TWI551469B - 流體噴出裝置、形成流體噴出裝置之方法、及為流體噴出裝置形成基體之方法 - Google Patents

流體噴出裝置、形成流體噴出裝置之方法、及為流體噴出裝置形成基體之方法 Download PDF

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Description

流體噴出裝置、形成流體噴出裝置之方法、及為流體噴出裝置形成基 體之方法
本發明係有關於流體噴出裝置。
流體噴出裝置諸如噴墨列印系統的列印頭可使用熱阻器或壓電材料膜作為流體室內的致動器以從噴嘴噴出流體液滴(例如墨水)。任一種情況下，流體係從一貯槽通過延伸貫穿一基體的一流體開槽而流入流體室內，該等流體室及致動器通常係形成於該基體上。
但因基體係由矽製成，故墨水與基體的交互作用可能導致矽的蝕刻，及隨後導致在噴嘴中的矽酸鹽環圈或電阻器上的矽酸鹽結晶沈積的形成。矽被墨水蝕刻也可導致於基體內瑕疵的形成，可能弱化該基體及造成矽的碎裂。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種針對一流體噴出裝置形成一基體之方法，該基體具有一第一側及與該第一側相對的一第二側，該方法係包含形成貫穿該基體之一開口，該開口具有一長軸輪廓及一短軸輪廓，該長 軸輪廓包括一第一部從該長軸輪廓之一最小維度延伸至該基體之一第一側，及一第二部包括及從該長軸輪廓之一最小維度延伸至該基體之一第二側；及在該開口的該長軸輪廓之該第二部的側壁上形成一保護層，及從該開口的該長軸輪廓之該第一部的側壁上排除該保護層。
100‧‧‧噴墨列印系統
102‧‧‧列印引擎
104‧‧‧控制器
106‧‧‧安裝總成
108‧‧‧流體供給裝置
110‧‧‧媒體傳送總成
112‧‧‧電源供應器
114‧‧‧列印頭
116‧‧‧噴嘴
118‧‧‧列印媒體
120‧‧‧列印區段
200‧‧‧列印卡匣
202‧‧‧卡匣本體
204‧‧‧電氣接點
300‧‧‧流體
302、1200‧‧‧開槽
302a-c‧‧‧流體進給槽、流體處理槽
304‧‧‧基體
306‧‧‧前側表面、第一側
308‧‧‧後側表面、第二側
310‧‧‧薄膜結構
312‧‧‧障壁層
314‧‧‧流體噴出腔
316‧‧‧孔口板、噴嘴板
318‧‧‧流體噴出元件
400、1000、1004‧‧‧遮罩層
500、1002‧‧‧暴露區
600、900、1100‧‧‧溝槽
700-703、1201-1204‧‧‧凹陷區
704、1206‧‧‧下部
706、712、1208、1212‧‧‧上部
710、1210‧‧‧中部、<110>平面
713、714‧‧‧第一部或平面、第一部分
715、716‧‧‧第二部或平面、第 二部分
717、718‧‧‧<100>水平平面
800、1400‧‧‧保護層
801、1401‧‧‧箭頭
L1-5‧‧‧長度
W1-5‧‧‧寬度
圖1為方塊圖例示說明含括一列印頭體現為流體噴出裝置的一個實例之一種噴墨列印系統之一實例。
圖2為體現作為流體供給裝置之一個實例用於噴墨列印系統的一列印卡匣之一個實例之示意說明圖。
圖3為示意剖面圖例示說明圖2之列印卡匣之一部分的一個實例。
圖4a-圖4b、圖5a-圖5b、圖6a-圖6b、圖7a-圖7b及圖8a-圖8b示意說明針對體現為流體噴出裝置的一實例之一列印頭形成一基體的一個實例。
圖9a-圖9b、圖10a-圖10b、圖11a-圖11b、圖12a-圖12b、圖13a-圖13b及圖14a-圖14b示意說明針對體現為流體噴出裝置的一實例之一列印頭形成一基體的另一個實例。
於後文詳細說明部分中係參考附圖，附圖形成本發明之一部分，及附圖中藉例示說明顯示其中可實施本文揭示的特定實例。就此方面而言，方向性術語諸如「頂」、「底」、「前」、「後」、「首」、「尾」等係參照所描述的該(等)圖式的方向性使用。由於本文揭示之實例的組件可定位於 多個不同方向，方向性術語係用於例示說明目的而絕非限制性。須瞭解可不悖離本文揭示之範圍利用其它實例及做出結構上及邏輯上的改變。因此後文詳細說明部分並非作為限制性意義，本文揭示之範圍係由隨附之申請專利範圍各項界定。
概略言之，列印頭特徵諸如流體液滴射出致動器(例如熱阻器、壓電膜)、流體發射腔、及安排流體從流體供給貯槽至發射腔的路徑之流體槽道(例如流體槽)係使用積體電路與MEMS的混合技術製造在基體上或內。本文揭示提供導致具有增高強度的列印頭基體之製造方法。該等製造方法輔助減少基體的裂縫，及改良列印頭製造生產線良率與改良於流體噴出系統諸如噴墨列印器中的總產品可靠度。
圖1為方塊圖例示說明噴墨列印系統100的一個實例。於該具體實施例中，噴墨列印系統100包括一列印引擎102具有一控制器104、一安裝總成106、一或多個更換式流體供給裝置108(例如列印卡匣)、一媒體傳送總成110、及至少一個電源供應器112，其供電給噴墨列印系統100的各個電氣組件。噴墨列印系統100進一步包括一或多個列印頭114(亦即流體噴出裝置)，其通過多個噴嘴116(又稱孔口或鏜孔)噴射墨水或其它流體小滴朝向列印媒體118因而列印在列印媒體118上。於一個實施例中，列印頭114可為墨水卡匣供給裝置108整合一體的部分，而於另一個實施例中，列印頭114可安裝於安裝總成106的一列印桿(圖中未顯示) 上且耦接至一供給裝置108(例如透過一管)。列印媒體118可為任一型合宜的片材或卷材，諸如紙、硬紙板、透明片、邁拉聚酯(Mylar)、聚酯、夾板、發泡板、織物、帆布等。
於一個實施例中，如後文討論及於此處例示說明，列印頭114包含一熱噴墨(TIJ)列印頭，藉電流通過一熱阻器噴射元件而產熱與氣化一小部分在一發射腔內部的流體而從噴嘴116噴出流體液滴。但列印頭114並不限於體現TIJ列印頭。舉例言之，列印頭114可體現為壓電噴墨(PIJ)列印頭，使用壓電材料噴射元件以產生壓力脈衝而將流體液滴壓迫出噴嘴116外。於任一個實施例中，噴嘴116典型地係設置於沿列印頭114的一或多行或一或多陣列，使得當列印頭114與列印媒體118相對彼此移動時，墨水從噴嘴適當有序地射出使得字符、符號、及/或其它圖形或影像被列印在列印媒體118上。
安裝總成106將列印頭114相對於媒體傳送總成110定位，而媒體傳送總成110將列印媒體118相對於列印頭114定位。如此，一列印區段120係被界定相鄰噴嘴116在列印頭114與列印媒體118間的一區。於一個實施例中，列印引擎102為掃描型列印引擎。如此，安裝總成106包括一載具用以相對於媒體傳送總成110移動列印頭114而掃描列印媒體118。於另一個實施例中，列印引擎102乃非掃描型列印引擎。如此，安裝總成106將列印頭114相對於媒體傳送總成110固定在一預定位置，而媒體傳送總成110將列印媒體118相對於列印頭114定位。
控制器104典型地包括標準電腦系統的組件，諸如處理器、記憶體、韌體、及用以通訊及控制供給裝置108、列印頭114、安裝總成106、及媒體傳送總成110的其它列印器電子裝置。控制器104從一主機系統諸如電腦接收資料122，及暫時地儲存該資料122於一記憶體。資料122表示例如欲列印的一文件及/或檔案。如此，資料122形成噴墨列印系統100的列印工作，包括一或多個列印工作指令及/或指令參數。使用資料122，電子控制器104控制列印頭114以經界定的樣式從噴嘴116噴出墨水液滴而在列印媒體118上形成字符、符號、及/或其它圖形或影像。
圖2為體現作為流體供給裝置108之一個實例用於噴墨列印系統100的一列印卡匣200之一個實例之示意說明圖。列印卡匣200包括一卡匣本體202、列印頭114、及電氣接點204。卡匣本體200支承列印頭114及電氣接點204，透過該等電氣接點204提供電氣信號以作動噴出元件(例如電阻加熱元件)而將流體液滴從擇定的噴嘴116中噴出。列印卡匣200內部的流體可為用在列印過程的任一種適當流體，諸如各種可列印流體、墨水、前處理組成物、固定劑等。於若干實施例中，流體可為列印流體以外的流體。卡匣200可含有在卡匣本體200內部的流體供應源，但也可從外部供應源(圖中未顯示)接收流體，諸如經由例如一管子連接的流體貯槽。
圖3為示意剖面圖例示說明體現為流體供給裝置108的一個實例之圖2的列印卡匣200之一部分的一個實 例。卡匣本體202含有供給列印頭114的流體300。於該具體實施例中，列印卡匣200供給一色流體或墨水給列印頭114。但於其它實施例中，其它列印卡匣可供給多色墨水及/或黑墨水給單一列印頭。於該具體實施例中，示意顯示的流體進給槽或流體處理槽302a、302b及302c貫穿通過列印頭基體304。雖然顯示三個流體進給槽，但在不同的列印頭體現中可使用更多個或更少個流體進給槽。
於一實施例中，基體304係由矽製成，於若干體現中，可包含結晶性基體，諸如經摻雜的或未經摻雜的單晶矽或經摻雜的或未經摻雜的多晶矽。合宜基體的其它實例包括砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、玻璃、二氧化矽、陶瓷、或半導性材料。基體304的厚度可為100微米至2000微米，於一個體現中，厚約675微米。基體304具有一第一或前側表面306(亦稱第一側)及與前側表面306相對的第二或後側表面308(亦稱第二側)。於一實施例中，黏著層322接合在後側表面308的基體304至卡匣本體202。此外，薄膜結構310含括一或多個薄膜層諸如場或熱氧化物層係形成在前側表面306上。
於一個實施例中，一障壁層312係形成於薄膜結構310上方，及至少部分地界定發射或流體噴出腔314。障壁層312例如可由可光成像環氧樹脂製成。在障壁層312上方為一孔口板或噴嘴板316具有流體可經此噴出的噴嘴116。孔口板316例如可由可光成像環氧樹脂或鎳基體製成。於若干體現中，孔口板316係與障壁層312相同材料，於若干體現中，孔口板316及障壁層312可整合一體。
在各個流體噴出腔314內部且由障壁層312所環繞者為一可獨立控制的流體噴出元件318。於該具體實施例中，流體噴出元件318包含熱發射電阻器。當電流流經在一個別流體噴出腔314中的電阻器時，部分流體被加熱至其沸點，故流體膨脹而將另一部分流體通過噴嘴116噴出。然後被噴出的流體由來自一流體處理通道320及流體處理槽302的額外流體所置換。如前記，於不同體現中，流體噴出元件可包含壓電材料噴出元件(亦即致動器)。
圖4a-4b、5a-5b、6a-6b、7a-7b及8a-8b示意說明形成列印頭114的基體304之一個實例。圖4a及4b顯示沿圖2之視線a-a及b-b所取的列印卡匣200之列印頭114的一部分之部分剖面圖。更明確言之，圖4a顯示沿線a-a的剖面圖，其為列印頭114的短軸輪廓或視圖，而圖4b顯示沿線b-b的剖面圖，其為列印頭114的長軸輪廓或視圖。圖4b顯示的長軸視圖係借助於貫穿視圖中央所畫的斷開線(亦即其間有空白空間的開放浪線)，意圖指示長軸輪廓或視圖的長度係成比例地大於該圖所示。此點也適用於隨後顯示長軸輪廓或視圖的各圖。
如圖4a及4b顯示，於列印頭114形成流體處理或流體進給開口的一個方法實例中的初始步驟包括處理基體304的前側表面306及後側表面308。此項處理包括形成薄膜結構310、障壁層312、具有噴嘴116的孔口層316、具有噴出元件318的腔室314、及在基體304的前側表面306上的流體通道320。此外，遮罩層400係形成於基體304的後側表面 308上。
於一個實施例中，遮罩層400包括由一種材料製成的硬罩，該材料可對抗蝕刻環境，且於開槽形成處理期間將不會被用以去除基體材料(例如矽)的化學品所移除。舉例言之，硬罩可為長出的熱氧化物、或長出的或沈積的電介質材料，諸如化學氣相沈積(CVD)氧化物、使用四乙氧基矽烷(TEOS)前驅物形成的氧化矽、碳化矽、氮化矽、及/或其它適當材料諸如鋁、鉭、銅、鋁-銅合金、鋁-鈦合金、及金。
圖5a及5b顯示於列印頭114形成流體處理或流體進給開口的一個方法實例中的額外步驟。更明確言之，圖5a顯示沿圖2線a-a所取列印頭114的剖面短軸輪廓或視圖，而圖5b顯示沿圖2線b-b所取列印頭114的剖面長軸輪廓或視圖。如圖5a及5b顯示，遮罩層400係經製作圖案而產生基體304的後側表面308的一暴露區500。於一個實施例中，遮罩層400係使用雷射切削法製作圖案。但也可使用其它製作圖案方法，諸如微影術方法使用乾蝕刻或濕蝕刻以去除硬罩材料。於一個體現中，後側表面308的暴露區500具有寬度W1，相對應於圖5a所示列印頭114的短軸，及具有長度L1，相對應於圖5b所示列印頭114的長軸。
額外地，參考圖7a及7b，暴露區500的寬度W1係相對應於如圖7a所示的期望開槽302之寬度W2。於其它體現中，暴露區500的寬度W1可大於期望開槽302之寬度W2。於若干體現中，寬度W1可於約100微米至約1000微米 之範圍。如後文所記且如圖7a所例示說明，開槽302具有在前側表面306的寬度W3。於一個體現中，暴露區500的長度L1係相對應於大於圖7b所示的期望開槽302之長度L2。更明確言之，暴露區500的長度L1係大於期望開槽302之長度L2，使得長度L1延伸超越開槽302的長度L2。如下所記，暴露區500的長度L1超過期望開槽302之長度L2的額外長度輔助在隨後蝕刻過程中在開槽302末端形成在基體304的後側表面308之凹陷區。如此，於一個實施例中，暴露區500涵蓋開槽302的長度L2及寬度W2，以及在開槽302兩端的凹陷區。也如後文所記且如圖7b之例示說明，開槽302在前側表面306具有長度L3。
圖6a及6b顯示於列印頭114形成流體處理或流體進給開口的一個方法實例中的額外步驟。更明確言之，圖6a顯示沿圖2線a-a所取列印頭114的剖面短軸輪廓或視圖，而圖6b顯示沿圖2線b-b所取列印頭114的剖面長軸輪廓或視圖。如圖6a及6b顯示，在後側表面308基體材料(例如矽)被去除而在基體304形成溝槽600(亦即為開槽的一部分)。
於一個體現中，溝槽600係使用雷射切削法製成。製成溝槽600的其它技術包括例如矽乾蝕刻法，諸如使用交替六氟化硫(SF6)蝕刻及八氟辛烯(C4F8)沈積的電漿增強反應性離子蝕刻(RIE)、噴砂鑽孔、及機械式接觸基體材料。機械式接觸可包括例如使用鑽石磨刀鋸割。溝槽600的形成係小於基體304的全體厚度，藉此留下一膜602(例如矽膜)以保護薄膜結構310免於遭逢雷射束或其它溝槽形成法 的潛在有害效應。
圖7a及7b顯示於列印頭114形成流體處理或流體進給開口的一個方法實例中的額外步驟。更明確言之，圖7a顯示沿圖2線a-a所取列印頭114的剖面短軸輪廓或視圖，而圖7b顯示沿圖2線b-b所取列印頭114的剖面長軸輪廓或視圖。如圖7a及7b顯示，額外基體材料係從溝槽600(圖6a、6b)去除以形成開槽302，從後側表面308一路貫穿基體304至前側表面306。此外，如於圖7b的長軸輪廓或視圖所示，基體材料係從暴露區500(圖6a、6b)之延伸超出開槽302末端的該等部分去除以在基體304之後側表面308在開槽302末端形成凹陷區700及702。如圖7b所示，凹陷區700及702延伸超出開槽302的長度L2。也如圖7b的長軸輪廓或視圖所示，及容後詳述，在基體304之前側表面306在開槽302末端形成凹陷區701及703。
於一個體現中，去除額外基體材料以形成貫穿基體304的開槽302係使用各向異性濕蝕刻法達成。藉將基體304浸沒於各向異性蝕刻劑內歷經足夠形成開槽302及在開槽末端形成凹陷區700、702及701、703的時間週期，完成濕蝕刻。於一個體現中，基體302可浸沒於蝕刻劑內，諸如氫氧化四甲基銨(TMAH)或氫氧化鉀(KOH)。蝕刻劑可包括對硬罩及暴露的薄膜及其它層具有選擇性的任一種各向異性濕蝕刻劑。於一個體現中，單次濕蝕刻係用以去除額外基體材料及形成開槽302及凹陷區700、702及701、703。於其它體現中，蝕刻可包括多例濕蝕刻。
開槽302通常係由側壁界定，該等側壁從一側至另一側實質上為對稱性如圖7a的短軸輪廓或視圖所示，及從一端至另一端實質上為對稱性如圖7b的長軸輪廓或視圖所示。如圖7a所示，於短軸輪廓或視圖的側壁包括一下部704，其係與後側表面308溝通且實質上垂直於前側表面306及後側表面308，及一上部706其係與前側表面306溝通且係彎角定向。於一個實例中，短軸側壁的下部704包含矽基體的<110>平面，其在各向異性濕蝕刻中為最快蝕刻，短軸側壁的上部706包含矽基體的<111>平面，其在各向異性濕蝕刻中比<110>平面更慢蝕刻藉此形成彎角部。
如圖7b所示，於長軸輪廓或視圖中的側壁包括一中部710其係實質上垂直於前側表面306及後側表面308，一上部712其係與前側表面306溝通且夾角定向，及凹陷區700及702其係與後側表面308溝通。於一個實例中，長軸輪廓或視圖之上部712包括凹陷區701及703其係與前側表面306溝通。於一個實例中，長軸側壁的中部710包含矽基體的<110>平面，其在各向異性濕蝕刻中為最快蝕刻，長軸側壁的上部712的凹陷區701及703包含矽基體的<111>平面，其在各向異性濕蝕刻中比<110>平面更慢蝕刻藉此形成彎角部。
於其它實施例中，諸如圖7b的虛線切除部顯示，額外變化乃凹陷區701及703的平面組態所可能。舉例言之，如虛線切除部中之一者顯示，凹陷區701及703包括第一部或平面713(亦稱第一部分)其係包含蝕刻比<110>平面 710更慢的矽基體的<111>平面，及一第二部或平面715(亦稱第二部分)包含矽基體的<311>平面，該<311>平面係當L3維度歷經界定的蝕刻時間相對於維度L2增加時形成。於另一個實例中，如於另一個虛線切除部顯示，<100>水平平面717係當維度L3相對於維度L2進一步增加時形成於凹陷區的第一平面713與第二平面715間。
於一個實例中，於長軸視圖中開槽302的側壁也包括凹陷區700及702在後側表面308。如圖7b所示，在開槽302末端的凹陷區700及702包括差異彎角部或平面。於一個實例中，凹陷區700及702的第一部或平面714係陡峭彎角，及包含蝕刻比<110>平面710更慢的矽基體的<111>平面。凹陷區700及702的第二部或平面716具有較低角度，及包含矽基體的<311>平面，其在各向異性濕蝕刻中蝕刻最慢。<311>平面係因從相鄰<110>平面710進行的非各向同性蝕刻形成。
於其它實例中，諸如圖7b的虛線切除部所示，針對凹陷區700及702的平面組態額外變化亦屬可能。舉例言之，如虛線切除部顯示，<100>水平平面718係形成於該等凹陷區的第一平面與第二平面714及716間。此等蝕刻特徵係在開槽的製造期間藉遮罩層400的寬度維度相對於雷射切削位置及濕蝕刻時間間之關係形成。
於一個實例中，上部706形成在圖7a之短軸視圖中開槽302的短軸輪廓之第一部，及下部704形成在圖7a之短軸視圖中開槽302的短軸輪廓之第二部。此外，上部 712(含凹陷區701及703)形成在圖7b之長軸視圖中開槽302的長軸輪廓之第一部，及凹陷區700及702及中部710形成在圖7b之長軸視圖中開槽302的長軸輪廓之第二部。如此，開槽302的短軸輪廓之第一部(亦即上部706)從開槽302的短軸輪廓之第二部至前側表面306收歛，使得開槽302的短軸輪廓之第一部的最小維度(亦即寬度W3)係界定於前側表面306。此外，開槽302的長軸輪廓之第一部(亦即上部712)從開槽302的長軸輪廓之第二部朝前側表面306發散，使得開槽302的長軸輪廓之第一部的最大維度(亦即長度L3)係界定於前側表面306。又復，開槽302的長軸輪廓的最小維度(亦即長度L2)係由中部710界定。
圖8a及8b顯示於列印頭114形成流體處理或流體進給開口的一個方法實例中的額外步驟。更明確言之，圖8a顯示沿圖2線a-a所取列印頭114的剖面短軸輪廓或視圖，而圖8b顯示沿圖2線b-b所取列印頭114的剖面長軸輪廓或視圖。如圖8a及8b顯示，在開槽302形成貫穿基體304及遮罩層400從後側表面308移開後，於短軸視圖及長軸視圖中保護被覆膜或層800係形成於開槽302側壁上。更明確言之，保護層800係形成於短軸側壁之下部704及上部706上，及形成於長軸側壁之凹陷區700及702及中部710上。但如圖8b所示，保護層800係從長軸側壁的上部712排除或未設置，容後詳述。於一個實例中，也如圖8a及8b顯示，保護層800也形成於後側表面308上及噴嘴板316的底側(亦即腔室側)上。但於另一個實例中，保護層800係從後側表面308 排除或不形成。
保護層800可由金屬或陶瓷材料製成，諸如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、及其混合物。於一個實例中，保護層800為金屬膜。可用的金屬實例有鉭、鎢、鉬、鈦、金、銠、鈀、鉑、鈮、鎳或其組合。於其它實施例中，保護層800可從氮化矽、碳化矽、碳化鎢、氮化鈦、及硼化鉬製成。此外，保護層800表面可形成天然氧化物。舉例言之，鉭可在外表面上形成氧化鉭。
於一個實例中，保護層800係藉物理氣相沈積(PVD)製成。於一個體現中，保護層800的材料係使用自電離電漿(SIP)物理氣相沈積沈積，藉此基體係平行基體的目標材料及面對沈積材料含括開槽的背側表面定向。更明確言之，保護層800係藉從後側表面308朝向前側表面306方向性地沈積保護層800材料形成，如箭頭801表示。因此，方向性地沈積的保護層800材料被覆開槽302的短軸輪廓的第一部及第二部(例如上部706及下部704)，及被覆開槽302的長軸輪廓的第二部(例如凹陷區700及702及中部710)。
因開槽302的長軸輪廓的第一部(亦即上部712)相對於開槽302的長軸輪廓的第二部(亦即中部710)為「凹陷」(例如凹陷區701及703)，故方向性地沈積的保護層800材料不會被覆開槽302的長軸輪廓的第一部(亦即不會被覆上部712的凹陷區701及703)，原因在於開槽302的長軸輪廓的第一部並不「暴露」於該方向性沈積故。據此，保護層800的形成係從開槽302的長軸輪廓的上部712排除。於一個 實例中，藉由保護層800係藉從後側表面308朝向前側表面306方向性地沈積保護層800材料，保護層800也形成於後側表面308上及形成於噴嘴板316的底側(亦即腔室側)上。但保護層800可從後側表面308排除而不形成於其上。
圖9a-9b、10a-10b、11a-11b、12a-12b、13a-13b及14a-14b示意說明形成列印頭114的基體304的另一個實例。圖9a及9b顯示沿圖2之線a-a及b-b所取列印卡匣200的列印頭114之部分的部分剖面圖。更明確言之，圖9a顯示沿線a-a其為114的短軸輪廓或視圖的剖面圖，而圖9b顯示沿線b-b其為114的長軸輪廓或視圖的剖面圖。
如圖9a及9b顯示，於列印頭114形成流體處理或流體進給開口或開槽之處理一個實例之初始步驟包括處理基體304的前側表面306。此項處理係類似前文參考圖4a及4b所述，及包括形成薄膜結構310、障壁層312、具有噴嘴116的孔口層316、具有噴出元件318的腔室314、及在基體304的前側表面306上的流體通道320。但不似前文對圖4a及4b的體現，圖9a及9b顯示的體現不包括在基體304的後側表面308上方形成濕蝕刻遮罩層。
圖10a及10b顯示於列印頭114形成流體處理或流體進給開口或開槽之處理一個實例之額外步驟。更明確言之，圖10a顯示沿圖2線a-a所取列印頭114的剖面短軸輪廓或視圖，而圖10b顯示沿圖2線b-b所取列印頭114的剖面長軸輪廓或視圖。於一個實例中，如圖10a及10b顯示，進行乾蝕刻處理以從基體304去除材料(亦即去除矽)，及在基體304 的前側表面306形成一溝槽900。適當乾蝕刻處理包括矽乾蝕刻，諸如使用交替六氟化硫(SF6)蝕刻及八氟辛烯(C4F8)沈積的電漿增強反應性離子蝕刻(RIE)。
圖11a及11b顯示於列印頭114形成流體處理或流體進給開口或開槽之處理一個實例之額外步驟。更明確言之，圖11a顯示沿圖2線a-a所取列印頭114的剖面短軸輪廓或視圖，而圖11b顯示沿圖2線b-b所取列印頭114的剖面長軸輪廓或視圖。於一個實例中，如圖11a及11b顯示，二光罩層係形成於基體304的後側表面308上。第一金屬乾蝕刻遮罩層1000(例如鋁)係經沈積及製作圖樣，留下基體304的後側表面308的暴露區1002。第二乾蝕刻光罩層1004係沈積於第一遮罩層1000上方及暴露區1002上方。第二乾蝕刻遮罩層1004可包含任何適當乾蝕刻抗蝕劑材料，諸如光阻。第二乾蝕刻遮罩層1004然後經製作圖樣而暴露暴露區1002的較小部分，如圖11a及11b顯示。遮罩層1000及1004可以任一種習知方式製作圖樣。於一個實例中，後側表面308的暴露區1002具有相對應於圖11a所示列印頭114的短軸之一寬度W4，及相對應於圖11b所示列印頭114的長軸之一長度L4。
圖12a及12b顯示於列印頭114形成流體處理或流體進給開口或開槽之處理一個實例之額外步驟。更明確言之，圖12a顯示沿圖2線a-a所取列印頭114的剖面短軸輪廓或視圖，而圖12b顯示沿圖2線b-b所取列印頭114的剖面長軸輪廓或視圖。於一個實例中，如圖12a及12b顯示，進行乾 蝕刻處理以從基體304去除材料(亦即去除矽)，及在基體304的後側表面308中形成一深溝槽1100。適當乾蝕刻處理包括矽乾蝕刻，諸如使用交替六氟化硫(SF6)蝕刻及八氟辛烯(C4F8)沈積的電漿增強反應性離子蝕刻(RIE)。溝槽1100的尺寸係藉第二乾蝕刻遮罩層1004控制(圖11a、11b)。於溝槽1100形成後，去除第二乾蝕刻遮罩層1004。然後第一乾蝕刻遮罩層1000留在基體304的後側表面308上。
圖13a及13b顯示於列印頭114形成流體處理或流體進給開口或開槽之處理一個實例之額外步驟。更明確言之，圖13a顯示沿圖2線a-a所取列印頭114的剖面短軸輪廓或視圖，而圖13b顯示沿圖2線b-b所取列印頭114的剖面長軸輪廓或視圖。於一個實例中，如圖13a及13b顯示，使用乾蝕刻處理，額外基體材料係從溝槽1100內部去除而形成開槽1200從後側表面308一路貫穿基體304至前側表面306。於一個實例中，如於圖13b的長軸視圖顯示，乾蝕刻處理從延伸超出開槽1200末端的暴露區1002部分去除基體材料(參考圖11a、11b)因而在開槽1200末端形成在基體304的後側表面308的凹陷區1202及1204。
開槽1200大致上係由側壁界定，該等側壁從一側至另一側為實質上對稱，如於圖13a的短軸視圖顯示，及從一側至另一側為實質上對稱，於圖13b的長軸視圖顯示。如於圖13a顯示，於短軸輪廓或視圖中的側壁包括一下部1206，其係與後側表面308溝通且實質上垂直於前側表面306及後側表面308，及一上部1208其係與前側表面306溝通 且實質上垂直於前側表面306及後側表面308。於一個實例中，短軸側壁的上部1208包括實質上平行側壁，及短軸側壁的下部1206包括實質上平行側壁，形成一階梯或方形輪廓在後側表面308與上部1208間。
如圖13b所示，長軸輪廓或視圖中的側壁包括一中部1210其係實質上垂直於前側表面306及後側表面308，一上部1212其係與前側表面306溝通，及凹陷區1202及1204其係與後側表面308溝通。於一個實例中，長軸側壁之上部1212包括與前側表面306溝通的凹陷區1201及1203。於一個實例中，長軸側壁之中部1210包括實質上平行側壁，及長軸側壁之上部上部1212包括實質上平行側壁，形成一階梯或方形輪廓在中部1210與前側表面306間。
於一個實例中，在圖13a之短軸視圖中，上部1208形成開槽1200的短軸輪廓的第一部，及在圖13a之短軸視圖中，下部1206形成開槽1200的短軸輪廓的第二部。此外，上部1212形成圖13b中長軸視圖的開槽1200之長軸輪廓的第一部，及凹陷區1202及1204及中部1210形成圖13b中長軸視圖的開槽1200之長軸輪廓的第二部。如此，開槽1200的短軸輪廓的第一部(亦即上部1208)的最小維度(亦即寬度W5)係界定於前側表面306。此外，開槽1200的短軸輪廓的第一部(亦即上部1212)的最大維度(亦即長度L5)係界定於前側表面306。又復，開槽1200之長軸輪廓的最小維度(亦即長度L6)係由中部1210界定。
圖14a及14b顯示於列印頭114形成流體處理或流 體進給開口或開槽之處理一個實例之額外步驟。更明確言之，圖14a顯示沿圖2線a-a所取列印頭114的剖面短軸輪廓或視圖，而圖14b顯示沿圖2線b-b所取列印頭114的剖面長軸輪廓或視圖。於一個實例中，如圖14a及14b顯示，在開槽1200貫穿基體304形成且遮罩層1000係從後側表面308去除後，在短軸視圖及長軸視圖中保護被覆層或層1400係形成於開槽1200側壁上。更明確言之，保護層1400係形成於短軸側壁的下部1206及上部1208上，及形成於長軸側壁的凹陷區1202及1204及中部1210上。但如圖14b所示，保護層1400的形成係從長軸輪廓的上部1212排除或不設置，容後詳。於一個實例中，也如圖14a及14b所示，保護層1400也形成於後側表面308上及形成於噴嘴板316的底側(亦即腔室側)上。但於另一個實例中，保護層1400可從後側表面308排除而不形成於其上。
類似前文參考保護層800所述，保護層1400可由金屬或陶瓷材料製成，諸如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、及其混合物。於一個實例中，保護層1400為金屬諸如鉭。也類似前文參考保護層800所述，於一個實例中，保護層1400係藉物理氣相沈積(PVD)形成。更明確言之，保護層1400係藉從後側表面308朝向前側表面306方向性地沈積保護層1400材料形成，如箭頭1401表示。因此，方向性地沈積的保護層1400材料被覆開槽302的短軸輪廓的第一部及第二部(例如上部1208及下部1206)，及被覆開槽1200的長軸輪廓的第二部(例如凹陷區1202及1204及中部1210)。
因開槽1200的長軸輪廓的第一部(亦即上部1212)相對於開槽1200的長軸輪廓的第二部(亦即中部1210)為「凹陷」(例如凹陷區1201及1203)，故方向性地沈積的保護層1400材料不會被覆開槽1200的長軸輪廓的第一部(亦即不會被覆上部1212的凹陷區1201及1203)，原因在於開槽1200的長軸輪廓的第一部並不「暴露」於該方向性沈積故。據此，保護層1400的形成係從開槽1200的長軸輪廓的上部1212排除。於一個實例中，藉由保護層1400係藉從後側表面308朝向前側表面306方向性地沈積保護層1400材料，保護層1400也形成於後側表面308上及形成於噴嘴板316的底側(亦即腔室側)上。但保護層1400可從後側表面308排除而不形成於其上。
藉由在貫穿列印頭(例如列印頭114)基體形成的流體處理或流體進給開口或開槽(例如開槽302、1200)的側壁上形成保護層(例如保護層800、1400)，提供具有增高可信度的列印頭基體(亦即模塊)。更明確言之，使用由矽製成的基體，以保護層被覆流體處理或流體進給開口或開槽的側壁，減少墨水與基體的交互作用，及輔助防止矽被墨水蝕刻，藉此減少在噴嘴內及在電阻器上矽酸鹽的形成，如此改良列印頭的可靠度。由於基體的前側表面地區處在張力下，故排除或不形成保護層於此等地區(例如凹陷區701、703及1201、1203)輔助防止蝕刻瑕疵在此等地區形成，於該處可防止被覆瑕疵使得保有基體的強度而矽蝕刻及矽酸鹽形成的風險極少增高。
雖然於此處已經例示說明與描述特定實例，但熟諳技藝人士顯然易知不悖離本文揭示之範圍，多種替代及/或相當體現可取代所示的及所述的特定實例。本案係意圖涵蓋此處討論的特定實例之調整或變化。因此，意圖本文揭示係僅受申請專利範圍各項及其相當物所限。
114‧‧‧列印頭
302‧‧‧流體進給槽
304‧‧‧基體
306‧‧‧前側表面、第一側
308‧‧‧後側表面、第二側
310‧‧‧薄膜結構
312‧‧‧障壁層
316‧‧‧孔口板、噴嘴板
400‧‧‧遮罩層
710‧‧‧中部
712‧‧‧上部
800‧‧‧保護層
801‧‧‧箭頭

Claims (15)

  1. 一種為流體噴出裝置形成基體之方法，該基體具有一第一側及與該第一側相對的一第二側，該方法係包含：形成貫穿該基體之一孔洞，該孔洞具有一長軸輪廓及一短軸輪廓，該長軸輪廓包括一第一部分從該長軸輪廓之一最小維度延伸至該基體之該第一側，及一第二部分包括及從該長軸輪廓之該最小維度延伸至該基體之該第二側；以及在該孔洞的該長軸輪廓之該第二部分的側壁上形成一保護層，及從該孔洞的該長軸輪廓之該第一部分的側壁上排除該保護層。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該孔洞的該長軸輪廓之該第一部分係具有一彎角輪廓及一梯狀輪廓中之一者。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該長軸輪廓之該第一部分的一最大維度係設於該基體的該第一側。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中形成該保護層係包括從該基體的該第二側沈積保護層在該孔洞的該長軸輪廓之該第二部分的側壁上。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中形成該保護層係進一步包括形成該保護層於該孔洞的該短軸輪廓之側壁上及於該基體的該第二側上。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中形成貫穿該基體的該孔洞係包括於該基體中從該第二側朝向該第一側形 成該孔洞之一部分；及其後，於該基體中進一步形成該孔洞至該第一側，包括各向異性地濕蝕刻該基體以形成具有一彎角輪廓的該孔洞的該長軸輪廓之該第一部分。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中形成貫穿該基體的該孔洞係包括於該基體中從該第一側朝向該第二側形成該孔洞之一部分，包括乾蝕刻該基體以形成具有一梯狀輪廓的該孔洞的該長軸輪廓之該第一部分；及其後，於該基體中從該第二側朝向該第一側形成該孔洞之另一部分；及其後，完成形成貫穿該基體的該孔洞。
  8. 一種形成流體噴出裝置之方法，該方法係包含：提供具有一第一側、與該第一側相對的一第二側、及形成於該第一側上的一薄膜結構的一基體；形成貫穿該基體介於該第一側與該第二側間的一孔洞；及於該孔洞之一長度的相對端壁上，除了從該孔洞之該長度的一最小維度處延伸至該基體之該第一側的該等端壁之部分外，形成一保護層。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中於該基體之該第一側的該孔洞之該長度的一維度係大於該孔洞之該長度的該最小維度。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中於該孔洞之該長度的相對端壁上形成該保護層係包括在該等相對端壁之部分含括及從該孔洞之該長度的該最小維度延伸至該基體之該第二側上形成該保護層。
  11. 如申請專利範圍第8項之方法，其中於該孔洞之該長度 的相對端壁上形成該保護層係包括從該基體的該第二側方向性地沈積該保護層。
  12. 如申請專利範圍第8項之方法，其係進一步包含：於該孔洞之一寬度從該基體的該第二側延伸至該基體的該第一側的相對側壁上形成該保護層。
  13. 一種流體噴出裝置，其係包含：一基體，具有一第一側及與該第一側相對之一第二側；一薄膜結構，形成於該基體的該第一側上；一流體進給開槽，由延伸貫穿該基體介於該第一側與該第二側間之一孔洞所形成；以及一保護被覆層，形成於設置於該流體進給開槽的一長度之相對端的端壁上，其中該保護被覆層未及於在該流體進給開槽的該長度之相對端與該基體之該第一側連通的該流體進給開槽之凹陷區。
  14. 如申請專利範圍第13項之流體噴出裝置，其中該流體進給開槽的該等凹陷區具有一彎角輪廓及一梯狀輪廓中之一者。
  15. 如申請專利範圍第13項之流體噴出裝置，其係進一步包含：於設置在該流體進給開槽的一寬度之相對側上的側壁上形成的該保護被覆層。
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