[发明专利]一种流体喷射设备及其制作方法

说明书

本发明提供一种流体喷射设备及其制作方法，该流体喷射设备包括基底层、第一电阻器层、导体层、第二电阻器层、保护层、流路层及喷孔层。本发明将导体层埋设于电阻器层中，导体层底端在电流经过时的电迁移将可以减弱，导体层原子在电致迁移的过程中，由单一的向下迁移变成了场式的多方位扩散过程，从而解决了导体层位于电阻器层一侧的电迁移的应力集中问题。另外，本发明可在第二电阻器层中形成过孔，焊盘材料填充进过孔中直接连接至导体层，可以避免焊盘材料和导体层材料在经过较大电流时产生接触过热问题发生烧毁。此外，本发明还可形成防污层于喷孔层表面，防污层可包括纳米微晶层，用于抵抗流体侵蚀以及喷孔维护时的物理摩擦。

技术领域

本发明属于工业、消费、微流控和生物打印领域，涉及一种流体喷射设备及其制作方法。

背景技术

热发泡流体喷射设备通过使电流通过包含在发射腔中的电阻器元件，来从喷孔位置喷射出流体液滴。来自电阻器元件的热量产生迅速膨胀的蒸汽气泡，该气泡将液滴挤压出发射腔的过程，伴随大量的热、化学以及流体力学的交叉作用场景。作为激发热泡产生的电阻器元件一般负载5毫安至150毫安的电流。这一电流经由导体层传导至电阻器层，一般电阻器层位于导体层的其中一侧(导体层在电阻器层上侧或者导体层在电阻器层下侧)，导体层和电阻器层上方覆盖外涂层予以保护。气泡熄灭之后，流体经由流体槽从贮存器中抽取补充至发射腔中。流体槽则通过其上形成电阻器元件和发射腔的基底连接至基底背面的液体贮存器中。

激发热泡过程中的巨大电流脉冲势必会带来金属导体层的电迁移现象，该电迁移现象会导致金属线在接触底端冲击覆盖在电阻器层上的保护层，导致保护层产生微细裂纹。另一方面，保护层材料在导体层和电阻器层的界面处存在多材料界面形成的微应力环境，在温度剧烈变化过程中也容易产生微细裂纹。保护层微细裂纹在高频多次热发泡过程中累计形成保护层鼓包、剥离、破损，最终导致电阻器和导线暴露在流体中。流体对电阻器层和导体层进行电化学腐蚀，最后导致热发泡结构的破坏，直至功能丧失。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种流体喷射设备，用于解决现有技术中因导体层电迁移现象导致保护层破损使得流体喷射设备功能丧失的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种流体喷射设备，包括：

基底层；

第一电阻器层，位于所述基底层上；

导体层，位于所述第一电阻器层上，所述导体层中设有隔离槽以将所述导体层划分为间隔设置的正极层与负极层，所述隔离槽的底部暴露出所述第一电阻器层；

第二电阻器层，位于所述导体层上并覆盖所述隔离槽的侧壁及所述第一电阻器层被所述隔离槽暴露的表面；

保护层，位于所述第二电阻器层上并覆盖所述第二电阻器层位于所述隔离槽中的部分；

流路层，位于所述保护层上，所述流路层中设有位于所述隔离槽上方的发射腔；

喷孔层，位于所述流路层上，所述喷孔层中设有与所述发射腔连通的喷孔。

可选地，所述隔离槽的顶部宽度大于所述隔离槽的底部宽度。

可选地，所述隔离槽的纵截面呈倒梯形。

可选地，所述流体喷射设备还包括焊盘，所述焊盘在垂直方向上贯穿所述第二电阻器层以与所述导体层电连接。

可选地，所述流体喷射设备还包括液体储存器、液体分配器、柔性电路板及触点阵列，所述液体分配器位于所述基底层与所述液体储存器之间，所述柔性电路板与所述焊盘电连接，所述触点阵列位于所述柔性电路板表面。

可选地，所述喷孔层表面设有防污层。

可选地，所述防污层包括疏水光刻胶层或单一材料单分子层。