CN1435321A - 液体喷射器件的基底及其成形方法 - Google Patents
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Abstract
一种制出穿通基底(60)的开口(50/50’/150/150’)的方法包括：从第一侧(62)蚀刻到基底(60)内形成开口的第一部分(52/152)，从与第一侧相反的第二侧(64)蚀刻到基底(60)内形成开口的第二部分(54/154)，从第一侧和第二侧中至少一侧向另一侧继续蚀刻到基底内，使开口的第一部分和第二部分连通，及从开口的第一部分和第二部分之间的界面(55/155)蚀刻到基底内，向基底的第二侧蚀刻，引成开口的第三部分(56/56’/156)。
Description
本发明的领域
本发明总的涉及液体喷射器件，更具体地涉及液体喷射器件的基底(Substrate)。
本发明的背景
在某些液体喷射器件如打印头内，喷墨元件是在基底上制成的，而液体的路径是通过基底内的一个开口或槽来到喷墨元件的喷射室。通常基底是一硅晶片，而晶片内的槽是用化学蚀刻制成。但现有的化学蚀刻方法的蚀刻角会在基底的槽内造成一个非常宽的后侧开口。基底后侧的定义是基底上与形成喷墨元件的一侧相反的那一侧。
遗憾的是，槽开口的宽后侧会对一个特定模具内所能形成的多个槽相互间布置的紧密度起限制作用。另外，槽开口的宽后侧会减少基底后侧的有效面积。例如，槽开口的宽后侧会减少基底后侧的胶粘面积。
因此需要减少基底后侧开口的大小。
本发明的综述
本发明的一个方面是提供一种通过基底的开口的制造方法。该方法包括从第一侧蚀刻到基底内制出开口的第一部分，接着从与第一侧相反的第二侧蚀刻到基底内制出开口的第二部分，然后从第一侧和第二侧中至少一侧向另一侧继续蚀刻到基底内使开口的第一部分和第二部分连通，并从第一部分和第二部分之间的界面蚀刻到基底内，包括蚀刻到基底的第二侧，从而制出开口的第三部分。
附图的简要说明
图1为一方块图示出按照本发明的喷墨打印系统的一个实施例。
图2为一概略的剖视图，示出本发明的部分液体喷射器件的一个实施例。
图3A-3C示出本发明的通过基底的开口的一个实施例。
图3D示出图3C开口的脱落物的一个实施例。
图4A-4C示出本发明的通过基底的开口的另一个实施图。
图4D示出图4C开口的脱落物的一个实施例。
图5A-5F为概略的、剖视的端视图和侧视图示出按照本发明通过基底制出开口的一个实施例。
图6A-6F为概略的、剖视的端视图和侧视图示出按照本发明通过基底制出开口的另一个实施例。
图7为一顶视图示出包括一对传统贯穿开口的基底的一个实施例。
图8为一顶视图示出本发明的、包括一对贯穿开口的基底的一个实施例。
图9A和9B示出本发明通过基底的开口的另一个实施例。
图10A-10F为概略的、剖视的侧视图示出按照本发明通过基底制出开口的另一个实施例。
图11A为一顶透视图示出本发明通过基底的一对开口的脱落物的一个实施例。
图11B为图11A中脱落物的底透视图。
图12和13均为顶视图分别示出本发明包括一对贯穿开口的基底的另外的实施例。
优选实施例说明
在下面的优选实施例的详细说明中参考到作为说明一部分的附图，在附图中用图示的方法示出可将本发明付诸实施的实施例。在这方面，我们就被说明的附图的取向使用了有关方向的词语如“顶”、“底”、“前”、“后”、“先导”、“尾随”等。这是因为本发明的构件可被定位在多个不同的方向上，使用方向词语的目的是为了说明图示的状态，决不是为了限制。应该知道其他实施例可被使用并可作出结构或逻辑的变化而不偏离本发明的范围。因此，下面的实施例不应狭义地理解，而本发明的范围应由所附的权利要求来限定。
图1示出按照本发明的喷墨打印系统10的一个实施例。喷墨打印系统10包括一个喷墨打印头组件12、一个供墨组件14、一个安装组件16、一个媒质输送组件18、和一个电子控制器20。喷墨打印头12是按照本发明的一个实施例制成的，包括一个或多个打印头或液体喷射器件，该器件通过多个孔眼或喷口13将墨滴喷射到印刷媒质19上，这样来在印刷媒质19上印刷。印刷媒质19为任何一种合适的片材料，如纸张、卡片、透明片、聚酯薄膜、和类似物。通常，喷口13被排列成一个或多个行或阵列，使墨滴适当地按程序从喷口13喷出，从而当喷墨打印头组件12和印刷媒质相互相反移动时将字符、符号、及/或其他图形或图像印刷到印刷媒质19上。
供墨组件14将油墨供应到打印头组件12上并包括一个存储油墨的储罐15，这样油墨便从储罐15流到喷墨打印头组件上。供墨组件14和喷墨打印头组件12可构成单程的油墨发放系统或循环的油墨发放系统。在单程的油墨发放系统中，基本上所有供应到喷墨打印头组件12的油墨在打印时都被消耗掉。而在循环的油墨发放系统中，只有一部分供应到喷墨打印头组件12上的油墨在打印时被消耗掉，这样在打印时未被消耗的油墨被返回到供墨组件14内。
在一实施例中，喷墨打印头组件12和供墨组件14均被容纳在一个喷墨墨盒或笔件内。在另一实施例中，供墨组件14离开喷墨打印头组件12，并通过界面连接如供应管将油墨供应给喷墨打印头组件12。在这两种实施例中，供墨组件14的储罐15都可被拿掉、更换、及/或重新充满。在喷墨打印头组件12和供墨组件14被一起容纳在一个喷墨墨盒内的实施例中，储罐15包括一个位在墨盒内的局部储罐及/或一个离开墨盒的较大的储罐，其时离开的、较大的储罐用来重新充满局部储罐，这两个储罐都可被拿掉、更换、及/或重新充满。
安装组件16使喷墨打印头组件12相反于媒质输送组件18而定位，媒质输送组件18则使印刷媒质19相反于喷墨打印头组件12而定位，因此，在喷墨打印头组件12和印刷媒质19之间的区域内在喷口13附近形成一个印刷区17。在一实施例中，喷墨打印头组件12为扫描式，其时安装组件16包括一个滑架用来使喷墨打印头组件12相反于媒质输送组件18而移动，从而扫描印刷媒质19。在另一实施例中，喷墨打印头组件12为非扫描式，其时安装组件16将喷墨打印头组件12固定在相反于媒质输送组件18为预定的位置上。因此，媒质输送组件18使印刷媒质19相反于喷墨打印头组件12而定位。
电子控制器20连通喷墨打印头组件12、安装组件16和媒质输送组件18。电子控制器20接受来自主系统如计算机的数据21，并包括存储器用来暂时存储数据21。典型的做法，数据21沿着电子的、红外线的、光学的或其他信息传送路径被送到喷墨打印系统。数据21例如可代表一个要被印刷的文件及/或文档。这样，数据21就成为喷墨打印系统10的印刷任务，并包括一个或多个印刷任务指令及/或指令参数。
在一实施例中，电子控制器20提供给喷墨打印头组件12的控制包括从喷口13喷射墨滴的定时控制。这样，电子控制器20便可形成一个喷射墨滴的图样，从而可在印刷媒质19上的构成字符、符号、及/或其他图形或图像。定时控制，从而喷射墨滴的图样，都是由印刷任务指令及/或指令参数确定的。在一实施例中，构成电子控制器20一部分的逻辑和驱动电路被设置在喷墨打印头组件12上。而在另一实施例中，逻辑和驱动电路被设置在喷墨打印头组件12之外。
图2示出喷墨打印头组件一部分的一个实施例。喷墨打印头组件12包括一个印刷的或墨滴喷射的元件30的阵列。墨滴喷射元件30是在一个其内制有油墨输送槽42的基底40上制出的，这样油墨输送槽42便可将液态油墨供应给墨滴喷射元件30。每一个墨滴喷射元件30都包括一个薄膜结构32、一个孔眼层34和一个发射电阻38。薄膜结构32之内制有一个与基底40的油墨输送槽42连通的油墨输送沟33。孔眼层34有一前面35和一在前面35内制出的喷嘴开口36，还有一个在其内制出并与喷嘴开口36和薄膜结构32的油墨输送沟33连通的喷嘴室37。发射电阻38被定位在喷嘴室37内，并包括引线39，引线39在电路上将发射电阻38连接到驱动信号和地上。
在打印时，油墨通过油墨输送沟33从油墨输送槽42流动到喷嘴室37。喷嘴开口36可操作地与发射电阻38关联，使当发射电阻38被供电时墨滴可从喷嘴室37通过喷嘴开口36喷出(例如垂直于发射电阻38的平面)而喷到印刷媒质上。
喷墨打印头组件12的实施例可包括热敏打印头、压电打印头、弯曲伸张换能器打印头、或本行业公知的任何其他型式的液体喷射器件。在一实施例中，喷墨打印头组件12为一完全整合的热敏喷墨打印头。其时，基底40例如可由硅、玻璃、或稳定的聚合物制成，而薄膜结构32可由二氧化硅、碳化硅、氮化硅、钽、多晶硅玻璃、或其他合适材料的一个或多个钝化层或绝缘层制成。薄膜结构32还包括一个形成发射电阻38和引线39的导电层，该导电层例如可由铝、金、钽、钽铝、或其他金属或合金制成。
图3A-3D示出通过基底60的开口50的一个实施例。基底60具有第一侧62和第二侧64。第二侧64与第一侧62相反，并且在一实施例中，取向基本上与第一侧62平行。开口50与基底60的第一侧62和第二侧64连通，这样来提供一个通过一个通过基底60的沟道或通道。
在一实施例中，基底60代表喷墨打印头组件12的基底40，而开口50代表在基底内制出的油墨输送槽42。其时，喷墨打印头组件12的墨滴喷射元件是在基底60的第一侧62上被制出。这样第一侧62就成为基底60的前侧，而第二侧64成为基底60的后侧，油墨流动通过基底60的开口50是从后侧流到前侧。因此，开口50提供的是一条使油墨通过基底60与墨滴喷射元件30连通的液体通道。
如在图3A的实施例中所示，开口50包括第一部分52和第二部分54。开口50的第一部分52与基底60的第一侧62连通并在其内制出，开口50的第二部分54与基底60的第二侧64连通并在其内制出。这样第一部分52便是在第一侧62内制出的孔63，而第二部分54是在第二侧64内制出的孔65。第一部分52和第二部分54互相连通，这样构成通过基底60的开口50的一部分。
在一实施例中，开口50的第一部分52的形式为一狭长的槽或沟并有一基本上为V形的或倒转为三角形的横截面。在另一实施例中，开口50的第一部分52有一基本上为梯形的横截面。另外，在一实施例中，开口50的第二部分54的形式为多面体并有一基本上为三角形的横截面。在另一实施例中，开口50的第二部分54有一基本上为梯形的横截面。最好，第一部分52的谷底与第二部分54的顶尖连通，这样第一部分52和第二部分54便可连通或连接，从而构成通过基底60的开口50的一部分。
如在图3B的实施例中所示，开口50还包括一个在基底60内制出并在第一部分52和第二部分54之间延伸的第三部分56。更具体点说，第三部分56是从第一部分52和第二部分54之间形成的界面55延伸到第二侧64。将第一部分52和第二部分54进一步蚀刻成第三部分56的一个实施例将在下面结合图5D-5F予以图示并说明。
第三部分56的一侧与第一部分52连通，邻侧与第二部分54连通，而另一侧则从第二侧64向第一侧62延伸到第一部分52。这样第三部分56与第一部分52和第二部分54都连通，从而形成开口50通过基底60的添加部分。在一实施例中，第三部分56从第二部分54的两个相反侧向外延伸。但在本发明的范围内，第三部分56也可只从第二部分54的一侧向外延伸。
如下所述，在一实施例中，第三部分56是在基底60的一个低指数的平面上蚀刻制成的。这样，开口50的第三部分56有一基本上为三角形的轮廓和一基本上为梯形的横截面，该横截面的大小在第二部分54和第一部分52之间逐渐缩减，更具体点说，是从开口50第二部分54的一个侧面向第一部分52的端头缩减。这样第三部分56的底与第二部分54的一个侧面连通，而第三部分56的顶尖则与第一部分52连通。
如在图3C的实施例中所示，第一部分52、第二部分54、和第三部分56互相连通形成通过基底60的开口50。更具体点说，第一部分52、第二部分54、和第三部分56结合在一起使第一侧62的孔63与第二侧64的孔64连通。这样开口50便可提供一个通过基底60的沟道或通道。
为了使本发明清楚起见，在图3D的实施例中示出通过基底60的开口50的脱落物70。由第一部分52、第二部分54和第三部分56造成的组合开口50在脱落物70中以固体的形式示出。
按照本发明的一个实施例，开口50的第一部分52、第二部分54、和第三部分56可如下制成。第一部分52可在第二部分54之前、之后、及/或与第二部分54同时制成，或者第二部分54可在第一部分52之前、之后、及/或与第一部分52同时制成。在一实施例中，开口50的第一部分52被首先制成，并在基底60内自己终止，然后开口50的第二部分54被第二制成使它与第一部分52连通。在另一实施例中，开口50的第二部分54被首先制成，并在基底60内自己终止，然后开口50的第一部分被第二制成使它与第二部分54连通。在还有另一个实施例中，开口50的第一部分52和第二部分54被同时制成，其时第一部分52在基底内自己终止，第二部分54则被制造使它与第一部分52连通。
图4A-4D示出通过基底60的开口50的另一个实施例。开口50’与开口50相似，用来使基底60的第一侧62和第二侧64连通，这样来提供通过基底60的沟道或通道。如图4A的实施例中所示，开口50’包括第一部分52和第二部分54，与上面结合开口50所说明的相同。
如在图4B的实施例中所示，开口50’还包括一个与开口50的第三部分56相似的第三部分56’。第三部分56’是在基底60内制出的，并在开口50’的第一部分52和第二部分54之间延伸。更具体点说，第三部分56’是从第一部分52和第二部分之间形成的界面延伸到第二侧。将第一部分52和第二部分54进一步蚀刻成第三部分的一个实施例将在下面结合图6D-6F予以图示并说明。
第三部分56’的一侧与第一部分52连通，邻侧与第二部分54连通，而另一侧则从第二侧64向第一侧62延伸到第一部分52，从而形成通过基底60的开口50’的添加部分。在一实施例中，第三部分56’从第二部分54的两个相反的侧面向外延伸，但在本发明的范围内，第三部分56’也可只从第二部分54的一个侧面向外延伸。
如下所述，在一实施例中，第三部分56’是在基底60的一个高指数的平面上蚀刻制成，这样开口50’的第三部分56’便成为一个多面体的形式，有一成角度的顶尖和一基本上为斜方形的底，从而第三部分56’在第二部分54和第一部分52之间有一基本上为斜方形而其大小逐渐缩减的横截面。更具体点说，是从开口50’的第二部分54向开口50’的第一部分52的端头缩减。这样，第三部分56’的底便与第二部分54的一个侧面连通，而第三部分56’的顶尖与第一部分52连通。另外，第三部分56’在开口50’的第一部分52和第二部分54之间形成一个复合的表面。该复合表面例如包括两个相反的、从第二部分54的一个侧面向第一部分52的端头延伸而逐渐缩减的、基本上为V形的表面。
如图4C的实施例中所示，第一部分52、第二部分54、和第三部分56’互相连通形成通过基底60的开口50’。更具体点说，第一部分52、第二部分54和第三部分56’结合在一起使第一侧62的孔63与第二侧64的孔65连通。这样开口50’便可提供一个通过基底60的沟道或通道。
为了使本发明清楚，在图4D的实施例中示出通过基底60的开口50’的脱落物70’。由第一部分52、第二部分54、和第三部分56’造成的组合开口50’在脱落物70’中以固体的形式示出。
如下所述，开口50’的第一部分52、第二部分54、和第三部分56’是按照本发明的一个实施例制出的。另外，第一部分52可在第二部分54之前、之后及/或与第二部分54同时制出，或者第二部分54可在第一部分52之前、之后及/或与第一部分52同时制出，如同上面结合开口50所说明的那样。
图5A-5F和图6A-6F分别示出构成通过基底60的开口50和50’的一个实施例的、概略的、剖开的、端视图和侧视图。概略的侧视图代表在第一方向上的剖视图，而概略的端视图代表在第二方向上的剖视图，该第二方向基本上垂直于第一方向。虽然在图中只示出一个开口50和一个开口50’的构成，但应知道通过基底60可以制出多个开口50及/或50’。
在一实施例中，基底60为硅基底，开口50和50’是用化学蚀刻法最好是各向异性的在基底60内制出。更具体点说，所用化学蚀刻法为湿式的蚀刻法，使用湿的、各向异性的蚀刻剂如氢氧化四甲铵(TMAH)、氢氧化钾(KOH)、或其他碱性蚀刻剂。这样如下所述，通过基底60的开口50和50’的几何形状将由硅基底的晶体平面来形成。对于硅基底的不同的晶体平面例如可改变，各向异性的、湿蚀刻剂的浓度来蚀刻。
如在图5A和6A的实施例中所示，在基底60未被蚀刻之前，在基底60上先制有掩膜层72和74，更具体点说，掩膜层72是在基底60的第一侧62上制出，而掩膜层74是在基底60的第二侧64上制出。掩膜层72和74被分别用来可选择地控制或阻拦第一侧62和第二侧64的蚀刻。这样在基底60的第一侧62上制出的掩膜层72的构图是要把在其上要被蚀刻的区域暴露出来以便制出孔63及开口50和50’的第一部分52。而在基底60的第二侧64上制出的掩膜层74的构图也是要把在其上要被蚀刻的区域暴露出来以便制出孔65及开口50和50’的第二部分54。应该知道掩膜层72及/或74可包括在第一侧62和第二侧64上制出的一层或多层。
在一实施例中，掩膜层72和74是用沉积法制出，并用照相平板印刷术和蚀刻构图来形成基底60的第一侧62和第二侧64的暴露部分。更具体点说，掩膜层72的构图是要勾划出要在基底60的第一侧62内制出的孔63及开口50和50’的第一部分52。而掩膜层74的构图是要勾划出要在基底60的第二侧64内制出的孔65及开口50和50’的第二部分54。掩膜层72和74都是由能抵挡用来蚀刻基底60的蚀刻剂的材料制成的。适宜用来制造掩膜层72和74的材料包括二氧化硅或氮化硅。
其次，如在图5B和6B的实施例中所示，孔63就在基底60的第一侧62内被蚀刻出来，而孔65在基底60的第二侧64内被蚀刻出。这样，孔63就被制出成为开口50和50’的第一部分52的一部分，而孔65被制出成为第二部分54的一部分。从而可从第一侧62向第二侧64蚀刻基底60，制出开口50和50’的第一部分52，并从第二侧64向第一侧62蚀刻基底60，制出第二部分54。
最好如上所述，使用各向异性的湿蚀刻法来制出开口50和50’的第一部分52和第二部分54。这样开口50和50’的第一部分52便可按照基底60的晶体平面76成形，而第二部分54可按照晶体平面77成形。在一实施例中，基底60具有一个<100>的Si晶体取向，第一部分52和第二部分54的各向异性湿蚀刻按基底60的<111>Si平面进行，其时晶体平面76和77包括基底60的<111>Si平面。这样，开口50和50’的第一部分52的侧面和第二部分54的侧面的取向所成角度约为54度。基底60的<111>Si平面为二元(“0”、“1”)平面并代表基底60的低指数平面。当使用具有不同晶体取向的晶片时可被使用的低指数平面的其他例子有<100>和<110>Si平面。
如在图5c和6c的实施例中所示，从第一侧62向第二侧64及/或从第二侧64向第一侧62蚀刻到基底60内继续进行使开口50和50’的第一部分52和第二部分54连接或连通。这时在第一部分52和第二部分54之间形成界面55。另外，开口50和50’的第一部分52从第一侧62向第二侧64收敛，而第二部分54从第二侧64向第一侧62收敛。这样，开口50和50’的第一部分52在第一侧62为最宽，而第二部分54在第二侧64为最宽。如上所述，开口50和50’的第一部分52可在第二部分54之前、之后及/或与第二部分54同时被制成，而第二部分54也可在第一部分52之前、之后及/或与第一部分52同时被制成。
其次，如图5D和6D的实施例中所示，在开口50和50’的第一部分52和第二部分54之间的界面55上分别蚀刻基底60，可制出开口50的第三部分56和开口50’的第三部分56’。在第一实施例中，基底60是从界面55向第一侧62并从界面55向第二侧64蚀刻，更具体点说，第三部分56和56’各自这样制成，既从界面55向第一侧62以一相反于第一侧62的角度如图5D和6D的端视图中所示来蚀刻基底60，又从界面55向第二侧64以一相反于第二侧64的角度如图5D和6D的侧视图中所示来蚀刻基底60。这样，第一部分52和第二部分54都被进一步蚀刻便可制出第三部分56和56’。最好，第三部分56和56’在蚀刻时所采取的角度与第一侧62及/或第二侧64既不平行也不正交。
最好，开口50的第三部分56和开口50’的第三部分56’各自都用各向异性蚀刻法制出，如上所述。这样，第三部分56和56’便都可按基体60的晶体平面78制出。在一实施例中，第三部分56的各向异性湿蚀刻按基底60的<111>平面进行，使开口50的第三部分的侧面的取向约为54°的角度，其时第三部分56的晶体平面78包括基底60的<111>Si平面。基底60的<111>Si平面为二元平面，并代表基底60的低指数平面。在一实施例中，第三部分56’的各向异性湿蚀刻按基底60的<310>Si平面进行以致开口50’的第三部分56’的取向约为18°的角度，其时第三部分56’的晶体平面78包括基底60的<310>Si平面。基底60的<310>Si平面为非二元平面，并且代表基底60的高指数平面。高指数平面(high-index plane)的其他例子包括<210>、<311>、<711>和<510>Si平面。
如在图5E和6E的实施例中所示，继续从界面55以一角度向第一侧62蚀刻到基底60内，并从界面55以一角度向第二侧64蚀刻到基底60内。由于分别沿着开口50和50’的第一部分52和第二部分54的一个或多个相反的侧面蚀刻开口50的第三部分56和开口50’的第三部分，第一部分52和第二部分54被进一步蚀刻。
如在图5F和6F的实施例中所示，继续从界面55向第一侧62和第二侧64蚀刻到基底60内使开口50的第三部分56和开口50’的第三部分56’各自分别使基底60的第二侧64，也就是使第二侧内的孔65与开口50和50’的第一部分52连通，从而与第一侧62内的孔63连通。最好，开口50的第三部分56和开口50’的第三部分56’以一角度从界面55向第一侧62和第二侧64所作的蚀刻能分别缩减通过基底60从第二侧64到第一侧62的开口50和50’的横向或水平方向的面积。
在一实施例中，开口50的第三部分56和开口50’的第三部分56’以一角度从界面55向第一侧62和第二侧64所作的蚀刻包括：在第一方向上从基底60的第二侧64向第一侧62的开口50和50’的发散的第二部分54，及在基本上垂直于第一方向的第二方向上从第二侧64向第一侧62的开口50和50’的收敛的第二部分54。这样在一个方向上，开口50和50’的第二部分54在第一侧62为最宽，如图5F和6F的侧视图所示，开口50和50’从第二侧64向第一侧62发散而在另一个方向上，如图5F和6F的端视图所示，开口50和50’从第二侧64向第一侧62收敛。这样，在一个方向上，孔65比孔63宽。但在另一个方向上，孔63比孔65长。
图7和8分别示出按照传统方法和按照本发明制造的一对通过基底60的开口。如图7所示，开口90a和90b是按照传统的方法包括传统的蚀刻技术通过基底60制造的，并各自包括一条在基底60的第一侧或前侧制出的槽92和一条在基底60的第二侧或后侧制出的槽94。但由于使用传统的蚀刻技术，槽94被制成一条单一的狭长的槽或沟。
遗憾的是，由于槽94被制成一条单一的狭长的沟，相当数量的材料从基底上被除去，特别是包括基底60的后侧。这样，基底60的强度便受到损害，而基底60的可工作的或有用的面积便被减少。
但如图8的实施例中所示，按照本发明通过基底60制出的开口50a和50b各自包括从基底60的第一侧62制出的第一部分52，从第二侧64制出的第二部分54，和在第二部分54和第一部分52之间制出的第三部分56(包括第三部分56’)，如上所述。这样，每一开口50a和50b的第一部分52在基底60的第一侧62制出一条单一的狭长的槽，而每一开口50a和50b的第二部分54在基底60的第二侧64制出一条较短的槽。
由于用第一部分52、第二部分54、和第三部分56(包括第三部分56’)在基底60内制出开口50(包括开口50’)，便能用大小缩减的槽来供应单一的狭长的槽。更具体点说，由于进一步蚀刻开口50的第二部分54，并在第二部分54和第一部分52之间制出开口50的第三部分56，在第二侧64的孔65可比在第一侧62的孔63缩短，因为在一个方向上，第三部分56可使开口50的尺寸从第二侧64向第一侧62发散或增加，这样孔65端头超越孔63端头的延伸段就可被取消，因此在第一侧孔63端头和基底60端头之间通常被称为畦头的尺寸或面积就可被减少，因为孔65的端头不再需要延伸到孔63的端头之外。
另外，由于从基底60的第二侧64到第一侧62，开口50(包括开口50’)的尺寸在一条轴线上是收敛的或减小的，而在另一条轴线上是发散的或增大的，在开口50内可避免产生侧向流动的区域，这种区域会导致形成拦截气泡的陷阱。这样，由于在基底60内用第一部分52、第二部分54，及在第一部分52之间延伸的第三部分56来构成开口50，开口50可顺利地除气并且不会有明显的气泡陷阱。
图9A和9B示出通过基底60的开口50的另一个实施例。开口150与开口50和50’相似，连通基底60的第一侧62和第二侧64，并提供通过基底60的沟道或通道。另外，与开口50和50’相似，开口150包括在基底60的第一侧62内制出并与它连通的第一部分152，其时，与第一部分52相似，第一部分152在第一侧62内形成孔63。
但开口150包括多个在基底60的第二侧64内制出并与它连通的第二部分154a、154b，其时，第二部分154a、154b在第二侧64内形成各自的孔65a、65b。从而，开口150还包括多个在基底60内形成并在第一部分152和相关的第二部分154a、154b之间延伸的第三部分156a、156b。更具体点说，第三部分156a、156b各自具有与第一部分152连通的侧面、与相关第二部分154a、154b连通的侧面、和从第二侧64向第一侧62延伸到第一部分152的侧面。这样，第一部分152、第二部分154a、154b、和第三部分156a、156b结合起来构成通过基底60的开口150。
最好，第二部分154a和154b在第二侧上被间隔开。在一实施例中，第二部分154a和154b被这样间隔开使在第一部分152及相关的相邻第二部分154a和154b之间延伸的相邻第三部分156a和156b连通。更具体点说，在第一部分152和第二部分154a之间延伸的第三部分156a与在第一部分152和第二部分154b之间延伸的第三部分156b连通。这样，相邻的第二部分154a、154b便可通过相关的第三部分156a、156b连通，而在第二侧64的孔65a和65b各可与在第一侧的孔63连通。更具体点说，孔65a通过第二部分154a、第三部分156a、和第一部分152与孔63连通，孔65b通过第二部分154b、第三部分156b、和第一部分152与孔63连通。当第三部分156a、156b是在相关的第二部分154a、154b上进一步蚀刻而成时，相邻的第二部分154a、154b可直接连通。
图10A-10F示出通过基底60制出开口150的一个实施例。虽然图中只示出一个开口被制出，但应知道通过基底60可以制出多个开口150。如在图10A的实施例中所示，将掩膜层72和74’制在基底60上。掩膜层72和74’被分别用来有选择地控制或拦阻基底60的第一侧62和第二侧64的被蚀刻。如上所述，掩膜层72和74’被制出并构成图样，与上不同的是，掩膜层74’的构图是要形成基底60的第二侧的多个暴露部分。
其次，如在图10B的实施例中所示，从第一侧62向第二侧64蚀刻基底60制出开口150的第一部分152，并从第二侧64向第一侧62蚀刻基底60制出开口150的第二部分154a、154b。最好如上所述，使用各向异性湿蚀刻法制出第一部分152和第二部分154a、154b。这样，开口150的第一部分152便遵循基底60的晶体平面76，而第二部分154a、154b遵循基底60的晶体平面77。在一实施例中，晶体平面76和晶体平面77包括基底60的<111>Si平面，如上所述。
如在图10C的实施例中所示，从第一侧62向第二侧64及/或从第二侧64向第一侧62继续进行使开口150的第一部分152和第二部分154a、154b连接或连通。这样，在第一部分152和相关的第二部分154a、154b之间便形成界面155a、155b。
其次，如在图10D的实施例中所示，从在第一部分152和有关的第二部分154a、154b之间的有关界面155a、155b分别向基底60的第一侧62和第二侧64蚀刻基底60制出开口150的第三部分156a、156b。最好如上所述，使用各向异性蚀刻法来制出开口150的第三部分156a、156b，这样开口150的第三部分156a、156b便可遵循基底60的晶体平面78。在一实施例中，晶体平面78包括低指数平面如基底60的<111>Si平面。在另一实施例中，晶体平面78包括高指数平面如基底60的<310>Si平面。
如在图10E的实施例中所示，继续从界面155a、155b分别以一角度向基底60的第一侧62和第二侧64蚀刻到基底60内。这样，开口150的第一部分152和第二部分154a、154b便被进一步蚀刻，如上所述。
如在图10F实施例中所示，继续从界面155a、155b分别向第一侧62和第二侧64蚀刻到基底60内，使开口150的第三部分156a、156b将基底60的第二侧64与开口150的第一部分152连通，从而与基底60的第一侧62连通。在一实施例中，继续蚀刻第三部分156a、156b使第三部分156a、156b连通，如上所述。由于第三部分156a、156b是由相关的第二部分154a、154b进一步蚀刻而成，相邻的第二部分154a、154b可直接连通。最好，开口150的第三部分156a、156b的从界面155a、155b分别以一角度向第一侧62和第二侧64进行的蚀刻能使从第二侧64向第一侧通过基底60的开口150的侧向或水平的面积尽可能缩小。
图11A和11B示出按照本发明通过基底60制出的一对开口150’的脱落物170的一个实施例。每一开口150’都包括有第一部分152、多个第二部分154a、154b、154c、和多个以与上相似的方式制出的第三部分156a、156b、156c、156d、156e，更具体点说，如上所述，第三部分156a、156b、156c、156d、156e是沿着基底60的高指数平面蚀刻而成的。这样第一部分152、第二部分154a、154b、154c、和第三部分156a、156b、156c、156d、156e便连通构成通过基底60的开口150’。而在图中，每一个以第一部分152、第二部分154a、154b、154c和第三部分156a、156b、156c、156d、156e构成的组合开口150’都以固体的形式用脱落物170示出。
图12和13各自示出一对按照本发明通过基底60制出的开口。如在图12的实施例中所示，开口150a和150b各自包括从基底60的第一侧62制出的第一部分152、多个从基底60的第二侧64制出的第二部分154、和多个在各第二部分154和第一部分152之间制出的第三部分156，如上所述。这样，每一开口150a和150b的第一部分152各自在基底60的第一侧62制出一条单一的狭长的槽，而第二部分154各自在第二侧64制出多条间隔开的槽。这样，由于开口150a和150b在第二侧64制有多条间隔开的槽，就可不需在基底60的第二侧64制出单一的狭长的条。因此，基底60的强度就可提高，第二侧64的可工作的或有效的面积就可增加。
如在图13的实施例中所示，开口150a和150b各自包括从基底60的第一侧62制出的第一部分152、多个从基底60的第二侧64制出的第二部分154、和多个在各第二部分154和第一部分152之间制出的第三部分156，如上所述。由于开口150a’和150b’在第二侧64制有多条间隔开的槽，开口150a’和150b’可被错开及/或偏置，这样在相邻开口150a’和150b’之间的间距可被减小，同时维持基底设计的要求如强度、后侧的支承及/或开口150a’和150b’之间的胶粘面积。
如在图12和13的实施例中所示，开口150a和150a’的第一部分152在基底60的第一侧62形成第一槽，而开口150b和150b’的第一部分152在基底60的第一侧62形成第二槽，使第一槽和第二槽互相间隔开，成为基底60内的一对第一侧槽。另外，开口150a和150a’的第二部分154在基底60的第二侧64形成第一多条槽，而开口150b和150b’在基底60的第二侧形成第二多条槽，使第一多条槽与基底60第一侧62的第一槽对准，而第二多条槽与基底60第一侧62的第二槽对准。这样在第二侧64的第一多条槽便成为在基底60内的第一多条第二侧槽，而在第二侧64的第二多条槽成为在基底60内的第二多条第二侧槽。
在一实施例中，如图12所示，在第二侧64的第一多条槽和第二多条槽基本上互相对准。而在另一实施例中，如图13所示，在第二侧64的第一多条槽和第二多条槽互相错开或偏置。这样，在开口150a’和150b’之间的间距，更具体点包括在开口150b和150b’的第一部分152之间的间距可被减小，如上所述。在一实施例中，如图11A和11B所示，由于在第二侧64的第一多条槽和第二多条槽被互相错开或偏置，在开口150a’和150b’之间的间距可被减小，以致在第二侧64的第一多条槽和第二多条槽重叠。更具体点说，由于在第二侧64的第一多条槽和第二多条槽的交叉或重叠，开口150b和150b’的第一部分之间的间距可进一步被减小。
虽然上述说明涉及的基底60具有在其内制出的开口50(包括开口50’、150、150’)并被用在喷墨打印头组件中，但应知道其内制有开口50的基底60可被用于其他液体喷射系统包括非印刷用途或系统，以及其他具有液体沟道通过基底的用途如医疗器件。因此本发明并不限于打印头而可用于任何有贯通槽的基底。
虽然本发明为了说明优选的实施例已就具体的实施例图示并说明，但应知道对本行业的行家来说，可以作出许多替代物或等同物来替代所示的具体实施例而不偏离本发明的范围。因此本申请理应覆盖这些变化，本发明只应受所附权利要求书及其等同物的限制。
Claims (15)
1.一种制出穿通基底(60)的开口(50/50’/150/150’)的方法，该方法包括：
从第一侧(62)蚀刻到基底内，包括形成开口的第一部分(52/152)；
从与第一侧相反的第二侧(64)蚀刻到基底内，包括形成开口的第二部分(54/154)；
从第一侧和第二侧中至少一侧向其另一侧继续蚀刻到基底内，包括使开口的第一部分和第二部分连通；及
从开口的第一部分和第二部分之间的界面(55/155)蚀刻到基底内，包括向基底第二侧蚀刻并形成开口的第三部分(56/56’/156)。
2.权利要求1的立法，其特征为从开口的第一部分和第二部分之间的界面蚀刻到基底内的步骤包括以一角度向基底的第二侧蚀刻，其中该角度与基底的第二侧既不平行也不正交。
3.权利要求1的方法，其特征在于从开口的第一部分和第二部分之间的界面蚀刻到基底内的步骤包括向基底第一侧蚀刻。
4.权利要求3的方法，其特征在于从开口的第一部分和第二部分之间的界面蚀刻到基底内的步骤包括以一角度向基底的第一侧蚀刻，其中该角度与基底的第一侧既不平行也不正交。
5.权利要求1的方法，其特征在于该基底为硅基底，并且其中从第一侧蚀刻到基底内的步骤包括沿着该硅基底的第一晶体平面(76)蚀刻，从第二侧蚀刻到基底内的步骤包括沿着该硅基底的第二晶体平面(77)蚀刻，而从开口的第一部分和第二部分之间的界面蚀刻到基底内的步骤包括沿着该硅基底的第三晶体平面(78)蚀刻。
6.权利要求5的方法，其特征在于该硅基底的第一晶体平面、第二晶体平面和第三晶体平面各为硅基底的低指数平面。
7.权利要求5的方法，其特征在于该硅基底的第一晶体平面和第二晶体平面各为硅基底的低指数平面，而第三晶体平面为硅基底的高指数平面。
8.权利要求1的方法，其特征在于从第一侧、从第二侧、和从开口的第一部分和第二部分之间的界面蚀刻到基底内的步骤都包括使用各向异性的湿蚀刻法蚀刻到基底内。
9.一种液体喷射器件用的基底(60)，该基底具有：
一个第一侧(62)；
一个与第一侧相反的第二侧(64)；和
一条连通第一侧和第二侧的液体通道(50/50’/150/150’)。
其中液体通道的第一部分(52/152)从第一侧向第二侧延伸，液体通道的第二部分(54/154)从第二侧向第一侧延伸，而液体通道的第三部分(56/56’/156)从液体通道的第一部分和第二部分之间的界面(55/155)向第二侧延伸。
10.权利要求9的基底，其特征在于液体通道的第三部分从液体通道的第一部分和第二部分之间的界面向第一侧延伸。
11.权利要求9的基底，其特征在于液体通道的第三部分从液体通道第二部分的至少一侧延伸出来。
12.权利要求9的基底，其特征在于沿第一方向，该液体通道的第三部分从第二侧向第一侧发散，而沿第二方向，该液体通道的第三部分从第二侧向第一侧收敛。
13.一种液体喷射器件用的基底(60)，该基底具有：
一个第一侧(62)；
一个与第一侧相反的第二侧(64)；
一条连通第一侧和第二侧的液体通道(50/50’/150/150’)，其中液体通道的第一部分(52/152)从第一侧向第二侧收敛，液体通道的第二部分(54/154)从第二侧向第一侧收敛，而液体通道的第三部分(56/56’/156)从第二侧向第一侧发散。
14.权利要求13的基底，其特征在于该液体通道的第三部分沿第一方向从第二侧向第一侧分散，而沿第二方向从第二侧向第一侧收敛。
15.权利要求13的基底，其特征在于该液体通道的第一部分和第二部分的横截面形状基本上为三角形或梯形，而该液体通道的第三部分的横截面形状基本上为斜方形或梯形，并且其大小从第二部分向第一部分的端头缩减。
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