专利名称：喷墨头组件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨头组件及其制造方法，尤其涉及一种降低制造成本的喷墨头组件及其制造方法。
背景技术：
喷墨头组件为喷墨打印机的关键零组件，以目前喷墨头的封装结构而言，其组装过程多半先将喷孔片和喷墨头芯片先行制作完成，接着将感光型的接着剂平铺于芯片上，以光刻的方式在此接着剂上形成储墨室与供应墨水的流道，再将喷孔片和芯片以接着剂来进行对位贴合，最后把卷带式自动封装片的引脚(Lead)以高温及外加压力的方式，对准贴合在芯片的电性讯号接点(Pads)上，以提供芯片对外的电性连接。
其中，喷墨头芯片的讯号接点是以内引脚方式对位热压，使其与基板的导线接脚结合。需使用半导体技术的内引脚接合(ILB，Inner Lead Bonding)设备，在封装时先使喷墨芯片的讯号接点与基板的导线接脚作精确对位；再以热熔加压方式将导线接脚熔接于讯号接点，并在熔接区域填充底胶以增加可靠度。由于此工艺的精密度相当高且相当困难，其工艺条件容易影响到组件的封装结构的质量。另外，现有技术所使用的喷孔片，是以电铸的方式制成，在制作之前，需要精密的调整电镀液的配方，经过长时间的调整校正，才可以获得较好的电铸质量，因此，以此方法所获得批量制造的喷孔片，其喷孔的尺寸与圆度、喷孔片的厚度均匀性，都难以精准的控制。同时金属喷孔片与喷墨芯片的接合强度，会因为受到储墨室内的墨水侵蚀，附着力随时间持续降低，进而造成局部的脱离(delamination)现象。
另外，也可以激光穿孔的方式在卷带式自动封装片上制作喷孔，请参考美国第5305015号专利，其整体制作工艺为在卷带式自动封装片的基材上先形成传动孔，再以电铸或贴铜箔的方式制造出讯号传输的导线，之后再聚焦激光以蚀刻出喷孔。经过清理的程序，最后再与芯片以热压的方式结合，完成喷墨头芯片的封装。然而此专利方法须以激光逐一制作喷孔，使制造过程速度缓慢，并且在制造过程中会产生高热容易导致喷孔周围产生变形。此外如欲产生不同尺寸的喷孔，需要使用不同透镜来聚焦激光，会造成制造时间与成本的增加，而在激光制程中在其喷孔周围所产生的碎屑也不容易去除。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种喷墨头组件及其制造方法，直接将储墨室、喷孔以及对芯片的电性连接引脚整合至单一组件，并且通过整体性的制造工艺来加以制造完成。
为了实现上述目的，本发明提供了一种喷墨头组件的制造方法，其步骤包含提供一基材(substrate)；在所述基材表面形成一牺牲层(sacrificial layer)；在所述牺牲层表面形成一金属导电线路；在所述金属导电线路表面形成一第一感光性聚合物层；以光刻法(photolithography)在所述第一感光性聚合物层形成一个以上的喷孔及一个以上的通孔，所述喷孔提供流体通过，所述通孔用以露出该金属导电线路的一引脚端；及去除所述牺牲层，使所述感光性聚合物层与其所附着的所述金属导电线路脱离所述基材。
上述的喷墨头组件的制造方法，其特点在于，在所述牺牲层上方形成一金属导电线路的步骤，是以电铸(electroforming)的方法形成所述金属导电线路。
上述的喷墨头组件的制造方法，其特点在于，所述牺牲层由非金属材料所形成，并在所述牺牲层上方形成一金属导电线路的步骤之前，还包含一在所述牺牲层表面形成一电铸种子层(seed layer)的步骤。
上述的喷墨头组件的制造方法，其特点在于，在所述牺牲层上方形成一金属导电线路的步骤，是先在所述牺牲层上方形成一金属层，再配合光刻法蚀刻所述金属层以形成所述金属导电线路。
上述的喷墨头组件的制造方法，其特点在于，还包含一形成具有一个以上储墨室的一流体结构的步骤，所述储墨室对应并连接于所述喷孔。
上述的喷墨头组件的制造方法，其特点在于，所述形成具有一个以上储墨室的一流体结构的步骤，是在所述第一感光性聚合物层表面形成一第二感光性聚合物层，并以光刻法形成所述流体结构。
上述的喷墨头组件的制造方法，其特点在于，还包含一在所述金属导电线路表面形成一保护层的步骤，所述保护层形成于所述金属导电线路附着所述第一感光性聚合物层的表面之外的另一表面。
上述的喷墨头组件的制造方法，其特点在于，所述牺牲层由金属材料所形成。
本发明还提供一种喷墨头组件，其包含一感光性聚合物层基材，其具有一个以上的喷孔以提供流体通过，所述喷孔以光刻法形成；及一金属导电线路，设于所述感光性聚合物层基材表面，所述金属导电线路具有一前端与一引脚端，所述前端用来接收外部讯号，所述引脚端则用以提供与一芯片的电性连接，所述引脚端外露于所述感光性聚合物层基材。
上述的喷墨头组件，其特点在于，还包含一流体结构，其结合于所述感光性聚合物层基材，所述流体结构具有一个以上的储墨室，所述储墨室对应并连接于所述喷孔。
上述的喷墨头组件，其特点在于，所述流体结构还包含一个以上的流道，所述流道用以提供墨水至所述储墨室。
上述的喷墨头组件，其特点在于，还包含一保护层，形成于所述金属导电线路附着所述感光性聚合物层的表面之外的另一表面。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1～图7为本发明第一实施例的制作流程图；及图8～图11为本发明第二实施例的制作流程图。
具体实施例方式
本发明所揭露的喷墨头组件及其制造方法，可以混合利用曝光、显影和电铸等方式，制作出整合性的喷墨头组件。
请参考图1至图7，其为本发明第一实施例的制作流程图。
如图1所示，首先，在基材100的表面沉积金属牺牲层110。所谓牺牲层即结构制作时使其他层分开的材料。
如图2所示，然后在牺牲层110表面制出光阻层(photoresist)120。
如图3所示，以电铸方式在金属牺牲层110上方的光阻层120的间隙中形成金属导电线路130。
如图4所示，在金属导电线路130上方涂布一感光性聚合物层140，并以光刻法制出喷孔及露出金属导电线路引脚端的通孔，以作为金属导电线路130对外的电性连接处。光罩200分为透光与不透光区域，不透光区域可以阻隔光线通过，透光区域则提供光线通过，照射于感旋光性聚合物层140的部分区域使其产生链接。以适当的光源通过光罩200对感旋光性聚合物层140加以曝光之后，即制出喷孔及露出金属导电线路引脚端的通孔。
接着，如图5所示，显影感光性聚合物层140的曝光图案，以形成喷孔及露出金属导电线路引脚端的通孔。
如图6所示，去除金属牺牲层110和电铸金属时所使用的光阻层，使金属导电线路130及感光性聚合物层140脱离基材100形成具有喷孔的软性电路板，以上述的方法，即可迅速地制作出喷墨头芯片所需封装的组件，该组件包含数个喷孔与金属导电线路，可以取代原先的喷孔片与卷带式自动封装片。
以及，如图7所示，也可在去除电铸金属时所使用的光阻层之前，将软性电路板翻转过来，利用光刻法在金属导电线路130的表面形成保护层150，再在显影保护层150图案的同时去除电铸金属时所使用的光阻层。
其中，本发明第一实施例的金属牺牲层也可使用其它材质的牺牲层来取代，但在以电铸方式形成金属导电线路时，需预先在牺牲层的表面形成金属种子层(seed layer)，以利于后续的电铸制程。或者也可直接使用光刻法来制作金属导电线路，先沉积金属层在牺牲层表面，再进行光阻涂布、曝光、显影和蚀刻等步骤来形成金属导电线路。
另外，本发明还包含将储墨室以及流道整合于具有喷孔的软性电路板结构。
请参考图8至图11，其为本发明第二实施例的制作流程图。
首先其步骤如同第一实施例的图1至图4，首先，在基材的表面沉积金属牺牲层之后；在牺牲层表面制造出光阻层；再以电铸方式在金属牺牲层上方形成金属导电线路。并在金属导电线路上方涂布一第一感光性聚合物层，以适当的光源通过光罩对第一感旋光性聚合物层加以曝光之后，即制造出喷孔及露出金属导电线路引脚端的通孔。
然后，如图8所示，再在制造完成的第一感旋光性聚合物层140表面形成第二感光性聚合物层141，并利用适当的光罩200曝光第二层感光性聚合物层141以制造出储墨室和流道等流体结构。
接着，如图9所示，显影第二感光性聚合物层141与第一感光性聚合物层140的曝光图案，以形成喷孔、露出金属导电线路引脚端的通孔、储墨室和流道等流体结构。
如图10所示，去除金属牺牲层110和电铸金属时所使用的光阻层，使金属导电线路130、第一感光性聚合物层140及第二感光性聚合物层141皆脱离基材100以形成具有喷孔、储墨室和流道的软性电路板。
以及，如图11所示，也可在去除电铸金属时所使用的光阻层之前，将软性电路板翻转过来，利用光刻法在金属导电线路130的表面形成保护层151，再在显影保护层151图案时，一起去除电铸金属时所使用的光阻层，保护层151形成于金属导电线路130附着第一感光性聚合物层140的表面之外的另一表面。
本发明是通过光刻技术来制作喷孔，其圆度及厚度皆可随意控制，并且圆度及厚度的质量都远优于传统技术，仅需改变光罩就可以做出不规则的喷孔。将喷孔与储墨室整合在软性电路板以形成单一组件，可以有效降低成本，不需额外制造喷孔片与在芯片上形成储墨室，同时，软性电路板的基材、喷孔、储墨室可在同一个制作平台上，使用同样的制造方法，快速且精准的完成。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，器件的结构可以经过进一步的改进，但这些相应的改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种喷墨头组件的制造方法，其特征在于，包含以下步骤提供一基材；在所述基材表面形成一牺牲层；在所述牺牲层表面形成一金属导电线路；在所述金属导电线路表面形成一第一感光性聚合物层；以光刻法在所述第一感光性聚合物层形成一个以上的喷孔及一个以上的通孔，所述喷孔提供流体通过，所述通孔用以露出该金属导电线路的一引脚端；及去除所述牺牲层，使所述感光性聚合物层与其所附着的所述金属导电线路脱离所述基材。
2.根据权利要求1所述的喷墨头组件的制造方法，其特征在于，在所述牺牲层上方形成一金属导电线路的步骤，是以电铸的方法形成所述金属导电线路。
3.根据权利要求2所述的喷墨头组件的制造方法，其特征在于，所述牺牲层由非金属材料所形成，并在所述牺牲层上方形成一金属导电线路的步骤之前，还包含一在所述牺牲层表面形成一电铸种子层的步骤。
4.根据权利要求1所述的喷墨头组件的制造方法，其特征在于，在所述牺牲层上方形成一金属导电线路的步骤，是先在所述牺牲层上方形成一金属层，再配合光刻法蚀刻所述金属层以形成所述金属导电线路。
5.根据权利要求1所述的喷墨头组件的制造方法，其特征在于，还包含一形成具有一个以上储墨室的一流体结构的步骤，所述储墨室对应并连接于所述喷孔。
6.根据权利要求5所述的喷墨头组件的制造方法，其特征在于，所述形成具有一个以上储墨室的一流体结构的步骤，是在所述第一感光性聚合物层表面形成一第二感光性聚合物层，并以光刻法形成所述流体结构。
7.根据权利要求1所述的喷墨头组件的制造方法，其特征在于，还包含一在所述金属导电线路表面形成一保护层的步骤，所述保护层形成于所述金属导电线路附着所述第一感光性聚合物层的表面之外的另一表面。
8.根据权利要求1所述的喷墨头组件的制造方法，其特征在于，所述牺牲层由金属材料所形成。
9.一种喷墨头组件，其特征在于，包含一感光性聚合物层基材，其具有一个以上的喷孔以提供流体通过，所述喷孔以光刻法形成；及一金属导电线路，设于所述感光性聚合物层基材表面，所述金属导电线路具有一前端与一引脚端，所述前端用来接收外部讯号，所述引脚端则用以提供与一芯片的电性连接，所述引脚端外露于所述感光性聚合物层基材。
10.根据权利要求9所述的喷墨头组件，其特征在于，还包含一流体结构，其结合于所述感光性聚合物层基材，所述流体结构具有一个以上的储墨室，所述储墨室对应并连接于所述喷孔。
11.根据权利要求10所述的喷墨头组件，其特征在于，所述流体结构还包含一个以上的流道，所述流道用以提供墨水至所述储墨室。
12.根据权利要求9所述的喷墨头组件，其特征在于，还包含一保护层，形成于所述金属导电线路附着所述感光性聚合物层的表面之外的另一表面。
全文摘要
本发明公开了一种喷墨头组件及其制造方法，以感光性的聚合物作为喷墨头组件的基材，利用光刻法制出喷孔以及储墨室等流体结构，进而混合利用曝光、显影或电铸等方式，直接将储墨室、喷孔以及对芯片的电性连接引脚整合至单一喷墨头组件，并且通过整体性的制造工艺来加以制造完成。
文档编号B41J2/16GK1593924SQ03156769
公开日2005年3月16日 申请日期2003年9月10日 优先权日2003年9月10日
发明者黄启明, 陈家泰, 庄育洪, 刘建群, 刘建宏, 陈俊融 申请人:财团法人工业技术研究院