CN1468713A

CN1468713A - 墨水槽成型技术

Info

Publication number: CN1468713A
Application number: CNA021403554A
Authority: CN
Inventors: 蔡志昌; 杨明勋
Original assignee: Feihe Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-01-21
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: CN1281414C

Abstract

一种墨水槽成型技术，先在一硅芯片表面上形成一第一喷砂保护膜，再在第一喷砂保护膜的预定墨水槽区域周围形成至少两道封闭型的渠沟。然后，对硅芯片表面进行第一次喷砂制造程序，以使渠沟下方的硅芯片形成一凹槽。接着，在硅芯片背面上形成一第二喷砂保护膜，并于第二喷砂保护膜的预定墨水槽区域内形成一开口。最后，对硅芯片背面进行第二次喷砂制造程序，以去除渠沟与开口之间的硅芯片，进而形成一底部尺寸较大、顶部尺寸较小的墨水槽。

Description

墨水槽成型技术

技术领域

本发明有关于一种喷墨打印头(thermal inkjet print head)的制作方法，特别有关于一种墨水槽(ink slot)成型法。

背景技术

在喷墨打印设备的主流产品中，热气泡的喷墨打印头已经被成功地商业化，它是利用墨水瞬间气化、高压气泡推动墨水的原理，可使墨水滴经由各个喷孔射出以打印在纸张上。一般而言，喷墨打印头是使用单一墨水槽，储存在墨水槽中的墨水可自数条墨水信道(ink channel)流至各个喷墨室中。其后，配置于墨水室(ink chamber)中的薄膜加热器可将墨水瞬间气化，再藉由产生的高压气泡推动墨水，则墨水滴可自相对应位置的喷孔(nozzle)射出。

图1A显示现有喷墨打印头的俯视图，图1B是沿图1A的切线A-A显示现有喷墨室与墨水信道的剖面示意图。现有的一个喷墨打印头10包含有数个墨水室12、数条墨水信道18以及一共享的墨水槽14。每个墨水室12中设置有一加热器16，且配置有一条墨水信道18以连通至墨水槽14。墨水槽14是用来储存墨水，并用以提供墨水给各个墨水室12，其中标号20为显示墨水的流动路径。现有的喷墨打印头10制作于一硅芯片22，其表面上制作有一阻隔壁层24，是用来区隔相邻的墨水室12，而且阻隔壁层24上方制作有一喷孔片26，其包含有数个喷孔27，分别相对应每个墨水室12的加热器16的上方位置。如此一来，自墨水槽14流入墨水室12的墨水可被加热器16汽化而形成墨水滴，则墨水滴可经由喷孔片26的喷孔27喷出。

另外，为了增加墨水的流量、流速以防止供墨不良与喷墨不顺的现象，必须尽量将墨水槽14的正反面及内部尺寸加大，因此在制作墨水槽14时必需使硅芯片12的背部开口尺寸远大于表面开口尺寸。为了达到此种设计需求，现有的墨水槽14的成型技术大多采用蚀刻、激光加工或是喷砂等方式，而其中最常使用的是一种高速喷砂机台，利用高压空气加速低粒径的沙粒，并由特型喷嘴可使沙粒的飞行路径直线化后以垂直、均匀的形式喷洒在硅芯片22背面，可以使墨水槽14的底部开口较大、顶部开口较小。然而，这种方法具有以下缺点：第一，高速喷砂机台的价格相当昂贵；第二，特型喷嘴属于耗材，其价格昂贵且不易取得；第三，此法必须采用单一晶粒喷砂成型，所以速度极为缓慢，易造成批量生产上的瓶颈。为了有效改善前述问题，可改采用价格较低、速度较快的全面式喷砂机来制作墨水槽14，不过这将难以避免硅芯片22表面被高速乱流的沙粒喷伤，进而造成硅芯片22表面的伤痕处呈现锯齿状轮廓。

有鉴于此，如何使用全面式喷砂机并搭配适当的墨水槽成型制造程序，以同时达成高喷砂速度、高喷砂良率、低制造成本等批量生产要求，成为当前亟需研究的重要课题。

发明内容

本发明提出一种墨水槽成型技术，先在一硅芯片表面上形成一第一喷砂保护膜，再在第一喷砂保护膜的预定墨水槽区域周围形成至少两道封闭型的渠沟。然后，对硅芯片表面进行第一次喷砂制造程序，以使渠沟下方的硅芯片形成一凹槽。接着，在硅芯片背面上形成一第二喷砂保护膜，并于第二喷砂保护膜的预定墨水槽区域内形成一开口。最后，对硅芯片背面进行第二次喷砂制造程序，以去除渠沟与开口之间的硅芯片，进而形成一底部尺寸较大、顶部尺寸较小的墨水槽。

附图说明

图1A显示现有喷墨打印头的俯视图。

图1B为沿图1A的切线A-A显示现有喷墨室与墨水信道的剖面示意图。

图2A显示本发明第一实施例的墨水槽成型技术的示意图。

图2B显示本发明第一实施例的墨水槽成型技术的示意图。

图2A’显示本发明第一实施例的渠沟轮廓的一种变化。

图2B’显示本发明第一实施例的渠沟轮廓的一种变化。

图2A”显示本发明第二实施例的渠沟轮廓的一种变化。

图2B”显示本发明第二实施例的渠沟轮廓的一种变化。

图2C显示本发明第一实施例的墨水槽成型技术的示意图。

图2D显示本发明第一实施例的墨水槽成型技术的示意图。

图3显示本发明第一实施例的墨水槽成型技术的流程图。

图4显示本发明第二实施例的墨水槽成型技术的流程图。

图5显示本发明第三实施例的墨水槽成型技术的流程图。

具体实施方式

实施例一

请参阅图2A至2D，其显示本发明实施例一的墨水槽成型技术的示意图。请参阅图3，其显示本发明实施例一的墨水槽成型技术的流程图。首先，进行步骤101，如图2A所示，提供一硅芯片30，并利用一般厚膜技术的黄光微影制造程序在硅芯片30表面上堆栈一感光型的第一喷砂保护膜32。然后，进行步骤103以及105，经由曝光显影处理可于第一保护膜32的预定墨水槽区域周围形成至少两条封闭型的渠沟34。接着，进行步骤107，如图2B所示，对硅芯片30的表面进行正面喷砂制造程序，采用价格低廉、速度快的全面式喷砂机台，可使渠沟34下方的硅芯片30形成一凹槽36，其深度范围为50~200μm。跟着，进行步骤109，如图2C所示，利用一般厚膜技术的双面对位技术，于硅芯片30的背面堆栈一感光型的第二喷砂保护膜38。然后，进行步骤111以及113，经由曝光显影处理可于第二保护膜38的预定墨水槽区域内形成一开口40，且开口40的宽度可大于、等于或小于两道渠沟34之间的总宽度。在较佳实施例中，开口40的宽度需大于两道渠沟34之间的总宽度。

最后，进行步骤115，如图2D所示，对硅芯片30的背面进行背面喷砂制造程序，采用价格低廉、速度快的全面式喷砂机台，可使两道凹槽36以及开口40之间的硅芯片30形成一底部开口较大、顶部开口较小的墨水槽42。在背面喷砂制造程序中，由于在凹槽36处可产生应力集中效应，因此墨水槽42中心处的硅芯片30会立即断裂，而不会在硅芯片30的表面断裂成锯齿轮廓，因此可保持硅芯片30的表面喷砂的轮廓、尺寸精确度，并可达成墨水槽42的底部开口较大、顶部开口较小的效果。

相较于现有墨水槽成型技术，本发明的墨水槽成型技术是利用全面式喷砂机台分别对硅芯片30的正面与背面进行两次喷砂制造程序，在背面喷砂制造程序中可由凹槽36处产生的应力集中效应，确保硅芯片30的表面喷砂的轮廓、尺寸精确度并达成墨水槽42的底部尺寸大、顶部尺寸小的效果。因此本发明的墨水槽成型技术可同时达成高喷砂速度、高喷砂良率、低制造成本等批量生产要求。

依据制造程序需求，渠沟34的轮廓可作适当的变化。第一种变化，如图2A’与2B’所示，可将第一保护膜32的预定墨水槽区域周围形成一ㄇ字型的渠沟35，则后续的凹槽36制作也可形成ㄇ字型轮廓。第二种变化，如图2A”与2B”所示，可将第一保护膜32的预定墨水槽区域周围形成一长方形的渠沟37，则后续的凹槽36制作也可形成长方形轮廓。

除此之外，正面或背面喷砂制造程序也可用一般的蚀刻制造程序取代。

实施例二

本发明实施例二是以直接在硅芯片表面上进行湿式、干式蚀刻制造程序来取代，如此可省略第一、第二保护膜32、38、渠沟34以及开口40的曝光显影的制作成本。

请参阅图4，其显示本发明第二实施例的墨水槽成型技术的流程图。相较于第一实施例的步骤103与105，第二实施例是以步骤102的微影蚀刻制造程序取代，可直接在第一保护膜32上形成渠沟34，至于渠沟34的轮廓可制作成两条封闭长条状、ㄇ字型或长方形。相同地，于实施例一的步骤111与113，第二实施例是以步骤112的微影蚀刻制造程序取代，可直接在第二保护膜38上形成开口40。

实施例三

本发明实施例三是调整曝光、显影以及喷砂等步骤顺序，以达到同时显影处理第一、第二保护膜32、38，可省略制作成本。

请参阅图5，其显示本发明实施例三的墨水槽成型技术的流程图。首先，进行步骤101与103，在芯片30表面上堆栈第一喷砂保护膜32，并对第一喷砂保护膜32进行曝光处理。然后，进行步骤109与111，在芯片30背面上堆栈第二喷砂保护膜38，并对第二喷砂保护膜38进行曝光处理。接着，进行步骤200，同时显影处理第一喷砂保护膜32以及第二喷砂保护膜38，可分别于其上制作成渠沟34以及开口40。后续，进行步骤107，对硅芯片30的表面进行正面喷砂制造程序，可使渠沟34下方的硅芯片30形成一凹槽36。最后，进行步骤115，对硅芯片30的背面进行背面喷砂制造程序，可使凹槽36以及开口40之间的硅芯片30形成一底部开口较大、顶部开口较小的墨水槽42。

除此之外，正面或背面喷砂制造程序也可以一般的蚀刻制造程序取代。

以上通过举例说明所揭示的是本发明的较佳实施例，但本发明并不受此限制。本专业领域的技术人员，在本发明的范围内，作出轻微的变化，这种变化均应视作在本专利保护范围内。

符号说明喷墨打印头~10；墨水室~12；墨水槽~14；加热器~16；墨水信道~18；墨水的流动路径~20；硅芯片~22；阻隔壁层~24；喷孔片~26；喷孔~27；硅芯片~30；第一喷砂保护膜~32；长条型渠沟~34；ㄇ字型渠沟~35；长方形渠沟~37；凹槽~36；第二喷砂保护膜~38；开口~40；墨水槽~42；步骤~101、102、103、105、107、109、111、112、113、115、200。

Claims

1.一种墨水槽成型技术，其特征在于，包括下列步骤：

提供一硅芯片，其表面包含有一第一预定墨水槽区域，且其背面包含有一第二预定墨水槽区域；

在硅芯片表面的第一预定墨水槽区域内形成一凹槽；

自所述硅芯片背面去除所述第二预定墨水槽区域内的部分，直至使所述第二预定墨水槽区域以及第一预定墨水槽区域连通，以形成一墨水槽。

2.如权利要求1所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述第一预定墨水槽区域的面积较小，所述第二预定墨水槽区域的面积较大，可使所述墨水槽的底部开口尺寸较大、顶部开口尺寸较小。

3.如权利要求1所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述凹槽为两封闭长条，且位于所述第一预定墨水槽区域的周围。

4.如权利要求1所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述凹槽为ㄇ字型轮廓，且位于所述第一预定墨水槽区域的周围。

5.如权利要求1所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述凹槽的面积相当于所述第一预定墨水槽区域的面积。

6.如权利要求1所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中去除所述硅芯片以连通所述第二预定墨水槽区域以及所述第一预定墨水槽区域的方法为喷砂制造程序或蚀刻制造程序。

7.如权利要求1所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述凹槽的制作方法，包含有：

在所述硅芯片表面上形成一第一喷砂保护膜；

在所述第一喷砂保护膜上形成一渠沟，所述渠沟的轮廓与位置与所述凹槽的轮廓与位置相同；以及

去除所述渠沟下方的所述硅芯片，以形成所述凹槽。

8.如权利要求7所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述渠沟的制作是进行曝光显影处理方式或微影蚀刻制造程序。

9.如权利要求1所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中去除所述硅芯片以连通所述第二预定墨水槽区域以及所述第一预定墨水槽区域的方法，包含有：

在所述硅芯片背面上形成一第二喷砂保护膜；

在所述第二喷砂保护膜内形成一开口，该开口的轮廓与位置与所述第二预定墨水槽区域的轮廓与位置相同；以及

自所述硅芯片背面去除该开口与该凹槽之间的硅芯片，进而形成墨水槽。

10.如权利要求9所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中开口的制作是进行曝光显影处理方式或微影蚀刻制造程序。

11.如权利要求1所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述凹槽的深度范围为50~200μm。

12.一种墨水槽成型技术，其特征在于，包括下列步骤：

在所述硅芯片表面上形成一第一喷砂保护膜；

曝光处理所述第一喷砂保护膜；

在所述硅芯片背面上形成一第二喷砂保护膜；

曝光处理所述第二喷砂保护膜；

显影处理所述第一喷砂保护膜以及第二喷砂保护膜，以在所述第一喷砂保护膜的第一预定墨水槽区域内形成一渠沟，并在所述第二喷砂保护膜的第二预定墨水槽区域内形成一开口；

自所述硅芯片表面去除所述第一预定墨水槽区域的暴露区域，以在所述渠沟下方的硅芯片内形成一凹槽；以及

自所述硅芯片背面去除所述第二预定墨水槽区域的暴露区域，直至使所述第二预定墨水槽区域以及第一预定墨水槽区域连通，以形成一墨水槽。

13.如权利要求12所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述第一预定墨水槽区域的面积较小，所述第二预定墨水槽区域的面积较大，可使墨水槽的底部开口尺寸较大、顶部开口尺寸较小。

14.如权利要求12所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述渠沟为两封闭长条，且位于所述第一预定墨水槽区域的周围。

15.如权利要求12所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述渠沟为ㄇ字型轮廓，且位于所述第一预定墨水槽区域的周围。

16.如权利要求12所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述渠沟的面积相当于所述第一预定墨水槽区域的面积。

17.如权利要求12所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中开口的面积相当于所述第二预定墨水槽区域的面积。

18.如权利要求12所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中所述凹槽的深度范围为50~200μm。

19.如权利要求12所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中自所述硅芯片表面形成凹槽的方法为喷砂处理或蚀刻制造程序。

20.如权利要求12所述的墨水槽成型技术，其进一步特征在于，其中自所述硅芯片背面形成墨水槽的方法为喷砂处理或蚀刻制造程序。