DE60033218T2

DE60033218T2 - Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstosskopfes, damit hergestellter Flüssigkeitsausstosskopf, Kopfkassette, Flüssigkeitsausstossvorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Siliziumplatte und damit hergestellte Siliziumplatte

Info

Publication number: DE60033218T2
Application number: DE60033218T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Ohta-ku Suzuki; Toshio Ohta-ku Kashino; Masashi Ohta-ku Miyagawa; Hiroaki Ohta-ku Mihara
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2020-07-01
Also published as: JP2011020452A; DE60033218D1; JP4702963B2; EP1065059A3; EP1065059A2; US6569343B1; EP1065059B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kollektiven Herstellung einer Vielzahl von Siliciumplättchen durch Bilden von einer Vielzahl von funktionellen Einheiten auf einer Silicium-Halbleiterscheibe und Teilen der Silicium-Halbleiterscheibe für jede funktionelle Einheit. Die funktionelle Einheit kann als eine Mündungsplatte zur Herstellung eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes verwendet werden, der für einen Drucker zum Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmedium anwendbar ist.
Verwandter Stand der Technik
Zum Verbessern der Genauigkeit der Punktplatzierung des Flüssigkeitstropfens durch einen Tintenstrahlkopf, der ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf ist, wurde herkömmlich eine sich verjüngende Mündung angewendet, welche im Grundabschnitt an der Seite der Flüssigkeitskammer dicker und am vorderen Endabschnitt an der Ausstoßanschlussseite dünner ist, mit einem Querschnitt, der sich graduell zu dem vorderen Endabschnitt hin verringert. Zum Bilden einer solchen sich verjüngenden Mündung auf einer Mündungsplatte wurde zum Beispiel Galvanoformung auf einer Nickellage, Lochbildung auf einer Harzlage mit einem Excimerlaser und Lochbildung auf einer rostfreien Stahllage durch Pressen angewendet.
Ebenso offenbart das offengelegte europäische Patent Nr. EP-A-0 921 004 die Verwendung von Silicium (Si) für die Mündungsplatte des Tintenstrahlkopfes. Die schriftliche Darstellung dieses Patents beschreibt die Bildung einer Mündungsplatte, welche aus Silicium besteht und Ausstoßmündungen aufweist, durch Schleifen eines Siliciumplättchens, in welchem durchgehende Löcher in einer Dicke von 10 μm bis 150 μm gebildet wurden. Zum Bilden von solchen Ausstoßmündungen wurde ein Verfahren der Ionenstrahl-Bearbeitung (im Vakuum), der Excimerlaser-Bearbeitung und des Ätzens (Trockenätzen oder Nassätzen) beschrieben.
Ebenso offenbart das US Patent Nr. 5,498,312 für das Siliciummaterial eine Technologie zum Ausführen des Plasmaätzens, welches eine Mischung von Ätzgas wie SF₆, CF₄ oder NF₃ und eines Passivierungsgases wie CHF₃, C₂F₄, C₂F₆, C₂H₂F₂ oder C₄H₈ in eine Kammer einführt und eine Plasmadichte von 10¹² Ionen/cm³ oder höher und einen Energiebereich von 1 eV bis 4 eV anwendet, um die Ätzrate zu erhöhen und den Nachteil des Maskierens zu verhindern.
Das zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Mündungsplatte für den Tintenstrahlkopf unter Anwendung von Silicium, das in dem zuvor genannten offengelegten europäischen Patent Nr. EP-A-0921004 offenbart ist, bezieht einen Schritt des Herstellens eines Siliciumplättchens, das dicker als die vorbestimmte Dicke der Mündungsplatte ist, und Eindringen in ein solches Siliciumplättchen ein, und ist folglich relativ zeitaufwendig, so dass es immer noch Raum für die Verbesserung in der Massenproduktion gibt.
Ebenso ist in dem Fall des Ätzens des Siliciumplättchens mit dem in dem zuvor genannten US-Patent Nr. 5,498,312 beschriebenen Verfahren die Tiefe des geätzten Loches wenig kontrollierbar und die Fluktuation in der geätzten Tiefe, was von der Fluktuation in dem Material herrührt, welches die Siliciumplatte aufbaut, und kann nicht gesteuert werden, so dass es schwierig ist, die Löcher mit zufrieden stellender Präzision zu bilden.
Das US-Patent Nr. 5,071,792 offenbart eine Verfahrenstechnik für eine Halbleiterscheibe, die eine extrem dünne Halbleiterscheibe in eine Vielzahl von abgeschlossenen einen Schaltkreis enthaltenden Baugruppen trennt, ohne die Halbleiterscheibe direkt zu handhaben. Ein Trägermaterial wird durch Bilden eines Kerbenmusters in seine obere Oberfläche gedünnt, wobei die Kerbentiefe die gewünschte Dicke der Baugruppe ist. Ein gegen Polieren widerstandsfähiges Material wird dann in den Kerben gebildet und bis zu einer oberseitigen Passivierungsschicht eingeebnet, welche so gemustert ist, dass sie die Oberfläche von Prüfbereichen freilegt. Das Trägermaterial wird von der Rückseite her bis zum Haltematerial in den Kerben geläppt, was eine dünne Schicht der Halbleiterscheibe übrig lässt. Nachdem das Kerbenmaterial entfernt wurde, werden einzelne Baugruppen von dem Trägermaterialträger abgetrennt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht des Vorhergehenden ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches in der Massenherstellung in exzellenter Weise dazu fähig ist, durchgehende Löcher mit einer gleichmäßigen Form in einer Vielzahl von Einheiten zur gleichen Zeit zu bilden, ohne durch die Fluktuation in der Kristallstruktur von Silicium beeinträchtigt zu werden.
Die hauptsächlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung zum Erreichen des vorstehenden Ziels sind wie folgt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum kollektiven Herstellen einer Vielzahl von Siliciumplättchen durch Bilden einer Vielzahl von funktionellen Einheiten auf einer Silicium-Halbleiterscheibe und Teilen der Silicium-Halbleiterscheibe für jede funktionelle Einheit zur Verfügung. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bildens eines die Plättchen teilenden Musters entsprechend einer äußeren Form jedes Siliciumplättchens durch Trockenätzen auf einer ersten Oberfläche der Silicium-Halbleiterscheibe; einen Schritt des Teilens der Silicium-Halbleiterscheibe durch Dünnen der Silicium-Halbleiterscheibe von einer rückwärtigen Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche bis mindestens zu dem die Plättchen teilenden Muster; und einen Schritt des Versehens jedes Siliciumplättchens mit einem durchgehenden Loch, wobei der Bildungsabschnitt für das durchgehende Loch und das die Plättchen teilende Muster simultan während des Schrittes des Trockenätzens geätzt werden.
Es ist bevorzugt, dass der Schritt des Dünnens der Silicium-Halbleiterscheibe durch Verringern der Dicke der Silicium-Halbleiterscheibe von ihrer rückwärtigen Oberfläche durch ein Verfahren ausgeführt wird, das aus der Gruppe auswählt wurde, die aus Schleifen, Polieren und Ätzen besteht.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Herstellungsverfahren ferner vor dem Schritt des Teilens der Silicium-Halbleiterscheibe einen Schritt zum Bereitstellen eines Bandes auf der Oberfläche der Silicium-Halbleiterscheibe umfasst, um die Festigkeit der Silicium-Halbleiterscheibe während jedem nachfolgenden Schleifen oder Polieren davon aufrecht zu erhalten.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Herstellungsverfahren ferner nach dem Schritt des Teilens der Silicium-Halbleiterscheibe einen Schritt des Abziehens des Bandes umfasst. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Herstellungsverfahren ferner nach dem Schritt des Teilens der Silicium-Halbleiterscheibe einen Schritt des Beförderns der Siliciumplättchen umfasst.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass in dem Herstellungsverfahren das Siliciumplättchen während des Schrittes des Beförderns des Siliciumplättchens aufbewahrt wird.
Überdies ist es bevorzugt, dass in dem Herstellungsverfahren das die Plättchen teilende Muster ausschließlich eines äußeren Umfangs der Halbleiterscheibe gebildet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf zeigt, der ein Siliciumplättchen umfasst.
2 ist eine Querschnittsansicht des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes entlang seines Flüssigkeitsflusspfades, der in 1 gezeigt wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Zusammenbau des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigt, der in 1 und 2 gezeigt wird.
Die 4A1, 4A2, 4B, 4C1, 4C2, 4D1, 4D2, 4E1 und 4E2 sind Ansichten, welche Details eines Verfahrens zur Herstellung einer besonderen Mündungsplatte zeigen, die in 1 und 2 gezeigt wird.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen weiteren Flüssigkeits-Ausstoßkopf zeigt, der ein Siliciumplättchen umfasst.
6 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf entlang seines Flüssigkeitsflusspfades zeigt, der in 4 gezeigt wird.
7 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Zusammenbau des in 5 und 6 gezeigten Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigt.
8A1, 8A2, 8B, 8C1, 8C2, 8D1, 8D2, 8E1 und 8E2 sind Ansichten, welche Details eines Verfahrens zur Herstellung einer besonderen Mündungsplatte zeigen, die in 5 und 6 gezeigt wird.
9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F und 9G sind Ansichten, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigen.
10 ist ein Ablaufdiagramm, welches das Herstellungsverfahren der Mündungsplatte zeigt, das unter Bezug die 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F und 9G zu erklären ist.
11 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf zeigt, der durch Anhaften von vier Kopfhauptkörpern an ein angrenzendes Element einer Mündungsplatte und ein Rahmenelement aufgebaut ist.
12A1, 12A2, 12B, 12C1, 12C2, 12D, 12E1, 12E2, 12F, 12G1 und 12G2 sind Ansichten, welche detaillierte Schritte zur Herstellung einer Mündungsplatte des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes in dem Verfahren zur Herstellung des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigen.
13 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Zusammenbau des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigt, der die Mündungsplatte anwendet, der in den 12A1, 12A2, 12B, 12C1, 12C2, 12D, 12E1, 12E2, 12F, 12G1 und 12G2 gezeigten Schritte anwendet.
14A1, 14A2, 14B1, und 14B2 sind Ansichten, welche eine Variation des Verfahrens zur Herstellung der in den12A1, 12A2, 12B, 12C1, 12C2, 12D, 12E1, 12E2, 12F, 12G1 und 12G2 gezeigten Mündungsplatte zeigen.
15 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät zeigt, das als ein Beispiel des Flüssigkeitsausstoß-Aufzeichnungsgerätes angesehen werden kann, welches mit dem Flüssigkeits-Ausstoßkopf ausgerüstet ist, der ein Siliciumplättchen umfasst.
16A, 16B, 16C und 16D sind Querschnittsansichten, welche den Ablauf des Herstellungsverfahrens zeigen, insbesondere im Bezug auf die Form des Anschlusses, der in der Mündungsplatte in den Verfahrensschritten gebildet wird, die in den 4A1, 4A2, 4B, 4C1, 4C2, 4D1, 4D2, 4E1 und 4E2 gezeigt werden.
17A, 17B und 17C sind Querschnittsansichten, welche eine Variation des Herstellungsverfahrens der Mündungsplatte zeigen, die in Bezug auf die 4A1, 4A2, 4B, 4C1, 4C2, 4D1, 4D2, 4E1 und 4E2 erklärt wurde. 18 ist ein Ablaufdiagramm der Herstellungsschritte einer Mündungsplatte.
19A, 19B, 19C, 19D, 19E, 19F, 19G, 19H und 19I sind Ansichten, welche Details eines anderen Verfahrens zur Herstellung einer besonderen Mündungsplatte zeigen.
20 ist eine Ansicht, welche ein die Plättchen teilendes Muster in einem Herstellungsverfahren einer Vielzahl von Siliciumplättchen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
21A, 21B, 21C und 21D sind Ansichten, welche ein Verfahren zur Herstellung der Mündungsplatte zeigen, in welchem das Herstellungsverfahren der Vielzahl von Siliciumplättchen gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
22A, 22B, 22C und 22D sind Ansichten, welche das Befördern einer Silicium-Halbleiterscheibe in dem Herstellungsverfahren der Mündungsplatte zeigen, die in Bezug auf die 21A, 21B, 21C und 21D erklärt wird.
23 ist eine Ansicht, welche das Befördern der Silicium-Halbleiterscheibe in dem Herstellungsverfahren der Mündungsplatte zeigt, die in Bezug auf die 21A, 21B, 21C und 21D erklärt wird.
24A, 24B und 24C sind Ansichten, welche eine Variation des Beförderns der Silicium-Halbleiterscheibe in dem Herstellungsverfahren der Mündungsplatte zeigen, die in Bezug auf 22A, 22B, 22C, 22D und 23 erklärt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Detail durch ihre Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt.
20 und 21A bis 21D sind Ansichten, welche ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Siliciumplättchen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die vorliegende Ausführungsform verwendet eine Silicium-Halbleiterscheibe 301 als Silicium-Trägermaterial und ein die Plättchen teilendes Muster 301B, das ausschließlich eines äußeren Umfangsabschnitts der Silicium-Halbleiterscheibe 301 gebildet wird (siehe 20).
Die vorliegende Erfindung wendet beim Teilen der Silicium-Halbleiterscheibe 301 das so genannte Verfahren des „vorherigen Zerteilens zu Baugruppen" an, welches in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-213662 offenbart ist.
Das Verfahren des „vorherigen Zerteilens zu Baugruppen" besteht aus dem Bilden von Nuten, entlang der als Gitter gemusterte Zerteilungslinien, die auf einer Halbleiterscheibe positioniert sind, welche Halbleiterelemente trägt, durch einen Vorgang des Zerteilens zu Baugruppen von der Oberfläche her, welche die Halbleiterelemente trägt, bis zu einer vorbestimmten Dicke, dann Anhaften eines rückseitigen Schleifbandes an die Oberfläche, welche die Halbleiterelemente trägt, der Halbleiterscheibe und Schleifen und Polieren der rückwärtigen Oberfläche der Halbleiterscheibe, bis solche Nuten erreicht sind, wodurch die Halbleiterscheibe in individuelle Baugruppen geteilt wird.
Die vorliegende Erfindung ist darin die gleiche wie das Verfahren des „vorherigen Zerteilens zu Baugruppen", dass das die Plättchen teilende Muster (die Nuten) auf der Halbleiterscheibe gebildet wird, und dass die Halbleiterscheibe durch Schleifen von ihrer rückwärtigen Oberfläche nach der Bildung des die Plättchen teilenden Musters geteilt wird. Ebenso ist das Anhaften des rückseitigen Schleifbandes auf der Oberfläche, welche das die Plättchen teilende Muster trägt, ähnlich zu der Anhaften des durch UV ablösbaren Bandes in der vorliegenden Ausführungsform zum Aufrechterhalten der Festigkeit der Halbleiterscheibe.
Das Verfahren des „vorherigen Zerteilens zu Baugruppen" jedoch, da das die Plättchen teilende Muster durch Zerteilen gebildet wird, werden die Nuten bis zum äußeren Umfang der Halbleiterscheibe gebildet.
Andererseits ist die äußere Umfangsfläche von 2 mm bis 5 mm einer Silicium-Halbleiterscheibe außerhalb ihres effektiven Bereichs, und ist ein Bereich, in welchem die Halbleiterscheibe eine geringere Dicke hat. Diese wird nicht zum Bilden von Mustern verwendet. Konsequenter Weise wird das zerteilte Silicium in einem solchen äußeren Umfangsabschnitt nur schwach durch das rückseitige Schleifband getragen und kann zum Reißen von Baugruppen führen, so dass andere zufrieden stellende Baugruppen beschädigt werden. Ebenso werden nach dem Vorgang des Dünnens der Halbleiterscheibe die Mündungsplatten (Baugruppen) nur durch die Lage getragen, so dass die Halbleiterscheibe in ihrer Steifigkeit verringert und beim Befördern oder beim Einsetzen in eine Kassette verbogen wird, was eventuell zu einem Problem beim Beförderungsvorgang oder zu einem Reißen durch Kollision führen kann. Daneben ist die äußere Form der Mündungsplatte begrenzt, weil der Vorgang des Zerteilens nur ein lineares die Plättchen teilendes Muster bereitstellen kann.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, Mittel zum Lösen solcher Nachteile in dem Verfahren des vorherigen Zerteilens zu Baugruppen zur Verfügung zu stellen. Die vorliegende Erfindung ist von dem Verfahren des vorherigen Zerteilens zu Baugruppen darin unterschiedlich, dass das die Plättchen teilende Muster durch Ätzen und dass das die Plättchen teilende Muster nicht im äußeren Umfangsabschnitt der Halbleiterscheibe gebildet wird, wodurch die Nachteile in den Verfahren des vorherigen Zerteilens zu Baugruppen gelöst werden. Spezieller kann in der vorliegenden Ausführungsform das die Plättchen teilende Muster, welches durch Trockenätzen gebildet wird, in einer beliebigen Art und Weise gebildet werden, was eine größere Freiheit in der äußeren Form zum Beispiel der Mündungsplatte bereitstellt. Weil ebenso das die Plättchen teilende Muster durch Trockenätzen gebildet wird, kann der äußere Umfangsabschnitt der Halbleiterscheibe frei von dem die Plättchen teilenden Muster gehalten werden, wodurch der äußere Umfangsabschnitt kann nach dem Vorgang des Dünnens intakt aufrecht erhalten werden. Folglich kann bei den Vorgängen des Schleifens und des Polierens der äußere Umfangsabschnitt der Halbleiterscheibe geschützt werden und vor Fluktuationen in der Dicke, die von einer Abnahme der Dicke darin herrühren, oder vom Abplatzen oder Reißen der Mündungsplatte in dem äußeren Umfangsabschnitt, wie es in dem Verfahren des vorherigen Zerteilens zu Baugruppen zu erwarten ist, bewahrt werden, wodurch die dimensionale Genauigkeit und die Produktionsausbeute verbessert werden können. Da ebenso der äußere Umfangsabschnitt nach dem Vorgang des Dünnens verbleibt, wird die Halbleiterscheibe durch einen solchen äußeren Umfangsabschnitt und das durch UV ablösbare Band getragen. So weist die Halbleiterscheibe nach dem Vorgang des Dünnens eine höhere Steifigkeit auf und zeigt eine kleinere Verbiegung beim Befördern der Halbleiterscheibe oder bei ihrem Einsetzen in eine Kassette, wodurch Probleme beim Befördern oder Risse durch Kollision verhindert werden. Darüber hinaus kann das Trockenätzen kollektiv die Vertiefungen bilden, die zum Beispiel nach dem Vorgang des Dünnens Ausstoßöffnungen und das die Plättchen teilende Muster bilden, wodurch die Anzahl an Schritten und die Herstellungskosten verringert werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. Zunächst wird ein Silicium-Trägermaterial 301 mit einer Dicke von 625 μm hergestellt, wie in 21A gezeigt wird. Auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 301 wird eine Al-Schicht mit einer Dicke von 8 μm durch Sputtern gebildet.
Dann wird auf die Al-Schicht auf dem Silicium-Trägermaterial 301 ein Photolackmaterial mit einer Dicke von 8 μm beschichtet und dieses gemustert, um auf dem Silicium-Trägermaterial 301 Ausstoßöffnungen 3 und nutenförmige die Plättchen teilende Muster 301b zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 301 in die individuellen Baugruppen zu bilden. Der Photolack ist aus Shipley SJR-5740 zusammengesetzt, wird mit einem Beschichtungsgerät CDS-600 von Canon Inc. beschichtet und durch ein Belichtungsgerät MPA-600 von Canon Inc. gemustert. Der Belichtungsbetrag beträgt 1 J/cm² und die Entwicklung wird mit einem ausgewählten Entwickler ausgeführt. Dann wird der gemusterte Photolack als Maske für das Trockenätzen der Al-Schicht auf dem Silicium-Trägermaterial 301 verwendet, wodurch darin eine Ätzmaske der Al-Schicht gebildet wurde, die ein Muster von Öffnungen in den Positionen trägt, die den Ausstoßöffnungen 3 auf dem Silicium-Trägermaterial 301 entsprechen, wie in der 21A gezeigt wird. Dieses Trockenätzen bildet ebenso auf der Al-Schicht Nuten zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 301 entsprechend zu den nutenförmigen die Plättchen teilenden Mustern 301b. Das Trockenätzen wird mit Chlorgas und einem Trockenätzgerät NLD-800 von Alvac Co. durchgeführt. Die Al-Schicht wird in einem solchen Trockenätzgerät mit einer Leistung von 1000 W, einer Vorspannung von 100 V und einem Druck von 0,8 Pa geätzt.
Dann wird der Photolack auf der Al-Schicht durch Veraschen entfernt.
Dann wird die Al-Schicht als Maske für das Tiefenätzen der belichteten Abschnitte des Silicium-Trägermaterials 301 auf der Seite der Al-Schicht durch Trockenätzionen 23 verwendet, wodurch ausgesparte Löcher 301 in einer Vielzahl von Einheiten mit einer Tiefe von 70 + 5 bis 50 μm an Positionen, die den Ausstoßöffnungen 303 entsprechen, und ein nutenförmiges die Plättchen teilendes Muster 301b zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 301 in eine Vielzahl von Mündungsplatten auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 301 gebildet werden, wie in 21A gezeigt wird. Das Ätzgas ist aus C₃F₈ gemischt mit 5 Vol.-% Sauerstoff zusammengesetzt. Das Trockenätzen wird mit einer Leistung von 1000 W, einer Vorspannung von 150 V und einem Gasdruck von 5 Pa. ausgeführt. Die Tiefe des die Plättchen teilenden Musters 301b ist 70 + 5 bis 50 μm, wie in dem Fall der Löcher 301a. So wird auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 301 ein Muster einschließlich des die Plättchen teilenden Musters 301b und der Vielzahl von Löchern 301a gebildet. Das die Plättchen teilende Muster 301b wird ausschließlich des äußeren Umfangabschnitts der Silicium-Halbleiterscheibe gebildet, wie in den 20 und 21A bis 21D gezeigt wird.
Die Maske in dem zuvor erklärten Schritt ist aus der Al-Schicht zusammengesetzt, aber eine SiO₂-Schicht kann anstatt dessen verwendet werden, wie unter Bezug auf 17A bis 17C später erklärt wird. So werden das die Plättchen teilende Muster 301b und die Vielzahl von Löchern 301A und zudem ein SiN-Schutzfilm 26 mit einer Dicke von 2 μm durch CVD durch ein ähnliches Verfahren gebildet, was unter Bezug auf die 16A bis 16D oder 17A bis 17C erklärt wird.
Dann wird, wie in 21B gezeigt wird, die Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 301 an der Seite der Löcher 301a an ein durch UV ablösbares Band 304 angehaftet und die rückwärtige Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 301 geschliffen und poliert, um das Silicium-Trägermaterial 301 auf eine Dicke von 50 μm zu dünnen. In diesem Vorgang wird das Silicium-Trägermaterial 301 an das durch UV ablösbare Band 304 angehaftet, welches ein rückseitiges Schleifband zu einem gewissen Ausmaß zum Aufrechterhalten der Festigkeit des Silicium-Trägermaterials 301 bei dem Vorgang seines Schleifen und Polierens ist. Das rückseitige Schleifband ist im Allgemeinen aus einem auf Polyolefin beruhenden Film und einem darauf beschichteten Acrylhaftmittel zusammengesetzt, in welchem das Acrylhaftmittel entweder ein durch UV ablösbarer Typ oder ein UV unempfindlicher Typ ist. Der durch UV ablösbarer Typ, welcher eine starke die Baugruppe unterstützende Kraft bei dem Vorgang des rückseitigen Schleifens aufweist und eine Verringerung der Haftkraft durch die nachfolgende UV-Bestrahlung zeigt, stellt einen Vorteil zur Verfügung, dass die Baugruppen schnell aufgenommen werden können. Die vorliegende Erfindung wendet einen solchen Typ FS-3323-330 von Furukawa Denko Co. an. Die Dicke des durch UV ablösbaren Bandes 304 ist bevorzugt etwa 200 μm, da eine übermäßig geringe Dicke zu einer verringerten Steifigkeit führt, welche nicht dazu fähig ist, die Halbleiterscheibe 304 nach dem Vorgang des Dünnens ausreichend zu stützen, was eventuell zu Problemen bei dem Vorgang des Beförderns der Halbleiterscheibe führt, während eine übermäßig große Dicke in einer unzureichenden UV-Bestrahlung für das Abziehen resultiert.
Der Vorgang des Schleifens der rückwärtigen Oberfläche der Silicium-Halbleiterscheibe 301 bewirkt, wie in 21C gezeigt wird, die Öffnung des Bodens jedes Loches 21A in der rückwärtigen Oberfläche der Silicium-Halbleiterscheibe 301, so dass ein durchgängiges Loch gebildet wird, wodurch die Ausstoßöffnungen 3 in der Silicium-Halbleiterscheibe 301 gebildet und die Silicium-Halbleiterscheibe 301 in eine Vielzahl von Mündungsplatten 316 gemäß des die Plättchen unterteilenden Musters 301b geteilt werden. Das Dünnen der Silicium-Halbleiterscheibe 301 kann ebenso durch Ätzen seiner rückwärtigen Oberfläche erreicht werden.
Abschließend wird das durch UV ablösbare Band 304 durch UV-Bestrahlung, wie in 21D gezeigt, abgelöst, wodurch die Halbleiterscheibe kollektiv in eine Vielzahl von Mündungsplatten 316 aufgeteilt wird. Die UV-Bestrahlung wird mit einem Gerät UVM-200 von Furukawa Denko Co. mit einem Bestrahlungsbetrag von 2 J/cm² ausgeführt.
Durch das zuvor beschriebene Verfahren werden kollektiv Mündungsplatten 316 hergestellt, welche durch Bilden der Ausstoßöffnungen 3 in der Silicium-Halbleiterscheibe 301 hergestellt werden, wie in 21D gezeigt wird.
Im Folgenden wird ein Schritt des Beförderns der Silicium-Halbleiterscheibe 301 nach dem Schritt ihres Zerteilens erklärt.
Nachdem die Silicium-Halbleiterscheibe 301 durch Dünnen auf einem Gestell 321 einer Vakuumeinspannvorrichtung zerteilt wurde, wie in 22A gezeigt wird, wird das Vakuum des Gestells abgeschaltet und Ausstoßbolzen angehoben, um die Silicium-Halbleiterscheibe mit dem durch UV ablösbaren Band 304 anzuheben, wie in 22B gezeigt wird.
Ein Roboterarm 322, wie er in 22C gezeigt wird, wird aktiviert, um die Silicium-Halbleiterscheibe mit dem durch UV ablösbaren Band 304 in ein Kassettengestell zu übertragen, wie in 22D gezeigt wird, wodurch die Silicium-Halbleiterscheibe mit dem durch UV ablösbaren Band 304 in einem Kassettengestell 324 untergebracht wird, wie in 23 gezeigt wird.
Die Übertragung der Silicium-Halbleiterscheibe 301 mit dem durch UV ablösbaren Band 304 in das Kassettengestell 324 kann ebenso durch einen Vorgang ausgeführt werden, der im Folgenden unter Bezug auf die 24A bis 24C erklärt wird.
Die 24A bis 24C zeigen andere Schritte zum Befördern der Silicium-Halbleiterscheibe 301 mit dem durch UV ablösbaren Band 304 zu dem Kassettengestell 324.
Nach dem Dünnen der Silicium-Halbleiterscheibe 301 auf einem Gestell 321 mit einer Vakuumeinspannvorrichtung, wie in 24A gezeigt wird, wird das Vakuum des Gestells abgeschaltet und die Silicium-Halbleiterscheibe 301 mit dem durch UV ablösbaren Band 304 von der Seite der Halbleiterscheibe durch einen Roboterarm 323 mit einer Vakuumeinspannvorrichtung angesaugt, wie in 24B gezeigt wird.
Die angesaugte Silicium-Halbleiterscheibe 301 mit dem durch UV ablösbaren Band 304 wird zu dem Kassettengestell 324 befördert, wie in 24D gezeigt wird, wodurch die Silicium-Halbleiterscheibe 301 mit dem durch UV ablösbaren Band 304 in dem Kassettengestell untergebracht wird, wie in 23 gezeigt wird.
Die Silicium-Halbleiterscheibe 301 mit dem durch UV ablösbaren Band 304, die in dem Kassettengestell 324 untergebracht werden, kann in einem Verfahrenszustand zum Befördern der Silicium-Halbleiterscheibe 301 aufbewahrt werden.
Das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren für zum Beispiel eine Mündungsplatte in der Ausführungsform ist nicht auf die Herstellung einer Mündungsplatte begrenzt, sondern in ähnlicher Weise zur Herstellung eines Siliciumplättchens wie einer Halbleiterbaugruppe anwendbar. Bei der Anwendung zur Herstellung eines Halbleiterchips kann das die Plättchen teilende Muster, welches durch Trockenätzen gebildet wird, in einer beliebigen Art und Weise gebildet werden, wodurch eine größere Freiheit in der äußeren Form des Halbleiterchips bereitgestellt wird. Weil ebenso das die Plättchen teilende Muster durch Trockenätzen gebildet wird, kann der äußere Umfangsabschnitt der Halbleiterscheibe frei von dem die Plättchen teilenden Muster gehalten werden, wodurch der äußere Umfangsabschnitt nach den Vorgang des Dünnens intakt aufrechterhalten werden kann. Folglich kann in den Vorgängen des Schleifens und Polierens der äußere Umfangsabschnitt der Halbleiterscheibe geschützt und vor Fluktuationen in der Dicke bewahrt werden, die von einer Abnahme der Dicke darin herrühren, oder vom Absplittern oder Reißen der Mündungsplatte in dem äußeren Umfangsabschnitt bewahrt werden, wie in dem Verfahren des vorherigen Zerteilens zu Baugruppen hervorgerufen wird, wobei die dimensionale Genauigkeit und die Produktionsausbeute verbessert werden können. Da ebenso der äußere Umfangsabschnitt nach dem Vorgang des Dünnens verbleibt, wird die Halbleiterscheibe durch einen solchen äußeren Umfangsabschnitt und das durch UV ablösbare Band getragen. So weist die Halbleiterscheibe nach dem Vorgang des Dünnens eine hohe Steifigkeit auf und zeigt nur eine kleinere Verbiegung bei der Beförderung der Halbleiterscheibe oder bei ihrem Einsetzen in die Kassette, wie in Bezug auf die 3A bis 3D und 5A bis 5C erklärt wurde, wodurch Probleme beim Befördern oder Risse durch Kollision verhindert werden. Folglich können die Nachteile im Verfahren des vorherigen Zerteilens zu Baugruppen gelöst werden.
Das in der vorhergehenden Ausführungsform erklärte Siliciumplättchen und sein Herstellungsverfahren kann auf einen Filter zum Verhindern des Staubeintrags in eine Flüssigkeit und ein Herstellungsverfahren dafür angewendet werden. Ein solcher Filter dient zum Verhindern des Eindringens von Staub, der größer als die durchgehenden Löcher ist, die in dem Filter gebildet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein gegen Alkali beständiger Film auf der Filteroberfläche und in dem Inneren der durchgehenden Löcher gebildet, so dass der Filter in einer stabilen Art und Weise selbst in einer Flüssigkeit verwendet werden kann, welche Silicium angreift. Ebenso wird ein Wasser abweisender Film auf der Filteroberfläche gebildet, wodurch die Hydrophilizität im Inneren der durchgehenden Löcher im Gegensatz zur Filteroberfläche erhöht wird, wodurch ein effizienter Flüssigkeitsfluss in den durchgehenden Löchern realisiert wird. Ebenso wird der Schutzfilm im Inneren der durchgehenden Löcher so ausgeführt, dass er in der Form von Vorsprüngen hervorspringt, wodurch in einem Schritt des Beschichtens eines Wasser abweisenden Mittels auf der Filteroberfläche zum Bilden eines Wasser abweisenden Films darauf das Wasser abweisende Mittel leicht auf der Filteroberfläche ohne das Eindringen ins Innere der durchgehenden Löcher beschichtet werden kann.
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf zeigt, welcher ein Siliciumplättchen umfasst, und 2 ist eine Querschnittsansicht des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes, der in 1 gezeigt wird, entlang des Flüssigkeitsflusspfades. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird das Herstellungsverfahren für den Flüssigkeits-Ausstoßkopf durch Anwenden von Silicium als Material der Mündungsplatte erreicht, welche den Flüssigkeits-Ausstoßkopf aufbaut, durch die Entwicklung von elementaren Technologien einschließlich Ätzen, Dünnen und Zusammenbautechnologien von Silicium.
Der Flüssigkeits-Ausstoßkopf ist, wie in 1 gezeigt wird, zusammengesetzt aus dem Kopfhauptkörper 7 durch Anhaften einer oberen Platte 15 an die Oberfläche eines Elementträgermaterials 11, einer Mündungsplatte 16, die an der vorderen Endfläche des Kopfhauptkörpers 7 etc. angebracht ist. Das Elementträgermaterial 11 (hiernach ebenso Heizerplatine genannt) wird mit einer Vielzahl von Energie erzeugenden Elementen 12 (hiernach ebenso Heizer genannt) zum Erzeugen thermischer Energie, um zum Ausstoßen von Flüssigkeit wie Tinte ausgenutzt zu werden, und Al-Verdrahtungen zum Zuführen der Energieerzeugungselemente 12 mit elektrischen Signalen versehen. Das Elementträgermaterial 11 wird durch Bilden der Vielzahl von Energie erzeugenden Elementen 12 und der vorstehend genannten Al-Verdrahtungen auf einem Si Trägermaterial gebildet.
Auf der Oberfläche des Elementträgermaterials 11 werden Nuten zum Bilden einer Vielzahl von Flüssigflusspfaden 1 gebildet, in welchen die Energie erzeugenden Elemente 12 jeweils bereitgestellt sind, und eine Nut zum Bilden einer Flüssigkeitskammer 12 zum temporären Aufnehmen von Tinte, die dem entsprechenden Flüssigkeitsfluss von 1 zugeführt werden soll, wird vorgesehen. Die zwei benachbarten Flüssigkeitsflusspfade 1 werden durch eine Flüssigkeitsflusspfadwand 8 unterteilt, die dazwischen angeordnet ist. Die Nuten zum Bilden der Flüssigkeitskammer 2 und der Vielzahl von Flüssigkeitsflusspfaden 2 werden gebildet, wie später in Bezug auf 3 erklärt werden wird, durch Anhaften eines Wandelements einschließlich der Flüssigkeitsflusspfadwände 8 auf einer Oberfläche des Elementträgermaterials 11.
Auf der oberen Platte 15 wird eine Zufuhröffnung 4 zum Zuführen von Tinte zu der Flüssigkeitskammer 2 gebildet. Der Kopfhauptkörper 7 einschließlich der Vielzahl von Flüssigkeitsflusspfaden 1 und der Vielzahl von Energie erzeugenden Elementen 12 wird durch Anbringen des Elementträgermaterials 11 und der oberen Platte 15 über die Wandelemente in einer solchen Art und Weise aufgebaut, dass die Energie erzeugenden Elemente 12 jeweils in den Flüssigkeitsflusspfaden 1 bereitgestellt sind. An der vorderen Endfläche des Kopfhauptkörpers 7, nämlich auf einer Fläche einschließlich einer benachbarten Fläche des Elementträgermaterials 11 mit der Mündungsplatte 16 und einer Fläche einschließlich einer benachbarten Fläche der oberen Platte 15 mit der Mündungsplatte 16, werden die Öffnungen für die entsprechenden Flüssigkeitsflusspfade positioniert. Die Mündungsplatte 16, welche der benachbarten Fläche 5 des Elementträgermaterials 11 und das 6 der oberen Platte 15 anliegt, wird mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen 3 (hiernach ebenso Düsen genannt) versehen, welche mit den Flüssigkeitsflusspfaden 1 in Verbindung stehen.
In einem solchen Flüssigkeits-Ausstoßkopf wirkt thermische Energie, die durch die Energie erzeugenden Elemente 12 erzeugt wird, auf die Tinte in dem Flüssigkeitsflusspfad 1, so dass eine Blase auf dem Energie erzeugenden Element gebildet wird, und die Tinte wird aus der Ausstoßöffnung 3 unter Ausnutzung einer solchen Blasenbildung ausgestoßen.
3 ist eine Ansicht, welche den Aufbau des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigt, der in 1 und 2 gezeigt wird. Wie in 3 gezeigt wird, ist das Elementträgermaterial 11 darauf mit Heizern 12, einem Schaltkreis zum Betreiben der Heizer 12 und Befestigungskissen 13 zur Einführung von Betriebssignalen und elektrischer Energie von äußeren Schaltkreisen durch Drahtverbindung, TAB Verbindung oder ACF Verbindung versehen. Diese Komponenten können durch ein allgemeines Halbleiterverfahren hergestellt werden.
Dann werden auf dem zuvor genannten Trägermaterial Wandelemente 14 einschließlich der Flüssigkeitsflusspfadwände 8 hergestellt. Die photolithographische Halbleiter-Technologie kann zum Bilden dieser Wandelemente angewendet werden. Da diese Wandelemente allgemein eine Breite von etwa 5 μm bis 15 μm und eine Höhe von etwa 10 μm bis 100 μm aufweisen, ist die anwendbare photolithographische Technologie bevorzugt eine Dickfilmtechnologie, welche für zum Beispiel Elektroplattieren oder magnetische Köpfe angewendet wird. Ebenso wird von dem die Wände aufbauendem Material gefordert eine hohe Auflösung und eine gegen Tinten beständige Eigenschaft aufzuweisen. Ein Beispiel des Materials, welches am Vorteilhaftesten anwendbar ist, ist ein photoempfindlicher Epoxyd-Photolack SU-8 von Microchemical Corp., U.S.A. Ein solches Epoxydharz wird nicht hydrolysiert, selbst wenn eine stark alkalische Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen verwendet wird, und kann eine extrem scharfe Struktur bereitstellen, weil es ein im Allgemein niedermolekulargewichtiges Epoxydharz ist.
Ein solches photoempfindliches Epoxydharz kann jenes von denen sein, die in den US Patenten Nr. 4,882,245, 4,940,651, 5,026,624, 5,102,772, 5,229,251, 5,278,010 und 5,304,457 beschrieben sind. Ein solches flüssiges Harzmaterial kann durch Beschichten und Trocknen auf einem Silicium-Trägermaterial zum Beispiel durch Schleuderbeschichten, Walzenbeschichten, Sprühbeschichten etc. gemustert und dann durch Belichtung des Musters mit einem herkömmlichen UV Belichtungsgerät, gefolgt von PEB (Backen nach der Belichtung) und Entwickeln mit einem Entwickler erhalten werden.
Die obere Platte 15 mit der Tintenzufuhröffnung 4 kann in verschiedenen Feinbearbeitungsverfahren hergestellt werden. Am Allgemeinsten kann ein anisotropes Ätzverfahren von Silicium angewendet werden. In diesem Verfahren wird auf einer Silicium-Halbleiterscheibe mit Siliciumoxidfilmen auf beiden Oberflächen der Siliciumoxidfilm durch ein herkömmliches photolithographisches Verfahren gemustert und Silicium durch eine wässrige alkalische Lösung geätzt, um ein durchgehendes Loch zu bilden. Für das Alkali einer solchen wässrigen Lösung kann vorteilhafter Weise anorganisches Alkali wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, oder organisches Alkali wie TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid) verwendet werden. Ebenso kann ein Verfahren mit Schleifteilchen wie Sandstrahlern angewendet werden, oder ein Laserverfahren, welches zum Beispiel einen YAG Laser anwendet.
Die auf diese Weise hergestellte obere Platte benötigt einen Oberflächenschutz wenn die Tintenbeständigkeit unzureichend ist. Dies kann zum Beispiel durch ein Verfahren des Beschichtens eines gegen Alkali beständigen Harzes durch Lösungsmittelbeschichtung oder ein Verfahren des Bildens eines Filmes aus einem anorganischen Material durch Verdampfung, Sputtern oder CVD erreicht werden.
Da der Flüssigkeits-Ausstoßkopf eine Mündungsplatte anwendet, welche aus Silicium besteht, ist es gewünscht, Komponenten mit einem gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten zu verwenden. Selbst in einem Kopf mit großer Länge wird eine obere Siliciumplatte verwendet, welche unter Ausnutzung des zuvor genannten anisotropen Ätzverfahrens von Silicium hergestellt wird. Ebenso ist es für den Oberflächenschutz mit ausreichender Bedeckungseigenschaft und Tintenbeständigkeit insbesondere bevorzugt, einen Siliciumnitridfilm durch LP-CVD (chemische Gasphasenabscheidung bei niedrigem Druck) oder Siliciumoxid durch thermische Oxidation zu bilden.
Die Heizerplatine, welche die Wandelemente trägt, und die obere Platte werden zum Beispiel mit einem Haftmittelmaterial aneinandergehaftet. Es kann jedes allgemeine Haftmittelmaterial verwendet werden, aber ein Epoxydhaftmittel ist in Bezug auf die hohe Tintenbeständigkeit besonders bevorzugt. Das Epoxydharz kann vom Zweikomponentenstyp sein in welchem ein Hauptmaterial und ein Härtungsmittel separat zugeführt werden, oder ein Einkomponentenmaterial, in welchem beide vorher gemischt werden.
Im Fall des Zweikomponententyps wird nach dem Mischen der Hauptflüssigkeit und des Härtungsmittels die Mischung auf die Oberfläche der oberen Platte beschichtet, die wie in dem Vorhergehenden erklärt hergestellt wurde, oder auf die Flächen der Wände, welche auf der Heizerplatine zum Beispiel durch ein Druckverfahren wie Siebdruck, ein Übertragungsverfahren oder ein Walzenbeschichtungsverfahren gebildet werden, und das Haftmittel nach dem Anhaften auf der oberen Platte und der Heizerplatine gehärtet. Ebenso wird in dem Fall des Einkomponententyps das Haftmittel durch das zuvor beschriebene Verfahren beschichtet und unter der vorbestimmten Bedingung nach dem Anhaften gehärtet. Ebenso kann das photoempfindliche Epoxydharz, das als Wandmaterial angewendet wird, zum Anhaften verwendet werden durch Beschichten mit dem zuvor beschriebenen Verfahren und Härten durch UV-Lichtbestrahlung.
Die auf diese Weise aneinander gehafteten Trägermaterialien werden in individuelle Baugruppen durch einen herkömmlichen Zerteiler unterteilt, um ein Teil zu erhalten, an welchem die Mündungsplatte angehaftet werden kann. Im Fall des Verhinderns des Eindringens von Staub in die Tintenflusspfade bei dem Vorgang des Zerteilens kann gewöhnliches Harz in einem Lösungsmittel gelöst und vor dem Vorgang des Zerteilens in den Flusspfad gefüllt werden. Für ein solches Harz kann ein Harz angewendet werden, welches in einem herkömmlichen Lösungsmittel löslich ist, ein relativ niedriges Molekulargewicht aufweist und hart ist. Beispiele von am meisten bevorzugten Harzen schließen Phenolharz wie Cresol-Novolac oder Phenol-Novolac und Styrenharz wie Polystyren oder Poly-α-methylstyren ein.
Die Baugruppe die wie in dem Vorhergehenden erklärt hergestellt wurde, und die Mündungsplatte, welche aus Silicium besteht, können durch Beschichten von Haftmittelmaterial auf der Baugruppe im Vorhinein, dann Anhaften der Mündungsplatte mit Ausrichtung und dann Härten des Haftmittelmaterials angehaftet werden. Das Haftmittelmaterial und das Beschichtungsverfahren dafür können die gleichen wie jene sein, die in dem zuvor beschriebenen Anhaften der oberen Platte und der Heizerplatine angewendet werden.
Bei dieser Anhaftung jedoch müssen das Material und das Beschichtungsverfahren strikter ausgewählt werden, da in diesem Fall das eventuelle Eindringen von Haftmittelmaterial in den Tintenflusspfad in einem fehlerhaften Tintenausstoß resultiert. Im Fall des Anwendens des Haftmittels vom Zweikomponententyp schreitet das Härten des Haftmittels vom Mischen des Hauptmittels mit dem Härtungsmittel mit einer kontinuierlichen Veränderung der Viskosität mit der Zeit fort, so dass die strikte Steuerung der Fließfähigkeit extrem schwierig ist. Ebenso kann in dem Fall des Lösens und Beschichtens des Haftmittels vom Einkomponententyp in einem Lösungsmittel dieses zum Eindringen des Haftmittels in den Tintenflusspfad oder zu ungleichmäßiger Beschichtung des Haftmittels durch die beim Trocknen des Lösungsmittels aufgebrachte Wärme resultieren.
Insbesondere bevorzugt kann ein Verfahren des Beschichtens und Trocknens eines Haftmittelmaterials angewendet werden, welches bei Raumtemperatur fest ist, auf einem Film wie einem Polyethylenterephthalat (PET) und Übertragen eines solchen Haftmittels auf die anhaftende Oberfläche durch thermische Übertragung. Um eine zufrieden stellende Übertragung und eine zufrieden stellende Beschichtung des Haftmittels ohne Bilden des Films davon auf den Tintenausstoßöffnungen zu erreichen, ist es notwendig, die Verfahrensbedingungen wie das Material des Haftmittels, seine Dicke, die Übertragungsbedingungen (Temperatur, Druck und Kautschukhärte des Drucktiegels) zu bestimmen.
In dem zuvor beschriebenen Vorgang des Anhaftens der Mündungsplatte kann, um eine positionelle Abweichung zwischen den Tintenausstoßöffnungen, die in der Mündungsplatte gebildet sind, und den Tintenflusspfaden die Mündungsplatte im Vorhinein mit einem Positionierungsvorsprung versehen werden, wie in dem Vorhergehenden erklärt wird, wodurch eine zufrieden stellende Ausrichtung mit einem einfachen Gerät erreicht werden kann. Solche Vorsprünge verhindern ebenso das Eindringen des Haftmittels in die Tintenausstoßöffnung, selbst wenn die Viskosität des Haftmittels bei seinem Härten erniedrigt wird.
Nach dem Anhaften der Mündungsplatte wird ein Wasser abweisendes Mittel bevorzugt auf eine Tinten ausstoßende Oberfläche der Silicium-Mündungsplatte beschichtet, um die Tintenbeständigkeit zu verbessern und das Benetzen durch die Tinte zu verhindern. Das Material und das Beschichtungsverfahren dafür können die gleichen wie jene sein, die in dem Vorhergehenden erklärt werden.
Beim Verwenden des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes der zuvor beschriebenen Konfiguration in ein Blasenstrahldrucker mit einem Flüssigkeitsausstoß-Aufzeichnungsgerät, um einen Tintenausstoß zu erhalten, der dazu fähig ist ein Bild mit in jüngster Zeit benötigter photografischer Qualität zu erzeugen, ist es notwendig, Tintentropfen in einer Menge von 2 bis 50 Picolitern bei einer Frequenz von etwa 10 kHz auszustoßen. Zum Ausstoßen der Tintentropfen in einer solchen Menge und einer solchen Ausstoßgeschwindigkeit sollten die Mündungsplatte 16 mit einer Dicke von 20 μm bis 100 μm und die Ausstoßöffnungen 3 mit einem Durchmesser von 15 μm bis 30 μm gebildet werden.
Im Folgenden wird unter Bezug auf die 4A1, 4A2, 4B, 4C1, 4C2, 4D1, 4D2, 4E1 und 4E2 ein spezielles Verfahren zum Herstellen der Mündungsplatte erklärt, die in den 1 und 2 gezeigt wird.
Die 4A1, 4A2, 4B, 4C1, 4C2, 4D1, 4D2, 4E1 und 4E2 zeigen weitere Details eines Verfahrens zur Herstellung einer besonderen Mündungsplatte 16, die in den 1 und 2 gezeigt wird, worin die 4A1, 4B, 4C1, 4D1 und 4E1 Querschnittsansichten sind, während 4A2, 4C2, 4D2 und 4E2, perspektivische Ansichten sind. Jede Ansicht und Beschreibung, die sich auf die Herstellung der Mündungsplatte 16 bezieht, entspricht einem einzigen Flüssigkeits-Ausstoßkopf, nämlich einer einzigen Baugruppe, aber in der Praxis werden mehrere Zehn bis mehrere Hundert Bauteile auf einer Silicium-Halbleiterscheibe von 4 Zoll bis 12 Zoll (Inch) Durchmesser positioniert, so dass eine Vielzahl von Mündungsplatten 16 simultan aus einer Silicium-Halbleiterscheibe hergestellt wird. Ebenso sind die 16A, 16B, 16C und 16D Querschnittsansichten, welche den Ablauf des Herstellungsverfahrens zeigen, mit besonderem Hinweis auf die Form des zu bildenden Loches in der Mündungsplatte in dem Verfahren, das in den 4A1, 4A2, 4B, 4C1, 4C2, 4D1, 4D2, 4E1 und 4E2 gezeigt wird.
Zunächst wird ein Silicium-Trägermaterial 21 mit einer Dicke von 625 μm hergestellt, wie es in den 4A1 und 4A2 gezeigt wird.
Dann wird auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 21 eine Al-Schicht mit einer Dicke von 8 μm durch Sputtern gebildet.
Dann wird auf die Al-Schicht auf dem Silicium-Trägermaterial 21 ein Photolackmaterial mit einer Dicke von 8 μm beschichtet und dieses gemustert, um auf dem Silicium-Trägermaterial 21 Ausstoßöffnungen 3, wie in der 1 gezeigt wird, und ein nutenförmiges die Plättchen teilendes Muster zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 21 in die individuellen Baugruppen zu bilden. Der Photolack ist aus Shipley SJR-5740 zusammengesetzt, wird mit einem Beschichtungsgerät CDS- 600 von Canon Inc. beschichtet und durch ein Belichtungsgerät MPA-600 von Canon Inc. gemustert.
Dann wird der gemusterte Photolack als Maske für das Trockenätzen der Al-Schicht auf dem Silicium-Trägermaterial 21 verwendet, wodurch darauf eine Ätzmaske der Al-Schicht 22 gebildet wird, die darauf ein Muster von Öffnungen 22a an Positionen trägt, die den Ausstoßöffnungen 3 entsprechen. Dieses Trockenätzen bildet ebenso auf der Al-Schicht 22 Nuten zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 21, die dem nutenförmigen die Plättchen teilenden Mustern entsprechen. Das Trockenätzen wird mit Chlorgas und einem Trockenätzgerät NLD-800 von Alvac Co. durchgeführt. Die Al Schicht wird in einem solchen Trockenätzgerät mit einer Leistung von 1000 W, einer Vorspannung von 100 V und einem Druck von 0,8 Pa geätzt.
Dann wird der Photolack auf der Al-Schicht 22 durch Veraschen entfernt.
Dann wird die Al-Schicht 22 als Maske zum Tiefätzen von freiliegenden Abschnitten auf dem Silicium-Trägermaterial 21 auf der Seite der Al-Schicht 22 durch Trockenätzionen 23 verwendet, wie in 4B gezeigt wird, wodurch ausgesparte Löcher 21a in vielen Einheiten mit einer Tiefe von 50 + 5 bis 50 μm in Abschnitten gebildet werden, die den Ausstoßöffnungen 3 entsprechen, und ein nutenförmiges die Plättchen teilendes Muster 21b zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 21 in eine Vielzahl von Mündungsplatten, auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 21, wie in den 4C1 und 4C2 gezeigt wird, gebildet. Die Tiefe des die Plättchen teilenden Musters 21b ist 50 + 5 bis 50 μm in dem Fall der Löcher 21a. So wird auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 21 ein Muster einschließlich des die Plättchen teilenden Musters 21b und der Vielzahl von Löchern 21a gebildet. Dieser Schritt wird mit einem Trockenätzgerät NLD-800 von Alvac Co. ausgeführt und SF₆ als Ätzgas verwendet. In dem Trockenätzgerät wird das Silicium-Trägermaterial 21 mit einer Leistung von 1000 W, einer Vorspannung von 250 V und einem Druck von 1,0 Pa geätzt, um Tiefätzen mit im Wesentlichen gerader Querschnittsform mit einer Tiefe von 50 + 5 bis 50 μm zu erreichen. Nach dem Ätzen mit SF₆, wie in 16A gezeigt wird, wird das Loch 21a an dem offenen Ende davon mit einem verjüngenden Abschnitt 29a mit einer graduellen Verringerung des Querschnitts von der Flüssigflusspfadsseite zu der Ausstoßöffnungsseite bereitgestellt, ist aber aus einem geraden Abschnitt 27b zusammengesetzt, der im Wesentlichen einen konstanten Querschnitt aufweist, im Großteil des Loches 21a einschließlich des Bodenabschnittes davon. Da der sich verjüngende Abschnitt 29a eine raue Oberfläche aufweist, wird das Ätzen mit CF₆ weiter ausgeführt, um die Oberfläche dieses auf diese Weise verjüngenden Abschnittes 29a zu glätten mit einer Leistung von 1000 W, einer Vorspannung von 50 V und einem Druck von 1,0 Pa. Nach dem Ätzen mit CF₆ wird die Oberfläche des sich verjüngenden Abschnitts 29c, der in den 16A bis 16D gezeigt wird, an dem offenen Ende des Loches 21a geglättet.
Mit dem auf diese Weise gebildeten Loch 21a wird das Silicium-Trägermaterial 21 von einer rückwärtigen Seite zu der Position des geraden Abschnitts 27d hin gedünnt, wie später erklärt werden wird, wodurch eine geöffnete Öffnung 21a mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser ungeachtet der Fluktuation in der entfernten Dicke des Silicium-Trägermaterials 21 erhalten wird. Da der Boden des Loches 21a oft nicht rechteckig gebildet ist, wird der Vorgang des Entfernens des Siliciums nicht in einem Zustand abgeschlossen, in dem das Loch 21a lediglich freiliegt, sondern bevorzugt weitergeführt, bis der gerade Abschnitt 27b sicher erreicht ist. Eine solche Bildung der Ausstoßöffnung in dem Silicium-Trägermaterial 21 ermöglicht es, solche Öffnungen mit einem gleichmäßigen Öffnungsdurchmesser und einer sich verjüngenden Form zu erhalten, die einen graduell sich verringernden Querschnitt zu der Seite des Tintenausstoßes hin aufweist.
16A zeigt den Querschnitt nach dem Ätzen mit SF₆, während 16B den Querschnitt nach dem Ätzen mit CF₄ zeigt. Nach dem Ätzen mit SF₆, wie in 16A gezeigt wird, ist das Loch 21a ein sich verjüngender Abschnitt 29a am offenen Ende, aber ist im Großteil des Loches 21a einschließlich des Bodens davon aus einem geraden Abschnitt 27 mit im Wesentlichen konstanter Form entlang der Richtung der Tiefe des Loches 21a zusammengesetzt. Nach dem Ätzen mit CF₄, wie in 16B gezeigt wird, bildet das offene Ende des Loches 21a einen sich verjüngenden Abschnitt 29c, der breiter als der sich verjüngende Abschnitt 29a ist, der in 16A gezeigt wird, während der verbleibende Abschnitt des Loches 21a einen geraden Abschnitt 27d mit einem konstanten Querschnitt entlang der Richtung der Tiefe bildet. Konsequenter Weise wird der gerade Abschnitt 27d enger als der gerade Abschnitt 27b, der in 16A gezeigt wird.
Die sich verjüngende Form der Ausstoßöffnung 3, wie in den 1 und 2 gezeigt wird, kann wie gewünscht durch Verringern des Vorspannungswertes eingestellt werden.
Dann wird die Al-Schicht 22 auf dem Silicium-Trägermaterial 21 durch eine Mischung von Salpetersäure, Phosphorsäure und Essigsäure entfernt, wie in den 4C1 und 4C2 gezeigt wird. Um dann die Oberfläche zu schützen, die in Kontakt mit der Tinte kommt, wird auf dem Silicium-Trägermaterial 21 ein SiN-Schutzfilm mit einer Dicke von 2 μm durch CVD gebildet, wie in 16C gezeigt wird, auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials an der Seite der Löcher 21a und auf den gesamten Innenwänden der Löcher 21a.
Dann wird, wie in den 4D1 und 4D2 gezeigt wird, die Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 21 an der Seite der Löcher 21a an ein durch UV ablösbares Band angehaftet und die rückwärtige Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 21 geschliffen und poliert, um das Silicium-Trägermaterial 21 auf eine Dicke von 50 μm zu dünnen. In diesem Vorgang wird das Silicium-Trägermaterial 21 an das durch UV ablösbare Band 24 angehaftet, welches ein die Rückseite umsäumendes Band zum Aufrechterhalten zu einem gewissen Ausmaß der Festigkeit des Silicium-Trägermaterials 21 in dem Vorgang seines Schleifens und Polierens ist. Nach dem Polieren der rückwärtigen Seite des Silicium-Trägermaterials 21 wird das durch UV ablösbare Band durch UV Bestrahlung abgelöst, wodurch der Boden jedes Loches auf der rückwärtigen Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 2121a geöffnet wird, um ein durchgehendes Loch zu bilden, wodurch eine Ausstoßöffnung 3 in dem Silicium-Trägermaterial 21 gebildet wird. Das Silicium-Trägermaterial 21 wird in eine Vielzahl von Mündungsplatten 16 gemäß des die Plättchen teilenden Musters 21b zerteilt. Das Dünnen des Silicium-Trägermaterials 21 kann ebenso durch Ätzen der rückwärtigen Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 21 erreicht werden.
Durch die zuvor erklärten Schritte wird eine Mündungsplatte 16 erhalten, die durch Bilden der Ausstoßöffnungen 3 in dem Silicium-Trägermaterial 21 bereitgestellt wird, wie in den 4C1 und 4C2 gezeigt wird.
In diesem Zustand wird, wie in 16D gezeigt, die Öffnung der Ausstoßöffnung 3 an der Seite des kleineren Querschnitts in einem Teil des geraden Abschnitts 27d nahe an dem sich verjüngenden Abschnitts 27c so gebildet, dass der vordere Endabschnitt der Ausstoßöffnung 3 an der Seite der Öffnung einen gewissen geraden Abschnitt des konstanten Querschnitts enthält, wodurch die Ausstoßöffnung 3 einen gleichmäßigen Öffnungsdurchmesser aufweisen kann. Im Fall, in dem die gesamte Ausstoßöffnung 3 zu verjüngen ist kann die Öffnung der Ausstoßöffnung 3 an der Seite des kleineren Querschnitts an einer Grenzfläche zwischen dem sich verjüngenden Abschnitt 29c und dem geraden Abschnitt 27d positioniert werden oder in einer Position des sich verjüngenden Abschnitts 29d nahe an dem geraden Abschnitt 27d bereitgestellt werden.
Ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf wurde unter Ausnutzung der auf diese Weise hergestellten Mündungsplatte und des Ausführens des Zusammenbaus in der gleichen Art und Weise hergestellt, wie im Vorhergehenden unter Bezug auf 3 erklärt wird. Das Elementträgermaterial 11 und die obere Platte 15 werden an die Mündungsplatte 16 mit einem Epoxydhaftmittel mit einer Dicke von 2 μm angehaftet.
Der Flüssigkeits-Ausstoßkopf, der mit der Mündungsplatte 16 hergestellt wird, wird einer Wärmezyklusprüfung zwischen –30 °C und +60 °C zusammen mit einer Vergleichsprobe unterzogen, die mit einer Mündungsplatte aus Polysulfonharz hergestellt worden war. Während die Vergleichsprobe, die mit der Polysulfon-Mündungsplatte hergestellt worden war, eine Ablösung der Mündungsplatte für die Mündungsplatte von einer Länge von 50 μm oder länger entlang der Spritzdüsenanordnung sich ablöst, zeigt der Kopf, welcher mit der Silicium-Mündungsplatte ausgerüstet ist, kein Ablösen der Mündungsplatte 16.
Wie im Vorhergehenden erklärt wird, wird die Mündungsplatte 16 mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen 3 in dem Silicium-Trägermaterial 21 durch Bilden von ausgesparten Löchern 21a darauf durch Ätzen und Dünnen des Silicium-Trägermaterials 21 von seiner rückwärtigen Seite gebildet. Es wird daher als möglich angesehen, einen großformatigen Flüssigkeits-Ausstoßkopf mit hoher Zuverlässigkeit herzustellen, und einen großformatigen Flüssigkeits-Ausstoßkopf mit hoher Zuverlässigkeit ebenso in dem Fall des Konstruierens des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes mit der Mündungsplatte, welche aus Silicium besteht, herzustellen, wie in dem Vorhergehenden erklärt wird.
Im Folgenden wird unter Bezug auf 16A, 16B, 16C und 16D eine Variation des besonderen Verfahrens zur Herstellung der Mündungsplatte erklärt, die in dem Vorhergehenden unter Bezug auf 4A1, 4A2, 4B, 4C1, 4C2, 4D1, 4D2, 4E1 und 4E2 erklärt wurde. 16A, 16B, 16C und 16D sind Querschnittsansichten, welche eine Variation des Verfahrens zur Herstellung der Mündungsplatte zeigen, die in dem Vorhergehenden unter Bezug auf 4A1, 4A2, 4B, 4C1, 4C2, 4D1, 4D2, 4E1 und 4E2 erklärt wurde. Im Vergleich mit dem zuvor erklärten Herstellungsverfahren ist das Herstellungsverfahren für die Mündungsplatte, das unter Bezug auf 17A, 17B und 17C zu erklären ist, im Prinzip darin unterschiedlich, dass die Bildung des Loches für die Ausstoßöffnung in dem Silicium-Trägermaterial 21 durch Trockenätzen, und dass eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 2 μm als Maske anstatt der Al Schicht mit einer Dicke von 8 μm verwendet wird.
Das Silicium-Trägermaterial 21 wird trocken geätzt unter Ausnutzung einer SiO₂-Schicht 28 mit einer Dicke von 2 μm, die auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 21 gebildet wird, und eines vorbestimmten Musters entsprechend der Ausstoßöffnung und des die Plättchen teilenden Musters aufweist, als Maske, wodurch Löcher 21a auf dem Silicium-Trägermaterial 21 zum Bilden der Ausstoßöffnungen gebildet werden. In einem solchen Trockenätzschritt wird die Vielzahl von Löchern 21a in dem Silicium-Trägermaterial 21 durch ein zyklisches Ätzen gebildet, in welchem Trockenätzen für 10 Sekunden mit SF₆ als Ätzgas und Trockenätzen für 30 Sekunden mit CF₂ als Ätzgas wiederholt werden.
Das Trockenätzen des Silicium-Trägermaterials 21 mit der SiO₂-Schicht 28 als Maske ermöglicht es, die Löcher 21a mit einem konstanten Querschnitt entlang der Richtung der Tiefe auf dem Silicium-Trägermaterial 21 zu bilden.
Dann wird, wie in 17B gezeigt wird, ein SiN-Schutzfilm 29 durch CVD auf der gesamten Oberfläche der SiO₂-Schicht 28 und den gesamten Innenwänden der Löcher 21a gebildet.
Dann wird, wie in 17C gezeigt wird, das Silicium-Trägermaterial 21 von seiner rückwärtigen Seite her gedünnt, so dass die Löcher 21a durch das Trägermaterial 21 hindurch dringen, wodurch die Ausstoßöffnungen 3 darin gebildet werden. Die Öffnung der Ausstoßöffnung 3 wird in einer Fläche mit einem konstanten Querschnitt des Loches 21a gebildet. In dieser Art und Weise wird eine Mündungsplatte 16 hergestellt, die durch Bilden der Ausstoßöffnungen 3 in dem Silicium-Trägermaterial 21 aufgebaut ist.
Das Herstellungsverfahren für die Mündungsplatte, das unter Bezug auf die 17a, 17b und 17c erklärt wird, ermöglicht es, die Löcher 21a mit einem konstanten Querschnitt entlang der Richtung der Tiefe und die Öffnung der Ausstoßöffnung 3 in einem Bereich zu bilden, in dem der Querschnitt konstant ist. Der Flüssigkeits-Ausstoßkopf, der mit der Mündungsplatte hergestellt wird, die durch das in 17a, 17b und 17c gezeigten Herstellungsverfahren hergestellt wird, ist in seiner Zuverlässigkeit exzellent und ermöglicht ein Vergrößern der Kopfdimension wie auch der Flüssigkeits-Ausstoßkopf, der mit der Mündungsplatte hergestellt wird, die gemäß des in den 4A1, 4A2, 4B, 4C1, 4C2, 4D1, 4D2, 4E1, und 4E2 und 16A, 16B, 16C und 16D gezeigten Herstellungsverfahren hergestellt wird.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen anderen Flüssigkeits-Ausstoßkopf zeigt, der ein Siliciumplättchen enthält, und 6 ist eine Querschnittsansicht des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes, der in 5 gezeigt wird, entlang des Flüssigkeitsflusspfades. Im Vergleich mit dem Flüssigkeits-Ausstoßkopf, der in 1 gezeigt wird, ist der Flüssigkeits-Ausstoßkopf, der in den 5 und 6 gezeigt wird, nur in der Mündungsplatte unterschiedlich und darin, dass ein vorspringendes Teil zum Abgleichen mit dem Flüssigkeitsflusspfad des Kopfhauptkörpers um die Ausstoßöffnung herum auf einer Oberfläche der Mündungsplatte gebildet ist, welche an dem Kopfhauptkörper anliegt. In den 5 und 6 werden Komponenten, die mit denen in 1 gleich sind, durch die gleichen Bezugszeichen wie in 1 dargestellt.
In dem vorliegenden Flüssigkeits-Ausstoßkopf wird die in 1 gezeigte Mündungsplatte 16 durch eine Mündungsplatte 46 ersetzt, die in den 5 und 6 gezeigt wird. Die Mündungsplatte 46 ist aus Silicium zusammengesetzt, wie in dem Fall der Mündungsplatte 16 in 1. Wie in dem Fall der Mündungsplatte 16 ist die Mündungsplatte 46 an der vorderen Endfläche des Kopfhauptkörpers 7 angebracht, nämlich auf der angrenzenden Fläche 5 des Elementsträgermaterials 11 und der angrenzenden Fläche 6 der oberen Platte 15, und ist mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen 46a versehen, die jeweils mit den Flusspfaden 1 in Verbindung stehen. Die Mündungsplatte 46 ist um die Ausstoßöffnung 46a auf der angrenzenden Fläche der Mündungsplatte 46 mit dem Kopfhauptkörper 7 mit unabhängigen Vorsprüngen 47 versehen, die jeweils den Ausstoßöffnungen 46A entsprechen, wie sie in den 5 und 6 gezeigt werden. Die Mündungsplatte 46 wird mit den angrenzenden Fläche 5 und 6 in einem Zustand verbunden, in welchem jeder Vorsprung eingreift und mit dem Flüssigflusspfad 1 übereinstimmt.
7 ist eine Ansicht, welche den Zusammenbau des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigt, der in den 5 und 6 gezeigt wird. Wie in 7 gezeigt wird, werden Wandelemente 14 einschließlich der Flüssigkeitsflusspfadwände 8 auf der Oberfläche eines Elementträgermaterials 11 gebildet und eine obere Platte 15 einschließlich einer Zufuhröffnung 4 an einer Fläche der Wandelemente 14 gegenüberliegend zu dem Elementträgermaterial 11 angebracht. Eine Mündungsplatte 46 wird an der vorderen Endfläche des Elementträgermaterials 11, der Wandelemente 14 und der oberen Platte 15 angehaftet. Vorsprünge 47 der Mündungsplatte 46 werden in die Flüssigkeitsflusspfade 1 des Kopfhauptkörpers 7 eingepasst, so dass die Ausrichtung genau ist, selbst wenn Epoxydhaftmittel auf die obere Platte 15 und das Elementträgermaterial 11 übertragen wird, wodurch ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf mit exzellenter Massenherstellbarkeit und Zuverlässigkeit erhalten werden kann.
Im Folgenden wird unter Bezug auf 8A1, 8A2, 8B, 8C1, 8C2, 8D1, 8D2, 8E1 und 8E2 ein Verfahren zur Herstellung der Mündungsplatte erklärt, die in den 5 und 6 gezeigt wird.
8A1, 8A2, 8B, 8C1, 8C2, 8D1, 8D2, 8E1 und 8E2 zeigen ein Verfahren zur Herstellung der Mündungsplatte 46, die in den 5 und 6 gezeigt wird, wobei die 8A1, 8B, 8C1, 8D1 und 8E1 Querschnittsansichten sind, während die 8A2, 8C2, 8D2 und 8E2 perspektivische Ansichten sind. Jede Ansicht und Beschreibung bezieht sich auf die Herstellung der Mündungsplatte 46, die einem einzelnen Flüssigkeits-Ausstoßkopf entspricht, nämlich eine einzelne Baugruppe, aber in der Praxis werden mehrere Zehn bis mehrere Hundert Bauteile auf einer Silicium-Halbleiterscheibe von 4 Zoll bis 12 Zoll (Inch) Durchmesser positioniert, so dass eine Vielzahl von Mündungsplatten 46 simultan aus einer Silicium-Halbleiterscheibe hergestellt wird.
Auf das Silicium-Trägermaterial wird ein Photolackmaterial mit einer Dicke von 2 μm beschichtet und dieses gemustert, um Vorsprünge 47 mit einer Höhe von etwa 4 μm in Positionen zu bilden, die den Ausstoßöffnungen 46A und den Flächen darum herum entsprechen. Der Photolack ist aus Shipley Sjr-5740 zusammengesetzt, wird mit einem Beschichtungsgerät CDS-600 von Canon Inc. beschichtet und durch ein Belichtungsgerät MPA-600 von Canon Inc. belichtet.
Der gemusterte Photolack wird als Maske für das Trockenätzen des Silicium-Trägermaterials verwendet, wodurch ein Silicium-Trägermaterial 31 gebildet wird, das darauf mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 31b versehen ist, wie in 8A1 und 8A2 gezeigt wird. Jeder Vorsprung 31b weist eine Höhe von etwa 4 μm auf und ist an der Position gebildet, die der Ausstoßöffnung 46a entspricht, die in den 5 und 6 gezeigt wird, und in dem Bereich darum herum. Das Trockenätzen wird mit SF₆ ausgeführt und ein Trockenätzgerät NLD-800 von Alvac Co. verwendet. Das Silicium-Trägermaterial 31 wird für 3 Minuten in dem Trockenätzgerät mit einer Leistung von 1000 W, eine Vorspannung von 50 V und einem Druck von 0,8 Pa trocken geätzt.
Dann wird auf einer Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 31 an der Seite der Vorsprünge 31b eine Al-Schicht mit einer Dicke von 8 μm durch Sputtern gebildet, so dass sie die Vorsprünge 31b bedeckt.
Dann wird auf die Al-Schicht auf dem Silicium-Trägermaterial 31 eine Photolackmaterial mit einer Dicke von 8 μm beschichtet und diese gemustert, um die Ausstoßöffnungen 46, die in 5 gezeigt werden, und ein nutenförmiges die Plättchen teilendes Muster zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 31 in die individuellen Baugruppen zu bilden. Der Photolack ist aus Shipley SJR-5740 zusammengesetzt, wird mit einem Beschichtungsgerät CDS-600 von Canon Inc. beschichtet und durch ein Belichtungsgerät MPA-600 von Canon Inc. gemustert.
Der gemusterte Photolack wird als Maske für das Trockenätzen der Al-Schicht auf dem Silicium-Trägermaterial 31 verwendet, wodurch darauf eine Ätzmaske der Al-Schicht 32 gebildet wird, die ein Muster von Öffnungen 32a an Positionen trägt, die den Ausstoßöffnungen 46 entsprechen, wie in den 8A1 und 8A2 gezeigt wird. Dieses Trockenätzen bildet ebenso auf der Al-Schicht 32 Nuten zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 31, die dem nutenförmigen die Plättchen teilenden Muster entsprechen. Das Trockenätzen wird mit Chlorgas ausgeführt und ein Trockenätzgerät NLD-800 von Alvac Co. verwendet. Die Al-Schicht wird in einem solchen Trockenätzgerät mit einer Leistung von 1000 W, einer Vorspannung von 50 V und einem Druck von 0,8 Pa geätzt.
Dann wird der Photolack auf der Al-Schicht 32 durch veraschen entfernt.
Dann wird, wie in 8B gezeigt wird, die Al-Schicht 32 als Maske für das Tiefätzen der freiliegenden Abschnitte auf dem Silicium-Trägermaterial 31 und der Seite der Al-Schicht 32 durch Trockenätzionen 33 verwendet, wodurch ausgesparte Löcher 31a in einer Vielzahl von Einheiten mit Tiefe von 70 + 5 bis 50 μm an Positionen, die den Ausstoßöffnungen 46 entsprechen, und ein nutenförmiges, die Plättchen teilendes Muster 31b zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 31 in eine Vielzahl von Mündungsplatten auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 31 gebildet werden, wie in den 8C1 und 8C2 gezeigt wird.
Die Tiefe des die Plättchen teilenden Musters 31b ist 70 + 5 bis 50 μm wie in dem Fall der Löcher 31a. Auf diese Weise werden auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 31 ein Muster einschließlich des die Plättchen teilenden Musters 31b und der Vielzahl von Löcher 31a gebildet, und die verbleibenden Abschnitte der Vorsprünge 31b bauen die Vorsprünge 47 auf, die in den 5 und 6 gezeigt werden, wodurch die Vielzahl von Vorsprüngen 47 auf dem Silicium-Trägermaterial 31 gebildet wird. Dieser Schritt wird mit einem Trockenätzgerät NLD-800 von Alvac Co. ausgeführt und SF₆ als Ätzgas verwendet. In dem Trockenätzgerät wird das Silicium-Trägermaterial 31 mit einer Leistung von 1000 W, einer Vorspannung von 200 V und einem Druck von 1,0 Pa geätzt, um das Ätzen des Silicium-Trägermaterials 31 zu erreichen.
Dann wurde die Al-Schicht 32 auf dem Silicium-Trägermaterial 31 durch eine Mischung von Salpetersäure, Phosphorsäure und Essigsäure entfernt, wie in den 8C1 und 8C2 gezeigt wird. Dann wird, um die Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 31 zu schützen, die in Kontakt mit der Tinte kommt, eine SiN-Schicht (nicht gezeigt) mit einer Dicke von 2 μm durch CVD auf der gesamten Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 31 auf der Seite der Löcher 31a und auf den gesamten Innenwänden der Löcher 31a gebildet.
Dann wird, wie in 8D1 und 8D2 gezeigt wird, die Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 31 an der Seite der Löcher 31a an ein durch UV ablösbares Band 34 angehaftet und die rückwärtige Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 31 geschliffen und poliert, um das Silicium-Trägermaterial 31 zu dünnen, bis seine Dicke einschließlich der Vorsprünge 47 70 μm wird. Bei diesem Vorgang wird das Silicium-Trägermaterial 31 an dem durch UV ablösbaren Band 34 zum Aufrechterhalten in einem gewissen Ausmaß der Festigkeit des Silicium-Trägermaterials 31 bei dem Vorgang seines Schleifens und Polierens angehaftet. Eine solche Eliminierung der rückwärtigen Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 31 bewirkt, wie in 8E1 und 8E2 gezeigt wird, dass der Boden jedes Loches 31a auf der rückwärtigen Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 31 geöffnet wird, so dass ein durchgehendes Loch entsteht, wodurch eine Ausstoßöffnung 46a in dem Silicium-Trägermaterial 31 und das Silicium-Trägermaterial 31, das in einer Vielzahl von Mündungsplatten gemäß des Plättchen teilenden Musters 31c zu teilen ist, gebildet wird. Durch die zuvor erklärten Schritte wird die Mündungsplatte 46 erhalten, die durch Bilden der Vielzahl von Vorsprüngen 47 und der Vielzahl von Ausstoßöffnungen 46a in dem Silicium-Trägermaterial 31 bereitgestellt wird.
Ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf wird durch Anhaften der auf diese Weise erhaltenen Mündungsplatte an den Kopfhauptkörper hergestellt, einschließlich der Energie erzeugenden Elemente und der Flüssigkeitsflusspfade. Das Haftmittel ist insbesondere bevorzugt aus einem Epoxydharz zusammengesetzt, welches mit einer hohen Tintenbeständigkeit und einer hohen Haftfestigkeit versehen ist. Das Epoxydhaftmittel kann ein allgemeiner Zweikomponententyp oder ein Einkomponententyp sein, der bei hoher Temperatur gehärtet werden kann. Beim Härten eines solchen Haftmittels muss die Mündungsplatte an das Ausstoßelement unter Last angepresst und kann unter dem Aufbringen der Last verschoben werden. Ebenso kann das Haftmittel überfließen, so dass es die Tintenausstoßöffnung verschließt. Um solche Nachteile zu verhindern, wird bevorzugt ein Vorsprung um die Ausstoßöffnung auf der standhaften Oberfläche der Mündungsplatte herum gebildet. Die positionelle Verschiebung zwischen dem Tintenflusspfad und der Ausstoßöffnung beim Vorgang des Anhaftens, kann durch Abgleichen des Vorsprunges in den Tintenflusspfad verhindert werden. Ebenso kann der Vorsprung verhindern, dass Haftmittel in den Tintenflusspfad eindringt, da das eventuell überfließende Haftmittel einen Meniskus an einem solchen Vorsprung bildet und dadurch am weiteren Fließen gehindert wird.
9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F und 9G zeigen ein besonderes Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes, und 10 ist ein Ablaufdiagramm des Herstellungsverfahren des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes, das unter Bezug auf 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F und 9G zu erklären ist.
Dieses Herstellungsverfahren ist eine Weiterbildung des zuvor genannten Herstellungsverfahrens. Als allgemeine Anwendung wird Tintenstrahlaufzeichnung in der Vierfarbaufzeichnung mit Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb oder in Sechsfarbaufzeichnung ferner einschließlich schwaches Cyan und schwaches Magenta ausgeführt. Für die gegenseitige Ausrichtung der Platzierung der Tintenpunkte von verschiedenen Farben ist es notwendig, die Spritzdüsen der verschiedenen Farben gegeneinander auszurichten, und es ist bevorzugt, die Spritzdüsen der verschiedenen Farben in einer Mündungsplatte auszurichten. In dem vorliegenden Herstellungsverfahren wird das Silicium-Trägermaterial beim Vorgang seines Dünnens mit einem Rahmenelement anstatt des durch UV ablösbaren Bandes verstärkt, welches aus Silicium oder Glas besteht mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten, der ähnlich zu dem von Silicium ist, wodurch eine gegenseitige Ausrichtung der Spritzdüsenanordnung unter Realisierung von Kostenverringerung erreicht wird.
Zunächst werden ein plattenförmiges Rahmenelement 53 mit einem Loch 54, wie in 9A gezeigt wird, und ein Silicium-Trägermaterial 51 mit Vorsprüngen 52, wie in 9B gezeigt wird, hergestellt. Das Rahmenelement 53 kann aus Silicium oder Glas mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten ähnlich zu dem von Silicium zusammengesetzt sein. Das vorliegende Element 53 wird durch einen Fall beschrieben, der Glas mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten ähnlich zu dem von Silicium anwendet.
Zum Herstellen des Rahmenelements 53 wird eine Glasscheibe mit einer Dicke von 625 μm hergestellt und das Loch 54 dort hinein gemustert. Das Rahmenelement 53a ist aus Glas SG-2 von Hoya Glass Co. zusammengesetzt, und das Loch 54 wird durch Strahlen gebildet.
Zum Herstellen des Silicium-Trägermaterials 51 mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 52 wird zunächst ein Silicium-Trägermaterial mit einer Dicke von 625 μm hergestellt und ein Photolackmaterial darauf mit einer Dicke von 2 μm beschichtet. Dann wird das Photolackmaterial gemustert, um Vorsprünge 52 mit einer Höhe von etwa 4 μm an Positionen zu bilden, die den Ausstoßöffnungen und den umgebenden Bereichen entsprechen. Der Photolack ist aus Shipley SJR-5740 zusammengesetzt, wird mit einem Beschichtungsgerät CDS-600 von Canon Inc. beschichtet und durch ein Belichtungsgerät MPA-600 von Canon Inc. belichtet.
Der gemusterte Photolack wird als Maske für das Trockenätzen des Silicium-Trägermaterials verwendet, wodurch ein Silicium-Trägermaterial 51 gebildet wird, das darauf mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 52 versehen ist, wie in 9B gezeigt wird. Jeder Vorsprung 52 weist eine Höhe von etwa 4 μm auf und ist an einer Position gebildet, die der Ausstoßöffnung und in einem Bereich darum herum entspricht. In einem Zustand, der in 9B gezeigt wird, weist das Silicium-Trägermaterial 51 eine Dicke a einschließlich des Vorsprunges 52 von 625 μm auf, was das gleiche ist wie die ursprüngliche Dicke des Silicium-Trägermaterials.
Das Trockenätzen wird mit SF₆ als Ätzgas ausgeführt und ein Trockenätzgerät NLD-800 von Alvac Co. verwendet. Das Silicium-Trägermaterial 51 wird für 3 Minuten in dem Trockenätzgerät mit einer Leistung von 1000 W, einer Vorspannung von 50 V und einem Druck von 0,8 Pa trocken geätzt.
Dann wird nach dem Entfernen des Photolackes durch Veraschen, welcher zum Bilden der Vorsprünge 52 auf dem Silikonträgermaterial 51 verwendet wird, ein thermischer Oxidationsfilm (SiO₂, nicht gezeigt) mit einer Dicke von 1 μm auf einer Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 51 auf der Seite der Vorsprünge 52 gebildet. So wird der thermische Oxidationsfilm ebenso auf dem gesamten Ende und Lateralflächen der Vorsprünge 52 gebildet. Dann wird ein Photolackmaterial auf die gesamte Oberfläche des thermischen Oxidationsfilm auf das Silicium-Trägermaterial 51 beschichtet und dieser gemustert, um Öffnungen an Positionen zu bilden, die den Ausstoßöffnungen entsprechen. Dann wird der gemusterte Photolack als Maske für das Trockenätzen des thermischen Oxidationsfilms auf dem Silicium-Trägermaterial 51 verwendet. Dieses Muster bildet in dem thermischen Oxidationsfilm auf dem Silicium-Trägermaterial 51 Öffnungen an Positionen, die den Ausstoßöffnungen entsprechen. Dann wird der thermische Oxidationsfilm als Maske beim Bilden von Vertiefungen zum Bilden der Ausstoßöffnungen auf dem Silicium-Trägermaterial 51 durch Trockenätzen verwendet, wie später erklärt werden wird.
Dann wird der Photolack, der zum Mustern des thermischen Oxidationsfilms auf dem Silicium-Trägermaterial 51 verwendet wird, durch Veraschen entfernt.
Dann wird, wie in 9C gezeigt wird, das Rahmenelement 53 anodisch mit der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 51 auf der Seite der Vorsprünge 52 in einer solchen Art und Weise verbunden, dass die Vorsprünge 52 des Silicium-Trägermaterials 51 in einem Loch 54 des Rahmenelements 53 positioniert werden. Das Anhaften des Silicium-Trägermaterials 51 und des Rahmenelements 53 wurde durch ein Gerät SB-6 von Carl Zeiss Co. ausgeführt. Das anodische Verbinden des Silicium-Trägermaterials 51 und des Rahmenelements 53 wird in einem solchen Verbindungsgerät für 1 Stunde bei 350 °C ausgeführt. Das Verfahren verwendet hier anodisches Verbinden des Silicium-Trägermaterials 51 und des Rahmenelements 53, aber diese können anstatt dessen durch thermisches Vakuum oder mit einem Haftmittelmaterial verbunden werden.
Dann wird, wie in 9D gezeigt, der zuvor genannte thermische Oxidationsfilm (nicht gezeigt) auf dem Silicium-Trägermaterial 51 als Maske zum Tieftrockenätzen der freiliegenden Abschnitte in den Endflächen der Vorsprünge 52 auf dem Silicium-Trägermaterial 51 durch Trockenätzionen 56 verwendet, wodurch eine Vielzahl von ausgesparten Löchern 58 mit einer Tiefe von 50 + 5 bis 50 μm an Positionen gebildet werden, die den Ausstoßöffnungen entsprechen. Wie in 9D gezeigt wird, baut ein verbleibender Abschnitt der Vorsprünge 52 einen Vorsprung 57 zum Abgleichen mit dem Flüssigkeitsflusspfad 1 Kopfhauptkörpers 7 auf.
Dann wird, wie in 9E gezeigt wird, die rückwärtige Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 51 geschliffen und poliert, um das Silicium-Trägermaterial 51 bis zu einer Dicke b davon zu dünnen, welche die Vorsprünge 57 einschließt, und auf 50 μm verringert. Solches Dünnen des Silicium-Trägermaterials 51 bewirkt, dass, wie in 9C gezeigt, der Boden jedes Loches 58 in der rückwärtigen Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 51 geöffnet wird, wodurch ein durchgehendes Loch gebildet wird, das die Ausstoßöffnungen 58a in dem Silicium-Trägermaterial 51 bildet.
Dann wird ein SiN-Schutzfilm mit einer Dicke von 2 μm durch CVD auf den gesamten Innenwänden der Ausstoßöffnungen 58a gebildet. Der Schutzfilm ist aus Siliciumnitrid zusammengesetzt, aber er kann durch einen thermischen Oxidationsfilm, Siliciumoxid oder Siliciumkarbid, die durch CVD gebildet werden, oder Gold, Platin, Pd, Cr, Ta oder W, die durch Elektroplattierung oder Sputtern gebildet wurden, ersetzt werden.
Dann wird, wie in 9F gezeigt wird, ein Wasser abweisender Fluorfilm 59 auf die Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 51 auf der gegenüberliegenden Seite der Vorsprünge 57 durch Übertragung laminiert, so dass die Ausstoßöffnungen 58a nicht blockiert werden.
Dann wird, wie in 9G gezeigt, durch Zerzeilen eine Mündungsplatte abgeschnitten, welche vier Düsenanordnungen enthält, die vier Flüssigkeitsausstoßköpfen oder vier Elementbauteilen entsprechen. In dieser Art und Weise wird eine Mündungsplatte 51a erhalten, die durch Bilden der Vorsprünge 57 und der Ausstoßöffnungen 58a auf vier Anordnungen auf dem Siliciumträger 51 konstruiert sind.
Dann wird, um einen separat hergestellten Kopfhauptkörper 7 anzubringen, der durch Anbringen eines Elementträgermaterials 11 und einer oberen Platte 15 an das benachbarte Element des Silicium-Trägermaterials 51 und des Rahmenelements 53 erhalten wurde, Epoxydharz auf eine vordere Endfläche des Kopfhauptkörpers 7 aufgebracht, wo die offenen Enden der Flüssigkeitsflusspfade 1 lokalisiert sind. Dann wird die vordere Endfläche des Kopfhauptkörpers 7 ausgerichtet und in die Löcher 54 des verbindenden Elements auf dem Silicium-Trägermaterial 51 und dem Rahmenelement 53 eingesetzt, wodurch der Kopfhauptkörper 7 in Bezug auf die Mündungsplatte 51a positioniert wird. Die gegenseitige Ausrichtung der Mündungsplatte 51a und des Kopfhauptkörpers 7 wird durch Abgleichen der Vorsprünge 57 der Mündungsplatte 51a in die Flüssigkeitsflusspfade 1 des Kopfhauptkörpers 7 erreicht.
Auf diese Art und Weise wird der Kopfhauptkörper 7 an die Mündungsplatte 51a mit einer solchen gegenseitigen Ausrichtung dazwischen angebracht.
Dann wird die Lücke zwischen dem Kopfhauptkörper 7 und dem Rahmenelement 53 mit einem wärmeleitfähigen Harz gefüllt, das feine Metallteilchen enthält und eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Auf diese Weise kann der Flüssigkeits-Ausstoßkopf mit vierfacher Spritzdüsen-Anordnung in der Festigkeit verbessert werden, während die thermische Leitfähigkeit zwischen dem Kopfhauptkörper 7 und dem Rahmenelement 53 sehr gestärkt werden.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes, der durch Anhaften von vier Kopfhauptkörpern an das benachbarte Element der Mündungsplatte und des Rahmenelements aufgebaut wird. Wie in 11 gezeigt wird, kann der Flüssigkeits-Ausstoßkopf durch Einsetzen des Kopfhauptkörpers 7 in jedes der vier Löcher 54 des Rahmenelements 53 und Anhaften jedes Kopfhauptkörpers 7 an die Mündungsplatte 51a in dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Durch die zuvor beschriebenen Schritte wird ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf mit vierfacher Spritzdüsen-Anordnung hergestellt, welche durch Ausrichtung mit einer Mündungsplatte integriert sind.
12A1, 12A2, 12B, 12C1, 12C2, 12D, 12E1, 12E2, 12F, 12G1 und 12G2 sind Ansichten, welche Schritte der Herstellung einer Mündungsplatte eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes in einem besonderen Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigen, wobei die 12A1, 12B, 12C1, 12D, 12E1, 12F und 12G1 eine Querschnittsansicht sind, während 12A2, 12C2, 12E2 und 12G2 perspektivische Ansichten sind.
Im Vergleich mit dem vorstehenden Herstellungsverfahren ist das vorliegende Herstellungsverfahren darin unterschiedlich, dass der Schutzfilm, der auf der Innenfläche der Ausstoßöffnung bei der Herstellung der Mündungsplatte gebildet wird, hervorspringend ausgebildet ist von einer Oberfläche der Mündungsplatte auf der gegenüberliegenden Seite des Kopfhauptkörpers, wodurch ein Vorsprung gebildet wird.
Zunächst wird ein Silicium-Trägermaterial 71 mit einer Dicke von 625 μm, wie in 12A1 und 12A2 gezeigt wird, und eine Al-Schicht mit einer Dicke von 12 μm durch Sputtern gebildet.
Dann wird auf der Al-Schicht auf das Silicium-Trägermaterial 71 ein Photolackmaterial mit einer Dicke von 8 μm beschichtet und dieses gemustert, um auf dem Silicium-Trägermaterial 71 Ausstoßöffnungen und ein nutenförmiges die Plättchen teilendes Muster zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 71 in die individuellen Baugruppen zu bilden.
Der gemusterte Photolack wird dann als Maske für das Trockenätzen der Al-Schicht auf dem Silicium- Trägermaterial 71 verwendet, wodurch darauf eine Ätzmaske der Al-Schicht 72 gebildet wird, die ein Muster von Öffnungen 72a an Positionen entsprechend den Ausstoßöffnungen trägt, wie in den 12A1 und 12A2 gezeigt wird. Dieses Trockenätzen bildet ebenso auf der Al-Schicht 72 Nuten zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 71, die den nutenförmigen die Plättchen teilenden Mustern entsprechen.
Dann wird der Photolack auf der Al-Schicht 72 durch Veraschen entfernt.
Dann wird die Al-Schicht 72 als Maske für das Tiefätzen der freiliegenden Abschnitte auf dem Silicium-Trägermaterial 71 auf der Seite der Al-Schicht 72 durch Trockenätzionen 73 verwendet, wie in 4B1 gezeigt wird, wodurch ausgesparte Löcher 71a in einer Vielzahl von Einheiten mit einer Tiefe von 70 + 5 bis 50 μm an Positionen gebildet werden, die den Ausstoßöffnungen und einem nutenförmigen die Plättchen teilenden Muster 72b zum Zerteilen des Silicium-Trägermaterials 71 in eine Vielzahl von Mündungsplatten entsprechen, auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71, wie in den 12C1 und 12C2 gezeigt wird. Die Tiefe des die Plättchen teilenden Musters 72b ist 70 + 5 bis 50 μm wie in dem Fall der Löcher 71a. Auf diese Weise werden auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71 ein Muster einschließlich des die Plättchen teilenden Musters 72b und der Vielzahl von Löchern 71a gebildet.
Dann wird die Al-Schicht 72 auf dem Silicium-Trägermaterial 71 durch eine Mischung von Salpetersäure, Phosphorsäure und Essigsäure entfernt, wie in den 12C1 und 12C2 gezeigt wird.
Um dann die Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71zu schützen, die in Kontakt mit der Tinte kommt, wird ein SiN-Schutzfilm 75 mit einer Dicke von 2 μm durch CVD gebildet, wie in 12D gezeigt wird, auf der Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71 auf der Seite der Löcher 71a und auf den gesamten Innenwänden der Löcher 71a. Der vorliegende Schutzfilm war aus Siliciumnitrid zusammengesetzt, aber er kann durch einen thermischen Oxidationsfilm, ein Siliciumoxid oder Siliciumkarbid, die durch CVD gebildet wurden, oder Gold, Platin, Pd, Cr, Ta oder W, die durch Elektroplattierung oder Sputtern gebildet wurden, ersetzt werden. Die Dicke des Schutzfilms liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,5 μm bis 2 μm, da ein übermäßig dicker Schutzfilm die Spannung erhöht, was zum Bruch des Silicium-Trägermaterials beim Vorgang des Schleifens und Polierens davon führen kann, und da ebenso ein übermäßiger hydrophiler Abschnitt auf den Vorsprüngen dazu neigt, die Flüssigkeitstropfen beim Flug abzulenken.
Dann wird, wie in 12E1 und 12E2 gezeigt wird, die Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71 auf der Seite der Löcher 71a an ein durch UV ablösbares Band 74 angehaftet und die rückwärtige Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71 geschliffen und poliert, um das Silicium-Trägermaterial 71 auf eine Dicke von 70 μm zu dünnen. Bei diesem Vorgang wird das Silicium-Trägermaterial 71 an ein durch UV ablösbares Band 74 angehaftet, um zu einem gewissen Grad die Festigkeit des Silicium-Trägermaterials 71 bei dem Vorgang des Schleifens und Polierens davon aufrecht zu erhalten. Ein solches Schleifen der rückwärtigen Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71 bewirkt, wie in 12F gezeigt wird, die Öffnung jedes Loches 71a auf der rückseitigen Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71, so dass ein durchgehendes Loch gebildet wird, wodurch Ausstoßöffnungen 71b in dem Silicium-Trägermaterial 71 gebildet werden, und das Silicium-Trägermaterial 71 wird in eine Vielzahl von Mündungsplatten 76 gemäß des die Plättchen teilenden Musters 72b geteilt.
Dann wird, wie in 12G1 und 12G2 gezeigt wird, die Oberflächenschicht des Silicium-Trägermaterials 71 auf der Seite, die nicht mit dem Schutzfilm 75 bedeckt ist, durch alkalisches Ätzen mit KOH entfernt, wodurch der Schutzfilm 75 dazu gebracht wird, von einer solchen Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71 hervorzutreten, um einen Vorsprung 75a zu bilden. Auf diese Art und Weise wird eine Mündungsplatte 76 erhalten, die an den Kopfhauptkörper des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes anzubringen ist, und die einen Ausstoßabschnitt aufweist, der durch den Schutzfilm 75 aufgebaut wird, der die Innenwand der Ausstoßöffnung 71b bildet und von der Oberfläche der Mündungsplatte 75 hervorspringt.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zusammenbau des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigt, welcher die Mündungsplatte 76 anwendet, die gemäß der Schritte hergestellt wurde, die in den 12A1 und 12G2 gezeigt wurde. Nachdem die Mündungsplatte 76 durch die zuvor beschriebenen Schritte hergestellt wurde, wird sie an den Kopfhauptkörper 7 angebracht, der aus dem Elementträgermaterial 11, den Wandelementen 14 und der oberen Platte 15 besteht, wie in 13 gezeigt wird, um den Flüssigkeits-Ausstoßkopf zu erhalten. Bei diesem Vorgang wird die Mündungsplatte 76 in einer solchen Art und Weise angebracht, dass der Ausstoßabschnitt 75a gegenüber dem Kopfhauptkörper 7 positioniert ist.
In dem Flüssigkeits-Ausstoßkopf, der eine solche Mündungsplatte 76 anwendet, wird durch die Gegenwart des SiN-Schutzfilms 75, welcher gegenüber Tinten abweisend ist, auf den Vorgang des Reinigens der Kopfoberfläche einschließlich der Ausstoßöffnungen um die Spritzdüse herum durch eine wischende Klinge verzichtet, wodurch die Struktur des Kopfhauptkörpers des Flüssigkeitsausstoß-Aufzeichnungsgerätes und seine Steuerungssequenzen vereinfacht werden.
14A1, 14A2, 14B1 und 14B2 sind Ansichten, welche eine Variation des Verfahrens zur Herstellung der Mündungsplatte zeigen, die im Vorhergehenden unter Bezug auf die 12A1, 12A2, 12B, 12C1, 12C2, 12D, 12E1, 12E2, 12F, 12G1 und 12G2 gezeigt wurde. Das Herstellungsverfahren der Mündungsplatte, welches unter Bezug auf die 14A1, 14A2, 14B1 und 14B2 zu erklären ist, ist das Gleiche wie das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren bis zu dem Schritt, der in den 12G1 und 12G2 gezeigt wird, nach welchem ein Wasser abweisender Film auf dem Silicium-Trägermaterial 71 gebildet wird, das die Mündungsplatte 76 aufbaut.
Nach dem in 12G1 und 12G2 gezeigten Schritt wird ein Wasser abweisendes Material 79 durch einen Aufgeber 78, wie in 14A1 und 14A2 gezeigt wird, auf die freiliegende Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71 verteilend beschichtet, welches die Mündungsplatte 76 aufbaut, nämlich die gesamte Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71, das den Ausstoßabschnitt 75a durch den Vorsprung des Schutzfilms 75 aufbaut. Auf diese Weise wird, wie in 14B1 und 14B2 gezeigt wird, ein Wasser abweisender Film 79a auf der gesamten Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 71 einschließlich der Bereiche um die Vorsprünge 75a herum gebildet.
Der Flüssigkeits-Ausstoßkopf, der mit der Mündungsplatte 76 ausgerüstet ist, die den Wasser abweisenden Film 79a trägt, verhindert Tintenabscheidung um die Ausstoßöffnungen auf der Ausstoßfläche der Mündungsplatte 76 herum, so dass abgelenkter Tintenausstoß, der von solcher Tintenabscheidung herrührt, nur schwierig auftreten kann.
Ein solches Herstellungsverfahren der Mündungsplatte ermöglicht es, den Wasser abweisenden Film ebenso um die Ausstoßöffnungen herum zu bilden, wodurch ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf zur Verfügung gestellt wird, in welchem der abgelenkte Tintenausstoß, welcher von der Tintenabscheidung um die Spritzdüsen herum herrührt, nur schwierig auftreten kann.
In dem vorliegenden Herstellungsverfahren für den Flüssigkeits-Ausstoßkopf wird die Oberfläche der Mündungsplatte 76 auf der Seite des Kopfhauptkörpers nicht mit den Vorsprüngen zum Eingreifen und Abgleichen mit den Flüssigkeitsflusspfaden des Kopfhauptkörpers versehen, aber das Herstellungsverfahren der 5 und 6 kann dazu angewendet werden, einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf mit Vorsprüngen zum Eingreifen in den Flüssigkeitsflusspfade des Kopfhauptkörpers herzustellen. Ebenso kann es eine hervorspringende Struktur des Schutzfilms aufweisen, welcher die inneren Wände der Ausstoßöffnungen aufbaut.
18 und 19A bis 19E sind Ansichten, welche ein anderes Herstellungsverfahren für den Flüssigkeits-Ausstoßkopf zeigen, bei dem 18 ein Ablaufdiagramm des Herstellungsverfahrens einer Mündungsplatte ist.
Das vorliegende Verfahren ist von dem vorhergehenden Verfahren darin unterschiedlich, dass nach der Bildung der Vertiefung oder nach der Bildung des Schutzfilms auf der lateralen Siliciumwand der Vertiefungen solche Vertiefungen gefüllt werden. In den vorhergehenden Verfahren wird der Tintenausstoß instabil durch das Vorspringen des Schleifmaterials in den durchgehenden Löchern oder durch Abplatzen bei dem Schleifvorgang. Ein solches Phänomen kann leicht mit einer besonderen Steuerung des Dünnungsschrittes des Silicium-Trägermaterials durch Füllen der Vertiefungen verhindert werden.
Im Folgenden wird unter Bezug auf die 18 und 19A bis 19E das vorliegende Herstellungsverfahren für den Flüssigkeits-Ausstoßkopf erklärt.
Als erstes werden auf einem Silicium-Trägermaterial 201 Vorsprünge (auf 101 in 18, 19A) zum Bilden von Vorsprüngen 201b zum Vermeiden der positionellen Abweichung gebildet.
Der Vorsprung 201b kann durch Bilden eines Vorsprunges 202 durch Trockenätzen auf Silicium vor der Bildung der Vertiefung 201 gebildet werden. Ein solcher Vorsprung kann leicht durch Ätzen mit Fluor enthaltendem Gas bei Anwendung eines gewöhnlichen positiv arbeitenden Photolackes als Maske gebildet werden. Der Vorsprung 202 weist vorteilhafter Weise eine Höhe von 1 μm bis 10 μm auf. Zum Abgleichen mit dem Tintenflusspfad wird allgemein eine Abgleichlücke von 0,5 μm bis 3 μm bevorzugt, obwohl dies abhängig ist von der Anhaftungsgenauigkeit der an dem Gerät anhaftenden Mündungsplatte.
Dann wird Trockenätzen ausgeführt, um eine Vertiefung 201a zu bilden, so dass die Tintenausstoßöffnung gebildet wird. In diesem Vorgang wird kollektiv ein die Plättchen teilendes Muster entsprechend der äußeren Form des Plättchens gebildet (201 in 18, 19B).
Die Bildung der Vertiefungen 201a und des die Plättchen teilenden Musters kann durch Bilden eines Maskenelements durch Mustern durch Trockenätzen mit Fluor enthaltendem Gas als Ätzmittel und durch die Anwendung einer auf diese Weise gemusterten Maske erreicht werden. Das Maskenmuster kann aus einem herkömmlichen Photolack, einem Metall wie Al, Ta oder W, Siliciumoxid oder Siliciumcarbid zusammengesetzt sein. Die Ätztiefe benötigt eine größere Dimension als die Dicke der abschließend gebildeten Mündungsplatte, so dass ein durchgehendes Loch, welches die Ausstoßöffnung aufbaut, durch den Vorgang des Siliciumdünnes gebildet wird. Natürlich führt ein unnötig tiefes Ätzen zur Beeinträchtigung der Form der Vertiefung, einem Anstieg der Taktzeit. Aber eine Ätztiefe sehr nahe an der Dicke der Mündungsplatte kann aufgrund eines Aufladungseffektes in nicht durchgehenden Löchern resultieren.
Die Ätztiefe ist bevorzugt ein Wert von 5 μm bis 50 μm zusätzlich zu der Tiefe der Ausstoßöffnung. Auf diese Weise wird, wenn die abschließende Dicke der Mündungsplatte mit 50 μm angegeben wird, die Tiefe der Vertiefung bevorzugt in einem Bereich von 55 μm bis 100 μm liegen.
Das Ätzen kann durch herkömmliches reaktives Ionenätzen (RIE) oder durch Elektron-Zyklotron-Ätzen (ECR), Magnetronätzen oder induktionsgekoppeltes Ätzen für Hochgeschwindigkeitsätzen ausgeführt werden.
Am meisten bevorzugt ist ein die Vertiefung bildendes ICP-RIE Verfahren, das Bosch-Verfahren genannt wird, in welchem das ICP-Ätzen und die Abscheidung des Schutzfilms auf der lateralen Wand des geätzten Abschnitts mit hoher Geschwindigkeit wiederholt werden.
In einem solchen Ätzverfahren wird das Ätzen mit einem Ätzmittel ausgeführt, welches das Hochgeschwindigkeitsätzen ermöglicht, wie SF₆, CF₄ oder NF₃, dann ein Fluor enthaltendes Polymer der lateralen Wand durch Abscheidung von Gas wie CHF₃, C₂F₄, C₂F₆, C₂H₂F₂ oder C₄H₈ gebildet und diese Vorgänge wiederholt, wodurch die Vertiefungen und das die Plättchen teilende Muster mit einem großen Seitenverhältnis mit einer hohen Geschwindigkeit gebildet werden. Das Ätzgerät, welches ein solches Ätzverfahren anwendet, ist kommerziell von Alcatel Co. und STS Co, erhältlich.
Dann wird ein Schutzfilm 206 auf der lateralen Wand auf dem Inneren der Ausstoßöffnung gebildet, um die Tintenbeständigkeit zu verbessern (103 in 18, 19C).
Die Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung ist oft alkalisch und kann Silicium ätzen. Die Siliciumoberfläche muss in dem Fall einer solchen zu verwendenden Tinte geschützt werden. Die Siliciumoberfläche hat auf den lateralen Wänden der durch RIE gebildeten Kerbe und auf der Oberfläche mit den Ausstoßöffnungen geschützt zu werden. Die laterale Wand der Kerbe kann nach dem RIE Schritt durch Bilden eines gegenüber Tinten beständigen Schutzfilms durch ein herkömmliches Filmbildungsverfahren geschützt werden. Ein solcher Schutzfilm kann zum Beispiel durch thermische Oxidation, CVD, Sputtern oder Plattieren gebildet werden und kann aus einer Siliciumverbindung wie Siliciumoxid oder Siliciumnitrid oder einem Metall wie Gold, Platin, Pd, Cr, Ta oder W zusammengesetzt sein. Am meisten bevorzugt ist ein Verfahren des Bildens von Siliciumoxid durch thermische Oxidation oder ein Verfahren zum Bilden von Siliciumnitrid bei LP-CVD angesichts der niedrigen Kosten und der hohen Bedeckungsleistung. Ein solcher Schutzfilm weist bevorzugt eine Dicke in einem Bereich von 0,1 μm bis 5 μm auf.
Dann wird ein Füllermaterial in die Vertiefungen gefüllt (104 in 18, 19D).
Die durchgehenden Löcher, die beim rückwärtigen Schleifen, Ätzen oder dem Vorgang des Schleifens gebildet werden, können dem Eindringen des Schleifmaterials oder dem Abplatzen beim Vorgang des Schleifens unterzogen werden, was zu einem instabilen Vorgang des Tintenausstoßes führt. Um ein solches Phänomen zu verhindern, kann ein Verfahren des Füllens der Vertiefungen 201a mit einem Füllermaterial 210 angewendet werden, nach der Bildung der Vertiefungen oder nach der Bildung des Schutzfilms der Siliciumwand auf der Vertiefung. Ein einfaches Verfahren besteht aus dem Einführen von Harz durch Lösen in einem Lösungsmittel und Dünnen des Siliciums nachdem das Lösungsmittel entfernt wurde. Das Füllerharz weist bevorzugt eine Erweichungstemperatur auf, welche die Temperatur übersteigt, die durch den Vorgang des Schleifens oder Polierens erzeugt wird. Es weist zudem eine Härte auf, die dazu fähig ist, Abplatzen zu verhindern. Das Füllerharz ist zudem durch Auflösen nach solchen Schritten leicht entfernbar. Im Allgemeinen kann vorteilhafter Weise Phenolharz wie Phenol-Novolak-Harz, Cresol-Novolak-Harz oder Polyvinylphenol, Styrolharz wie Polystyren oder Poly-α-methylstyren oder Acrylharz wie Polymethylmethacrylat verwendet werden. Solch ein Harz kann leicht in die Vertiefungen 201a durch Lösen in einem Lösungsmittel gefüllt, auf die Silicium-Halbleiterscheibe zum Beispiel durch Schleuderbeschichten beschichtet und durch Trocknen zum Beispiel in einem Ofen erhalten werden. Wenn Blasen in den Vertiefungen 201 bei einem solchen Vorgang verbleiben, kann der Vorgang des Beschichtens im Vakuum ausgeführt werden.
Anstatt eines solchen Harzes kann ebenso ein Metall zum Füllen verwendet werden. Ein solches Metall kann zum Beispiel durch Sputtern, Verdampfung oder CVD eingefüllt werden und kann durch Auflösen zum Beispiel in einer Säure nach dem Vorgang des Dünnes des Siliciums wieder entfernt werden. Das einzufüllende Metall ist vorteilhafter Weise ein hartes Metall wie Ta, W, Cr oder Ni.
Dann wird ein durch UV ablösbares Band, welches ein rückseitiges Schleifband bildet, angehaftet (105 in 18, 19E). Das rückseitige Schleifband wird als stützendes Element zum Aufrechterhalten der Festigkeit des Silicium-Trägermaterials beim Vorgang des Schleifens und Polierens davon verwendet.
Dann wird die rückwärtige Oberfläche des Silicium-Trägermaterials 201 geschliffen, um ihr Dünnen zu bewirken (106 in 18, 19F), und dann poliert, um die abgeplatzten Bereiche des Schutzfilms zu entfernen und das Silicium-Trägermaterial weiter zu dünnen (107 in 18, 19F), wodurch die Mündungsplatte 216 mit den durchgehenden Löchern zum Bilden der Tintenausstoßöffnungen erhalten wird.
Das Dünnen des Silicium-Trägermaterials 201 wird im Allgemeinen durch ein Verfahren nach dem Anhaften des durch UV ablösbaren Bandes 204 auf der Oberfläche, des Schleifens der rückwärtigen Oberfläche mit einer hohen Geschwindigkeit (rückseitiges Schleifen) und dann Eliminieren der Mikrorisse, die bei dem Schleifvorgang erzeugt wurden, durch Polieren oder Ätzen ausgeführt, um die Festigkeit des dünnen Siliciums zu verbessern. Das rückseitige Schleifen wird im Allgemeinen durch ein grobes Schleifen mit einem Schleifstein von #100 bis #500 und einem abschließenden Schleifen mit einem Schleifstein von #1500 bis #3000 ausgeführt. Ebenso ist es in dem Fall des Bildens einer dünnen Mündungsplatte mit einer Dicke, die 100 μm nicht übersteigt, üblich, die Mikrorisse, die während des Vorgangs des Schleifens erzeugt werden, durch Polieren oder Ätzen zu entfernen, da solche Mikrorisse die Festigkeit beeinträchtigen. Das Polieren kann mit herkömmlichem Aluminiumoxid, Siliciumoxid oder Ceroxid ausgeführt werden. Ebenso kann das Ätzen mit Fluorsäure, einer Mischung von Fluorsäure und Salpetersäure oder einer alkalischen Lösung wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Tetramethylamoniumhydroxid ausgeführt werden. Ein solches Verfahren des Dünnens des Siliciums wird in ein Massenproduktionsgerät einbezogen, welches zum Beispiel von Okamoto Machinery Co. oder Tokyo Oka Co. kommerziell erhältlich ist.
Dann wird der Bereich um die Ausstoßöffnung herum geätzt, so dass der Schutzfilm 206 hervorragt, wodurch ein Vorsprung 206a gebildet wird (108 in 18, 19G).
Ein Vorsprung 206a kann um die Tintenausstoßöffnung herum gebildet werden, durch Auswählen eines speziellen Materials zum Schützen der lateralen Wand der Vertiefung, die auf dem Silicium bei dem Vorgang des Dünnens des Silicium-Trägermaterials 201 gebildet wurde, und Ausführung von Ätzen nach dem Vorgang des Dünnens. Solch ein Vorsprung 206a verhindert fehlerhaften Tintenausstoß, welcher von dem Eindringen der Tintentropfen herrührt, die auf der Oberfläche abgeschieden wurden einschließlich der Ausstoßöffnung und verhindert ebenso das Eindringen des Schutzharzes in die Ausstoßöffnung beim Beschichtungsschritt eines solchen Schutzharzes auf der Oberfläche der Ausstoßöffnung.
Zum Beispiel für den Fall, in dem Siliciumnitrid als Schutzmaterial für die laterale Wand der Vertiefung angewendet wird, lässt Ätzen mit Fluorsäure oder mit einer Mischung von Fluorsäure und Salpetersäure nur Siliciumnitrid als Vorsprung nach dem Vorgang des Dünnens übrig. Ebenso kann in dem Fall, in dem die laterale Wand durch thermische Oxidation von Silicium geschützt wird, ein Vorsprung 206a, der aus Siliciumoxid besteht, durch Ätzen mit alkalischer Lösung gebildet werden. Der Vorsprung 206a weist bevorzugt eine Höhe von 0,5 μm bis 10 μm auf, obwohl sich dies in der Dicke auf den Schutzfilm bezieht. Eine übermäßig große Höhe des Vorsprungs 206a führt zu Abplatzen bei dem Vorgang des Abwischens mit der Klinge bei der aktuellen Verwendung des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes.
Dann wird das durch UV ablösbare Band durch UV-Bestrahlung abgelöst (109 in 18, 19H) und das Füllermaterial 210 durch Auflösen entfernt (210 in 18, 19I), wodurch die zuvor genannte Mündungsplatte 306 abgeschlossen wird. Die UV-Bestrahlung wird mit einem Gerät UVM-200 von Furukawa Denko Co. mit einer Bestrahlung von 2 J/cm² ausgeführt.
Dann wird ein Film zum Schützen der Oberfläche einschließlich der Tintenausstoßöffnungen gebildet.
Der Schutz der Oberfläche einschließlich der Tintenausstoßöffnungen kann entweder durch Bilden eines Films aus einem gegenüber Tinten beständigen Material durch die zuvor genannten Verfahren nach dem Vorgang des Dünnens des Siliciums oder durch Beschichten des gegenüber Tinten beständigen Materials auf der Oberfläche nachdem der Flüssigkeits-Ausstoßkopf durch Anhaften der Mündungsplatte hergestellt wurde, erreicht werden. Am meisten bevorzugt wird ein Wasser abweisender Film durch Schichten von Fluorharz oder Silikonharz gebildet, um eine Tinten abweisende Eigenschaft zu erreichen, wodurch zufrieden stellendes Aufzeichnen realisiert werden kann, da die Oberfläche, welche die Tintenausstoßöffnungen enthält, nicht mit der Tinte benetzt wird.
Ein solches Fluorharz kann Sitop sein, das von Asahi Glass Co. erhältlich ist, oder Sifel, das von Shinetsu Chemical Industries Co. erhältlich ist. Ein solches Schutzharz kann vorteilhafter Weise durch ein Übertragungsverfahren oder ein Verteilungsverfahren beschichtet werden. In dem Übertragungsverfahren ist es üblich, die Lösung des zuvor genannten Harzes durch ein Lösungsmittel-Beschichtungsverfahren wie Schleuderbeschichten oder Balkenbeschichten auf ein Harz oder Gummilage und Übertragen des auf diese Weise beschichteten Films durch Anbringen einer solchen Lage an der Oberfläche einschließlich der Ausstoßöffnungen zu beschichten. Ebenso kann Wärme angewendet werden, wenn die Übertragung schwierig ist.
Das am meisten vorteilhafte Harz ist Sitop, welches zuvor genannt wurde. Es kann vorteilhafter Weise mit CT-Solv 180, welches ein Lösungsmittel für solch ein Harz ist, auf eine Konzentration von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% verdünnt werden, Dann wird es zu einem dünnen Film durch Schleuderbeschichten auf eine Silicium-Halbleiterscheibe gebildet, welche mit einem Silikonkautschukblatt behaftet ist, und in diesem Zustand übertragen.
Abschließend wird ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf durch Anhaften der Mündungsplatte 216, die in den zuvor beschriebenen Schritten hergestellt wurde, an ein separat hergestellten Kopfhauptkörper, der durch Anhaften eines Elementträgermaterials an einer oberen Platte gebildet wurde, hergestellt werden.
Das Füllermaterial 210 kann ebenso nach dem Anhaften der Mündungsplatte an dem Kopfhauptkörper entfernt werden.
Ein solches Herstellungsverfahren ermöglicht es, leicht das Abplatzen bei dem Vorgang des Schleifens oder das Eindringen des Schleifmaterials in die durchgehenden Löcher bei dem Vorgang des Polierens zu verhindern, ohne besonders in den Dünnschritt des Substrats zu steuern, wodurch ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf mit einem stabilen Vorgang des Flüssigkeitsausstoßes bereit gestellt wird.
Flüssigkeitsausstoß-Aufzeichnungsgerät
15 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät als ein Beispiel eines Flüssigkeitsausstoß-Aufzeichnungsgerätes zeigt, in welchem ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf montiert ist, der durch das zuvor genannte Verfahren hergestellt wird. Eine Kopfkartusche 601, die in dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 600 montiert ist, das in 1 gezeigt wird, wird mit einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf, der durch eines der vorgehenden Verfahren hergestellt wurde, und einem Flüssigkeitsbehälter, welcher die zuzuführende Flüssigkeit für einen solchen Flüssigkeits-Ausstoßkopf enthält, versehen. Wie in 15 gezeigt wird, wird die Kopfkartusche 601 auf einen Träger 506 montiert, der mit einer spiralförmigen Nut 606 einer Gewindespindel 605 eingreift, welche durch Übertragungsriemen 603, 604 mit der Drehung eines Antriebsmotors 602 vorwärts oder rückwärts gedreht wird. Die Kopfkartusche 601 wird zusammen mit der Kartusche 607 in Richtungen a und b vorwärts und rückwärts entlang einer Führung 608 durch die Drehung des Antriebsmotors 602 bewegt. Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 600 ist ebenso mit Beförderungseinrichtungen für das Aufzeichnungsmedium (nicht gezeigt) zum Befördern eines Druckblattes P versehen, welches ein Aufzeichnungsmedium zum Empfangen der aus der Kopfkartusche 601 ausgestoßenen Flüssigkeit bildet. Eine Druckplatte 610 zum Andrücken des Druckblattes P, welches auf einen Drucktiegel 609 durch die Beförderungseinrichtung befördert wird, drückt das Druckblatt P zu dem Drucktiegel 609 hin entlang der Bewegungsrichtung des Träger 607.
In der Umgebung eines Endes der Gewindespindel 605 sind Photokoppler 611 und 612 bereitgestellt, welche die Erfassungseinrichtungen für die Ruheposition zum Erfassen der Anwesenheit eines Hebels 607a der Kartusche 607 in den Bereich der Photokoppler 611 und 612 erfassen, wodurch die Drehrichtung des Antriebsmotors 602 umgeschaltet wird. In der Umgebung eines Endes des Drucktiegels 609 ist ein Trageelement 613 zum Tragen eines Kappenelements 614 bereitgestellt, welches die vordere Fläche mit den Ausstoßöffnungen der Kopfkartusche 601 abdeckt. Es ist ebenso eine Tintenabsaugeinrichtung 615 zum Absaugen von Tinte bereitgestellt, welche durch ungenutzten Ausstoß aus der Kopfkartusche 601 ausgestoßen wird. Diese Tinte wird in dem Kappenelement 614 gesammelt. Die Tintenabsaugeinrichtung 615 führt Wiederherstellung durch Absaugen der Kopfkartusche 601 durch eine Öffnung des Kappenelementes 614 aus.
Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 600 ist mit einem den Hauptkörper tragenden Element 619 ausgerüstet, auf welchem ein bewegliches Element 618 beweglich in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung getragen wird, nämlich in einer Richtung im rechten Winkel zu der Bewegungsrichtung des Trägers 607. Das bewegliche Element 618 trägt eine Reinigungsklinge 617. Die Reinigungsklinge 617 ist nicht begrenzt auf die dargestellte Form, sondern kann jede bekannte Form annehmen. Ebenso ist ein Hebel 620 zum Starten des Absaugvorganges bei der Wiederherstellung durch Absaugen durch die Tintenabsaugeinrichtung 615 bereitgestellt. Dieser wird durch die Bewegung einer Nocke 621 bewegt, die mit der Kartusche 607 eingreift, wodurch die Übertragung der Antriebskraft von dem Antriebsmotor 602 durch bekannte Übertragungseinrichtungen wie eine Kupplung gesteuert wird. Eine Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Steuereinheit zum Senden von Signalen an die Wärme erzeugenden Elemente, welche in der Kopfkartusche 601 bereitgestellt sind, und zum Steuern des zuvor genannten Mechanismus ist in dem Hauptkörper des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts bereitgestellt und wird in 15 nicht dargestellt. Die Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Steuereinheit ist mit einer Zuleitungseinrichtung für das Antriebssignal zum Zuleiten des Antriebssignals zum Hervorrufen des Ausstoßes der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeits-Ausstoßkopf versehen.
Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 600 mit der zuvor genannten Konfiguration führt das Aufzeichnen auf dem Druckblatt P, welches auf den Drucktiegel 609 durch die zuvor genannte Beförderungseinrichtung für das Aufzeichnungsmedium befördert wurde, durch Ausführen einer Vorwärts- und Rückwärts-Bewegung der Kopfkartusche 601 über die gesamte Breite des Druckblattes P aus.
Wie im Vorgehenden erklärt wurde, ist es im Fall des Anwendens eines Silicium enthaltenden Materials, welches das Gleiche wie das des Kopfhauptkörpers ist, in der Mündungsplatte möglich, einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf mit einer verlängerten Größe mit hoher Zuverlässigkeit durch Bilden von Vertiefungen durch Ätzen auf der Oberfläche des Trägermaterials, welches aus einem solchen Silicium enthaltenden Material besteht, bei der Herstellung der Mündungsplatte und Dünnen eines solchen Trägermaterials von seiner rückwärtigen Seite zu realisieren, wodurch eine Mündungsplatte mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen aus einem solchen Trägermaterial erhalten wird. Ebenso springt ein Schutzfilm, welcher die Innenwand der Ausstoßöffnung bildet, von der Oberfläche der Ausstoßöffnungen hervor, wodurch auf einen Reinigungsvorgang des Bereiches um die Düse herum durch Abwischen mit einer Klinge verzichtet werden kann, so dass die Struktur des Hauptkörpers des Flüssigkeitsausstoß-Aufzeichnungsgerätes, welche den Flüssigkeits-Ausstoßkopf anwendet, und die Steuersequenz dafür vereinfacht werden kann. Ferner kann das Trägermaterial zum Bilden der Mündungsplatte mit einem Rahmenelement verstärkt werden, wodurch eine Vielzahl von Kopfhauptkörpern an eine solche Mündungsplatte angehaftet werden können. Auf diese Weise wird ein Herstellungsverfahren für den Flüssigkeits-Ausstoßkopf realisiert, in welchem die Mündungsplatte nicht nur eine Spritzdüsenanordnung sondern ebenso eine Vielzahl von Spritzdüsenanordnungen mit gegenseitiger Ausrichtung einschließen kann. Als Ergebnis kann ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf mit einem exzellenten Leistungsverhalten bei verringerten Kosten hergestellt werden.

Claims

Verfahren zur kollektiven Herstellung einer Vielzahl von Siliciumplättchen durch Bilden einer Vielzahl von funktionellen Einheiten auf einer Silicium-Halbleiterscheibe und Teilen der Silicium-Halbleiterscheibe für jede funktionelle Einheit, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Bildens eines die Plättchen teilenden Musters entsprechend einer äußeren Form jedes Siliciumplättchens durch Trockenätzen auf einer ersten Oberfläche der Silicium-Halbleiterscheibe; einen Schritt des Teilens der Silicium-Halbleiterscheibe durch Dünnen der Silicium-Halbleiterscheibe von einer rückwärtigen Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche bis mindestens zu dem die Plättchen teilenden Muster; und einen Schritt des Versehens jedes Siliciumplättchens mit einem durchgehenden Loch, wobei der Bildungsabschnitt für das durchgehende Loch und das die Plättchen teilende Muster simultan während des Schrittes des Trockenätzens geätzt werden.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Dünnens der Silicium-Halbleiterscheibe durch Verringern der Dicke der Silicium-Halbleiterscheibe von ihrer rückwärtigen Oberfläche durch ein Verfahren ausgeführt wird, das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Schleifen, Polieren und Ätzen besteht.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, welches ferner vor dem Schritt des Teilens der Silicium-Halbleiterscheibe einen Schritt zum Bereitstellen eines Bandes auf der Oberfläche der Silicium-Halbleiterscheibe umfasst, um die Festigkeit der Silicium-Halbleiterscheibe während jedem nachfolgenden Schleifen oder Polieren davon aufrecht zu erhalten.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, welches ferner nach dem Schritt des Teilens der Silicium-Halbleiterscheibe einen Schritt des Abziehens des Bandes umfasst.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, welches ferner nach dem Schritt des Teilens der Silicium-Halbleiterscheibe einen Schritt des Beförderns der Siliciumplättchen umfasst.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei das Siliciumplättchen während des Schrittes des Beförderns des Siliciumplättchens aufbewahrt wird.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das die Plättchen teilende Muster ausschließlich eines äußeren Umfangs der Halbleiterscheibe gebildet wird.