CN100569520C - 整体转印喷墨喷嘴板及制造其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够整体转印图案的具有细喷嘴孔的喷嘴板，以及制造其的方法。而且，提供在基片上以所需形状、在所需位置处形成细喷嘴孔的方法，以及由该方法获得的喷墨喷嘴板。而且，提供整体转印喷墨喷嘴板能够具有高成像效率，并能够通过简化喷嘴控制器而减少成本；以及制造其的方法。本发明中，在凝固材料的板中的细喷嘴孔由以下形成：基于计算机中的数据，根据细喷墨工艺在基片上形成三维结构，在除形成三维结构的部分之外的部分涂覆凝固材料，并且然后硬化并且去除凝固材料。

Description

整体转印喷墨喷嘴板及制造其的方法

技术领域

本发明涉及用于整体形成图像图案的整体转印喷墨打印机，和能够用于其的整体转印喷墨喷嘴板，以及制造其的方法。而且，本发明涉及使用细喷墨工艺形成三维结构，以及制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中通过三维结构的轮廓形成细喷嘴孔。

背景技术

通过扫描喷嘴和基片中的一个或两者来形成图像而进行喷墨的图案成像。根据该方法的有益方面，在计算机中用于控制喷嘴和基片的数据允许适当和自由地改变图案。然而，问题是，以上方法的生产能力劣于诸如曝光技术之类的成像技术，后者通过使用打印板和屏幕打印来形成图像。

出于提高这种生产能力的目的，已经进行尝试以期望图案放置喷墨喷嘴。然而，包括压电类型在内的传统喷墨喷嘴具有复杂的喷射机构，并因此难于自由设计和布置喷嘴的位置(特别在精细对齐中)。

另外，本身形成具有细直径的喷嘴孔是困难的。作为孔形成工艺的技术，存在有激光加工、曝光技术、RIE(活性离子蚀刻)、放电加工等等，但是难于根据上述工艺形成细孔。

发明内容

发明要解决的问题

本发明试图提供具有细喷嘴孔的喷嘴板，其能够整体地转印图案(在本发明中，“转印”意味着成像图案等等，并且该意思包括成形特定图案的复制图像)，以及提供制造其的方法。而且，本发明试图提供在基片(喷嘴板)中在所需位置及以所需形状形成细喷嘴孔的方法，并且提供由该方法获得的喷墨喷嘴板。

而且，本发明试图提供一种整体转印喷墨喷嘴板，其能够高成像效率地形成指定图案，并且能够通过简化喷嘴控制器来减少成本，以及制造其的方法。

解决问题的手段

通过下面的手段能够获得以上目的。

(1)一种制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，包括：

根据计算机中的数据，相应于细喷墨工艺形成布置在基片上的三维结构，

在除形成三维结构的部分之外的部分涂覆凝固材料，然后

硬化凝固材料，并且然后

去除所述硬化的凝固材料的板，以便在其内形成细喷嘴孔。

(2)根据项目(1)所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，凝固材料是金属材料、金属氧化材料、树脂或者它们的混合材料。

(3)根据项目(1)或(2)所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，凝固材料是紫外线硬化树脂。

(4)根据项目(1)到(3)中任一项所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，细喷嘴孔的内径处于0.1μm到100μm的范围内。

(5)根据项目(1)到(4)中任一项所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，通过在计算机中设置数据，以指定图案对齐细喷嘴孔。

(6)根据项目(1)到(5)中任一项所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，细喷墨工艺包括，为了形成三维结构：通过聚焦的电场将细滴飞动和登陆在基片上，并且干燥和固化细滴，以便进行堆叠。

(7)一种整体转印喷墨喷嘴板，包括由三维结构的轮廓形成的喷嘴板中的细喷嘴孔，其中在计算机中数据的基础上，根据细喷墨工艺在基片上形成三维结构。

(8)根据项目(7)所述的整体转印喷墨喷嘴板，其中，细喷嘴孔的内径处于0.1μm到100μm的范围内。

(9)根据项目(7)或(8)所述的整体转印喷墨喷嘴板，其中，通过在计算机中设置数据，以指定图案对齐细喷嘴孔。

(10)根据项目(7)到(9)中任一项所述的整体转印喷墨喷嘴板，其中，喷嘴板由金属材料、金属氧化材料、树脂或者它们的混合材料制成。

(11)一种整体转印喷墨打印机，安装至少一个根据项目(7)到(10)中任一项所述的整体转印喷墨喷嘴板。

发明效果

根据制造本发明整体转印喷墨喷嘴板的方法，通过利用其作为喷嘴板的制图板的功能，能够有效地绘制所需图案图像(时间缩短、墨材料损失减少等等)。而且，根据本发明制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，能够省略用于形成图案的喷嘴控制(落在需求处理上)；由此能够简化控制设备，并且从而能够方便喷墨打印机的结构，并且能够减少成本。

而且，根据制造本发明整体转印喷墨喷嘴板的方法，借助于喷嘴成形加工，能够改进设计喷嘴孔对齐的自由程度，并且能够形成和对齐期望图案的细喷嘴孔(位置、形状等等)。

附图说明

[图1]其是示出在本发明的制造方法中，用于制造精细三维结构的初期(A)、中期(B)和后期(C)的步骤的示意图。

[图2]其是在本发明的制造方法中使用的精细喷墨装置的一种实施例的说明图。

[图3]其是用于解释在本发明的制造方法中计算喷嘴的电场密度的示意图。

[图4]其是显微镜图片(放大率：250倍)而不是视图，示出具有在参考实例1中获得的三维结构的模板。

[图5]其是显微镜图片(放大率：1000倍)而不是视图，示出具有在参考实例1中获得的三维结构的模板。

[图6]其是显微镜图片(放大率：2000倍)而不是视图，示出具有在参考实例2中获得的三维结构的模板。

[图7]其是显微镜图片(放大率：1000倍)而不是视图，示出在实例1中获得的形成细孔的树脂基片(喷嘴板)。

[图8]其是显微镜图片(放大率：5000倍)而不是视图，示出在实例1中获得的形成细孔的树脂基片(喷嘴板)。

1喷嘴(针形流体排放体)

2金属电极线

3流体(溶液)

4屏蔽橡胶

5喷嘴夹具

6支架

7压力调节器

8压力管

9计算机

10指定波形发生设备

11高压放大器

12引线

13基片

14基片支架

100基片

101喷嘴(针形流体排放体)

102细滴(具有细直径的滴)

103固化的液滴

104结构

105三维结构

具体实施方式

制造本发明整体转印喷墨喷嘴板的方法特征在于根据精细喷墨工艺在基片上形成三维结构并且通过该三维结构的轮廓来形成喷嘴孔。下面，详细描述本发明。

在精细喷墨工艺中，使用电场使得细流体飞在基片上并且细流体由于细滴的快速干燥特性而以高速固化，并从而形成三维结构。优选用于形成三维结构的细滴具有15μm或更小的细滴直径，更优选5μm或更小，进一步优选3μm或更小，并且特别优选1μm或更小。

优选由细滴形成的结构具有20μm或更小的横截面直径(在横截面或在底部处短侧的直径)，更优选15μm或更小，进一步优选5μm或更小，更进一步优选3μm或更小，并且特别优选1μm或更小(在本发明中，由细滴形成的结构称为细块或细三维结构，或者仅仅称为块或三维结构)。因此，通过模制形成的喷嘴孔的优选喷嘴内直径能够与三维结构的横截面直径相同(在本发明中，除非特别说明，“喷嘴内直径”定义为在开口或在横截面中喷嘴孔的直径，并且当开口或横截面的面积被认为与其形状无关的圆的面积时，定义为圆等价的直径。另外，也可以称为开口直径)。

而且，根据在本发明中能够使用的精细喷墨工艺，取决于所需成像图案，在三维结构之间的间隔(在两个相邻三维结构的最近壁表面之间的距离)能够制成得更大或更小。具体地说，为了满足小型化的需求，间隔能够为10μm或更小(例如大约5μm)的窄间距。将要模制的喷嘴孔的间隔与三维结构的间隔相同，并且从而能够满足间距减小的需求。另外，在喷嘴孔区别于在传统技术中获得的喷嘴孔的情况下，根据本发明的生产方法而产生的喷嘴孔特别称为细喷嘴孔。

在制造本发明的整体转印喷墨喷嘴板的方法中所形成的三维结构如下：在高度方向上不是二维地而是三维地升高，并且三维结构优选形成为高度等于或大于其底部横截面直径的形状；换句话说，三维结构具有1或更大的纵横比，优选具有2或更大的纵横比，更优选具有3或更大的纵横比，并且特别优选具有5或更大的纵横比。对于三维结构的高度或纵横比来说没有上限，并且如果三维结构能够自身承受，即使其稍微弯曲的话，该三维结构能够升高到100或更大或者200或更大的纵横比。三维结构的高度能够根据喷嘴孔的深度适当调节，并且优选高度为5μm到50μm，并且更优选为10μm到30μm。因此，喷嘴孔的纵横比(由喷嘴孔的深度除以喷嘴内径而获得的数值)能够设定得与三维结构的纵横比在相同的范围。另外，喷嘴孔的深度(这可以称为喷嘴板的厚度)也能够与三维结构的深度相同。

三维结构的形式不作限定并且能够取决于期望形式的喷嘴孔而确定，并且可以例如为柱形、椭圆柱形、锥形(截锥形)，从上部看凸出形状的形式是线或箱。

在制造本发明的整体转印喷墨喷嘴板的方法中，根据精细喷墨工艺通过喷射细滴而形成三维结构。通过表面张力的影响和比表面积的大小而极快速地蒸发这些细滴。因此，通过控制滴的干燥和固化(在本发明中，除非特别说明，术语干燥和固化意味着液滴蒸发和干燥，由此粘性增加到至少滴能够层叠起来的程度)、冲击能、电场聚焦等等处于合适的程度，能够形成具有高度的三维结构。

而且，在精细喷墨工艺中，朝向针形流体排放体(此后也称为“喷嘴”)的尖端的应力连续应用于由滴形成的结构的顶部，借助于施加给超细喷墨的电场，上述滴已经在先登陆到基片上(此后也称为“在先登陆的滴”)并且已经固化。因此，一旦结构开始升高，电场能够聚焦在该结构的顶部上。出于此原因，喷射的滴能够可靠地和精确地登陆在由提前附着的滴所形成的结构的顶部上。

而且，该结构能够在喷嘴的方向上升高，同时其总是由电场产生的上述效果拉动，并因此即使该结构具有高的纵横比的话，该结构也能够不跌落地形成。这些效果能够有效地促进三维结构的升高。另外，电场可以不施加在液体喷射喷嘴和基片之间，并且相反，可以使用由在不同于喷嘴的位置提供的电极所产生的电场。而且，驱动电压、驱动电压波形、驱动频率等等可以根据结构的升高而改变。

该工艺在图1中示意性示出。(A)示出形成三维结构的开始阶段。从喷嘴101朝向基片100喷射的细滴102登陆在基片100上，并且进入固化液滴(使得液滴固化的物质)103的状态。(B)示出滴连续登陆并且固化和堆叠以形成结构104的中间阶段。(C)示出最后阶段，其中超细滴居中登陆到以前述方式已经堆叠在基片上的结构的顶部上，以便形成三维结构105。

根据制造本发明的整体转印喷墨喷嘴板的方法，优选通过形成三维结构的细喷墨喷射的液体材料具有高电容率和高导电率。例如，液体材料优选具有1或更大的介电常数，更优选2到10，而且其优选具有10^-5S/m或更大的导电率。优选容易产生电场聚焦的液体材料用于该方法。优选液体材料和使得液体流体材料固化的物质具有高于基片材料的介电常数。通过施加到喷嘴上的电压而在基片表面上产生电场。在该情况下，当滴登陆和附着在基片上时，通过液体的力的电力线密度变得高于滴不附着的基片的部分中的电力线密度。该状态称为电场聚焦发展的状态。然后，一旦结构开始产生，在该结构的顶部，由于其形状因电场或电力线的聚焦而产生极化。滴沿着电力线飞动并且该滴被吸到电力线密度最高的部分。也即，该滴被吸到预形成结构的顶部。基于此原因，随后飞动的滴选择地和精确地堆叠在结构的顶部上。

优选如下基片：其能够允许三维结构形成并且能够合适地是用于模制定形材料的模板。该基片可以是绝缘体或导体，并且可以是例如金属、玻璃和硅基片。尽管基片的厚度不特别限定，但优选0.01mm到10mm。

为了形成三维结构，作为从吸滴喷射的液体材料，能够使用包含金属颗粒的液体材料(例如金属颗粒膏)、聚合物溶液，例如聚乙烯酚的乙醇溶液(例如，Malcalinker(商标))、陶瓷的溶胶溶液、低分子物质的溶液，例如少数噻酚(oligothiophene)、光凝固(photocuring)树脂、热定树脂和微珠流体，并且可以使用这些溶液中的一种，或者可以组合使用多种溶液。在这些当中，优选使用包含超细金属颗粒作为导电材料的液体材料。在包含金属颗粒的液体材料中金属种类的实例是几乎所有种类的金属或其氧化物。优选的金属是具有导电性的金属，例如金、银、铜、铂、钯、钨、钽、铋、铅、锡、铟、锌、钛、镍、铁、钴、铝等等。更优选金属是金、银、铜、铂或钯。特别优选金属是金或银。可以使用单种金属，或者可以使用由两种或多种金属制成的合金。金属颗粒优选具有1到100nm的颗粒直径，更优选1到20nm，特别优选2到10nm。

另外，在制造本发明的整体转印喷墨喷嘴板的方法中，形成三维结构之后可以执行热处理(在本发明中，除非特别说明之外，热处理包括烧结处理)。在特性的基础上能够为热处理设定合适的温度，例如处于使用金属或合金的熔点。优选热处理的温度为50℃到300℃，并且更优选为100℃到250℃。可以根据普通方法执行热处理，并且例如能够通过激光辐射、红外线辐射、或者使用高温气体或蒸气而执行。作为热处理时的气氛，能够使用空气、惰性气体气氛、减压气氛、诸如氮气之类的还原气体的气氛等等，并且优选还原气体的气氛，以便防止超细金属颗粒的氧化。

在制造本发明的整体转印喷墨喷嘴板的方法中，尽管可以在基片上提供任意多个三维结构，但是优选1到100000并且更优选10到1000，并且可以以任意方式布置它们。尽管基片的尺寸不特别限定，但优选具有与探针板相同面积的圆的直径，通过计算发现不大于大约250mm。

在制造本发明的整体转印喷墨喷嘴板的方法中，三维机构的间距能够变大或小。因此，能够根据目标绘制图案设计，并且特别根据微型化的需求，能够高精度和无比高密度地提供一组三维结构。在高密度提供喷嘴孔的情况下，例如能够每mm²提供1000喷嘴孔，也能够每mm²提供10000喷嘴孔。因此，能够相同高密度地提供通过此模制的喷嘴板中的喷嘴孔，并且从而，在某种程度上使根据现有技术困难的高密度和小间距地布置喷嘴孔变得可能。

在本发明中使用的液体材料的溶剂可以是水、十四烷、甲苯、酒精等等。在溶剂中金属颗粒的浓度优选更高，并且优选40％质量或更大，更优选55％质量或更大。基于此，能够确定浓度，这要考虑到溶剂的流动性、蒸气压、沸点和其它特性，以及用于形成三维结构的条件，例如基片和/或气氛的温度、蒸气压和排放液滴的量，这是出于如下原因：例如，在溶剂的沸点低的情况下，当液滴飞动或登陆时溶剂组分蒸发；因此，在多种情况下，在登陆在基片上时的浓度明显不同于排放颗粒的浓度。

为了形成三维结构，优选在本发明中使用的液体材料的粘性高。然而，需要该粘度处于膏能够喷射的范围内。从而，需要小心地确定粘度。该粘度也取决于膏的种类。例如在银纳米膏的情况下，优选具有3到50厘泊(更优选8到30厘泊)的粘度。

尽管只要干燥和固化合适用于液体材料的溶剂的沸点没有特别限定，但是优选其处于300℃或更低，更优选250℃或更低，并且特别优选220℃或更低。而且，具有相当高干燥速度并且其粘度因干燥大量改变的材料能够优选用于形成三维结构。滴需要干燥和固化的时间、滴的飞动速度以及在气氛中溶剂的蒸气压能够根据形成三维结构的材料的溶液合适地设定。对于优选条件来说，滴干燥和固化的优选时间是2秒或更小，更优选1秒或更小，并且特别优选0.1秒或更小；优选的飞动速度是4m/sec或更大，更优选6m/sec或更大，并且特别优选10m/sec或更大。实际的飞动速度是20m/sec或更小，尽管没有上限。优选的气压小于溶剂的饱和蒸气压。

由于本发明的制造方法使用滴的最佳蒸发，排放滴的尺寸能够减小，并且三维结构能够形成为横截面直径小于在喷射时滴的直径。换句话说，根据本发明的制造方法，尽管在传统技术中认为困难，但细三维结构能够整齐，并且能够自由控制细三维结构的横截面直径。因此，不仅仅通过调节喷嘴的直径或者在喷射流体中固体组分的浓度而且通过使用喷射滴的蒸发，能够合适地控制横截面直径。除了所需横截面直径之外，也能够考虑到工作效率来确定该控制，例如形成三维结构所需的时间。而且，例如，下面的方法能够作为另一种控制方法采用。也即，施加的电压增加，以便增加用于喷射的液体量，并由此溶解已经在先干燥的堆叠物质，固化并堆叠。然后降低施加的电压，以便减少液体量，由此再次促进在高度方向上滴的堆叠和升高。以此方式，通过改变施加的电压来分别增加或减小液体量，能够在确保所需横截面直径的同时升高三维结构。

在增加横截面直径的情况下，考虑到工作效率，横截面直径的范围能够优选为喷嘴尖端内径的20倍或更小，更优选5倍或更小。在减小横截面直径的情况下，横截面直径能够优选为喷嘴尖端内径的1/10或更大倍，更优选1/5或更大倍，并且特别优选1/2或更大倍。

在借助于喷射滴的蒸发在基片上堆叠和建造滴的固化物质的过程中，通过控制基片表面的温度，当滴登陆基片上时和之后，能够促进滴的液体组分的挥发特性，由此登陆滴的粘度能够在期望时间段内增加。因此，例如，即使在因为滴的液体量太大而滴通常难于堆叠的条件下，基片的表面的加热使得能够加速滴的干燥和固化，并且堆叠和建造滴的物质，并因此能够实现三维结构的形成。而且，干燥和固化滴的速度的增加能够使得喷射滴的间隔变短并且也能够提高工作效率。

基片温度的控制措施不特别限定，并且能够使用珀耳帖(Peltier)元件、电加热器、红外加热器、诸如油加热器之类的使用流体的加热器、硅橡胶加热器或热敏电阻。而且，根据液体材料或要使用滴的挥发特性能够适当控制基片温度到优选从20到150℃，更优选25℃到70℃，特别优选从30℃到50℃。基片温度优选设定处于高于登陆时滴温度的温度，优选高于登陆滴温度大约5℃或更高，更优选高于登陆滴温度大约10℃或更高。

对于滴的蒸发量来说，也考虑通过气氛温度或在气氛中溶剂的蒸气压来控制滴的蒸发量，但是根据本发明的制造方法，通过控制基片表面温度的工业优选方法而不使用复杂装置就能够制造三维结构。

图2是优选适于执行本发明的细喷墨装置的一种实施例的局部横截面视图(在本发明中，用于聚焦电场使得细滴飞动并且粘附到基片上，通过干燥和固化而堆叠滴，并且从而形成细块的方法称为细喷射方法，并且该滴喷射装置称为细喷射装置)。为了实现细滴的尺寸，具有低传导率的流动通道优选布置在喷嘴1附近，或者喷嘴1自身优选具有低传导率。因此，在单个喷嘴的情况下，优选由玻璃制成的细毛细管，并且涂覆有绝缘材料的导电物质也可以。喷嘴1优选由玻璃构成的原因如下：具有大约几μm直径的喷嘴能够容易地形成；喷嘴成锥形，电场容易聚焦在喷嘴的远端上，不必要的溶液通过表面张力向上移动，并且其不约束在喷嘴端部处，也即，不引起喷嘴堵塞；并且该喷嘴具有合适的挠性。而且，低传导率优选为10到10m³/s或更小。尽管低传导率的形状不限定于下面的形状，作为该形状，例如列举出具有小内径的圆柱流动通道，或者具有均匀流动通道直径并且其中布置有用作流动阻力的结构的流动通道，弯曲的流动通道，后者具有阀的流动通道。

下面，更加详细地描述毛细管喷嘴。对于制造来说，该喷嘴的尖端的内径优选0.01μm或更大。同时，喷嘴尖端的内径的上限优选由当静电力变得大于表面张力时的喷嘴尖端的内径，以及当排放条件由局部电场强度满足时喷嘴尖端的内径确定。而且，优选喷射滴的量变得少于由蒸发而能够固化和堆叠的量，并且优选根据滴的优选量来调节喷嘴的直径。因此，尽管喷嘴的内径受到施加的电压和使用流体的种类影响，根据一般条件，该喷嘴具有优选15μm或更小，更优选10μm或更小的内径。而且，为了更有效使用聚焦电场的作用，特别优选喷嘴尖端的内径为0.01μm到8μm。

然后，尽管喷嘴尖端的外径根据喷嘴尖端的内径合适地确定，喷嘴优选具有15μm或更小，更优选10μm或更小，并且特别优选8μm或更小的尖端外径。优选喷嘴形成为针形。

例如，当喷嘴1由具有良好成形性的玻璃构成时，该喷嘴不能用作电极。出于此原因，诸如钨丝之类的金属线2(金属电极线)可以插入喷嘴1内作为电极，或者电极可以通过电镀在喷嘴中形成。当喷嘴1自身由导电材料形成时，绝缘体可以涂覆在喷嘴1上。布置电极的位置不作限定，并且电极可以布置在喷嘴内部或外部，或者喷嘴内部和外部，或者在与喷嘴分离的位置处。

被喷射的溶液3能够填充在喷嘴1中。在该实施例中，当电极插入喷嘴中时，电极2布置成浸入溶液3中。溶液(流体)3从溶液源(图中未示出)供应。喷嘴1由屏蔽橡胶4和喷嘴夹具5固定到支架6上，使得防止压力泄漏。

由压力调节器7调节的压力通过压力管8传送到喷嘴1。

喷嘴、电极、溶液、屏蔽橡胶、喷嘴夹具、支架和压力支架由横截面侧视图示出，并且由基片支撑体14(基片支架)布置基片13，使得基片13靠近喷嘴的尖端。

压力调节设备的作用能够用于通过施加高压到喷嘴而推动流体从喷嘴出来。然而，相反，压力调节设备特别有效地用于调节传导率，在喷嘴中填充溶液，或者消除喷嘴的堵塞。而且，压力调节设备有效地用于控制液体表面的位置或者形成弯液面。作为压力调节设备的另一作用，该压力调节设备给出与电压脉冲不同的相位，并且控制作用在喷嘴中液体上的力，由此控制微喷射率。

来自计算机9的喷射信号传送到预定波形发生设备10并由此控制。

由预定波形发生设备10产生的预定波形电压通过高压放大器11传送到电极2。在喷嘴1中的溶液3由电压充电。以此方式，在喷嘴尖端处的聚焦电场密度增加。

在使用根据本发明制造方法制造的喷嘴板而不是毛细管喷嘴的情况下，可以制得能够成批转印图案的细喷墨。电极和其它部件的构造能够适合于整体转印，并且从而例如变得能够使用此来形成三维结构。以此方式，当例如形成三维结构时能够一次形成大量三维结构，并且用于成形的时间能够极大地减小。而且，如此获得的提供有三维结构的基片能够用作形成具有相同图案的喷嘴板的模板。也就是说，能够转印和复制三维结构(或喷嘴板)。

根据本发明的制造方法制造的喷嘴板不限于图2所示的细喷墨，并且能够用于其它喷墨系统。

在细喷墨中，电场聚焦在喷嘴的尖端部分上，如图3所示，使得其作用引起流体滴充电，并且从而，利用在面向基片中导致的象力的作用。基于此，图3是说明性视图，示意性示出如下状态：具有喷嘴尖端的内径d并且填充有导电墨(用于滴的流体)的喷嘴垂直布置在离开无边板形导电材料h的高度处。然后，r指示平行于无边板形导电材料的方向，并且Z指示Z轴(高度)的方向。而且，L和ρ分别指示流动通道的长度和曲率半径。Q指示在喷嘴尖端引起的电荷，并且Q’指示在基片对称位置处引起的并且具有相反电荷的图像电荷。基于此原因，不必使得基片13或基片支撑体14导电，或者施加在传统技术中施加的电压给基片13或基片支撑体14。而且，通过增加聚焦在喷嘴尖端上的电场密度，施加的电压能够减小。而且，施加给电极2的电压可以是正或负。

在喷嘴1和基片13之间的距离(此后，除非相反说明，“在喷嘴和基片之间的距离”意味着在喷嘴尖端和基片的喷嘴侧上的表面之间的距离)能够根据由象力给出的滴的登陆精确性或者根据在飞动过程中滴的蒸发量而适当进行调节。也即，能够根据因为在飞动期间滴的干燥而引起的滴粘度的增加来调节在喷嘴和基片之间的距离。然后，该距离可以根据结构的升高而改变，并由此其可以以获得具有更高纵横比的方式进行调节。相反，为了避免相邻获得的彼此靠近结构的影响，喷嘴尖端可以布置在低于结构高度的位置处。同时，在基片的凹凸表面上喷射滴的情况下，需要测量距离避免在基片表面和喷嘴尖端之间的接触。考虑到滴的登陆精度和基片的凹凸表面，喷嘴1和基片13优选具有500μm或更小的距离。在基片表面的凹凸小并且需要滴的高程度登陆精确性的情况下，喷嘴1和基片13优选具有100μm或更小的距离，更优选50μm或更小。同时为了避免喷嘴1太靠近基片13，喷嘴1和基片13优选具有5μm或更大的距离，更优选20μm或更大。

尽管在图中未示出，执行反馈控制用于检测喷嘴位置，以便保持喷嘴1相对于基片13处于预定位置。而且，可以保持基片13使得基片13放在导电或绝缘基片支架上。

根据用于本发明的探针板的制造方法，通过喷射时间、电压改变、基片温度、喷嘴高度等等能够控制三维结构的高度。同时，在三维结构的厚度方面，由于喷射量减少，因此变得容易形成三维结构。此时，曾经开始升高的登陆物质快速升高，并因此倾向于变成薄和长结构。另一方面，取决于应用，具有期望形成厚结构或期望改变直径的情况。在这些情况下，通过重复调节电压等等的工艺而使得曾经升高的结构熔化，并随后使得其再次升高，从而可以形成具有任意直径的结构。

在制造本发明整体转印喷墨喷嘴板的方法中使用的细喷墨装置能够紧凑，并且在其安装方面具有高自由度，并因此能够准备多个喷嘴；例如，在WO03/070381中描述的细喷墨装置适合使用。施加的电压可以为交流电压或直流电压，并且，在日本专利申请2004-221937以及日本专利申请2004-221986中公开的方法也可以用来形成三维结构，期望施加的电压为脉冲电压、交流电压或施加有直流偏压的交流电压，其中负荷比最佳，但是施加的电压可以是直流电压。

根据制造本发明整体转印喷墨喷嘴板的方法，尽管其是实际的，在用于形成结构的位置的调节方面，放置基片支架在X-Y-Z平台上，使得基片13的位置能够改变，该方法不限于此，并且可以相反地放置喷嘴1在X-Y-Z平台上。而且，通过使用细位置调节设备，内喷嘴基片距离能够调节到适当的距离。而且，在喷嘴的位置调节中，在由激光千分尺获得的距离数据的基础上通过闭环控制移动Z轴平台，并且喷嘴位置能够以1μm或更小的精确度地保持恒定。

在传统光栅扫描方案中，在用于形成连续线的步骤，回路图案可以由于缺少登陆位置精度、缺陷喷射等等而会不连接。出于此原因，在该实施例中，除了光栅扫描方案之外，采用向量扫描方案。例如在S.B.Fuller等，《微电机械系统》杂志Vol.11，No.1，p.54(2002)中描述了通过使用单喷嘴喷墨由向量扫描来执行线路绘图。

在光栅扫描中，可以使用新控制软件，该软件被研发用于交互式地在计算机屏幕上指示绘图位置。在向量扫描的情况下，当载入向量数据文件时，能够自动执行复杂图案绘图。作为光栅扫描方案，能够适当使用在传统打印机中执行的方案。作为向量扫描方案，能够适当使用在传统绘图仪中使用的方案。

例如，作为使用的平台，使用来自SIGMA KOKI CO.，LTD的SGSP-20-35(XY)和Mark-204控制器。作为控制软件，软件通过使用来自National Instruments Corporation的Labview自己制造。下面将要考虑如下情况，其中调节平台的移动速度处于1μm/sec到1mm/sec的范围，以便获得最优选的绘图。这里，在光栅扫描的情况下，平台以1μm到100μm的间距移动，并且与平台的移动相关联，由电压脉冲能够执行喷射。在向量扫描的情况下，在向量数据的基础上能够连续移动平台。

在制造本发明的整体转印喷墨喷嘴板的方法中，通过设定和输入控制数据，用于调节喷射位置的这些方法能够允许用于形成三维结构的位置得到自由和快速调节。因此，贯穿三维结构的形状轮廓形成的喷嘴孔能够根据目的进行布置并且进行自由设计，使得能够提供可以进行不同类型打印的喷嘴板。另外，能够灵活处理打印图案中的频繁改变。

当使用如上述具有高度设计自由的本发明的喷嘴板时，其可以成为使得能够灵活处理小份额制造的加工(tailor)，使得时间长度和成本的减小变得可能。

因为从细喷墨排放的滴是细的，取决于用于墨的溶剂的种类，当滴登陆在基片上时，该滴即刻蒸发，由此该滴即刻固定在登陆位置处。在该条件下，滴的干燥速度数量级更大于由传统喷墨技术制造的具有几十μm的颗粒尺寸的滴的干燥速度。这是由如下引起的：因为滴的精细而引起的蒸发压力变得显著高。因此，细三维结构能够在短时间段内形成；优选在0.1到300秒内(尽管这取决于材料、结构、尺寸等等)，更优选在5秒到120秒内、根据使用压电系统等等的传统喷墨技术，难于在短时间段内像本发明的制造方法形成的结构那样细地形成三维结构，另外登陆精度变差。

下面，形成三维结构的基片用作模板，并且喷嘴孔模制在凝固材料中(在本发明中，凝固材料定义为如下材料，其粘度增加到在用于模制的条件下可以模制的程度，或者适当硬化的材料)。作为凝固材料，作为实例能够列举诸如蜡之类的有机材料、金属颗粒膏(例如金纳米膏(Gold Nano Paste)和银纳米膏(Silver Nano Paste)(Harima化工公司的商标))、金属氧化材料(例如氧化铝)的溶胶溶液和树脂(例如热定树脂和光敏凝固树脂)，并且特别地，优选光敏凝固树脂，更优选紫外线硬化树脂。另外，可以使用这些凝固材料的混合物。如果必要，可以添加其它材料，只要当制造时它们不减少喷嘴板的性能(或者提高性能)。例如，也优选使用商业可获得的光硬化树脂。

凝固材料能够通过旋涂、浸渍、喷涂、气相沉积、溅射等等而施加到模板基片上。尽管应用的条件不特别限定，优选不损坏三维结构的方法。

施加的凝固材料的厚度能够根据要获得的喷嘴板的厚度来确定，并且优选1μm到1000μm，更优选10μm到100μm。施加材料的面积不特别限定，并且这能够与基片的面积相同。

根据本发明的整体转印喷墨喷嘴板的制造方法，凝固材料在施加之后硬化，使得固定由三维结构模制的形式，并从而获得喷嘴形状。尽管用于硬化的方法不特别限定，取决于凝固材料的特性能够选择诸如加热、干燥、用光辐射或添加硬化剂之类的合适方法。在紫外线固化树脂的情况下，例如，优选由具有330nm到390nm波长的紫外线辐射，并且取决于材料的量等优选辐射时间大约为30秒到3分钟。紫外线可以由普通装置进行辐射，例如高压水银灯和紫外线发光二极管。

而且，硬化后的材料(此后也称为硬化的凝固材料)从模板基片去除，使得能够获得喷嘴板。此时，硬化作用不必完全完成，并且在一些情况下，在半硬化状态下模具释放性能更好。在本发明中，在硬化之后硬化的材料包括这种假硬化状态。尽管平的基片被列举作为描述的基片的实例，但是三维结构可以在滚筒上形成。

而且，优选出于提高耐腐蚀性和强度的目的来涂覆去除的喷嘴板的表面。作为优选的涂覆方法，用氟树脂涂覆、烃涂覆和无电电镀能够被列举作为实例。

通过成形三维结构而形成根据本发明的制造方法获得的整体转印喷墨喷嘴板的喷嘴孔，并因此喷嘴孔的形状和布置变得与三维结构的轮廓和布置大致相同。因此，如果模制能够拉出三维结构的形状的话，喷嘴孔能够具有任意形状。另外，在模制时喷嘴孔不必是通孔，并且在它们不是通孔的情况下，使用切割锯或切片机能够割掉喷嘴板的表面部分，或者通过活性离子蚀刻、溅射、机械抛光、化学抛光、机械加工等等能够削去，使得能够形成通孔。另外，除了三维结构的高度之外考虑到喷嘴的使用，优选喷嘴孔的深度为10μm到100mm，更优选为50μm到10mm，并且特别优选为100μm到1mm。

根据本发明的制造方法获得的喷嘴板能够安装在喷墨装置上，使得能够提供整体转印喷墨装置。另外，通过将数据输入计算机内，所需形式的喷嘴孔能够快速和容易地提供在所需位置(经由从三维结构模制)，并且从而，能够处理诸如在电子部件上打印之类的不同图案的转印。另外，小间距的细孔能够形成为超过使用传统孔生成技术可以获得的孔的程度，并且从而，能够满足在打印点的尺寸和间隔方面小型化的需求。另外，蚀刻不用于生成细孔，并因此在使用材料的选择自由度、没有使用掩模的工艺以及具有高外观的潜力方面，该喷嘴板是良好的。另外，没有其它问题，例如毛刺、不连续暴露给光、加工不连续性或者加工的差溶解性，这些倾向于在激光加工、曝光技术和放电加工中发生，并从而能够形成良好的喷嘴板。

而且，作为优选实施例也可以组合具有不同图案的喷嘴孔的多个喷嘴板，使得宽范围的图案能够整体地转印。此时，也可以通过交换板的数目而改变组合，使得能够绘制具有多种变化的图案。

根据本发明制造方法制造的整体转印喷墨喷嘴板能够用在各种场合，例如基片成形、三维结构成形、目标对象的结合、目标孔的填充以及喷墨绘图技术。

[实例]

基于下面的实例将会更详细地描述本发明，但是本发明不由这些限定。

(参考实例1)

银颗粒膏(Silver Nano Paste，由Harima化工公司制造，银含量：58质量％，比重：1.72，粘度：8.4cps)通过图2所示喷墨喷射在硅基片上，并从而形成三维结构。这里，在喷嘴尖端处的内径为1μm，在22℃的气氛下，作为交流电压中峰间电压的施加给喷嘴内的膏的电压为350V，并且在喷嘴和基片之间的距离设定为大约100μm。所需形成一个三维结构的时间为20秒。该三维结构的横截面直径为大约6μm，高度大约为30μm。

根据上述方法，在以50μm的间距移动喷嘴的同时形成三维结构，使得三维结构等间隔地布置，并且从而制造用于模制的模板。图4是显微镜图像(放大率：250倍)，示出如此形成的三维结构。图5是进一步放大的显微镜图像(放大率：1000倍)，示出这些三维结构。

(参考实例2)

以与参考实例1所描述的方法相同的方式形成三维结构，除了形成三维结构的时间设定到15秒并且施加的电压设定得更低，并且从而制造用于模制的模板。在模板上形成的三维结构的横截面直径为大约0.6μm并且高度为40μm。图6是如此形成的三维结构的显微镜图像(放大率：2000倍)。

(实例1)

紫外线硬化树脂(产品号：3014C，由ThreeBond公司制造)在参考实例1中制造的模板上铸造成大约1mm的厚度，并且该树脂通过用波长380nm的紫外线辐射1分钟而硬化。使用由Keyence公司制造的紫外线辐射装置UV-300执行紫外线辐射。硬化之后的树脂从基片上剥离，并且从而，形成提供有大量细孔的树脂基片。细孔的开口直径为大约6μm，并且细孔间距为50μm。图7是显微镜图像(放大率：1000倍)，示出提供细孔的树脂基片。另外，图8是进一步放大的显微镜图像(放大率：5000倍)，示出一个细孔。

从这些结果能够综合出根据本发明的制造方法能够制造具有以所需对齐方式形成的细孔的喷嘴板。

工业应用性

根据本发明的制造方法制造的整体转印喷墨喷嘴板能够用在各种领域，例如，基片成形、三维结构成形、目标对象的结合、目标孔的填充以及喷墨绘图技术。

Claims (6)

1.一种制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，包括：

根据计算机中的数据，相应于细喷墨工艺形成布置在基片上的三维结构，

在除形成三维结构的部分之外的部分涂覆凝固材料，然后

硬化凝固材料，并且然后

去除所述硬化的凝固材料的板，以便在其内形成细喷嘴孔。

2.根据权利要求1所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，凝固材料是金属材料、金属氧化材料、树脂或者它们的混合材料。

3.根据权利要求1所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，凝固材料是紫外线硬化树脂。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，细喷嘴孔的内径处于0.1μm到100μm的范围内。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，通过在计算机中设置数据，以指定图案对齐细喷嘴孔。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的制造整体转印喷墨喷嘴板的方法，其中，细喷墨工艺包括，为了形成三维结构：通过聚焦的电场将细滴飞动和登陆在基片上，并且干燥和固化细滴，以便进行堆叠。

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