專利名稱：噴墨頭和噴墨頭的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過從外部給液體施加能量，噴出所希望的液體的噴墨頭和噴墨頭的制造方法。
背景技術(shù)：
已知的噴墨記錄方法是通過給油墨施加熱等能量，促使其產(chǎn)生氣泡，利用這種體積變化從噴出口噴出油墨，附著在記錄介質(zhì)上形成圖像。噴墨方式中，已知的噴墨頭形態(tài)是相對于基板垂直噴出油墨的側(cè)噴型(side-shooter-type)。
關(guān)于側(cè)噴型噴墨頭，特開平4-10940號公報(bào)已經(jīng)公開了為了從基板里面向表面的噴出壓產(chǎn)生元件供給油墨，在單晶Si基板上用各向異性腐蝕法打開貫通的油墨供給口的構(gòu)成。
過去的側(cè)噴型噴墨頭是利用單晶Si在不同面的腐蝕速度不同的各向異性腐蝕法，通過從基板里面腐蝕油墨供給口形成。因此基板就只限定于是Si的單結(jié)晶基板，制作的噴墨頭的大小也受單結(jié)晶基板大小的制約。此外Si的各向異性腐蝕需要花費(fèi)7～116小時(shí)的長時(shí)間也是問題。
因此用除硅以外的材料作為基板，本發(fā)明人首先提出了在鋁上層疊硅，具有良好的熱傳導(dǎo)性和低成本的兼顧的技術(shù)。(特開平1-49662號公報(bào))使用該基板，據(jù)認(rèn)為可以降低成本和縮短加工時(shí)間。盡管如此，使用特開平1-49662號公報(bào)公開的基板，形成貫通孔時(shí)，有貫通孔周邊的硅層剝離的情況。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明人為解決上述的問題完成了以下的構(gòu)成。
即噴墨頭用基板具有噴墨用的油墨噴出壓力產(chǎn)生元件，是具有貫通孔的陶瓷基板、和在該陶瓷基板的所述元件形成側(cè)層疊氮化硅膜、和在該氮化硅膜上層疊高熱傳導(dǎo)材料層的噴墨頭用基板。
此外，噴墨頭，其特征在于具有帶有作為油墨供給口的貫通孔的陶瓷基板、在該陶瓷基板的所述元件形成側(cè)層疊的氮化硅膜、在該氮化硅膜上層疊的高熱傳導(dǎo)材料層、在該高熱傳導(dǎo)材料層上層疊的蓄熱層、在該蓄熱層上形成的噴墨用的油墨噴出壓力發(fā)生元件、在該油墨噴出壓力發(fā)生元件上形成的噴墨口、和連通該噴墨口與所述油墨供給口的油墨流路。
進(jìn)而，噴墨頭的制造方法，是在基板上設(shè)置油墨噴出壓力產(chǎn)生元件，在與油墨噴出壓力產(chǎn)生元件相對的板側(cè)上設(shè)置噴出口，使油墨內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，從該噴出口噴出墨。其特征在于具有在陶瓷基板上形成構(gòu)成油墨供給口的貫通孔的步驟、在該貫通孔內(nèi)熔融填充材料的填充步驟、使被填充材料填充的基板的貫通孔部分平坦化的步驟、在貫通孔部分被平坦化的基板表面上層疊氮化硅膜的步驟、在該氮化硅膜上層疊高熱傳導(dǎo)材料層的步驟、在該高熱傳導(dǎo)材料層上形成所述噴墨壓力產(chǎn)生元件的步驟、在有所述噴墨壓力產(chǎn)生元件的基板上形成有噴出口的油墨噴出部分、和從有該油墨噴出部分的基板除去所述填充材料的步驟。
本發(fā)明提供一種噴墨頭用的基板，在價(jià)廉的陶瓷基板上開貫通孔，用耐熱性填充材料添埋使平坦化，在氮化硅膜表面上層疊熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的硅而能夠耐受CVD等高溫步驟。
附圖的簡單說明

圖1本發(fā)明噴墨頭基礎(chǔ)基板的概略圖。
圖2圖1的其它側(cè)面示意圖。
圖3本發(fā)明噴墨頭的步驟流程示意圖。
圖4續(xù)圖3，本發(fā)明噴墨頭的步驟流程示意圖。
圖5

續(xù)圖4，本發(fā)明噴墨頭的步驟流程示意圖。
圖6續(xù)圖5，本發(fā)明噴墨頭的步驟流程示意圖。
圖7續(xù)圖6，本發(fā)明噴墨頭的步驟流程示意圖。
圖8續(xù)圖7，本發(fā)明噴墨頭的步驟流程示意圖。
圖9本發(fā)明噴墨頭基板的平面圖。
圖10本發(fā)明噴墨頭步驟過程的概略示意圖。
圖11本發(fā)明噴墨記錄頭的步驟流程圖。
圖12續(xù)圖13，本發(fā)明噴墨記錄頭的步驟流程示意圖。
圖13續(xù)圖14，本發(fā)明噴墨記錄頭的步驟流程示意圖。
圖14續(xù)圖15，本發(fā)明噴墨記錄頭的步驟流程示意圖。
圖14續(xù)圖15，本發(fā)明噴墨記錄頭的步驟流程示意圖。
圖15續(xù)圖16，本發(fā)明噴墨記錄頭的步驟流程示意圖。
圖16續(xù)圖17，本發(fā)明噴墨記錄頭的步驟流程示意圖。
圖17本發(fā)明基板的概略圖。
圖18本發(fā)明噴墨記錄頭基板的概略示意圖。
發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
以下用圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖1是本發(fā)明所示的實(shí)施方式例的噴墨頭基礎(chǔ)基板的模式圖。此外，圖3(1)～圖8(2)和圖10(2)是說明本發(fā)明的噴墨記錄噴嘴步驟的步驟說明圖。
圖1中，基板101是用SiC、氧化鋁、氮化鋁、玻璃等的陶瓷等。為了從里面供給油墨在基板的中心部開通貫通孔102。如果噴墨頭噴嘴的排列寬度擴(kuò)大，此供給口的基板中心豎直斷裂，使基板強(qiáng)度下降。因此將本實(shí)施方式如圖2(圖1的側(cè)面圖)的供給口分割成多個(gè)，在內(nèi)部設(shè)置橫梁105增加強(qiáng)度。此時(shí)為了不使橫梁上部106(噴墨壓產(chǎn)生元件形成面?zhèn)?阻擋油墨流路，設(shè)計(jì)成連續(xù)的溝形狀。可以用切粒、激光加工對此供給口進(jìn)行加工。
加工后的油墨供給口因?yàn)橛斜匾ㄟ^在其后高溫空氣中的薄膜工序，所以用高耐熱性的材料填埋。
此填充材料可以用耐熱性優(yōu)良、優(yōu)選與基板的線膨脹系數(shù)比較接近的材料。這樣的材料可以舉出者例如Si、Ge、Sn或其合金等。此外也可以使用耐熱性聚亞胺或耐熱性聚胺之類樹脂等。
例如用無機(jī)材料為填充材料填充時(shí)按下述方法進(jìn)行。
首先，將基板放置在如圖10(2)的加熱用表面平坦的舟404上，在形成的供給口內(nèi)填充上述無機(jī)材料403的粉末。
然后加熱到無機(jī)填充材料的熔點(diǎn)以上，無機(jī)材料多晶化同時(shí)在供給口內(nèi)的填充狀態(tài)密實(shí)。
其后用研磨等將填埋凸起部研磨平坦。
本發(fā)明人用以下實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了上述基板的有效性。
在陶瓷基板401上通過機(jī)械加工鉆孔。為了塞住油墨供給口402，進(jìn)行如圖10的實(shí)驗(yàn)。如(2)所示向與加熱用的碳舟404密合的基板的油墨供給口填充粒徑50μm以下的粉末狀Si403，加熱舟的空氣溫度達(dá)到1500℃，向供給口內(nèi)填充多晶Si。
用粒徑1μm的膠質(zhì)二氧化硅研磨與舟接觸的側(cè)面405，制成平坦的基板表面407?；灞砻娴墓┙o口上沒有出現(xiàn)超過5000埃的大空隙。
與實(shí)驗(yàn)1同樣的構(gòu)成，填充劑改成Ge的粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。熔融溫度980℃，供給口用Ge緊密填充，研磨后舟側(cè)的表面408上沒有出現(xiàn)超過5000埃的大空隙。
用上述實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了這樣的填充材料適用于本發(fā)明。
然后在這樣的基板上，用CVD法或?yàn)R射法等層疊氮化硅膜，制得腐蝕停止層205。層疊的腐蝕停止膜的總膜厚一般為5000埃～3μm，優(yōu)選8000～25000埃，最優(yōu)選1μm～2μm。被層疊的腐蝕停止層膜的總應(yīng)力一般在2×10-9dyne/cm2以下，更優(yōu)選1.8×10-9dyne/cm2以下，最優(yōu)選1.5×10-9dyne/cm2以下。此腐蝕停止層的氮化硅膜可以起到防止高熱傳導(dǎo)性材料層剝離的作用。如果只作為能保持良好的粘附性，將高熱傳導(dǎo)性材料層的熱很好地傳導(dǎo)到陶瓷基板上的材料，除氮化硅膜外還可以使用碳化硅膜或部分金屬，但因?yàn)閷@些膜的膜應(yīng)力控制非常困難，所以實(shí)質(zhì)上很難象氮化硅膜那樣防止高熱傳導(dǎo)材料層的剝離。
用CVD法或熔融涂布法層疊多晶硅層206作為高熱傳導(dǎo)材料層。為了使噴墨元件的熱散出，層疊10～40μm。此高熱傳導(dǎo)材料層可用熱傳導(dǎo)優(yōu)良的多晶硅、摻雜的N型多晶硅、鎢或SiC等。
用CVD法或?yàn)R射法等層疊SiN、SiO2膜形成圖形，形成蓄熱層207。在其上層疊Al或Cu和其合金形成圖形，形成下層布線電極208。
用等離子體CVD等層疊SiN或SiON、SiO2等的膜形成層間絕緣膜209。進(jìn)而在層間絕緣膜上形成接觸孔210。
與油墨供給口組合，形成了作為油墨噴出壓力產(chǎn)生元件的加熱器部分212。用濺射法或真空蒸鍍等層疊Ta、TaN、TaNSi等金屬膜形成圖形，作為加熱器材料。進(jìn)而同樣地用Al、Mo、Ni、Cu等的金屬膜形成作為電供給用的上層電極211。
為了提高加熱器的耐久性，用等離子體CVD層疊SiN膜213，制得保護(hù)膜。
而且，用濺射法等層疊Ta，形成耐氣蝕膜214。此膜的膜厚優(yōu)選1000～5000埃，更優(yōu)選2000～4000埃，最優(yōu)選2500～3500埃。
毫無疑問此處對布線和加熱器的形成順序等沒有特殊的限制。
為了提高樹脂制噴嘴的粘附性，形成了耐腐蝕性高的樹脂膜215。然后形成加熱器部分和油墨供給口部分。
為確保油墨流路，以可以用強(qiáng)堿或有機(jī)溶劑等溶解的樹脂形成流路圖形216?？梢杂糜∷⒎ɑ蚋泄鈽渲纬傻膱D形形成此圖形。
在油墨流路的圖形上形成覆蓋樹脂層217。因?yàn)榇烁采w樹脂層形成微細(xì)圖形，所以期望通過感光性抗蝕劑，而且具有不被除去形成流路的樹脂層的堿或溶劑等變形變性的性質(zhì)是必要的。
然后形成流路的覆蓋樹脂層圖形，形成與加熱器部分對應(yīng)的油墨噴出口218和電極的外部連接部分。此后覆蓋樹脂層被光或熱等固化。
為保護(hù)此基板的噴嘴形成面?zhèn)?，用抗蝕劑形成保護(hù)膜219。
此基板浸漬在堿性腐蝕劑中(KOH、TMAH、肼等)，將油墨供給口中填充的填充材料腐蝕，形成油墨供給口220。此時(shí)，腐蝕停止在在腐蝕停止層205之前。
用氫氟酸等藥液或干式腐蝕等部分地除去腐蝕停止層的SiN等的膜，打開油墨供給口221。最后除去油墨流路形成材料，確保噴墨的流路222的流通。
上述步驟中，對基板的加工順序沒有特殊限制，可以任意選擇。
[實(shí)施例1]以下說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明所示實(shí)施例的噴墨頭基底基板的模式圖。
在氧化鋁基板101中心部分形成從里面供給油墨的貫通孔，此貫通孔內(nèi)填充填充材料102。在基板表面上設(shè)置作為腐蝕停止層103的SiN膜，進(jìn)而為了使噴墨的油墨噴出用加熱器的加熱良好，在其上層疊高熱傳導(dǎo)材料層多晶硅104。
此時(shí)為確保基板強(qiáng)度也可以如圖2(圖1的側(cè)面圖)那樣將供給口分割成多個(gè)，在內(nèi)部設(shè)置橫梁105以增加強(qiáng)度。油墨供給口的寬為200μm，長為100μm，橫梁間距為10mm，橫梁寬為5mm。
然后用圖3～8對本發(fā)明噴墨頭的制造方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
首先，在外形6英寸φ、厚1mm的氧化鋁基板201的中心部，用切粒機(jī)切削加工成從里面供給油墨的供給口的貫通孔202。油墨供給口的寬為200μm，長為100mm。
將加工后的基板置于碳舟上，從供給口的上部以添塞的方式向供給口填充粒徑500μm以下的粉末狀Ge。然后在980℃加熱熔融此粉末狀Ge，多晶化使填充狀態(tài)緊密。
進(jìn)而冷卻基板后，用粒徑8000～4000埃的膠態(tài)的磨料研磨填埋部多晶化的Ge的凸起部，使其平坦。
通過平坦化后將供給口部分的凹凸控制在5000埃以下。
在平坦化的基板上，用等離子體CVD法層疊各向異性腐蝕時(shí)的作為腐蝕停止層205的SiN2μm。成膜條件是SiH4/NH3/N2＝160/400/2000sccm，壓力1600mtorr，基板溫度300℃，RF1400W。
然后用等離子體CVD法在此SiN膜上層疊的P摻雜的多晶硅層206 20μm。成膜條件是SiH4/PH3(H2稀釋0.5％)/H2＝250∶200∶1000sccm，壓力1200mtorr，基板溫度300℃，RF1.6KW。
進(jìn)一步用等離子體CVD法在多晶硅層上堆積8000埃的SiO2膜形成圖形，形成蓄熱層207。成膜條件是SiH4/N2O/N2＝250/1200/4000sccm，壓力1800mtorr，基板溫度300℃，RF1800W。
然后在其上堆積3000埃的AlCu形成圖形，形成下層布線電極208。
進(jìn)而用等離子體CVD法，用與所述相同條件在下層布線電極上堆積SiO2膜12000埃，形成層間絕緣膜209。
然后在層間絕緣膜上形成接觸孔210。
與油墨供給口組合，形成作為油墨噴出壓力產(chǎn)生元件的加熱器部分212。具體來說是在絕緣膜上，用濺射法順序?qū)盈B作為加熱層的TaSiN膜(Ta∶Si∶N＝43∶42∶15)500埃，作為供電用上層電極211的AlCu膜(Al∶Cu＝99.5∶0.5)2000埃。用光刻技術(shù)形成圖形，形成了加熱層和電極布線層的層疊結(jié)構(gòu)。此AlCu膜也裝入所述的貫通孔內(nèi)，與下層電極布線處于接通狀態(tài)。加熱部分212的大小為24×24μm。
應(yīng)予說明，用上述的構(gòu)成是將與加熱部分相連的布線電極形成上下折返的構(gòu)成，也可如圖9所示那樣布線電極302在平面上折返，個(gè)別信號供給線和下流的底部電源部可以用同一條布線形成。
為了增強(qiáng)耐久性，在加熱器部分和上層電極上用等離子體CVD層疊3000埃SiN膜213。
進(jìn)而在其上用濺射法層疊2300埃Ta形成圖形，形成耐氣蝕膜214。
為了提高樹脂制噴嘴的粘附性，形成耐堿性膜(HIMAL商品名日立化成公司制)215。然后通過圖形形成將與加熱部分對應(yīng)的部分除去。涂布作為感光性樹脂的聚甲基異丙烯基酮(ODUR-1010商品名東京應(yīng)化公司制)20μm厚，其后形成圖形，形成如圖6(1)所示的油墨流路型材216。
進(jìn)而在油墨流路型材料216上涂布12μm厚的如表1所示的材料，形成感光樹脂層217。[表1]

用光刻法使此感光性樹脂217形成圖形，形成如圖6(2)的噴墨口218。
然后為了保護(hù)感光性樹脂層217的噴嘴形成面一側(cè)，用橡膠類抗蝕劑(OBC商品名，東京應(yīng)化社制)通過涂布感光性樹脂層217形成保護(hù)膜219。
將此基板浸漬在21％的TMAH水溶液中，對基板的供給口部分各向異性腐蝕。腐蝕劑溫度為83℃，腐蝕時(shí)間為3小時(shí)。
如圖7(1)這樣進(jìn)行腐蝕，停止在腐蝕停止層之前。此時(shí)的腐蝕停止層上沒有龜裂，沒有出現(xiàn)腐蝕液向流路形成樹脂層或噴嘴部分的浸入。
然后，如圖7(2)方式用CDE(化學(xué)干式腐蝕)法除去腐蝕停止層的SiN和其上的多晶硅層。腐蝕的條件是CF4/O2＝300/250sccm，RF800W，壓力250mtorr。此時(shí)為了使氧化鋁基板變成腐蝕掩模，只選擇性去除SiN和其上的多晶硅層的供給口部分。進(jìn)一步因?yàn)镃DE到達(dá)油墨流路型材時(shí)腐蝕率極度下降，油墨流路型材料實(shí)質(zhì)上有腐蝕停止層的功能。
除去保護(hù)膜后，如圖8(2)所示在乳酸甲酯中用超聲波除去流路形成樹脂，形成油墨流路222，制成噴墨頭。
除高熱傳導(dǎo)材料層堆積鎢膜替代多晶硅層以外，其它與實(shí)施例1同樣制成噴墨頭。鎢膜的成膜條件是WF6/H2/SiH4＝300/3000/100sccm，壓力100mtorr，基板溫度400℃。
除作為高熱傳導(dǎo)材料層堆積SiC膜替代鎢層以外，其它與實(shí)施例2同樣制成噴墨頭。SiC膜的成膜條件是SiCl4/C3H8/H2＝500∶60∶1400sccm，常壓，基板溫度1200℃。
上述實(shí)施例1～3的噴墨頭上連接電氣外部布線，以噴出頻率18KHz進(jìn)行打印測驗(yàn)，在100mm寬的整個(gè)區(qū)域，沒有出現(xiàn)打印模糊、濃度不均、油墨不噴出，可以得到高質(zhì)量的打印。
以下，通過本發(fā)明對其它實(shí)施方式進(jìn)行說明。
在用陶瓷基板形成薄膜元件時(shí)，一般稱為帶成型法，可以用焙燒生片形成的方法。此方法中，向生片的原材料中的氧化鋁粒子中添加熔劑MgO-SiO2-CaO等，將聚甲基丙烯酸樹脂類作為粘合劑。此種情況下在內(nèi)部和表面產(chǎn)生很多的空隙，一旦有空隙，會(huì)出現(xiàn)象圖17(2)這樣的在供給口601部分出現(xiàn)空隙引起的側(cè)面腐蝕。因此，為了提高噴墨頭的成品率，優(yōu)選使空隙消失。
作為消除空隙的方法，雖然如特開平6-246946號公報(bào)上所公開那樣在表面涂布玻璃狀的物質(zhì)可以使其平坦化，但是對采用加熱器的熱使油墨噴出的方式的噴墨記錄頭，因?yàn)椴Ａ钔坎紝拥臒醾鲗?dǎo)性不好，所以不太可取。
此外，特開平5-279114號公報(bào)公開了對焙燒輔助劑成分進(jìn)行研究，使空隙減少的技術(shù)，在此技術(shù)中基板表面空隙的面積占有率在4％左右。
因此，本發(fā)明人等通過用高耐熱性的無機(jī)物填充陶瓷等耐熱基板的空隙，使其平坦化，使上層的放熱層表面平坦化。由此可以在價(jià)廉的陶瓷基板上形成布線圖形細(xì)、可以進(jìn)行高精細(xì)打印的噴墨記錄頭。
填充陶瓷基板上空隙的方法是用熔融的無機(jī)物添埋的方法和用CVD法等的膜堆積填埋方法。
用熱熔融法在陶瓷基板上堆積厚的Si的方法，可以用如下的方法制成。
在碳制的舟上裝上Si的小片，其上放上如蓋的氧化鋁基板，升溫到1450℃使Si完全熔融時(shí)，給基板施加100g/cm2以上的壓力，排除氣泡，使Si與氧化鋁密合。在保持這種狀態(tài)下室溫緩慢冷卻，制得氧化鋁和Si的復(fù)合(hybrid)基板。
在腐蝕上述基板時(shí)，從基板的表面觀察此貫通孔601，如圖17(1)所示，沒有發(fā)現(xiàn)空隙引起的側(cè)面腐蝕。
此外，作為該用于平坦化的層(以下稱平坦化層)的材料，可以使用耐熱性優(yōu)良、熱傳導(dǎo)性高的材料，具體可以舉出者如以Si、Ge為主成分的材料等。
此平坦化層也可以是與所述的無機(jī)填充材料相同的材料，此種情況下將材料設(shè)置在供給口和基板的表面，通過熔融同時(shí)進(jìn)行平坦化層和無機(jī)填充材料的填充。
分別進(jìn)行平坦化層的形成和無機(jī)填充材料的填充時(shí)，無機(jī)填充材料平坦化后形成平坦化層，此時(shí)被研磨削掉后的Si、Ge等無機(jī)物，因形成頭時(shí)的腐蝕，在腐蝕停止層以下引起側(cè)面腐蝕，所以此部分的厚度應(yīng)盡量薄，一般在5μm以下，優(yōu)選3μm以下，最優(yōu)選在1μm以下。
以下對本發(fā)明的第4實(shí)施例用附圖進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖11(1)～圖16(2)是說明根據(jù)本實(shí)施例的噴墨記錄嘴的步驟的步驟說明圖。
首先，在外形6英寸φ，厚1mm的氧化鋁基板101的中心部，用切粒機(jī)切削加工制成從里面供給油墨的貫通孔102。油墨供給口的寬為200μm、長為100μm。
此時(shí)，為確?；宓膹?qiáng)度，如圖2所示將供給口分割成多個(gè)，內(nèi)部設(shè)置橫梁105可使強(qiáng)度增加。此橫梁的間距為10mm，橫梁寬為5mm。另外一方面，連接上部的溝107深為200μm。
如圖11(2)那樣將加工的基板翻轉(zhuǎn)，置于碳舟上，將粒徑50μm以下的Si粉末填充到基板上和油墨供給口，1500℃熔融，形成多晶硅層424和供給口的填充部分403。此時(shí)基板，上面的多晶硅層424平均厚為70μm。冷卻后，取出基板研磨表面使平坦，消磨多晶硅層427到5μm厚。
其后，在基板表面上堆積SiN薄膜14000埃作為腐蝕停止層408。成膜條件是SiH4/NH3/N2＝160∶400∶2000sccm，壓力1600mtorr，基板溫度300℃，RF1400KW。
進(jìn)而為了使噴出油墨的噴墨用加熱器的放熱良好，在其上層疊P摻雜N型多晶硅層409。成膜條件是SiH4/PH3(H2稀釋0.5％)/H2＝250∶200∶1000sccm，壓力1200mtorr，基板溫度300℃，RF1.6KW。
在此放熱層上堆積15000埃SiOx作為絕緣層704，在油墨供給口的兩側(cè)間隔42μm設(shè)置厚400埃、24μm□的TaSiN加熱器705。各加熱器連接厚3000埃的Al布線706，使能夠分別供給電信號。
加熱器上層疊作為保護(hù)膜707的SiN3000埃、作為耐氣蝕膜709的Ta2300埃。
為提高樹脂制噴嘴的密合性，如圖13(4)那樣形成厚2μm的耐堿性膜(HIMAL商品名，日立化成社制)418。加熱器部分形成圖形。
涂布20μm作為感光樹脂的聚甲基異丙烯基酮(ODUR-1010商品名東京應(yīng)化社制)，形成圖形。形成如圖14(1)的油墨流路型材料419。進(jìn)而涂布如表1所示的感光樹脂層420 12μm成型，在如圖14(2)所示的各加熱器正上方形成噴墨口421。
為保護(hù)噴嘴形成面一側(cè)，用橡膠類抗蝕劑(OBC商品名東京應(yīng)化社制)形成保護(hù)膜422。
將此基板浸漬在22％的TMAH水溶液中腐蝕。腐蝕劑溫度83℃，腐蝕時(shí)間3小時(shí)。
如圖15(1)所示，進(jìn)行腐蝕，停止在腐蝕停止層前。腐蝕停止層上沒有龜裂，沒有出現(xiàn)腐蝕液向流路形成樹脂層或噴嘴部的浸入。
然后，如圖15(2)所示，用CDE法除去腐蝕停止層的SiN和其上的鎢層。腐蝕條件是CF4/O2＝300/250sccm，RF800W、壓力250mtorr。
除去保護(hù)膜后，如圖16(2)所示，在乳酸甲酯中用超聲波除去流路形成樹脂，形成油墨流路425，完成如圖18的噴墨記錄頭。
用此噴墨記錄頭，以4.5pl的油墨滴、噴出頻率8KHz進(jìn)行打印測試，在20mm寬范圍的整個(gè)區(qū)域，沒有出現(xiàn)打印模糊、濃度不均、油墨不噴出，可以得到高質(zhì)量的打印物。
(實(shí)施例5)以下，按照順序就基于本發(fā)明第5實(shí)施例噴墨頭的制作方法進(jìn)行說明。省略與實(shí)施例4相同的符號。
用切削加工在外形6英寸φ、厚630μm的氧化鋁基板上開通寬300μm、長20mm的貫通孔402。
用鉆石磨石進(jìn)行切割加工，加工條件是用粒度400的鉆石刀片、55.6mmφ的刀片，在2500轉(zhuǎn)，設(shè)定切入量為50μm，進(jìn)刀速度為5mm/sec。
在表面平坦的船式板上放置基板，在形成的供給口和基板表面上放置平均粒徑50μm以下的粉末狀的Ge，然后在98℃熔融多晶化而緊密地填充加工后的基板。
然后，研磨Ge的填充部分，使氧化鋁表面的Ge層厚為5μm?？刂票砻娴陌纪乖?000埃以下。
用等離子體CVD法在平坦的基板上堆積2μm的SiN，形成腐蝕停止層。成膜條件是SiH4/NH3/N2＝160/400/2000sccm、壓力1600mtorr、基板溫度300℃，RF1400W。
進(jìn)而用CVD法堆積鎢層。成膜條件是WF6/H2/SiH4＝300/3000/100sccm、壓力100mtorr、基板溫度400℃，進(jìn)而用等離子體CVD法層疊SiO2膜8000埃形成圖形，形成蓄熱層。成膜條件是SiH4/N2O/N2＝250/1200/4000sccm、壓力1800mtorr、基板溫度300℃，RF1800W。
在其上層疊AlCu3000埃形成圖形，形成下層布線電極。
進(jìn)而用等離子體CVD法，以與所述相同的條件層疊SiO2膜12000埃，形成層間絕緣膜。進(jìn)而在層間絕緣膜上形成接觸孔。
與油墨供給口組合形成作為油墨噴出壓力產(chǎn)生元件的加熱器部分。是用濺射法層疊TaSiN膜500埃形成圖形作為加熱器材料。進(jìn)而層疊AlCu膜2000埃作為供電用的上層電極形成圖形。
為了提高加熱器的耐久性，用等離子體CVD層疊SiN膜3000埃。然后用濺射法在其上層疊2300埃的Ta膜作為耐氣蝕膜。
為提高樹脂制噴嘴的密合性，在形成厚2μm的耐堿性膜(HIMAL商品名日立化成社制)同時(shí)，通過形成圖形除去加熱器部分。
作為感光樹脂涂布20μm的聚甲基異丙烯基酮(ODUR-1010商品名，東京應(yīng)化社制)形成圖形，形成油墨流路型材料。進(jìn)而涂布如表1所示的感光樹脂層12μm成型，形成噴墨口。
為保護(hù)噴嘴形成面一側(cè)，用橡膠類抗蝕劑(OBC商品名東京應(yīng)化社制)形成保護(hù)膜。
將此基板浸漬在22％的TMAH水溶液中腐蝕。腐蝕劑溫度83℃，腐蝕時(shí)間3小時(shí)。
腐蝕到腐蝕停止層為止。腐蝕停止層上沒有龜裂，沒有出現(xiàn)腐蝕液向流路形成樹脂層或噴嘴部浸入的情況。
然后用CDE法除去腐蝕停止層的SiN和其上的鎢層。腐蝕條件是CF4/O2＝300/250sccm，RF800W、壓力250mtorr。
除去保護(hù)膜后，在乳酸甲酯中通超聲波除去流路形成樹脂，形成流路，制成噴墨記錄頭。
此噴墨記錄頭與電氣外部布線相連，以4.5pl的噴出墨滴、噴出頻率8KHz進(jìn)行打印測驗(yàn)，在20mm范圍的全部區(qū)域，沒有出現(xiàn)打印模糊、濃度不均、油墨不噴出，得到高質(zhì)量的打印件。
如上所述，根據(jù)上述實(shí)施例4、5，用機(jī)械加工在陶瓷板上形成油墨供給口、通過在其上層疊高放熱性的層，使其具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的蓄熱性和放熱性平衡，制得噴墨記錄頭用的基板。
用成本低、面積大的陶瓷基板能提供可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量打印的噴墨記錄頭。
基于如上所述的本發(fā)明，在陶瓷板上用機(jī)械加工形成油墨供給口，通過用SiN膜在其上層疊放熱性高的層，使其具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的蓄熱性和放熱性平衡，制得噴墨頭用的基板。
用成本低、面積大的陶瓷基板提供能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量打印的噴墨頭。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭的制造方法，所述噴墨頭是在基板上設(shè)置噴墨壓力產(chǎn)生元件，在與噴墨壓力產(chǎn)生元件相對的板側(cè)設(shè)置噴出口，使油墨內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，從該噴出口噴出油墨，其特征在于有以下步驟在陶瓷基板上形成成為油墨供給口的貫通孔的步驟、在該貫通孔內(nèi)熔融填充材料、填充的步驟、使被填充材料填充的基板的貫通孔部分平坦化的步驟、在貫通孔部分被平坦化的基板表面上層疊氮化硅膜的步驟、在該氮化硅膜上層疊高熱傳導(dǎo)材料層的步驟、在該高熱傳導(dǎo)材料層上形成所述噴墨壓力發(fā)生元件的步驟、在具有所述噴墨壓力產(chǎn)生元件的基板上形成具有噴出口的油墨噴出部分的步驟、和從有該油墨噴出部分的基板除去所述填充材料的步驟。
2.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述的陶瓷基板的油墨供給口加工部分是利用在生片焙燒前模塑成形而形成的。
3.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述陶瓷等耐熱基板的油墨供給口加工部分是在生片焙燒后，利用機(jī)械加工而形成的。
4.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述基板平坦化步驟是在所述填充材料的填充步驟后，為了填充基板表面上的空隙，在基板表面上形成無機(jī)材料層、通過使該無機(jī)材料層平坦化而進(jìn)行的。
5.權(quán)利要求4所述的噴墨頭制造方法，其特征在于前述無機(jī)材料層是由以硅為主成分的材料構(gòu)成的。
6.權(quán)利要求4所述的噴墨頭制造方法，其特征在于形成前述無機(jī)材料的步驟是用CVD法成膜的。
7.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述填充材料加到供給口內(nèi)和基板表面，填充供給口和基板表面的空隙。
8.權(quán)利要求7所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述無機(jī)材料層是由以硅為主成分的材料組成的。
9.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述填充材料是含有硅的化合物。
10.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述填充材料是含有Ge的化合物。
11.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述陶瓷基板是以氧化鋁為主成分的基板。
12.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述高熱傳導(dǎo)材料層是以多晶硅、鎢或碳化硅為主成分。
13.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于所述高熱傳導(dǎo)材料層的層厚為10～40μm。
14.權(quán)利要求1所述的噴墨頭制造方法，其特征在于除去所述填充材料的步驟是用堿液腐蝕。
15.噴墨頭用基板，具有用于噴出油墨的噴墨壓力產(chǎn)生元件，具有貫通孔的陶瓷基板、在該陶瓷基板的所述元件形成側(cè)層疊的氮化硅膜、和在該氮化硅膜上層疊高熱傳導(dǎo)材料層。
16.權(quán)利要求15所述的噴墨頭用基板，其特征在于所述陶瓷基板是以氧化鋁為主成分的基板。
17.權(quán)利要求15所述的噴墨頭用基板，其特征在于所述高熱傳導(dǎo)材料層是以多晶硅、鎢或碳化硅為主成分的。
18.權(quán)利要求15所述的噴墨頭用基板，其特征在于所述高熱傳導(dǎo)材料層的層厚是10～40μm。
19.噴墨頭，具有作為油墨供給口的貫通孔的陶瓷基板、在該陶瓷基板的所述元件形成側(cè)層疊的氮化硅膜、在該氮化硅膜上層疊的高熱傳導(dǎo)材料層、在該高熱傳導(dǎo)材料層上層疊的蓄熱層、在該蓄熱層上形成的用于噴出油墨的油墨噴出壓力產(chǎn)生元件、在該油墨噴出壓力產(chǎn)生元件上形成的油墨噴出口、連通該油墨噴出口和所述油墨供給口的油墨流路。
20.權(quán)利要求19所述的噴墨頭，其特征在于所述油墨供給口通過橫梁連接，排列成直線。
21.權(quán)利要求20所述的噴墨頭，其特征在于與所述油墨供給口鄰接的橫梁在基板的噴墨元件面?zhèn)刃纬煽障恫俊?br> 全文摘要
上述的課題是噴墨頭的制造方法，所述噴墨頭是完整的多氣泡噴墨的低成本化，通過具有以下步驟的噴墨頭制造方法而實(shí)現(xiàn)。在基板上設(shè)置噴墨壓力產(chǎn)生元件，在與噴墨壓力產(chǎn)生元件相向的盤側(cè)配置噴出口，使油墨內(nèi)產(chǎn)生氣泡，從該噴出口噴出油墨，其特征在于在陶瓷基板上形成油墨供給口的貫通孔的步驟、在該貫通孔內(nèi)熔融填充無機(jī)物的步驟、使填充了無機(jī)物的基板的貫通孔部平坦化的步驟、在貫通孔部分被平坦化的基板表面上層疊高熱傳導(dǎo)材料層的層疊步驟、在該高熱傳導(dǎo)材料層上形成所述噴墨壓力產(chǎn)生元件的步驟、在有所述噴墨壓力產(chǎn)生元件的基板上形成有噴出口的油墨噴出部分的步驟、和從有該油墨噴出部分的基板除去所述填充材料的步驟。
文檔編號B41J2/16GK1421318SQ02152768
公開日2003年6月4日 申請日期2002年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月27日
發(fā)明者德永博之 申請人:佳能株式會(huì)社