喷出热流质媒体的印刷头及制造含金属焊料连接点的方法技术

本发明专利技术系关于一种喷出热流质媒体的印刷头，其具有一隔板系构成一媒体室外的一壁体，且具有一与该隔板形成机械式接触的致动器，其特征在于该致动器系与隔板形成热隔离。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术系关于一种依照权利要求1的前序所述的用以喷出热流质媒体的印刷头，以及一种依照权利要求33的前序所述的用以制造包含金属焊料的连接点的方法。本专利技术进一步包含一种印刷头的使用方法，其系依照喷墨印刷原理来进行。本专利技术的目的系可以藉由一种具有权利要求1的特征的印刷头来达成。依照本专利技术的印刷头系用以喷出一热流质媒体。其具有一媒体室，其中该媒体室的其中一壁体系由一隔板所构成。该隔板系与一致动器形成机械式接触，使得该隔板可以被挠曲或驱动。本专利技术系使该致动器与该隔板形成热隔离。换言之，该致动器系可以技术性地与隔板针对热及/或冷来加以隔离。这使得热流质媒体可以在媒体室中加热至一温度，该温度系用以加热一金属或合金，尤其系金属焊料，而使得其在媒体室中系呈现液态。在一特别有利的方式中，此一热流质金属合金则可以藉由本专利技术的印刷头来加以喷出，以供应所谓的焊料积块至基板及/或元件。由于该致动器系与隔板形成热隔离，因此其可以保持在一工作温度，在该温度下，其物理特性基本上系不会改变。换言之，虽然在媒体室中可能存在有极高热的液态金属，然而该隔板仍可以藉由致动器而相当精确地挠曲，藉此使得各种极高热的流质媒体，尤其系高热的液态金属，能以一定的液滴尺寸或体积而精确地喷出。本专利技术依照喷墨印刷原理的印刷头系可使得焊料积块(亦称之为隆起)能够施加在微电子及/或微机械或微系统技术中的元件或基板上。在此之前，为了形成该焊料积块，其通常系需要耗费相当多的人力及成本。举例来所，在所谓的胶带自动黏合(TAB)、晶片尺寸封装(CSP)以及所谓快闪晶片连接(FC)中皆需要焊料积块来做为在结构零件及基板之间的连接元件。在大部分的例子中，该焊料积块系以隆起、易熔的锡-铅或锡-金合金的形式存在，尤其系用以做为焊料。依照本专利技术的印刷头系可以快速地、精确地及具有成本效益地施加这些焊料积块至元件或基板，以制造出上述连接技术中所需要的焊料积块。在本专利技术的一特征中，该热隔离系由一安置在隔板与致动器之间的热屏障元件来达成。此一热屏障元件系具有较差的热传性，因此存在于隔板上的热量基本上系不会被传送至致动器。热屏障元件因此便可以做为一元件，其可以中断或至少大大地降低热量由隔板传送至致动器。一较佳实施例的特征系在于该致动器系一压电元件。此一压电元件系可使隔板被相当精确地驱动，亦被挠曲，使得一定的墨滴量可以由媒体室中被喷出。该致动器，亦即压电元件，系与隔板形成热隔，这防止压电元件的温度高于所谓的压电居里临界温度。在此一温度之上，压电化合物的晶格结构系变成立方体。在此温度以下，该结构系会扭曲，因此在正及负电荷之间的距离便会产生变化，因而形成电偶极矩。换言之，压电化合物系仅有当其晶格结构扭曲时才会具有压电效应，使得自发极化状态产生。在压电居里温度以上，当晶格结构系正方形时，压电特性系不会在这些压电元件中产生，因为其并未存在有电偶极矩。由于本专利技术的印刷头系具有一热隔离压电元件，因此热流质媒体便能以一高于压电元件的居里温度以上的温度在媒体室中存在，但该压电元件的功能并不会因此而有损失。该热隔离最好系设计成该压电元件系被加热至最高达到其压电元件的居里温度的30％至50％，因为在更高的温度下，潜变去极化便会发生。在一较佳实施例中，提供一种热屏障元件，该热屏障元件可以系压电元件的一整体性结构的一部分。因此，热屏障元件不必采用一分离式结构部分。隔板的致动器因此便可以更具有成本效益地制成。在一特征中，该压电元件系具有一主动部分以及一构成该热屏障元件的被动部分，该主动部分系具有用以驱动压电元件的电极，而该被动部分则系未具有电极的设计，或者该电极系存在于被动部分中，但并未电连接至该主动部分的电极。由于压电元件的被动部分并未具有驱动或挠曲该隔板的功效，因此在被动部分中的温度增加系不会影响到该主动部分的功能。在此例中，该被动部分的长度尺寸系设计成——由致动器与隔板相接触的端部开始算起——在朝向主动部分的方向上具有一温度梯度，而在被动部分与主动部分之间的连接部上的温度则系远小于所用压电材料的居里温度。在本专利技术的一特征中，热屏障元件部分的横截面系小于致动器的其余部分。因此，隔板与热屏障元件之间接触面积小，这减小热的传递。或者，可使热屏障元件在朝向隔板侧端的方向逐渐变细。在一较佳实施例中，该媒体室的其余壁体系由一基板所构成，其中该基板系由硅所构成。该基板系可以设计成井状，在此例中，微机械结构系在媒体室中形成一媒体导引件，其系可以位在基板的内表面。再者，该微机械结构可以构成一用以喷出热流质媒体的喷出孔。在井状基板中的开口系由隔板所覆盖。最好系采用一由硼硅玻璃所制成的隔板或由硅制成的隔板。该隔板最好系固定于包围该井部中的开口的基板边缘。若该隔板系由硼硅玻璃所制成，则其最好系藉由阳极结合方法而固定至基板。若该隔板系一种硅隔板，则其最好系藉由所谓的硅熔合结合方法固定至基板。一般而言，最好该隔板的材料系具有防热性，使得存在于媒体室中的热流质媒体不会损害到该隔板。在一实施例中，该致动器系由一外壳所包围。该致动器因此便可以防止受到外界因素的影响。在一实施例中，该致动器系可以设计成一薄板状。其因此可以呈现出一长条带状的形状，其截面系远小于其长度。该致动器或薄板系延伸在隔板与一外壳壁体之间，而构成该致动器的一桥接部。该致动器因此便可以由其一端部支撑在隔板上，而由另一端部将其支撑在外壳壁体上，使得力量可以由致动器传送至隔板。当该致动器被电动驱动时，其便可以扩展及收缩，因此其长度便会改变。此一长度的改变便会造成隔板的挠曲，由于其远距该隔板的一端部系固定至外壳壁体。最好，该外壳壁体系具有一切口，其中该致动器能以其远距该隔板的端部来衔接该切口。最好，该致动器系贯穿该切口，使得电极的一接触形成元件系可以配置在其自由端而位在外壳外侧。因此，该致动器系可以连接至一配置在外壳外侧的电动驱动器，其中，为了达到该接触形成或导电性连接的目的，因此提供一可挠曲或刚性的印刷电路板，其可以插入致动器的接触形成元件，且具有一对应的相配接的接触形成元件。在一方面，致动器的外壳系构成该致动器的保护屏幕，而在另一方面，其系用以做为致动器的支撑主体，其系藉由一端部而固定至外壳，亦即，固定至支撑主体。在本实施例的一特征中，该外壳，亦即，该支撑主体系设计成可以电性绝缘及/或具有较差的传热性。为此，该支撑主体可以由陶材所制成，最好系由二氧化锆所制成。在一较佳实施例中，该媒体室的隔板系构成致动器的外壳的其中一壁体。换言之，该支撑主体或外壳系安装在媒体室中，其可以精确地使该外壳上的开口由隔板所覆盖。该外壳系设计成可以通向一表面，并且仅当其系安装在媒体室中时才会由隔板所封闭。为了在媒体室与外壳之间形成连接，在两结构部分之间系形成有热隔离，使得在隔板中的热量系无法经由外壳而被传送至致动器。在媒体室或隔板与外壳之间的热隔离最好系藉由降低在外壳边缘与隔板之间的接触面积来达成。举例来说，其可以在外壳壁体上形成至少一凹槽，该凹槽最好系设计成在边缘处呈开口状。若在外壳上具有复数凹槽，则便可以形成一梳子状的结构。在外壳与隔板之间的接触面积系藉由凹槽所减少，因此仅有极少的热量系由隔板或媒体室传送至外壳。在一种具有优点的方式中，位在外壳中的凹槽亦构成热膨胀补偿。换言之，当外壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷出热流质媒体的印刷头，其具有一隔板系构成一媒体室的一壁体，且具有一与该隔板形成机械式接触的致动器，其特征在于该致动器（１１）系与隔板（７）形成热隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃夫根威尔，乔格威尔德，
申请(专利权)人：艾科拉伊杜克弗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]