制造液体喷射头基底的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制造液体喷射头基底的方法，所述基底包括具有用于供应液体的供给端口的硅基底。所述方法包括：在硅基底表面上设置蚀刻掩模层，所述蚀刻掩模层在与所述供给端口相对应的部分上具有开口；通过经由蚀刻掩模层上的开口对硅基底进行各向异性蚀刻而在所述硅基底上形成第一凹部；在所述硅基底的第一凹部的表面上形成第二凹部，所述第二凹部朝向硅基底的另一表面延伸；和通过从具有第二凹部的表面对所述硅基底进行各向异性蚀刻而形成供给端口。本发明专利技术还公开了相应的液体喷射头。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于喷射液体的液体喷射头，以及制造在液体喷射头 中使用的液体喷射头基底的方法。
技术介绍
用于喷墨记录的喷墨记录头是一种示例性的用于喷射液体的液体 喷射头。美国专利No. 6143190公开了一种通过各向异性蚀刻形成供墨端 口的方法，所述供墨端口与具有喷射能量产生部分的液体腔室连通并 向其供应液体，所述喷射能量产生部分产生使液滴从喷射孔喷出的热 能。美国专利No. 6143190还公开了一种使用牺牲层精确形成供墨端 口的方法。美国专利No. 6143190例如在图1-3以及与这些附图相关的 第 一实施例的说明中公开了牺牲层在精确蚀刻中所起的作用。美国专 利No. 7250113公开了通过同时执行形成牺牲层的步骤和另一步骤而 在执行精确蚀刻的同时简化步骤的方法。这些供墨端口通过使用碱性溶液对具有<100>平面取向的硅(Si) 基底进行各向异性蚀刻而形成。这种方法应用了碱性溶液在不同平面 取向间的溶解速度差异。更具体地，进行蚀刻而留下<111>平面，其溶 解速度极低。图7是示意性剖视图，显示了通过使用已知牺牲层和各向异性蚀 刻方法形成示例性供墨端口。图7显示了硅基底51、存在牺牲层的部 分52、蚀刻停止层54、蚀刻掩模58和硅基底的<111>平面55。如图7 所示，<111>平面55相对于硅基底51的背面具有54.7°的斜度 因此， 当例如使用已知的硅各向异性蚀刻方法在具有厚度为T的硅基底51 中形成通孔时，按照几何学，经受蚀刻的表面需要具有至少"T/tan54.7。)的宽度。这给减小晶片尺寸或后端处理(例如，芯片焊 接步骤)中的晶片加工造成阻碍。美国专利No. 6107209公开了一种解决上述问题的方法，其中， 在硅基底的热处理之后进行各向异性蚀刻。根据这种方法，形成具有 桶形横截面的供墨端口，其中，<111>平面的加工宽度从硅基底的背面 增大到希望的高度，随后<111>平面的加工宽度减小。美国专利No. 6805432公开了一种用于形成具有桶形横截面的供 墨端口的方法，其中，在干蚀刻之后进行各向异性蚀刻。然而，可以根据美国专利No. 6107209中公开的用于形成具有桶 形横截面的供墨端口的方法形成的供墨端口的形状(桶形的桶腰位置) 由于加工原因受到限制。如果在硅基底的晶体结构中存在任何缺陷， 蚀刻的进行情况在所述缺陷部分发生改变，从而使得不可能获得具有 希望形状的供墨端口。因此，难以在不管硅基底的晶体结构的情况下 稳定地形成希望的供墨端口 。另外，在美国专利No. 6805432中公开的用于形成具有桶形横截 面的供墨端口的方法中，制造过程中的负荷很重。更具体地，用于在 硅基底上形成深槽的干蚀刻步骤花费很长时间。而且，因为存在干蚀 刻之前和干蚀刻之后的步骤，例如涂布、曝光、显影和移除步骤，这 些步骤需要花费时间和精力。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于制造液体喷射头基底的方法，该方法能够 以高形状精度和高制造效率稳定地制造液体喷射头基底。根据本专利技术的一个方面，本专利技术的液体喷射头包括具有用于供给 液体的供给端口的硅基底，用于制造液体喷射头的方法包括提供表 面上具有蚀刻掩模层的硅基底，所述蚀刻掩模层在与所述供给端口对 应的部分上具有开口；穿过所述蚀刻掩模层上的开口对硅基底进行各 向异性蚀刻而在硅基底的表面上形成第一凹部；在第一凹部的一部分 表面上形成包括开口的笫二凹部，使得所述开口朝向硅基底的另 一表面延伸，所述另一表面是与硅基底的所述表面相对的表面；和从具有 第二凹部的表面对硅基底进行各向异性蚀刻而形成供给端口 。本专利技术的其它特征通过下文参照附图描述的示例性实施例将变得 显而易见。附图说明图1是根据本专利技术 一 个实施例的喷墨记录头的 一 部分的透视图。 图2是应用根据本专利技术 一 个实施例的制造方法的喷墨记录头基底 的剖视图。图3A-3D显示了根据本专利技术 一个实施例的制造喷墨记录头基底的 方法。图4是根据本专利技术 一 个实施例的喷墨记录头基底的改型实例的剖 视图。图5A-5D显示了一种用于制造应用图3A-3D所示方法的喷墨记录 头的方法。图5E-5H显示了 一种用于制造应用图3A-3D所示方法的喷墨记录 头的方法。图6是基底背面的平面图，所述基底具有在图5F所示步骤中形 成的导孔。图7是示意性剖视图，显示了使用已知牺牲层和各向异性蚀刻方 法形成的示例性供墨端口。具体实施例方式现在将参照附图描述本专利技术的实施例。在下面的说明中，在所有 视图中，相同的参考数字表示相同的部件，因此有时省略其解释。虽然喷墨记录头在下文称作应用本专利技术的示例性液体喷射头，但 是本专利技术的液体喷射头的适用范围不限于此，本专利技术可适用于生物晶 片的制造、电子电路的印刷等。首先，描述可适用本专利技术的喷墨记录头(下文还称作"记录头，，)。图l是根据本专利技术一个实施例的记录头的示意图。喷墨记录头具有硅基底1,所述硅基底具有以预定间距布置成两排的排墨能量产生元件3。作为接触层的聚醚酰胺层(未显示)沉积 在硅基底1上，其上形成有具有流路侧壁9和喷墨孔14的光聚合物涂 层12,所述喷墨孔在排墨能量产生元件3的上方开放。光聚合物涂层 12构成与供墨端口 16和喷墨孔14连通的墨水流路的上部。通过使用 二氧化硅(Si02)薄膜作为掩模对硅基底1进行各向异性蚀刻形成的 供墨端口 16在两排排墨能量产生元件3之间开放。喷墨记录头通过给 经由供墨端口 16充于墨水流路中的墨水(液体)施加由排墨能量产生 元件3产生的压力而进行记录，从而使墨滴从喷墨孔14喷出并沉积在 记录介质上。喷墨记录头可以安装在例如打印机、复印机、具有通信系统的传 真机或者具有打印机装置的文字处理机的设备上。喷墨记录头还可以 安装在与各种加工设备结合使用的工业记录设备上。喷墨记录头能够 在包括纸、细丝、纤维、皮革、金属、塑料、玻璃、木材和陶瓷的各 种记录介质上记录。在此，术语"记录，，不仅表示在记录介质上形成 具有含义的图像，例如字母或图形，还表示在记录介质上形成无含义 的图像，例如图案。使用导孔进行各向异性蚀刻的特征图2是应用根据本实施例的制造方法的喷墨记录头基底的剖视 图。图2是沿图1中的线II，V-II，V剖开的剖视图。图2显示了牺牲层 2、蚀刻停止层(钝化层)4、硅基底1、用于各向异性蚀刻的蚀刻掩 模层8以及导孔20。在本实施例中，首先，对在背面上具有蚀刻掩模层8的硅基底1 各向异性蚀刻到希望的图案深度以形成第一凹部28，此处露出<100> 晶体取向平面。接下来，在第一凹部28中形成作为第二凹部的导孔(盲 孔)20，所述第二凹部延伸到刚好在牺牲层2前的位置。最后，进行 各向异性蚀刻以使导孔20到达牺牲层2并穿透珪基底1。在本实施例中，可以形成延伸到刚好在牺牲层2前的位置处的导孔20,因为导孔 20在第一凹部28形成于硅基底1中之后形成。如本实施例，通过形 成延伸到刚好在牺牲层2前的位置处的导孔20，可以减少由硅基底1 的可能存在的内部缺陷造成蚀刻故障的可能性。因此，这使得能够在 不考虑硅基底1的内部晶体结构的情况下稳定、有效地制造喷墨记录 头基底和喷墨记录头。在本实施例中，如图2所示，作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造液体喷射头基底的方法，所述基底包括具有用于供应液体的供给端口的硅基底，所述方法包括：　提供表面上具有蚀刻掩模层的硅基底，所述蚀刻掩模层在与所述供给端口对应的部分上具有开口；　穿过所述蚀刻掩模层上的开口对硅基底进行各向异性蚀刻而在硅基底的表面上形成第一凹部；　在第一凹部的一部分表面上形成包括一开口的第二凹部，使得所述开口朝向硅基底的另一表面延伸，所述另一表面是与硅基底的所述表面相对的表面；和　从具有第二凹部的表面对硅基底进行各向异性蚀刻而形成供给端口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：千田充，坂井稔康，尾崎范保，阿保弘幸，阿部和也，小野贤二，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]