液體噴射裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種液體噴射裝置及其制造方法。本發(fā)明液體噴射裝置的制造方法包括：在基板上蝕刻形成凹槽；在所述凹槽內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層與基板的表面平齊；在所述犧牲層上形成彈性膜，以使所述彈性膜搭接在所述凹槽的邊緣，并部分覆蓋所述凹槽的敞口，所述彈性膜在外力作用下能產(chǎn)生彈性變形；去除所述犧牲層。本發(fā)明通過電鍍法形成的犧牲層具有耐高溫、沉積速度快且容易去除等特點，避免傳統(tǒng)方法使用的犧牲層材料去除速度慢以及高溫下容易變形而導致橋式結構的變形等問題，使制備的橋式結構形成速度快且結構平坦，優(yōu)化了壓電式噴射裝置中橋式結構的制備工藝，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】液體噴射裝置及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種壓電結構制備技術，特別涉及一種液體噴射裝置及其制造方法。

【背景技術】
[0002] 打印機的液體噴射裝置利用壓電元件作為致動器將墨水噴出，液體噴射裝置主要 有以下二種類型，一種是通過壓電元件和振動板部分構成與排出墨水的噴嘴連通的壓力腔 室，通過壓電元件和振動板的變形，使得壓力腔室的體積發(fā)生變化，從而將壓力腔室中的墨 水從噴嘴噴出。因為需要壓力腔室的體積變化，所以需要壓電元件和振動板的變形很大，同 時壓力腔室的側壁需要很好的強度和韌性，為了獲得所需大小的噴出墨滴，壓電元件應具 有一定的面積才能保證所需要的變形量，壓力腔室的側壁也需要很好的強度和韌性，從而 難以實現(xiàn)噴嘴的高密度排列。
[0003] 第二種壓電式液體噴射裝置是將壓電元件和振動板以橋式梁的形式設置在壓力 室上，具體的結構如圖1所示，該液體噴射裝置的制造方法為：先在基板101上采用蝕刻法 或者激光法形成噴嘴102和壓力室103,接著用樹脂填充壓力室103,再在壓力室103上方 依次形成橋式梁104、下電極105、壓電膜106和上電極107,其中壓電膜106的形成需要 800°C左右的高溫煅燒，然后去除樹脂釋放橋式梁104,最后粘結邊框108形成儲液室109。 使用時，橋式梁104在壓電元件(下電極105、壓電膜106和上電極107)的作用下發(fā)生變形， 從而驅動液體從噴嘴102中噴出。
[0004] 然而，現(xiàn)有技術中通過樹脂填充壓力室103時，需要填充樹脂的表面極其平坦， 否則釋放橋式梁104結構時，橋式梁104會產(chǎn)生彎曲變形現(xiàn)象，而且壓電膜106的形成需 要800°C左右的高溫煅燒，此時樹脂會發(fā)生熱膨脹，樹脂的熱膨脹會導致橋式梁104彎曲變 形，橋式梁104自身機構的彎曲變形一方面會影響噴射效果，另一方面橋式梁104結構上的 彎曲變形很容易使橋式梁104在壓電元件作用下發(fā)生折斷現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種液體噴射裝置及其制造方法，以優(yōu)化壓電式噴射裝置中橋式結構 的制備工藝，提商廣品質(zhì)量。
[0006] 本發(fā)明提供一種液體噴射裝置的制造方法，包括：
[0007] 在基板上蝕刻形成凹槽；
[0008] 在所述凹槽內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層與所述基板的表面平齊；
[0009] 在所述犧牲層上形成一彈性膜，以使所述彈性膜搭接在所述凹槽的邊緣，并部分 覆蓋所述凹槽的敞口，所述彈性膜在外力作用下能產(chǎn)生彈性變形；
[0010] 去除所述犧牲層。
[0011] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，在所述凹槽內(nèi)形成犧牲層包 括：
[0012] 采用銨鹽和檸檬酸組成的電鍍液，通過電鍍法形成的鋅層，作為所述犧牲層。
[0013] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，形成犧牲層之前，還包括：采用 電鍍法在所述凹槽內(nèi)壁上依次電鍍鈦、銅和鈦層，作為種子層。
[0014] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，在所述犧牲層上形成一彈性膜， 包括：
[0015] 通過低壓化學氣相沉積法或等離子體增強化學氣相沉積法形成彈性膜，所述彈性 膜的材料為Si02或Si3N4。
[0016] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，在所述犧牲層上形成一彈性膜 之后還包括：在所述彈性膜表面上形成壓電元件，所述壓電元件用于產(chǎn)生使所述彈性膜產(chǎn) 生彈性變形所需的外力。
[0017] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，在所述彈性膜表面上形成壓電 元件包括：
[0018] 在所述彈性膜上通過濺射法形成下電極層；
[0019] 在上述下電極層上通過溶膠凝膠法，并進行高溫煅燒，形成壓電體層；
[0020] 在所述壓電體層上通過濺射法形成上電極層。
[0021] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，所述下電極層為鈦層、鉬金層或 多個鈦層疊加層；所述壓電體層為鋯鈦酸鉛層；所述上電層為鉬金層或黃金層。
[0022] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，去除所述犧牲層包括：
[0023] 采用稀鹽酸去除所述犧牲層。
[0024] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，所述彈性膜的長度大于所述凹 槽的長度，所述彈性膜的寬度小于所述凹槽的寬度，所述彈性膜相對于所述凹槽形成橋式 結構。
[0025] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，去除所述犧牲層之后，還包括： 將所述彈性膜搭接在凹槽邊緣上的兩端之中的一端開設通透至所述凹槽的縫隙，以使所述 彈性膜成懸臂式結構。
[0026] 如上所述的液體噴射裝置的制造方法，優(yōu)選的是，去除所述犧牲層之后還包括：在 所述基板上形成供墨通道、公共腔室和壓力腔室，在所述壓力腔室的外壁上形成噴嘴。
[0027] 本發(fā)明提供一種上述任一所述的液體噴射裝置的制造方法制造的液體噴射裝置。
[0028] 本發(fā)明的液體噴射裝置及其制造方法，通過電鍍法形成的犧牲層具有耐高溫、沉 積速度快且容易去除等特點，避免傳統(tǒng)方法使用的犧牲層材料去除速度慢以及高溫下容易 變形而導致橋式結構的變形等問題，使制備的橋式結構形成速度快且結構平坦，優(yōu)化了壓 電式噴射裝置中橋式結構的制備工藝，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為現(xiàn)有技術中液體噴射裝置的結構示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明一實施例的液體噴射裝置的制造方法的流程圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明又一實施例的液體噴射裝置的制造方法的流程圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明一實施例的液體噴射裝置的結構示意圖；
[0033] 圖5為本發(fā)明液體噴射裝置的結構示意圖一；
[0034] 圖6A為本發(fā)明液體噴射裝置的結構示意圖二；
[0035] 圖6B為圖6A的側面結構示意圖；
[0036] 圖7為本發(fā)明液體噴射裝置的結構示意圖三；
[0037] 圖8A為本發(fā)明液體噴射裝置的結構示意圖四；
[0038] 圖8B為圖8A的側面結構示意圖；
[0039] 圖9為本發(fā)明液體噴射裝置的結構示意圖五。

【具體實施方式】
[0040] 圖2為本發(fā)明一實施例的液體噴射裝置的制造方法的流程圖。如圖2所示，本實 施例的液體噴射裝置的制造方法可以包括：
[0041] 步驟200、在基板上蝕刻形成凹槽。
[0042] 在本實施例中，基板上的凹槽可以通過濕法蝕刻或者干法蝕刻來形成，其中根據(jù) 實際需求，基板上可以開設一個或多個凹槽，凹槽的大小及形狀可以根據(jù)具體的應用來確 定，可以為長方體凹槽，也可以為橢圓凹槽，本實施例中不加以限制。
[0043] 步驟201、在所述凹槽內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層與所述基板的表面平齊。
[0044] 在本實施例中，采用電鍍法在凹槽內(nèi)形成犧牲層，而且形成的犧牲層與基板的表 面平齊，即犧牲層充滿整個凹槽，電鍍時采用的電鍍液可以為無銨氯化物電鍍液，或堿性 鋅酸鹽電鍍液，或銨鹽電鍍液等，在本實施例中電鍍液的種類不加以限制，優(yōu)選為銨鹽電鍍 液。
[0045] 步驟202、在所述犧牲層上形成彈性膜，以使所述彈性膜搭接在所述凹槽的邊緣， 并部分覆蓋所述凹槽的敞口，所述彈性膜在外力作用下能產(chǎn)生彈性變形。
[0046] 在本實施例，通過步驟201，犧牲層與基板表面平齊之后，通過低壓化學氣相沉積 法或等離子體增強化學氣相沉積法，在犧牲層上形成彈性膜，彈性膜搭接在所述凹槽的邊 緣，并部分覆蓋所述凹槽的敞口，其中彈性膜的形狀可以為長方形，也可以為其他形狀，當 彈性膜為長方形時，可以將其中的兩邊搭接在凹槽的邊緣，還可以將其中的一邊搭接在凹 槽的邊緣，在本實施例中，彈性膜可以為Si02層或Si3N4層，或彈性膜也可以為Si02層和 Si；3N4層層置結構。
[0047] 步驟203、去除所述犧牲層。
[0048] 在本實施例中，步驟202之后，需要將凹槽中填充的犧牲層去除，具體可以采用鹽 酸來去除犧牲層，也可以使用能與犧牲層發(fā)生反應但不與彈性膜和基板發(fā)生反應的其他化 學試劑，犧牲層去除后，彈性膜懸設在凹槽上，其中凹槽中留下的一些難除雜質(zhì)，可以用雙 氧水和稀氨水的混合溶液浸泡去除殘留雜質(zhì),在本實施例中，犧牲層去除后,將基板上凹槽 之間開設一供液通道，并形成一公共腔室和壓力腔室，供液通道用于將液體供應給公共腔 室，公共腔室用于將液體分別供應給對應的壓力腔室，供液通道、公共腔室和壓力室是相互 連通的，壓力室的外壁上形成有噴嘴，當施加驅動信號時，壓力室中的液體在彈性膜作用下 從噴嘴噴出。
[0049] 本發(fā)明的液體噴射裝置及其制造方法，通過電鍍法形成的犧牲層具有耐高溫、沉 積速度快且容易去除等特點，避免傳統(tǒng)方法使用的犧牲層材料去除速度慢以及高溫下容易 變形而導致橋式結構的變形等問題，使制備的橋式形成速度快且結構平坦，優(yōu)化了壓電式 噴射裝置中橋式結構的制備工藝，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
[0050] 圖3為本發(fā)明又一實施例的液體噴射裝置的制造方法的流程圖。如圖3所示，在 上述液體噴射裝置的制造方法的實施例的基礎上，本實施例的液體噴射裝置的制造方法對 上述實施例做進一步具體說明。
[0051] 步驟300、在基板上蝕刻形成凹槽。
[0052] 在本實施例中，基板可以為硅基板，采用濕法蝕刻或者干法蝕刻來形成凹槽，凹槽 的大小、數(shù)量和形狀可以根據(jù)實際需求進行設定，數(shù)量可以為一個或多個，形狀可以為正方 體，也可以為其他的形狀，本實施例中不加以限制。
[0053] 步驟301、采用電鍍法在所述凹槽內(nèi)壁上依次電鍍鈦、銅和鈦層，作為種子層。
[0054] 在本實施例中，在凹槽內(nèi)壁上可以首先電鍍一層種子層，其種子層材料是根據(jù)犧 牲層材料和基板材料來選擇的，一般選擇原則為種子層與基板之間的粘附性良好，其熱力 學性質(zhì)匹配較好，且種子層不會與犧牲層的電鍍液發(fā)生反應而被腐蝕，另外放在空氣中種 子層也不易被氧化，在本實施例中，種子層由依次電鍍Ti、Cu和Ti層組成，犧牲層由銨鹽電 鍍液電鍍Zn層組成。
[0055] 步驟302、在所述凹槽內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層與所述基板的表面平齊。
[0056] 在本實施例中，電鍍法形成犧牲層時，其電鍍液可以為無銨氯化物電鍍液，或堿性 鋅酸鹽電鍍液，或銨鹽電鍍液等，經(jīng)過試驗對比了各種電鍍液的性能，具體的如表1 :
[0057] 表1電鍍液性能對比
[0058]

【權利要求】
1. 一種液體噴射裝置的制造方法，其特征在于，包括： 在基板上蝕刻形成凹槽； 在所述凹槽內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層與所述基板的表面平齊； 在所述犧牲層上形成一彈性膜，以使所述彈性膜搭接在所述凹槽的邊緣，并部分覆蓋 所述凹槽的敞口，所述彈性膜在外力作用下能產(chǎn)生彈性變形； 去除所述犧牲層。
2. 根據(jù)權利要求1所述的液體噴射裝置的制造方法，其特征在于，在所述凹槽內(nèi)形成 犧牲層包括： 采用銨鹽和檸檬酸組成的電鍍液，通過電鍍法形成鋅層，作為所述犧牲層。
3. 根據(jù)權利要求1所述的液體噴射裝置的制造方法，其特征在于，形成犧牲層之前，還 包括： 采用電鍍法在所述凹槽內(nèi)壁上依次電鍍鈦、銅和鈦層，作為種子層。
4. 根據(jù)權利要求1所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，在所述犧牲層上形成 一彈性膜，包括： 通過低壓化學氣相沉積法或等離子體增強化學氣相沉積法形成彈性膜，所述彈性膜的 材料為Si02或Si3N4。
5. 根據(jù)權利要求1所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，在所述犧牲層上形成 一彈性膜之后還包括：在所述彈性膜表面上形成壓電元件，所述壓電元件用于產(chǎn)生使所述 彈性膜產(chǎn)生彈性變形所需的外力。
6. 根據(jù)權利要求5所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，在所述彈性膜表面上 形成壓電元件包括： 在所述彈性膜上通過濺射法形成下電極層； 在上述下電極層上通過溶膠凝膠法，并進行高溫煅燒，形成壓電體層； 在所述壓電體層上通過濺射法形成上電極層。
7. 根據(jù)權利要求6所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述下電極層為鈦層、 鉬金層或多個鈦層疊加層；所述壓電體層為鋯鈦酸鉛層；所述上電層為鉬金層或黃金層。
8. 根據(jù)權利要求1-7任一所述的液體噴射裝置的制造方法，其特征在于，去除所述犧 牲層包括： 采用稀鹽酸去除所述犧牲層。
9. 根據(jù)權利要求8所述的液體噴射裝置的制造方法，其特征在于： 所述彈性膜的長度大于所述凹槽的長度，所述彈性膜的寬度小于所述凹槽的寬度，所 述彈性膜相對于所述凹槽形成橋式結構。
10. 根據(jù)權利要求8所述的液體噴射裝置的制造方法，其特征在于，去除所述犧牲層之 后，還包括： 將所述彈性膜搭接在凹槽邊緣上的兩端之中的一端開設通透至所述凹槽的縫隙，以使 所述彈性膜成懸臂式結構。
11. 根據(jù)權利要求8所述的液體噴射裝置的制造方法，其特征在于，去除所述犧牲層之 后還包括： 在所述基板上形成供墨通道、公共腔室和壓力腔室，在所述壓力腔室的外壁上形成噴 嘴。
12. -種采用權利要求1-11任一所述的液體噴射裝置的制造方法制造的液體噴射裝 置。
【文檔編號】B41J2/045GK104441990SQ201310444465
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】李越 申請人:珠海納思達企業(yè)管理有限公司