CN104066584B - 流体喷射装置 - Google Patents

Abstract

一种形成用于流体喷射装置的基板的方法包括通过基板形成开口，该开口具有长轴剖面和短轴剖面，长轴剖面包括从长轴剖面的最小尺寸延伸至基板的第一侧的第一部分以及从长轴剖面的最小尺寸延伸至与第一侧相对的基板的第二侧的第二部分。该方法还包括在开口的长轴剖面的第二部分的侧壁上形成保护层并将该保护层从开口的长轴剖面的第一部分的侧壁排除。

Description

流体喷射装置

背景技术

诸如喷墨式打印系统中的打印头之类的流体喷射装置可使用热敏电阻器或压电材料薄膜作为流体室内的致动器以从喷嘴喷射液滴（例如，墨）。在任一种情况下，流体通过流体狭槽从储存器流入流体室中，所述流体狭槽延伸通过一般地在其上面形成有所述室和致动器的基板。

然而，用由硅形成的基板，墨与基板的相互作用可导致硅的蚀刻的喷嘴中的硅酸盐环的后续形成或电阻器上的硅酸盐结垢。用墨进行的硅的蚀刻还可导致可削弱基板并导致硅碎裂的基板中的瑕疵的形成。

附图说明

图1是图示出包括作为流体喷射装置的示例实现的打印头的喷墨式打印系统的一个示例的框图。

图2是作为流体供应装置的示例实现以供在喷墨式打印系统中使用的打印盒的一个示例的示意图。

图3是图示出图2的打印盒的一部分的一个示例的示意性截面图。

图4a—4b、5a—5b、6a—6b、7a—7b以及8a—8b示意性地图示出形成用于作为流体喷射装置的示例实现的打印头的基板的一个示例。

图9a—9b、10a—10b、11a—11b、12a—12b、13a—13b以及14a—14b示意性地图示出形成用于作为流体喷射装置的示例实现的打印头的基板的另一示例。

具体实施方式

在以下详细描述中，对构成其一部分的附图进行参考，并且在附图中以图示的方式示出了其中可实施本公开的特定示例。在这方面，将参考所述一个或多个图的取向来使用方向术语，诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“首”、“尾”等。由于可以以许多不同的取向对本公开的示例的部件进行定位，所以方向术语被用于图示的目的，并且绝不是限制性的。应理解的是在不脱离本公开的范围的情况下可以利用其示例，并且可以进行结构或逻辑修改。因此，不应以限制性意义来理解以下详细描述，并且由所附权利要求来定义本公开的范围。

一般地使用集成电路和MEMS技术的混合体来在基板上面或其中制造打印头特征，诸如液滴喷射致动器（例如，热敏电阻器、压电薄膜）、流体激发室以及流体通道（例如，流体狭槽），其将来自供应储存器的流体发送到激发室。本公开提供了导致具有增加强度的打印头基板的制造方法。该制造方法帮助减少基板中的裂纹，并改善诸如喷墨式打印机之类的流体喷射系统中的打印头制造生产线产率和总体产品可靠性。

图1是图示出喷墨式打印系统100的一个示例的框图。在所示示例中，喷墨式打印系统100包括具有控制器104的打印引擎102、安装组件106、一个或多个可替换流体供应装置108（例如，打印盒）、介质传送组件110以及向喷墨式打印系统100的各种电气部件提供功率的至少一个电源112。喷墨式打印系统100还包括通过多个喷嘴116（也称为孔口或钻孔）朝着打印介质118喷射墨或其他流体的液滴从而打印到打印介质118上的一个或多个打印头114（即，流体喷射装置）。在一个示例中，打印头114可以是墨盒供应装置108的整体部分，而在另一示例中，可将打印头114安装在安装组件106的打印杆（未示出）上并耦合到供应装置108（例如，经由管）。打印介质118可以是任何类型的适当片材或卷材料，诸如纸张、卡片材料、透明物、聚酯薄膜、聚酯、胶合板、泡沫板、织物、帆布等。

在一个示例中，如下面所讨论和在本文中所示的，打印头114包括通过使得电流通过热电阻器喷射元件以产生热量并使激发室内的流体的一小部分蒸发而从喷嘴116喷射液滴的热喷墨（TIJ）打印头。然而，打印头114不限于被实现为TIJ打印头。例如，可以将打印头114实现为压电喷墨（PIJ）打印头，其使用压电材料喷射元件来产生压力脉冲以迫使墨滴从喷嘴116出来。在任一示例中，喷嘴116通常沿着打印头114被布置成一个或多个列或阵列，使得墨从喷嘴的适当顺序喷射促使字符、符号或其他图形或图像随着打印头114和打印介质118相对于彼此移动而被打印在打印介质118上。

安装组件106使打印头114相对于介质传送组件110定位，并且介质传送介质110使打印介质118相对于打印头114定位。因此，在打印头114与打印介质118之间的区域中邻近于喷嘴116定义打印区120。在一个示例中，打印引擎102是扫描式打印引擎。同样地，安装组件106包括用于使打印头114相对于介质传送组件110移动以扫描打印介质118单独托架（carriage）。在另一示例中，打印引擎102是非扫描式打印引擎。同样地，安装组件106相对于介质传送组件110将打印头114固定在规定位置，而介质传送介质110相对于打印头114对打印介质118进行定位。

电子控制器104通常包括标准计算系统的部件，诸如处理器、存储器、固件及其他打印电子装置以便与供应装置108、一个或多个打印头114、安装组件106以及介质传送组件110通信并对其进行控制。电子控制器104从诸如计算机之类的主机系统接收数据122并临时地将数据122存储在存储器中。数据122表示例如要打印的文档和/或文件。同样地，数据122形成用于喷墨式打印系统100的打印作业，其包括一个或多个打印作业命令和/或命令参数。使用数据122，电子控制器104控制打印头114以在打印介质118上形成字符、符号和/或其他图形或图像的定义图案从喷嘴116喷射墨滴。

图2是被作为流体供应装置108的示例实现以供在喷墨式打印系统100中使用的打印盒200的一个示例的示意图。打印盒200包括盒主体202、打印头114以及电接点204。盒主体200支撑打印头114和电接点204，通过该电接点202提供电信号以激活从所选喷嘴116喷射液滴的喷射元件（例如，电阻加热元件）。盒200内的流体可以是在打印过程中使用的任何适当流体，诸如各种可打印流体、墨、预处理组合物、定影剂等。在某些示例中，该流体可以是除打印流体之外的流体。盒200可在盒主体200内包含流体源，但是也可从通过例如管连接的流体储存器之类的外部源（未示出）接收流体。

图3是图示出作为流体供应装置108的示例实现的图2的打印盒200的一部分的一个示例的示意性截面图。盒主体202包含用于供应给打印头114的流体300。在所示示例中，打印盒200向打印头114供应一个色彩的流体或墨。然而，在其他实施方式中，其他打印盒可以向单个打印头供应多个色彩和/或黑色墨。在所示示例中，示意性地示出的流体馈送或流体搬运狭槽302a、302b以及302c通过打印头基板304。虽然示出了三个流体馈送狭槽，但在不同的打印头实施方式中可使用更大或更小数目的流体馈送狭槽。

在一个示例中，基板304由硅形成，并且在某些实施方式中，可包括晶体基板，诸如掺杂或非掺杂单晶硅或者掺杂或非掺杂多晶硅。适当基板的其他示例包括砷化镓、磷化镓、磷化铟、玻璃、硅石、陶瓷或半导电材料。基板304可在100和2000微米之间厚，并且在一个实施方式中约为675微米厚。基板304具有第一或正面表面306和与正面表面306相对的第二或背面表面308。在一个示例中，粘合层322将在背面表面308处的基板304接合到盒主体202。另外，在正面表面306上形成薄膜结构310，包括一个或多个薄膜层，诸如，例如场或热氧化层。

在一个示例中，在薄膜结构310上形成阻挡层312，并且至少部分地限定激发或流体喷射室314。阻挡层312可由例如光可成像环氧树脂形成。在阻挡层312上的是具有通过其喷射流体的喷嘴116的孔口板或喷嘴板316。孔口板316可由的光可成像环氧树脂或镍基板形成。在某些实施方式中，孔口板316是与阻挡层312相同的材料，并且在某些实施方式中孔口板316和阻挡层312可以是整体的。

在每个流体喷射室314内且被阻挡层312围绕的是独立控制流体喷射元件318。在所示示例中，流体喷射元件318包括热激发电阻器。当电流通过各流体喷射室314中的电阻器时，流体的一部分被加热至其沸点，使得其膨胀而通过喷嘴116喷射流体的另一部分。然后用来自流体搬运通道320和流体搬运狭槽302的附加流体来替换喷射流体。如上所述，在不同的实施方式中，流体喷射元件可以包括压电材料喷射元件（即，致动器）。

图4a-4b、5a-5b、6a-6b、7a-7b以及8a-8b示意性地图示出形成打印头114的基板304的一个示例。图4a和4b示出了沿着图2中的线a—a和b—b截取的打印盒200的打印头114的一部分的部分截面图。更具体地，图4a示出了沿着线a—a的截面图，其为打印头114的短轴剖面或视图，而图4b示出了沿着线b—b的截面图，其为打印头114的长轴剖面或视图。用通过视图的中间所画的虚线（即，在中间具有空白处的开放波形线）来促进图4b中所示的长轴视图，其意图指示长轴剖面或视图的长度成比例地大于其在图中所呈现的。这也适用于示出了长轴剖面或视图的后续图。

如在图4a和4b中所示，在打印头114中形成流体搬运狭槽或流体馈送开口的一个示例性过程中的初始步骤包括处理基板304的正面表面306和背面表面308。此处理包括在基板304的正面表面306上形成波膜结构310、阻挡层312、具有喷嘴116的孔口层316、具有喷射元件318的室以及流体通道320。另外，在基板304的背面表面308上形成掩膜层400。

在一个示例中，掩膜层400包括硬掩膜，其由对蚀刻环境由抵抗力且不会被用来在狭槽形成过程期间去除基板材料（例如，硅）的化学品去除的材料制成。例如，硬掩膜可以是生长热氧化物或生长或沉积电介质材料，诸如CVD（化学汽相沉积）氧化物、用TEOS前体（四乙氧基甲硅烷）形成的硅氧化物、硅碳化物、硅氮化物和/或其他适当材料，诸如铝、钽、铜、铝-铜合金、铝-钛合金以及金。

图5a和5b示出了在打印头114中流体搬运或流体馈送开口或狭槽的一个示例性过程中的附加步骤。更具体地，图5a示出了沿着图2的线a—a截取的打印头114的截面、短轴剖面或视图，而图5b示出了沿着图2的线b—b截取的打印头114的截面、长轴剖面或视图。如同5a和5b中所示，将掩膜层400图案化以产生基板304的背面表面308的暴露区500。在一个示例中，使用激光加工过程对掩膜层400进行图案化。然而，还可使用其他适当图案化过程，诸如用干法或湿法蚀刻来去除硬掩膜材料的光刻过程。在一个实施方式中，背面表面308的暴露区500具有与图5a中所示的打印头114的短轴相对应的宽度W1以及与图5b中所示的打印头114的长轴相对应的长度L1。

现在另外参考图7a和7b，暴露区500的宽度W1与如图7a中所示的期望狭槽302的宽度W2相对应。在其他实施方式中，暴露区500的宽度W1可以大于期望狭槽302的宽度W2。在某些实施方式中，宽度W1可以在约100至约1000微米的范围内。如下所述，并且如图7a中所示，狭槽302在正面表面306处具有宽度W3。在一个实施方式中，暴露区500的长度L1对应于大于期望狭槽302的长度L2的长度，如图7b中所示。更具体地，暴露区500的长度L1长于期望狭槽302的长度L2，使得长度L1延伸超过狭槽302的长度L2。如下所述，暴露区500的长度L1超过狭槽302的长度L2的附加长度促进后续蚀刻过程中的狭槽302的末端处的基板304的背面表面308中的凹陷区的形成。因此，在一个示例中，暴露区500涵盖狭槽302的长度L2和宽度W2以及在狭槽302的两端处的凹陷区。同样如下所述，并且如图7b中所示，狭槽302在正面表面306处具有长度L3。

图6a和6b示出了在打印头114中流体搬运或流体馈送开口或狭槽的一个示例性过程中的附加步骤。更具体地，图6a示出了沿着图2的线a-a截取的打印头114的截面、短轴剖面或视图，而图6b示出了沿着图2的线b-b截取的打印头114的截面、长轴剖面或视图。如图6a和6b中所示，在背面表面308去除基板材料（例如，硅）以在基板304中形成深沟槽600（即，其为狭槽的一部分）。

在一个实施方式中，使用激光加工过程来形成沟槽600。用于形成沟槽600的其他适当技术包括例如诸如等离子体增强反应性离子蚀刻（RIE）之类的硅干法蚀刻，其具有交替的六氟化硫（SF6）蚀刻和八氟丁烯（C4F8）沉积，对基板材料进行沙钻和机械接触。机械接触可以包括例如用金刚石磨料刀片。通过小于基板304的整个厚度形成沟槽600，从而留下薄膜602（例如，硅薄膜）以保护一个或多个薄膜结构310不会潜在地破坏激光束或其他沟槽形成过程的效果。

图7a和7b示出了在打印头114中流体搬运或流体馈送开口或狭槽的一个示例性过程中的附加步骤。更具体地，图7a示出了沿着图2的线a—a截取的打印头114的截面、短轴剖面或视图，而图7b示出了沿着图2的线b—b截取的打印头114的截面、长轴剖面或视图。如图7a和7b中所示，从沟槽600内去除（参见图6a、6b）附加基板材料以从背面表面308向正面表面306而一直穿过基板304形成狭槽302。另外，如图7b的长轴剖面或视图中所示，从延伸超过狭槽302的末端的那部分暴露区500（参见图6a、6b）的各部分去除基板材料以在狭槽302的末端处向基板304的背面表面308中形成凹陷区700和702。如图7b中所示，凹陷区700和702延伸超过狭槽302的长度L2。如在图7b的长轴剖面或视图中还示出的，并且如下面进一步所述，凹陷区701和704在狭槽302的末端处的基板304的正面表面306中形成。

在一个实施方式中，使用各向异性湿法蚀刻过程来实现去除附加基板材料以通过基板304形成狭槽302。通过将基板304浸入各向异性蚀刻剂中达到足以在狭槽末端处形成狭槽302和凹陷区700、702和701、703的时间段而实现湿法蚀刻。在一个实施方式中，可以将基板302浸没在诸如TMAH（氢氧化四甲铵）或KOH（氢氧化钾）之类的蚀刻剂中。蚀刻剂可以包括对硬掩膜和暴露的薄膜及其他层具有选择性的任何各向异性湿法蚀刻剂。在一个实施方式中，使用湿法蚀刻的单个实例来去除附加基板材料，并形成狭槽302和凹陷区700、702和701、703。在其他实施方式中，所述蚀刻可以包括湿法蚀刻的多个实例。

狭槽302大体上由侧壁限定，其如图7a的短轴剖面或视图中所示从一侧至另一侧是基本上对称的，并且如图7b的长轴剖面或视图中所示从一端至另一端是基本上对称的。如图7a中所示，短轴剖面或视图中的侧壁包括与背面表面308连通且基本上垂直于正面表面306和背面表面308的下部704以及与正面表面306连通且以与其的一定角度定向的上部706。在一个示例中，短轴侧壁的下部704包括硅基板的<110>平面，其在各向异性湿法蚀刻中蚀刻最快，并且短轴侧壁的上部706包括硅基板的<111>平面，其在各向异性湿法蚀刻中比<110>平面更缓慢地蚀刻，从而导致有角度部分。

如图7b中所示，长轴剖面或视图中的侧壁包括基本上垂直于正面表面306和背面表面308的中间部分710、与正面表面306连通且以与其的一定角度定向的上部712以及与背面表面308连通的凹陷区700和702。在一个示例中，长轴侧壁的上部712包括与正面表面306连通的凹陷区701和703。在一个示例中，长轴侧壁的中间部分710包括硅基板的<110>平面，其在各向异性湿法蚀刻中蚀刻最快，并且长轴侧壁的上部712的凹陷区701和703包括硅基板的<111>平面，其在各向异性湿法蚀刻中比<110>平面更缓慢地蚀刻，从而导致有角度部分。

在其他示例中，诸如在图7b的点线裁剪中所示的，对于凹陷区701和703的平面构造而言可以有附加变化。例如，如点线裁剪中的一个中所示，凹陷区701和703包括包含比<110>平面710更缓慢地蚀刻的硅基板的<111>平面的第一部分或平面713以及包含随着L3的尺寸相对于L2的尺寸增加达到定义蚀刻时间而形成的硅基板的<311>平面的第二部分或平面715。在另一示例中，如点线裁剪中的另一个中所示，随着尺寸L3相对于尺寸L2进一步增加而在凹陷区的第一和第二平面713和715之间形成<100>水平面717。

在一个示例中，长轴视图中的狭槽302的侧壁还在背面表面308处包括凹陷区700和702。如图7b中所示，在狭槽302的末端处的凹陷区700和702包括不同角度的部分或平面。在一个示例中，凹陷区700和702的第一部分或平面714成陡峭角度，并且包括比<110>平面710更缓慢地蚀刻的硅基板的<111>平面。凹陷区700和702的第二部分或平面716具有较低角度，并且包括在各向异性湿法蚀刻中最慢地蚀刻的硅基板的<311>平面。<311>平面是由于从邻近<110>平面710触发的非各向异性蚀刻而形成的。

在其他示例中，诸如在图7b的点线裁剪用于所示的，对于凹陷区700和702的平面构造而言可以有附加变化。例如，如点线裁剪中所示，在第一和第二平面714之间形成<100>水平面718，并且长轴侧壁的部分712包括与正面表面306连通的凹陷区701和703。在一个示例中，长轴侧壁的中间部分710包括硅基板的<110>平面，其在各向异性湿法蚀刻中蚀刻最快，并且长轴侧壁的上部712的凹陷区701和703包括硅基板的<111>平面，其在各向异性湿法蚀刻中比<110>平面更缓慢地蚀刻，从而导致有角度部分。

在其他示例中，诸如在图7b的点线裁剪中所示的，对于凹陷区701和703的平面构造而言可以有附加变化。例如，如点线裁剪中的一个中所示，凹陷区701和703包括包含比<110>平面710更缓慢地蚀刻的硅基板的<111>平面的第一部分或平面713以及包含随着L3的尺寸相对于L2的尺寸增加达到定义蚀刻时间而形成的硅基板的<311>平面的第二部分或平面715。在另一示例中，如点线裁剪中的另一个中所示，随着尺寸L3相对于尺寸L2进一步增加而在凹陷区的第一和第二平面713和715之间形成<100>水平面717。

在一个示例中，长轴视图中的狭槽302的侧壁还在背面表面308处包括凹陷区700和702。如图7b中所示，在狭槽302的末端处的凹陷区700和702包括不同角度的部分或平面。在一个示例中，凹陷区700和702的第一部分或平面714成陡峭角度，并且包括比<110>平面710更缓慢地蚀刻的硅基板的<111>平面。凹陷区700和702的第二部分或平面716具有较低角度，并且包括在各向异性湿法蚀刻中最慢地蚀刻的硅基板的<311>平面。<311>平面是由于从邻近<110>平面710触发的非各向异性蚀刻而形成的。

在其他示例中，诸如在图7b的点线裁剪中所示的，对于凹陷区700和702的平面构造而言可以有附加变化。例如，如该点线裁剪中所示，在凹陷区的第一平面714和第二平面716中形成<100>水平面718。这些蚀刻特征是在狭槽的制造期间通过掩膜层400宽度相对于深激光位置和湿法蚀刻时间的关系尺寸而形成的。

在一个示例中，上部706形成图7a的短轴视图中的狭槽302的短轴剖面的第一部分，并且下部704形成图7a的短轴视图中的狭槽302的短轴剖面的第二部分。另外，上部712（包括凹陷区701和703）形成图7b的长轴视图中的狭槽302的长轴剖面的第一部分，并且凹陷区700和702及中间部分710形成图7b的长轴视图中的狭槽302的长轴剖面的第二部分。同样地，狭槽302的短轴剖面的第一部分（即，上部706）从狭槽302的短轴剖面向正面表面306的第二部分会聚，使得狭槽302的短轴剖面的第一部分的最小尺寸（即，宽度W3）在正面表面306处限定。另外，狭槽302的长轴剖面的第一部分（即，上部712）从狭槽302的长轴剖面向正面表面306的第二部分发散，使得狭槽302的长轴剖面的第一部分的最大尺寸（即，长度L3）在正面表面306处限定。此外，狭槽302的长轴剖面的最小尺寸（即，长度L2）由中间部分710限定。

图8a和8b示出了在打印头114中流体搬运或流体馈送开口或狭槽的一个示例性过程中的附加步骤。更具体地，图8a示出了沿着图2的线a—a截取的打印头114的截面、短轴剖面或视图，而图8b示出了沿着图2的线b—b截取的打印头114的截面、长轴剖面或视图。如图8a和8b中所示，在通过基板304形成狭槽302并从背面表面308去除掩膜层400之后，在短轴视图和长轴视图中的狭槽302的侧壁中形成保护涂层或层800。更具体地，在短轴侧壁的下部704和上部706上形成且在长轴侧壁的凹陷区700和702及中间部分710上形成保护层800。然而，如图8b中所示，如下面进一步所述，从长轴侧壁的上部712排除或不在其上面提供保护层800。在一个示例中，同样如图8a和8b中所示，还在喷嘴板316的底侧（即，室侧）上和背面表面308上形成保护层800。然而，在另一示例中，将保护层800从背面表面308上排除或不在其上面形成。

保护层800可由金属或者诸如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及其混合物之类的陶瓷材料形成。在一个示例中，保护层800是金属膜。可利用的金属的示例是钽、钨、钼、钛、金、铑、钯、铂、铌、镍或其组合。在其他示例中，保护层800可由硅氮化物、硅碳化物、钨碳化物、钛氮化物以及钼硼化物形成。另外，保护层800的表面可形成本征氧化物。例如，钽可在外表面处形成钽氧化物。

在一个示例中，保护层800由物理汽相沉积（PVD）形成。在一个实施方式中，使用自动离子化等离子体（SIP）物理汽相沉积来沉积保护层800的材料，由此，使基板与目标材料和基板的背面表面平行地定向，包括狭槽，面对沉积材料。更具体地，通过从背面表面308朝着正面表面306定向地沉积保护层800的材料来形成保护层800，如箭头801所表示的。同样地，保护层800的定向沉积材料涂敷狭槽302的短轴剖面的第一和第二部分（例如，上部706和下部704），并且涂敷狭槽302的长轴剖面的第二部分（例如，凹陷区700和702及中间部分710）。

由于狭槽302的长轴剖面的第一部分（即，上部712）相对于狭槽302的长轴剖面的第二部分（即，中间部分710）是“凹陷的”（例如，凹陷区701和703），所以保护层800的定向沉积材料不涂敷狭槽302的长轴剖面的第一部分（即，不涂敷上部712的凹陷区701和703），因为狭槽302的长轴剖面的第一部分未被“暴露于”定向沉积。相应地，将保护材料的沉积和因此保护层800的形成从狭槽302的长轴剖面的上部712排除。在一个示例中，随着用于保护层800的材料从背面表面308朝向正面表面306的定向沉积，还在背面表面308上和喷嘴板316的下侧（即，室侧）形成保护层800。然而，可将保护层800从背面表面308上排除或不在其上面提供。

图9a—9b、10a—10b、11a—11b、12a—12b、13a—13b以及14a—14b示意性地图示出形成打印头114的基板304的另一示例。图9a和9b示出了沿着图2中的线a—a和b—b截取的打印盒200的打印头114的一部分的部分截面图。更具体地，图9a示出了沿着线a—a的截面图，其为打印头114的短轴剖面或视图，而图9b示出了沿着线b—b的截面图，其为打印头114的长轴剖面或视图。

如在图9a和9b中所示，在打印头114中形成流体搬运或流体馈送开口的一个示例性过程中的初始步骤包括处理基板304的正面表面306。此处理类似于上文参考图4a和4b所述的，并且包括在基板304的正面表面306上形成薄膜结构310、阻挡层312、具有喷嘴116的孔口层316、具有喷射元件318的室314以及流体通道320。然而，不同于上文针对图4a和4b的实施方式，图9a和9b中所示的本实施方式不包括在基板304的背面表面308上形成湿法蚀刻掩膜层。

图10a和10b示出了在打印头114中流体搬运或流体馈送开口或狭槽的一个示例性过程中的附加步骤。更具体地，图10a示出了沿着图2的线a—a截取的打印头114的截面、短轴剖面或视图，而图10b示出了沿着图10b的线b—b截取的打印头114的截面、长轴剖面或视图。在一个示例中，如图10a和10b中所示，执行干法蚀刻过程以从基板304去除材料（即，去除硅），并在基板304的正面表面306中形成沟槽900。适当的干法蚀刻过程包括硅干法蚀刻，诸如用交替六氟化硫（SF6）蚀刻和八氟丁烯（C4F8）沉积的离子体增强反应性离子蚀刻（RIE）。

图11a和11b示出了在打印头114中流体搬运或流体馈送开口或狭槽的一个示例性过程中的附加步骤。更具体地，图11a示出了沿着图2的线a—a截取的打印头114的截面、短轴剖面或视图，而图11b示出了沿着图2的线b—b截取的打印头114的截面、长轴剖面或视图。如图11a和11b中所示，在基板304的背面表面308上形成两个光掩膜层。沉积第一金属干法蚀刻掩膜层1000（例如，铝）并将其图案化，留下基板304的背面表面308的暴露区1002。在第一掩膜层1000上和暴露区1002上沉积第二干法蚀刻光掩膜层1004。第二干法蚀刻掩膜层1004可以包括可诸如光致抗蚀剂之类的任何适当干法蚀刻抗蚀剂材料。然后将第二干法蚀刻掩膜层1004图案化以使暴露区1002的较小部分暴露，如图11a和11b中所示。可以以任何常规方式将掩膜层1000和1004图案化。在一个实施方式中，背面薄棉308的暴露区1002具有与图11a中所示的打印头114的短轴相对应的宽度W4以及与图11b中所示的打印头114的长轴相对应的长度L4。

图12a和12b示出了在打印头114中流体搬运或流体馈送开口或狭槽的一个示例性过程中的附加步骤。更具体地，图12a示出了沿着图2的线a—a截取的打印头114的截面、短轴剖面或视图，而图12b示出了沿着图2的线b—b截取的打印头114的截面、长轴剖面或视图。如图12a和12b中所示，然后执行干法蚀刻过程以从基板304去除材料（即，去除硅），并在基板304的背面表面308中形成深沟槽1100。适当的干法蚀刻过程包括硅干法蚀刻，诸如用交替六氟化硫（SF6）蚀刻和八氟丁烯（C4F8）沉积的离子体增强反应性离子蚀刻（RIE）。沟槽1100的尺寸由第二干法蚀刻掩膜层1004控制（图11a、11b）。在形成沟槽1100之后，去除第二干法蚀刻掩膜层1004。第一干法蚀刻掩膜层1000然后保持在基板304的背面表面308上。

图13a和13b示出了在打印头114中流体搬运或流体馈送开口或狭槽的一个示例性过程中的附加步骤。更具体地，图13a示出了沿着图2的线a—a截取的打印头114的截面、短轴剖面或视图，而图13b示出了沿着图2的线b—b截取的打印头114的截面、长轴剖面或视图。如图13a和13b中所示，使用干法蚀刻过程，从沟槽1100内去除附加基板材料以从背面表面308向正面表面306而一直穿过基板304形成狭槽1200。在一个示例中，如图13b的长轴视图中所示，干法蚀刻过程从延伸超过狭槽1200的末端的那部分暴露区1002（参见图11a、11b）去除基板材料，从而在狭槽1200的末端处在基板304的背面表面308中形成凹陷区1202和1204。

狭槽1200大体上由侧壁限定，其如图13a的短轴视图中所示从一侧至另一侧是基本上对称的，并且如图13b的长轴视图中所示从一端至另一端是基本上对称的。如图13a中所示，短轴剖面或视图中的侧壁包括与背面表面308连通且基本上垂直于正面表面308和背面表面308的下部1206以及与正面表面308连通且基本上垂直于正面表面306和背面表面308的上部1208。在一个示例中，短轴侧壁的上部1208包括基本上平行的侧壁，并且短轴侧壁的下部1206包括基本上平行的侧壁，在背面表面308与上部1208之间形成阶梯式或正方形剖面。

如图13b中所示，长轴剖面或视图中的侧壁包括基本上垂直于正面表面306和背面表面308的中间部分1210、与正面表面306连通的上部1212以及与背面表面308连通的凹陷区1202和1204。在一个示例中，长轴侧壁的上部1212包括与正面表面306连通的凹陷区1201和1203。在一个示例中，长轴侧壁的中间部分1210包括基本中间平行的侧壁，并且长轴侧壁的下部1212包括基本上平行的侧壁，其在中间部分1210与正面表面306之间形成阶梯式或正方形剖面。

在一个示例中，上部1208形成图13a的短轴视图中的狭槽1200的短轴剖面的第一部分，并且下部1206形成图13a的短轴视图中的狭槽1200的短轴剖面的第二部分。另外，上部1212形成图13b的长轴视图中的狭槽1200的长轴剖面的第一部分，并且凹陷区1202和1204及中间部分1210形成图13b的长轴视图中的狭槽1200的长轴剖面的第二部分。同样地，在正面表面306处限定狭槽1200的短轴剖面的第一部分（即，上部1208）的最小尺寸（即，宽度W5）。另外，在正面表面306处限定狭槽1200的长轴剖面的第一部分（即，上部1212）的最大尺寸（即，长度L5）。此外，狭槽1200的长轴剖面的最小尺寸（即，长度L6）由中间部分1210限定。

图14a和14b示出了在打印头114中流体搬运或流体馈送开口或狭槽的一个示例性过程中的附加步骤。更具体地，图14a示出了沿着图2的线a—a截取的打印头114的截面、短轴剖面或视图，而图14b示出了沿着图2的线b—b截取的打印头114的截面、长轴剖面或视图。如图14a和14b中所示，在通过基板304形成狭槽1200并从背面表面308去除掩膜层1000之后，在短轴视图和长轴视图中的狭槽1200的侧壁中形成保护涂层或层1400。更具体地，在短轴侧壁的下部1206和上部1208上形成且在长轴侧壁的凹陷区1202和1204及中间部分1210上形成保护层1400。然而，如图14b中所示，如下面进一步所述，从长轴侧壁的上部1212排除或不在其上面提供保护层1400。在一个示例中，同样如图14a和14b中所示，还在喷嘴板316的底侧（即，室侧）上和背面表面308上形成保护层1400。然而，在另一示例中，将保护层1400从背面表面308上排除或不在其上面提供。

类似于上文参考保护层800所述的，保护层1400可由金属或者诸如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及其混合物之类的陶瓷材料形成。在一个示例中，保护层1400是诸如钽之类的金属膜。还类似于上文参考保护层800所述的，在一个示例中，保护层1400由物理汽相沉积（PVD）形成。更具体地，通过从背面表面308朝着正面表面306定向地沉积保护层1400的材料来形成保护层1400，如箭头1401所表示的。同样地，保护层1400的定向沉积材料涂敷狭槽1200的短轴剖面的第一和第二部分（例如，上部1208和下部1206），并且涂敷狭槽1200的长轴剖面的第二部分（例如，凹陷区1202和1204及中间部分1210）。

由于狭槽1200的长轴剖面的第一部分（即，上部1212）相对于狭槽1200的长轴剖面的第二部分（即，中间部分1210）是“凹陷的”（例如，凹陷区1201和1203），所以保护层1400的定向沉积材料不涂敷狭槽1200的长轴剖面的第一部分（即，不涂敷上部1212的凹陷区1201和1203），因为狭槽1200的长轴剖面的第一部分未被“暴露于”定向沉积。相应地，将保护材料的沉积和因此保护层1400的形成从狭槽1200的长轴剖面的上部1212排除。在一个示例中，随着用于保护层1400的材料从背面表面308朝向正面表面306的定向沉积，还在背面表面308上和喷嘴板316的下侧（即，室侧）形成保护层1400。然而，可将保护层1400从背面表面308上排除或不在其上面提供。

通过在通过打印头（例如，打印头114）的基板形成的流体搬运或流体馈送开口或狭槽（例如，狭槽302、1200）的侧壁上形成保护层（例如，保护层800、1400），提供了一种具有增加的可靠性的打印头基板（即，管芯）。更具体地，在由硅形成的基板的情况下，用保护层来涂敷流体搬运或流体馈送开口或狭槽的侧壁减少了墨与基板的相互作用并帮助防止由墨对硅的蚀刻，从而帮助减少喷嘴中和电阻器上的硅酸盐的形成，并且因此改善打印头的可靠性。由于基板的正面表面处的区域在张力下，所以排除或不在这些区域（例如，凹陷区701、703和1201和1203）上形成保护层帮助防止在这些区域中逐渐产生蚀刻裂纹，其中可能存在涂布缺陷，使得以硅蚀刻和硅酸盐形成的最小增加风险来保持基板的强度。

虽然在本文中已示出并描述了特定示例，但本领域的技术人员将认识到的是在不脱离本公开的范围的情况下可以用多种替换和/或等价实施方式来代替所示和所述的特定示例。本应用意图覆盖在本文中讨论的特定示例的任何修改或变更。因此，意图在于仅仅有权利要求及其等价物来限制本公开。

Claims (15)

1.一种形成用于流体喷射装置的基板的方法，该基板具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，该方法包括：

通过基板形成开口，该开口具有长轴剖面和短轴剖面，该长轴剖面包括从长轴剖面的最小尺寸延伸至基板的第一侧的第一部分以及包括且从长轴剖面的最小尺寸延伸至基板的第二侧的第二部分；其特征在于所述方法还包括：

在开口的长轴剖面的第二部分的侧壁上形成保护层并从开口的长轴剖面的第一部分排除保护层。

2.权利要求1的方法，其中，所述开口的长轴剖面的第一部分具有有角度剖面和阶梯式剖面中的一个。

3.权利要求1的方法，其中，在基板的第一侧处提供了长轴剖面的第一部分的最大尺寸。

4.权利要求1的方法，其中，形成保护层包括从基板的第二侧在开口的长轴剖面的第二部分的侧壁上定向地沉积保护层。

5.权利要求1的方法，其中，形成保护层还包括在开口的短轴剖面的侧壁上和基板的第二侧上形成保护层。

6.权利要求1的方法，其中，通过基板形成开口包括从第二侧朝着第一侧在基板中形成开口的一部分；以及

然后，进一步在基板中形成开口至第一侧，包括各向异性地对基板进行湿法蚀刻以形成具有有角度剖面的开口的长轴剖面的第一部分。

7.权利要求1的方法，其中，通过基板形成开口包括从第一侧朝着第二侧在基板中形成开口的一部分，包括对基板进行干法蚀刻以形成具有阶梯式剖面的开口的长轴剖面的第一部分；以及

然后，从第二侧朝着第一侧在基板中形成开口的另一部分；以及然后，完成通过基板形成开口。

8.一种形成流体喷射装置的方法，该方法包括：

提供具有第一侧、与第二侧相对的第一侧以及在第一侧形成的薄膜结构的基板；

在第一侧与第二侧之间通过基板形成开口；其特征在于所述方法还包括：

除从开口的长度的最小尺寸延伸至基板的第一侧的端壁的各部分之外，在开口的长度的相对端壁上形成保护层。

9.权利要求8的方法，其中，基板的第一侧处的开口的长度的尺寸大于开口的长度的最小尺寸。

10.权利要求8的方法，其中，在开口的长度的相对端壁上形成保护层包括在相对端壁的各部分上形成保护层，其包括且从开口的长度的最小尺寸延伸至基板的第二侧。

11.权利要求8的方法，其中，在开口的长度的相对端壁上形成保护层包括从基板的第二侧定向地沉积保护层。

12.权利要求8的方法，还包括：

在从基板的第二侧延伸到基板的第一侧的开口的宽度的相对侧壁上形成保护层。

13.一种流体喷射装置，包括：

基板，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧；

薄膜结构，在基板的第一侧上形成；

流体馈送狭槽，由在第一侧与第二侧之间延伸通过基板的开口形成；其特征在于所述流体喷射装置还包括：

保护涂层，在流体馈送狭槽的长度的相对末端处提供的端壁上提供，其中，保护涂层被从在流体馈送狭槽的长度的相对末端处与基板的第一侧连通的流体馈送狭槽的凹陷区排除。

14.权利要求13的流体喷射装置，其中，流体馈送狭槽的凹陷区具有有角度剖面和阶梯式剖面中的一个。

15.权利要求13的流体喷射装置，还包括：

在侧壁上形成的保护涂层是在与流体馈送狭槽的宽度的相对侧提供的。