TW202136064A - 熱噴墨印刷頭及印刷組件及包含其之印刷設備 - Google Patents

Abstract

本發明提議一種熱噴墨印刷頭，以及一種包含該熱噴墨印刷頭的印刷總成及印刷設備。本發明之該熱噴墨印刷頭包含：一基板；一噴嘴層，該噴嘴層包括複數個噴嘴，該等噴嘴穿過該噴嘴層而形成；複數個油墨射出腔室，該等油墨射出腔室對應於該等複數個噴嘴；複數個加熱器電阻器，該等加熱器電阻器形成於該基板上且對應於該等複數個油墨射出腔室，該等加熱器電阻器中之每一個位於該等油墨射出腔室中之一不同的一個，使得穿過該等噴嘴中之每一個的油墨滴射出藉由位於該對應的油墨射出腔室中的該等加熱器電阻器中之一個之加熱引起；複數個分離空化島狀物，該等分離空化島狀物形成於該等加熱器電阻器上且對應於該等複數個加熱器電阻器，該等空化島狀物中之每一個覆蓋該等加熱器電阻器中之一不同的一個；以及一介電質層，該介電質層介入該等加熱器電阻器與該等空化島狀物之間。使用本發明可幫助增強且大體上改良印刷頭可靠性，繼而增加製造製程之產量。

Description

熱噴墨印刷頭及印刷組件及包含其之印刷設備

本發明係關於熱墨噴印刷技術之領域，且具體而言，係關於熱噴墨印刷頭。

熱墨噴印刷技術已經相對較好地開發。已存在各種熱噴墨印刷頭。例如，US6123419A揭示使用較高電阻值的分段式加熱器電阻器以便克服寄生電阻中之低效功率耗散的熱噴墨印刷頭。US6582062B1揭示使用多工裝置以降低寄生電阻及輸入頭之數目的大陣列噴墨印刷頭。

在熱噴墨印刷頭中，油墨液滴藉由噴嘴之射出係藉由快速加熱殘留在油墨射出腔室內的油墨之體積實現，且油墨之加熱係藉由施加至加熱器電阻器的短路電流脈衝實現，該加熱器電阻器定位在油墨射出腔室內。油墨之加熱使油墨蒸汽泡形成且迅速地膨脹，因而迫使液體油墨穿過噴嘴。一旦脈衝結束且油墨液滴經射出，油墨射出腔室藉由油墨通道以油墨再充滿。加熱器電阻器係由電阻性膜製成，且熱噴墨印刷頭包含複數個此類加熱器電阻器作為電阻器陣列。加熱器電阻器藉由導電跡線及/或襯墊電氣地連接至相關聯的邏輯電路及功率電路，使得加熱器電阻器中之每一個可經適當地控制。在實行邏輯電路及功率電路中，使用金屬線路。

在先前技術熱噴墨印刷頭裝置中，通常，所有加熱器電阻器藉由連續保護層覆蓋，該連續保護層防止下層電阻性膜在印刷頭之操作期間藉由油墨蒸汽泡之突然破裂損壞。出於此目的，將如鉭的一些耐火金屬使用於保護層，該保護層展示大機械強度及良好熱傳導性兩者。此鉭膜通常連續地沉積在整體電阻器區域中，從而跨越整個電阻器陣列。由於鉭之電氣傳導性，裝置之大區域結果成為藉由連續的鉭傳導性膜覆蓋。一方面，因為越過裝置的金屬線路中之電壓位準及時改變，所以此鉭傳導性膜可與該鉭傳導性膜下方的相鄰金屬線路電容性地耦合，且因此該鉭傳導性膜可引起邏輯電路之一些問題。另一方面，介入鉭層與下層金屬線路之間的介電質層中之可能針孔或不連續性可引起寄生電氣短路路徑，該等寄生電氣短路路徑之效應可藉由油墨引起電氣缺點及電化學效應兩者。US 6 441 838 B1揭示此噴墨印刷頭，該噴墨印刷頭包含鉭鈍化層以藉由吸收崩潰驅動氣泡之空化壓力來為油墨觸發電阻器提供機械鈍化，其中鉭鈍化層設置在加熱器電阻器上，延伸超過油墨腔室且在相關聯的油墨通道上延伸。

本發明之目的將提供可減輕或解決先前技術中之以上問題中之至少一些的解決方案。提到的問題藉由獨立請求項之主題解決。進一步較佳實施例限定於附屬請求項中。

根據本發明之一態樣，提供一種熱噴墨印刷頭，該熱噴墨印刷頭包含： 一基板； 一噴嘴層，包括穿過該噴嘴層形成的複數個噴嘴； 複數個油墨射出腔室，對應於該等複數個噴嘴； 複數個加熱器電阻器，形成於該基板上且對應於該等複數個油墨射出腔室，該等加熱器電阻器中之每一個位於該等油墨射出腔室中之一不同的一個，使得穿過該等噴嘴中之每一個的油墨滴射出藉由位於該對應的油墨射出腔室中的該等加熱器電阻器中之一個之加熱引起； 複數個分離空化島狀物，形成於該等複數個加熱器電阻器上且對應於該等複數個加熱器電阻器，該等空化島狀物中之每一個覆蓋該等加熱器電阻器中之一不同的一個；以及 一介電質層，介入該等加熱器電阻器與該等空化島狀物之間，其中該介電質層為一複合膜，該複合膜由氮化矽及碳化矽製成且具有在約0.4μm至約0.65μm之範圍內之一厚度。

根據本發明之另一態樣，提供一種印刷總成，該印刷總成包含以上所描述之該熱噴墨印刷頭。

根據本發明之又一態樣，提供一種印刷設備，例如，一列印機，該印刷設備包含以上所描述之該熱噴墨印刷頭。

使用本發明之解決方案，可降低每個空化島狀物與其相鄰電路之重疊，且因此在空化層與其相鄰電路之間產生寄生電容性耦合之可能性與先前技術之狀況下的該情形相比顯著地降低。此外，由於單個空化島狀物之相對小的表面區域，空化島狀物不太可能與該空化島狀物下方的薄介電質膜中之可能缺陷重疊，亦即，介電質膜中之缺陷剛好位於某一空化島狀物下方且因而引起一些電氣短路的機率降低。因而，由於介電質層(其遠薄於先前技術中之介電質層)之特定組成及厚度，提供「電氣」絕緣的空化島狀物為明顯有利的。因此，本發明在具有帶有不同層之間的不需要的傳導性橋之針孔之降低的風險的情況下提供最佳化熱傳遞。因此，使用本發明可幫助大體上改良印刷頭可靠性，繼而增加製造製程之產量。

為使本發明之以上及其他特徵及優點更明白，以下結合伴隨圖式進一步描述本發明。將理解，本文給出的特定實施例係用於向熟習此項技術者解釋之目的，且僅為說明性的但非限制性的。

第1圖示意性地例示根據本發明之一實施例之熱噴墨印刷頭之示範性佈局。第1圖中之熱噴墨印刷頭包含基板1，該基板在其表面上具有複數個加熱器電阻器2，該等複數個加熱器電阻器佈置在一或多個行3中。熱噴墨印刷頭可呈晶片之形式。如第2圖中所示，各自藉由基板1攜帶的多個此類晶片可使用適當半導體技術製造於單個矽晶圓5中，該單個矽晶圓隨後經切單成單獨晶片，該適當半導體技術包括薄膜沉積、光微影、濕式及乾式蝕刻技術、離子植入、氧化等。加熱器電阻器2之行可緊密靠近貫穿狹槽4而定位，該貫穿狹槽製作於印刷頭晶片之內部部分中以允許油墨再充滿。加熱器電阻器2中之每一個可由電阻性膜製成，且可與對應的導電跡線(多個)接觸。在印刷頭之周邊區部中，可存在一組接觸襯墊6，該組接觸襯墊通常使用TAB (Tape Automated Bonding；帶式自動化黏接)製程黏接至可撓性印製電路。加熱器電阻器中之每一個藉由對應的導電跡線(多個)及對應的接觸襯墊(多個) 6電氣地連接至可撓性印製電路。在基板1之主動零件10上，可存在用於電阻器之定址的金氧半導體(Metal Oxide Semiconductor; MOS)電晶體11之陣列、一或多個邏輯電路12、一或多個可規劃記憶體13及其他可能的組件，尤其當與加熱器電阻器相關聯的電子佈局因為加熱器電阻器之數目增加而變得相對複雜時。除形成加熱器電阻器的電阻性膜之外，本申請案之熱噴墨印刷頭可包含稍後將描述的其他層/膜。

參考第3圖，該圖展示併入本發明的印刷總成，可撓性印刷電路7附接至印刷頭匣主體8，且本發明之熱噴墨印刷頭可裝配且連接至印刷頭匣主體8。可撓性印刷電路7具備較大的接觸襯墊9以與列印機交換電氣訊號，該列印機與熱噴墨印刷頭一起使用。例如第1圖中所示之一個的熱噴墨印刷頭可以任何合適的方式裝配且連接至印刷頭匣主體8。

參考第4圖及第5圖，在本發明之熱噴墨印刷頭之基板表面上，其中電阻性膜、傳導性膜及介電質膜之堆疊已經沉積且圖案化，如在區部14處示意性地表示，微流體電路可經沉積且實現，使得油墨可在沉積的微流體電路中流過合適的通道15且到達油墨射出腔室16，該油墨射出腔室之壁包圍對應的加熱器電阻器2。通道15與貫穿狹槽4流體連通，該貫穿狹槽可通向油墨儲器(未例示)。微流體電路通常經圖案化在稱為障壁層的合適的聚合層17中。例如呈板材之形式的噴嘴層18提供在障壁層上方。各自與下層加熱器電阻器對準的複數個噴嘴19可經形成為穿過噴嘴板材18，且自噴嘴，油墨小滴20經射出。在熱噴墨印刷頭之操作期間，若加熱器電阻器2需要經啟動，則短路電流脈衝經施加以加熱電阻器，此舉繼而引起剛好在電阻器上方的油墨之薄層之蒸發及因而蒸汽泡21之形成。蒸發層中之壓力突然增加，從而引起上覆液體油墨之一部分自啟動的電阻器上方的對應噴嘴之射出。油墨小滴朝向介質(例如，一張紙)行進，從而在介質之表面上產生油墨點。在此之後，新的油墨經抽吸至油墨射出腔室16中，以替換射出的小滴，直至達到穩定狀態。

為最佳化自加熱器電阻器2 (藉由電流脈衝藉助於焦耳效應加熱)至油墨的能量傳遞，必要的是，將電阻器與基板熱絕緣，使得熱流動較佳地朝向上覆油墨發生，該上覆油墨繼而藉由薄介電質膜與電阻性膜層分離以避免電氣洩漏。基板可由矽製成，該基板具有可感知的熱傳導性，在該狀況下，必須在基板與電阻器之間介入具有足夠厚度之絕緣層：換言之，電阻器應經沉積在生長或沉積至基板上的合適的絕緣層上。以高溫製程產生的熱生長氧化矽及BPSG (硼磷矽玻璃)兩者為用於電阻器之熱絕緣之合適的材料，且可單獨使用或以組合方式使用。因為用於此等材料之生長或沈積及/或退火之溫度高於印刷頭中之加熱器電阻器之操作溫度，所以該等材料將在印刷頭之正常操作期間保持穩定。

在印刷頭之操作期間經歷快速及大溫度變化的電阻性膜應具有穩定性質及對熱機械應力之良好電阻。通常，加熱器電阻器2之電阻值為幾十歐姆；通常採用具有約30歐姆之電阻之正方形加熱器電阻器，儘管可採用不同形狀及不同電阻值。用於加熱器電阻器之廣泛及持久選擇為由鉭-鋁合金製成的複合膜：約900埃之膜厚度給予每平方30歐姆之薄片電阻，亦即由此膜製成的正方形電阻器具有30歐姆之電阻。根據本發明之一較佳實施例，加熱器電阻器為U形加熱器電阻器，此意味在以不同電壓加偏壓的附近導體之間存在間隙。

用以定址且驅動多個加熱器電阻器的各種已知解決方案為可利用的。若印刷頭中之噴嘴之數目為相對低的，高達幾十，則每個加熱器電阻器可藉由電氣軌跡直接連接至對應的接觸襯墊，而電流之返回通常可藉由一個或幾個接地襯墊收集。在噴嘴之數目增加時，需要用於定址電阻器之大量接觸襯墊的直流單獨驅動難以實現：實際上襯墊通常沿著印刷頭晶片之外邊界分佈且其數目不能無任何限制地增加。更實際的解決方案採用定址矩陣，該定址矩陣允許使用降低數目的接觸襯墊驅動大量的電阻器。定址矩陣較佳地以複數個MOS電晶體實現，其中每一個與決定的加熱器電阻器電氣通訊。單獨加熱器電阻器可以合適的方式連接至電晶體矩陣之電極，使得該等單獨加熱器電阻器可在需要時經啟動，從而引起油墨小滴自印刷頭之射出。

如以上所指示，加熱器電阻器上方的介電質層向油墨提供電氣絕緣：通常，氮化矽膜單獨地或與碳化矽組合地用來形成用於此目的之介電質層。用於介電質層之絕緣膜應為足夠薄的，以允許強熱流動，而承受在印刷頭之操作期間經歷的熱機械應力以及由於氣泡破裂的震動。根據本發明，介電質層為由氮化矽及碳化矽製成的複合膜，其厚度為至少4000埃(0.4μm)及至多6500埃(0.65μm)。實際上，由於加熱器電阻器之加熱的蒸汽泡之快速膨脹具有很大程度上將氣泡之內部壓力降低至很好地低於外部大氣壓力之位準之效應。在氣泡之膨脹之最大量處，氣泡結果成為具有低壓內側之空腔，該空腔在其下部分中藉由油墨射出腔室之底板限制且藉由油墨包圍。較大的外部大氣壓力反向推動放置在空腔上方的液體油墨，從而引起對腔室之底板之強烈衝擊。繼先前形成在油墨中的空腔之破裂之後此衝擊可損壞構成腔室之底板的膜，亦即電阻性膜及上覆絕緣膜。通常，薄絕緣膜並非充分強的，且稱為空化層的額外保護膜經沉積絕緣膜上，該額外保護膜例如由耐火金屬製成。鉭膜為熱傳導性的，且儘管存在額外層，自電阻性膜朝向油墨的強熱通量經維持。根據本發明，提議用於空化層之新穎配置。概念將在不影響其功能的情況下降低空化層之膜表面之區域。具體而言，空化層可由各自經圖案化在加熱器電阻器中之對應的一個上方的複數個分離空化島狀物組成。稍後將參考第7圖進一步描述此空化層。

包含電阻性層、介電質層及空化層的第5圖中之區部14之示意性表示可在第6圖之橫截面圖中得以更詳細地觀察。在障壁層17以下，存在空化層22，該空化層沉積至介電質膜23上作為保護。在所示之加熱器電阻器區域中，介電質膜23直接置放至電阻性膜24上，而僅在傳導性金屬線路25經實現的加熱器電阻器外側，介電質膜23經沉積在導體上方。在一較佳實施例中，空化層係由鉭製成，但可做出其他選擇，且此類選擇為此項技術中已知的。

第7圖示意性地例示第1圖中之熱噴墨印刷頭之一部分。如第7圖中所示，一系列加熱器電阻器2藉由障壁層17包圍，使得加熱器電阻器2中之每一個容置在藉由障壁層17之兩個垂直壁限定的油墨射出腔室中。油墨藉由通道15自貫穿狹槽4之邊緣26朝向油墨射出腔室流動。在此實施例中，狹槽邊緣為直線，但可採用遵循加熱器電阻器之交錯置放，以便使用於它們中之全部的再充滿時間均衡的邊緣形狀。

在第7圖中，展示複數個空腔島狀物33，該等複數個空腔島狀物一起共同地構成空化層。此空化層可稱為裂縫空化層或分段式空化層，且空化島狀物中之每一個亦可稱為空化分段。此等空化島狀物33彼此分離。每個空化島狀物33對應於且覆蓋單個不同的加熱器電阻器2，且每個空化島狀物之區域可剛好大於藉由其覆蓋的電阻器之區域。每個空化島狀物33可由一塊鉭組成，儘管可使用其他合適的材料，尤其耐火傳導性材料。

在一個較佳實施例中，空化島狀物33可為浮動的，亦即，未連接至任何電壓源。

每個空化島狀物33僅具有與其相鄰電路29的小重疊區域，且因此由於空化層之存在而產生寄生電容性耦合之可能性與先前技術的情況下之該可能性相比顯著地降低。此外，因為由分段式空化層覆蓋的總區域為相對小的，所以亦可顯著地降低具有介於空化層與直接在空化島狀物下方的下層金屬線路之間的介電質層中之不需要的可能針孔或不連續性之機率。此外，使用新穎佈局幫助增加空化層與下層邏輯電路之間的距離，從而減少可能的寄生電容及電容性耦合。使用如第7圖中所示之分段式空化層可幫助增強且大體上改良印刷頭可靠性，繼而增加製造製程之產量。

儘管分段式空化層之存在可使障壁層17沉積到的表面稍微粗糙，但障壁層之沈積及隨後圖案化無論如何可經執行，從而在電阻器附近提供平坦表面及良好黏附。

採用以上分段式空化層的包括以上所提到之該等特徵的本發明之熱噴墨印刷頭優於先前技術之優點將自以下描述變得更明顯。

第8圖示意性地例示先前技術熱噴墨印刷頭裝置之一部分。如第8圖中所示，一系列加熱器電阻器102由障壁層117包圍，該障壁層之垂直壁形成對應於加熱器電阻器的油墨射出腔室的邊界。油墨藉由通道115自貫穿狹槽104之邊緣126朝向腔室流動。

藉由虛線區部示意性地表示的連續空化層122之前邊緣127位於距狹槽邊緣126一定距離處，以便防止狹槽形成製程損壞層。對於空化層以下的介電質層(未例示)亦注意相同情形。提到的層之邊緣不必需要為重合的：介電質層之邊緣可比空化層之邊緣更接近於狹槽邊緣126，或相反情形可發生，而不影響裝置之可靠性。空化層122之後邊緣128很好地位於電阻器102後面。關於此實行方案存在若干原因：鉭之空化層通常提供至上覆障壁層之良好黏附，在腔室周圍及相鄰腔室之間的氣密性為最重要以保證裝置之正確效能的區部中高度地需要該狀況。此黏附甚至藉由裝置之射出區域附近的鉭層之表面之連續性進一步改良，因為無尖銳邊緣的平滑地形學提供聚合物障壁層之較容易沈積及圖案化。

然而，存在起因於藉由鉭空化層122覆蓋的大區域的缺點，如將在下文中展示。

印刷頭裝置藉由合適的電氣電路129控制且供電，該電氣電路藉由虛線區部示意性地表示，該電氣電路緊密接近於射出區域且因此該電氣電路藉由鉭空化層部分地重疊，但電路及空化層藉由由氮化矽及碳化矽製成的介入介電質層分離。

藉由薄介電質層分離的鉭空化層及下層電氣電路之金屬線路一起充當複數個電容器，儘管它們尚未經設計來用於該目的。儘管此等寄生電容器不屬於裝置之電氣電路，但該等寄生電容器仍然可具有對裝置行為之意外及不希望有的效應，主要在存在複雜邏輯電路的情況下。遍及裝置的寄生電容器之存在係由於傳導性零件之緊密接近度，因為該等傳導性零件為並排的，藉由小間隙分離，或因為該等傳導性零件與其間之絕緣層堆疊。在整塊電子裝置中難以避免寄生效應之存在，因為對製造製程之成本要求推動設計者增加電氣組件之表面密度，繼而導致傾向於寄生效應之較高風險。

由於鉭空化層之大表面，存在屬於下層位準的大量傳導性線路，該等下層位準可由鉭板材自身重疊，且因此，存在具有上鉭板材作為上電極的大量寄生電容器。因為下傳導性線路可發現自身處於隨時間動態地改變的電壓位準處，因此，根據裝置之操作模式，此可在電壓整流期間引起下位準之不同導體之間的一些電容性耦合。

作為一實例，在第9a圖中，一情形描繪於橫截面圖中：存在不一定緊密在一起的兩個傳導性線路130及131。兩個線路藉由介電質層123覆蓋，該介電質層轉而藉由寬連續空化層122重疊。在一定時間處，亦稱為導體的傳導性線路130及131可分別設定在電壓V1及V2處，如第9b圖中所示，該圖描繪對應於此情形的簡化等效電路。在第9b圖中，將貫穿鉭層122的傳導性電路之電阻值RT，以及傳導性線路130及131之電阻值R1及R2納入考慮。

遵循第9b圖之模型，若電壓V1之值經歷突變DV，如在階梯狀波形中，則其引起對應於導體131的電容器C2之下板材上的突然擾動。熟習此項技術者容易看到，導體131上的擾動之量級及趨勢與DV相比不取決於電阻值R1、R2及RT以及電容器C1及C2之電容值。一般而言，緊接電壓V1改變之後，突變DV跨於第9b圖中所示之具有電阻值R1及R2的電阻器分佈，因為電容器表現為用於突然電壓變化之短路。因此，若R1及RT＜＜ R2，則突變DV結果首先幾乎完全傳遞至導體131。隨後，由於電容器之板材上的逐步電荷積聚，當擾動之量級幾乎下降至零時，系統在一定時段之後傾向於到達新的穩定狀態：寄生電容C1及C2之電容值愈大，擾動之持續時間愈久。

類似情形可經發現，例如，當導體131連接至MOS電晶體之閘極時。在大多數狀況下，電路中之電晶體閘極並未保留在浮動狀態中，且其藉由下拉或提升電阻器連接至接地，該下接或提升電阻器之電阻值比傳導性層之該電阻值顯著較大；因此，滿足條件R1及RT＜＜ R2。若閘極電極上之擾動持續得足夠久，則電壓V1之突變可導致電晶體狀態之不需要的整流。此可引起裝置中之功能失效，主要當擾亂的閘極為邏輯電路之部分且一些不希望有的操作可經觸發時。甚至進一步，因為在印刷頭中激勵噴嘴加熱器電阻器的功率線路通常以高於10伏特之電壓加偏壓，而邏輯電路之功率供應位於3伏特至5伏特之範圍中，所以寄生地耦合至邏輯電晶體的功率線路中之突然電壓變化可對後者引起嚴重的效應，即使閘極上的擾動關於DV經衰減。

增加介電質層123之厚度以便降低寄生電容器C1及C2之電容值並不可取，此舉繼而降低擾動持續時間，因為自加熱器電阻器至油墨的熱傳遞之有效性利用薄介電質層。另一方面，將介電質層之兩個不同厚度使用於加熱器電阻器區部及背後的電路表示製造製程之併發症及因而較高成本。

用以修理此問題之可能解決方案可藉由將鉭空化層連接至接地，以便使寄生電容器彼此去耦來獲得，如第9c圖中所描繪，其中反映自鉭空化層至接地的傳導性路徑之電阻值RT’及RT”。此實行方案結果為在降低藉由與空化層之電容性耦合引起的串擾方面高度有效的；然而，此實行方案傾向於增加經歷其他缺點之機率。

實際上，在裝置之製造期間，如沈積、圖案化及蝕刻的許多製程彼此跟隨且通常不可能避免裝置之層中的某些缺陷之存在。例如，當殘餘粒子在蝕刻製程之後留在表面上時，該等殘餘粒子可損害立即沉積在上方的隨後層之完整性。若此層為介電質膜，則缺乏材料的針孔或區帶可遍及膜表面而出現，從而損害絕緣之均勻性。若傳導性層經沉積在缺陷介電質層上方，則傳導性材料中之一些可穿透膜上之孔，且在最壞狀況下，其可能與位於絕緣介電質層自身下方的傳導性跡線(多個)進行一些接觸。此可能發生在上傳導性層覆蓋大表面區域時，如對於根據先前技術之連續空化層：大重疊區域增加鉭截流介電質膜中之一些貫穿孔之機率，該介電質膜繼而剛好在傳導性跡線上方，如第10a圖中所描繪。

第10a圖例示層堆疊之橫截面圖，其中中間介電質層123中之缺陷，尤其貫穿孔，已藉由最頂層空化層之材料充滿，從而產生朝向下層傳導性跡線130的傳導性橋132。此缺陷將充當短路，或至少充當兩個傳導性層之間的電阻性路徑，該電阻性路徑應在無缺陷裝置中電氣地絕緣。取決於空化層保持浮動或連接至接地，對應於此情形的等效電路可如第10b圖中或第10c圖中所示。金屬空化層與下層金屬跡線130之間的傳導性橋132藉由電阻器RB表示。

在第10b圖中表示的狀況下，使整個浮動空化層達到與施加至導體130的相同電位V1。空化層與下層電路之間的寄生電容性耦合變得甚至更強，因為電壓V1直接影響鉭空化層，甚至當電壓V1為可變量時。另外，因為通常油墨展現一定量的電氣傳導性，所以其他電氣問題可藉由介電質膜中之缺陷跨於裝置展開；此外，涉及油墨的電化學效應亦可發生，或許閉合貫穿矽晶粒之塊體的電流路徑。

另一方面，在展示自鉭空化層至接地的傳導性路徑之電阻值RT’及RT”的第10c圖中所例示之狀況下，空化層處之電壓經黏著至接地，此舉抑制或很大程度上降低涉及鉭膜的電容性耦合之可能效應。然而，若電壓V1不同於零(假定為接地電位之值)，則短路或低電阻率電流路徑將經建立，從而具有對裝置完整性之不利效應：在大多數狀況下，此等問題可在製造期間執行的裝置之電氣測試期間經偵測，此狀況繼而引起裝置之拒絕且因此降低製造製程之產量。

總之，先前技術熱噴墨印刷頭中之大連續空化層之存在導致若干關鍵態樣，而不管其電氣狀態如何。另一方面，需要防止射出區部中之膜在印刷頭之操作期間藉由蒸汽泡之破裂損壞。

相反，在採用如以上所描述之空化層之新穎佈局的本發明之解決方案的情況下，空化層之存在僅維持在僅環繞電阻器陣列之加熱器電阻器的較小區部中，且空化層之膜表面區域經顯著地減少。由於減少的膜表面區域，空化層不太可能與該空化層下方的介電質膜中之可能缺陷重疊，亦即，降低介電質膜中之缺陷剛好位於空化層以下且引起一些電氣短路的機率。另一方面，使用新穎佈局幫助增加介於空化層與下層邏輯電路之間的距離。較小空化層區域及介於空化層與關鍵邏輯電路之間的較大距離幫助降低寄生電容。因此，本發明之熱噴墨印刷頭為更強健的且較少傾向於不需要的電氣干擾。

以上描述之各種技術特徵可任意地組合。儘管並非此等技術特徵之所有可能組合經描述，但此等技術特徵之任何組合應視為由本說明書涵蓋，只要不存在用於此組合之衝突。

雖然本發明已結合實例加以描述，但熟習此項技術者將理解，以上描述及圖式僅為說明性而非限制性的，且本發明不限於所揭示之實例。各種修改及變化在不脫離本發明之精神的情況下為可能的。

1:基板 2:加熱器電阻器 3:行 4:貫穿狹槽 6:接觸襯墊 7:可撓性印刷電路 8:印刷頭匣主體 9:較大的接觸襯墊 10:主動零件 11:金氧半導體電晶體/MOS電晶體 12:邏輯電路 13:可規劃記憶體 14:區部 15:通道 16:油墨射出腔室 17:聚合層/障壁層 18:噴嘴層/噴嘴板材 19:噴嘴 20:油墨小滴 21:蒸汽泡 22:空腔層 23:介電質膜 24:電阻性膜 25:傳導性金屬線路 26:邊緣 29:相鄰電路 33:空化島狀物 102:加熱器電阻器 104:貫穿狹槽 115:通道 117:障壁層 122:連續空化層 123:介電質層 126:狹槽邊緣 127:前邊緣 128:後邊緣 129:電氣電路 130,131:傳導性線路 132:傳導性橋 RB:電阻器 V1,V2:電壓 RT:電阻值 R1,R2,RT’,RT”:電阻值 C1,C2:電容器

本發明之非限制及非徹底實施例參考以下圖式藉由實例之方式加以描述，其中：

第1圖為例示根據本發明之一實施例之熱噴墨印刷頭之示範性佈局的示意圖；

第2圖為例示經切單之前的示範性晶圓的示意圖；

第3圖示意性地例示併入本發明之熱噴墨印刷頭的示範性印刷總成的透視圖；

第4圖在透視圖中示意性地例示示範性微流體電路之一部分；

第5圖在橫截面圖中示意性地例示第4圖中之微流體電路之一部分；

第6圖為更詳細地示意性地例示第5圖之一部分的橫截面圖；

第7圖示意性地例示第1圖中之熱噴墨印刷頭之一部分；

第8圖示意性地例示先前技術之熱噴墨印刷頭之一部分；

第9a圖、第9b圖及第9c圖分別例示用於部分例示於第8圖中的熱噴墨印刷頭之可能情形、對應於該情形的等效電路，及等效電路之修正；且

第10a圖、第10b圖及第10c圖分別例示用於部分例示於第8圖中的熱噴墨印刷頭之另一可能情形、對應於該情形的一個可能等效電路，及對應於該情形的另一可能等效電路。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

7:可撓性印刷電路

8:印刷頭匣主體

9:較大的接觸襯墊

Claims (11)

1. 一種熱噴墨印刷頭，包含： 一基板(1)； 一噴嘴層(18)，包括穿過該噴嘴層形成的複數個噴嘴(19)； 複數個油墨射出腔室(16)，對應於該等複數個噴嘴(19)； 複數個加熱器電阻器(2)，形成於該基板(1)上且對應於該等複數個油墨射出腔室(16)，該等加熱器電阻器(2)中之每一個位於該等油墨射出腔室(16)中之一不同的一個，使得貫穿該等噴嘴(19)中之每一個的油墨滴射出藉由位於該對應的油墨射出腔室(16)中的該等加熱器電阻器(2)中之一個之加熱引起； 複數個分離空化島狀物(33)，形成於該等複數個加熱器電阻器(2)上且對應於該等複數個加熱器電阻器(2)，該等空化島狀物(33)中之每一個覆蓋該等加熱器電阻器(2)中之一不同的一個；以及 一介電質層(23)，介入該等加熱器電阻器(2)與該等空化島狀物(33)之間，其中該介電質層(23)為一複合膜，該複合膜由氮化矽及碳化矽製成且具有在約0.4μm至約0.65μm之範圍內之一厚度。
2. 如請求項1所述之熱噴墨印刷頭，其中該等加熱器電阻器(2)為U形加熱器電阻器。
3. 如請求項1所述之熱噴墨印刷頭，其中該等空化島狀物(33)中之每一個係由一耐火金屬膜製成。
4. 如請求項3所述之熱噴墨印刷頭，其中該耐火金屬膜為一鉭膜。
5. 如請求項1所述之熱噴墨印刷頭，其中該等空化島狀物(33)中之每一個具有一表面區域，該表面區域經最小化而為足夠大以用於該表面區域完全覆蓋該等加熱器電阻器(2)中之該對應的一個。
6. 如請求項1所述之熱噴墨印刷頭，進一步包含： 一障壁層(17)，形成於該等複數個空化島狀物(33)上且在該噴嘴層(18)以下， 其中該等油墨射出腔室(16)藉由該障壁層(17)限定。
7. 如請求項6所述之熱噴墨印刷頭，其中該障壁層(17)經圖案化以形成對應於該等複數個油墨射出腔室(16)的複數個油墨通道(15)，該等油墨通道(15)中之每一個導致該等油墨射出腔室(16)中之一不同的一個。
8. 如請求項1所述之熱噴墨印刷頭，進一步包含： 一絕緣層，介入該基板(1)與該等加熱器電阻器(2)之間。
9. 如請求項1所述之熱噴墨印刷頭，其中該等空化島狀物(33)中之每一個為浮動的。
10. 一種印刷總成，包含根據請求項1至9中之任一項之該熱噴墨印刷頭。
11. 一種印刷設備，包含根據請求項1至9中之任一項所述之該熱噴墨印刷頭。

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