流体喷射头及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种流体喷射头结构及其制造方法。流体喷射头结构形成在一基材上，其包括有一歧管，至少一气泡产生器及一导电线路，其中具有至少两排相连通于歧管且位于歧管两侧的流体腔，而导电线路设于歧管上方的基材表面，通过部分的导电线路位于二排流体腔之间，用以驱动该气泡产生器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种流体喷射头结构及其制造方法，特别是涉及一种利用两排气泡产生器之间进行电力线布局的流体喷射头结构及其制造方法。
技术介绍
目前，流体喷射装置已被广泛地运用于喷墨打印机的喷墨头等的设备中，而且随着流体喷射装置的可靠度(reliability)不断提高、成本的大幅度降低，以及可提供高频率(frequency)与高空间分辨率(spatialresolution)的高质量液滴喷射的研发，流体喷射装置也逐渐有其他众多可能的应用，例如燃料喷射系统(fuel injection system)、细胞分类(cellsorting)、药物释放系统(drug delivery system)、喷印光刻技术(printlithography)及微喷射推进系统(micro jet propulsion system)等等。在现今的产品中，能够个别地喷射出形状一致的液滴的流体喷射装置种类并不多，其中最为成功的一种设计为使用热驱动气泡(thermal drivenbubble)以射出液滴的方法。由于其设计简单，且成本低廉，因此在使用上也最为普遍。例如，在现有的喷墨头结构中，美国专利号码5,774,148中，便曾提到一种使用从中间歧管供应墨水的方式(center feed)。此种喷墨头结构通常是采用喷砂、激光切割或化学蚀刻的方式，将芯片(chip)穿透，再由中间歧管进行供墨。然而利用此方法不但需要比较大的芯片尺寸，而且芯片中挖掉的部分也无法做任何利用，非常不符合经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种流体喷射头结构及其制造方法，通过提高线路布局的积集度，以缩小所需的芯片尺寸，并提高经济效益。本专利技术的目的是这样实现的，即提供一种流体喷射头结构，该流体喷射头结构包括有一基材；一歧管，形成于该基材内；至少两排流体腔，各该流体腔相连通于该歧管且位于该歧管的两侧，用来使一流体由该歧管流至该流体腔；至少一气泡产生器，形成于该基材上，且位于相对应的该流体腔内；以及一导电线路，位于该歧管上方的该基材表面，且部分的该导电线路位于该至少二排流体腔之间，用以驱动该气泡产生器。本专利技术还提供一种流体喷射头的制造方法，该制造方法包括有下列步骤提供一基材；在该基材上形成至少一气泡产生器；形成一位于该基材内的歧管；形成至少二排流体腔，且各该流体腔相连通于该歧管且位于该歧管的两侧，用来使一流体由该歧管流至该流体腔内；以及在该歧管上方的该基材表面形成一导电线路，且部分的该导电线路位于该至少二排流体腔之间，用以驱动该气泡产生器。由于本专利技术所提供的流体喷射头结构，不需将整个芯片蚀穿即可达到顺利供墨的效果，而且其更于利用歧管上方的空间来进行电路布局，所以本专利技术不但可以有效增强歧管上方结构层的强度，并能大幅度缩减芯片尺寸，扩增喷头数目，进而提高打印速度。附图说明图1为本专利技术喷墨头结构的结构剖视图；图2为本专利技术的实施例横切面示意图；图3为本专利技术流体喷射头的上视图；图4为本专利技术流体喷射头芯片的局部放大图；图5为本专利技术流体喷射头的矩阵式驱动电路示意图；图6至图8为本专利技术流体喷射头的制作流程示意图。具体实施例方式请参见图1，图1为本专利技术的流体喷射头的结构剖视图。本专利技术的流体喷射头为一种具有虚拟气阀(virtual valve)的流体喷射装置。如图1所示，气泡产生器包括有两个气泡产生构件，分别为第一加热元件14a与第二加热元件14b，环绕在喷孔(nozzle)12四周，由两个加热元件14a、14b间的差异，例如电阻值的不同，可使得加热此二加热元件14a、14b时，会先后生成二气泡。首先在喷孔12旁比靠近歧管(manifold)11的第一加热元件14a处先形成一第一气泡(未显示)，此第一气泡会隔绝歧管11与喷孔12，而产生类似气阀的功能，以减小与相邻流体腔16产生互相干扰(cross talk)的效应，接着会于靠近第二加热元件14b处产生一第二气泡(未显示)，由此第二气泡推挤流体腔16内的流体(未显示)，使流体由喷孔12中喷出。最后，第二气泡会与第一气泡相结合，并由此二气泡的结合以达到减少卫星液滴(satellite droplet)的产生。由于本专利技术的流体喷射头的结构不用蚀穿整个芯片即可达到顺利喷出液体的需求，因此基于这种架构下，本专利技术便可在歧管11上方进行电力线(power lines)的布局，同时增强歧管11上方结构层的强度。此外，为了解说方便起见，以下本专利技术的流体喷射头便以喷墨头为实施例来加以说明。请参见图2，图2为本专利技术整个芯片制作完成的剖视图，其中第一加热元件14a与第二加热元件14b上方沉积了一低温氧化层18以作为保护层，且在指定的地区开洞(via)以使金属层13经由此洞流入加热器14a、14b的上方表面，而达成金属传导层13与加热器14a、14b电连接的目的。同样地，在MOSFET(金氧半场效应晶体管)元件15的漏极(drain)68与源极(source)66也通过金属层13电连接至加热器14a、14b与接地端(ground)20。所以当MOSFET元件15的栅极(gate)64被打开时，由金属层13所构成的衬垫(pad)会将外部所供给的电压信号送到此喷墨头内，此时，电流会由衬垫进入，先经由金属层13到第一加热器14a与第二加热器14b，再经由MOSFET元件15的漏极到源极，再流至接地端20而完成一次加热的动作。此时，由于流体腔16(即此喷墨头的喷墨腔)内的墨水被加热，因而产生两个气泡将墨滴经由喷孔12推挤出去。其中，可根据所需打印数据量的不同，而分别控制不同的喷孔12以喷出墨水液滴。此外，金属层13的材料选自铝(Aluminum)、金(Gold)、铜(Copper)、钨(Tungsten)及铝硅铜合金(Alloys of Al-Si-Cu)所构成族群中的任一者。请参见图3及图4，图3为本专利技术的喷墨头的上视图。在此实施例中，将其分成16个P群(包含P1至P16)，每个P群又包括有22个定址(Address，A1至A22)，可对照图5的矩阵式驱动电路图，一逻辑电路或微处理器32将会根据所需打印的数据，送出一选择信号至电力线驱动器(powerdriver)34以及地址线驱动器(address driver)35，来控制要开启哪个定址(A1至A22)以及供电给哪个P群(P1至P16)。举例而言，若供电给P1，且开启A22，则此时P1群中A22的加热器14a、14b将会依照设定的时间完成加热以及喷墨的操作。图4为图3中B区域(虚线部分)的局部放大图。如图4所示，可以清楚地看到芯片的中间设置有两排喷孔12，若将整个芯片的喷孔12分成两半(以图3的A-A’分隔线作区分)，即在芯片A-A’的右侧包括有八群喷孔(P1至P8)，而左侧也包括有八群喷孔(P9至P16)。并利用歧管11的上方，两排喷孔12间的中央地区来进行电力线(power line)19的布局，在分隔线A-A’的右侧布局了8条金属线(metal lines，P1至P8)，并连接到右边的输出入衬垫(I/O pads)。同样地，分隔线A-A’的左侧也布局了8条金属线(metal lines，P9至P16)，并连接到左边的输出入衬垫(I/O pads，图中未示)。本专利技术的每组衬垫P至衬垫G采取U字型的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体喷射头结构，该流体喷射头结构包括有： 一基材； 一歧管，形成于该基材内； 至少两排流体腔，各该流体腔相连通于该歧管且位于该歧管的两侧，用来使一流体由该歧管流至该流体腔； 至少一气泡产生器，形成于该基材上，且位于相对应的该流体腔内；以及 一导电线路，位于该歧管上方的该基材表面，且部分的该导电线路位于该至少二排流体腔之间，用以驱动该气泡产生器。

【技术特征摘要】
1.一种流体喷射头结构，该流体喷射头结构包括有一基材；一歧管，形成于该基材内；至少两排流体腔，各该流体腔相连通于该歧管且位于该歧管的两侧，用来使一流体由该歧管流至该流体腔；至少一气泡产生器，形成于该基材上，且位于相对应的该流体腔内；以及一导电线路，位于该歧管上方的该基材表面，且部分的该导电线路位于该至少二排流体腔之间，用以驱动该气泡产生器。2.如权利要求1所述的流体喷射头结构，还包括有至少一喷孔，且该喷孔相连通于该相对应的该流体腔。3.如权利要求2所述的流体喷射头结构，其中该气泡产生器另包括一第一气泡产生构件与一第二气泡产生构件，且该第一气泡产生构件与该第二气泡产生构件设于接近该相对应的喷孔处以及该对应的流体腔上方，当对应的该流体腔充满该流体时，该第一气泡产生构件会在该流体腔内产生一第一气泡以作为一虚拟气阀，待产生该第一气泡后，该第二气泡产生构件会产生一第二气泡，使该流体腔的该流体由该喷孔喷出。4.如权利要求1所述的流体喷射头结构，其中该流体喷射头结构用来作为一喷墨打印机的喷墨头，该歧管连接至一墨水匣，且该流体为该墨水匣中的墨水。5.如权利要求1所述的流体喷射头结构，其中该导电线路的材料选自于铝(Aluminum)、金(Gold)、铜(Copper)、钨(Tungsten)及铝硅铜合金(Alloys of Al-Si-Cu)所构成族群中的任一者。6.如权利要求1所述的流体喷射头结构，还包括有至少一金氧半场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)，且该金氧半场效应晶体管通过该导电线路来电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宗伟，陈志清，
申请(专利权)人：明基电通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]