CN113993708A

CN113993708A - 具有通道的模制结构

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Publication number: CN113993708A
Application number: CN201980097864.0A
Authority: CN
Inventors: 陈健华; M·W·坎比; M·G·格罗
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2022-01-28
Also published as: EP3990286A1; WO2020263236A1; EP3990286A4; TWI749609B; US20220126577A1; TW202118641A

Abstract

一种示例性流体装置可包括流体管芯、单一的模制结构以及流体扇出结构。该单一的模制结构可包括热电迹线和流体通道，并且可被耦接到该流体管芯。该流体通道的第一尺寸介于10微米至200微米之间或者更小。该流体扇出结构也可耦接到该模制结构。该流体管芯、模制结构以及流体扇出结构可被布置成使得所述流体通道中的第一流体通道在第一末端处与该流体管芯的孔口流体连通，并且在第二末端处流体连通至该流体扇出结构的流体扇出流体通道通孔。

Description

具有通道的模制结构

背景技术

有时，诸如半导体装置的装置可被附接到模制结构。该模制结构可具有通孔或通道，流体和气体（除其他之外）可行进通过该通孔或通道。存在用于产生具有通孔或通道的模制结构的多种过程。例如，诸如干膜上的微影术的增层过程可用于产生具有通孔或通道的模制结构。基板接合和/或焊接也可用于产生具有通孔或通道的模制结构。

附图说明

下面将通过参考以下附图来描述各种示例。

图1A和图1B为包括具有通道的模制结构的示例性装置的图示；

图2为具有带通道的模制结构的示例性装置的图示；

图3A和图3B示出了示例性装置，其包括具有通道的模制结构以及具有再循环通道的流体管芯；

图4A-4E从多个视角示出了示例性模制结构；

图5为图示了形成具有通道的模制结构的示例性方法的流程图；

图6A-6D示出了示例性模制结构的剖面图，其图示了在其制造中的各点；

图7为图示了形成模制结构的示例性方法的流程图；以及

图8A-8G示出了示例性模制结构在其制造中的各点处的剖面图。

在下面的具体实施方式中参考了附图，这些附图形成该具体实施方式的一部分，其中，相似的附图标记自始至终可标示相对应和/或类似的相似部分。将理解的是，例如为了图示的简单和/或清楚，附图不一定按比例绘制。

具体实施方式

在诸如打印流体喷射装置的流体装置的背景下，这些装置的一部分可被附接到支撑部件。这些支撑部件可提供流体通道，以使得打印流体能够流动到流体喷射装置的流体喷射管芯。在一些示例中，这些支撑部件可由模制化合物与结构（本文中称为模制装置或模制结构）构成。

除了从支撑部件接收流体之外，流体喷射管芯可从打印流体喷射装置的其他部件接收电信号。例如，用于控制打印流体的喷射的例如呈电流脉冲形式的电信号可经由导线或迹线传输到流体喷射管芯，这些导线或迹线使得能够实现流体管芯与打印流体喷射装置的控制器之间的电连接。

此外，在一些实施方式中，诸如呈热的形式的热能可经由热传导部件和/或流体而被引导远离流体喷射管芯。例如，流体喷射管芯可使用将热施加于小体积的打印流体，以产生气泡并排出打印流体的受控微滴。例如借助通过电阻元件的电流脉冲的热的施加在一些情况下可使热能在流体喷射管芯中逐步增强。因此，热传导部件可用于运送所产生的热能远离流体喷射管芯。

有时，使得电信号和热能两者能够传播的部件可具有相似的特性，例如为金属或准金属。因此，为简单起见，本说明书将电气传导和/或热传导部件称为热电（thermo-electric）或热电力（thermo-electrically）传导迹线。

在一些情况下，除了嵌入的热电迹线之外，模制部件可包括通道、槽和/或通孔。通道是指模制部件内的空隙，流体、气体、电磁辐射（EMR）（例如，可见光）和类似物可传播通过这些空隙。通孔是指如下通道，即：其在模制支撑结构的一个（或多个）表面处具有独立的开口，并且流体可流过该通道。槽是指通过的通道，其在模制支撑结构的一个表面处具有开口，但不一定是两个。例如，槽可通向流体通道，该流体通道可通向另一槽和/或通孔。为简单起见，本公开在一般意义上使用术语“通道”，根据上下文，其也可指通孔或槽。

为了图示具有流体通道的一个这样的示例性模制装置如何可结合流体管芯使用，论述喷墨打印装置的示例（例如，用于分配打印流体，诸如著色剂或制剂，作为示例），而没有限制。要明确的是，虽然具有通道的模制装置的概念可应用于喷墨打印装置，但应领会的是，它们可与其他场景有关，作为示例，诸如用于生物医学应用的微流体装置，诸如用于感测或传输EMR的光学传播装置，以及气体感测装置。

因此，对于示例性喷墨打印装置，流体喷射装置（例如，打印头）可用于将打印流体（例如，墨、著色剂、制剂）分配在基板上。该流体喷射装置可包括具有流体喷射喷嘴阵列的流体管芯，打印流体的微滴通过该流体喷射喷嘴阵列朝向基板喷射。该流体管芯可被附接到具有通道的模制装置（例如，嵌体（chiclet）），打印流体可流过该通道，例如朝向和/或远离该流体管芯。如此，该模制装置可结合该流体管芯操作，以使得能够喷射打印流体，作为示例，例如通过将流体输送至该流体管芯，使流体再循环（例如，用于减少颜料积聚），为该流体管芯提供热保护（例如，诸如在流体管芯响应于电流脉冲通过电阻元件以产生热而喷射流体的情况下，将热从该流体管芯带走）。

查看另一说明性示例，在微流体的空间中，微流体管芯（例如，流体管芯）可被附接到由模制化合物构成并具有通道的支撑部件。在这种情况下，这些通道可用于将流体和固体（例如，血液、血浆等）引向该微流体管芯的期望的部分。

在这些和其他情况下，可能期望减小装置尺寸。例如，较小的生物医学装置可能是期望的，以便使得多个测试设备能够包含在小的管芯上。较小的装置还可使得能够使用较小的流体体积实现生物医学测试。并且较小的装置还可降低总体成本，诸如通过使得能够由晶片生产更多数量的管芯。当然，可存在若干其他原因以试图减小流体装置的尺寸。

推动减小流体装置尺寸的一个方面可为减小模制部件内的通道尺寸。例如，虽然可能能够使用半导体制造过程来实现大约20 nm（以及更小）的节点尺寸，但是使用传统的增层制造和/或加工过程在模制化合物内实现通道的对应尺寸可存在复杂性与挑战。事实上，即使在数十或数百微米（µm）的范围，在模制部件中形成通道也可能是具有挑战性的和/或昂贵的。例如，目前可能无法在模制部件内加工大约5微米至500微米的通道。

并且返回到喷墨喷射装置的示例，可能期望增加流体喷射喷嘴密度。但可能的是，连接到流体管芯的模制部件内的流体通道尺寸可能限制了可能的喷嘴密度。例如，作为示例，可能期望在模制部件内具有大约5微米至500微米的流体通道。

考虑到前述内容，本说明书提出了一种过程，其能够产生具有大约数十至数百微米的通道的装置与部件。

在一种实施方式中，例如，可通过使用牺牲材料来实现这些通道尺寸，模制材料被沉积在该牺牲材料上或上方。然后，该牺牲材料可被移除（例如，蚀刻掉），以在该模制结构内留下期望尺寸的通道。因此，例如，可在模制部件内形成大约数十至数百微米的通道。在某些情况下，可能能够使用牺牲材料来实现小于10微米的通道。

在某些情况下，用于在模制部件内产生通道的该方法也可允许在该模制部件内产生其他结构。例如，除了热电迹线之外，还可使用牺牲材料的嵌入迹线，并且两者可被包封在模制化合物内。可移除该牺牲材料（例如，蚀刻掉），同时留下热电迹线（例如，在移除牺牲材料时，通过使用光刻胶层来保护热电迹线）。因此，所得的模制装置可适于流体（通过通道）以及热能和/或电信号（通过电迹线；在某些情况下，该热能也可通过通道传播）的传播。

如应显而易见的，对于产生具有通道的模制部件，这些通道具有期望的尺寸，这样的方法可能是期望的。

图1A图示了示例性装置100，其可包括模制结构102，作为示例，该模制结构102具有介于10微米与200微米之间或更小的通道108。用于产生该尺寸的通道的过程将在下文中进一步论述，并且将显而易见的是，本说明书和要求保护的主题（除非明确地放弃）考虑了其他尺寸（例如，小于10微米，大于200微米等）的模制装置。

图1A还图示了附接到模制结构102的示例性流体管芯104。在一个示例中，模制结构102使得能够通过经由通道108和孔口112将打印流体运载至流体管芯104和/或从流体管芯104运载打印流体，来喷射打印流体。例如，孔口可与流体供给槽相对应，该流体供给槽将流体朝向和/或远离流体管芯的喷射腔室运载。此外，在一些情况下，模制嵌体也可运载热电信号（例如，经由电迹线106和电接触件110和/或经由通道108），以便使得能够激活喷射装置（例如，在热喷墨装置的情况下的电阻器，或在压电喷墨装置的情况下的压电膜等）和/或将热能从流体管芯的喷射腔室运走。作为使用通道108来散逸热能的图示，流体可流过通道108，这些流体可将热能从流体管芯的一部分引离至流体管芯的第二部分。

在生物医学微流体装置的背景下，流体管芯104可对应于微流体管芯，并且模制结构102可对应于模制支撑部件，流体可通过该模制支撑部件流动至微流体管芯和/或从微流体管芯流出。与用于喷射打印流体的流体管芯的情况相似，此示例中的模制装置可部分地由于模制结构102内的通道（例如，通道108）而使得能够实现生物医学微流体管芯的操作。将领会到的是，这些流体管芯可被用于多种其他情况中，诸如：模制装置支撑芯片，其具有发光二极管（LED）并且电信号和/或EMR可通过其传播；模制装置支撑传感器装置，电信号、气体和/或液体可通过其传播，以便通过传感器装置感测等。

模制结构102可由具有低热膨胀系数（低CTE）的材料组成。示例性材料包括（但不限于）环氧模制化合物（EMC）和热塑性材料（例如，聚苯硫醚（PPS）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚砜（PSU）、液晶聚合物（LCP）等）。在一种实施方式中，模制结构102可包括具有例如处于20 ppm/C或更低的范围内的低CTE的材料（诸如前述材料中的一种）。例如，在一种情况下，可选择具有低CTE、例如12 ppm/C或更低的CTE的材料（诸如前述材料中的一种）。

如将在下文中进一步详细论述的，模制结构102的材料可被施加在具有牺牲材料和/或热电迹线的结构上或上方。例如，牺牲材料可呈期望材料（例如，铜（Cu）、镍（Ni）等）的迹线的形式。在一种情况下，例如，牺牲结构可被施加于支撑结构。在另一种情况下，可使用具有带牺牲材料的部分的引线框架结构。然后，模制化合物可被施加在该结构上或上方。

模制结构102在形式上可为单一的。如本文中所使用的，单一结构是指在不破坏粘合剂结合，切割材料或以其他方式破坏该部件的情况下无法分解成多个部分的部件。例如，作为模制过程的一部分，EMC可用于形成单一的模制结构102，其中形成有热电迹线106和通道108。

返回到图1A，如所示，示例性模制结构102可被连接到示例性流体管芯104。例如，模制结构102可包括与流体管芯104的接触件110（例如，电接触件）连通的热电迹线106（如虚线所示）。类似地，通道108可与流体管芯的孔口112连通（如虚线所示）。

如所提到的，在一种实施方式中，热电迹线106与通道108二者可被嵌入模制结构102内。然而，在其他情况下，通道108可被嵌入模制结构102内，而热电接触件110可与模制结构102外部的热电迹线连通（未示出）。

此外，如上所述，在一些实施方式中，热电迹线106可对应于导电和/或导热迹线，这些迹线可用于将信号运载至热电接触件110以外的目的。例如，迹线106可能够将热能远离流体管芯104散逸。

因为可使用随后移除的牺牲材料在模制结构102内形成通道108，所以通道108在一个维度上可介于10微米与200微米之间或更小。

考虑到前述内容，无论模制结构102结合流体管芯用于喷射打印流体还是别的某物，如上所述，可能期望使通道具有介于10微米与200微米之间或更小的尺寸。这样的通道尺寸可能是有益的，例如，这是通过允许流体管芯104的孔口112例如与另外可能出现的情况相比，更密集地布置在流体管芯104内。

因此，示例性装置（例如，装置100）可包括连接到流体管芯（例如，流体管芯104）的模制结构（例如，模制结构102）。该模制结构可包括热电迹线（例如，热电迹线106）和通道（例如，通道108）。这些通道在一个维度上将介于10微米与200微米之间或更小。该流体管芯可包括与这些通道相对应的孔口（例如，孔口112），并且流体、电磁辐射或其组合将行进通过这些孔口。该流体管芯也可包括与该模制结构的热电迹线相对应的接触件（例如，电接触件110）。如上所述，该流体管芯可包括流体喷射管芯，以便经由喷射喷嘴来喷射打印流体。

图1B图示了另一示例性装置100，这次其具有附接到模制结构102的流体扇出结构150。流体扇出结构150可包括扇出流体通孔152。扇出流体通孔152可能够运载流体至模制结构102和/或从模制结构102运载流体，该模制结构102可将这些流体送到流体管芯104上。

为了以打印流体喷射装置的示例来图示，可使打印流体通过流体扇出结构150的流体通孔152、模制结构102的通道108以及通过流体管芯的孔口112而流向流体管芯104（用于喷射到基板上）。在某些情况下，打印流体可通过孔口112、通道108并退出流体通孔152而远离流体管芯104流动（以便使打印流体再循环，以使打印流体的著色剂保持混合）。

如上所述，示例性装置100也可用于热控制与散逸。例如，流体管芯104可包括半导体装置，其可通过正常操作（例如，随着电流行进通过该半导体装置的迹线与部件）产生热能（例如，热）。流体管芯104可在其结构内具有微流体通道，流体可流过该微流体通道，以便将热能从该装置移除。散逸热能的流体可经由孔口112进入和离开流体管芯104。例如，冷却流体可行进通过流体通孔152、通道108并进入孔口112。该冷却流体可从流体管芯104抽取热能，并且可运载抽取的热能通过孔口112、通道108以及流体通孔152。

考虑到前述内容，示例性流体装置（例如，图1B中的装置100）可包括流体管芯（例如，流体管芯104）、单一的模制结构（例如，模制结构102）以及流体扇出结构（例如，流体扇出结构150）。该单一的模制结构可包括热电迹线（例如，迹线106）和流体通道（例如，通道108）。该单一的模制结构可被耦接到该流体管芯。所述流体通道的第一尺寸可介于10微米至200微米之间，或者更小。该流体扇出结构也可被耦接到该单一的模制结构。该流体管芯、模制结构和流体扇出结构可被布置成使得流体通道中的第一流体通道在第一末端处与流体管芯的孔口（例如，孔口112）流体连通，并且在第二末端处流体连通到流体扇出结构的流体通孔（例如，流体通孔152）（例如，如图1B中所示）。

转到图2，其图示了示例性装置200，在这种情况下为流体喷射装置。在这里，要注意本公开采用指示相似的元件和/或部件的元件编号（例如，X00：100、200、300等可在结构和/或操作上相似；X02：102、202、302等可在结构和/或操作上相似等）。例如，图2中的模制结构202可与图1中的模制结构102相似。当然，在某些情况下，虽然跨图示实施方式相似的元件和/或部件的结构和/或操作可相似，但仍然可能存有差异。如此，除非明确地陈述，否则并不意在以限制性的意义（例如，将后续附图中的结构和/或部件限于先前元件的结构和/或部件，并且反之亦然）进行相似的元件和/或部件的指示。例如，如关于图2论述的通道208的结构（例如，特定的布置、形状、材料等）并不意在限制其他附图中所示的通道的结构。类似地，如关于图2论述的通道208的操作也不意在限制其他附图中所示的通道的操作。例如，虽然图2中的通道208的尺寸可应用于另一附图（例如，图3A和3B）中所示的装置的实施方式，但是在其他附图中的相似元件也可支持其中尺寸可不同的其他实施方式。

图2的流体喷射装置200示出了流体管芯204，其在第一表面（例如，与孔口212相对应的表面）处耦接到模制结构202。流体扇出结构250也被耦接到模制结构202，但是在第二表面（例如，与该第一表面相比的不同表面）处。粘合剂层可用于将流体管芯204、模制结构202和流体扇出结构250耦接在一起。例如，示例性粘合剂层256被示出为处于流体管芯204与流体扇出结构250之间。粘合剂层256可包括适于为装置200的相应部件提供支持的任何粘合剂物质（例如，胶带、传导性粘合剂化合物、环氧树脂、硅树脂、压克力粘合剂等）。在某些情况下，可能期望选择能够耐受暴露于不同pH值的流体的粘合剂化合物。例如，一些打印流体可具有可侵害和/或削弱粘合剂的特性。为了实现期望的较小尺寸的装置200，可能期望粘合剂层256相对薄，诸如小于或等于50微米。

如应显而易见的，流体管芯204、模制结构202和流体扇出结构250可被布置成使得扇出流体通孔252与通道208的一末端（例如，模制流体供给槽254的下部虚线部分）流体连通，并且此外，孔口212与通道208的另一末端（例如，孔口212的椭圆内的模制流体供给槽254的上部部分）流体连通。

在操作中，诸如打印流体的流体可例如从流体源被传输通过扇出流体通孔252（例如，图2中的左侧通孔252）。在一种实施方式中，装置200被布置在其中的设备可使用泵和/或阀来使流体移动到通孔252中。该流体可经由模制流体供给槽254行进到模制结构202的通道208中。该流体可继续通过流体管芯204的孔口212（例如，左侧孔口212）。然后，该流体的一部分可通过喷嘴216喷射。

残留的流体可借助通过另一孔口212（例如，右侧孔口212）、另一模制流体供给槽254（例如，右侧流体供给槽254）以及另一流体通孔252（例如，右侧通孔252）离开流体管芯204而通过系统再循环并且再循环到该设备的其他部件上。

在接下来的附图图3A和图3B中，将论述流体喷射装置的一特定示例性场景，以便说明要求保护的主题可被关注如何克服当流体喷射装置尺寸减小和/或流体喷射喷嘴的密度增加时所遇到的挑战与复杂性。当然，要理解的是，提供此描述是为了说明要求保护的主题的潜在益处，而不应以限制性的意义看待。

图3A和图3B图示了示例性流体装置300，其包括模制结构302和流体管芯304。图3A为分解视图，其示出了与模制结构302分开的流体管芯304，而图3B示出了诸如使用粘合剂层356耦接到模制结构302的流体管芯304。在某些情况下，粘合剂层356可包括传导性粘合剂层。如所示，模制结构302包括多个通道308，与上面所述的类似。例如，通道308可包括流体供给槽354a和354b，以及再循环通道318b。流体可进入通道308的流体供给槽354a和/或354b（例如，从流体源）并朝向孔口312a和312b，如将在下文中论述的。

如图3A中所示，模制结构302还包括模制热电迹线306。如上所述，使用本文所述的方法，可能够在单一的结构、模制结构302中模制两个热电迹线以及形成通道308（例如，流体通道）。这可以是所关注的，以便减少对流体管芯304与模制结构302外侧的外部热电连接（例如，迹线或导线）的依赖。要注意的是，图3B并未图示热电迹线306或热电接触件310，以便将重点放在该装置的其他方面上，然而，这并不是在限制性的意义上进行的。

流体管芯304包括多个元件，其与已经关于图1和图2所论述的那些元件相似。例如，流体管芯304包括热电接触件310和孔口312。热电接触件310可使得能够操作流体管芯304，诸如将电流脉冲传输到喷射装置（例如，电阻器、压电元件等），以引起打印流体的喷射。热电接触件310还可使得能够诸如经由热电迹线306来散逸热能。并且孔口312可提供朝向喷嘴316的流体连通。例如，打印流体可通过孔口312进入流体管芯304的喷射腔室315。该打印流体可经由喷嘴316从喷射腔室315喷射，例如响应于在电阻元件处产生的热。在某些情况下，流体管芯304可包括再循环通道318a和318b，以将打印流体远离喷射腔室315传输。在一些实施方式中，可通过泵或其他流体流动引发部件来使打印流体循环。例如，再循环部件320图示了示例性元件，其可使流体从喷射腔室315通过再循环通道318a并朝向再循环通道318b和模制流体供给槽354行进。

例如转到图3B，箭头“A”示出了一个流体再循环路径，其中流体进入模制流体供给槽354a，行进通过再循环通道318b，并通过模制流体供给槽354b离开。在一些实施方式中，可存在如箭头“B”所示的另一（或替代的）再循环路径。如上所述，流体可经由孔口312a进入喷射腔室315并且可例如响应于再循环部件320的操作而再循环，并且通过孔口312b离开。通过箭头A所示的路径循环的一部分流体可被引入到箭头B所示的路径中，例如响应于由喷射元件的激活引起的流体压力，所述喷射元件例如热喷射装置的情况下的电阻元件，或者例如压电喷墨装置的情况下的压电元件。要注意的是，虽然图3A和图3B中示出了单一循环路径（及其部件），但这样做仅是为了简化论述。实际上，相似的流体循环路径和流体喷射部件可被布置在流体喷射腔室的阵列的其他位置处等。

图3A还图示了流体管芯304的喷嘴316，打印流体可经由该喷嘴316喷射。D₆被示出为喷嘴至喷嘴的间隔，也称为喷嘴至喷嘴的间距。在一些实施方式中，作为示例，D₆可为大约90微米与500微米的数量级或更小。下文中将参考图4A-4E更详细地论述另外的尺寸。

考虑到前述内容，应显而易见的是，在一种实施方式中，示例性流体喷射装置（例如，装置300）可使得流体管芯（例如，流体管芯304）包括喷射腔室（例如，喷射腔室315），该喷射腔室与模制结构（例如，模制结构302）的流体通道（例如，通道308）以及流体管芯的喷射喷嘴（例如，喷嘴316）流体连通。该流体管芯、模制结构和流体扇出结构（例如，图2的流体扇出结构250）可被布置成使得流体能够通过喷射腔室、流体管芯的孔口、模制结构的流体通道以及流体扇出结构的流体扇出通孔再循环。

在另一实施方式中，示例性流体喷射装置（例如，装置300）可包括附接到环氧模制化合物（EMC）流体和电气嵌体（例如，模制结构302）的流体管芯（例如，流体管芯304）。通过该EMC流体和电气嵌体的微流体通道（例如，通道308）和流体管芯的孔口限定流体循环路径（例如，由箭头A限定的流体循环路径）。该装置还可在流体管芯与该EMC流体和电气嵌体之间包括薄的粘合剂化合物层（例如，粘合剂层356）。也可在流体管芯的电接触件（热电接触件310）与该EMC流体和电气嵌体的电迹线（例如，热电迹线306）之间限定电连通路径。该微流体通道可具有介于10微米与50微米之间的宽度，以及介于100微米与400微米之间的高度。

转到图4A-4E，例如从不同的视角图示了模制结构402的不同方面。图4A-4E针对模制结构402的一种实施方式，其中流体通道408以V形阵列布置。图4B为模制结构402的侧视图，其图示了该模制结构402的一部分的不同尺寸。图4C图示了模制结构402的“底部”部分，从该视角仅可见模制流体供给槽454（但流体通道408的其他部分不可见）。图4D和图4E为从图4A中所绘制的线4D-4D和4E-4E所示的视角的剖视图。4D-4D的剖视图横切流体通道408的可用于流体循环的部分（例如，图3B的再循环通道318b）。

从图4D开始，以近视图图示了多个通道408。并且在图4E中，由线4E-4E的透视图切割通过模制流体供给槽454，从而图示模制结构402的略微不同的剖面透视图。

通道408可被多个分隔结构414分隔。通道408可被布置在模制结构402内，以与流体管芯的孔口（例如，流体管芯104的孔口112）相对应（例如，与之流体连通）。

图4D图示了多个示例性通道尺寸D₁-D₅。要注意的是，图4D图示了通道的特定形式，但也考虑到其他实施方式，诸如其中通道408为圆柱形的实施方式。本领域技术人员将领会到，在通道408为圆柱的实施方式中，不是描述侧面的宽度、长度和/或深度，而是该宽度与长度可替代地表示直径等。返回到图4D，通道408的宽度被图示为D₁。在一个示例中，D₁可相当于大约5到10微米。如上所述，传统的制造和加工技术可能无法实现如此小尺寸的通道宽度。在另一示例中，D₁在宽度上可为大约15至20微米。当然，这些技术使得能够制造较宽的通道，诸如大约100、200、300、400、500或更多微米。因此，在某些情况下，诸如在一些权利要求中，在一个维度上的10至200微米的范围可被用作针对一些场景所关注的通道尺寸。例如，在流体喷射装置（例如，打印装置）的场景中，宽度为10至200微米的范围可为所关注的。当然，在其他场景中，这些范围可更小或更大。例如，在可具有6到8微米的直径的用于测试红血球细胞的生物医学装置的场景中，可能期望大约10到20微米的通道尺寸。此外，可存在其通道（例如，通道208）可具有变化的尺寸的实施方式。此外，在生物医学诊断装置的场景中，通道的第一子集可具有对应于第一流体或测试的第一宽度，并且通道的第二子集可具有对应于第二流体或测试的第二宽度等。

在某些情况下，在通道408的宽度（例如，D₁）与通道408的高度（例如，D₃；也参见图4B）之间可具有对应关系。例如，在一种情况下，D₁可为大约20微米，并且D₃可为大约100微米。在另一种情况下，D₁可为大约30微米，并且D₃可为大约200微米等。尺寸之间的不同对应关系可基于所选的材料（例如，一些材料可对于结构稳固性需要附加的厚度）、用例（例如，如上面对于红血球细胞的示例所述，一些尺寸可由使用装置的场景决定）、制造约束（例如，随着牺牲材料的宽度减小，维持牺牲材料的高度可更具挑战性等）等。

通道的另一尺寸可为分隔结构414的宽度，表示为D₂。与尺寸D₁和D₃相似，分隔结构414的宽度可取决于使用模制结构402的场景、用于形成模制结构402的材料等。在一个示例中，D₂可介于50微米与100微米之间。例如，在流体喷射装置的场景中，可能期望提供流体喷射喷嘴的更密集的布置。因此，实现大约90微米的宽度D₂可能是在一种情况下所关注的。在其他示例中，可关注D₂的不同尺寸，例如大于或小于90微米。例如，不同的模制结构402可具有大约30微米的D₂。

接下来，D₄表示通道至通道的尺寸，并且在一种实施方式中可介于100微米与500微米之间。当然，D₄将取决于尺寸D₁与D₂。实际上，在某些情况下，D₄将为D₁与D₂之和。因此，在D₁为大约20 µm并且D₂为大约90 µm的实施方式中，D₄将为大约110 µm。

在示例性流体喷射装置的场景中，D₄可对应于喷嘴至喷嘴的间隔。当然，D₄与喷嘴至喷嘴的间距之间可存在差异，例如，这是基于与喷发腔室相关的喷嘴布局、特定的喷嘴架构（例如，在某些情况下，喷嘴可相对于相邻喷嘴偏置）等。例如，如关于描述具有再循环路径的流体管芯的图3B所述，喷嘴可未与每个通道408流体连通。例如，第一通道408可对应于用于向流体管芯传输流体的流体路径，并且相邻通道408可对应于用于将流体远离流体管芯传输的流体路径。

D₅为示例性模制结构402的又一尺寸，其在图4B和4D二者中示出。此外，D₅的尺寸可取决于模制结构402的预期用途以及构成模制结构402的材料。在某些用途中，例如，可能期望D₅比D₃厚，以便为模制结构402提供结构支撑。然而，在其他情况下，模制结构402可被安装在可提供结构支撑的其他部件上，并且因此，D₅可比D₃薄。例如，在其中D₃为大约100微米的流体喷射装置的示例中，D₅可为大约50微米。

如应显而易见的，模制结构402的不同部分的不同尺寸可根据不同需要而变化。然而，如已经论述的，在模制结构内实现小尺寸、特别是D₁、D₂和D₄的过程可存在传统的制造与加工方法可能无法克服的挑战与复杂性。因此，诸如使用待从模制结构移除的牺牲迹线的本文所述的途径与方法可在各种不同的场景中为所关注的。

转回到图4A-4C以论述尺寸D₇-D₁₀，在一种实施方式中，模制结构402的D₇可在5毫米至25毫米的范围内或更小。并且D₈可在1至3毫米的范围内或更小。此外，本文所述的方法支持小于和大于这些示例性尺寸两者的大小。并且D₉和D₁₀图示了模制流体供给槽454的示例性尺寸。在一种实施方式中，D₉可对应于D₁（例如，模制流体供给槽454的宽度可与流体通道408的宽度大约相同）。例如，D₉可介于5与200微米之间。根据使用模制结构402的特定场景，D₁₀可大于或小于D₉。例如，在打印流体喷射装置的场景中，D₁₀可足够大以允许足够的打印流体流动到喷射腔室（例如，以不使打印流体的腔室匮乏）。但在生物医学流体管芯的场景中，可能期望约束D₁₀以允许期望的微粒和/或确定体积的流体行进到流体管芯中。在一种实施方式中，D₁₀可为10与400微米。并且角度θ可对应于大约70°，诸如在一个示例中为71.6°。

图5图示了形成模制结构（例如，图3B中的模制结构302）的示例性方法500。将参考图6A-6D，同时描述方法500。

在505处，在具有牺牲迹线的结构上或上方施加模制化合物。所得的结构可相当于模制封装件。图6A图示了包括示例性牺牲迹线622的结构624。在一种实施方式中，结构624可为引线框架结构。在另一实施方式中，结构624可包括支撑层，在其上布置牺牲迹线（例如，金属增层）。作为非限制性示例，牺牲迹线可包括Cu或Ni。牺牲迹线622在一个维度上可在大约10微米至大约200微米的范围内或更小。并且图6B图示了布置在图6A的结构624上或上方的模制化合物626，从而形成模制结构602。如上所述，模制化合物626可呈多种形式，例如，低CTE材料，诸如EMC。

返回到方法500，在510处，移除模制化合物的一部分。图6C图示了模制化合物626的移除部分628（来自图6B）。移除模制化合物的一部分可暴露出牺牲迹线622的一部分。在一种实施方式中，移除模制化合物的该部分可通过表面研磨完成。

在牺牲迹线暴露的情况下，在方法500的515处，可从模制化合物内移除牺牲迹线。例如，可使用蚀刻过程，诸如使用化学蚀刻以移除牺牲迹线622。图6D图示了在移除牺牲迹线622以产生通道608之后的模制结构602。

因此，在一种实施方式中，形成流体装置的示例性方法（例如，方法500）可包括在包括牺牲迹线（例如，牺牲迹线622）的结构（例如，结构624）上施加模制化合物（例如，模制化合物626），以形成模制封装件。如所提到的，在某些情况下，这些牺牲迹线可包括铜（Cu）。该方法还可包括移除该模制封装件的一部分（例如，部分628）。有时，移除模制封装件的该部分可包括表面研磨该模制封装件的表面。并且该方法还可包括移除牺牲迹线以在该模制封装件内形成嵌入式流体通道（例如，流体通道608）。在一些实施方式中，移除牺牲迹线可包括蚀刻Cu基牺牲迹线。

转换到图7，其图示了用于形成模制结构（例如，模制结构302）的示例性方法700，该模制结构具有通过移除牺牲迹线而形成的通道。在该示例中，牺牲迹线被构建在支撑部件上或上方（例如，与使用引线框架不同）。

在705处，包括牺牲迹线（例如，图8A中的牺牲迹线822）的结构被沉积在支撑层（例如，图8A中的支撑层830）上或上方。支撑层830的示例可包括金属与准金属（例如，镀铜钢板）。牺牲迹线822可通过如下方式构建，即：在镀铜钢板上方进行干膜叠层，激光直写以限定牺牲迹线图案，电镀以沉积牺牲金属，并且随后剥离干膜抗蚀剂。当然，如所提到的，在其他实施方式中，除了构建牺牲迹线之外，如关于705所论述的，包括牺牲迹线的结构（例如，图6A中的结构624）可包括使用其上可施加模制化合物的引线框架结构。

在710处，模制化合物（例如，图8B中的模制化合物826）被施加在支撑层和来自块705的牺牲迹线上或上方。图8B图示了布置在支撑层830和牺牲迹线822的顶部上或上方的模制化合物826。当然，要求保护的主题考虑了其他模制布置结构。如上所述，模制化合物826可包括低CTE材料，诸如EMC。

在715处，移除模制化合物的一部分。图8A-8G中未示出模制化合物的一部分的移除，但可通过参考图6B和6C及相关联的描述来理解。图8B将牺牲迹线822的上表面示出为与模制化合物826的上表面共面。如上所述，可通过表面研磨来执行模制化合物826的移除。

在720处，光刻胶（例如，图8C中的光刻胶层832）被施加于芯片封装件。如图8C中所示，光刻胶层832可未完全地覆盖该芯片封装件。实际上，支撑层830的一部分可依然未被覆盖或暴露，使得支撑层的一部分可被移除。光刻胶层832可保护热电迹线和其他部件，对此，可期望例如在块725处保护以免移除。

在725处，蚀刻支撑层的一部分。图8D图示了支撑层830的移除部分834。例如，在流体喷射装置的场景中，流体管芯（例如，图3的流体管芯304）可在移除了支撑层830的一部分834的空间内附接到模制结构802。

在730处，从模制化合物移除牺牲迹线。光刻胶层832也可被移除，从而留下完成的模制结构802，如图8E中所示。图8E图示了布置在模制化合物826内的通道808，该通道808包括模制流体供给槽854。移除牺牲迹线822的过程可包括使用经选择用于移除牺牲材料但留下模制化合物826的化学蚀刻。剩余的模制化合物826、通道808和支撑层830可被称为芯片封装件（例如，EMC芯片封装件）。

在735处，流体管芯（例如，流体管芯804）可被附接到该模制封装件，如图8F中所示。该流体管芯可具有结构并且可与上面论述的那些示例（例如，流体管芯304）、诸如通道808、模制流体供给槽854以及再循环通道818类似地操作。如上所述，例如使用薄的粘合剂层，该流体管芯可被附接到该模制封装件的第一表面（例如，表面836b）。

在740处，流体扇出结构（例如，流体扇出结构850）可被附接到该模制封装件，如图8G中所示。该流体扇出结构可具有与模制通道808流体连通的扇出流体通孔852，并且可形成装置800。

考虑到前述内容，另一示例性方法可包括上面论述的示例性方法的多个部分。另外，其可包括在模制封装件上施加光刻胶层（例如，光刻胶层832），并且在该光刻胶层中留下与该支撑层相关的光刻胶窗口。随后，可蚀刻掉支撑层的对应于该光刻胶窗口的部分。该示例性方法还可包括使用薄的粘合剂化合物层将流体管芯（例如，具有示例性喷嘴816的流体管芯804）附接到该模制封装件的第一表面836b，使得该流体管芯的孔口对应于该模制封装件的嵌入式流体通道。该方法还可包括将流体扇出结构（例如，流体扇出结构850）附接到该模制封装件的第二表面（例如，表面836a），使得该流体扇出结构的流体扇出通孔（例如，扇出流体通孔）对应于该模制封装件的嵌入式流体通道，并且进一步使得通过该扇出流体通孔、嵌入式流体通道和孔口限定流体路径。

如所提到的，在某些情况下，将模制化合物施加在包括牺牲迹线的结构上的示例性方法还可包括将模制化合物施加在包括电迹线的结构上。并且其还可包括在移除牺牲迹线的同时施加光刻胶层以保护这些电迹线。

如根据上文应显而易见的，本说明书提供了一种方法，其用于使用牺牲材料在模制结构内形成通道，以便使得流体能够在流体管芯与该模制结构的通道之间再循环。

在本说明书中，在特定的使用场景中，诸如在论述实体部件（和/或类似地，实体材料）的状况下，在“上”与“上方”之间存有区别。作为示例，物质沉积在基板“上”是指涉及直接的物理与实体接触的沉积而无中介物、诸如中介物质（例如，在介入过程操作期间形成的中介物质）介于沉积的物质与此后面示例中的基板之间；然而，虽然理解为潜在地包括沉积在基板“上”（由于“上”也可准确地描述为在“上方”），沉积在基板“上方”被理解为包括如下状况，即在沉积的物质与该基板之间存在诸如中介物质的中介物，使得沉积的物质并不必然与基板直接地物理和实体接触。

在诸如论述的实体材料和/或实体部件的适合的特别使用场景中，在“之下”和“下方”之间形成相似的区别。虽然在该特定的使用场景中，“之下”意在必然地意味着物理与实体的接触（类似于刚刚描述的“上”），“下方”潜在地包括如下状况，即：其中，存在直接的物理与实体接触，但不一定意味着直接的物理与实体接触，诸如在存在诸如中介物质的中介物的情况下。因此，“上”理解为意指“紧邻上方”，而“下”理解为意指“紧邻下方”。

同样要领会到的是，如先前提到的，诸如“上方”和“下方”之类的术语以相似的方式来理解。这些术语可用于促进论述，但不意在必然地限制要求保护的主题的范围。例如，作为示例，术语“上方”并不意在暗示权利要求范围限于实施方式为正面朝上的状况，例如与颠倒的实施方式比较。示例包括模制结构（例如，图2中的模制结构202），作为一例示，其中例如，在不同时间（例如，在制造期间）的定向可不一定与最终产品的定向相对应。因此，作为示例，如果物体处于特定定向、诸如颠倒在可适用的权利要求范围内，作为一个示例，同样，后者处于另一定向、诸如面向上也意在被解释为包括在可适用的权利要求范围内，再者，作为示例，并且反之亦然，即使适用的文字上权利要求语言具有以其他方式解释的可能。当然，同样，如通常专利申请的说明书中的情况，描述和/或使用的特定场景提供了关于要得出的合理推论的有帮助的指导。

除非另有说明，否则在本公开的上下文中，如果用于关联列表，例如A、B或C，则术语“或”旨在意指A、B和C，在此以包含的意义使用，以及A、B或C，此处以排他的意义使用。根据这种理解，“和”以包含的意义使用，并且旨在意指A、B和C；而“和/或”可非常谨慎地使用，以表明所有前述含义都是预期的，尽管这样的使用不是必需的。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和类似物用于区分不同的方面，作为一个示例，例如不同的部件，而不是提供数值限制或暗示特定的顺序，除非另有明确指示。同样，术语“基于”和/或类似术语理解为不一定意在传达因素的穷尽列表，而是允许存在不一定明确描述的附加因素。

在前面的描述中，已描述了所要求保护的主题的各个方面。出于解释的目的，阐述了诸如数量、系统和/或构造之类的细节作为示例。在其他情况下，省略和/或简化了公知的特征，以免模糊所要求保护的主题。虽然本文已图示和/或描述了某些特征，但是本领域技术人员现在将会想到许多修改、替换、改变和/或等同物。因此，要理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入所要求保护的主题内的所有修改和/或改变。

Claims

1.一种流体装置，包括：

流体管芯；

单一的模制结构，其包括电迹线和流体通道，所述模制结构耦接到所述流体管芯，其中，所述流体通道的第一尺寸介于10微米至200微米之间或者更小；以及

流体扇出结构，其耦接到所述模制结构；

所述流体管芯、所述模制结构和所述流体扇出结构布置成使得所述流体通道中的第一流体通道在第一末端处与所述流体管芯的孔口流体连通，并且在第二末端处流体连通至所述流体扇出结构的扇出流体通孔。

2.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述模制结构包括低热膨胀系数（CTE）材料。

3.根据权利要求2所述的流体装置，其中，所述低CTE材料包括环氧模制化合物（EMC）。

4.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述流体管芯包括喷射腔室，所述喷射腔室与所述模制结构的所述流体通道和所述流体管芯的喷射喷嘴流体连通，并且进一步地，其中，所述流体管芯、所述模制结构和所述流体扇出结构被布置成使得流体能够通过所述喷射腔室、所述流体管芯的孔口、所述模制结构的流体通道以及所述流体扇出结构的流体扇出通孔再循环。

5.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述模制结构的所述流体通道具有与流体通道高度相对应的第二尺寸、与流体通道宽度相对应的所述第一尺寸，并且进一步地，其中，所述第二尺寸介于100微米与500微米之间。

6.根据权利要求5所述的流体装置，其中，通道至通道距离介于10微米与200微米之间。

7.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述流体管芯使用薄的粘合剂化合物层来直接地附接到所述模制结构。

8. 根据权利要求7所述的流体装置，其中，所述薄的粘合剂化合物层小于或等于50 µm。

9.一种形成流体装置的方法，所述方法包括：

将模制化合物施加在包括牺牲迹线的结构上，以形成模制封装件；

移除所述模制封装件的一部分；以及

移除所述牺牲迹线，以在所述模制封装件内形成嵌入式流体通道。

10.根据权利要求9所述的方法，包括：

将所述牺牲迹线施加于支撑层，所述牺牲迹线包括铜（Cu）；

其中，移除所述模制封装件的所述部分包括表面研磨所述模制封装件的表面；

并且进一步地，其中，移除所述牺牲迹线包括蚀刻铜基牺牲迹线。

11. 根据权利要求10所述的方法，包括：

将光刻胶层施加在所述模制封装件上，并且在所述光刻胶层中留下与所述支撑层相关的光刻胶窗口；以及

蚀刻掉所述支撑层的与所述光刻胶窗口相对应的一部分。

12. 根据权利要求9所述的方法，包括：

使用薄的粘合剂化合物层将流体管芯附接到所述模制封装件的第一表面，所述流体管芯的孔口与所述模制封装件的所述嵌入式流体通道相对应；以及

将流体扇出结构附接到所述模制封装件的第二表面，所述流体扇出结构的扇出流体通孔与所述模制封装件的所述嵌入式流体通道相对应，流体路径通过所述扇出流体通孔、所述嵌入式流体通道以及所述孔口限定。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述模制化合物施加在包括牺牲迹线的所述结构上包括将所述模制化合物施加在引线框架结构上。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述模制化合物施加在包括牺牲迹线的所述结构上包括将所述模制化合物施加在包括热电迹线的结构上，所述方法还包括：

施加光刻胶层，以在所述牺牲迹线被移除时保护所述热电迹线。

15.一种流体喷射装置，包括附接到环氧模制化合物（EMC）流体和电气嵌体的流体管芯，所述流体喷射装置包括：

流体循环路径，其通过所述EMC流体和电气嵌体的微流体通道以及所述流体管芯的孔口限定；

介于所述流体管芯与所述EMC流体和电气嵌体之间的薄的粘合剂化合物层；以及

电连通路径，其限定在所述流体管芯的电接触件与所述EMC流体和电气嵌体的电迹线之间；

其中，所述微流体通道具有介于10微米与50微米之间的宽度，以及介于100微米与400微米之间的高度。