CN102009527A - 制造液体排出头基材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造液体排出头基材的方法,包括:制备基材,所述基材具有第一表面,所述第一表面设置有产生用于排出液体的能量的元件以及与所述元件连接的电极层;在基材的第二表面上形成凹部,所述第二表面是所述第一表面的相反侧的表面,其中,电极层的一部分充当所述凹部的底面;用绝缘膜覆盖所述基材的表面和形成所述凹部的内部面的底面;通过利用激光除去覆盖所述底面的绝缘膜的一部分,部分地露出所述电极层。
Description
技术领域
本发明涉及在排出液体的液体排出头中使用的液体排出头基材。
背景技术
作为用于排出液体的液体排出头的典型例子,已知喷墨记录系统,所述喷墨记录系统通过使用由能量产生元件产生的能量从排出口将墨作为滴排出,并且使所述墨附着到诸如纸张之类的记录介质,进行图像记录。
美国专利公开No.2008/0165222公开了制造喷墨记录头基材的以下方法。
在该方法中,从在前表面侧设置有能量产生元件的硅基材的背表面挖所述基材,在所述基材中形成凹部,在所述凹部的整个内壁上形成绝缘膜,并且,穿过所述基材并且与所述元件电连接的贯通电极形成在所述凹部中以使其与所述膜接触。所述贯通电极和硅基材利用绝缘膜而彼此绝缘。进一步地,在该方法中,通过光刻技术由抗蚀剂形成蚀刻掩膜,并且,通过仅除去与凹部的底部对应的部分处的绝缘膜,形成用于使贯通电极通向基材的前表面侧的开口。
然而,当设置有贯通电极的凹部的长宽比大(深度与直径的比大)时,认为通过借助光刻对凹部中的抗蚀剂进行处理而以高精度形成蚀刻抗蚀剂是困难的。当不以高精度处理抗蚀剂时,绝缘膜可能无法具有期望的形状,液体排出头可能无法具有期望的电特性。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供一种方法,该方法包括:制备基材,所述基材具有第一表面,所述第一表面设置有产生用于排出液体的能量的元件以及与所述元件电连接的电极层;在第二表面上形成凹部,所述第二表面是所述第一表面的相反侧的表面,其中,电极层的一部分充当所述凹部的底面;用绝缘膜覆盖所述凹部的内部面和底面;通过利用激光除去绝缘膜的覆盖所述底面的一部分,部分地露出所述电极层;以及形成从基材的第一表面贯穿到第二表面的电极,以使所述电极与所述电极层的露出部分电连接。
参照附图阅读示例性实施例的以下描述,本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1A是示出使用激光除去覆盖凹部的底部的树脂膜的步骤的示意性视图。
图1B示出图1A的截面IB的放大视图。
图2A是示意性示出根据第一实施例的制造方法的截面视图。
图2B是示意性示出根据第一实施例的制造方法的截面视图。
图2C是示意性示出根据第一实施例的制造方法的截面视图。
图2D是示意性示出根据第一实施例的制造方法的截面视图。
图2E是示意性示出根据第一实施例的制造方法的截面视图。
图2F是示意性示出根据第一实施例的制造方法的截面视图。
图3A是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图3B是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图3C是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图3D是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图4A是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图4B是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图4C是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图5A是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图5B是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图5C是示意性示出根据第二实施例的制造方法的截面视图。
图6是示意性示出装载有根据本发明的实施例的喷墨头基材的头组件的截面视图。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的实施例。将描述喷墨记录头基材作为本发明的液体排出头基材的例子。
图6是示出组装有通过本发明的喷墨记录头基材的制造方法制造的喷墨记录头基材的头的截面视图。
喷墨记录头通过由能量产生元件1产生的能量从墨排出口4排出墨(也称为记录液),并且使所述墨附着到记录介质,进行打印。
喷墨记录头基材包括硅基材2和能量产生元件1,所述能量产生元件1布置在基材2上并且产生要用于排出墨的能量。喷墨记录头基材还包括:布线层11,充当第一电极层,所述第一电极层是用于能量产生元件1的驱动电路布线;贯通电极24,穿过所述基材2,并且将电信号提供给布线层11;以及贯通电极24的绝缘层21。贯通电极24被设置在所述基材2的背表面和内侧,并且,驱动电路布线11被设置在基材2的前表面侧,作为布线层。贯通电极24穿过基材2并且与基材2的背表面侧的电布线102的电连接端子100电连接。进一步地,贯通电极24以密封部件103密封。电布线102由诸如氧化铝(alumina)之类的支撑部件101支撑。
第一实施例
以下将描述根据第一实施例的喷墨记录头基材的制造方法。
如图2A所示,通过利用光刻的多层布线技术,能量产生元件1和作为第一电极层(所述第一电极层充当驱动电路布线)的布线层11形成在硅基材2上,并且,在其上形成无机保护膜12。布线层11的材料可以是任何导电金属,其例子包括铝、铜、金,以及它们的合金。例如,布线层11可由含有铝的金属形成。如此,制备硅基材2和第一电极层11,所述硅基材2的第一表面侧设置有用于产生要用于排出墨的能量的能量产生元件1,所述第一电极层11电连接到所述能量产生元件1。
然后,如图2B所示,通过涂敷阳离子可聚合环氧树脂,形成排出口形成部件3,并且,通过光刻在其中形成墨排出口4。
然后,如图2C所示,通过诸如Bosch工艺之类的Deep-RIE方法,在硅基材2中形成凹部5以使该凹部5从基材的背表面到达布线层11。
然后,如图2D所示,为了确保贯通电极所需的耐墨特性,通过有机CVD在基材的整个背表面上,更具体地,在基材的背表面、凹部的侧表面以及凹部的底表面上,形成保护性树脂膜21。
本发明中的有机CVD膜是由有机CVD形成的树脂膜。有机CVD是通过蒸发作为原材料的有机单体或者作为聚合物先驱体(precursor)的预聚物而形成膜从而在目标上作为聚合物形成膜的方法。
保护性树脂膜的材料不被特别限制,只要能够通过有机CVD形成保护膜即可,其例子包括环氧树脂(epoxy)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲(polyurea)以及聚对二甲苯(polyparaxylylene)。
然后,如图2E所示,选择性地除去凹部底部的保护性树脂膜23。在这种情况下,凹部底部的保护性树脂膜23要被选择性地除去,而不毁坏基材的背表面、凹部的侧表面上的保护性树脂膜、以及布线层5。
因此,作为研究结果,已发现使用激光束可以令人满意地除去凹部底部的保护性树脂膜,而不毁坏凹部的侧表面上的保护性树脂膜以及布线层。尤其地,已发现当激光束是具有1μs或更短的脉冲持续时间的脉冲激光束,或者激光束具有比可见光的波长短的波长时,凹部底部的保护性树脂膜23可被更安全地除去而不毁坏布线层,并且在除去之后的保护性树脂膜的形状也更加锐利和更加良好。
本发明中的激光束不被特别限制,只要其能够除去保护性树脂膜即可,并且,可以使用具有1μs或更短的脉冲持续时间的脉冲激光束或者具有比可见光的波长短的波长的激光束。进一步地,所述激光可以是具有1μs或更短的脉冲持续时间并且具有比可见光的波长短的波长的脉冲激光束。这种激光的例子包括通过钇-铝-石榴石晶体产生的YAG激光束以及通过在F2气体和Kr气体中放电而产生的KrF准分子(excimer)激光束。此外,波长可以是200~270nm。
在本实施例中,如图1A所示,例如,通过使用作为紫外脉冲激光束的准分子激光束(波长:248nm,脉冲宽度:30ns,能量密度:0.6J/cm2)除去凹部底部的保护性树脂膜,可以在保护膜21中以高精度形成直径为50μm的开口30。
在这种情况下,例如,保护性树脂膜21是厚度为约2μm的聚对二甲苯的膜。此外,可以通过调整激光束照射的射数而以期望的厚度除去聚对二甲苯的膜。由于聚对二甲苯几乎不吸收长的紫外波长的光,因此可以使用KrF准分子激光束(波长:248nm)或YAG激光束的四次谐波(波长:266nm)。
此外,电路的布线层被布置在凹部底部的保护性树脂膜的另一侧,以便用作对保护性树脂膜21的激光处理的停止层。在本实施例中,例如,布线层可以是通过溅射形成的Al-Si层(厚度:0.8μm)。在这种情况下,电极层的对抗在处理中使用的激光的强度大于绝缘膜的该强度。铝和硅的合金可以吸收200~270nm的范围中的光,并且,可以吸收用于对保护膜21进行处理的KrF准分子激光束(波长:248nm)或YAG激光束的四次谐波(波长:266nm)。因此,可以防止作为上层的无机保护膜12和树脂的排出口部件被激光束毁坏。
图1B是图1A的截面IB中示出的用激光束照射的部分的放大视图。为了通过用KrF准分子激光束(波长:248nm)或YAG激光束的四次谐波(波长:266nm)处理聚对二甲苯而使开口30将以高精度形成,以及为了使充当布线层的Al-Si层11将充分阻止激光束并且令人满意地用作用于将电力传输到能量产生元件的布线,满足以下:聚对二甲苯膜21的厚度D为0.5~5μm,并且,Al-Si层11的厚度L为0.1~3μm。
然后,如图2F所示,充当导电膜的金属膜通过气相沉积而形成在基材的背表面和凹部的内侧上,并且,通过图案化而形成充当第二电极层的贯通电极24。
图6是示意性示出组装有在本实施例中制造的具有贯通电极的喷墨记录头基材的头的截面视图。如图2A~2F所示形成的基材被切成芯片(chips),所述芯片被安装在设置有布线和导电焊盘的芯片板(chipplate)上,然后将其密封以完成所述头的制造。
第二实施例
作为另一个例子,以下将描述根据第二实施例的具有贯通电极的喷墨记录头基材的制造方法。将主要描述与第一实施例不同的因素。
第二实施例是这样一个例子,其中,充当驱动电路布线的布线层11形成在热氧化膜13上,并且具有通过热氧化膜13实现半导体器件中的元件隔离的结构。
如图3B所示,通过诸如热CVD之类的沉积生长,充当绝缘层的热氧化膜13形成在硅基材2上。顺便提及,在实际的CVD步骤中,热氧化膜形成在硅基材的两个表面中的每一个上。然而,为了简化描述,将仅描述基材的前表面上的热氧化膜。
在形成热氧化膜之前,如图3B所示,形成贯通电极的部分可以用硅的氮化物膜等进行掩盖,以便防止热氧化膜的生长。
由于热氧化膜在用于形成半导体元件的多个加热步骤中生长,如图3C所示,刚好在形成布线层之前蚀刻热氧化膜,以便完全露出硅基材的表面。
然后,如图3D所示,形成充当驱动电路布线的布线层。可以如第一实施例中那样形成能量产生元件1。
然后,如图4A所示,形成无机保护膜12。可以如第一实施例中那样形成无机保护膜12。
然后,如图4B所示,通过涂敷排出口形成部件3,如第一实施例中那样形成墨排出口4。
然后,如图4C所示,通过诸如Bosch工艺之类的Deep-RIE方法,从硅基材2的背表面侧形成凹部5。
在这种情况下,由于蚀刻气体的选择性,因而热氧化膜不被蚀刻,从而凹部5具有图4C所示的形状。
然后,如图5A所示,为了确保贯通电极所需的耐墨特性,通过有机CVD在基材的整个背表面上形成保护性树脂膜21。
在本实施例中,凹部具有如图5A所示的复杂的底部形状。
然后,如图5B所示,如第一实施例中那样,利用激光选择性地除去凹部底部的保护性树脂膜23。
然后,如图5C所示,通过气相沉积形成充当导电膜的金属膜,并且,通过图案化,在基材的内侧形成贯通电极24。
如图3A~5C所示那样形成的基材被切成芯片,所述芯片被安装在设置有布线和导电焊盘的芯片板上,然后将其密封以完成所述头的制造。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明,但应理解,本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式和等同的结构和功能。
Claims (10)
1.一种制造液体排出头基材的方法,包括:
制备基材,所述基材具有第一表面,所述第一表面设置有产生用于排出液体的能量的元件以及与所述元件电连接的电极层;
在第二表面上形成凹部,所述第二表面是所述第一表面的相反侧的表面,其中,电极层的一部分充当所述凹部的底面;
用绝缘膜覆盖所述凹部的内部面和底面;
通过利用激光除去绝缘膜的覆盖所述底面的一部分,部分地露出所述电极层;以及
形成从基材的第一表面贯穿到第二表面的电极,以使所述电极与所述电极层的露出部分电连接。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述电极层的对抗激光的强度大于所述绝缘膜的该强度。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述激光是脉冲持续时间为1μs或更短的脉冲激光束。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述激光是波长比可见光的波长短的光。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述绝缘膜由从环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲和聚对二甲苯中选择的任何材料制成。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述电极层由含有从铝、铜和金中选择的至少一种的金属制成。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述电极层由铝和硅的合金制成;所述绝缘膜由聚对二甲苯制成;所述激光是通过使用由氪和氟气体产生的准分子激光束而获得的。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,所述电极层由铝和硅的合金制成;所述绝缘膜由聚对二甲苯制成;所述激光含有由钇-铝-石榴石产生的波长约为266nm的光。
9.根据权利要求7所述的方法,其中,由聚对二甲苯制成的绝缘膜具有0.5μm~5μm的厚度;所述电极层具有0.1μm~3μm的厚度。
10.根据权利要求8所述的方法,其中,由聚对二甲苯制成的绝缘膜具有0.5μm~5μm的厚度;所述电极层具有0.1μm~3μm的厚度。
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