CN101765508A - 加热元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了流体喷射装置加热元件(112/412/612/812/822)的实施例。

Description

加热元件
背景技术
墨盒包括集成在该墨盒内的打印头，或者替代性地，包括与打印头分开的墨液供应部。因此，在后一示例中，消费者通常仅更换墨液供应部，而重复使用打印头。
然而，在某些情况中，集成在墨盒内的打印头在墨液供应部被耗尽之前便失效，因而强迫消费者更换仅被部分使用的墨盒。在其它情形中，使用工业类型打印头的商用打印机在打印头失效时可能不得不停工。该停工会导致丧失来自被暂停的生产的收入，并且增加了用于失效打印头的专业更换的维护费用。在这两种情况中，都会发生影响较大的中断。
附图说明
图1是根据本公开一个实施例示出了喷墨打印系统的框图。
图2是根据本公开一个实施例示出了流体喷射装置的一部分的示意性剖视图。
图3是根据本公开一个实施例的流体喷射装置中部分形成的加热区域的俯视图。
图4是沿图3中的线4-4剖取的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图5是根据本公开一个实施例的流体喷射装置中部分形成的加热区域的俯视图。
图6是沿图5中的线6-6剖取的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图7是根据本公开一个实施例的流体喷射装置中部分形成的加热区域的俯视图。
图8是沿图7中的线8-8剖取的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图9是根据本公开一个实施例的图8的放大的局部剖视图。
图10是一个剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域以及一种形成该加热区域的方法。
图11是根据本公开一个实施例的、图10实施例的放大的局部剖视图。
图12是根据本公开的一个实施例示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域的俯视图，其图解说明了一种形成该加热区域的方法。
图13是沿图12中的线13-13剖取的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图14是沿图13中的线14-14剖取的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图15的剖视图大致对应于图13的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图16的剖视图大致对应于图14的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图17是根据本公开的一个实施例示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域的俯视图。
图18是沿图17中的线18-18剖取的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域以及一种形成该加热区域的方法。
图19是一个剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域以及一种形成该加热区域的方法。
图20是一个剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了部分形成的加热区域以及一种形成该加热区域的方法。
图21是一个俯视图，其根据本公开的一个实施例示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域以及一种形成该加热区域的方法。
图22是沿图21中的线22-22剖取的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了部分形成的加热区域以及一种形成该加热区域的方法。
图23是一个俯视图，其根据本公开的一个实施例示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域以及一种形成该加热区域的方法。
图24是一个俯视图，其根据本公开的一个实施例，示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域以及一种形成该加热区域的方法。
图25是一个剖视图，其根据本公开的一个实施例，示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域。
图26是一个剖视图，其根据本公开的一个实施例，示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图27是一个剖视图，其根据本公开的一个实施例，示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图28是一个剖视图，其根据本公开的一个实施例，示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图29是根据本公开的一个实施例进一步示出了图28实施例的剖视图。
图30是一个俯视图，其根据本公开的一个实施例示出了流体喷射装置中部分形成的加热区域以及一种形成该加热区域的方法。
图31是沿图30中的线31-31剖取的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图32是沿图30中的线32-32剖取的剖视图，其根据本公开的一个实施例示出了一种形成流体喷射装置中的加热区域的方法。
图33是根据本公开一个实施例的打印头加热元件的电阻带的俯视图。
图34是根据本公开一个实施例的打印头加热元件的电阻带的俯视图。
具体实施方式
在以下的详细描述中将会参考形成本申请文件一部分的附图，在附图中通过图示方式示出了本公开可以被加以实施的具体实施例。在这点上，参考了附图中所描述的方位来使用方向术语，例如，“顶部”、“底部”、“正面”、“背部”、“前面的”、“后面的”，等等。因为能够以许多不同的方位来定位本公开的实施例的部件，所以方向术语仅仅用作说明目的，而绝不是作为限制。应该理解的是，在不背离本公开范围的情况下，可以利用其它的实施例，并且可以实现结构或逻辑的改变。因此，不应从限制的意义上来理解以下的详细描述，本公开的范围由所附权利要求限定。
本公开的实施例涉及流体喷射装置(例如，喷墨打印头)的加热区域，以及形成该加热区域的方法。在一个实施例中，加热区域的中央电阻盘形成为具有低轮廓的侧壁和/或低轮廓的端部，以便确保覆于该中央电阻盘上的上层(例如，钝化层和气穴阻挡层)形成比打印头电阻部分的常规形貌明显低得多的轮廓形貌。该中央电阻盘的低轮廓形貌又促使相应的上层(例如，钝化层和/或气穴阻挡层)的形成更加均匀，从而具有更大的强度和完整性，以便用于抵抗腐蚀性墨液的渗透或者用于抵抗气穴的危害，由此增加了打印头和中央电阻盘的寿命。在一个实施例中，形成加热区域的方法包括，形成该加热区域的导电元件(其围绕在中央电阻盘的端部周围)，使得该导电元件相对更陡或者更厚的部分位于该加热区域的流体腔室的侧壁之外。该布置有利于将低轮廓形貌的中央电阻盘定位在流体腔室内，并由此将低轮廓形貌的上层定位在该流体腔室内。
在另一个实施例中，形成加热区域的方法包括，形成该加热区域的非导电侧区(其围绕在中央电阻盘周围)，使得该中央电阻盘的侧壁相对于该非导电侧区具有相对较小的高度或厚度。该布置也有利于将加热区域的低轮廓形貌的上层形成在流体腔室内。
将联系图1～图34对这些实施例和另外的实施例进行更加详细地描述。
图1根据本公开的一个实施例，示出了喷墨打印系统10。喷墨打印系统10包括了一个流体喷射系统的实施例，该流体喷射系统包括流体喷射组件(例如，喷墨打印头组件12)和流体供应组件(例如，墨液供应组件14)。在所示实施例中，喷墨打印系统10还包括安装组件16、介质传送组件18、以及电子控制器20。作为流体喷射组件的一个实施例，喷墨打印头组件12根据本公开的一个实施例形成，并且包括有一个或多个通过多个孔口或喷嘴13喷射墨滴或流体滴的打印头或流体喷射装置。在一个实施例中，这些墨滴或流体滴被引向介质(例如，打印介质19)，从而打印在打印介质19上。打印介质19是任意合适类型的片状材料，例如，纸、制卡片的原料、幻灯片、聚酯薄膜等等。通常，喷嘴13布置成一个或多个列或阵列，使得在一个实施例中，随着喷墨打印头组件12与打印介质19相对于彼此的运动，墨液从喷嘴13的正确顺序的喷射会导致字符、符号、和/或图表或图像被打印在打印介质19上。
作为流体供应组件的一个实施例，墨液供应组件14将墨液供应给打印头组件12，并且还包括有用于存储墨液的容器15。这样，在一个实施例中，墨液从容器15流到喷墨打印头组件12。在该实施例中，墨液供应组件14和喷墨打印头组件12能够形成单向的墨液输送系统，或者形成再循环的墨液输送系统。在单向的墨液输送系统中，基本上所有供应给喷墨打印头组件12的墨液在打印期间都被消耗掉。然而，在再循环的墨液输送系统中，供应给喷墨打印头组件12的墨液的一部分在打印期间被消耗掉。这样，在打印期间没有消耗掉的那部分墨液又返回到墨液供应组件14。
在一个实施例中，使喷墨打印头组件12和墨液供应组件14被一起容纳于喷墨盒(或喷墨笔)或者流体喷射盒(或流体喷射笔)内。在另一个实施例中，墨液供应组件14与喷墨打印头组件12分开，并且通过接口连接(例如，供应管(未示出))将墨液供应给喷墨打印头组件12。在这两个实施例中，墨液供应组件14的容器15可以被移除、替换、和/或重新装填。在使喷墨打印头组件12和墨液供应组件14一起容纳于喷墨盒内的实施例中，容器15包括位于该盒内的本地容器和/或与该盒分开的更大的容器。这样，该分开的且更大的容器用于重新装填本地容器。因此，分开的且更大的容器和/或本地容器可以被移除、替换、和/或重新装填。
安装组件16相对于介质传送组件18来定位喷墨打印头组件12，介质传送组件18相对于喷墨打印头组件12来定位打印介质19。因而，打印域17被限定成相邻于喷嘴13且处于喷墨打印头组件12和打印介质19之间的区内。在一个实施例中，喷墨打印头组件12是扫描型打印头组件。这样，安装组件16包括使喷墨打印头组件12相对于介质传送组件18运动以便扫描打印介质19的托架。在另一个实施例中，喷墨打印头组件12是非扫描型打印头组件。这样，安装组件16将喷墨打印头组件12相对于介质传送组件18固定于预定位置处。因而，介质传送组件18相对于喷墨打印头组件12定位打印介质19。
电子控制器20与喷墨打印头组件12、安装组件16、以及介质传送组件18通信。电子控制器20接收来自主机系统(例如，计算机)的数据21，并且包括有用于暂时存储数据21的存储器。通常，数据21沿电子路径、红外路径、光路径、或其它信息传输路径被送给喷墨打印系统10。例如，数据21表示了将要打印的文献和/或文件。这样，数据21形成喷墨打印系统10的打印作业，并且包括有一个或多个打印作业命令和/或命令参数。
在一个实施例中，电子控制器20提供了对喷墨打印头组件12的控制，该控制包括用于墨滴从喷嘴13的喷射的定时控制。这样，电子控制器20限定了所喷射的墨滴的图案，该图案形成了打印介质19上的字符、符号、和/或其它图表或图像。定时控制由打印作业命令和/或命令参数确定，由此所喷射的墨滴的图案也由打印作业命令和/或命令参数确定。在一个实施例中，形成电子控制器20一部分的逻辑电路和驱动电路位于喷墨打印头组件12上。在另一个实施例中，逻辑电路和驱动电路没有位于喷墨打印头组件12上。
图2示出了喷墨打印头组件12的一部分的一个实施例。作为流体喷射组件的一个实施例，喷墨打印头组件12包括液滴喷射元件30的阵列。液滴喷射元件30形成在衬底40上，衬底40在其内部具有流体(或墨液)进料槽44。这样，流体进料槽44给液滴喷射元件30提供了流体(或墨液)供应。
在一个实施例中，每个液滴喷射元件30都包括薄膜结构32、孔口层34、腔室层41、以及喷流电阻38。薄膜结构32具有形成在其内部的流体(或墨液)进料通道33，流体(或墨液)进料通道33与衬底40的流体进料槽44连通。孔口层34具有正面35，喷嘴开口36形成在正面35内。腔室层41还具有形成在其内部的流体腔室37，流体腔室37与喷嘴开口36以及薄膜结构32的流体进料通道33两者连通。喷流电阻38定位在流体腔室37内，并且包括将喷流电阻38电耦接至驱动信号和地的引线39。
在一个实施例中，在操作期间，流体经由流体进料通道33从流体进料槽44流到流体腔室37。喷嘴开口36与喷流电阻38可操作地联系，使得当喷流电阻38通电时，流体滴从流体腔室37通过喷嘴开口36(例如，垂直于喷流电阻38的平面)被喷向介质。
喷墨打印头组件12的示例性实施例包括热感式打印头、压电式打印头、弯曲伸张式(flex-tensional)打印头、或本领域中公知的任意其它类型的流体喷射装置。在一个实施例中，喷墨打印头组件12是完全集成的热感式打印头。这样，衬底40由例如硅、玻璃、或稳定的聚合物形成，薄膜结构32由一个或多个由二氧化硅、碳化硅、氮化硅、钽、多晶硅玻璃、或其它合适材料构成的钝化层或绝缘层形成。薄膜结构32还包括限定了喷流电阻38和引线39的导电层。例如，该导电层由铝、金、钽、钽铝合金、或其它金属或金属合金形成。
图3～图16根据本公开的一个实施例，示出了一种制造流体喷射装置中的加热区域的方法，其中图15和图16示出了通过该方法形成的加热区域。在一个实施例中，流体喷射装置的加热区域基本上包括和图1与图2中示出且描述的流体喷射装置和/或打印头组件相同的特征和属性。
图3是示出了打印头组件100的部分形成的加热区域102的俯视图。加热区域102定位成与打印头组件100的电源总线109相邻并从其接收电力，其中电源总线109包括主总线区域(如图中通过虚线111所表示的部分)和过渡部分110。如图3所示，线A示意性地表示加热区域102与电源总线109的过渡部分110之间的边界，而附图标记117则指示主总线区域110与过渡部分110之间的边界。在一个实施例中，电源总线109的过渡部分110大致将加热区域102与主总线区域111分开，主总线区域111包括过渡部分110中所没有的另外的部件和/或电路。另外，电源总线109包括延伸部分114和118，延伸部分114和118从过渡部分110延伸到加热区域102中以便进一步限定加热区域102的多个加热元件112中每一个的边界。在一个实施例中，电源总线109相应的部分111、110、114和118大致对应于打印头组件110的“导电迹线”，并且这些部分一起工作以便给多个加热元件112供电。
如图3所示，延伸部分14将加热区域102的多个加热元件112彼此分开，其中每个加热元件112都包括第一端104和第二端106。在另一方面，如图3所示，当电源总线109的过渡部分110和延伸部分114、118完成成形时，它们被用作物理边界，并且提供电功能，以便使加热区域102相应的加热元件112能够操作。如图3所示，部分形成的加热区域102中的每一个加热元件112包括第一导电层154和过孔盘(后面等同于过孔盘119)的阵列。
图4是沿图3中的线4-4剖取的剖视图，其中根据本公开的一个实施例示出了部分形成的加热区域102的一个加热元件112。图4示出了支撑衬底151和形成在绝缘层152顶部的第一导电层154。在一个实施例中，中性层156介于第一导电层154与绝缘层152之间，中性层156起到使最小化接合部尖峰形成以及最小化电迁移的作用。
在一个实施例中，第一导电层154是铝材料，而在其它实施例中，第一导电层154包括铝、铜、或金、以及这些导电材料的组合。使用公知的技术(包括但不限于，溅射和蒸发)来沉积出第一导电层154。在一个实施例中，衬底151包括硅片、玻璃材料、半导体材料、或适于用作流体喷射装置衬底的其它公知材料。
在一个实施例中，绝缘层152生长或沉积在衬底151上，以便提供衬底151之上的流体屏障，并且提供衬底151的电保护和/或热保护。在一个实施例中，绝缘层152包括通过原硅酸四乙酯(TEOS)材料的化学气相沉积形成的二氧化硅层。在其它实施例中，绝缘层152包括由氧化铝、碳化硅、氮化硅、或玻璃构成的材料。在一个实施例中，绝缘层152经由热生长、溅射、蒸发、或化学气相沉积形成。在一个实施例中，绝缘层152包括约1微米或2微米的厚度。
在一个实施例中，中性层156沉积在绝缘层152上，并且包括钛加氮化钛材料。在其它实施例中，中性层156包括由钨钛合金、钛、钛合金、金属氮化物、钽铝合金、或铝硅合金构成的材料。
如图4所示，第一导电层154的厚度T1明显大于比中性层156的厚度T2。将联系图5～图9对加热元件112各个层的厚度的示例进行更加详细的描述。
根据本公开的一个实施例，图5是部分形成的加热区域102的俯视图，图6是部分形成的加热区域102的一个加热元件112的剖视图。图5和图6示出了第一导电层154内第一窗口171的形成，其中该第一窗口限定了长度L1。如图5所示，电源总线109的过渡部分110和延伸部分114、118，以及过孔盘119经由掩膜(如图中由阴影部分所表示的)加以保护，而区170和175则被蚀刻以便如图6中所示那样在第一导电层154内限定第一窗口171和槽175。在蚀刻后，图5中所示的被掩膜的电源总线109的部分110、118以及被掩膜的过孔盘119分别对应并且限定绝缘层152顶部上的导电元件177、179、178，正如图6中所示那样。另外，在一个实施例中，从区170和175中去除第一导电层154还包括去除中性层156，以便在第一窗口171以及槽175内暴露绝缘层152的表面153。在另一方面，中性层156保留在剩余的导电元件177、178和179之下。
在一个实施例中，相应的导电元件178、179彼此间隔开分别处于第一窗口171的相对端上，其中相应的导电元件178、179包括倾斜表面168，从而使得相应的导电元件178、179的倾斜表面168彼此面对。在一个方面，每个相应的导电元件178、179都保持了第一导电层154的厚度T1。
在一个实施例中，导电层(例如，第一导电层154)的蚀刻包括干法蚀刻。同样，在一个实施例中，如联系图7所描述那样的其它层的蚀刻也包括干法蚀刻。
根据本公开的一个实施例，图7是部分形成的加热区域102的俯视图，图8是部分形成的加热区域102的一个加热元件112的剖视图。图9是进一步示出了图8的实施例的放大的局部剖视图。正如图7和图8中所示，第二导电层180被沉积在整个加热区域102中相应的加热元件112上，然后在新形成的第二导电层180中对区190进行蚀刻(不对该第二导电层的其它区进行蚀刻)，以便限定第二窗口184，由此暴露绝缘层152的表面153。由于第二导电层180的添加以及第二窗口184的形成，所以相应的导电元件177、178、179中的每一个都限定了更厚的导电元件，而槽175则被第二导电层180部分填充。因此，在一个方面，第一导电层154和第二导电层180有效地形成了稍微更厚一些的相应的导电元件177、178、179。
在一个实施例中，当在第二导电层180内形成第二窗口184时，还形成了导电架182。在一个方面，如图8和图9所示，导电架182包括内部185和外部187。外部187与相应的导电元件178、179接触并且从相应的导电元件178、179向内延伸，而导电架182的内部185(即，内边缘)则限定第二窗口184。在另一方面，导电架182的内部185还在第二窗口184内限定了中央电阻盘226的长度L2，在图10和图11中对中央电阻盘226进行了更加充分的图示和描述。在一个方面，第一窗口171的长度L1大于第二窗口184的长度L2。
另外如图8和图9中所示，在一个实施例中，在绝缘层152上的第一窗口171内形成第二导电层180会导致在导电架182之下缺失(即，省略了)中性层156。然而，如前面在图5和图6中所示，中性层156仍然延伸在相应的导电元件177、178和179下。在另一方面，如图9中所示，中性层156包括边缘189，边缘189与导电架182的内部185以距离D1间隔开，以便相对于第二窗口184位于远侧或外侧。
在一个实施例中，如图8和图9中所示，导电架182限定了大致平坦的构件，该构件相对于相应的导电元件178、179并且相对于绝缘层152的表面153形成大致台阶形图案。
在一个实施例中，如图8和图9中所示，导电架182具有的厚度大致对应于第二导电层180的厚度T3。在一个实施例中，在加入第二导电层180之前及之后，相应的导电元件177、178、179中每一个的厚度T1都明显大于导电架182的厚度。在一个实施例中，第一导电层154具有约4000埃的厚度T1，第二导电层180具有约1000埃的厚度T3。因此，在该实施例中，当形成第二导电层180之后，导电元件177、178、179具有约5000埃的总厚度，而导电架182具有约1000埃的总厚度。
在另一个实施例中，第一导电层154具有约3000埃的厚度T1，第二导电层180具有约2000埃的厚度T3。因此，在该实施例中，当形成第二导电层180之后，导电元件177、178、179具有约5000埃的总厚度，而导电架182具有约2000埃的总厚度。
在一个实施例中，导电架182的内部185相对于绝缘层152的暴露表面153限定了第一接合部，并且导电架182的外部187相对于相应的导电元件178、179中每一个的倾斜表面168(参见图6)限定了第二接合部。在一个方面，第一接合部形成有低轮廓的形貌(或低轮廓的过渡部分)，这是因为导电架182的厚度T3相对于绝缘层152的暴露表面153来说相对最小，而第二接合部提供了大致陡峭或突兀的接合部，这是因为相应的导电元件178、179的厚度T1明显大于导电架182的厚度T3。
图10是根据本公开的一个实施例，示出了形成在部分形成的加热区域102的每个加热元件112上的电阻层230的剖视图。图11是进一步示出了图10的实施例的放大的局部剖视图。
如图10中所示，电阻层230基本上沉积在整个加热元件112上，以便覆盖相应的导电元件177、178、179，覆盖导电架182，以及覆盖绝缘层152在第二窗口184内的暴露表面153。在一个实施例中，除了现在进一步包括覆盖的电阻层230之外，导电元件177、178、179以及导电架182都大致保持它们各自相应的形状。在导电架182顶部上添加的电阻层230形成了大致平坦的构件228。在一个实施例中，形成电阻层230的材料包括含钨氮化硅(tungsten silicon nitride)，而在其它实施例中，电阻材料包括钽铝合金、镍铬合金、或氮化钛。
在一个实施例中，如图10和图11所示，形成在绝缘层152位于第二窗口184内的暴露表面153上的这部分电阻层230限定了中央电阻区域226(即，电阻盘)。在一个方面，中央电阻盘226包括外边缘227，外边缘227以距离D1与中性层156的边缘189间隔开。在一个实施例中，电阻层具有约1000埃的厚度T4，使得中央电阻盘226也具有约1000埃的厚度。
在一个方面，形成加热区域102的加热元件112的后续步骤会导致形成由腔室层304(参见图15和图16)的侧壁(由虚线243表示)限定的流体腔室240。因此，在一个实施例中，将导电架182的宽度(以及由此大致平坦的构件228的宽度)选择成使得流体腔室240相应的侧壁243中的每一个都竖直对齐在导电架182上，以便将导电架182的外部187定位成以距离D2与相应的侧壁243的每一个间隔开。流体腔室240的侧壁243的这种定位(相对于导电架182的外部187)将导电架182的外部187隔离在流体腔室240之外。在一个方面，如图8和图9所示，导电架182的宽度D1将位于导电架182的外部187与相应的导电元件178、179的倾斜表面168之间的更突兀的过渡部分与流体腔室240隔离开。
而且，大致平坦的构件228(基本上由大致平坦的导电架182限定)相对于中央电阻盘226的低轮廓使得随后形成的钝化层和气穴阻挡层能够在位于导电架182的内部185(图9)处的中央电阻盘226的外边缘227上形成更加平滑的低轮廓过渡部分。这些低轮廓的过渡部分又增加了钝化层和气穴层的强度和完整性，这是因为这些层的形成会更加均匀地发生，否则这些层将会形成为常规的高轮廓过渡部分(形成在常规的电阻长度与常规的陡峭或突兀的倾斜导电元件之间，该常规的陡峭或突兀的倾斜导电元件界定了常规的电阻盘)。
在另一个实施例中，该布置导致中性层156的边缘189以距离D2与流体腔室240的侧壁243间隔开，该距离D2和将中性层156的边缘189与流体腔室240隔离开(或者使中性层156的边缘189位于流体腔室240外部)的距离基本上相同。
因此，限定了大致平坦的构件228的低轮廓导电架182(以及使导电元件178、179位于流体腔室240的侧壁243位置之外的隔离)通过基本上阻止或减小了腐蚀性墨液通过钝化层和气穴层的渗透从而显著地增加了中央电阻盘226的寿命。
图12是根据本公开的一个实施例，部分形成的加热区域102的俯视图，图13是沿图12中的线13-13剖取的、示出了部分形成的加热区域102的一个加热元件112的剖视图。图13示出了大致平坦的构件228(包括导电架182)相对于导电元件178、179并且相对于加热区域102的中央电阻盘226的大致台阶形布置。图14是沿图12中的线14-14剖取的剖视图，并且其示出了加热区域102的加热元件112的中央电阻盘226的低轮廓侧壁277。
图12～图14示出了一种进一步形成图10和图11中的实施例的加热区域102的方法的一个实施例。在一个方面，该方法包括，经由掩膜于电阻层230(其覆盖了整个加热区域102和电源总线109的过渡部分110)上，从而基本上保持或保护整个加热区域102以及电源总线109的过渡部分110(其具有图10中所示的结构)，同时对主总线区域111进行蚀刻以便至少去除导电层和/或其它层。在一个实施例中，该蚀刻步骤是“深蚀刻”步骤，其中从主总线区域111去除至少约4000～5000埃的导电材料(和/或其它材料)。同时，没有材料从加热区域102和电源总线109的过渡部分110中去除。因此，当对主总线区域111进行蚀刻(而没有对加热区域102的其它区进行蚀刻)时，如图10中所示的加热区域102的结构大致上不受影响。
接下来，如图12中所示，在保护主总线区域111的同时，电阻性覆盖的区(包括过渡部分110、延伸部分114和118、过孔盘119、电阻盘226、以及大致平坦的构件228)被掩膜，使得能够对侧区260进行蚀刻，以便从每个相应的加热元件112的相应侧区260中去除电阻层230和第二导电层180。在一个实施例中，电阻性覆盖的中央电阻盘226以及大致平坦的构件228限定了电阻带270，其中侧区260从电阻带270的侧边缘272沿相反的方向侧向向外延伸。在一个方面，侧区260还围绕被掩膜的过孔盘119。
如图14中所示，将对加热区域102的侧区260进行的蚀刻与对主总线区域111进行的蚀刻分开，有利于从侧区260去除相对较浅深度的电阻层230(例如，约1000埃)和第二导电层180(例如，约1000埃)。如图14中所示，该“浅蚀刻”导致了包括有大致平坦的肩部275的蚀刻后侧区260，其中肩部275紧邻着中央电阻盘226的侧边缘272，如图14中所示那样。该布置产生了电阻带270的中央电阻盘226的低轮廓侧壁277。在一个实施例中，该低轮廓侧壁277具有约2000埃的厚度，该厚度大致对应于在由图12和图14所表示的浅蚀刻步骤中所去除的材料的厚度。
因此，在一个实施例中，中央电阻盘226的顶表面273以大约两倍于电阻层230厚度的距离在大致平坦的肩部275之上与其竖直地间隔开，其中电阻层230形成中央电阻盘226。在另一个实施例中，如图14所示，蚀刻后侧区260的大致平坦的肩部275具有的宽度W1至少为侧区260的宽度W2的一半。
如联系图15和图16更加详细地描述那样，该低轮廓的侧壁277通过有利于在中央电阻盘226的低轮廓侧壁277上更加均匀地形成相应的钝化层和气穴阻挡层，从而抑制了该随后形成的上层(例如，钝化层和气穴阻挡层)中的渗透。该布置又给相应的上部钝化层和气穴层提供了更大的强度和完整性，以便由此增加它们对于所喷射的墨液或其它流体时不时的腐蚀作用所致的渗透的抵抗性。
在一个实施例中，相应的低轮廓且大致平坦的构件228(图12～图14中所示)电支撑着中央电阻盘226，并且对应于从电源总线109的延伸部分118(即，导电元件179)为单个加热元件112的电阻盘226提供电力的导电“抽头”。因此，在相应的加热元件112内延伸(并且没有延伸到相应的加热元件112之外)的导电“抽头”的厚度明显小于导电元件179(即，电源总线109的延伸部分118)和导电元件177(即，电源总线109的过渡部分110)的厚度，导电元件177和179都部分限定了相应的加热元件112的端部边界。然而，在另一方面，该导电“抽头”没有包括过孔盘119(即，导电元件178)，所述过孔盘明显厚于该导电“抽头”。
图15是根据本公开的一个实施例，打印头组件110的加热区域102的一个加热元件112的剖视图。图15大致上对应于图13的剖视图，此外图15还示出了在电阻层230顶部上进一步形成的钝化层300、气穴阻挡层302、腔室层304、以及包括喷嘴308的孔口层306。在一个方面，如图15所示，腔室层304包括部分限定流体腔室240的侧壁243，其中侧壁243大致对应于先前在图10和图11中所示的侧壁243。
在一个方面，钝化层300对在下面的电阻盘226以及被电阻性覆盖的导电元件177、178、179进行保护，使得它们免于充电和/或受到来自放置在流体腔室内的流体或墨液的腐蚀。在一个实施例中，钝化层300由例如氧化铝、碳化硅、氮化硅、玻璃、或氮化硅/碳化硅复合物构成的材料通过溅射、蒸发、或气相沉积来形成。在一个实施例中，钝化层300包括约2000埃或4000埃的厚度。
在一个方面，气穴阻挡层302覆盖在钝化层300上，用于缓和当电阻盘226进行加热时在下的电阻性覆盖的结构受到的由气泡形成所生成的力。在一个实施例中，气穴阻挡层302包括钽材料。在一个实施例中，腔室层304由聚合物材料形成，例如，光渗透式(photoimpregnable)环氧树脂(其在商业上可作为来自IBM的SU8而获得)或其它光渗透式聚合物。
图15示出了钝化层300和气穴阻挡层302的低轮廓过渡部分320，低轮廓过渡部分320大致上复制了在下的被电阻性覆盖的加热元件112的结构的形貌。钝化层300和气穴阻挡层302的低轮廓形貌320相邻于中央电阻盘226的边缘227，并且受益于导电架182相对于电阻盘226的大致平坦的台阶形布置。在一个方面，如先前所描述的那样，设定导电架182的大小以便将更陡的倾斜导电元件178、179与中央电阻盘226的边缘227隔开。该上层的低轮廓形貌320(相邻于中央电阻盘226的边缘227)帮助阻止或至少减小了腐蚀性墨液通过这些上层的渗透，并由此增加了加热元件112的电阻盘226的寿命，从而增加了打印头的寿命。
图16是根据一个实施例，打印头的加热区域102的加热元件112的剖视图。图16除了大致对应于图14的剖视图之外，还大致对应于图15中所形成的结构。因此，图16示出了钝化层300和气穴阻挡层302的低轮廓过渡部分330，其中因为受益于中央电阻盘226相对于侧区260大致平坦的肩部275的低轮廓侧壁277，所以低轮廓过渡部分330竖直对齐在位于在下的中央电阻盘226的侧边缘上。该大致更光滑的且低轮廓形貌的上层(即，钝化层300和气穴阻挡层302)帮助阻止或至少减小了腐蚀性墨液通过这些相应上层的渗透，由此增加了加热元件112的电阻盘226的寿命，从而增加了打印头的寿命。特别地，中央电阻盘226的低轮廓侧壁277促进了更加均匀地形成这些上层，结果是当存在腐蚀性墨液或其它流体时，钝化层300和气穴阻挡层302具有更大的强度和完整性。
图17～图25示出了一种形成打印头的加热区域402的方法的另一个实施例。根据本公开的一个实施例，图17是部分形成的加热区域402的加热元件412的俯视图，图18是部分形成的加热区域402的一个加热元件412的剖视图。在该例子中，图17没有示出主总线区域，但要理解的是，在一个实施例中，打印头组件400以大致对应于如先前图12中所示的打印头组件400的电源总线109(包括主总线区域111和过渡部分110)的方式包括有电源总线和主总线区域。
在一个实施例中，图17和图18示出了通过在第一导电层454内形成第一窗口420来形成每个加热元件412。如图17和图18所示，加热元件412包括覆盖在绝缘层452(由和图4和图5中衬底151相似的衬底支撑)上的第一导电层454，其中中性层456介于第一导电层454和绝缘层452之间。在一个方面，加热元件412包括第一端404和第二端405。通过对第一导电层454和中性层456的一部分进行蚀刻，在第一导电层454内限定第一窗口420，以便暴露绝缘层452的顶表面421。该布置在第一窗口420的相对侧上产生了一对彼此间隔开的倾斜的导电元件478、479，其中每一个导电元件478、479都限定倾斜的表面468。在一个实施例中，第一窗口420的长度L3明显长于最终形成的中央电阻盘的长度L4(图20～图22)。
在一个实施例中，除了在余下的图17～图25的描述中所指出的差异之外，绝缘层452、第一导电层454、以及中性层456具有和先前联系图3～图16所描述的绝缘层152、第一导电层154、以及中性层156基本上相同的特征和属性。
除了根据本公开的一个实施例示出了加热元件412的进一步形成之外，图19的剖视图大致对应于图18的剖视图。特别地，图19示出了第二导电层480的形成，第二导电层480形成在倾斜的导电元件478、479之上，并且形成在绝缘层454在第一窗口420内的暴露表面421上，以便产生中央导电部分481。
除了根据本公开的一个实施例示出了加热元件412的进一步形成之外，图20的剖视图大致对应于图19的剖视图。特别地，图20示出了第二导电层480内形成第二窗口484，以便在第二窗口484内再次暴露绝缘层452的表面421。该布置产生了从相应的倾斜导电元件478、479向内延伸的导电架482。在一个实施例中，导电架482是大致上平坦的构件。
图21提供了示出相对于第一窗口420处于嵌套关系的第二窗口484的位置的俯视图，其中第二窗口484的大小要比第一窗口420小。在一个实施例中，第二窗口484限定了一个长度L4，该长度L4对应于完全形成的中央电阻盘526的长度(图22)。
以和先前联系图3～图16所描述的加热区域102的形成基本上相同的方式，每个加热元件412的第一导电层452的厚度T1明显大于第二导电层480的厚度T3，如图20中所示。在一个实施例中，导电架482的厚度大致上对应于第二导电层480的厚度T3。在一个实施例中，在添加第二导电层480之前以及之后，导电元件478、479的厚度明显大于导电架482的厚度T3。在一个实施例中，第一导电层454具有约4000埃的厚度T1，第二导电层480则具有约1000埃的厚度T3。因此，在该实施例中，在形成第二导电层480之后，导电元件478、479具有约5000埃的总厚度，而导电架482则具有约1000埃的总厚度。
在另一个实施例中，第一导电层454具有约3000埃的厚度T1，第二导电层480具有约2000埃的厚度T3。因此，在该实施例中，在形成第二导电层480之后，导电元件478、479具有约5000埃的总厚度，而导电架482则具有约2000埃的总厚度。
图22是根据本公开的一个实施例，示出了部分形成的加热区域402的一个加热元件412的剖视图。图22示出了进一步形成的电阻层500，电阻层500覆盖在相应的倾斜导电元件478、479上，覆盖在导电架482上，并且还覆盖在绝缘层454位于第二窗口484内的暴露表面421上。在一个方面，电阻层500形成了位于导电架482的相对的部分(从相对的相应导电元件478、479向内延伸的部分)之间的第二窗口484内的中央电阻盘526。在一个实施例中，电阻层500包括和先前联系图3～图16所描述的电阻层230相同的特征与属性，这些特征与属性包括电阻层500具有约1000埃的厚度。正如先前联系图20和图21所描述的那样，中央电阻盘526具有由第二窗口484限定的长度L4，该长度L4小于由第一窗口420限定的长度L3，其中第二窗口484形成在第二导电层500内，第一窗口420形成在第一导电层452内。
如图22中所示，上层510(包括钝化层和/或气穴阻挡层)以及流体腔室530的壁522以和先前联系图10、图11以及图15、图16所示的与加热元件112有关的相同方式在电阻层500的上面竖直延伸。特别地，在一个实施例中，导电架482(因此，和图10和图11中大致平坦的构件228相同的大致平坦的构件)的宽度被选定，使得流体腔室530的每个侧壁522在导电架482上竖直对齐，其中导电架482的外部与侧壁522以距离D3间隔开，由此导电架482的外部位于流体腔室530外。因此，使得导电架482与相应的导电元件478、479之间的更加突兀的过渡部分与流体腔室530隔开，否则这些突兀的过渡部分会导致上层被腐蚀性墨液破坏。代替地，电阻性覆盖的导电架482和中央电阻盘526之间的低轮廓过渡部分527被定位在流体腔室530的边界内(正如由侧壁522所限定的那样)。该低轮廓的、大致平坦的且电阻性覆盖的导电架482使得随后形成的上层510(例如，钝化层和气穴阻挡层)能够在位于导电架482位置处的中央电阻盘526的边缘上形成低轮廓的过渡部分。将该大致更平滑的低轮廓过渡部分527置于流体腔室530内又增加了钝化层和气穴层的强度和完整性，这是因为在没有通常对齐在流体腔室边界内的常规的、突兀的倾斜导电元件(其界定了常规电阻盘)的情况下，这些层的形成能够发生得更加均匀。
在另一个实施例中，该布置另外还包括以距离D3与流体腔室530的侧壁522间隔开并且位于流体腔室530之外的中性层456的边缘489。
图23是根据本公开的一个实施例，示出了打印头组件的主总线区域111和部分形成的加热区域402的俯视图，并且该俯视图还示出了一种形成加热区域402的方法。特别地，图23示出了形成区域402的每个加热元件412的电阻带570的侧壁的方法。在一个实施例中，过孔盘119以及包括了过渡部分110与延伸部分114和118的电源总线109具有和先前联系图3～图16所示出和描述的那些元件基本上相同的特征和属性。在一个实施例中，包括了过渡部分110、延伸部分114和118、以及过孔盘119的所选区(由阴影表示)被加以掩膜，而同时从加热区域402未掩膜的侧区561以及未掩膜的总线区域111对材料进行蚀刻。
在一个方面，部分形成的电阻带570也被掩膜，其中电阻带570包括相对的端部571、相对的颈缩部572、以及介于相应的颈缩部572之间的中央部574。中央部574具有如图23所示的宽度W3，该宽度W3明显大于图24和图25中所示的最终形成的电阻带570的宽度W4。在一个方面，侧区561从部分形成的电阻带570的相对侧向外延伸，直到抵达被掩膜的延伸部分114时为止，其中未掩膜的侧区561还围绕在被掩膜的过孔盘119周围。在一个方面，被掩膜的延伸部分118大致对应于被电阻性覆盖的导电元件479，被掩膜的过孔盘119大致上对应于被电阻性覆盖的导电元件478，被掩膜的过渡部分110大致上对应于被电阻性覆盖的导电元件(类似于图12、图13以及图15中的元件177)。
使用该布置，能够以足以去除电阻层500、第二导电层480、以及大部分第一导电层454的深度(如图25中所示的D5)在未掩膜的主总线区域111上以及在加热区域402的每个加热元件412的未掩膜侧区561上同时进行蚀刻。在一个实施例中，该蚀刻被认为是深蚀刻，因为该蚀刻去除了至少约4000～5000埃的材料。
图24是根据本公开的一个实施例，示出了部分形成的加热区域402以及主总线区域111的俯视图。图24示出了另外的电阻带570的形成，其包括，除了图23的部分形成的电阻带570的相对侧上的肩部区(由虚线584大致表示)之外，对基本上整个加热区域402、过渡部分110和主总线区域111进行保护或掩膜。当对这对肩部区584进行蚀刻时，限定了最终形成的电阻带570的侧壁577，同时暴露侧区561的肩部580，如图24和图25中所示。
在一个实施例中，电阻带570的蚀刻后肩部区584的宽度W5被选择，以使颈缩部572的斜截部573被保留，其中斜截部573从每个相应的端部571延伸到电阻带570的侧壁577。保留该斜截的颈缩部573用于对侧区530的两个蚀刻步骤顺序中可能发生的任何不对准进行补偿，其中侧区530的两个蚀刻步骤被执行以便限定最终的电阻带570。换言之，斜截的颈缩部573确保了部分形成的电阻带570包括了稍微更大宽度的相邻端部571以包容由用来限定电阻带570的侧壁577的多个蚀刻步骤所导致的变化。因此，该布置在侧壁577和电阻带570的端部571之间阻止了或至少减小了不规则限定的过渡部分，否则除了其它可能不期望的结果之外，该不规则的过渡部分还可能会妨碍该区域内的电流流动。
图25是图24中沿线25-25剖取的剖视图，并且其根据本公开的一个实施例示出了加热区域402的一个加热元件412的中央电阻盘526的低轮廓侧壁577。如图25中所示，加热元件412包括电阻带570，其中侧区561从电阻带570侧向向外延伸。在一个方面，侧区561的肩部580紧邻于中央电阻盘526的相应侧壁577，并且由此侧向向外延伸。在一个方面，侧区561的肩部580经由对肩部区584的蚀刻形成，如图23和图24中所示。
在一个实施例中，如图25中所示，中央电阻盘526的顶表面以距离D4与侧区561的肩部580竖直地间隔开，该距离D4大致对应于在由图24所示的浅蚀刻步骤中去除的材料的厚度。在一个方面，该距离为大约2000埃。
要理解的是，以和先前如图15、图16中所示那样基本上相同的方式，完成加热区域402的形成，其中添加了上层(即，钝化层和气穴阻挡层)和腔室层以便形成竖直定位于图25中所示加热元件412的中央电阻盘526之上的流体腔室。因此，在一个实施例中，图25中所示的加热元件412还提供了至少某些和图15、图16中所示的加热区域基本上相同的特征和属性。特别地，加热区域402的加热元件412的实施例提供了中央电阻盘526的低轮廓侧壁577(图25)，和/或如图22中所示为中央电阻盘526提供了低轮廓且台阶形端部(即，导电架482)(图22)。在一个实施例中，如图25中所示的中央电阻盘526的低轮廓侧壁577通过促进覆盖于相应电阻层和导电层上的上部钝化层和气穴阻挡层的更均匀且强度更高的形成，从而显著提高了打印头的加热区域的加热元件的寿命。在另一个实施例中，位于流体腔室530之下的低轮廓电阻-导电过渡部分(即，从中央电阻盘526到相邻的大致平坦的导电架482的过渡部分)用于将更加突兀的倾斜导电元件(例如，导电元件478、479)与流体腔室530隔开。该低的电阻-导电过渡部分通过促进覆盖于相应电阻层和导电层上的上部钝化层和气穴阻挡层的更均匀且强度更高的形成，从而显著地提高了打印头组件的加热区域402的加热元件412的寿命。
图26～图32根据本公开的一个实施例，示出了一种形成加热区域602中的加热元件612的方法，其中形成电阻盘的电阻层还位于电阻盘726相对端的导电迹线之下(如图29中所示)。相反，先前图3～图25中的实施例包括覆盖在位于相应电阻盘226(图13)、526(图22)相对端处的相应导电迹线之上的电阻层230(图3～图16)或500(图17～图25)。在一个实施例中，一种形成加热元件612的方法除了联系图26～图32所指出的不同之外，包括和先前联系图1～图25分别示出并描述的形成相应加热元件112、412的方法基本上相同的特征与属性。
图26是根据本公开的一个实施例，示出了部分形成的加热区域602的(多个相似加热元件中的)一个加热元件612的剖视图，并且该剖视图除了相应薄膜层的不同顺序之外基本上与图4的剖视图相似。图26示出了在电阻层630上的第一导电层654，以及绝缘层652和支撑衬底651。在一个方面，第一导电层654具有厚度T1，而电阻层630具有厚度T2。
图27是根据本公开的一个实施例，示出了部分形成的加热区域602的加热元件612的剖视图，并且示出了形成在第一导电层654内的第一窗口671，其中该第一窗口限定长度L1。在一个实施例中，除了以下指出的不同之外，加热元件612的第一窗口671以和先前联系图5、图6所描述的加热元件112的第一窗口171基本上相同的方式形成。特别地，湿法蚀刻被施加到第一导电层654(其中在电阻层630上具有阻碍物，以便保护电阻层630)，以便限定第一窗口671，由此在一对间隔开的导电元件678、679之间暴露电阻层630。在一个方面，导电元件678、679分别对应于电源总线的过孔盘119和电源总线的延伸部分118(如图5中所示)。另外，同时在导电元件678和导电元件677(例如，电源总线的过渡部分110)之间限定槽675。
在一个实施例中，相应的导电元件678、679彼此间隔开分别处于第一窗口671相对端上，其中每个相应的导电元件678、679都包括了倾斜表面668，使得相应的导电元件678、679的倾斜表面668彼此面对。在一个方面，每个相应的导电元件678、679都保持了第一导电层654的厚度T1。
图28是根据本公开的一个实施例，示出了部分形成的加热区域602的一个加热元件612的剖视图。图29是进一步示出图28的实施例的放大的局部剖视图。如图28中所示，第二导电层680沉积在整个加热元件612上，然后在第二导电层680中湿法蚀刻出限定第二窗口684的区，其中在电阻层630的材料上具有阻碍物，从而不会使其它区被湿法蚀刻。该操作重新暴露和保护了电阻层630的表面653。在另一方面，随着第二导电层680的添加和第二窗口684的形成，每个相应的导电元件677、678、679都限定了更厚的导电部件，同时槽675由第二导电层680部分填充。
如图28和图29所示，第二窗口684的形成还部分限定了导电架682。在一个方面，除了导电层630延伸在导电元件677、678、679之下的不同之外，加热元件612的导电架682包括和先前联系图7～图15所示出并描述的导电架182基本上相同的特征和属性。
因此，在一个方面，如图28和图29中所示，导电架628包括内部685和外部687。外部687与相应的导电元件678、679接触，并由此向内延伸，而导电架682的内部685(即，内边缘)限定了第二窗口684。在另一个方面，导电架682的内部685还在第二窗口684内限定了中央电阻盘226的长度L2。在一个方面，第一窗口671的长度L1大于第二窗口684的长度L2，并且大致对应于加热元件612的长度。
在一个实施例中，如图28和图29所示，导电架682限定了大致平坦的构件，该大致平坦的构件相对于相应的导电元件678、679并且相对于电阻层652的表面653形成大致上台阶形图案。相比于加热元件112(图3～图16)，导电架682大致对应于大致平坦的构件228，其中大致平坦的构件228限定电源总线的导电“抽头”并向一个加热元件612(而不是其它加热元件)的电阻盘726供电。
在一个实施例中，如图28和图29所示，导电架682的厚度大致对应于第二导电层680的厚度T3。在一个实施例中，每个相应的导电元件677、678、679的厚度T1明显大于导电架682的厚度。在一个实施例中，第一导电层654具有约4000埃的厚度T1，第二导电层680具有约1000埃的厚度T3。因此，在该实施例中，当形成第二导电层680之后，导电元件677、678、679具有约5000埃的总厚度，而导电架682具有约1000埃的总厚度。
在另一个实施例中，第一导电层654具有约3000埃的厚度T1，第二导电层680具有约2000埃的厚度T3。因此，在该实施例中，当形成第二导电层680之后，导电元件677、678、679具有约5000埃的总厚度，而导电架682具有约2000埃的总厚度。
在一个实施例中，如图29所示，导电架682的内部685相对于电阻盘726限定了第一接合部，并且导电架682的外部687相对于每一个相应的导电元件678、679的倾斜表面686限定了第二接合部。在一个方面，第一接合部形成有低轮廓的形貌(或低轮廓的过渡部分)，这是因为导电架682的厚度T3相对于电阻盘726来说相对最小，而第二接合部提供了大致陡峭或突兀的接合部，这是因为相应的导电元件678、679的厚度T1明显大于导电架682的厚度T3。
在一个方面，形成加热区域602的加热元件612的后续步骤会导致由腔室层304的侧壁(由虚线243表示)限定的流体腔室240的形成，如图29中所示。因此，在一个实施例中，将导电架682的宽度D1选择成使得流体腔室240的每一个相应的侧壁243都竖直对齐在导电架682上，以便将导电架682的外部687定位成以距离D2与每个相应的侧壁243间隔开。流体腔室240的侧壁243的这种定位(相对于导电架182的外部687)将导电架682的外部687隔离在流体腔室240之外。在一个方面，如图29所示，导电架682的宽度D1将位于导电架682的外部687与相应的导电元件678、679之间的更突兀的过渡部分与流体腔室240隔离开。
而且，大致平坦的构件(基本上由大致平坦的导电架682限定)相对于中央电阻盘726的低轮廓使得随后形成的钝化层和气穴阻挡层能够在中央电阻盘726与导电架682的内部685接合的外边缘上形成更加平滑的低轮廓过渡部分。这些低轮廓的过渡部分又增加了钝化层和气穴层的强度和完整性，这是因为这些层的形成会发生得更加均匀，否则这些层将会形成为常规的高轮廓过渡部分(形成在常规的电阻长度与界定了常规电阻盘的常规的陡峭或突兀的倾斜导电元件之间)。
图30是根据本公开的一个实施例，示出了部分形成的加热区域602的俯视图，图31是沿图30中的线31-31剖取的、示出部分形成的加热区域602的一个加热元件612的剖视图。图31示出了大致平坦的构件728(由导电架682限定)相对于导电元件678、679并且相对于加热区域602的中央电阻盘726的大致台阶形布置。图32是沿图30中的线32-32剖取的剖视图，并且示出了加热区域602的加热元件612的中央电阻盘726的低轮廓侧壁777。
图30～图32示出了一种进一步形成图26～图29中的实施例的加热区域602的方法的一个实施例。在一个方面，该方法包括，通过在整个加热区域602上加以掩膜来基本上保持或保护整个加热区域602(其具有图28中所示的结构)，同时对主总线区域111进行蚀刻以便至少去除导电层、电阻层、和/或其它层。在一个实施例中，该蚀刻步骤是“深蚀刻”步骤，其中从主总线区域111去除至少约4000～5000埃的导电材料(和/或其它材料)以及至少去除电阻层630(例如，约1000埃)。同时，没有从加热区域602中去除材料。因此，当对主总线区域111进行蚀刻(而没有对加热区域602的其它区进行蚀刻)时，如图30中所示的加热区域602的结构大致上不受影响。
接下来，如图30中所示，在保护主总线区域111的同时，包括有过渡部分110、延伸部分114和118、过孔盘119、电阻盘726、以及大致上平坦的构件728的所选区都被掩膜，如通过阴影部分表示的那样。然后对侧区760进行蚀刻，以便从每个相应的加热元件612的相应的侧区760中去除电阻层630和第二导电层680。在一个实施例中，中央电阻盘726和导电性覆盖的平坦构件728限定了电阻带770，其中侧区760从电阻带770的侧边缘772沿相反的方向侧向向外延伸。在一个方面，侧区260还围绕被掩膜的过孔盘119。在一个方面，被掩膜的延伸部分118大致对应于图31中所示的导电元件679，被掩膜的过孔盘119大致对应于图31中所示的导电元件678，被掩膜的过渡部分110大致对应于图31中所示的导电元件677。
如图32中所示，将对加热区域602的侧区760进行的蚀刻与对主总线区域111进行的蚀刻分开，有利于从侧区760中去除相对较浅深度的电阻层630(例如，约1000埃)和第二导电层680(例如，约1000埃)。如图32中所示，该“浅蚀刻”导致了限定有大致平坦的肩部775的蚀刻后侧区760，其中肩部775紧邻中央电阻盘726的侧边缘772，如图32中所示那样。该布置产生了电阻带770的中央电阻盘726的低轮廓侧壁777。在一个实施例中，该低轮廓侧壁777具有约2000埃的厚度，该厚度大致对应于在由图30和图32所表示的浅蚀刻步骤中所去除的材料的厚度。
因此，在一个实施例中，中央电阻盘726的顶表面773以大约两倍于电阻层630厚度的距离在大致平坦的肩部775之上与其竖直地间隔开，其中电阻层630形成中央电阻盘726。在另一个实施例中，如图32所示，蚀刻后侧区760的大致平坦的肩部775具有的宽度W1至少为侧区760的宽度W2的一半。
以联系图15、图16关于加热元件112所描述的方式相似的方式，该低轮廓的侧壁777通过有利于在中央电阻盘726的低轮廓侧壁777上更加均匀地形成相应的钝化层和气穴阻挡层，从而抑制了该随后形成的上层(例如，钝化层和气穴阻挡层)中的渗透。该布置又给相应的上部钝化层和气穴层提供了更大的强度和完整性，以便由此增加了它们对于喷射的墨液或其它流体的时不时的腐蚀作用所致的渗透的抵抗性。
在另一个实施例中，除了至少以下不同之外，经由和图17～图25中所示方法基本上相同的方法形成图31和图32中所示的加热元件612。在一个方面，电阻层630位于第一导电层和第二导电层之下，使得经由湿法蚀刻同时放置阻碍物以阻止或至少减小对电阻层630的蚀刻来形成第一窗口(和图17、图18中的第一窗口420相同)和第二窗口(和图20、图21中的第二窗口484相同)。
提供围绕加热元件的电阻区域的低轮廓形貌的另一方面涉及到在该电阻区域的加热期间发生在加热元件中的热效应。例如，在常规打印头中，在电阻区域的加热期间，大量的热由于被传到侧向围绕在该电阻区域端部周围的薄膜层中的设想外目标处，从而损失掉。特别地，电阻区域端部处的导电迹线提供了会将热不期望地从电阻区域传走的机构。
因此，在本公开的一个实施例中，导电元件(例如，图7～图15中的导电元件178、179)形成相对薄的导电架182以便显著减小相邻于电阻盘226的导热材料的体积。该布置使得从电阻盘226传走的热量最小化，从而使由电阻盘226生成的基本上所有热量都将竖直地传给墨液，以便增大加热元件112的热效率。
在一个实施例中，每个加热元件112的导电架182(图8～图11中所示)都具有宽度D1，并且包括有位于流体腔室的壁之外的宽度为D2的部分。在一个实施例中，D1至少是10微米。在另一个实施例中，D1小于10微米。在一个方面，对低轮廓导电架182的宽度D1加以选择，以便有效地去除常规导电迹线中会另外存在的大致上较厚的部分，这些部分将从所设想的目标处(例如，墨液或其它流体)传走热量。因此，采用图7～图15的实施例，导电架182相邻于电阻盘226的导电区具有的厚度明显小于剩余的导电元件178、179的厚度(例如，5000埃)。尽管图7～图12的实施例示出导电架的厚度T3为大约1000埃或2000埃，但是导电架182可以具有更大的厚度(例如，3000埃)，不过要理解的是，将导电架182维持以更大的厚度将会削弱所设想的减小导电迹线热损失的好处。然而，还要理解的是，更大的主电源总线(导电元件177、178、179从其中延伸)在整个芯片(die)上并未减小厚度，这是因为减小主电源总线的厚度将会导致明显的寄生损失。
为实现增加的热效率从而这段距离上将导电架182变薄的距离取决于导电材料的类型以及使电阻盘通电进行喷流的脉冲宽度的持续时间。在一个方面，关于热扩散距离的总的关系由公式(α*t)1/2表示，其中α是材料的热扩散率。在一个示例中，导电材料为铝，其热扩散率(α)等于96微米2/微秒。因此，根据通常的加热脉冲宽度，则围绕电阻盘周围的导电迹线(即，抽头)的大约至少10微米区域将会从该电阻盘引走热量。因此，使约10微米长度(从电阻盘向外延伸)的区域内的导电抽头变薄将会显著减小从该电阻盘传到导电迹线中的热量。当然，可以使用除铝之外的材料，这样由α表示的热扩散率将会不同，导致增加或减小需要将导电层变薄的长度，这依赖于材料的热传导的程度。另外，因为被变薄的导电层的区域相对于整个电源总线的导电迹线的全部长度而言相对较小，所以该局部变薄的区将在整个电源总线的导电迹线上产生最小的寄生损失。
增加的热效率导致了打印头中更低的尖峰温度，更快的打印速度，以及提高的打印质量。该增加的热效率被确信使得能够具有更高的打印头喷流频率和/或增大的打印头处理能力(通过降低热步调(thermal pacing))。在另一个方面，因为减小了热致使的材料退化，以及因为打印头受到墨液除气的影响更小，所以打印头更加鲁棒。在一个方面，打印头增加的热效率减小了用于操作该打印头的电力消耗，由此因为能够使用更加便宜的电源供应，所以减小了打印机的操作费用。
在另一个方面，打印头的增大的热效率提供了提高的电阻寿命和提高的抗结垢性能，结果是由加热墨液所致的剩余沉积物更少。该特征是由电阻盘(例如，钽层)表面的尖峰温度减小和/或在电阻盘上更小的温度变化所致，从而使得能够以更低的总能量来操作打印头。
在另一个实施例中，通过相对于电阻盘的宽度来减小导电抽头(围绕在电阻盘周围的导电迹线的一部分)的宽度来实现这些热效益。该减小宽度的导电抽头紧邻于电阻盘(例如，在离该电阻盘大约10微米内)，显著地减小了该电阻盘附近的导热材料的体积。导电抽头的体积减小有效地为电阻盘所生成的热量去除了设想外的目标。在一个实施例中，基本上整个长度的导电抽头在宽度上都被减小，而在另一个实施例中，一部分长度的导电抽头在宽度上减小，同时其它部分在宽度上没有减小。
在一个方面，这些被减小了宽度的导电抽头有效地最小化了从电阻盘到导电抽头的传热，由此增大了加热元件的热效率，这是因为这时大多数所生成的热都直接作用于腔室内的流体上(而不是耗散在围绕在周围的薄膜层中)。因此，该实施例享有和先前所描述的低轮廓导电架182的实施例(图1～图16)基本上相同的热效益。
图33根据本公开的一个实施例，示出了加热元件812的俯视图。在一个实施例中，除了以下指出的不同之外，加热元件812包括和先前联系图1～图32所分别示出并描述的加热元件112、412、或612基本上相同的特征和属性。特别地，除了那些通过从电阻盘延伸的减小了宽度的导电抽头(而不是如图8～图13中那样通过减小厚度)来实现的热效应之外，图33中所示的实施例享有先前关于减小厚度的导电架182所描述的那些热效益。
图33示出了包括电阻盘826和导电抽头840A、840B的加热元件812。每个导电抽头840A、840B从电阻盘826的相对端向外延伸，其中导电抽头840A延伸到导电元件879中，导电抽头840B延伸到过孔导电元件878中。导电元件879从打印头的电源总线(例如，电源总线109)延伸，并且和打印头的电源总线电连接。在一个实施例中，如图33中所示，导电元件878大致对应于过孔盘119(图5～图13)，而导电元件879大致对应于电源总线109的延伸部分118(图5～图13)。
在一个方面，电阻盘826具有宽度W7，同时每个导电抽头840A、840B都具有宽度W6，宽度W6明显小于电阻盘826的宽度W7。在一个实施例中，导电抽头840A、840B的明显较小的宽度W6是宽度W7的大约一半。在其它实施例中，导电抽头840A、840B的宽度W6大于或者小于电阻盘826的宽度W7的一半，从而提供了从全宽度(即，具有宽度W7)的导电抽头840A、840B上显著减小的导电抽头840A、840B的体积。在一个实施例中，如图33所示，导电抽头相对于电阻盘826的端部形成相对突兀的角度(例如，90°)。
在一个实施例中，每个导电抽头840A、840B中是基于导电元件的材料的热扩散率来限定其具有宽度W6的部分的长度L5。在一个实施例中，每个导电抽头由铝构成，该导电抽头的长度为大约10微米。
在一个实施例中，加热元件812根据加工过程来准备，在该加工过程中相应的导电抽头840A、840B以及电阻盘826都被形成为具有第二宽度W7，之后每个相应的导电抽头840A、840B的体积被显著减小。该体积减小是经由沿它们的长度L5去除至少一部分相应的导电抽头840A、840B，从而将该相应的导电抽头从第二宽度W7减小到第一宽度W6来进行的。在该实施例中，被减小之前的“全宽度”的导电抽头840A、840B由虚线845表示。
在一个实施例中，相应的导电抽头840A、840B初始时形成为具有第一宽度W6，电阻盘具有第二宽度W7，其中对围绕在电阻盘826周围的区进行掩膜，使得初始时就将相应导电抽头840A、840B的导电材料沉积成它们的最终宽度，该最终宽度等于第一宽度W6。
与先前联系图1～图32所描述的实施例一致的其它技术也可以用于限定从电阻盘826延伸的导电抽头840A、840B(或850A、850B)的大致狭窄的宽度W6。
图34是根据本公开的一个实施例，加热元件822的俯视图。在一个实施例中，除了包括具有渐缩端部852的导电抽头850A、850B(而不是导电抽头840A、840B)之外，加热元件822包括和加热元件812基本上相同的特征和属性。如图34中所示，每个导电抽头850A、850B的渐缩端部852相对于电阻盘826的端部大致成钝角。在另一个方面，渐缩端部852相对于导电元件878的端部并且相对于导电元件879的边缘843大致成钝角。
本公开的实施例通过在加热元件的电阻部分的端部及侧壁处建立低轮廓的形貌，从而增加了流体喷射装置(例如，打印头组件)的加热元件的寿命。这些低轮廓的形貌又促使形成了大致上更加平滑且强度更大的上层(例如，钝化层和气穴阻挡层)，以便更好的抵抗某些墨液和流体的腐蚀作用。另外，围绕在电阻盘周围的具有被减小形貌的导电元件通过增大加热元件的热效率来为加热元件提供增加的寿命。该减小的形貌有效地阻止了或至少减小了从电阻盘到导电元件的传热，使得由电阻盘生成的热量中更多的部分被应用于流体腔室内的墨液或流体，而不是损失在侧向地围绕在该电阻盘周围的薄膜层中。
尽管以上描述涉及并包括形成在喷墨打印头组件内加热区域的电阻部分的低轮廓形貌，其中喷墨打印头组件作为流体喷射系统的流体喷射组件的一个实施例，但是要理解的是，该低轮廓的电阻形貌可以被结合到包括有非打印应用或系统的其它流体喷射系统中，例如，医疗装置等等。
尽管本文中已经示出并描述了具体实施例，但是本领域中的技术人员将会认识到，在不背离本公开范围的情况下，可以用各种替换和/或等同的实施方式替代所示出并描述的具体实施例。本申请旨在覆盖本文所详述的具体实施例的任何改变或变型。因此，本公开仅由所附权利要求及其等同物限制。

Claims (10)

1.一种制造打印头的加热元件(112/412/612/812/822)的方法，所述方法包括：
在衬底(151)上一对间隔开的第一导电元件和第二导电元件(178，179/478，479/678，679/840A，840B/850A，850B)之间形成电阻盘(226/526/726/826)，所述电阻盘具有第一宽度，其中，每个相应的第一导电元件和第二导电元件都限定了以下各项中至少一个：
第二宽度(W6)，其明显小于所述电阻盘的第一宽度(W7)；或者
台阶形图案，其包括：
大致平坦的部分(182/482/682)，其限定了暴露所述衬底的内部窗口(184/484)，并且具有第一厚度；
倾斜部分(178，179/478，479/678，679)，其从所述大致平坦的部分向外延伸，并且具有的第二厚度明显大于所述大致平坦的部分的第一厚度；以及
其中所述电阻盘在所述大致平坦的部分的内部窗口中延伸；以及
在所述电阻盘以及所述相应的第一导电元件和第二导电元件上方形成钝化层(300)；以及
在所述钝化层上方形成流体腔室(240/530)，所述流体腔室包括喷射所述流体的孔口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相应的第一导电元件和第二导电元件(840A，840B/850A，850B)被限定成所述第二宽度，所述第二宽度明显小于所述电阻盘的第一宽度，并且进一步包括：
初始时形成具有所述第二宽度所述相应的第一导电元件、第二导电元件、以及所述电阻盘；以及
通过去除所述相应的第一导电元件和第二导电元件的一长度部分，以便将所述相应的第一导电元件和第二导电元件的第二宽度减小至所述第一宽度，从而显著地减小每一个相应的第一导电元件和第二导电元件的体积。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相应的第一导电元件和第二导电元件(840A，840B/850A，850B)被限定成所述第二宽度，所述第二宽度明显小于所述电阻盘的第一宽度，并且进一步包括：
初始时就形成具有所述第一宽度的相应的第一导电元件和第二导电元件，以及具有所述第二宽度的电阻盘，其中对围绕在所述电阻盘周围的区域进行掩膜，从而使得初始时就能够沉积出具有所述第一宽度的相应的第一导电元件和第二导电元件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相应的第一导电元件和第二导电元件被限定成台阶形图案，其中在所述相应的第一导电元件和第二导电元件之间形成所述电阻盘，所述方法包括：
将所述大致平坦的部分与相应的第一导电元件和第二导电元件中每一个的倾斜部分的接合部(187)定位成与所述电阻盘的外边缘侧向间隔开，并且定位成在所述流体腔室边界的侧向外部。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述电阻盘包括在所述衬底上并且在所述相应的第一导电元件和第二导电元件下形成电阻层(630)，所述电阻层包括延伸在所述窗口内的电阻盘。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述电阻盘包括在所述相应的第一导电元件和第二导电元件上方形成电阻层(230/500)，所述电阻层包括延伸在所述窗口内的电阻盘。
7.根据权利要求1、4、5或6中任一项所述的方法准备的加热元件，所述方法进一步包括：
在所述衬底上沉积第一层(154/454)导电材料；
对所述第一层进行蚀刻，以便限定暴露所述衬底顶表面(153/421)的外部窗口(420)，并且在所述外部窗口相对的端部上限定第一导电元件以及与所述第一导电元件间隔开的第二导电元件，所述外部窗口的长度明显大于所述加热元件的电阻盘的长度；
在所述衬底位于外部窗口内的暴露的顶表面上，并且在所述相应的第一导电材料和第二导电材料上沉积第二层(180/480)导电材料；
对所述第二层导电材料进行蚀刻，以便形成：
再次暴露所述衬底顶表面的内部窗口，所述内部窗口具有的长度基本上等于所述加热元件的电阻盘的长度；
所述大致平坦的部分，其在所述绝缘衬底上限定导电架，所述导电架从所述相应的第一导电元件和第二导电元件向内延伸，并且包括限定所述内部窗口的内部，所述导电架具有的厚度明显小于所述相应的第一导电元件和第二导电元件的厚度；以及
在所述内部窗口内被暴露的衬底上形成所述电阻层，以便限定所述电阻盘；以及
在所述电阻层上形成上部结构，以便限定孔口，流体能够从所述孔口中喷出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述上部结构限定了包括侧壁(243/522)的流体腔室(240/530)，所述侧壁在所述导电架上竖直对齐，以便将所述相应的第一导电元件和第二导电元件定位在所述流体腔室的侧壁之外。
9.利用权利要求1、4、5、6、7或8中任一项所述方法形成的流体喷射装置的加热元件，所述加热元件包括：
所述衬底；
导电层，其布置于所述衬底上，并且包括：
所述第一导电元件以及与所述第一导电元件间隔开的第二导电元件；以及
所述大致平坦的部分，其从所述相应的第一导电元件和第二导电元件大致向内延伸并且限定了所述内部窗口，其中所述大致平坦的部分的厚度明显小于所述相应的第一导电元件和第二导电元件的厚度；以及
所述电阻盘，其在所述内部窗口内延伸；以及
至少一个上层，其限定了流体腔室的边界，所述边界竖直对齐在所述导电层的大致平坦的部分上。
10.根据权利要求9所述的加热元件，其特征在于，所述至少一个上层包括腔室层(304)，并且所述加热元件进一步包括延伸在所述腔室层之下的钝化层和气穴阻挡层(302)中的至少一个，所述相应的钝化层和气穴阻挡层覆盖所述导电层和所述电阻盘。
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