CN1935515A - 喷孔片及其制程 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种喷孔片及其制程。该喷孔片制程为：提供一其上已形成金属层的基板，在金属层上形成一图案化光阻层，在金属层与图案化光阻层上形成一喷孔层，该喷孔层具有多个喷孔，这些喷孔暴露出部分图案化光阻层，其各孔径自喷孔层的下表面往上表面逐渐增加。最后，将喷孔层与金属层分离，并移除图案化光阻层。该喷孔片，包括一第一喷孔层，具有多数个凹槽与多数个喷孔分别连通，其中各该喷孔的孔径自该喷孔层的下表面往上表面逐渐增加，且该第一喷孔层的下表面的平均表面粗糙度为小于0.4微米。本发明缩短了制程时间，降低了制作成本，制作的喷孔片喷孔内壁较为平滑，使流体具有较佳的出射轨道和出射速度。

Description

喷孔片及其制程

技术领域

本发明涉及一种多孔金属片及其制程，特别是涉及一种制作时间短、成本低、喷孔内壁光滑的喷孔片(nozzle plate)及其制程。

背景技术

现有的喷孔片的作法可以分为两种。其一为应用激光钻孔技术在一金属板上逐一钻孔而制成。然而，随着喷孔数量的增加，这种应用激光钻孔技术所制成的喷孔片将耗费较多时间与较多的制作成本。因此，发展出另一种应用半导体制程技术，以形成喷孔片。这种制造方法为先在一金属板上形成一具有多个开孔的光阻层(photoresist layer)，再借由蚀刻技术移除多个开孔处的金属板材料，以使金属板上形成多个喷孔。

然而，上述应用蚀刻技术的的喷孔片的制作过程虽较应用激光钻孔技术的喷孔片快速，但是在蚀刻过程中，喷孔的孔径尺寸不易控制，且穿孔的成功率亦不易掌握。此外，无论是使用激光钻孔或使用蚀刻制程，喷孔内壁的表面均较为粗糙，而较为粗糙的喷孔内壁将影响流体在通过喷孔时的出射轨道以及出射速度等流体性质。

由此可见，上述现有的喷孔片及其制程在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决喷孔片及其制程存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的喷孔片及其制程，便成了当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的喷孔片及其制程存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的喷孔片及其制程，能够改进一般现有的喷孔片及其制程，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的喷孔片制程存在的缺陷，而提供一种新的喷孔片制程，所要解决的技术问题是使其以可以缩短制程时间，具有较佳的制作时间效益与较佳的制作成本效益，且亦能制作有较平滑的喷孔内壁的喷孔片，从而更加适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的喷孔片存在的缺陷，而提供一种新型结构的喷孔片，所要解决的技术问题是使其具有较平滑的喷孔内壁，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的喷孔片制程，其包括以下步骤：提供一基板，而在该基板上已形成一金属层；在该金属层上形成一第一图案化光阻层；在该金属层与该第一图案化光阻层上形成一第一喷孔层，其中该第一喷孔层具有多数个喷孔，暴露出部分该第一图案化光阻层，且各该喷孔的孔径自该第一喷孔层的下表面往该第一喷孔层的上表面逐渐增加；分离该第一喷孔层与该金属层；以及移除该第一图案化光阻层。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的喷孔片制程，其中所述的基板为硅晶圆或光学玻璃基板。

前述的喷孔片制程，其中所述的金属层的材质为铬或钛。

前述的喷孔片制程，其中所述的在形成该第一喷孔层之后，更包括：在该第一喷孔层与该第一图案化光阻层上形成一第二图案化光阻层，其中该第二图案化光阻层覆盖这些喷孔；在该第一喷孔层未被该第二图案化光阻层所覆盖的区域上形成一第二喷孔层；以及在移除该第一图案化光阻层时，同时移除该第二图案化光阻层。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的喷孔片，其包括：一第一喷孔层，具有多数个凹槽与分别连通至这些凹槽的多数个喷孔，其中各该喷孔的孔径自该第一喷孔层的下表面往该第一喷孔层的上表面逐渐增加，且该第一喷孔层的下表面的平均表面粗糙度为小于0.4微米。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的喷孔片，其更包括多数个金属粒子，配置于该第一喷孔层的下表面上，并位于这些凹槽的***。

前述的喷孔片，其中所述的金属粒子的材质为铬或钛。

前述的喷孔片，其中所述的第一喷孔层的材质为镍。

前述的喷孔片，其中所述的喷孔的最小孔径为该凹槽的直径减去该第一喷孔层的最大厚度与该凹槽的深度之差的两倍。

前述的喷孔片，其更包括一第二喷孔层，配置于该第一喷孔层的上表面上，且该第二喷孔层具有多数个贯孔，分别连接至这些喷孔。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：

本发明提出一种喷孔片制程，其步骤为：首先，提供一基板(substrate)，而在基板上已形成一金属层(metal layer)。接着，在金属层上形成一第一图案化光阻层(patterned photoresist layer)。紧接着，在金属层与第一图案化光阻层上形成一第一喷孔层(nozzle layer)，其中第一喷孔层具有多数个喷孔(nozzle)，这些喷孔暴露出部分第一图案化光阻层，且每一个喷孔的孔径自第一喷孔层的下表面往第一喷孔层的上表面逐渐增加。最后，将第一喷孔层与金属层分离，并移除第一图案化光阻层。

依照本发明实施例，基板例如为硅晶圆或光学玻璃基板。

依照本发明实施例，金属层的材质例如为铬或钛。

依照本发明实施例，在形成第一喷孔层之后，例如更包括下列步骤。在第一喷孔层与第一图案化光阻层上形成一第二图案化光阻层，其中第二图案化光阻层覆盖上述的喷孔。然后，在第一喷孔层未被第二图案化光阻层所覆盖的区域上形成一第二喷孔层。最后，在移除第一图案化光阻层时，同时移除第二图案化光阻层。

为了达到上述目的，本发明再提出一种喷孔片，其包括第一喷孔层，第一喷孔层是具有多个凹槽与分别连通至这些凹槽的多个喷孔，其中喷孔的孔径自第一喷孔层的下表面往第一喷孔层的上表面逐渐增加，且第一喷孔层的下表面的平均表面粗糙度小于0.4微米(micron)。

依照本发明实施例，喷孔片例如更包括多个金属粒子，这些金属粒子配置于第一喷孔层的下表面上，并位于这些凹槽的***，其中这些金属粒子的材质例如为铬或钛。

依照本发明实施例，喷孔层的材质例如为镍。

依照本发明实施例，喷孔的最小孔径例如为凹槽的直径减去第一喷孔层的最大厚度与凹槽的深度之差的两倍。

依照本发明实施例，喷孔片例如更包括一第二喷孔层，配置于第一喷孔层的上表面上，且第二喷孔层具有多个贯孔，分别连接至这些喷孔。

借由上述技术方案，本发明喷孔片及其制程至少具有下列优点：

本发明先在金属层上形成图案化光阻，然后进行电铸制程，以形成具有锥状喷孔的喷孔片。相较于现有技术，由于喷孔内壁较为平滑，因此当流体射出时，流体会有较佳的出射轨道以及出射速度等性质。

综上所述，本发明喷孔片制程之步骤为：首先，提供一基板，而在基板上已形成一金属层。接着，在金属层上形成一图案化光阻层。紧接着，于金属层与图案化光阻层上形成一喷孔层，其中喷孔层具有多个喷孔，而这些喷孔暴露出部分图案化光阻层，且每一个喷孔之孔径自喷孔层之下表面往喷孔层之上表面逐渐增加。最后，将喷孔层与金属层分离，并移除图案化光阻层。本发明可以缩短制程时间，具有较佳的制作时间效益与较佳的制作成本效益，且亦能制作有较平滑的喷孔内壁的喷孔片。其不论在产品结构、制造方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，从而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1A至图1E为本发明喷孔片制程第一实施例的剖面示意图。

图2A至图2G为本发明喷孔片制程第二实施例的剖面示意图。

110：基板                  120：金属层

130：第一图案化光阻层      140：第一喷孔层

140a：下表面               140b：上表面

142：喷孔                  144：凹槽

160：第二图案化光阻层      170：第二喷孔层

172：贯孔                  m：凹槽直径

d：喷孔最小孔径            h：喷孔层最大厚度

a：凹槽深度

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的喷孔片及其制程其具体实施方式、结构、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1A至图1E所示，本发明较佳实施例的喷孔片制程，其主要包括以下步骤：

首先，请参阅图1A所示，提供一基板110，而基板110上已形成一金属层120。然而，也可以先提供基板110，然后在基板110上形成金属层120，其中金属层120的形成方法例如是溅镀制程。此外，基板110例如是具有低表面粗糙度的硅晶圆或光学玻璃基板。

接着，请参阅图1B所示，在金属层120上形成一第一图案化光阻层130，而第一图案化光阻层130也就是随后所形成的凹槽144的位置。在此，针对第一图案化光阻层130的形成方式作进一步说明。第一图案化光阻层130的形成方式例如是先在金属层120上涂布一光阻材料层。接着，对于此光阻材料层进行图案化制程，以形成第一图案化光阻层130，其中图案化制程包括曝光制程与显影制程。

请接着参阅图1C所示，进行一电铸制程以在金属层120与第一图案化光阻层130上形成一第一喷孔层140，而第一喷孔层140具有多个喷孔142(本实施例仅绘示一个)，其中每一喷孔142暴露出部分第一图案化光阻层130。值得注意的是，在电铸制程中，当第一喷孔层140的厚度大于第一图案化光阻层130的厚度时，第一喷孔层140会横向扩增，亦即第一喷孔层140是沿着第一图案化光阻层130的表面缩孔，其中第一喷孔层140的厚度及形状皆可获得有效的控制。因此，喷孔142的孔径自第一喷孔层140的下表面140a往第一喷孔层140的上表面140b逐渐增加。此外，由于本实施例是应用电铸制程来制作第一喷孔层140，因此相较于现有技术，第一喷孔层140中的每一喷孔142的孔壁较为平滑。另外，相较于现有采用激光穿孔方式，本发明所需的成本较低且制程所需的时间也较短。

请再接着参阅图1D所示，对上述制程所形成的结构体进行脱模程序，以将第一喷孔层140与金属层120分离。由于金属层120与第一喷孔层140之间接合力较弱，因此第一喷孔层140与金属层120可轻易地分离。举例来说，金属层120的材质可以是铬或钛，而第一喷孔层140的材质可以是镍。此外，分离第一喷孔层140与金属层120的方式可以是使用敲击或剥离的方式。最后，如图1E所示，移除第一图案化光阻层130。如此一来，即完成喷孔片的制作。

请参阅图1E所示，本发明较佳实施例的喷孔片，其主要包括：第一喷孔层140，其中第一喷孔层140具有多个喷孔142与多个凹槽144，而每一喷孔142是分别连通至每一凹槽144。值得注意的是，喷孔142的孔径自第一喷孔层140的下表面140a往第一喷孔层140的上表面140b逐渐增加，且第一喷孔层140的下表面140a的平均表面粗糙度是小于0.4微米。更详细而言，喷孔142的最小孔径d例如为凹槽144的直径m减去第一喷孔层140的最大厚度h与凹槽144的深度a之差的两倍。

另一方面，由于在分离金属层120与第一喷孔层140的脱膜过程中，部分金属层120的材料可能会残留在第一喷孔层140的下表面140a上，因此在第一喷孔层140的下表面140a上也可能会存在金属粒子(未绘示)，其中金属粒子是位于每一凹槽144***，而金属粒子150的材质例如是铬或钛。然而，若对于第一喷孔层140的下表面140a进行表面处理，例如是蚀刻制程，则在第一喷孔层140的下表面140a便不会残存金属层120的金属粒子。

再请参阅图2A至图2G所示，图2A至图2C所示的喷孔片制程是相似于第一实施例中的图1A至图1C所示的喷孔片制程，故在此不再赘述。下文将针对图2D至图2G所示的喷孔片制程做详细说明。

在本实施例的喷孔片制程中，当完成图2A至图2C所示的喷孔片制程(形成第一喷孔层)后，接着如图2D所示，在第一喷孔层140与第一图案化光阻层130上形成一第二图案化光阻层160，而第二图案化光阻层160覆盖上述的喷孔142，其中第二图案化光阻层160的形成方式是与第一图案化光阻层130的形成方式相似。然后，如图2E所示，在第一喷孔层140未被第二图案化光阻层160所覆盖的区域上形成一第二喷孔层170，而形成第二喷孔层170的方法例如为电铸制程。

接着，借由脱模程序来使第一喷孔层140与金属层120分离(如图2F所示)。最后，如图2G所示，在移除第一图案化光阻层130时，同时移除第二图案化光阻层160。如此，即完成喷孔片的制作。下文将针对应用本实施例的喷孔片制程所制作的喷孔片做详细说明。

请参阅图2G所示，本实施例的喷孔片与第一实施例的喷孔片类似，其主要差异在于，本实施例的喷孔片更包括第二喷孔层170，第二喷孔层170是配置于第一喷孔层140的上表面140b上。值得注意的是，第二喷孔层170具有多数个贯孔172(本实施例仅绘示一个)，这些贯孔172分别连接至这些喷孔142。

本发明所提出的喷孔片及其制程例如可应用于喷墨打印技术、生医技术和制药技术等举凡须要喷水或喷雾的技术上。因此，液体经由喷孔喷出将达到更小粒径释放的效果。至于喷孔片上的喷孔数量、排列方式以及尺寸属于选择设计，本发明在此并不加以限定。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1、一种喷孔片制程，其特征在于其包括以下步骤：

提供一基板，而在该基板上已形成一金属层；

在该金属层上形成一第一图案化光阻层；

在该金属层与该第一图案化光阻层上形成一第一喷孔层，其中该第一喷孔层具有多数个喷孔，暴露出部分该第一图案化光阻层，且各该喷孔的孔径自该第一喷孔层的下表面往该第一喷孔层的上表面逐渐增加；

分离该第一喷孔层与该金属层；以及

移除该第一图案化光阻层。

2、根据权利要求1所述的喷孔片制程，其特征在于其中所述的基板为硅晶圆或光学玻璃基板。

3、根据权利要求1所述的喷孔片制程，其特征在于其中所述的金属层的材质为铬或钛。

4、根据权利要求1所述的喷孔片制程，其特征在于其中所述的在形成该第一喷孔层之后，更包括：

在该第一喷孔层与该第一图案化光阻层上形成一第二图案化光阻层，其中该第二图案化光阻层覆盖这些喷孔；

在该第一喷孔层未被该第二图案化光阻层所覆盖的区域上形成一第二喷孔层；以及

在移除该第一图案化光阻层时，同时移除该第二图案化光阻层。

5、一种喷孔片，其特征在于其包括：一第一喷孔层，具有多数个凹槽与分别连通至这些凹槽的多数个喷孔，其中各该喷孔的孔径自该第一喷孔层的下表面往该第一喷孔层的上表面逐渐增加，且该第一喷孔层的下表面的平均表面粗糙度为小于0.4微米。

6、根据权利要求5所述的喷孔片，其特征在于其更包括多数个金属粒子，配置于该第一喷孔层的下表面上，并位于这些凹槽的***。

7、根据权利要求6所述的喷孔片，其特征在于其中所述的金属粒子的材质为铬或钛。

8、根据权利要求5所述的喷孔片，其特征在于其中所述的第一喷孔层的材质为镍。

9、根据权利要求5所述的喷孔片，其特征在于其中所述的喷孔的最小孔径为该凹槽的直径减去该第一喷孔层的最大厚度与该凹槽的深度之差的两倍。

10、根据权利要求5所述的喷孔片，其特征在于其更包括一第二喷孔层，配置于该第一喷孔层的上表面上，且该第二喷孔层具有多数个贯孔，分别连接至这些喷孔。

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