CN114474999B - 液体喷出头用基板和液体喷出头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体喷出头用基板和液体喷出头。通过抑制由于阳极氧化导致的中间层的溶解来改善液体喷出头用基板和液体喷出头的长期可靠性。液体喷出头用基板包括：具有喷出口和流路的流路形成构件；用于喷出液体的发热电阻元件；覆盖发热电阻元件的绝缘层；表面暴露于流路的保护层；和设置在流路形成构件与保护层之间的中间层，其中该中间层包含由以下组成式(I)表示的材料：Siw1Ox1Cy1(I)，39≤w1≤62(原子％)，32≤x1≤55(原子％)，6≤y1≤29(原子％)，并且w1+x1+y1＝100(原子％)。
Description
技术领域
本公开涉及喷出液体的液体喷出头用基板、和液体喷出头。
背景技术
使用通常的喷墨头作为液体喷出头的记录方法之一为借助加热元件来加热墨以发泡并且利用气泡来将墨喷出的方法。
日本专利申请特开No.2017-43098中公开了应用上述喷出方法的液体喷出头的实例。日本专利申请特开No.2017-43098中公开的液体喷出头包括：包括具有喷出口和流路的树脂层的流路形成构件、用于喷出液体的发热电阻元件、具有覆盖发热电阻元件的部分的基板、使该部分的表面暴露于流路的保护层、设置在树脂层与保护层之间并且包含碳氮化硅材料的中间层。
在基板上设置用于驱动发热电阻元件的配线。借助覆盖发热电阻元件和配线的绝缘层来使发热电阻元件和配线绝缘，从而可以驱动发热电阻元件。
在日本专利申请特开No.2017-43098中，在液体喷出头中，将碳氮化硅材料施用于流路形成构件中包括的树脂层与保护层之间的中间层。在此类液体喷出头中，在电压偶然地施加至保护层的状态下使用时，由于施加至中间层的碳氮化硅不具有绝缘性，因此可以使碳氮化硅阳极氧化并且溶解于墨中。当中间层溶解时，存在会使喷嘴剥落并且会不进行正常喷出的可能性。此外，其中溶解有中间层的墨会进入液体喷出头的内部并且溶解绝缘层，这会导致配线的腐蚀。因此，腐蚀会导致整个液体喷出头的故障。如上所述，由于液体喷出头的可靠性因中间层的溶解而降低，因此抑制可靠性的劣化是一个问题。
发明内容
因此，本公开的一方面在于提供液体喷出头用基板和液体喷出头，所述液体喷出头用基板和液体喷出头满足例如对流路形成构件和保护层的密着性以及耐墨性等中间层所需的性能，并且具有抑制由于阳极氧化导致的中间层的溶解的长期可靠性。
根据本公开的一方面，提供包括以下的液体喷出头用基板：具有喷出口和流路的流路形成构件；用于喷出液体的发热电阻元件；覆盖发热电阻元件的绝缘层；设置在绝缘层上并且其表面暴露于流路的保护层；和设置在流路形成构件与保护层之间的中间层，其中中间层包含由以下组成式(I)表示的材料：
Siw1Ox1Cy1 (I)
在式(I)中，39≤w1≤62(原子％)，32≤x1≤55(原子％)，6≤y1≤29(原子％)并且w1+x1+y1＝100(原子％)。
此外，根据本公开的另一方面，提供液体喷出头用基板，其中，中间层包含由以下组成式(III)表示的材料：
Siw3Ox3Cy3Nz3 (III)
在上式(III)中，37≤w3≤60(原子％)，30≤x3≤53(原子％)，6≤y3≤29(原子％)，4≤z3≤9(原子％)并且w3+x3+y3+z3＝100(原子％)。
根据本公开的又一方面，提供包括上述液体喷出头用基板的液体喷出头。
根据本公开，可以提供液体喷出头用基板和液体喷出头，所述液体喷出头用基板和液体喷出头满足例如对流路形成构件和保护层的密着性以及耐墨性等中间层所需的性能，并且具有抑制由于阳极氧化导致的中间层的溶解的长期可靠性。
参考附图，本公开的进一步特征将从以下示例性实施方案的描述变得显而易见。
附图说明
图1为示出根据本公开的实施方案的液体喷出头用基板的实例的透视图。
图2A为沿着图1所示的液体喷出头用基板的线A-A’截取的截面图。
图2B为沿着图1所示的液体喷出头用基板的线A-A’截取的截面图。
图3为示出在电压施加至中间层的情况下流过的电流的图。
图4为示意性地示出用于形成中间层的成膜装置的截面图。
具体实施方式
可以在例如打印机、复印机、具有通信系统的传真机、具有打印机单元的文字处理机等信息输出装置以及与各种处理装置复合的工业记录装置上安装液体喷出头。通过使用液体喷出头，可以在例如纸、线、纤维、布、金属、塑料、玻璃、木材和陶瓷等各种目标记录介质上进行记录。
本说明书中使用的"记录"不仅意味着对目标记录介质施加具有例如字符和图形等含义的图像，还意味着施加不具有例如图案等含义的图像。
此外，需要将本说明书中使用的"液体"广义地解释，并且不仅包括用于记录操作的墨，还包括以下液体。即，"液体"还包括用于形成图像、设计和图案，加工目标记录介质以及通过施加至目标记录介质上来处理墨和目标记录介质的液体。这里，处理墨和目标记录介质中的一者是指，例如用于通过施加至目标记录介质的墨中的着色材料的凝固和不溶解中的一者来改善定影性、改善记录品质和显色性中的一者和改善图像耐久性的处理。此外，本公开的液体喷出头中使用的"液体"通常包含大量的电解质并且具有导电性。
下文中，参考图1、图2A和图2B，将参考附图来描述本公开的实施方案。图1为液体喷出头用基板的透视图。图2A和图2B为沿着图1的液体喷出头用基板的线A-A’截取的截面图。这里，喷出口的列方向(长度方向)示出为第一方向(F)，头基板的宽度方向示出为第二方向(S)，并且基板的厚度方向示出为第三方向(T)。
图1示出液体喷出头用基板的主要部分的部分断裂部。元件基板1设置有发热电阻元件6和液体供给口7，并且设置具有形成在元件基板1上的喷出口9的流路形成构件8。此外，如图2A和图2B所示，元件基板1具有由Si制成的基材(未示出)，并且具有其上形成有逻辑电路(未示出)的多层配线层(未示出)。在作为多层配线层的上层的电绝缘层(蓄热层)203上，设置构成用于产生喷出液体用热能的发热电阻元件6的发热电阻层204和用于驱动发热电阻元件的电极配线207。从液体供给口7供给的液体从流路212到达发泡室205，在通过发热电阻元件6施加热能时发泡，并且借助通过发泡产生的能量从喷出口209喷出。形成覆盖发热电阻层204和电极配线207的绝缘层202，并且在绝缘层202上设置具有耐气穴用保护层201、喷出口209和流路212(包括发泡室205)的流路形成构件200。使保护层201的表面暴露于流路。
此外，在流路形成构件200与保护层201之间设置包含特定的碳酸硅材料(后述)的中间层210。
绝缘层202通常由SiN制成并且膜厚度(沿T方向的尺寸)为约150nm至300nm。绝缘层202可以由SiO和SiC中的一者制成。绝缘层202覆盖有保护层201。保护层201由导电性材料制成。保护层201通常由Ta(钽)制成并且膜厚度为约200nm至300nm。保护层201可以由Ir(铱)与Ir和Ta的层叠膜中的一者制成。此外，虽然该图示出在流路形成构件200与中间层210之间形成有机中间层211的情况，但是可以省略有机中间层211。
中间层210由包含由以下组成式(I)表示的材料的层形成：
Siw1Ox1Cy1 (I)
[在上式(I)中，39≤w1≤62(原子％)，32≤x1≤55(原子％)并且6≤y1≤29(原子％)，这里，w1+x1+y1＝100(原子％)]。
当长时间使用液体喷出头时，会偶然地在发热电阻元件6与保护层201之间的绝缘层202中出现故障，并且发热电阻元件6和保护层201会导通。结果，会使施加至发热电阻元件6的电压也施加至保护层201。然而，即使在偶然地施加电压的状态下使用液体喷出头的保护层201的情况下，中间层210也由具有高绝缘性的包含由组成式(I)表示的材料的层形成。因此，可以抑制由于阳极氧化导致的中间层210的墨溶解。因此，可以提供具有长期可靠性的液体喷出头。
将参考图3描述阳极氧化机理。图3示出当电压偶然地施加至保护层201时流过电极(未示出)的电流。在中间层210由例如SiCN等碳氮化硅材料制成的情况下，如图3所示，可以看出绝缘性低，这是因为，当电压高时有电流流过。即，由于绝缘性不足，因此当电压偶然地施加至保护层201时会发生阳极氧化。另一方面，在中间层210包含组成式(I)的Siw1Ox1Cy1的材料的情况下，如图3所示，即使当将高达35V的电压施加至该膜时，也没有电流流过，从而可以看出绝缘性高。当以该方式在构成中间层的材料的组成中包含O时，可以看出绝缘性提高。即，由于绝缘性高，因此可以看出，即使当将电压偶然地施加至保护层201时也可以抑制阳极氧化。
为了进一步提高中间层210的耐墨性，如图2B所示，可以设置具有耐墨性的层从而覆盖组成式(I)的层，并且中间层210可以具有中间层下层210b和中间层上层210a的双层构成。
具体地，中间层下层210b由包含由组成式(I)表示的材料的膜形成，并且期望中间层上层210a由包含由以下组成式(II)表示的材料的膜形成：
Siw2Cy2Nz2 (II)
[在上式(II)中，30≤w2≤59(原子％)，y2≥5(原子％)并且z2≥15(原子％)，这里，w2+y2+z2＝100(原子％)]。
组成式(II)等同于日本专利申请特开No.2017-43098中公开的组成式(I)，并且由日本专利申请特开No.2017-43098理解该组成范围的技术意义。
使用此类构成，除了借助上述组成式(I)的绝缘性材料抑制由于阳极氧化导致的中间层210的墨溶解的效果以外，可以借助组成式(II)的膜来进一步提高耐墨性。因此，可以进一步提高液体喷出头的长期可靠性。
此外，可以将绝缘层202制薄，从而在节能下驱动液体喷出头。在此类情况下，担心耐钝化性不足、水分和离子容易透过、并且发生电极配线207的腐蚀。因此，中间层210也可以具有耐钝化性。
例如，中间层210可以由包含由以下组成式(III)表示的材料的膜形成：
Siw3Ox3Cy3Nz3 (III)
[在上式(III)中，37≤w3≤60(原子％)，30≤x3≤53(原子％)，6≤y3≤29(原子％)并且4≤z3≤9(原子％)，这里，w3+x3+y3+z3＝100(原子％)]。
使用此类构成，除了抑制上述由于阳极氧化导致的中间层210的墨溶解的效果以外，可以进行节能下驱动，从而可以提高节能下驱动的液体喷出头的长期可靠性。
在中间层210中，包含由组成式(I)表示的材料的膜的膜厚度期望为100nm以上，从而确保绝缘性。此外，包含由组成式(II)表示的材料的膜的膜厚度期望为50nm以上，从而确保耐墨性。此外，包含由组成式(III)表示的材料的层的膜厚度期望为100nm以上，从而确保绝缘性和耐钝化性。然而，当保护层201暴露于流路时，进行蚀刻以打开中间层210。因此，从中间层210与保护层201之间的选择比的观点，中间层210的膜厚度期望为300nm以下。
可以通过使用等离子体CVD法来形成构成中间层210的Siw1Ox1Cy1(I)、Siw2Cy2Nz2(II)和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜。
图4为示意性地示出用于形成Siw1Ox1Cy1(I)、Siw2Cy2Nz2(II)和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜的等离子体CVD设备的成膜室的截面图。
以下将参考图4来描述Siw1Ox1Cy1(I)、Siw2Cy2Nz2(II)和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜的成膜方法的概要。
首先，在等离子体放电期间用作上部电极的喷头303与用作下部电极的样品台302之间的距离(GAP)通过调整样品台302的高度来确定。此外，通过使用加热器304加热来调整样品台302的温度。
接下来，要使用的各种气体经由喷头303流入成膜室310中。此时，通过安装至对应于各气体的各配管300的质量流量控制器301来控制各种气体的流量。此后，通过打开要使用的气体的导入阀307a，将气体在配管内混合并且供给至喷头303。随后，调整安装至与真空泵(未示出)连接的排气口305的排气阀307b以控制排气量，由此保持成膜室310内的压力恒定。此后，双频RF电源308a和308b在喷头303与样品台302之间释放等离子体。在等离子体中解离的原子蓄积在晶片306上以形成膜。
根据本公开的Siw1Ox1Cy1(I)膜可以通过适当地调整SiH4气流量、O2气流量、CH4气流量、HRF功率、LRF功率、压力和温度的成膜条件获得具有不同组成比的Siw1Ox1Cy1(I)。即使当改变各处理气体的流量比时，也无法制备w1≤38的Siw1Ox1Cy1(I)。在取决于基板的膜组成和布置而需要应力抑制的情况下，可以通过提高成膜温度来调整应力抑制。
根据本公开的Siw2Cy2Nz2(II)膜可以通过适当地调整SiH4气流量、NH3气流量、N2气流量、CH4气流量、HRF功率、LRF功率、压力和温度的成膜条件获得具有不同组成比的Siw2Cy2Nz2(II)。
为了获得根据本公开的Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜，适当地调整SiH4气流量、N2O气流量、CH4气流量、HRF功率、LRF功率、压力和温度的成膜条件。结果，可以获得具有不同组成比的Siw3Ox3Cy3Nz3(III)。即使当改变各处理气体的流量比时，也无法制备w3≤36的Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜和z3≥10的Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜。
在本说明书中，Siw1Ox1Cy1(I)、Siw2Cy2Nz2(II)和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)以原子百分比(原子％)计表示各元素的含量比。此外，虽然包含源自上述CVD法的原料气体的氢，但是不考虑氢含量。然而，通过使用上述原料气体形成的膜通常包含约15至30(原子％)的氢，并且可以包含氢，只要膜不显著偏离该范围即可。下文中，示出用于判断Siw1Ox1Cy1(I)、Siw2Cy2Nz2(II)和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)的性能的实施例。此外，在以下实施例中，使用SiO膜作为参比水平进行相同的实验。
实施例
下文中，将参考实施例和比较例进一步描述本公开，并且本公开不限于这些实施例。
(实验例1)
进行以下实验以确认实施方案中Siw1Ox1Cy1(I)膜和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜对墨的耐腐蚀性。首先，在不同硅基板上形成Siw1Ox1Cy1(I)和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)的膜。此后，对基板进行切割以使尺寸为20mm×20mm。
检查当将各片浸渍在加热至60℃的30ml pH为约9的颜料墨中并且放置72小时的溶解量。此时，为了消除露出在基板的端面和背面上的Si的溶解的影响，用墨不溶性树脂保护基板的背面和侧面。使用光谱椭偏仪来测量根据本实验例的膜厚度。通过检查实验中膜厚度的变化，确认Siw1Ox1Cy1(I)膜和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜对墨的耐腐蚀性。结果在表1和表2中示出。本实验的标准如下。
A：溶解量小于1nm。
B：溶解量为1nm以上且小于10nm。
C：溶解量为10nm以上且小于30nm。
D：溶解量为30nm以上。
作为此时的判断结果，设定A非常有效，B有效，C不太有效，并且D基本上无效。该判断与以下实验例的结果相同。由于Siw1Ox1Cy1(I)膜的各样品a至k的溶解量倾向于与Siw3Ox3Cy3Nz3(III)的各样品A至K的溶解量基本上相同，因此仅在表1中示出判断结果。
从表1中示出的结果，可以看出满足对墨的耐腐蚀性的Siw1Ox1Cy1(I)的组成范围为满足6≤y1(原子％)的组成区域。从表2中示出的结果，可以看出满足对墨的耐腐蚀性的Siw3Ox3Cy3Nz3(III)的组成范围为满足6≤y3(原子％)的组成区域。特别地，当使用颜料墨时，在该组成区域的范围内使用Siw1Ox1Cy1(I)和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)是有效的。此外，即使在pH为约5至11的颜料墨和染料墨的情况下，也获得与上述结果相同的结果。
[表1]
[表2]
(实验例2)
进行以下实验以确认实施方案中的Siw1Ox1Cy1(I)膜和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜的电绝缘性。首先，在其上形成有膜厚度为1μm的硅热氧化膜用作第一电极的硅基板上以200nm的厚度形成具有铝作为主要材料的金属层，并且进行加工以使尺寸为2.5mm×2.5mm。此后，形成Siw1Ox1Cy1(I)和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)中的一种膜至厚度为300nm。此外，在上层将具有铝作为主要材料的膜加工成尺寸为2mm×2mm的膜用作第二电极，并且形成厚度为200nm，以使其不会在第一电极正上方突起。此后，对Siw1Ox1Cy1(I)膜和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜开孔用于与第一电极进行电接触的通孔。使用此类样品，测量当在第一电极与第二电极之间施加32V的电压时的电流量。通过在本实验中测量电流量，确认Siw1Ox1Cy1(I)膜和Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜的电绝缘性。结果在表3和表4中示出。
本实验的标准如下。
A：电流量小于0.1nA。
B：电流量为0.1nA以上且小于10nA。
C：电流量为10nA以上且小于100nA。
D：电流量为100nA以上。
由于Siw1Ox1Cy1(I)膜的各样品a至k的电流值倾向于与Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜的各样品A至K的电流值基本上相同，因此仅在表3中示出判断结果。
从表3中示出的结果，可以看出满足电绝缘性的Siw1Ox1Cy1(I)膜的组成范围为满足32≤x1(原子％)的组成区域。从表4中示出的结果，可以看出满足电绝缘性的Siw3Ox3Cy3Nz3(III)的组成范围为满足30≤x3(原子％)的组成区域。
[表3]
[表4]
(实验例3)
应力调整方法之一为成膜温度。可以通过提高成膜温度来抑制SiOC的应力。由于SiOCN具有氮以抑制应力，因此可以在低于SiOC的成膜温度的成膜温度下进行成膜。
进行以下实验以测量本公开中的Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜的应力。在硅基板上形成Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜，并且使用应力测量仪器来测量应力。结果在表5中示出。当应力值为0以上时，其表示拉伸应力，并且当应力值小于0时，其表示压缩应力。本实验的标准如下。
A：应力的绝对值小于150MPa。
B：应力的绝对值为150MPa以上且小于400MPa。
C：应力的绝对值为400MPa以上且小于500MPa。
D：应力的绝对值为500MPa以上。从表5中示出的结果，可以看出满足低应力的Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜的组成范围为满足4≤z3(原子％)的组成区域。
[表5]
上述实验例1至3的实验结果总结在表6和表7中。表6为Siw1Ox1Cy1(I)的实验结果，并且表7为Siw3Ox3Cy3Nz3(III)的实验结果。对于综合判断，使用各实验的结果中评价最低者的判断。要求液体喷出头的中间层210具有以上实验例1至3中列出的优异性能。
Siw1Ox1Cy1(I)膜的组成范围限定如下。无法制备w1≤38的Siw1Ox1Cy1(I)膜。由表6，Siw1Ox1Cy1(I)膜的组成为32≤x1(原子％)并且6≤y1(原子％)，其中w1+x1+y1＝100(原子％)。结果，Siw1Ox1Cy1(I)膜的组成为39≤w1(原子％)、32≤x1(原子％)并且6≤y1(原子％)，其中w1+x1+y1＝100(原子％)，从而满足各性能。由于w1+x1+y1＝100(原子％)，因此w1、x1和y1的上限各自为w1≤62(原子％)，x1≤55(原子％)和y1≤29(原子％)。因此，能够发挥所需性能的Siw1Ox1Cy1(I)膜的组成为39≤w1≤62(原子％)、32≤x1≤55(原子％)并且6≤y1≤29(原子％)，其中w1+x1+y1＝100(原子％)。
此外，综合判断为A和B的水平为c、d、e、f、g和h的水平。结果，在Siw1Ox1Cy1(I)中，可以满足39≤w1≤43(原子％)、35≤x1≤44(原子％)和13≤y1≤24(原子％)的关系式。
Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜的组成范围限定如下。无法制备w3≤36且z3≥10的Siw3Ox3Cy3Nz3膜。由表7，Siw3Ox3Cy3Nz3(III)膜的组成为30≤x3(原子％)、6≤y3(原子％)并且4≤z3(原子％)，其中w3+x3+y3+z3＝100(原子％)。结果，Siw3Ox3Cy3Nz3膜的组成为37≤w3(原子％)、30≤x3(原子％)、6≤y3(原子％)并且4≤z3≤9(原子％)，其中w3+x3+y3+z3＝100(原子％)，从而满足各性能。由于w3+x3+y3+z3＝100(原子％)，因此w3、x3和y3的上限各自为w3≤60(原子％)、x3≤53(原子％)和y3≤29(原子％)。因此，能够发挥所需性能的Siw3Ox3Cy3Nz3膜的组成如下。即，37≤w3≤60(原子％)，30≤x3≤53(原子％)，6≤y3≤29(原子％)并且4≤z3≤9(原子％)，其中w3+x3+y3+z3＝100(原子％)。
此外，综合判断为B以上的水平为D、F、G和H的水平。结果，在Siw3Ox3Cy3Nz3中，37≤w3≤39(原子％)，可以满足关系式33≤x3≤41(原子％)、12≤y3≤22(原子％)和7≤z3≤8(原子％)。
[表6]
[表7]
(实施例1)
实际上，使用本实施方案中制备的各种液体喷出头喷出液体。在本实施例中，中间层210由Siw1Ox1Cy1膜和Siw3Ox3Cy3Nz3膜中的一者的单层形成。结果在以下示出。
由表6中示出的水平为b至j的材料形成的中间层210具有绝缘性。因此，即使在偶然地施加电压的状态使用液体喷出头的情况下，也可以抑制由于阳极氧化导致的中间层210的墨溶解，并且具有由水平为b至j的材料形成的中间层210的液体喷出头具有长期可靠性。特别地，在将水平为c至h的材料用于中间层210的情况下，耐腐蚀性和绝缘性二者均判定为B以上，从而可以形成具有更高可靠性的液体喷出头。
另一方面，在将水平为a和l的材料用于中间层210的液体喷出头中，当喷出持续长时间时，会使中间层210溶解在墨中并且会使喷出性能降低。由于中间层210的溶解，在一些情况下，喷嘴剥落并且无法进行正常喷出。此外，墨侵入并且溶解绝缘层202，这导致配线207的腐蚀，从而整个液体喷出头中会发生故障。此外，虽然将k水平的材料用于中间层210的液体喷出头通常不会造成缺陷，但是在偶然地施加电压的状态下使用的情况下，由于中间层210的绝缘性差，因此中间层210被阳极氧化并且溶解在墨中。由于中间层210的溶解，在一些情况下，使喷嘴剥落并且无法进行正常喷出。此外，墨侵入并且溶解绝缘层202，这导致配线207的腐蚀。因此，腐蚀会导致整个液体喷出头的故障。
由表7中示出的水平为B和D至J的材料形成的中间层210具有绝缘性。因此，具有由水平为B和D至J的材料形成的中间层210的液体喷出头即使在偶然地施加电压的状态使用液体喷出头的情况下也可以抑制由于阳极氧化导致的中间层210的墨溶解。因此，可以形成具有长期可靠性的液体喷出头。特别地，在将水平为D和F至H的材料用于中间层的情况下，耐腐蚀性、绝缘性和应力均为B判定以上，从而可以形成具有更高可靠性的液体喷出头。
另一方面，在将水平为A和L的材料用于中间层210的液体喷出头中，当喷出持续长时间时，会使中间层210溶解在墨中并且会使喷出性能降低。由于中间层210的溶解，在一些情况下，喷嘴剥落并且无法进行正常喷出。此外，墨侵入并且溶解绝缘层202，这导致配线207的腐蚀，从而在整个液体喷出头中会发生故障。虽然将水平为C的材料用于中间层210的液体喷出头不会造成缺陷，但是使基板的翘曲增大，并且在头制造工序的一部分中发生输送错误和抽吸错误。此外，虽然将水平为K的材料用于中间层210的液体喷出头通常不会造成缺陷，但是在偶然地施加电压的状态使用液体喷出头的情况下，中间层210的绝缘性差。因此，中间层210被阳极氧化并且溶解在墨中。由于中间层210的溶解，在一些情况下，喷嘴剥落并且无法进行正常喷出。此外，墨侵入并且溶解绝缘层202，这导致配线207的腐蚀，从而在整个头中会发生故障。
(实施例2)
接下来，将参考图2A来描述本公开的实施例2。如图2A所示，绝缘层202由SiN和SiO中的一者制成并且膜厚度为300nm。绝缘层202覆盖有膜厚度为200nm的Ta保护层201，并且将保护层201图案化以保留在面向发泡室205的区域。保护层201被覆盖并且通过等离子体CVD法由组成式(I)Siw1Ox1Cy1(I)表示的材料形成中间层210至膜厚度为100nm。这里，在w1、x1和y1分别为，w1＝42(原子％)，x1＝42(原子％)并且y1＝16(原子％)下形成由组成式(I)表示的材料制成的膜。为了确保中间层210的绝缘性，中间层210的膜厚度可以为100nm以上。此后，为了使保护层201露出，除去对应于发泡室的部位处的中间层210。此外，形成由聚醚酰胺树脂制成的有机中间层211。
在基板上形成具有流路212的侧壁部和顶部以及喷出口209的流路形成构件200作为感光性树脂材料的固化产物层。感光性树脂材料没有特别限制，并且可以从用于记录头的流路形成构件的那些中选择和使用。可以将由其它材料制成的部分进一步添加至由流路形成构件的树脂层制成的部分。例如，可以通过形成防水层来对要开口的喷出口的表面进行表面处理。
如图1所示，流路形成构件和基板经由设置在流路以外的部分的接合部来接合。形成接合部以包括其中基板侧上的电绝缘层202、保护层201、中间层210和有机中间层211层叠的部分、以及由树脂层制成的流路形成构件200。这些接合可以通过用感光性树脂材料在基板上形成流路形成构件的图案、通过曝光使图案固化并且根据需要使图案进一步热固化来进行。喷出口209可以通过曝光来形成并且可以通过使用激光来形成。
(实施例3)
接下来，将仅示出本公开的实施例3与实施例2不同的部分。如图2B所示，使用组成式(I)的材料(这里，与实施例2中相同的材料)来形成膜厚度为100nm的中间层下层210b。此外，为了进一步提高耐墨性，形成由具有耐墨性的由组成式(II)表示的材料制成的膜以覆盖中间层下层210b。将由组成式(II)表示的材料制成的膜的膜厚度设定为50nm，从而确保耐墨性。形成其中x2、y2和z2为w2＝47(原子％)、y2＝17(原子％)并且z2＝36(原子％)的由组成式(II)Siw2Cy2Nz2(II)表示的膜。使用此类构成，即使在偶然地施加电压的状态使用液体喷出头的保护层201的情况下，与保护层接触的中间层下层210b具有绝缘性。因此，可以抑制由于阳极氧化导致的墨溶解。此外，设置中间层上层210a，从而可以改善作为中间层的耐墨性。从这些观点，可以改善液体喷出头的长期可靠性。
(实施例4)
接下来，将仅示出本公开的实施例4与实施例2不同的部分。为了节能地驱动液体喷出头，将绝缘层202的膜厚度降低至170nm。然而，担心耐钝化性不足、水分和离子容易透过、并且电极配线207会被腐蚀。因此，为了赋予中间层耐钝化性，如下改变中间层210的构成。中间层210由包含如下材料的膜形成，在所述材料中，组成式(III)Siw3Ox3Cy3Nz3(III)中的w3、x3、y3和z3为w3＝38(原子％)、x3＝39(原子％)、y3＝15(原子％)、z3＝8(原子％)。在中间层210中，将由组成式(III)表示的材料制成的膜的膜厚度设定为100nm，从而确保绝缘性和耐钝化性。使用该构成，即使在偶然地施加电压的状态使用液体喷出头的保护层201的情况下，中间层210也具有绝缘性。因此，可以抑制由于阳极氧化导致的中间层210的墨溶解。此外，将绝缘层202的膜厚度降低，从而可以节能地进行驱动。
(比较例1)
接下来，仅示出本公开的比较例1与实施例1不同的部分。如下改变中间层210的构成。
中间层210由如下材料制成的膜形成，在所述材料中，组成式(II)Siw2Cy2Nz2(II)中的x2、y2和z2为w2＝47(原子％)、y2＝17(原子％)和z2＝36(原子％)。膜厚度为100nm。
使用该构成，在偶然地施加电压的状态使用液体喷出头的保护层201的情况下，中间层210具有差的绝缘性。因此，中间层210会被阳极氧化并且溶解在墨中。由于中间层210的溶解，使喷嘴剥落并且无法进行正常喷出。此外，墨侵入并且溶解绝缘层202，这导致配线207的腐蚀，因此在整个头中发生故障。
虽然已经参考示例性实施方案描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于公开的示例性实施方案。所附权利要求的范围应当符合最宽泛的解释从而涵盖所有此类修改以及等同的结构和功能。
Claims (17)
1.一种液体喷出头用基板，其包括：
具有喷出口和流路的流路形成构件；
用于喷出液体的发热电阻元件；
覆盖所述发热电阻元件的绝缘层；
设置在所述绝缘层上或上方并且表面暴露于所述流路的导电性保护层；和
设置在所述流路形成构件与所述导电性保护层之间的中间层，其特征在于，
所述中间层包含由以下组成式(I)表示的材料：
Siw1Ox1Cy1(I)
在式(I)中，39原子％≤w1≤62原子％，32原子％≤x1≤55原子％，6原子％≤y1≤29原子％，并且w1+x1+y1＝100原子％。
2.根据权利要求1所述的液体喷出头用基板，其中
所述组成式(I)中的w1、x1和z1满足以下关系式：
39原子％≤w1≤43原子％，
35原子％≤x1≤44原子％，和
13原子％≤y1≤24原子％。
3.根据权利要求1所述的液体喷出头用基板，其中
所述中间层具有由所述组成式(I)表示的材料制成的层，并且所述中间层的膜厚度为100nm以上。
4.根据权利要求1所述的液体喷出头用基板，其中
所述中间层包括与所述导电性保护层接触的下层和覆盖所述下层的上层，所述下层包含由所述组成式(I)表示的材料，并且所述上层包含由以下组成式(II)表示的材料：
Siw2Cy2Nz2(II)
在式(II)中，30原子％≤w2≤59原子％，y2≥5原子％，z2≥15原子％并且w2+y2+z2＝100原子％。
5.根据权利要求4所述的液体喷出头用基板，其中
所述中间层的上层为由所述组成式(II)表示的材料制成的层，并且所述上层的膜厚度为50nm以上。
6.根据权利要求1所述的液体喷出头用基板，其中
所述中间层的膜厚度为300nm以下。
7.根据权利要求1所述的液体喷出头用基板，其中
所述导电性保护层包含钽。
8.根据权利要求1所述的液体喷出头用基板，其中
所述导电性保护层包含铱。
9.根据权利要求1所述的液体喷出头用基板，其进一步包括：
在所述流路形成构件与所述中间层之间的有机中间层。
10.一种液体喷出头，其包括：
包括以下的液体喷出头用基板：具有喷出口和流路的流路形成构件、用于喷出液体的发热电阻元件、覆盖所述发热电阻元件的绝缘层、设置在所述绝缘层上或上方并且表面暴露于所述流路的导电性保护层、和设置在所述流路形成构件与所述导电性保护层之间的中间层，其特征在于，
所述中间层包含由以下组成式(I)表示的材料：
Siw1Ox1Cy1(I)
在式(I)中，39原子％≤w1≤62原子％，32原子％≤x1≤55原子％，6原子％≤y1≤29原子％，并且w1+x1+y1＝100原子％。
11.一种液体喷出头用基板，其包括：
具有喷出口和流路的流路形成构件；
用于喷出液体的发热电阻元件；
覆盖所述发热电阻元件的绝缘层；
设置在所述绝缘层上或上方并且表面暴露于所述流路的导电性保护层；和
设置在所述流路形成构件与所述导电性保护层之间的中间层，其特征在于，
所述中间层包含由以下组成式(III)表示的材料：
Siw3Ox3Cy3Nz3(III)
在式(III)中，37原子％≤w3≤60原子％，30原子％≤x3≤53原子％，6原子％≤y3≤29原子％，4原子％≤z3≤9原子％，并且w3+x3+y3+z3＝100原子％。
12.根据权利要求11所述的液体喷出头用基板，其中
所述组成式(III)中的w3、x3、y3和z3满足以下关系式：
37原子％≤w3≤39原子％，
33原子％≤x3≤41原子％，
12原子％≤y3≤22原子％，和
7原子％≤z3≤8原子％。
13.根据权利要求11所述的液体喷出头用基板，其中
所述中间层具有由所述组成式(III)表示的材料制成的层，并且所述中间层的膜厚度为100nm以上。
14.根据权利要求11所述的液体喷出头用基板，其中
所述中间层的膜厚度为300nm以下。
15.根据权利要求11所述的液体喷出头用基板，其中
所述导电性保护层包含钽。
16.根据权利要求11所述的液体喷出头用基板，其中
所述导电性保护层包含铱。
17.根据权利要求11所述的液体喷出头用基板，其进一步包括：
所述流路形成构件与所述中间层之间的有机中间层。
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