微型电动机械器件、喷液头及其制造方法技术

一种微型电动机械器件，它包含具有固定的支持部分和可移动部分的可移动元件以及具有可移动元件的衬底，此可移动元件被支持成与衬底有一特定的间隙。对于此器件，为可移动部分提供间隙的金属层被可移动元件的固定支持部分覆盖，而其余部分被用作布线层。此布线层被电连接到为衬底提供的多个布线。用这样安排的结构，电阻被做得明显减小。电效率相应地增强。采用此器件的装置也被做得更小，其制造成本也被降低。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到。喷液头是通常用于喷墨打印机之类的微型电动机械器件的一个例子，其中各个流动路径中的液体分别被加热元件加热并起泡，液体则由于液体起泡时施加的压力而从各个排出口被排出。各个加热元件被排列在基础衬底上，而驱动电压经由基础衬底上的布线被馈送到各个加热元件。对于这种喷液头，其结构中的可移动元件被安排在流动路径中，成悬臂形式，可移动元件的一端被支持住。该可移动元件的一端(固定支持部分)被固定在基础衬底上，而另一端(可移动部分)被制造成可延伸到各个液流路径内部。以这种方式，各个可移动元件被支持在基础衬底上，与其表面形成一定的间隙，并安置成在各个流动路径中可由起泡所施加的压力等而位移。对于上述的常规例子，布线被制作在基础衬底上。此布线极端薄，其电阻值大。然后，此布线从该基础衬底与外部驱动电路等连接。然而，由于这样大的布线电阻值，电损耗成为不可避免。而且，为了使电阻值哪怕稍许小一点，布线也最好应该制成扁而宽。结果，喷液头的尺寸就不可避免地要做得更大。因此，考虑到解决上述问题而设计了本专利技术。本专利技术的目的是提供一种能够降低布线电损耗而又不使结构复杂化或使器件尺寸变大的微型电动机械器件。本专利技术的另一目的是提供一种喷液头及其制造方法。为了达到本专利技术的上述目的，给出了下列特征。本专利技术的微型电动机械器件包含固定的支持部分和可移动部分以及用来支持可移动元件的衬底，此可移动元件被支持成与衬底有一特定的间隙。对于此器件，为可移动部分提供间隙的金属层被可移动元件的固定支持部分覆盖，而其余部分被用作布线层。而且，布线层被电连接到衬底上制作的多个布线。本专利技术的另一特点是提供了一种喷液头，它包含基础衬底；层叠在基础衬底上的顶板；形成在基础衬底与顶板之间的流动路径；以及各具有固定支持部分和可移动部分的可移动元件，其可移动部分被置于各个流动路径中。此处，可移动部分被支持成与基础衬底有一特定间隙。对于这种喷液头，用来为可移动部分提供间隙的金属层被可移动元件的固定支持部分覆盖，而其余部分被用作布线层。而且，对于此喷液头，对应于流动路径，为基础衬底提供了加热元件，且上述布线层可以经由布线而电连接到加热元件。用这样安排的结构，形成足够厚的间隙的金属层的至少一部分可以被用作布线，因此有可能降低电阻值。而且，本专利技术的制造配备有基础衬底、层叠在基础衬底上的顶板、和形成在基础衬底与顶板之间的流动路径的喷液头的方法，包含下列步骤制作用来形成基础衬底上的间隙的金属层；在金属层上制作薄膜层以成为可移动元件；清除位于可移动元件的可移动部分下方的部分金属层，同时保留位于固定支持部分下方的部分可移动元件原封不动；以及使金属层保留部分的至少一部分作为待要电连接到基础衬底上的布线图形的布线层。此处，薄膜层由SiN组成，而金属层由Al组成或可以由Al合金组成。在这方面，此描述中所指的术语“上游”和“下游”被用来表示从液体供应源通过起泡区(或可移动元件)到排出口的液体的流动方向，或用来表示结构的方向。附图说明图1是剖面图，示出了根据本专利技术一个实施例的喷液头沿液体流动方向的结构。图2是剖面图，示出了用于图1所示喷液头的基础衬底。图3是剖面图，示出了图1所示喷液头沿液流路径的电连接。图4是平面图，示意地示出了没有保护层和其它部分的图3所示的喷液头。图5是示意剖面图，示出了垂直剖开图2所示基础衬底的主要元件后的基础衬底。图6A、6B、6C、6D和6E示出了制作基础衬底上的可移动元件的方法。图7示出了用等离子体CVD装置制作基础衬底上的SiN膜的方法。图8示出了用干法腐蚀装置制作基础衬底上的SiN膜的方法。图9A、9B和9C示出了制作基础衬底上的可移动元件和流动路径侧壁的方法。图10A、10B和10C示出了制作基础衬底上的可移动元件和流动路径侧壁的方法。图11是平面图，示意地示出了根据本专利技术第一实施例的喷液头的基础元件上的布线区。图12是剖面图，示出了根据本专利技术第三实施例的喷液头沿流动路径方向的电连接。图13是电路示意图，示出了根据本专利技术第一实施例的喷液头的电连接。图14是电路示意图，示出了根据本专利技术第三实施例的喷液头的电连接。下面描述可应用本专利技术的一个实施例的喷液头，它包含用来排放液体的多个排出口；键合到一起以形成与各个排出口连通的多个液流路径的第一衬底和第二衬底；安置在各个液流路径中的用来将电能转换成排放各个液流路径中的液体的能量的多个能量转换元件；以及多个具有不同功能的元件或用来控制各个能量转换元件的驱动状态的电路。图1是剖面图，示意地示出了根据本专利技术一个实施例的沿液体流动方向的喷液头的前端部分。如图1所示，喷液头配备有基础衬底1，此衬底具有排列成平行线的用来产生在液体中起泡的热能的多个(图1仅仅示出了一个)加热元件2；键合到基础衬底1上的顶板3；键合到基础衬底1和顶板3的正面的孔板4；以及安置在由基础衬底1和顶板3形成的液流路径7中的可移动元件6。基础衬底1具有制作在硅之类的衬底上用来绝缘和积累热的氧化硅或氮化硅膜，并在其上具有由图形化形成的电阻层和布线，从而构成各个加热元件2。当电压从布线施加到电阻层以启动电流在其上流动时，各个加热元件2就发热。顶板3形成对应于各个加热元件2的多个液流路径7以及用来将液体馈送到各个液流路径7的公共液体室8。顶板3与从顶部延伸在各个加热元件2之间的液体路径侧壁9整体制作。此顶板由硅材料组成，能够用腐蚀方法提供液流路径7和公共液体室9的图形，或在用CVD之类的熟知的薄膜制作方法在硅衬底上淀积成为液流路径侧壁9的诸如氮化硅和氧化硅之类的材料之后，能够用腐蚀方法形成液流路径7。对于孔板4，对应于各个液流路径7制作多个排出口5，并通过液流路径7分别与公共液体室8连通。孔板4也由硅材料组成。例如，可以借助于将用来形成排出口5的硅衬底切割成厚度约为10-150微米的方法来制作此板。在此方面，孔板4不一定要成为本专利技术的组成部分。有可能借助于对顶板3的前端面进行加工，使液流路径制作在顶板3上时，壁厚度原封不动等于孔板4的厚度，从而制作具有排出口5的顶板，来代替提供孔板4。可移动元件6是一种悬臂形式的薄膜，它被安置成面对加热元件2并将与液流路径7的排出口5连通的第一液流路径7a分流到第二液流路径7b。各个可移动元件由诸如氮化硅、氧化硅之类的硅绝缘材料制成。可移动元件6被安置在面对加热元件2的位置，与加热元件2形成一特定距离，将加热元件2覆盖，使为此元件而将固定支持部分6c制作在从公共液体室8通过可移动元件6到排出口5侧的液体排出操作进行的大流道的上游侧，而为此元件提供的可移动部分6b相对于固定支持部分6c处于下游侧。加热元件2与可移动元件6之间的间隙成为各个起泡区10。当根据上述结构加热元件2被驱动发热时，热被施加于可移动元件6和加热元件2之间的起泡区10上的液体。然后，借助于薄膜沸腾现象而产生和扩大气泡。各个气泡扩大所施加的压力首先作用在可移动元件6上，以启动可移动元件6位移，从而如图1中虚线所示，以支点6a为中心向排出口5侧张开。由于可移动元件6的位移，或由于可移动元件处于位移了的状态，气泡的产生所导致的压力传播和气泡本身的扩张就被引向排出口5侧，因此液体从排出口5排出。换言之，利用为起泡区10提供的在液流路径7中的液体流动的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型电动机械器件，它包含： 具有固定的支持部分和可移动部分的可移动元件；以及 具有所述可移动元件的衬底， 所述可移动元件被支持成与所述衬底有一特定的间隙，其中 用来为所述可移动部分提供所述间隙的金属层，被所述可移动元件的所述固定支持部分覆盖，还用作布线层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾崎照夫，山中昭弘，今仲良行，久保田雅彦，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]