CN102241199A - 喷墨印刷头及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷墨印刷头及其制造方法。根据本发明的一方面的喷墨印刷头可包括：喷墨板，在所述喷墨板中具有墨通道；切割部分，设置在所述喷墨板的墨通道的外部，并具有通过将所述喷墨板分割成头片单元而产生的切割表面；辅助切割部分，自所述切割部分的一个表面沿所述喷墨板的厚度方向向内设置，并用于辅助执行将所述喷墨板分割成头片单元。
Description
本申请要求于2010年5月10日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0043651号韩国专利申请以及于2010年6月17日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0057556号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请公开的内容通过引用被包含于此。
技术领域
本发明涉及一种喷墨印刷头及其制造方法，更具体地讲，涉及这样一种喷墨印刷头及其制造方法，其能够在制造侧喷式喷墨印刷头(side shooting typeinkjet print head)时防止当开通喷嘴以及将喷墨印刷头切割成片单元时所产生的杂质进入到喷嘴中。
背景技术
通常，喷墨印刷头是一种将电信号转换成物理力从而通过小喷嘴以液滴形式喷出墨的结构。根据施加在墨上的压力的方向以及墨滴喷射的方向，喷墨印刷头被分成侧喷式喷墨印刷头和顶喷式喷墨印刷头(roof shooting typeinkjet print head)。
对于侧喷式喷墨印刷头而言，施加在墨上的压力的方向与墨滴喷射的方向垂直。对于顶喷式喷墨印刷头而言，施加在墨上的压力的方向与墨滴喷射的方向相同。
对于上述侧喷式喷墨印刷头而言，能够通过在硅晶片(silicon wafer)上提高头的集成度来大批量制造喷墨印刷头。然而，由于通过使用切片工艺(例如，刀片切片、激光切片或激光切割)来形成喷嘴，因此在切片过程中产生的杂质(例如，硅颗粒)可能会进入到喷嘴中。此外，刀片会对喷嘴造成物理损坏。
因此，如果喷嘴由于杂质的进入而被阻塞或者喷嘴的形状遭受物理损坏，则在喷墨印刷头喷墨时可能会引起方向性缺陷或变湿(wetting)，从而使喷墨印刷头的性能恶化。
发明内容
本发明的一方面提供一种喷墨印刷头及其制造方法，其在制造侧喷式喷墨印刷头时防止当开通喷嘴以及切割喷墨印刷头的宽度方向的侧表面时所产生的杂质进入到喷嘴中。
本发明的一方面还提供一种喷墨印刷头及其制造方法，其有助于将喷墨印刷头切割成片单元。
根据本发明的一方面，提供一种喷墨印刷头，所述喷墨印刷头包括：喷墨板，在所述喷墨板中具有墨通道；切割部分，设置在所述喷墨板的纵向截面中的墨通道的外部，所述切割部分具有通过将所述喷墨板分割成头片单元而产生的切割表面，并具有包括设置在所述切割表面上的切割痕迹的切割标记。
所述切割标记的表面粗糙度可高于纵向截面中的其他部分的表面粗糙度。
所述切割表面可包括设置在所述切割标记的外侧并具有比所述切割标记的表面粗糙度低的表面粗糙度的部分。
在所述切割标记之内可设置有具有相对低的表面粗糙度的部分。
所述喷墨印刷头还可包括辅助切割部分，所述辅助切割部分自所述切割部分的一个表面沿所述喷墨板的厚度方向向内设置，并用于辅助执行将所述喷墨板分割成头片单元。
根据本发明的一方面，提供一种喷墨印刷头，所述喷墨印刷头包括：喷墨板，在所述喷墨板中具有墨通道；切割部分，设置在所述喷墨板的墨通道的外部，并具有通过将所述喷墨板分割成头片单元而产生的切割表面；辅助切割部分，自所述切割部分的一个表面沿所述喷墨板的厚度方向向内设置，并用于辅助执行将所述喷墨板分割成头片单元。
所述辅助切割部分可包括穿过所述喷墨板形成的至少一个通孔。
所述辅助切割部分可包括自所述切割部分的一个表面沿所述喷墨板的厚度方向向内设置的至少一个凹入。
根据本发明的另一方面，提供一种制造喷墨印刷头的方法，所述方法包括：在上板和下板中形成多个墨通道，以形成具有连续地排列于其上的多个喷墨印刷头的晶片；沿喷墨印刷头的纵向蚀刻所述多个墨通道的端部，以使作为墨通道的所述端部的喷嘴暴露，同时在墨通道的外部形成连接部分；通过使所述上板和所述下板彼此结合来形成所述晶片；切割所述晶片，以使所述喷墨印刷头的纵向侧表面暴露；切割所述连接部分。
所述方法还可包括：为了有助于切割所述连接部分而对所述连接部分进行部分蚀刻，从而形成穿过所述喷墨印刷头而形成的通孔。
所述方法还可包括：为了有助于切割所述连接部分而对所述连接部分进行部分蚀刻，从而形成沿所述喷墨印刷头的厚度方向向内设置的凹入。
可通过所述上板和所述下板的硅直接键合(SDB)来执行形成所述晶片的操作。
可以以顺序的方式执行上述操作。
可通过使用切片工艺来执行切割所述晶片的操作。
切割所述连接部分的操作可包括：在所述连接部分的切割表面上形成包括切割痕迹的切割标记。
可执行切割所述连接部分的操作，使得将在所述连接部分的切割表面上形成的切割标记的表面粗糙度高于所述喷墨印刷头的纵向截面中的其他部分的表面粗糙度。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他方面、特点和其他优点将会被更加清楚地理解，附图中：
图1是示出根据本发明的示例性实施例的喷墨印刷头的立体图；
图2A至图2D是示出在制造如图1中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，在上板中形成墨通道的操作的视图；
图3A至图3E是示出在制造如图1中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，在下板中形成墨通道的操作的视图；
图4是示出在制造如图1中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，使上板和下板彼此结合的操作的截面图；
图5是示出在制造如图1中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，在彼此结合的上板和下板的上部上形成压电致动器的操作的截面图；
图6是示出在制造如图1中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，切割纵向侧表面的操作的俯视图；
图7是示出如图1中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的连接部分的构造的局部俯视图；
图8是示出根据本发明的另一示例性实施例的喷墨印刷头的立体图；
图9是示出如图8中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的连接部分的构造的局部俯视图；
图10是示出根据本发明的另一示例性实施例的喷墨印刷头的立体图；
图11A至图11D是示出在制造如图10中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，在上板中形成墨通道的操作的视图；
图12A至图12E是示出在制造如图10中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，在下板中形成墨通道的操作的视图；
图13是示出在制造如图10中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，使上板和下板彼此结合的操作的截面图；
图14是示出在制造如图10中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，在彼此结合的上板和下板的上部上形成压电致动器的操作的截面图；
图15是示出在制造如图10中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，切割纵向侧表面的操作的俯视图；
图16是示出如图10中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的连接部分的构造的局部俯视图；
图17是示出根据本发明的另一示例性实施例的喷墨印刷头的视图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，并不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
在附图中，为了清晰起见，会夸大形状和尺寸，相同的标号将始终用于表示相同或相似的元件。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的喷墨印刷头的立体图。参照图1，根据该实施例的喷墨印刷头包括：上板10和下板20，在上板10和下板20中形成有墨通道；压电致动器30，形成在上板10的上表面上。
在上板10中形成有多个压力室(未示出)。下板20可包括：墨入口(未示出)，墨通过该墨入口被引入；歧管(未示出)，将通过所述墨入口被引入的墨输送到所述多个压力室；多个喷嘴25，墨通过喷嘴25被喷出。多个限流器(未示出)可形成在歧管和压力室之间，以防止在喷墨时压力室内的墨回流到歧管中。
这里，上板10可以是单晶硅板或SOI板，下板20也可以是单晶硅板或SOI板。然而，本发明不限于此。可通过使用大量的板来形成墨通道。可选地，可通过使用单个板来形成墨通道。这里，用于形成墨通道的元件仅仅是示例性的。可根据需要或设计规范来制备具有各种类型的构造的墨通道。
压电致动器30在与上板10的压力室对应的位置处形成在上板10的上表面上。此外，压电致动器30提供驱动力，以通过喷嘴25喷出被引入到压力室中的墨。例如，压电致动器30可包括：下电极，用作共用电极；压电膜，根据是否施加了电压而发生变形；上电极，用作驱动电极。
下电极可形成在上板10的整个表面上并可由单一的导电金属材料形成。然而，下电极可由两层金属薄层形成，所述两层金属薄层由钛(Ti)和铂(Pt)形成。下电极既用作共用电极，又用作压电膜和上板10之间的防扩散层。压电膜形成在下电极上并位于多个压力室的各自的上部上。压电膜可由压电材料形成，优选地，压电膜可由锆钛酸铅(PZT)陶瓷材料形成。上电极形成在压电膜上，并可由Pt、Au、Ag、Ni、Ti和Cu中的任何一种形成。
在该实施例中，通过使用压电致动器30利用压电驱动方法来将墨喷出。然而，本发明不限于上述喷墨方法。可根据需要的条件通过利用包括热驱动方法在内的各种方法来执行喷墨。
根据该实施例的喷墨印刷头包括切割部分40，切割部分40形成在墨通道的外部并具有通过将喷墨印刷头分割成头片单元(head chip unit)而产生的切割表面。即，切割部分40可形成在喷墨印刷头的纵向两侧并可包括辅助切割部分42，每个辅助切割部分42均自切割部分40的一个表面沿喷墨印刷头的厚度方向向内形成并辅助执行分割成头片单元的操作。
同时，现在将对有关方向的术语进行定义。如图1中所示，纵向是指从多个压电致动器30中的一个移动到另一压电致动器30的方向，厚度方向是指从上板10移动到下板20的方向或者从下板20移动到上板10的方向，宽度方向是指墨从压力室喷射到喷嘴25的方向或者墨从喷嘴25到压力室的方向。
在该实施例中，辅助切割部分42是自切割部分40的一个表面穿过喷墨印刷头所形成的至少一个通孔。然而，这仅仅是一个示例。辅助切割部分42可以是沿喷墨印刷头的厚度方向向内设置的凹入。除此之外，可包括有助于执行将一个喷墨印刷头从另一喷墨印刷头切除的操作的任何构造。
此外，在该实施例中，辅助切割部分42形成在位于与喷墨印刷头的宽度方向的一侧对应的位置处的喷嘴处。然而，本发明不限于此。可在喷墨印刷头的宽度方向的另一侧形成具有各种构造的辅助切割部分。
当在晶片上机械地将一个喷墨印刷头从另一喷墨印刷头切除时会出现的切割痕迹44可形成在切割部分40的切割表面(喷墨印刷头的宽度方向上的侧表面)上。即，期望在一个喷墨印刷头和与其相邻的另一喷墨印刷头之间产生光滑的切割表面。然而，切割痕迹44会因机械切割而产生，因此，切割表面会变得粗糙。
另外，在该实施例中，对切割痕迹44在位于在喷墨印刷头的宽度方向的侧表面上的喷嘴处的切割表面上形成的情况进行描述。然而，切割痕迹还可在侧表面的与位于在喷墨印刷头的宽度方向的侧表面上的喷嘴处的切割表面面对的切割表面上形成。
以下，将对具有上述构造的根据该实施例的喷墨印刷头进行描述。
首先，将对根据本发明的优选实施例的制造方法进行简要描述。形成墨通道使得多个喷墨印刷头排列在上板和下板上。使上板和下板彼此结合。将所述多个喷墨印刷头切割成片单元，从而制造根据本发明的示例性实施例的喷墨印刷头。同时，可不考虑次序而执行在上板和下板中形成墨通道的过程。即，墨通道可先在上板中形成然后在下板中形成，或者墨通道可先在下板中形成然后在上板中形成。可选地，墨通道可同时在上板和下板中形成。然而，为了便于解释，将对先在上板中形成墨通道的过程进行描述。此外，通常通过使用至少一个板来执行形成墨通道的过程。以下，为了便于解释，将省略对形成墨通道的过程的详细描述。
图2A至图2D是示出在制造如图1中所示的根据实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，在上板中形成墨通道的过程的视图。图3A至图3E是示出在下板中形成墨通道的过程的视图。图4是示出使上板和下板彼此结合的过程的视图。图5是示出在上板的上部上形成压电致动器的过程的截面图。图6是示出切割纵向侧表面的过程的俯视图。
如图2A中所示，制备由单晶硅板或SOI晶片形成的上板10。通过利用包括光刻和蚀刻的微机械加工工艺，可精确容易地将期望的墨通道形成为具有精细的尺寸。
具体地讲，SOI晶片具有形成在两层硅层之间的绝缘层。由于绝缘层用作蚀刻终止层，因此可准确地控制压力室的高度。
上板10具有约50μm至200μm的厚度，根据压力室12的厚度来适当地确定上板10的厚度。这里，可通过化学机械抛光(CMP)将上板10的下表面控制在期望的厚度。
接着，如图2B中所示，蚀刻上板10的下表面，从而形成多个压力室12。为了便于解释，在图2A至图2D中，在上板10中形成有与两个相邻的喷墨印刷头相关联的墨通道。可选地，可在上板10中形成与多个喷墨印刷头相关联的墨通道。
同时，关于蚀刻上板10的下表面以形成压力室12的方法，可使用利用光刻胶(photoresist)作为蚀刻掩模的已知的蚀刻方法。即，上板10的下表面涂有光刻胶，接着光刻胶被显影，从而形成用于形成压力室12的开口。由于使用光刻胶作为蚀刻掩模，因此通过干蚀刻或湿蚀刻来去除经由所述开口暴露的部分，从而形成压力室12。这种方法可用在与下板(将在下面进行描述)相关联的蚀刻过程中。
接着，如图2C中所示，为了形成沿宽度方向彼此相邻的喷墨印刷头的喷嘴，蚀刻上板10，从而形成上开口14。如图2D中所示，通过沿喷墨印刷头的纵向蚀刻除了上连接部分140以外的整个上板10来形成上开口14。
这里，可对上连接部分140进行部分蚀刻，从而形成上辅助切割部分142。上辅助切割部分142可以是穿过上板10形成的通孔或者自上板10的一个表面沿厚度方向向内设置的凹入。
接下来，将参照图3A至图3E对在下板20中形成墨通道的过程进行描述。如图3A中所示，制备由单晶硅板或SOI晶片形成的下板20。
在使用SOI晶片(具有两层硅层以及置于该两层硅层之间的绝缘层)作为下板20的情况下，绝缘层可用作蚀刻终止层，从而准确地控制歧管、限流器、阻尼器等的厚度。下板20可具有约50μm至200μm的厚度。然而，本发明不限于此，可根据期望值来确定下板20的厚度。
如图3B中所示，蚀刻下板20的上表面，以形成限流器22以及将在其中形成阻尼器(未示出)和喷嘴25的通道21。这里，当下板20由SOI晶片形成时，由于SOI晶片的绝缘层用作蚀刻终止层，因此可准确地控制将在其中形成阻尼器(未示出)和喷嘴25的通道21的厚度。此外，如上所述，可通过利用光刻胶作为蚀刻掩模根据干蚀刻或湿蚀刻对下板20进行蚀刻。
如图3C中所示，蚀刻下板20的下表面，以形成墨入口(未示出)和歧管23。通过所述墨入口被引入的墨从歧管23经限流器22被输送到压力室12。
如图3D中所示，为了形成沿宽度方向彼此相邻的喷墨印刷头的喷嘴，对下板20进行完全蚀刻，从而形成下开口24。如图3E中所示，通过沿喷墨印刷头的纵向蚀刻除了下连接部分240以外的整个下板20来形成下开口24。由于通过蚀刻来开通喷嘴25，因此不会对喷嘴25的形状造成物理损坏。此外，可防止在开通喷嘴25时所产生的杂质进入到喷嘴25中。
这里，可对下连接部分240进行部分蚀刻，以形成下辅助切割部分242。下辅助切割部分242可以是穿过下板20形成的通孔或者自下板20的一个表面沿厚度方向向内设置的凹入。
接下来，如图4中所示，使上板10和下板20彼此结合，从而形成具有排列于其上的多个喷墨印刷头的晶片。可通过硅直接键合(SDB)而使上板10和下板20彼此结合。即，当上板10和下板20彼此充分靠近时，上板10和下板20通过退火(annealing)直接彼此结合，而无需使用粘合剂。
在该实施例中，在在上板10和下板20中分别形成上开口14和下开口24从而开通喷嘴25之后，再使上板10和下板20彼此结合。然而，本发明不限制执行这些操作的顺序。可选地，可在上板10和下板20彼此结合之后再蚀刻上板10和下板20从而开通喷嘴25。当蚀刻彼此结合的上板10和下板20以开通喷嘴25时，可对上连接部分140和下连接部分240进行部分蚀刻，从而分别形成上辅助切割部分142和下辅助切割部分242。
接着，如图5中所示，压电致动器30在与压力室12对应的位置处形成在上板10的上表面上。可通过使用利用厚膜处理的方法(例如，丝网印刷(screen printing))或者在头片单元中堆叠疏松的(bulk)陶瓷材料的方法来形成压电致动器30。
如图6中所示，对于以行和列排列在晶片上的多个喷墨印刷头而言，切割排列成一行的多个喷墨印刷头的纵向侧表面，以使成行的所述多个喷墨印刷头分离。这里，可通过切片(例如，刀片切片、激光切片或激光切割)来切割喷墨印刷头的所述侧表面。
这里，为了可靠地防止由切片过程所产生的杂质经由通过蚀刻而被开通的喷嘴25进入到喷嘴25中，在切片之前，可在晶片的上表面和下表面上涂覆保护膜(例如，UV膜或切片膜(dicing film))，从而实现钝化(passivation)。
在该实施例中，当喷墨印刷头的纵向侧表面通过切片而被暴露时，由于连接部分340形成在喷墨印刷头的纵向两侧上，因此能够防止在切片过程中所产生的杂质进入到喷嘴25中。
接下来，通过切割连接部分340而将喷墨印刷头分割成片单元，如图6中所示，从而完成如图1中所示的喷墨印刷头。当在切片之前执行钝化时，需要在去除保护膜之后执行分割成片单元的操作。可通过机械加工来切割连接部分340，切割表面可形成在连接部分340的中部。
图7是示出如图1中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的连接部分的构造的局部俯视图。图7示出了四个相邻的喷墨印刷头的连接部分。切片线50形成在第一连接部分540和第二连接部分640之间。第一蚀刻线54形成在共享第一连接部分540的第一喷墨印刷头100和第二喷墨印刷头200之间。在第一蚀刻线54中，在第一喷墨印刷头100和第二喷墨印刷头200中的任何一个中开通喷嘴。
第二蚀刻线64形成在共享第二连接部分640的第三喷墨印刷头300和第四喷墨印刷头400之间。在第二蚀刻线64中，在第三喷墨印刷头300和第四喷墨印刷头400中的任何一个中开通喷嘴。
至少一个第一辅助切割部分542在与第一喷墨印刷头100、第二喷墨印刷头200以及第一蚀刻线54对应的位置处形成在第一连接部分540中。第一辅助切割部分542是穿过晶片形成的通孔。可选地，第一辅助切割部分542可以是自晶片的一个表面沿厚度方向向内设置的凹入。
按照相同的方式，至少一个第二辅助切割部分642在与第三喷墨印刷头300、第四喷墨印刷头400以及第二蚀刻线64对应的位置处形成在第二连接部分640中。
在该实施例中，由于形成均由至少一个通孔形成的第一辅助切割部分542和第二辅助切割部分642，因此能够容易地将第一喷墨印刷头和第二喷墨印刷头与第三喷墨印刷头和第四喷墨印刷头从彼此切除，从而形成尽可能光滑的切割表面。
已经描述了如图1中所示的根据实施例的喷墨印刷头的制造方法。依照如图1中所示的根据实施例的喷墨印刷头的制造方法，在上板10中形成墨通道；蚀刻上板10以形成上开口14；在下板20中形成墨通道；蚀刻下板20以形成下开口24；使上板10和下板20彼此结合；在上板10的上表面上形成压电致动器30；对晶片进行切片；将晶片切割成片单元。为了便于解释，以顺序的方式来执行这些操作。然而，本发明不限于此。可根据各个过程的需要按各种顺序来执行这些操作。例如，蚀刻上板和下板以形成各自的上开口和下开口的操作可与形成墨通道的操作同时进行，或者可在使上板和下板彼此结合的操作之后进行。
图8是示出根据本发明的另一示例性实施例的喷墨印刷头的立体图。图9是示出根据本发明的另一示例性实施例的喷墨印刷头的连接部分的构造的局部俯视图。
根据如图8和图9所示的本发明的示例性实施例的喷墨印刷头与根据如图1中所示的示例性实施例的喷墨印刷头的不同之处在于，辅助切割部分形成在具有切割标记(例如，切割痕迹)的切割部分的外侧。因此，为了便于解释，将对构造上的上述差异进行描述。
如图8中所示，根据该实施例的喷墨印刷头具有辅助切割部分42，辅助切割部分42形成在纵向截面中的墨通道的外部并形成在具有切割标记(例如，切割痕迹)的切割部分40的外侧。辅助切割部分42包括表面粗糙度低于具有形成于其上的切割标记的切割部分40的表面粗糙度的部分。
当对上板和下板进行完全蚀刻以形成沿宽度方向彼此相邻的喷墨印刷头的喷嘴时，可对上板和下板进行蚀刻，从而形成辅助切割部分42。
如图9中所示，第一连接部分540形成在第一喷墨印刷头100和第二喷墨印刷头200之间，第二连接部分640形成在第三喷墨印刷头300和第四喷墨印刷头400之间。切片线50形成在第一连接部分540和第二连接部分640之间。第一蚀刻线54形成在第一喷墨印刷头100和第二喷墨印刷头200之间，第二蚀刻线64形成在第三喷墨印刷头300和第四喷墨印刷头400之间。
第一辅助切割部分542在与第一蚀刻线54对应的位置处形成在第一连接部分540中。第二辅助切割部分642在与第二蚀刻线64对应的位置处形成在第二连接部分640中。这里，第一辅助切割部分542是穿过晶片形成的通孔。然而，本发明不限于此。第一辅助切割部分542可以是自晶片的一个表面沿厚度方向向内设置的凹入。
图10是示出根据本发明的另一示例性实施例的喷墨印刷头的立体图。参照图10，根据该实施例的喷墨印刷头包括：上板10和下板20，在上板10和下板20中具有墨通道；压电致动器30，形成在上板10的上表面上。
上板10和下板20的墨通道以及压电致动器30的构造与如图1中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的墨通道以及压电致动器的构造基本上相同。为了便于解释，将省略对其的详细描述。
根据该实施例的喷墨印刷头包括切割部分40，切割部分40形成在纵向截面中的墨通道的外部并具有形成于其上的切割标记。切割部分40包括表面粗糙度高于纵向截面中的其他部分的表面粗糙度的切割标记。即，所述切割标记为切割痕迹，所述切割痕迹可在通过机械切割将晶片上相邻的喷墨印刷头从彼此机械地切除时产生。
当将晶片上相邻的喷墨印刷头从彼此切除时，最好在所述相邻的喷墨印刷头之间产生光滑的切割表面。然而，切割痕迹会因机械切割而产生，因此会产生粗糙的切割表面。在该实施例中，由于切割标记比纵向截面中的其他部分更加突出，因此形成粗糙的切割表面。然而，本发明不限于此。只要切割标记的表面粗糙度高于纵向截面中的其他部分的表面粗糙度，各种构造都是可行的。
在该实施例中，切割标记形成在与喷墨印刷头的宽度方向的一侧对应的喷嘴处。可选地，切割标记还可形成在喷墨印刷头的宽度方向的另一侧上。
以下，将对具有上述构造的根据该实施例的喷墨印刷头进行描述。
图11A至图11D是示出在制造如图10中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的晶片单元的方法中，在上板中形成墨通道的操作的视图。图12A至图12E是示出在下板中形成墨通道的操作的视图。图13是示出使上板和下板彼此结合的操作的截面图。图14是示出在上板上形成压电致动器的操作的截面图。图15是示出切割纵向侧表面的操作的俯视图。
由于在根据该实施例的喷墨印刷头的上板和下板中形成墨通道的操作以及形成压电致动器的操作与如图1中所示的喷墨印刷头的上述操作基本上相同，因此，为了便于解释，将省略对其的详细描述。以下，将主要描述构造上的差异。
首先，如图11A中所示，制备由单晶硅板或SOI晶片形成的上板10。
如图11B中所示，蚀刻上板10的下表面，从而形成多个压力室12。
如图11C中所示，为了形成沿宽度方向相邻的喷墨印刷头的喷嘴，对上板10进行完全蚀刻，从而形成上开口14。如图11D中所示，通过沿喷墨印刷头的纵向蚀刻除了上连接部分140以外的整个上板10来形成上开口14。
接着，如图12A中所示，制备由单晶硅板或SOI晶片形成的下板20。
如图12B中所示，蚀刻下板20的上表面，从而形成限流器22以及将在其中形成阻尼器(未示出)和喷嘴25的通道21。
如图12C中所示，蚀刻下板20的下表面，从而形成墨入口(未示出)和歧管23。
接着，如图12D中所示，为了形成沿宽度方向相邻的喷墨印刷头中的喷嘴，对下板20进行完全蚀刻，从而形成下开口24。如图12E中所示，通过沿喷墨印刷头的纵向蚀刻除了下连接部分240以外的整个下板20来形成下开口24。由于通过蚀刻来开通喷嘴25，因此不会对喷嘴25的形状造成物理损坏。此外，可防止在通过机械加工开通喷嘴25时所产生的杂质进入到喷嘴25中。
接着，如图13中所示，使上板10和下板20彼此结合，从而形成具有排列于其上的多个喷墨印刷头的晶片。可通过硅直接键合(SDB)而使上板10和下板20彼此结合。即，当上板10和下板20彼此充分靠近时，上板10和下板20通过例如退火直接彼此结合，而无需使用粘合剂。
接下来，如图14中所示，压电致动器30在与压力室12对应的位置处形成在上板10的上表面上。可通过使用利用厚膜处理的方法(例如，丝网印刷)或者在头片单元中结合疏松的陶瓷材料的方法来形成压电致动器30。
接着，如图15中所示，在以行和列排列在晶片上的多个喷墨印刷头中，切割位于一行的多个喷墨印刷头的纵向侧表面，从而使成行的所述多个喷墨印刷头彼此分离。可通过切片(例如，刀片切片、激光切片或激光切割)来切割喷墨印刷头的纵向侧表面。
这里，为了可靠地防止由切片过程所产生的杂质经由通过蚀刻被开通的喷嘴25进入到喷嘴25中，在切片之前，可在晶片的上表面和下表面上涂覆保护膜(例如，UV膜或切片膜)，从而实现钝化。
在该实施例中，当喷墨印刷头的纵向侧表面通过切片而被暴露时，由于连接部分340形成在喷墨印刷头的纵向两侧上，因此能够防止在切片过程中所产生的杂质进入到喷嘴25中。
接下来，通过切割连接部分340而将喷墨印刷头分割成片单元，如图15中所示，从而完成如图10中所示的喷墨印刷头。当在切片之前执行钝化时，需要在去除保护膜之后执行分割成片单元的操作。可通过机械加工来切割连接部分340，切割表面可形成在连接部分340的中部。
表面粗糙度高于喷墨印刷头的纵向截面中的其他部分的表面粗糙度的切割标记可形成在连接部分340的切割表面上。
图16是示出如图10中所示的根据示例性实施例的喷墨印刷头的连接部分的构造的局部俯视图。
如图16中所示，第一连接部分540形成在第一喷墨印刷头100和第二喷墨印刷头200之间，第二连接部分640形成在第三喷墨印刷头300和第四喷墨印刷头400之间。切片线50形成在第一连接部分540和第二连接部分640之间。第一蚀刻线54形成在第一喷墨印刷头100和第二喷墨印刷头200之间，第二蚀刻线64形成在第三喷墨印刷头300和第四喷墨印刷头400之间。
在该实施例中，在第一连接部分540和第二连接部分640中没有形成辅助切割部分。由于第一连接部分540和第二连接部分640沿喷墨印刷头的纵向均具有微米级的厚度，因此在切割第一连接部分540和第二连接部分640时将不会出现任何问题。
在易切割和切割表面平整度方面，如图7中所示的连接部分的构造预计会比如图16中所示的连接部分的构造更好。然而，通过使用比形成如图7中所示的连接部分的操作更加简单的操作来制造如图16中所示的连接部分。
图17是示出根据本发明的另一示例性实施例的喷墨印刷头的立体图。根据如图17中所示的实施例的喷墨印刷头的构造与根据如图10中所示的实施例的喷墨印刷头的构造的不同之处在于，辅助切割部分形成在切割部分的切割表面之内。以下，为了便于解释，将主要对构造上的差异进行更加详细的描述。
如图17中所示，根据该实施例的喷墨印刷头可包括位于切割部分40的切割表面之内的辅助切割部分42，切割部分40形成在纵向截面中的墨通道的外部。
这里，表面粗糙度高于纵向截面中的其他部分的表面粗糙度的切割标记形成在切割部分40的切割表面之内。
此外，位于切割标记之内的辅助切割部分42具有相对低的表面粗糙度。
当对上板和下板进行完全蚀刻以形成沿宽度方向相邻的喷墨印刷头的喷嘴时，可在纵向截面中对墨通道的外部进行部分蚀刻，以形成辅助切割部分42。这里，可对上板和下板进行完全蚀刻，从而形成辅助切割部分42。可选地，可通过蚀刻上板和下板从而形成自晶片的一个表面沿厚度方向向内设置的凹入，来形成辅助切割部分42。
在该实施例中，辅助切割部分42形成在切割标记之内的单个位置处。然而，本发明不限于此。辅助切割部分42可形成在切割标记之内的不同位置处。
因此，当构造根据本发明的示例性实施例的喷墨印刷头时，由于喷墨印刷头的喷嘴通过蚀刻而被开通，因此不会对喷嘴的形状造成物理损坏。此外，由于连接部分沿纵向设置在喷墨印刷头的两侧，因此能够防止在通过切片工艺来切割纵向侧表面时所产生的杂质进入到喷嘴中。
<比较示例>
按照与本发明的喷墨印刷头相同的侧喷式喷墨印刷头来制造根据比较示例的喷墨印刷头。然而，对于根据比较示例的喷墨印刷头而言，在使其中具有墨通道的上板和下板彼此结合之后，通过切片工艺来开通喷嘴。由于通过切片工艺来开通根据比较示例的喷墨印刷头的喷嘴，因此，切片刀片会对喷嘴的形状造成物理损坏，因而使喷嘴的形状发生变形。
与此相反，由于通过蚀刻来开通根据本发明的示例性实施例的喷墨印刷头的喷嘴，因此不会对喷嘴的形状造成物理损坏。此外，通过沿纵向在喷墨印刷头的两侧设置连接部分，因此能够防止在通过切片工艺来切割纵向侧表面时所产生的杂质进入到喷嘴中。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，能够防止在开通喷嘴以及切割喷墨印刷头的宽度方向的侧表面时所产生的杂质进入到喷嘴中。
此外，由于通过蚀刻来开通喷嘴，因此可防止对喷嘴的形状造成物理损坏。
因此，能够提高包括喷墨印刷头的喷墨的方向性或者可湿性(wettability)的喷墨特性。
此外，通过在喷墨印刷头上形成辅助切割部分，容易将喷墨印刷头切割成片单元并形成光滑的切割表面。
尽管已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离精神的情况下，可以进行修改和变型。例如，形成根据本发明的示例性实施例的喷墨印刷头的墨通道的方法仅仅是示例性的。可应用各种蚀刻方法，并可改变执行制造方法中的各个操作的顺序。本发明的范围由权利要求限定。
Claims (16)
1.一种喷墨印刷头，包括：
喷墨板，在所述喷墨板中具有墨通道；
切割部分，设置在所述喷墨板的纵向截面中的墨通道的外部，所述切割部分具有通过将所述喷墨板分割成头片单元而产生的切割表面，并具有包括设置在所述切割表面上的切割痕迹的切割标记。
2.根据权利要求1所述的喷墨印刷头，其中，所述切割标记的表面粗糙度高于纵向截面中的其他部分的表面粗糙度。
3.根据权利要求1所述的喷墨印刷头，其中，所述切割表面包括设置在所述切割标记的外侧并具有比所述切割标记的表面粗糙度低的表面粗糙度的部分。
4.根据权利要求1所述的喷墨印刷头，其中，在所述切割标记之内设置有具有相对低的表面粗糙度的部分。
5.根据权利要求1所述的喷墨印刷头，所述喷墨印刷头还包括辅助切割部分，所述辅助切割部分自所述切割部分的一个表面沿所述喷墨板的厚度方向向内设置，并用于辅助执行将所述喷墨板分割成头片单元。
6.一种喷墨印刷头，包括：
喷墨板，在所述喷墨板中具有墨通道；
切割部分，设置在所述喷墨板的墨通道的外部，并具有通过将所述喷墨板分割成头片单元而产生的切割表面；
辅助切割部分，自所述切割部分的一个表面沿所述喷墨板的厚度方向向内设置，并用于辅助执行将所述喷墨板分割成头片单元。
7.根据权利要求6所述的喷墨印刷头，其中，所述辅助切割部分包括穿过所述喷墨板形成的至少一个通孔。
8.根据权利要求6所述的喷墨印刷头，其中，所述辅助切割部分包括自所述切割部分的一个表面沿所述喷墨板的厚度方向向内设置的至少一个凹入。
9.一种制造喷墨印刷头的方法，所述方法包括：
在上板和下板中形成多个墨通道，以形成具有连续地排列于其上的多个喷墨印刷头的晶片；
沿喷墨印刷头的纵向蚀刻所述多个墨通道的端部，以使作为墨通道的所述端部的喷嘴暴露，同时在墨通道的外部形成连接部分；
通过使所述上板和所述下板彼此结合来形成所述晶片；
切割所述晶片，以使所述喷墨印刷头的纵向侧表面暴露；
切割所述连接部分。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：为了有助于切割所述连接部分而对所述连接部分进行部分蚀刻，从而形成穿过所述喷墨印刷头而形成的通孔。
11.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：为了有助于切割所述连接部分而对所述连接部分进行部分蚀刻，从而形成沿所述喷墨印刷头的厚度方向向内设置的凹入。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，通过所述上板和所述下板的硅直接键合来执行形成所述晶片的操作。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，以顺序的方式执行上述操作。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，通过使用切片工艺来执行切割所述晶片的操作。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，切割所述连接部分的操作包括：在所述连接部分的切割表面上形成包括切割痕迹的切割标记。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，执行切割所述连接部分的操作，使得将在所述连接部分的切割表面上形成的切割标记的表面粗糙度高于所述喷墨印刷头的纵向截面中的其他部分的表面粗糙度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111116 |