KR102128734B1

KR102128734B1 - 가요성 캐리어

Info

Publication number: KR102128734B1
Application number: KR1020167020513A
Authority: KR
Inventors: 치엔-후아 첸; 마이클 지 그로; 마이클 더블유 컴비
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2020-07-01
Also published as: CN105934345B; US20180326724A1; EP3099494A4; US10751997B2; BR112016016826B1; US10160209B2; TWI561398B; KR20160114075A; EP3099494B1; TW201532846A; CN105934345A; US20170072690A1; EP3099494A1; WO2015116025A1; BR112016016826A2

Abstract

본 개시는 가요성 캐리어 및 이 가요성 캐리어를 포함하는 시스템 및 방법을 포함한다.

Description

가요성 캐리어{FLEXIBLE CARRIER}

본 개시는 가요성 캐리어에 관한 것이다

인쇄 장치는 광범위하게 사용되고, 인쇄 매체 상에 텍스트 또는 이미지의 형성을 가능하게 하는 프린트헤드 다이를 포함할 수 있다. 이러한 프린트헤드 다이는 잉크를 운반하는 채널을 포함하는 잉크젯 펜 또는 프린트 바(bar) 내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 잉크는 잉크 공급부로부터 잉크젯 펜 또는 프린트 바 상에 프린트헤드 다이(들)을 지지하는 구조체 내의 통로를 통해 채널로 분배될 수 있다.

본 개시는, 가요성 캐리어; 열 박리 테이프로 가요성 캐리어에 접합되는 캐리어 웨이퍼를 포함하는 플렉스 회로; 및 이 플렉스 회로를 포함하는 프린트헤드 유동 구조체를 포함하는 시스템을 제공한다.

도 1 내지 도 6은 본 개시에 따른 프린트헤드 유동 구조체를 제조하기 위한 가요성 캐리어를 포함하는 웨이퍼 레벨 시스템의 일 실시예를 도시하는 사시도,
도 7 내지 도 11은 본 개시에 따른 가요성 캐리어를 포함하는 방법의 일 실시예를 도시하는 단면도,
도 12는 본 개시에 따른 가요성 캐리어를 포함하는 공정의 일 실시예의 예시적 흐름도.

인쇄 속도를 증가시키는 것을 돕고, 인쇄 비용을 감소시키기 위해 기판(substrate) 폭 프린트 바 조립체를 사용하는 잉크젯 프린터가 개발되었다. 종래의 기판 폭 프린트 바 조립체는 인쇄 유체 공급부로부터 종이나 기타 인쇄 기판 상에 인쇄 유체를 토출하는 작은 프린트헤드 다이로 인쇄 유체를 운반하는 다수의 부품을 포함한다. 프린트헤드 다이의 크기를 축소시키는 것이 바람직할 수 있으나, 프린트헤드 다이의 크기를 감소시키면 프린트헤드 다이에 잉크를 분배하는 통로를 포함하는, 프린트헤드 다이를 지지하는 구조체를 변화시키는 것이 필요할 수 있다. 프린트헤드 다이의 크기 및 간격을 감소시키는 것은 비용을 감소시키기 위해 중요하지만, 공급 구성요소로부터 밀착 이격된 다이로 인쇄 유체를 안내하는 것은 비교적 복잡한 유동 구조 및 제조 공정을 초래할 수 있고, 이것은 실제로 프린트헤드 다이에 관련된 전체적인 비용을 증가시킬 수 있다. 이러한 복잡한 유동 구조를 형성하는 것은 그 자체로 어려운 공정의 사용 및/또는 접착제와 같은 추가의 재료(예를 들면, 접착제를 포함하는 열 박리 테이프)의 사용을 수반할 수 있다. 이러한 형성 방법은 몇 가지 단점 중에서 특히 고비용, 비효율, 및/또는 수행의 곤란성(많은 시간을 필요로 함)의 단점을 가진다는 것이 증명될 수 있다.

그에 반해서, 본 개시의 실시예는 가요성 캐리어(즉, 가요성 캐리어 보드) 및 이 가요성 캐리어를 포함하는 시스템 및 방법을 포함한다. 가요성 캐리어를 포함하는 시스템 및 방법은 원하는(예를 들면, 기판 폭 잉크젯 프린터에서 비용을 감소시키도록 도와주는 컴팩트 프린트헤드 다이 및/또는 컴팩트 다이 회로부) 특징을 갖는 유체 유동 구조체를 형성할 수 있다. 가요성 캐리어는 굴곡될 수 있는 적절한 재료의 캐리어를 지칭하고, 이것에는 플렉스 회로(flex circuit)(예를 들면, 플렉스 회로 내에 포함되는 캐리어 웨이퍼) 및/또는 얇은 복합 재료, 예를 들면, 에폭시 수지 결합제와 직조된 파이버글라스 직물로 구성되는 복합재료(예를 들면, FR4 보드)가 접합될 수 있고, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 플렉스 회로의 분리를 촉진시킨다. 예를 들면, 얇은 웨이퍼가 가요성 캐리어에 접합될 수 있고, 및/또는 다음에 분리될 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 유체 프린트헤드 유동 구조체를 형성한 후에 분리(예를 들면, 박리)될 수 있다.

다양한 실시예에서, 가요성 캐리어는 탄성중합체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 가요성 캐리어(68)는 바디를 포함할 수 있고, 여기서 이 바디의 적어도 일부는 가요성 캐리어(68)의 표면으로부터, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 플렉스 회로 또는 얇은 FR4 보드를 분리시키는 경우에 가요성 캐리어(68)의 길이를 따라 굴곡되고, 플렉스 회로가 분리되는 경우에는 자신의 원래 형상으로 복원되는 탄성중합체 재료를 포함한다. 다양한 기타의 비-가요성 캐리어(예를 들면, 글라스 캐리어, 금속 캐리어 등)에 비해, 유리하게도 이러한 특성에 의해 가요성 캐리어(68)는, 예를 들면, 복수의 프린트헤드 유동 구조체를 제조하기 위해 재사용될 수 있다.

더욱이, 가요성 캐리어를 사용하면 유리하게도 비교적 더 높은 성형 온도(예를 들면, 130℃ 보다 높은 150℃에서의 성형) 및/또는 비교적 더 짧은 성형 시간이 가능해진다. 이와 같이, 본 개시에 의하면, 유리하게도 열 박리 테이프를 이 테이프의 박리 온도 이상으로 가열하는 것과 같은 전통적으로 접착제와 관련되는 비용(예를 들면, 특히 에너지, 재료, 및/또는 시간 비용)이 방지된다. 예를 들면, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 분리는 비교적 높은 온도(예를 들면, 열 박리 테이프의 경우 180℃, 정격 170℃)와 달리 약 상온(즉, 21℃)에서 발생될 수 있다.

도 1 내지 도 6은 본 개시에 따른 프린트헤드 유동 구조체를 제조하기 위한 가요성 캐리어를 포함하는 웨이퍼 레벨 시스템의 일 실시예를 도시하는 사시도를 도시한다. 시스템의 일 실시예는 가요성 캐리어(68), 캐리어 웨이퍼(66)를 포함하는 플렉스 회로(64), 및 프린트헤드 유동 구조체(예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같은 프린트헤드 유동 구조체(10))를 포함할 수 있다. 도 1은 다수의 프린트 바의 패턴으로 열 박리 테이프(70)에 의해 글라스 또는 적절한 캐리어 웨이퍼(66) 상에 프린트헤드(37)가 설치될 수 있는 것을 도시한다. 비록 원형의 기판을 나타내기 위해서는 "웨이퍼"가 종종 사용되고, 직사각형 기판을 나타내기 위해서 "패널"이 사용되지만, 본 명세서에서 "웨이퍼"는 모든 형상의 기판을 포함한다. 먼저 FR4 보드 내에 포함되는 도체 및 다이 개구(72)(예를 들면, 도 7에 도시됨)와 같은 도체(22)의 패턴을 가하거나 형성한 후에 열 박리 테이프(70)로 가요성 캐리어 상에 프린트헤드(37)가 설치될 수 있다.

특히, 도 1은 5 개의 세트의 다이(78)를 도시하고 있고, 각각은 4 개의 열의 프린트헤드(37)를 갖고, 캐리어 웨이퍼(66) 상에 배열되어 5 개의 프린트 바를 형성한다. 4 개의 열의 프린트헤드(37)를 갖는 레터 크기 또는 A4 크기의 기판 상에 인쇄하기 위한 기판 폭 프린트 바는, 예를 들면, 약 230 mm의 길이 x 16 mm의 폭을 갖는다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 단일의 270 mm x 90 mm의 캐리어 웨이퍼(66) 상에 5 개의 다이 세트(78)가 배치될 수 있다. 그러나, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 즉, 다른 특징들 중에서도 프린트헤드(37), 캐리어 웨이퍼(66), 및/또는 프린트 바의 크기, 수, 및 배향은 변화될 수 있다.

도 2는 도 1의 24-24 선을 따라 취한 하나의 세트의 4 개의 열의 프린트헤드(37)의 확대 단면도이다. 명확한 도시를 위해 크로스 해칭은 생략되어 있다. 도 1 및 도 2는 도 12에 관하여 설명된 바와 같은 102 내지 104의 완료 후의 공정 중(in-process)의 웨이퍼 구조를 도시한다. 도 3은 채널(16)을 가진 몰딩(예를 들면, 성형된 바디)(14)이 프린트헤드 다이(12)의 주위에 성형되는 도 12의 106에서 설명된 바와 같은 성형 후의 도 2의 단면도를 도시한다. 도 4에서 개개의 프린트 바 스트립(78)은 격리되어 있고, 도 5에 도시된 5 개의 개개의 프린트 바(36)(도 12의 108)를 형성하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 가요성 캐리어(68)로부터 분리(예를 들면, 박리)된다.

분리는, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 가요성 캐리어(68)를 사용한다. 예를 들면, 분리는 가요성 캐리어로부터 프린트헤드 유동 구조체를 분리(예를 들면, 물리적으로 격리)시키기 위해 가요성 캐리어(68)를 굴곡시키는 것을 포함할 수 있다. 일부의 실시예에서, 분리는 적어도 도 5에 도시된 접합 축선(19)과 같은 접합 축선에 대해 수직인 방향으로 가요성 캐리어(68)를 굴곡시키는 것을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 즉, 가요성 캐리어(68)는 분리를 촉진시키는(예를 들면, 가요성 캐리어(68)로부터 프린트헤드 유동 구조체를 분리시키기에 충분한) 임의의 적절한 방향 및/또는 방향들의 조합으로 굴곡될 수 있다. 유리하게도, 가요성 캐리어를 사용하면, 일부의 실시예에서, 열 박리 테이프(예를 들면, 200℃의 박리 정격 온도를 가지는 열 박리 테이프)의 정격 온도보다 적어도 15℃ 아래의 온도(예를 들면, 150℃)에서 분리가 가능하다. 즉, 분리는, 예를 들면, 가요성 캐리어를 굴곡시킴으로써 열 박리 테이프의 박리 온도 미만의 온도에서 가요성 캐리어로부터 프린트헤드 유동 구조체를 분리시키는 것을 포함할 수 있다. 박리 온도는 열 박리 테이프가 박리되도록 (예를 들면, 접착제 특성이 상당히 감소하도록) 설계된 온도를 지칭한다

일부의 실시예에서, 가요성 캐리어(68)는 탄성중합체를 포함할 수 있다. 탄성중합체는 다른 구성요소도 있지만 그 중에서도 에폭시를 포함할 수 있다. 예를 들면, 가요성 캐리어(68)는 경화된 에폭시 조성물 및/또는 고온 플라스틱(들)을 포함할 수 있다. 일부의 실시예에서, 경화된 에폭시 조성물은 FR4 보드와 같은 적어도 하나의 에폭시 내에 매립된 입자상 물질 및/또는 구조(예를 들면, 파이버글라스 구조, 전기 회로 등)를 포함할 수 있다.

이러한 탄성중합체에 의해 가요성 캐리어(68)는 긴장에 반응하여 (예를 들면, 접합 축선에 대해) 굴곡될 수 있고, 긴장이 제거된 경우에는 자신의 원래 위치 및 원래 형상으로 복원된다. 이러한 원래 위치로의 복원은 온도의 변화를 요구함이 없이 발생될 수 있다(예를 들면, 가요성 캐리어(68)를 가열시킴이 없이 원래 위치로의 복원), 굴곡의 양은 본 명세서에서 설명된 바와 같이 분리를 위해 적절한 굴곡의 양에 대응할 수 있다. 예를 들면, 일부의 실시예에서, 가요성 캐리어(68)는 이 가요성 캐리어(68)로부터 플렉스 회로 내에 포함되는 캐리어 웨이퍼(66)를 분리시키도록 굴곡될 수 있고, 및/또는 플렉스 회로가 가요성 캐리어(68)로부터 분리되는 경우에 자신의 원래 형상으로 복원될 수 있다. 유리하게도, 이것은 (예를 들면, 가요성 캐리어(68)를 사용하여 형성된 사전에 형성된 프린트헤드 유동 구조체에 더하여) 또 다른 프린트헤드 유동 구조체를 제조하기 위해 가요성 캐리어(68)의 재사용을 촉진할 수 있다.

더욱이, 강성 캐리어를 사용하는 패널 레벨 압축 성형의 용도의 경우, 최대 성형 온도(예를 들면, 130℃)는 성형 공정 중에 적절한 부착을 유지하도록 열 박리 테이프(예를 들면, 170℃의 박리 온도를 가진 열 박리 테이프)의 등급에 의해 제한된다. 이러한 용도에서, 전체 어셈블리는 플렉스 회로를 분리시키기 위해 170℃ 이상으로 가열된다. 이러한 가열은 무엇보다도 많은 시간 및/또는 시간을 필요로 한다. 반면에, 가요성 캐리어(68)는 고온 박리 테이프(예를 들면, 200℃의 박리 온도를 가진 열 박리 테이프)의 사용, 더 고온(예를 들면, 150℃)에서의 성형, 감소된 사이클 시간, 및 강성 캐리어를 사용하는 패널 레벨 압축 성형 용도에 비해 훨씬 더 낮은 온도(예를 들면, 100℃ 미만의 온도)에서 가요성 캐리어로부터 플렉스 회로의 분리를 가능하게 한다.

탄성중합체 재료의 굴곡의 양은 다른 요인도 있지만 그 중에서도 탄성중합체 재료에 가해지는 힘(도시되지 않음) 및/또는 탄성중합체 재료의 유형에 의해 결정될 수 있다. 이러한 힘에 의해 (예를 들면, 축선(19)에 대한 가요성 캐리어의 굴곡부(21)에 의해 도시된 바와 같이 가요성 캐리어(68)에 의해 도 5에 도시된 바와 같이) 가요성 캐리어(68)는 굴곡된 위치로 굴곡될 수 있다 이러한 굴곡은 가요성 캐리어(68)가 파괴되는 것을 방지할 수 있고, 및/또는 다른 장점들도 있지만 그 중에서도 본 명세서에서 설명된 바와 같이 분리를 촉진시킬 수 있다. 일부의 실시예는 가요성 캐리어(68)가, 예를 들면, 본 명세서에서 접합 축선에 대해 5 내지 10°의 범위로 굴곡되는 것을 가능하게 한다. 그러나, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 즉, 가요성 캐리어(68)는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 분리를 촉진시키기 위해 적절한 수의 각도 및/또는 방향으로 굴곡될 수 있다.

일부의 실시예에서, 가요성 캐리어(68)는 (예를 들면, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 탄성중합체와 관련되는 굴곡과 유사하게) 이 가요성 캐리어(68)의 굴곡이 가능하도록 선택적으로 제거되는 강성 재료의 부분을 가지는 상당히 강성인 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 선택적 제거는, 예를 들면, 다른 적절한 제거 기법이 있으나 그 중에서도 레이저 삭마 및/또는 기계적 다이 절삭에 의해 상당히 강성인 재료로부터 제거되는 재료의 패턴을 포함할 수 있다. 즉, 얻어지는 가요성 부분은 강성 재료 내로 함입(recessing) 및/또는 절입(cutting)될 수 있는 기하학적 패턴에 의해 형성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 상당히 강성인 재료는 강성 재료, 반-강성(부분적으로 가요성 재료), 및 증가된 가요성을 필요로 할 수 있는 실질적으로 임의의 재료를 망라하는 의미를 갖는다. 예를 들면, 강성 재료는 금속, 탄소 섬유, 복합재, 세라믹, 글라스, 사파이어, 플라스틱 등일 수 있다. 강성 재료 내에 형성되어 있는 가요성 부분 또는 부분들은 힌지(예를 들면, 기계적 힌지)로서 기능하거나 및/또는 강성 재료를 사전결정된 방향으로 사전결정된 각도까지 굴곡시킬 수 있다. 일부의 실시형태에서, 가요성 부분은 강성 재료의 실질적으로 임의의 위치에 위치될 수 있고, 강성 재료의 하나 이상의 치수의 전체에 걸쳐 (예를 들면, 강성 재료의 폭, 길이 또는 높이의 전체에 걸쳐) 연장될 수 있다. 어떤 경우에는, 강성 재료는 실질적으로 평탄하거나 평면적일 수 있고, 3 차원 물체(예를 들면, 성형되거나 기계가공된 구성요소)를 나타낼 수 있다

임의의 적절한 성형 기술이 사용될 수 있으나, 웨이퍼 레벨 성형 공구를 포함하는 웨이퍼 레벨 시스템 및 반도체 장치 패키징용으로 현재 사용되는 기법이 도 6 및 도 11에 도시된 것과 같은 프린트헤드 유동 구조체(10)의 제조에 비용 효율적으로 적용될 수 있다. 유리하게도, 몰딩(14)은, 일부의 실시예에서, 박리제를 포함하지 않는다. 박리제는 몰딩(14)에 첨가되는(예를 들면, 몰딩(14)의 성형 중에 이 몰딩(14)에 첨가되는) 몰딩(14)의 박리를 촉진시키는 화학물질(들)을 지칭한다. 박리제의 예는, 다른 박리제도 있으나 그 중에서도, 장벽 박리제, 반응성 박리제, 및/또는 수성 박리제를 포함할 수 있다.

몰딩(14)의 강직성(예를 들면, 성형 중 및/또는 성형 후의 몰딩(14)에 부여되는 힘에 대응하는 가요성의 양)은 몰딩의 원하는 특징에 따라 조절될 수 있다. 프린트헤드 다이(12)를 원하는 위치(예를 들면, 매체 표면에 관하여 원하는 평면)에 유지하기 위해 비교적 강성(또는 적어도 낮은 가요성)의 프린트 바(36)가 요망되는 경우에는 비교적 더 강직한 몰딩(14)이 사용될 수 있다. 예를 들면, 다른 지지 구조체가 단일의 평면에 견고하게 프린트 바를 유지하는 경우에, 비교적 가요성인 프린트 바(36)가 필요하거나, 또는 비-평면적 프린트 바의 구성이 필요한 경우에는 비교적 낮은 강직성의 몰딩(14)이 사용될 수 있다. 일부의 실시예에서, 몰딩(14)은 모놀리식 부품(monolithic part)으로서 성형될 수 있으나, 일부의 실시예에서 몰딩(14)은 2 개 이상의 부품으로서 성형될 수 있다.

예를 들면, 프린트 바는 본 명세서에 기재된 장치, 시스템, 및/또는 방법에 의해 제조되는 성형가능한 재료의 기다란 모놀리식 바디(14)로 성형된 다수의 프린트헤드 다이(12)를 포함할 수 있다. 이 바디(14)로 성형된 인쇄 유체 채널은 각각의 다이 내의 인쇄 유체 유동 통로에 직접적으로 인쇄 유체를 운반할 수 있다. 몰딩(14)은 실제로 외부 유체 접속부를 형성하기 위해, 그리고 다른 구조체에 다이를 부착시키기 위해 각각의 다이의 크기를 증대시키므로 더 작은 다이의 사용을 가능하게 한다. 프린트헤드 다이(12) 및 인쇄 유체 채널은 내장형 인쇄 유체 채널을 구비하는 복합 프린트헤드 웨이퍼를 제조하기 위해 웨이퍼 레벨에서 성형될 수 있고, 실리콘 기판 내에 인쇄 유체 채널을 형성하기 위한 필요성이 제거되고, 더 얇은 다이의 사용이 가능해진다. 유리하게도, 가요성 캐리어(68)를 사용하여 유체 유동 구조체를 형성하면, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 다른 장점도 있으나 그 중에서도 향상된 다이 분리비를 촉진할 수 있고, 실리콘 슬로팅(slotting) 비용을 제거할 수 있고, 팬-아웃 치클렛(fan-out chiclet)을 제거할 수 있다.

유체 유동 구조체는 잉크젯 인쇄용의 프린트 바 또는 기타 유형의 프린트헤드 구조체를 포함할 수 있고, 그러나 이것에 제한되지 않는다. 유체 유동 구조체는 다른 장치 및 다른 유체 유동 용도에서 구현될 수 있다. 따라서, 하나의 실시예에서, 유체 유동 구조체는 장치 내로 또는 장치 상에 직접적으로 유체를 유동시키기 위한 채널 또는 기타 경로를 가진 몰딩(14) 내에 매립되는 마이크로 장치를 포함한다. 이 마이크로 장치는, 예를 들면, 전자 장치, 기계적 장치, 또는 마이크로전자기계적 시스템(MEMS) 장치일 수 있다. 유체 유동은, 예를 들면, 마이크로 장치 내로 또는 마이크로 장치 상으로의 냉각 유체 유동일 수 있고, 또는 프린트헤드 다이(12) 내로의 유체 유동일 수 있고, 또는 기타 유체 분배 마이크로 장치일 수 있다.

도 7 내지 도 11은 본 개시에 따른 가요성 캐리어(68)를 포함하는 방법의 일 실시예를 도시하는 단면도이다. 도체(22) 및 캐리어 웨이퍼(66)를 구비하는 플렉스 회로(64)는 열 박리 테이프(70)로 가요성 캐리어(68)에 접합(예를 들면, 적층)될 수 있다. 도체는 각각의 열의 프린트헤드의 연부의 부근의 접합 패드까지 연장될 수 있다. (개개의 토출 챔버 또는 일군의 토출 챔버의 것과 같은 접합 패드 및 전도성 신호 트레이스는 다른 구조적 특징을 불분명하게 하지 않도록 하기 위해 생략됨) 이러한 접합은 열 박리 테이프(70)로 가요성 캐리어에 플렉스 회로를 접합시키거나, 또는 그렇지 않으면 가요성 캐리어(68)에 적용된 플렉스 회로를 접합시키는 것을 포함할 수 있다. 유리하게도, 접착제 없는 접합은 본 명세서에서 설명된 바와 같이 후속의 분리를 촉진시킬 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 다이(12)는 가요성 캐리어(68) 상의 개구(72) 내에 설치될 수 있고(도 12의 104), 도체(들)(22)은 다이(12) 상의 전기 단자(24)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 프린트헤드 다이(12)는 가요성 캐리어(68) 상의 개구(72) 내에 오리피스 측이 하방으로 배치될 수 있다. 도 10에서, 성형 공구(74)는 프린트헤드 다이(12)의 주위에서 몰딩(14) 내에 인쇄 유체 공급 채널(16)를 형성한다(도 12의 106). 본 명세서에서 설명된 바와 같은 테이퍼형 인쇄 유체 공급 채널(16)은, 일부의 용도에서, 성형 공구(74)의 탈리를 촉진시키고 및/또는 팬-아웃을 증가시키기 위해 바람직할 수 있다.

도 11에 도시된 것과 같은 트랜스퍼 성형 공정에서, 인쇄 유체 공급 채널(16)은 몰딩(예를 들면, 성형된 바디)(14) 내에 성형될 수 있다. 예를 들면, 인쇄 유체 공급 채널(16)은 도 7 내지 도 11을 참조하여 위에서 설명된 것과 같은 트랜스퍼 성형 공정을 사용하여 프린트헤드 다이(12)의 양 측을 따라 바디(14) 내에 성형될 수 있다. 인쇄 유체는 인쇄 유체 공급 채널(16)로부터 포트(56)를 통해 측방향으로 각각의 토출 챔버(50)로 채널(16)로부터 직접 유동한다. 일부의 실시예에서, 바디(14)의 성형 후에 인쇄 유체 공급 채널(16)를 폐쇄하기 위해 오리피스 플레이트(도시되지 않음) 및/또는 커버(도시되지 않음)가 적용될 수 있다. 예를 들면, 채널(16)을 부분적으로 형성하는 불연속 커버가 사용될 수 있으나, 인쇄 유체 공급 채널(16)를 폐쇄(예를 들면, 부분적으로 폐쇄)하기 위해 다른 가능한 커버 및/또는 오리피스 플레이트 중에서도 바디(14) 내에 성형된 일체형 커버가 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 몰딩(14) 내에 인쇄 유체 공급 채널(16)을 포함하는 유체 경로에 의해 공기 또는 기타 유체가 마이크로 장치(도시되지 않음)의 외면(20)을 따라, 예를 들면, 냉각 장치(12)로 유동할 수 있다. 또한, 이 실시예에서, 전기 단자(24)에서 장치(12)에 접속된 신호 트레이스 또는 기타 도체(22)는 바디(14) 내에 성형될 수 있다. 다른 실시예에서, 마이크로 장치(도시되지 않음)는 인쇄 유체 공급 채널(16)의 반대측에 노출면(26)을 가지도록 바디(14) 내에 성형될 수 있다. 다른 실시예에서, 마이크로 장치(도시되지 않음)는 외측 마이크로 장치 및 내측 마이크로 장치로서 바디(14) 내에 성형될 수 있고, 각각은 이들 각각에 이어지는 각각의 유체 유동 채널을 갖는다. 본 실시예에서, 유동 채널은 내측 장치의 저면에 접촉함과 동시에 외측 마이크로 장치의 연부에 접촉될 수 있다.

다른 제조 공정에서, 프린트헤드 다이(12)의 주위에 바디(14)를 성형한 후에 인쇄 유체 공급 채널(16)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 도 7 내지 도 11에는 단일의 프린트헤드 다이(12) 및 인쇄 유체 공급 채널(16)의 성형이 도시되어 있으나, 다수의 프린트헤드 다이(12) 및 인쇄 유체 공급 채널(16)이 웨이퍼 레벨에서 동시에 성형될 수 있다.

성형에 대응하여(예를 들면, 성형 후에), 프린트헤드 유동 구조체(10)는, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 가요성 캐리어(68)(도 12의 108)로부터 분리되어 도 11에 도시된 완성된 프린트헤드 유동 구조체를 형성하고, 여기서 도체(22)는 캐리어 웨이퍼(66)에 의해 차폐되고, 몰딩(14)에 의해 둘러싸인다. 프린트헤드 유동 구조체(10)는 플라스틱 또는 기타 성형가능한 재료의 모놀리식 바디(14)로 성형된, 단일의 프린트헤드(12)와 유사한 마이크로 장치를 포함한다. 성형된 바디(14)는 본 명세서에서 몰딩(14) 및/또는 바디(14)로서 지칭될 수도 있다. 마이크로 장치는, 예를 들면, 전자 장치, 기계적 장치, 또는 마이크로전자기계적 시스템(MEMS) 장치일 수 있다. 인쇄 유체 공급 채널(16) 내의 유체가 마이크로 장치 내로 또는 상으로 (또는 양자 모두로) 직접적으로 유동할 수 있도록 채널(16) 또는 기타 적절한 유체 유동 경로(16)는 마이크로 장치와 접촉되어 바디(14) 내에 성형될 수 있다. 본 실시예에서, 인쇄 유체 공급 채널(16)은 마이크로 장치 내의 유체 유동 통로(18)에 접속될 수 있고, 마이크로 장치의 외면(20)에 노출될 수 있다.

프린트헤드(37)는 기다란 모놀리식 바디 내에 매립될 수 있고, 이 모놀리식 바디의 길이를 따라 지그재그 구성의 열(48)로 대체로 단부 대 단부(end to end)의 배열로 배치되고, 여기서 각 열 내의 프린트헤드(37)는 그 열 내의 다른 프린트헤드에 중첩된다. 4 개의 상이한 색을 인쇄하기 위해 도 6을 포함하는 다양한 도면에 4 개의 열의 지그재그형 프린트헤드(37)가 도시되어 있으나, 예를 들면, 다른 적절한 구성이 가능하다.

도 6에 관하여 설명된 것과 같은 개개의 프린트 바는 프린터(도시되지 않음) 내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 프린터는 인쇄 기판(38)의 폭에 걸친 프린트 바(36), 이 프린트 바(36)와 관련된 유량 조절기, 기판 이송 메커니즘(42), 잉크 또는 기타 인쇄 유체 공급부(44), 및 프린터 제어기(46)를 포함할 수 있다. 제어기(46)는 프로그래밍, 프로세서(들)와 관련된 메모리, 및 프린터(도시되지 않음)의 작동 요소를 제어하기 위한 구성요소 및 전자 회로부를 나타낸다. 프린트 바(36)는 종이나 기타 인쇄 기판(38)의 시트나 연속 웨브 상에 인쇄 유체를 분배하기 위한 프린트헤드(37)의 배열체를 포함한다. 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 각각의 프린트헤드(37)는 다이(들)에 직접적으로 인쇄 유체를 공급하기 위한 인쇄 유체 공급 채널(16)을 구비하는 몰딩(14) 내에 하나 이상의 프린트헤드 다이(12)를 포함한다. 각각의 프린트헤드 다이(12)는 공급부(44)로부터 유동 경로를 통해 유량 조절기(40) 및 프린트 바(36) 내의 인쇄 유체 공급 채널(16) 내로 인쇄 유체를 공급받는다.

유체 공급원(도시되지 않음)은 유체를 프린트헤드 유동 구조체(10) 내의 채널(예를 들면, 유동 경로)(16)로 이동시키도록 구성된 유체 가동자(mover)(도시되지 않음)에 작동가능하게 접속될 수 있다. 유체 공급원은 전자 마이크로 장치 또는 프린트헤드 마이크로 장치를 위한 인쇄 유체 공급부를 냉각시키기 위한 공기 공급원으로서, 예를 들면, 대기를 포함할 수 있다. 유체 가동자는 공급원으로부터 프린트헤드 유동 구조체(10)로 유체를 이동시키기 위한 펌프, 팬, 중력 또는 임의의 다른 적절한 메커니즘을 나타낸다.

인쇄 유체는 2 개의 열의 토출 챔버(50)들 사이에서 각각의 다이(12)를 따라 길이방향으로 연장되는 매니폴드(54)로부터 각각의 토출 챔버(50) 내로 유동한다. 인쇄 유체는 다이 표면(20)에서 인쇄 유체 공급 채널(들)(16)에 접속될 수 있는 다수의 포트(56)를 통해 매니폴드(54) 내로 공급된다. 인쇄 유체 공급 채널(16)은 유량 조절기, 또는 프린트 바(36) 내로 인쇄 유체를 운반하는 기타 부품 내의 더 크고 느슨하게 이격된 통로로부터 프린트헤드 다이(12) 내의 더 작고 밀착 이격된 인쇄 유체 포트(56)로 인쇄 유체를 운반하는 인쇄 유체 포트(56)보다 실질적으로 더 넓다. 따라서, 인쇄 유체 공급 채널(16)은 불연속 "팬-아웃(fan-out)" 및 일부의 종래의 프린트헤드에서 필요한 기타 유체 경로 구조를 감소시키거나 심지어 제거하는 것에 도움이 될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이 인쇄 유체 공급 채널(16)에 프린트헤드 다이(12)의 표면(20)의 상당한 면적을 직접 노출시킴으로써 인쇄 유체 공급 채널(16) 내의 인쇄 유체는 인쇄 중에 다이(78)를 냉각시키는 것을 촉진시킬 수 있다.

프린트헤드 다이(12)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 토출 챔버(50), 오리피스(52), 매니폴드(54), 및 포트(56)을 각각 포함하는 다수의 층, 예를 들면, 3 개의 층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 그러나, 프린트헤드 다이(12)는 본 명세서에 도시되지 않은 층 및/또는 요소를 구비하는 실리콘 기판(58) 상에 형성된 복잡한 집적회로(IC) 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 열 이젝터 소자 또는 압전 이젝터 소자가 각각의 챔버(50)에 위치하는 기판(도시되지 않음) 상에 형성될 수 있고, 및/또는 오리피스(52)로부터 잉크 또는 기타 인쇄 유체의 액적 또는 흐름을 토출하도록 작동될 수 있다.

성형된 프린트헤드 유동 구조체(10)로 인해 길고, 좁고, 매우 얇은 프린트헤드 다이(12)의 사용이 가능해 진다. 예를 들면, 종래의 500 μm 두께의 실리콘 프린트헤드 다이를 대체하기 위해 약 26 mm의 길이 및 500 μm 폭일 수 있는 100 μm 두께의 프린트헤드 다이(12)가 500 μm 두께의 바디(14) 내로 성형될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 실리콘 기판 내에 유체 공급 채널(16)을 형성하는 것에 비해 바디(14) 내로 인쇄 유체 공급 채널(들)(16)을 성형하는 것이 유리할 수 있고(예를 들면, 비용 효율 등), 추가의 이점은 더 얇은 다이(78) 내에 인쇄 유체 포트(56)를 형성함으로써 실현될 수 있으나 예를 들면, 100 μm 두께의 프린트헤드 다이(12) 내의 포트(56)는 더 두꺼운 기판을 위해서는 실용적이지 않은 건식 에칭 및 기타 적절한 미세가공 기법에 의해 형성될 수 있다. 얇은 실리콘, 글라스 또는 기타 기판(58) 내에 직선형 또는 약간 테이퍼형의 고밀도의 어레이의 관통 포트(56)를 미세가공하면 여전히 적절한 인쇄 유체 유동을 제공하면서도 더 강한 기판을 유지한다. 테이퍼형 포트(56)는 예를 들면, 기판(58)에 가해진 모놀리식 또는 다층 오리피스 플레이트(60)/(62) 내에 형성된 매니폴드(54) 및 토출 챔버(50)로부터 기포를 제거하는 것을 촉진시킨다. 일부의 실시예에서, 성형된 프린트헤드 다이(12)는 30 μm의 폭의 인쇄 유체 공급 채널(16)을 성형하기 위해 50 μm의 두께 및 최대 150의 길이/폭의 비를 가질 수 있다.

도 12는 본 개시에 따른 가요성 캐리어(68), 예를 들면, 도 7 내지 도 11에 대해 설명된 바와 같은 가요성 캐리어(68)를 포함하는 공정의 일 실시예의 예시적 흐름도이다. 102에서 설명되는 바와 같이, 본 방법은 가요성 캐리어(68)에 플렉스 회로를 접합하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 접합 단계는 열 박리 테이프로 가요성 캐리어(68)에 플렉스 회로를 접합하는 단계를 포함할 수 있다. 가요성 캐리어는 (고온 열 박리 테이프를 이용하여) 더 고온에서 성형을 가능하게 하고, 동시에 (정격 열 박리 온도보다 훨씬 낮은) 저온에서 플렉스 회로를 분리시키는 것을 가능하게 한다.

본 방법은 104에서 설명되는 바와 같이 가요성 캐리어(68) 상의 개구 내에 프린트헤드 다이를 설치하는 단계를 포함할 수 있다. 설치 단계는 가요성 캐리어(68) 상의 개구(72) 내에 오리피스 측이 하방이 되도록 프린트헤드 다이(12)를 설치하는 단계를 포함할 수 있다.

106에서 설명되는 바와 같이, 본 방법은 몰딩(14) 내에 인쇄 유체 공급 채널(16)를 성형하는 단계를 포함할 수 있고 예를 들면, 여기서 몰딩(14)은 프린트헤드 다이(12)를 부분적으로 내포한다. 일부의 실시예에서, 인쇄 유체 공급 채널(16)은, 예를 들면, 도 6 내지 도 10을 참조하여 위에서 설명된 것과 같은 트랜스퍼 성형 공정을 사용하여 프린트헤드 다이(12)의 양 측을 따라 바디(14) 내에 성형될 수 있다. 인쇄 유체는 인쇄 유체 공급 채널(16)로부터 도 10에 도시된 포트(56)와 같은 포트(56)를 통해 측방향으로 각각의 토출 챔버(50)로 인쇄 유체 공급 채널(16)로부터 직접 유동한다. 오리피스 플레이트(62)는 인쇄 유체 공급 채널(16)을 폐쇄시키기 위해 바디(14)를 성형한 후에 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 인쇄 유체 공급 채널(16)을 폐쇄시키기 위해 오리피스 플레이트(도시되지 않음) 상에 커버(80)가 형성될 수 있다. 커버는 인쇄 유체 공급 채널(16)을 부분적으로 형성하는 불연속 커버를 포함할 수 있고, 및/또는 바디(14) 내로 성형된 일체형 커버가 또한 사용될 수 있다.

108에서 설명되는 바와 같이, 본 방법은 저온(예를 들면, 열 박리 테이프의 정격 열 박리 온도보다 적어도 15℃ 아래의 온도)에서 가요성 캐리어를 굴곡시킴으로써 가요성 캐리어(68)로부터 프린트헤드 유동 구조체를 분리시키는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 프린트헤드 유동 구조체는 플렉스 회로(64) 및 채널(16)을 포함한다. 분리 단계는, 일부의 실시예에서, 프린트헤드 유동 구조체를 분리시키기에 충분한 적어도 접합 축선에 수직인 방향으로 가요성 캐리어(68)를 굴곡시키는 단계를 포함하고, 프린트헤드 유동 구조체가 분리된 경우에 가요성 캐리어(68)를 자신의 원래 형상으로 복원시킨다. 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 원래 형상으로의 복원은 비교적 단시간(예를 들면, 1 초 미만) 내에 실질적으로 원래 형상 및 위치로의 복원을 지칭한다.

가요성 캐리어는, 일부의 실시예에서, 굴곡되어 정격 열 박리 온도 미만에서 플렉스 회로를 분리시킨다. 예를 들면, 가요성 캐리어로부터 플렉스 회로의 분리 단계는 160℃를 초과하는 박리 온도를 가진 열 박리 테이프(예를 들면, 200℃의 정격 박리 온도를 가진 열 박리 테이프)에 비해 160℃ 미만의 온도에서 발생할 수 있다. 분리 단계는 18℃ 내지 160℃의 범위에서 발생될 수 있다. 일부의 실시예에서, 분리 단계는 약 상온(예를 들면, 21℃)에서 발생할 수 있고, 예를 들면, 18℃ 내지 30℃의 온도 범위에서 발생될 수 있다. 그러나, 18℃ 내지 30℃의 범위의 개개의 값 및 하위 범위가 포함되고, 예를 들면, 일부의 실시예에서, 예를 들면, 분리 단계는 20℃ 내지 25℃의 온도 범위에서 발생될 수 있다.

일부의 실시예에서, 프린트헤드 유동 구조체를 제조하기 위한 공정 온도는 170℃의 온도를 초과하지 않는다. 공정 온도는, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 프린트헤드 유동 구조체(10)의 형성 중의 온도 및/또는 온도들을 지칭한다. 예를 들면, 공정 온도는 도 11에 대해 설명된 바와 같은 및/또는 아니면 본 명세서에 상세히 설명된 바와 같은 요소 102 내지 108의 각각에 관련되는 온도(들)을 포함할 수 있다. 유리하게도, 170℃ 미만의 공정온도를 유지하면 다른 장점들도 있지만 그 중에서도 공정의 단순화(예를 들면, 사이클 시간 및/또는 응력의 감소) 및/또는 에너지 절약(예를 들면, 작동 비용의 감소)가 제공될 수 있다. 일부의 실시예에서, 성형에 관련되는 온도, 예를 들면, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 몰딩 내에 채널의 성형에 관련되는 온도는 본 공정에서 사용되는 열 박리 테이프의 박리 온도로부터 적어도 40℃ 미만에 유지된다. 예를 들면, 성형 단계는 170℃의 박리 온도를 가진 열 박리 테이프의 경우에 129℃ 미만의 온도에서 발생될 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때, "마이크로 장치"는 30 mm 이하의 하나 이상의 외부 치수를 가지는 장치를 의미하고, "얇다"는 650 μm 이하의 두께를 의미하고, "기다랗다"는 적어도 3의 길이 대 폭의 비를 가지는 얇은 마이크로 장치를 의미하고, "프린트헤드" 및 "프린트헤드 다이"는 하나 이상의 개구로부터 유체를 분배하는 잉크젯 프린터 또는 기타 잉크젯 유형의 분배기의 부품을 의미한다. 프린트헤드는 하나 이상의 프린트헤드 다이를 포함한다. "프린트헤드" 및 "프린트헤드 다이"는 잉크 및 기타 인쇄 유체를 이용한 인쇄에 제한되지 않고, 기타 유체 및/또는 인쇄 이외의 다른 용도를 위한 잉크젯 유형의 분배를 포함한다.

본 명세서의 실시예는 본 개시의 사용분야의 설명 및 본 개시의 시스템 및 방법의 사용법을 제공한다. 본 개시의 시스템 및 방법의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 많은 실시예가 실시될 수 있으므로 본 명세서는 많은 가능한 예시적 구성 및 구현형태 중 일부를 설명한다. 도면에서 동일한 부품의 번호는 전체 도면을 통해 동일하거나 유사한 부품을 표시한다. 도면은 반드시 축척에 따라 작도되지 않았다. 일부의 부품의 상대적 크기는 도시된 실시예를 더 명확하게 설명하기 위해 과장되어 있다.

Claims

시스템에 있어서,
가요성 캐리어,
열 박리 테이프로 상기 가요성 캐리어에 접합되는 캐리어 웨이퍼를 포함하는 플렉스 회로, 및
상기 플렉스 회로를 포함하는 프린트헤드 유동 구조체를 포함하고,
상기 프린트헤드 유동 구조체는 상기 가요성 캐리어를 굴곡시킴으로써 상기 열 박리 테이프의 박리 온도 미만의 온도에서 분리 가능한
시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 가요성 캐리어는 탄성중합체 재료를 포함하는
시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 프린트헤드 유동 구조체는 기다란 모놀리식 바디로 성형된 복수의 프린트헤드 다이를 포함하는
시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 가요성 캐리어는 경화된 에폭시 조성물을 포함하는
시스템.
프린트헤드 유동 구조체를 제조하는 방법에 있어서,
열 박리 테이프로 가요성 캐리어에 플렉스 회로를 접합시키는 단계,
상기 가요성 캐리어 상의 개구 내에 프린트헤드 다이를 설치하는 단계,
상기 프린트헤드 다이를 부분적으로 내포하는 몰딩 내에 채널을 성형하는 단계, 및
상기 가요성 캐리어를 굴곡시킴으로써 상기 열 박리 테이프의 박리 온도 미만의 온도에서 상기 가요성 캐리어로부터 프린트헤드 유동 구조체를 분리시키는 단계를 포함하고,
상기 프린트헤드 유동 구조체는 상기 플렉스 회로 및 상기 채널을 포함하는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 분리시키는 단계는 상기 열 박리 테이프의 박리 온도보다 적어도 15℃ 아래의 온도에서 발생되는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 분리시키 단계는 상기 프린트헤드 유동 구조체를 분리시키기에 충분한 적어도 접합 축선에 대해 수직인 방향으로 상기 가요성 캐리어를 굴곡시키는 단계, 및 상기 프린트헤드 유동 구조체가 분리된 경우에 자신의 원래 형상으로 상기 가요성 캐리어를 복원시키는 단계를 포함하는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 가요성 캐리어에 플렉스 회로를 접합시키는 단계는 상기 가요성 캐리어에 캐리어 웨이퍼를 접합시키는 단계를 포함하는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 프린트헤드 다이 상의 단자에 상기 가요성 캐리어 상의 도체를 결합시키는 단계를 포함하는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 성형하는 단계는 135℃ 내지 170℃의 범위의 온도에서 성형하는 단계를 포함하는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 프린트헤드 유동 구조체를 제조하기 위한 공정 온도는 170℃의 온도를 초과하지 않는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 분리시키는 단계는 18℃ 내지 160℃의 범위의 온도에서 일어나는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 몰딩은 박리제를 포함하지 않는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
다른 프린트헤드 유동 구조체를 제조하기 위해 상기 가요성 캐리어를 재사용하는 단계를 포함하는
프린트헤드 유동 구조체 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가요성 캐리어는 바디를 포함하고, 상기 바디의 적어도 일부는 상기 가요성 캐리어의 표면으로부터 플렉스 회로를 분리시키는 경우에 상기 가요성 캐리어의 길이를 따라 굴곡되고, 상기 플렉스 회로가 분리되는 경우에 자신의 원래 형상으로 복원되는 탄성중합체 재료를 포함하는
시스템.