热泡式喷墨打印头及其喷嘴板的反向显影法制造技术

一种热泡式喷墨打印头及其喷嘴板的反向显影法，特别是有关于在热泡式喷墨打印头的工艺中，以厚膜层取代公知的镍金属片，而作为热泡式喷墨打印头的喷嘴板，并以反向显影的方式，在厚膜层上形成两端孔径不一的喷嘴。此反向显影法上通过从芯片的反面，喷洒显影液经由芯片的墨水道流入墨水腔，而显影厚膜层的已曝光部分，用于形成两端孔径不一的喷嘴，使得喷嘴的墨水输入端的孔径大于其墨水输出端的孔径，以符合喷墨打印所需的较佳的喷嘴形状，进而提高墨滴的喷出方向的准确性，以及稳定墨滴的喷出压力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种半导体工艺及微机电工艺的厚膜层的反向显影法，且特别是有关于一种热泡式喷墨打印头工艺的厚膜层的反向显影法。请参考附图说明图1，其为公知的一种热泡式喷墨打印头结构的部分剖面示意图。喷墨用的芯片10具有加热器12及墨水道(ink channel)14，其中加热器12形成于芯片10的正面16，而墨水道14贯穿芯片10的正面16与反面18，并接近加热器12。此外，在芯片10的正面16上具有一墨腔层20，其中墨腔层20具有一墨水腔22，其暴露出加热器12，并与墨水道14相通。另外，在墨腔层20上具有一喷嘴板30，其中喷嘴板(nozzle plate)30的喷嘴(nozzle)32是对应位于加热器12的上方。当墨水沿着墨水道14而流入墨水腔22时，利用加热器12迅速加热墨水产生气泡40，并通过气泡40推挤墨水而产生墨滴42，使得墨滴42穿过喷嘴32而喷出至外面的纸张表面。请同时参考图1与图2，其中图2为公知的另一种热泡式喷墨打印头的部分剖面示意图。图2与图1的热泡式喷墨打印头在结构上的不同处为喷嘴的外形轮廓，为了使图1的墨滴42具有足够的喷出压力及精确的喷出方向，喷嘴板130在制作时，可使得喷嘴132的墨水输入端136的孔径大于其墨水输出端134的孔径，以符合喷墨打印所需较佳喷嘴132的外形轮廓。公知热泡式喷墨打印头的喷嘴板的制作，基本上有下列几种形式，如美国专利第4,694,308号所公开，先电铸形成具有喷嘴的镍金属片后，再将其贴合在墨腔层上。或者如美国专利第4,829,319号所公开，先模压形成具有喷嘴的塑料片后，再将其贴合在墨腔层上。或是如美国专利第5297331号或第5305015号所公开，利用TAB(Tapeautomated Bonding)所用的类似软性电路板，并以激光打孔之后，再将其贴合在墨腔层上。或是先以曝光显影形成具有喷嘴的光阻后，再将其贴合在墨腔层上。值得注意的是，公知技术均为先形成具有喷嘴的喷嘴板，再将其贴合在墨腔层上。基于本专利技术的上述目的，本专利技术提出一种热泡式喷墨打印头，其芯片具有至少一加热器及对应的一墨水道，其中加热器位于芯片上，而墨水道则贯穿芯片的两面。而墨腔层位于芯片上，并具有至少一墨水腔，其位于加热器上，并与芯片的墨水道相通。而厚膜层则位于墨腔层上，并具有至少一喷嘴，其贯穿厚膜层的两面，而喷嘴的墨水输入端的孔径大于其墨水输出端的孔径。基于本专利技术的上述目的，本专利技术提出一种反向显影法，适用于热泡式喷墨打印头的工艺中，其中此热泡式喷墨打印头的芯片，其具有至少一加热器及对应的一墨水道，其中加热器位于芯片上，而墨水道则贯穿芯片的两面。墨腔层位于芯片上，其中此墨腔层具有至少一墨水腔，其位于加热器上，并与芯片的墨水道相通，而厚膜层则位于墨腔层上，其中部分厚膜层已曝光形成一潜在图案。此反向显影法是将显影液经由墨水道流入墨水腔，使得显影液显影厚膜层的已曝光部分，并对应于潜在图案的位置形成至少一喷嘴，其贯穿厚膜层而具有一墨水输入端及一墨水输出端，其中墨水输入端的孔径稍稍大于墨水输出端的孔径。本专利技术先压合厚膜层于墨腔层上，再以反向显影的方式，从芯片的反面，使得显影液从芯片的墨水道流入墨水腔，而在厚膜层上作显影，用于形成两端孔径不一的喷嘴，其墨水输入端的孔径大于其墨水输出端的孔径，以在厚膜层上形成具有较佳外形轮廓的喷嘴，故可于喷墨打印头的工艺中直接完成喷嘴板的制作，而无须如公知的另行制作具有喷嘴的喷嘴板，并多出一道进行喷嘴板贴合的步骤，有助于将喷嘴板的制作直接整合于喷墨打印头的工艺。10芯片 12加热器14墨水道 16正面18反面 20墨腔层22墨水腔 30喷嘴板32喷嘴 40气泡42墨滴 120墨腔层130喷嘴板 132喷嘴134墨水输出端 136墨水输入端210芯片212加热器214墨水道 216正面218反面220墨腔层222墨水腔 230厚膜层 232喷嘴 234墨水输出端236墨水输入端250显影液238潜在图案如图3B所示，完成芯片210的加热器212之后，再通过激光钻孔(laser drilling)、喷砂(sand blasting)或超声波研磨(ultrasonicmilling)等特殊的加工方式，形成墨水道214于芯片210中，其中墨水道214贯穿芯片210的正面216及反面218，用于作为墨水流入的信道。如图3C所示，完成芯片210的加热器212及墨水道214之后，接着形成一墨腔层220在芯片210的正面216上，当墨腔层220的材质例如为硅、玻璃、金属及高分子材料时，可通过光刻术(photolithography)、蚀刻(etching)的方式，图案化墨腔层220以形成墨水腔222的结构，此外，当墨腔层220的材质为干膜光阻、液态光阻、正光阻、负光阻、感旋光性聚醯亚胺或感旋光性环氧树脂等感旋光性高分子时，则可通过曝光(photography)、显影(development)的方式，图案化墨腔层220以形成墨水腔222的结构。其中，墨水腔222暴露出芯片210上的加热器212，并与墨水道214相通，使得墨水可经由墨水道214及墨水腔222到达加热器212。如图3D所示，完成墨腔层220的墨水腔222之后，在墨腔层220上形成一厚膜层230，取代公知的镍金属片，以作为热泡式喷墨打印头的喷嘴板30(如图1所示)，其中厚膜层230的材质例如为干膜光阻、正光阻、负光阻、感旋光性聚醯亚胺或感旋光性环氧树脂等感旋光性高分子，并以贴合或压合的方式，将厚膜层230叠合在墨腔层220上。如图3E所示，由于厚膜层230的材质为感旋光性材料，因此，可通过紫外线光(Ultra-Violet Light，UV)经过光罩(photo mask)，对厚膜层230进行曝光的步骤之后，将在厚膜层230之中形成潜在图案(latent pattern)238，其对应加热器212的位置，由于尚未进行显影的步骤，因此无法由目视看出，故将厚膜层230的已曝光部分称为“潜在”图案238。如图3F所示，对厚膜层230进行曝光以形成潜在图案238之后，值得注意的是，本专利技术于芯片210的反面218，喷洒显影液250从芯片210的墨水道214流入墨水腔222，以移除厚膜层230的已曝光部分，即移除图3E的潜在图案238，而在潜在图案238的位置上形成喷嘴232，使得喷嘴232的外形稍稍呈喇叭状，并且喷嘴232贯穿厚膜层230，而具有一墨水输出端234及一墨水输入端236，其中墨水输入端236的孔径稍稍大于墨水输出端234的孔径，因而提高如图1所示的墨滴42喷出方向的准确性，以及增加墨滴42的喷出压力，同时容易控制墨滴42的尺寸大小。依照本专利技术的特征，本专利技术先将厚膜层贴合或压合在墨腔层上之后，再以曝光方式在厚膜层上形成潜在图案，接着以反向显影的方式，从芯片的反面喷洒显影液，并经由芯片的墨水道流入墨水腔，而在厚膜层上作显影，用于形成两端孔径不一的喷嘴，其墨水输入端的孔径大于墨水输出端的孔径，而符合喷墨打印所需的较佳的喷嘴形状，故可提高墨滴的喷出方向的准确性，以及稳定墨滴的喷出压力。本专利技术先压合厚膜层于墨腔层上，再以反向显影的方式，在厚膜层上形成具有较佳外形轮廓的喷嘴，故可在喷墨打本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热泡式喷墨打印头，至少包括：一芯片，具有至少一加热器及对应的至少一墨水道，其中该加热器位于该芯片上，而该墨水道贯穿该芯片的两面；一墨腔层，配置在该芯片上，并具有至少一墨水腔，其位于该加热器上，并与该芯片的该墨水道相通；其特征 是，该打印头还包括：一厚膜层，配置在该墨腔层上，并具有至少一喷嘴，其贯穿该厚膜层而具有一墨水输入端及一墨水输出端，其中该墨水输入端的孔径稍稍大于该墨水输出端的孔径。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明勋，陈贵铨，杨长谋，徐智洁，
申请(专利权)人：飞赫科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]