CN102256801A - 制造组合器件的方法 - Google Patents

Abstract

一种制造组合器件的方法，包括：提供包括具有第一间距的第一组组件的第一部件；以及提供包括具有不同于第一间距的第二间距的第二组组件的第二部件。将第一部件固定到第二部件上以制造组合器件。组合器件包括基本对准到第二组组件的子集的第一组组件的子集，以形成基本对准的组合组件的相应子集。

Description

制造组合器件的方法

技术领域

本发明总体上涉及包括装配在一起的第一部件和第二部件的组合器件，其中第一部件的组件精确地对准第二部件的相应组件。

背景技术

早期的喷墨打印头是通过对准镍喷嘴板与喷射器衬底(ejectorsubstrate)来制造的。为了使多个喷嘴在指定方向中非常均匀地喷射墨滴，喷嘴板上的喷嘴与喷射器衬底上的喷射器(ejector)的精确对准是至关重要的。当喷墨喷嘴(inkjet nozzle)密度和分辨率增加时，按需喷墨式喷墨打印头发展为使用微机电系统(MEMS)技术在气泡室的顶部直接构造喷嘴。这大大提高了喷墨打印头的精度，并且显著降低了对准的成本。对于通过来回移动在页面上打印图像的小阵列而言(例如在托架打印机(carriage printer)中)，较小的MEMS器件的成本增加是可以接受的。但是，由于MEMS器件的成本随器件尺寸呈指数增加，因此为了覆盖整个页面宽度，需要平铺许多较小的MEMS器件。来回移动来覆盖页面的小阵列的另一个优点在于使用多个喷嘴来打印图像每一行的能力，允许找出坏的喷嘴并且只使用工作的喷嘴来打印页面。页面宽度阵列需要冗余的喷嘴来消除由于不工作的喷嘴所导致的空白错误。这就需要能够显著降低每个喷嘴的成本的制造技术，以提供具有冗余喷嘴和整个页面上的精度的页面宽度阵列。

另外，需要建立具有可接受的成品率的大的组合器件，其由应当优选地以紧密公差对准到一起的两个不同部件上的相应组件组成。需要能够使用成本低廉的制造方式(例如卷对卷(roll-to-roll)和带制造(tape manufacturing)来生产便宜的部件。但是，这些成本低廉的制造方式通常具有比完整的组合器件所需要的更加宽松的公差。需要将由塑料、带子和其他廉价材料制成的便宜的流体组件和光学组件与形成在硅衬底上的电子器件组合。需要保持紧密公差以在除了硅以外的衬底(例如不锈钢和纸)上构造电子器件。

此外，在由多个部件制成的器件上，当器件升温以及不同程度地膨胀时，需要保持这些部件上的相应组件之间的公差。

发明内容

根据本发明，通过一种制造组合器件的方法来满足上述需要，该方法公开了提供包括具有第一间距的第一组组件的第一部件；还提供包括具有不同于第一间距的第二间距的第二组组件的第二部件。第一部件被固定到第二部件上以制造组合器件。组合器件包括与第二组组件的子集基本对准的第一组组件的子集，以形成基本对准的组合组件的相应子集。

附图说明

图1是具有一组具有第一间距的第一组件的第一部件；

图2a是由电阻和导体组成的组件；

图2b是具有一组具有第二间距的第二组件的第二部件；

图3a显示了组合器件的一个实施例，其包括装配到一起的包含具有不同间距的多套组件的两个部件；

图3b显示了组合器件的一个实施例，其包括装配到一起的包含具有不同间距的多套组件的两个部件；

图4是包括子部件的阵列的第一部件，每个第一子部件具有一组具有第一间距的第一组件；

图5是包括子部件的阵列的第二部件，每个第二子部件具有一组具有第二间距的第二组件；

图6显示了包括固定到一起的两个部件的组合器件的一个实施例，每个部件包括包含具有不同间距的多组组件的子部件的阵列；

图7是具有一组在第一方向中具有第一间距以及在第二方向中具有第三间距的第一组件的第一部件；

图8是具有一组在第一方向中具有第二间距以及在第二方向中具有第四间距的第二组件的第二部件；

图9显示了组合器件的一个实施例，其包括装配在一起的包含在两个方向中具有不同间距的多组组件的两个部件；

图10显示了组合器件的一个实施例，其包括成角度装配到一起的包含在两个方向上具有不同间距的多组组件的两个部件；

图11是包括第一子部件的阵列的部件，每个第一子部件具有一组在第一方向上具有第一间距以及在第二方向上具有第三间距的第一组件；

图12是包括第二子部件的阵列的部件，每个第二子部件具有一组在第一方向上具有第二间距以及在第二方向上具有第四间距的第二组件；

图13显示了包括固定到一起的两个部件的组合器件的一个实施例，每个部件包括包含在两个方向上具有不同间距的多组组件的子部件的阵列；

图14显示了包括成角度固定到一起的两个部件的组合器件的一个实施例，每个部件包括包含在两个方向上具有不同间距的多组组件的子部件的阵列；

图15是由光栅和电极组成的现有技术表面发射激光二极管，其将被用作本发明中的第一组件；

图16是由一组具有第一间距的表面发射激光二极管组件组成的第一部件；

图17是由一组具有第二间距的透镜组件组成的第二部件；

图18是由表面特征组成的现有技术透镜，其将被用作本发明中的第二组件；

图19显示了组装到第二部件上的第一部件的一个实施例，第一部件包含多组具有第一间距的表面发射激光二极管组件，第二部件由一组具有第二间距的透镜组件组成；

图20是由第一对准特征、第一套准特征和一组在第一方向上具有第一间距以及在第二方向上具有第三间距的激光二极管组件组成的第一部件；

图21是由第二对准特征、第二套准特征和一组在第一方向上具有第二间距以及在第二方向上具有第四间距的透镜组件组成的第二部件；

图22显示了对准到包含一组激光二极管组件的第一部件的包含一组透镜组件的第二部件的一个实施例，其使用第二部件上的第二对准特征定位到第一部件上的第一对准特征；

图23显示了包含一组透镜组件的第二部件的一个实施例，其通过将第二部件上的第二套准特征对准到第一部件上的第一套准特征对准到包含一组激光二极管组件的第一部件；

图24是由一组复合组件组成的第一部件，其中每个复合组件由具有第一间距的表面发射激光二极管和电子线路(electrical trace)组成；

图25是由一组复合组件组成的第二部件，其中每个复合组件由具有第二间距的透镜和电子线路组成；

图26显示了包含装配到第二部件上的第一部件的一个实施例，其中第一部件包含多组具有第一间距的复合组件，第二部件由一组具有第二间距的复合组件组成，；

图27是由一组复合组件组成的第二部件，其中每个复合组件由具有第二间距的透镜和多个电子线路其中之一组成；

图28显示了装配到第二部件的第一部件的一个实施例，其中第一部件包含具有第一间距的多组复合组件，第二部件由具有特有的电连接的一组具有第二间距的复合组件组成；

图29是晶体管组件的源极导体的图解；

图30是晶体管组件的漏极导体的图解；

图31是晶体管组件的掺杂区域的图解；

图32是晶体管组件的栅极导体的图解；

图33是由源极组件、漏极组件、掺杂区域组件和栅极组件组成的晶体管的图解；

图34是由具有第一间距的晶体管栅极组件组成的第一部件的图解；

图35是由具有第二间距的多组晶体管源极组件和漏极组件组成的第二部件的图解；

图36是由晶体管掺杂区域组成的第三部件的图解；以及

图37是由在单一衬底上使用光刻法装配到具有一组具有第二间距的组件的第二部件上的一组具有第一间距的组件的第一部件组成的本发明的实施例。

具体实施方式

一般而言，在将两个部件固定到一起以制造组合器件时，两个部件之间存在优选的对准。在一些情况下，存在最优选的对准和最不优选的对准以及可接受的对准范围。对于优选的对准而言，组合器件的操作得到明显改善。对于可接受的对准范围而言，操作是令人满意的。最后，对于最不优选的对准而言，操作是不令人满意的。更具体而言，工业上公知的标准将决定对准率(alignment yield)是否是最优选的结果。因此，每种类型的组合器件将具有其特有的可接受标准。

公开了一种用于装配组合器件的方法，包括将两个部件固定到一起，其中每个部件包含一组具有给定间距的组件，两个部件上的组件之间的间距是不同的。然后选择组合组件的子集，使得该子集中的组合组件之间的公差处于可接受的界限内或者产生可接受的结果。本发明的优点在于，每个组合器件包括处于可接受的界限内并且产生可接受的结果的子集。因此，可以避免浪费多个装配部件，并且可以确信存在鲁棒和冗余的制造组合器件的方法。

可以在阵列意义上重复本发明，以使组合组件的选定子集的阵列处于可接受的公差内或者产生可接受的结果。

本发明可以具有提供可接受的结果的组合组件的多个子集，从而提供冗余并且提高器件的成品率。本发明具有在阵列意义上提供可接受的结果的组合组件的多个子集，从而在整个阵列上提供冗余并且提高阵列器件的成品率。

本发明可以用于将光学组件装配到发光组件上、装配两个组件之间的电连接、将喷墨喷嘴组件装配到喷射装置组件上以及装配两个组件之间的流体连接(fluidic connection)。一个公开的实施例可以同时实现电连接和光连接(optical connection)或者同时实现电连接和流体连接，其中电连接对应于最适宜的光连接或流体连接。本发明可以同时实现多种连接类型，其中连接的子集彼此关联。

本发明可以使用能够实现较小公差的制造方法来与第二部件组合，使得组合组件的子集落在可接受的界限内或者产生可接受的结果。这些制造方法可包括塑料成型，其使用光刻电镀注塑(LIGA)技术来构造用于塑料或聚合物组件的热印(hot stamping)或喷射模塑(ejectionmolding)的模具。制造方法还包括衬底上的柔版印刷(flexographic)、凹版印刷、胶印或静电照相印刷。衬底可包括塑料片、纸、金属、金属箔、卡片纸和纸板。墨水可由着色剂、聚合物、导电墨水、半导体墨水、电阻墨水和非导电墨水(nonconducting ink)组成。另外，墨水可包含掺杂材料或者折射率匹配材料(index matching material)。

本发明将两个部件装配到一起，每个部件具有系统地设置的大量组件，使得组合组件的子集获得可接受的性能。本发明使用正常情况下不起作用的额外组件，以便使用较低制造公差的部件来制造两个部件的高公差组合。

本发明预期使用组合器件内的单组组合组件。本发明预期使用组合器件内的多于一组组合组件。本发明预期使用组合器件内的全部组合组件。

本发明的一个实施例为喷墨打印头。在该实施例中，为了冗余起见，可以使用额外的组合组件，以便提高打印头的成品率或鲁棒性。在该实施例中，在打印时可以交替使用额外的组合组件以掩饰墨滴位置错误。

图1显示了用于热喷墨打印头(thermal inkjet printhead)的第一部件(10)，其具有一组具有第一间距(40)的第一组件，包括气泡室组件(20a-i)和孔组件(30a-i)。图2a显示了由预装配到导电线路(65)和(55)上的电阻区域(60)组成的电阻元件组件(52)。图2b显示了用于热喷墨打印头的第二部件(50)，其具有一组具有不同于第一间距(40)的第二间距(70)的电阻元件组件(52a-i)。应注意的是，每个电阻元件组件(52a-i)由电阻组件(65)和电子线路组件(60和55)组成，如图2a所示。图3a显示了组合器件(67)(即装配好的热喷墨打印头)，其由固定到第二部件(50)上的第一部件(10)构成，其中第一气泡室组件(20f)和孔组件(30f)与第二电阻元件组件(52f)基本对准。图3b与图3a相同，只是为了清楚起见去掉了一些部件的附图标记。所述第一部件(10)和所述第二部件(50)可以例如通过胶、环氧树脂、紫外线固化环氧树脂或者焊料固定到一起。或者，可以将第一器件和第二器件焊接或者超声波焊接到一起。额外的组件可以位于每个器件上，以使其对准到第一公差。可以通过螺钉、螺母和螺栓或者铆钉将第一器件和第二器件保持在一起。第一部件和第二部件可被设计成咬合(snap)在一起。

第一部件(10)可以使用火印模具(hot stamp mold)由塑料模制而成。可以使用光刻法在诸如SU-8的聚合物上形成图案来制造模具。然后沉积镍层。再电镀镍厚度以制造模具。当模具升温、室温变化或者部件的组成改变时，可能会发生间隔(第一间距)(40)的变化。或者，可以使用SU-8带(tape)来形成第一部件(10)。或者，第一部件(10)可由金属或者金属箔压制而成。在一些实施例中，孔组件和气泡室组件可以是分离的组件，两者不需要都出现在本发明中的第一部件(10)上。孔也可以被称为喷嘴或开口。

第二部件(50)上的该组电阻元件组件(52)可以包括由硅晶片上的SiO₂层上沉积的TaSiN电阻组件(65)材料构成的组件。可以使用铝的气相沉积来建立导电线路组件(60，55)。可以使用常用的光刻技术和材料来形成器件(50)的图案。使用Canon 5X Stepper的光刻技术可以精确到0.5μm内或更低。或者可以在具有更小的精度公差的更快的1X模式下使用Canon 5X Stepper。或者，可以使用用于导电线路的银墨(silver ink)和用于电阻的碳墨来印刷第二部件(50)。衬底可以是塑料、塑料薄膜、纸、木头、玻璃、金属或者金属箔。衬底可以是单独的部件，例如切片纸或者单独的晶片。衬底可以是卷筒材料(webmaterial)，例如纸卷或不锈钢卷。电阻组件之间的第二间距(70)是定义好的。但是在操作过程中，当电阻升温引起第二部件(50)膨胀时，第二间距(70)可能会改变。当平板印刷曝光过程中的环境温度变化、或者晶片温度变化、或者掩模与晶片的对准和划片操作变化时，特别是对于由具有较大热膨胀系数的材料(例如塑料)制成的大的第二部件(50)而言，相邻的第二部件(50)的第二间距(70)可能会变化。

第一间距(40)也是定义好的，尽管在同一批次或运行(run)内的各部件之间、各批次之间、或者当部件通过内部加热或者由于外部环境热量而升温时，第一间距(40)也可能会变化。

对于卷筒材料印刷而言，当卷绕速度(web speed)改变时，这两个间距都可能变化。另外，当卷绕速度改变、卷筒材料绷紧或者卷筒材料吸收水或溶剂时，第一印刷部件相对于第二印刷部件的布置可能会变化。

本发明的一个优选的实施例是特殊的电阻元件组件，其被选择为最优选地对准的电阻元件组件/气泡室孔组合。如图3所示，电阻元件组件52f显示为优选地对准。本发明的实施例包括选择与电阻元件组件52e、52f和52g相对应的组合组件的较大子集，然后交替地使用这三个电阻来打印图像。本领域技术人员会认可的是，通过减小第一间距与第二间距之差，可以增加可接受的组件组合的数量。

本领域技术人员会认可的是，电阻元件组件是墨滴形成机构，也可以使用其他的墨滴形成机构，例如压电换能器、电阻驱动的阀门(paddle)和压电换能器驱动的阀门。

对于喷墨打印机而言，电阻和气泡室上的孔之间的对准控制喷墨滴的方向。可以有目的地选择提供最美观的打印的组件组合，而不是选择似乎是最佳物理对准的对准。此外，可以选择未对准的组件以便有目的地使喷墨滴以随机方式定向，从而隐藏喷墨打印的光栅。

对于组合第一部件(10)与第二部件(50)的制造过程而言，污染物可能会堵住孔组件(30)，致使组合器件无法使用。在这种情况下，进行次佳对准的组件组合的选择。在该示例中，如果孔30f被堵住或塞住，则分别通过对电阻元件组件52e或52g加电压来选择孔30e或30g，以便从这组孔中喷出墨滴。

当组合器件(67)老化时，或者当第二部件(50)由于电阻组件(60)的操作而升温时，所谓的最佳对准组件可能会变化。在示意性实施例中，通过检查电阻元件组件(52)与孔组件(30)的对准或者通过打印测试图案并且为了孔与电阻的最佳组合评估测试图案来进行变化的组件的外部检测。随后，可以测量第一部件或第二部件的温度，并且基于温度读数和可选的第一选定子集来调节所选择的组件。

在上文参考图1至图3描述的热喷墨打印头示例中，第一间距(40)和第二间距(70)之间的差被显示得很大，以便清楚地显示具有两个不同间距的组件的配合部件的效果。应注意的是，在图3a中，孔组件(30a)的下缘接触组件(52b)的上缘，以同样的方式，孔组件(30i)的下缘接触组件(52i)的上缘，容易看出，间距(40)是间距(70)的八分之七，也就是说，间距(40)的八倍与间距(70)的七倍是同样的距离。作为间距(40和70)的这种大的差异的结果，随着组件与最佳对准的对(30f)和(52f)距离增加，组件(52)的电阻元件部分(65)很快相对于孔组件(30)变成明显未对准的。例如，如果以大约21微米的间距(70)制造组件(52)，对应于每英寸1200个，则图3a所示的示例将符合大约18.4微米的孔组件间距(40)。间距(40)与间距(70)之间差则是大约2.6微米，从而如果最佳对准的对(32f)和(52f)是完全对准的，则相邻的组件对e和g将在相反方向上偏离2.6微米。在这种偏离量下，对e、f和g在纸上的打印点位置明显不同，图3a中所显示的所有其他对的打印点位置很可能是不可接受的。因此，图3a所示的组合器件中的九个组件对之中可能只有三分之一是可用的。在一些实施例中，使间距(40)与间距(70)之间具有较小的差和/或各组第一组件(20，30)和第二组件(52)中的元件小于九个，以便在组合器件(67)中提供更高比例的可用对。

一般而言，选择各组组件中包括多少个元件以及间距应当相差多少的设计依据取决于以下因素：1)制造给定间距的组件的公差；2)第一部件与第二部件的对准公差；3)为了提供正确工作的组合对，一对组件所需要的对准；4)在组合器件上提供冗余操作组合对的需求；5)可能例如由于制造或操作温度环境而发生的尺寸变化；6)第一部件和第二部件两者中每个组件的制造成本；以及7)组合器件的空间限制。

图4显示了由方向(80)上的子部件(15a-zz)的第一阵列组成的第一部件(100)，子部件(15a-zz)具有在第二方向(84)上以第一间距(40)具有第一组件(20a-i和30a-i)，其中第一组件包括气泡室组件(20a-i)和孔组件(30a-i)。图5显示了第二部件(110)，包括相同方向(80)上的第二子部件(51a-zz)的第二阵列，第二子部件(51a-zz)具有在第二方向(84)上具有不同于第一间距(40)的第二间距(70)的第二组电阻元件组件(52a-i)。每个电阻元件组件(52a-i)包括TaSiN电阻组件(65)和Al电子线路组件(60和55)，如图2a所示。图6显示了通过固定包括第一子部件(10a-zz)的阵列的第一部件(100)与包括第二子部件(51a-zz)的阵列的第二部件(110)形成基本对准的组合组件的子集的阵列而形成的组合阵列器件(120)。基本对准的组合组件的阵列对准到公差。这被显示为与具有第二组组件(52a-i)的第二子部件(51a-zz)相组合的具有第一组件(20a-i和30a-i)的第一子部件(15a-zz)，其中第一组件的子集(15a-zz的20d和30d)与第二组件的子集(51a-zz的52d)基本对准，从而基本对准的组合组件的子部件的阵列是图6的行d中的阵列。

本领域技术人员会认可的是，对准的组件在第一子部件(15a-zz)和第二子部件(51a-zz)之间不一定是相同的。例如，尽管图6所示的示例显示组合阵列器件的全部列(a到zz)在行d中具有一对对准(即孔组件55d对准到电阻元件组件52d)，但在另一示例中，对于子部件(15a-zz，51a-zz)的一列或多列而言，不同的电阻元件组件和孔组件组合可以是另一对准组合。

可以模制、压印、印刷、使用光刻法蚀刻、机械装配或者机加工具有第一子部件(15a-zz)的阵列的第一部件(100)。可以使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术或MEMs来制造具有第二子部件(51a-zz)的阵列的第二部件(110)。两个部件可以被胶合、环氧树脂粘合、焊接、超声波焊接、螺钉紧固、螺栓紧固或者通过其他方式保持或固定到一起。可在组合阵列器件内选择每个子部件的一组最佳对准的组件。对于组合器件内的每对子部件而言，组可被选择为具有少至一对组件。或者，如果检测到某一特殊对处于非工作状态(order)或者产生不可接受的结果，则可以选择一对次佳对准的组件。或者，可以选择和使用最佳对准的组件对的较大子集。

图7显示了第一部件(210)，其具有在第一方向(85)上具有第一间距(42)且在第二方向(86)上具有不同的第三间距(235)的第一组件(220a-i和230a-i)。另外，多组第一组件(220a-c，230a-c)，(220d-f，230d-f)以及(220g-i，230g-i)偏移第一间距(42)的多倍(45)。图8显示了第二部件(50)，其具有一组在第一方向(87)上具有不同于第一间距(42)的第二间距(72)且在第二方向(89)上具有不同于第三间距(235)的第四间距(237)的第二电阻元件组件(52a-i)。应注意的是，在图8的示例中，第四间距(237)等于零。图9显示了由固定在第二部件(50)上的第一部件(210)构成的组合器件(212)，在所述第一部件(210)上产生与所述第二部件(50)上的所述第二组件(52a-i)对准的所述第一组件(220a-i，230a-i)的子集。图9显示了在组合器件(212)中的两个方向(85和86)上都具有对准的组件(52d，220d和230d)。在该示例中，第一方向85和87以及第二方向86和89分别是基本相同的。

图10显示了由旋转并固定到第二部件(50)上的第一部件(210)构成的组合器件(214)，在所述第一部件(210)上产生与所述第二部件(50)的所述第二组件(52a-i)对准的所述第一组件(220a-i，230a-i)的子集，得到具有最佳对准的52e，220e和230e。在该示例中，第一方向85和87以及第二方向86和89分别相对于彼此略微旋转。

图11显示了包括第一子部件(210a-zz)的阵列的第一部件(275)，第一子部件(210a-zz)具有在第一方向(85)上具有第一间距(42)且在第二方向(86)上具有第三间距(235)的第一组件(220a-i和230a-i)。另外，多组第一组件(220a-c，230a-c)，(220d-f，230d-f)以及(220g-i，230g-i)偏移第一间距(42)的多倍(45)。图12显示了包括第二子部件(51a-zz)的阵列的第二部件(110)，第二子部件(51a-zz)具有一组在第一方向(87)上具有不同于第一间距(42)的第二间距(72)且在第二方向(89)上具有不同于第三间距(235)的第四间距(237)的第二组件(52a-i)。应注意的是，在图12的示例中，第四间距(237)等于零。图13显示了包括固定在第二部件(110)上的第一部件(275)的组合阵列器件(280)，产生在子部件(210a-zz)的第一阵列上具有与第二子部件(50a-zz)的第二阵列上的第二组件(52a-i)的子集对准的第一组件(220a-i，230-i)的子集的组合阵列器件(280)，产生基本对准的组合组件的子集。在图13所示的示例中，基本对准的组合组件的子集是在组合阵列器件(280)的行d中。第一方向85和87以及第二方向86和89分别是基本相同的。

图14显示了组合阵列器件280，其中图11的第一部件(275)被固定到图12的第二部件(110)上且第一部件(275)相对于第二部件(110)旋转和偏移。与整个子部件(51a-zz，210a-zz)的第二组件(220a-i和230a-i)基本对准的电阻元件组件(52a-i)的基本对准的组合组件的子集在组合阵列器件(280)上变化。例如，在一个示例中，子部件50a和210a具有基本对准的组件220g，230g和52g，子部件210c和50c具有基本对准的子部件220a，230a和52a，子部件210zz和50zz具有基本对准的子部件220f，230f和52f。第一方向85和87以及第二方向86和89分别相对于彼此略微旋转。

给定由图13和图14所示的组合阵列器件(275)构造的喷墨打印头，对于每个子部件(51a-zz，210a-zz)，选择基本对准的孔组件(230a-i)、气泡室组件(220a-i)以及电阻元件组件(52a-i)，并且使用它们来打印。给定纸张方向或者打印头与纸张在方向(85)上的相对运动，可以在打印中延迟每个像素以补偿最佳孔/电阻的位置。

或者，对于每个组合子部件(51a-zz，210a-zz)，可以决定使用多于一个最佳对准的孔组件(230a-i)、气泡室组件(220a-i)和电阻元件组件(52a-i)来打印。这样做的一个实施例在两个最佳孔组件/电阻组件组合之间交替，在图像中每隔一行(或者例如在一行当中每隔一个像素)用交替的最佳孔来写，同时电子地延迟像素信息以补偿孔的位置。也可以延迟像素信息以通过电阻组件/孔组件组合补偿墨滴的方向。在沿方向(85，87)的间距(42和72)之间具有小的差异且沿方向(86，87)的间距(235和237)具有小的差异的示意性实施例中，打印头中的所有孔都可以用来打印，使用电阻组件(52a-i)和孔组件(230a-i)之间的未对准来提供每个墨滴某种程度的随机定位，以便掩饰图像噪声。

对于所确定的所有实施例而言，可以在通过每个孔喷出墨滴时监测墨滴的阴影，或者在纸面上检测每个孔所产生的行的存在，从而对每个孔进行操作检查，以避免使用被认定不起作用的孔/电阻组合。在这种情况下，可以为每一列(a-zz)选择次佳的喷嘴。

上文所描述的实施例涉及制造热喷墨打印头，但是本发明的实施例也可以用于制造光学器件或电子器件。图15显示了Kwon的US5561683所公开的表面发射激光二极管组件(300)，其具有光栅组件(320a，320b)以及电极组件(310a-d)。在本发明的实施例中，这种具有包括光栅组件(320a-b)的特征的表面发射激光二极管组件(300)可以被对准。第一部件(330)由具有第一间距(340)的多个表面发射激光二极管组件(300a-i)组成，如图16所示。图17显示了由以不同于第一间距(340)的第二间距(360)设置的透镜组件(350a-i)组成的第二部件(370)。图18显示了Kwon的US5561683所公开的具有表面特征组件(352a-f)的每个透镜组件(350)，表面特征组件(352a-f)被设计为对准到表面发射激光二极管(300)光栅特征组件(320a，320b)。图19显示了包括固定到第一组件激光器(300a-i)的第一部件(330)上的第二透镜组件(350a-i)的第二部件(370)的组合器件(332)，得到与激光组件(300g)最优选对准的透镜组件(350g)。基本对准的组合组件的子集包括对准到激光组件300g的透镜组件350g。通过减小第一间距和第二间距之间的差，可以增加基本对准的组合组件的数量。也可以增加每组组件中的元件数量。

可以选择与表面发射激光二极管或其他发射器件最优选对准的透镜以增加光输出、减小球面像差、减小彗形像差或者减小象散。

本发明还可以应用于例如包括光源、光栅、透镜和光电探测器的其他光学组合器件。

图20显示了包括第一组件(300aa-dd)的第一部件(380)，其中每个组件300是在第一方向(85)上具有第一间距(385)以及在第二方向(86)上具有第三间距(390)的表面发射激光二极管。所述第一部件(380)具有由凸起表面(raised surface)(382，384)构成的可选的对准机构。所述第一部件(380)还可以包括对准标记(386)。图21显示了由第二组件(350aa-dd)构成的第二部件(400)，其中每个组件(350)是在第一方向(85)上具有不同于第一间距(385)的第二间距(410)以及在第二方向(86)上具有不同于第三间距(390)的第四间距(420)的透镜。第二部件(400)还可以包括诸如点接触(402，404，406)的定位机构。第二阵列(400)还可以包括对准标记(408)。

本领域技术人员会认可的是，第一部件(380)和第二部件(400)中所包含的定位机构可以包括平面(flat)、壁、表面、点接触、v形槽、球状连接(ball contact)、楔、键槽、缝、微机械特征(micro mechanicalfeature)、SU-8环氧树脂焊盘(pad)或组合凸点(built up bump)、深反应离子蚀刻硅特征或者用于将一个器件约束或定位到另一器件上的任何其他方式。图22显示了具有以第一组件(300aa-dd)对准到第二组件(350aa-dd)的方式固定到第二部件(400)上的第一部件(380)的组合器件(422)，其中第一组件和第二组件之间的对准被显示在位置aa处。基本对准的组合组件的子集包括由组件300aa和组件350aa组成的组合组件aa。在图22中，通过点接触特征(402，404，406)的大小以及表面(382，384)的位置来控制两个阵列的对准。在模制过程中，难以相对于器件特征的布置保持点接触特征的大小。本发明得到对准到可接受的公差内的对准的第一组件和第二组件至少其中之一。

通过使第二定位机构紧靠到第一对准机构上，可以将第一部件和第二部件保持或固定到一起。当第一部件和第二部件由于环境温度的变化或者由于电气操作或摩擦所引起的热耗散而升温时，第一部件和第二部件可以不同程度地自由膨胀。

可以根据使用来选择对准的组件的子集。当由于环境温度变化或者部件温度变化，第一部件和第二部件不同程度地升温以及部件以不同的速度移动或膨胀时，可以调整最佳对准的组件的子集。

图23显示了具有对准标记(386)的第一部件(380)和具有对准标记(408)的第二部件(400)，使得对准标记用于在第一部件和第二部件被固定到一起时对准第一部件和第二部件。图23示范了基本对准的组合组件的子集，其包括具有固定到第二部件组件(350bc)上的第一部件组件(300bc)的对准的组合组件。该示例中不包括第一部件380上的可选的对准表面(382，384)。

图22和图23所示的固定到第二部件组件(350aa-dd)上的第一部件组件(300aa-dd)可以被分割成不同程度对准的个别的组合器件(aa-dd)。可以选择固定到第二组件(350aa-dd)上的第一组件(300aa-dd)的第一子集以在逆子集(inverse subset)可被忽略或失效时使用。如图15所示，可以通过激光烧蚀表面发射激光二极管组件(300)的电连接组件(310)使公差以外的其余表面发射激光二极管组件(300)失效。

在另一实施例中，图24显示了包括第一组件(300a-i)的第一部件(330)，第一组件(300a-i)包括以间距(340)设置的表面发射激光二极管(300a-i)。每个第一表面发射激光二极管组件(300a-i)具有与其关联的同样具有第一间距(340)的电连接组件(500a-i)。图25显示了由包括具有第二间距(360)的透镜的透镜组件(350a-i)连同以所述第二间距(360)具有个别的手指组件(512a-i)的共用电连接组件(510)组成的第二部件(370)。所述第二间距(360)不同于所述第一间距(340)。图26显示了组合器件(332)，其由固定到第二部件(370)上的第一部件(330)构成，从而第一表面发射激光二极管组件(300a-i)的子集与第二透镜组件(350a-i)对准，同时用于第一表面发射激光二极管的电连接组件(500a-i)对准具有手指(512a-i)的电连接组件(510)，从而第一部件和第二部件(激光二极管300e和透镜350e)之间的对准还包括电连接(500e，512e)。

通过焊料、接触、压力、导电环氧树脂或者通过施加热和压力将两个电导体键合到一起，可以增强电连接。

在另一实施例中，图24显示了具有以间距(340)设置的表面发射激光二极管(300a-i)的第一组件(300a-i)的第一部件(330)。每个第一表面发射激光二极管组件(300a-i)具有与其关联的同样具有第一间距(340)的电连接(500a-i)。图27显示了由以第二间距(360)具有透镜的第二透镜组件(350a-i)连同以多倍所述第二间距(360)具有手指的电连接组件(510a-c)组成的第二部件(372)。所述第二间距(360)不同于所述第一间距(340)。电连接组件(510a-c)被设计成三个相邻的连接位于分别的电路上，允许用最少三个晶体管(未显示)对它们进行个别控制。本领域技术人员会认可的是，取决于间距的大小和每个部件的组件数量，本发明可用于复用组件(multiplexcomponent)。当部件被组合成图28中的组合器件(334)时，则最优选的组合组件是在其自身的电路上，并且存在彼此分离的来自最优选的组合组件的可用的相邻电路。本领域技术人员会认可的是，可以制造两个或更多个电路。本领域技术人员会认可的是，可以使用本发明来实现流体线路(fluidic circuit)或机械连接，而不是电路。图28显示了由固定在第二部件(372)上的第一部件(330)构成的组合器件(334)，其中第一表面发射激光二极管组件(300a-i)的子集对准第二透镜组件(350a-i)，同时电连接组件(500a-i)对准具有手指的电连接组件(510a-c)，从而第一部件和第二部件之间的优选的对准还包括电连接。与优选的对准相邻的第一部件和第二部件之间的对准还包括特有的连接。在图28中，基本对准的组合组件的子集包括组合组件d、e和f。组合组件d和f对准到第一公差。组合组件e对准到第二公差，其中第二公差比第一公差紧密。

本领域技术人员会认可的是，图24具有一组电连接组件(500a-i)，其为个别的电极。图25具有电连接组件(510)，其为具有用于该组内的每个组件的成间距的特征的共用电极。本发明包括成间距的个别组件以及具有成间距的个别的特征的共用组件。另外，图27显示了连接到该组内的多于一个组件的具有成间距的特征的半共用电导体组件(510a-c)。本领域技术人员会认可的是，个别、共用和半共用组件可以是电连接、流路、流体连接、光波导、掺杂硅区域、非导电组件或者具有特征或以成间距单独的其他组件。

本发明期望组合器件可由作为使用两个光刻掩模或两组光刻掩模建立的特征的部件组成。在这种实施例中，通过在一个衬底上光刻形成部件来将部件组合到一起。图29是具有限定晶体管组件的源极组件(411)的特征的掩模(405)。掩模(405)还包含套准标记(401)。图30是具有限定晶体管组件的漏极组件(430)的特征的掩模(425)。掩模(425)还包含套准标记(421)。图31是具有对准标记(440)的包含晶体管的掺杂区域组件(450)的掩模(445)。图32是包含栅极组件(470)和对准标记(460)的掩模(465)。图33是由部件组件(470，411，450和430)组成的衬底(485)上的晶体管组合器件(490)。对于这种类型的晶体管，重要的是控制栅极组件(470)到漏极组件(430)和或到源极组件(411)的距离。典型地，可以在一个步骤中通过相同的掩模来限定漏极组件(430)和源极组件(411)。大器件中的晶体管之间的变异造成晶体管之间的不同电增益。可通过指派步骤来制造源极组件(411)和漏极组件(430)作为以第一间距设置的第一部件的组件，然后指派步骤来制造栅极组件(470)作为以第二间距设置的第二部件的组件，来使用本发明。

图34显示了衬底(467)上所包含的包括对准标记(460)的第一部件掩模(465)，其具有以第一间距(469)设置的晶体管栅极组件(470a-c)。图35显示了将在后续步骤中添加到衬底(467)上的第二部件掩模(405，425)。第二部件掩模(405，425)具有套准标记(401，402)、晶体管源极组件(411a-c)和晶体管漏极组件(430a-c)；其中晶体管源极组件和晶体管漏极组件具有不同于所述第一间距(469)的第二间距(423)。图36显示了将在后续步骤中添加到衬底(467)上的第三部件掩模(445)。该第三部件掩模(445)包括套准标记(440)和晶体管掺杂区域组件(450a-c)。图37是本发明的实施例，显示了具有衬底(467)的组合器件(472)，衬底(467)具有与具有第三晶体管掺杂区域组件(450a-c)的成第二间距(423)的第二晶体管源极和漏极组件(411a-c，430a-c)组合的成第一间距(469)的第一晶体管栅极组件(470a-c)。套准对准标记(401，421440和460)是由平版印刷操作创建的套准对准标记。对准标记用于使标记对准并在由包括一组具有第一间距的第一组件和一组具有第二间距的第二组件的部件构成的组合器件上执行光刻。选择最佳对准的组件的组合或者组合的子集。在图37所示的示例实施例中，通过选择使用源极组件、漏极组件和栅极组件的所指示的晶体管，可以制造同样的晶体管的大阵列。通过激光烧蚀晶体管的源极线、漏极线或栅极线，可以使多余的晶体管失效。本领域技术人员可以认可的是，可以将导电电极特征与晶体管源极、漏极和栅极特征组合，以使用本发明来自动电连接所需的晶体管。

本领域技术人员会认可的是，本发明可用于制造基本相同的晶体管的大阵列，用于驱动有机发光二极管(OLED)、发光二极管或激光二极管的一维或二维阵列，其中光输出取决于电流。在本发明的该实施例中，选择晶体管以传输均匀的电流，从而获得均匀的光输出。

最优选对准的电子组件组合器件可被选择来增加电流或电压增益，减小电阻，提高均匀性，获得目标电阻或增益，提高可靠性，延长预期寿命，提供目标输出波长或者获得目标间隔或重叠。

本领域技术人员会认可的是，本发明可用于包括诸如掺杂半导体区域、导电区域、导体、绝缘体、电阻、带隙材料、折射率匹配区域、反射涂层、反射面和反射层以及非导电区域的组件的电子组合器件中。本领域技术人员会认可的是，本发明可用于具有激光二极管中所使用的谐振腔组件或发光表面或构成透镜或耦合来自于器件的光能的表面特征的组件。

本发明的一个实施例是包括具有微流体室的组件的组合器件。组合器件可具有与上文所描述的上述电子组件或光学组件其中之一组合的微流体室。

本领域技术人员会认可的是，这些实施例的图中所示的第一间距和第二间距之间的差可以比所显示的差小。在图中，间距之间的差被特意放大，以便清楚地显示本发明。给定具有变异的标准差的部件制造公差，令σ等于第一部件和第二部件之间的变异的较高的标准差，期望所有部件落在±6σ内。令P为第一间距，P+ΔP为第二间距。理想地，将设定间距变化(ΔP)、组件宽度(W)以及每个单一部件的组件数量(N)，使得通过设定N＝6σ/ΔP，6σ公差内的部件(±3σ)将确保组合部件在超过99％的时间内具有工作的器件，其中ΔP为工作的组合器件所需的公差。应注意的是，对于正态分布而言，99.73％的数据落在±3σ范围内，给出6σ的范围。或者，全部部件落在±6σ公差内的可能性几乎是100％，因此为了各种实际目的起见，设定N≥12σ/ΔP将确保100％的成品率。本发明的优点在于，通过使用两个分别具有小于±6σ公差的部件，可以实现100％的组合器件成品率。

本发明的一个实施例包括第一间距和第二间距之间的差、用于第一部件和第二部件的制造公差以及选择第一组组件和第二组组件内的组件数量，使得基本对准的组合组件的子集包括一个或多个对准到预定公差的组合组件。

本发明的一个实施例包括第一间距和第二间距之间的差、用于第一部件和第二部件的制造公差以及选择第一组组件和第二组组件内的组件数量，使得基本对准的组合组件的子集包括多于一个对准到预定公差的组合组件。

本发明的另一实施例包括第一间距和第二间距之间的差、用于第一部件和第二部件的制造公差以及选择第一组组件和第二组组件内的组件数量，使得基本对准的组合组件的子集包括多于一个对准到预定的第一公差的组合组件，基本对准的组合组件的子集内的一个组合组件对准到更紧密的第二公差。

本发明的另一实施例包括第一间距和第二间距之间的差、用于第一部件的制造公差和用于第二部件的制造公差以及选择第一组组件和第二组组件内的组件数量，使得全部的组合组件对准到预定的第一公差，基本对准的组合组件的子集内的至少一个组合组件对准到更紧密的第二公差，基本对准的组合组件的子集包括全部的组合组件。

部件列表

10第一部件

15子部件

20气泡室组件(a-i)

30孔组件(a-i)

40第一间距

42第一间距

45多倍

50第二部件

51第二子部件

52电阻元件组件(a-i)

55导体

60电阻

65导体

67组合器件

70第二间距

72第二间距

80第一方向

82纸张方向

84第二方向

85第一方向

86第二方向

87第一方向

89第二方向

100第一部件

110第二部件

120组合阵列器件

210第一子部件

212组合器件

214组合器件

220第一组件(a-i)

230第一组件(a-i)

235第三间距

237第四间距

275第一部件

280组合阵列器件

300表面发射激光二极管组件

320光栅组件

310电极组件

330第一部件

332组合器件

334组合器件

340第一间距

350透镜组件

352表面特征组件

360第二间距

370第二部件

372第二部件

380第一部件

382凸起表面

384凸起表面

385第一间距

386对准标记

390第三间距

400第二部件

401套准标记

402点接触

404点接触

405掩模

406点接触

408对准标记

410第二间距

411源极组件

420第四间距

421套准标记

422组合器件

423第二间距

425掩模

430漏极组件

440对准标记

445掩模

450掺杂区域组件

460对准标记

465掩模

467衬底

469第一间距

470栅极组件

472组合器件

485衬底

490晶体管组合器件

500电连接组件

510电连接组件

512个别手指组件

Claims (20)

1.一种制造组合器件的方法，包括：

提供包括具有第一间距的第一组组件的第一部件；

提供包括具有不同于所述第一间距的第二间距的第二组组件的第二部件；以及

将所述第一部件固定到所述第二部件上以制造组合器件，其中所述组合器件包括基本对准到所述第二组组件的子集的所述第一组组件的子集，以形成基本对准的组合组件的相应子集。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

在组合器件中选择用于操作的基本对准的组合组件的子集。

3.根据权利要求1所述的方法，其中基本对准的组合组件的所述相应子集包括多于一个组合组件。

4.根据权利要求1所述的方法，其中基本对准的组合组件的所述相应子集在预定公差内。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预定公差为第一预定公差，组合组件的所述相应子集包括在第二预定公差内对准的一个组合组件，其中所述第二预定公差比所述第一预定公差紧密。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一间距为P，所述第二间距为P+ΔP，N为所述第一部件中的组件数量，σ为所述第一部件和所述第二部件之间的变异的两个标准差中较大者，其中ΔP被设定为工作的组合组件所需的公差，N大于或等于6σ/ΔP。

7.根据权利要求1所述的方法，所述第一间距和所述第二间距位于第一方向上，其中所述第一部件中的第一组组件在第二方向中具有第三间距，所述第二部件中的第二组组件在所述第二方向中具有第四间距，其中所述第四间距不等于所述第三间距。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述组件包括喷墨孔、喷墨室、墨滴形成机构、激光二极管、发光二极管、透镜、导电线路、半导体、绝缘体、电阻、光栅、光学腔、光源、带隙材料、折射率匹配层、反射涂层、反射表面或反射层、光电探测器、微流体室、晶体管栅极、晶体管漏极以及晶体管源极中的一个或多个。

9.根据权利要求1所述的方法，其中使用胶、环氧树脂、焊料、焊接、机械紧固件、卡口、热键合或胶带将两个部件固定到一起。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个部件一起形成在一个衬底上。

11.根据权利要求10所述的方法，其中使用光刻过程一起形成所述两个部件。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部件或所述第二部件或两者包含套准标记或对准特征。

13.根据权利要求1所述的方法，其中固定步骤允许每个部件相对于其他部件膨胀或者收缩。

14.根据权利要求13所述的方法，其中当所述第一部件或所述第二部件随时间膨胀或收缩时，基本对准的组合组件的子集变化。

15.根据权利要求1所述的方法，其中基本对准的组合组件的子集随时间变化。

16.一种制造组合阵列器件的方法，包括

提供包括第一子部件的阵列的第一部件，其中每个子部件包括具有第一间距的第一组组件；

提供包括第二子部件的阵列的第二部件，其中每个子部件包括具有不同于所述第一间距的第二间距的第二组组件；以及

将所述第一部件固定到所述第二部件上以制造组合阵列器件，其中所述组合阵列器件包括基本对准到所述第二组组件的子集的阵列的所述第一组组件的子集的阵列，以形成基本对准的组合组件的子集的相应阵列。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述组合阵列器件为喷墨打印头；

所述第一组组件包括孔；以及

所述第二组组件包括墨滴形成机构。

18.根据权利要求16所述的方法，其中基本对准的组合组件的子集的所述相应阵列包括多于一个基本对准的组合组件。

19.根据权利要求16所述的方法，其中基本对准的组合组件的子集的所述相应阵列的每个子集在预定公差内包括至少一个基本对准的组合组件。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述预定公差为第一预定公差，对于子集的阵列中的每个子集，基本对准的组合组件的相应子集包括在第二预定公差内对准的一个基本对准的组合组件，其中所述第二预定公差比所述第一预定公差紧密。

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