CN1539641A - 封装喷墨头的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明有关一种封装喷墨头的方法，其包含下列步骤：将一障壁层形成于一加热芯片上，以露出左右两侧部分加热芯片，且使该障壁层及该加热芯片共同形成供墨流道及多个墨水腔；提供具有多个喷孔的喷孔片，其中该喷孔片的宽度较该加热芯片的宽度为大；使该喷孔片与该加热芯片结合以形成一芯片组件，其中该多个喷孔是与该多个墨水腔相对位，且该喷孔片与露出的左右两侧部分加热芯片共同形成一第一及一第二供墨口；提供具有第一承载区及第二承载区的喷墨头承载座，并且于该第一承载区及该第二承载区上涂布黏着剂；及将该芯片组件胶黏于该喷墨头承载座上，使得该加热芯片及该喷孔片分别定位于该第一承载区及该第二承载区上，以防止漏墨。
Description
(1)技术领域
本发明有关一种封装喷墨头的方法。
(2)背景技术
随着个人计算机逐渐发展，喷墨打印机(ink jet printer)已成为非常普遍的接口设备，广泛地应用于家庭、个人工作室、甚至是各行各业。喷墨打印机的主要优点为价格低廉、操作时噪音低以及优良的打印品质，并且可打印于各种载体，例如一般纸张、特殊喷墨打印纸张、相片纸及专用投影片等。
控制喷墨头(printhead)释出墨滴至喷墨媒体的机构为设计墨水匣需考虑的重要因素之一。一般而言，喷墨头喷出墨滴的方式主要有热气泡式(thermal bubbletype)及压电式(micro piezo type)两种。以热气泡式喷墨头为例，其操作原理是利用加热电阻器(heater resistor)加热使之产生气泡进而将墨水排挤出，并使之通过多个喷孔喷至喷墨媒体上。
请看图1，习知的喷墨头结构主要由一加热芯片11、一障壁层(barrierlayer)12及一喷孔片(nozzle plate)13所组成。加热芯片11是为一般熟习该项技术的人员所知，其为具有电阻加热器(resistor heater)的芯片，为便于描述，以下简称加热芯片(heater IC)。加热芯片11包含设置于中央的供墨口(inkslot)110、一组围绕供墨口的加热电阻器(未显示)及位于加热芯片两侧的焊垫(contact pad)111。障壁层12中形成多个墨水腔(ink chamber)121，且障壁层12是于加热芯片11上形成供墨流道(ink channel，未显示)。喷孔片13上则有多个对应于墨水腔121的喷孔131。
请看图2，使上述喷墨头封装于墨水匣(ink cartridge)的方法如下。首先使喷孔片(nozzle plate)13精密对位于加热芯片11，以形成一IC组件(ICassembly)；接着使芯片组件与供输出入信号的电路软板完成电连接；最后，利用黏着剂将IC组件胶黏于墨水匣本体2底部的喷墨头承载座21上，随即完成喷墨头封装工作。请配合看图1及图2，当使用此墨水匣时，储存于墨水匣本体2内储墨槽(ink reservoir，未显示)中的墨水首先自储墨槽流至底孔22，接着流入加热芯片11中央的供墨口110，进入障壁层12于加热芯片11上所形成的供墨流道，再流至墨水腔121，最后则利用加热电阻器加热使之产生气泡进而将墨水排挤出，并使之通过喷孔片13上的喷孔131喷至喷墨媒体上。
采用上述封装喷墨头的方法面临以下问题：
(一)形成加热芯片11中央供墨口110的步骤通常使用喷砂制程或激光穿孔制程进行，其中喷砂制程洁净度较差，而激光穿孔成本高且有材料限制的问题；另外，此步骤容易使加热芯片11产生裂缝，因而在后续制程或正常使用易造成加热芯片11断裂或线路受损，以致于喷墨头无法正常操作。
(二)具有中央供墨口110的加热芯片11有减弱的结构强度，因而断裂机会提高，造成优良率降低；其次，加热芯片11上围绕中央供墨口110两侧的两排加热电阻器共享一个供墨口，因此容易有供墨不顺的现象发生，且也易产生流体串扰(cross-talk)各喷墨腔互相影响的现象，不利地影响喷墨头工作性能；另外，为了制作中央供墨口110的缘故，因此加热芯片11不可避免地需具有相当大的尺寸，此大大提高了制造加热芯片的成本。
(三)请看图3，由于喷墨头承载座21大体上为一平坦的表面，因此，为确保IC组件有效胶黏于喷墨头承载座21以提供良好密封性，喷墨头承载座21上必须涂布相当大范围的黏着剂23，此提高喷墨头的封装成本。
另一种封装喷墨头的方法是采用卷带自动接合技术(Tape AutomatedBonding，TAB)。首先于一卷带(tape)30上制作电路(conductive traces)以形成软性电路板；再于软形电路板上的预定位置利用激光穿孔方式形成喷孔311；接着以精密对位方式使加热芯片的加热电阻器(未显示)与喷孔311一一对应，使之结合于软形电路板上，以形成一TAB组件(TAB assembly)；最后，利用黏着剂将TAB组件胶黏于墨水匣本体32的喷墨头承载座上，随即完成如图4所示的喷墨头封装工作。
利用卷带自动接合技术封装喷墨头虽可达到高度自动化封装效果，然而实际面临许多缺点。举例来说，以激光穿孔方式形成喷孔的成本甚高，且容易在喷孔周围残留碳化物，对于打印品质有不利影响；其次，当喷孔制作不良时，必须连同结合的软形电路板一起报废，故成本相当高；另外，本方法需要较高的对位精准度(需要同时将喷孔与加热芯片电阻器对位以及使加热芯片两端的焊垫111与软性电路板线路对位)，对位误差要求较高，因此制程技术难度高，故整体而言，管控成本及生产成本皆相当高。
(3)发明内容
本发明的主要目的是提供一种封装喷墨头的方法，以解决封装具有中央供墨口的习用墨喷头结构所面临的问题。
本发明的另一目的是提供一种封装喷墨头的方法，以解决卷带自动接合技术封装喷墨头所面临的问题。
本发明一方面是提供一种封装喷墨头的方法，其包含下列步骤：将一障壁层形成于一加热芯片上，以露出左右两侧部分加热芯片，且使该障壁层及该加热芯片共同形成供墨流道及多个墨水腔；提供具有多个喷孔的喷孔片，其中该喷孔片的宽度较该加热芯片的宽度为大；该喷孔片与该加热芯片结合以形成一芯片组件，其中该多个喷孔是与该多个墨水腔相对位，且该喷孔片与露出的左右两侧部分加热芯片共同形成一第一及一第二供墨口；提供具有第一承载区及第二承载区的喷墨头承载座，并且于该第一承载区及该第二承载区上涂布黏着剂；及将该芯片组件胶黏于该喷墨头承载座上，使得该加热芯片及该喷孔片分别定位于该第一承载区及该第二承载区上，以防止漏墨。
如所述的方法，其中该加热芯片相对于每一墨水腔处设置一加热电阻器。
如所述的方法，其中该障壁层的厚度为20至40微米。
如所述的方法，其中该第一承载区及该第二承载区是位于不同水平面上。
如所述的方法，其中该加热芯片的上下两侧边缘进一步设置有焊垫。
如所述的方法，其中该加热芯片的长度与该喷孔片的长度相等，且该喷孔片具有一第一及一第二缺口，以当该喷孔片与该加热芯片结合时，自该第一及第二缺口处露出该焊垫。
如所述的方法，其中该喷孔片上的该多个喷孔是以电镀方式形成。
如所述的方法，其中将该芯片组件胶黏于该喷墨头承载座上的步骤是使用一压合工装用具进行。
本发明另一方面是提供一种封装喷墨头的方法，其包含下列步骤：提供一芯片组件，该芯片组件是由一障壁层、一热芯片及一具有预制喷孔的喷孔片组成且加热芯片上具有供墨流道、多个墨水腔及侧向供墨口，其中该喷孔片的宽度较该加热芯片的宽度为大；提供具有第一承载区及第二承载区的喷墨头承载座，并且于该第一承载区及该第二承载区上涂布黏着剂；及将该芯片组件胶黏于该喷墨头承载座上，使得该加热芯片及该喷孔片分别定位于该第一承载区及该第二承载区上。
如所述的方法，其中该加热芯片相对于每一墨水腔处设有一加热电阻器。
如所述的方法，其中该障壁层的厚度为20至40微米。
如所述的方法，其中该第一承载区及该第二承载区是位于不同水平面上。
如所述的方法，其中该喷孔片上的该多个喷孔是以电镀方式形成。
如所述的方法，其中将该芯片组件胶黏于该喷墨头承载座上的步骤是使用一压合工装用具进行。
本发明又一方面是提供一种封装喷墨头的方法，其包含下列步骤：提供一芯片组件，该芯片组件是由一具有多个加热电阻器的加热芯片及一喷孔片组成，该喷孔片至少有一轴向的长度大于该加热芯片的长度；提供具有承载区的墨水匣，其中该承载区是位于墨水口的外围；及以该加热芯片及该喷孔片密封该墨水口。
如所述的方法，其中该承载区是为一突出状的平台。
如所述的方法，其中该承载区是为一具有沟槽的平台。
如所述的方法，其中该喷孔片是呈″H″形。
(4)附图说明
图1是现有技术的喷墨头结构。
图2是现有技术中一种封装喷墨头的方法。
图3是现有技术封装喷墨头的方法涂布黏着剂的情形。
图4是现有技术中另一种封装喷墨头的方法。
图5是适用于根据本发明封装喷墨头方法的喷墨头结构。
图6是根据本发明的喷墨头封装于墨水匣的情形。
图7是根据图6的局部放大图。
图8是根据本发明的方法封装喷墨头时涂布黏着剂的情形。
图9是根据本发明的喷墨头封装立体拆解图。
(5)具体实施方式
请看图5，适用于根据本发明封装喷墨头方法的喷墨头结构主要由一加热芯片(heater IC)51、一障壁层(barrier layer)52及一喷孔片(nozzle plate)53所组成。加热芯片51大体上呈矩形，其上下两侧边缘具有焊垫511。障壁层52是形成于加热芯片51上，且于加热芯片51上共同形成供墨流道及多个墨水腔521。加热芯片51相对于每一墨水腔521处设置一加热电阻器(未显示)。喷孔片53大致上呈″H″字形，且其上方设有多个对应于墨水腔521的喷孔531。在本实施例中，加热芯片51的长度与喷孔片53的长度相等，为了避免加热芯片51与喷孔片53产生电连接，喷孔片53具有第一缺口532及第二缺口533，以当喷孔片53与加热芯片51结合时，可露出焊垫511。
显示于图5的喷墨头结构特点是当障壁层52形成于加热芯片51上时会露出左右两侧部分加热芯片513及514(意即障壁层52大体上呈″I″字形)，并且喷孔片53的宽度较加热芯片53为大，因此当喷孔片53与加热芯片51结合时，喷孔片53与未被障壁层52覆盖的露出的左右两侧部分加热芯片513及514间将共同形成第一供墨口(未显示)及第二供墨口(未显示)。由于障壁层52的厚度为20至40微米，因此第一及第二供墨口的高度大约为20至40微米。
另外，如图6及图7所示，为配合本发明特殊的喷墨头结构，墨水匣本体6的喷墨头承载座61亦设计为具有分别用以承载加热芯片及喷孔片的第一承载区611及第二承载区612。
以下将进一步说明根据本发明第一较佳实施例封装喷墨头的方法，其包含以下步骤：
(a)提供具有预制喷孔(例如利用电镀或激光方式形成)的喷孔片51；
(b)将障壁层52形成于加热芯片51上，且与加热芯片51共同形成供墨流道及多个墨水腔521；
(c)使喷孔片53精密对位于加热芯片51，以形成一芯片组件(ICassembly)；
(d)提供如图6所示的喷墨头承载座61的墨水匣本体，并且于第一承载区611及第二承载区612上涂布黏着剂；
(e)将芯片组件胶黏于喷墨头承载座61上，使得加热芯片51及喷孔片53分别定位于第一承载区611及第二承载区612，当然，本步骤亦可配合适当的工装用具压合芯片组件，以提高密封性，使得墨水可由墨水匣本体6内部进入第一缺口532及第二缺口533，而不致于外漏。
当然，上述步骤(a)可在步骤(b)的前/后进行，且步骤(c)可在步骤(d)的前/后进行。
请看图8，由于喷墨头承载座61的第一承载区611及第二承载区612是位于不同水平面上，不仅可有效支撑加热芯片51及喷孔片53，且黏着剂63的涂布范围可适度地减少，藉此降低封装成本。
再请看图9，第一承载区611及第二承载区612外围可具有凹槽613，以供黏着剂溢流或分布，当然亦可为具有沟槽的平台，且沟槽可容纳黏着剂63。
请配合看图5及图6，当使用藉本发明封装的喷墨头时，储存于墨水匣本体6内储墨槽(未显示)中的墨水首先自储墨槽流至底孔62，接着流入加热芯片51与喷孔片53间的供墨口，再进入障壁层52与加热芯片51间所形成的供墨流道，再流至墨水腔521，最后则利用加热电阻器加热墨水以使墨水急速气化，进而通过喷孔片53上的喷孔531喷至喷墨媒体上。
综上所述，本发明封装喷墨头的方法相较于现有技术使用具中央喷墨孔的加热芯片封装喷墨头的优点如下：
(一)本发明形成喷墨头供墨孔过程不需进行喷砂或激光穿孔制程，因而不仅可提高生产优良率，亦大大地降低制作成本。另外，也不会有现有技术面临的加热芯片产生裂缝、加热芯片断裂、结构强度低等缺点，有助于提升产品优良率。
(二)加热芯片两侧的两排加热电阻器具备个别供墨口，供墨较为顺畅，可降低流体串扰(cross-talk)问题，进而提高喷墨头工作性能。而且，加热芯片中央区域可用来制作IC线路，故可大幅减少加热芯片尺寸，进而降低加热芯片的成本。
(三)喷墨头承载座上涂布的黏着剂范围减少，亦能确保良好的密封性，因此封装成本相对较低。
相较于卷带自动接合技术，本发明封装喷墨头的方法具有以下优点：
(一)喷孔片是单独制作，可采成本较低的电镀方式形成喷孔，故远较激光穿孔方式方式经济。
(二)喷孔片是单独制作，可免除现有技术中喷孔片与软性电路板是为整体结构，定位后造成半成品不良时的报废问题。
(三)本发明是使用二阶段对位(即喷孔片与加热芯片对位，以及加热芯片的焊垫511与软性电路板的对位)，可较卷带自动接合技术所需的一次对位的不良率更低，因而可大大提高品质。
因此，本发明提供的封装喷墨头的方法具有制作简单、产品优良率佳、尺寸缩小及成本低的特点，且可免除现有技术中遇到的缺点。
Claims (24)
1.一种封装喷墨头的方法，其特征在于，包含下列步骤：
将一障壁层形成于一加热芯片上，以露出左右两侧部分加热芯片，且使该障壁层及该加热芯片共同形成供墨流道及多个墨水腔；
提供具有多个喷孔的喷孔片，其中该喷孔片的宽度较该加热芯片的宽度为大；
使该喷孔片与该加热芯片结合以形成一芯片组件，其中该多个喷孔是与该多个墨水腔相对位，且该喷孔片与露出的左右两侧部分加热芯片共同形成一第一及一第二供墨口；
提供具有第一承载区及第二承载区的喷墨头承载座，并且于该第一承载区及该第二承载区上涂布黏着剂；及
将该芯片组件胶黏于该喷墨头承载座上，使得该加热芯片及该喷孔片分别定位于该第一承载区及该第二承载区上，以防止漏墨。
2.如权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该加热芯片相对于每一墨水腔处设有一加热电阻器。
3.如权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该障壁层的厚度为20至40微米。
4.如权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该第一承载区及该第二承载区是位于不同水平面上。
5.如权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该加热芯片的上下两侧边缘进一步设置有焊垫。
6.如权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该加热芯片的长度与该喷孔片的长度相等，且该喷孔片具有一第一及一第二缺口，以当该喷孔片与该加热芯片结合时，自该第一及第二缺口处露出该焊垫。
7.如权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该喷孔片是呈″H″形。
8.权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该喷孔片上的该多个喷孔是以电镀方式形成。
9.权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，将该芯片组件胶黏于该喷墨头承载座上的步骤是使用一压合工装用具进行。
10权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该第一承载区及该第二承载区是为突出状的平台。
11如权利要求1所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该第一承载区及该第二承载区是为具有沟槽的平台。
12.一种封装喷墨头的方法其特征在于，包含下列步骤：
提供一芯片组件，该芯片组件是由一障壁层、一热芯片及一具有预制喷孔的喷孔片组成且共同形成供墨流道、多个墨水腔及供墨口，中该喷孔片的宽度较该加热芯片的宽度为大；
提供具有第一承载区及第二承载区的喷墨头承载座，并且于该第一承载区及该第二承载区上涂布黏着剂；及
将该芯片组件胶黏于该喷墨头承载座上，使得该加热芯片及该喷孔片分别定位于该第一承载区及该第二承载区上。
13.如权利要求12所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该加热芯片相对于每一墨水腔处设有一加热电阻器。
14.如权利要求12所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该障壁层的厚度为20至40微米。
15.如权利要求12所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该第一承载区及该第二承载区是位于不同水平面上。
16.如申请请专利范围第12所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该第一承载区及该第二承载区是为突出状的平台。
17.如权利要求12所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该第一承载区及该第二承载区是为具有沟槽的平台。
18.如权利要求12所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该喷孔片是呈″H″形。
19.如权利要求12所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该喷孔片上的该多个喷孔是以电镀方式形成。
20.权利要求12所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，将该芯片组件胶黏于该喷墨头承载座上的步骤是使用一压合工装用具进行。
21.一种封装喷墨头的方法，其特征在于，包含下列步骤：
提供一芯片组件，该芯片组件是由一具有多个加热电阻器的加热芯片及一喷孔片组成，该喷孔片至少有一轴向的长度大于该加热芯片的长度；
提供具有承载区的墨水匣，其中该承载区是位于墨水口的外围；及
以该加热芯片及该喷孔片密封该墨水口。
22.如权利要求21所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该承载区是为一突出状的平台。
23.如权利要求21所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该承载区是为一具有沟槽的平台。
24.如权利要求21所述的封装喷墨头的方法，其特征在于，该喷孔片是呈″H″形。
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