CN1628984A - 液体排出头用基板、液体排出头和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供液体排出头用基板、液体排出头和其制造方法。在与用于将电力供给到排出能量发生部分的共用配线相同的工序制作将液体排出头连接到外部配线的电极片，从而减少工时。对于具有将电力供给到排出能量发生部分的电极片和共用配线的液体排出头用基板，在对金属膜的共用配线进行电镀成膜的工序中作为相同材料的金属膜对电极片进行电镀成膜，从而可减少液体排出头制造工时。

Description

液体排出头用基板、 液体排出头和其制造方法
技术领域
本发明涉及一种从排出口排出墨水等液体形成液滴的液体排出头用基板、使用该液体排出头用基板的液体排出头和其制造方法。
背景技术
过去，作为喷墨头的主要部分的记录元件基板如图18所示那样，作为记录元件基板501在基板502上由成膜技术形成电配线和构成充填有墨水的液室的构件523等而构成。作为基板502，例如使用厚0.5～1mm的Si基板。在基板502开设有用于从外部将液体接受到液室内的、由长槽状的贯通口构成的多个墨水供给口503。在基板502上的位于各墨水供给口503两侧的位置分别各1列地以交错状排列电热变换元件504。
液室与各墨水供给口503连通，内含形成于各墨水供给口503的两侧的电热变换元件504地形成。在液室内形成从墨水供给口503通到各电热变换元件504上的位置的墨水流路的墨水流路壁507，在各电热变换元件504的上方开设有排出口508。另外，在基板502上形成用于将电力供给到各电热变换元件504的由Al等构成的电配线(图中未示出)。该电配线连接到与外部的电力供给源相连的电极部分505。电极部分505设在基板502上的纵向的两端附近并具有排列多个形成的由Au等制成的被称为凸点的连接构件506。
随着近年的以光级为代表的那样的记录图像的多色化、高画质化，作为喷墨头实现了喷嘴(墨水排出口)数量的增加、喷嘴密度的窄节距化等。因此，形成于记录元件基板上的电热变换元件也实现了数量的增加、窄节距化。此外，随着电热变换元件的高功能化，设于电极部分505的电极片上的凸点506也实现了数量的增加、窄节距化。
为此，出于将从头外部供给的电力引导至电热变换元件的电配线也实现低电阻化的需要，讨论了在基板上的厚膜化。
然而，在上述已有技术中，如凸点等连接构件506的形成在作为记录元件基板501的记录头芯片的上层形成本次讨论厚膜化的电配线后作为别的工序进行，则厚膜化的电配线的形成本身需要时间，此外，喷墨头的制造工序数增加，存在成本变高的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述已有技术存在的未解决的问题而作出的，其目的在于提供一种液体排出头用基板、使用该液体排出头用基板的液体排出头和其制造方法，该液体排出头用基板、使用该液体排出头用基板的液体排出头和其制造方法作为用于进行具有排出能量发生部分的基板与外部配线之间的电连接的电极片，使用由与排出能量发生部分的驱动回路的共用配线相同的成膜工序成膜的相同材料的金属膜，从而可实现制造成本的降低等。
本发明的另一目的在于提供一种液体排出头用基板，该液体排出头用基板作为由从排出能量发生部分发生的排出能量排出液体的液体排出头用基板，包含：作为由电镀法形成的金属膜的用于将电力供给到排出能量发生部分的电配线和由电镀法使用与电配线相同金属材料形成、用于接受从液体排出头用基板的外部供给到电配线的电力的电极片。
附图说明
图1为作为本发明的实施例的喷墨记录头用基板的示意的透视图。
图2A-2B为图1的喷墨记录头用基板的示意截面图。
图3A-3B为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图4为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图5为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图6为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图7为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图8为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图9A-9B为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图10A-10B为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图11为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图12为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图13为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图14为说明制作本实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图15为说明制作本发明另一实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图16为说明制作另一实施例的喷墨记录头用基板的工序的示意图。
图17为另一实施例的喷墨记录头用基板的示意截面图。
图18为已有技术的喷墨记录头用基板的示意透视图。
具体实施方式
图1为作为本发明的液体排出头用基板的实施例的喷墨记录头用基板的示意透视图，在硅基板101形成墨水供给口115、用于供给记录头驱动用电力的厚膜的金属膜110a、110b。在该图中，沿2A-2A的截面中的墨水排出口113近旁的截面示于图2A，另外，沿2B-2B的截面中的1个电极片近旁的截面示于图2B。
在图2A中，符号102为在硅基板101上由SiO2制成的蓄热层，符号103为发热电阻体层，符号104A为个别铝配线，符号104b为电极用铝配线，符号106为作为发生排出墨水所用的能量的排出能量发生部分的发热部分，符号110a为将驱动电力供给到个别铝配线104a的由厚膜的金属膜形成的共用配线，符号107为兼有个别铝配线104a与共用配线110a的紧贴性提高和耐腐蚀性的由高熔点金属材料制成的紧贴提高层，符号114为墨水流路，符号113为墨水排出口，符号112为形成墨水流路114和墨水排出口113的流路形成层，符号111为实现共用配线110a与流路形成层112的紧贴并兼作绝缘膜的树脂层。另外，在图2B中，符号110b为与共用配线110a电导通将从外部供给的电力用于发热部分106的发热的电极片。
在本实施例中，以使用墨水作为由本发明的排出头排出的液体的排出头为例，所以，例如墨水排出口为液体排出口的一实施例，墨水流路为液体流路的一实施例。
在本实施例中，对应于各发热部分106设置排出墨水的多个墨水排出口113，在喷墨记录头用基板上，由厚膜的金属膜形成的共用配线110a沿由多个墨水排出口113形成的墨水排出口列和与各墨水排出口113连通的墨水供给口115形成。共用配线110a也可平行于墨水排出口列或墨水供给口115形成，或将3者形成为与墨水排出口列和墨水供给口115双方平行的关系。通过采用这样的任一构成，可提高涂覆到用于形成后述的那样的墨水流路114的后除的型材的上层的喷嘴材料112的平坦性。
在本实施例的喷墨记录头用基板的形式中，在用于将驱动电力供给到发热部分106的个别铝配线104a的由厚膜的金属膜形成的共用配线110a的形成中使用金(Au)作为兼有紧贴性提高和耐腐蚀性的紧贴提高层107和在该紧贴性提高层上形成的金属材料。另外，在电连接用于将驱动电力供给到发热部分106的个别铝配线104a的共用配线110a与外部的电极片110b的形成中也同样使用金(Au)作为金属材料。然后，形成于硅基板101的无机金属层的最上层、共用配线110a的下层的紧贴提高层107的宽度比由厚膜的金属膜形成的共用配线110a的线宽大地形成。
此时，共用配线110a与电极片110b在同一工序由电镀法同时形成。为此，可应对伴随着墨水排出口的多数化的基板上构造的高集成化带来的电配线的低电阻化的要求，可实现共用配线110a的厚膜化，同时，还可形成电极片，所以，可实现制造工序的短缩化和成本降低。
下面参照图3A～图13详细说明用于将驱动电力供给到其发热部分106的个别铝配线104a的共用配线110a和电极片110b的形成和使用其电镀法的制造方法。
在硅基板101由真空成膜法等形成由SiO2构成的蓄热层102、发热电阻体层103、个别铝配线104a、电极用铝配线104b、及保护膜105。然后，由光刻技术形成图案，形成用于获得共用配线110a与个别铝配线104a之间和电极片110b与电极用铝配线104b之间的电导通的通孔100(图3A和图3B)。最好在个别铝配线104a和电极用铝配线104b与保护膜105间形成SiO2等的层间绝缘膜。另外，在处于电极片110b下方的蓄热层102与电极用铝配线104b之间未层积发热电阻体层103(图3B)。在这里，在共用配线110a的与发热部侧端部相反侧的图中未示出的端部的下方存在未形成个别铝配线104a的区域，因此，电极用铝配线104b与共用配线110a电导通。这样，从电极片110b供给的电力通过电极用铝配线104b、共用配线110a、个别铝配线104a在发热部分106的发热电阻体层103的部位变换成热。
然后，作为高熔点金属材料例如由真空成膜装置等按预定的厚度全面成膜形成例如TiW等紧贴提高层(势垒金属)107(图4)。
然后，由真空成膜装置等按预定的厚度作为配线用金属全面成膜形成优良的电镀用导体的金(Au)层108(图5)。
此后，在电镀用导体的金层108的表面由旋涂法涂覆正型的光刻胶109(图6)。此时，比共用配线110a在基板上的高度高地涂覆较厚的光刻胶109。
然后，为了由光刻法进行光刻胶曝光·显影以露出形成共用配线110a和电极片110b的部位的电镀用导体的金层108地除去光刻胶109，进行成为电镀用的型材的光刻胶的形成(图7)。
此后，由电解电镀法在亚硫酸金盐的电解液中使预定的电流流到电镀用导体的金层108，使金在未由光刻胶109覆盖的预定的区域析出(图8)，从而同时形成共用配线110a(图8)和电极片110b(图中未示出)。
然后，由光刻法仅在共用配线110a的下层的由高熔点金属材料形成的紧贴提高层107的、希望比共用配线110a的宽度更宽地留下的区域相对成为电镀用型材的正型的光刻胶109进行曝光·显影，将成为紧贴提高层107的掩模的光刻胶109仅留下预定区域(图9A)。此时，除去用于电极片110b的形成的光刻胶109(图9B)。
然后，通过使电镀用导体的金层108在含氮系有机化合物、碘、及碘化钾的腐蚀液中浸渍预定时间，从而将共用配线110a的最表层、电极片110b的最表层、及电镀用导体的金层108腐蚀除去(图10A和图10B)。这样，使由TiW等高熔点金属材料构成的紧贴提高层(势垒金属)107露出。
然后，在光刻胶109的剥离液中浸渍预定的时间，从而进行光刻胶109的除去，仅在共用配线110a的下层的紧贴提高层107的、希望比共用配线110a的宽度大地留下的区域使电镀用导体的金层108露出(图11)。
此后，将从共用配线110a的下端伸出的电镀用导体的金层108的一部分作为掩模，使由TiW等高熔点金属材料构成的紧贴提高膜(势垒金属)107在H2O2系的腐蚀液中浸渍预定时间，从而除去露出的高熔点金属材料(图12)。此时，紧贴提高层107的端部比其上的金层108更加受到过腐蚀，但使该部分不处于共用配线110a的下侧地在图11所示工序中余留下紧贴提高层107。此时，处于电极片110b的下端周边的紧贴提高层107也被除去。此时，虽然位于电极片110b下端的紧贴提高层107的一部分被过腐蚀(参照图2B)，但该部位在后面的工程中由密封用树脂完全地覆盖包含电极片110b的电连接部分整体，所以，不对产品的质量产生影响，相反可能减小电极片110b的节距间隔。
然后，使不需要的作为掩模使用的电镀用导体的金层108的部位浸渍到含氮系有机化合物、碘、及碘化钾的腐蚀液中预定时间将其除去，从而可使共用配线110a的下层的紧贴提高层107留下得比共用配线110a的宽度大(图13)。此时，由金(Au)形成的共用配线110a和电极片110b的表层多少有些溶解并不成为制造上的问题。
此后，由旋涂法按任意的厚度涂覆用于提高共用配线110a与流路形成层112的紧贴并兼作绝缘膜的成为树脂层111的例如聚醚-酰胺树脂。
此后，在树脂层111上按任意的厚度由旋涂法从与墨水流路114相当的后除的型材上涂覆用于形成流路形成层112的材料，用光刻法进行曝光·显影，形成排出墨水的多个墨水排出口113和与该墨水排出口113连通的墨水流路114，获得图1和图2所示那样的喷墨记录头用基板。
在这样宽度不比共用配线110a的线宽大地形成紧贴提高层107的已有构成的场合，存在发生由共用配线110a下端的紧贴提高层107的过腐蚀产生的空间引起的气泡聚集的危险，但由于如本实施例那样在作为共用配线110a形成的厚膜的金属膜的下层具有比共用配线110a的线宽大的宽度地形成由高熔点金属材料制成的紧贴提高层107，所以，即使涂覆兼作共用配线110a的表层的绝缘膜的树脂层111，也不会在共用配线110a的下层发生气泡聚集。为此，相对形成与墨水排出口113连通的墨水流路114的流路形成层112的剥离的问题等可提高可靠性。
在图7所示工序中，由光刻法进行光刻胶的曝光·显影，除去形成共用配线110a的部位的光刻胶109，进行成为电镀用的型材的光刻胶的形成，但在已有的电镀技术中，电镀过程途中的光刻胶膜的截面形状成为朝下端稍扩展的那样的梯形。为此，形成的共用配线110a的截面形状多成为朝上侧稍伸出成房檐状的那样的倒梯形。为此，在由共用配线110a的房檐状下部和电镀用导体的金层108的上部形成的空间形成流路形成层112的材料不能充分地充填，存在墨水流路114与共用配线110a的分离不良的危险。
以下说明用于事先更确实地防止这样的问题发生的实施例。
在与上述图7相当的工序中，通过沿光刻胶109的膜厚方向逐渐调整曝光装置的聚焦条件和显影条件，将显影后的光刻胶109的截面形状形成具有随着远离硅基板101而覆盖硅基板101那样的倾斜面的房檐状的端部(图15)。
此后，在与上述图8相当的工序中，通过由电镀法形成由金(Au)制成的厚膜的金属膜，从而获得具有朝下方(硅基板侧)扩展的斜面的梯形截面的共用配线110a(图16)。
经过与上述图9～图14所示各工序相当的工序，可获得具有图17所示那样的截面形状的记录头基板。按照该构成，可沿朝下变宽的共用配线110a的端部的斜面相对共用配线110a不产生间隙地形成树脂层111，可更确实地防止产生上述那样的问题。即，用于提高流路形成层112与共用配线110a的紧贴性的树脂层111即使在越过由厚膜的金属膜形成的共用配线110a的端部的场合也可获得稳定的覆盖性。另外，在树脂层111上按任意的厚度由旋涂法涂覆用于形成流路形成层112的材料，由光刻法进行曝光·显影，形成排出墨水的多个墨水排出口113和与该墨水排出口113连通的墨水流路114，但在此时，由共用配线110a的端部的向上斜面可更平坦地形成处于墨水流路114与共用配线110a间的流路形成层112的最表面。

Claims (23)

1.一种液体排出头用基板，由从排出能量发生部分发生的排出能量从液体排出口排出液体；其特征在于包含：
用于将电力供给到上述排出能量发生部分的电配线，该电配线为由电镀法形成的金属膜；及
接受从上述液体排出头用基板的外部供给到上述电配线的电力的电极片，该电极片使用与上述电配线相同的金属材料由电镀法形成。
2.根据权利要求1所述的液体排出头用基板，其特征在于：当电镀形成上述电配线时，上述电极片也由电镀形成。
3.根据权利要求1所述的液体排出头用基板，其特征在于：在上述电配线的下层形成紧贴提高层，该紧贴提高层的宽度比上述电配线的线宽度宽。
4.根据权利要求1所述的液体排出头用基板，其特征在于：在上述电极片的下层形成紧贴提高层，该电极片的宽度比上述电配线的线宽度窄。
5.根据权利要求1所述的液体排出头用基板，其特征在于：上述电配线沿由多个上述液体排出口形成的液体排出口列设置。
6.根据权利要求1所述的液体排出头用基板，其特征在于：上述电配线沿向上述液体排出口供给的液体供给口设置。
7.根据权利要求1所述的液体排出头用基板，其特征在于：上述电配线的截面形状为具有朝下方变宽的斜面的梯形。
8.根据权利要求7所述的液体排出头用基板，其特征在于：经由覆盖上述电配线上方的树脂层设置液路形成层，该液路形成层用于形成上述液体排出口和将液体引导至该液体排出口的液体流路。
9.一种液体排出头，由从排出能量发生部分发生的排出能量从液体排出口排出液体；其特征在于包含：
用于将电力供给到上述排出能量发生部分的电配线，该电配线为由电镀法形成的金属膜；
接受从上述液体排出头用基板的外部供给到上述电配线的电力的电极片，该电极片使用与上述电配线相同的金属材料用电镀法形成；及
流路形成层，该流路形成层经由覆盖上述电配线上方的树脂设置，并形成上述液体排出口和将液体引导至该液体排出口的液体流路。
10.根据权利要求9所述的液体排出头，其特征在于：当电镀形成上述电配线时上述电极片也由电镀形成。
11.根据权利要求9所述的液体排出头，其特征在于：在上述电配线的下层形成紧贴提高层，该紧贴提高层的宽度比上述电配线的线宽度宽。
12.根据权利要求9所述的液体排出头，其特征在于：在上述电极片的下层形成紧贴提高层，该电极片的宽度比上述电配线的线宽度窄。
13.根据权利要求9所述的液体排出头，其特征在于：上述电配线沿由多个上述液体排出口形成的液体排出口列设置。
14.根据权利要求9所述的液体排出头，其特征在于：上述电配线沿向上述液体排出口供给的液体供给口设置。
15.根据权利要求9所述的液体排出头，其特征在于：上述电配线的截面形状为具有朝下方变宽的斜面的梯形。
16.一种液体排出头用基板的制造方法，该液体排出头用基板由从排出能量发生部分发生的排出能量从液体排出口排出液体；其特征在于包含：
由电镀法形成用于将电力供给到上述排出能量发生部分的作为电配线的金属膜的工序；及
用电镀法使用与上述电配线相同的金属材料形成用于接受从上述液体排出头用基板的外部供给到上述电配线的电力的电极片的工序。
17.根据权利要求16所述的液体排出头用基板的制造方法，其特征在于：在与用电镀形成上述电配线的工序相同的工序中，上述电极片也由电镀形成。
18.根据权利要求16所述的液体排出头用基板的制造方法，其特征在于：在形成上述电配线的工序之前具有在该电配线的下层形成紧贴提高层的工序，在形成上述电配线的工序之后具有比上述电配线的线宽度宽地留下该紧贴提高层的宽度的工序。
19.根据权利要求16所述的液体排出头用基板的制造方法，其特征在于：在形成上述电极片的工序之前具有在该电极片的下层形成紧贴提高层的工序，在形成上述电极片的工序之后具有比上述电极片的线宽度窄地留下该紧贴提高层的宽度的工序。
20.根据权利要求16所述的液体排出头用基板的制造方法，其特征在于：上述电配线沿由多个上述液体排出口形成的液体排出口列形成。
21.根据权利要求16所述的液体排出头用基板的制造方法，其特征在于：上述电配线沿向上述液体排出口供给的液体供给口形成。
22.根据权利要求16所述的液体排出头用基板的制造方法，其特征在于：上述电配线的截面形状为具有朝下方变宽的斜面的梯形。
23.根据权利要求22所述的液体排出头用基板的制造方法，其特征在于：在形成上述电配线的工序之后，具有形成覆盖该电配线上方的树脂层的工序和经由该树脂层形成用于形成上述液体排出口和将液体引导至该液体排出口的液体流路的液路形成层的工序。
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