TW420638B - Ink jet printer head and its manufacturing method - Google Patents

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4 2 0 63 8 A7 B7 經濟‘郅中央標準局員工消費合作社印策 五、發明説明（1 ) 技術範圍 本發明係有關於墨水吐出之驅動源，使用壓電體元件 之噴墨印表機噴墨頭及該製造方法者。 背景技術 做爲液體或墨水吐出之驅動源的電氣一機械變換元件 ，存在有使用P z T所成壓電元件的壓電型噴墨印表機噴 墨頭。 圖11係顯示此型之噴墨印表機噴墨頭的構造例圖。 12係噴墨頭基台、29係共通電極（振動板）、32係 壓電元件、3 3係墨水壓力室、3 5係具有墨水吐出用噴 嘴口 1 3的噴嘴板、36係墨水供給口、37係蓄墨槽、 3 8係墨水槽口、以及其他未圖示之配線圖案、信號電路 、墨水槽等所構成·^ 如此之噴墨印表機噴墨頭係一般經由應用光蝕刻技術 之工程加以製造。圖1 2係顯示該製造工程之一例簡單圖 ’以圖1 1之A — A 1截面圖加以顯示。 首先、如圖12 (a)所示，於表面形成熱氧化膜 4 0之矽基板（晶圓）3 9上，順序形成共通電極2 9、 壓電體薄膜30、上電極31。 接著，如圖12 (b)所示，於上述上電極31形成 光阻層15，介由掩片，以所定之圖案曝光、顯像，將光 阻層1 5加以圖案化。 然後’如圖1 2 ( c )所示，將光阻層1 5做爲掩片 通用中國國家標準（CNS ) Μ規格（27^97公瘦） - ~ -- n ^^^1 ^^^1 1^1 1^1 ^^^1 E ,一seJ _ ' (請先K讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 4 2 063 8 A7__B7______ 五、發明説明（2 ) ’將壓電體薄膜3 0及電極3 1蝕刻後，剝離光阻層1 5 ’得壓電元件3 2。 接著，如圖12 (d)所示’於形成壓電元件32之 相反側面，形成光阻層1 5，介由掩片對所定圖案曝光’ 顯像，將光阻層1 5圖案化。 然後，將此光阻層1 5做爲掩片，蝕刻矽晶圓3 9之 後，剝離光阻層1 5，如1 2 ( e )所示’得形成墨水壓 力室3 3等之墨水頭基台1 2。 於如此製造之墨水頭基台1 2，如圖1 2 ( ί )所示 ，對應墨水壓力室3 3之位置，將形成墨水吐出用噴嘴口 1 3之噴嘴板3 5，等於介由黏著層加以接合’更且’形 成配線圖案、信號電路、墨水槽等，得噴墨印表機噴墨頭 0 發明之揭示 近年以來，伴隨個人電腦之發達，噴墨印表機有急速 普及之情事。爲使噴墨印表機更爲普及，則需要低成本及 高解析化。爲實現此點，噴墨印表機噴墨頭之低成本化及 高解析化爲不可避免之課題。 但是前述之以往之技術中，在製造噴墨頭基台時需非 常多之工程，不容易達飛躍性低成本化。 又，伴隨高解析化，需將墨水壓力室之寬度及高’切 割墨水壓力室之隔間壁之寬度（圖1 2中，各以w、Η、 W ^加以顯示）變小。 (请先閱讀背面之注^^項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -5 - 4 2 063 8 、 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 五、發明説明（3 ) 但是，前述以往技術中 晶圓之厚度幾近相等。因此 ，必需使用更薄之砂晶圚。 2〇0#m厚度者，使用較 步驟流程之操作時會變更困 更且，以往之技術中， 著劑一體化之故，難以由於 水壓力室。 在此，本發明係提供爲 可將便宜可對應高解析化之 造的噴墨頭的製造方法者。 有關本發明之噴墨頭之 壓力室之噴墨頭基台上的電 加壓前述墨水壓力室，噴出 造方法中，前述噴墨頭基台 應前述噴墨頭基台之所定凹 於具有前述原盤之凹凸圖案 述噴墨頭基台形成用材料， 程1和將前述噴墨頭基台自 於目U述噴墨頭基台1形成墨 。經由此特徵，可經由簡單 體型之噴墨印表機噴墨頭之 化之噴墨頭。 本發明即將原盤爲模具 ，墨水壓力室之高度係與使用 ，要使墨水壓力室之高度變低 然而，就現狀而言，使用約 此薄之矽晶圓在於強度上，於 難。 將噴墨頭基台和噴嘴板使用黏 高解析化不使黏著劑露出到墨 解決此等之問題者，其目的係 噴墨頭，以簡單之工程加以製 製造方法係經由設於形成墨水 氣信號加以變形的壓電元件， 墨水之噴墨印表機噴墨頭之製 之製造工程係包含製造具有對 凸圖案的原盤的第、1工程，和 的表面上，經由塗佈、固化前 形成前述噴墨頭基台之第2工 前述原盤剝離的第3工程，和 水噴出用噴嘴口之第4工程者 之工程製造墨水噴出用噴嘴一 故，可提供便宜可對應高解析 ，將噴墨頭基台轉印形成之方 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297公釐） -6 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 420638 , A7 B7五、發明説明（4 ) 法者。前述原盤係—旦製造之後’只要耐久性可允許的狀 況下，可無數次地使用，可省略第2個以後之噴墨頭基台 之製造工程，可達工程數之減少及低成本化。 又，噴嘴板一體成形之故，可容易達高解析化。 做爲第1工程，具體而言有以下之方法 (1 )於原盤母材上，形成對應所定之圖案的光阻層 ，接著，經由蝕刻於前述原盤母材上彤成前述凹凸圖案’ 製造前述原盤的工程者。 根據此工程時，經由改變蝕刻條件，可將凹凸圖案之 形態高精度且自由地控制。 做爲前述原盤母材，以矽晶圓爲佳。蝕刻矽晶圓之技 術係可以半導體裝置之製造技術爲之，可進行高精度之加 工。 又，做爲前述原盤母材，亦可爲石英玻璃》石英玻璃 係在於機械強度、耐熱性、耐藥性等優異，更且於後述於 原盤和噴墨頭基台界面，照射照射光，提升剝離性之手段 中，則對使用之短波長範圍之光有優異的透過光。 _ (2)於第2原盤上，對應所定之圖案形成光阻層， 接著，導體化前述第2之原盤及光阻層，更且經由電鍍法 ，電附著金屬，形成金屬層後，令該金屬層自前述第2原 盤及光阻層剝離，製造前述原盤之工程者。 由此工程所得之金屬製原盤係一般對於耐久性及剝離 性爲優。 接著，前述噴墨頭基台形成用材料係經由能量之供予 {锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規樁（210X 297公釐） 420638 1 A7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 B7五、發明説明（5 ) ，可硬化之物質爲佳。 利用此等之物質時，於塗布於原盤上時，可做爲低粘 性液狀物質亢9理之故，至原盤上之凹部微細部，可容易 使用噴墨頭基台用形成用材料加以塡充，因此，可將原盤 上凹凸圖案精密地加以轉印。 做爲能量以光、熱或光及熱之兩者的任一者爲佳。由 此，可利用汎用之曝光裝置或烤爐、加熱板，可達低設備 成本，省空間化者。 又，前述噴墨頭基台係滿足被要求之機械強度、耐蝕 性、耐熱性等之物性，且可至原盤上之凹部微細部，容易 加以塡充時，可由熱塑性物質加以形成。 做爲此等之物質，具體而言例如以水合玻璃爲佳。 水合玻璃係於低溫下可顯示可塑性之玻璃材料，成形 後施以脫水處理，可得機械強度 '耐蝕性、耐熱性優異之 噴墨頭基台。 又，第3工程中，經由原盤和噴墨頭基台材質之組合 ，其密合性提高，會由原盤難以剝離噴墨頭基台之情形。 此時，經由以下列舉之任一方法，或付併用2方法以上， 以良好地進行自原盤的脫模》 (3 )形成於前述原盤上之凹凸圖案之凹部形狀係開 口部較低部爲大之推拔形狀的方法者= (4 )於具有前述凹凸圖案之原盤表面，形成與前述 噴墨頭基台密著性低之材質所成之脫模層之方法。 (5 )於前述原盤和噴墨頭基台之界面*照射照射光 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

，1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -8 - 42〇638 A7 B7 五、發明説明（6 ) 之方法者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 此時，經由照射光之照射，於內部及/或前述原盤之 界面中，產生剝離之分離層，設於原盤和噴墨頭基台間亦 可，由此，於噴墨頭基台可無任何直接損傷，且可增加噴 墨頭基台形成用材料之選擇自由度。 接著，做爲第4工程，具體而言有以下之方法。 (6 )經由光蝕刻法，形成前述墨水吐出用噴嘴口之 方法。 (7 )經由雷射光形成前述墨水吐出用噴嘴口之方法 (8 )經由會聚離子束形成前述墨水吐出用噴嘴口之 方法。 . (9 )經由放電加工形成前述墨水吐出用噴嘴口之方 法。 更且本發明係經由上述工程所製造之噴墨印表機噴墨 頭者。 【圖面之簡單逆明】 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖1係顯示製造本發明之實施形態的噴墨頭基台的工 程圖。 圖2係顯示製造本發明第1工程之第1實施形態之原 盤的工程圖。 圖3係顯示製造本發明第1工程之第2實施形態之原 盤的工程圖。 圖4係顯示製造本發明第1工程之第2實施形態之原 -9 - 本紙張尺度遥用中國國家標準{ CNS ) A4規格（210X29?公釐） 4 2 063 8 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 盤的工程圖。 圖5係顯示本發明之實施形態之原盤圖。 圖6係顯示形成本發明實施形態之脫膜層的原盤圖。 圖7係顯示說明本發明實施形態之照射照射光之工程 圖。 圖8係顯示說明本發明實施形態之照射照射光之工程 圖。 圖9係顯示形成本發明實施形態之墨水吐出用噴嘴口 之工程圖。 圖1 0係顯示於本發明實施形態之噴墨頭基台上’形 成壓電元件的工程圖。 圖1 1係顯示噴墨印表機噴墨頭之構造例示圖。 圖1 2係顯示噴墨印表機噴墨頭之以往製造工程例圖 〇 【符號說明】 10 原盤 1 1 凹部 12 噴墨頭基台 13 墨水吐出用噴嘴口 14 原盤母材 15 光阻層 16 掩片 17 光 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本\®;)

*1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0乂297公着） 4 2 0 6 3 8 ， A7 五、發明説明（8 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1 8 曝 光 範 圍 1 9 蝕 刻 劑 2 0 第 2 之 原 盤 2 1 掩 片 2 2 導 體 化 層 2 3 金 屬 層 2 4 脫 模 層 2 5 照 射 光 2 6 分 離 層 2 7 掩 片 2 8 第 3 之 原 盤 2 9 共 通 電 極 3 0 壓 電 體 薄 膜 3 1 上 電 極 3 2 壓 電 元 件 3 3 墨 水 壓 力 室 3 4 黏 著 劑 3 5 噴 嘴 扳 3 6 墨 水供 給 Ρ 3 7 蓄 墨 槽 3 8 墨 水 槽 □ 3 9 矽 基 板 4 〇 熱 氧 化 膜 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

,1T 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -11 - 420638 Α7 — Β7 五、發明説明（9 ) 實施發明之最佳形態 W下，對於本發明之適切實施形態，參照圖面加以說 ®1係顯示製造本發明之實施形態的噴墨頭基台的工 程圖。 本發明之噴墨頭基台之製造方法係如圖1 ( a )所示 ’對應欲製造之基台，製造具有凹凸圖案之原盤1 〇的第 1工程’和如圖1 (b)所示，於具有前述原盤10之凹 案的表面上，經由塗佈、固化前述噴墨頭基台形成用 材料’形成前述噴墨頭基台1 2之第2工程，和如圖1 ( c )所示，將前述噴墨頭基台1 2自前述原盤1 0剝離的 第3工程，和如圖1(d)所示，於前述噴墨頭基台12 ’形成墨水噴出用噴嘴口13之第4工程所成、 以下，對於各工程加以詳述。 (第1工程） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 .I J _ ^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 製造具有對應前述噴墨頭基台之凹凸圖案的原盤1◦ 的工程。 圖2係顯示製造本發明第1工程之第1實施形態之原 盤的工程圖。 具體而言，進行以下之方法。 首先，如圖2 (a)所示，於原盤母材14上形成光 阻層1 5。原盤母材1 4係蝕刻表面呈原盤者’在此使用 矽晶圓者。蝕刻矽晶圓之技術’於半導體裝置之製造技術 本紙浪尺度通用f國國家標準(CNS ) A4現格（210χ2ϋ楚） -12- 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 4^0β38 _ Β7五、發明説明（1〇 ) 中已被確立，可進行高精度之蝕刻。然而原盤母材1 4係 可蝕刻之材料時，非限定於矽晶圓，例如可利用玻璃、石 英 '樹脂、金屬、陶瓷等之基板或薄膜等。 就形成光阻層1 5之物質而言，例如於半導體裝置製 造中，一般所使用之於甲酚酚醛系樹脂，做爲感光劑直接 可利用配合重氮萘醌衍生物的市售正型半阻劑。在此正型 光阻劑係曝光之範圍經由顯像液，可選擇性除去的光阻劑 0 做爲形成光阻層1 5之方法，可使用旋轉塗佈法、浸 染法、噴霧塗布法、滾動塗佈法，條狀塗佈法等之方法。 接著，如圖2 ( b )所示，將掩片1 6配置於光阻層 15上，介由掩片.16，僅於光阻層15之所定範圍，照 射光線1 7，形成曝光範圍1 8。 掩片16係如圖2 (e)所示，僅對應凹部11之範 圍下，可透過光1 7而形成圖案。 又，凹部1 1係對應欲製造形成噴墨頭之墨水壓力室 ，墨水供給口、蓄墨槽等之隔離壁的形態及排列加以形成 〇 然後，曝光光阻層1 5後，以所定條件進行顯像處理 時，如圖2 ( c )所示，僅曝光範圍1 8之光阻劑被選擇 性加以除去，露出原盤母材1 4，除此之外的範圍係經由 光阻層1 5呈被覆之狀態。 如此光阻層1 5被圖案化時，如圖2 ( d)所示，令 此光阻層1 5做爲掩片，將原盤母材1 4蝕刻所定之深度 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13 - 420638 經濟部中央標準局員工消費合作社印袈 A7 B7 五、發明説明) 0 做爲蝕刻之方法有溼式或乾式，可依原盤母材1 4之 材質、蝕刻截面形狀或蝕刻率等之諸特性所要求之形式適 切地加以選擇。由控制性視之，乾式較優，經由變更蝕刻 氣體種類、氣體流量，氣壓、偏壓電壓等之條件，可將凹 部1 1加工呈矩形’或附上推拔角，可蝕刻呈所期望之形 狀。即’透導結合型（I CP)方式、電子回旋波共鳴（ E C R )方式、螺旋形極化波激勵方式等之高密度電漿之 蝕刻方式係適於將原盤母材1 4深度蝕刻者。 接著，蝕刻終了之後，如圖2 ( e )所示，除去光阻 層1 5，對應噴墨頭基台，呈具有凹凸圖案之原盤1 〇。 上述實施形態中，於原盤母材上形成凹凸圖案之時， 雖使用正型之光阻劑，但使用曝光範圍對顯像液不溶化， 未曝光範圍經由顯像液可選擇性除去之負片型之光阻劑亦 可，此時，使用上述掩片1 6圖案反轉之掩片。或不使用 掩片，經由雷射光或電子線，直接將光阻劑圖案化曝光者 亦可。 接著，對於第1工程之第2實施形態加以說明。 圖3及圖4係顯示製造本發明第1工程之第2實施形 態之原盤的工程圖。 具體而言，進行以下之方法。 首先，如圖3 (a)所示，於第2之原盤20上形成 光阻層1 5。 第2之原盤2 0係擔任做爲步驟流動時光阻層1 5之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -14- 420638 铿濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 ____B7五、發明説明（12 ) 支持體的工作者，於步驟流動時，必需具有必要之機械強 度或藥液耐性等之步驟耐性 '只要與形成光阻層1 5之物 質的塗抹性' 密合性佳者時，不特別加以限制，例如可利 用玻璃、石央、砂晶圓、樹脂、金屬、陶瓷等之基板。在 此，將表面使用氧化铈各之硏磨劑，平坦地加以硏磨之後 ，使用洗淨、乾燥之玻璃製原盤。 又，做爲形成光阻層1 5之物質及方法，可動用於上 述第1實施形態所說明之物質及方法同一者之故，省略其 說明。 接著，如圖3 (b)所示，令掩片21配置於光阻層 1 5上介由掩片2 1僅於光阻層1 5之所定範圍，照射光 線17 >形成曝光範圍18» 掩片2 1係僅相對於欲製造之原盤1 0之凸部的範圔 ，透過光1 7形成圖案者，圖2之掩片1 6和圖案係呈反 轉之關係。 然後，曝光光阻層1 5之後，以所定之條件進行顯像 處理時，如圖3 ( c )所示，僅選擇性除去曝光範圍1 8 之光阻劑，圖案化光阻層1 5。 然後 >接著如圖4 (a)所示，於光阻層15及第2 之原盤2 0上，形成導體化層2 2，令表面導體化。 做爲導體化層2 2，例如形成厚5 0 0埃〜1 0 0 0 埃之N i即可。做爲導體化層2 2之形成方法’可使用擺 射' CVD、蒸著、無電解電錄法等之方法。 然後更且，經由此導體化層2 2導體化之光阻層1 5 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 4 2 063 8 : A7 __B7_五、發明説明（13) 及第2之原盤2 0爲陰極，將晶片狀或球狀之N 1爲陽極 ，經由電鍍法再N i電氣附著，如圖4 ( b )所示形成金 屬層2 3。 將電鍍液之組成例示於如下 胺基磺酸鎳 ：500g/i 硼酸 ：3 0 g / 1 氯化鎳 ：5 g / 1 鍍平劑 ：1 5 m g / 1 接著，如圖4 (c)所示，將導體化層22及金屬層 2 3自第2之原盤2 0剝離之後，依需要加以洗淨，將此 做爲原盤1 0。 然而，導體化層2 2係依需要施以剝離處理，自金屬 層2 3加以除去亦可。 又，第2之原盤2 0係在允許之耐久性下，經由再生 、洗淨處理可加以再利用。 於第2之實施形態中，與上述第1之實施形態同樣地 ，使用負片型光阻劑亦可，此時，上述掩片2 1即使用具 與圖2之掩片1 6同樣圖案之掩片。或不使用掩片，經由 雷射光或電子線，直接將光阻劑圖案化曝光者亦可。 (第2工程） 於第1工程中所製造之具有原盤1 0之凹凸圖案的表 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

'1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -16 - 420638 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（14) 面上，經由塗佈、固化噴墨頭基台形成用材料，形成噴墨 頭基台1 2之工程者。做爲噴墨頭基台形成用材料，係滿 足做爲噴墨頭之噴墨頭基台所要求之機械強度或耐飽性等 之舟性’且具有步驟耐性者則沒有特別之限定，可利用種 種之物質，經由能量之供予，可硬化之物質者爲佳。 利用如此之物質時，於原盤1 0上塗布之時，可做爲 低粘性之液狀物質加以處理。爲此，至原盤上之凹部微細 部’可容易塡充噴墨頭基台形成用材料，因此，可將原盤 上之凹凸圖案精密地轉印。 做爲能量以光、熱或光及熱之兩者的任一者爲佳。由 此，可利用汎用之曝光裝置或烤爐、加熱板，以達低設備 成本，省空間化者。 如此之物質具體而言可利用例如丙烯酸系樹脂、環氧 系樹脂、三聚氰胺系樹脂、酚醛系樹脂、聚苯乙烯系樹脂 、聚醯亞胺系等之合成樹脂、聚矽胺烷等之矽系聚合物。 將如此噴墨頭基台形成用材料塗布於原盤1〇上。 做爲塗佈噴墨頭基台形成用材料之方法，可利用旋轉 塗佈法、浸染法、噴霧塗布法、滾動塗佈法，條狀塗佈法 等之方法= 於噴墨頭基台形成用材料所含之溶劑成分係進行熱處 理時，除去溶劑。 然後’經由對應噴墨頭基台形成用材料施以硬化處理 ’加以固化，形成噴墨頭基台1 2 » 又’做爲噴墨頭基台形成用材料可利用熱塑性之物質 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 4 2 063 8 a? ___ B7五、發明説明（15) 。做爲此物質，以水合玻璃爲佳=水合玻璃係含有數〜數 十W t %之水之常溫爲固體之玻璃。於低溫（根據組成之 不同有爲1 0 0 °C以下者）顯示其可塑性》令此水合玻璃 成形於噴墨頭基台之後，施以脫水處理時，可得機械強度 、耐蝕性、耐熱性優異之噴墨頭基台。 (第3工程） 於第2工程中，將形成於原盤1 〇上之噴墨頭基台 1 2，自原盤1 0剝離之工程。 做爲剝離方法，具體而言，固定噴墨頭基台1 2形成 之原盤1 0，吸附保持噴墨頭基台1 2機械性地加以剝離 者。 於剝離時，經由原盤1 0和噴墨頭基台1 2之材質的 組合，密合性變高，有難以自原盤1 0剝離噴墨頭基台 1 2的情形。 此時，例如圖5所示，將形成原盤1 0上之凹凸圖案 之凹部形狀，呈開口部較低部爲大之推拔形狀者爲佳。由 此，於剝離之時，可減低原盤1 0和噴墨頭基台1 2間所 作用之摩擦力等之應力，可良好進行原盤1 0之脫模。 又，如圖6所示，於具有原盤1 0之凹凸圖案之表面 上，形成與噴墨頭基台1 2密合性懺之材質所成脫模層 2 4亦可得同樣之效果。做爲脫模層2 4，配合原盤1 0 及噴墨頭基台1 2之材質適切地加以選擇即可。 又，如圖7所示，於剝離之前，於原盤1 〇和噴墨頭 (請先閲讀背面之注^^項再填窝本買) 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2[ΟΧ297公釐） -18- 搜齊郎令失標隼苟員工消費合阼社印" 4 2 π r 3 8 ' Α7 _____Β7__五、發明説明（16) 基台1 2之界面照射照射光2 5，消除或減低原盤1 ◦和 噴墨頭基台1 2之密合力，進行良好之自原盤1 〇的脫模 亦可。此方法係經由照射光2 5，於原盤1 0和噴墨頭基 台1 2之界面中，消除或減低原子間或分子間之種種結合 力者，實際上係產生脫離現象，以致於界面剝離。 更且，經由照射光2 5由噴墨頭基台1 2放出氣體’ 有發現分離效果之情形。即，含有噴墨頭基台1 2之成分 則被氣化放出而呈分離。 做爲照射光2 5係例如以激元激光爲佳。激元激光係 於短波長範圍之實用輸出高能量之裝置，可在極短之時間 下處理=因此，僅於界面附近，產生脫離，於原盤1 0和 噴墨頭基台1 2幾乎不會有任何之溫度衝擊。 然而，做爲照射光2 5，於原盤1 0和噴墨頭基台 1 2之界面，可產生界面剝離者，則不限定於激元激光， 可利用種種之光（放射線）。 此時，原盤10係對照射光25，需具有透過性。透 過率係以1_ 0後以上者爲佳，更佳者爲5 0 %以上。當透 過率爲低時，照射光之原盤透過時之衰減則變大，爲產生 脫離等之現象，其光量則會變大。石英玻璃之短波長範圍 之透過率爲高，於機械性強度或耐熱性優異之故，適於做 爲原盤材料。 又，如圖8所示，經由照射光2 5，將於與原盤1 ◦ 之界面產生剝離的分離層2 6，設於原盤1 0和噴墨頭基 台1 2之間亦可。於分離層2 6內及/或界面中，產生剝 本纸伕尺度適用中囡國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -1Τ rI · -19 - 4 2 063 8 ; A7 _ B7 經濟部t夬標隼局員工消费合作杜印製 五、發明説明（） 177 離’而不對原盤1 〇及噴墨頭基台1 2直接產生衝擊。 做爲分離層2 6，具體而言例如可利用非晶質矽、氧 化矽、矽氧化合物、氧化鈦、鈦氧化合物、氧化鍩 '鍩氧 化合物、氧化鑭，鑭氧化合物等之各種氧化物陶瓷、（強 )介電質或半導體、氮化矽、氮化鋁、氮化鈦等之氮化陶 瓷、丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂 '聚醯胺、聚醯亞胺等之 有機尚分子材料、自Ai、Li、Ti 、Mn、In、 Sn、Y、La 、Ce 、Nd、Pr 、Gd、Sm 中選擇 之1種或2種以上的合金等，自此等對應步驟條件、原盤 10及噴墨頭基台12之材質等適切地加以選擇- 做爲分離層2 6之形成方法，非特別加以限定‘，對應 分離層2 6之組成或形成膜厚適切地加以選擇。具體而言 ’例如可利用C V D、蒸著、濺射 '離子注入等之各種氣 層成長法、電氣電鍍、無電解電鍍、L B法、旋轉塗佈法 '浸染法、噴霧塗布法、滾動塗佈法，條狀塗佈法等之方 法。 分離層2 6之厚度係會由於剝離目的或分離層2 6之 組成等而不同，通常係以1 nm〜2 0 爲佳，較佳者 係1 Onm〜2 0#m '更佳者係40nm〜1 之程 度。分離層26之厚度過薄之時，噴墨頭基台12之損傷 會變大，又1膜厚過厚之時，爲確保分離層2 6_之良好剝 離性，必需將照射光之光量變大才行。然而分離層2 6之 厚度僅可能均勻考爲佳。然後、於剝離後將分離層2 6之 殘骸施以洗淨處理加以去除。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -20- 420638 A7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 B7五、發明説明（18) (第4工程） 於第3工程中，於所得噴墨頭基台1 2上，形成墨水 吐出用噴嘴口 1 3之工程。 做爲墨水吐出用噴嘴口 1 3之形成方法，非特別加以 限定，具體而言可利用光蝕刻法、雷射加工、F I B加工 、放電加工等。 圖9係顯示經由光蝕刻法，形成墨水吐出用噴嘴口 13之工程圖》具體而言經由以下之方法進行。 首先，如圖9 (a)所示，於噴墨頭基台12上，形 成光阻層1 5。 做爲形成光阻層1 5之物質及方法，可利用與圖2所 說明之物質之方法同一者故，省略其說明。 接著，如圖9 (b)所示，將掩片27配置於光阻層 1 5上，介由掩片27，僅於光阻層1 5之所定範圍|照 射光線1 7，形成曝光範圍1 8。 掩片2 7係僅於對應示於圖9 ( e )之墨水吐出用噴 嘴口 1 3之範圍，光1 7可被透過地形成圖案。 然後，曝光光阻層1 5之後，以所定條件進行顯像處 理時，如圖9 ( c )所示，僅曝光範圍1 8之光阻劑被選 擇除去，露出噴墨頭基台1 2，除此之外之範圍經由光阻 層1 5保持被覆之狀態。 如此地，光阻層1 5被圖案化時，如圖9 ( d )所示 ’將此光阻層1 5做爲掩片，直至貫通噴墨頭基台1 2加 以蝕刻。 本紙浪尺度適用中國國家標隼（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) -21 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 420638 ^ A7 ___B7_五、發明説明（19) 做爲蝕刻之方法，有濕式或乾式’對應噴墨頭基台 1 2之材質，由蝕刻截面形狀、蝕刻率、面內均勻性等加 以適切選擇。由控制性視之，乾式者較優，例如可利用平 行平板型RIE方式，透導結合型（I CP)方式、電子 回旋波共鳴（E C R )方式、螺旋形極化波激勵方式、電 磁·方式、電漿蝕刻方式、離子束蝕刻方式等之裝置，經由 變更蝕刻氣體種類、氣體流量、氣壓、偏壓電壓等之條件 ，可將墨水吐出用噴嘴口 1 3加工呈矩形，或附上推拔角 ，可蝕刻呈所期望之形狀》 接著，蝕刻終了之後，如圖9 ( e )所示，除去光阻 層1 5，得形成墨水吐出用噴嘴口 1 3之噴墨頭基台1 2 0 又，做爲使用雷射加工之雷射裝置，可利用各種氣體 雷射、固體雷射（半導體雷射）等，以使用K r F等之激 元激光、YAG雷射、Ar雷射、He — Cd雷射、C〇2 雷射等爲佳，其中又以激元激光爲佳。 激元激光係於短波長範圍，輸出高能量化雷射光之故 ，以極短時間加以加工，因此生產性高。 根據光蝕刻法，可一次形成複數個之墨水吐出用噴嘴 口 1 3，但是設備成本及材料成本爲高，需要之設備空間 亦廣。 另一方面，雷射加工、F I B加工及放電加工係令墨 水吐出用噴嘴口 1 3形成於每一處之故，生產性雖不佳， 但於低設備成本化、低材料成本化及省空間化爲優異者。 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS )八4規格（2]ΟΧ297公釐） (請先閱婧背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ -22- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 42 063 8 ' a? _B7_五、發明説明（2〇) 根據以上所述之噴墨頭基台之製造方法時’原盤1 〇 係製造之後，只要耐久性允許之範圍下使用幾次皆可之故 ，可於第2以後之導光體之製造工程加以省略，可達工程 數之減少及低成本化。 接著，於上述實施彤態形成之噴墨頭基台1 2中，將 形成壓電元件之工程例，使用圖1 0加以說明。根據此工 程時，壓電元件係形成於第3之原盤2 8上後’轉印於噴 墨頭基台1 2。具體而言，經由以下之方法進行。 首先，如圖10 (a)所示，於第3之原盤28上， 順序堆積共通電極2 9、壓電體薄膜3 0及上電極3 1。 第3之原盤2 8係圖案化壓電體薄膜3 0及上電極 3 1 ，擔任做爲元件化時之支持體的目的，具有步驟耐性 ，尤其具有耐熱性或機械強度者爲佳。又，於圖案化壓電 體薄膜3 0及上電極3 1後之工程，與噴墨頭基台1 2接 合後，以共通電極2 9和第3之原盤2 8之界面，加以剝 離之故，第3之原盤2 8係與共通電極2 9密合性不高者 爲佳。 . 做爲共通電極2 9及上電極3 1 ，導電率爲高者則不 需特別之限定，例如可利用P t ，A u、A 1、N i 、 I n等。又做爲共通電極2 9及上電極3 1之形成方法， 對應此等之材質或形成膜厚，適切加以選擇即可，例如可 利用濺射、蒸著、CVD、電鍍、無電解電鍍等。 做爲壓電體薄膜3 0，於噴墨印表機用時，以锆酸鈦 酸鉛（ΡΖΤ)系爲佳。做爲ΡΖΤ系之成膜方法，以溶 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 'π i- Lr 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23- 420638 A7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 ____B7五、發明説明（21) 膠凝膠法爲佳。根據溶膠凝膠法，以簡易之方法可得優質 之薄膜。 於所定成分將調整之P Z T系溶膠，於共通電極2 9 上以旋轉塗佈加以塗佈，將假燒成之工程，經由所定次數 之重覆，形成非晶質之凝膠薄膜，之後更進行本燒成，得 具有鈣鈦礦結晶構造之壓電體薄膜3 0。 然而1做爲壓電體薄膜3 0之形成方法，除溶膠凝膠 法外，使用濺射法亦可。 接著，如圖10 (b)所示，對應圖10 (c)之噴 墨頭基台1 2之墨水壓力室3 3的圖案，圖案化壓電體薄 膜3 0及上電極3 1呈壓電元件3 2。 做爲圖案方法，例如可利用示於圖1 2之光蝕刻方法 之故，省略說明。 接著，如圖10 (C)所示，於形成共通電極29及 壓電元件3 2的第3之原盤2 8 |接合經由圖1之工程所 得噴墨頭基台1 2，或介由黏著層3 4加以黏合。 做爲黏著層3 4係對應噴墨頭基台1 2、共通電極 2 9及壓電元件3 2之材質，適切地加以選擇即可。 然後，如圖10(d)所示，將噴墨頭基台12、共 通電極2 9及壓電元件3 2 —體地自第3之原盤2 8上加 以剝離。 如果，第3之原盤2 8和共通電極2 9之密合性爲高 ，難以剝離之時，與以前述圖7之工程所說明者同樣地’ 經由照射照射光，促進剝離亦可，如圖8所示設置分離層 (請先閲讀背面之注^^項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24- 420638 A7 B7 五、發明説明（22)亦可。如此地於噴墨頭基台1 2上，形成壓電元件3 2時’ 此後更組合配線圖案、信號電路、墨水槽等之組合’得噴 墨印表機噴墨頭。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 -丨. 經濟郎中央慄隼局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25-

Claims (1)

1. 420638 六、申請專利範圍 1 . 一種噴墨印表機噴墨頭之製造方法，針對經由設 於形成墨水壓力室之噴墨頭基台上的電氣信號加以變形之 壓電元件，加壓前述墨水壓力室，吐出墨水之噴墨印表機 噴墨'頭之製造方法中，其特徵係 前述噴墨頭基台之製造工程係包含製造具有對應前述 噴墨頭基台之所定凹凸圖案的原盤的第1工程，和於具有 前述原盤之凹凸圖案的表面上，經由塗佈、固化前述噴墨 頭基台形成用材料，形成前述噴墨頭基台之第2工程，和 將前述噴墨頭基台自前述原盤剝離的第3工程，和於前述 噴墨頭基台，形成墨水噴出用噴嘴口之第4工程者。 2 .如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之製 造方法，其中，前述第1工程係包含於原盤母材上，形成 對應所定之圖案的光阻層，接著，經由蝕刻於前述原盤母 材上形成前述凹凸圖案，製造前述原盤的工程者。 3 _如申請專利範圍第2項之噴墨印表機噴墨頭之製 造方法，其中，前述原盤母材係矽晶圖者。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^—^1 ^^^^1 fti—ΒΙ n^i ^ln am n^i ^^^^1 n m ^^^^1 ^^^^1 f* , * 方-在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 .如申請專利範圍第2項之噴墨印表機噴墨頭之製 造方法，其中，前述原盤母材係石英玻璃者。 5 .如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之製 造方法，其中，前述第1工程係包含於第2原盤上，對應 所定之圖案形成光阻層，接著，導體化前述第2之原盤及 光阻層，更且經由電鍍法，電附著金屬，形成金屬層後， 令該金屬層自前述第2原盤及光阻層剝離，製造前述原盤 之工程者。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS > A4規格{ 210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、八、 D8 六、申請專利範圍 6 ·如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之製 造方法’其中’前述噴墨頭基台形成用材料係經由能量之 附予可硬化之物質者。 7 ·如申請專利範圍第6項之噴墨印表機噴墨頭之製 造方法，其中’前述能量係光、熱、或光及熱之二者的任 一者。 8 .如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之製 造方法，其中，前述噴墨頭基台係經由熱塑性之物質加以 形成者。 9 .如申請專利範圍第8項之噴墨印表機噴墨頭之製 造方法，其中，前述熱塑性之物質係水合玻璃者。 1 0 .如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之 製造方法，其中，形成於前述原盤上之凹凸圖案之凹部形 狀係開口部較低部爲大之推拔形狀者。 1 1 .如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之 製造方法，其中，於具有前述凹凸圖案之原盤表面，形成 與前述噴墨頭基台密著性低之材質所成之脫模層者。 1 2 .如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之 製造方法，其中，前述第3工程中，於前述原盤和噴墨頭 基台之界面，經由照射照射光，令前述噴墨頭基台自前述 原盤剝離者。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之噴墨印表機噴墨頭 之製造方法，其中，於前述原盤和噴墨頭基台間設置分離 層，於前述原盤和分離層之界面，經由照射前述照射光’ n ϊ~ I ' * I —-訂 (請先聞讀背面之注$項再填寫本育) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27- 4 2 0638 六、申請專利範圍 於前述分離層之內部及/或與前述原盤之界面上，將前述 噴墨頭基台自前述原盤剝離者。 1 4 如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之 製造方法，其中，前述第4工程係經由光触刻法，形成前 述墨水吐出用噴嘴口者 1 5 .如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之 製造方法，其中，前述第4工程係經由雷射光形成前述墨 水吐出用噴嘴口者。 1 6 .如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之 製造方法，其中，前述第4工程係經由會聚離子束形成前 述墨水吐出用噴嘴口者。 1 7 ,如申請專利範圍第1項之噴墨印表機噴墨頭之 製造方法，其中，前述第4工程係經由放電加工形成前述 墨水吐出用噴嘴口者。 1 8 · —種噴墨印表機噴墨頭，其特徵係經由申請專 利範圍第1項至第17項之任一記載之噴墨印表機噴墨頭 之製造方法加以製造者。 iln J Ml 11-i I! I 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙浪足度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -28-