DE60127317T2

DE60127317T2 - Anordnung der tintenförderschlitze für tintenstrahldruckköpfe

Info

Publication number: DE60127317T2
Application number: DE60127317T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey R. Corvallis POLLARD; Thomas E. Corvallis PETTIT; Shen Monmouth Buswell; Nichole Corvallis GODWIN
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2021-01-27
Also published as: WO2001054863A2; WO2001054863A3; ATE356694T1; US6238269B1; EP1409200B1; EP1777036A1; AU2001233075A1; DE60127317D1; ES2282232T3; DE60142454D1; EP1409200A2; ATE471791T1; EP1777036B1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf den Aufbau thermischer Tintenstrahldruckköpfe.
Hintergrund der Erfindung
Ein typischer Tintenstrahldrucker umfasst eine oder mehrere Kassetten, die ein Tintenreservoir beinhalten. Das Reservoir ist mit einem Druckkopf verbunden, der an dem Körper der Kassette befestigt ist.
Der Druckkopf wird zum Ausstoßen winziger Tintentröpfchen aus dem Druckkopf auf ein Druckmedium, wie z. B. Papier, das durch den Drucker vorgeschoben wird, gesteuert. Der Ausstoß der Tröpfchen wird gesteuert, so dass die Tröpfchen Bilder auf dem Papier erzeugen.
Der Druckkopf umfasst ein Substrat, das ein herkömmlicher Siliziumwafer ist, auf den eine dielektrische Schicht, wie z. B. Siliziumdioxid, aufgewachsen wurde. Die Tintentröpfchen werden aus kleinen Tintenkammern, die auf dem Substrat getragen werden, ausgestoßen. Die Kammern („Abfeuerungskammern" bezeichnet) sind in einer Komponente gebildet, die als eine Barriereschicht bekannt ist. Die Barriereschicht ist aus photoempfindlichem Material hergestellt, das in einer Konfiguration, die die Abfeuerungskammern definiert, auf das Druckkopfsubstrat laminiert und dann belichtet, entwickelt und ausgehärtet wird.
Der Primärmechanismus zum Ausstoßen eines Tröpfchens ist ein Wärmewandler, wie z. B. ein Dünnfilmwiderstand. Der Widerstand wird auf dem Druckkopfsubstrat getragen. Der Widerstand ist mit geeigneten Passivierungs- und anderen Schichten bedeckt, wie im Stand der Technik bekannt ist, und mit leitfähigen Schichten verbunden, die Strompulse zum Erwärmen der Widerstände übertragen. Ein Widerstand befindet sich in jeder der Abfeuerungskammern.
In einem typischen Druckkopf werden die Tintentröpfchen durch Öffnungen ausgestoßen, die in einer Öffnungsplatte gebildet sind, die einen Großteil des Druckkopfs bedeckt. Die Öffnungsplatte könnte galvanoplastisch mit Nickel hergestellt sein und für eine Korrosionsbeständigkeit mit einem Edelmetall beschichtet sein. Alternativ ist die Öffnungsplatte aus einem laserablatierten Polyimid-Material hergestellt. Die Öffnungsplatte ist mit der Barriereschicht verbunden und so ausgerichtet, dass jede Abfeuerungskammer zusammenhängend mit einer der Öffnungen ist.
Die Abfeuerungskammern werden mit Tinte aufgefüllt, nachdem jedes Tröpfchen ausgestoßen ist. Diesbezüglich ist jede Kammer zusammenhängend mit einem Tintenkanal, der in der Barriereschicht gebildet ist. Die Kanäle erstrecken sich in Richtung eines länglichen Tintenzuführschlitzes, der durch das Substrat hindurch gebildet ist. Der Tintenzuführschlitz könnte in der Mitte des Druckkopfs positioniert sein, wobei Abfeuerungskammern an gegenüberliegenden langen Seiten des Zuführschlitzes angeordnet sind. Der Schlitz wird hergestellt, nachdem die Tintenausstoßkomponenten (mit Ausnahme der Öffnungsplatte) auf dem Substrat gebildet sind.
Die gerade erwähnten Komponenten (Barriereschicht, Widerstände usw.) zum Ausstoßen der Tintentropfen sind an der Frontseite des Druckkopfsubstrats befestigt. Die Rückseite des Druckkopfs ist an dem Körper der Tintenkassette befestigt, so dass der Tintenschlitz in Fluidkommunikation mit einer Öffnung zu dem Reservoir steht. So fließt Nachfülltinte durch den Tintenzuführschlitz von der Rückseite des Substrats in Richtung der Vorderseite des Substrats und dann über die Frontseite hinweg durch die Kanäle (und unter die Öffnungsplatte), um die Kammern nachzufüllen.
Ein früheres Verfahren zum Bilden des Tintenzuführschlitzes in dem Substrat umfasste eine Schleifmittelstrahlbearbeitung, wie in dem U.S.-Patent Nr. 5,105,588 beschrieben ist. Dieser frühere Ansatz verwendet komprimierte Luft, um einen Strom sehr feiner Teilchen (wie z. B. Aluminiumoxidsplit) zu treiben, für eine Zeit, die ausreichend ist, damit sich der Schlitz bildet, auf das Substrat aufzutreffen. Die Schleifmittelstrahlbearbeitung wird oft als Bohren oder Sandstrahlen bezeichnet. Im Stand der Technik ist die Düse, aus der die Teilchen ausgestoßen werden, während des gesamten Bohrvorgangs in einer kurzen Entfernung von der Rückseite des Substrats beabstandet (aus 3).
Der Abschnitt der Frontseite des Substrats zwischen dem Schlitz und den Tintenkanälen ist als Druckkopf-„Bord” bekannt. Vorzugsweise ist die Bordlänge entworfen, um so kurz wie möglich zu sein, da mit zunehmender Länge des Bords (d. h. die Strecke, die die Tinte von dem Schlitz aus fließen muss, um in die Tintenkanäle einzutreten) ein zugehöriger Rückgang bei der Frequenz vorliegt, mit der Tintentröpfchen aus den Abfeuerungskammern ausgestoßen werden können.
Die durch den Übergang des Schlitzes und das Bord definierte Kante wird als Bordkante bezeichnet. Frühere Ansätze zum Bilden des Tintenzuführschlitzes durch Schleifmittelstrahlbearbeitung, wie oben beschrieben, haben ungleichmäßige Bordkanten erzeugt. So musste die Länge des Bords mit wesentlichen Toleranzen entworfen werden, um die ungleichmäßige Bordkante zu berücksichtigen.
In der US 5,908,349 ist ein Verfahren zum Steuern eines Schleifmittelstrahlbearbeitungsverfahrens offenbart, das ein Richten eines Stroms von Schleifmittelteilchen aus einer ersten Düsenposition auf ein Substrat, bis ein Loch durch das Substrat gebildet wurde, und ein darauffolgendes Bewegen der Düse näher an das Substrat, um mit einem Schneiden des Substrats fortzufahren, umfasst.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Schleifmittelstrahlbearbeitung zur Bildung eines Schlitzes durch ein Siliziumsubstrat, wie im beiliegenden Anspruch 1 dargelegt ist, bereitgestellt.
So richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Technik zum Steuern des Schleifmittelstrahlbearbeitungsverfahrens zum Bohren eines Tintenzuführschlitzes, das zu einer relativ gleichmäßigen Bordkante führt. Die Gleichmäßigkeit der Bordkante reduziert die Toleranzen, die zum Entwerfen der Bordlänge erforderlich sind, wobei so der Aufbau der Druckköpfe mit minimierten Bordlängen und eine entsprechend erhöhten Tröpfchenausstoßfrequenz ermöglicht werden. Die Druckkopfgröße ist entsprechend reduziert.
Als weiterer Aspekt dieser Erfindung ist das charakteristische Verjüngen in der Breite des Schlitzes (d. h. der gebohrte Schlitz verbreitert sich von der Frontseite zu der Rückseite des Substrats als ein Ergebnis des Schleifmittelstrahlbearbeitungsverfahrens) drastisch reduziert. Diese Tintenzuführschlitze mit reduzierter Verjüngung sind besonders in Druckkopfentwürfen mit mehreren Zuführschlitzen von Vorteil, da mehr Schlitze auf einem Substrat mit einer bestimmten Größe untergebracht werden können, als mit Schlitzen unter Verwendung des früheren Ansatzes möglich ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nach einer Durchsicht des folgenden Abschnitts dieser Beschreibung und der Zeichnungen klarer werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Stücks eines Druckkopfs und zeigt die Primärkomponenten zum Ausstoßen von Tinten, einschließlich eines Teils eines Tintenzuführschlitzes.
2 ist eine Draufsicht der Frontseite eines Abschnitts eines Druckkopfsubstrats und von Tintenausstoßkomponenten, mit Ausnahme der Öffnungsplatte, die zur Klarheit weggelassen ist.
3 ist ein Diagramm eines Ansatzes des Stands der Technik zur Bildung eines Tintenzuführschlitzes unter Verwendung einer Schleifmittelstrahlbearbeitung.
4 ist ein Diagramm, das einen Anfangsschritt bei einem bevorzugten Verfahren zum Bilden des Tintenzuführschlitzes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Diagramm, das einen letzten Schritt in einem bevorzugten Verfahren zum Bilden des Tintenzuführschlitzes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Diagramm, das die Schlitzbreiten des Tintenzuführschlitzes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist eine Draufsicht der Frontseite eines Abschnitts eines Druckkopfsubstrats und von Tintenausstoßkomponenten, mit Ausnahme der Öffnungsplatte, die zur Klarheit weggelassen ist.
8a ist eine Draufsicht, die einen Standardtintenzuführschlitz zeigt.
8b ist eine Draufsicht, die einen Tintenzuführschlitz der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Druckkopfsubstrats mit mehreren Tintenzuführschlitzen der vorliegenden Erfindung darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 sind die Primärkomponenten eines Druckkopfs 20 auf einem herkömmlichen Siliziumwafer 22 gebildet, auf den eine dielektrische Schicht, wie z. B. Siliziumdioxid 24, aufgewachsen wurde. Im folgenden wird der Ausdruck Substrat 25 als den Wafer und dielektrische Schichten umfassend betrachtet. Eine Anzahl von Druckkopfsubstraten könnte gleichzeitig auf einem einzelnen Wafer hergestellt werden, wobei die Chips desselben jeweils einzelne Druckköpfe tragen.
Die Tintentröpfchen werden aus kleinen Tintenkammern, die auf dem Substrat getragen werden, ausgestoßen. Die Kammern („Abfeuerungskammern” 26 bezeichnet) sind in einer Barriereschicht 28 gebildet, die aus photoempfindlichem Material hergestellt ist, das in einer Konfiguration, die die Abfeuerungskammern definiert, auf das Druckkopfsubstrat laminiert und dann belichtet, entwickelt und ausgehärtet wird.
Der Primärmechanismus zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens aus einer Abfeuerungskammer ist ein Dünnfilmwiderstand 30. Der Dünnfilmwiderstand 30 wird auf dem Druckkopfsubstrat 25 getragen. Der Widerstand 30 ist mit geeigneten Passivierungs- und anderen Schichten bedeckt, wie im Stand der Technik bekannt ist, und mit leitfähigen Schichten verbunden, die Strompulse zum Erwärmen der Widerstände übertra gen. Ein Widerstand befindet sich in jeder der Abfeuerungskammern 26.
In einem typischen Druckkopf werden die Tintentröpfchen durch Öffnungen 32 (eine Öffnung ist im Schnitt in 1 gezeigt) ausgestoßen, die in einer Öffnungsplatte 34 gebildet sind, die einen Großteil des Druckkopfs bedeckt. Die Öffnungsplatte 34 könnte aus einem laserablatierten Polyimid-Material hergestellt sein. Die Öffnungsplatte 34 ist mit der Barriereschicht 28 verbunden und so ausgerichtet, dass jede Abfeuerungskammer 26 zusammenhängend mit einer der Öffnungen 32 ist, aus denen die Tintentröpfchen ausgestoßen werden.
Die Abfeuerungskammern 26 werden mit Tinte nachgefüllt, nachdem jedes Tröpfchen ausgestoßen ist. Diesbezüglich ist jede Kammer zusammenhängend mit einem Kanal 36, der in der Barriereschicht 28 gebildet ist. Die Kanäle 36 erstrecken sich in Richtung eines länglichen Tintenzuführschlitzes 40, der durch das Substrat gebildet ist. Der Tintenzuführschlitz 40 könnte mittig zwischen Reihen von Abfeuerungskammern 26 sein, die an gegenüberliegenden langen Seiten des Tintenzuführschlitzes 40 angeordnet sind. Der Schlitz 40 wird hergestellt, nachdem die Tintenausstoßkomponenten (mit Ausnahme der Öffnungsplatte 34) auf dem Substrat gebildet sind (2).
Die gerade erwähnten Komponenten (Barriereschicht 28, Widerstände 30 usw.) zum Ausstoßen der Tintentröpfchen sind an der Frontseite 42 des Substrats 25 befestigt. Die Rückseite 44 (4) des Druckkopfs ist an dem Körper einer Tintenkassette befestigt, so dass der Tintenschlitz 40 in Fluidkommunikation mit Öffnungen zu dem Reservoir steht. So fließt Nachfülltinte durch den Tintenzuführschlitz 40 von der Rückseite 44 in Richtung der Frontseite 42 des Substrats 25. Die Tinte fließt dann über die Frontseite 42 hinweg (d. h. zu und durch die Kanäle 36 und unter die Öffnungsplatte 34), um die Kammern 26 zu füllen.
Wie oben erwähnt wurde, ist der Abschnitt der Frontseite 42 des Substrats 25 zwischen dem Schlitz 40 und den Tintenkanälen 36 als Bord 46 bekannt. Die Abschnitte der Barriereschicht 28 am nächsten an dem Tintenschlitz 40 sind in Einführungsflügel 48 geformt, die allgemein dazu dienen, einen Kanal 36 von einem benachbarten Kanal zu trennen. Die Flügel definieren Oberflächen, die Tinte, die von dem Schlitz 40 über das Bord 46 fließt, in die Kanäle 36 leiten. Beispiele von Einführungsflügeln 48 und von Kanalformen sind in den Figuren gezeigt. Diese Formen bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Die Bordlänge 50 (2) kann als die Entfernung von der Kante 52 des Schlitzes 40 (an der Substratfrontseite 42) zu dem nächsten Teil der Einführungsflügel 48 betrachtet werden. Wie angemerkt wird, ist es bevorzugt, dass diese Bordlänge so kurz wie möglich ist, da die Tröpfchenausstoßfrequenz mit zunehmender Länge des Bords abnimmt (d. h. die Strecke, die die Tinte von dem Schlitz aus fließen muss, um in die Tintenkanäle einzutreten).
Die Bordkante 52 eines Schlitzes, der gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, ist viel einheitlicher als derartige Kanten, die durch Schleifmittelstrahlbearbeitung des Stands der Technik gebildet sind. Zur Darstellung dieses Punktes ist eine Kante, die durch die Technik des Stands der Technik gebildet ist, auf einer Seite des Schlitzes 40 in gestrichelten Linien 60 dargestellt (2).
3 ist ein Diagramm eines Ansatzes des Stands der Technik zur Bildung eines Tintenzuführschlitzes 140 unter Verwendung einer Schleifmittelstrahlbearbeitung. (Die oben beschriebenen Tintenausstoßkomponenten, wie z. B. Barriereschicht, Widerstände usw., sind zur Einfachheit in den Diagrammen der 3 bis 5 als eine einzelne Schicht 65 gezeigt.) Die planare Rückseite 144 des Substrats 125 liegt einer Düse 20 gegenüber. Eine Bohrung 72 in der Düse 70 endet an der äußersten flachen Fläche 74 der Düse. Von einem Standpunkt senkrecht zu der Fläche 74 der Düse aus stimmt die Form der Bohrung 72 allgemein mit der länglichen rechteckigen Form des Schlitzes 40 überein.
Die Entfernung zwischen der Düsenfläche 74 und der Rückseite 144 des Substrats ist die Düse-Substrat-Entfernung (DS-Entfernung). In der Vergangenheit wurde diese Entfernung bei etwa zwei Millimetern eingerichtet und während der gesamten Zeit, in der der Tintezuführschlitz gebohrt wurde, beibehalten.
Die Bohrung 72 ist mit einem Vorrat komprimierter Luft und sehr feiner Schleifmittelteilchen, wie z. B. Aluminiumoxidsplit, verbunden. Ein Strom der Schleifmittelteilchen, vorangetrieben durch die Druckluft, trifft auf das Substrat auf und erodiert dieses Material, bis der gesamte Schlitz von der Rückseite 144 durch die Frontseite 142 des Substrats 125 gebildet ist.
Wie bereits angemerkt wurde, weist der Schlitz 140, der durch das Verfahren des Stands der Technik gebildet ist, eine etwas unregelmäßige oder ungleichmäßige Bordkante 60 auf (2). Als ein Ergebnis könnte an jedem bestimmten Abschnitt in dem Schlitz die Länge des Bords (wie oben beschrieben gemessen) so variieren, wie bei S1 und S2 in 3 dargestellt ist (wobei S2 kürzer ist). Diese Ungleichmäßigkeit führt zu dem Erfordernis großer Toleranzen und Bordlängen, wie oben erläutert wurde.
Es lohnt auch die Anmerkung, dass der Ansatz des Stands der Technik einen Schlitz erzeugt, der eine große Verjüngung von der Rückseite 144 zu der Frontseite 142 des Substrats umfasst. Anders ausgedrückt ist die Schlitzbreite an der Rückseite 144 wesentlich breiter als an der Frontseite 142. In einem Wafer mit einer Dicke von 0,670 mm könnte der herkömmliche Schlitz 140 mit einer Breite von 0,300 mm, gemessen an der Frontseite, eine Breite von ganzen 0,750 mm oder mehr, gemessen an der Rückseite 144 des Substrats, eine 20 Grad-Verjüngung aufweisen.
Die Schleifmittelstrahlbearbeitungstechnik der vorliegenden Erfindung beginnt (4) damit, dass die Fläche 74 der Düse in einer DS-Entfernung von mehr als Null zum Bohren eines Teils des Tintenzuführschlitzes 40 positioniert wird und dann in eine DS-Entfernung von Null (5) zum Bohren des Rests des Schlitzes bewegt wird. Dieser Ansatz erzeugt eine sehr gleichmäßige Schlitzkante 52, und so eine besser vorhersehbare Bordlänge. Dieser Ansatz erzeugt außerdem einen Schlitz, der eine viel kleinere Verjüngung (durch das Substrat) aufweist, als mit früheren Schleifmittelstrahlbearbeitungsverfahren möglich ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die zweite DS-Entfernung ein Wert zwischen Null und der ersten DS-Entfernung.
Insbesondere wird die Düsenfläche 74 durch z. B. einen genau gesteuerten Schrittgebermotor oder ein lineares Betätigungsglied in der Anfangs-DS-Entfernung positioniert, der Strom von Druckluft und Teilchen, wie z. B. Aluminiumoxidsplit, wird aus der Düse ausgestoßen, um auf die Rückfläche 44 des Substrats aufzutreffen (4). Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Anfangs-DS-Entfernung auf etwa 2,0 mm ausgewählt. Vorzugsweise liegt der Luftdruck, der die Teilchen liefert, in dem Bereich von 700 bis 950 kPa. Die Durchschnittsgröße der Teilchengrößen sollte etwa 0,025 mm betragen.
Es kommt in Betracht, dass diese Anfangs-DS-Entfernung ausgewählt werden könnte, um in einem Bereich von Entfernungen zu liegen. Die Anfangs-DS-Entfernung könnte z. B. ausgewählt sein, um in Fällen, in denen ein niedrigerer Luftdruck ausgewählt ist, kürzer zu sein. In jedem Fall wird die Geschwindigkeit, mit der der Schlitz gebohrt wird, durch ein Auswählen einer Anfangs-DS-Entfernung von mehr als Null (und Bohren für eine kurze Zeit) vor einem Bewegen der Düsenfläche 74 in die gleiche Ebene wie die Rückseite 44 des Substrats zur Fertigstellung des Bohren des Schlitzes erhöht.
Wie in 4 gezeigt ist, wird die beabstandete Anfangs-DS-Entfernung beibehalten, bis ein Anfangsstückabschnitt 76 des Schlitzes in der Rückseite 44 des Substrats 25 hergestellt ist. Dieses Stück erlaubt ein Entweichen des Teilchenstroms, sobald die Düsenfläche in die Ebene der Rückseite 44 bewegt wird (5). Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Düse 70 für eine relativ kurze Zeit, wie z. B. 1,5 Sekunden, die etwa 25 der Zeit entspricht, die erforderlich ist, um den Schlitz 40 vollständig gemäß der vorliegenden Erfindung zu bohren, in der Anfangs-DS-Entfernung gehalten.
Nach dem Anfangsbohrzeitraum wird die Düse bewegt (oder alternativ wird das Substrat relativ zu der Düse bewegt), bis die Düsenfläche in der Ebene der Rückseite 44 des Substrats ist, und das Bohren wird fortgesetzt, bis der Schlitz 40 vollständig in die Frontseite 42 des Substrats geöffnet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dauert dies etwa 4,5 Sekunden (etwa 75 der Gesamtbohrzeit).
Das bevorzugte Verfahren kann als ein Variierende-DS-Ansatz zu einer Schleifmittelstrahlbearbeitung von Tintenzufuhrschlitzen betrachtet werden, während frühere Ansätze die DS zum Bohren des Schlitzes bei einem festen Wert hielten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Strom von Schleifmittelteilchen gestoppt, während die DS-Entfernung von der anfänglichen (4) zu der letzten (5) verändert wird. Alternativ könnte der Strom beibehalten werden, während die Düse so bewegt wird.
Wie angemerkt wurde, erzeugt die Schleifmittelstrahlbearbeitungstechnik der vorliegenden Erfindung eine sehr gleichmäßige Schlitzkante 52; so auch eine besser vorhersehbare Bordlänge. Dies bedeutet, dass an einem bestimmten Abschnitt des Schlitzes die Bordlängen (als erste Bordlänge S3 und zweite Bordlänge S4 in 5 gezeigt) im Wesentlichen gleich sind, wodurch die Toleranzen, die erforderlich sind, wenn Bordlängen entworfen werden, vermindert werden.
Wie bereits oben angemerkt wurde, weist der Schlitz 40, der gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird, eine relativ geringe Verjüngung von der Frontoberfläche 42 zu der Rückoberfläche 44 des Substrats 25 auf. Die Schlitzbreite S6 an der Rückoberfläche des Substrats beträgt weniger als zwei Mal die Schlitzbreite S5 an der Frontoberfläche, wie in 6 gezeigt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis der Schlitzbreite S5 an der Frontoberfläche zu der Schlitzbreite S6 an der Rückoberfläche kleiner oder gleich etwa 60 Bei einem Ausführungsbeispiel, wie gerade beschrieben wurde, unter Verwendung eines Wafers mit einer Dicke von 0,670 mm weist ein Schlitz 40 mit einer Breite von 0,280 mm, gemessen an der Frontseite, eine Breite von etwa 0,470 mm oder weniger, gemessen an der Rückseite 44 des Substrats auf, eine 8-Grad-Verjüngung.
7 ist eine Draufsicht der Frontoberfläche des Substrats 25 und von Tintenausstoßkomponenten, mit Ausnahme der Öffnungsplatte, die zur Klarheit weg gelassen ist. 7 zeigt eine maximale Bordlänge S_max _, definiert als eine Entfernung von einem der Flügel 48 zu einem Punkt entlang der benachbarten Schlitzkante 52 an einem am weitesten entfernten oder maximalen Punkt und gemessen in einer ersten Richtung x. Eine minimale Bordlänge S_min ist als die Entfernung von dem gleichen Flügel 48 zu einem Punkt entlang der gleichen Schlitzkante 52 an einem nächstgelegenen oder minimalen Punkt und gemessen in der gleichen ersten Richtung x definiert. Jede der Bordlängen S_min, S_max wird von dem gleichen Flügel 48 entlang einer Linie in der x-Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Schlitzkante ist, bis zu dem jeweiligen Ort entlang der Schlitzkante 52 gemessen, wie in 7 gezeigt ist. Der Unterschied zwischen der minimalen Bordlänge und der maxi malen Bordlänger ist kleiner oder gleich etwa 10 bis 20 Mikrometer.
7 stellt außerdem den Schlitz 40 mit einem Innendurchmesser D_in, gemessen zwischen nächsten Schlitzkanten 52, und einem Außendurchmesser D_auß, gemessen zwischen am weitesten voneinander entfernten Schlitzkanten 52, dar. Der Unterschied zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser ist kleiner oder gleich etwa 10 Mikrometer.
8a ist eine Draufsicht, die einen Standardtintenzuführschlitz zeigt. 8b ist eine Draufsicht, die den Tintenzuführschlitz 40 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 8b gezeigt ist, weist die obere Oberfläche des Tintenzuführschlitzes 40 Schlitzecken 53 an Übergängen der Schlitzkanten 52 auf. Beim Vergleichen der 8a und 8b sind die Schlitzkanten 52 sowie die Schlitzecken als glatter und definiert gezeigt. Die Schlitzecken 53 weisen einen kleineren Krümmungsradius auf als diejenigen des Standardschlitzes. Die Schlitzecken 53 weisen einen Krümmungsradius auf, der kleiner oder gleich etwa 50 Mikrometer ist. Die Schlitzkanten 52 werden verglichen mit denjenigen des Standardschlitzes und wie oben beschrieben als im Wesentlichen gerade betrachtet.
9 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Druckkopfsubstrats 25' mit mehreren Tintenzuführschlitzen 40 der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie dargestellt ist, liegt beim Vergleichen der Schlitzbreiten aus 3 mit den Schlitzbreiten aus 9 der vorliegenden Erfindung ein Anstieg der Anzahl von Tintenzuführschlitzen 40 pro Substratlänge vor. Da die Schlitzbreite an der oberen Oberfläche 42 und an der unteren Oberfläche 44 kleiner als diejenigen des Stands der Technik ist, können mehr Tintenzuführschlitze 40 in ein Substrat passen. Bei einem Ausführungsbeispiel, das in 9 gezeigt ist, weist das Mehrschlitzsubstrat 25' Silizium auf und es liegen zumindest zwei Schlitze 40 in dem Substrat 25' vor. Die Menge an Silizium, die zur Bildung des Mehrschlitzsubstrats verwendet wird, wird abhängig von der Anzahl von Schlitzen, die in dem Mehrschlitzsubstrat vorliegen, um etwa 50 % oder mehr gesenkt, wenn das Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Während die vorliegenden Erfindung in Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist für einen durchschnittlichen Fachmann zu erkennen, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele eingeschränkt ist, sondern bis zu verschiedenen Modifizierungen und Äquivalenten reicht, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Ein Verfahren zum Steuern einer Schleifmittelstrahlbearbeitung, um einen Schlitz (40) durch ein Siliziumsubstrat (25) zu bilden, das eine planare Rückoberfläche (44) aufweist, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Bereitstellen einer Düse (70) mit einer Bohrung (72), die an einer Außenfläche (74) der Düse endet, wobei aus der Bohrung ein Strom von Schleifmittelteilchen fließt; Anordnen der Außenfläche (74) der Düse in einer ersten Entfernung von der Rückoberfläche (44) des Substrats beabstandet; Richten des Stroms von Schleifmittelteilchen gegen das Substrat (25), während die Außenfläche (74) der Düse in der ersten Entfernung angeordnet ist, um einen Anfangsstückabschnitt (76) in der Rückoberfläche (44) zu bilden; darauf folgend Positionieren der Außenfläche (74) der Düse in einer zweiten Entfernung, die kleiner ist als die erste Entfernung; und Richten des Stroms von Schleifmittelteilchen gegen das Substrat (25), während die Außenfläche (74) der Düse in der zweiten Entfernung angeordnet ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das den Schritt eines derartigen Auswählens der zweiten Entfernung, dass die Außenfläche (74) der Düse im Wesentlichen in der Ebene der Rückoberfläche (44) ist, umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Schritte des Richtens des Stroms von Schleifmittelteilchen gegen das Substrat (25) für eine Bohrzeit ausgeführt werden, die ausreichend zum Bilden eines Schlitzes (40) durch das Substrat ist, und so, dass ein Großteil der Bohrzeit auftritt, während die Außenfläche (74) der Düse in der zweiten Position ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Richtens des Stroms von Schleifmittelteilchen gegen das Substrat (25), während die Außenfläche (74) der Düse in der ersten Entfernung angeordnet ist, für weniger als 2 Sekunden ausgeführt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Schritt des Richtens des Stroms von Schleifmittelteilchen gegen das Substrat (25), während die Außenfläche (74) der Düse in der zweiten Entfernung angeordnet ist, für weniger als 5 Sekunden ausgeführt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem der angegebene Großteil der Bohrzeit etwa 75 % der Bohrzeit beträgt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Entfernung etwa 2,0 Millimeter beträgt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Substrat (25) ein Siliziumwafer ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Substrat (25) eine Vorderoberfläche (42) aufweist und der Schlitz (40) eine Breite aufweist, wobei das Verfahren den Schritt eines Formens des Schlitzes in dem Substrat, so dass die Breite (S6) des Schlitzes an der Rückoberfläche (44) des Substrats kleiner ist als die doppelte Breite (S5) des Schlitzes an der Vorderoberfläche (42), umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner ein Richten des Stroms von Schleifmittelteilchen gegen das Substrat während des Positionierungsschrittes aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem der Positionierungsschritt innerhalb von etwa 2 Sekunden nach Beginn des Richtens des Stroms von Schleifmittelteilchen gegen das Substrat abgeschlossen wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem der Schlitz in etwa 6 Sekunden unter Verwendung des Stroms von Schleifmittelteilchen durch das Substrat gebildet wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem ein Richten des Stroms von Schleifmittelteilchen gegen das Substrat während der Positionierungsschritte gestoppt wird.