喷射装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种喷射装置，其包括：一流体腔，其内具有一流体；一喷墨孔，流通于该流体腔，该流体腔内的流体经由该喷墨孔喷出至该流体腔外；一致动器，设置于该流体腔且约略邻近于该喷墨孔，用来使该流体经由该喷墨孔喷出至该流体腔外；一金属层，设于该流体腔上；以及一导电通道，连接于该金属层及接地点之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种喷墨印表头，特别是涉及一种喷墨印表头内的喷射装置(microinjector)。
技术介绍
近年来，用来喷出如汽油、墨水、化学溶液或其它流体物质的喷射装置已被广泛地运用于喷墨打印机的喷墨印表头等设备中。随着喷射装置的可靠度(reliability)的不断提升、成本的大幅降低、以及兼具高频率(frequency)与高空间分辨率(spatial resolution)的高品质液滴的相继问市，喷射装置的用途也日趋广泛。举例来说，喷射装置可用于燃料喷射系统(fuel injection system)、细胞分类(cell sorting)、药物释放系统(drug delivery system)、喷印光刻技术(print lithography)及微喷射推进系统(micro jet propulsion system)等各类不同的领域。请参阅图1，图1为现有一喷射装置10的第一示意图，喷射装置10揭露于美国专利字号第6,102,530号，名为“Apparatus and method for usingbubbles as virtual value in microinjector to eject fluid”的专利中。喷墨装置10包括一流体腔(chamber)12、一连接于流体腔12的岐管(manifold)14、一喷墨孔(orifice)16、一第一加热器18、一第二加热器20、及一二氧化硅层(未显示)。第一加热器18及第二加热器20分列于喷墨孔16的两侧且连接于一共同电极(common electrode，未显示)，以分别产生一第一气泡22及一第二气泡24。喷射装置10的流体腔12及岐管14中皆被注入墨水(如图1中的虚线所示)。由图1中可看出，第一加热器18的截面积小于第二加热器20的截面积，亦即第一加热器18的功率高于第二加热器20的功率。如此一来，在该共同电极所产生的同一电压的驱动下，第一加热器18就会于第二产生器20产生第二气泡24前，先行在流体腔12及岐管14之间产生第一气泡22，如图1中所示的第一气泡22的体积大于第二气泡24的体积。当第一气泡22的体积大到足以阻止岐管14中的墨水流至流体腔12(第一气泡22可产生类似一气阀的功能，以减小喷射装置10的流体腔12受到一扰流效应(cross talk)的影响，该扰流效应存在于流体腔12及相邻于流体腔12的其它流体腔之间)，受第二加热器20的驱动而体积渐大的第二气泡24就会将流体腔12中的墨水喷至喷墨孔16外。请参阅图2，图2为现有喷射装置10的第二示意图。当第二气泡24的体积大到接触至第一气泡22时，互相接触的第一气泡22及第二气泡24可防止位于相对于喷墨孔16的区域26中的墨水不致被喷至喷墨孔16外，也就是，可防止卫星墨滴(satellites droplet)的产生。在流体腔12中的墨水同时受到第一气泡20及第二气泡22的挤压被喷至喷墨孔16外后，该共同电极随即停止驱动第一加热器18及第二加热器20，如此一来，第一气泡22及第二气泡24皆会渐渐缩小，而岐管14中的墨水也会再度充满整个流体腔12。请参阅图3，图3为现有一用来被蚀刻成喷射装置10的硅晶片30的示意图。硅晶片30包括一作为一流体腔牺牲层(sacrificial layer)的磷硅玻璃(phosphosilicate-glass，PSG)32及一可制成流体腔12的上表面的低应力(lowstress)氮化硅(silicon nitride)34。在硅晶片30的体蚀刻(bulk etching)过程里，硅晶片30长时间地蚀刻于一KOH蚀刻液中、而硅晶片30内的牺牲层32则蚀刻于一HF蚀刻液。实验结果显示，以低应力的氮化硅34所制成的流体腔12的上表面非常容易破裂(crack)，致使该KOH蚀刻液侵蚀到硅晶片30的表面，而造成硅晶片30的成品率(yield rate)下降或甚至造成硅晶片30的损坏(damage)。而实验结果亦显示，被电铸了一层如金(Au)或镍(Ni)等金属的金属板的氮化硅34，不仅硬度较强、而且还额外增加了散热的功能，因而使得喷射装置10的后段工艺(包括歧管14、及喷墨孔16等的蚀刻过程)的成品率大幅提高，并从而降低成本。喷射装置10中，该二氧化硅层的介电常数(dielectric constant)约为3.9～4.5，厚度约为0.5um，而氮化硅34的介电常数约为6～8，厚度约为0.5um，因此，覆盖于氮化硅34上的金属板所具有的大面积所对应寄生电容值(parasitic capacitance)相当大，以致于会累积的可观的电荷。这些累积于该金属板上的电荷非常容易耦合(coupling)至氮化硅34下方的电路，造成驱动喷射装置10运作的方波电流的波形不够完美，而出现类似于鲨鱼背鳍(shark-fin)形状的突波波形(overshoot waveform)，如图4所示。该突波波形的电流会造成喷墨装置10中的MOS晶体管或第一加热器18及第二加热器20相继烧毁的窘境。最后，过大的寄生电容值也会增大RC值，进而影响信号传递的延迟(delay)而必须降低驱动频率，牺牲掉打印的速度。
技术实现思路
因此本专利技术的主要目的在于提供一种不仅包括一金属板，且还包括一导电通道的喷射装置，该导电通道可将该金属板接地，以消除该金属板上的寄生电容。根据本专利技术，揭露一种喷射装置，其包括一其内具有一流体的流体腔、以及一流通于该流体腔的喷墨孔，该流体腔内的流体经由该喷墨孔流出至该流体腔外。该喷射装置还包括一设置于该流体腔且约略邻近于该喷墨孔、用来使该流体经由该喷墨孔喷出至该流体腔外的致动器、一设于该流体腔上的金属层、以及一连接于该金属层及接地点之间的导电通道。由于本专利技术的喷射装置不仅包括一导电通道，且还包括一可将该导电通道接地的金属板，因此该金属板上不会有寄生电容的产生。除此之外，大面积的金属板，连同一硅基底，可提供该喷射装置额外的屏蔽效应(shieldingeffect)及优选的热辐射(heat radiation)效能。附图说明图1为现有一喷射装置的第一示意图。图2为图1所显示的喷射装置的第二示意图。图3为现有一用来被蚀刻成图1所显示的喷射装置的硅晶片的示意图。图4为于图1所显示的喷射装置中的金属板所量得的电流波形图。图5为本专利技术一喷射装置的优选实施例的剖面图。图6为图5所显示的喷射装置中一致动器的等效电路图。图7为于图5所显示的喷射装置中的金属板所量得的电流波形图。简单符号说明10、50 喷墨装置 12、54 流体腔14、56 岐管 16、60 喷墨孔18、62 第一加热器 20、64 第二加热器 30 硅晶片 32 流体腔牺牲层34、58 低应力氮化硅 52 硅基底66 P井掺杂区68 场氧化层70 MOSFET 72 第一二氧化硅层74 第二二氧化硅层 76 氮化硅层78 金属衬垫 80 金属层82 P+离子注入 84 保护层开孔86 通道 88 金属板90 漏极 92 源极94 多晶硅栅极具体实施方式请参阅图5，图5为本专利技术一喷射装置50的优选实施例的剖面图。喷射装置50包括一硅基底(sili本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷射装置，其包括：一流体腔，其内具有一流体；一喷墨孔，流通于该流体腔，该流体腔内的流体经由该喷墨孔喷出至该流体腔外；一致动器，设置于该流体腔且约略邻近于该喷墨孔，用来使该流体经由该喷墨孔喷出至该流体腔外； 一金属层，设于该流体腔上；以及一导电通道，连接于该金属层及接地点之间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宗伟，周忠诚，
申请(专利权)人：明基电通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]