CN114930058A - 包括喷注总成的非接触式沉积系统 - Google Patents

Abstract

一种非接触式沉积系统，其包含含有至少一个微型阀的喷注总成。微型阀包括孔板，该孔板限定穿过其中的孔。致动梁被设置成与孔板形成间隔关系。致动梁包括基底部和悬臂部，该悬臂部从基底部延伸向孔，并且在闭合位置与打开位置之间可移动。含有密封构件的密封结构设置在悬臂部的重叠部处。流体歧管耦接到微型阀并限定含有加压流体的流体贮器。当致动梁处于闭合位置时，悬臂部被定位成使得密封结构密封孔以闭合微型阀，且在打开位置时，流体从孔分配向基板并沉积在其上。

Description

包括喷注总成的非接触式沉积系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年11月1日提交的美国临时申请序列号62/929,271的优先权，其内容通过合并整体并入。

技术领域

本公开总体涉及使用微机电系统(MEMS)技术制成的微型阀的领域。更具体地，本公开涉及包括具有MEMS微型阀的喷注总成的非接触式沉积系统。

背景技术

传统分配系统和沉积系统具有多个缺点。例如，在生物或生物医学应用中，通常使用移液管(pipette)将含有化学品、生物化学品或生物分子的溶液手动沉积在基板上。自动化系统已开发出能够将多种溶液同时移液到基板上。然而，这种系统通常仍使用移液管吸嘴，即使没有通过移液管吸嘴沉积溶液，其多个孔仍暴露于空气。其他沉积系统(诸如微阵列印刷总成)接触基板并使用流体的表面张力来沉积流体。这种沉积总成会有液滴尺寸和体积不准确，且必须在受控环境中蒸发以防止溶剂蒸发。

在用于印刷或标志的沉积系统中也存有类似缺点。例如，连续喷墨打印机具有某些难以消除的缺陷。例如，从墨水供应源产生液滴的过程可能导致墨水沿不期望方向滴落(例如，远离目标)，从而导致维护需求。另外，由于蒸发，补充液会随着时间而流失，需要不断补充。还需要其他维护成本，诸如由于退化进行孔板修复。此外，从中喷射流体的孔或开口通常保持对空气开启，这能够导致溶剂从流体中蒸发，从而导致传统沉积系统的阻塞和最终失效。

最后，当要分配的流体是气体(诸如空气)时，能够控制气体分配的传统沉积系统或阀基本上大且重，需要过多的电能，且有时由于其中含有各种组件的机械问题而失效。由于这些和其他原因，需有改善的分配装置和沉积装置。

发明内容

本文所述的实施例总体涉及非接触式沉积系统，且特别地涉及包括含有微型阀的喷注总成的系统。微型阀包含限定在孔板中的孔以及致动梁，该致动梁可以在其默认位置处保持在闭合位置以密封该孔，并且选择性打开以将流体喷出并沉积到基板上。

在一些实施例中，非接触式沉积系统包含喷注总成，该喷注总成包含至少一个微型阀。每个微型阀包含孔板，该孔板包括第一表面和第二表面。该孔板包含从第一表面延伸到第二表面的孔。间隔构件设置在第一表面上并偏离孔。阀座围绕孔并限定与孔流体连通的开口。致动梁设置在间隔构件上并从间隔构件延伸向孔。致动梁包含压电材料层，并通过将电信号施加到压电材料层而在闭合位置与打开位置之间可移动。密封构件设置在致动梁的端部上。流体歧管耦接到微型阀并限定流体贮器，该流体贮器在致动梁周围包含加压流体。当压电材料层没有向其施加的电信号时，致动梁处于闭合位置，并且密封构件的密封构件表面与孔板接触以密封孔并闭合微型阀。此外，在打开位置处，流体从孔喷向基板并沉积其上。

在另一实施例中，非接触式沉积系统还包含：平台，其与喷注总成间隔开并且被配置为容纳流体要沉积在其上的基板；以及运动机构，其耦接到喷注总成或平台中的至少一个，并且被配置为向喷注总成或平台提供三维运动，以将流体沉积在基板上的预定位置处。

在另一实施例中，基板包含组织病理切片作业盒，且其中流体包含细胞染色剂。

在另一实施例中，基板包含电路板，且其中流体包含导电流体、半导体流体或压电流体。

在另一实施例中，基板包含织物、瓷砖、人造板或层压块，且其中流体包含导电墨水、涂料、纳米涂料或抗微生物涂料中的至少一个。

在另一实施例中，基板包含载物片，且其中流体包含化学品、生物化学品或生物分子中的至少一个的溶液，且其中非接触式沉积系统被配置为将溶液的液滴阵列沉积在载物片上。

在另一实施例中，基板包含限定多个微孔的微孔板，且其中流体包含化学品、生物化学品或生物分子中的至少一各的溶液，且其中非接触式沉积系统被配置为将一定体积的溶液沉积在多个微孔的每一个中。

在另一实施例中，流体包含聚合物，且其中该非接触式沉积系统被配置为沉积多个聚合物层以形成具有预定形状的三维对象。

在另一实施例中，该非接触式沉积系统还包含：插入物，其设置在流体歧管上并与其耦接；以及载体，其设置在插入物上并与其耦接，使得孔板、流体歧管、插入物和载体整体限定流体贮器的边界，该载体进一步限定第一流体通道，该第一流体通道被配置为将第一流体输送到流体贮器。

在另一实施例中，载体还包含第二流体通道，该第二流体通道被配置为将不同于第一流体的第二流体输送到流体贮器。

在另一实施例中，喷注总成被配置为通过该孔选择性输送第一流体、第二流体或含有所述第一流体和第二流体的混合物，该混合物形成在该流体贮器内。

在另一实施例中，基板包含人造指甲(fingernail)或真实指甲，且其中第一流体包含第一指甲颜色，且第二流体包括第二指甲颜色。

在另一实施例中，基板包含一混色板，且第一流体和第二流体包含粉末、液体或凝胶中的至少一个。

在另一实施例中，载体限定内体积，且含有流体的可压缩流体容器设置在内体积内。

在另一实施例中，载体的内体积填充有压缩气体，该压缩气体被配置为对可压缩流体容器施加压力，该压力使流体通过流体通道而流通到流体贮器中。

在另一实施例中，偏置构件设置在该内体积内，该偏置构件被配置为对可压缩流体容器施加压力，该压力使该流体通过流体通道而流通到流体贮器中。

在另一实施例中，流体包含墨水、涂料、溶剂、生物溶液、生物化学溶液、化学溶液、生理流体、黏合剂、粉末、凝胶、染料、细胞染色剂、胶体溶液、乳液或悬浮液中的一个。

在另一实施例中，流体包括挥发性流体或气敏流体，且其中喷注总成被配置为限制流体暴露于存在该喷注总成外部的环境中的空气。

在另一实施例中，孔阵列限定在孔板中。

在另一实施例中，阵列包含矩形阵列、正方形阵列、半圆形阵列、椭圆形阵列、多边形阵列或不对称阵列。

在另一实施例中，致动梁包含非主动部、调整层和含有至少一压电材料层的致动部，其中调整层具有预定调整应力，使得在闭合位置处，该密封构件于阀座接触并对阀座施加力，以便流体密封该孔。

在另一实施例中，流体是气态流体。

在另一实施例中，存有触觉接口装置，其包含在本文前述任何实施例的非接触式沉积系统。

在一些实施例中，非接触式沉积系统包含含有至少一个微型阀的喷注总成。该至少一个微型阀包含孔板，该孔板包括第一表面和第二表面。该孔板包含从第一表面延伸到第二表面的孔。致动梁设置成与该孔板成间隔关系。该致动梁包括基底部和悬臂部。该悬臂部从该基底部延伸向该孔，使得其重叠部与该孔重叠。该致动梁可以在闭合位置与打开位置之间移动。含有密封构件的密封结构设置在该悬臂部的重叠部处。流体歧管耦接到该微型阀并限定流体贮器，该流体贮器在该致动梁周围包含加压流体。当该致动梁处于闭合位置时，该悬臂部定位成使得该密封结构密封该孔以闭合该微型阀。在打开位置处，流体从该孔分配向基板并沉积在其上。

在另一实施例中，该致动梁包含压电材料层，该致动梁随着施加到压电材料的电信号而在闭合位置与打开位置之间可移动。

在另一实施例中，当该微型阀处于闭合位置时，没有电信号施加到压电材料。

在另一实施例中，该非接触式沉积系统还包含：平台，其与该喷注总成间隔开并且被配置为容纳基板；以及运动机构，其耦接到喷注总成或平台中的至少一个，并且被配置为向喷注总成或平台提供三维运动，以便将流体沉积在该基板上的预定位置处。

在另一实施例中，该基板包含组织病理切片作业盒，且其中该流体包含细胞染色剂。

在另一实施例中，该基板包含电路板，且其中该流体包括导电流体、半导体流体或压电流体。

在另一实施例中，该基板包含织物、瓷砖、人造板或层压块，且其中该流体包含导电墨水、涂料、奈米涂料、或抗微生物涂料中的至少一个。

在另一实施例中，该基板包含载物片，且其中该流体包含化学品或生物分子中的至少一个的溶液，且其中该非接触式沉积系统被配置为将该溶液的液滴阵列沉积在该载物片上。

在另一实施例中，该基板包含限定多个微孔的微孔板，且其中该流体包含化学品、生物化学品或生物分子中的至少一个的溶液，且其中该非接触式沉积系统被配置为将一定体积的溶液沉积在多个微孔的每一个中。

在另一实施例中，该流体包含聚合物，且其中该非接触式沉积系统被配置为沉积多个聚合物层以形成具有预定形状的三维对象。

在另一实施例中，该非接触式沉积系统还包含：插入物，其设置在该流体歧管上并与其耦接；以及载体，其设置在该插入物上并与其耦接，使得孔板、流体歧管、插入物和载体整体限定该流体贮器的边界，该载体进一步限定第一流体通道，该第一流体通道被配置为将第一流体输送到该流体贮器。

在另一实施例中，该载体还包含第二流体通道，该第二流体通道被配置为将不同于该第一流体的第二流体输送到该流体贮器。

在另一实施例中，该喷注总成被配置为通过该孔选择性地输送第一流体、第二流体或含有所述第一流体和第二流体的混合物，该混合物形成在该流体贮器内。

在另一实施例中，该基板包含人造指甲或真实指甲，且其中该第一流体包含第一指甲颜色，且该第二流体包含第二指甲颜色。

在另一实施例中，该基板包含混色板，且其中该第一流体和该第二流体包含粉末、液体或凝胶中的至少一个。

在另一实施例中，该载体系限定内体积、含有设置在该内体积内的流体的可压缩流体容器。

在另一实施例中，该载体的内体积填充有压缩气体，该压缩气体被配置为对可压缩流体容器施加压力，该压力使流体通过流体通道而流通到该流体贮器中。

在另一实施例中，偏置构件设置在该内体积内，该偏置构件被配置为对可压缩流体容器施加压力，该压力使该流体通过流体通道而流通到该流体贮器中。

在另一实施例中，该流体包含墨水、涂料、溶剂、生物溶液、生物化学溶液、化学溶液、生理流体、黏合剂、粉末、凝胶、染料、细胞染色剂、胶体溶液、乳液或悬浮液的一个。

在另一实施例中，该流体包括挥发性流体或气敏流体，且其中该喷注总成被配置为限制所述流体暴露于存在该喷注总成外部的环境中的空气。

在另一实施例中，在该孔板上系限定多个孔的阵列。

在另一实施例中，该阵列包含矩形阵列、正方形阵列、半圆形阵列、椭圆形阵列、多边形阵列或不对称阵列。

在另一实施例中，该致动梁包含非主动部、调整层以及含有该至少一压电材料层的致动部，其中该调整层具有预定调整应力，使得在闭合位置处，该密封构件于阀座接触并对阀座施加力，以便流体密封该孔。

在另一实施例中，该微型阀还包含围绕该孔的阀座，该阀座限定与该孔流体连通的开口。

在另一实施例中，该流体是气态流体。

在另一实施例中，触觉接口装置包含本文前述任何实施例的非接触式沉积系统。

应当了解，以下更详细讨论的前述概念及额外概念的所有组合(假设这种概念不相互矛盾)被认为是本文所公开的发明主题的一部分。特别地，出现在本公开后的所要求主题的所有组合皆被认为是本文所公开的发明主题的一部分。

附图说明

结合附图，根据下述描述和所附权利要求，本公开的前述和其他特征将变得显而易见。应当理解，这些图仅描绘根据本公开的数个实施例，且因此不应当认为是对本公开的范围的限制，本公开将通过使用附图以额外特定性及细节来描述。

图1为根据示例实施例的设置在托座中的喷注总成的透视图。

图2为图1所示的喷注总成的分解图。

图3为图1所示的喷注总成的示意性截面图。

图4为图1所示的喷注总成的平面图。

图5A为根据示例实施例的含有微型阀的喷注总成的截面图。

图5B为根据另一示例实施例的含有微型阀的喷注总成的截面图。

图6为提供图5所示的喷注总成的更详细视图的截面图。

图7A为根据示例实施例的微型阀的致动梁的截面图；图7B为根据另一示例实施例的图7A所示的致动梁的前视截面图。

图8为根据实施例的非接触式沉积系统的示意图。

图9-图14为根据各种实施例的基板和通过图8的系统沉积在基板上的流体的示意图。

图15为根据实施例的可以在图8的非接触式沉积系统中使用的喷注总成的示意图。

图16-图18为根据各种实施例的可以在图8所示非接触式沉积系统中使用的喷注总成的示意图。

图19-图23为根据各种实施例的限定贯穿其中的多个孔的不同形状阵列的孔板的示意图。

图24为根据实施例的图8的用于沉积流体在微孔板上的非接触式沉积系统的示意图。

在附图中，除非另有特别指示，否则类似符号通常表示类似组件。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着限制。在不脱离本文所提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行其他改变。将容易了解到，本文描述及在图中所示的本公开的方面可以采用各种不同配置来布置、替换、组合、和设计，所有这些都经过构想并成为本公开的一部分。

具体实施方式

本文所述的实施例总体涉及非接触式沉积系统，并且特别地涉及包括含有微型阀的喷注总成的系统。该微型阀包含限定在孔板中的孔以及致动梁，该致动梁可以在其默认位置处保持在闭合位置以密封该孔，并选择性打开以将流体喷出并沉积到基板上。

在参考详细说明示例性实施例的附图之前，应当了解，本申请并未局限于说明书中阐述或在附图中示意说明的细节或方法。还应当了解，术语仅针对描述目的，而不应认为是限制。

总体参考附图，本文所述的是含有多个微型阀的喷注总成以及含有这种喷注总成的非接触式沉积系统。本文描述的微型阀采用具有设置在其上的密封构件的致动梁。利用这种致动梁能够定制微型阀以消除或减少有关含有连续喷注总成的传统技术的各种缺陷。例如，在各种实施例中，微型阀包括设置在致动梁与孔板之间的间隔构件。间隔构件保持致动梁的第一端与孔板内的孔之间的间隔，以防止致动梁的挤压气膜阻尼。致动梁从间隔构件在孔上方延伸，且密封构件延伸向孔以直接接触孔，或者接触可以设置在孔的周围或孔的边缘的阀座。因此，在不将任何电能施加到致动梁的情况下，密封构件将密封该孔。换句话说，致动梁的默认位置(例如，通过仔细选择其中所含材料来配置)是微型阀闭合。因此，设置在微型阀中的流体{例如，墨水、涂料、溶剂、生物溶液、生物化学溶液、化学溶液、生理流体(例如，血液、尿液、唾液、血浆、脑脊髓液)、黏合剂、粉末、凝胶、染料、细胞染色剂、胶体溶液、悬浮液、乳液等}与喷注总成的外部环境隔离。这样消除流体的蒸发，从而减少阻塞。另外，受限的蒸发使得能够使用更快干燥的流体，其允许比传统系统较高的速度进行沉积。

为确保本文描述的微型阀的适当密封，保持设置在致动梁上的密封构件与阀座之间的兼容关系。保持这种关系涉及调整有关喷注总成构造的许多因素。在一方面，采取步骤以确保微型阀的各种组件的适当尺寸。例如，在一些实施例中，在单一制造步骤中形成本文描述的间隔构件和密封构件(例如，透过在单一蚀刻步骤中蚀刻一部分晶圆以形成间隔构件和密封构件)，以确保其具有相同厚度。采取这种方式构造这些组件允许精确控制附接到致动梁的组件配置，诸如密封构件的尺寸和致动梁的长度。这允许密封构件精确对准阀座，以确保在阀座与密封构件之间或孔板与密封构件之间形成足够的密封。此外，采取这种方式制造密封构件和间隔构件使这些结构能够共享有助于致动梁与孔板之间的适当间隔的共同厚度。流体歧管耦接到微型阀并在微型阀周围限定流体贮器，从而当致动梁处于打开位置时，允许流体沉积在基板上。

因此，在本文所述的喷注总成的多个组件被配置为在密封构件与孔之间的接口处建立密封，和/或考虑到阀座，在本文所述的喷注总成的多个组件被配置为在密封构件与孔之间的接口处建立密封。充分密封有利于防止流体从孔处泄漏，这会发生在传统连续喷注总成中。有利的是，本文所使用的微型阀可以定制成提供期望的液滴尺寸。例如，在一个实施例中，孔板中的孔的直径约为60微米。在特定实施例中，孔板的厚度可一在60-900微米(例如，350微米)的范围内。在一些实施例中，孔的直径长度比率可以在1:1至15:1的范围内。电信号可以被施加到致动梁，该电信号经由其中含有的至少一个压电材料层，从而使致动梁暂时离开阀座，以在预定时间内在阀座和孔处形成流体出口(例如，基于期望液滴频率)。因此，基于孔的体积和液滴频率，从孔喷注一定体积的流体以形成设置在基板上的液滴，从而产生期望标志、图案、溶液或对象。在不同实施例中，随着以10kHz配置的液滴频率，本文所使用的微型阀可以产生具有约600pL体积的液滴。这比通常仅产生体积约30pL液滴的传统沉积系统产生较大液滴。由于这种较大的液滴尺寸，本文所述的喷注总成可以利用较大的喷注距离，从而能够在比传统系统较大距离处使图像形成在期望对象上。

含有本文所述喷注总成的非接触式沉积系统的各种实施例提供的优点包括，例如：(1)当不进行流体沉积时，通过将微型阀保持在其默认位置的闭合来防止流体蒸发；(2)仅使用供打开微型阀的电力，从而降低功率损耗；(3)允许准确沉积500皮升(pL)至5毫升(mL)或甚至较大体积的流体体积；(4)允许沉积各种流体，包括但不限于墨水、导电墨水、涂料、染料、细胞染色剂、聚合物、黏合剂、悬浮液、乳剂、奈米涂层、抗微生物涂料、粉末、生物溶液、生物化学溶液、化学溶液等；(5)允许从单一微型阀中沉积多个流体；(6)整合泵送能力，使得可以排除用于向喷注总成提供加压流体的外部泵送或压缩系统；及(7)通过以预定图案允许运动能力及/或提供在孔板中限定的孔，从而能够采用各种图案来沉积流体。

如本文所述，在用于描述微型阀的致动梁时，术语“默认位置”描述在未施加任何控制信号(例如，电荷、电流或电压)该致动梁时，致动梁相对于微型阀的各种其他组件的位置。换句话说，默认位置是当致动梁处于被动状态时，致动梁(以及附接其上的任何组件)的位置。

现参考图1，其示出根据示例实施例的设置在托座150中的喷注总成100的透视图。喷注总成100包括附接到载体108的阀体102。托座150包括具有其中所含的开口的基本上的圆形本体，该开口调适成容纳喷注总成100。托座150的主体可以包括从其周围边缘延伸的凹部118，以有助于将托座150附接到标志装置。阀体102可以为标志装置的组件。在示例性实施例中，阀体102用于含有加压流体供应源的非接触式沉积系统。

如本文所述，阀体102包括附接到多个微型阀的输入流体歧管。微型阀和输入流体歧管形成流体增压室或贮器，流体增压室或贮器被配置为保持从外部流体供应源接收的流体。在其他实施例中，阀体102可以限定多个流体增压室，每个流体增压室对应于多个微型阀的至少一部分。在这种实施例中，每个流体增压室可以有填充不同颜色的流体(例如，诸如黑色、绿色、黄色、青色等的不同颜色墨水或不同流体)，以提供沉积多种流体的能力。在不同实施例中，微型阀包括致动梁，致动梁被配置为随着施加其上的电压而移动(例如，弯曲、弯向、扭曲等)，以暂时打开在孔板中的多个孔处的流体出口。因此，液滴从流体出口喷射到目标上，以在所述目标上产生期望标志图案。

如图所示，电路板104附接到载体108的侧面。电路板104可以包括多个电气路径，并(例如，经由线束)提供阀体102与电气控制器之间的连接点。电气控制器可以经由电气路径提供控制信号，以控制包括在阀体102中的多个微型阀的致动梁的致动。本文将更详细描述这种微型阀的结构和功能。在一些实施例中，电路板104本身包括用于产生及提供控制信号以致动微型阀的微控制器。

识别标签106附接到喷注总成100。在一些实施例中，识别标签106包括内部存储器，内部存储器被配置为储存有关喷注总成100的各种形式的信息(例如，制造信息、序号、阀校准信息、设定值等)。例如，在一个实施例中，识别标签106是射频识别(RFID)标签，RFID标签被配置为响应于从外部装置接收预定标识符而采取可接收方式将所储存的信息发送。因此，可快速有效检索有关喷注总成100的信息。

现参考图2，其示出根据示例实施例的喷注总成100的分解图。载体108包括前侧面110、后侧面112和侧面124。在各种实施例中，阀体102经由黏合剂附接到前侧面110。后侧面112具有设置在其上的罩体116。罩体116包括孔缝120，孔缝120提供用于流体(例如，墨水)的供应端口，以经由阀体102将流体沉积到目标上。例如，在一些实施例中，流体(例如，墨水)经由孔缝120中的第一个被供给到阀体102(例如，经由输入供应管线或软管)，循环通过阀体102，并经由孔缝120中的第二个而从阀体102输出。换句话说，流体通过流体增压室再循环。隔膜可以定位在孔缝120的每一个中，并且被配置为允许流体输送销或流体返回销穿过其插入，以允许流体连通到流体增压室中，同时保持喷注总成100的流体密封。虽然未示出，但是在一些实施例中，加热元件(例如，电阻丝)可以定位成紧邻阀体102或载体108(例如，围绕或耦接其侧壁)。加热元件可以用于选择性加热包含在流体增压室内的流体(例如，墨水)，以将流体保持在期望温度。

前侧面110包括适于容纳阀体102的腔体，使得阀体102紧固安装到前侧面110(例如，经由黏合剂)。电路板104经由侧面124附接到载体108。如图所示，该侧面124包括安装销126。在各种实施例中，电路板104包括以对应安装销126的布置的方式布置的孔缝，并且适于容纳安装销126以使电路板104对准载体108。

如图所示，电路板104具有与其附接的柔性电路114。柔性电路114从电路板104以一定角延伸，并附接到紧邻前侧面110的载体108。当柔性电路114围绕前侧面110的角边界延伸时，阀体102和电路板104彼此垂直布置。电路板104还包括控制器接口122，控制器接口122包括被配置为例如从沉积系统控制器接收控制信号的电连接构件(例如，引脚)。

如本文所述，在各种实施例中，柔性电路114可以设置在流体歧管与载体108之间；或插入物设置在载体108与阀体102之间，以促进形成柔性电路114与阀体102中所含多个微型阀的电极之间的电连接。在一些实施例中，柔性电路114经由安装构件148附接到前侧面110。柔性电路114中的开口对准载体108中的隔膜以提供到经由阀体102形成的流体增压室的流体入口。

现参考图3，其示出根据示例实施例的喷注总成100的各种组件的示意图。例如，图3可以描述图1所示线条I-I处的喷注总成100的截面图。如图所示，阀体102经由插入物170从载体108的前侧面110延伸。插入物170提供结构支撑以确保阀体102中的各种组件的最大性能。

阀体102包括输入流体歧管162和附接到输入流体歧管162的多个微型阀164。微型阀164和输入流体歧管162形成用于从加压流体供应源所接收流体(例如，墨水和补充流体的组合)的流体增压室166(例如，经由附接至后侧面112的罩体116中的孔120)。在各种实施例中，流体供应源包括流体贮器和泵，该泵被配置为经由耦接到载体108的供应管线向喷注总成100提供加压流体。在各种实施例中，当微型阀164中的一个或更多个打开时，流体供应源供应在7PSI与15PSI之间的加压流体。例如，在实施例中，当一个或更多个微型阀打开时，流体的压力约为10PSI。载体108可以包括内空腔，该内空腔被配置为接收加压流体并将流体输送到流体增压室166。在各种实施例中，可以在流体增压室与流体供应源之间维持压差，以将流体驱出阀体102。压力传感器可以设置在阀体102和/或载体108中，以确定通过阀体102泵送的流体的压力差和/或泵送压力。

输入流体歧管162可以包括含有形成流体增压室的通道的玻璃结构。通常，微型阀164包括致动梁，该致动梁相对于孔板上的孔间隔开保持在前侧面110，其中，流体从孔喷出。致动梁可以包括至少一个压电材料层，该压电材料层被配置为响应于接收到控制信号(例如，经由电路板104上的控制器接口122提供的电压波形)而偏转。如本文所述，这种电信号的施加导致微型阀164打开，这使液滴在孔板处释放。液滴前进投射距离192到基板190上，以在基板190上产生期望图案。微型阀164的各种组件的结构和功能在本文中更详细描述。在其他实施例中，致动梁可以包括不锈钢致动梁(例如，具有约1mm的长度)。在其他实施例中，致动梁可以包括双压电芯片梁(Bi-morph beam)，该双压电芯片梁具有设置在基底层(例如，基底硅层或不锈钢层)的任一侧上的两个压电材料层。电信号(例如，电压)可以施加到压电层中的任一个，以促使致动梁朝向对应的压电层弯曲。两个压电层可以包括相同的压电材料或不同的压电材料。在特定实施例中，不同的电信号可以施加到压电层中的每一个，以使致动梁以预定距离朝向孔弯曲或弯折。

虽然本文所述的实施例大致将致动梁描述为含有压电材料，但是在其他实施例中，可以使用任何其他致动机构。例如，在一些实施例中，致动梁可以包括用于移动致动梁的电容耦合。在其他实施例中，致动梁可以包括静电耦合。在其他实施例中，致动梁可以包括用于移动梁的磁耦合(例如，由电磁体致动的电磁结构)。在其他实施例中，致动梁可以包含被配置为响应于温度变化而移动的温敏双金属条。

插入物170通常为阀体102的各部分增添刚度。例如，插入物170可以被配置为比阀体102的组件(例如，孔板、致动梁等)更刚性，以抵消通过将这种组件彼此附接所引起的应力。例如，插入物170可以附接到阀体102，以抵消通过用于将载体108附接到阀体102的黏合剂所引起的应力。另外，插入物170可以抵消在输入流体歧管162与微型阀164之间的接口处的应力。

现参考图4，其示出根据示例实施例的喷注总成100的平面图。图4示出沿图2所示的线条II-II处的阀体102的平面图。因此，图4示出在输入流体歧管162与孔板之间的接口处的平面图。输入流体歧管162包括第一开口172和第二开口174。第一开口172暴露多个微型阀164以形成被配置为保持从流体供应源所容纳到的流体的流体增压室166。

在所示的实例中，多个微型阀164包括以单列对准的多个致动梁176。多个致动梁176中的每一个具有设置在其端部的密封构件178。在一些实施例中，密封构件178对准及接触设置在孔板中的多个孔处的阀座，以在没有任何电信号的情况下防止在流体增压室166中的流体逸出流体增压室166。喷注总成100被示出包括形成52个微型阀164的52个致动梁176。在其他实施例中，喷注总成100可以包括任何数量的致动梁。

在各种实施例中，多个致动梁176中的每一个从设置在第一开口172与第二开口174之间的边界下方的构件延伸。构件中的每一个可以包括经由所述第二开口174暴露的电连接部。在电连接部中的每一个处设置电接触垫180。焊线经由电接触垫180将电连接部中的每一个电连接到控制器接口122。因此，致动梁176中的每一个可以经由电接触垫180接收电信号。在一些实施例中，带式自动接合(TAB)可以用于将电连接部中的每一个电连接到控制器接口。

第一开口172与第二开口174之间的边界使电接触垫180与由流体开口172所形成的贮器中所含的流体隔离。另外，有利的是，电接触垫180设置在输入流体歧管162下方。这意味着致动梁176之间的电连接部设置在载体108的内部，并受保护免受劣化和外部污染。

为了使电接触垫180与在流体体增压室166中所含的流体隔离，黏合剂结构182设置在输入流体歧管162上。黏合剂结构182将输入流体歧管162耦接到孔板。如图4所示，黏合剂结构182围绕第一开口172和第二开口174中的每一个形成“轨道”。轨道为在输入流体歧管162与孔板之间渗入的流体提供阻障。例如，轨道可以由围绕第一开口172和第二开口174中的每一个的黏合剂材料(例如，光阻剂，诸如以商标名SU-8销售的双酚A型酚醛环氧丙基醚基光阻剂，或聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、硅氧橡胶等)的数个同心矩形环构成。黏合剂材料的段可以切过矩形环中的多个，以形成用于接收渗入流体的隔室。这种黏合剂结构182有助于微型阀164与电接触垫180之间的流体隔离。

现参考图5A，其示出根据示例实施例的含有微型阀230的喷注总成200的截面图。在一些实施例中，喷注总成200是关于图1、图2、图3和图4描述的喷注总成100的示例实施例。如图所示，喷注总成200包括经由结构层222附接到阀体298的载体202。在一些实施例中，结构层222可以为载体202的一部分。

载体202包括上部204和从上部204的边缘延伸的壳体部206。上部204包括隔膜208，通过隔膜208提供加压墨水。壳体部206限定设置有阀体298的腔室。阀体298包括输入流体歧管210和微型阀230。如图所示，输入流体歧管210和微型阀230限定贮器300，贮器300被配置为保持经由隔膜208从外部流体供应源接收的一定体积的加压流体。在各种实施例中，保持在贮器300内的加压流体可以包括但不限于墨水、涂料、溶剂、生物溶液、生物化学溶液、化学溶液、生理流体(例如，血液、尿液、唾液、血浆、脑脊髓液)、黏合剂、粉末、凝胶、染料、细胞染色剂、胶体溶液、悬浮液、乳液或任何其他适当液体。

载体202可以由塑料、陶瓷、或任何其他适当材料形成。载体202通过向阀体298提供结构支持以促进喷注总成200的操作。例如，在一些实施例中，阀体298的周围边缘经由设置在壳体部206的内表面处的黏合剂层302附接到壳体部206。这种黏合剂有助于保持微型阀230与输入流体歧管210之间的期望相对定位。

在各种实施例中，输入流体歧管210预先形成，然后其附接到喷注总成200的附加组件。流体歧管210是由具有任何适当厚度(例如，500微米)的主体310形成(例如，由玻璃、硅、二氧化硅等形成)。如图所示，输入流体歧管210预先形成以包括第一通道212和第二通道214。在所示实施例中，第一通道212和第二通道214基本为线性且彼此平行，但是输入流体歧管210可以根据针对要在其上设置的微型阀布置的需要进行布置。第一通道212形成具有宽度304，宽度304与微型阀230的致动梁240的悬臂部308的长度312具有预定关系。例如，第一通道212可以形成大于悬臂部308的期望长度312阈值量的宽度304。第二通道214提供用于在致动梁240与柔性电路216之间形成电连接的路径，该电连接经由在致动梁240与柔性电路216之间延伸的焊线220实现。有利的是，使用这种配置将致动梁240与柔性电路216之间的电连接内部化。换句话说，这种组件之间的电连接不在载体202的外部，因此不易退化。在各种实施例中，第一通道212和/或第二通道214可以具有多个倾斜侧壁。

如图所示，第二通道214基本上填充有密封剂218。密封剂218可以包括环氧树脂类型或任何其他适当材料。密封剂218包封在焊线220、柔性电路216与致动梁240之间形成的电连接，并且被配置为保护焊线220免受实体损坏、湿气和腐蚀。因此，密封剂218确保维持在柔性电路216与致动梁240之间的足够电连接，以有助于向致动梁240提供电控制信号使其运动以打开和闭合微型阀230。

分开第一通道212和第二通道214的输入流体歧管210的部分314用作阻障，以防止贮器300中所含的流体流到电连接部。因此，输入流体歧管210用作用于从外部流体供应源接收加压流体的贮器300的一部分以及在加压流体与在喷注总成200中所含的任何电连接部之间的绝缘阻障。第一通道212和第二通道214可以使用任何适当制程(例如，经由喷砂、物理或化学蚀刻、钻研等)形成。在一些实施例中，输入流体歧管210是由硅、二氧化硅、陶瓷或任何其他适当材料构成，而不是由玻璃构成。

继续参考图5A，微型阀230包括附接到致动梁240的孔板250。孔板250可以由任何适当材料形成，例如，玻璃、不锈钢、镍、含有另一电镀金属层的镍(例如，不锈钢)、聚酰亚胺(例如，聚亚酰胺膜(Kapton))或光阻齐IJ(例如，SU-8、聚甲基丙烯酸甲酯等)。孔板250基本上为平面，并且包括在第一表面与相对于第一表面的第二表面之间延伸的孔260。在各种实施例中，孔260基本上为圆柱形，并且具有垂直或本质上垂直于孔板250的表面的中心轴。阀座270设置在紧邻孔260的孔板250的内表面316上。在各种实施例中，阀座270包含围绕或基本上围绕孔260的顺应材料。在一些实施例中，阀座270由基于环氧树脂的黏合剂(诸如SU-8光阻剂)构成。在其他实施例中，阀座270可以由可模制聚合物形成，例如，聚二甲基硅氧烷或硅橡胶。阀座270限定基本对齐孔260的内开口318，以产生用于在贮器300中所含加压流体的出口。在特定实施例中，阀座270可以被去除，使得致动梁240的密封构件表面接触围绕孔260的孔板250，以密封孔260并闭合微型阀230。

致动梁240包括基底部306和悬臂部308。基底部306在分开第一通道212和第二通道214的输入流体歧管210的部分314下方延伸。如图所示，基底部306包括在与第二通道214重叠的区域中的电连接部294。电连接部294包括电极，通过该电极经由焊线220与柔性电路216形成电连接。悬臂部308从输入流体歧管210的部分314延伸到贮器300中。如图所示，悬臂部308设置在间隔构件280上，因此，悬臂部308与孔板250在空间上分开。因此，悬臂部308的任一侧存在空间，使得致动梁240可以由于经由电连接部294向其施加电信号而弯向及/或远离孔板250。间隔构件280被配置为防止致动梁的挤压气膜阻尼。

悬臂部308具有长度312，使得悬臂部从贮器300的边界延伸预定距离。在各种实施例中，预定距离经特别选择，使得悬臂部308的一部分292与阀座270和孔260重叠。密封构件290从重叠孔260的致动梁240的部分292延伸。在一些实施例中，密封构件290的形状被构造为与孔260的形状基本对应。例如，在实施例中，孔60和密封构件290两者基本上为圆柱形，其中，密封构件290具有较大外径。这种配置有助于密封构件290整体覆盖孔260，以在密封构件290与阀座270之间形成密封。在其他实施例中，孔260可以具有任何其他形状，例如，星形、正方形、矩形、多边形、椭圆形或不对称形状。在特定实施例中，阀座270可以限定凹部尺寸并且成形以容纳密封构件290。在各种实施例中，孔板250和孔260可以由不润湿性(例如，疏水性)材料形成，诸如硅或聚四氟乙烯(Teflon)。在其他实施例中，不润湿性(例如，疏水性)涂层可以设置在孔260的内壁上。这种涂层可以包括例如聚四氟乙烯、奈米颗粒、亲油性涂层或任何其他适当涂层。

在各种实施例中，间隔构件280和密封构件290由相同的材料构成，并且具有相等或基本上相等的厚度320和322(例如，硅、SU-8、硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯等)。在这种实施例中，当致动梁240平行于孔板250延伸时，间隔构件280和密封构件290的下表面彼此对准。当致动梁240置于闭合位置时(如本文所述)，密封构件290的表面接触阀座270以闭合在孔260处形成的流体出口(例如，密封构件290的密封构件表面可以被配置为如果不存在阀座270，则在间隔构件280的下表面下方延伸约2微米)。阀座270和密封构件290可以确定尺寸，使得当致动梁240置于闭合位置时(例如，当经由焊线从致动梁240去除电信号或将电信号施加到致动梁时)，密封构件290的足够表面区域接触阀座270，以防止流体从贮器300流通到孔260。例如，密封构件290可以具有大于阀座270的直径或横截面。

喷注总成200的各种方面被设计成确保在阀座270与密封构件290之间形成足够密封。例如，设置在输入流体歧管210上的结构层222防止孔板250经由将微型阀230的组件彼此耦接以及将微型阀230耦接到壳体部206的黏合剂在其上引起应力而弯曲。在各种实施例中，结构层222被构造为具有比孔板250更大的刚度以执行这种功能。结构层222可以由硅或任何其他适当材料构成。如图所示，结构层222包括从其主要部分延伸的突出部224。突出部224附接到输入流体歧管210的上表面(例如，在第一通道212和第二通道214的边界处)。在一些实施例中，省略突出部224。经由例如设置在结构层222与柔性电路216之间的黏合剂而在突出部224处形成密封。突出部224在输入流体歧管210上方提供间隙。这种间隙有助于完全覆盖焊线220与柔性电路216之间的所有接触点的密封剂218的布置。在一些实施例中，载体202包括结构层222，使得由载体202提供刚度。

在另一方面，致动梁240被构造为使得当处于闭合位置时，在阀座270与密封构件290之间的接口处形成紧密密封。致动梁240可以包括至少一个压电材料层。压电材料层可以包括销钛酸铅(PZT)或任何适当材料。压电材料层具有与其电连接的电极。在各种实施例中，焊线220附接到电极，使得来自柔性电路216的电信号经由电极提供到压电材料层。电信号使致动梁240相对于其默认位置移动(例如，弯曲、转动等)。在其他实施例中，致动梁240可以包括不锈钢致动梁(例如，具有约1mm的长度)。在其他实施例中，致动梁240可以包括双压电芯片梁，该双压电芯片梁具有设置在基底层(例如，基底硅层)的任一侧上的两个压电材料层。电信号(例如，电压)可以施加到压电层中的任一个，以促使致动梁240弯向对应的压电层。两个压电层可以包括相同的压电材料或不同的压电材料。在特定实施例中，不同的电信号可以施加到压电层中的每一个，以将致动梁弯曲或弯折预定距离。

如图所示，焊线220在其电连接部294处附接到致动梁240。电连接部294包括导电连接到致动梁240内的至少一个电极的焊线垫(例如，由金或铂制成)。有利的是，电连接部294分开致动梁240的悬臂部308。换句话说，电连接部294经由在输入流体歧管210与致动梁240之间连接的多个连接点处形成的密封而分开喷注总成200中所含的流体。在一些实施例中，焊线220和/或密封剂218可以通过设置在孔板250中的开口引出。

在各种实施例中，致动梁240被构造为使得闭合位置是其默认位置。换句话说，致动梁240中的各个层被构造为使得致动梁240由于经由贮器300中所含的加压流体所提供的力而弯向孔260。致动梁240内的调整层可以被构造为处于压缩应力的状态，以使致动梁240弯向孔260。由于这种曲率，在没有施加到致动梁240以闭合孔260的任何电信号的情况下，密封构件290接触阀座270。曲率度可以特别选择，以在致动梁240处于默认位置的情况下，在密封构件290与阀座270之间的接口处形成紧密密封。有利的是，这种预设密封构件防止喷注总成200中所含流体的蒸发，此防止阻塞和其他缺陷。

如图5A所示，致动梁240弯曲远离孔板250。这种弯曲完成是经由柔性电路216将电信号施加到致动梁240而产生。例如，柔性电路216可以电连接到外部控制器，以提供电信号传递到致动梁240。

如图5A所示，施加电信号使致动梁240暂时偏离其默认位置。例如，在各种实施例中，致动梁240向上移离孔260，使得密封构件290的密封构件表面的一部分距离阀座270的上表面至少10微米。在实施例中，密封构件表面的中心部分在其振动模式的峰值处距离阀座270约15微米。因此，在阀座270与密封构件290之间暂时形成开口。开口提供用于一定体积的流体进入孔260以在孔板250的外表面处形成液滴的路径。液滴沉积到基板以形成图案，该图案是经由提供给喷注总成200的微型阀230中的每一个的致动梁240中的每一个的控制信号而确定。如所理解的，致动梁240从其默认位置移离到诸如图5所示位置的频率可以随着实施而改变。在各种实施例中，致动梁240的固有频率可以在1-30kHz的范围内，并且可以取决于致动梁240的长度、宽度、厚度和/或刚度。例如，在实施例中，致动梁240是在约12kHz的频率下振荡。然而，在其他实施方式中，致动梁240可以在较小(例如，10kHz)或较大(例如，20kHz)的频率下振荡。

现参考图5B，其示出根据示例实施例的含有微型阀230b的喷注总成200b的截面图。在一些实施例中，喷注总成200b是关于图1、图2、图3和图4描述的喷注总成100的示例实施例。如图所示，喷注总成200b包括经由插入物222b附接到阀体298b的载体202b。

载体202b包括上部204b和从上部204b的边缘延伸的壳体部206b。上部204b中设置流体通道21lb。隔膜208b(例如，橡胶或泡沫隔膜)定位于流体通道211b的入口处，且过滤片213b定位于流体通道211b的出口处。罩体203b(例如，塑料或玻璃罩体)定位于载体202b上，使得隔膜208b定位于载体202b与罩体203b之间，并在其间固定。开口209b可以限定在罩体203b中并对应于流体通道211b的入口。流体连接器10b耦接到罩体203b或流体通道211b的入口。流体连接器10b包括插入针12b，插入针12b被配置为剌穿隔膜208b并通过其设置在流体通道21lb中。流体连接器10b被配置为经由插入针12b将加压流体泵送到喷注总成200b的输入流体歧管210b中。此外，过滤片213b被配置为在流体连通到流体歧管210b中之前，从流体中过滤颗粒。在一些实施例中，插入针12b可以由不润湿性材料(例如，诸如聚四氟乙烯的疏水性材料)形成或涂覆不润湿性材料。在其他实施例中，插入针12b可以包括加热元件，或可以对插入针12b提供电流，以加热插入针12b，从而使流过其的流体流入输入流体歧管210b。在其他实施例中，在输入流体歧管210b中可以提供金属针或任何其他加热元件，以加热其中所含的流体。

壳体部206b限定其内设置有阀体298b的腔室或边界。阀体298包括输入流体歧管210b和微型阀230b。如图所示，输入流体歧管210b和微型阀230b限定贮器300，贮器300被配置为保持经由隔膜208b从外部流体供应源接收的一定体积的加压流体。在各种实施例中，保持在贮器300b内的加压流体包括墨水、涂料、溶剂、生物溶液、生物化学溶液、化学溶液、生理流体(例如，血液、尿液、唾液、血浆、脑脊髓液)、黏合剂、粉末、凝胶、染料、细胞染色剂、胶体溶液、悬浮液、乳液或任何其他适当液体。

在各种实施例中，输入流体歧管210b预先形成，然后其附接到喷注总成200b的附加组件。例如，流体歧管210b可以由具有任何适当厚度(例如，500微米)的玻璃体310b形成。如图所示，输入流体歧管210b预先形成以包括第一通道212b和第二通道214b。第一通道212b形成具有宽度304b，宽度304b与微型阀230b的致动梁240b的悬臂部308b的长度312b具有预定关系。第二通道214b提供用于在致动梁240b与柔性电路216b之间形成电连接的路径，该电连接经由在致动梁240b与柔性电路216b间延伸的焊线220b实现。

如图所示，第二通道214b基本上填充有密封剂218b。密封剂218b确保在柔性电路216b与致动梁240b之间保持适当电连接，以有助于向致动梁240b提供电控制信号以引起其运动，从而打开和闭合微型阀230b，并保护焊线220b免受如本文前述的实体损坏或潮湿。

分开第一通道212b和第二通道214b的输入流体歧管210b的部分314b用作阻障，以防止贮器300b中所含的流体流到电连接部。因此，输入流体歧管210b用作用于从外部流体供应源接收加压流体的贮器300b以及在加压流体与在喷注总成200b中所含的任何电连接之间的绝缘阻障的部分。

微型阀230b包括附接到致动梁240b的孔板250b。孔板250b基本上是平面，并且包括从其表面之间延伸的孔260b。阀座270b设置在紧邻孔260b的孔板250b的内表面316b上。阀座270b限定基本上对准孔260b的内开口318b，以产生用于贮器300b中所含的加压流体的出口。在特定实施例中，阀座270b可以被去除，使得密封构件290的密封构件表面接触围绕孔260b的孔板250b，以密封孔260b并闭合微型阀。

致动梁240b包括基底部306b和悬臂部308b。基底部306b在输入流体歧管210b的部分314b下方延伸，从而分开第一通道212b和第二通道214b。如图所示，基底部306b包括在与第二通道214b重叠的区域中的电连接部294b。电连接部294b包括电极，通过该电极经由焊线220b与柔性电路216b形成电连接。悬臂部308b从输入流体歧管210b的部分314b延伸到贮器300b中。如图所示，悬臂部308b设置在间隔构件280b上，因此，悬臂部308b与孔板250b空间上分开。

悬臂部308b具有长度312b，使得悬臂部308b从贮器300b的边界延伸预定距离。在各种实施例中，预定距离经特别选择，使得悬臂部308b的一部分292b与阀座270b和孔260b重叠。密封构件290b从重叠孔260b的致动梁240b的部分292b延伸。在一些实施例中，密封构件290b的形状被配置为基本对应孔260b的形状。

柔性电路216b定位于玻璃体310b和输入流体歧管210b的部分314b上，并经由第一黏合层(例如，SU-8、硅橡胶等)耦接到其上。插入物222b定位于载体202b的上部204b与输入流体歧管210b之间，以在上部204b与输入流体歧管210b之间产生间隙。这允许用于设置密封剂218的足够空间，并增加输入流体歧管210b的体积。如图5B所示，插入物222b经由第二黏合层223b(例如，SU-8、硅树脂、或任何其他黏合剂)定位在柔性电路216b的一部分上并耦接到其上。此外，插入物222b经由第三黏合层225b(例如，SU-8、硅树脂、或任何其他黏合剂)耦接到紧邻微型阀230b的载体202b的上部204b的侧壁。

插入物222b可以利用坚固、平坦且刚硬的材料(例如，塑料、硅、玻璃、陶瓷等)形成，并设置在输入流体歧管210b上，以防止孔板250b由于经由将微型阀230b的组件彼此耦接和将微型阀230b的组件耦接到壳体部206b的黏合剂在其上引起应力而弯曲。在各种实施例中，插入物222b被配置为具有比孔板250b更大的刚度以执行这种功能。

在另一方面，致动梁240b被配置为使得当处于闭合位置时，在阀座270b与密封构件290b之间的接口处形成紧密密封。致动梁240b可以包括至少一个压电材料层(例如，销钛酸铅(PZT)或任何适当材料)。压电材料层具有与其电连接的电极，且焊线220b附接到电极，使得来自柔性电路216b的电信号经由电极提供给压电材料层。电信号使致动梁240b相对于其默认位置移动(例如，弯曲、转动等)。

如图所示，焊线220b在其电连接部294b处附接到致动梁240b，基本类似于关于图5A的喷注总成200描述的焊线220。在各种实施例中，致动梁240b被配置为使得闭合位置处于其默认位置，如关于图5A的致动梁240的详细描述。

如图5B所示，致动梁240b弯曲远离孔板250b。这种弯曲的完成是经由柔性电路216b将电信号施加到致动梁240b而产生。例如，柔性电路216b可以电连接到电路板215b(例如，印刷电路板)，电路板215b垂直于致动梁240b的纵轴沿着载体202b的侧壁延伸。识别标签217b(例如，识别标签106)可以定位在电路板215b与载体202b的侧壁之间。电连接器219b电耦接到电路板215b，并且被配置为将柔性电路216b电连接到外部控制器，该外部控制器提供经由电路板215b传送到致动梁240b的电信号。

如图5B所示，施加电信号使致动梁240b暂时偏离其默认位置。例如，在各种实施例中，致动梁240b向上移远离孔260b，使得密封构件290b的密封构件表面的一部分距离阀座270b的上表面至少有10微米，如关于图5A的致动梁240的详细描述。

现参考图6，其示出根据示例性实施例的关于图5A描述喷注总成200的各种组件的更详细视图。如图所示，致动梁240包括致动部242、调整层244和非主动层246。非主动层246用作调整层244和致动部242的基部。致动部242和调整层244的结构参考关于图7A-图7B更详细描述。在一些实施例中，非主动层246利用硅或其他适当材料构成。在一些实施例中，非主动层246、间隔构件280和密封构件290全部利用相同的材料构成(例如，利用硅晶圆整体性形成)。在示例实施例中，非主动层246、间隔构件280和密封构件290利用双硅基绝缘体(SOI)晶圆形成。

间隔构件280被示出包括插入两个周围层之间的中间层。在示例实施例中，中间层和非主动层246包含双SOI硅片的两个硅层，且周围层设置在含有氧化硅层的中间层的任一侧。在该示例中，透过蚀刻相对于致动部242的双SOI硅片的表面来形成密封构件290和间隔构件280。氧化物层用于控制或停止一次蚀刻过程，例如，在分开间隔构件280和密封构件290的区域中去除形成间隔构件280的整个中间层。这种过程提供对间隔构件280和密封构件290的宽度和厚度的精确控制。

如所理解的，密封构件290的尺寸可能影响致动梁240的共振频率。设置在致动梁240的端部处或附近的大量材料通常导致致动梁的较低共振频率。另外，这种大量材料可能影响由加压流体接触致动梁240所引起致动梁240的默认曲率。因此，密封构件290的期望尺寸影响致动梁240的各种其他设计选择。这种设计选择关于图7A更详细描述。在一些实施例中，密封构件290基于孔260的尺寸来确定尺寸。在一些实施例中，密封构件290基本上是圆柱形，且其直径约为孔260的直径的1.5倍。例如，在一个实施例中，当孔260的直径具有约60微米时，密封构件290的直径具有约90微米。这种配置有助于密封构件290与孔260之间的对准，使得密封构件290在接触阀座270时完全覆盖孔260。在另一实施例中，密封构件290经确定尺寸，使得其表面积约为孔260的表面积的两倍(例如，间隔构件280的直径可以具有约150微米，而孔260的直径约为75微米)。这种实施例为对准密封构件290和孔260提供较大容许偏差，以有助于在阀座270与密封构件290之间产生密封。在其他实施例中，密封构件290的直径可以为孔260的直径的2倍、2.5倍、3倍、3.5倍或4倍。在各种实施例中，孔260的长度与直径的比率可以在1:1至15:1的范围内。比率可以影响通过孔260射出的流体液滴的形状、大小和/或体积，并且可以基于特定应用而变化。

有利的是，间隔构件280与密封构件290之间的间隙324在致动梁240与孔板250之间产生一定体积的间隔部326。间隔部326的体积防止致动梁240的振荡的挤压气膜阻尼。换句话说，孔板250与致动梁240之间的间隔不足将导致阻力，因为在致动梁240打开和闭合孔260时，空气必须进入和/或离开间隔部326的空间。经由间隔构件280产生较大的间隔部体积减小这种阻力，因此有助于致动梁240以较快频率振荡。

现继续参考图6，孔板250包括基底层252和中间层254。例如，在一个实施例中，基底层252包含硅层，且中间层254包括氧化硅层。在所示的实施例中，中间层254的紧邻孔260的一部分去除，且阀座270的第一部分直接设置在基底层252上，且阀座270的第二部分设置在中间层254上。应当了解，在替代实施例中，中间层254一直延伸到孔260的边界，且阀座270设置在中间层254上。在其他实施例中，中间层254的去除部分的横截面可以等于或大于阀座270的横截面，使得阀座270整体设置在基底层252上。

由于间隔构件280与阀座270之间的空间关系的严格性，间隔构件280到孔板250的附接采取允许精确控制致动梁240与孔板250之间的距离的方式进行。如图所示，黏合层256用于将间隔构件280附接到孔板250。在各种实施例中，先将精确量的环氧基黏合剂(例如，SU-8、聚甲基丙烯酸甲酯、硅酮等)施加至中间层254，然后在其上置放间隔构件280和致动梁240的组合。然后使黏合剂固化以形成具有精确受控厚度的黏合层256。例如，在一些实施例中，间隔构件280的最下表面与阀座270的上表面基本上对准。这种表面之间的任何期望关系可以获得以在致动梁240处于预设位置时，在密封构件290与阀座270之间产生具有适当密封的关系。在各种实施例中，黏合层256和阀座270在单一微影过程中可以由相同的材料(例如，SU-8)形成。

在各种实施例中，一旦致动梁240和孔板250经由黏合层256彼此附接(例如，以形成微型阀230)，则将附加黏合层248施加到致动梁240的周围。附加黏合层248用于将输入流体歧管210附接到致动梁240。插入物(例如，插入物222b)可以定位在输入流体歧管210上并经由第二黏合层225耦接到其上。在一些实施例中，附加黏合层248和第二黏合层225可以包括与黏合层256相同的材料。

现参考图7A，其示出根据示例实施例且未按比例的致动梁240的更详细视图。如图所示，致动梁240包括非主动层246、调整层244、阻障层400、第一电极部402、致动部242、第二电极部404和钝化结构406。如所理解，在各种替代实施例中，致动梁240可以包括更多或更少的层。

在一些实施例中，调整层244直接设置在非主动层246上。调整层244大致上用作用于有助于沉积本文所述附加层的黏合层。另外，如本文所述，调整层244的厚度在致动梁240处于默认位置时可以在确定致动梁的整体曲率上起关键作用。一般而言，调整层244被配置为具有预定调整应力，使得在闭合位置中，致动梁240的密封构件290接触阀座270并对阀座270施加力，以流体密封孔260。在一些实施例中，在没有电信号的情况下，预定调整应力被配置为使致动梁240弯曲向孔260，使得在没有阀座270的情况下，密封构件290的密封构件表面将定位在间隔构件280的下表面下方的预定距离(例如，2微米)。例如，由于沉积本文所述的附加层，调整层244可以置于压缩应力状态。因此，当致动梁240处于默认位置时，调整层244越厚，致动梁240朝向孔260的曲率越大。

阻障层400用作阻断在第一压电层414中所含材料扩散到调整层244的阻障。如果不加以控制，则这种迁移可能导致层中的构成材料之间的有害混合效果，从而对性能产生不利影响。在各种实施例中，阻障层400由例如氧化销或二氧化销构成。如图所示，第一电极部402包括黏合层408和第一电极410。黏合层408有助于第一电极410沉积在阻障层400上并防止在第一电极410中的物质扩散到其他层。在各种实施例中，黏合层408由钛构成。第一电极410可以由铂或金构成，以提供用于将电信号提供给致动部242的导电路径。在一些实施例中，第一电极部402仅包括在致动梁240的选择部中。例如，可以在电连接部294附近和/或内包括第一电极部402。

致动部242可以由任何适当压电材料的单层或多层形成。在所示示例中，主动部包括生长模板或晶种层412和压电层414。生长模板层412用作晶种层，以有助于生长具有期望纹理(例如，{001}晶体结构和对应纹理)的压电层414，以确保最大压电响应。在一些实施例中，生长模板层412由钛酸铅构成。压电层414可由任何适当材料构成，诸如销钛酸铅(PZT)。

使用任何方法可以沉积压电层414，诸如利用真空沉积或溶胶-凝胶沉积技术。在一些实施例中，压电层414的厚度可以具有约20-200微米的范围(例如，20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180或100微米)，并且适于在向其施加电信号时，在致动梁240的端部处产生约10微米的偏向。10微米偏向(例如，使得密封构件290的表面偏离阀座270略微小于该量)可以在具有期望尺寸的孔260处足够产生液滴。在一些实施例中，压电层414的压电横向系数(d31值)大小约为140至160pm/V。这个值可能引起经由提供给第一电极部402和第二电极部404的电信号产生的致动梁240的适当偏向。

如图所示，第二电极部404设置在致动部242上。在各种实施例中，第二电极部404在结构上类似于本文所述的第一电极部402。因此，将电压施加到第一电极部402和/或第二电极部404会在压电层414中引起应力，导致整个致动梁240弯曲远离孔板250。通过将周期性控制信号施加到第一电极部402和第二电极部404，致动梁240的周期性循环以期望频率产生从孔260输出的液滴。虽然图7A示出第一电极部402和第二电极部404彼此重叠，但是在其他位置处，第一电极部402和第二电极部404可以不重叠。这可以限制或防止第一电极部402与第二电极部404之间的电子溢流，这可能损坏压电层414或引起电短路。

图7A所示的材料可以基本上完全延伸通过致动梁240的长度。因此，在电极部402和404与经由微型阀230形成的贮器之间存在重叠。在各种实施例中，贮器300中含有的流体对于形成第一电极部402和第二电极部404的材料会导电和/或腐蚀。因此，优先地将电极部402和404与流体贮器501隔离，以防止贮器300中含有的流体接触电极部402和404。

就此而言，钝化结构406被配置为进行这种隔离。在所示示例中，钝化结构406包括介电层416、绝缘体层418和阻障层420。阻障层420可以由氮化硅构成，其用作在阻断流体中所含水分子和离子扩散的阻障层，以防止电极部402和404的腐蚀。在一些实施例中，绝缘体层418包括具有压缩应力的二氧化硅层，该压缩应力大致平衡在阻障层420中的拉张应力。介电层416可以由氧化铝构成以防止在致动梁240中所含的附加层的氧化。在一些实施例中，附加金属层设置在阻障层420上。例如，金属层可以由氧化钽或任何其他适当耐化学性金属构成，以进一步增强钝化结构406的保护特性。在特定实施例中，阻障层420可以由聚四氟乙烯(Teflon)或聚对二甲苯形成。在其他实施例中，致动梁240的至少一部分(即，图7A所示层形成的结构)可以由聚四氟乙烯或聚对二甲苯层覆盖或涂覆。这种涂层可以防止在致动梁240的多个层中形成微裂纹。在其他实施例中，涂层可以包括金属层，例如，钽或钯层。

钝化结构406的添加可以明显影响致动梁240的默认位置。这是因为钝化结构406从致动梁240的压缩的中性轴422偏移。如图所示，中性轴422在非主动层246内，这意味所述电极部404和钝化结构406在致动梁240中与其最远离。在这情况下，在这种层中引起的拉张应力或压缩应力将明显影响致动梁240的默认曲率。因此，基于钝化结构406的各种构成层的结构来选择调整层244的厚度。

图7B为致动梁240的前截面图，其示出根据示例实施例但未按比例示出的致动梁中包括的每个层的配置。如图所示，致动梁240包括非主动层246、调整层244和阻障层400，如关于图7A的描述。第一电极部402包括定位于阻障层400上的黏合层408(例如，氧化钛)以及定位在其上的导电层或电极410(例如，铂或金)。第一电极部402的宽度被配置为小于阻障层400的宽度，使得电极部402在垂直于致动梁240的纵轴的方向上的端部位于在相同方向上的阻障层400的多个端部内。

包括晶种层412和压电层414的致动部242共形地设置在第一电极部402上，以延伸超过第一电极部402的侧向端并与阻障层400接触。如此，压电层完全围绕或包封第一电极部402的与第二电极部404重叠或紧邻的至少一部分。第二电极部404包括黏合层403(例如，钛)和导电层405(例如，铂或金)。在一些实施例中，第二电极部404可以仅包括直接设置在压电层414上的导电层405(即，省略黏合层403)。由于致动部242重叠并延伸超过第一电极部402的多个端部，致动部有效地将第一电极部402与第二电极部404电隔离，以防止可能对致动梁240的性能造成损害的电子溢流和电流迁移。

钝化结构406共形地涂覆其他层246、244、400、402、242和404中的每一个的暴露部分。然而，非主动层246的底表面可以不涂覆钝化结构406。钝化结构406可以包括介电层416、绝缘体层418、阻障层420和顶钝化层424。阻障层420可以由氮化砂构成，其用作在阻断流体中所含的水分子和离子扩散的阻障层，以防止电极部402和404的腐蚀。然而，氮化硅通常一旦沉积在其余层上就处于拉张应力状态。绝缘层418被配置为抵消这种拉张应力。例如，在一些实施例中，绝缘体层418包括具有压缩应力的二氧化硅层，该压缩应力大致上平衡阻障层420中的拉张应力。在各种实施例中，阻障层420可以定位在绝缘体层418下方。介电层416可以由氧化铝、氧化钛、氧化销或氧化锌构成，以防止致动梁240中所含的附加层的氧化。因此，钝化结构406用于防止致动梁240中的腐蚀和氧化两者(由于存在流体引起的缺陷的两个主要来源)，由此确保微型阀230的长期性能。此外，顶钝化层424设置在阻障层420上，并且可以包括聚四氟乙烯或聚对二甲苯层。这种涂层可以防止在致动梁240的多个层中形成微裂纹，并且还可以防止底层发生电浆放电(例如，在随后的过程操作中掩埋层可能暴露于电浆放电)。在特定实施例中，顶钝化层424可以包括金属层，例如，钽或钯层。在一些实施例中，附加金属层设置在阻障层420上。例如，金属层可以由氧化钽或任何其他适当耐化学性金属构成，以进一步增强钝化结构406的保护特性。

在一些实施例中，非接触式沉积系统可以包括喷注总成，例如，本文所述的喷注总成中的任一个。例如，图8为根据实施例的包括喷注总成500的非接触式沉积系统10的示意图。喷注总成500包括经由插入物522耦接到载体504的微型阀530。

微型阀530包括孔板550，孔板550包括第一表面551和相对于第一表面551的第二表面553。孔560从第一表面551延伸到第二表面553。孔板550可以基本上类似于孔板250/250b，因此，本文不再进一步详细描述。在一些实施例中，阀座570可以围绕孔560。阀座570限定与孔560流体连通的开口518。阀座570可以基本上类似于阀座270/270b，因此本文不再进一步详细描述。

间隔构件579设置在第一表面551上并偏离孔560。致动梁540设置在间隔构件579上。致动梁540从间隔构件579延伸向孔560。致动梁540包含压电材料层，并通过向压电材料层施加电信号而在闭合位置与打开位置之间可移动。密封构件588设置在致动梁540的端部上并与孔560重叠。

例如，当压电材料层没有向其施加的电信号(例如，电压或差分电压)时，致动梁540处于闭合位置(例如，处于其默认状态)。在闭合位置中，密封构件588的密封构件表面589与阀座570接触(或在微型阀530确实包括阀座570的实施例中的孔板550)，以密封孔560并闭合微型阀530。在打开位置中，致动梁540弯曲或弯向远离孔560，使得密封构件588不再密封孔560，且流体可以从孔560喷向基板590。致动梁540可以基本上类似于致动梁240/240b或本文所述的任何其他致动梁，因此本文不再进一步详细描述。

流体歧管514耦接到微型阀并限定在致动梁540周围的流体贮器501。流体歧管514可以基本上类似于流体歧管314/314b，因此本文不再进一步详细描述。在一些实施例中，插入物522可以设置在流体歧管514上并与其耦接。插入物522在结构和功能方面可以基本上类似于插入物222b，因此本文不再进一步详细描述。

此外，载体502可以设置在插入物522上并与其耦接，使得孔板550、流体歧管514、插入物522和载体502整体限定流体贮器501的边界。载体502包括基底部504，基底部504设置在插入物522上并与其耦接，以限定流体贮器501的边界的一部分。侧壁505从基底部504延伸离开微型阀530，使得载体限定通过其的流体通道511。隔膜508(例如，橡胶或泡沫隔膜)可以定位于流体通道511的入口处，且过滤片513可以定位于流体通道511的出口处。罩体503(例如，塑料或玻璃罩体)可以定位在侧壁505上，使得隔膜508定位于形成流体通道511和罩体503的侧壁505之间并固定在其间。开口509可以限定在罩体503中并对应于流体通道511的入口。流体连接器51可以耦接到罩体503或流体通道511的开口509(例如，经由流体耦接器)。流体连接器51可以包括插入针52，插入针52被配置为剌穿隔膜508并通过其设置到流体通道511。流体连接器51被配置为经由插入针52将加压流体提供到流体贮器501中(例如，经由定位于流体连接器51的上游的泵进行加压)。此外，过滤片513被配置为先过滤流体中的颗粒，然后将该流体输送到流体贮器501。在一些实施例中，载体502和针52可以基本上类似于载体202b和针12b，因此本文不再进一步详细描述。

虽然为了清楚起见而未在图8中示出，但是喷注总成500可以包括如关于喷注总成200/200b所述的任何其他组件。这种组件可以包括例如柔性电路216/216b、焊线220/220b、密封剂218/218b、电连接器219b、电路板215b或如关于喷注总成200/200b所述的任何其他组件。这种组件可以具有如本文前述的相同结构，执行相同功能并设置在相同位置。应当明白，虽然图8示出非接触式沉积系统10包括单个喷注总成500，但是在其他实施例中，非接触式沉积系统10可以包括多个喷注总成500。在这种实施例中，多个喷注总成500中的每一个可以被配置为在多个对应的基板上沉积相同的流体或在相同或不同的基板上沉积多个流体。

在一些实施例中，非接触式沉积系统10还可以包括平台580，平台580与喷注总成500的微型阀530间隔开，平台580上定位有基板590。在一些实施例中，运动机构50可以经由耦接构件52(例如，耦接杆、轴承或框架)耦接到喷注总成500。虽然示出为耦接到载体502，但是在其他实施例中，运动机构50可以耦接到插入物522、流体歧管514或喷注总成500的任何其他部分。运动机构50可以包括伺服马达、带轨总成或被配置为向喷注总成500提供2维(在X-Y平面内)或三维(在X-Y-Z平面)运动的任何其他组件，以允许沉积流体在基板590上的预定位置处。在其他实施例中，运动机构50可以附加或可替代地耦接到平台580，并且被配置为移动平台580，从而使基板590相对于喷注总成500运动。

如本文先前所述，流体贮器501经由流体通道511填充有由流体连接器51提供的加压流体。通过将电信号(例如，差分电压)施加到致动梁540，从孔560选择性喷出流体，使致动梁540的悬臂部从孔560移开并打开微型阀530。流体的液滴从孔560喷向基板590并沉积其上成为流体沉积592(例如，液滴、图案、标志等)。

流体可以包括任何适当流体，这取决于非接触式沉积系统10要使用的特定应用。流体可以为液体、凝胶、粉末或胶体溶液。适当流体可以包括但未限于墨水、涂料、溶剂、生物溶液、生物化学溶液、化学溶液、生理流体、黏合剂、粉末、凝胶、染料、细胞染色剂、胶体溶液、乳液、悬浮液等。在各种实施例中，流体可以包括挥发性流体(例如，基于溶剂的溶液，诸如墨水、涂料或黏合剂)或气敏流体(例如，含有受到空气中的氧气所氧化成分的流体)。在一些实施例中，非接触式沉积系统10可以被配置为沉积黏度在5-20厘泊范围内的高黏度流体，而无需使用外部泵来加压流体以提供给喷注总成500。此外，通过向喷注总成500提供加压流体(例如，通过外部泵进行泵送)，非接触式沉积系统10能够沉积具有黏度高达100厘泊的流体。

喷注总成500被构造为限制这种流体暴露于喷注总成500外部环境中存在的空气。例如，微型阀530的默认位置可以为如本文前述的闭合位置。因此，仅当微型阀530打开时，流体贮器501中所含的流体才暴露于空气，从而限制空气暴露。这可以增加流体的寿命并避免使用受控环境来执行沉积操作，因此降低成本。

基板590可以包括任何适当基板。图9-图14为可以使用非接触式沉积系统10在其上沉积流体的各种基板的示意图。参考图9，在一些实施例中，基板可以包括组织病理切片作业盒690。组织病理切片作业盒690可以包括多个狭槽691，每个狭槽被配置成保持不同的细胞或组织样本。在这种实施例中，流体可以包括细胞染色剂，且非接触式沉积系统10可以被配置为在每个狭槽691中沉积相同染色剂或在不同狭槽691中沉积不同染色剂(例如，经由在非接触式沉积系统10中包括的多个微型阀)。在一些实施例中，流体可以包括墨水，且非接触式沉积系统10可以被配置为将墨水沉积在组织病理切片作业盒690上，以在组织病理切片作业盒690上形成标志692(例如，徽标、条形码、序号等)。

在一些实施例中，基板可以包含图10所示的载物片790。例如，载物片790可以包括显微镜载物片，并且可以由玻璃或塑料形成。在这种实施例中，流体可以包含化学、生物或生物化学溶液。生物化学或生物溶液可以包括例如在生理缓冲液或溶剂中含有生物分子的溶液(例如，蛋白质(例如，抗体、抗原、酶、蛋白质部分等))、寡核苷酸、DNA链、细胞裂解液等。在一些实施例中，溶液中还可以包括胶凝剂(例如，溶胶-凝胶或水凝胶)或聚合剂。非接触式沉积系统10可以被配置为将溶液的液滴794的阵列(例如500pL至10nL体积液滴)沉积在载物片790上以形成微阵列，可以使用荧光探针或任何其他适当分析技术对微阵列进行分析。在一些实施例中，非接触式沉积系统10还可以被配置为将墨水沉积在载物片790上以在其上形成标志792(例如，徽标、条形码、序号等)。

在其他实施例中，基板可以包含织物(例如，棉、尼龙、聚酯、弹性丝、人造丝、地毯等)、瓷砖、人造板或层压块。在这种实施例中，非接触式沉积系统10可以被配置为在其上沉积任何适当流体，例如，导电墨水(例如，导电银墨水、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)、聚吡咯(PPy)等)、涂料、奈米涂料或抗微生物涂料。例如，图11示出可以包括由本文所述的任何适当材料形成的外层(garment)的织物890。非接触式沉积系统10可以用于采用预定图案在织物890上沉积导电墨水，以在织物890的表面上形成电组件894(例如，电阻器、电极导线或触点)。此外，非接触式沉积系统10还可以被配置为在织物890上沉积墨水以在其上形成标志892。同样地，图13示出基板1090，该基板可以包括织物(例如，棉、尼龙、聚酯、弹性丝、人造丝、地毯等)、瓷砖、人造板或层压块，且非接触式沉积系统10用于在基板1090上沉积涂层1092，例如，奈米涂层或抗微生物涂层。图14示出基板1190，该基板可包括织物(例如，棉、尼龙、聚酯、弹性丝、人造丝、地毯等)、瓷砖、人造板或层压块，且非接触式沉积系统被配置为在基板1090上沉积墨水或涂料以在基板1090上形成图案1192。

在一些实施例中，基板可以包含电路板。例如，图12示出电路板990，例如，印刷电路板(PCB)。非接触式沉积系统10可以被配置为沉积导电流体，例如，导电银墨水、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)、聚吡咯(PPy)等)、半导电流体(例如，氢化非晶硅与砷、硒及/或碲混合)或压电流体，以将电路印刷在电路板990上。例如，图12示出示例性电路，该电路包含通过非接触式沉积系统10，在电路板990上印刷的两个触点996之间的电极导线994。在其他实施例中，非接触式沉积系统10还可以例如用于在电路板990上沉积墨水或涂料，以在电路板990上形成标志992。非接触式沉积系统10可以在电路板990上形成多任务电连接。

在一些实施例中，非接触式沉积系统10能够打印黏合固定在食品项目上的水果和蔬菜贴签或标签，以提供各种信息(例如，价格、销售日期、原产地等)。例如，非接触式沉积系统10可以被配置为将黏合剂沉积在这种标签上以及在其上打印标志。

在一些实施例中，流体可以包含可以将其相态转变成固态的聚合物(例如，在冷却时固化的熔融塑料或在暴露于空气时聚合化的液体聚合物)。在这种实施例中，非接触式沉积系统10可以被配置为在基板590上沉积多个聚合物层，从而形成具有预定形状的三维对象。例如，运动机构50可以被配置为使喷注总成500沿着预定路径移动，使得多个聚合物层按顺序沉积在基板上以形成三维对象。换句话说，非接触式沉积系统10可以用于3-D打印。

在一些实施例中，喷注总成可以被配置为接收多个流体。例如，图15为根据实施例的可以用于非接触式沉积系统10中的喷注总成1200的示意图。喷注总成1200包含：微型阀530，微型阀530包括孔板550，孔板550限定通过其中的孔560；以及致动梁540，其具有设置在与孔560重叠的其尖端上的密封构件588，如本文先前所述。不同于喷注总成500，喷注总成1200包括设置在插入物522上并耦接到插入物522的载体1202，使得孔板550、流体歧管514、插入物522和载体1202整体限定流体贮器501的边界。

载体1202包括基底部1204，基底部1204设置在插入物522上并与其耦接。侧壁1205从基底部1204延伸离开微型阀530。然而，不同于喷注总成500，侧壁1205限定通过载体1202的第一流体通道121la和第二流体通道121lb。第一隔膜1208a定位在第一流体通道1211a的入口处，且第二隔膜1208b定位在第二流体通道1211b的入口处。此外，第一过滤片1213a和第二过滤片1213b分别定位于第一流体通道1211a和第二流体通道1211b的出口处。罩体1203可以定位在侧壁1205上，使得隔膜1208a/b定位于形成流体通道1211a/b的侧壁1205与罩体1203之间，并固定在其间。开口1209a/b形成在罩体1203中并对应于流体通道121la/b的入口。

第一流体连接器51a耦接到第一开口1209a，且第二流体连接器51b耦接到限定在罩体1203中的第二开口1209b，第一开口1209a和第二开口1209b分别对应于第一流体通道1211a和第二流体通道1211b的入口(例如，经由流体耦合器)。流体连接器51a/b包括被配置为剌穿隔膜1208a/b并通过其而设置在流体通道121la/b中的对应的插入针52a/b。

第一流体连接器5la被配置为将第一流体输送到第一流体通道1211a中，且第二流体连接器51b被配置为将不同于第一流体的第二流体输送到第二流体通道1211b中。如此，第一流体通道121la被配置为输送第一流体(例如，具有第一颜色的墨水或涂料)，且第二流体通道121lb被配置为输送第二流体(例如，具有不同于第一颜色的第二颜色的墨水或涂料)到流体贮器501中。喷注总成1200可以被配置为将形成在流体贮器501内的第一流体、第二流体或其混合物选择性沉积在基板(例如，基板590)上。例如，第一流体可以选择性地通过第一流体连接器5la被输送到流体贮器501中，并沉积在基板(例如，基板590或本文所述的任何其他基板)上。通过第一流体连接器51a以输送第一流体可以选择性停止，然后可以通过第二流体连接器51b将第二流体输送到流体贮器501。在其他实施例中，第一流体连接器51a和第二流体连接器51b中的每一个可以同时将第一流体和第二流体输送到流体贮器501，使得在流体贮器501中形成其混合物。然后通过微型阀530将混合物选择性地沉积在基板上。虽然图15示出含有两个流体通道1211a/b的载体，但是在载体1202中可以提供任意数量的流体通道，使得可以将任意数量的流体输送到流体贮器501以单独沉积在基板上或将其至少一部分的混合物沉积在基板上。

喷注总成1200可以用于任何适当应用以将其流体或混合物沉积在基板上。例如，在一些实施例中，基板可以包括人造指甲或真实指甲。在这种实施例中，第一流体可以包含第一指甲颜色，且第二流体可以包含不同于第一指甲颜色的第二指甲颜色。喷注总成1200可以被配置为将第一颜色、第二颜色或其混合物的预定图案沉积在真实或人造指甲上。在其他实施例中，基板可以包含混色板(例如，用于混合艺术色彩或染发剂的调色板)，且第一流体和第二流体可以包括在贮器501内混合或单独沉积在调色板上使得可以在其上混合的粉末、液体和/或凝胶。

在一些实施例中，喷注总成可以包括流体预定供应源；以及加压机构，气用于加压流体贮器内的流体，使得不需要外部流体连接器。例如，喷注总成的载体可以限定含有流体的内体积。流体可以包含在设置在内体积内的可压缩流体容器中，并且可以处于恒定压力下。在这种实施例中，载体或载体的一部分可去除。

例如，图16为根据实施例的喷注总成1300的示意图。喷注总成1300包括微型阀530和耦接到微型阀530的载体1310。载体1310包含耦接到微型阀530的载体第一部分1302。载体第一部分1302可以基本上类似于载体502，因此本文不再进一步详细描述。载体1310还包含设置在载体第一部分1302上并且耦接到载体第一部分1302的载体第二部分1320。载体第二部分1320包括限定内体积1324的载体第二部分壳体1322。可压缩流体容器1326(例如，含有流体的可挠性袋或囊袋)设置在内体积中。针1321可以将可压缩流体容器1326流体耦接到在载体第一部分1302中所限定的流体通道1311，如本文先前所述。

围绕可压缩流体容器1326的内体积的一部分填充有压缩气体(例如，压缩空气或氮气)。压缩气体在可压缩流体容1326上施加恒定压力，从而使可压缩流体容器1326通过针1321和流体通道1311将加压流体输送到流体贮器501中。当微型阀530打开且流体从孔560喷出时，由于作用其上的连续气体压力，使得可压缩流体容器1326输送更多的流体到流体贮器501。如此，单独流体连接器和流体加压供应源可以从含有喷注总成1300的非接触式沉积系统去除。

在一些实施例中，一旦含有载体第二部分1320的流体用完，则喷注总成1300可以替换成新的喷注总成。在其他实施例中，载体1310或其一部分可以可移除地耦接到微型阀，一旦其中所含的流体用完，则微型阀可以替换成新的载体1310或其一部分。例如，载体第二部分1320可以例如经由扣接机构(例如，夹子、突件、棘爪、凹部等)、皮带、螺钉、销等而可移除地耦接到载体第一部分1302。一旦在可压缩流体容器1326所含的所有流体已输送到流体贮器510，则用户可以使用填充流体的新品来替换载体第二部分1320。

图17为根据另一实施例的喷注总成1400的示意图。喷注总成1400包括微型阀530和耦接到微型阀530的载体1410。载体1410包含耦接到微型阀530的载体第一部分1402。载体第一部分1402可以基本上类似于载体502，因此本文不再进一步详细描述。载体1410还包含设置在载体第一部分1402上以及耦接到载体第一部分1402的载体第二部分1420。载体第二部分1420包括载体第二部分壳体1422，载体第二部分壳体1422限定其中设置可压缩流体容器1426的内体积1424。针1421可以将可压缩流体容器1426流体耦接到在载体第一部分1402中所限定的流体通道1411，如本文先前所述。

不同于载体1310，载体1410包括设置在内体积1424中的偏置构件1428，偏置构件1428可以耦接到接触可压缩流体容器1426的压力板1429。偏置构件1428有助于压力板1429朝向可压缩流体容器1426，以在可压缩流体容器1426上施加压力。压力使流体通过流体通道1411连通到流体贮器501中。

图18为根据另一实施例的喷注总成1500的示意图。喷注总成1500包括微型阀530和耦接到微型阀530的载体1510。载体1510包括耦接到微型阀530的载体第一部分1502以及耦接到载体第一部分1502的载体第二部分1520。载体第一部分1502基本上类似于载体第一部分1302。不同于载体第二部分1320，载体第二部分1520包括隔膜1526，隔膜1526将载体第二部分1520的内体积分成第一体积1524和第二体积1525。第一体积1524填充有压缩气体(例如，压缩空气或氮气)，且第二体积1525填充有流体。压缩气体在隔膜1526上施加压力，并在流体上施加压力从而使流体流通到流体贮器501中。

虽然本文所示喷注总成的各种实施例包括单个孔，但是在其他实施例中，孔的阵列可以采用任何适当方式限定在喷注总成的孔板上。例如，图19示出孔板1650的实施例，该孔板包括以圆形图案限定的多个孔的阵列。图20示出孔板1750的另一实施例，该孔板包括以半圆形图案限定的孔1760的阵列。图21还示出孔板1850的另一实施例，其包括以椭圆形图案限定的孔1860的阵列。图22示出孔板1950的又一实施例，其包括以八边形图案限定的孔1960的阵列。图23示出孔板2050的又一实施例，其包括以非对称图案限定的孔2060的阵列。

在一些实施例中，含有孔板1650、1750、1850、1950、2050的微型阀可以包括单个致动梁，用于通过多个孔1660、1760、1860、1960、2060的每一个沉积流体。例如，致动梁(例如，致动梁540)的密封构件(例如，密封构件588)可以足够大以在微型阀的闭合位置中重叠且密封多个孔1660、1760、1860、1960、2060的每一个，使得当致动梁移到打开位置时，流体通过多个孔1660、1760、1860、1960、2060的每一个喷出。在其他实施例中，专有致动梁可以与多个孔1660、1760、1860、1960、2060中的对应孔相关，使得流体可以基于特定应用通过孔1660、1760、1860、I960、2060中的一个或多个而选择性地沉积。将明白，虽然图19-图23示出孔的特定图案，但是在其他实施例中，孔可以以任何适当图案而限定在孔板中。所有这种布置应当被认为在本发明的范围内。

在一些实施例中，本文所述的非接触式沉积系统中的任一个可以被配置为将流体沉积在微孔板上。例如，图24为具有设置在平台580上的微孔板2190的非接触式沉积系统10的示意图。微孔板2190限定多个微孔2192(例如，以矩形阵列布置)。在一些实施例中，微孔板2190可以包括采用任何适当配置(例如，2:3矩形矩阵)布置的微孔2192(例如6、12、24、48、96、384、1,536、3,456或9,600个微孔)的阵列。每个微孔2192可以被配置为保持一定体积的流体，例如，在10nL至10mL的范围内。

在这种实施例中，流体可以包括化学、生物化学和/或生物分子的溶液，且非接触式沉积系统10可以被配置为在多个微孔的每一个中沉积一定体积的溶液。例如，流体可以包括用于进行酵素免疫吸附法(ELISA)、聚合晦连锁反应(PCR)、细胞培养、过滤、分开、光学检测、反应混合、微生物活性检测等的溶液。在一些实施例中，非接触式沉积系统10可以包括多个喷注总成500，每个喷注总成被配置为在对应的微孔2192中沉积单独溶液。在其他实施例中，非接触式沉积系统10可以包括喷注总成1200而不是喷注总成500或可以在微孔板1290上沉积多个流体的任何其他喷注总成。

在进一步的实施例中，含有喷注总成和微型阀的沉积系统被配置为分配气体流体。这种流体整体称为气态流体。气体的类型不受限制，并且可以为空气、氧气、氮气、二氧化碳、氢气或稀有气体中的一个或多个。稀有气体的示例包括氦、氖、氢、氪、气、和氡中的一个或多个。在一些配置中，气态流体可以包括一或多个液体颗粒，例如，雾化形式的水。然而，在其他配置中，气态流体不包括任何添加的液体颗粒。应当注意，当气态流体不包括任何添加的液体颗粒时，仍然会有进入系统的一些可测量数量的液体颗粒，诸如来自压缩大气气体中的湿气凝结。

当沉积系统配置成分配气态流体时，喷注总成或微型阀的贮器内的气态流体的压力高于围绕沉积系统、喷注总成或微型阀的大气压力。这确保气态流体从孔喷射到大气中。在一些实施例中，操作期间可以改变压力以对相同沉积系统提供不同的用途或不同的操作效果。

当沉积系统被配置为分配气态流体时，沉积系统可以结合到各种装置中。例如，这种沉积系统可以结合到筛选设备、脱水器、气刀、喷气式清洁器、液体曝气、喷涂、光学清洁器、表面清洁器和触觉界面装置中的一个或多个。含有本文所述沉积系统的触觉接口装置的实例包括头戴式耳机、手保护物、配置成适合手的手套、脚保护物、配置成适合脚的靴子、裤子、衬衫、皮肤任何部位的保护物、头部保护物和脸部保护中的一个或多个。这种触觉接口装置将气态流体导向穿戴者或用户，从而使穿戴者或用户能够感受触觉。

如本文所用，术语“约”和“接近”通常是指所述值的正负10％。例如，约0.5将包括0.45和0.55，约10将包括9至11，约1000将包括900至1100。

如本文所用，术语“耦接”、“连接”等是指两个构件彼此直接或间接接合。这种接合可以为固定(例如，永久)或可移动(例如，可去除或可释放)。这种接合可以在两个构件或两个构件和任何另外的中间构件互相一体地形成为单个单体的情形下或在两个构件和任何另外的中间构件互相附接的情形下实现。

本文中对元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)的引用仅用于描述附图中各个元件的取向。应当注意，根据其他示例性实施例，各个元件的取向可以不同，且本公开意在涵盖这种变型。

如示例性实施例中所示的元件的构造和布置仅是说明性的。虽然仅详细描述本公开的数个实施例，但是阅读本公开的本领域技术人员将明白可以进行许多修改(例如，各种组件的尺寸、维度、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料使用、颜色、方向等的变化)，而不致基本脱离所详述主体的新颖教导和优点。例如，示出为整体形成的元件可以由多个部件或元件构成，元件的位置可以颠倒或者改变，并且可以改变或变更独立元件的本质和数量。

另外，用语“示例性”用于表示作为示例、实例或说明。本文所述为“示例性”或“示例”的任何实施例或设计不必然解释为比其他实施例或设计更佳或有利(且装置用语无意表示装置实施例必然是非凡或最高级示例)。相反，用语“示例性”的使用旨在以具体方式呈现概念。因此，所有装置修改意在包括在本发明的范围内。在不脱离随附权利要求的范围的情况下，优选实施例和其他示例性实施例的设计、操作条件和布置可以进行其他替代、修改、改变和省略。

重要的是要注意，本文提出的各种实施例的构造和布置仅是说明性的。虽然本公开中仅详细描述数个实施例，但是阅读本公开的本领域技术人员将明白可以进行许多修改(例如，各种元件的尺寸、维度、结构、形状及比例、参数值、安装布置、材料、颜色、取向等的变化)，而不致基本脱离本文所述目标的新颖教导和优点。另外，应当解，本文所公开的实施例的特征如本领域技术人员的了解，可以结合本文所公开的其他实施例的特征。在不脱离本发公开的范围的情况下，在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置中也可以进行其他替换、修改、改变和省略。

虽然本说明书包含许多具体实施细节，但是这些不应构成对任何发明或可以要求的任何发明的范围的限制，而是对特定发明的特定实施方案所特有的特征的描述。在单独实施的上下文中，在本说明书中描述的某些特征也可以在单一实施方案中组合实施。相反地，在单一实施方案的上下文中所描述的各种特征也可以单独地或以任何适合子组合在多个实施方案中实施。此外，虽然特征可以在上文描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此主张，但是来自所主张的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中除去，且所主张的组合可以针对子组合或子组合的变体。

Claims (18)

1.一种非接触式沉积系统，所述非接触式沉积系统包括：

喷注总成，所述喷注总成包括：

至少一个微型阀，每个微型阀包括：

孔板，所述孔板包括第一表面和第二表面，所述孔板包括从所述第一表面延伸到所述第二表面的孔；

间隔构件，所述间隔构件设置在所述第一表面上，所述间隔构件偏离所述孔；

阀座，所述阀座围绕所述孔，所述阀座限定了与所述孔流体连通的开口；

致动梁，所述致动梁设置在所述间隔构件上，所述致动梁从所述间隔构件延伸向所述孔，所述致动梁包括压电材料层，通过向所述压电材料层施加电信号，所述致动梁在闭合位置与打开位置之间可移动；以及

密封构件，所述密封构件设置在所述致动梁的端部上；以及

流体歧管，所述流体歧管耦接到所述微型阀并在所述致动梁周围限定了含有加压流体的流体贮器，

其中，当所述压电材料层没有被施加电信号时，所述致动梁处于所述闭合位置，所述密封构件的密封构件表面与所述孔板接触以密封所述孔并闭合所述微型阀，并且其中，在所述打开位置，流体从所述孔喷向基板并沉积在所述基板上。

2.根据权利要求1所述的非接触式沉积系统，所述非接触式沉积系统还包括：

平台，所述平台与所述喷注总成间隔开，并且被配置为容纳要在其上沉积所述流体的基板；以及

运动机构，所述运动机构耦接到所述喷注总成或所述平台中的至少一个，并且被配置为向所述喷注总成或所述平台提供三维运动，以将流体沉积在所述基板上的预定位置处。

3.根据权利要求2所述的非接触式沉积系统，其中，所述基板包括电路板，并且其中，所述流体包括导电流体、半导电流体或压电流体。

4.根据权利要求2所述的非接触式沉积系统，其中，所述基板包括载物片，其中，所述流体包括化学品、生物化学品或生物分子中的至少一种的溶液，并且其中，所述非接触式沉积系统被配置为将所述溶液的液滴阵列沉积在所述载物片上。

5.根据权利要求2所述的非接触式沉积系统，其中，所述基板包括限定了多个微孔的微孔板，其中，所述流体包括化学品、生物化学品或生物分子中的至少一种的溶液，并且其中，所述非接触式沉积系统被配置为在所述多个微孔的每一个中沉积一定体积的所述溶液。

6.根据权利要求2所述的非接触式沉积系统，其中，所述流体包括聚合物，并且其中，所述非接触式沉积系统被配置为沉积所述聚合物的多个层以形成具有预定形状的三维对象。

7.根据权利要求2所述的非接触式沉积系统，其中，所述流体包括墨水、涂料、溶剂、生物溶液、生物化学溶液、化学溶液、生理流体、黏合剂、粉末、凝胶、染料、细胞染色剂、胶体溶液、乳液或悬浮液中的一种。

8.根据权利要求1所述的非接触式沉积系统，其中，所述流体为气态流体。

9.一种触觉接口装置，所述触觉接口装置包括根据权利要求1所述的非接触式沉积系统。

10.一种非接触式沉积系统，所述非接触式沉积系统包括：

喷注总成，所述喷注总成包括：

至少一个微型阀，所述至少一个微型阀包括：

孔板，所述孔板包括第一表面和第二表面，所述孔板包括从所述第一表面延伸到所述第二表面的孔；

致动梁，所述致动梁被设置成与所述孔板形成间隔关系，所述致动梁包括基底部和悬臂部，所述悬臂部从所述基底部延伸向所述孔，使得所述悬臂部的重叠部与所述孔重叠，所述致动梁在闭合位置与打开位置之间可移动；以及

密封结构，所述密封结构包括设置在所述悬臂部的所述重叠部处的密封构件；以及

流体歧管，所述流体歧管耦接到所述微型阀并在所述致动梁周围限定了含有加压流体的流体贮器，

其中，当所述致动梁处于所述闭合位置时，所述悬臂部被定位成使得所述密封结构构件密封所述孔以闭合所述微型阀，并且在所述打开位置时，所述流体从所述孔被分配向基板并沉积在所述基板上。

11.根据权利要求10所述的非接触式沉积系统，所述非接触式沉积系统还包括：

平台，所述平台与所述喷注总成间隔开并且被配置为接纳所述基板；以及

运动机构，所述运动机构耦接到所述喷注总成或所述平台中的至少一个，并且被配置为向所述喷注总成或所述平台提供三维运动，以将所述流体沉积在所述基板上的预定位置处。

12.根据权利要求11所述的非接触式沉积系统，其中，所述基板包括电路板，并且其中，所述流体包括导电流体、半导体流体或压电流体。

13.根据权利要求11所述的非接触式沉积系统，其中，所述基板包括载物片，其中，所述流体包括化学品或生物化学品中的至少一种的溶液，并且其中，所述非接触式沉积系统被配置为将所述溶液的液滴阵列沉积在所述载物片上。

14.根据权利要求11所述的非接触式沉积系统，其中，所述基板包括限定了多个微孔的微孔板，其中，所述流体包含化学品、生物化学品或生物分子中的至少一种的溶液，并且其中，所述非接触式沉积系统被配置为在所述多个微孔的每一个中沉积一定体积的所述溶液。

15.根据权利要求11所述的非接触式沉积系统，其中，所述流体包括聚合物，并且其中，所述非接触式沉积系统被配置为沉积所述聚合物的多个层以形成具有预定形状的三维对象。

16.根据权利要求11所述的非接触式沉积系统，其中，所述流体包括墨水、涂料、溶剂、生物溶液、生物化学溶液、化学溶液、生理流体、黏合剂、粉末、凝胶、染料、细胞染色剂、胶体溶液、乳液或悬浮液中的一种。

17.根据权利要求10所述的非接触式沉积系统，其中，所述流体是气态流体。

18.一种触觉接口装置，所述触觉接口装置包括根据权利要求10所述的非接触式沉积系统。

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