CN1261303C

CN1261303C - 喷墨式打印头喷孔的自动对准制法

Info

Publication number: CN1261303C
Application number: CN 02152284
Authority: CN
Inventors: 黃怡仁; 林劉恭
Original assignee: Feihe Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: CN1500638A

Abstract

一种喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，包括下列步骤：提供一基板，所述基板包含有至少一致动组件；在所述基板表面上依序形成一第一薄膜及一第二薄膜，并定义此第二薄膜，以在上述致动组件的上方形成一凸部，且露出上述第一薄膜的部分表面；在上述露出的第一薄膜的部分表面上形成一第三薄膜，此第三薄膜并同时覆盖于该凸部的上方；去除该凸部上方的第三薄膜；最后进行蚀刻制程，将上述凸部及其下方的第一薄膜去除，以形成一孔洞。

Description

喷墨式打印头喷孔的自动对准制法

技术领域

本发明涉及一种喷墨式打印头的制作方法，特别涉及一种喷墨式打印头喷孔的自动对准制法。

背景技术

在计算机打印设备的主流产品中，喷墨打印机的打印技术通过计算机数值驱动将精确体积的微量墨水液滴快速地放置于精确的特定位置，不但可提供高分辨率、全彩的图片输出，还可满足电子工业制造技术对自动动化、微小化、降低成本、降低时程、减少环境的冲击等的要求与趋势。其中一种热感应的喷墨式打印头已经被成功地商业化，其原理是利用加热器将墨水瞬间气化，再藉由产生的高压气泡推动墨水，进而使墨水经由喷孔射出以打印在纸张上。一般而言，打印头是由一墨水匣、一有复数个喷孔的喷孔片以及复数个薄膜加热器所构成，其中在每个喷孔下方设置有一个薄膜加热器，并提供有一条墨水通道墙，以供墨水自动在相对应位置的喷孔射出。

喷墨式打印技术的品质主要取决于打印头的喷孔的物理特性，如：喷孔的底切轮廓与开口形状，这会影响到墨水液滴的体积、轨道、喷射速度等等。早期技术是采用平板印刷电铸制程或是其它电化学加工成型方法，以制作成一种金属喷孔片。然而，这种电铸方式会产生以下缺点：第一，不易精确控制制程条件，如应力、电镀厚度；第二，喷孔的形状、尺寸等设计选择性受到限制；第三，制程成本过高，不敷大量生产的需求；第四，易发生墨水腐蚀喷孔片的问题，虽然可以在喷孔片表面上电镀金(Au)以延缓腐蚀现象，但需耗费更多成本。为了解决上述问题，现今技术改采用准分子镭射处理方式来制作喷孔，但是这又会遭遇到对不准、设备过于庞大与昂贵等问题。

发明内容

有鉴于此，为了有效提升打印头的喷孔的制程品质，亟需开发一种新的喷孔片制程，以同时达到简化制程、降低制作成本以及提高喷孔的图案精确度等目的。

本发明提出一种喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，是以压膜、曝光、微影、蚀刻等步骤直接在基板上制作喷孔，可以有效控制喷孔的位置、口径、形状，进而获得高分辨率的喷墨品质。

本发明的一种喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，包括下列步骤：提供一基板，其包含有至少一致动组件；于此基板表面上形成一第一薄膜；于此第一薄膜上形成一第二薄膜；定义第二薄膜，以于上述致动组件的上方形成一凸部，并露出第一薄膜的部分表面；于上述露出的第一薄膜的部分表面上形成一第三薄膜，此第三薄膜并同时覆盖于上述凸部的上方；去除此凸部上方的第三薄膜；以及进行蚀刻制程，将此凸部及其下方的第一薄膜去除，以形成一孔洞。

本发明提供的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其一优点是制作出的喷墨式打印头的喷孔可达传统电铸制程的镍喷孔片的最佳性能，且制程中仅需利用易于控制及调整蚀刻选择性的等向干蚀刻即可。

此方法的另一优点为通过直接将喷孔形成于基板表面，省却了传统电铸制程的中需将位于金属喷孔片的喷孔与分布于基板上的制动组件精准贴合的步骤，同时也避免了此步骤中因对准误差造成的良率下降。

此方法尚具有的另一优点为藉由第一薄膜及第三薄膜材质的选用，例如以高分子材质为第一薄膜，以旋涂式玻璃(spin on glass，SOG)为第三薄膜，可使墨水槽的底部形成亲水性，而使喷孔的顶部形成疏水性，使更利于墨水喷出的机制。

附图的简要说明

第1A至1F图显示本发明一实施例的制作方法示意图；以及

第2A至2F图显示本发明另一实施例的制作方法示意图。

符号说明

基板10；

致动组件12；

第一薄膜14；

第二薄膜16；

定义区域17；

凸部18；

第三薄膜20。

具体实施方式

本发明提出一种喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，是直接在硅芯片上进行压膜、曝光、微影、蚀刻等步骤，以于薄膜层中制作复数个喷孔，可以有效控制喷孔的位置、口径、形状，进而获得高分辨率的喷墨品质，且达到简化制程、降低制作成本以及提高喷孔的图案精确度等目的。至于喷孔的数量、排列方式以及尺寸是属于选择设计，本发明的实施例并未加以限定。以下是以举例说明在基板的一个致动组件(例如：薄膜加热器)上制作一个喷孔的方法。

请参阅第1A至1F图，其显示的是本发明一实施例的制作喷墨式打印头的喷孔的方法示意图。

首先，如第1A图所示，提供一基板10(例如：硅芯片)，其表面上包含有至少一致动组件12(例如：薄膜加热器)，然后利用压膜或是其它沉积方式，于基板10表面上覆盖一第一薄膜14，其材质可选用具有感旋光性的高分子材料，例如：环氧树脂、酚树酯、丙烯酸脂、聚醯亚胺、聚醯胺或是感光高分子材质。

接着，如第1B图所示，再利用压膜或是其它沉积方式，于第一薄膜14表面上覆盖一第二薄膜16，其材质同样可选用具有感旋光性的高分子材料，例如：环氧树脂、酚树酯、丙烯酸脂、聚醯亚胺、聚醯胺或是感光高分子材质。然后再对第二薄膜16的预定区域进行曝光，以在第二薄膜16内形成一定义区域17，其位置是相对应于致动组件12的上方处。

跟着，如第1C图所示，对第二薄膜16进行显影，将第二薄膜16的未曝光或未曝光完全部分去除，而于第一薄膜14的表面留下一凸部18，此凸部18的剖面如图所示，藉由对曝光程度的控制而形成一弧线。

接着，如第1D图所示，利用如旋转涂布等方式，于第一薄膜14露出的表面上以及凸部18的表面上覆盖第三薄膜20。其材质可选用例如：旋涂式玻璃。

接着，如第1E图所示，直接以干蚀刻制程，如为电浆蚀刻制程进行全面性回蚀，并以四氟化碳、氧气(O₂)、六氟化硫(SF₆)等作为主要蚀刻气体，蚀刻第三薄膜20至露出凸部18的上表面。

最后，如第1F图所示，进行干蚀刻制程，如为电浆干蚀刻制程，并以氧气作为主要蚀刻气体，以第三薄膜20作为蚀刻屏蔽，以移除凸部18及凸部18下方的第一薄膜14，藉此在第三薄膜20及第一薄膜14内形成一孔洞，其位置是相对位于致动组件12的上方。则孔洞即可供作为本发明的喷孔。

请参阅第2A至2F图，其显示的是本发明另一实施例的制作喷墨式打印头的喷孔的方法示意图。

首先，如第2A图所示，提供一基板10(例如：硅芯片)，其表面上包含有至少一致动组件12(例如：薄膜加热器)，然后利用压膜或是其它沉积方式，于基板10表面上覆盖一第一薄膜14，其材质可选用具有感旋光性的高分子材料，例如：环氧树脂、酚树酯、丙烯酸脂、聚醯亚胺、聚醯胺或是感光高分子材质。

接着，如第2B图所示，再利用压膜或是其它沉积方式，于第一薄膜14表面上覆盖一第二薄膜16，其材质同样可选用具有感旋光性的高分子材料，例如：环氧树脂、酚树酯、丙烯酸脂、聚醯亚胺、聚醯胺或是感光高分子材质。然后再对第二薄膜16的预定区域进行曝光，以于第二薄膜16内形成一定义区域17，其位置是相对应于致动组件12的上方处。

跟着，如第2C图所示，对第二薄膜16进行显影，将第二薄膜16的未曝光或未曝光完全部分去除，而于第一薄膜14的表面留下一凸部18，此凸部18的剖面如图所示，藉由对曝光程度的控制而形成一弧线。

接着，如第2D图所示，利用如旋转涂布等方式，于第一薄膜14露出的表面上以及凸部18的表面上覆盖第三薄膜20。其材质可选用例如：旋涂式玻璃。

接着，如第2E图所示，进行微影与蚀刻制程，利用一光阻(未显示)作为蚀刻罩幕将凸部18上方的第三薄膜20蚀刻去除，以露出凸部18的上表面，然后再将光阻去除。

最后，如第2F图所示，进行干蚀刻制程，如为电浆干蚀刻制程，并以氧气作为主要蚀刻气体，以第三薄膜20作为蚀刻屏蔽，以移除凸部18及凸部18下方的第一薄膜14，并于第三薄膜20及第一薄膜14内形成一孔洞，其位置是相对位于致动组件12的上方。则孔洞即可供作为本发明的喷孔。

相较于已知技术以电铸方式制作的喷孔片，本发明是采用压膜、微影、蚀刻等步骤于第三薄膜20及第一薄膜14中制作喷孔，其开口直径可缩小至约1μm，因此同一列的喷孔数目可多达10000个以上，将有助于提升喷孔的积集度。且藉由直接将喷孔形成于基板10表面，省却了传统电铸制程的中需将位于金属喷孔片的喷孔与分布于基板10上的制动组件12精准贴合的步骤，同时也避免了此步骤中因对准误差造成的良率下降。而且，本发明方法可有效控制相邻喷孔的排列位置，并藉由第一薄膜14及第三薄膜20材质的选用，可使墨水槽的底部形成亲水性，而使喷孔的顶部形成疏水性，使更利于墨水喷出的机制，可提供极高分辨率的喷墨品质。此外，本发明直接在基板10上进行微影蚀刻制程，其制程简易且成本低廉，制程中仅需利用易于控制及调整蚀刻选择性的等向干蚀刻即可，故符合商业化的大量生产需求。

虽然本发明两个较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可以作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定。

Claims

1.一种喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，包括下列步骤：

提供一基板，其包含有至少一致动组件；

于所述基板表面上形成一第一薄膜；

于所述第一薄膜上形成一第二薄膜；

所述第二薄膜，于所述致动组件的上方形成一凸部，并露出所述第一薄膜的部分表面；

于上述露出的第一薄膜的部分表面上形成一第三薄膜，所述第三薄膜并同时覆盖在所述凸部的上方；

去除所述凸部上方的第三薄膜；以及

进行蚀刻制程，将所述凸部及所述凸部下方的所述第一薄膜去除，以形成一孔洞。

2.如权利要求1所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其中所述第三薄膜的材质是旋涂式玻璃。

3.如权利要求1所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其中位于所述凸部上方的所述第三薄膜，其是利用全面性回蚀方式，蚀刻至露出所述凸部上方表面而加以去除。

4.如权利要求1所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其中位于所述凸部上方的所述第三薄膜，是利用微影蚀刻方式去除。

5.如权利要求1所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其中所述蚀刻制程是电浆干蚀刻制程。

6.如权利要求1所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其中所述致动组件是一薄膜加热器。

7.如权利要求2所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，所述基板为硅基板。

8.如权利要求7所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其中位于所述凸部上方的所述旋涂式玻璃层，是利用全面性回蚀方式，蚀刻至露出所述凸部上方表面而加以去除。

9.如权利要求7所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其中位于所述凸部上方的所述旋涂式玻璃层是利用微影蚀刻方式去除。

10.如权利要求7所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其中所述蚀刻制程是电浆干蚀刻制程。

11.如权利要求7所述的喷墨式打印头喷孔的自动对准制法，其中所述致动组件是一薄膜加热器。