喷墨头的制造方法技术

技术编号:1018342 阅读:207 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
公开了一种喷墨头的制造方法。该方法包括:制备具有第一和第二表面的衬底,所述衬底设置有设置在第一表面上的多个压力产生元件;在其上设置有压力产生元件的第一表面上形成具有至少一个开口的掩模图案。该方法还包括通过利用掩模图案作为蚀刻掩模而形成从第一表面延伸通过所述衬底的供墨槽。该方法能够提高喷墨头的产量和可靠性,因为可以均匀且可再现地调节供墨槽的形状和尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的总体专利技术构思涉及,尤其涉及设置有供墨槽(ink-feed channel)的,其中供墨槽具有均匀的可再现的形状和尺寸。
技术介绍
喷墨记录装置的功能在于通过向记录介质上的所需位置喷射印刷油墨的细小液滴而打印图像。喷墨记录装置由于其价廉且能够以高分辨率打印多种颜色而被广泛地使用。喷墨记录装置通常包括喷射墨的喷墨头和与喷墨头流体连通的墨容器。喷墨头按其采用的墨滴喷射机理一般分为两类。第一类喷墨头是热量型,其利用电热转换器产生压力以喷射墨滴。第二类喷墨头是压电型,其采用机电转换器产生压力以喷射墨。喷墨头包括设置成半导体芯片形状的硅衬底和多个设置在硅衬底顶表面上的元件。在美国专利No.4,882,595中公开了一种常规热喷墨头的例子。该常规热喷墨头具有多个设置在硅衬底上的生热电阻以产生用于墨喷射的热能;限定墨流动通道侧壁的腔层,其中墨流动通道包括墨腔和墨槽;和设置在腔层上的喷嘴层。喷嘴层具有多个分别对应于生热电阻的喷嘴。硅衬底的底面连结到墨容器,墨容器经由穿过硅衬底的供墨槽向喷墨头供墨。墨经由墨槽从供墨槽供给到墨腔。储存在墨腔中的墨由生热电阻立即加热,通过生热电阻产生的压力经喷嘴以墨滴的形状喷射到记录介质。然后用经墨槽供给的墨重新填充墨腔。一般地,喷墨头应该满足下列条件。首先,喷墨头的制造工艺应该简单,制造成本应较低,且应该可以大批量生产。第二,为了获得高质量的图像,相邻喷嘴间的串扰应该最小而相邻喷嘴间的距离应该保持在很小。即,为了增大点每英寸分辨率(DPI),应该以很高的密度分布大量的喷嘴。第三,为了进行高速打印操作,在墨被喷射出墨腔后用墨重新填充墨腔的周期应该尽可能的短,并且应该迅速地进行被加热的墨和生热电阻的冷却以提高驱动频率。为了满足上述条件,尝试了各种方法。例如,美国专利No.6,409,312和No.6,390,606以及日本专利公开No.2003-89209中公开的制造喷墨头的各种方法。根据制造喷墨头的常规方法,穿过硅衬底的供墨槽通过从硅衬底的底表面蚀刻硅衬底而形成。蚀刻硅衬底包括利用强碱性溶剂、如氢氧化四甲铵(TMAH)作为蚀刻剂的湿蚀刻工艺或干蚀刻工艺、如喷砂工艺。但是,通过从底表面蚀刻硅衬底形成供墨槽的工艺可能会有下列问题。首先,当利用湿蚀刻技术时,由于硅衬底和形成在硅衬底底表面上的蚀刻掩模之间蚀刻选择性的差异,易于在硅衬底的下部出现掏槽(undercutting)。在这种情况下,覆盖掏槽部分的蚀刻掩模的边缘会穿透墨流动通道充当杂质。为了解决这个问题,在执行完湿蚀刻工艺之后去除蚀刻掩模边缘的分离工艺变得必需。此外,需要用于保护先前形成在硅衬底顶表面上的结构、如生热电阻的分离掩蔽工艺,以保护所述的结构不受湿蚀刻工艺的影响,由此进一步使工艺复杂化。利用喷砂和/或干蚀刻工艺蚀刻衬底的底表面也存在问题,因为用在该工艺中的细纱会成为喷墨头中的颗粒,由此减弱喷墨特性。另外,因为湿蚀刻或干蚀刻是从硅衬底的底表面朝向其顶表面进行,所以形成在硅衬底顶表面上的供墨槽出口的轮廓线形成得很粗糙,使得很难可再现地控制其形状和尺寸。这会造成从供墨槽出口的轮廓线到每个墨槽的距离变得不均匀,以致于喷墨后重新向墨腔中填充墨的速度会改变。结果,自每个墨腔的喷墨频率会不同。这会导致喷墨头变得不稳定。
技术实现思路
本专利技术的总体专利技术构思提供了一种制造喷墨头的方法,该喷墨头能够通过均匀且可再现地调节供墨槽的形状和尺寸而提高喷墨头的产量及可靠性。本专利技术总体专利技术构思的其它方面和优点将在下面的描述中被部分地说明,并且部分地从下面的描述而变得显而易见,或者通过实践总体专利技术构思而被获知。本专利技术总体专利技术构思的前述和/或其他方面通过而实现,其中喷墨头包括具有均匀且可再现的形状和尺寸的供墨槽。所述方法包括制备具有第一和第二表面的衬底,所述衬底设置有设置在第一表面上的多个压力产生元件。可以在其上设置有压力产生元件的第一表面上形成具有至少一个开口的掩模图案。通过衬底延伸的供墨槽可以通过利用掩模图案作为蚀刻掩模从第一表面干蚀刻衬底而形成。所述衬底可以是硅衬底,干蚀刻所述衬底可以通过反应离子蚀刻(RIE)工艺或深反应离子蚀刻(DRIE)工艺进行。此外,掩模图案可以由氧化硅层、氮化硅层、光致抗蚀剂层、光敏树脂层、金属层或金属氧化物层形成。所述方法还可以包括在形成供墨槽之后去除掩模图案。一旦掩模图案被除去,就可以在衬底的第一表面上形成限定墨流动通道侧壁的腔层(chamber layer)。然后可以在腔层上形成具有对应于压力产生元件的多个喷嘴的喷嘴层。腔层可以通过构图光敏干膜层而形成,使得之后喷嘴层可以粘附到腔层。可以包括制备具有第一和第二表面的衬底,所述衬底设置有设置在第一表面上的多个压力产生元件。在其上设置有压力产生元件的第一表面上可以形成具有至少一个开口的掩模图案。利用掩模图案作为蚀刻掩模,衬底可以从第一表面被部分地干蚀刻从而在衬底中形成供墨槽,使得可以在衬底上遗留距第二表面有预定高度的未蚀刻部分。可以抛光衬底的第二表面以去除未蚀刻部分。所述方法还可以包括在形成供墨槽之后去除掩模图案。一旦掩模图案被去除,就可以在衬底的第一表面上形成限定墨流动通道侧壁的腔层。然后可以形成填充墨流动通道和由腔层限定的侧壁之间的供墨槽的牺牲模制层(sacrificial mold layer)。在去除未蚀刻部分之后,可以在腔层和牺牲模制层上形成具有对应于压力产生元件的多个喷嘴的喷嘴层。一旦形成喷嘴层,就可以溶解并去除牺牲模制层。可以在形成牺牲模制层之后形成具有对应于压力产生元件的多个喷嘴的喷嘴层。此外,去除牺牲模制层可在去除未蚀刻部分之后进行。在形成掩模图案之前还可以在衬底的第一表面上形成腔层,并且可以在具有腔层的第一表面上形成掩模图案。本专利技术总体专利技术构思的前述和/或其他方面通过提供而实现,该制造方法包括制备具有第一和第二表面的衬底,所述衬底设置有设置在第一表面上的多个压力产生元件。在其上设置有压力产生元件的第一表面上可以形成具有至少一个开口的掩模图案。衬底可以从第一表面被部分地干蚀刻从而在衬底中形成供墨槽,使得可以在衬底上遗留距第二表面有预定高度的未蚀刻部分。可以形成牺牲模制层以填充供墨槽并覆盖其中形成墨流动通道的区域。可以抛光衬底的第二表面以去除未蚀刻部分。所述方法还包括在去除未蚀刻部分之后,形成具有对应于压力产生元件的多个喷嘴、同时覆盖牺牲模制层的侧壁和顶表面的腔/喷嘴层。一旦去除了衬底的未蚀刻部分,就溶解并去除牺牲模制层。可以在形成牺牲模制层之后形成腔/喷嘴层。此外,可以在去除未蚀刻部分之后进行牺牲模制层的去除。附图说明通过下面结合附图对实施例的描述,本专利技术总体专利技术构思的上述和/或它方面和优点将变得更加易于理解,其中图1是根据本专利技术总体专利技术构思的各种实施例的喷墨头的局部平面图;图2~4是沿图1中的线I-I’得到的截面图,其表示根据本专利技术总体专利技术构思的另一实施例的喷墨头制造方法;图5~9是沿图1中的线I-I’得到的截面图,其表示根据本专利技术总体专利技术构思的又一实施例的喷墨头制造方法;图10和11是沿图1中的线I-I’得到的截面图,其表示根据本专利技术总体专利技术构思的又一实施例的喷墨头制造方法;图12是沿图1中的线I-I’得到的截面图,其表示根据本专利技术总体专利技术构本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种喷墨头的制造方法,包括:制备具有第一和第二表面的衬底,所述衬底设置有设置在所述第一表面上的多个压力产生元件;在其上设置有所述压力产生元件的所述第一表面上形成掩模图案;以及通过利用所述掩模图案作为蚀刻掩模从所述第一 表面干蚀刻所述衬底而形成通过所述衬底延伸的供墨槽。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:朴性俊朴炳夏金敬镒
申请(专利权)人:三星电子株式会社
类型:发明
国别省市:KR[韩国]

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