集成电路(ASIC)的一部分。除非另外具体地指出，否则控制器(230)不限于硬件电路和软件的任何特定组合，也不限于用于由处理单元执行的指令的任何特定源。
遵循被包含在存储器(242)中的指令，处理单元(240)执行上面关于图2示出和描述的方法(100)。遵循存储器中提供的指令(242)，处理器(240)选择性地使加热器(30)产生脉冲。遵循存储器(242)中提供的指令，处理器(240)获得来自传感器(34)的数据信号，或者在数据信号中指示来自脉冲的热量的耗散和到传感器(34)的热传递。遵循存储器(242)中提供的指令，处理器(240)基于来自传感器(34)的信号来确定存储媒体(40)内的液体(42)的液位。如上面指出的，在一些示例中，控制器(230)可以使用容纳液体(42)的存储媒体(40)或腔室的特性来另外确定液体(42)的量或体积。
在一个示例中，显示器(232)接收来自控制器(230)的信号，并基于液体(42)的所确定的液位和/或存储媒体(40)内的液体(42)的所确定的体积或量来呈现可见数据。在一个示例中，显示器(232)呈现图标或其他图形，其描绘了填充有液体(42)的存储媒体(40)的百分比。在另一示例中，显示器(232)呈现液体(42)的液位或填充有液体(42)或没有液体(42)的存储媒体(40)的百分比的字母数字指示。在又一示例中，显示器(232)基于存储媒体(40)内的液体(42)的所确定的液位而呈现警报或“可接受”状态。在其他示例中，可以省略显示器(232)，其中存储媒体内的液体的所确定的液位用于自动地触发诸如对补充液体进行重排序、致动阀以向存储媒体添加液体、或者致动阀以终止进行的液体(42)向存储媒体(40)的添加之类的事件。
图4是图示了被结合作为液体供应系统(310)的一部分的液体液位感测系统(220)的截面图。液体供应系统(310)包括液体容器(312)、腔室(314)和流体或液体端口(316)。容器(312)限定腔室(314)。腔室(314)形成示例存储媒体(40)，液体(42)被容纳在所述存储媒体(40)中。如图4所示，载体(222)和液体接口(24)从腔室(314)的底侧伸出到腔室(314)中，促进在腔室(314)接近为完全空的状态时的液体液位确定。在其他示例中，液体接口(24)的载体(222)可替代地悬挂在腔室(314)的顶部上。
液体端口(316)包括液体通道，来自腔室(314)内的液体通过所述液体通道被递送和引导至外部接收者。在一个示例中，液体端口(316)包括阀或促进从腔室(314)中选择性地排出液体的其他机构。在一个示例中，液体供应系统(310)包括用于打印系统的离轴油墨供应。在另一示例中，液体供应系统(310)另外包括打印头(320)，其不定地(fluidly)耦合到腔室(314)以通过液体接口(316)接收来自腔室(314)的液体(42)。在一个示例中，包括打印头(320)的液体供应系统(310)可以形成打印盒。出于本公开的目的，术语“不定地耦合”意味着两个或更多个流体传输存储媒体直接地连接到彼此或通过中间存储媒体或空间连接到彼此，使得流体可以从一个存储媒体流入另一存储媒体中。
在图4中图示的示例中，经由诸如通用串行总线连接器之类的接线连接器(324)或其他类型的连接器来促进远离液体供应系统(310)或与液体供应系统(310)分离的控制器(230)之间的通信。控制器(230)和显示器(232)如上面所描述的那样操作。
图5是图示了液体供应系统(410)；液体供应系统(310)的另一示例的截面图。液体供应系统(410)类似于液体供应系统(310)，除了液体供应系统(410)包括代替液体端口(316)的液体端口(416)。液体端口(416)类似于液体端口(316)的接口，除了液体端口(416)被提供在容器(312)的腔室(314)上方的盖(426)中。与系统(310)的组件对应的系统(410)的那些剩余组件被类似地编号。
图6-8图示了流体液位传感器(500)；图2的流体液位传感器(200)的另一示例。图6是图示了液体接口(224)的一部分的图。图7是传感器(500)的电路图。图8是沿着线8-8取的通过图6的液体接口(224)的截面图。如图6所示，液体接口(224)类似于上面结合图1描述的液体接口(24)，因为液体接口(224)包括支撑加热器(530)的系列和温度传感器(534)的系列的条带(26)。在所图示的示例中，加热器(530)和温度传感器(534)沿着条带(26)的长度(L)互相交叉或交错。长度(L)是条带(26)的主要尺寸，所述条带(26)在传感器(500)被使用时延伸跨过不同的深度。在所图示的示例中，每个传感器(534)与其关联的或对应的加热器(530)隔开小于或等于20μm并且标称为10μm的如在沿着长度(L)的方向上测量的间隔距离(S)。在所图示的示例中，传感器(534)及其关联的加热器(530)被成对地布置，其中邻近对中的加热器(530)与彼此分开至少25μm的如在沿着长度(L)的方向上测量的距离(D)以减少连续加热器之间的热串扰。在一个示例中，连续加热器(530)与彼此分开在25μm和2500μm之间并且标称为100μm的距离(D)。
如图7中描绘的，每个加热器(530)包括电阻器(550)，其可以通过晶体管(552)的选择性致动来选择性地打开和关闭。每个传感器(534)包括二极管(560)。在一个示例中，用作温度传感器的二极管(560)包括P-N结二极管。每个二极管(550)具有对温度中的改变的特征响应。特别地，每个二极管(550)具有响应于温度中的改变而改变的正向电压。二极管(550)展现温度和施加电压之间的近似线性的关系。因为温度传感器(530)包括二极管或半导体结，所以传感器(500)具有较低的成本并且可以使用半导体制造技术在条带(26)上制造。
图8是传感器(500)的一个示例的一部分的截面图。在所图示的示例中，条带(26)由载体(222)支撑，如上面描述的那样。在一个示例中，条带(26)包括硅，而载体(222)包括聚合物或塑料。在所图示的示例中，加热器(530)包括多晶硅加热器，其由条带(26)支撑但通过电绝缘层(562)(诸如二氧化硅层)与条带(26)分离。在所图示的示例中，加热器(530)进一步由外部钝化层(564)封装，所述外部钝化层(564)抑制加热器(530)与被感测的液体之间的接触。钝化层(564)保护加热器(530)和传感器(534)免受将由与被感测的液体或油墨的腐蚀性接触而另外引起的毁坏。在一个示例中，外部钝化层(564)包括碳化硅和/或原硅酸四乙酯(TEOS)。在其他示例中，层(562)和(564)可以省略或者可以由其他材料形成。
如图7和8所示，传感器(500)的构造产生提供附加的热阻(R)的各种层或障碍。由加热器(530)发出的热脉冲跨过这样的热阻传输到关联的传感器(534)。来自特定加热器(530)的热量传输到关联的传感器(534)的速率取决于特定加热器(530)是由空气(41)还是液体(42)接界而变化。来自传感器(534)的信号将取决于它们被跨过空气(41)还是液体(42)传输而变化。不同的信号用于确定存储媒体(40)内的液体(42)的当前液位。
图9A、9B和9C图示了液体接口(624)和(644)；液体接口(24)的其他示例。在图9A中，加热器和传感器被成对(标记为0，1，2......N)地布置。液体接口(624)类似于图1的液体接口(24)，除了加热器(30)和传感器(34)被垂直地沿着条带(26)的长度布置在并排对的阵列中，而不是垂直地沿着条带(26)的长度交错或互相交叉。
图9B和9C图示了液体接口(644)；图1的液体接口(24)的另一示例。液体接口(644)类似于图1的液体接口(24)，除了加热器(30)和传感器(34)被布置在垂直地沿着条带(26)的长度隔开的堆叠的阵列中。图9C是接口(644)的截面图，进一步图示了加热器(30)和传感器(34)的对的堆叠布置。
图9A-9C另外图示了加热器/传感器对(1)中的加热器(30)的脉冲产生以及热量通过邻近材料的随后耗散的示例。在图9A-9C中，随着热量进一步远离热源——即加热器/传感器对(1)中的加热器(30)行进，热量的温度或强度耗散或下降。在图9A至9C中通过交叉影线的变化图示了热量的耗散。
图10图示了图9A-9C中示出的示例脉冲产生的一对时间同步图。图10图示了加热器传感器对(1)中的加热器(30)的脉冲产生与加热器/传感器对(0，1，2......N)中的传感器(34)随着时间的过去的响应之间的关系。如图10所示，每对(0，1，2......N)中的传感器(34)中的每个的响应取决于是空气还是液体在相应的加热器/传感器对(0，1，2......N)上方或与相应的加热器/传感器对(0，1，2......N)邻近而变化。在存在空气的情况下与存在液体的情况下，特征瞬态曲线和幅度标度是不同的。因此，来自接口(644)以及诸如接口(24)和(624)之类的其他接口的信号指示存储媒体内的液体的液位。
在一个示例中，诸如上面描述的控制器(230)之类的控制器通过使一对加热器/传感器的加热器(30)单独地产生脉冲来确定被感测的存储媒体内的液体的液位，并相对于加热器脉冲产生参数来比较如从同一对中的传感器感测到的温度的幅度以确定是液体还是空气与单独的加热器/传感器对邻近。控制器(230)针对阵列中的每对执行这样的脉冲产生和感测，直到找到或标识出被感测的存储媒体内的液体的液位。例如，控制器(230)可以首先使对(0)中的加热器(30)产生脉冲并将由对(0)中的传感器(34)提供的感测温度与预定阈值进行比较。此后，控制器(30)可以使对(1)中的加热器(30)产生脉冲并将由对(1)中的传感器(34)提供的感测温度与预定阈值进行比较。重复该过程，直到找到或标识出液体的液位。
在另一示例中，诸如上面描述的控制器(230)之类的控制器通过使一对中的加热器(30)单独地产生脉冲并且比较如由多对中的传感器感测到的多个温度幅度来确定被感测的存储媒体内的液体的液位。例如，控制器(230)可以使对(1)中的加热器(30)产生脉冲，并且此后比较由对(1)中的传感器(34)感测到的温度、由对(0)中的传感器(34)感测到的温度、由对(2)中的传感器(34)感测到的温度等，每个温度由对(1)中的加热器(30)的脉冲产生所引起。在一个示例中，控制器(230)可以利用对由单个热脉冲所引起的来自垂直地沿着液体接口的不同传感器(34)的多个温度幅度的分析，以确定是液体还是空气与包括产生了脉冲的加热器的加热器传感器对邻近。在这样的示例中，控制器(230)通过使阵列的每对中加热器单独地产生脉冲并分析所得到的对应的多个不同温度幅度来执行这样的脉冲产生和感测，直到找到或标识出被感测的存储媒体(40)内的液体(42)的液位。
在另一示例中，控制器(230)可以基于由单个热脉冲所引起的垂直地沿着液体接口的多个温度幅度中的差异来确定被感测的存储媒体(40)内的液体(42)的液位。例如，如果特定传感器(34)的温度幅度相对于邻近传感器(34)的温度幅度剧烈地改变，则剧烈的改变可以指示液体(42)的液位在这两个传感器(34)处或之间。在一个示例中，控制器(230)可以将邻近传感器(34)的温度幅度之间的差异与预定阈值进行比较，以确定液体(42)的液位是在这两个传感器(34)的已知垂直位置处还是在这两个传感器(34)的已知垂直位置之间。
在其他示例中，诸如上面描述的控制器(230)之类的控制器基于基于来自单个传感器(34)的信号的瞬态温度曲线或基于来自多个传感器(34)的信号的多个瞬态温度曲线的轮廓来确定被感测的存储媒体(40)内的液体(42)的液位。在一个示例中，诸如上面描述的控制器(230)之类的控制器通过使一对(0，1，2......N)中的加热器(30)单独地产生脉冲来确定被感测的存储媒体(40)内的液体(42)的液位，并相对于预定义阈值或预定义曲线来比较由同一对(0，1，2......N)中的传感器产生的瞬态温度曲线，以确定是液体(42)还是空气(41)与单独的加热器/传感器对(0，1，2......N)邻近。控制器(230)针对阵列的每对(0，1，2......N)执行这样的脉冲产生和感测，直到找到或标识出被感测的存储媒体(40)内的液体(42)的液位。例如，控制器(230)可以首先使对(0)中的加热器(30)产生脉冲并将所得到的由对(0)中的传感器(34)产生的瞬态温度曲线与预定阈值或预定义比较曲线进行比较。此后，控制器(230)可以使对(1)中的加热器(30)产生脉冲并将所得到的由对(1)中的传感器(34)产生的瞬态温度曲线与预定阈值或预定义比较曲线进行比较。重复该过程，直到找到或标识出液体(42)的液位。
在另一示例中，诸如上面描述的控制器(230)之类的控制器通过使一对(0，1，2......N)中的加热器(30)单独地产生脉冲来确定被感测的存储媒体(40)内的液体(42)的液位，并比较由多对(0，1，2......N)中的传感器(43)产生的多个瞬态温度曲线。例如，控制器(230)可以使对(1)中的加热器(30)产生脉冲，并且此后比较所得到的由对(1)中的传感器(34)产生的瞬态温度曲线、所得到的由对(0)中的传感器(34)产生的瞬态温度曲线、所得到的由对(2)中的传感器(34)产生的瞬态温度曲线等，每个瞬态温度曲线由对(1)中的加热器(30)的脉冲产生所引起。在一个示例中，控制器(230)可以利用对由单个热脉冲所引起的来自垂直地沿着液体接口的不同传感器(34)的多个瞬态温度曲线的分析，以确定是液体(42)还是空气(41)与包括产生了脉冲的加热器(30)的加热器传感器对(0，1，2......N)邻近。在这样的示例中，控制器(230)通过使阵列中的每对(0，1，2......N)中的加热器(30)单独地产生脉冲并分析所得到的对应的多个不同瞬态温度曲线来执行这样的脉冲产生和感测，直到找到或标识出被感测的存储媒体(40)内的液体(42)的液位。
在另一示例中，控制器(230)可以基于由单个热脉冲所引起的由垂直地沿着液体接口的不同传感器(34)产生的多个瞬态温度曲线中的差异来确定被感测的存储媒体(40)内的液体(42)的液位。例如，如果特定传感器(34)的瞬态温度曲线相对于邻近传感器(34)的瞬态温度曲线剧烈地改变，则剧烈的改变可指示液体(42)的液位在这两个传感器(34)处或之间。在一个示例中，控制器(230)可以将邻近传感器(34)的瞬态温度曲线之间的差异与预定义阈值进行比较，以确定液体(42)的液位是在这两个传感器(0，1，2......N)的已知垂直位置处还是在这两个传感器(0，1，2......N)的已知垂直位置之间。
图11和12图示了传感器(700)；图6-8的传感器(500)的示例。传感器(700)包括载体(722)、液体接口(224)、电接口(726)、驱动器(728)和轴环(collar)(730)。载体(722)类似于上面描述的载体(222)。在所图示的示例中，载体(722)包括模塑的聚合物。在其他示例中，载体(722)可包括玻璃或其他材料。
上面描述了液体接口(224)。液体接口(224)沿着载体(722)的长度被键合、胶合或以其他方式粘附到载体(722)的面。载体(722)可以由玻璃、聚合物、FR4或其他材料形成，或包括玻璃、聚合物、FR4或其他材料。
电接口(726)包括印刷电路板，所述印刷电路板包括电接触垫(236)，用于做出与上面关于图3-5描述的控制器(230)的电连接。在所图示的示例中，电接口(726)被键合或以其他方式粘附到载体(722)。电接口(726)电连接到驱动器(728)以及例如图6的液体接口(224)的加热器(530)和传感器(534)。在一个示例中，驱动器(728)包括专用集成电路(ASIC)，其响应于通过电接口(726)接收的信号而驱动加热器(530)和传感器(534)。在其他示例中，对加热器(530)的驱动和由传感器(534)进行的感测可替代地由完全集成的驱动器电路代替ASIC来控制。
轴环(730)在载体(722)周围延伸，并且用作载体(722)和液体容器(40)之间的供应集成接口，其中传感器(700)用于检测存储媒体(40)内的液体(42)的液位。在一些示例中，轴环(730)提供液体密封，将包含在被感测的存储媒体(40)内的液体与电接口(726)分离。如图11所示，在一些示例中，驱动器(728)以及在驱动器(728)、液体接口(224)和电接口(726)之间的电连接进一步由保护性电绝缘焊线粘合剂或密封剂(735)(诸如环氧树脂模塑料的层)覆盖。
图13-15图示了传感器(800)；图6-8的传感器(500)的另一示例。传感器(800)类似于传感器(700)，除了图13-15的传感器(800)包括代替载体(722)的载体(822)，并省略电接口(726)。载体(822)包括印刷电路板或包括嵌入的电迹线和接触垫的其他结构，用来促进安装在载体(822)上的各种电子组件之间的电连接。在一个示例中，载体(822)包括由编织的玻璃纤维织布与环氧树脂粘合剂组成的复合材料。在一个示例中，载体(822)包括玻璃增强的环氧树脂层压板、管、棒或印刷电路板，诸如FR4印刷电路板。
如图14和15所示，液体接口(224)通过管芯(die)附连粘合剂(831)键合到载体(822)。液体接口(224)被进一步引线键合到驱动器(728)，并且电接触垫(836)被提供作为载体(822)的一部分。密封剂(735)叠覆或覆盖液体接口(224)、驱动器(728)和电接触垫(836)之间的焊线。如图13所示，轴环(730)被定位在液体接口(224)的下端和电接触垫(836)之间的密封剂(735)周围。
图16、17和18A-18E图示了用于形成流体液位传感器(800)的一个示例方法。图16图示了用于形成流体液位传感器(800)的方法(900)。如框902所指示的，液体接口(224)附连到载体(822)。如框904所指示的，驱动器(728)也附连到载体(822)。图18A图示了在液体接口(224)和驱动器(728)的附连之前的载体(822)。图18B图示了在图14中描绘的接口(224)和驱动器(728)与粘合剂层(831)附连之后的传感器(800)。在一个示例中，粘合剂层(831)被压印(stamp)在载体(822)上以精确地定位粘合剂层(831)。在一个示例中，液体接口(24)、驱动器(728)的附连进一步包括粘合剂层(831)的固化。
如图16的框906所指示的，液体接口(224)引线键合到用作电互连的载体(822)的接触垫(836)。如图16中的框908所指示的，然后将图18C中示出的焊线(841)封装在密封剂(735)内。在一个示例中，密封剂被固化。如图17中描绘的，在一个示例中，多个传感器(800)可以形成为单个面板(841)的一部分。例如，包括用于多个传感器(800)的导电迹线和接触垫的单个FR4面板可以用作基板，可以在其上形成液体液位感测接口(224)、驱动器(728)和密封剂(735)。如图16的框910所指示的，在这样的示例中，从面板将单独的传感器(800)单一化。如图18E所图示的，在其中传感器(800)将被结合作为液体或流体供应的一部分的应用中，轴环(730)被进一步固定到焊线(841)和液体液位感测接口(224)的下端(847)之间的载体(822)。在一个示例中，轴环(730)通过粘合剂黏附地键合到载体(822)，所述粘合剂随后被固化。
图19A至24描述了根据本文中描述的原理的另一示例的流体液位传感器。结合图19A至24描述的示例包括模塑的长条(sliver)，其中流体液位传感器的各种元件被包覆成型。在一个示例中，包覆成型品是环氧树脂模塑料(EMC)，其用于将多个流体液位传感器保持在适当的位置。由EMC形成的便宜模塑基板还为互连迹线提供物理支持，并支持焊线。包覆成型的流体液位传感器制造起来便宜若干倍。为了进一步降低成本，电互连从长条延伸到印刷电路板(PCB)或引线框架。PCB或引线框架将长条连接到电接口，因此流体液位传感器可以直接地而不是使用昂贵的带式自动键合(TAB)电路或表面贴装技术(SMT)连接器连接到打印设备的电触点。因此，包覆成型的流体液位传感器及其相应的电互连可以简化设计和组装过程。
图19A是根据本文中描述的原理的一个示例的流体液位传感器(1900)的等距视图。流体液位传感器(1900)包括包括印刷电路板的电接口(726)，所述印刷电路板包括电接触垫(236)，用于做出与如上面关于图3-5所描述的控制器(230)的电连接。流体液位传感器(1900)进一步包括与电接口(726)包覆成型到可模塑基板(1902)中的长条管芯(1901)。
图19B是根据本文中描述的原理的一个示例的图19A的流体液位传感器(1900)沿着线A的侧面剖视图。电接口(726)经由焊线(1903)电耦合到长条管芯(1901)，所述焊线(1903)在位于电接口(726)的与电接触垫(236)相对(opposite)的一侧上的接触垫(1936)和位于长条管芯(1901)上的电接触垫(1937)之间延伸。加热器(30)和传感器(34)的阵列被布置在长条管芯(1901)上与流体液位传感器(1900)接触到空气(41)或液体(42)的地方相对的一侧上，如下面将更详细地描述的。尽管在图19B的长条管芯(1901)上布置了若干加热器(30)和传感器(34)，但是如本文中描述的，可以在长条管芯(1901)上布置任何数目的加热器(30)和传感器(34)。
图20A至20G是根据本文中描述的原理的一个示例的在制造过程期间的图19A的流体液位传感器(1900)的侧视图。由于使用包覆成型工艺，流体液位传感器(1900)的制造过程减少。制造过程可以通过制备其上布置有加热器(30)和传感器(34)的阵列的硅管芯(2001)从图20A开始。在一个示例中，加热器(30)和传感器(34)的阵列可以是薄膜或在厚度上从几分之一纳米变动到若干微米的其他类型的材料层。电接触垫(1937)也被布置在硅管芯(2001)上，以允许加热器(30)和传感器(34)的阵列与其他电路和控制逻辑之间的电耦合。
在一个示例中，硅管芯(2001)具有如图20B中的Hs所表示的在近似10μm至100μm之间的厚度。这在硅管芯(2001)内提供足够高的热传递速率(Δt)，并允许传感器(34)通过硅管芯(2001)检测到诸如空气(41)或液体(42)之类的流体。在一个示例中，硅基板越薄，用来检测热传递速率(Δt)的架构就越敏感。因此，在图20B中，使硅管芯(2001)变薄以实现期望的Δt。Δt可以定义为与空气(41)并置的传感器(34)和与液体(42)并置的传感器(34)之间的温度差。在一个示例中，硅管芯(2001)可能经受管芯工艺，其中从晶片切出硅管芯(2001)。此时，已经形成长条管芯(1901，图19A和19B)。
如图20C中描绘的，制造过程可以继续将包括硅管芯(2001)的长条管芯(1901，图19A和19B)和电接口(726)粘附到载体(2050)。长条管芯(1901，图19A和19B)和电接口(726)经由临时键合用粘合剂(2031)(诸如Nitto Denko的Revalpha热释放粘合带)耦合到载体(2050)。载体(2050)帮助将长条管芯(1901，图19A和19B)和电接口(726)临时保持在适当的位置并在包覆成型过程之前和期间重新定位或运输组装件，如下面将更详细地描述的。
为了将长条管芯(1901，图19A和19B)电耦合到电接口(726)，如图20D中描绘的那样包括焊线(2002)。焊线(2002)将位于长条管芯(1901)上的电接触垫(1937)与位于电接口(726)的与电接触垫(236)相对的一侧上的接触垫(1936)连接。
如上面所描述的，电接口(726)包括电接触垫(236)。电接口还可以包括许多表面贴装技术(SMT)(2020)，诸如集成电路封装，其电耦合到长条管芯(1901)。然而，结合图18A至18E描述的描绘不包括SMT(2020)的系统的示例也可受益于此处结合图20A至20G描述的制造过程。
移到图20E，利用包覆成型材料(2004)使电接口(726)、其上被布置加热器(30)和传感器(34)的阵列的长条管芯(1901)的硅管芯(2001)的第一侧、以及焊线(2002)包覆成型以形成包覆成型的流体液位传感器(1900)。在一个示例中，包覆成型材料(2004)可以是如上面所描述的环氧树脂模塑料(EMC)。EMC在本文中被广义地定义为包括至少一个环氧官能团的任何材料。在一个示例中，EMC是自交联环氧树脂。在该示例中，EMC可以通过催化均聚反应来固化。在另一示例中，EMC可以是使用共反应物来固化聚环氧化物的聚环氧化物。在这些示例中，EMC的固化形成具有高机械性质和耐高温及化学性的热固性聚合物。
在一个示例中，电接口(726)、长条管芯(1901)和焊线(2002)的多个集合可以一起包覆成型到单片包覆成型基板中。在该示例中，为了分离所述集合，可以切割或分离单片包覆成型基板以形成单独的包覆成型的流体液位传感器(1900)。可以使用任何类型的切割工艺，包括例如锯或激光切片。
在一个示例中，可以使用EMC的包覆成型品来将长条管芯(1901)和电接口(726)保持在适当的位置，如图20A至20E所描绘的。由EMC形成的便宜模塑基板为焊线(2002)提供物理支持。进一步地，包覆成型的流体液位传感器(1900)制造起来便宜若干倍；可以在包覆成型的流体液位传感器(1900)或其中包覆成型的流体液位传感器(1900)被结合的设备的零售价中反映的成本。进一步地，包覆成型的流体液位传感器(1900)可以简化流体储槽组装过程，因为包覆成型的流体液位传感器(1900)可以被集成到存储媒体(40)中作为单个单元。
为了进一步降低制造方面的成本，电互连可以从加热器(30)和传感器(34)的阵列延伸到印刷电路板(PCB)或引线框架。在该示例中，PCB或引线框架将加热器(30)和传感器(34)的阵列连接到长条管芯(1901)的边缘，因此包覆成型的流体液位传感器(1900)可以直接地而不是使用昂贵的带式自动键合(TAB)电路或表面贴装技术(SMT)连接器连接到打印设备的电触点。因此，包覆成型的流体液位传感器(1900)及其相应的电互连简化了流体液位传感器的设计和组装过程。
再次参考图20E，电接口(726)、长条管芯(1901)和焊线(2002)完全嵌入模塑材料(2004)内。关于电接口(726)，电接口(726)的第一侧完全嵌入模塑材料(2004)内，并且接触垫(236)依然暴露，以便允许电信号行进通过电接口(726)并且经由焊线(2002)到长条管芯(1901)。
关于焊线(2002)，由于焊线(2002)未暴露于大气或诸如存储媒体(40)中包含的那些流体之类的流体，焊线(2002)在模塑材料(2004)内的完全嵌入提供了包覆成型的流体液位传感器(1900)的更高可靠性。这可以减少，并且在一些实例中甚至消除，大气或流体降解或者与焊线(2002)发生化学反应的可能性。
关于长条管芯(1901)，在该示例中，其上被布置加热器(30)和传感器(34)的阵列的长条管芯(1901)的硅管芯(2001)的第一侧完全嵌入在模塑材料(2004)内。应注意，在所有实例中，第一侧不需要完全嵌入在模塑材料内。像键合线(2002)一样，模塑材料(2004)中的加热器(30)和传感器(34)的阵列的嵌入可以减少，并且在一些实例中甚至消除，大气或流体降解或者与加热器(30)和传感器(34)的阵列发生化学反应的可能性。这可以增加包覆成型的流体液位传感器(1900)的可靠性。
现在转向图20F，以相对于例如图20E的倒转定向来描绘包覆成型的流体液位传感器(1900)。进一步地，在图20F中，已移除载体(2050)。由于载体(2050)不为关于包覆成型的流体液位传感器(1900)的操作的功能目的服务，并且有助于制造过程，可以移除载体(2050)。在一个示例中，临时键合用粘合剂(2031)可以是可释放的粘合剂，其可以在例如包覆成型的流体液位传感器(1900)的制造完成之后被选择性地移除。以该方式，可以从包覆成型的流体液位传感器(1900)中选择性地移除载体(2050)。
在一个示例中，加热器(30)和传感器(34)的多个阵列可以被包括在包覆成型的流体液位传感器(1900)中。在该示例中，加热器(30)和传感器(34)的所述多个阵列是菊链式的，其中所述多个阵列被相对于彼此依次接线。所述多个阵列可以连同例如包覆成型材料(2004)内的电接口(726)一起包覆成型，以形成具有嵌入的菊链式阵列的包覆成型的流体液位传感器(1900)。
图21是根据本文中描述的原理的一个示例的图19A的流体液位传感器(1900)沿着线B的截面图。图21的示例是诸如结合图20A至20F所描述的包覆成型的流体液位传感器(1900)的示例。流体液位传感器(1900)包括硅管芯(2001)内形成或嵌入的传感器(34)。如上面所描述的，传感器(34)位于硅模(2001)的与空气(41)或液体(42)相对的一侧上，流体液位传感器(1900)浸入到所述空气(41)或液体(42)中。
将原硅酸四乙酯(TEOS)层(2101)置于传感器(34)下方，使得传感器(34)的三侧邻接硅管芯(2001)，并且传感器(34)的第四侧邻接TEOS层(2101)。TEOS是具有化学式Si(OC2H5)4的化合物。加热器(30)被布置在TEOS层(2101)内的所有侧上。
进一步地，包覆成型材料(2004)围绕硅管芯(2001)的三侧和TEOS层(2101)的三侧。以该方式，加热器(30)和传感器(34)完全与空气(41)或液体(42)隔离。在图21的示例中，包覆成型材料(2004)与硅管芯(2001)的暴露于空气(41)或液体(42)的表面齐平。然而，在其他示例中，包覆成型材料(2004)可以延伸到硅管芯(2001)的暴露于空气(41)或液体(42)的表面下方以暴露硅管芯(2001)的各侧的部分。
在图21中表示为Hfls的流体液位传感器(1900)的高度可以近似为1毫米(mm)。进一步地，在图21中表示为Hst的硅管芯(2001)和TEOS层(2101)的高度可以近似在0.01和0.1mm之间。尽管加热器(30)和传感器(34)的布置被描绘为一个在另一个上成层，但是可以采用包括在本文中描述的那些布置的在流体液位传感器(1900)内的加热器(30)和传感器(34)的任何布置或配置，所述那些布置包括加热器(30)和传感器(34)在硅管芯(2001)的未暴露于空气(41)或液体(42)的一侧上。
图22是根据本文中描述的原理的一个示例的耦合到流体(41、42)的存储媒体(40)的图19A的流体液位传感器(1900)的侧面剖视图。如本文中描述的存储媒体(40)是容纳许多流体(41、42)的容器。在一个示例中，流体包括空气(41)和可打印流体(42)，诸如油墨。流体液位传感器(1900)延伸到存储媒体(40)的内部中，如上面结合图4和5类似地描述的那样。因此，上面结合图4和5的描述可以找到图22中包括的类似元件的描述。然而，图22的示例进一步包括轴环(2130)，用来密封存储媒体(40)和流体液位传感器(1900)的接口内的任何空间。在一个示例中，轴环(2130)可以是包覆成型的流体液位传感器(1900、2005)顶部上的包覆成型品。在该示例中，将附加的包覆成型材料(2004)应用于包覆成型的流体液位传感器(1900)以填充存储媒体(40)和流体液位传感器(1900)的接口内的任何空间。在另一示例中，密封特征可以在在存储媒体(40)和流体液位传感器(1900)之间产生接口的例如流体液位传感器(1900)的传递模塑期间形成。在该示例中，附加的衬垫或其他密封元件可以耦合到该密封特征，以帮助相对于包覆成型的流体液位传感器(1900)密封存储媒体(40)。
图23是示出了根据本文中描述的原理的一个示例的形成用于可打印流体储槽的流体液位传感器的方法的流程图。图23的方法可以通过将加热元件(30)和传感器(34)的阵列耦合(框2301)到基板的第一侧(诸如例如，硅管芯(2001))开始。在一个示例中，基板(2001)可以变薄到近似100微米(μm)或更小。
基板(2001)的第二侧耦合(框2302)到载体(2050)。进一步地，电接口(726)耦合(框2303)到载体(2050)。在一个示例中，将基板(2001)和电接口(726)耦合(框2302、2303)到载体(2050)包括经由可释放的粘合剂将基板(2001)和电接口(726)耦合到载体(2050)。进一步地，在一个示例中，图23的方法可以进一步包括移除载体(2050)。移除载体(205)可包括经由用于将载体(2050)耦合到基板(2001)和电接口(726)的可释放的粘合剂来移除载体。
阵列经由诸如焊线(2002)之类的导电线电耦合(框2304)到电接口(726)。电接口(726)、基板(2001)的第一侧和导电线(2002)被包覆成型(框2305)以形成包覆成型的流体液位传感器(1900)。在一个示例中，将加热元件(30)和传感器(34)的阵列耦合(框2301)到基板(2001)的第一侧包括将加热元件(30)耦合到基板的第一侧，以及将传感器(34)与加热元件(30)并置地耦合到基板的第一侧。这允许加热元件(30)向硅管芯(2001)提供热量以供传感器(34)检测，确定冷却速率，并基于检测到的冷却速率来确定包覆成型的流体液位传感器(1900)的那部分是暴露于空气(41)还是流体(42)。
在一个示例中，该方法可以包括将包覆成型的流体液位传感器(1900)耦合到容器(312)。在该示例中，包覆成型的流体液位传感器(1900)突出到容器(312)中。进一步地，该方法可包括相对于容器(312)的外部和包覆成型的流体液位传感器(1900)密封容器(312)。更进一步地，在一个示例中，该方法可以包括从已经形成并一起包覆成型的流体液位传感器(1900)的面板单一化单独的流体液位传感器(1900)。
图24是描绘了根据本文中描述的原理的一个示例的硅厚度对图19A的包覆成型的流体液位传感器(1900)内的传感器(34)性能的影响的图(2400)。图(2400)描绘了作为硅厚度的函数的传感器性能。如图(2400)中所描绘的，硅厚度和传感器(34)性能之间的相互关系是非线性的。随着如由图20B中的Hs表示的硅管芯(2001)的厚度增加，传感器(34)的性能可能由于归因于不断增加的硅厚度的传感器(34)检测温度中的改变的无能力而降低。换言之，随着硅管芯(2001)的厚度增加，硅管芯(2001)可以充当散热器并抑制通过硅管芯(2001)的热传递。因此，上面描述的热传递速率(Δt)可能降低。随着硅管芯(2001)的厚度达到阈值，传感器(34)可能变得难以或在一些实例中甚至不可能检测到温度中的改变。
然而，相反，随着硅管芯(2001)的厚度减小，传感器(34)检测通过硅管芯(2001)的温度中的改变的能力增加。例如，如图(2400)中所描绘的，在100μm硅管芯(2001)厚度下，Δt近似为5.5℃。在80μm硅管芯(2001)厚度下，Δt增加至近似6.5℃。在60μm硅管芯(2001)厚度下，Δt增加到近似8.0℃。在40μm硅管芯(2001)厚度下，Δt增加到近似10.6℃。在20μm硅管芯(2001)厚度下，Δt增加到近似16.0℃。然而，在另一方向上移动，在120μm硅管芯(2001)厚度下，Δt降低到近似4.8℃。因此，随着硅管芯(2001)的厚度减小并且Δt变得越来越明显，传感器(34)检测温度中的改变的能力增加。进一步地，随着Δt中的增加，给定的传感器(34)能够更好地区分是空气(41)还是液体(42)与传感器(34)并置。如在本说明书和所附权利要求书中使用的，术语“近似”或类似语言有意要被广泛地理解为与上面的温度相结合，如所描述的温度加或减(±)0.5℃。
在本文中参考根据本文中描述的原理的示例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图来描述本发明的系统和方法的各方面。流程图图示和框图的每个框以及流程图图示和框图中的框的组合可以由计算机可用程序代码实现。计算机可用程序代码可以被提供给通用计算机、专用计算机的处理器或其他可编程数据处理装置以产生机器，使得计算机可用程序代码在经由例如图3的控制器(230)或其他可编程数据处理装置执行时实现在一个或多个流程图和/或框图框中指定的功能或动作。在一个示例中，计算机可用程序代码可以被体现在计算机可读存储介质内；计算机可读存储介质是计算机程序产品的一部分。在一个示例中，计算机可读存储介质是非暂时性计算机可读介质。
尽管在本文中将流体液位传感器的示例描述为被用于或耦合到储槽或其他容器，但是可以请求本发明的系统和方法来测量任何体积的流体的液位。例如，可以结合本文中描述的流体液位传感器的示例来使用对周围环境开放的大量流体以及被包含在封闭容器内的流体。
说明书和附图描述了一种形成用于可打印流体储槽的流体液位传感器的方法和对应结构。该方法包括将加热元件和传感器的阵列耦合到基板的第一侧。基板的第二侧耦合到载体。该方法还包括将电接口耦合到载体并经由导电线将阵列电耦合到电接口。该方法进一步包括使电接口、基板的第一侧和导电线包覆成型以形成包覆成型的流体液位传感器。
本文中描述的方法和系统提供了低成本和高性能的油墨液位传感器平台。焊线互连和传感器薄膜层被完全封装在EMC封装中，以改进可靠性。该方法进一步提供了一种流体液位传感器，其产生起来更经济，同时提供较好的液体液位感测可靠性和准确性。
已经呈现了前面的描述以说明和描述所描述的原理的示例。该描述不意图是详尽的或将这些原理限制于所公开的任何精确形式。鉴于上面的教导，许多修改和变化是可能的。

Claims (15)

1.一种形成流体液位传感器的方法，包括：
将加热元件和传感器的阵列耦合到基板的第一侧，其中每一个加热元件可独立地且选择性地致动以独立于其他加热元件发出热量；
将所述基板的第二侧耦合到载体；
将电接口耦合到所述载体；
经由导电线将所述阵列电耦合到所述电接口；以及
使所述电接口、所述基板的第一侧和所述导电线包覆成型以形成包覆成型的流体液位传感器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将加热元件和传感器的所述阵列耦合到基板的第一侧包括：
将所述加热元件耦合到基板的第一侧；以及
将所述传感器与所述加热元件并置地耦合到基板的第一侧。
3.根据权利要求1所述的方法，其中包覆成型品是环氧树脂模塑料（EMC）。
4.根据权利要求1所述的方法，包括将所述包覆成型的流体液位传感器耦合到容器，所述包覆成型的流体液位传感器突出到所述容器中。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括相对于所述容器的外部和所述包覆成型的流体液位传感器来密封所述容器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述基板和所述电接口耦合到所述载体包括经由可释放的粘合剂将所述基板和所述电接口耦合到所述载体。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板包括硅。
8.根据权利要求1所述的方法，包括使所述基板变薄至近似100微米（μm）或更小。
9.根据权利要求1所述的方法，包括移除所述载体，其中移除所述载体包括经由用于将所述载体耦合到所述基板的第二侧和所述电接口的可释放的粘合剂来移除所述载体。
10.一种流体液位传感器，包括：
基板；
加热元件和传感器的阵列，其耦合到所述基板的第一侧，其中每一个加热元件可独立地且选择性地致动以独立于其他加热元件发出热量；
电接口；
导电线，其将所述阵列电子地耦合到所述电接口；以及
包覆成型品，所述包覆成型品覆盖所述电接口、所述基板的第一侧和所述导电线以形成包覆成型的流体液位传感器。
11.根据权利要求10所述的流体液位传感器，其中所述基板近似为100微米（μm）厚或更小。
12.根据权利要求10所述的流体液位传感器，其中所述包覆成型品是环氧树脂模塑料（EMC）。
13.一种可打印流体储槽，包括：
流体液位传感器，其包括：
基板；
加热元件和传感器的阵列，其耦合到所述基板的第一侧，其中每一个加热元件可独立地且选择性地致动以独立于其他加热元件发出热量；以及
包覆成型品，所述包覆成型品覆盖所述基板的第一侧以形成包覆成型的流体液位传感器；以及
控制器，其致动所述加热元件。
14.根据权利要求13所述的可打印流体储槽，包括：
电接口；以及
焊线，其将所述阵列电子地耦合到所述电接口，
其中所述包覆成型品覆盖所述电接口、所述基板的第一侧和所述焊线以形成所述包覆成型的流体液位传感器。
15.根据权利要求13所述的可打印流体储槽，包括：
密封件，其被插入在所述包覆成型的流体液位传感器和所述可打印流体储槽之间以相对于所述可打印流体储槽的外部和所述包覆成型的流体液位传感器来密封所述可打印流体储槽。
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