液體排出頭用基板、液體排出頭和其製造方法
2023-06-08 16:35:26 2
專利名稱：液體排出頭用基板、液體排出頭和其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種從排出口排出墨水等液體形成液滴的液體排出頭用基板、使用該液體排出頭用基板的液體排出頭和其製造方法。
背景技術：
過去，作為噴墨頭的主要部分的記錄元件基板如圖18所示那樣，作為記錄元件基板501在基板502上由成膜技術形成電配線和構成充填有墨水的液室的構件523等而構成。作為基板502，例如使用厚0.5～1mm的Si基板。在基板502開設有用於從外部將液體接受到液室內的、由長槽狀的貫通口構成的多個墨水供給口503。在基板502上的位於各墨水供給口503兩側的位置分別各1列地以交錯狀排列電熱變換元件504。
液室與各墨水供給口503連通，內含形成於各墨水供給口503的兩側的電熱變換元件504地形成。在液室內形成從墨水供給口503通到各電熱變換元件504上的位置的墨水流路的墨水流路壁507，在各電熱變換元件504的上方開設有排出口508。另外，在基板502上形成用於將電力供給到各電熱變換元件504的由Al等構成的電配線(圖中未示出)。該電配線連接到與外部的電力供給源相連的電極部分505。電極部分505設在基板502上的縱向的兩端附近並具有排列多個形成的由Au等製成的被稱為凸點的連接構件506。
隨著近年的以光級為代表的那樣的記錄圖像的多色化、高畫質化，作為噴墨頭實現了噴嘴(墨水排出口)數量的增加、噴嘴密度的窄節距化等。因此，形成於記錄元件基板上的電熱變換元件也實現了數量的增加、窄節距化。此外，隨著電熱變換元件的高功能化，設於電極部分505的電極片上的凸點506也實現了數量的增加、窄節距化。
為此，出於將從頭外部供給的電力引導至電熱變換元件的電配線也實現低電阻化的需要，討論了在基板上的厚膜化。
然而，在上述已有技術中，如凸點等連接構件506的形成在作為記錄元件基板501的記錄頭晶片的上層形成本次討論厚膜化的電配線後作為別的工序進行，則厚膜化的電配線的形成本身需要時間，此外，噴墨頭的製造工序數增加，存在成本變高的問題。
發明內容
本發明就是鑑於上述已有技術存在的未解決的問題而作出的，其目的在於提供一種液體排出頭用基板、使用該液體排出頭用基板的液體排出頭和其製造方法，該液體排出頭用基板、使用該液體排出頭用基板的液體排出頭和其製造方法作為用於進行具有排出能量發生部分的基板與外部配線之間的電連接的電極片，使用由與排出能量發生部分的驅動迴路的共用配線相同的成膜工序成膜的相同材料的金屬膜，從而可實現製造成本的降低等。
本發明的另一目的在於提供一種液體排出頭用基板，該液體排出頭用基板作為由從排出能量發生部分發生的排出能量排出液體的液體排出頭用基板，包含作為由電鍍法形成的金屬膜的用於將電力供給到排出能量發生部分的電配線和由電鍍法使用與電配線相同金屬材料形成、用於接受從液體排出頭用基板的外部供給到電配線的電力的電極片。
圖1為作為本發明的實施例的噴墨記錄頭用基板的示意的透視圖。
圖2A-2B為圖1的噴墨記錄頭用基板的示意截面圖。
圖3A-3B為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖4為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖5為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖6為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖7為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖8為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖9A-9B為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖10A-10B為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖11為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖12為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖13為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖14為說明製作本實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖15為說明製作本發明另一實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖16為說明製作另一實施例的噴墨記錄頭用基板的工序的示意圖。
圖17為另一實施例的噴墨記錄頭用基板的示意截面圖。
圖18為已有技術的噴墨記錄頭用基板的示意透視圖。
具體實施例方式
圖1為作為本發明的液體排出頭用基板的實施例的噴墨記錄頭用基板的示意透視圖，在矽基板101形成墨水供給口115、用於供給記錄頭驅動用電力的厚膜的金屬膜110a、110b。在該圖中，沿2A-2A的截面中的墨水排出口113近旁的截面示於圖2A，另外，沿2B-2B的截面中的1個電極片近旁的截面示於圖2B。
在圖2A中，符號102為在矽基板101上由SiO2製成的蓄熱層，符號103為發熱電阻體層，符號104A為個別鋁配線，符號104b為電極用鋁配線，符號106為作為發生排出墨水所用的能量的排出能量發生部分的發熱部分，符號110a為將驅動電力供給到個別鋁配線104a的由厚膜的金屬膜形成的共用配線，符號107為兼有個別鋁配線104a與共用配線110a的緊貼性提高和耐腐蝕性的由高熔點金屬材料製成的緊貼提高層，符號114為墨水流路，符號113為墨水排出口，符號112為形成墨水流路114和墨水排出口113的流路形成層，符號111為實現共用配線110a與流路形成層112的緊貼併兼作絕緣膜的樹脂層。另外，在圖2B中，符號110b為與共用配線110a電導通將從外部供給的電力用於發熱部分106的發熱的電極片。
在本實施例中，以使用墨水作為由本發明的排出頭排出的液體的排出頭為例，所以，例如墨水排出口為液體排出口的一實施例，墨水流路為液體流路的一實施例。
在本實施例中，對應於各發熱部分106設置排出墨水的多個墨水排出口113，在噴墨記錄頭用基板上，由厚膜的金屬膜形成的共用配線110a沿由多個墨水排出口113形成的墨水排出口列和與各墨水排出口113連通的墨水供給口115形成。共用配線110a也可平行於墨水排出口列或墨水供給口115形成，或將3者形成為與墨水排出口列和墨水供給口115雙方平行的關係。通過採用這樣的任一構成，可提高塗覆到用於形成後述的那樣的墨水流路114的後除的型材的上層的噴嘴材料112的平坦性。
在本實施例的噴墨記錄頭用基板的形式中，在用於將驅動電力供給到發熱部分106的個別鋁配線104a的由厚膜的金屬膜形成的共用配線110a的形成中使用金(Au)作為兼有緊貼性提高和耐腐蝕性的緊貼提高層107和在該緊貼性提高層上形成的金屬材料。另外，在電連接用於將驅動電力供給到發熱部分106的個別鋁配線104a的共用配線110a與外部的電極片110b的形成中也同樣使用金(Au)作為金屬材料。然後，形成於矽基板101的無機金屬層的最上層、共用配線110a的下層的緊貼提高層107的寬度比由厚膜的金屬膜形成的共用配線110a的線寬大地形成。
此時，共用配線110a與電極片110b在同一工序由電鍍法同時形成。為此，可應對伴隨著墨水排出口的多數化的基板上構造的高集成化帶來的電配線的低電阻化的要求，可實現共用配線110a的厚膜化，同時，還可形成電極片，所以，可實現製造工序的短縮化和成本降低。
下面參照圖3A～圖13詳細說明用於將驅動電力供給到其發熱部分106的個別鋁配線104a的共用配線110a和電極片110b的形成和使用其電鍍法的製造方法。
在矽基板101由真空成膜法等形成由SiO2構成的蓄熱層102、發熱電阻體層103、個別鋁配線104a、電極用鋁配線104b、及保護膜105。然後，由光刻技術形成圖案，形成用於獲得共用配線110a與個別鋁配線104a之間和電極片110b與電極用鋁配線104b之間的電導通的通孔100(圖3A和圖3B)。最好在個別鋁配線104a和電極用鋁配線104b與保護膜105間形成SiO2等的層間絕緣膜。另外，在處於電極片110b下方的蓄熱層102與電極用鋁配線104b之間未層積發熱電阻體層103(圖3B)。在這裡，在共用配線110a的與發熱部側端部相反側的圖中未示出的端部的下方存在未形成個別鋁配線104a的區域，因此，電極用鋁配線104b與共用配線110a電導通。這樣，從電極片110b供給的電力通過電極用鋁配線104b、共用配線110a、個別鋁配線104a在發熱部分106的發熱電阻體層103的部位變換成熱。
然後，作為高熔點金屬材料例如由真空成膜裝置等按預定的厚度全面成膜形成例如TiW等緊貼提高層(勢壘金屬)107(圖4)。
然後，由真空成膜裝置等按預定的厚度作為配線用金屬全面成膜形成優良的電鍍用導體的金(Au)層108(圖5)。
此後，在電鍍用導體的金層108的表面由旋塗法塗覆正型的光刻膠109(圖6)。此時，比共用配線110a在基板上的高度高地塗覆較厚的光刻膠109。
然後，為了由光刻法進行光刻膠曝光·顯影以露出形成共用配線110a和電極片110b的部位的電鍍用導體的金層108地除去光刻膠109，進行成為電鍍用的型材的光刻膠的形成(圖7)。
此後，由電解電鍍法在亞硫酸金鹽的電解液中使預定的電流流到電鍍用導體的金層108，使金在未由光刻膠109覆蓋的預定的區域析出(圖8)，從而同時形成共用配線110a(圖8)和電極片110b(圖中未示出)。
然後，由光刻法僅在共用配線110a的下層的由高熔點金屬材料形成的緊貼提高層107的、希望比共用配線110a的寬度更寬地留下的區域相對成為電鍍用型材的正型的光刻膠109進行曝光·顯影，將成為緊貼提高層107的掩模的光刻膠109僅留下預定區域(圖9A)。此時，除去用於電極片110b的形成的光刻膠109(圖9B)。
然後，通過使電鍍用導體的金層108在含氮系有機化合物、碘、及碘化鉀的腐蝕液中浸漬預定時間，從而將共用配線110a的最表層、電極片110b的最表層、及電鍍用導體的金層108腐蝕除去(圖10A和圖10B)。這樣，使由TiW等高熔點金屬材料構成的緊貼提高層(勢壘金屬)107露出。
然後，在光刻膠109的剝離液中浸漬預定的時間，從而進行光刻膠109的除去，僅在共用配線110a的下層的緊貼提高層107的、希望比共用配線110a的寬度大地留下的區域使電鍍用導體的金層108露出(圖11)。
此後，將從共用配線110a的下端伸出的電鍍用導體的金層108的一部分作為掩模，使由TiW等高熔點金屬材料構成的緊貼提高膜(勢壘金屬)107在H2O2系的腐蝕液中浸漬預定時間，從而除去露出的高熔點金屬材料(圖12)。此時，緊貼提高層107的端部比其上的金層108更加受到過腐蝕，但使該部分不處於共用配線110a的下側地在圖11所示工序中餘留下緊貼提高層107。此時，處於電極片110b的下端周邊的緊貼提高層107也被除去。此時，雖然位於電極片110b下端的緊貼提高層107的一部分被過腐蝕(參照圖2B)，但該部位在後面的工程中由密封用樹脂完全地覆蓋包含電極片110b的電連接部分整體，所以，不對產品的質量產生影響，相反可能減小電極片110b的節距間隔。
然後，使不需要的作為掩模使用的電鍍用導體的金層108的部位浸漬到含氮系有機化合物、碘、及碘化鉀的腐蝕液中預定時間將其除去，從而可使共用配線110a的下層的緊貼提高層107留下得比共用配線110a的寬度大(圖13)。此時，由金(Au)形成的共用配線110a和電極片110b的表層多少有些溶解並不成為製造上的問題。
此後，由旋塗法按任意的厚度塗覆用於提高共用配線110a與流路形成層112的緊貼併兼作絕緣膜的成為樹脂層111的例如聚醚-醯胺樹脂。
此後，在樹脂層111上按任意的厚度由旋塗法從與墨水流路114相當的後除的型材上塗覆用於形成流路形成層112的材料，用光刻法進行曝光·顯影，形成排出墨水的多個墨水排出口113和與該墨水排出口113連通的墨水流路114，獲得圖1和圖2所示那樣的噴墨記錄頭用基板。
在這樣寬度不比共用配線110a的線寬大地形成緊貼提高層107的已有構成的場合，存在發生由共用配線110a下端的緊貼提高層107的過腐蝕產生的空間引起的氣泡聚集的危險，但由於如本實施例那樣在作為共用配線110a形成的厚膜的金屬膜的下層具有比共用配線110a的線寬大的寬度地形成由高熔點金屬材料製成的緊貼提高層107，所以，即使塗覆兼作共用配線110a的表層的絕緣膜的樹脂層111，也不會在共用配線110a的下層發生氣泡聚集。為此，相對形成與墨水排出口113連通的墨水流路114的流路形成層112的剝離的問題等可提高可靠性。
在圖7所示工序中，由光刻法進行光刻膠的曝光·顯影，除去形成共用配線110a的部位的光刻膠109，進行成為電鍍用的型材的光刻膠的形成，但在已有的電鍍技術中，電鍍過程途中的光刻膠膜的截面形狀成為朝下端稍擴展的那樣的梯形。為此，形成的共用配線110a的截面形狀多成為朝上側稍伸出成房簷狀的那樣的倒梯形。為此，在由共用配線110a的房簷狀下部和電鍍用導體的金層108的上部形成的空間形成流路形成層112的材料不能充分地充填，存在墨水流路114與共用配線110a的分離不良的危險。
以下說明用於事先更確實地防止這樣的問題發生的實施例。
在與上述圖7相當的工序中，通過沿光刻膠109的膜厚方向逐漸調整曝光裝置的聚焦條件和顯影條件，將顯影后的光刻膠109的截面形狀形成具有隨著遠離矽基板101而覆蓋矽基板101那樣的傾斜面的房簷狀的端部(圖15)。
此後，在與上述圖8相當的工序中，通過由電鍍法形成由金(Au)製成的厚膜的金屬膜，從而獲得具有朝下方(矽基板側)擴展的斜面的梯形截面的共用配線110a(圖16)。
經過與上述圖9～圖14所示各工序相當的工序，可獲得具有圖17所示那樣的截面形狀的記錄頭基板。按照該構成，可沿朝下變寬的共用配線110a的端部的斜面相對共用配線110a不產生間隙地形成樹脂層111，可更確實地防止產生上述那樣的問題。即，用於提高流路形成層112與共用配線110a的緊貼性的樹脂層111即使在越過由厚膜的金屬膜形成的共用配線110a的端部的場合也可獲得穩定的覆蓋性。另外，在樹脂層111上按任意的厚度由旋塗法塗覆用於形成流路形成層112的材料，由光刻法進行曝光·顯影，形成排出墨水的多個墨水排出口113和與該墨水排出口113連通的墨水流路114，但在此時，由共用配線110a的端部的向上斜面可更平坦地形成處於墨水流路114與共用配線110a間的流路形成層112的最表面。
權利要求
1.一種液體排出頭用基板，由從排出能量發生部分發生的排出能量從液體排出口排出液體；其特徵在於包含用於將電力供給到上述排出能量發生部分的電配線，該電配線為由電鍍法形成的金屬膜；及接受從上述液體排出頭用基板的外部供給到上述電配線的電力的電極片，該電極片使用與上述電配線相同的金屬材料由電鍍法形成。
2.根據權利要求1所述的液體排出頭用基板，其特徵在於當電鍍形成上述電配線時，上述電極片也由電鍍形成。
3.根據權利要求1所述的液體排出頭用基板，其特徵在於在上述電配線的下層形成緊貼提高層，該緊貼提高層的寬度比上述電配線的線寬度寬。
4.根據權利要求1所述的液體排出頭用基板，其特徵在於在上述電極片的下層形成緊貼提高層，該電極片的寬度比上述電配線的線寬度窄。
5.根據權利要求1所述的液體排出頭用基板，其特徵在於上述電配線沿由多個上述液體排出口形成的液體排出口列設置。
6.根據權利要求1所述的液體排出頭用基板，其特徵在於上述電配線沿向上述液體排出口供給的液體供給口設置。
7.根據權利要求1所述的液體排出頭用基板，其特徵在於上述電配線的截面形狀為具有朝下方變寬的斜面的梯形。
8.根據權利要求7所述的液體排出頭用基板，其特徵在於經由覆蓋上述電配線上方的樹脂層設置液路形成層，該液路形成層用於形成上述液體排出口和將液體引導至該液體排出口的液體流路。
9.一種液體排出頭，由從排出能量發生部分發生的排出能量從液體排出口排出液體；其特徵在於包含用於將電力供給到上述排出能量發生部分的電配線，該電配線為由電鍍法形成的金屬膜；接受從上述液體排出頭用基板的外部供給到上述電配線的電力的電極片，該電極片使用與上述電配線相同的金屬材料用電鍍法形成；及流路形成層，該流路形成層經由覆蓋上述電配線上方的樹脂設置，並形成上述液體排出口和將液體引導至該液體排出口的液體流路。
10.根據權利要求9所述的液體排出頭，其特徵在於當電鍍形成上述電配線時上述電極片也由電鍍形成。
11.根據權利要求9所述的液體排出頭，其特徵在於在上述電配線的下層形成緊貼提高層，該緊貼提高層的寬度比上述電配線的線寬度寬。
12.根據權利要求9所述的液體排出頭，其特徵在於在上述電極片的下層形成緊貼提高層，該電極片的寬度比上述電配線的線寬度窄。
13.根據權利要求9所述的液體排出頭，其特徵在於上述電配線沿由多個上述液體排出口形成的液體排出口列設置。
14.根據權利要求9所述的液體排出頭，其特徵在於上述電配線沿向上述液體排出口供給的液體供給口設置。
15.根據權利要求9所述的液體排出頭，其特徵在於上述電配線的截面形狀為具有朝下方變寬的斜面的梯形。
16.一種液體排出頭用基板的製造方法，該液體排出頭用基板由從排出能量發生部分發生的排出能量從液體排出口排出液體；其特徵在於包含由電鍍法形成用於將電力供給到上述排出能量發生部分的作為電配線的金屬膜的工序；及用電鍍法使用與上述電配線相同的金屬材料形成用於接受從上述液體排出頭用基板的外部供給到上述電配線的電力的電極片的工序。
17.根據權利要求16所述的液體排出頭用基板的製造方法，其特徵在於在與用電鍍形成上述電配線的工序相同的工序中，上述電極片也由電鍍形成。
18.根據權利要求16所述的液體排出頭用基板的製造方法，其特徵在於在形成上述電配線的工序之前具有在該電配線的下層形成緊貼提高層的工序，在形成上述電配線的工序之後具有比上述電配線的線寬度寬地留下該緊貼提高層的寬度的工序。
19.根據權利要求16所述的液體排出頭用基板的製造方法，其特徵在於在形成上述電極片的工序之前具有在該電極片的下層形成緊貼提高層的工序，在形成上述電極片的工序之後具有比上述電極片的線寬度窄地留下該緊貼提高層的寬度的工序。
20.根據權利要求16所述的液體排出頭用基板的製造方法，其特徵在於上述電配線沿由多個上述液體排出口形成的液體排出口列形成。
21.根據權利要求16所述的液體排出頭用基板的製造方法，其特徵在於上述電配線沿向上述液體排出口供給的液體供給口形成。
22.根據權利要求16所述的液體排出頭用基板的製造方法，其特徵在於上述電配線的截面形狀為具有朝下方變寬的斜面的梯形。
23.根據權利要求22所述的液體排出頭用基板的製造方法，其特徵在於在形成上述電配線的工序之後，具有形成覆蓋該電配線上方的樹脂層的工序和經由該樹脂層形成用於形成上述液體排出口和將液體引導至該液體排出口的液體流路的液路形成層的工序。
全文摘要
本發明提供液體排出頭用基板、液體排出頭和其製造方法。在與用於將電力供給到排出能量發生部分的共用配線相同的工序製作將液體排出頭連接到外部配線的電極片，從而減少工時。對於具有將電力供給到排出能量發生部分的電極片和共用配線的液體排出頭用基板，在對金屬膜的共用配線進行電鍍成膜的工序中作為相同材料的金屬膜對電極片進行電鍍成膜，從而可減少液體排出頭製造工時。
文檔編號B41J2/05GK1628984SQ2004101022
公開日2005年6月22日 申請日期2004年12月16日 優先權日2003年12月16日
發明者伊部智, 尾崎照夫, 今仲良行, 初井琢也, 小野賢二, 齊藤一郎, 橫山宇, 坂井稔康, 柴田和昭 申請人:佳能株式會社