JP2019507031A - 反転型ｔｉｊ - Google Patents

Abstract

流体噴射ダイは、ノズルの配列を有する基板を備えている。
【選択図】なし

Description

プリントヘッドダイなどの流体噴射ダイは、基板及び薄膜層から構成されている。該薄膜層は、基板上に配置されており、少なくとも１つのチャンバ層とノズルを有するノズルプレート（ノズル板）とを備えることができる。該チャンバ層の噴射チャンバからそれらのノズルを通じて流体を噴射するために、発熱抵抗体（発熱抵抗器）などのアクチュエータが、該噴射チャンバに設けられている。該基板には（不純物が）ドープされており、薄膜回路が、該薄膜層全体にわたってパターン形成されている。

フレキシブル電気回路が、該ダイのボンドパッドに接続するために、該ダイの周りにまたは該ダイに隣接して延在している場合がある。該フレキシブル電気回路は、コントローラなどのさらなるプリンタ回路に電気的に接続することができる。典型的なプリントヘッドでは、該フレキシブル回路と該ダイの間の電気的接続の一部は、たとえば、該基板のエッジの近くのボンドパッドを用いて、該ダイのヘッド側に設けられる。

流体供給スロットが該基板を通って延びている。該流体供給スロットは、該薄膜層内の流路（チャンネル）及びチャンバに流体を供給する。それらのチャンネルは、個々の噴射チャンバに流体供給スロットを流体的に接続するためのマニホールドを備えることができる。流体は、流体の噴射中、それらのスロット、マニホールド流路（マニホールドチャンネル）を通って、噴射チャンバ内に流れる。発熱抵抗体は、該チャンバ内の流体を加熱し、これによって、該流体をノズルの外に押し出す蒸気泡を形成する。該ノズルプレートは、たとえば、インクや、固まりついたインクや、サービス（保守など）やワイピングなどによる機械的または化学的損傷を防ぐための保護コーティングを有することができる。

（補充可能性あり）

流体噴射ダイの１例の図である。 流体噴射装置の１例の図である。 流体噴射ダイの１例の一部の斜視図（または透視図）である。 図３の例示的な流体噴射ダイの一部の別の部分断面斜視図である。 図３及び図４の例示的な流体噴射ダイの一部の部分断面上面図である。 図３〜図５の例示的な流体噴射ダイの流体通路及び抵抗器の側面図である。 抵抗器及びノズルを備える液滴発生器の例示的な構成を示す図である。 図７の構成とは異なる、抵抗器及びノズルを備える液滴発生器の例示的な構成を示す図である。 図７及び図８の構成とは異なる、抵抗器及びノズルを備える液滴発生器の例示的な構成を示す図である。 図７〜図９の構成とは異なる、抵抗器及びノズルを備える液滴発生器の例示的な構成を示す図である。 流体噴射ダイを製造する方法を示している。 流体噴射ダイを製造するためのウェーハ及び薄膜層の１例を示している。 より後の製造段階における、図１２の例示的なウェーハ及び薄膜層を示している。 パッケージ内の流体噴射ダイの１例の図である。

図１は、流体噴射ダイ１の１例の図である。１例では、該流体噴射ダイは、ＭＥＭＳ（Micro-ElectromechanicalSystem：微小電気機械システム）である。ダイ１は、基板３と少なくとも１つの薄膜層５を備えている。該少なくとも１つの薄膜層５は基板３上に配置されている。該少なくとも１つの薄膜層５を、薄膜回路及び流路（流体チャンネル）を備える薄膜層スタックとし、これによって、ＭＥＭＳを形成することができる。１例では、基板３はシリコン（ケイ素）を含み、該少なくとも１つの薄膜層５は、ＳＵ８、誘電体、ポリイミド（polymide）、金属、または、その他のポリマー材料（高分子材料）を含んでいる。

基板３は、インク噴射ノズル７のノズル配列（ノズルアレイ）を備えている。薄膜層５は、噴射チャンバ９を含む流路を備えている。噴射チャンバ９は、ノズル７に流体的に（すなわち、噴射チャンバ９とノズル７との間で流体が行き来できるように）接続されている。薄膜層５は流体噴射回路を備えている。該流体噴射回路は、ノズル７を通してノズル７から流体を噴射するために薄膜流体噴射アクチュエータ１１を備えている。アクチュエータ１１は、チャンバ９内において、ノズル７の上流に配置されている。少なくとも１つのアクチュエータ１１が、それぞれのチャンバ９内に配置されている。少なくとも１つのアクチュエータ１１がそれぞれのノズル７に関連付けられている。該流体噴射回路はさらに、アクチュエータ１１に接続されたファイヤーワイヤー（fire wire）などの電気駆動回路を備えることができる。流体の流れ方向１３及び流体滴１５によって示されているように、流体は、基板３内のノズル７を通って、該少なくとも１つの薄膜層５内の流体チャンバ９及び／又は流路から噴射される。

異なる効果を、そのような流体噴射ダイ１に関連付けることができ、その場合、基板３は、該少なくとも１つの薄膜層５の下流に設けられる。１例では、ダイ１の電気ボンドパッドまたは電気接点を、ヘッド表面（ヘッド面）１９とは反対側の、基板３の上流側１７に設けることができる。これによって、ヘッド表面１９から突き出た電気接点または電気回路がないようにすることができる。さらに、基板３は、薄膜層の代わりにノズルプレートを形成することができるので、そのような新規のノズルプレートは、薄膜層スタックによって形成されるヘッド表面に比べると、比較的平坦な流体噴射ダイのヘッド表面１９（の形成）を容易にすることができる。したがって、ヘッド表面１９を、(i)該ヘッド表面から突き出た電気的相互接続構成要素の不存在と、(ii)ノズルプレート表面（ノズルプレート面）として作用することができるシリコン基板と、の一方または両方に起因して、比較的平坦なものとすることができる。

他の効果の１例は、基板３が、たとえば、ヘッド表面を保護するために該ヘッド表面上に追加の層をほとんどもしくは全く必要とせずに、たとえば、基板３の背後にある薄膜回路用のシールドとして機能することである。ただし、この場合、違う理由で保護コーティングを設けることはできる。基板３の大部分がシリコンからできている例では、基板３を、追加のコーティングを必要とせずに、噴射された流体（たとえばインク）の可能性ある化学的悪影響に対して、比較的頑強（ロバスト）なものとすることができる。また、基板３は、熱に対して比較的頑強なノズルプレートを提供することができ、これは、比較的高温の環境における動作を容易にしうる。１例では、基板ノズルプレートを、ＳＵ８薄膜ノズルプレートよりも熱に対して頑強なものとすることができる。別の例では、シリコン基板３によって形成されたヘッド表面は、ワイピングなどのサービス手順などの機械的操作に対して本質的に頑強でありえ、または、ノズルテープの取り外しに対してより頑強でありうる。ガラスなどの他の基板材料も類似の効果を有しうる。

１例では、基板３を、比較的薄い基板３及び／又は基板３とすることができる。別の例では、基板３の厚さを、該基板を製造するために使用された元のウェーハの元の厚さに比べて薄くすることができる。１例では、より薄い基板３は、適切なノズル動作を容易にするために、ノズルの適切な深さを容易にすることができる。この結果、ダイ１も比較的薄くすることができる。たとえば、ダイ１の全厚（全体の厚さ）tを約５００マイクロメートル以下、または約３００マイクロメートル以下、または約２００マイクロメートル以下、または約１５０マイクロメートル以下とすることができる。１例では、そのような比較的薄いダイ１は、薄いスライバダイと呼ばれる。たとえば、該ダイを比較的柔軟なものとすることができ、及び、該ダイは、支持及び／又は補強のためにパッケージ（パッケージ化）を必要としうる。

基板３の厚さt2を、薄膜層５の全厚t1よりも厚くすることができ、その場合、それらの厚さt1とt2の合計は、ダイ１の全厚tを形成する。１例では、上流側１７とヘッド表面１９の間に基板３を通って（もしくは貫通して）形成される各ノズル７の深さＤは、ダイ１の薄膜層スタック５の全厚t1よりも大きい。

図２は、流体噴射ダイ１０１を含む流体噴射装置１２１の１例を示す図である。流体噴射ダイ１０１は、図１の例示的なダイに関して説明した全ての特徴を備えることができる。図２の例では、ダイ１０１は、パッケージ１２３などの運搬構造体（または保持構造体）によって支持されるかまたは該運搬構造体（または保持構造体）内に埋め込まれる。パッケージ１２３は、ダイ１０１の駆動回路などの別の電子的構成要素１２５を埋め込むかまたは支持している。ダイ１０１は、その基板１０３の上流側１１７に接点１２７を備えている。この接点１２７は、上流の基板側１１７から別の電子的構成要素１２５へと延びる電線（導線）で、該電子的構成要素１２５に接続されており、これによって、電気的相互接続（たとえば配線１３１）が、装置１２１のヘッド表面１１９から突き出るのが阻止される。全ての電気的相互接続を、基板１０３及び／又はパッケージ１２３によって十分に（ないし完全に）保護（ないし遮蔽）することができる。たとえば、電気的相互接続配線１３１を、パッケージ１２３内に埋め込むことができる。接点１２７を、たとえば薄膜層１０５に隣接して、またはたとえば基板１０３のエッジ１２９の近くにおいて、基板１０３の上流側１１７に直接配置することができる。別の例では、接点１２７を、たとえば、薄膜層１０５のエッジの近く及び／又は基板１０３の近く（または基板１０３のエッジの近く）において、薄膜層１０５上に配置することができる。

パッケージ１２３はさらに、薄膜層１０５の流路及び／又はチャンバ１０９に流体を供給するために流体供給スロット１３３を備えることができる。チャンバ１０９内のアクチュエータ１１１は、供給された流体を基板１０３内のノズル１０７を通して噴射することができる。薄膜層１０５は、パッケージ１２３と基板１０３の間、及び／又は流体供給スロット１３３と基板１０３との間を延び、これによって、使用時に、流体は、第１のパッケージ壁１２３に入り、その後、チャンバの壁もしくはチャンネル（流路）の壁などの薄膜層壁に入ることによって、パッケージ１２３から薄膜層１０５へと流れる。流体は、流体の流れ方向矢印１１３で示されているように、薄膜層１０５から噴射チャンバ１０９の外へと基板１０３を通って流れる。アクチュエータ１１１の作動によってノズル１０７を通して外部に流体を噴射するために、ノズル１０７が、基板１０３を貫通して設けられて、チャンバ１０９に流体的に接続されている。アクチュエータ１１１を、電気的構成要素１２５の及び／又は薄膜層１０５内の駆動回路によって作動させることができる。

ダイ１０１がパッケージ１２３内またはパッケージ１２３上に配置されている場合には、ダイ１０１とパッケージ１２３の間の、少なくとも１つの流体供給スロット１３３の周囲ないし近くに、接着剤を設けることができる。該接着剤は、その一方の側において薄膜層１０５に接着し、その他方の側においてパッケージ１２３に接着することができる。電気的相互接配線１３１は、該接着剤及び／又は封入材を少なくとも部分的に通って延びることができる。別の例では、ダイ１０１をパッケージ１２３内に直接オーバーモールドすることができる。電気的相互接続配線１３１及び／又は電気的構成要素１２５を、ダイ１０１と共にパッケージ１２３内に直接オーバーモールドすることができる。パッケージ１２３の代わりに、他の任意の適切な運搬構造体（または保持構造体）を使用することができる。

図３〜図５は、例示的な流体噴射ダイ２０１の一部を示している。例示的なダイ２０１は、図４及び図５において、例示的なパッケージ２２３と共に示されている。図６は、対応する流体流路を示している。流体噴射ダイ２０１を、単一の流体タイプ（たとえば単一のカラーインク）の噴射用とすることができ、この場合、図示の２つのノズル列は、同じ流体スロット２３３によって提供される同じ流体を噴射することができる。

ダイ２０１は、基板２０３、及び基板２０３上の流体薄膜層２０５Ａ、２０５Ｂを備えている。基板２０３は、基板２０３の全厚を貫通するノズル２０７を備えている。薄膜チャンバ層２０５Ａを基板２０３上に設けることができる。薄膜チャンバ層２０５は、チャンバ２０９の配列、たとえば、２列のチャンバ２０９を備えている。それらのチャンバ２０９は、ノズル２０７に流体的に接続している。発熱抵抗体などのアクチュエータ２１１を、チャンバ層２０５内において、それぞれのチャンバ２０９内に配置することができる。流体供給層２０５Ｂは、チャンバ層２０５Ａの上流側に延びている。マニホールドチャンネル（マニホールド流路）２３５などの流体供給チャンネル（流体供給路）は、流体供給層２０５Ｂ及びチャンバ層２０５Ａを通って延びて（ないし貫通して）、外部の流体供給スロット２３３をチャンバ２０９の各々に流体的に接続する。図示の対向しているマニホールドチャンネル２３５は、同じ流体供給スロット２３３に接続している。他の例では、チャンバ２０９の全列に接続する単一のマニホールドチャンネル２３５の代わりに、単一の個別の流体供給孔を流体供給層２０５Ｂに設けて、外部の流体供給スロット２３３を個々のチャンバ２０９に接続するようにすることができる。さらに別の例では、複数の個別のマニホールドチャンネルが、チャンバの全列内のチャンバのより小さなグループに接続している。

入口２３７が、マニホールドチャンネル２３５とチャンバ２０９の対応する列のそれぞれのチャンバ２０９との間に設けられている。この例では、入口２３７は、マニホールドチャンネル２３５の長さ方向に対して横に延びており、かつ、チャンバ２０９の列の長さ方向に対して横に延びている。それらのチャンバ列に接続されたマニホールドチャンネル２３５は、該チャンバ列の外側に沿って延び、これによって、両方のチャンバ列が、マニホールドチャンネル２３５の間を延びるようになっている。また、上面図（図５）からわかるように、それぞれのチャンバ列に関連付けられたノズル列は、マニホールドチャンネル２３５の内側に延びている。それゆえ、ダイ２０１内において、流体は、ノズル列の横方向外側に延びる個別の流体チャンネル（流路）２３５からそれぞれのノズル列２０７Ａに供給される。

アクチュエータ２１１は、入口２３７とノズル２０７の間を延びることができる。例示的な流体噴射態様では、流体は、流体スロット２３３からマニホールドチャンネル２３５内へと下方に流れることができる。この流体流れは、複数の流れに分かれて、複数の平行なマニホールドチャンネル２３５に入ることができる（それらのマニホールドチャンネル２３５のうちの２つが図３〜図５のダイに示されている）。図６を参照すると、流体の流れ方向FFで示されているように、流体は、それぞれのマニホールドチャンネル２３５を通って下方に流れることができる。それぞれのマニホールドチャンネル２３５の底部において、流体は方向を変えて、個々のチャンバ２０９内に横方向に流入して、それぞれのアクチュエータ２１１の上を流れる。それぞれのアクチュエータ２１１は、たとえば熱や振動によって、チャンバ２０９内の流体に圧力を加えることができ、これによって、流体は、チャンバ２０９から押し出されて、再び方向を変え、今度は、基板２０３内のノズル開口２０７を通って下方に流れ、そこから、ダイ２０１の外へ噴射される。図６に示されているように、対向するノズル列の対向するノズル２０７は、対向するチャンバ列の対向するチャンバ２０９及び対向する流体供給入口２３７よりも、互いにより近づいた状態で延びることができる。マニホールドチャンネル２３５は、図示の対向する流体通路（流路）の横方向外側に延びることができる。それら２つの別個の流体通路は、互いに分岐して、それぞれ入口２３７及びチャンバ２０９を通って、対向するノズル列まで続く。他の例では、長手方向のマニホールドチャンネル以外の、たとえば個別の流体供給孔の列（流体供給孔列）などのいくつかの（または特定の）流体供給チャンネルを設けることができ、この場合、それぞれの流体供給孔は、チャンバに接続され、チャンバ列と流体供給孔列は互いに平行に延び、それらの流体供給孔列は、同様に、該チャンバ列に沿って横方向にかつ外部に延びることができる。

図示の例では、アクチュエータ２１１は、チャンバ２０９の入口２３７とノズル２０７の間を延びている。ノズル２０７は、チャンバ２０９の壁２４３に通じており、壁２４３にノズル入口２０７Ａを形成している。アクチュエータ２１１は、基板２０３上に、ノズル入口２０７Ａと同じチャンバ壁２４３の隣に該壁２４３に接して配置されている。ダイ２０１を下方への流体噴射用に構成することができる図示の例では、アクチュエータ２１１とノズル入口２０７Ａを、噴射チャンバ２０９のフロア（床部）上と該フロア内にそれぞれ設けることができる。たとえば、電極トレースまたは更なる薄膜層の一部分が、アクチュエータ２１１と基板２０３の間を延びることができる。パッシベーション層などの少なくとも一つの他の薄膜層が、抵抗体（抵抗器）２１１の上を延びることができる。

図示の例では、マニホールドチャンネル２３５とチャンバ２０９の間の、チャンバ２０９の流体入口２３７は、マニホールドチャンネル２３５とチャンバ２０９の間の流体チャンネル内へと延びる突出部２３７Ａを備えている。該突出部は、狭い入口幅Ｗｉを画定する。突出部２３７Ａの間の入口２３７の幅Ｗｉを、チャンバ２０９の平均チャンバ幅Ｗｃよりも小さくすることができ、この場合、チャンバ２０９の幅Ｗｃは、幅Ｗｉに平行なものとして定義される。

上述したように、単一のマニホールドチャンネル２３５の代わりに、他の流体供給チャンネル構成を使用して、ダイ２０１の外部の流体供給スロット２３３から個々のチャンバ２０９へと流体を供給することができる。図５Ａに示されているように、チャンバ列に平行な複数のインラインマニホールドチャンネル２３５Ａが、１つの軸Ｌに沿って、同一直線上を（ないし互いに直列に）延びることができ、この場合、直列配置されたマニホールドチャンネル２３５Ａは、チャンバ２０９Ａのサブ列に流体的に接続し、この場合、それぞれのサブ列２４１は、該サブ列より大きなチャンバ２０９Ａの同じ列の一部である。したがって、それぞれのサブ列２４１は、ダイ２０１内で流体的に分離されている。それぞれのサブ列２４１は、少なくとも２つのチャンバ２０９Ａを含むことができる。異なる例では、個々の流体供給孔は、外部の流体供給スロットから個々のチャンバの各々に流体を誘導するために薄膜層２０５を貫通して形成され、これによって、それらの流体供給孔を、ダイ２０１内で流体的に分離することができる。

図７〜図１０は、液滴発生器３４５、４４５、５４５、６４５のそれぞれ異なる上面図の例を示しており、各液滴発生器３４５、４４５、５４５、６４５は、噴射チャンバ３０９、４０９、５０９、６０９、ノズル３０７、４０７、５０７、６０７、チャンバ入口３３７、４３７、５３７、６３７、入口突出部３３７Ａ、４３７Ａ、５３７Ａ、６３７Ａ、及び、少なくとも１つのアクチュエータ３１１、４１１、５１１、６１１をそれぞれ備えている。１例では、アクチュエータ３１１、４１１、５１１、６１１は、ノズル３０７、４０７、５０７、６０７の入口と同じ壁上に配置されている。１例では、アクチュエータ３１１、４１１、５１１、６１１は、流体を噴射するために流体を加熱する熱抵抗器である。本開示の他の例に関して記載されているように、ノズル３０７、４０７、５０７、６０７は、該基板を貫通している。流体供給チャンネル３３５、４３５、５３５、６３５は、それぞれの入口３３７、４３７、５３７、６３７を通してそれぞれのチャンバ３０９、４０９、５０９、６０９に流体を供給することができる。少なくとも１つの薄膜層３０５、４０５、５０５、６０５が、チャンバ３０９、４０９、５０９、６０９、及び入口／チャンネル（流路）３３７、４３７、５３７、６３７、３３５、４３５、５３５、６３５の周囲に延在している。該上面図を、基板の上流側から見た図とすることができ、該基板の上流側に、該少なくとも１つの薄膜層３０５、４０５、５０５、６０５、及びアクチュエータ３１１、４１１、５１１、６１１が配置されている。これに代えて、またはこれに加えて、入口突出部３３７Ａ、４３７Ａ、５３７Ａ、６３７Ａ、並びに、バッフルと耐気泡アーキテクチャ（bubble tolerant architecture）と耐粒子アーキテクチャ（particletolerant architecture）のうちの少なくとも１つを、入口３３７、４３７、５３７、６３７内または該入口の近くに形成することができる。

図７は、液滴発生器３４５の１例を示しており、この例では、アクチュエータ３１１は、ノズル３０７の周囲に配置されており、ほとんど完全な円を覆う実質的にドーナツ形であり、対向する端部３１１Ａは分離されている。それらの端部３１１Ａは互いに接近して延在することができる。アクチュエータ３１１を作動させるために、電極を、アクチュエータ３１１のそれぞれの端部に接触させることができる。異なる例では、アクチュエータ３１１は、ノズル３０７の周りを少なくとも２７０°覆う（ないし囲む）ことができ、または、少なくとも３４５°〜約３５８°未満（もしくは約３５０°未満）の範囲内の角度だけ覆う（ないし囲む）ことができ、または、約３５０°未満の角度だけ覆う（ないし囲む）ことができる。別の例では、アクチュエータ３１１は、円形形状であって完全な円を覆うことができ、これによって、対向する電極は、アクチュエータ３１１の内縁（内側エッジ）及び外縁（外側エッジ）、または、ノズル３０７の対向する側（ないし側面）上のアクチュエータ３１１の対向する外縁（外側エッジ）に接触することができる。

図８は、液滴発生器４４５の１例を示しており、この例では、ノズル４０７は非円形である。たとえば、ノズル４０７は、縦軸（長手方向軸）Ｌに沿って対称である。ノズル４０７は、該軸Ｌに沿った実質的に長手形状（たとえば縦長の形状）を有することができ、及び／又は、楕円形状を有し、これによって、楕円の長手方向（長さ方向）が縦軸Ｌに沿って延びるものとすることができる。アクチュエータ４１１はノズル４０７の周囲に延びる（延在する）ことができ、この場合、アクチュエータ４１１の内縁（内側エッジ）及び外縁（外側エッジ）を、ノズル４０７の入口の外周からオフセットさせる（ずらす）ことができる。異なる例では、アクチュエータ４１１は、ノズル４０７の周囲に完全にまたは部分的に延びる（延在する）ことができる。たとえば、アクチュエータ４１１を、４つの個別のアクチュエータ４１１によって画定されるように中断することができる。

図９は、アクチュエータ５１１が、チャンバ入口５３７の側とは反対側のノズル５０７の側においてノズル５０７の隣に延びている（延在している）例を示している。別の例では、たとえば、一方の抵抗器を図９に示されているように配置し、もう一方の抵抗器を、図５に示されているように、ノズル５０７と入口５３７の間に配置するというように、２つの抵抗器をノズル５０７の対向する側に沿って配置することができる。さらに別の例では、図５に示されているように、単一の抵抗器が、ノズル５０７と入口５３７との間を、ノズル５０７の一方の側に沿って延びる（延在する）ことができる。図１０は、アクチュエータ６１１がノズル６０７の対向する側において延びる（延在する）例を示している。アクチュエータ６１１は、入口６３７内の流体の流入方向Ｆｉに関してノズル６０７に対して横方向（ないし水平方向）に延びることができる。他の例では、３つ以上の別個のアクチュエータが、ノズルの異なるそれぞれの側において、該ノズルの周囲に延びる（延在する）ことができる。さらに他の例では、アクチュエータの異なる形状、異なる数及び異なる位置を、単一のノズルに隣接して延び（延在し）及び／又は該ノズルの周囲を少なくとも部分的に延び（延在し）、並びにノズル入口と同じ壁上に延びる（延在する）ように選択することができる。

図１１は、本開示の流体噴射ダイ７０１を製造する例示的な方法のフローチャートである。図１２及び図１３は、そのような方法の中間生成物の例を示している。図１０の方法は、ウェーハ７５１の厚さＴの一部を貫通して、ウェーハ７５１内に孔配列７５３を形成するステップ（ブロック１００）を含む。１例では、ウェーハ７５１はシリコン（ケイ素）を含む。１例では、孔配列は、フォトレジストを用いて、該ウェーハ内にノズルパターンを画定し、その後、たとえばディープ反応性イオンエッチング（deep reactive-ion etching：深い反応性イオンエッチング）によってドライエッチングすることによって形成される。

該方法はさらに、ウェーハ７５１上に少なくとも１つの薄膜層７０５を配置するステップ（ブロック１１０）を含む。該方法はさらに、該少なくとも１つの薄膜層７０５内に流体アクチュエータ及び流体チャンバ７０９／チャンネル（流路）の配列をパターン形成し、これによって、チャンバ７０９／チャンネルが孔配列７５３に流体的に接続するようにするステップ（ブロック１２０）を含む。流体チャンバ７０９及びチャンネルの形成を、たとえば、孔配列７５３を保護用犠牲材料（たとえば、ワックスや他の材料）で充填した後に、パターン形成及びエッチングによって達成することができ、該充填後に、少なくとも１つの薄膜を、該保護材料の上及び／又は該保護材料の間に積層する（ないし被せる）ことができる。

各々が薄膜層７０５から形成されている個別の薄膜デバイス７０５Ａが、ウェーハ７５１の上に格子のように広がって、対応する個別の孔配列７５３に接続し、及びそれぞれの流体噴射ダイ７０１の一部を形成することができる。図１２は、該製造方法のこの段階における中間生成物の例を概略的に示している。別の例では、電気回路が、薄膜層７０５内または薄膜層７０５上にパターン形成され、この場合、該電気回路は、後で、ダイ７０１の外部の他の電気的構成要素に接続するために、薄膜層７０５の隣（たとえばウェーハ７５１のダイシングライン７５５の近く）を延びる（延在する）電気ボンドパッド７２７を備えることができる。

該方法はさらに、反対側７１９（下流側）において、すなわち該少なくとも１つの薄膜層７０５の側の反対側において、ウェーハ７５１の厚さＴを小さくするステップを含む。該方法では、それらの孔がウェーハ７５１を貫通して噴射ノズル７０７を形成するように、それらの孔が該反対側７１９において完全に露出するまで、厚さＴを小さくする（ブロック１３０）ことができる。１例では、ウェーハ７５１はその最終的な厚さまで切削ないし研削される。さらなる例では、ウェーハの下流側７１９は、該ウェーハの厚さが小さくされた後に、乾式研磨で仕上げ処理をされる。１例では、基板７０３の厚さ及びこれに対応するノズル７０７の深さは、約１０マイクロメートルと約１００マイクロメートルの間、たとえば１２マイクロメートルと８０マイクロメートルの間、または、たとえば１５マイクロメートルと６０マイクロメートルの間、または、たとえば約２０マイクロメートルと約４０マイクロメートルの間の範囲内にある。いくつかの例では、たとえば、薄くされた基板の厚さＴに対してノズルの有効深さを小さくするために、該ノズルは、それらの出口の周りないし近くに深座ぐり（counter bore）を有している、すなわち、階段状の出口を有している。

１例では、少なくとも１つの薄膜層７０５は、ノズル７０７の上に延びて（延在して）、たとえば、ノズル７０７の上に噴射チャンバ７０９の屋根を形成する。該方法はさらに、ダイシングライン７５５上でウェーハ７５１をダイシングして、複数の流体噴射ダイ７０１を形成するステップ（ブロック１４０）を含む。１例では、ウェーハ７５１は、薄膜流体デバイス７０５Ａの間（たとえば、ダイシングの後、それぞれの流体噴射ダイ７０１のエッジの近くを延びる（もしくは該エッジの近くに延在する）ことになる電気接触パッド７２７の近く）でダイシングされる。図１３は、そのようなダイシング後の中間生成物の例を概略的に示している。

本開示のいくつかの例は、薄くされた厚さt2、Ｔ（それぞれたとえば図１、図１３）の基板及び比較的薄い薄膜層スタックを有する薄いスライバダイである。基板の厚さt2、Ｔと薄膜層の厚さｔ１の合計の厚さt（たとえば、図１、図１３）を、約３００マイクロメートル未満とすることができ、または、約２００マイクロメートル未満とすることができ、または、約１００マイクロメートル未満とすることができる。図１４に示されているように、ノズルプレートとして基板８０３を有する、本開示の薄いスライバダイ８０１は、比較的狭い幅Ｗｓ、たとえば、５ミリメートル未満、または３ミリメートル未満、または１．５ミリメートル未満、または１ミリメートル未満、または０．５ミリメートル未満の幅を有することができる。ダイ８０１の長さＬｓと幅Ｗｓの比（Ｌｓ対Ｗｓ）を、比較的高い値、たとえば、少なくとも約５０対１とすることができる。長さＬｓ及び幅Ｗｓは、ダイ基板８０３の外縁間で測定したものでありうる。少なくとも１つのノズル列８０７Ｂが、該長さ方向に平行に延びることができる。図示の例示的なダイ８０１は、基板８０７Ｂを通る２つのノズル列８０７Ｂを備えている。薄いダイ８０１を、たとえばパッケージ材（packaging compound）に埋め込むかもしくはオーバーモールドすることによって、パッケージ８２３によって補強することができる。

本開示の流体ＭＥＭＳは、上記の特徴と効果の任意の組み合わせを有することができる。１側面においてＭＥＭＳはダイを備えることができる。該ダイは、(i)基板を通って延びる（または基板を貫通する）ノズルの配列を備える該基板、及び(ii)それらのノズルに関連する流体噴射アクチュエータを含む、該基板上の薄膜層を備えることができる。それらの薄膜層は、それらのノズルに関連する噴射チャンバを備えることができる。それらの薄膜層はさらに、それらのチャンバに流体を供給するための流体入口の配列を備えることができる。

該基板は、噴射チャンバの壁を形成しまたは該壁を支持することができ、その場合、ノズル入口開口が、該壁に形成される。それぞれのアクチュエータを、該ノズル入口開口と同じ壁に（たとえばノズル入口開口に隣接して）配置することができる。１例では、該アクチュエータは、流体内に蒸気泡を形成するための発熱抵抗体である。他の例では、該アクチュエータを、圧電アクチュエータなどの他の任意のタイプの流体供給アクチュエータとすることができる。たとえば、該アクチュエータの少なくとも一部は、チャンバ入口とノズル入口の間に配置される。別の例では、該アクチュエータは、該ノズル入口開口の複数の側面（ないし側部）の周囲に少なくとも部分的に、または該側面（ないし側部）に配置される。

別の例では、該基板は２つの平行なノズル列を備えており、噴射チャンバ及び流体供給入口の個別の列がそれぞれのノズル列に関連付けられ、それらの列は、該ダイ内において互いに流体的に分離されている。１例では、それぞれの噴射チャンバへの流体供給入口は、該噴射チャンバの列の横方向外側に延びている。たとえば、流体供給孔は、流体をそれらのチャンバに各入口を通して供給するために、それらの薄膜層を通って（ないし貫通して）、該入口の列の横方向外側に延びることができる。

１例では、それらの薄膜層は、(i)電気回路、及び(ii) 該ダイの外部の駆動回路に接続するための、該電気回路に接続された電気接点を備える。それらの電気接点を、該基板の薄膜層の側面（ないし側部）（たとえば、該外部の駆動回路に該電気回路を容易に接続できるようにするために該基板の少なくとも１つのエッジの近く）に配置することができる。別の例では、該ダイをパッケージ化するためにパッケージが提供される。該パッケージは、該流体供給入口に流体を供給するために少なくとも１つの流体供給スロットを備えることができる。たとえば、流体供給孔は、該スロットを該入口に流体的に接続することができる。薄膜層は、(i)該パッケージと該基板の間と(ii)該流体供給スロットと該基板の間との少なくとも一方を延びる（もしくは、それらの間のいずれか一方の間に延在する）。別の例では、該外部の駆動回路は、該パッケージ内に設けられるか、または該パッケージ上に設けられる。

別の例では、該ダイは、(i)流体を噴射するための一対の平行なノズル列、(ii)該一対のノズル列の第１のノズル列に関連付けられた少なくとも１つの噴射チャンバに流体を供給するために該ダイに流体を入れるための少なくとも１つの第１の流体供給孔、及び(iii) 該一対のノズル列の第２のノズル列に関連付けられた噴射チャンバに流体を供給するために該ダイに流体を入れるための少なくとも１つの第２の流体供給孔を備える。該第１及び第２の流体供給孔は、同じ少なくとも１つの流体供給スロットに流体的に接続される。１例では、該ノズル列間の横方向距離（横方向の間隔）は、該第１の流体供給孔と該第２の流体供給孔の間の横方向距離よりも小さい。第１のノズル列に関連付けられた該第１の流体供給孔を、(i)単一のチャンバ入口またはチャンバ入口のサブグループに接続された個別の供給孔の列と、(ii)チャンバ入口の列に接続された単一の細長い流体供給孔とのいずれかとすることができる。図３〜図５の例に示されているマニホールドチャンネル２３５は、該薄膜層内の細長い流体供給孔の１例である。異なる例では、該パッケージの流体供給スロットは、該薄膜層内の該少なくとも１つの流体供給孔に流体を供給することができる。

１例では、ノズルの深さは、該薄膜層の厚さよりも大きく、該深さと該厚さの合計は、該ダイの全厚にほぼ等しい。別の例では、該ダイの厚さは、約３００マイクロメートル未満である。

さらに別の側面において、本開示は、流体噴射ダイを製造する方法を提供する。そのような方法は、(i)ウェーハの厚さの一部を貫通して該ウェーハ内に孔配列を形成するステップと、(ii)該ウェーハの上に少なくとも１つの薄膜層を配置するステップと、(iii)それらの孔配列に流体的に接続するために、該少なくとも１つの薄膜層内に流体アクチュエータ及び流体チャンバ／チャンネル（流路）の配列をパターン形成するステップと、(iv)孔が、該ウェーハを貫通して延びて噴射ノズルを形成するまで、該少なくとも１つの薄膜層の反対側の該ウェーハの厚さを小さくするステップ、及び(v)該ウェーハをダイシングして複数の流体噴射ダイを形成するステップを含むことができる。

Claims (15)

1. 基板を通って延びるノズルの配列を有する該基板と、
   前記基板上の薄膜層であって、前記ノズルに関連付けられた流体噴射アクチュエータを有する薄膜層
   を備える流体噴射ダイ。
2. 前記薄膜層は、前記ノズルに関連付けられた噴射チャンバを備える、請求項１の流体噴射ダイ。
3. 前記薄膜層は、前記チャンバに流体を供給するための流体入口の配列を備える、請求項２の流体噴射ダイ。
4. 前記基板は、前記噴射チャンバの壁を形成するかまたは該壁を支持し、前記壁にノズル入口開口を有する、請求項３の流体噴射ダイ。
5. それぞれのアクチュエータは、前記壁上に配置される、請求項４の流体噴射ダイ。
6. それぞれのアクチュエータは、前記ノズル入口開口に隣接して配置される、請求項５の流体噴射ダイ。
7. それぞれのアクチュエータは、前記ノズル入口開口の複数の側面の周囲に少なくとも部分的に配置されるか、または、該複数の側面に配置される、請求項６の流体噴射ダイ。
8. ２つの平行なノズル列を備える請求項３の流体噴射ダイであって、噴射チャンバと流体供給入口とのそれぞれの組が、それぞれのノズル列に関連付けられており、噴射チャンバと流体供給入口との前記それぞれの組が、前記ダイ内において、互いに流体的に分離されている、流体噴射ダイ。
9. 前記噴射チャンバへの前記流体供給入口は、前記噴射チャンバの横方向外側に延びる、請求項３の流体噴射ダイ。
10. 前記薄膜層は電気回路を備え、
    前記ダイの外部の駆動回路への接続用の、前記電気回路に接続された電気接点が、前記基板の前記薄膜層の側面に設けられる、請求項１の流体噴射ダイ。
11. 前記ノズルの深さが前記薄膜層の厚さよりも大きく、該深さと該厚さの和が、前記ダイの全厚とほぼ等しい、請求項１の流体噴射ダイ。
12. 前記ダイの厚さが、約３００マイクロメートルより小さい、請求項１の流体噴射ダイ。
13. 前記流体供給入口に流体を供給するための少なくとも１つの流体供給スロットを備える前記ダイをパッケージ化するためのパッケージを備え、
    前記薄膜層は、前記パッケージと前記基板の間と、前記流体供給スロットと前記基板の間との少なくとも一方を延びることからなる、請求項３の流体噴射ダイを備える流体噴射装置。
14. 流体を噴射するための一対の平行なノズル列と、
    前記ダイに流体を入れて、前記一対のノズル列の第１のノズル列に関連付けられた少なくとも１つの噴射チャンバに流体を供給するための少なくとも１つの第１の流体供給孔と、
    前記ダイに流体を入れて、前記一対のノズル列の第２のノズル列に関連付けられた噴射チャンバに流体を供給するための少なくとも１つの第２の供給孔
    を備え、
    前記第１及び第２の流体供給孔は、同じ少なくとも１つの流体供給スロットに流体的に接続され、前記ノズル列間の横方向距離は、前記第１の流体供給孔と前記第２の流体供給孔の間の横方向距離よりも小さい、請求項１３の流体噴射装置。
15. 流体噴射ダイを製造する方法であって、
    ウェーハの厚みの一部を貫通する孔配列を該ウェーハ内に形成するステップと、
    前記ウェーハの上に少なくとも１つの薄膜層を配置するステップと、
    前記孔配列に流体的に接続するために、前記少なくとも１つの薄膜層内に流体アクチュエータ並びに流体チャンバ及び／又は流路の配列をパターン形成するステップと、
    孔が、前記ウェーハを貫通して噴射ノズルを形成するまで、前記少なくとも１つの薄膜層の反対側にある前記ウェーハの厚みを小さくするステップと、
    複数の流体噴射ダイを形成するために前記ウェーハをダイシングするステップ
    を含む方法。
    

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