JP2006321044A - 流体カプラ及びこれを使用する装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】確実且つ安価にダイアタッチ及びインタフェース形成可能とする。
【解決手段】最上層の上側膜層２２及び最下層の下側膜層２８を含む複数個の所定厚みの膜層による多層膜２０を、内部構造付基板３０の上面上に配置／形成する。上下両面に開口するよう各膜層に設けた膜素材のない空洞部によって、上側膜層上面開口４２０と下側膜層下面開口とを流体カップリングする多層膜内縦貫流路４０１や、上側膜層上面開口４２１〜４２６同士をグループ別に流体カップリングする多層膜内横流路４０２，４０３を形成する一方、基板３０内には基板上面開口と基板前面開口３１２等とを流体カップリングし縦貫流路４０１と流体カップリングされる流路３０１を形成して、基板３０、膜層２８，２２及びデバイス６００を流体カップリングさせる。デバイス６００は上側膜層上面開口４２０〜４２６と流体カップリングさせる。
【選択図】図８
【解決手段】最上層の上側膜層２２及び最下層の下側膜層２８を含む複数個の所定厚みの膜層による多層膜２０を、内部構造付基板３０の上面上に配置／形成する。上下両面に開口するよう各膜層に設けた膜素材のない空洞部によって、上側膜層上面開口４２０と下側膜層下面開口とを流体カップリングする多層膜内縦貫流路４０１や、上側膜層上面開口４２１〜４２６同士をグループ別に流体カップリングする多層膜内横流路４０２，４０３を形成する一方、基板３０内には基板上面開口と基板前面開口３１２等とを流体カップリングし縦貫流路４０１と流体カップリングされる流路３０１を形成して、基板３０、膜層２８，２２及びデバイス６００を流体カップリングさせる。デバイス６００は上側膜層上面開口４２０〜４２６と流体カップリングさせる。
【選択図】図８
Description
本発明は、流体カプラ及びこれを使用する装置に関する。
従来におけるダイアタッチはディスペンサ、スクリーン印刷機又はスタンプにより液状又はペースト状の接着剤を被着させるという手法で行われてきたが、今日ではダイカット膜接着剤やエポキシプレフォームも開発されている。
しかるに、純粋なダイアタッチだけでなく、流体、気体等の媒体乃至物質を通すためのインタフェースの形成等をも一緒に実施できるようにすることが、求められ始めている。これを実現するには、漏出や不正相互通流が生じないようにインタフェース（流路）を設計／形成できねばならない。しかし、ダイアタッチだけでなくインタフェース形成をも確実に行えるようにすることは、特に高密度デバイスに関しては困難なことである。即ち、各種構造物によって物質流（搾出流・吐出流）が妨げられることを防ぐには、組立公差を厳しく設定して注意深く組立を行う必要があり、また、組立時に何らかの補助固定具を用いない限り要求公差を満足させられないような場合も多々生じるであろう。互いに別種の媒体乃至物質を通す複数個のインタフェースが必要な場合は、こうした困難性が更に顕著なものになる。
ここに、本発明の一実施形態に係る流体カプラは、（１）内部構造付の基板と、最上層たる上側膜層及び最下層たる下側膜層を含む複数個の所定厚みの膜層を有し基板上面上に配置又は形成された多層膜と、を備え、（２）各膜層に、膜素材により埋められておらず且つそれぞれその膜層の上下両面に開口する１個又は複数個の空洞部が、その膜層がその隣の膜層と流体カップリングすることとなるよう、ひいては上側膜層上面に開口する空洞部のうち少なくとも１個と下側膜層下面に開口する空洞部のうち少なくとも１個とを流体カップリングする多層膜内縦貫流路が少なくとも１個形成されるよう、形成されたものである。
本発明の一実施形態に係る流体カプラは、（１）内部構造付の基板と、最上層たる上側膜層に加え下側膜層を含む複数個の所定厚みの膜層を有し基板上面上に配置又は形成された多層膜と、を備え、（２）各膜層に、膜素材により埋められておらず且つそれぞれその膜層の上下両面に開口する１個又は複数個の空洞部が、その膜層がその隣の膜層と流体カップリングすることとなるよう、ひいては上側膜層上面にある開口同士をグループ別に流体カップリングする多層膜内横流路が１個又は複数個形成されるよう、形成されたものである。
本発明の一実施形態に係る装置は、（１）内部構造付の基板及び基板上面上に配置又は形成された多層膜を有し、この多層膜が、最上層たる上側膜層に加え下側膜層を含む複数個の所定厚みの膜層を有し、各膜層に、膜素材により埋められておらず且つそれぞれその膜層の上下両面に開口する１個又は複数個の空洞部が、その膜層がその隣の膜層と流体カップリングすることとなるよう形成された流体カプラと、（２）上側膜層上面に開口する空洞部のうち１個又は複数個と流体カップリングするよう構成及び配置されたデバイスと、を備える。
本発明の一実施形態に係る装置は、（１）内部構造付の基板及び基板上面上に配置又は形成された多層膜を有し、この多層膜が、上側膜層及び下側膜層を含む複数個の所定厚みの膜層を有し、各膜層に、膜素材により埋められておらず且つそれぞれその膜層の上下両面に開口する空洞部が、その膜層がその隣の膜層と流体カップリングすることとなるよう、ひいては上側膜層と下側膜層を流体カップリングする多層膜内縦貫流路並びに上側膜層上面に開口する空洞部同士を流体カップリングする１個又は複数個の多層膜内横流路が形成されて基板の上面から他の１個又は複数個の面へと延びる基板内流路に多層膜内縦貫流路が流体カップリングされるよう、形成された流体カプラと、（２）多層膜内縦貫流路のうち１個又は複数個及び多層膜内横流路のうち１個又は複数個と流体カップリングするよう構成及び配置されたデバイスと、を備える。
総じていうと、以下説明する流体カプラは、内部構造を有する基板の上面上に多層膜を配置乃至形成した構成を有する。この多層膜は、複数個の膜層を互いに位置を合わせて積層した構成であり、少なくとも最上層たる上側膜層及び最下層たる下側膜層を有する。上側膜層及び下側膜層を含め、各膜層は所定の厚みを有する（即ちその上面と下面の間隔が所定間隔である）。各膜層の内部には、膜素材により埋められていない領域即ち空洞部が随所に形成され、それら空洞部はその膜層の上下両面に開口する。その結果として、多層膜内に、上側膜層と下側膜層とを流体カップリングする多層膜内縦貫流路が形成される他、上側膜層に開口する空洞部同士を流体カップリングする多層膜内横流路が１個又は複数個形成される。また、基板内にはその基板の上面開口からその基板の他面開口へと延びる基板内流路が形成され、多層膜内縦貫流路はこの基板内流路に流体カップリングされる。そして、多層膜内縦貫流路のうち１個又は複数個及び多層膜内横流路のうち１個又は複数個と流体カップリングするよう、上側膜層の上にはある種のデバイスが配置される。
図１の一部破断斜視図に示す第１の膜層２２は所定の厚み２２９を有している。この厚み２２９によって、この膜層２２の上面２１と下面の間隔、ひいては上面２１上に配置される他の物体（例えば後述のデバイス６００）の下面と下面下に配置される第２の膜層２８（図２参照）の上面との間隔が、決まる。また、この膜層２２には膜素材により埋まっていない領域、即ち図中の円形断面の空洞部２２０及び８個の長方形又は正方形断面の空洞部２２１〜２２８が形成されて、それらはそれぞれ膜層２２の上下両面に開口している。なお、膜層２２の厚み２２９は例えば約１ｍｍとする。
図２の一部破断斜視図に示す第２の膜層２８は所定の厚み２８９を有している。この厚み２８９によって、この膜層２８の上面と下面２９の間隔、ひいては上面上に配置される第１の膜層２２の下面と下面２９下に配置される基板３０（図４参照）の上面３１との間隔が、決まる。また、この膜層２８には膜素材により埋まっていない領域、即ち図中の円形断面の空洞部２８０並びに２個の細長い空洞部２８１及び２８４が形成されていて、それらは膜層２８の上下両面に開口している。図示の如く、円形空洞部２８０の左側に配置乃至形成されている第１の長尺空洞部２８１は、何れも細長くてほぼ長方形の第１セグメント２８１Ａ、第２セグメント２８１Ｂ及び第３セグメント２８１Ｃから構成されており、円形空洞部２８０の右側に配置乃至形成されている第２の長尺空洞部２８４も、何れも細長くてほぼ長方形の第１セグメント２８４Ａ、第２セグメント２８４Ｂ及び第３セグメント２８４Ｃから構成されている。なお、膜層２８の厚み２８９は例えば約１ｍｍとする。
図３の一部破断斜視図に示す多層膜２０は、図２に示した第２の膜層２８の上に図１に示した第１の膜層２２を配置乃至形成することによって、図示の如く第１の膜層２２が上側膜層となり第２の膜層２８が下側膜層となるよう、また上側膜層２２の上面２１が多層膜２０の上面となり下側膜層２８の下面２９が多層膜２０の下面となるよう、形成されている。上側膜層２２側の空洞部２２０〜２２８のうち何個かはその隣の膜層即ち下側膜層２８と、また下側膜層２８側の空洞部２８０、２８１及び２８４のうち何個かはその隣の膜層即ち上側膜層２２と、それぞれ流体カップリングするよう配置形成されており、これによって、多層膜２０内に３個の流路４０１〜４０３が形成されている。
そのうち多層膜内縦貫流路４０１は、図示の如く、上側膜層空洞部２２０と下側膜層空洞部２８０を接いで形成された円形断面流路であり、多層膜上面２１及び多層膜下面２９双方に開口するよう縦方向に延びている。
多層膜内左第１横流路４０２は、図示の如く、上側膜層２２に設けられている第１群の空洞部２２１、２２３及び２２５と下側膜層２８内の左側空洞部２８１とを接いで形成された流路であり、多層膜内縦貫流路４０１の左側を、前寄りにある空洞部２２１の開口から左側空洞部２８１の第１セグメント前端２８１Ｘ及び第１セグメント後端２８１Ｙを経て中側の空洞部２２３の開口へ、更にこの空洞部２２３から左側空洞部２８１の第１セグメント後端２８１Ｙ及び第３セグメント後端２８１Ｚを経て後寄りの空洞部２２５の開口へと、概ね横方向に延びている。
多層膜内右第２横流路４０３は、図示の如く、上側膜層２２に設けられている第２群の空洞部２２２、２２４及び２２６と下側膜層２８内の右側空洞部２８４とを接いで形成された流路であり、多層膜内縦貫流路４０１の右側を、前寄りにある空洞部２２２の開口から右側空洞部２８４の第１セグメント前端２８４Ｘ及び第１セグメント後端２８４Ｙを経て中側の空洞部２２４の開口へ、更にこの空洞部２２４から右側空洞部２８４の第１セグメント後端２８４Ｙ及び第３セグメント後端２８４Ｚを経て後寄りの空洞部２２６の開口へと、概ね横方向に延びている。
同図中の各部材及び各部分の寸法は、μｍ（１０-6ｍ）オーダーからｍｍ（１０-3ｍ）以上のオーダーまで、様々な寸法とすることができる。
図４の斜視立体図に示す基板３０には基板内流路３０１が形成されており、この基板内流路３０１は、基板上面３１に形成されている円形の基板上面開口３１１を、基板３０の前面３２、背面３３、左側面３４、右側面３５及び下面３６に形成されている他の円形の開口３１２〜３１６のうち何個かと、任意に連通させている。なお、３８は基板３０の右前辺、３９は基板３０の左前辺である。
図５の斜視立体図に示す如く、本発明の一実施形態に係る流体カプラ５００は、基板上面３１上に多層膜２０を配置乃至形成した構成を有している。下側膜層２８側の円形空洞部２８の位置及び形状を基板上面３１における開口３１１の位置及び形状と概ね正確に一致させてあるので、図３に示した多層膜内縦貫流路４０１が基板内流路３０１と流体カップリングするのがわかろう。また、図５に示すように、下側膜層２８の空洞部２８０、２８１及び２８４はそれぞれ多層膜下面２９に開口している（順に開口４８０、４８１及び４８４）。
同図に示した流体カプラ５００においては、別様に描いた図６に示す如く、上側膜層２２の円形空洞部２２０及び下側膜層２８の円形空洞部２８０の位置を何れも基板上面開口３１１の位置と概ね一致させてあるため、多層膜内縦貫流路４０１は基板内流路３０１と流体カップリングする。
図５及び図６に示す如く、上側膜層２２の３個の空洞部２２１、２２３及び２２５を下側膜層２８の空洞部２８１に沿って並べそれらを流体カップリングさせることによって、多層膜内左第１横流路４０２が形成されている。
同じく両図に示す如く、上側膜層２２の３個の空洞部２２２、２２４及び２２６を下側膜層２８の空洞部２８４に沿って並べそれらを流体カップリングさせることによって、多層膜内右第２横流路４０３が形成されている。
図６に示す如く、上側膜層２２の９個の空洞部２２０〜２２８は何れも上側膜層上面２１に開口している（順に開口４２０〜４２８）。
なお、同図に示した流体カプラ５００については次の各実施形態を掲げ得よう。
例えば、多層膜２０を構成する膜層を膜層２２及び２８のみとする。
例えば、多層膜２０を構成する膜層を３個以上とする。
例えば、多層膜２０が構造接合テープ（structural bonding tape）、接着性の膜（接着剤の膜）又は両面粘着テープの層を１個又は複数個有する。
例えば、基板３０の一部又は全体が金属例えばアルミニウムから形成される。
例えば、基板３０の一部又は全体がプラスチックから形成される。
例えば、基板３０の一部又は全体が、多層膜２０を形成している膜素材と同一又は類似の膜素材から形成される。
例えば、基板３０が、構造接合テープ、接着性の膜又は両面粘着テープの層を１個又は複数個有する。
例えば、基板３０の一部又は全体が、ガラス、セラミック、水晶乃至結晶体又はポリマ膜素材から形成される。
図７の斜視立体図に例示する装置７００は図５及び図６に示した流体カプラ５００にデバイス６００を組み合わせた装置であり、円形断面の多層膜内縦貫流路４０１は、図示の如く、多層膜２０並びにその上面２１及び下面２９と略直交する軸４０１．１を有している。
図中多層膜上面２１上に配置されているデバイス６００は、多層膜内縦貫流路４０１の開口４２０、多層膜内左第１横流路４０２の開口４２１及び４２３、並びに多層膜内右第２横流路４０３の開口４２２及び４２４と流体カップリングするよう構成及び配置されている。
図中のデバイス６００は、例えば、流体イジェクタや流体ディスペンサを構成しており、また例えば、微小機械デバイス、微小電気機械デバイス、又はその通称であるＭＥＭＳデバイスを構成している。
同図に示されている構成、特にそのうちのデバイス６００については先に列記した特許文献のうち特許文献３〜１５を参照されたい。これらの特許文献には、微小機械デバイス、微小電子機械デバイス又はＭＥＭＳデバイスとして構成された流体イジェクタや流体ディスペンサの例が何個か、詳細に示されている。なお、これらの特許文献により開示されている内容についてはこの参照を以て文言通りに、即ち本願中にそれらと同一の文言をもれなく記載し説明した場合と同様の法的効果を以て、本願に組み込まれるものとする。
同図中のデバイス６００は、例えばセンシングデバイス、センサ、バイオプロセシングデバイス又は生体液処理デバイスを構成している。
図７に示した装置７００においては、そのデバイス６００が、別様に描いた図８に示す如く、多層膜上面２１上に配置されており、且つ、５個の開口４２０〜４２４、ひいては多層膜内の縦貫流路４０１並びに横流路４０２及び４０３と流体カップリングするよう配置及び構成されている。
同図中、多層膜内左第１横流路４０２に連なる３個の開口４２１、４２３及び４２５は、多層膜内縦貫流路４０１の軸４０１．１の左側に配置形成されている。なかでも、第１開口４２１は軸４０１．１よりも前寄りにあり、第２開口４２３は軸４０１．１よりも後寄りにあり、第３開口４２５は第２開口４２３よりも更に後寄りにある。
同図中、多層膜内右第２横流路４０３に連なる３個の開口４２２、４２４及び４２６は、多層膜内縦貫流路４０１の軸４０１．１の右側に配置形成されている。なかでも、第１開口４２２は軸４０１．１よりも前寄りにあり、第２開口４２４は軸４０１．１よりも後寄りにあり、第３開口４２６は第２開口４２４よりも更に後寄りにある。
同図中、多層膜内左第１横流路４０２の第１開口４２１及び第２開口４２３並びに多層膜内右第２横流路４０３の第１開口４２２及び第２開口４２４は、多層膜内縦貫流路４０１の軸４０１．１から略等距離になるよう、配置形成されている。
なお、同図に示した装置７００については次の各実施形態を掲げ得よう。
装置７００を構成するデバイス６００は、例えば、流体イジェクタ、流体ディスペンサ、センシングデバイス、センサ、バイオプロセシングデバイス、バイオプロセッサ及び生体液処理デバイスのうち何れかを構成する。
装置７００を構成するデバイス６００は、例えば、微小機械デバイス、微小電気機械デバイス及びＭＥＭＳデバイスのうち何れかを構成する。
装置７００内の多層膜内縦貫流路４０１、多層膜内左第１横流路４０２及び多層膜内右第２横流路４０３は、例えば、任意の流体（一種類でもよいし複数種類でもよい）を移送可能なように形成できる。これらの流路４０１〜４０３を介して移送する流体の候補としては、例えば、臭気・芳香・香気の源になる流体、食事・化粧・医療で使用される流体、使用者の周囲にある流体等を掲げ得る。より細かには、芳香剤、香水、香料、薬品、医薬品、健康薬品、健康食品、興奮剤、気分高揚剤、気分増進剤、フェロモン、化粧品、美容剤、ローション、モイスチャリングクリーム、保湿剤、保水剤、湿潤剤、防臭剤、消臭剤、腋臭止め、デオドラント、殺ダニ剤、殺鼠剤、殺菌剤、殺虫剤、消毒剤、衛生剤、雰囲気内物質、空気、生体液、マーキング液等を掲げ得る。ここで「雰囲気内物質」と称しているのは、デバイス６００が置かれている雰囲気（例えば大気や浸漬媒）中に分散又は懸濁して存在しておりデバイス６００に接近することがあるあらゆる物質のことであり、例えば、これらに限られるものでもないが、人間の体液の飛沫、人間の体液が気体状になったもの、人体から発せられる悪臭・香気・芳香等、人体に由来するあらゆる物質やそうした物質の組合せによって生じるあらゆるものである。また、「マーキング液」と称しているのは、例えばインクのように印刷や複写に使用される物質のことであり、インクには限られない。
次に、本発明の一実施形態に係るプロセス、即ち媒体乃至物質を通すための多層型インタフェースを形成形成可能な複合型ダイアタッチプロセスについて説明する。本プロセスにおいては、レーザカッティング、注型、ダイカット等された自粘着構造プラスチック膜（self-adhesive structural plastic film）その他の構造接合テープによる膜を膜層として使用することにより、ダイ側流路、膜層内流路及び基板側流路の位置や形状が相互に精密に一致した多層型流路を形成できるようにしている。このプロセスの利点の一つは、膜層内に流路構造の一部を設けているためアセンブリの基層をなす基板が簡素な構造でよく、従って低コストで大量に且つ歩留まりよく生産できることである。また、このプロセスの他の利点としては、組立時における接着素材除去が不要であること、補助固定具無しで瞬時に組み立てることができること、スループットが高いこと等がある。更に、ダイアタッチプロセスに媒体乃至物質の流路を形成するプロセスが組み込まれているため、柔軟性が高くしかも安上がりな組立手法であるにもかかわらず、複雑な機能乃至機構を実現できる。また、この手法を発展的に利用し、複数個のチップを備えるアセンブリ、例えばマルチチップインクジェットプリントヘッド等のマルチチップアセンブリを製造することもできる。
本プロセスによって製造できるのは例えば先に図８に示した装置７００である。装置７００、例えば流体ＭＥＭＳドロップイジェクタ（流体の液滴を吐出する機能を有するＭＥＭＳデバイス）は、基板３０上にダイモジュール（前述のデバイス６００；単に「ダイ」とも称する）を含むモジュールを取り付けた（アタッチした）ものであり、この種のイジェクタ７００においては、そのダイ６００との接続用に、媒体乃至物質を通すためのインタフェースを二種類形成する必要がある。即ち、液体（例えばインク；以下同様）用のインタフェースと、空気用のインタフェースである。ダイ６００のサイズが例えば約５ｍｍ×約５ｍｍと小さいため、二種類のポートの位置、即ち流体ポートたる開口４２０の形成部位と、空気ポートたる開口４２１〜４２４の形成部位を、互いに非常に近い位置にせざるを得ない。
同図の流体ＭＥＭＳドロップイジェクタ７００を製造するに当たっては、まず例えばアルミニウム製のブロックの内部にドリル等で例えば２ｍｍ径の孔をあけることによって、流体用の流路３０１が形成された基板３０を作成する。また、構造接着膜（structrural adhesive film）その他の構造結合テープによる２個の膜に、ＣＡＤデータに従いレーザアブレーションプロセスによるレーザカッティングを施すことにより、流体用ポート４２０及び通気用ポート４２１〜４２４が形成された膜層２２及び２８を作成する。こうした膜層２２及び２８を用いることによって、ポート４２０〜４２４に対するダイ６００のポート位置合わせを、ダイアタッチと一括して行うことができる。また、レーザカッティングによって形成されるのは具体的には空洞部２２０〜２２８、２８０、２８１及び２８４である。そのうち空洞部２２０及び２８０は、両者で形成するスルーホールの開口４２０がダイ６００の中央の直下になる位置に、形成する。このスルーホールは流体用インタフェース即ち流体用の流路４０１となり、その開口４２０は流体ポートになる。また、空洞部２２１〜２２４の開口４２１〜４２４はその直上にダイ６００の四隅が配置される位置に形成し、空洞部２２５及び２２６の開口４２５及び４２６はダイ６００のアクティブエリア外になる場所に形成する。空洞部２２１及び２２３から空洞部２８１を経て空洞部２２５に至る流路４０２、並びに空洞部２２２及び２２４から空洞部２８４を経て空洞部２２６に至る流路４０３は、互いに仕切られ分離された空気用の流路となり、その開口４２１〜４２４は空気ポートになる。空気流路４０２及び４０３による通気によって、イジェクタ膜背後の圧力を大気圧に等化することができる。
本プロセスは様々な装置の外装乃至表面処理に使用できる。本プロセスの試行結果によれば、組立工程がかなり単純になり、材料の無駄がかなり減少し、歩留まりが上昇した。特に、製造アセンブリ個数がかなり多数になるまで１００％の歩留まりが得られた。
次に、本プロセスにて肝要な工程であるダイアタッチ先膜層作成工程、即ち図１に示した上側膜層２２及び図２に示した下側膜層２８を作成する工程について、図１〜図３を参照して説明する。まず最初は、ＣＡＤデータのうち下側膜層２８に係る特徴的構成部分を規定するデータに基づき１個の層にレーザ処理を施すことにより、ＣＡＤデータ上の特徴的構成部分が実現された下側膜層２８を作成する。次に、下側膜層２８から保護ライナー層を剥がした上で、下側膜層２８の上に次の層、即ち特徴的構成部分がまだ形成されていない膜状の層（ブランク層）を被着させることにより、膜層積層体を作成する。下側膜層２８の上に被着した膜には、ＣＡＤデータのうち上側膜層２２に係る特徴的構成部分を規定するデータに基づき、レーザ処理を施す。これにより、上側膜層２２を含めた最終部品形態即ち図３に示した多層膜２０を作成する。なお、ここでは２個の膜層２２及び２８からなる多層膜２０を作成する手順について説明したが、多層膜２０を構成する膜層の個数には特に制限はなく、使用する膜層の個数はその用途に応じ適宜設定することができる。
図３に示した多層膜２０を作成する際に使用できる膜素材としては、例えば、米国ミネソタ州セントポール所在の３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な商品名９２４４構造接合テープがある（「３Ｍ」は登録商標）。この膜素材はその両面に接着剤が付された両面粘着性の素材であり、粘着面保護のため、先にもふれた保護ライナー層が付されている。その接着剤に粘着性があるため、最終的にできあがる部品は、取り立てて補助固定具を使用しなくても、他の部材例えば基板３０やダイ６００に対して固定することができる。アセンブリを構成する部材同士の貼り合わせが終わったら、その仕掛品を約１５０℃に加熱した炉内に投入し、接着剤の層を完全に硬化させる。硬化が終わって完成したアセンブリは、後工程に送って更なる処理に供することができる。
図３に示した多層膜２０を作成する際に使用できる素材としては、更に、接着性の膜や両面粘着テープがある。両面粘着テープとしては、各種熱硬化性素材又は各種熱可塑性素材により形成されたポリマ膜を含むもの等を、使用することができる。
図３に示した多層膜２０を作成する際に使用できる熱硬化性素材としては、アクリル系接着剤、エポキシ系素材、シリコーン系素材、ニトリル系素材、フェノール系素材等があり、熱可塑性素材としては、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド等がある。
図１〜図３に示した実施形態には、更なる特徴的構成を付加することができる。そうした特徴的構成の中には、本発明によって初めて実現可能になったものがある。例えば、ダイモジュール６００には制御用電子回路に対する電気的インタフェースを設ける必要があるが、これは、ダイ６００に隣接して印刷回路基板を配置し、その印刷回路基板とダイ６００の入出力パッドとをワイヤボンディングすることにより、実現することができる。従前の外装形態であれば、同様の工程にてネジや粘着テープ等による固定手法を併用する必要があったが、本実施形態では、多層膜２０即ち多層型の接続仲介部材の表層に粘着面が現れているため、ダイアタッチと同時に又は相前後して基板３０上（より詳細にはその多層膜２０上）に置くことで印刷回路基板を固定でき、従って印刷回路基板固定用のネジ等が不要になり部品点数が減る。加えて、素材の中には他の素材と一緒に使用できない素材があるが、従来のように使用する素材の種類が多いと、そうした禁忌的な素材組合せを避けるのが面倒である。本実施形態では、使用する素材の種類が少ないため、素材同士の相性が合わなくて使用素材や設計を変えねばならなくなる状況が、発生しにくい。従って、従来に比べ、技術的に見てより優れた装置７００を設計・作成できる機会が増える。
図１〜図３に示した実施形態には、更に、膜層へのレーザ処理の際に基準マーク或いは位置合わせマークを形成することができる、という利点もある。ここで基準マーク、位置合わせマークと称しているのは、上を向いている開口のうち、基板３０に対する位置合わせをより容易に行えるようにし、ひいては媒体乃至物質の流路に対するダイ６００の位置合わせをより容易に行えるようにするための開口のことである。図中の２個の空洞部２２７及び２２８がこれに該当する開口を呈する特徴的構造であり、ダイモジュール６００の対角隅部付近にこれら空洞部２２７及び２２８が形成されているため、組立時にダイ６００を好適に位置決めすることができる。この位置決めにより、流体流路（インク流路）４０１や空気流路４０２及び４０３が対応する構造に対してぴったりと番うことになるため、位置ずれによる不良が減って歩留まりが更に向上する。
総括的に述べると、本発明には次に列記する効果を含め各種の効果がある。
第１に、液状接着剤を使用する必要がないため、液状接着剤を取り扱うための装置及びその必要経費が不要になる。
第２に、各種媒体乃至物質が通る流路の道筋を高密度且つ高解像度で作成することができ、しかもそれらを好適に封止できる。
第３に、クランプ等の補助固定具無しにそのアセンブリ自体で固定できる。
第４に、媒体乃至物質の不正相互通流が発生しにくく且つ封止の完全性も高いため、歩留まりが高い。
第５に、要求公差が低水準であるため基板コストが廉価になる。
第６に、多数の層を有するアセンブリや高度なアセンブリを一体形成することができる。
第７に、内部に組み込まれる構造物同士の位置決め精度が高く従って歩留まりが高い。
更に、本発明はダイのアレイにも拡張適用できる。例えば、インクジェットプリントヘッドを作成する際には複数個のダイを互いに近接又は密接配置して使用することがあり、またその配置の仕方を要求通りの仕方としなければならない場合があるが、そうした場合にも、本発明を適用することによって、従来は甘受せざるを得なかった種々の問題を克服しつつ、二色分であれ四色分であれ所要個数のインク送給経路を所要態様で実現することが可能になる。また、あるダイに対して複数種類の流体を送給する必要がある場合、本発明に係る処理・加工が施された基板を２個用いて三層コネクタを構成すれば、マニホルドからダイへの流体送給経路を互いに立体交差させることができる。即ち、三層コネクタの一方の側にマニホルドから他方の側にあるダイへの流体送給経路を、三層コネクタ内で立体的に交差させて実現することができる。そして、膜層の個数を増やせば、更に複雑な経路を実現することができる。
２０ 多層膜、２１ 多層膜上面、２２ 上側膜層、２８ 下側膜層、２９ 多層膜下面、３０ 基板、３１ 基板上面、３２ 基板前面、３３ 基板背面、３４ 基板左側面、３５ 基板右側面、３６ 基板下面、３８ 基板右前辺、３９ 基板左前辺、２２０ 上側膜層円形空洞部、２２１ 上側膜層左前空洞部、２２２ 上側膜層右前空洞部、２２３ 上側膜層左中空洞部、２２４ 上側膜層右中空洞部、２２５ 上側膜層左後空洞部、２２６ 上側膜層右後空洞部、２２７ 上側膜層左隅空洞部、２２８ 上側膜層右隅空洞部、２２９ 上側膜層の厚み（上下面間隔）、２８０ 下側膜層円形空洞部、２８１ 下側膜層左側空洞部、２８１Ａ 下側膜層左側空洞部第１セグメント、２８１Ｂ 下側膜層左側空洞部第２セグメント、２８１Ｃ 下側膜層左側空洞部第３セグメント、２８１Ｘ 下側膜層左側空洞部第１セグメント前端、２８１Ｙ 下側膜層左側空洞部第１セグメント後端、２８１Ｚ 下側膜層左側空洞部第３セグメント後端、２８４ 下側膜層右側空洞部、２８４Ａ 下側膜層右側空洞部第１セグメント、２８４Ｂ 下側膜層右側空洞部第２セグメント、２８４Ｃ 下側膜層右側空洞部第３セグメント、２８４Ｘ 下側膜層右側空洞部第１セグメント前端、２８４Ｙ 下側膜層右側空洞部第１セグメント後端、２８４Ｚ 下側膜層右側空洞部第３セグメント後端、２８９ 下側膜層の厚み（上下面間隔）、３０１ 基板内流路、３１１ 基板上面開口、３１２ 基板前面開口、３１３ 基板背面開口、３１４ 基板左側面開口、３１５ 基板右側面開口、３１６ 基板下面開口、４０１ 多層膜内縦貫流路、４０１．１ 多層膜内縦貫流路の軸、４０２ 多層膜内左第１横流路、４０３ 多層膜内右第２横流路、４２０〜４２８ 多層膜上面空洞部開口、４８０，４８１，４８４ 多層膜下面空洞部開口、５００ 流体カプラ、６００ デバイス、７００ 流体カプラ５００とデバイス６００を組み合わせた装置。
Claims (6)
- 内部構造付の基板と、最上層たる上側膜層及び最下層たる下側膜層を含む複数の所定厚みの膜層を有し基板上面上に配置又は形成された多層膜と、を備え、
各膜層に、膜素材により埋められておらず且つそれぞれその膜層の上下両面に開口する１個又は複数個の空洞部が、その膜層がその隣の膜層と流体カップリングすることとなるよう、ひいては上側膜層上面に開口する空洞部のうち少なくとも１個と下側膜層下面に開口する空洞部のうち少なくとも１個とを流体カップリングする多層膜内縦貫流路が少なくとも１個形成されるよう、形成された流体カプラ。 - 請求項１記載の流体カプラであって、上記多層膜に、上側膜層上面に開口する空洞部同士をグループ別に流体カップリングする多層膜内横流路が１個又は複数個形成された流体カプラ。
- 請求項２記載の流体カプラであって、上記基板に、その基板の上面に加えその基板の他面即ち前面、背面、左側面、右側面及び底面のうち１個又は複数個の面に開口し、当該基板上面開口のうち少なくとも１個と当該基板他面開口のうち１個又は複数個とを流体カップリングする基板内流路が、少なくとも１個形成され、上記多層膜が、多層膜内縦貫流路のうち少なくとも１個と基板内流路のうち少なくとも１個とが流体カップリングするよう構成及び配置された流体カプラ。
- 内部構造付の基板と、最上層たる上側膜層に加え下側膜層を含む複数個の所定厚みの膜層を有し基板の上面上に配置又は形成された多層膜と、を備え、
各膜層に、膜素材により埋められておらず且つそれぞれその膜層の上下両面に開口する１個又は複数個の空洞部が、その膜層がその隣の膜層と流体カップリングすることとなるよう、ひいては上側膜層上面に開口する空洞部同士をグループ別に流体カップリングする多層膜内横流路が１個又は複数個形成されるよう、形成された流体カプラ。 - 内部構造付の基板及び基板上面上に配置又は形成された多層膜を有し、この多層膜が、最上層たる上側膜層に加え下側膜層を含む複数個の所定厚みの膜層を有し、各膜層に、膜素材により埋められておらず且つそれぞれその膜層の上下両面に開口する１個又は複数個の空洞部が、その膜層がその隣の膜層と流体カップリングすることとなるよう形成された流体カプラと、
上側膜層上面に開口する空洞部のうち１個又は複数個と流体カップリングするよう構成及び配置されたデバイスと、
を備える装置。 - 内部構造付の基板及び基板上面上に配置又は形成された多層膜を有し、この多層膜が、上側膜層及び下側膜層を含む複数個の所定厚みの膜層を有し、各膜層に、膜素材により埋められておらず且つそれぞれその膜層の上下両面に開口する空洞部が、その膜層がその隣の膜層と流体カップリングすることとなるよう、ひいては上側膜層と下側膜層を流体カップリングする多層膜内縦貫流路並びに上側膜層上面に開口する空洞部同士を流体カップリングする１個又は複数個の多層膜内横流路が形成されて基板の上面から他の１個又は複数個の面へと延びる基板内流路に多層膜内縦貫流路が流体カップリングされるよう、形成された流体カプラと、
多層膜内縦貫流路のうち１個又は複数個及び多層膜内横流路のうち１個又は複数個と流体カップリングするよう構成及び配置されたデバイスと、
を備える装置。
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