專利名稱：具有防泄漏排放口的微機電設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微機電(MEM)設備內(nèi)的排放口。本發(fā)明可應用于一種噴嘴中，制造這種類型的噴嘴時將可應用于微機電系統(tǒng)(MEM)和金屬氧化物半導體(“CMOS”)集成電路中的技術結合起來，以及今后在該應用的上下文中描述本發(fā)明。然而，應該理解，本發(fā)明能夠更廣泛地應用于其他類型的MEM設備內(nèi)的排放口。
共同待審的專利申請在下面共同待審的專利申請中公開了與本發(fā)明相關的各種方法，系統(tǒng)與設備，這些共同待審的專利申請是本發(fā)明的申請人或者受讓人與本發(fā)明申請同時遞交申請的PCT/AU00/00518，PCT/AU00/00519，PCT/AU00/00520，PCT/AU00/00521，PCT/AU00/00522，PCT/AU00/00523，PCT/AU00/00524，PCT/AU00/00525，PCT/AU00/00526，PCT/AU00/00527，PCT/AU00/00528，PCT/AU00/00529，PCT/AU00/00530，PCT/AU00/00531，PCT/AU00/00532，PCT/AU00/00533，PCT/AU00/00534，PCT/AU00/00535，PCT/AU00/00536，PCT/AU00/00537，PCT/AU00/00538，PCT/AU00/00539，PCT/AU00/00540，PCT/AU00/00541，PCT/AU00/00542，PCT/AU00/00543，PCT/AU00/00544，PCT/AU00/00545，PCT/AU00/00547，PCT/AU00/00546，PCT/AU00/00554，PCT/AU00/00556，PCT/AU00/00557，
PCT/AU00/00558，PCT/AU00/00559，PCT/AU00/00560，PCT/AU00/00561，PCT/AU00/00562，PCT/AU00/00563，PCT/AU00/00564，PCT/AU00/00565，PCT/AU00/00566，PCT/AU00/00567，PCT/AU00/00568，PCT/AU00/00569，PCT/AU00/00570，PCT/AU00/00571，PCT/AU00/00572，PCT/AU00/00573，PCT/AU00/00574，PCT/AU00/00575，PCT/AU00/00576，PCT/AU00/00577，PCT/AU00/00578，PCT/AU00/00579，PCT/AU00/00581，PCT/AU00/00580，PCT/AU00/00582，PCT/AU00/00587，PCT/AU00/00588，PCT/AU00/00589，PCT/AU00/00583，PCT/AU00/00593，PCT/AU00/00590，PCT/AU00/00591，PCT/AU00/00592，PCT/AU00/00584，PCT/AU00/00585，PCT/AU00/00586，PCT/AU00/00594，PCT/AU00/00595，PCT/AU00/00596，PCT/AU00/00597，PCT/AU00/00598，PCT/AU00/00516，PCT/AU00/00517，PCT/AU00/00511，PCT/AU00/00501，PCT/AU00/00502，PCT/AU00/00503，PCT/AU00/00504，PCT/AU00/00505，PCT/AU00/00506，PCT/AU00/00507，PCT/AU00/00508，PCT/AU00/00509，PCT/AU00/00510，PCT/AU00/00512，PCT/AU00/00513，PCT/AU00/00514，PCT/AU00/00515。
這些共同待審的專利申請的公開內(nèi)容在這里被用作交叉參考。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，一種微機電設備，包括一個存放流體的流體腔；一個腔內(nèi)的輸出孔，用于允許流體從腔內(nèi)噴出，一個操縱器，用于自腔內(nèi)通過輸出孔投放流體，及至少一個腔內(nèi)排放口，用于將腔內(nèi)形成的氣泡排出至腔外，其中所述排放口被構造成使流體的彎月面橫跨所述排放口的孔口而形成。
該操縱器優(yōu)選地包括一個位于腔內(nèi)的槳葉，該腔包括一個周圍壁和至少一個安排于周圍壁內(nèi)鄰近于槳葉周圍部分的排放口。
優(yōu)選地，多個排放口安排于周圍壁內(nèi)，這些多個排放口安排于周圍壁上鄰近于槳葉周圍部分處。
優(yōu)選地，該排放口由一個第一層、一個與第一層隔開的第二層所形成，一個保護層淀積于第一層和第二層之間，該保護層被腐蝕掉以便形成第一和第二層之間的排放口以及所述排放口孔口，所述第一層和第二層被構造成使流體的彎月面橫跨所述排放口的孔口而形成。
優(yōu)選地，第一和第二層具有一個由一對凸肩形成的抬起段，該保護材料即保護層被淀積于第一層的抬起段上以便形成一個排放通道，當保護層被腐蝕掉后，該排放通道形成一個所述排放口，該第二層被淀積于保護層上以及該淀積于保護層上的第二層部分具有一對側壁和一個頂蓋，該對側壁和頂蓋與第一層一起形成排放口的排放通道。
優(yōu)選地，該凸肩包括用于阻止流體自凸肩浸潤的小孔。


以下參照附圖通過例子描述本發(fā)明實施例，附圖中圖1是一個打印機墨水噴嘴的本發(fā)明實施例的平面圖；圖2是圖1中噴嘴實施例的沿著圖1中線2-2的剖面圖；圖3是類似于本發(fā)明實施例圖2的更詳細剖面圖，其中操縱器處于極端位置以及一滴墨水正從噴嘴噴出；圖4是圖1至3中所示優(yōu)選實施例的一部分的詳細的視圖；及圖5是圖4中箭頭A方向內(nèi)的視圖。
具體實施例方式
如圖1和其他相關附圖中大約放大3000倍的圖形所表示的，單個墨水噴嘴設備1被顯示為通過將MEMS和CMOS技術相結合而制造的芯片的一部分。該完整的噴嘴設備包括一個支撐結構，它具有一個硅基底20、一個金屬氧化物半導體層21、一個鈍化層22和一個非腐蝕介質鍍層/腔形成層29?？梢詤⒄找陨洗_認的國際專利申請?zhí)朠CT/AU00/00338的關于噴嘴設備制造的公開內(nèi)容。在由相同的本發(fā)明申請人提出申請的題為“微機電設備中的移動傳感器”(參考號MJ12)的共同未決申請中更全面地公開了該設備的操作。這兩個申請的公開內(nèi)容在說明書中被用作參考。
該噴嘴設備包括一個連至一個墨水源(未示出)的墨水腔24。如以下將描述的，層29形成一個腔壁23，它具有一個用于將墨水滴自腔24所包含的墨水25內(nèi)噴出的噴嘴孔13。如圖1中所示，壁23一般是圓柱形，該小孔13實際上位于圓柱形壁23的中部。該壁23具有一個直邊部分10，它形成壁23的周圍部分。
如圖3中所示，該腔24也由一個周圍側壁23a、一個下側壁23b、一個基壁(未示出)和一個基底20的直邊部分39所形成。一個操縱器28形成于層22上，及支撐部分23c形成于操縱器28的一端。
操縱器28在制造設備時被淀積，以及能夠相對于基底20和支撐部分23c通過鉸鏈轉動。操縱器28包括上半和下半臂部分31和32。桿28的下半部分32是一個與CMOS層21接觸的電觸點，用于向部分32提供電流以便通過熱彎曲將桿28自圖2中所示位置移動至圖3中所示位置，以使墨水滴通過小孔13噴至紙上(未示出)。因此，層22包括用于向部分32和其他電路提供電流的電源電路，以便操作附圖中所示噴嘴，如同以上共同未決的專利申請中所描述的那樣。
一個塊8安裝于桿28上。該塊8包括一個通常為T形的具有一個周圍壁10的部分50(當俯視時)。腔24的上半壁23具有一個通常為T形的槽60，它由壁23的直邊部分52所形成，它用于接納塊8的T形部分50。操縱器28攜帶一個安排于腔24內(nèi)的槳葉27，它可如圖1和3中所示地隨著操縱器移動，以便噴出墨水滴D。
周圍壁23a、腔壁23、塊8和支撐部分23c全部都通過將用于形成層29的材料進行淀積和將保護材料腐蝕而形成，從而形成腔24、噴嘴孔23、分離塊8和塊8與支撐部分23c之間的空間。在基底20上淀積時也形成下半壁部分23b。
層22的端邊22a與壁23的端邊部分50之間的空間形成一個操縱器孔54，當操縱器28處于如圖1和2中所示靜止狀態(tài)中時，它實際上全部被塊8的T形部分50所包圍。當處于圖1和2中所示靜止位置中時，部分50的壁10離開邊52一段距離，該距離小于1微米，以便形成邊57與壁10之間的細槽。
當操縱器28上下移動以便自腔24中噴射墨水滴D時，塊8與壁10相對于壁10的槽60的邊52上下移動，同時仍保持與壁23的邊52緊密相距關系?？紤]到壁10與邊52的鄰近性及壁10相對于邊52的上下移動，在壁10與邊52之間形成一個彎月面M。彎月面M的保持就形成邊52與壁10之間的密封，從而減少墨水從腔24內(nèi)往外泄漏和浸潤的可能性。在層22上形成的支撐凸緣56與在其上形成塊8的操縱器28的部分58之間也形成一個彎月面M2。當處于靜止位置中時，該部分58靠在凸緣54上。該彎月面M2的形成也能減少操縱器28和槳葉27移動時墨水泄漏和浸潤的可能性。在操縱器孔54的各邊(未示出)與用于形成小孔54的壁23a的各邊(未示出)之間也形成一個彎月面(未示出)。
如圖3中所示，邊部分52可以攜帶一個唇邊81，以及壁10也可攜帶一個唇邊83，以便進一步減少墨水自腔24浸潤至塊8或壁23的上表面的可能性。唇邊81可以完全伸展在壁23周圍，以及類似的唇邊也可被提供于小孔13上。
如圖1中所示，在腔24的周圍壁23a上安排了多個排放口5。在一個優(yōu)選實施例中包括5個排放口。當槳葉27處于圖2中所示靜止位置時，這些排放口5位于鄰近槳葉27周圍的位置(它通常是與腔24配置匹配的圓形配置)。
如圖4和5中更詳細地顯示的，排放口5是由具有一個突出部分16的第一淀積氮化鈦層和具有一個突出部分17的第二淀積氮化鈦層15所形成的。在形成如圖中所示的噴嘴的過程中，在層14上淀積一層保護層，然后在其上再淀積層15，該保護層被腐蝕掉以便在層14和15之間留出一個排放通道11，從而形成排放口5，它具有一個孔口11a。該通道11與腔24的內(nèi)部相通。
如圖5中所示，排放口孔口11a形成于層14和15的抬起部分中。層14和15通常是伸展于腔24周圍的圓形配置。層14和15在形成排放通道11處以外的地方都是相連的。如圖5中所示，層14和15在排放口5處抬起從而形成凸肩80。如圖5中所示，凸肩80之間的層14的部分一般是平面的。然而，層15自層14往上分開以形成壁82和頂蓋段84，這些與層14一起用于形成排放通道11和排放口孔口11a。保護材料通常按照排放通道的形狀被淀積，以使其他沒有保護材料的地方在層14上淀積層15，而在有保護材料的排放通道處，層15位于保護材料之上從而形成如圖5中所示的側壁82和頂蓋84。如上所述，然后將保護材料腐蝕掉以便在層14和15之間留下排放通道11。
凸肩80配備有槽25和26，用于防止可能自腔24通過排放口5泄漏的任何流體沿著層14的下表面浸潤到層22，這可能對層22造成損害。一般而言，在層14和15之間形成一個跨過排放口孔口11a的墨水彎月面，用于防止流體泄漏出排放口，從而形成一個密封，減少從排放口5泄漏任何墨水的可能性。
在噴嘴操作期間，當槳葉27自圖1和2中所示靜止位置移動至圖3中所示位置以噴出一滴流體D時，特別在靠近突出部分16和17處有可能形成氣泡。任何形成的氣泡能夠通過每個排放口5的排放通道11和排放口孔口11a排至外部大氣中。
權利要求
1.一種微機電設備，包括一個流體腔，用于存放流體，一個腔內(nèi)的輸出孔，用于允許流體從腔內(nèi)流出，一個操縱器，用于自腔內(nèi)經(jīng)由所述輸出孔分配流體，及至少一個腔內(nèi)排放口，用于將腔內(nèi)形成的氣泡排出至腔外，所述排放口被構造成使流體的彎月面橫跨所述排放口的孔口而形成。
2.權利要求1所述的微機電設備，其中所述操縱器包括一個位于腔內(nèi)的槳葉，其中該腔包括一個周圍壁，所述至少一個排放口位于周圍壁內(nèi)鄰近于槳葉周圍部分處。
3.權利要求2所述的微機電設備，其中所述排放口為多個并且被布置在周圍壁內(nèi)，這些多個排放口位于周圍壁周圍、鄰近于槳葉周圍部分處。
4.權利要求1所述的微機電設備，其中該排放口由一個第一層、一個與第一層隔開的第二層所限定，一個保護層淀積于第一層和第二層之間，并且腐蝕掉該保護層從而形成第一和第二層之間的所述排放口以及所述排放口孔口，所述第一層和第二層被構造成使流體的彎月面橫跨所述排放口的孔口而形成。
5.權利要求4所述的微機電設備，其中第一和第二層具有一個由一對凸肩形成的抬起段，保護材料被淀積于第一層的抬起段上以便限定一個排放通道，當保護材料被腐蝕掉后，該排放通道形成所述排放口，該第二層被淀積于保護材料上以及該淀積于保護材料上的第二層部分具有一對側壁和一個頂蓋，該對側壁和頂蓋與第一層一起限定排放口的排放通道。
6.權利要求5所述的微機電設備，其中這些凸肩包括用于阻止流體自凸肩浸潤到襯底的小孔。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微機電設備，包括一個用于存放流體底流體腔；一個用于允許流體從腔內(nèi)流出的腔內(nèi)輸出孔；一個用于自腔內(nèi)經(jīng)由所述輸出孔分配流體的操縱器，及至少一個用于將腔內(nèi)形成的氣泡排出至腔外的腔內(nèi)排放口。所述排放口被構造成使流體的彎月面橫跨所述排放口的孔口而形成，從而防止流體從所述排放口孔口泄漏。
文檔編號B41J2/14GK1666951SQ2005100038
公開日2005年9月14日 申請日期2000年5月24日 優(yōu)先權日1999年6月30日
發(fā)明者卡·西爾弗布魯克 申請人:西爾弗布魯克研究股份有限公司