[发明专利]微型浮质喷嘴和浮质喷嘴阵列

说明书

本申请为申请号为200580046375.0(国际申请号为PCT/US2005/045394)、国际申请日为2005年12月13日、发明名称为“微型浮质喷嘴和浮质喷嘴阵列”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请主张于2004年12月13日提交的名为“Miniature Aerosol Jet andAerosol JetArray”的美国临时专利申请第60/635,847号、和于2005年4月8日提交的名为“Atomizer Chamber and Aerosol Jet Array”的美国临时专利申请第60/669,748号的权益，该申请的说明书和权利要求书在此并入本文供参考。

技术领域

本发明涉及使用微型浮质喷嘴或微型浮质喷嘴阵列的各种成烟雾状散开的材料的直接打印。更具体地，本发明涉及在平面或非平面表面上的无掩模、非接触式打印。本发明也可被用于在大气状态下执行将材料打印在热敏目标上，并且能够进行具有微米尺寸特征的沉积。

发明内容

本发明提供了一种用于将材料沉积到目标上的沉积头组件，包含沉积头的所述沉积头组件包括：通道，所述通道用于输送包括材料的浮质；一个或多个入口，所述入口用于将鞘气(sheath gas)引入所述沉积头中；连接至所述入口的第一室；紧靠所述通道的出口的区域，所述区域用于将浮质与所述鞘气相结合，从而形成包括围绕内部浮质流的外部鞘流(sheathflow)的环状喷流；以及伸长管嘴。沉积头组件优选具有小于大约1cm的直径。所述入口优选沿圆周布置在所述通道的周围。所述区域可选地包括第二室。

所述第一室可选地在所述沉积头的外部，且在所述鞘气与所述浮质相结合前，所述第一室绕着所述通道形成鞘气压力的圆柱形对称分布。所述第一室优选地足够长以在所述鞘气与所述浮质相结合前，足以绕着所述通道形成鞘气压力的圆柱形对称分布。沉积头组件可选地进一步包括用于从所述第一室接收鞘气的第三室，所述第三室帮助所述第一室在所述鞘气与所述浮质相结合前绕着所述通道形成鞘气压力的圆柱形对称分布。所述第三室优选通过多个通道被连接至所述第一室，其中所述通道平行且沿圆周设置在所述通道周围。所述沉积头组件优选包括用于使所述沉积头相对于所述目标平移或倾斜的一个或多个致动器。

本发明还是一种用于将材料沉积在目标上的设备，所述设备包括：多个通道，所述多个通道用于输送包括材料的浮质；围绕所述通道的鞘气室；紧靠各所述通道的出口的区域，所述区域用于使浮质与所述鞘气相结合，从而形成用于每一个通道的环状喷流，所述喷流包括围绕内部浮质流的外部鞘流；以及与每一个所述通道相对应的伸长管嘴。所述多个通道优选形成阵列。所述浮质可选地从共用室进入每一个所述通道。所述浮质优选地被单独供给到至少一个所述通道。第二成烟雾状散开的材料可选地被供给到至少一个所述通道。在至少一个通道中的浮质的质量流量优选地可单独控制。所述设备优选包括用于使一个或多个所述通道和伸长管嘴相对于目标平移或倾斜的一个或多个致动器。

所述设备优选地进一步包括雾化器，所述雾化器包括：用于保持材料的圆柱形腔室；设置在所述腔室的底部上的薄聚合物膜；超声波池，所述超声波池用于容纳所述腔室且将超声波能量向上引导穿过所述膜；载体管，所述载体管用于将载体气体引入到所述腔室中；以及一个或多个抽取管，所述抽取管用于将浮质发送至所述多个通道。所述载体管优选包括一个或多个开口。所述设备优选进一步包括连接至所述管的漏斗，用于使材料的大液滴再循环。额外的材料可选地被持续地提供至雾化器以替换被传送至所述多个通道的材料。

本发明的一个目的是提供一种用于使材料在目标上沉积的微型沉积头。

本发明的一个优点在于该微型沉积头易于组合成紧凑的阵列，该阵列允许平行的执行多元沉积，因此大幅度减少了沉积时间。

本发明的其它目的、优点和新颖性、以及进一步的应用范围将结合附图在以下详细的说明中部分地阐述，并且将部分地对本领域的普通技术人员在以下的审查中变得明显，或可以通过本发明的实践而获悉。本发明的目的和优点可通过附加权利要求中具体指出的手段和组合而实现及获得。附图说明

组成及形成说明书的一部分的附图与说明一起说明本发明的几个实施例，用于解释本发明的原理。图式只是用于说明本发明的优选实施例，且不被认为对本发明的限定。在图式中：

图1a是本发明的微型沉积头的横截面；

图1b显示了从六个平均分隔开的通道中引入鞘气的可供选择的微型沉积头的等距视图和横截面图；