專利名稱：噴墨頭基片和噴墨頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過噴墨在記錄介質(zhì)上進行記錄的噴墨記錄頭芯片的制造方法和噴墨記錄頭的制造方法。
背景技術(shù)：
已知在用于產(chǎn)生噴墨壓力的元件之上進行噴墨的類型的噴墨頭有很長時間了(以下，可以將該類型的噴墨頭稱為側(cè)射頭)。這種類型的噴墨頭設(shè)有基片和位于該基片的其中一個主表面上的噴墨能量產(chǎn)生部。通過通孔，從背面即與具有噴墨能量產(chǎn)生部的表面相對的基片表面，向噴墨能量產(chǎn)生部供墨。
在美國專利No.6,143,190中公開了這種類型噴墨頭的其中一種制造方法。更具體地，該專利公開了用于防止形成上述通孔(公共輸墨通道)直徑不均勻的噴墨記錄頭芯片的噴墨頭制造方法，該制造方法由以下步驟組成(a)在與通孔位置相對應(yīng)的基片的表面區(qū)域，形成能夠橫穿所選區(qū)域進行蝕刻的犧牲層的步驟；(b)形成抗蝕刻的鈍化層的步驟，該鈍化層以覆蓋犧牲層的方式形成；(c)形成蝕刻掩模層的步驟，該掩模層具有位置與基片背面的多條犧牲層相對應(yīng)的孔；(d)通過開口各向異性地(相對于晶軸)蝕刻基片直到暴露多條犧牲層為止的步驟；(e)從通過蝕刻基片的步驟所暴露的面，將多條犧牲層蝕刻掉的步驟；(f)通過除去位置與通孔相對應(yīng)的鈍化層部分而完成通孔的步驟。
此外，美國專利No.6,107,209公開了一種用于各向異性地蝕刻表面方位序號(surface a zimuthal index)為100的硅(由硅形成的基片)的方法。該各向異性蝕刻方法的特征在于，在蝕刻硅基片之前，對硅基片進行熱處理，使得由蝕刻所產(chǎn)生的各凹槽(cavity)(公共輸墨通道)的橫截面的形狀類似于“<>”。
此外，美國專利No.6,805,432公開了另一種噴墨記錄頭的制造方法。根據(jù)該方法，通過置于基片背面的掩模對硅基片進行干蝕刻，然后，使用相同的掩模對基片進行各向異性蝕刻。該制造方法也可以產(chǎn)生橫截面的形狀同樣類似于“<>”的公共輸墨通道。
這些形成具有“<>”形橫截面的凹槽(公共輸墨通道)的制造方法的優(yōu)點在于它們可以制造如下噴墨記錄頭，該噴墨記錄頭的基片實際上小于，更具體地說是實際上窄于使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴墨記錄頭制造方法制造的噴墨記錄頭。在噴墨記錄頭領(lǐng)域，尤其是在使用多色記錄頭的噴墨記錄設(shè)備的領(lǐng)域中，希望制造出基片比使用上述方法制造的噴墨記錄頭芯片的基片還要小的噴墨記錄頭芯片，其中該多色記錄頭的基片設(shè)有多個用于一對一地輸送多種不同顏色的墨的公共輸墨通道。
然而，在美國專利No.6,107,209中公開的方法在從基片的底面到公共輸墨通道的“<>”形橫截面的頂點的距離方面受到限制。此外，當(dāng)使用該方法時，各公共輸墨通道被加工成的橫截面形狀受硅基片的氧濃度的影響，從而使得難以可靠地(精確地)大量生產(chǎn)噴墨記錄頭芯片。
另一方面，在美國專利No.6,805,432所公開的方法中，用于干蝕刻的掩模也用于濕蝕刻。因此，當(dāng)使用該方法時，公共輸墨通道的寬度由基片背面的掩模的孔的開口寬度和干蝕刻基片的深度決定。因此，為了形成開口窄的公共輸墨通道，即所謂的窄公共輸墨通道，需要增大干蝕刻基片的深度。因此，由于通過干蝕刻在硅基片中形成孔比通過濕蝕刻要花費更多的時間，所以該方法的問題在于其制造效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種噴墨記錄頭芯片制造方法，用于以比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴墨記錄頭芯片制造方法更高水平的精度、更可靠地大量生產(chǎn)噴墨記錄頭芯片。更具體地，本發(fā)明的主要目的是與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，以實際上更高水平的精度和實際上更短的時間長度制造噴墨記錄頭芯片，該噴墨記錄頭芯片的公共輸墨通道實際比通過使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴墨記錄頭芯片制造方法制造的噴墨記錄頭芯片的公共輸墨通道窄。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種噴墨頭基片的制造方法，其包括在硅基片中形成供墨口，所述方法包括在所述基片的一面形成蝕刻掩模層的步驟，所述蝕刻掩模層在與供墨口相對應(yīng)的位置處具有開口；沿所述開口的長度方向形成至少兩行通過所述蝕刻掩模層的所述開口的未穿透孔的步驟；以及通過在所述開口中對所述基片進行晶體各向異性蝕刻來形成所述供墨口的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種噴墨頭的硅基片，其具有供墨口，所述基片包括在所述基片的一面形成的蝕刻掩模層，其具有與所述供墨口的部分相對應(yīng)的開口；未穿透孔，其沿所述開口的長度方向，在所述開口中形成至少兩行。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種噴墨頭的硅基片的制造方法，包括在硅基片中形成供墨口，所述方法包括制備上述述硅基片；通過所述開口進行晶體各向異性蝕刻形成所述供墨口的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種噴墨頭的制造方法，所述噴墨頭具有用于噴射墨的噴射出口、用于產(chǎn)生噴射墨的能量的能量產(chǎn)生元件、用于提供墨的供墨口和連通所述供墨口和所述噴射出口的流路，所述方法包括制備上述硅基片的步驟；形成以下組件的步驟，在該組件中在具有所述能量產(chǎn)生元件的所述硅基片的一面上形成所述流路和所述噴射出口。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種噴墨頭，其包括硅基片，其上設(shè)有用于產(chǎn)生噴射墨的能量的能量產(chǎn)生元件、以及多個用于向所述能量產(chǎn)生元件提供墨的供墨口；噴墨出口；流路形成組件，用于形成使所述噴墨出口和所述供墨口相互連通的墨流路，其中，所述供墨口具有的橫截面形狀為沿所述供墨口排列的方向測量的每個所述供墨口的寬度從所述硅基片的背面的所述供墨口的開口到預(yù)定深度的位置增大，然后朝向所述硅基片的正面減小，在所述深度處具有最大寬度，其中所述供墨口中的相鄰供墨口的所述深度互不相同。
本發(fā)明使得可以以實際上較高水平的效率、可靠地大量制造噴墨記錄頭芯片。
考慮到以下結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更明顯。


圖1是本發(fā)明的其中一個優(yōu)選實施例中的噴墨記錄頭芯片的一部分的透視圖。
圖2是可應(yīng)用本發(fā)明第一實施例中的噴墨記錄頭芯片制造方法的典型噴墨記錄頭芯片的前體(precursor)的剖視圖。
圖3是示出本發(fā)明第一實施例中的噴墨記錄頭芯片制造方法的步驟(a)～(d)的剖視圖。
圖4是噴墨記錄頭芯片的剖視圖，該噴墨記錄頭芯片僅具有單行平行于公共輸墨通道的長度方向且用于形成公共輸墨通道的導(dǎo)向孔(pilot hole)。
圖5a是示出包含圖3所示的步驟(a)～(d)的第一實施例中的噴墨記錄頭芯片制造方法的步驟(a)～(d)的剖視圖。
圖5b是示出包含圖3所示的步驟(a)～(d)的第一實施例中的噴墨記錄頭芯片制造方法的步驟(e)～(h)的剖視圖。
圖6是在圖5b所示的步驟(f)中的導(dǎo)向孔剛剛形成之后的基片背面的平面圖。
圖7是本發(fā)明第二實施例中的噴墨記錄頭芯片的剖視圖。
圖8是使用根據(jù)不形成導(dǎo)向孔的現(xiàn)有技術(shù)的制造方法形成的噴墨記錄頭芯片的剖視圖。
圖9是噴墨記錄頭芯片的剖視圖，該噴墨記錄頭芯片的基片具有多個垂直橫截面的頂點位置不同的公共輸墨通道。
圖10a是示出在本發(fā)明的第二實施例中用于生產(chǎn)圖9所示的噴墨記錄頭芯片的噴墨記錄頭芯片制造方法的步驟(a)～(d)的示意圖。
圖10b是示出用于生產(chǎn)圖9所示的噴墨記錄頭芯片的噴墨記錄頭芯片制造方法的步驟(e)～(h)的示意圖。
圖11是在圖10a(b)中所示的噴墨記錄頭芯片的前體的背面的平面圖。
圖12是在圖10b(f)中所示的噴墨記錄頭芯片的前體的背面的平面圖，其示出了在圖10b所示的制造方法的步驟(f)中形成的導(dǎo)向孔。
圖13示出了形成導(dǎo)向孔的序列。
圖14示出了導(dǎo)向孔的另一個例子。
圖15示出了導(dǎo)向孔的其它例子。
具體實施例方式
參考

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
與處理噴墨記錄頭芯片的基片的方法有關(guān)的本發(fā)明的特征在于，在通過激光形成用于形成公共輸墨通道的盲導(dǎo)向孔(以下簡稱為導(dǎo)向孔)之后對基片進行各向異性蝕刻。在以下本發(fā)明的優(yōu)選實施例中詳細(xì)說明該特征。
實施例1圖1示出本發(fā)明的該實施例中的噴墨記錄頭的一部分。
該噴墨記錄頭(液體噴射頭)具有硅基片1，該硅基片1具有兩行用于產(chǎn)生墨(液體)噴射能量的元件3(以下可以簡稱為能量產(chǎn)生元件)。在每一行中，能量產(chǎn)生元件以預(yù)定的間距排列。硅基片1覆蓋有作為粘合增強層的聚醚酰胺(polyether-amide)層(未示出)。此外，光敏樹脂層9位于硅基片1(粘合增強層)上，該光敏樹脂層9是形成噴墨孔14(液體噴射孔)的層。噴墨孔14一對一地位于能量產(chǎn)生元件3之上。該光敏樹脂層9還用作從公共輸墨通道16(液體輸送孔)通往噴墨孔14的每個墨通路的頂壁。在垂直于上述兩行能量產(chǎn)生元件3的方向上，通過對硅基片1進行各向異性蝕刻所形成的公共輸墨通道16(液體輸送孔)介于兩行能量產(chǎn)生元件3之間。當(dāng)由每個所選擇的能量產(chǎn)生元件3產(chǎn)生的能量被施加到在相應(yīng)的墨通路中從公共輸墨通道16供給的墨體上時，墨以墨滴的形式從相應(yīng)的噴墨孔14噴出，并粘附到記錄介質(zhì)上，從而在記錄介質(zhì)上形成圖像。
該噴墨記錄頭可用于各種記錄設(shè)備，例如，采用一個噴墨記錄頭(多個噴墨記錄頭)的打印機、復(fù)印機、具有通信系統(tǒng)的傳真機、具有打印部的字處理器(wordprocessor)、包含打印機部的工業(yè)記錄設(shè)備以及各種處理設(shè)備等。該噴墨記錄頭可以在各種記錄介質(zhì)上進行記錄，例如，紙、紗、纖維、皮革、金屬、塑料、玻璃、木材、陶瓷等。以下本發(fā)明說明書中的“記錄”不僅意味著將有意義的文字或特定形狀等圖像粘附在記錄介質(zhì)上，也意味著將沒有意義的圖案粘附在記錄介質(zhì)上。
使用導(dǎo)向孔的各向異性蝕刻方法的特征根據(jù)本實施例中的制造方法，在通過激光以預(yù)定的圖案形成導(dǎo)向孔20并使其達到預(yù)定的深度之后，對基片進行各向異性蝕刻。因此，該制造方法作為用于形成“<>”形橫截面的公共輸墨通道16的方法更加可靠。該方法還使得更容易形成“<>”形橫截面的公共輸墨通道16。公共輸墨通道16為“<>”形意味著在基片的寬度方向上，公共輸墨通道16的寬度從其在基片1的背面上的開口開始向基片1的預(yù)定深度逐漸增加，在該深度處達到最大，然后向其在基片1的前表面上的開口逐漸減小。即，在公共輸墨通道16的橫截面圖中，上述預(yù)定的深度對應(yīng)于公共輸墨通道16的橫截面的頂點(尖頂)。
圖2是與本實施例中的制造方法相容的噴墨記錄頭芯片的前體的剖視圖。圖2示出了噴墨記錄頭芯片在與圖1中的線A-A重合并垂直于該基片的平面處的橫截面。參照圖2，由附圖標(biāo)記2指定的是犧牲層，由附圖標(biāo)記4指定的是蝕刻停止層(鈍化層)。由附圖標(biāo)記1指定的是由硅形成的噴墨記錄頭芯片的基片部分(以下，可將該部分簡稱為基片1)，由附圖標(biāo)記8指定的是在硅基片1的背面形成的掩模，用以從背面開始對硅基片1進行各向異性蝕刻。由附圖標(biāo)記20指定的是導(dǎo)向孔。犧牲層2設(shè)置在硅基片表面中將要形成輸墨通道的區(qū)域100中。為了精確地限定輸墨通道的區(qū)域而形成犧牲層2，但其在本發(fā)明中不是必不可少的。蝕刻停止層(鈍化層)由對各向異性蝕刻的材料具有抗蝕刻特性的材料構(gòu)成。在硅基片的表面形成有元件和/或例如構(gòu)成墨通路的部分等結(jié)構(gòu)的情況下，蝕刻停止層4用作分隔壁等。當(dāng)犧牲層2和蝕刻停止層4單獨使用或結(jié)合使用時，如果在蝕刻之前將它或它們形成在硅基片上就可以了。在蝕刻前的步驟中，形成的順序及其定時不局限于特定的性質(zhì)，而可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的性質(zhì)。在本實施例中，從圖2中明顯可見，在噴墨頭基片的背面，在公共輸墨通道16的寬度方向上，對每個公共輸墨通道16形成至少兩行導(dǎo)向孔20。優(yōu)選地，在公共輸墨通道16的寬度方向上(垂直于繪制圖2的紙面)，沿參考公共輸墨通道16的中心線(平行于公共輸墨通道的長度方向)對稱定位的兩個直線行，形成導(dǎo)向孔20(圖5)。順便提及，在該公開的實施例中，沿兩個直線行形成導(dǎo)向孔20。
圖3示意性地示出了在各向異性地蝕刻硅基片1的處理中的順序步驟，其中該硅基片1如圖2所示預(yù)先形成有導(dǎo)向孔20。在以下的例子中，利用了犧牲層2和鈍化層4。
首先，從基片1的背面(底部)開始對其進行蝕刻。因此，不但從每個導(dǎo)向孔20的最深端開始并朝向基片1的頂面進行蝕刻，而且橫穿導(dǎo)向孔20的整個內(nèi)表面開始并沿垂直于基片1厚度方向的方向(圖的左右方向)進行蝕刻。結(jié)果，每個導(dǎo)向孔20逐漸增大為凹槽(公共輸墨通道的前體)，該凹槽的頂部具有傾斜從而使凹槽的寬度向頂面逐漸減小的<111>表面21a和21b，該凹槽的底部具有傾斜從而使凹槽的寬度向頂面逐漸增大的<111>表面22(圖3(a))。
隨著蝕刻的進一步進行，其中一個導(dǎo)向孔20的<111>表面21b與另一個導(dǎo)向孔20的<111>表面21b接觸，從而形成頂點，然后，蝕刻開始從該頂點向基片1的頂面進行。此外，<111>表面21a即相對于基片1中心的外表面，與從基片1的底面延伸的<111>表面22相交。結(jié)果，凹槽沿與基片1厚度方向垂直的方向的明顯增大停止(圖3(b))。補充一下，沒有犧牲層的話，蝕刻可能結(jié)束。
隨著蝕刻的進一步進行，在兩個導(dǎo)向孔20之間形成<100>表面23(圖3(c))。蝕刻處理的進行導(dǎo)致該<100>表面23朝向基片1的頂面移動。最終，當(dāng)各向異性蝕刻結(jié)束時，該<100>表面23到達犧牲層2(圖3(d))。
在該方法中，例如在如上所述的方法中，為了形成公共輸墨通道16，由導(dǎo)向孔20的位置確定每個<111>表面21a的最終位置，其中每個<111>表面21a傾斜使得公共輸墨通道16的寬度向基片1的頂面逐漸減小。此外，由置于基片1的底面上的掩模8的每個孔的位置確定從基片1的底面開始增大的<111>表面22的最終位置。
圖4是噴墨記錄頭芯片的前體的剖視圖，該噴墨記錄頭芯片的基片僅具有平行于公共輸墨通道16的長度方向的單行導(dǎo)向孔20。在圖4所示的前體的情況下，各向異性蝕刻處理的明顯進行有時停止在由兩個<111>表面61a和61b所形成的、并與導(dǎo)向孔20的內(nèi)部端點位置相對應(yīng)的頂點處，因此，很難從基片1的底部暴露犧牲層2。而且，如果嘗試形成足夠長的導(dǎo)向孔20以達到犧牲層2，則激光束可能會穿透犧牲層2和蝕刻停止層4。此外，如果在基片1的頂面上存在布線層等預(yù)先形成的功能層，則激光束可能在穿透這兩層2和4后損壞該功能層。而且，如果在基片1的頂面上存在預(yù)先形成的墨通路，則激光束可能會損壞該墨通路。因此，很難通過僅形成單行導(dǎo)向孔20來精確地形成具有所希望的形狀和尺寸的公共輸墨通道16。
再次參照圖2，字符L代表犧牲層2的寬度(犧牲層2到硅基片1底面的最近表面的兩端之間的距離)，字符T代表硅基片1的厚度。字符X代表從犧牲層2的中心到相鄰導(dǎo)向孔20的中心的距離，字符D代表導(dǎo)向孔20的深度。此外，字符Y代表底面掩模8的孔的開口的寬度。在使用犧牲層2的例子中，在硅基片表面中要形成輸墨通道的區(qū)域內(nèi)設(shè)置犧牲層2，因此，犧牲層2的中心和端點與該區(qū)域相互對齊。
為了在上述噴墨頭制造處理的進行過程中，從基片1的底部開始通過各向異性蝕刻基片1來暴露犧牲層2，希望每個導(dǎo)向孔20的深度D落在下面滿足以下表達式的范圍內(nèi)T-(X-L/2)×tan54.7°≥D≥T-X×tan 54.7°...(1)此外，為了形成上述“<>”形橫截面的公共輸墨通道16，希望底面掩模8的孔的開口的寬度Y滿足以下表達式(T/tan 54.7°)×2+L≥Y ...(2)另一方面，如果底面掩模8的孔的開口的寬度Y大于(T/tan54.7°)×2+L，則形成僅具有兩個<111>表面(側(cè)面)的公共輸墨通道，其中兩個<111>表面之間的距離在硅基片1的底部最大，并朝向基片1的頂面逐漸減小。
如上所述，在本實施例中，噴墨記錄頭芯片的制造方法使得可以根據(jù)需要，通過改變排列導(dǎo)向孔20的圖案、每個導(dǎo)向孔20的深度和/或底面掩模8的孔的開口的寬度，來形成橫截面形狀不同的各種公共輸墨通道16。即，本實施例中的噴墨記錄頭芯片制造方法使得不但可以形成在基片1的底面處相對較寬并且各側(cè)壁的頂點都靠近基片1的底面的公共輸墨通道16，而且還可以形成在基片1的底面處相對較窄并且各側(cè)壁的頂點都在基片1的厚度方向上靠近基片1的中部的公共輸墨通道16。
在本實施例的噴墨記錄頭芯片的制造方法中，通過使用激光形成用于形成具有“<>”形橫截面的公共輸墨通道16的導(dǎo)向孔20。激光的使用使得可以高速精確地處理基片1的預(yù)定點(部分)。此外，在基片1被激光處理之前，不需要對其進行處理(例如，不需要在基片1上形成掩模等)。因此，可以減少形成具有“<>”形橫截面的公共輸墨通道16所需的步驟數(shù)。
此外，液體蝕刻劑進入基片1中的導(dǎo)向孔20，從而與不形成公共輸墨通道的導(dǎo)向孔的噴墨記錄頭芯片制造方法相比，減少了形成公共輸墨通道16所需的時間長度。
關(guān)于形成導(dǎo)向孔20的步驟，基于預(yù)先測量的硅基片的厚度改變導(dǎo)向孔20形成的條件，可以更可靠地形成公共輸墨通道16。
通常，用作噴墨記錄頭芯片的基片1的材料的硅片(siliconwafer)的厚度不同；它們的厚度在大約30-50μm的范圍內(nèi)變化。即，硅基片1(硅片)的厚度T(表達式(1)中)在30-50μm的范圍內(nèi)變化，這降低了D的范圍，從而減少了該步驟的余量。然而，通過預(yù)先測量硅基片1(硅片)的厚度，可以明顯減輕硅基片1(硅片)的厚度T的偏差的影響。
用于反饋測得的基片(硅片)厚度的方法圖13示出了形成導(dǎo)向孔的序列。首先，通過使用硅基片(片)厚度測量裝置測量基片1(硅片)的厚度。然后，基于測得的基片1(硅片)的厚度，選擇使用基于激光的處理設(shè)備處理基片1(硅片)的最佳條件。然后，在所選擇的(最佳)條件下，通過基于激光的處理設(shè)備形成導(dǎo)向孔20。
一旦在基片1(硅片)的頂面上形成噴嘴形成層，則不可能通過使用普通的厚度測量裝置，即反射型硅基片(片)厚度測量裝置來直接測量基片1(硅片)的厚度。因此，當(dāng)使用反射型硅基片(片)厚度測量裝置來測量基片1(硅片)的厚度時，必須在形成噴嘴形成層(稍后參照圖5a(a)說明該處理)之前測量該厚度。在測量基片1(硅片)的厚度和形成導(dǎo)向孔20之間存在多種制造步驟，使得很難將通過測量大量基片1(硅片)的厚度所獲得的值與相應(yīng)的基片1(硅片)相匹配。因此，希望提供具有識別(讀取)每個基片1(硅片)的標(biāo)識號的功能的基于激光的處理設(shè)備，從而在確認(rèn)通過測量大量基片1(硅片)的厚度所獲得的眾多值中的特定值與接下來要作為制造噴墨記錄頭芯片的材料的基片1(硅片)相匹配之后，可以為基片1(硅片)選擇形成導(dǎo)向孔20的最佳條件。
另一方面，當(dāng)將使用近紅外線的硅基片(片)厚度測量裝置用作測量基片1(硅片)厚度的裝置時，即使在基片1(硅片)的頂面上存在噴嘴形成層，也可以直接測量基片1(硅片)的厚度。即，在這種情況下，在形成噴嘴形成層(稍后參照圖5b(f)說明該處理)之后可以測量基片1(硅片)的厚度。因此，可以將使用近紅外線的硅片厚度測量裝置置于基于激光的處理設(shè)備中，從而可以在剛剛形成導(dǎo)向孔20之前測量基片1(硅片)的厚度。
改變條件的方法基于如上所述測得的基片1(硅片)的厚度，根據(jù)需要，改變通過使用激光處理基片1以形成導(dǎo)向孔20的條件。可改變的條件有以下兩個。
一個是每個導(dǎo)向孔20的深度D，其基于基片1的厚度而改變。如果基片1的厚度大于正常厚度，則要增大導(dǎo)向孔20的深度D，而如果基片1的厚度小于正常厚度，則要減小導(dǎo)向孔20的深度。可以通過調(diào)整激光輸出和/或激光發(fā)射數(shù)來改變深度D。
另一個條件是距離X，即要在基片表面(當(dāng)提供犧牲層時的犧牲層2)形成輸墨通道的區(qū)域的中心和導(dǎo)向孔20(其基于基片1的厚度而改變)之間的距離。如果基片1的厚度大于正常厚度，則要增大距離X，而如果基片1的厚度小于正常厚度，則要減小距離X。通過改變距離X，在公共輸墨通道16的頂部開口的寬度(當(dāng)凹槽增大到犧牲層時的凹槽的頂端的寬度)方面，可以使從一個硅片生產(chǎn)的噴墨記錄頭芯片與從另一個硅片生產(chǎn)的噴墨記錄頭芯片相同。
參考圖5a和5b，說明使用上述噴墨記錄頭芯片制造方法制造噴墨記錄頭的過程。順便提及，到目前為止已經(jīng)說明的本發(fā)明的優(yōu)選實施例以及以下將要說明的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不是為了限制本發(fā)明的范圍。即，本發(fā)明還可以應(yīng)用于與在本申請的權(quán)利要求部分所聲明的本發(fā)明的中心思想相符合的其它技術(shù)。
圖5a(a)～5a(d)和5b(e)～5b(h)是在圖1的線A-A處在不同階段完成時的噴墨記錄頭芯片的剖視圖。
在圖5a(a)所示的基片1的頂面，存在多個用于產(chǎn)生噴墨的能量的發(fā)熱電阻等噴墨能量產(chǎn)生元件3。基片1的整個底面覆蓋有二氧化硅膜6。此外，還在基片1的頂面上設(shè)置犧牲層2。當(dāng)形成公共輸墨通道16時，通過堿性溶劑溶解掉犧牲層2。能量產(chǎn)生元件3的布線和用于驅(qū)動加熱器(能量產(chǎn)生元件3)的半導(dǎo)體未示出。犧牲層2由例如多晶硅、鋁(其可被快速蝕刻)、鋁硅、鋁銅和鋁硅銅等可以使用堿性溶劑蝕刻的物質(zhì)形成，但是選擇無需局限于這些例子。即，可以選擇通過堿性溶劑蝕刻的速度比硅更快的任意物質(zhì)。一旦在基片1的各向異性蝕刻過程中暴露了犧牲層2，則蝕刻停止層4必須能夠阻止基片1被堿性溶劑進一步蝕刻。優(yōu)選地，蝕刻停止層4由二氧化硅和氮化硅等形成，其中二氧化硅還被用作置于加熱器3底部的貯熱層的材料，氮化硅還被用作置于能量產(chǎn)生元件3上的保護層的材料。
參照圖5a(b)，將聚醚酰胺樹脂7和8分別涂覆在基片1的頂面和底面，并通過烘烤使其硬化。然后，為了形成聚醚酰胺樹脂層7的圖案，將正性抗蝕劑(未示出)旋轉(zhuǎn)涂覆(spin coat)在聚醚酰胺樹脂層7的頂面上，以預(yù)定的圖案曝光，并進行顯影。然后，通過干蝕刻等方法以預(yù)定的圖案對聚醚酰胺樹脂層7進行蝕刻。然后除去正性抗蝕劑。類似地，為了形成聚醚酰胺樹脂層8的圖案，將正性抗蝕劑(未示出)涂覆在基片1底面的聚醚酰胺樹脂層8上，以預(yù)定的圖案曝光，并進行顯影。然后，以預(yù)定的圖案通過干蝕刻等方法對聚醚酰胺樹脂層8進行蝕刻。然后除去正性抗蝕劑。
參照圖5a(c)，以墨通路的圖案設(shè)置正性抗蝕劑10，該正性抗蝕劑10將被除去以形成墨通路。
參照圖5a(d)，以覆蓋正性抗蝕劑10的方式，通過旋轉(zhuǎn)涂覆等方法，將作為形成噴嘴的材料的光敏樹脂涂覆在基片1的頂部。然后，通過分層等方法，將防水干膜13置于光敏樹脂層12上。然后，形成光敏樹脂層12的圖案。即，通過使用紫外線、遠(yuǎn)紫外線等，以預(yù)定的圖案對其進行曝光，然后進行顯影，從而形成通過光敏樹脂層12的噴墨孔14。
參照圖5b(e)，通過旋轉(zhuǎn)涂覆等方法，對存在正性抗蝕劑10、光敏樹脂層12等的基片1的頂部和基片1的側(cè)面涂覆保護層15。
參照圖5b(f)，通過使用激光，從基片1的底部向頂部形成導(dǎo)向孔20。在該步驟中，對于每個公共輸墨通道16形成兩行成直線排列的導(dǎo)向孔20，使得這兩行關(guān)于犧牲層2的中心對稱定位。作為形成導(dǎo)向孔20的手段，使用由YAG激光器發(fā)射的三頻(THG波長355nm)激光束。將激光的功率和頻率設(shè)置為最佳值。在該實施例中，導(dǎo)向孔20的直徑約為40μm。希望導(dǎo)向孔20的直徑處于大約5-100μm的范圍內(nèi)。如果導(dǎo)向孔20的直徑過小，則在各向異性地蝕刻基片1的后續(xù)步驟中，蝕刻劑很難進入導(dǎo)向孔20。另一方面，如果導(dǎo)向孔20的直徑過大，則形成具有預(yù)定深度的導(dǎo)向孔20需要花費過長的時間。順便提及，如果需要增大導(dǎo)向孔20的直徑，則必須設(shè)置形成導(dǎo)向孔20的間距，使得相鄰的兩個導(dǎo)向孔20不重疊。
圖6是在圖5b(f)所示的步驟中形成導(dǎo)向孔20之后的基片1的底部的平面圖?；?的底面上的聚醚酰胺樹脂層8(底面掩模)具有孔28，該孔28的位置與基片1頂面上的多條犧牲層2(在圖6中以虛線畫出其輪廓)的位置一對一地相對應(yīng)。在圖5a(b)所示的步驟中形成這些孔28，并且聚醚酰胺樹脂層8用作各向異性蝕刻基片1所使用的掩模。通過使用上述應(yīng)用近紅外線的硅片厚度測量裝置，在制造處理中在該點測量的基片1(硅片)的厚度為600μm。犧牲層2在其寬度方向上的尺寸為150μm。多個公共輸墨通道16之間的間距為1,500μm?；?的寬度方向上的距離X，即犧牲層2的中心與導(dǎo)向孔20之間的距離被設(shè)置為100μm。然后，通過根據(jù)這些測量結(jié)果和表達式(1)所設(shè)置的激光脈沖數(shù)，形成導(dǎo)向孔20，從而使導(dǎo)向孔20的深度在490-530μm的范圍內(nèi)。導(dǎo)向孔20形成在位置與孔28相對應(yīng)的基片部分中。在基片1的寬度方向上，孔28的間距被設(shè)置為200μm，在基片1的長度方向上，孔28的間距被設(shè)置為100μm。
在該實施例中，孔28在基片1的寬度方向上的尺寸是400μm。犧牲層2在基片1的寬度方向上的寬度是150μm。在使用激光形成導(dǎo)向孔20之后，在垂直橫截面上測得的導(dǎo)向孔20的深度在420-460μm的范圍內(nèi)。在制造過程中，在該點處通過使用上述應(yīng)用近紅外線的硅片厚度測量裝置測得的基片1的厚度為600μm。因此，根據(jù)這些測量結(jié)果和表達式(1)，將距離X即犧牲層2的中心與導(dǎo)向孔20之間的距離設(shè)置為150μm。然后，形成導(dǎo)向孔20。即，形成多個導(dǎo)向孔20，使得它們的間距在孔28的寬度方向上為300μm，在孔28的長度方向上為150μm。
關(guān)于所形成的導(dǎo)向孔，還有圖14和15所示的其它例子。在圖14的例子中，沿著掩模層的開口的長度方向形成的兩行中的一行的導(dǎo)向孔的間隔小于另一行的導(dǎo)向孔的間隔。通過這種結(jié)構(gòu)，大間隔部分中的各向異性蝕刻接近于小間隔部分中的各向異性蝕刻。結(jié)果，可以從本質(zhì)上減少導(dǎo)向孔的數(shù)量，從而提高生產(chǎn)率。在圖15的例子中，沿掩模層的開口的長度方向排列在兩行內(nèi)的導(dǎo)向孔與同一行中的導(dǎo)向孔部分地(圖15(a))或全部地(圖15(b))連接成通道形狀?？梢酝ㄟ^利用激光束的連續(xù)掃描提供該結(jié)構(gòu)。該例子的優(yōu)點在于，關(guān)于基片背面的未穿透孔，其深度是相同的。
在該實施例中，由YAG激光器發(fā)射的三頻(THG波長355nm)激光束用于處理基片1以形成導(dǎo)向孔20。然而，用于處理基片1的激光束不需要限制為上述激光束，只要激光的波長適合于形成通過硅或基片1的材料的孔即可。例如，可以使用由YAG激光器發(fā)射的雙頻(SHG波長532nm)激光束來形成導(dǎo)向孔20，其中硅對該激光束的吸收率與對THG的一樣高。
參照圖5b(g)，除去基片1的底部上的孔28(圖6)中的二氧化硅膜6，以暴露硅基片1的表面，在該硅基片1的表面處開始基片1的各向異性蝕刻。然后，開始公共輸墨通道16的形成。更具體地，通過使用聚醚酰胺樹脂層8作為掩模，除去通過孔28暴露的基片1的底面上的二氧化硅膜6的部分。之后，通過使用THAH作為各向異性蝕刻劑從底部開始蝕刻硅基片1，形成一對一地到達犧牲層2的公共輸墨通道16。在該蝕刻步驟中，經(jīng)由參照圖3所述的各階段向前進行蝕刻，所產(chǎn)生的角度為54.7°的<111>表面到達犧牲層2。然后，犧牲層2被蝕刻液體各向同性地蝕刻，從而形成反映犧牲層2的形狀的公共輸墨通道16的頂部。在圖1的線A-A處、由<111>表面構(gòu)成輪廓的公共輸墨通道16的橫截面為“<>”形。
最后，參照圖5b(h)，通過干蝕刻除去覆蓋公共輸墨通道16的頂部開口的蝕刻停止層4的部分。然后，除去聚醚酰胺樹脂層8和保護層15。此外，通過噴墨孔14和公共輸墨通道16溶解掉正性抗蝕劑層10，以形成墨通路和泡沫產(chǎn)生室。
通過上述制造步驟，完成每個噴墨記錄頭芯片或具有噴嘴部分的基片1。然后，通過使用劃片機(dicing saw)等將硅片分割成單個的噴墨記錄頭芯片。然后，將用于驅(qū)動噴墨能量產(chǎn)生元件3的布線附加到每個芯片，并將用于噴墨記錄頭芯片的墨容器連接到每個芯片，從而完成噴墨記錄頭。
順便提及，在該實施例中，使用600μm厚的硅片作為噴墨記錄頭芯片的基片1的材料。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用于使用的硅片等比本實施例中所用的硅片薄或者厚的噴墨記錄頭芯片制造方法。當(dāng)使用該材料作為基片時，應(yīng)當(dāng)將導(dǎo)向孔20的深度和孔28的尺寸改變?yōu)闈M足表達式(1)和(2)的值。
此外，可以通過將圖5b(f)～5b(h)所示的順序步驟執(zhí)行多次而不是使用本實施例中的公共輸墨通道形成方法，來形成公共輸墨通道16。更具體地，形成沒有達到犧牲層的單行導(dǎo)向孔20，使用該行導(dǎo)向孔20各向異性地蝕刻基片1。然后，與使用第一行導(dǎo)向孔形成的槽(凹槽)鄰接地形成下一行導(dǎo)向孔20，然后，各向異性地蝕刻基片1以完成公共輸墨通道16。在這種情況下，當(dāng)形成導(dǎo)向孔20以使其達到犧牲層時，必須滿足表達式(1)。
實施例2圖7是本發(fā)明第二實施例中的噴墨記錄頭芯片的剖視圖。
該實施例中的噴墨記錄頭芯片設(shè)有多個使用上述第一實施例中的制造方法平行形成的公共輸墨通道。因此，該實施例中的噴墨記錄頭芯片的每個公共輸墨通道16也具有“<>”形橫截面。
圖8是通過使用根據(jù)不使用導(dǎo)向孔來形成公共輸墨通道的現(xiàn)有技術(shù)的噴墨記錄頭芯片制造方法形成的噴墨記錄頭芯片的剖視圖。從圖7和圖8的比較可明顯地看出，在用于形成圖7所示的噴墨記錄頭芯片的該實施例中的噴墨記錄頭芯片制造方法使得可以形成底部寬度小于圖8所示的通過使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴墨記錄頭芯片制造方法形成的公共輸墨通道16的底部寬度的公共輸墨通道16。因此，本實施例中的噴墨記錄頭芯片制造方法可以生產(chǎn)以下噴墨記錄頭芯片，其中相鄰兩個公共輸墨通道16之間的距離小于通過使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴墨記錄頭芯片制造方法形成的噴墨記錄頭芯片的相鄰兩個公共輸墨通道16之間的距離。因此，可以生產(chǎn)比通過使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴墨記錄頭芯片制造方法生產(chǎn)的噴墨記錄頭芯片小的噴墨記錄頭芯片。此外，該實施例中的公共輸墨通道16具有“<>”形橫截面，從而使得可以生產(chǎn)以下噴墨記錄頭芯片，其中將相鄰兩個不同墨顏色的公共輸墨通道16分開的表面區(qū)域50的寬度比通過使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴墨記錄頭芯片制造方法生產(chǎn)的噴墨記錄頭芯片的該寬度寬得多，從而能夠更好地防止相鄰公共輸墨通道16中的墨相混和。
此外，在本實施例的噴墨記錄頭芯片制造方法的情況下，可以改變形成導(dǎo)向孔20的圖案、每個導(dǎo)向孔20的深度以及底面掩模8的每個孔的寬度，以形成具有“<>”形橫截面的各種公共輸墨通道16，例如，底部開口大于其頂部開口并且其“<>”形橫截面的頂點更靠近基片1的底面的公共輸墨通道16、以及底部開口小于其頂部開口并且其“<>”形橫截面的頂點在基片1的厚度方向上接近于基片1的中部的公共輸墨通道16。
如上所述，在噴墨記錄頭芯片具有多個位于芯片的基片1中的公共輸墨通道16的情況下，可以通過滿足不等式Y(jié)1＞Y2或Y1＜Y2，來改變每個公共輸墨通道16的“<>”形橫截面的頂點的位置(在基片1的厚度方向上)，其中Y1和Y2(圖9)是與相鄰兩個公共輸墨通道16的底部開口相對應(yīng)的底面掩模8的孔的寬度，并可以從上述表達式(2)獲得(T/tan54.7°)×2+L≥Y ...(2)通過在相鄰兩個公共輸墨通道16的“<>”形橫截面的頂點位置區(qū)分這兩個公共輸墨通道16，可以進一步減小具有多個平行排列的公共輸墨通道16的噴墨記錄頭芯片的尺寸。圖9是如上所述構(gòu)造的噴墨記錄頭芯片的橫截面圖。從圖9中可明顯看出，通過在相鄰兩個公共輸墨通道16的“<>”形橫截面的頂點位置區(qū)分這兩個公共輸墨通道16，可將這兩個公共輸墨通道16放置得更近，使得這兩個公共輸墨通道16的“<>”形橫截面的頂點實際上重疊，從而與如圖7所示構(gòu)造的噴墨記錄頭芯片相比，可以進一步減小噴墨記錄頭芯片的尺寸。在圖9所示的結(jié)構(gòu)配置的情況下，相鄰兩個公共輸墨通道16的“<>”形橫截面的頂點之間的距離大于圖7中所示的該距離。因此，芯片部分50的強度得以增加，該芯片部分50將相鄰兩個墨顏色不同的公共輸墨通道16分開。
接下來，參考圖10a和10b，說明包含圖9所示的噴墨記錄頭芯片的噴墨記錄頭的制造方法。順便提及，本發(fā)明的優(yōu)選實施例不是為了限制本發(fā)明的范圍。即，本發(fā)明還可應(yīng)用于除優(yōu)選實施例中的技術(shù)之外的技術(shù)，只要該技術(shù)與在本專利申請的權(quán)利要求部分中所聲明的本發(fā)明的概念一致即可。
圖10a(a)所示的噴墨記錄頭芯片設(shè)有多個位于基片1的頂面上的發(fā)熱電阻等噴墨能量產(chǎn)生元件3。基片1的整個底面覆蓋有二氧化硅膜6。在基片1的頂面上還存在多條犧牲層2。當(dāng)形成公共輸墨通道16時，通過堿性溶劑溶解掉每條犧牲層2。能量產(chǎn)生元件3的布線和用于驅(qū)動加熱器的半導(dǎo)體未示出。犧牲層2由例如多晶硅、鋁(其可被快速地蝕刻)、鋁硅、鋁銅和鋁硅銅等可以使用堿性溶劑蝕刻的物質(zhì)形成。一旦在基片1的各向異性蝕刻過程中暴露了犧牲層2，蝕刻停止層4必須能夠阻止基片1被堿性溶劑進一步蝕刻。優(yōu)選地，蝕刻停止層4由二氧化硅、氮化硅等形成，其中二氧化硅還被用作置于加熱器3的背面?zhèn)鹊馁A熱層的材料，氮化硅還被用作置于能量產(chǎn)生元件3上的保護層的材料。
接下來，參照圖10a(b)，將聚醚酰胺樹脂7和8分別涂覆在基片1的頂部和底部，并通過烘烤使其硬化。然后，為了形成聚醚酰胺樹脂層7的圖案，將正性抗蝕劑(未示出)旋轉(zhuǎn)涂覆在聚醚酰銨樹脂層7的頂面上，以預(yù)定的圖案曝光，并進行顯影。然后，通過干蝕刻等方法以預(yù)定的圖案對聚醚酰胺樹脂層7進行蝕刻。然后除去正性抗蝕劑。類似地，為了形成聚醚酰胺樹脂層8的圖案，將正性抗蝕劑(未示出)涂覆在基片1底面的聚醚酰胺樹脂層8上，以預(yù)定的圖案曝光，并進行顯影。然后，以預(yù)定的圖案通過干蝕刻等方法對聚醚酰胺樹脂層8進行蝕刻。然后除去正性抗蝕劑。
在基片1的底面上形成的底面掩模8的孔的開口的寬度等于公共輸墨通道16的底部開口的寬度。因此，將底面掩模8的孔的開口的寬度設(shè)置成使其等于所希望的公共輸墨通道16的底部開口的寬度。圖11是圖10a(b)所示的噴墨記錄頭芯片的前體的底部平面圖。在該實施例中，在基片1的寬度方向上，底面掩模8的較大孔的開口的測量結(jié)果Y1為800μm，在基片1的寬度方向上，底面掩模8的較小孔的開口的測量結(jié)果Y2為400μm。
接下來，參照圖10a(c)，以墨通路的圖案放置正性抗蝕劑10，該正性抗蝕劑10將被除去以形成墨通路。
參照圖10a(d)，以覆蓋正性抗蝕劑10的方式，通過旋轉(zhuǎn)涂覆等方法，將作為用于形成噴嘴的材料的光敏樹脂12涂覆在基片1的項部。然后通過分層等方法，將防水干膜13置于光敏樹脂層12上。然后，形成光敏樹脂層12的圖案。即，通過使用紫外線、遠(yuǎn)紫外線等，以預(yù)定的圖案對其進行曝光，并且進行顯影，從而形成通過光敏樹脂層12的噴墨孔14。
參照圖10b(e)，通過旋轉(zhuǎn)涂覆等方法，對存在正性抗蝕劑10、光敏樹脂層12等的基片1的頂部和基片1的側(cè)面涂覆保護層15。
參照圖10b(f)，通過使用激光，從基片1的底部向頂部形成導(dǎo)向孔20。在該步驟中，對于每個公共輸墨通道16形成兩行成直線排列的導(dǎo)向孔20，使得這兩行關(guān)于犧牲層2的中心對稱定位。作為形成導(dǎo)向孔20的手段，使用由YAG激光器發(fā)射的三頻(THG波長355nm)激光束。將激光的功率和頻率設(shè)置為最佳值。在該實施例中，導(dǎo)向孔20的直徑約為40μm。希望導(dǎo)向孔20的直徑處于大約5-100μm的范圍內(nèi)。如果導(dǎo)向孔20的直徑過小，則在各向異性地蝕刻基片1的后續(xù)步驟中，蝕刻劑很難進入導(dǎo)向孔20。另一方面，如果導(dǎo)向孔20的直徑過大，則形成具有所期望深度的導(dǎo)向孔20需要花費過長的時間。順便提及，如果需要增大導(dǎo)向孔20的直徑，則必須設(shè)置用于形成導(dǎo)向孔20的間距，使得相鄰的兩個導(dǎo)向孔20不重疊。順便提及，可以通過將處理基片1以形成導(dǎo)向孔20的條件保持恒定，來生產(chǎn)具有多個頂部開口寬度相同的公共輸墨通道16的噴墨記錄頭芯片。
圖12是在圖10b(f)所示的步驟中形成導(dǎo)向孔20之后的基片1的底部的平面圖。基片1的底面上的聚醚酰胺樹脂層8(底面掩模)具有孔28，該孔28的位置與所希望的基片1頂面上的墨開口位置(在提供犧牲層的情況下的犧牲層2)(在圖12中以虛線畫出其輪廓)的位置相對應(yīng)。在圖10a(b)所示的步驟中形成這些孔28，并且聚醚酰胺樹脂層8用作各向異性蝕刻基片1所使用的掩模。
順便提及，在該實施例中，通過使用由YAG激光器發(fā)射的三頻(THG波長355nm)激光束來形成導(dǎo)向孔20。然而，對用于處理基片1以形成導(dǎo)向孔20的激光束的選擇不需要限制為在本實施例中所使用的激光束，只要所選擇的激光能夠形成通過硅或基片1的材料的孔即可。例如，可以使用由YAG激光器發(fā)射的雙頻(SHG波長532nm)激光束來形成導(dǎo)向孔20，其中硅對該激光束的吸收率與對THG的一樣高。
接下來，參照圖10b(g)，除去基片1的底面上的孔28(圖12)中的二氧化硅膜6部分，以暴露硅基片1的表面，在該硅基片1的表面處將開始基片1的各向異性蝕刻。然后，開始公共輸墨通道16的形成。更具體地，通過使用聚醚酰胺樹脂層8作為掩模，除去通過孔28所暴露的基片1的底面上的二氧化硅膜6部分。之后，通過使用THAH作為各向異性蝕刻劑從底部開始蝕刻硅基片1，形成公共輸墨通道16，使得該公共輸墨通道16一對一地到達犧牲層2。在該蝕刻步驟中，在每個導(dǎo)向孔20的端部開始基片1的蝕刻，并且隨著蝕刻的繼續(xù)進行，所產(chǎn)生的相對于基片1的底面的角度為54.7°的<111>表面到達犧牲層2。然后，通過蝕刻液體各向同性地蝕刻每個被犧牲層2，從而形成反映犧牲層2的形狀的公共輸墨通道16的頂部。將每個公共輸墨通道16形成為使得其由<111>表面構(gòu)成輪廓的橫截面為“<>”形。在該實施例中，相鄰兩個公共輸墨通道16的“<>”形橫截面的頂點位置在基片1的厚度方向上分開約140μm。
最后，參照圖10b(h)，通過干蝕刻除去覆蓋公共輸墨通道16的頂部開口的蝕刻停止層4的部分。然后，除去聚醚酰胺樹脂層8和保護層15。此外，通過噴墨孔14和公共輸墨通道16溶解掉正性抗蝕劑層10，以形成墨通路和泡沫產(chǎn)生室。
通過上述制造步驟，完成噴墨記錄頭芯片的前體或具有噴嘴部分的基片1。然后，通過使用劃片機等將硅片分割成單個的噴墨記錄頭芯片。然后，將用于驅(qū)動噴墨能量產(chǎn)生元件3的布線附加到每個噴墨記錄頭芯片，并將噴墨記錄頭芯片的墨容器連接到每個芯片，從而完成噴墨記錄頭。
順便提及，在該實施例中，使用600μm厚的硅片來制造噴墨記錄頭芯片。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用于使用的硅片等比本實施例中所用的硅片薄或者厚的噴墨記錄頭芯片制造方法。當(dāng)使用這樣的硅片等時，應(yīng)當(dāng)將導(dǎo)向孔20的深度和孔28的尺寸改變?yōu)闈M足表達式(1)和(2)的值。
以上描述的是公共輸墨通道形成方法的例子，其中通過改變底面掩模8中的孔的開口的尺寸(在基片的寬度方向上)，來改變公共輸墨通道的“<>”形橫截面的頂點的位置(在基片的厚度方向上)。
盡管參考在這里所公開的結(jié)構(gòu)說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于所公開的內(nèi)容，該申請旨在涵蓋改進目的或所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的這種變形或改變。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭基片的制造方法，其包括在硅基片中形成供墨口，所述方法包括在所述基片的一面形成蝕刻掩模層的步驟，所述蝕刻掩模層在與供墨口相對應(yīng)的位置處具有開口；沿所述開口的長度方向形成至少兩行通過所述蝕刻掩模層的所述開口的未穿透孔的步驟；以及通過在所述開口中對所述基片進行晶體各向異性蝕刻來形成所述供墨口的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，關(guān)于沿所述開口的長度方向延伸的中心線對稱地排列所述未穿透孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述未穿透孔，使得沿所述基片另一面中要形成所述供墨口的區(qū)域的寬度方向測量的所述區(qū)域的尺寸L、所述基片的厚度T、從沿所述區(qū)域的長度方向延伸的所述區(qū)域的中心線到各行中的所述未穿透孔的中心的距離X和所述未穿透孔的深度D滿足T-(X-L/2)×tan 54.7°≥D≥T-X×tan 54.7°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述蝕刻掩模層，使得沿要形成的所述開口的寬度方向測量的所述開口的尺寸Y、要在具有所述蝕刻掩模層的所述基片的背面形成所述供墨口的所述區(qū)域的尺寸L和所述基片的厚度T滿足(T/tan 54.7°)×2+L≥Y。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)先測量的所述基片的厚度改變所述未穿透孔的形成條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)先測量的所述基片的厚度改變所述未穿透孔的深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)先測量的所述基片的厚度改變從沿所述區(qū)域的長度方向延伸的所述區(qū)域的中心線到各行中的所述未穿透孔的中心的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提供多個沿所述開口的寬度方向相互相鄰地形成的開口，并且所述開口中的相鄰開口的尺寸互不相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，沿所述開口的寬度方向測量的所述相鄰開口中的一個開口的尺寸Y1和沿所述開口的寬度方向測量的所述相鄰開口中的另一個開口的尺寸Y2滿足(T/tan 54.7°)×2+L≥Y1，(T/tan 54.7°)×2+L≥Y2，并且Y1＞Y2，或者Y2＜Y1。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在蝕刻之前，在要形成所述供墨口的所述基片的另一面的區(qū)域上形成蝕刻速度高于硅的蝕刻速度的材料的犧牲層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括形成具有抗蝕刻特性的鈍化層以覆蓋所述犧牲層的步驟。
12.一種噴墨頭的硅基片，其具有供墨口，所述基片包括在所述基片的一面形成的蝕刻掩模層，其具有與所述供墨口的部分相對應(yīng)的開口；未穿透孔，其沿所述開口的長度方向，在所述開口中形成至少兩行。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基片，其特征在于，關(guān)于沿所述開口的長度方向延伸的中心線對稱地排列所述未穿透孔。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的基片，其特征在于，形成所述未穿透孔，使得沿所述基片另一面中要形成所述供墨口的區(qū)域的寬度方向測量的所述區(qū)域的尺寸L、所述基片的厚度T、從沿所述區(qū)域的長度方向延伸的所述區(qū)域的中心線到各行中的所述未穿透孔的中心的距離X和所述未穿透孔的深度D滿足T-(X-L/2)×tan 54.7°≥D≥T-X×tan 54.7°。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基片，其特征在于，在要形成所述供墨口的所述基片的另一面的區(qū)域上形成蝕刻速度高于硅的蝕刻速度的材料的犧牲層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基片，其特征在于，形成具有抗蝕刻特性的鈍化層以覆蓋所述犧牲層。
17.一種噴墨頭的硅基片的制造方法，包括在硅基片中形成供墨口，所述方法包括制備根據(jù)權(quán)利要求12所述的硅基片；通過所述開口進行晶體各向異性蝕刻形成所述供墨口的步驟。
18.一種噴墨頭的制造方法，所述噴墨頭具有用于噴射墨的噴射出口、用于產(chǎn)生噴射墨的能量的能量產(chǎn)生元件、用于提供墨的供墨口和連通所述供墨口和所述噴射出口的流路，所述方法包括制備根據(jù)權(quán)利要求12所述的硅基片的步驟；形成以下組件的步驟，在該組件中在具有所述能量產(chǎn)生元件的所述硅基片的一面上形成所述流路和所述噴射出口。
19.一種噴墨頭，其包括硅基片，其上設(shè)有用于產(chǎn)生噴射墨的能量的能量產(chǎn)生元件、以及多個用于向所述能量產(chǎn)生元件提供墨的供墨口；噴墨出口；流路形成組件，用于形成使所述噴墨出口和所述供墨口相互連通的墨流路，其中，所述供墨口具有的橫截面形狀為沿所述供墨口排列的方向測量的每個所述供墨口的寬度從所述硅基片的背面的所述供墨口的開口到預(yù)定深度的位置增大，然后朝向所述硅基片的正面減小，在所述深度處具有最大寬度，其中所述供墨口中的相鄰供墨口的所述深度互不相同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種噴墨頭基片和噴墨頭及其制造方法。該噴墨頭基片的制造方法包括在硅基片中形成供墨口，該方法包括在基片的一面形成蝕刻掩模層的步驟，該蝕刻掩模層在與供墨口相對應(yīng)的位置處具有開口；沿開口的長度方向形成至少兩行通過蝕刻掩模層的開口的未穿透孔的步驟；以及通過在開口中對基片進行晶體各向異性蝕刻來形成供墨口的步驟。
文檔編號B41J2/14GK101032885SQ20071008008
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者坂井稔康, 小山修司, 小野賢二, 山室純 申請人:佳能株式會社