CN101668696A - 微流体器件及包含该微流体器件的流体喷射器件 - Google Patents

微流体器件及包含该微流体器件的流体喷射器件 Download PDF

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Abstract

一种微流体器件(10)，包括结合在一起的第一和第二玻璃衬底(12、42)。第一玻璃衬底(12)具有第一和第二相对表面(14、16)。芯片模腔穴(18)形成在第一相对表面(14)中，通槽(22)从芯片模腔穴(18)延伸至第二相对表面(16)。第二玻璃衬底(42)结合于第一玻璃衬底(12)的第二相对表面(16)，由此，形成在第二玻璃衬底(42)中的通道(48)的出口(O2)基本上与通槽(22)对齐。第二玻璃衬底(42)的通道(48)具有大于出口(O2)的入口(I2)。

Description

微流体器件及包含该微流体器件的流体喷射器件
技术领域
[0001]本发明一般涉及微流体器件以及包含该微流体器件的流体喷射器件。
背景技术
[0002]喷墨打印杆和其它流体微机电系统(MEMS)构件经常包括微流体器件。这样的微流体器件通常由陶瓷材料或多层金属和/或陶瓷材料形成。形成微流体器件的方法，其目的在于解决包括但不限于以下所述的基本问题：以精确的对齐度和平面度将芯片模(或称裸片，die)附接于器件；在各槽之间不发生颜色混合的情况下实现跨若干级的流体互连；实现电互连；形成能耐受墨水或其它流体侵蚀的器件；以及以经济的方式形成这样的器件。
[0003]采用任何一种材料或设计也许可以解决这些问题中的一些，然而，解决所有上述问题仍然是困难的。作为一个实例，多层陶瓷在3D流体互连和电互连方面高度灵活，但是制造起来却相对昂贵。作为另一个实例，陶瓷器件可能会在槽距和机械公差方面受到限制，这使得陶瓷器件与典型的MEMS法制造的硅芯片模不匹配。虽然聚合物材料相对廉价，但它们通常不能耐受长期在墨水中的暴露。此外，在一些情况下，当使用了硅芯片模时聚合物材料不能保持其形状，部分是因为热膨胀系数(CTE)不匹配以及低的模量。
附图说明
[0004]参照以下详细描述和附图，本发明实施例的特征和优点将变得显而易见，在附图中，相似的附图标号对应相似、尽管未必相同的构件。为简明起见，具有在前描述功能的附图标号或特征可能未必会结合出现了它们的其它附图再作描述。
[0005]图1是流程图，示出了形成微流体器件一实施例的方法的一个实施例；
[0006]图2A是其中形成有芯片模腔穴、通槽、粘合剂腔、和电子器件腔的玻璃衬底的实施例的半示意性截面图；
[0007]图2B是其中可操作地设置有两个芯片模和专用集成电路的、图2A的玻璃衬底的半示意性截面图；
[0008]图2C是图2B的玻璃衬底的半示意性截面图，描绘了在各种构件中的一些之间的电连接；
[0009]图3是其中限定有交错排列的通道的另一种玻璃衬底的实施例的示意性截面图；
[0010]图4是图2C的玻璃衬底和图3的玻璃衬底结合在一起的微流体器件的实施例的半示意性截面图；
[0011]图5A和5B描绘了芯片模流体地连接于交错排列的通槽和通道的微流体器件的实施例的示意性俯视剖开图；
[0012]图6是微流体器件的另一个实施例的半示意性截面图；以及
[0013]图7是其中嵌置有芯片模的微流体器件的又一个实施例的半示意性截面图。
具体实施方式
[0014]本文所公开的微流体器件的实施例有利地由玻璃形成。玻璃器件通常包括多个结合在一起的衬底，使得在每个衬底中限定的流体特征基本上对齐。流体特征、其入口和/或其出口可在尺寸和/或形状上变化。多衬底器件可构造成具有扇形展开(fan-out)流体结构或三维互连结构。玻璃衬底可有利地构造有用于存放电子电路、芯片模或其它与衬底表面齐平安装的器件的腔，从而使电互连相对灵活、坚固和简单。此外，玻璃衬底具有与硅兼容的热膨胀系数。相信，这提高了制造(例如，结合过程)期间和后续使用(例如，热喷墨打印)期间的器件性能。
[0015]现在参照图1，描绘了形成微流体器件的方法的实施例。应该理解，采用图1所示方法形成的微流体器件是流体喷射器件或阵列的子组件。通常，该方法包括：如在附图标号11处所示，在第一玻璃衬底中形成芯片模腔穴和通槽，其中通槽从芯片模腔穴延伸至第一玻璃衬底的表面；如在附图标号13处所示，在第二玻璃衬底中形成具有入口和出口的通道，其中入口大于出口；以及如在附图标号15处所示，使第一和第二玻璃衬底相结合，由此出口基本上与通槽对齐。应该理解，在下文中参照其它附图对本方法、微流体器件和包含该微流体器件的流体喷射器件的实施例作了进一步的详细描述。
[0016]图2A至2C描绘了第一玻璃衬底12的实施例，这些实施例分别具有形成在其中的各种特征、具有设立在一些特征中的各种构件、以及具有设立在板上和板外构件之间的电连接。
[0017]图2A描绘了具有第一和第二相对表面14、16的第一玻璃衬底12。通常，第一玻璃衬底12由适合于在显示器件中使用的玻璃、适合于在MEMS封装中使用的玻璃、其它类玻璃材料、或它们的组合形成。在一个实施例中，玻璃衬底12由硼硅玻璃形成。
[0018]如图2A所示，电子特征(例如，芯片模腔穴18、电子器件腔20)和流体特征(例如，芯片模腔穴18、通槽22)限定在第一玻璃衬底12中。第一玻璃衬底12也可以具有对齐特征(例如，基准24)、附着特征(例如，粘合剂腔26)、以及任何其它期望限定在其中的特征。可利用模制工艺(它的一个非限制性实例为可通过Berliner Glass GMBH德国公司获取的热-真空玻璃模制工艺)、等离子体刻蚀工艺、机械加工工艺(例如，喷砂)、或它们的组合而将各个特征限定在第一玻璃衬底12中。应该理解，可相继地或基本上同时地将所期望的特征限定在玻璃衬底12中。
[0019]在一个实施例中，芯片模腔穴18形成在玻璃衬底12的第一相对表面14中。但应该理解，芯片模腔穴18可形成在相对表面14、16的任何一个中。虽然在图2A中示出了两个芯片模腔穴18，但应该理解，任何数量的芯片模腔穴18可形成在第一玻璃衬底12中。所形成的芯片模腔穴18的数量通常取决于微流体器件(附图标号10，示于图4)期望有的芯片模(附图标号28，示于图2B)的数量。
[0020]如在图2A中所描绘的，芯片模腔穴18从相对表面14延伸至玻璃衬底12中的预定深度D处，该预定深度D小于玻璃衬底12的整个厚度。芯片模腔穴18的深度D、宽度和长度(后两者未示出)至少部分地选择成让芯片模28(图2B)可操作地定位在其中。在一个实施例中，深度D选择成使得嵌置于其中的芯片模28(图2B)基本上与玻璃衬底12的相对表面14在同一平面上。在另一个实施例中，深度D选择成使得芯片模28(图2B)延伸超出相对表面14。
[0021]第一玻璃衬底12在其中还形成有通槽22，通槽22从芯片模腔穴18延伸至另一或者说第二相对表面16。在芯片模腔穴18形成于第二相对表面16中的一个实施例中，通槽22延伸至第一相对表面14。虽然在图2A中示出了多个通槽22，但应该理解，任何数量的通槽22可形成在第一玻璃衬底12中。在一个非限制性实例中，通槽22的数量至少部分地取决于包含有玻璃衬底12的器件中所用流体的数量。
[0022]通槽22可形成为具有任何期望的尺寸、形状和/或构造。作为非限制性实例，通槽22具有矩形或方形构造、圆锥形构造、梯形构造、椭圆形构造、抛物线形构造、不规则几何形构造(即，非任意、但不规则的几何形状，例如可利用CAD程序设计这样的构造)、或它们的组合。在一个实施例中，通槽22具有用于接收流体的入口I1和用于从其中排出流体的出口O1。通槽入口I1和出口O1可具有相同的尺寸或不同的尺寸。在图2A所示的实施例中，入口I1和出口O1基本上具有相同的尺寸。在另一个实施例中，入口I1大于出口O1。应该理解，入口I1和出口O1的尺寸、形状和/或构造可按照需要变化，只要入口I1中的一个或多个构造成与基本上第二玻璃衬底42(见图3和4)的通道48对齐，并且出口O1中的一个或多个构造成基本上与芯片模28的流体通道36(见图2B、2C和4对齐)对齐即可。
[0023]图2A还描绘了相邻于芯片模腔穴18而形成的粘合剂腔26。应该理解，当利用粘合剂30(示于图2B)将芯片模28(示于图2B)嵌置于芯片模腔穴18内时，通常形成粘合剂腔26。应该进一步理解，当使用另一种方法将芯片模28附着于芯片模腔穴18中时，可不将粘合剂腔26包含到第一玻璃衬底12中。
[0024]在一个实施例中，电子器件腔20形成在玻璃衬底12的第一相对表面14中，离芯片模腔穴18一定的间距。但应该理解，电子器件腔20可形成在相对表面14、16中的任何一个中，只要所选择的相对表面14、16也具有形成于其中的芯片模腔穴18即可。虽然在图2A中示出了单个电子器件腔20，但应该理解，任何数量的电子器件腔20可形成在第一玻璃衬底12中。在一个实施例中，电子器件腔20定位成使得可在定位于电子器件腔20内的电子器件(示于图2B的附图标号32)与定位于芯片模腔穴18内的芯片模28、和/或板外驱动器或其它板外电子器件之间可操作地形成电连接。
[0025]应该理解，电子器件腔20从相对表面14延伸到玻璃衬底12中。电子器件腔20的深度、宽度和长度至少部分地选择成让电子器件(附图标号32，示于图2B)可操作地定位于其中。在一个实施例中，深度选择成使得嵌置于其中的电子器件32(图2B)基本上与玻璃衬底12的相对表面14在同一表面上。但应该理解，电子器件32可延伸超出相对表面14，或者相对表面14可延伸超出可操作地定位的电子器件32。
[0026]如前所述，图2A还描绘了限定在第一玻璃衬底12的第一相对表面14中的基准24。应该理解，任何期望数量的基准24可形成在第一玻璃衬底12中。基准24可有利地帮助第一玻璃衬底12与第二玻璃衬底42(示于图3)的对齐，以及所形成的微流体器件10(示于图4)在流体喷射器件100(也示于图4)中的对齐。基准24也可形成在芯片模28中以帮助芯片模28与第一玻璃衬底12的对齐。可利用与用来在第一玻璃衬底12中形成各腔的工艺相同的模制工艺，或者利用在MEMS领域常用的其它合适方法，诸如，例如激光直写或荫罩金属沉积来形成基准。
[0027]现在参照图2B，示出的第一玻璃衬底12的一个实施例具有嵌置或设立在其中或其上的芯片模28、粘合剂30、电子器件32和互连焊盘/导体34A、34B、34C。
[0028]在一个实施例中，电子器件32定位在电子器件腔20内。电子器件32的非限制性实例包括专用集成电路(ASICS)、其它集成电路、电源或转换器、无源构件(例如，电阻、电感、电容等)、或其它类似器件。可通过粘合剂30、焊剂结合、等离子体键合、等离子体增强的键合、阳极键合、热压或超声焊接、熔融结合、或其他适合于电子构件或MEMS封装的此类结合技术将电子器件32附着于玻璃衬底12。
[0029]如图2B所示，电子器件32具有设立在其上的互连焊盘/导体34A。应该理解，电子器件32可在焊盘/导体34A沉积于其上之前或之后嵌置于电子器件腔20内。在一个实施例中，焊盘/导体34A在电子器件32嵌置于腔20中之前设立在电子器件32上。在另一个实施例中，焊盘/导体34A在形成电子器件32时形成。作为非限制性实例，将光可制图案的材料干膜层压到电子器件32上，曝光并显影该光材料，沉积金属，然后剥除该光材料。
[0030]图2B还描绘了嵌置在芯片模腔穴18内的芯片模28。在一个实施例中，芯片模28是热致动或压电致动的喷墨器件或其它MEMS流体构件。相信玻璃衬底12具有与所选芯片模兼容的热膨胀系数，从而提高器件的耐久性。
[0031]应该理解，芯片模28可在嵌置电子器件32之前或之后嵌置。用于将芯片模28嵌置在腔28中的合适技术的非限制性实例包括，粘合剂结合(在粘合剂腔26中使用粘合剂30)、等离子体键合、阳极键合、焊剂结合、玻璃熔融结合、和/或任何其它合适的结合工艺，和/或它们的组合。应该理解，这些工艺导致在芯片模28的肋37和第一玻璃衬底12的肋13之间形成防流体渗漏的结合，使得每个通槽22流体隔离于每个其它的槽22。芯片模28嵌置成使得每个流体通道36入口基本上与通槽22之一的出口O1对齐。使用时，流体从通槽22流入芯片模28的流体通道36以便从其中喷出。
[0032]短语“基本上对齐”、“基本上对齐的”等，在本文中使用时，意指相应的入口和出口邻接以形成流体路径，由此可操作地使流体运动通过通道48(示于图3)，通过通槽22，并进入通道36以便从其中喷出。应该理解，邻接的入口和出口可具有或可不具有相同的尺寸、形状和/或构造，只要从相应出口流出的流体能够进入邻接的入口而基本上不渗漏即可。在一些实施例中，出口大于入口。此外，作为非限制性实例，圆形出口可邻接矩形入口。
[0033]在一个实施例中，在嵌置的芯片模28上也设立互连焊盘/导体34B。通常在将芯片模28嵌置于腔18内之前，利用荫罩沉积工艺或升离工艺设立这样的焊盘/导体34B。在一些实施例中，焊盘/导体34B在芯片模28的形成过程期间形成。
[0034]在玻璃衬底12的区域上，例如在相邻于各芯片模腔穴18或粘合剂腔26的区域处，也设立焊盘/导体34C。在一个实施例中，利用荫罩沉积工艺设立焊盘/导体34C。在另一个实施例中，可使用升离工艺设立焊盘/导体34C。应该理解，可在将各种构件(例如，芯片模28、电子器件32)嵌置于相应腔(例如，芯片模腔穴18、电子器件腔20)中之前或之后在玻璃衬底12上设立焊盘/导体34C。在一些实施例中，第二玻璃衬底42(示于图3)也具有设立在其上的焊盘/导体(未示出)。如果在芯片模28和电子器件32上的焊盘/导体34B、34A之间形成导线结合或TAB结合(下文进一步描述)，则可以不将玻璃衬底12、42上的焊盘/导体34C包含在器件10中。
[0035]图2C描绘了图2B所示第一玻璃衬底12的实施例，其中在两个相邻焊盘/导体34A、34B、34C之间或焊盘/导体34A、34B、34C和板外驱动器(未示出)之间形成有电连接38。在一个实施例中，一个电连接38将设立在电子器件32上的一个焊盘/导体34A连接至板外驱动器，另一个电连接38将设立在电子器件32上的另一个焊盘/导体34A连接至设立在芯片模28之一上的焊盘/导体34B。电连接38也可以将芯片模28上的焊盘/导体34B连接至设立在玻璃衬底12的相对表面14上的焊盘/导体34C。
[0036]可利用导线结合、带式自动结合(TAB)、倒装结合、或它们的组合来形成电连接38。在一个实施例中，用环氧尸密封剂(ENCAP)40覆盖电连接38中的一个或多个。当使用导线结合作为电连接38时可需要ENCAP。如图2C所示，环氧在电连接的或结合的芯片模28的边缘处密封连接38。环氧材料为电连接38既提供了机械支撑又提供了环境保护。
[0037]现在参照图3，示出了具有两个相对表面44、46的第二玻璃衬底42的实施例。通道48形成在第二玻璃衬底42中，使得出口O2位于相对表面44、46之一上，并且入口I2位于相对表面46、44中的另一个上。每个通道48构造成使得入口I2大于出口O2。
[0038]虽然在图3中看起来通道48相交，但应该理解，每个形成于第二玻璃衬底42中的通道48隔离于每个其它的通道48。图3的示意图仅仅说明了这样的事实，即玻璃衬底42的这个实施例共有6个限定于其中的通道48。通道48在整个玻璃衬底42中构造和/或交错排列成，使得每个通道48都是隔离的。
[0039]利用前述用来在第一玻璃衬底12中形成特征的技术(例如，模制、等离子体刻蚀、喷砂等)中的任何一种来在第二玻璃衬底42中形成通道48。
[0040]应该理解，通道48可形成为具有任何期望的尺寸、形状和/或构造，只要入口I2大于出口O2即可。作为非限制性实例，通道48具有圆锥形构造、梯形构造、椭圆形构造、抛物线形构造、不规则几何形构造(即，非任意、但不规则的几何形状；例如可利用CAD程序设计这样的构造)、或它们的组合。
[0041]通道48的入口I2可形成为具有相邻于相对表面46而形成的额外空间50。该空间50可以可去除地接收用于流体供给管(示于图4中的附图标号52)的密封件(未示出)，其中流体供给管流体连接于流体源。
[0042]图4描绘了在将第一玻璃衬底12结合于第二玻璃衬底42时所形成的微流体器件10。图4所示的实施例具有可操作地连接于第一玻璃衬底12的各种电子构件(芯片模28、电子器件32等)。本文所公开的微流体器件10的实施例适合于在多种流体喷射器件100中使用(例如，作为载体)，流体喷射器件100包括但不限于喷墨打印机、流体MEMS器件(例如，DNA分析芯片、微反应器、喷雾器等)等、或者它们的组合。
[0043]可利用阳极键合、等离子体键合、粘合剂结合、焊剂结合、压力结合或焊接、玻璃熔融结合、或它们的组合来将第一和第二玻璃衬底12、42结合在一起。应该理解，这些工艺导致在第一玻璃衬底12的肋13和第二玻璃衬底42的肋43之间形成防流体渗漏的结合，使得每个通道48流体隔离于每个其它的通道48。相信玻璃衬底12、42和利用结合产生的界面提高了器件10在制造和后续使用期间的耐久性。应该理解，可在嵌置/设立芯片模28和/或其它构件之前、在嵌置/设立芯片模28和/或其它构件之后、或在嵌置芯片模28和/或其它构件之时(例如，在使用粘合剂结合来嵌置构件和结合衬底12、42时)，将第一和第二玻璃衬底12、42结合在一起。
[0044]如上所述，衬底12、42结合成使得相应通道48的出口O2基本上与相应通槽22的入口I1对齐。在一个实施例中，第一玻璃衬底12的每个通槽22与第二玻璃衬底42的相应通道48对齐。在另一个实施例中，如图4所示，并非所有的通槽22都与相应的通道48对齐。应该理解，任何数量的槽22可与相应的通道48对齐。对齐的槽22的数量可至少部分地取决于所期望的微流体器件10的最终用途。
[0045]图4还描绘了流体供给管52，其在通道48之一的入口I2处可操作地连接于且流体连接于该通道48。可利用粘合剂30、焊剂结合、或任何其它合适的结合工艺将流体供给管52连接于第二玻璃衬底42。虽然示出了通道48之一与流体供给管52流体连通，但应该理解，任何数量的通道48可连接于相应的流体供给管52。
[0046]流体供给管52将流体源连接至器件10。使用时，从流体源引导流体通过流体供给管52并进入第二玻璃衬底42的通道48。然后，引导流体通过通道48的出口O2进入通槽22的入口I1。流体进入芯片模28的通道36，从通道36喷出流体。在一个实施例中，向每个通道48输送相同的流体，在另一个实施例中，向每个通道48输送不同的流体。流体将至少部分地根据器件10的用途而变化。这种流体的非限制性实例包括喷墨墨水(相同或不同颜色)、生物样品(例如，用于化验)、燃料(例如，用于燃料喷射)、环境样品(例如，空气或水样品以供化验)、微化学反应器流体、用于微化学反应器流体的液载催化剂、和/或它们的组合。
[0047]图5A和5B描绘了器件10的嵌置有芯片模28的那部分的示意性俯视图。这些图示出了通槽22和通道48可以如何在相应的第一和第二玻璃衬底12、42中交错排列。在这两幅图中，标记为48、52的较大圆圈代表通道48的入口I2和流体供给管52之间的互连界面，标记为22、48的较小圆圈代表通道48的出口O2和通槽22的入口I1之间的互连界面。在图5A中，芯片模28的每个流体通道36都流体连接于相应的通槽22和通道48。在图5B中，通道36之一流体连接于多个通槽22和通道48，而另一个通道36没有使用。相信图5B所示的交错排列构造使通道48的入口I2和流体供给管52之间的互连48、52的直径能够最大化。
[0048]图6和7描绘了第一玻璃衬底12中的通槽22和第二玻璃衬底42中的通道48的其它实施例。
[0049]图6示出了用于每个通槽22和每个通道48的扇形展开结构。可能不特别地期望用前述的玻璃模制工艺来形成图6所示的衬底12、42。这可能至少部分地归因于一旦形成了通槽22和通道48的扇形展开构造而存在的脱除模具的潜在困难。对于这个实施例，可能更期望用其它的方法(例如，超声机械加工、刻蚀等)。
[0050]如图6所描绘的，通槽22和通道48的相应入口I1和I2大于相应的出口O1和O2。相信利用本文公开的方法可以实现通道入口I2和通槽出口O1之间大的尺寸差异以及尺寸之间的平滑几何过渡，部分是因为分开构造玻璃衬底12、42中的每个比构造具有相似几何参数的较厚单片玻璃更容易。
[0051]图7描绘了两个通槽22，它们具有不规则几何形状或者说规则几何形状(梯形、矩形)的组合。在一个实施例(如图7所示)中，通槽22的较大区域(靠近出口O1)不延伸贯穿至表面16，相反，入口I1小于相应的出口O1。在这个实施例中，每个出口O1的一部分邻接芯片模28(从而阻止流体在该点排出)，并且每个出口O1的一部分邻接芯片模的流体通道36(流体排出的地方)。在这个实施例中，流体流动基本上是竖直的，因此在通槽22中基本上是水平的。在另一个实施例中，通道48大于通槽22，因此墨水从大的出口O2进入微流体器件10并移动通过较小的出口O1到达芯片模的流体通道36。
[0052]在各图未示出的又一个实施例中，可在第一和第二玻璃衬底12、42之间结合第三玻璃衬底(利用上述的结合技术)。应该理解，第三衬底构造成将第一玻璃衬底12的通槽22与第二玻璃衬底42的通道48流体连接。应该进一步理解，可在第一和第二玻璃衬底12、42之间设置任何数量的衬底，只要通槽22和通道48流体连接。中间衬底可有利地使射流的尺度以相对平滑的方式从大的入口过渡到小的出口。
[0053]也可将第三玻璃衬底在表面46处结合于第二玻璃衬底42。在这个实施例中，第三玻璃衬底构造有流体连接于多个通道48的单个槽或通道。这样，第三衬底的槽或通道通过一个流体供给管52(示于图4)接收流体，并且将所接收的流体供应给与其流体连通的多个通道48。采用这种实施例，利用一个流体供给管52向多个通道48和通槽22供应单种流体。例如要向多个通道48供应相同墨水颜色时，可期望采用这种构造。
[0054]在又一个实施例中，器件10既包括在第一和第二玻璃衬底12、42之间的附加衬底，还包括附接于第二玻璃衬底42的相对表面46的附加衬底。
[0055]虽然本文详细描述了若干实施例，但对于本领域技术人员而言明显的是，可以对所公开的实施例进行修改。因此，前面的描述应该被认为是示例性的而不是限制性的。

Claims (12)

1.一种微流体器件(10)，包括：
具有第一和第二相对表面(14、16)的第一玻璃衬底(12)，该第一玻璃衬底(12)具有形成在第一相对表面(14)中的芯片模腔穴(18)和从芯片模腔穴(18)延伸至第二相对表面(16)的通槽(22)；以及
第二玻璃衬底(42)，其结合于第一玻璃衬底(12)的第二相对表面(16)，由此，形成在第二玻璃衬底(42)中的通道(48)的出口(O2)基本上与通槽(22)对齐，其中，通道(48)具有大于出口(O2)的入口(I2)。
2.如权利要求1所述的微流体器件(10)，其中，第一玻璃衬底(12)包括多个通槽(22)，其中，第二玻璃衬底(42)包括多个通道(48)，并且其中，每个通槽(22)与该多个通道(48)中的相应通道对齐。
3.如权利要求2所述的微流体器件(10)，其中，该多个通道(48)交错排列在第二玻璃衬底(42)中。
4.如权利要求1至3中任一项所述的微流体器件(10)，其中，第一玻璃衬底(12)在其中形成有与芯片模腔穴(18)相邻的粘合剂腔(26)、与芯片模腔穴(18)隔开的电子器件腔(20)、或它们的组合中的至少一种。
5.如权利要求1至4中任一项所述的微流体器件(10)，还包括可操作地联接于形成在第二玻璃衬底(42)中的通道(48)的流体供给管(52)。
6.一种微流体器件(10)的制造方法，该方法包括：
在第一玻璃衬底(12)中形成芯片模腔穴(18)和通槽(22)，其中，通槽(22)从芯片模腔穴(18)延伸至第一玻璃衬底(12)的表面(16)；
在第二玻璃衬底(42)中形成具有入口(I2)和出口(O2)的通道(48)，其中，入口(I2)大于出口(O2)；以及
将第一和第二玻璃衬底(12、42)结合，由此，出口(O2)基本上与通槽(22)对齐。
7.如权利要求6所述的方法，还包括：
形成与芯片模腔穴(18)紧邻的粘合剂腔(26)；
将芯片模(28)定位在芯片模腔穴(18)中；以及
在粘合剂腔(26)中放置粘合剂(30)，从而将芯片模(28)附着于第一玻璃衬底(12)上。
8.如权利要求6和7中任一项所述的方法，其中，在第一玻璃衬底(12)的另一个表面(14)中形成芯片模腔穴(18)，并且其中，该方法还包括：
在第一玻璃衬底(12)的另一个表面(14)中形成与芯片模腔穴(18)相邻且间隔开的电子器件腔(20)；
将电子器件(32)嵌置于电子器件腔(20)中；
将芯片模(28)嵌置于芯片模腔穴(18)中；以及
将电子器件(32)电连接于芯片模(28)。
9.如权利要求6所述的方法，还包括将芯片模(28)嵌置于芯片模腔穴(18)中，其中，在使第一和第二玻璃衬底(12、42)结合之前、在将第一和第二玻璃衬底(12、42)结合之后、或在将第一和第二玻璃衬底(12、42)结合之时完成嵌置。
10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，形成芯片模腔穴(18)包括设置芯片模腔穴深度，由此，嵌置于芯片模腔穴(18)内的芯片模(28)基本上与第一玻璃衬底(12)的另一个表面(14)在同一平面上。
11.如权利要求6至10中任一项所述的方法，还包括将流体供给管(52)附接于通道(48)的入口(I2)。
12.一种流体喷射器件(100)，包括：
用于供应流体的装置；
电子芯片模(28)，其具有多个用于从其中喷出流体的装置；
第一玻璃衬底(12)，其具有用于将电子芯片模(28)基本上嵌置于第一玻璃衬底(12)中的装置；以及
第二玻璃衬底(42)，其具有用于让来自供应装置的流体进入的装置和用于让该流体排出的装置；以及
限定在第一玻璃衬底(12)中的装置，其用于将电子芯片模(28)流体联接至用于让流体排出的装置。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013037196A1 (zh) * 2011-09-13 2013-03-21 上海先进半导体制造股份有限公司 全硅基微流体器件的腔体的制造方法
CN105121171A (zh) * 2013-02-28 2015-12-02 惠普发展公司，有限责任合伙企业 模制打印棒
CN105142912A (zh) * 2013-02-28 2015-12-09 惠普发展公司，有限责任合伙企业 带有锯切割通道的模制流体流动结构
TWI547381B (zh) * 2013-02-28 2016-09-01 惠普發展公司有限責任合夥企業 印刷電路板流體流動結構及製造印刷電路板流體流動結構之方法
CN106232367A (zh) * 2014-04-24 2016-12-14 惠普发展公司有限责任合伙企业 覆模的油墨传送设备
US9656469B2 (en) 2013-02-28 2017-05-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded fluid flow structure with saw cut channel
CN111572203A (zh) * 2020-04-03 2020-08-25 北京奥润联创微电子科技开发有限公司 一种透明喷墨头的基于mems及印刷工艺的制备方法
US10994539B2 (en) 2013-02-28 2021-05-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid flow structure forming method
US11292257B2 (en) 2013-03-20 2022-04-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded die slivers with exposed front and back surfaces

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101563689B1 (ko) * 2009-03-13 2015-11-09 삼성전자주식회사 튜브 연결용 부속품 및 이를 구비한 미세유동 시스템
US9540545B2 (en) * 2011-09-02 2017-01-10 Schlumberger Technology Corporation Plasma treatment in fabricating directional drilling assemblies
US9211713B2 (en) 2011-12-21 2015-12-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid dispenser
US8697542B2 (en) * 2012-04-12 2014-04-15 The Research Foundation Of State University Of New York Method for thin die-to-wafer bonding
WO2014028022A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Diagonal openings in photodefinable glass
CN104884260B (zh) * 2013-01-08 2017-07-04 惠普发展公司，有限责任合伙企业 具有可变半径的内圆角的存储器
US10029467B2 (en) 2013-02-28 2018-07-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded printhead
US10632752B2 (en) * 2013-02-28 2020-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printed circuit board fluid flow structure and method for making a printed circuit board fluid flow structure
US9446587B2 (en) * 2013-02-28 2016-09-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded printhead
US9539814B2 (en) 2013-02-28 2017-01-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded printhead
WO2015116027A1 (en) 2014-01-28 2015-08-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printbars and methods of forming printbars
CN108349254B (zh) * 2015-10-12 2020-10-30 惠普发展公司，有限责任合伙企业 打印头
WO2017065772A1 (en) 2015-10-15 2017-04-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Print head interposers
US10479085B2 (en) 2015-10-21 2019-11-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printhead electrical interconnects
US10434774B2 (en) * 2015-11-02 2019-10-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection die and glass-based support substrate
JP6806789B2 (ja) * 2016-03-31 2021-01-06 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． デジタル分注のためのモノリシックキャリア構造
WO2019055007A1 (en) * 2017-09-14 2019-03-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. MICROFLUIDIC HOUSING
WO2019074512A1 (en) * 2017-10-12 2019-04-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. INTEGRATED MICROFLUIDIC DEVICES
US20210245153A1 (en) 2018-07-09 2021-08-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Analyte capturing devices with fluidic ejection devices
CN113286711B (zh) * 2018-09-21 2022-10-14 富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司 内部打印头流动特性
JP7289699B2 (ja) * 2019-03-29 2023-06-12 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法
WO2020222736A1 (en) * 2019-04-29 2020-11-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device with break(s) in cover layer
WO2021183134A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Device with fluid directing trenches
WO2021201822A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection assemblies
KR102600749B1 (ko) * 2021-09-24 2023-11-09 울산과학기술원 미세 유체 모듈 및 그 미세 유체 모듈 제작방법

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4112436A (en) 1977-02-24 1978-09-05 The Mead Corporation Glass nozzle array for an ink jet printer and method of forming same
DE2828625C2 (de) 1978-06-29 1980-06-19 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung von Präzisionsflachteilen
US4429322A (en) 1982-02-16 1984-01-31 Mead Corporation Method of fabricating a glass nozzle array for an ink jet printing apparatus
US4626323A (en) 1985-04-10 1986-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Method for the manufacture of a printing element for an ink droplet printing unit
US4786303A (en) 1987-01-27 1988-11-22 Ricoh Company, Ltd. Method of fabricating a glass nozzle array for an inkjet printer
DE69733125T2 (de) * 1996-02-10 2006-03-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Bistabiler microantrieb mit gekoppelten membranen
JPH09286100A (ja) * 1996-04-22 1997-11-04 Rohm Co Ltd インクジェットプリントヘッド
WO1998009820A1 (fr) * 1996-09-06 1998-03-12 Cimeo Precision Co., Ltd. Technique de fabrication d'actionneur piezo-electrique pour tete d'impression d'imprimante a jet d'encre et de bati de support pour ledit actionneur
US5818516A (en) * 1997-07-21 1998-10-06 Xerox Corporation Ink jet cartridge having improved heat management
US6123410A (en) 1997-10-28 2000-09-26 Hewlett-Packard Company Scalable wide-array inkjet printhead and method for fabricating same
US6250738B1 (en) 1997-10-28 2001-06-26 Hewlett-Packard Company Inkjet printing apparatus with ink manifold
US6705705B2 (en) 1998-12-17 2004-03-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Substrate for fluid ejection devices
JP3020488B2 (ja) * 1999-01-22 2000-03-15 科学技術振興事業団 液体マイクロポンプ
US6179978B1 (en) 1999-02-12 2001-01-30 Eastman Kodak Company Mandrel for forming a nozzle plate having a non-wetting surface of uniform thickness and an orifice wall of tapered contour, and method of making the mandrel
US7213989B2 (en) * 2000-05-23 2007-05-08 Silverbrook Research Pty Ltd Ink distribution structure for a printhead
IT1320381B1 (it) 2000-05-29 2003-11-26 Olivetti Lexikon Spa Metodo per la fabbricazione di una testina di eiezione di gocce diliquido particolarmente adatta per operare con liquidi chimicamente
US6582064B2 (en) * 2000-06-20 2003-06-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device having an integrated filter and method of manufacture
US6951383B2 (en) 2000-06-20 2005-10-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device having a substrate to filter fluid and method of manufacture
US6481832B2 (en) 2001-01-29 2002-11-19 Hewlett-Packard Company Fluid-jet ejection device
US6554399B2 (en) 2001-02-27 2003-04-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Interconnected printhead die and carrier substrate system
JP3942388B2 (ja) * 2001-04-06 2007-07-11 日本碍子株式会社 マイクロポンプ
US6942316B2 (en) 2002-10-30 2005-09-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid delivery for printhead assembly
JP2005321266A (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Nippon Sheet Glass Co Ltd マイクロ化学システム用チップ
JP2005331253A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Nippon Sheet Glass Co Ltd マイクロ化学システム用チップ及びマイクロポンプ
US7431434B2 (en) 2005-05-31 2008-10-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013037196A1 (zh) * 2011-09-13 2013-03-21 上海先进半导体制造股份有限公司 全硅基微流体器件的腔体的制造方法
US11541659B2 (en) 2013-02-28 2023-01-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded printhead
CN105142912A (zh) * 2013-02-28 2015-12-09 惠普发展公司，有限责任合伙企业 带有锯切割通道的模制流体流动结构
TWI547381B (zh) * 2013-02-28 2016-09-01 惠普發展公司有限責任合夥企業 印刷電路板流體流動結構及製造印刷電路板流體流動結構之方法
CN105121171A (zh) * 2013-02-28 2015-12-02 惠普发展公司，有限责任合伙企业 模制打印棒
US9656469B2 (en) 2013-02-28 2017-05-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded fluid flow structure with saw cut channel
US11130339B2 (en) 2013-02-28 2021-09-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded fluid flow structure
US10081188B2 (en) 2013-02-28 2018-09-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded fluid flow structure with saw cut channel
US11426900B2 (en) 2013-02-28 2022-08-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molding a fluid flow structure
US10836169B2 (en) 2013-02-28 2020-11-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded printhead
US10994541B2 (en) 2013-02-28 2021-05-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded fluid flow structure with saw cut channel
US10994539B2 (en) 2013-02-28 2021-05-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid flow structure forming method
US11292257B2 (en) 2013-03-20 2022-04-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Molded die slivers with exposed front and back surfaces
CN106232367A (zh) * 2014-04-24 2016-12-14 惠普发展公司有限责任合伙企业 覆模的油墨传送设备
US10377142B2 (en) 2014-04-24 2019-08-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Overmolded ink delivery device
US10016983B2 (en) 2014-04-24 2018-07-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Overmolded ink delivery device
CN111572203A (zh) * 2020-04-03 2020-08-25 北京奥润联创微电子科技开发有限公司 一种透明喷墨头的基于mems及印刷工艺的制备方法

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Publication number Publication date
US20110025782A1 (en) 2011-02-03
EP2137096A1 (en) 2009-12-30
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JP5380430B2 (ja) 2014-01-08
WO2008134202A1 (en) 2008-11-06
JP2010524713A (ja) 2010-07-22
EP2137096A4 (en) 2011-05-18
US20080259125A1 (en) 2008-10-23
CN101668696B (zh) 2012-06-20
EP2137096B1 (en) 2012-06-20
US7828417B2 (en) 2010-11-09

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