本專利根據(jù)美國法典第35卷119(e)條要求2014年4月16日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/980,422的權(quán)益,其由此通過引用以其整體被并入。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開一般涉及電極陣列,并且更特別地涉及液滴致動器制造裝置、系統(tǒng)和相關(guān)方法。
背景技術(shù):
液滴致動器被使用在各種微流控(microfluidic)操作中以用于操縱和分析流體的離散體積。液滴致動器包括通過間隙分離的兩個板,其中板中的至少一個包含涂敷有疏水和/或電介質(zhì)材料的電極陣列。制造液滴致動器牽涉創(chuàng)建電極陣列,其在時間和估價方面可以要求高生產(chǎn)成本來限定電極陣列而不犧牲陣列的電極的技術(shù)性能質(zhì)量。
附圖說明
圖1是用于創(chuàng)建示例液滴致動器的基底襯底的第一示例機組的圖。
圖2A是經(jīng)由圖1的第一示例機組創(chuàng)建的在示例基底襯底上的示例電極圖案的頂視圖。圖2B是經(jīng)由寬場激光燒蝕創(chuàng)建的圖2A的示例電極圖案的部分的頂視圖。圖2C是使用激光燒蝕劃片技術(shù)創(chuàng)建的圖2A的示例電極圖案的部分的頂視圖。圖2D是沿圖2A的1-1線取得的包括多個電極陣列的示例基底襯底的橫截面視圖。圖2E是沿圖2A的2-2線取得的電極圖案的橫截面視圖。
圖3是用于創(chuàng)建示例液滴致動器的頂部襯底的第二示例機組的圖。
圖4是用于合并經(jīng)由圖1的第一示例機組創(chuàng)建的示例基底襯底與經(jīng)由圖3的第二示例機組創(chuàng)建的示例頂部襯底的第三示例機組的圖。
圖5是用于圖1的第一示例機組、圖3的第二示例機組和圖4的第三示例機組的示例處理系統(tǒng)的框圖。
圖6是可以用于實現(xiàn)在本文中所公開的示例的示例方法的流程圖。
圖7是供在本文中所公開的示例使用的處理器平臺的圖。
圖不是按比例的。而是,為了澄清多個層和區(qū),在繪圖中可能放大層的厚度。在任何可能的場合,相同的參考數(shù)字將貫穿(一個或多個)繪圖和隨附書面描述使用以指代相同或類似的部分。如在本專利中所使用的,陳述任何部分(例如層、膜、區(qū)域或板)以任何方式定位在另一部分上(例如定位在其上、位于其上、設(shè)置在其上或形成在其上等),意味著所引用的部分與另一部分接觸,或者所引用的部分在另一部分之上,其中一個或多個中間部分位于其之間。陳述任何部分與另一部分接觸意味著在兩個部分之間不存在中間部分。
具體實施方式
在本文中公開了牽涉液滴致動器的制造的方法、系統(tǒng)和裝置。液滴致動器被使用在微流控分析中,并且特別地,被使用在基于液滴的或數(shù)字的微流控領(lǐng)域中。液滴致動器包含通過間隙分離的兩個表面。表面中的至少一個包括通過疏水材料或電介質(zhì)被涂敷或絕緣的電極陣列。可以通過根據(jù)例如電潤濕或介電電泳過程向電極陣列的電極選擇性地施加電勢以影響疏水和/或電介質(zhì)表面的潤濕性質(zhì)來在疏水和/或電介質(zhì)材料的表面上操縱被設(shè)置在間隙中的液滴。被設(shè)置在間隙中的液滴可以包括生物流體樣本,諸如例如血液、等離子體、血清、唾液、汗液等。電勢可以被用于在陣列的相鄰電極之間輸送液滴,和/或合并或分裂液滴,作為各種分析的部分,包括例如DNA測序和蛋白質(zhì)分析。
制造在本文中所公開的示例液滴致動器包括:在基底表面上創(chuàng)建包括電極陣列的電極圖案;和用展現(xiàn)疏水和/或電介質(zhì)性質(zhì)的材料的至少一個層涂敷表面。產(chǎn)生示例液滴致動器還包括:創(chuàng)建頂部襯底,其可以包括被涂敷有具有疏水和/或電介質(zhì)品質(zhì)的材料的導(dǎo)電表面;以及以間隔開的距離結(jié)合(例如接合)頂部襯底和底部襯底以容納液滴。在至少基底襯底上創(chuàng)建的電極陣列的圖案基于電極的設(shè)計質(zhì)量,其影響液滴致動器的性能諸如例如導(dǎo)電性和電極間距。增加襯底的單位面積的電極數(shù)目提供不同地定尺寸的電極的容納和陣列中的電極的較大交錯指狀(inter-digitation)。電極陣列中的較高分辨率導(dǎo)致由液滴致動器致動的液滴大小的增加的精度并且促進電極之間的液滴輸送的簡易性。
用于制造液滴致動器的已知方法和系統(tǒng)要求生產(chǎn)效率與電極陣列質(zhì)量之間的折衷。例如,光刻方法提供在限定電極陣列方面的高空間分辨率,但是牽涉緩慢的生產(chǎn)時間和昂貴的工藝(methodology)。例如,光刻方法牽涉在襯底上沉積光致抗蝕劑以經(jīng)由化學(xué)處理在襯底中刻圖案。沉積光致抗蝕劑必須跨襯底重復(fù)以形成各個電極陣列,這增加生產(chǎn)時間。而且,使用光刻方法形成的液滴致動器要求后處理步驟諸如清洗液滴致動器以從襯底移除光致抗蝕劑。然而,微量化學(xué)品可能在漂洗之后保留在襯底上并且可以在襯底上導(dǎo)致水印。另外,盡管光刻方法可以提供電極陣列的高空間分辨率,但是結(jié)果得到的電極陣列的線和間隙的質(zhì)量可以是質(zhì)量差的,包括由于關(guān)于光致抗蝕劑在襯底上的沉積的不一致所致的液滴致動器之間的隨機(例如非系統(tǒng)的)缺陷和限定電極陣列的粗糙邊緣。
用來改進生產(chǎn)效率的嘗試包括在印刷電路板上印刷電極。然而,盡管印刷電路板的使用可以以相比于光刻方法減少的材料成本提供液滴致動器的更快生產(chǎn),但是陣列的空間分辨率被犧牲,其影響液滴致動器在生成和操縱液滴方面的能力。牽涉印刷電路板的液滴致動器制造方法學(xué)還可能要求多個步驟來將支撐表面和/或疏水表面中的一個或多個結(jié)合或附著到印刷電路板以形成液滴致動器的基底層。
在本文中所公開的是用于作為卷對卷組裝的部分使用激光燒蝕制造液滴致動器的示例方法和系統(tǒng)。激光燒蝕可以通過以受控方式經(jīng)由激光束從固體襯底移除材料來以快速的生產(chǎn)速度限定包括多個電極的電極陣列而不犧牲電極質(zhì)量。經(jīng)由激光燒蝕產(chǎn)生的電極的技術(shù)優(yōu)點包括相比于經(jīng)印刷的電極的增加的導(dǎo)電性;低程度的表面粗糙度;與限定電極特征的邊緣相關(guān)聯(lián)的低程度的粗糙度,從而改進陣列的電極的交錯數(shù)字化;以及陣列的相應(yīng)電極的特征之間的低程度的變化。激光燒蝕可以產(chǎn)生包括從例如小于5μm到大約10μm度量的線和間隙的電極圖案。另外,激光燒蝕不要求溶劑的使用,其通過留下對生產(chǎn)環(huán)境有害的殘留物或化學(xué)品而可能負面地干擾結(jié)果得到的液滴致動器的使用。
在本文中所公開的示例方法和系統(tǒng)經(jīng)由卷對卷組裝實現(xiàn),其可以操作成以高速度移動襯底通過各種站,所述高速度包括例如每秒數(shù)米的速率。卷對卷組裝促進卷起的襯底的展開、襯底通過站的前進和經(jīng)處理的襯底重新卷繞成卷。因此,液滴致動器的基底和/或頂部襯底可以以迅速、連續(xù)的步伐通過激光燒蝕站、疏水和/或電介質(zhì)印刷機和固化站中的一個或多個來被處理而不損害結(jié)果得到的液滴致動器的技術(shù)質(zhì)量。另外,所公開的示例方法和系統(tǒng)產(chǎn)生不要求關(guān)于例如電極陣列、疏水和/或電介質(zhì)層和/或支撐結(jié)構(gòu)基底的另外單獨組裝的基底襯底和/或頂部襯底,從而減少操作時間和成本。因此,在本文中所公開的示例提供液滴致動器的高效生產(chǎn)而不犧牲微流控器件的質(zhì)量。
用于制作液滴致動器的在本文中所公開的示例方法包括用激光燒蝕第一襯底以在第一襯底上形成電極陣列。示例方法包括向電極陣列施加疏水或電介質(zhì)材料中的至少一個以在第一襯底上形成第一經(jīng)處理層。示例方法還包括將第一襯底與第二襯底對準(zhǔn)。第二襯底包括第二經(jīng)處理層。在示例方法中,對準(zhǔn)包括在第一經(jīng)處理層的至少部分與第二經(jīng)處理層的至少部分之間的間隙。
在一些示例中,方法包括在第一襯底與第二襯底之間插入一個或多個毛細管以創(chuàng)建間隙。
在一些示例中,方法包括固化疏水材料或電介質(zhì)中的至少一個以形成第一經(jīng)處理層。在一些示例中,固化疏水材料包括將疏水或電介質(zhì)材料中的至少一個暴露于熱或紫外光中的至少一個。
在一些示例中,燒蝕第一襯底包括經(jīng)由透鏡將圖案投影到第一襯底的部分上并且使激光集中在所述部分上。在這樣的示例中,激光要穿透所述部分以在所述部分上形成圖案。而且,在一些這樣的示例中,圖案包括多個線和間隙,線具有大約10微米的寬度。
而且,在一些示例中,燒蝕第一襯底包括接連地將第一襯底的多個部分暴露于激光。在這樣的示例中,激光將把電極陣列形成到多個部分中的每一個上。
在一些示例中,方法包括與多個部分中的第二部分暴露于激光大體同時地用疏水或電介質(zhì)材料中的至少一個涂敷多個部分中的第一部分。
在一些示例中,第一襯底包括至少第一部分和第二部分。第一部分和第二部分中的每一個包括相應(yīng)電極陣列。在這樣的示例中,第二襯底包括至少第三部分和第四部分。而且,在這樣的示例中,將第一襯底與第二襯底對準(zhǔn)包括以第一間隔開距離對準(zhǔn)第一部分和第三部分并且以第二間隔開距離對準(zhǔn)第二部分和第四部分。第一間隔開距離和第二間隔開距離對應(yīng)于間隙。在一些示例中,方法包括切分經(jīng)對準(zhǔn)的第一襯底和第二襯底,其中切分基于第一部分和第三部分以及第二部分和第四部分的對準(zhǔn)。而且,在一些示例中,方法包括利用粘合劑材料分別接合第一部分第三部分以及第二部分和第四部分。
在本文中還公開的是一種示例系統(tǒng),包括用來在多個位置之間驅(qū)動第一襯底的多個滾筒。示例系統(tǒng)包括用來當(dāng)?shù)谝灰r底處于多個位置中的第一位置中時穿透第一襯底的激光。激光將在第一襯底上形成至少一個電極圖案。示例系統(tǒng)包括用來當(dāng)?shù)谝灰r底處于多個位置中的第二位置中時向至少一個電極圖案施加疏水或電介質(zhì)材料中的至少一個的印刷機。在示例系統(tǒng)中,多個滾筒將把第一襯底從第二位置驅(qū)動到多個位置中的第三位置。在第三位置中,第一襯底將與第二襯底對準(zhǔn)以形成液滴致動器。
在一些示例中,激光將在多個滾筒的操作期間大體連續(xù)地脈動并且激光將在多個滾筒的操作期間穿透第一襯底的一個或多個部分。
在一些示例中,第一襯底包括第一層和第二層。第二層包括導(dǎo)電材料。在一些示例中,第一襯底包括設(shè)置在第一層與第二層之間的第三層。第三層將把第二層附著到第一層。
在一些示例中,激光將移除第二層的至少部分以形成電極圖案。
在一些示例中,第二層在第一卷中被設(shè)置在第一層上。多個滾筒將展開第一卷以將第一襯底驅(qū)動到第一位置。多個滾筒將把第一襯底驅(qū)動到第三位置以形成第二卷。在這樣的示例中,第二層在第三位置中被設(shè)置在第一層上。
所公開的示例中的一些包括用來切割第二卷以形成至少一個微流控芯片的分裂器。
而且,在一些示例中,印刷機包括一個或多個涂敷滾筒以向至少一個電極圖案施加疏水或電介質(zhì)材料中的至少一個。在一些示例中,涂敷滾筒將向第一襯底施加防污垢材料。
在一些示例中,系統(tǒng)還包括用來在第三位置中將第一襯底與第二襯底對準(zhǔn)的合并器(merger)。在一些示例中,合并器包括兩個滾筒。而且,所公開的示例中的一些包括用來固化疏水材料或電介質(zhì)材料中的至少一個的固化站。所公開的示例中的一些還包括用來將第一襯底的至少第一部分與第二襯底的至少第一部分接合的接合站。經(jīng)接合的部分包括至少一個電極圖案。
在本文中還公開的是一種示例方法,包括使用激光在第一片上對電極陣列圖案化。示例方法包括向第一片施加疏水材料或電介質(zhì)中的至少一個以創(chuàng)建第一經(jīng)處理層。示例方法包括向第二片施加疏水材料或電介質(zhì)中的至少一個以創(chuàng)建第二經(jīng)處理層。示例方法還包括以間隔開距離關(guān)聯(lián)第一片和第二片。第一經(jīng)處理層是相對于電極陣列和在第一經(jīng)處理層與第二經(jīng)處理層之間接收的液滴的絕緣層。
在一些示例中,方法包括固化第一經(jīng)處理層和第二經(jīng)處理層。
在一些示例中,關(guān)聯(lián)第一片和第二片包括:以第一取向?qū)Φ诙?jīng)處理層取向,第一取向與第一經(jīng)處理層的第二取向相反;以及以大體平行配置合并第一經(jīng)處理層和第二經(jīng)處理層。在一些示例中,合并第一片和第二片包括向第一片或第二片中的至少一個施加粘合劑材料以及接合第一片與第二片。在這樣的示例中,接合將保持第一片與第二片之間的間隔開距離。
在一些示例中,第二片包括大體單個電極。第二經(jīng)處理層將使電極絕緣。
在一些示例中,方法包括在第二片上對電極陣列圖案化。在一些示例中,第二片包括非導(dǎo)電材料。
在一些示例中,方法包括模壓第一片以在第一片上創(chuàng)建一個或多個凸起。在這樣的示例中,凸起將以間隔開距離分離第一片和第二片。
在本文中還公開的是一種示例裝置,包括非導(dǎo)電層和導(dǎo)電層。導(dǎo)電層被附著到非導(dǎo)電層。示例裝置包括被設(shè)置在導(dǎo)電層中的電極圖案。電極圖案通過疏水或電介質(zhì)材料中的至少一個被絕緣。在示例裝置中,非導(dǎo)電層的至少部分包括電極圖案的特征。
在一些示例中,特征是電極圖案的至少部分的輪廓。在一些示例中,電極圖案包括線并且特征至少部分地對應(yīng)于線在電極圖案中的位置。而且,在一些示例中,特征是非導(dǎo)電層的部分的凹陷或非導(dǎo)電層的部分的表面中的凸起中的至少一個。
在一些示例中,示例裝置包括被設(shè)置在電極圖案上的防污垢層。
在本文中還公開的是一種用于從其形成多個液滴致動器的示例襯底薄板條。襯底薄板條包括非導(dǎo)電層和耦合到非導(dǎo)電層的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層包括第一電極圖案和第二電極圖案。第二電極圖案與第一電極圖案間隔開。第一電極圖案包括第一標(biāo)記并且第二電極圖案包括第二標(biāo)記。第一標(biāo)記大體等同于第二標(biāo)記。襯底薄板條還包括被設(shè)置在相應(yīng)第一和第二電極圖案的大體整體上方的疏水層或電介質(zhì)層中的至少一個。
在一些示例中,第一標(biāo)記和第二標(biāo)記基于在相應(yīng)第一和第二電極圖案上的第一和第二標(biāo)記的大小或位置中的至少一個而大體等同。
在一些示例中,第一電極圖案包括多個線和間隙。線具有大約10微米的寬度。而且,在一些示例中,導(dǎo)電層的厚度小于大約120納米。
在一些示例中,非導(dǎo)電層限定其中的凹槽。凹槽基于第一電極圖案。
襯底薄板條的一些示例包括被設(shè)置在導(dǎo)電層與非導(dǎo)電層之間以將導(dǎo)電層耦合到非導(dǎo)電層的粘合劑層。
在一些示例中,第一電極圖案包括線和間距,并且鄰接間距的線的邊緣大體光滑。而且,在一些示例中,標(biāo)記是限定電極圖案的線的中斷。
在本文中還公開的是一種包括具有塑料層和金屬層的第一襯底的示例裝置。示例裝置還包括形成在金屬層中的電極圖案。電極圖案通過疏水或電介質(zhì)材料中的至少一個被絕緣。電極圖案包括線,所述線具有限定其之間的間距的至少部分彎曲的邊緣。
在一些示例中,示例裝置包括與第一襯底對準(zhǔn)的第二襯底,其中對準(zhǔn)包括第一襯底與第二襯底之間的間隙。在一些示例中,一個或多個凸起被設(shè)置在間隙中。在一些示例中,凸起是毛細管。而且,在一些示例中,第二襯底包括疏水或電介質(zhì)材料中的至少一個。
在一些示例中,塑料層包括對應(yīng)于形成在金屬層中的電極圖案的部分彎曲的凹槽。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖,圖1是用于創(chuàng)建液滴致動器的基底襯底的第一示例系統(tǒng)或機組100的圖。第一示例機組100包括一系列或多個滾筒,包括第一滾筒102、第二滾筒104和第三滾筒106,其以同步旋轉(zhuǎn)操作以驅(qū)動基底襯底108通過第一示例機組100。第一示例機組100可以包括除第一至第三滾筒102、104、106之外的滾筒以使用卷對卷(roll-to-roll)技術(shù)來移動基底襯底108通過機組。其它示例可以使用傳送機、皮帶輪和/或(一個或多個)任何其它合適的輸運機構(gòu)。在切割基底襯底108或者對其定尺寸以產(chǎn)生各個液滴致動器之前,可以將基底襯底108視為在基底襯底108移動通過第一示例機組100時可以處于卷起、部分卷起或未卷起配置中的襯底薄板條。
在第一示例機組100中,第一滾筒102旋轉(zhuǎn)以展開基底襯底108,其在一些示例中是卷起配置中的單個片?;滓r底108包括第一層110和第二層112。在該示例中,第一層110包括非導(dǎo)電柔性襯底,諸如例如塑料,并且第二層112包括導(dǎo)電材料。第二層112的導(dǎo)電材料可以例如是諸如金、銀或銅之類的金屬或諸如導(dǎo)電聚合物之類的非金屬導(dǎo)體。在其它示例中,可以使用(一個或多個)不同金屬或者(一個或多個)金屬的(一個或多個)組合和/或(一個或多個)導(dǎo)電聚合物。在一些示例中,基底襯底108包括設(shè)置在非導(dǎo)電第一層110與導(dǎo)電第二層112之間的粘合劑層113。作為示例,粘合劑層113可以包括鉻,其中金層被設(shè)置在鉻粘合劑層113的頂部上以形成導(dǎo)電第二層112。因此,在圖1的基底襯底108中,在通過第一滾筒102展開之前,非導(dǎo)電第一層110和導(dǎo)電第二層112被預(yù)先附著以形成基底襯底108。
在圖1的示例基底襯底108中,非導(dǎo)電第一層110具有小于大約500nm的厚度。如以下將描述的,這樣的厚度允許基底襯底108經(jīng)由多個滾筒移動通過示例第一機組100。而且,在一些示例中,非導(dǎo)電第一層110的厚度大于導(dǎo)電第二層112的厚度。作為示例,導(dǎo)電第二層112的厚度可以為近似30nm。在其它示例中,導(dǎo)電第二層112的厚度小于大約500nm,并且在一些示例中第二層112的厚度小于大約120nm。在一些示例中,基于例如第一和/或第二層110、112的材料和/或由基底襯底108形成的液滴致動器要用于的操作目的而選擇非導(dǎo)電第一層110和/或?qū)щ姷诙?12的厚度。
第一滾筒102將基底襯底108驅(qū)動到激光燒蝕站114。激光燒蝕站114包括包含要投影到基底襯底108的導(dǎo)電第二層112上的主圖案(master pattern)118的掩模116。與掩模116相關(guān)聯(lián)的主圖案118可以基于諸如分辨率(例如要燒蝕的基底襯底108的單位面積的電極數(shù)目)、電極大小、限定電極圖案的線的配置、電極的交錯指狀和/或電極之間的間隙或間距之類的特性而預(yù)先限定。在一些示例中,基于基底襯底108與其相關(guān)聯(lián)的液滴致動器的一個或多個操作用途(例如供生物和/或化學(xué)試驗使用)來選擇主圖案118的特性。而且,在一些示例中,主圖案118可配置或可重配置以使激光燒蝕站114能夠在基底襯底108上形成不同圖案。附加地或可替換地,在一些示例中,掩模116可由一個或多個可替換的掩模取代。
激光燒蝕站114包括透鏡120。當(dāng)基底襯底108作為滾筒(例如第一滾筒102)的旋轉(zhuǎn)的結(jié)果而遭遇激光燒蝕站114時,基底襯底108的部分122在透鏡120下方經(jīng)過或在透鏡120旁邊經(jīng)過。部分122可以是例如具有比基底襯底108的面積更小的面積并且包括導(dǎo)電第二層112的基底襯底108的矩形或方形區(qū)段。透鏡120將主圖案118的至少部分成像或投影到與部分122相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電第二層112上。經(jīng)由掩模116和透鏡120將激光束124引導(dǎo)到部分122上使得激光束124基于所投影的主圖案118而選擇性地穿透導(dǎo)電第二層112。在一些示例中,非導(dǎo)電第一層110或部分(例如非導(dǎo)電第一層110的厚度的小部分)也可以基于所投影的主圖案118而被激光束124穿透。掩模116的實心部分阻擋激光束124,并且掩模116的開口部分允許激光束124穿過掩模116并且與基底襯底108接觸。激光束124可以與例如準(zhǔn)分子激光相關(guān)聯(lián)。
作為暴露于激光束124的結(jié)果,部分122的經(jīng)輻照的非導(dǎo)電第一層110吸收與激光束124相關(guān)聯(lián)的能量。經(jīng)輻照的非導(dǎo)電第一層110經(jīng)歷光化離解,導(dǎo)致依照主圖案118的非導(dǎo)電第一層110的結(jié)構(gòu)鍵的選擇性斷裂和與經(jīng)輻照的非導(dǎo)電第一層110重疊的導(dǎo)電第二層112的部分和非導(dǎo)電第一層110的片段的脫模以形成導(dǎo)電第二層112上的電極陣列126。因此,作為電極陣列126的形成期間的非導(dǎo)電第一層110中的激光束124的穿透的結(jié)果的非導(dǎo)電第一層110的片段的脫??梢詫?dǎo)致對非導(dǎo)電第一層110的結(jié)構(gòu)改變。這樣的結(jié)構(gòu)改變可以更改非導(dǎo)電第一層110的外觀。
如以上所公開的,激光束124依照主圖案118掩模116而選擇性地穿透非導(dǎo)電第一層110和導(dǎo)電第二層112。因此,所脫模的非導(dǎo)電第一層110的部分或片段基于主圖案118,使得在非導(dǎo)電第一層110的碎裂之后,非導(dǎo)電第一層110包括對應(yīng)于電極陣列126的主物118的特征。非導(dǎo)電第一層110中的特征或標(biāo)記可以包括例如主圖案118的至少部分的輪廓或大體輪廓。在一些示例中,非導(dǎo)電第一層110包括作為激光束124穿透到非導(dǎo)電第一層110中的結(jié)果而形成的損傷(例如燒痕)。損傷可以包括例如非導(dǎo)電第一層110的至少某個部分的厚度中的改變、非導(dǎo)電第一層110的部分中的凹陷(例如凹槽)或非導(dǎo)電第一層110的表面中的凸起(例如作為非導(dǎo)電第一層110的斷裂和碎裂的結(jié)果)。凹陷可以包括形成非導(dǎo)電第一層110中的壁的有角或傾斜的部分。因此,作為非導(dǎo)電第一層110和導(dǎo)電第二層112對激光束124的同時暴露的結(jié)果,非導(dǎo)電第一層110可以經(jīng)歷一個或多個結(jié)構(gòu)改變,其可以反映在凹槽、凸起、標(biāo)記、變色等中,如以下將結(jié)合圖2E進一步公開的那樣。
在一些示例中,激光束124穿透基底襯底108的深度(例如輻射強度)基于非導(dǎo)電第一層110和/或?qū)щ姷诙?12的深度(例如厚度)被預(yù)先限定。在一些示例中,激光束124穿透深度可調(diào)節(jié)以改變作為底層非導(dǎo)電第一層110的碎裂的結(jié)果的激光束124燒蝕導(dǎo)電第二層112的深度。在一些示例中,該調(diào)節(jié)在示例系統(tǒng)100操作時是動態(tài)的。而且,在一些示例中,基底襯底108在暴露于激光束124之后經(jīng)歷清洗以移除顆粒和/或表面污染物。
如在圖1中所圖示的,在暴露于激光燒蝕站114之后,基底襯底108的部分122包括電極陣列126。電極陣列126由形成到導(dǎo)電第二層112中的多個電極構(gòu)成(圖2A)。作為暴露于激光束124和非導(dǎo)電第一層110的碎裂的結(jié)果,從基底襯底108移除導(dǎo)電第二層112的部分。與電極陣列126相關(guān)聯(lián)的被移除部分基于主圖案118。在一些示例中,被移除部分匹配掩模116的開口部分。
例如,圖2A圖示在暴露于圖1的第一示例機組100的激光燒蝕站114之后基底襯底108的部分122的頂視圖。如在圖2A示出,暴露于激光124導(dǎo)致導(dǎo)電第二層112上的經(jīng)激光燒蝕的電極圖案200的形成。經(jīng)激光燒蝕的電極圖案200包括線202和間距204,其對應(yīng)于經(jīng)由圖1的透鏡120投影到部分122上的主圖案118。
在示例電極圖案200中,線202和間距204限定形成電極陣列126的一個或多個陣列電極206。示例電極圖案200還包括一個或多個非陣列電極208。不是電極陣列126的部分的非陣列電極208促進液滴致動操作期間的外部電氣連接。電極圖案200的陣列電極206和非陣列電極208可以在大小和/或形狀方面變化。例如,非陣列電極208可以為大體方形形狀,而陣列電極206可以處于除方形之外的配置。電極圖案200的電極206、208的形狀和/或大小由與投影到基底襯底108上的主圖案118相關(guān)聯(lián)的線202和間距204限定。作為經(jīng)由激光燒蝕的形成的結(jié)果,關(guān)于電極206、208的邊緣限定與例如用于形成電極陣列的其它方法(諸如光刻或印刷電路板方法)相比,限定電極206、208的線202大體光滑和/或具有充分減少的粗糙度。
在一些示例中,經(jīng)由激光燒蝕措施形成的線202和/或間距204(例如具有寬度:)近似10μm;在其它示例中,線202和/或間距204大于或小于10μm(例如大約5μm)。線202和/或間距204的布置和大小限定電極陣列126的分辨率。例如,線202之間的最小間距204允許電極陣列126內(nèi)的緊密接近的較大數(shù)目的陣列電極206(例如陣列電極206的交錯數(shù)字化),并且如以下將公開的,減少在相鄰電極之間施加的電介質(zhì)和/或疏水材料的量。因此,經(jīng)激光燒蝕的電極圖案200的特征使有助于結(jié)果得到的液滴致動器的操作的部分122的表面積最大化,從而減少形成各個液滴致動器所必要的材料的量。另外,陣列電極206的增加的交錯指狀促進以其經(jīng)由電勢的操縱而在基底襯底108上致動液滴的簡易性。電極陣列126的增加的分辨率還改進被致動的液滴大小的精度。
激光燒蝕站114處的基底襯底或薄板條108的部分122的激光燒蝕可以經(jīng)由寬場燒蝕或經(jīng)由光柵掃描化(rastering)實現(xiàn)。寬場燒蝕牽涉大體整個部分122上方的激光束124的暴露。通過利用非導(dǎo)電第一層110和導(dǎo)電第二層112對激光束124的暴露的大體單個事例(例如激光束124的單個閃爍)而從導(dǎo)電第二層112移除材料來在部分122上創(chuàng)建主圖案118。在寬場激光燒蝕中,主圖案118因而跨與部分122相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電第二層112的區(qū)域同時被創(chuàng)建以便以高速度燒蝕基底襯底108。圖2B是經(jīng)由基于主圖案118的寬場燒蝕創(chuàng)建的圖2A的電極圖案200的部分210的頂視圖。如在圖2B中示出的,部分210包括限定電極圖案200的線202和間距204。線202和/或間距204可以具有小于10μm的寬度。同樣如在圖2B中示出的,線202的邊緣212大體光滑并且沒有大體粗糙、銳利、尖銳或不平坦的部分。這樣的光滑且經(jīng)限定的邊緣212由通過激光束124對基底襯底108的輻照以利用部分122上的激光束214的單個暴露創(chuàng)建主圖案118而導(dǎo)致。
可替換地,激光燒蝕可以經(jīng)由光柵掃描化或劃片實現(xiàn),其中激光束124迭代地將主圖案118蝕刻到部分122中以當(dāng)基底襯底108和/或激光束124移動時在導(dǎo)電第二層112中形成電極圖案200,包括電極陣列126。在其中使用光柵掃描化技術(shù)的示例中,電極圖案200在不使用掩模116的情況下被數(shù)字確定。例如,為了迭代地將主圖案118蝕刻到部分122中,激光束124沿基底襯底108移動以經(jīng)由相鄰的一系列各個脈沖將主圖案118刻到導(dǎo)電第二層112中。各個脈沖導(dǎo)致具有例如30和200μm之間的寬度的線202。在其中光柵掃描化用于形成電極圖案200的示例中,相比于寬場激光燒蝕,陣列電極206的邊緣由于通過各個激光脈沖迭代地穿透導(dǎo)電第二層112形成的脈沖標(biāo)記而可能不太光滑。
圖2C是使用激光燒蝕光柵掃描化或劃片技術(shù)創(chuàng)建的圖2A的電極圖案200的部分214的頂視圖。作為用來將主圖案118蝕刻到基底襯底108中的脈沖轉(zhuǎn)換角度的結(jié)果,限定電極圖案200的線202的邊緣216不同于在圖2B中示出的經(jīng)由寬場激光燒蝕創(chuàng)建的電極圖案200的邊緣212。例如,經(jīng)由光柵掃描化創(chuàng)建的部分214的邊緣216包括對應(yīng)于部分214對激光束124的各個脈沖的迭代暴露的彎曲、部分彎曲或波狀特征。而且,因為各個脈沖輻照基底襯底108的相鄰部分,因此邊緣216的彎曲或波狀特征限定相應(yīng)線202上方的圖案或至少部分圖案,在于由激光束124的第一激光脈沖引起的第一彎曲特征可以類似于或部分類似于由激光束124的第二激光脈沖引起的第二彎曲特征。因此,經(jīng)由光柵掃描化創(chuàng)建的電極圖案200的邊緣216可以區(qū)別于經(jīng)由諸如光刻之類的技術(shù)創(chuàng)建的電極圖案,其可以導(dǎo)致具有隨機、不規(guī)則形狀的邊緣的線。
圖2A-C圖示在暴露于圖1的激光燒蝕站114處的激光束124之后從基底襯底108的頂視圖可見的電極圖案200的特征。圖2D是沿圖2A的1-1線取得的在暴露于圖1的第一示例機組100的激光燒蝕站114之后基底襯底108的部分122的橫截面視圖。如在圖2D中所示出的,部分122包括非導(dǎo)電第一層110和導(dǎo)電第二層112,其包括跨基底襯底108形成的電極圖案200的電極陣列126的重復(fù)。盡管基底襯底108的部分122被示出具有三個電極陣列126,但是部分122可以包括更少或附加的圖2A的電極圖案200的電極陣列126。而且,部分122是基底襯底或薄板條108的部分。
如以上關(guān)于圖2A所公開的,電極陣列126包括一個或多個陣列電極206。激光束124在激光束124脈動或?qū)⒕€202和對應(yīng)間距204蝕刻到導(dǎo)電第二層112中以限定陣列電極206時穿透導(dǎo)電第二層112的厚度t。激光束124穿透到導(dǎo)電第二層112中的深度可以基于例如導(dǎo)電第二層112的厚度t1和/或激光束124的強度。在一些示例中,激光束124穿透大體等于厚度t1、小于厚度t1的深度,或者大于厚度t1的深度,使得激光束124穿透非導(dǎo)電層110的部分,如以下將結(jié)合圖2E所公開的。而且,激光束124關(guān)于分辨率或基底襯底108的單位面積的電極206的數(shù)目、陣列電極206的大小以及線202和其間的間距204的配置(其限定陣列電極206的交錯指狀的程度)而限定電極陣列126的特征。
盡管激光燒蝕導(dǎo)致包括具有增加的分辨率的電極陣列126的良好限定的電極圖案200,但是在一些示例中,掩模116或透鏡120中的缺陷或不完美可以導(dǎo)致基底襯底108中的對應(yīng)缺陷。這樣的缺陷可以包括掩模116或透鏡120上的碎片、允許激光束124輻照基底襯底108(其中這樣的暴露不被意圖)的掩模116中的開口(例如掩模116中的附加開口或比意圖的更寬的開口)、和/或防止激光束124穿透基底襯底108(其中穿透被意圖)的掩模116中的不完美(例如掩模116中的不完全開口)。掩模116中的碎片(例如頭發(fā)、灰塵等)或不完美可以導(dǎo)致結(jié)果得到的電極圖案200中的中斷或不一致,諸如間隙或?qū)ο薅姌O圖案200的線202和/或間距204的形狀的更改)。缺陷的另一示例包括由于主圖案118中的缺陷所致的主圖案118中的間距204中的不一致。
圖2D圖示包括缺陷或標(biāo)記212的基底襯底108的導(dǎo)電第二層112。在示例部分122中,缺陷212被包括在跨基底襯底108的電極圖案200的電極陣列126的迭代中的每一個中。然而,缺陷212可以位于電極圖案200中的其它地方,諸如與非陣列電極208連接。在其中電極圖案200使用寬場激光燒蝕形成的示例中,缺陷212是系統(tǒng)的,或者在部分122的電極陣列126中的每一個中大體等同。特別地,缺陷212的系統(tǒng)發(fā)生由用以同時形成多個電極圖案200的激光束124在大體整個部分122上方的暴露引起。因此,在基底襯底108暴露于激光燒蝕站114處的激光束124時被輻照到導(dǎo)電第二層112中的電極圖案200中的每一個中大體均勻地復(fù)制缺陷212。例如,缺陷212可以設(shè)置在相對于相應(yīng)電極圖案200大體相同位置處。而且,缺陷212在相應(yīng)電極圖案200內(nèi)可以是大體相同大小。因此,結(jié)果得到的襯底薄板條,包括基底襯底108和電極圖案200,包括電極圖案200中的每一個中的大體等同、系統(tǒng)重現(xiàn)的缺陷212。
在一些示例中,諸如缺陷212之類的標(biāo)記可以是有目的的。例如,這樣的標(biāo)記可以被包括作為跨所有電極圖案200出現(xiàn)以標(biāo)識特定制造商、制造班次、產(chǎn)品或制造位置的簽名。
圖2E是沿圖2A的2-2線取得的包括電極圖案200的部分122的橫截面視圖。作為示例,圖2E圖示除電極陣列126之外的電極圖案200的區(qū)段。例如,圖2E圖示限定非陣列電極208中的一個或多個的線202和間距204。
如以上結(jié)合圖1和2D關(guān)于基底襯底108對激光束124的暴露所公開的,在一些示例中,激光束124選擇性地穿透通過導(dǎo)電第二層112和非導(dǎo)電第一層110。在這樣的示例中,激光束124穿透通過導(dǎo)電第二層112的厚度t1和非導(dǎo)電第一層110的厚度t2,其可以小于或充分小于非導(dǎo)電第一層110的總厚度t3。非導(dǎo)電第一層110吸收激光束124的能量中的一些。作為非導(dǎo)電第一層110的輻照的結(jié)果,具有厚度t2的非導(dǎo)電第一層110的部分被從非導(dǎo)電第一層110脫模,這導(dǎo)致對非導(dǎo)電第一層110的結(jié)構(gòu)改變。非導(dǎo)電第一層110的部分的脫模可以導(dǎo)致導(dǎo)電第二層112的部分的脫模以限定電極圖案200。如圖2E中所圖示的,非導(dǎo)電第一層110包括由于激光束124的穿透所致的一個或多個損傷210。部分或損傷210包括由經(jīng)輻照的非導(dǎo)電第一層110的一個或多個部分的脫模引起的非導(dǎo)電第一層110中的凹陷、間距、開口或凹槽。損傷210的相應(yīng)厚度取決于非導(dǎo)電第一層110的厚度和激光束124的穿透深度。而且,盡管在圖2B中將損傷210圖示為在形狀方面是矩形的,但是損傷210可以是大體任何形狀,包括對應(yīng)于從非導(dǎo)電第一層110脫模的片段的形狀的不規(guī)則成形的、彎曲的或有角的凹槽或凹陷。
盡管已關(guān)于部分122描述了激光燒蝕站114處的基底襯底108的激光燒蝕,但是要理解的是,作為經(jīng)由第一至第三滾筒102、104、106通過第一示例機組100的基底襯底108的連續(xù)移動的部分,激光束124在第一示例機組100的操作期間穿透基底襯底108的多于一個部分。在第一示例機組100中,當(dāng)基底襯底108在透鏡120下方和/或旁邊經(jīng)過時,導(dǎo)電第二層112的接連部分n暴露于激光束124以用于重復(fù)地在接連部分n中的每一個上創(chuàng)建主圖案118。當(dāng)基底襯底108穿過激光燒蝕站114時的部分大小和部分之間的間距可以基于例如主圖案118的大小和配置、基底襯底108的尺寸、導(dǎo)電第二層112的厚度和/或基底襯底108將與其相關(guān)聯(lián)的液滴致動器的尺寸而被預(yù)確定。
返回圖1,在部分122經(jīng)歷激光燒蝕站114處的激光燒蝕以形成電極陣列126(例如作為圖2A的電極圖案200的部分)之后,經(jīng)由第一至第三滾筒102、104、106的旋轉(zhuǎn)將部分122移動到印刷機128。在第一示例機組100中,印刷機128包括能夠向電極陣列126施加具有疏水和/或電介質(zhì)性質(zhì)的材料130的至少一個層的裝置或儀器。在第一示例機組100中,印刷機128可以經(jīng)由沉積技術(shù)沉積疏水和/或電介質(zhì)材料130,所述沉積技術(shù)包括但不限于基于薄板條的涂敷(例如經(jīng)由與印刷機128相關(guān)聯(lián)的滾筒)、狹縫擠壓涂敷、旋涂、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積和/或原子層沉積。印刷機128還可以施加除疏水和/或電介質(zhì)材料130之外的其它材料(例如防污垢涂層、抗凝劑)。而且,印刷機128可以施加具有不同厚度和/或覆蓋基底襯底108的不同部分的(一個或多個)材料的一個或多個層。
如以上所描述的,在第一示例機組100中,第一至第三滾筒102、104、106中的至少一個使基底襯底或薄板條108前進到印刷機128以用于疏水和/或電介質(zhì)材料130向電極陣列126的施加。在一些示例中,印刷機128包括多個配準(zhǔn)滾筒131以促進基底襯底108的饋送和配準(zhǔn)中的準(zhǔn)確性,所述饋送和配準(zhǔn)作為印刷機128在例如經(jīng)由滾筒涂敷方法施加疏水和/或電介質(zhì)材料130時的操作的部分。
在第一示例機組100中,向電極陣列126施加疏水和/或電介質(zhì)材料130以完全或大體完全地使電極陣列126絕緣。例如,再次參照圖2A,印刷機128選擇性地向電極陣列126的電極206施加疏水和/或電介質(zhì)材料130,然而,印刷機128不向電極圖案200的其它電極208施加疏水和/或電介質(zhì)材料130。疏水和/或電介質(zhì)材料130向電極圖案200的選擇性施加提供能夠與其它電極電氣接觸的電極(例如未覆蓋有疏水和/或電介質(zhì)材料130的非陣列電極208)以及作為電極陣列126的部分而被覆蓋或涂敷的電極(例如陣列電極206)。作為疏水和/或電介質(zhì)材料130的結(jié)果,放置成接近電極陣列126的液滴處于形成關(guān)于部分122的接觸角的珠狀配置中。在操作中,經(jīng)涂敷的電極陣列126的電極206經(jīng)由電力控制接觸角(例如接觸角的度數(shù))。
在一些示例中,疏水和/或電介質(zhì)材料130是施加到導(dǎo)電第二層112以大體覆蓋電極陣列126的聚四氟乙烯材料(例如Teflon?)或含氟表面活性劑(例如FluoroPelTM)。在其它示例中,疏水和/或電介質(zhì)材料130是電介質(zhì)諸如瓷(例如陶瓷)或塑料。在一些示例中,與疏水材料組合地施加電介質(zhì),使得電極陣列126涂敷有第一層電介質(zhì)以及例如設(shè)置到電介質(zhì)層上的第二層Teflon?。在這樣的示例中,第一層電介質(zhì)可以具有比第二層的經(jīng)處理層更大的厚度。而且,在一些示例中,向電極陣列126施加防污垢涂層(例如作為附加層或者與疏水和/或電介質(zhì)材料130連接)以減少表面污垢,其可以由在結(jié)果得到的液滴致動器的臨床使用期間其它生物種類蛋白質(zhì)的積累引起并且可以導(dǎo)致微流控器件的污染。基于液滴致動器的操作用途而可以施加其它材料。例如,可以施加抗凝劑材料以防止在試驗完成之前生物樣品的凝固。
在一些示例中,疏水和/或電介質(zhì)材料130以大體液體形式經(jīng)由印刷機128沉積。為了在基底襯底108上創(chuàng)建結(jié)構(gòu)或經(jīng)處理層132以支撐液滴,經(jīng)由滾筒(例如第一至第三滾筒102、104、106)將部分122移動通過固化站134。在固化站134處,疏水和/或電介質(zhì)材料被處理和/或改性以形成第一經(jīng)處理層132。處理疏水和/或電介質(zhì)材料和/或?qū)ζ涓男钥梢园ü袒牧?。例如,在固化?34處,施加熱以促進疏水和/或電介質(zhì)材料130的硬化。在一些示例中,部分122暴露于紫外光以固化疏水和/或電介質(zhì)材料130并且形成經(jīng)處理層132以使電極陣列126絕緣。在其它示例中,疏水和/或電介質(zhì)材料的固化和/或改性在沒有熱和/或光子源的情況下完成。在一些示例中,當(dāng)電場被施加(例如與電極陣列126連接)以操縱液滴時,經(jīng)處理層132支撐液滴。例如,在電潤濕過程期間,液滴關(guān)于經(jīng)處理層132的接觸角作為所施加的電壓的結(jié)果而改變,所述所施加的電壓影響經(jīng)處理表面132上的液滴的表面張力。
在穿過固化站134之后,部分122準(zhǔn)備好充當(dāng)液滴致動器的底部襯底和/或充當(dāng)數(shù)字微流控芯片。因為基底襯底108包括與導(dǎo)電第二層112接合的非導(dǎo)電第一層110,如以上所公開的,所以不要求例如電極陣列126到非導(dǎo)電第一層110的附加附著。這樣的預(yù)先附著的配置通過減少處理步驟而增加基底襯底108針對液滴致動器的準(zhǔn)備效率。而且,如以上所描述的,當(dāng)部分122在激光燒蝕站114、印刷機128或固化站134中的任何一個處時,基底襯底108的其它部分n同時移動通過第一示例機組100的相應(yīng)站114、128、134中的其它站。例如,當(dāng)部分122在固化站134處時,第一至第三滾筒102、104、106連續(xù)地、周期性地或非周期性地使基底襯底108的一個或多個其它部分n前進通過例如激光燒蝕站114和/或印刷機128。以這樣的方式,基底襯底108針對液滴致動器的準(zhǔn)備經(jīng)由大體連續(xù)的、高速、自動化過程實現(xiàn)。
盡管基底襯底108可以被視為包括接連部分,但是在第一示例機組100的一些示例操作期間,基底襯底108在接連部分經(jīng)歷處理以(例如經(jīng)由圖2A的電極圖案200)創(chuàng)建電極陣列126和接收疏水和/或電介質(zhì)材料130的涂層時保持為單個片或薄板條。因此,為了使用經(jīng)處理的基底襯底108創(chuàng)建一個或多個液滴致動器,基底襯底或薄板條108,在一些示例中,被切割(例如切分)以形成包括電極陣列126的各個單元,如以下(例如圖4、6)將進一步公開的那樣。在一些示例中,在切分之前,基底襯底108,包括部分122,以與基底襯底108在通過第一滾筒102展開之前的初始卷起配置類似的卷起配置被重新卷繞。這樣的重新卷繞可以作為卷對卷處理的部分經(jīng)由一個或多個滾筒而完成。在這樣的示例中,基底襯底108可以在稍后時間處被切分或以其它方式分離。在其它示例中,滾筒(例如第二和第三滾筒104、106)使基底襯底108前進以用于與頂部襯底合并,如以下(例如圖4、6)將進一步公開的那樣。
如以上所描述的,示例液滴致動器包括基底襯底,諸如包括電極陣列126的基底襯底108(圖1和2),和頂部襯底。頂部襯底可以包括例如以與圖1和2的電極圖案200和電極陣列126大體相同的方式經(jīng)由激光燒蝕創(chuàng)建的電極圖案和相關(guān)聯(lián)的電極陣列、單個電極(例如導(dǎo)電金屬的層)或非導(dǎo)電襯底(例如電介質(zhì))??商鎿Q地,在一些示例中,液滴致動器不包括頂部襯底。在準(zhǔn)備頂部襯底和/或頂部襯底的配置中,考慮例如液滴致動器的意圖的應(yīng)用。
圖3圖示用于創(chuàng)建具有單個電極的液滴致動器的示例頂部襯底的第二示例機組300。第二示例機組300包括一系列或多個滾筒,包括第一滾筒302、第二滾筒304和第三滾筒306,其以同步旋轉(zhuǎn)操作以將頂部襯底308驅(qū)動通過第二示例機組300。第二示例機組300可以包括除第一至第三滾筒302、304、306之外的滾筒以將頂部襯底308移動通過機組300。在切割頂部襯底308或?qū)ζ涠ǔ叽缰?,頂部襯底308可以被視為當(dāng)頂部襯底308移動通過第二示例機組300時可以處于卷起、部分卷起或未卷起配置中的襯底薄板條。
在第二示例機組300中,第一滾筒302旋轉(zhuǎn)以展開頂部襯底308,其在一些示例中是處于卷起配置中的片。圖3的示例頂部襯底308包括第一層310和第二層312。如同示例基底襯底108一樣,在該示例中,頂部襯底308的示例第一層310包括非導(dǎo)電材料諸如例如塑料,并且示例第二層312包括導(dǎo)電材料,諸如金屬,包括例如金、鉻、銀或銅和/或(一個或多個)任何其它合適的金屬中的一個或多個、(一個或多個)導(dǎo)電聚合物、或(一個或多個)金屬和/或(一個或多個)導(dǎo)電聚合物的(一個或多個)組合。在一些示例中,將導(dǎo)電第二層312經(jīng)由粘合劑層(例如鉻)附著到非導(dǎo)電第一層310。
在第二示例機組300中,第一至第三滾筒302、304、306旋轉(zhuǎn)以使頂部襯底312前進到印刷機314。印刷機314利用疏水和/或電介質(zhì)材料316(例如Teflon?或諸如陶瓷之類的電介質(zhì))涂敷導(dǎo)電第二層312。印刷機314大體類似于圖1的第一示例機組100的印刷機128。例如,印刷機314可以經(jīng)由基于薄板條的涂敷、狹縫擠壓涂敷、旋涂、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積和/或其它沉積技術(shù)向頂部襯底308施加疏水和/或電介質(zhì)材料316。印刷機314可以包括配準(zhǔn)滾筒317以在疏水和/或電介質(zhì)材料316和/或其它涂層材料的施加期間促進頂部襯底308關(guān)于印刷機314的對準(zhǔn)。
在接收疏水和/或電介質(zhì)材料316的涂層之后,第二滾筒104和第三滾筒106使部分318前進到固化站320。如結(jié)合圖1的固化站134所公開的,第二示例機組300的固化站320促進疏水材料經(jīng)由熱的改性(例如固化)以形成經(jīng)處理層322。經(jīng)處理層322通過完全或大體完全地覆蓋導(dǎo)電第二層312來使充當(dāng)頂部襯底308的單個電極的導(dǎo)電第二層312絕緣。因此,在涂敷部分318的第二層312中,使頂部襯底308的電勢傳導(dǎo)部分和可以被施加到包括部分318的液滴致動器的液滴絕緣。
在穿過固化站320之后,部分318準(zhǔn)備好充當(dāng)液滴致動器的頂部襯底。因為頂部襯底308包括在經(jīng)由第二示例機組200對頂部襯底的處理之前被預(yù)先附著到導(dǎo)電第二層312的非導(dǎo)電第一層310,所以不要求例如電極到非導(dǎo)電第一層310的附加附著,從而增加頂部襯底308針對液滴致動器的準(zhǔn)備效率。
而且,并且如結(jié)合圖1的第一示例機組100所公開的,在第二示例機組300中,第一至第三滾筒302、304、306旋轉(zhuǎn)以使頂部襯底308前進使得頂部襯底的部分大體連續(xù)、周期性和/或非周期性接連地穿過印刷機314或固化站320中的一個作為第二示例機組300的卷對卷操作的部分。因此,盡管與部分318相關(guān)聯(lián)地描述第二示例機組300,但是要理解的是,頂部襯底308的接連部分作為第一至第三滾筒302、304、306的旋轉(zhuǎn)的結(jié)果而大體以如部分318那樣的方式被準(zhǔn)備。以這樣的方式,頂部襯底308被裝備有沿頂部襯底308的長度的經(jīng)處理層322。
在示例頂部襯底308中,導(dǎo)電第二層312起電極的作用。然而,在一些示例中,導(dǎo)電第二層312經(jīng)歷激光燒蝕以形成一個或多個電極陣列。在這樣的示例中,第二示例機組300包括大體類似于圖1的第一示例機組100的激光燒蝕站114的激光燒蝕站。因此,在接收疏水材料316之前,頂部襯底308暴露于激光束,其在經(jīng)輻照的導(dǎo)電第二層312中創(chuàng)建電極圖案。形成在頂部襯底308上的電極圖案可以與形成在圖1的基底襯底108上的電極圖案相同或不同。在其中頂部襯底308經(jīng)由激光燒蝕的示例中,第二示例機組300大體類似于第一示例機組100。而且,在一些示例中,電極陣列不形成在基底襯底108上/中,而是僅形成在頂部襯底308上/中。
在第二示例機組300的操作期間,頂部襯底在頂部襯底308的接連部分被涂敷有疏水材料316時保持單個片。作為一個或多個液滴致動器的制造的部分,頂部襯底308與基底襯底(例如圖1的基底襯底108)對準(zhǔn)。在一些示例中,在穿過固化站320之后,頂部襯底經(jīng)由一個或多個滾筒而被重新卷繞成卷起配置。在這樣的示例中,完成的卷可以被切分或以其它方式切割和/或分離成各個單元,其以間隔開距離對準(zhǔn)并且與圖1的基底襯底108的各個經(jīng)切分單元接合以創(chuàng)建液滴致動器。
在其它示例中,在穿過固化站320之后,滾筒(例如第一至第三滾筒302、304、306)繼續(xù)使頂部襯底308前進以經(jīng)由自動化卷對卷處理使頂部襯底308與圖1的基底襯底108合并,如以下將結(jié)合圖4討論的。在這樣的示例中,為使頂部襯底308對與基底襯底108的對準(zhǔn)作好準(zhǔn)備,第二示例機組200的滾筒(例如第一至第三滾筒302、304、306)旋轉(zhuǎn),以便使頂部襯底308相對于圖1的基底襯底108的取向顛倒,使得當(dāng)基底襯底108和頂部襯底308以平行配置對準(zhǔn)時基底襯底108的經(jīng)處理層132面向頂部襯底308的經(jīng)處理層322(參見例如圖4)。
圖4是用于處理襯底薄板條的第三示例機組400的圖。示例機組400經(jīng)由卷對卷處理而操作以使基底襯底與頂部襯底合并從而制造液滴致動器。第三示例機組400可以結(jié)合圖1的第一示例機組100和圖3的第二示例機組300實現(xiàn)以從圖1的基底襯底108和圖3的頂部襯底308制造液滴致動器。例如,如在圖4中所示出的,在穿過與第二示例機組300相關(guān)聯(lián)的固化站320之后,通過第三示例機組400的第一滾筒402使頂部襯底308前進。類似地,在穿過與第一示例機組100相關(guān)聯(lián)的固化站134之后,通過第三示例機組400的第二滾筒402使基底襯底108前進以促進襯底108、308的對準(zhǔn)。
第三示例機組400包括形成一對合并滾筒的第三滾筒406和第四滾筒408,基底襯底108和頂部襯底308經(jīng)由第三示例機組400的相應(yīng)第一滾筒402和第二滾筒404被饋送到該對合并滾筒。當(dāng)合并滾筒406、408中的每一個旋轉(zhuǎn)時,基底襯底108和頂部襯底308以平行配置、以預(yù)確定的間隔開距離或間隙對準(zhǔn)。
例如,圖4圖示經(jīng)合并的部分410,其包括以平行對準(zhǔn)的基底襯底108和頂部襯底308并且包括分離基底襯底108的經(jīng)處理層132和頂部襯底108的經(jīng)處理層322的間隙412。間隙412是經(jīng)處理層132、322之間的預(yù)確定的間隔開距離。間隙412可以使用再一個間隙形成技術(shù)來創(chuàng)建。這樣的技術(shù)可以包括例如在基底和頂部襯底108、308之間插入一個或多個毛細管和/或微珠體以充當(dāng)用來分離相應(yīng)經(jīng)處理層132、322的間隔物。附加地或可替換地,用于形成和/或維持間隙的其它示例包括將柱狀物模壓或模制到例如基底襯底108的非導(dǎo)電第一層110中以提供用來分離基底襯底108和頂部襯底308的框架。再進一步地,用于形成和/或維持間隙的其它附加或可替換的示例包括層壓相應(yīng)基底襯底108和頂部襯底308的經(jīng)處理層132、322中的一個或多個以創(chuàng)建用來分離襯底的膜或者在襯底108、308的至少部分上噴涂填充物流體(例如不能與液滴流體混合的流體)。在一些示例中,間隙形成技術(shù)可以經(jīng)由卷對卷處理實現(xiàn)。例如,當(dāng)一個或多個基底襯底108或頂部襯底308接近第一至第三示例機組100、300、400的一個或多個滾筒而經(jīng)過時,滾筒中的一個或多個可以提供基底襯底108和/或頂部襯底308的模壓和/或?qū)訅骸?/p>
類似地,在其中基底襯底108和頂部襯底308被重新卷繞為各個卷(例如作為圖1的第一示例機組100和圖3的第二示例機組300的部分)、被分離切分、然后對準(zhǔn)的示例中,基底襯底108和頂部襯底308還被布置成使得間隙存在于相應(yīng)基底襯底108和頂部襯底308的經(jīng)處理層132、322之間。
如在圖4中示出,示例第三機組400包括接合站414。作為制造液滴致動器的部分,接合站414結(jié)合或接合基底襯底108和頂部襯底308。例如,在接合站414處,一個或多個粘合劑可以選擇性地施加到基底襯底108和/或頂部襯底308的預(yù)先限定的部分(例如限定結(jié)果得到的液滴致動器的周界的基底襯底108和/或頂部襯底308的部分)以創(chuàng)建基底襯底108和頂部襯底308之間的接合同時保持間隙412。在一些示例中,在接合站414處接合襯底108、308包括形成間隙412(例如在施加粘合劑的前面)。
可以在接合站414處使用的(一個或多個)粘合劑的示例包括環(huán)氧樹脂、箔、膠帶和/或紫外固化粘合劑。在一些示例中,向基底襯底108和/或頂部襯底308施加聚合物的層諸如SU-8和/或聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)(PDMS)以接合襯底。而且,在一些示例中,接合站414提供經(jīng)由例如紫外光的(一個或多個)粘合劑的固化。接合站414可以施加牽涉例如熱(例如熱學(xué)接合)、壓力、固化等的再一個方法來接合基底襯底108和頂部襯底308。
在示例第三機組400中,經(jīng)合并的部分410可以被選擇性切割、切分或以其它方式分離以形成一個或多個液滴致動器,如通過經(jīng)合并的部分410在圖4中大體表示的那樣。示例第三機組400包括切分站416。切分站416可以例如是切割設(shè)備、分裂器或更一般地,用來將連續(xù)經(jīng)合并的部分410劃分成對應(yīng)于各個液滴致動器的分立單元的儀器。經(jīng)合并的部分410可以基于例如圖2A的電極圖案200而被切割成各個液滴致動器使得每一個液滴致動器包括電極陣列126和經(jīng)由電極圖案200形成的其它電極(例如非陣列電極208)的覆蓋區(qū)(footprint)。在結(jié)果得到的液滴致動器的操作期間,間隙412可以接收液滴,其可以經(jīng)由基底襯底108(例如導(dǎo)電第二層112)的電極陣列126的絕緣電極206和/或頂部襯底312(例如導(dǎo)電第二層312)的絕緣電極使用電勢來操縱?;滓r底108和頂部襯底108的導(dǎo)電表面的絕緣本質(zhì)防止由于暴露于電極所致的液滴流體的非意圖的化學(xué)反應(yīng)或改變,從而保護液滴操縱和分析的完整性。
圖5是供液滴致動器制造機組諸如例如圖1、3和4的第一、第二和/或第三示例機組100、300、400使用以用于處理一個或多個襯底薄板條的示例處理系統(tǒng)500的框圖。示例處理系統(tǒng)500包括控制器502,其經(jīng)由所選驅(qū)動器組件控制第一、第二和/或第三示例機組100、300、400操作。
例如,示例處理系統(tǒng)500包括滾筒驅(qū)動器504,其控制第一、第二和/或第三示例機組100、300、400的滾筒中的一個或多個。在一些示例中,示例處理系統(tǒng)500包括一個或多個滾筒驅(qū)動器504。在所示出的示例中,(一個或多個)滾筒驅(qū)動器504通信耦合到滾筒506a-n。滾筒506a-n可以例如對應(yīng)于第一示例機組100的第一至第三滾筒102、104、106;第二示例機組300的第一至第三滾筒302、304、306;和/或第三示例機組400的第一至第四滾筒402、404、406、408。(一個或多個)滾筒驅(qū)動器504使用例如馬達來控制滾筒506a-n的旋轉(zhuǎn),以調(diào)整滾筒的一個或多個操作特性。這樣的操作特性可以包括滾筒506a-n的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)的持續(xù)時間、旋轉(zhuǎn)方向、加速度等。由(一個或多個)滾筒驅(qū)動器504控制的操作特性中的一個或多個至少部分地確定饋送通過第一、第二和第三示例機組100、300、400的一個或多個襯底的部分(例如基底襯底108的部分122、頂部襯底308的部分318,和/或經(jīng)合并的部分410)在滾筒506a-n的操作期間的任何時間處的位置。另外,由(一個或多個)滾筒驅(qū)動器504控制的操作特性中的一個或多個,諸如旋轉(zhuǎn)速度,至少部分地確定襯底的部分暴露于第一、第二和第三示例機組100、300、400的一個或多個站(例如第一示例機組100的激光燒蝕站114)的持續(xù)時間。因此,(一個或多個)滾筒驅(qū)動器504控制處理一個或多個襯底所用的速率。而且,示例處理器508依照液滴致動器制造協(xié)議來操作(一個或多個)滾筒驅(qū)動器604,以及因而來操作第一、第二和第三示例機組100、300、400。
示例處理系統(tǒng)500還包括激光器驅(qū)動器510。在一些示例中,示例處理系統(tǒng)500包括一個或多個激光器驅(qū)動器510。在所示出的示例中,一個或多個激光器驅(qū)動器510通信耦合到一個或多個激光器512以控制(一個或多個)激光器512。(一個或多個)激光器512可以對應(yīng)于例如第一示例機組100的激光燒蝕站114的激光束124。在一些示例中,第二示例機組400包括具有激光束的激光燒蝕站。在這樣的示例中,(一個或多個)激光器驅(qū)動器510還控制與第二示例機組400相關(guān)聯(lián)的激光器。(一個或多個)激光器驅(qū)動器510控制例如(一個或多個)激光器512的強度、關(guān)于(一個或多個)襯底的輻照的表面積的大小、(一個或多個)激光器512穿透襯底(例如基底襯底108的導(dǎo)電第二層112和非導(dǎo)電第一層110)的深度,和/或(一個或多個)激光器512確實穿透或者不穿透襯底的持續(xù)時間。(一個或多個)激光器驅(qū)動器510還控制(一個或多個)激光器512在(一個或多個)襯底上暴露所用的方式,包括(一個或多個)激光器512是否作為激光燒蝕光柵掃描化技術(shù)的部分而迭代地輻照(一個或多個)襯底、或者(一個或多個)激光器512是否在(一個或多個)襯底的預(yù)確定表面積上方暴露以用于經(jīng)由寬場激光燒蝕經(jīng)由激光的單個暴露在(一個或多個)襯底上刻電極圖案。在其中(一個或多個)激光器512迭代地將圖案蝕刻到(一個或多個)襯底中的示例中,(一個或多個)激光器驅(qū)動器510控制(一個或多個)激光器512跨(一個或多個)襯底的移動(例如方向和速度)。而且,示例處理器508依照激光燒蝕協(xié)議操作(一個或多個)激光器驅(qū)動器510,以及因而操作(一個或多個)激光器512。
示例處理系統(tǒng)500還包括印刷機驅(qū)動器514,其控制第一和/或第二示例機組100、300的印刷機中的一個或多個。在一些示例中,示例處理系統(tǒng)500包括一個或多個印刷機驅(qū)動器514。在所示出的示例中,(一個或多個)印刷機驅(qū)動器514通信耦合到第一印刷機516和第二印刷機518。第一印刷機516可以例如對應(yīng)于第一示例機組100的印刷機128。第二印刷機518可以例如對應(yīng)于第二示例機組300的印刷機314。(一個或多個)印刷機驅(qū)動器514控制例如由第一印刷機516和第二印刷機518施加到襯底上的疏水和/或電介質(zhì)材料的厚度、寬度和/或圖案。在其中經(jīng)由基于薄板條的印刷施加疏水和/或電介質(zhì)材料的示例中,(一個或多個)印刷機驅(qū)動器514可以控制與第一印刷機516和/或第二印刷機518相關(guān)聯(lián)的滾筒接觸襯底所用的壓力,并且因而影響施加到電極陣列上的疏水和/或電介質(zhì)材料層的質(zhì)量。在一些示例中,第一印刷機516和第二印刷機518結(jié)合滾筒506a-n操作。在這樣的示例中,(一個或多個)印刷機驅(qū)動器514與(一個或多個)滾筒驅(qū)動器504相關(guān)聯(lián)地工作以限定例如在襯底上沉積疏水和/或電介質(zhì)材料所用的速率。而且,示例處理器508依照疏水和/或電介質(zhì)材料施加協(xié)議來操作(一個或多個)印刷機驅(qū)動器514,以及因而操作第一印刷機516和第二印刷機518。
示例處理系統(tǒng)500還包括固化站驅(qū)動器520,其控制第一和/或第二示例機組100、300的固化站中的一個或多個。在一些示例中,示例處理系統(tǒng)500包括一個或多個固化站驅(qū)動器520。在所示出的示例中,(一個或多個)固化站驅(qū)動器520通信耦合到第一固化站522和第二固化站524。第一固化站522可以例如對應(yīng)于第一示例機組100的第一固化站134。第二固化站524可以例如對應(yīng)于第二示例機組300的第二固化站320。(一個或多個)固化站驅(qū)動器520控制例如施加到襯底上的熱和/或紫外光的強度、暴露于熱和/或紫外光的襯底的面積大小、熱和/或紫外光的暴露持續(xù)時間等。而且,示例處理器508依照疏水和/或電介質(zhì)材料固化協(xié)議來操作(一個或多個)固化站驅(qū)動器520,以及因而來操作第一固化站522和第二固化站524。
示例處理系統(tǒng)500還包括接合站驅(qū)動器526,其控制第三示例機組400的接合站。在一些示例中,示例處理系統(tǒng)500包括一個或多個接合站驅(qū)動器526。在所示出的示例中,(一個或多個)接合站驅(qū)動器526通信耦合到接合站528。接合站528可以例如對應(yīng)于第三示例機組400的接合站414。(一個或多個)接合站驅(qū)動器526控制例如粘合劑被施加的厚度、以其施加粘合劑的配置或布局、被施加以促進固化或熱學(xué)接合的熱的持續(xù)時間和/或強度、被施加以接合襯底的壓力等。在一些示例中,(一個或多個)接合站驅(qū)動器還控制襯底之間的間隙的形成(例如經(jīng)由層壓)。而且,示例處理器508依照襯底接合協(xié)議來操作(一個或多個)接合站驅(qū)動器526,以及因而來操作第一接合站528。
示例處理系統(tǒng)500還包括控制第三示例機組400的切分站的切分站驅(qū)動器530。在一些示例中,示例處理系統(tǒng)500包括一個或多個切分站驅(qū)動器526。在所示出的示例中,(一個或多個)切分站驅(qū)動器530通信耦合到切分站532。切分站532可以對應(yīng)于例如第三示例機組400的切分站416。(一個或多個)切分站驅(qū)動器530控制例如襯底薄板條(例如經(jīng)接合襯底或在一些示例中,作為單獨層的襯底)的切割或分裂、襯底切割成的分立單元的大小、從連續(xù)襯底形成的分立單元之間的間距、切割儀器的操作速度、切割儀器的縮進等。而且,示例處理器508依照襯底薄板條切分協(xié)議來操作(一個或多個)切分站驅(qū)動器530,以及因而來操作切分站532。
示例處理系統(tǒng)500還包括可以存儲與示例系統(tǒng)500的操作相關(guān)的信息的數(shù)據(jù)庫534。信息可以包括例如關(guān)于要被饋送通過第一、第二和/或第三示例機組100、300、400的襯底的長度和尺寸的信息;包括襯底的材料(例如基底襯底108的導(dǎo)電第二層112的金屬類型)、滾筒的旋轉(zhuǎn)特性,諸如速度和/或直徑;要經(jīng)由(一個或多個)激光器在(一個或多個)襯底上燒蝕的(一個或多個)電極圖案;要施加到襯底上的疏水、電介質(zhì)、粘合劑和/或(一個或多個)其它材料的性質(zhì)等。
示例處理系統(tǒng)500還包括用戶接口,諸如例如圖形用戶接口(GUI)528。操作員或技術(shù)人員經(jīng)由接口536與處理系統(tǒng)500交互,以及因而與第一、第二和/或第三示例機組100、300、400交互以提供例如與滾筒506a-n的操作諸如滾筒的速度、旋轉(zhuǎn)持續(xù)時間等相關(guān)的命令;要經(jīng)由(一個或多個)激光器512在襯底上燒蝕的(一個或多個)圖案;(一個或多個)激光器512的強度;要通過印刷機施加到襯底上的(一個或多個)疏水和/或電介質(zhì)材料的類型;固化站522、524的強度;在經(jīng)由滾筒506a-n對準(zhǔn)基底襯底和頂部襯底方面的間隙大小,被施加以在接合站528處接合襯底的粘合劑;襯底經(jīng)由切分站532切割成的分立單元的大??;等。接口536還可以由操作員用于獲取與完成的和/或進行中的任何襯底處理的狀態(tài)相關(guān)的信息、檢查參數(shù)諸如速度和對準(zhǔn)、和/或執(zhí)行校準(zhǔn)。
在所示出的示例中,處理系統(tǒng)組件502、504、508、510、514、520、526、530、534經(jīng)由通信鏈路538通信耦合到示例處理系統(tǒng)500的其它組件。通信鏈路538可以是任何類型的有線連接(例如數(shù)據(jù)總線、USB連接等)和/或任何類型的無線通信(例如射頻、紅外等),其使用任何過去、現(xiàn)在或?qū)淼耐ㄐ艆f(xié)議(例如藍牙、USB 2.0、USB 3.0等)。而且,示例系統(tǒng)500的組件可以被集成在一個設(shè)備中或者被分配到兩個或更多設(shè)備。
雖然在圖5中圖示實現(xiàn)圖1、3和4的第一、第二和/或第三示例機組100、300、400的示例方式,但是圖5中圖示的元件、過程和/或設(shè)備中的一個或多個可以以任何其它方式組合、劃分、重新布置、省略、消除和/或?qū)崿F(xiàn)。另外,示例控制器502、(一個或多個)示例滾筒驅(qū)動器504、示例處理器508、(一個或多個)示例激光器驅(qū)動器510、(一個或多個)示例印刷機驅(qū)動器514、(一個或多個)示例固化站驅(qū)動器520、(一個或多個)示例接合站驅(qū)動器526、(一個或多個)示例切分站驅(qū)動器530、示例數(shù)據(jù)庫534和/或更一般地圖5的示例處理系統(tǒng)500可以通過硬件、軟件、固件和/或硬件、軟件和/或固件的任何組合實現(xiàn)。因此,例如,示例控制器502、(一個或多個)示例滾筒驅(qū)動器504、示例處理器508、(一個或多個)示例激光器驅(qū)動器510、(一個或多個)示例印刷機驅(qū)動器514、(一個或多個)示例固化站驅(qū)動器520、(一個或多個)示例接合站驅(qū)動器526、(一個或多個)示例切分站驅(qū)動器530、示例數(shù)據(jù)庫534和/或更一般地圖5的示例處理系統(tǒng)500中的任一個可以通過一個或多個模擬或數(shù)字電路、邏輯電路、(一個或多個)可編程處理器、(一個或多個)專用集成電路((一個或多個)ASIC)、(一個或多個)可編程邏輯器件((一個或多個)PLD)和/或(一個或多個)現(xiàn)場可編程邏輯器件((一個或多個)FPLD)來實現(xiàn)。當(dāng)閱讀用來覆蓋純粹軟件和/或固件實現(xiàn)的本專利的裝置或系統(tǒng)權(quán)利要求中的任一個時,示例控制器502、(一個或多個)示例滾筒驅(qū)動器504、示例處理器508、(一個或多個)示例激光器驅(qū)動器510、(一個或多個)示例印刷機驅(qū)動器514、(一個或多個)示例固化站驅(qū)動器520、(一個或多個)示例接合站驅(qū)動器526、(一個或多個)示例切分站驅(qū)動器530和/或示例數(shù)據(jù)庫534中的至少一個由此被明確限定成包括有形計算機可讀存儲設(shè)備或存儲盤諸如存儲器、數(shù)字多功能盤(DVD)、壓縮盤(CD)、藍光盤等,其存儲軟件和/或固件。再進一步地,圖5的示例處理系統(tǒng)500可以包括除在圖5中圖示的那些之外或替代于其的一個或多個元件、過程和/或設(shè)備,和/或可以包括所圖示的元件、過程和設(shè)備中的任何或所有中的多于一個。
在圖6中示出代表用于實現(xiàn)圖1和3-5的第一、第二和第三示例機組100、300、400和/或示例處理系統(tǒng)500的示例機器可讀指令的流程圖。在該示例中,機器可讀指令包括用于由諸如在以下結(jié)合圖7討論的示例處理器平臺700中示出的處理器712的處理器執(zhí)行的程序。程序可以體現(xiàn)在存儲于如下上的軟件中:與處理器712相關(guān)聯(lián)的有形計算機可讀存儲介質(zhì)諸如CD-ROM、軟盤、硬驅(qū)動、數(shù)字多功能盤(DVD)、藍光盤或存儲器,但是整個程序和/或其部分可以可替換地由除處理器712之外的設(shè)備執(zhí)行和/或體現(xiàn)在固件或?qū)S糜布?。另外,盡管參照在圖6中圖示的流程圖描述示例程序,但是可以可替換地使用實現(xiàn)示例第一、第二和第三示例機組100、300、400和/或示例處理系統(tǒng)500的許多其它方法。例如,可以改變塊的執(zhí)行次序,和/或可以改變、消除或組合所描述的塊中的一些。
如以上提到的,圖6的示例過程可以使用存儲在如下上的編碼指令(例如計算機和/或機器可讀指令)來實現(xiàn):有形計算機可讀存儲介質(zhì)諸如硬驅(qū)動、閃速存儲器、只讀存儲器(ROM)、壓縮盤(CD)、數(shù)字多功能盤(DVD)、高速緩沖存儲器、隨機存取存儲器(RAM)和/或在其中信息被存儲達任何持續(xù)時間(例如,達延長的時間段、永久地、達短暫的階段(instance)、用于臨時緩沖和/或用于信息的高速緩存)的任何其它存儲設(shè)備或存儲盤。如在本文中所使用的,術(shù)語有形計算機可讀存儲介質(zhì)被明確限定成包括任何類型的計算機可讀存儲設(shè)備和/或存儲盤并且排除傳播信號并且排除傳輸介質(zhì)。如在本文中所使用的,“有形計算機可讀存儲介質(zhì)”和“有形機器可讀存儲介質(zhì)”可互換地使用。附加地或可替換地,圖6的示例過程可以使用在如下上的編碼指令(例如計算機和/或機器可讀指令)來實現(xiàn):非暫時性計算機和/或機器可讀介質(zhì)諸如硬盤驅(qū)動器、閃速存儲器、只讀存儲器、壓縮盤、數(shù)字多功能盤、高速緩沖存儲器、隨機存取存儲器和/或在其中信息被存儲達任何持續(xù)時間(例如,達延長的時間段、永久地、達短暫的階段、用于臨時緩沖和/或用于信息的高速緩存)的任何其它存儲設(shè)備或存儲盤。如在本文中所使用的,術(shù)語非暫時性計算機可讀介質(zhì)被明確限定成包括任何類型的計算機可讀存儲設(shè)備和/或存儲盤并且排除傳播信號并且排除傳輸介質(zhì)。如在本文中所使用的,當(dāng)短語“至少”被用作權(quán)利要求的前序中的過渡術(shù)語時,其以與術(shù)語“包括”是開放式的相同的方式是開放式的。
圖6描繪代表可以被實現(xiàn)以經(jīng)由第一、第二和第三示例機組100、300、400的操作制造液滴致動器的示例方法600的示例流程圖。示例方法600可以通過使基底襯底的薄板條經(jīng)由滾筒前進(塊602)而實現(xiàn)。例如,第一、第二和第三滾筒102、104、106可以展開圖1的基底襯底或薄板條108并且驅(qū)動其通過滾筒。在一些示例中,滾筒102、104、106由圖5的(一個或多個)滾筒驅(qū)動器504控制。示例方法600還包括在基底襯底上燒蝕電極陣列(塊604)。例如,基底襯底108可以經(jīng)由滾筒傳到圖1的激光燒蝕站114。激光束124穿透基底襯底108(例如導(dǎo)電第二層112)以從基底襯底108選擇性地移除或燒蝕材料以形成電極陣列126。激光束124可以由圖5的(一個或多個)激光器驅(qū)動器510控制。
示例方法600還包括向電極陣列施加疏水和/或電介質(zhì)材料(塊606)。在示例方法600中,疏水和/或電介質(zhì)材料可以是疏水材料諸如Teflon?、電介質(zhì)或其組合。在示例方法600的一些示例中,圖1的印刷機128向基底襯底108的電極陣列126施加疏水和/或電介質(zhì)材料。在示例方法600中,疏水和/或電介質(zhì)材料大體完全覆蓋電極陣列126或使其絕緣。在一些示例中,印刷機128由圖5的(一個或多個)印刷機驅(qū)動器514控制。
在示例方法600中,疏水和/或電介質(zhì)材料被處理(例如被固化或以其它方式改性),以在基底襯底上形成經(jīng)處理層(塊608)。例如,向基底襯底施加熱和/或紫外光以硬化疏水材料。熱和/或紫外光可以經(jīng)由圖1的固化站134施加。在一些示例中,圖5的(一個或多個)固化站驅(qū)動器520控制固化站134。
在處理疏水和/或電介質(zhì)材料之后,基底襯底準(zhǔn)備好實現(xiàn)為液滴致動器的底部襯底。在示例方法600中,同時處理頂部襯底(例如襯底薄板條)以用于實現(xiàn)為液滴致動器的頂部襯底。在示例方法600的其它示例中,在與底部襯底不同的時間處處理頂部襯底。
為了使頂部襯底對與基底襯底相關(guān)聯(lián)實現(xiàn)為液滴致動器的部分作好準(zhǔn)備,示例方法600包括使頂部襯底經(jīng)由滾筒前進(塊610)。在一些示例中,圖3的第一、第二和第三滾筒302、304、306展開頂部襯底308并且驅(qū)動其通過第二示例機組300。而且,在一些示例中,滾筒302、304、306由(一個或多個)滾筒驅(qū)動器504控制。
示例方法600包括是否在頂部襯底上創(chuàng)建電極陣列的決定(塊612)。頂部襯底可以包括單個電極(例如導(dǎo)電材料的連續(xù)層)、電極陣列(例如包括多個電極的圖案)或非導(dǎo)電材料。如果在塊612處做出在頂部襯底上創(chuàng)建電極陣列的決定,則示例方法600進行到塊614,其中經(jīng)由激光燒蝕在頂部襯底上創(chuàng)建電極陣列(例如頂部襯底308的導(dǎo)電第二層312)。頂部襯底的激光燒蝕以與塊604處的基底襯底的燒蝕大體相同的方式執(zhí)行(例如經(jīng)由激光以依照電極圖案選擇性地移除導(dǎo)電材料)。
如果做出不在頂部襯底上創(chuàng)建電極陣列的決定(塊612),則示例方法600繼續(xù),其中向頂部襯底施加疏水和/或電介質(zhì)材料(塊616)。而且,在其中在頂部襯底上形成電極陣列(塊614)的示例中,示例方法600進行到塊616。在兩個實例中,頂部襯底的至少部分被涂敷有疏水和/或電介質(zhì)材料以例如使與頂部襯底相關(guān)聯(lián)的單個電極或電極陣列絕緣。例如,圖3的疏水印刷機314可以在頂部襯底上沉積疏水和/或電介質(zhì)材料。在一些示例中,經(jīng)由圖5的印刷機驅(qū)動器控制印刷機314。
在示例方法600中,處理被施加到頂部襯底上的疏水和/或電介質(zhì)材料(塊618)。處理頂部襯底上的疏水和/或電介質(zhì)材料可以大體如結(jié)合關(guān)于在塊608處的處理基底襯底的疏水和/或電介質(zhì)材料所描述的那樣執(zhí)行(例如經(jīng)由熱和/或紫外光,其經(jīng)由圖3的固化站320被施加并且由圖5的(一個或多個)固化站驅(qū)動器520控制)。
在示例方法600中,頂部襯底被處理以用于結(jié)合基底襯底而實現(xiàn)為液滴致動器的部分。為了形成液滴致動器,示例方法600包括對準(zhǔn)基底襯底和頂部襯底(塊620)。在一些示例中,基底襯底和頂部襯底配置為各個卷(例如在塊608和618處的固化之后經(jīng)由第一和第二示例機組100、300的相應(yīng)滾筒)。在這樣的示例中,對準(zhǔn)基底襯底和頂部襯底包括對準(zhǔn)各個卷,或者對準(zhǔn)基底襯底和頂部襯底的分立部分,如果例如已將各個卷切分成對應(yīng)于液滴致動器的預(yù)確定尺寸的分立部分(參見塊624)的話。在其它示例中,對準(zhǔn)基底襯底和頂部襯底作為基底襯底和頂部襯底經(jīng)由滾筒的連續(xù)前進的部分被完成,使得基底襯底和頂部襯底在切分之前被合并和接合(例如,如結(jié)合圖4的第三示例過程400所描述的)?;滓r底和頂部襯底可以經(jīng)由在圖4的接合站414處施加的粘合劑被接合。
不管基底襯底和頂部襯底(例如基底襯底薄板條和頂部襯底薄板條)的對準(zhǔn)(塊620)是經(jīng)由分立卷和/或部分的對準(zhǔn)發(fā)生還是作為卷對卷過程的部分發(fā)生,示例方法600都包括形成基底襯底與頂部襯底之間的間隙(塊622)。在示例方法600中,間隙可以通過例如襯底之間的毛細管插入、模壓和/或襯底的疏水和/或電介質(zhì)表面的層壓而形成。
示例方法600包括將襯底薄板條切分成各個單元(塊624)。在一些示例中,切分作為卷對卷過程的部分發(fā)生使得經(jīng)接合的基底襯底和頂部襯底被切割成包括基底襯底、頂部襯底和間隙的各個單元。在其中基底襯底和頂部襯底卷成各個卷(例如在相應(yīng)第一和第二示例過程100、300之后)的示例中,襯底被分離地切割成分立單元以形成液滴致動器并且隨后經(jīng)歷接合和間隙形成(例如塊620、622)。在示例方法600中,(一個或多個)襯底可以在圖4的切分站416處經(jīng)由切割或分裂儀器而切割。在示例方法600的結(jié)尾處(塊626),液滴致動器可以經(jīng)由間隙在襯底的疏水和/或電介質(zhì)表面上接收液滴以用于通過經(jīng)由基底襯底和/或頂部襯底遞送的電勢操縱。
圖7是能夠執(zhí)行圖6的指令以實現(xiàn)圖1和3-5的裝置和/或系統(tǒng)的示例處理器平臺700的框圖。處理器平臺700可以是例如服務(wù)器、個人計算機、移動設(shè)備(例如手機、智能電話、平板電腦諸如iPadTM)、個人數(shù)字助理(PDA)、因特網(wǎng)器具或任何其它類型的計算設(shè)備。
所圖示的示例的處理器平臺700包括處理器712。所圖示的示例的處理器712是硬件。例如,處理器712可以通過來自任何期望的族或制造商的一個或多個集成電路、邏輯電路、微處理器或控制器實現(xiàn)。
所圖示的示例的處理器712包括本地存儲器713(例如高速緩沖存儲器)。所圖示的示例的處理器712經(jīng)由總線718與包括易失性存儲器714和非易失性存儲器716的主存儲器通信。易失性存儲器714可以通過同步動態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、RAMBUS動態(tài)隨機存取存儲器(RDRAM)和/或任何其它類型的隨機存取存儲器設(shè)備實現(xiàn)。非易失性存儲器716可以通過閃速存儲器和/或任何其它期望類型的存儲器設(shè)備實現(xiàn)。對主存儲器714、716的訪問由存儲器控制器控制。
所圖示的示例的處理器平臺700還包括接口電路720。接口電路720可以通過任何類型的接口標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn),諸如以太網(wǎng)接口、通用串行總線(USB)和/或PCI Express接口。
在所圖示的示例中,一個或多個輸入設(shè)備722被連接到接口電路720。(一個或多個)輸入設(shè)備722準(zhǔn)許用戶向處理器712中錄入數(shù)據(jù)和命令。(一個或多個)輸入設(shè)備可以通過例如音頻傳感器、麥克風(fēng)、相機(靜止或視頻)、鍵盤、按鈕、鼠標(biāo)、觸摸屏、跟蹤板、跟蹤球、等電位點(isopoint)和/或語音識別系統(tǒng)實現(xiàn)。
一個或多個輸出設(shè)備724也被連接到所圖示的示例的接口電路720。輸出設(shè)備724可以例如通過顯示設(shè)備(例如發(fā)光二極管(LED)、有機發(fā)光二極管(OLED)、液晶顯示器、陰極射線管顯示器(CRT)、觸摸屏、觸覺輸出設(shè)備、發(fā)光二極管(LED)、打印機和/或揚聲器)實現(xiàn)。所圖示的示例的接口電路720因而典型地包括圖形驅(qū)動器卡、圖形驅(qū)動器芯片或圖形驅(qū)動器處理器。
所圖示的示例的接口電路720還包括通信設(shè)備,諸如發(fā)射器、接收器、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器和/或網(wǎng)絡(luò)接口卡,以促進經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)726(例如以太網(wǎng)連接、數(shù)字用戶線(DSL)、電話線、同軸線纜、蜂窩電話系統(tǒng)等)與外部機器(例如任何種類的計算設(shè)備)的數(shù)據(jù)交換。
所圖示的示例的處理器平臺700還包括用于存儲軟件和/或數(shù)據(jù)的一個或多個大容量存儲設(shè)備728。這樣的大容量存儲設(shè)備728的示例包括軟盤驅(qū)動器、硬驅(qū)動盤、壓縮盤驅(qū)動器、藍光盤驅(qū)動器、RAID系統(tǒng)和數(shù)字多功能盤(DVD)驅(qū)動器。
圖7的編碼指令732可以存儲在大容量存儲設(shè)備728中、易失性存儲器714中、非易失性存儲器716中和/或可移除有形計算機可讀存儲介質(zhì)諸如CD或DVD上。
根據(jù)上文,將領(lǐng)會的是,以上公開的方法、系統(tǒng)和裝置提供用來高效地產(chǎn)生形成液滴致動器的襯底的經(jīng)由激光燒蝕和卷對卷處理的液滴致動器的制造而不包括與液滴致動器相關(guān)聯(lián)的電極的技術(shù)優(yōu)越性。經(jīng)由滾筒將基底襯底高效地移動通過站而沒有中斷以創(chuàng)建電極陣列,用疏水材料涂敷陣列,并且固化疏水材料以創(chuàng)建可以充當(dāng)針對設(shè)置在液滴致動器上的液滴的結(jié)構(gòu)支撐的襯底。另外,液滴致動器的頂部襯底的處理可以使用大體相同的卷對卷技術(shù)實現(xiàn),其中具有關(guān)于例如頂部襯底是否包括電極陣列的附加定制。卷對卷處理提供可以被進一步切分和對準(zhǔn)以創(chuàng)建各個液滴致動器的經(jīng)處理的基底襯底和頂部襯底的單獨卷繞的卷??商鎿Q地,卷對卷處理可以進一步用于合并基底襯底和頂部襯底以創(chuàng)建可以被切分的單個卷。
在本文中所公開的示例在襯底被滾筒驅(qū)動時利用激光燒蝕來在襯底上限定電極陣列。激光燒蝕提供具有高性能質(zhì)量的電極陣列而不影響生產(chǎn)速度。通過將襯底的接連部分暴露于激光,依照滾筒使襯底前進的所用的速率在襯底上創(chuàng)建電極圖案。作為用來形成基底襯底的預(yù)先附著的導(dǎo)電和非導(dǎo)電材料的薄層的結(jié)果,實現(xiàn)低操作成本。這樣的配置減少(1)相比于厚膜印刷方法的材料成本,以及(2)由于在電極圖案的形成之前的襯底的預(yù)先附著所致的處理步驟的數(shù)目。經(jīng)由激光燒蝕實現(xiàn)的電極陣列的導(dǎo)電性、電極交錯數(shù)字化、低表面和邊緣粗糙度以及高分辨率和小覆蓋區(qū)改進經(jīng)由結(jié)果得到的液滴致動器執(zhí)行的液滴操縱的精度。另外,在使襯底的電極大體完全絕緣方面,在本文中所公開的示例方法防止在經(jīng)由電勢操縱液滴期間的放置在疏水材料上的液滴的不意圖的化學(xué)改變或反應(yīng)。
因此,在大體實現(xiàn)就緒狀態(tài)中通過站處理襯底使得經(jīng)處理的襯底可以在疏水材料的固化之后被切分成分立部分以創(chuàng)建一個或多個液滴致動器。在處理襯底方面的這樣的減少改進生產(chǎn)時間并且降低成本而不損害結(jié)果得到的液滴致動器的質(zhì)量。
盡管在本文中公開了某些示例方法、裝置和制造品,但是本專利的覆蓋范圍不限于此。相反,本專利公正地覆蓋落在本專利的權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有方法、裝置和制造品。