[發明專利]微型浮質噴嘴和浮質噴嘴陣列

有效

• 申請號: 200580046375.0
• 申請日: 2005-12-13
• 公開（公告）號: CN101098734A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 邁克爾·J·雷恩;布魯斯·H·金;賈森·A·保爾森
• 申請（專利權）人: 奧普美克設計公司
• 主分類號: A62C31/00
• 分類號: A62C31/00;B05B1/28;B05B7/12;F23D11/10;B05B7/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王新華

相關申請的交叉引用

本申請主張于2004年12月13日提交的名為“Miniature?Aerosol?Jet?and? Aerosol?Jet?Array”的美國臨時專利申請第60/635,847號、和于2005年4月8 日提交的名為“Atomizer?Chamber?and?Aerosol?Jet?Array”的美國臨時專利申 請第60/669,748號的權益，該申請的說明書和權利要求書在此并入本文供 參考。

技術領域

本發明涉及使用微型浮質噴流或微型浮質噴流陣列的各種成煙霧狀 散開的材料的直接打印。更具體地，本發明涉及在平面或非平面表面上的 無掩模、非接觸式打印。本發明也可被用于在大氣狀態下執行將材料打印 在熱敏目標上，并且能夠進行具有微米尺寸特征的沉積。

發明內容

本發明提供了一種用于將材料沉積到目標上的沉積頭組件，包含沉積 頭的所述沉積頭組件包括：通道，所述通道用于輸送包括材料的浮質；一 個或多個入口，所述入口用于將鞘氣(sheath?gas)引入所述沉積頭中；連 接至所述入口的第一室；緊靠所述通道的出口的區域，所述區域用于將浮 質與所述鞘氣相結合，從而形成包括圍繞內部浮質流的外部鞘流(sheath? flow)的環狀噴流；以及伸長管嘴。沉積頭組件優選具有小于大約1cm的 直徑。所述入口優選沿圓周布置在所述通道的周圍。所述區域可選地包括 第二室。

所述第一室可選地在所述沉積頭的外部，且在所述鞘氣與所述浮質相 結合前，所述第一室繞著所述通道形成鞘氣壓力的圓柱形對稱分布。所述 第一室優選地足夠長以在所述鞘氣與所述浮質相結合前，足以繞著所述通 道形成鞘氣壓力的圓柱形對稱分布。沉積頭組件可選地進一步包括用于從 所述第一室接收鞘氣的第三室，所述第三室幫助所述第一室在所述鞘氣與 所述浮質相結合前繞著所述通道形成鞘氣壓力的圓柱形對稱分布。所述第 三室優選通過多個通道被連接至所述第一室，其中所述通道平行且沿圓周 設置在所述通道周圍。所述沉積頭組件優選包括用于使所述沉積頭相對于 所述目標平移或傾斜的一個或多個致動器。

本發明還是一種用于將材料沉積在目標上的設備，所述設備包括：多 個通道，所述多個通道用于輸送包括材料的浮質；圍繞所述通道的鞘氣室； 緊靠各所述通道的出口的區域，所述區域用于使浮質與所述鞘氣相結合， 從而形成用于每一個通道的環狀噴流，所述噴流包括圍繞內部浮質流的外 部鞘流；以及與每一個所述通道相對應的伸長管嘴。所述多個通道優選形 成陣列。所述浮質可選地從共用室進入每一個所述通道。所述浮質優選地 被單獨供給到至少一個所述通道。第二成煙霧狀散開的材料可選地被供給 到至少一個所述通道。在至少一個通道中的浮質的質量流量優選地可單獨 控制。所述設備優選包括用于使一個或多個所述通道和伸長管嘴相對于目 標平移或傾斜的一個或多個致動器。

所述設備優選地進一步包括霧化器，所述霧化器包括：用于保持材料 的圓柱形腔室；設置在所述腔室的底部上的薄聚合物膜；超聲波池，所述 超聲波池用于容納所述腔室且將超聲波能量向上引導穿過所述膜；載體 管，所述載體管用于將載體氣體引入到所述腔室中；以及一個或多個抽取 管，所述抽取管用于將浮質發送至所述多個通道。所述載體管優選包括一 個或多個開口。所述設備優選進一步包括連接至所述管的漏斗，用于使材 料的大液滴再循環。額外的材料可選地被持續地提供至霧化器以替換被傳 送至所述多個通道的材料。

本發明的一個目的是提供一種用于使材料在目標上沉積的微型沉積 頭。

本發明的一個優點在于該微型沉積頭易于組合成緊湊的陣列，該陣列 允許平行的執行多元沉積，因此大幅度減少了沉積時間。

本發明的其它目的、優點和新穎性、以及進一步的應用范圍將結合附 圖在以下詳細的說明中部分地闡述，并且將部分地對本領域的普通技術人 員在以下的審查中變得明顯，或可以通過本發明的實踐而獲悉。本發明的 目的和優點可通過附加權利要求中具體指出的手段和組合而實現及獲得。

附圖說明

組成及形成說明書的一部分的附圖與說明一起說明本發明的幾個實 施例，用于解釋本發明的原理。圖式只是用于說明本發明的優選實施例， 且不被認為對本發明的限定。在圖式中：

圖1a是本發明的微型沉積頭的橫截面；