CN110181944B - 液体排出头基板、液体排出头以及制造液体排出头基板的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了液体排出头基板、液体排出头以及制造液体排出头基板的方法。液体排出头基板包括：第一覆盖部分，覆盖第一加热电阻元件并具有导电性；第二覆盖部分，覆盖第二加热电阻元件并具有导电性；熔丝；以及公共布线，用于电连接第一和第二覆盖部分。公共布线经由熔丝与第一覆盖部分电连接。公共布线和熔丝均具有多层结构，该多层结构包括多个导电层的堆叠，所述多个导电层包括第一导电层和与第一导电层相比不太能氧化的第二导电层。
Description
技术领域
本公开涉及排出液体的液体排出头、包括在液体排出头中的液体排出头基板，并且涉及用于制造液体排出头基板的方法。
背景技术
许多当前使用的液体排出装置均包括液体排出头，该液体排出头使用气泡生成能量从排出口排出液滴，气泡生成能量是通过激励加热电阻元件以加热液体室中的液体并引起液体的薄膜沸腾而产生的。在通过这种液体排出装置的打印中，加热电阻元件上方的区域可能受到物理作用的影响，诸如由在加热电阻元件上方的区域中的液体中的气泡生成、收缩和消失引起的空化冲击。加热电阻元件上方的区域可能进一步受到化学作用的影响，诸如液体组分在加热电阻元件上的凝固和沉积，因为当液体被排出时，加热电阻元件处于高温，液体因此经历热分解。为了保护加热电阻元件免受物理作用和化学作用的影响，设置保护层以覆盖加热电阻元件。
保护层通常被定位成与液体接触。流过保护层的电引起保护层和液体之间的电化学反应，使得保护层可能劣化。为了防止向加热电阻元件供给的电部分地流到保护层，在加热电阻元件和保护层之间设置绝缘层。
然而，由于某些原因，绝缘层可能会劣化，并且这种意外故障会导致保护层与加热电阻元件或布线之间的电连通，使得电从加热电阻元件或布线直接流到保护层。如果要供给加热电阻元件的电部分地流到保护层，则在保护层和液体之间可能会发生电化学反应，从而使保护层劣化。保护层的劣化可能降低保护层的耐久性。此外，如果覆盖单独的加热电阻元件的不同保护层彼此电连接，则电流可以流到与加热电阻元件电连通的保护层不同的保护层，从而扩大了液体排出头的劣化的影响。
其中单独的保护层彼此分离的配置在抑制上述效果方面是有效的。然而，一些液体排出头可以具有这样的配置，其中单独的保护层不分离，而是彼此连接。例如，保护层的电连接以向保护层施加电压可以用于清洁保护层，使得使用电化学反应将保护层溶解到液体中并因此移除沉积在保护层上的结垢。
日本专利特开No.2014-124920描述了如下的配置，其中多个保护层通过熔丝连接到公共布线，公共布线电连接到保护层。在这种配置中，如果发生上述电连通并且电流流过其中一个保护层，则电流可以熔断(blow)相应的熔丝，使得保护层与其它保护层电断开。这减少或消除了保护层劣化的影响扩大的可能性。
如日本专利特开No.2014-124902中所述，在相同的步骤中形成各自均包括熔丝的多个单独的布线和连接到单独的布线的公共布线，之后，仅熔丝在额外的步骤中变薄。使熔丝变薄增加了熔断熔丝的容易性。
发明内容
本公开的一个方面提供了一种液体排出头基板，包括：基底，包括生成热以用于液体排出的第一加热电阻元件和第二加热电阻元件；第一覆盖部分，覆盖第一加热电阻元件并具有导电性；第二覆盖部分，覆盖第二加热电阻元件并具有导电性；绝缘层，设置在第一加热电阻元件和第一覆盖部分之间，并设置在第二加热电阻元件和第二覆盖部分之间；熔丝；和公共布线，用于电连接第一覆盖部分和第二覆盖部分，公共布线经由熔丝与第一覆盖部分电连接。公共布线和熔丝均具有多层结构，所述多层结构包括多个导电层的堆叠，并且所述多个导电层包括第一导电层和比与述第一导电层相比不太能氧化的第二导电层。
参考附图，根据示例性实施例的以下描述，其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是液体排出头基板的透视图。
图2是根据第一实施例的液体排出头的一部分的截面图。
图3A是液体排出头基板的一部分的示意性平面图，并且该部分包括加热电阻元件和熔丝。
图3B是示出了熔丝的示例性结构的平面图。
图4A和图4B是示出了包括液体排出头基板和加热电阻元件的熔丝的电路的图。
图5是示出了在熔断熔丝之前熔丝的温度变化的曲线图。
图6A至图6C是示出了根据第一实施例的用于制造液体排出头的方法的截面图。
图7A至图7C是根据第二实施例和第二实施例的修改的液体排出头的部分的截面图。
图8是示出了在熔断熔丝之前熔丝的温度变化的曲线图。
图9A至图9D是示出了根据第二实施例的用于制造液体排出头的方法的截面图。
图10是示出了打印装置的示例性配置的示意图。
图11A和图11B是液体排出头单元的透视图。
具体实施方式
增加熔断熔丝的容易性需要降低公共布线到熔丝的电阻。因此，如日本专利特开No.2014-124920中所述，可以减小每个熔丝的厚度，而可以增加公共布线的厚度，从而减小公共布线的布线电阻，并且大电流流过熔丝。如日本专利特开No.2014-124920中所述，仅使熔丝变薄的附加步骤涉及额外的蚀刻。这增加了制造过程的负担。
本公开旨在抑制制造液体排出头基板的过程中的负担的增加并且增加熔断熔丝的容易性。
根据本公开，可以抑制制造液体排出头基板的过程中的负担的增加，并且可以增加熔断熔丝的容易性。
以下将参考附图描述示例性实施例。以下描述不旨在限制本公开的范围。
实施例涉及喷墨打印装置(下文中，也称为“打印装置”)，其被配置为使得诸如墨之类的液体在罐和这种液体排出装置之间循环。打印装置可以具有另一种配置。例如，墨不循环，两个罐分别布置在液体排出装置的上游和下游，并且允许墨从一个罐流到另一个罐，从而使压力室中的墨流动。
实施例涉及具有对应于打印介质的宽度的长度的线型头。本公开还适用于在打印介质上扫描头的同时执行打印的串联型液体排出装置。例如，这种串联型液体排出装置包括用于黑色墨的打印元件基板和用于每种彩色墨的打印元件基板。串联型液体排出装置可以具有另一种配置。例如，具有比打印介质的宽度短的长度的短线型头被配置为使得多个打印元件基板的排出口阵列在布置排出口阵列的方向上彼此重叠。允许头在打印介质上方扫描。
喷墨打印装置
图10示出了实施例中的液体排出装置的示意性示例性配置，特别是通过排出墨执行打印的喷墨打印装置1000。打印装置1000包括传送打印介质2的传送单元4和线型液体排出头单元3，线型液体排出头单元3布置成与传送打印介质的传送方向基本垂直。打印装置1000是线型打印装置，其在连续或间歇地输送多个打印介质2的同时在一次传送中执行连续打印。打印介质2不限于切断片材，而可以是连续的卷片。打印装置1000包括对应于青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(Bk)的四种颜色墨的四个单色液体排出头单元3。打印装置1000还包括盖子1007。在非打印期间，每个盖子1007覆盖相应的液体排出头单元3的排出口表面，以防止墨从排出口蒸发。
液体排出头单元
现在将描述实施例中的每个液体排出头单元3的示例性配置。图图11A和图11B是实施例中的液体排出头单元3的透视图。液体排出头单元3是线型液体排出头单元，包括线性布置(直列布置)的16个液体排出头1的阵列。每个液体排出头(打印元件基板)1能够排出一种颜色的墨。排出不同颜色墨的液体排出头单元3具有相同的配置。
如图11A和图11B所示，液体排出头单元3包括液体排出头1、柔性布线基板40以及包括信号输入端子91和电源端子92的电气布线基板90。信号输入端子91和电源端子92电连接到打印装置1000的控制器。排出所需的排出驱动信号和电力通过信号输入端子91和电源端子92被供给液体排出头1。通过电气布线基板90中的电路组合布线允许信号输入端子91的数量和电源端子92的数量小于液体排出头1的数量。这导致连接到打印装置1000以用于将液体排出头单元3连接到打印装置或者从打印装置1000断开以更换液体排出头单元3的电连接部分的数量的减少。液体排出头单元3包括布置在其相对端的连接部分93。连接部分93连接到打印装置1000的墨供给系统。打印装置1000的供给系统通过连接部分93中的一个将墨供给到液体排出头单元3。已经通过液体排出头单元3的墨通过另一连接部分93被收集到打印装置1000的供给系统。如上所述，液体排出头单元3被配置为使得墨可以通过打印装置1000中的路径和液体排出头单元3中的路径循环。
第一实施例
液体排出头的配置
图1是根据第一实施例的液体排出头1的示意性透视图。根据该实施例的液体排出头1通过将通道形成构件120接合到液体排出头基板100(下文中，也称为“基板100”)而形成，该基板100包括加热要被排出的液体的加热部分117。通道形成构件120具有排出口121，液体通过排出口121排出，排出口121对应于各个加热部分117。基板100具有供给口130，液体通过供给口130供给到加热部分117，供给口130延伸通过基板100。接合在一起的基板100和通道形成构件120限定通道116，供给口130通过通道116与排出口121连通。
图2是根据该实施例的液体排出头1的一部分的截面图，并且示出了沿图3A中的线II-II截取的截面。图2示意性地示出了液体排出头1的一部分的示例性多层结构，并且该部分包括加热电阻元件108和熔丝112。尽管图2中未示出电路和布线，但是加热电阻元件108和熔丝112被连接到布线，以获得加热或熔断所需的电力。
液体排出头基板100包括硅基底101和设置在基底101上的加热电阻元件108。基底101包括设置在其表面上的例如SiO的储热层。用于生成热能的加热电阻元件108由例如TaSiN形成。为了确保加热电阻元件108的电隔离，加热电阻元件108覆盖有绝缘层106。绝缘层106由例如SiN或SiCN形成。
为了保护加热电阻元件108免受伴随加热电阻元件生成的热的物理和化学作用，保护层107设置成比加热电阻元件108更靠近通道116。保护层107用作覆盖加热电阻元件108的覆盖部分。保护层107可以由高度耐化学腐蚀的元素金属形成，诸如Ta、Ir、Ru、Ti、W、Nb或Pt。保护层107可以包括硅基(例如，SiCN或SiCO)膜、金属氮化物膜或碳化物膜，只要保护层107具有导电性即可。在该实施例中，保护层107包括三个子层，即，从与基底101相邻的一侧依次堆叠的第三导电层105c、第二导电层105b和第一导电层105a。换句话说，保护层107具有多层结构，包括由第一导电层105a构成的保护子层107a、由第二导电层105b构成的保护子层107b以及由第三导电层105c构成的保护子层107c。在以下描述中，第一至第三导电层105a至105c也将统称为“导电层105”。
现在将参考图3A和图3B描述布置在液体排出头基板100中的熔丝112。图3A是示意性地示出了根据该实施例的液体排出头基板100的一部分的局部透视平面图，并且该部分包括加热电阻元件108和熔丝112。为了说明图3A中加热电阻元件108的位置，描绘了加热电阻元件108，使得通过保护层107看到这些元件。用作布置在第一加热电阻元件108a和第二加热电阻元件108b(用作不同的加热电阻元件108)上方的第一覆盖部分和第二覆盖部分的保护层107通过单独的布线115电连接到公共布线114。单独的布线115均包括生成热并因此可能熔断的熔丝112。在该实施例中，两个加热电阻元件108覆盖有一个保护层107，并且为每个保护层107设置熔丝112。换句话说，为多个加热电阻元件108设置一个熔丝112。一个加热电阻元件108可以用一个保护层107覆盖，并且可以为每个加热电阻元件108(保护层107)设置一个熔丝112。可以为多个加热电阻元件108设置一个熔丝112，只要加热电阻元件108表现出良好的耐久性即可。
图3B是示出了熔丝112的示例性结构的平面图。熔丝112包括窄部112d。该部分112d将熔断或被熔断(使得在该部分处发生电断开)。平面图中的这种收缩部分增加了电流密度，导致每单位体积的发热量增加。这确保了熔断熔丝的容易性。在该实施例中，例如，熔丝112的长度为10μm，窄部112d的宽度为2.0μm。
现在将参考图4A和图4B描述熔丝112的功能。图4A和图4B是示出了如下电路的图，该电路包括液体排出头基板100的加热电阻元件108和熔丝112。
参考图4A，用于驱动加热电阻元件108的电源电位191被施加到每个加热电阻元件108的一端。电源电位191例如是大约20V到大约40V。通过公共布线114将0V的电位连续地施加到每个熔丝112的一端。因此，如果绝缘层106劣化并且加热电阻元件108与保护层107电连通，则由于电源电位191的作用，保护层107的电位增加，并且电流流过熔丝112，导致熔丝112熔断。熔丝112的熔断使得与加热电阻元件108电连通的保护层107与公共布线114电分离。这降低或消除了电势可能通过公共布线114施加到另一保护层107并因此其它保护层107可能劣化的可能性。
图4B示出了能够监测每个保护层107的电位状态的检测单元201。当检测单元201检测到任何保护层107的电位变化并且保护层107的电位改变时，施加单元202立即向连接到已经检测到电位变化的保护层107的熔丝112供给电流，从而熔断熔丝112。代替检测每个保护层107的电位状态，可以为每个加热电阻元件108设置测量接近加热电阻元件108的区域中的温度的温度测量元件，并且可以通过使用温度测量元件来检测温度的变化。在这种情况下，可以基于指示温度是否已经改变的检测结果来确定排出条件是否正常。施加单元202可以向与已经确定不处于正常排出状态的加热电阻元件108对应的熔丝112供给电流，从而熔断熔丝112。
将基于如图4A中所示的配置来描述该实施例。仅需要响应于与加热电阻元件108电连通的保护层107的电位变化而使电流流过熔丝112以熔断熔丝112。
现在将参照图2描述每个熔丝112、每个单独的布线115和公共布线114的多层结构。在该实施例中，为了减少制造负担，熔丝112、单独的布线115和公共布线114共享共同的多层结构。熔丝112、单独的布线115和公共布线114中的每一个包括堆叠在彼此顶部的多个导电层105。如上所述，导电层105是三层。在该实施例中，第三导电层105c、第二导电层105b和第一导电层105a从与基底101相邻的一侧起依次堆叠。具体地，熔丝112包括由导电层105a构成的熔丝组件112a、由导电层105b构成的熔丝组件112b以及由导电层105c构成的熔丝组件112c，使得这些组件堆叠在彼此顶部。此外，公共布线114包括由导电层105a构成的公共布线组件114a、由导电层105b构成的公共布线组件114b以及由导电层105c构成的公共布线组件114c，使得这些组件堆叠在彼此顶部。
在本实施例中，例如，导电层105a的厚度为50nm，并且由Ta形成，导电层105b的厚度为50nm，并且由Ir形成，导电层105c的厚度为50nm，并且由Ta形成。这些导电层105a至105c也由上述保护层107共享。换句话说，熔丝112、单独的布线115和公共布线114共享公共的多层结构，并且保护层107也共享共同的多层结构。尽管熔丝112和保护层107可以在例如用于层的材料或层的数量方面具有不同的多层结构，但是熔丝112和保护层107可以共享多层结构的至少一个组件，以减轻制造过程的负担。
在该实施例中，包括在熔丝112中的多个导电层105中的至少一个与其它导电层105相比不太能氧化。具体地，导电层105b由Ir形成，其与形成导电层105a和105c的Ta相比不太能氧化。
如本文所用，术语“更不易氧化”是指在恒定压力下在恒定氧浓度下氧化速率突然增加的温度相对较高。在以下描述中，该温度将被称为“氧化温度”。
将参考图5描述在本实施例中在使得包括堆叠在彼此顶部的多个导电层105的熔丝112熔断之前的温度变化。图5示出了该实施例中熔丝112的温度变化以及比较示例中的熔丝的温度变化。比较示例中的熔丝由Ir的单个导电层105构成。在图5中，实线表示本实施例中熔丝112的温度变化，虚线表示比较示例中熔丝的温度变化。比较示例中的熔丝的厚度等于本实施例中熔丝112中包括的多层的厚度的总和。
对于比较示例中由单个Ir层构成的熔丝，在从电流流过熔丝以开始发热的时间到熔丝熔断的时间期间，每单位时间每单位体积的发热量是恒定的。在时间t3，熔丝的温度达到由T2指示的Ir的熔点(约2500℃)，并且熔丝熔断。
对于本实施例中具有多层结构的熔丝112，电流流过熔丝112以开始发热，之后，熔丝112的温度达到由T1指示的Ta的氧化温度(例如，在该实施例中约为600℃)。因此，Ta的氧化突然加速，从而使电阻率为131nΩ·m的Ta成为绝缘体。因此，电流几乎不流过用作由Ta形成的导电层105a和105c的熔丝组件112a和112c。电流集中在用作由Ir(其电阻率为47nΩ·m)形成的导电层105b的熔丝元件112b中。电流浓度增加了熔丝112的每单位体积的发热量，因为厚度为150nm(三层的总厚度)的熔丝112中电流流过的有效厚度减小到对应于导电层105b的厚度的50nm。换句话说，在熔丝112的温度达到T1的时间t1之后，熔丝112的温度突然升高。之后，在时间t2，熔丝112的温度达到Ir的熔点T2，从而熔丝组件112b熔断。这种熔断影响熔丝组件112a和112c，使得这些熔丝组件也会熔断。这导致包括堆叠在彼此顶部的多个导电层105的熔丝112的熔断。因此，在本实施例中的包括可氧化层和不太能氧化层的熔丝112熔断之前所经过的时间短于比较示例中熔丝熔断之前所经过的时间。
如果分别由可氧化导电层105a和105c构成的熔丝组件112a和112c未能完全变成绝缘体并且在熔丝112熔断之前被部分氧化，也可以获得上述优点。具体地，熔丝组件112a和112c的部分氧化导致流过不太能氧化的熔丝组件112b的电流增加，因此增加了熔丝组件112b生成的热量。这有利于熔丝112的熔断。然而，如果熔丝组件112a和112c太厚，则可以减少待氧化部分的比例。不幸的是，熔断熔丝112的增加的容易性的效果可能减少。为了完全获得增加的熔断容易性的效果，可氧化导电层105a和105c可具有范围在约10nm和约800nm之间的厚度。
如上所述，根据该实施例，公共布线114足够厚以减小其布线电阻，并且包括在熔丝112中的一些层可被氧化以减小熔丝的有效厚度并增加熔断熔丝的容易性。
现在将描述构成熔丝112的多个导电层105的材料。本实施例中的更不易氧化导电层或第二导电层105b可以由比本实施例中的其它导电层(或第一和第三导电层105a和105c)的材料更不易氧化的导电材料形成。作为形成更不易氧化导电层的材料，可以使用诸如Ru、Rh、Pd、Os、Ir或Pt之类的铂族金属。作为形成可氧化导电层的材料，可以使用除铂族金属以外的导电材料。合适的导电材料的示例包括诸如Ta、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和W之类的金属，含有这些金属的合金，诸如Si和C之类的非金属，以及含有这种非金属的有机和无机材料。
更不易氧化导电层105b的熔点高于可氧化导电层105a和105c的氧化温度。为了在可氧化导电层105a和105c氧化之后将电流集中在更不易氧化导电层105b中，更不易氧化导电层105b的电阻低于氧化的导电层105a和105c的电阻。
可以使熔丝112更薄以增加熔断熔丝112的容易性。可以使保护层107更厚以改善保护层107的耐久性。如果熔丝112和保护层107共享公共多层结构，则熔丝112的总厚度和保护层107的总厚度可以在10nm和1.0μm之间的范围内。
现在将描述包括在熔丝112中的层的示例性堆叠顺序。如该实施例中所述，与通道形成构件120相邻的导电层105a由比Ir更能氧化的Ta形成。这种布置促进了导电层105a与通道形成构件120中包含的氧之间的反应，从而促进了导电层105a的氧化。因此，与通道形成构件120相邻的导电层105a可以由比导电层105b更能氧化的材料形成。此外，与基底101相邻的导电层105c由比Ir更能氧化的Ta形成。这种布置有助于将包含在绝缘层106和基底101中的氧结合到第三导电层105c中，从而促进第三导电层105c的氧化。因此，与基底101相邻的第三导电层105c可以由比导电层105b的材料更能氧化的材料形成。此外，每个可氧化导电层105可以与诸如通道形成构件120或绝缘层106之类的含氧层接触。在这种布置中，熔丝112的发热导致含氧层中的氧被结合到熔丝112中包括的可氧化导电层105中，从而促进导电层105的氧化。含氧层的示例包括用于形成通道形成构件120的有机材料层，用于形成绝缘层106的SiN或SiCN层，以及设置在基底101的表面上的SiO层。
导电层105的材料、厚度和堆叠顺序不限于上述那些。如上所述，仅需要熔丝112包括由相对可氧化材料形成的导电层和由相对不太能氧化材料形成的导电层，以增加熔断熔丝112的容易性。
制造液体排出头的方法
现在将描述根据该实施例的用于制造液体排出头1的方法。图6A至图6C是示意性地示出了根据该实施例的液体排出头1的制造方法的截面图。
图6A示出了通过化学气相沉积(CVD)在具有加热电阻元件108的基底101上形成厚度为150nm的绝缘层106的状态。在该实施例中，将在后续步骤中形成的熔丝112、单独的布线115、公共布线114和保护层107中的每一个设置有下层，该下层是绝缘层106。只要加热电阻元件108可以正常工作，可以部分地移除用作这些线和层的下层的绝缘层106。
随后，如图6B所示，通过溅射形成构成熔丝112的三个导电层105a至105c、单独的布线115、公共布线114和覆盖加热电阻元件108的保护层107。在该实施例中，如上所述，第一和第三导电层105a和105c由Ta形成，并且第二导电层105b由Ir形成。导电层105a至105c具有相同的50nm的厚度。同时对三个导电层105进行干蚀刻，从而将熔丝112、单独的布线115、公共布线114和保护层107形成为平面形状，如图3A所示。由于熔丝112、单独的布线115、公共布线114和保护层107具有相同的多层结构，因此形成导电层105的步骤和蚀刻层以将层形成为预期的平面形状的步骤可以是公共的步骤。
之后，如图6C所示，用于形成通道116以将液体供给到对应于加热电阻元件108的加热部分117的通道形成构件120被设置在液体排出头基板100上。通道形成构件120被接合到液体排出头基板100，从而在它们之间限定通道116。通道形成构件120可以由有机材料、无机材料或这些材料的组合制成。例如，通过旋涂形成厚度为5.0μm的光敏有机材料层，并通过光刻法曝光。然后，通过旋涂形成厚度为5.0μm的另一光敏有机材料层，并通过光刻曝光。之后，这两个光敏有机材料的两层同时显影并热固化，从而形成具有通道的通道形成构件120。
在该实施例中，如上所述，熔丝112和公共布线114共享公共多层结构。因此，熔丝112和公共布线114可以在共同步骤中形成，其中多个导电层105通过溅射形成，并且然后通过蚀刻同时图案化。因此，抑制了制造工艺的负担增加，并且提供了具有上述增加的熔断容易性的熔丝112。
仅需要公共布线114包括由熔丝112共享的公共多层结构的至少一个组件(在该实施例中为导电层105a至105c)。具体地，例如，公共布线114可以电连接到另一导电层以减小公共布线114的布线电阻，只要该电连接不涉及校正掩模图案的过程即可。
第二实施例
以下描述将集中于第一实施例和第二实施例之间的差异。
液体排出头的配置
图7A是根据第二实施例的液体排出头1的一部分的截面图。图7A示意性地示出了液体排出头1的一部分的示例性多层结构，并且该部分包括加热电阻元件108和熔丝112。尽管图7A至图7C中未示出电路和布线，但是加热电阻元件108和熔丝112连接到布线以获得加热或熔断所需的电力。
根据第二实施例的液体排出头1具有与上述第一实施例中的基本配置基本相同的基本配置。具体地，与第一实施例中一样，第二实施例中的熔丝112包括由导电层105a构成的熔丝组件112a、由导电层105b构成的熔丝组件112b以及由导电层105c构成的熔丝组件112c，使得这些组件堆叠在彼此顶部。此外，公共布线114包括由导电层105a构成的公共布线组件114a、由导电层105b构成的公共布线组件114b以及由导电层105c构成的公共布线组件114c，使得这些组件堆叠在彼此顶部。换句话说，公共布线114至少包括熔丝112的多层结构。
然而，加热电阻元件108上方的保护层107与第一实施例中的不同。在加热电阻元件108上方移除导电层105a的部分。导电层105b和105c(或两层)构成加热电阻元件108上方的保护层107。换句话说，保护层107包括由导电层105b构成的保护子层107b和由导电层105c构成的保护子层107c，使得这些子层堆叠在彼此顶部。由Ir(与形成导电层105c的Ta相比不太可能与液体发生化学反应)形成的导电层105b暴露于通道116中。这种布置允许保护层107表现出比第一实施例中更高的对液性的抵抗。因此，提高了加热电阻元件108的耐久性。
与第一实施例中的通道形成构件120不同，第二实施例中的通道形成构件120具有凹部122，凹部122在导电层堆叠在彼此顶部的方向上与每个熔丝112对准。在凹部122中，熔丝元件112a与空气接触。换句话说，当在垂直于基底101的表面的方向上观察时，凹部122与熔丝112的至少一部分重叠。凹部122向熔丝112开口或面向熔丝112。
图8示出了根据第二实施例的液体排出头1的熔丝112的温度变化，根据第一实施例的液体排出头1的熔丝112的温度变化，以及比较示例中的由Ir的单个导电层105构成的熔丝的温度变化。实线表示第二实施例中熔丝112的温度变化，两条虚线表示第一实施例和比较示例中熔丝112的温度变化。
如第一实施例中那样，在第二实施例中，流过熔丝112的电流引起由作为可氧化材料的Ta形成的熔丝组件112a和112c的氧化。因此，电流集中在由作为更不易氧化的材料的Ir形成的熔丝组件112b中，因此增加了熔断熔丝112的容易性。
在第二实施例中，在熔丝112上方移除通道形成构件120的一部分，因此减少了从熔丝112到通道形成构件120的散热。因此，熔丝112的温度趋于升高。另外，由Ta(其是可氧化材料)形成的熔丝组件112a与空气之间的接触进一步促进了熔丝组件112a的氧化。换句话说，第二实施例中的氧化温度T3低于第一实施例中的氧化温度T1。因此，电流开始集中在由Ir形成的导电层105b构成的熔丝组件112b中的时间t4早于第一实施例中的时间t1。因此，每单位体积的熔丝组件112b的发热量更早地开始增加。因此，第二实施例中的熔丝112在时间t5熔化并熔断，时间t5早于第一实施例中熔丝熔断的时间t2。
图7B和图7C是示出了第二实施例的修改的截面图。如图7B所示，通道形成构件120可以具有通孔123而不是凹部122，使得在熔丝组件112a上方移除通道形成构件120的一部分。
如图7C所示，可以设置涂层118(涂层膜)以保护熔丝112免受液体影响。涂层118可以由包含Si和C的材料形成，例如SiC或SiCN，其几乎不被液体腐蚀或者高度对液体抵抗，并且可以覆盖熔丝112。特别地，如果通道形成构件120具有设置在具有排出口121的排出口表面中的通孔123，液体可以穿过排出口表面中的通孔123并与熔丝112接触。因此，可以设置这种涂层118。涂层118的厚度为例如约150nm。通道形成构件120具有例如大约几十微米的厚度。在薄涂层118被设置在熔丝112上的这种布置中，在熔丝112上方移除比涂层118厚的通道形成构件120的一部分，从而减少从熔丝112的散热。这有助于增加熔丝112的温度，从而使熔丝112更容易熔断。
仅需要图7A中的凹部122以及图7B和图7C中的通孔中的每一个在垂直于基底101的表面的方向上观察时与熔丝112重叠。如图7A所示，凹部122可以被设置成使得当在与基底101的表面垂直的方向上观察时整个熔丝112位于凹部122内。此外，如图7B和图7C所示，通孔123可以被设置成使得当在与基底101的表面垂直的方向上观察时整个熔丝112位于通孔123内。这种布置减少了从熔丝112的散热，从而增加了熔断熔丝112的容易性。
制造液体排出头的方法
现在将描述根据该实施例的用于制造液体排出头1的方法。图9A至图9D是示出了根据该实施例的制造液体排出头的方法的示意性截面图。
图9A和图9B分别示出了与图6A和图6B中相同的步骤。
然后，使用光刻法。如图9C所示，通过干蚀刻移除在加热电阻元件108上方由Ta形成的导电层105a的部分，从而在导电层105a中形成开口105d。因此，覆盖加热电阻元件108的保护层107由两个导电层105(或导电层105b和105c)组成。此外，包括在保护层107中的由Ir形成的导电层105b暴露于开口105d中，使得导电层105b可以面对通道116。
之后，如图9D所示，用于形成通道116以将液体供给到对应于加热电阻元件108的加热部分117的通道形成构件120被设置在液体排出头基板100上。尽管该步骤与第一实施例中的步骤基本上相同，但是在第二实施例中，通道形成构件120具有凹部122。凹部122也可以在形成通道116的步骤中形成，从而减少制造负担。
代替在图9C的步骤中部分地移除导电层105a，可以在图9B的步骤中形成除导电层105a以外的两个导电层105(或导电层105b和105c)。换句话说，例如，除保护层107以外的熔丝112和公共布线114可以具有双层结构，或者可以由导电层105b和105c组成。然而，由于通道形成构件120在熔丝112上方被部分地移除，因此邻近通道形成构件120设置的例如Ta的可氧化层可以促进熔丝112的氧化。因此，将导电层105a设置为与通道形成构件120相邻并允许导电层105a用作熔丝组件112a进一步增加了熔断熔丝112的容易性。因此，在该实施例中，每个熔丝112具有三层结构，或者包括从与通道116相邻的一侧依次堆叠的由Ta的导电层105a构成的熔丝组件112a，由Ir的导电层105b构成的熔丝组件112b，以及由Ta的导电层105c构成的熔丝组件112c。如上所述，为了增加保护层107对液体的抵抗，保护层107具有双层结构，或者包括从与通道116相邻的一侧依次堆叠的Ir的导电层105b和Ta的导电层105c。
尽管已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应该理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以包含所有这些修改以及等同的结构和功能。
Claims (19)
1.一种液体排出头基板，其特征在于，包括：
基底，包括生成热以用于液体排出的第一加热电阻元件和第二加热电阻元件；
第一覆盖部分，覆盖第一加热电阻元件并具有导电性；
第二覆盖部分，覆盖第二加热电阻元件并具有导电性；
绝缘层，设置在第一加热电阻元件和第一覆盖部分之间，并设置在第二加热电阻元件和第二覆盖部分之间；
熔丝；和
公共布线，用于电连接第一覆盖部分和第二覆盖部分，公共布线经由熔丝与第一覆盖部分电连接，
其中，公共布线和熔丝均具有多层结构，所述多层结构包括多个导电层的堆叠，并且所述多个导电层包括第一导电层和与所述第一导电层相比不太能氧化的第二导电层。
2.根据权利要求1所述的液体排出头基板，其中，第二导电层的电阻低于被氧化的第一导电层的电阻。
3.根据权利要求1或2所述的液体排出头基板，其中，第一覆盖部分至少包括第一导电层或第二导电层。
4.根据权利要求1或2所述的液体排出头基板，其中，第一导电层包括除铂族金属以外的导电材料，并且第二导电层包括铂族金属。
5.根据权利要求1或2所述的液体排出头基板，
其中，所述多个导电层还包括与第二导电层相比更能氧化的第三导电层，并且
其中，公共布线和熔丝均包括第三导电层、第二导电层和第一导电层，第三导电层、第二导电层和第一导电层在导电层堆叠在彼此顶部的方向上从与基底相邻的一侧依次堆叠。
6.根据权利要求5所述的液体排出头基板，其中，第二导电层包含铂族金属，并且第一导电层和第三导电层包含选自由Ta、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、W、Si和C组成的组中的至少一种材料。
7.根据权利要求5所述的液体排出头基板，
其中，第一覆盖部分包括第二导电层和第三导电层，并且
其中，第二导电层的覆盖第一加热电阻元件的部分暴露于布置在第一导电层中的开口中。
8.根据权利要求1或2所述的液体排出头基板，还包括：
涂膜，覆盖熔丝并含有Si和C。
9.根据权利要求1或2所述的液体排出头基板，其中，流过熔丝的电流氧化第一导电层的至少一部分，使得第一导电层的电阻高于电流流过熔丝之前的电阻，从而熔断熔丝。
10.一种液体排出头，其特征在于，包括：
液体排出头基板，包括：
基底，包括生成热以用于液体排出的第一加热电阻元件和第二加热电阻元件；
第一覆盖部分，覆盖第一加热电阻元件并具有导电性；
第二覆盖部分，覆盖第二加热电阻元件并具有导电性；
绝缘层，设置在第一加热电阻元件和第一覆盖部分之间，并设置在第二加热电阻元件和第二覆盖部分之间；
熔丝；和
公共布线，用于电连接第一覆盖部分和第二覆盖部分，公共布线经由熔丝与第一覆盖部分电连接，以及
通道形成构件，接合到液体排出头基板以形成通道；
其中，公共布线和熔丝均具有多层结构，所述多层结构包括多个导电层的堆叠，并且所述多个导电层包括第一导电层和比所述第一导电层更不易氧化的第二导电层。
11.根据权利要求10所述的液体排出头，其中，第一导电层比第二导电层定位得更靠近通道形成构件。
12.根据权利要求10或11所述的液体排出头，其中，通道形成构件具有通孔或凹部，所述通孔或凹部向熔丝开口，并且当在与基底的表面垂直的方向上观察时，通孔或凹部与熔丝的至少一部分重叠。
13.根据权利要求10或11所述的液体排出头，其中，熔丝被通道形成构件覆盖。
14.一种用于制造液体排出头基板的方法，其特征在于，所述液体排出头基板包括：基底，包括生成热以用于液体排出的第一加热电阻元件和第二加热电阻元件；第一覆盖部分，覆盖第一加热电阻元件并具有导电性；第二覆盖部分，覆盖第二加热电阻元件并具有导电性；绝缘层，设置在第一加热电阻元件和第一覆盖部分之间，并设置在第二加热电阻元件和第二覆盖部分之间；熔丝；和公共布线，用于电连接第一覆盖部分和第二覆盖部分，公共布线经由熔丝与第一覆盖部分电连接，该方法包括：
在基底上堆叠多个导电层，所述多个导电层包括第一导电层和第二导电层，所述第二导电层与所述第一导电层相比不太能氧化；和
通过蚀刻第一导电层和第二导电层形成公共布线和熔丝，公共布线和熔丝均具有包括第一导电层和第二导电层的堆叠的多层结构。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述形成包括形成第一覆盖部分，所述第一覆盖部分至少包括第一导电层或第二导电层。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述堆叠包括用除铂族金属以外的导电材料形成第一导电层，以及用铂族金属形成第二导电层。
17.根据权利要求14或15所述的方法，
其中，所述堆叠包括从与基底相邻的一侧依次堆叠与第二导电层相比更能氧化的第三导电层、第二导电层和第一导电层，以及
其中，所述形成包括
蚀刻第一导电层、第二导电层和第三导电层以形成公共布线和熔丝，公共布线和熔丝均具有包括第一导电层、第二导电层和第三导电层的堆叠的多层结构，使得第一导电层、第二导电层和第三导电层覆盖第一加热电阻元件，和
在第一加热电阻元件上方移除部分第一导电层。
18.一种液体排出头基板，其特征在于，包括：
基底，包括生成热以用于液体排出的第一加热电阻元件和第二加热电阻元件；
第一覆盖部分，覆盖第一加热电阻元件并具有导电性；
第二覆盖部分，覆盖第二加热电阻元件并具有导电性；
绝缘层，设置在第一加热电阻元件和第一覆盖部分之间，并设置在第二加热电阻元件和第二覆盖部分之间；
熔丝；和
公共布线，用于电连接第一覆盖部分和第二覆盖部分，公共布线经由熔丝与第一覆盖部分电连接，
其中，公共布线和熔丝均具有多层结构，所述多层结构包括第一导电层和第二导电层的堆叠，所述第一导电层包括除铂族金属以外的导电材料，并且所述第二导电层包括铂族金属。
19.根据权利要求18所述的液体排出头基板，其中，第一导电层包括Ta，并且第二导电层包括Ir。
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