CN115501988A - 流体筒及用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法 - Google Patents

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Abstract

一种流体筒及用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其可将来自所述塑性流体本体的机械应力与喷射头芯片隔离。所述流体筒包括塑性流体本体，所述塑性流体本体具有前壁、与前壁相对的后壁、附接到前壁及后壁的左侧壁及右侧壁、附接到前壁及后壁且附接到左侧壁及右侧壁的底壁。管芯结合构件附接到与底壁相邻的塑性流体本体且喷射头芯片设置在管芯结合构件上，使得管芯结合构件位于底壁与喷射头芯片之间。

Description

流体筒及用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法
技术领域
本公开涉及用于流体喷射装置的流体供应筒，且具体来说，涉及流体筒及用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法。
背景技术
传统的流体筒本体通常由一种或多种塑性材料构成，半导体喷射头芯片通过管芯结合粘合剂直接附接到所述一种或多种塑性材料。由于塑性筒本体与硅半导体喷射头芯片之间的不均匀膨胀，因此在流体筒的制造及使用期间可能会发生不对准及喷射头芯片破裂。在管芯结合及使用期间，喷射头芯片上的热应力或机械应力也可能导致喷射头喷嘴的变形及喷嘴板的弯曲。尽管塑性流体筒已适用于作为墨水的水性流体，但塑性流体筒对于可能引起塑性流体筒本体肿胀的非水性流体(例如溶剂及有机液体)不是特别有用。当流体喷射头直接附接到塑性流体本体时，筒本体的肿胀会对喷射头施加应力，引起喷射头破裂及喷嘴板变形。据以，需要一种尺寸稳定的表面，所述表面具有与喷射头芯片所附接的半导体喷射头芯片的热膨胀系数或机械膨胀系数类似的热膨胀系数或机械膨胀系数。还需要一种喷射头结合表面，所述喷射头结合表面对于使用引起塑性材料肿胀的流体而言是化学稳定的。
发明内容
鉴于前述内容，本公开提供一种流体筒，所述流体筒包括塑性流体本体，所述塑性流体本体具有前壁、与所述前壁相对的后壁、附接到所述前壁及所述后壁的的左侧壁及右侧壁、附接到所述前壁及所述后壁且附接到所述左侧壁及所述右侧壁的底壁。管芯结合构件附接到与所述底壁相邻的所述塑性流体本体且喷射头芯片设置在所述管芯结合构件上，使得所述管芯结合构件位于所述底壁与所述喷射头芯片之间。
在另一实施例中，提供一种用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法。所述用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法包括：提供塑性流体本体，所述塑性流体本体具有前壁、与所述前壁相对的后壁、附接到所述前壁及所述后壁的左侧壁及右侧壁、附接到所述前壁及所述后壁且附接到所述左侧壁及所述右侧壁的底壁。将管芯结合构件附接到与所述底壁相邻的所述塑性流体本体。将喷射头芯片附接到所述管芯结合构件，使得所述管芯结合构件位于所述塑性流体本体与所述喷射头芯片之间，由此将来自所述塑性流体本体的机械应力与所述喷射头芯片隔离。
在一些实施例中，所述管芯结合构件还包括过滤塔提升管(filter towerriser)，且所述塑性流体本体还包括围绕所述过滤塔提升管的密封件。
在一些实施例中，所述管芯结合构件是金属框架，所述金属框架具有与所述前壁相邻的前臂、与所述后壁相邻的后臂、以及附接到所述前臂及所述后臂的底部框架构件，所述底部框架构件与所述底壁相邻，其中所述塑性流体本体被按压装配到所述金属框架中。
在一些实施例中，所述金属框架包括过滤塔提升管，且所述塑性流体本体还包括围绕所述滤塔提升管的密封件。
在一些实施例中，所述密封件是设置在所述塑性流体本体中的凹槽中的o形环密封件。
在一些实施例中，所述塑性流体本体包含位于所述前壁及所述后壁中的每一者上的保持突片，且所述金属框架具有设置在所述金属框架的所述前臂及所述后臂中的每一者上的保持开孔，所述保持开孔用于将所述前壁的保持突片与所述后壁的保持突片接合。
在一些实施例中，所述管芯结合构件还包括用于在其中附接所述喷射头芯片的芯片槽。
在一些实施例中，所述管芯结合构件是选自由不锈钢、铝、钛、以及钢与钛的合金组成的群组的金属。
在一些实施例中，所述管芯结合构件是耐化学腐蚀的碳填充、碳纤维填充或玻璃纤维填充的聚合材料，所述耐化学腐蚀的碳填充、碳纤维填充或玻璃纤维填充的聚合材料选自聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚及聚四氟乙烯。
本公开的流体筒及用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其可将来自所述塑性流体本体的机械应力与喷射头芯片隔离。
附图说明
图1是流体筒本体及管芯结合构件的不按比例的侧立面视图，流体喷射头及柔性电路附接到所述管芯结合构件。
图2是根据本公开实施例的管芯结合构件的不按比例的俯视平面图。
图3是图2所示管芯结合构件的不按比例的透视图。
图4是图1所示流体筒本体及管芯结合构件的不按比例的正立面视图。
图5是根据本公开实施例的与管芯结合构件一起使用的塑性流体筒本体的不按比例的底部透视图。
图6是根据本公开实施例的用于流体筒本体及管芯结合构件的喷射头芯片的不按比例的平面图。
图7是根据本公开实施例的管芯结合构件的一部分的局部剖视图。
具体实施方式
参照图1到图5，示出根据本公开实施例的塑性流体筒本体10及管芯结合构件12。以下更详细阐述的喷射头14附接到管芯结合构件12且柔性突片电路16附接到喷射头14且附接到管芯结合构件12。管芯结合构件12还包括过滤塔18，过滤塔18包含过滤器20，过滤器20用于将经过滤的流体从筒本体10的内部提供到喷射头14。过滤塔18可为圆柱形结构，所述圆柱形结构被按压装配到管芯结合构件12中的孔洞中或者被激光密封焊接(laserseal-welded)到管芯结合构件。例如o形环密封件22等密封件在过滤塔18与筒本体10之间提供不透气的流体密封。图5是筒本体10的底壁36的透视图，示出其中插置有o形环密封件的凹陷区域24。
在一些实施例中，如图5中所示，筒本体10具有前壁28、与前壁28相对的后壁32、附接到前壁28及后壁32的左侧壁29及右侧壁31、附接到前壁28及后壁32且附接到左侧壁29及右侧壁31的底壁36。
在一些实施例中，如图1到图4中所示，管芯结合构件12是冲压框架，所述冲压框架包括与筒本体10的前壁28相邻的前臂26、与筒本体10的后壁32相邻的后臂30、以及附接到前臂26及后臂30的底部框架构件34。底部框架构件34与筒本体10的底壁36相邻。在一些实施例中，筒本体10被按压装配到管芯结合构件12的冲压框架中。
在一些实施例中，呈冲压U形框架的形状的管芯结合构件12包括分别位于前臂26中的开孔38a及位于后臂30中的开孔38b，用于分别接合位于塑性筒本体10上的保持突片40a及40b。保持突片40a及40b以及开孔38a及38b提供管芯结合构件12的框架与筒本体10之间的锁定接合，以防止筒本体10从管芯结合构件12脱离接合。
当管芯结合构件12包括冲压金属U形框架时，冲压金属框架可由选自不锈钢、铝、钛、以及钢与钛的合金的金属制成。金属框架可在前臂26及后臂30与底部框架构件34之间具有介于从约1mm到约2mm的厚度及从约1.5mm到约1.65mm的弯曲半径，以提供前臂26及后臂30中的开孔38a及开孔38b与位于筒本体10上的保持突片40a及40b的可靠接合。
在一些实施例中，管芯结合构件由使用碳、碳纤维或玻璃纤维增强的耐化学腐蚀的聚合材料制成。合适的碳填充、碳纤维填充或玻璃纤维填充的聚合材料可选自但不限于聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚及聚四氟乙烯。
使喷射头14直接附接到管芯结合构件12而不是塑性筒本体10会为喷射头14提供机械稳定的表面，使得塑性筒本体10的肿胀或变形与喷射头14隔离。在一些实施例中，当使用金属管芯结合构件时，管芯结合构件12还可提供用于在流体喷射期间使喷射头14冷却的热沉。
传统的喷射头14在图6中示出且包括硅半导体衬底50，硅半导体衬底50包括由光刻胶材料制成的流动特征层52，流动特征层52中具有光成像的流体通道54及流体腔室56。穿过半导体衬底50刻蚀出流体供应通孔58，且流体供应通孔58向流体通道54及流体腔室56提供流体。各流体腔室56包括流体喷射装置60，流体喷射装置60可选自电阻加热器或压电装置，用于通过附接到流动特征层52的喷嘴板64中的相关联的喷嘴孔62从流体腔室56喷射流体。管芯结合粘合剂用于将喷射头14附接到管芯结合构件12。从柔性突片电路16到喷射头14的电连接通过传统的管芯结合粘合剂及包封材料与管芯结合构件绝缘。柔性突片电路16还包括介电层，介电层将突片电路16上的突片与管芯结合构件12绝缘。
在一些实施例中，如图7中所示，可将芯片槽70模制、冲压或机械加工到管芯结合构件12的底部框架构件34中，用于将喷射头14管芯结合到上面。在其他实施例中，在不存在芯片槽70的情况下，喷射头14仅仅附接到底部框架构件34。然而，芯片槽70可用于确保喷射头14在底部框架构件34上的正确对准及定位。
注意，除非明确且不含糊地限于一个指示物，否则本说明书及随附的权利要求中使用的单数形式“一(a/an)”及“所述(the)”包括多个指示物。本文中所使用的用语“包括(include)”及其语法变体旨在为非限制性的，从而使得对系列中项的陈述不排除可被替换或添加到所列项中的其他类似项。
出于本说明书及随附权利要求的目的，除非另有指示，否则在本说明书及权利要求中使用的表示数量、百分比或比例的所有数字以及其他数值要理解为在所有情形中均由用语“约(about)”修饰。据以，除非有相反的指示，否则在以下说明书及随附权利要求中阐述的数值参数是可依据寻求通过本公开获得的所期望性质而变化的近似值。至少，且不试图将等效原则的应用限制于权利要求的范围，每一数值参数应至少根据所报告有效数字的数目且通过应用普通舍入技术来解释。
尽管已阐述特定实施例，然而申请人或所属领域中的其他技术人员可想到目前无法预见或目前可能无法预见的替代形式、修改、变化、改进及实质性等效形式。据以，所提交的且可由他们修正的随附权利要求旨在囊括所有此种替代形式、修改、变化、改进及实质性等效形式。

Claims (18)

1.一种流体筒，其特征在于，包括：
塑性流体本体，具有前壁、与所述前壁相对的后壁、附接到所述前壁及所述后壁的左侧壁及右侧壁、附接到所述前壁及所述后壁且附接到所述左侧壁及所述右侧壁的底壁；
管芯结合构件，附接到与所述底壁相邻的所述塑性流体本体；以及
喷射头芯片，设置在所述管芯结合构件上，其中所述管芯结合构件位于所述底壁与所述喷射头芯片之间。
2.根据权利要求1所述的流体筒，其特征在于，所述管芯结合构件还包括过滤塔提升管，且所述塑性流体本体还包括围绕所述过滤塔提升管的密封件。
3.根据权利要求2所述的流体筒，其特征在于，所述密封件包括设置在所述塑性流体本体中的凹槽中的o形环密封件。
4.根据权利要求1所述的流体筒，其特征在于，所述管芯结合构件包括金属框架，所述金属框架具有与所述前壁相邻的前臂、与所述后壁相邻的后臂、以及附接到所述前臂及所述后臂的底部框架构件，所述底部框架构件与所述底壁相邻，其中所述塑性流体本体被按压装配到所述金属框架中。
5.根据权利要求4所述的流体筒，其特征在于，所述金属框架还包括过滤塔提升管，且所述塑性流体本体还包括围绕所述滤塔提升管的密封件。
6.根据权利要求4所述的流体筒，其特征在于，所述塑性流体本体包括位于所述前壁及所述后壁中的每一者上的保持突片，且所述金属框架包括设置在所述金属框架的所述前臂及所述后臂中的每一者上的保持开孔，以将所述前壁的保持突片与所述后壁的保持突片接合。
7.根据权利要求1所述的流体筒，其特征在于，所述管芯结合构件还包括用于在其中附接所述喷射头芯片的芯片槽。
8.根据权利要求1所述的流体筒，其特征在于，所述管芯结合构件包含选自由不锈钢、铝、钛、以及钢与钛的合金组成的群组的金属。
9.根据权利要求1所述的流体筒，其特征在于，所述管芯结合构件包含耐化学腐蚀的碳填充、碳纤维填充或玻璃纤维填充的聚合材料，所述耐化学腐蚀的碳填充、碳纤维填充或玻璃纤维填充的聚合材料选自由聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚及聚四氟乙烯组成的群组。
10.一种用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其特征在于，包括：
提供塑性流体本体，所述塑性流体本体具有前壁、与所述前壁相对的后壁、附接到所述前壁及所述后壁的左侧壁及右侧壁、附接到所述前壁及所述后壁且附接到所述左侧壁及所述右侧壁的底壁；
将管芯结合构件附接到与所述底壁相邻的所述塑性流体本体；以及
将喷射头芯片附接到所述管芯结合构件，使得所述管芯结合构件位于所述塑性流体本体与所述喷射头芯片之间，由此将来自所述塑性流体本体的机械应力与所述喷射头芯片隔离。
11.根据权利要求10所述的用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其特征在于，所述管芯结合构件包括过滤塔提升管，且所述塑性流体本体包括围绕所述过滤塔提升管的密封构件，所述用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法还包括通过所述密封构件将所述过滤塔提升管密封到所述塑性流体本体。
12.根据权利要求11所述的用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其特征在于，所述密封构件包括o形环密封件，所述用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法还包括将所述o形环密封件设置在所述塑性流体本体中的凹槽中。
13.根据权利要求10所述的用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其特征在于，所述管芯结合构件包括金属框架，所述金属框架具有用于与所述前壁相邻地附接的前臂、用于与所述后壁相邻地附接的后臂、以及附接到所述前臂及所述后臂的用于与所述底壁相邻地附接的底部框架构件，所述用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法还包括将所述塑性流体本体按压装配到所述金属框架中。
14.根据权利要求13所述的用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其特征在于，所述金属框架包括过滤塔提升管，且所述塑性流体本体包括围绕所述过滤塔提升管的密封构件，所述用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法还包括通过所述密封构件将所述过滤塔提升管密封到所述塑性流体本体。
15.根据权利要求13所述的用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其特征在于，所述塑性流体本体包括位于所述前壁及所述后壁中的每一者上的保持突片，且所述金属框架包括设置在所述金属框架的所述前臂及所述后臂中的每一者上的保持开孔，所述用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法还包括将所述前壁的保持突片及所述后壁的保持突片与位于所述金属框架的所述前臂及所述后臂中的每一者上的所述保持开孔接合。
16.根据权利要求10所述的用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其特征在于，所述管芯结合构件包括芯片槽，所述用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法还包括将所述喷射头芯片附接在所述管芯结合构件的所述芯片槽中。
17.根据权利要求10所述的用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其特征在于，所述管芯结合构件包含选自由不锈钢、铝、钛、以及钢与钛的合金组成的群组的金属。
18.根据权利要求10所述的用于消除喷射头芯片上的机械应力的方法，其特征在于，所述管芯结合构件包含耐化学腐蚀的碳填充、碳纤维填充或玻璃纤维填充的聚合材料，所述耐化学腐蚀的碳填充、碳纤维填充或玻璃纤维填充的聚合材料选自由聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚及聚四氟乙烯组成的群组。
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