JP2010040877A - Bonding method, junction structure, droplet discharge head and droplet discharging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接合方法、接合体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a bonding method, a bonded body, a droplet discharge head, and a droplet discharge device.
２つの部材（基材）同士を接合（接着）する際には、従来、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の接着剤を用いて行う方法が多く用いられている。
接着剤は、部材の材質によらず、接着性を示すことができる。このため、種々の材料で構成された部材同士を、様々な組み合わせで接着することができる。
例えば、インクジェットプリンタが備える液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）は、樹脂材料、金属材料、シリコン系材料等の異種材料で構成された部品同士を、接着剤を用いて接着することにより構成されている。
When joining (adhering) two members (base materials), conventionally, a method of using an adhesive such as an epoxy adhesive, a urethane adhesive, or a silicone adhesive is often used.
The adhesive can exhibit adhesiveness regardless of the material of the member. For this reason, members composed of various materials can be bonded in various combinations.
For example, a droplet discharge head (inkjet recording head) provided in an inkjet printer is configured by bonding parts made of different materials such as a resin material, a metal material, and a silicon material using an adhesive. ing.
このように接着剤を用いて部材同士を接着する際には、液状またはペースト状の接着剤を接着面に塗布し、塗布された接着剤を介して部材同士を貼り合わせる。その後、熱または光の作用により接着剤が硬化して接着される。
ところが、部材の接着面に接着剤を塗布する際には、印刷法等の煩雑な方法を用いる必要がある。
When the members are bonded together using the adhesive as described above, a liquid or paste adhesive is applied to the bonding surface, and the members are bonded together via the applied adhesive. Thereafter, the adhesive is cured and bonded by the action of heat or light.
However, when applying an adhesive to the bonding surface of the member, it is necessary to use a complicated method such as a printing method.
また、接着面の一部の領域に対して選択的に接着剤を塗布する場合、塗布された接着剤の位置精度や厚さを制御することは、極めて困難である。このため、接着剤では、例えば、前述の液滴吐出ヘッドにおいて、部品の接着面の一部を選択的に、高い寸法精度で接着することができないという問題がある。その結果、プリンタの印字結果に悪影響を及ぼす等の問題を引き起こすおそれがある。
また、接着剤の硬化時間が非常に長くなるため、接着に長時間を要するという問題もある。
In addition, when an adhesive is selectively applied to a partial region of the adhesive surface, it is extremely difficult to control the positional accuracy and thickness of the applied adhesive. For this reason, the adhesive has a problem that, for example, in the above-described droplet discharge head, a part of the adhesion surface of the component cannot be selectively adhered with high dimensional accuracy. As a result, there is a possibility of causing problems such as adversely affecting the printing result of the printer.
Moreover, since the hardening time of an adhesive agent becomes very long, there also exists a problem that adhesion requires a long time.
さらに、多くの場合、接着強度を高めるためにプライマーを用いる必要があり、そのためのコストと手間が接着工程を複雑化している。
また、接着剤のような接合膜を正確にパターニングするためには、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを組み合わせたパターニング方法を用いる。すなわち、接合に供される部材の表面に接着剤を塗布した後、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて不要部分の接着剤をパターニングする。しかしながら、接合に供される部材の用途によっては、部材表面の接合に寄与しない領域に接着剤の成分が付着するのを避けなければならない。ところが、上述したようなパターニング方法では、部材表面の接合に寄与しない領域が接着剤の成分で汚染されてしまうという問題がある。
Furthermore, in many cases, it is necessary to use a primer in order to increase the bonding strength, and the cost and labor for that purpose complicate the bonding process.
Further, in order to accurately pattern a bonding film such as an adhesive, a patterning method combining a photolithography technique and an etching technique is used. That is, after an adhesive is applied to the surface of a member to be joined, unnecessary portions of the adhesive are patterned using a photolithography technique and an etching technique. However, depending on the use of the member used for joining, it is necessary to avoid adhesion of an adhesive component to a region that does not contribute to joining on the member surface. However, in the patterning method as described above, there is a problem that a region that does not contribute to the bonding of the member surfaces is contaminated with an adhesive component.
一方、接着剤を用いない接合方法として、固体接合による方法がある。
固体接合は、接着剤等の中間層が介在することなく、部材同士を直接接合する方法である（例えば、特許文献１参照）。
このような固体接合によれば、接着剤のような中間層を用いないので、寸法精度の高い接合体を得ることができる。
On the other hand, there is a solid bonding method as a bonding method that does not use an adhesive.
Solid bonding is a method of directly bonding members without an intermediate layer such as an adhesive (see, for example, Patent Document 1).
According to such solid bonding, since an intermediate layer such as an adhesive is not used, a bonded body with high dimensional accuracy can be obtained.
しかしながら、部材の材質に制約があるという問題がある。具体的には、一般に、固体接合は、同種材料同士の接合しか行うことができない。また、接合可能な材料は、シリコン系材料や一部の金属材料等に限られている。
また、固体接合を行う雰囲気が減圧雰囲気に限られる上、高温（７００〜８００℃程度）の熱処理を必要とする等、接合プロセスにおける問題もある。
However, there is a problem that the material of the member is limited. Specifically, in general, solid bonding can only be performed between the same kind of materials. In addition, materials that can be joined are limited to silicon-based materials and some metal materials.
There are also problems in the bonding process, such as the fact that the atmosphere in which solid bonding is performed is limited to a reduced-pressure atmosphere and that high-temperature (about 700 to 800 ° C.) heat treatment is required.
さらに、固体接合では、２つの部材の各接合面のうち、互いに接触している面全体が接合してしまい、一部を選択的に接合するといった制御ができない。このため、熱膨張率の異なる異種材料同士を接合する場合には、熱膨張率差に伴って接合界面に大きな応力が発生し、接合体の反りや剥離等の問題を引き起こすおそれがある。
このような問題を受け、２つの部材同士を、接合面の一部の領域において選択的に、高い寸法精度で強固に接合する方法が求められている。
Furthermore, in the solid bonding, the entire surfaces that are in contact with each other among the bonding surfaces of the two members are bonded, and it is impossible to control such that a part is selectively bonded. For this reason, when dissimilar materials having different coefficients of thermal expansion are bonded, a large stress is generated at the bonding interface due to the difference in coefficient of thermal expansion, which may cause problems such as warpage and peeling of the bonded body.
In response to such a problem, a method for selectively joining two members firmly with high dimensional accuracy selectively in a partial region of the joining surface is required.
本発明の目的は、２つの部材同士を、接合面の一部の領域において選択的に高い寸法精度で強固に接合可能であるとともに、非接合領域が接合膜の成分で汚染されるのを防止し得る接合方法、２つの部材同士を、接合面の一部の領域において選択的に、高い寸法精度で強固に接合してなる接合体、かかる接合体を備えた信頼性の高い液滴吐出ヘッド、およびかかる液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することにある。 The object of the present invention is to be able to selectively join two members with high dimensional accuracy selectively in a partial region of the joining surface, and to prevent the non-joining region from being contaminated with the components of the joining film. Bonding method in which two members are selectively bonded together with high dimensional accuracy selectively in a partial region of the bonding surface, and a highly reliable liquid droplet ejection head including such a bonding body Another object of the present invention is to provide a droplet discharge device provided with such a droplet discharge head.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接合方法は、基材の表面上の一部の所定領域に、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含むランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含む接合膜を形成する第１の工程と、
前記接合膜にエネルギーを付与し、前記接合膜の少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、接着性を発現させる第２の工程と、
前記基材との接合に供される被着体を用意し、前記接合膜を介して前記基材と前記被着体とを部分的に接合する第３の工程とを有し、
前記第１の工程において、前記基材の表面上の前記所定領域を包含する領域に、シラン系ガスを原料とするプラズマ重合膜を成膜した後、リフトオフ法により前記プラズマ重合膜をパターニングすることにより、前記接合膜を形成することを特徴とする。
これにより、２つの部材同士を、接合面の一部の領域において選択的に、高い寸法精度で強固に接合することができる。また、部材表面の接合に寄与しない領域が接合膜の成分で汚染されるのを防止することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
In the bonding method of the present invention, an Si skeleton having a random atomic structure including a siloxane (Si—O) bond and a leaving group bonded to the Si skeleton are formed in a predetermined region on the surface of the substrate. A first step of forming a bonding film including:
A second step in which energy is imparted to the bonding film, and the leaving group present at least near the surface of the bonding film is released from the Si skeleton, thereby exhibiting adhesiveness;
Preparing an adherend to be joined to the base material, and having a third step of partially joining the base material and the adherend through the joining film;
In the first step, after forming a plasma polymerized film using a silane-based gas as a raw material in a region including the predetermined region on the surface of the base material, patterning the plasma polymerized film by a lift-off method Thus, the bonding film is formed.
Thereby, two members can be selectively joined firmly with high dimensional accuracy in a partial region of the joining surface. Moreover, it can prevent that the area | region which does not contribute to joining of the member surface is contaminated with the component of a joining film.
本発明の接合方法では、前記リフトオフ法は、前記基材の表面上の前記所定領域以外の領域にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記基材の表面上の前記レジスト膜を包含する領域に前記プラズマ重合膜を成膜する接合膜形成工程と、
前記レジスト膜を除去することにより、前記レジスト膜とともに、前記レジスト膜上に位置する前記プラズマ重合膜を選択的に除去し、前記接合膜を得るレジスト膜除去工程とを有するパターニング方法であることが好ましい。
これにより、前記基材表面のレジスト膜で覆われた領域が、シリコン成分によって汚染されるのを防止することができる。また、フォトリソグラフィ法と異なり、接合膜表面がレジスト材料で汚染されるのを防止することができるので、接合膜の接着性が低下するのを防止することができる。
In the bonding method of the present invention, the lift-off method includes a resist film forming step of forming a resist film in a region other than the predetermined region on the surface of the substrate;
A bonding film forming step of forming the plasma polymerized film in a region including the resist film on the surface of the substrate;
And a resist film removing step of selectively removing the plasma polymerized film located on the resist film together with the resist film by removing the resist film to obtain the bonding film. preferable.
Thereby, it can prevent that the area | region covered with the resist film of the said base-material surface is contaminated with a silicon component. Further, unlike the photolithography method, the surface of the bonding film can be prevented from being contaminated with the resist material, so that the adhesiveness of the bonding film can be prevented from being lowered.
本発明の接合方法では、前記レジスト膜形成工程において、前記基材の表面のうち、前記レジスト膜を形成する領域は、前記被着体との接合に供されない領域であり、かつ、当該領域は、それ自体が変位することにより動作する素子の一部として用いられるものであることが好ましい。
これにより、前記基材表面の前記被着体との接合に供されない領域にシリコン成分が付着するのを防止することができ、接合の前後で前記領域の変位量が変化するのを防止することができる。その結果、当該領域において設計値通りの変位量を実現することができる。
In the bonding method of the present invention, in the resist film forming step, a region where the resist film is formed on the surface of the base material is a region that is not used for bonding with the adherend, and the region is It is preferable that it is used as a part of an element that operates by displacing itself.
Thereby, it is possible to prevent the silicon component from adhering to a region of the base material surface that is not used for bonding with the adherend, and to prevent the displacement of the region from changing before and after the bonding. Can do. As a result, it is possible to realize a displacement amount as designed in the region.
本発明の接合方法では、前記素子は、前記基材が一定の振動数または一定の振幅で変位することを利用したものであることが好ましい。
これにより、設計値通りの振動数または振幅で変位する部位を有する信頼性の高い素子が得られる。
本発明の接合方法では、前記レジスト膜は、樹脂膜または金属膜であり、
前記レジスト膜の除去は、前記レジスト膜を溶媒に溶解することにより行うことが好ましい。
これにより、レジスト膜を除去する際に、プラズマ重合膜が侵されることなく、レジスト膜のみを選択的に効率よく除去することができる。その結果、プラズマ重合膜を確実にパターニングすることができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the element utilizes the displacement of the base material at a constant frequency or a constant amplitude.
As a result, a highly reliable element having a portion that is displaced at the frequency or amplitude as designed is obtained.
In the bonding method of the present invention, the resist film is a resin film or a metal film,
The removal of the resist film is preferably performed by dissolving the resist film in a solvent.
Thus, when removing the resist film, only the resist film can be selectively and efficiently removed without being affected by the plasma polymerization film. As a result, the plasma polymerized film can be reliably patterned.
本発明の接合方法では、前記レジスト膜の平均厚さは、前記プラズマ重合膜の平均厚さの０．３〜５倍であることが好ましい。
これにより、レジスト膜の形成領域と非形成領域との間で、プラズマ重合膜を確実に分断することができ、プラズマ重合膜を高い寸法精度でパターニングすることができる。
本発明の接合方法では、前記接合膜を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率の合計が、１０〜９０原子％であることが好ましい。
これにより、接合膜は、Ｓｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜自体が強固なものとなる。また、かかる接合膜は、基材および他の被着体に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
In the bonding method of the present invention, the average thickness of the resist film is preferably 0.3 to 5 times the average thickness of the plasma polymerized film.
Thereby, the plasma polymerization film can be reliably divided between the resist film formation region and the non-formation region, and the plasma polymerization film can be patterned with high dimensional accuracy.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the total of the Si atom content and the O atom content is 10 to 90 atomic% among atoms obtained by removing H atoms from all atoms constituting the bonding film. .
Thereby, in the bonding film, Si atoms and O atoms form a strong network, and the bonding film itself becomes strong. Further, such a bonding film exhibits particularly high bonding strength with respect to the base material and other adherends.
本発明の接合方法では、前記接合膜中のＳｉ原子とＯ原子の存在比は、３：７〜７：３であることが好ましい。
これにより、接合膜の安定性が高くなり、基材と他の被着体とをより強固に接合することができるようになる。
本発明の接合方法では、前記Ｓｉ骨格の結晶化度は、４５％以下であることが好ましい。
これにより、Ｓｉ骨格は特にランダムな原子構造を含むものとなる。そして、寸法精度および接着性に優れた接合膜が得られる。
In the bonding method of the present invention, the abundance ratio of Si atoms and O atoms in the bonding film is preferably 3: 7 to 7: 3.
Thereby, stability of a joining film becomes high and it becomes possible to join a substrate and other adherends more firmly.
In the bonding method of the present invention, the crystallinity of the Si skeleton is preferably 45% or less.
As a result, the Si skeleton particularly includes a random atomic structure. And the joining film excellent in dimensional accuracy and adhesiveness is obtained.
本発明の接合方法では、前記接合膜は、Ｓｉ−Ｈ結合を含んでいることが好ましい。
Ｓｉ−Ｈ結合は、シロキサン結合の生成が規則的に行われるのを阻害すると考えられる。このため、シロキサン結合は、Ｓｉ−Ｈ結合を避けるように形成されることとなり、Ｓｉ骨格の規則性が低下する。このようにして、接合膜中にＳｉ−Ｈ結合が含まれることにより、結晶化度の低いＳｉ骨格を効率よく形成することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the bonding film includes a Si—H bond.
Si-H bonds are thought to inhibit the regular formation of siloxane bonds. For this reason, the siloxane bond is formed so as to avoid the Si—H bond, and the regularity of the Si skeleton is lowered. In this manner, the Si skeleton having a low degree of crystallinity can be efficiently formed by including Si—H bonds in the bonding film.
本発明の接合方法では、前記Ｓｉ−Ｈ結合を含む接合膜についての赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、Ｓｉ−Ｈ結合に帰属するピーク強度が０．００１〜０．２であることが好ましい。
これにより、接合膜中の原子構造は、相対的に最もランダムなものとなる。このため、接合膜は、接合強度、耐薬品性および寸法精度において特に優れたものとなる。
In the bonding method of the present invention, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1 in the infrared absorption spectrum of the bonding film containing the Si—H bond, the peak intensity attributed to the Si—H bond is 0. It is preferable that it is 001-0.2.
As a result, the atomic structure in the bonding film becomes relatively random. For this reason, the bonding film is particularly excellent in bonding strength, chemical resistance and dimensional accuracy.
本発明の接合方法では、前記脱離基は、Ｈ原子、Ｂ原子、Ｃ原子、Ｎ原子、Ｏ原子、Ｐ原子、Ｓ原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子が前記Ｓｉ骨格に結合するよう配置された原子団からなる群から選択される少なくとも１種で構成されたものであることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接合膜付き基材の接着性をより高度化することができる。
In the bonding method of the present invention, the leaving group includes an H atom, a B atom, a C atom, an N atom, an O atom, a P atom, an S atom, and a halogen atom, or each of these atoms bonded to the Si skeleton. It is preferably composed of at least one selected from the group consisting of atomic groups arranged in such a manner.
These leaving groups are relatively excellent in binding / leaving selectivity by applying energy. For this reason, the leaving group which leaves | separates comparatively easily and uniformly by providing energy will be obtained, and the adhesiveness of the base material with a bonding film can be further enhanced.
本発明の接合方法では、前記脱離基は、アルキル基であることが好ましい。
これにより、耐候性および耐薬品性に優れた接合膜が得られる。
本発明の接合方法では、前記脱離基としてメチル基を含む接合膜についての赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、メチル基に帰属するピーク強度が０．０５〜０．４５であることが好ましい。
これにより、メチル基の含有率が最適化され、メチル基がシロキサン結合の生成を必要以上に阻害するのを防止しつつ、接合膜中に必要かつ十分な数の活性手が生じるため、接合膜に十分な接着性が生じる。また、接合膜には、メチル基に起因する十分な耐候性および耐薬品性が発現する。
In the bonding method of the present invention, the leaving group is preferably an alkyl group.
Thereby, a bonding film excellent in weather resistance and chemical resistance can be obtained.
In the bonding method of the present invention, in the infrared absorption spectrum of the bonding film containing a methyl group as the leaving group, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1, the peak intensity attributed to the methyl group is 0. It is preferable that it is 05-0.45.
As a result, the content ratio of the methyl group is optimized, and a necessary and sufficient number of active hands are generated in the bonding film while preventing the methyl group from unnecessarily inhibiting the formation of the siloxane bond. Adhesiveness is sufficient. Further, the bonding film exhibits sufficient weather resistance and chemical resistance due to the methyl group.
本発明の接合方法では、前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離した後に、活性手を有することが好ましい。
これにより、接合膜は、他の被着体に対して、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
本発明の接合方法では、前記活性手は、未結合手または水酸基であることが好ましい。
これにより、他の被着体に対して、特に強固な接合が可能となる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the bonding film has an active hand after the leaving group existing at least near the surface thereof is released from the Si skeleton.
Thereby, the bonding film can be strongly bonded to other adherends based on chemical bonds.
In the bonding method of the present invention, the active hand is preferably a dangling bond or a hydroxyl group.
Thereby, especially strong joining is possible with respect to other adherends.
本発明の接合方法では、前記接合膜は、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、接着性により優れた接合膜が得られる。また、この接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなり、例えば、薬品類等に長期にわたって曝されるような基材の接合に際して、有効に用いられるものとなる。
In the bonding method of the present invention, the bonding film is preferably composed of polyorganosiloxane as a main material.
As a result, a bonding film superior in adhesiveness can be obtained. In addition, the bonding film has excellent weather resistance and chemical resistance, and is effectively used for bonding substrates that are exposed to chemicals and the like for a long time.
本発明の接合方法では、前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものであることが好ましい。
これにより、接着性に特に優れた接合膜が得られる。
本発明の接合方法では、前記プラズマ重合法において、プラズマを発生させる際の高周波の出力密度は、０．０１〜１００Ｗ／ｃｍ２であることが好ましい。
これにより、高周波の出力密度が高過ぎて原料ガスに必要以上のプラズマエネルギーが付加されるのを防止しつつ、ランダムな原子構造を有するＳｉ骨格を確実に形成することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the polyorganosiloxane is mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane.
Thereby, a bonding film having particularly excellent adhesiveness can be obtained.
In the bonding method of the present invention, in the plasma polymerization method, the high-frequency power density when generating plasma is preferably 0.01 to 100 W / cm 2 .
Accordingly, it is possible to reliably form a Si skeleton having a random atomic structure while preventing the plasma gas from being added to the source gas more than necessary due to the high frequency power density.
本発明の接合方法では、前記接合膜の平均厚さは、１〜１０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、基材と他の被着体とを接合した接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記接合膜は、流動性を有しない固体状のものであることが好ましい。
これにより、接合膜付き基材を用いて得られた接合体の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。また、従来に比べ、短時間で強固な接合が可能になる。
In the bonding method of the present invention, the average thickness of the bonding film is preferably 1 to 1000 nm.
Thereby, these can be joined more firmly, preventing the dimensional accuracy of the joined body which joined the base material and the other to-be-adhered body falling remarkably.
In the bonding method of the present invention, the bonding film is preferably a solid having no fluidity.
Thereby, the dimensional accuracy of the joined body obtained using the base material with a joining film becomes remarkably high compared with the past. In addition, stronger bonding can be achieved in a shorter time than in the past.
本発明の接合方法では、前記接合膜の屈折率は、１．３５〜１．６であることが好ましい。
このような接合膜は、その屈折率が水晶や石英ガラスの屈折率に比較的近いため、例えば、接合膜を貫通するような構造の光学部品を製造する際に好適に用いられる。
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与は、前記接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記接合膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われることが好ましい。
これにより、接合膜に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができる。
In the bonding method of the present invention, the refractive index of the bonding film is preferably 1.35 to 1.6.
Since such a bonding film has a refractive index relatively close to that of quartz or quartz glass, it is preferably used, for example, when manufacturing an optical component having a structure that penetrates the bonding film.
In the bonding method of the present invention, the energy is applied by at least one of a method of irradiating the bonding film with energy rays, a method of heating the bonding film, and a method of applying a compressive force to the bonding film. Is preferably carried out by
Thereby, energy can be imparted to the bonding film relatively easily and efficiently.
本発明の接合方法では、前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線であることが好ましい。
これにより、接合膜に付与されるエネルギー量が最適化されるので、接合膜中のＳｉ骨格が必要以上に破壊されるのを防止しつつ、Ｓｉ骨格と脱離基との間の結合を選択的に切断することができる。その結果、接合膜の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、接合膜に接着性を発現させることができる。
In the bonding method of the present invention, the energy beam is preferably ultraviolet light having a wavelength of 126 to 300 nm.
This optimizes the amount of energy imparted to the bonding film, so that the bond between the Si skeleton and the leaving group is selected while preventing the Si skeleton in the bonding film from being destroyed more than necessary. Can be cut. As a result, the bonding film can exhibit adhesiveness while preventing the characteristics (mechanical characteristics, chemical characteristics, etc.) of the bonding film from deteriorating.
本発明の接合方法では、前記加熱の温度は、２５〜１００℃であることが好ましい。
これにより、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、圧力が高すぎて基板や被着体に損傷等が生じるのを防止しつつ、接合体の接合強度を確実に高めることができる。
In the bonding method of the present invention, the heating temperature is preferably 25 to 100 ° C.
Thereby, it is possible to reliably increase the bonding strength while reliably preventing the bonded body from being deteriorated and deteriorated by heat.
In the joining method of the present invention, the compressive force is preferably 0.2 to 10 MPa.
Thereby, it is possible to reliably increase the bonding strength of the bonded body while preventing the substrate and the adherend from being damaged due to the pressure being too high.
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与は、大気雰囲気中で行われることが好ましい。
これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギーの付与をより簡単に行うことができる。
本発明の接合方法では、前記被着体は、前記接合膜と同様の接合膜を有しており、
前記第２の工程において、前記各接合膜にエネルギーを付与した後、前記第３の工程において、前記各接合膜同士が密着するようにして、前記基材と前記被着体とを接合することが好ましい。
これにより、接合強度のさらなる向上を図ることができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the application of energy is performed in an air atmosphere.
Thereby, it is not necessary to spend time and cost to control the atmosphere, and energy can be applied more easily.
In the bonding method of the present invention, the adherend has a bonding film similar to the bonding film,
In the second step, after applying energy to the bonding films, in the third step, the bonding films are bonded to each other so that the bonding films are in close contact with each other. Is preferred.
Thereby, the joint strength can be further improved.
本発明の接合体は、２つの基材を有し、これらが本発明の接合方法により接合されていることを特徴とする。
これにより、２つの部材（基材）同士を、接合面の一部の領域において選択的に、高い寸法精度で強固に接合してなる接合体が得られる。
本発明の液滴吐出ヘッドは、本発明の接合体を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。
本発明の液滴吐出装置は、本発明の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い液滴吐出装置が得られる。
The joined body of the present invention has two base materials, and these are joined by the joining method of the present invention.
Thereby, the joined body formed by joining two members (base materials) selectively with high dimensional accuracy selectively in a partial region of the joining surface is obtained.
A droplet discharge head according to the present invention includes the joined body according to the present invention.
Thereby, a highly reliable droplet discharge head can be obtained.
The liquid droplet ejection apparatus of the present invention includes the liquid droplet ejection head of the present invention.
Thereby, a highly reliable droplet discharge device can be obtained.
以下、本発明の接合方法、接合体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜接合方法＞
本発明の接合方法は、２つの基材（第１の基材２および第２の基材５）を、接合膜３を介して、接合面の一部の領域において位置選択的に接合する方法である。かかる方法によれば、２つの基材２、５を、接合面の一部の領域において、位置選択的に、高い寸法精度で強固に接合することができる。
Hereinafter, a bonding method, a bonded body, a droplet discharge head, and a droplet discharge device according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<Join method>
The bonding method of the present invention is a method in which two base materials (the
また、接合膜３は、プラズマ重合法により形成されたものであり、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含むランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、このＳｉ骨格に結合する脱離基とを含むものである。
このような接合膜３は、エネルギーを付与することにより、接合膜３の少なくとも表面付近に存在する脱離基がＳｉ骨格から脱離するものである。そして、この接合膜３は、脱離基の脱離によって、その表面のエネルギーを付与した領域に、他の被着体との接着性が発現するという特徴を有するものである。
このような特徴を有する接合膜３は、２つの基材２、５間を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合可能なものである。そして、かかる接合膜３を用いることにより、２つの基材２、５間が強固に接合してなる信頼性の高い接合体６が得られる。
The
Such a
The
ここでは、本発明の接合方法を説明するのに先立って、まず、前述のプラズマ重合膜を形成するのに用いられるプラズマ重合装置について説明する。
図１は、本発明の接合方法に用いられるプラズマ重合装置を模式的に示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図１に示すプラズマ重合装置１００は、チャンバー１０１と、第１の基材２を支持する第１の電極１３０と、第２の電極１４０と、各電極１３０、１４０間に高周波電圧を印加する電源回路１８０と、チャンバー１０１内にガスを供給するガス供給部１９０と、チャンバー１０１内のガスを排気する排気ポンプ１７０とを備えている。これらの各部のうち、第１の電極１３０および第２の電極１４０がチャンバー１０１内に設けられている。以下、各部について詳細に説明する。
Here, prior to describing the bonding method of the present invention, first, a plasma polymerization apparatus used to form the above-described plasma polymerization film will be described.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma polymerization apparatus used in the bonding method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
A
チャンバー１０１は、内部の気密を保持し得る容器であり、内部を減圧（真空）状態にして使用されるため、内部と外部との圧力差に耐え得る耐圧性能を有するものとされる。
図１に示すチャンバー１０１は、軸線が水平方向に沿って配置されたほぼ円筒形をなすチャンバー本体と、チャンバー本体の左側開口部を封止する円形の側壁と、右側開口部を封止する円形の側壁とで構成されている。
The
A
チャンバー１０１の上方には供給口１０３が、下方には排気口１０４が、それぞれ設けられている。そして、供給口１０３にはガス供給部１９０が接続され、排気口１０４には排気ポンプ１７０が接続されている。
なお、本実施形態では、チャンバー１０１は、導電性の高い金属材料で構成されており、接地線１０２を介して電気的に接地されている。
A
In this embodiment, the
第１の電極１３０は、板状をなしており、第１の基材２を支持している。
この第１の電極１３０は、チャンバー１０１の側壁の内壁面に、鉛直方向に沿って設けられており、これにより、第１の電極１３０は、チャンバー１０１を介して電気的に接地されている。なお、第１の電極１３０は、図１に示すように、チャンバー本体と同心状に設けられている。
The
The
第１の電極１３０の第１の基材２を支持する面には、静電チャック（吸着機構）１３９が設けられている。
この静電チャック１３９により、図１に示すように、第１の基材２を鉛直方向に沿って支持することができる。また、第１の基材２に多少の反りがあっても、静電チャック１３９に吸着させることにより、その反りを矯正した状態で第１の基材２をプラズマ処理に供することができる。
An electrostatic chuck (suction mechanism) 139 is provided on the surface of the
As shown in FIG. 1, the
第２の電極１４０は、第１の基材２を介して、第１の電極１３０と対向して設けられている。なお、第２の電極１４０は、チャンバー１０１の側壁の内壁面から離間した（絶縁された）状態で設けられている。
この第２の電極１４０には、配線１８４を介して高周波電源１８２が接続されている。また、配線１８４の途中には、マッチングボックス（整合器）１８３が設けられている。これらの配線１８４、高周波電源１８２およびマッチングボックス１８３により、電源回路１８０が構成されている。
このような電源回路１８０によれば、第１の電極１３０は接地されているので、第１の電極１３０と第２の電極１４０との間に高周波電圧が印加される。これにより、第１の電極１３０と第２の電極１４０との間隙には、高い周波数で向きが反転する電界が誘起される。
The
A high
According to such a
ガス供給部１９０は、チャンバー１０１内に所定のガスを供給するものである。
図１に示すガス供給部１９０は、液状の膜材料（原料液）を貯留する貯液部１９１と、液状の膜材料を気化してガス状に変化させる気化装置１９２と、キャリアガスを貯留するガスボンベ１９３とを有している。また、これらの各部とチャンバー１０１の供給口１０３とが、それぞれ配管１９４で接続されており、ガス状の膜材料（原料ガス）とキャリアガスとの混合ガスを、供給口１０３からチャンバー１０１内に供給するように構成されている。
The
A
貯液部１９１に貯留される液状の膜材料は、プラズマ重合装置１００により、重合して第１の基材２の表面に重合膜を形成する原材料となるものである。
このような液状の膜材料は、気化装置１９２により気化され、ガス状の膜材料（原料ガス）となってチャンバー１０１内に供給される。なお、原料ガスについては、後に詳述する。
The liquid film material stored in the
Such a liquid film material is vaporized by the
ガスボンベ１９３に貯留されるキャリアガスは、電界の作用により放電し、およびこの放電を維持するために導入するガスである。このようなキャリアガスとしては、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス等が挙げられる。
また、チャンバー１０１内の供給口１０３の近傍には、拡散板１９５が設けられている。
The carrier gas stored in the
A
拡散板１９５は、チャンバー１０１内に供給される混合ガスの拡散を促進する機能を有する。これにより、混合ガスは、チャンバー１０１内に、ほぼ均一の濃度で分散することができる。
排気ポンプ１７０は、チャンバー１０１内を排気するものであり、例えば、油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等で構成される。このようにチャンバー１０１内を排気して減圧することにより、ガスを容易にプラズマ化することができる。また、大気雰囲気との接触による第１の基材２の汚染・酸化等を防止するとともに、プラズマ処理による反応生成物をチャンバー１０１内から効果的に除去することができる。
また、排気口１０４には、チャンバー１０１内の圧力を調整する圧力制御機構１７１が設けられている。これにより、チャンバー１０１内の圧力が、ガス供給部１９０の動作状況に応じて、適宜設定される。
The
The
The
≪第１実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第１実施形態について、上記のプラズマ重合装置１００を用いた場合を例に説明する。
図２および図３は、本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図２および図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< First Embodiment >>
Next, the first embodiment of the bonding method of the present invention will be described by taking the case of using the
2 and 3 are views (longitudinal sectional views) for explaining the first embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 2 and 3 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
本実施形態にかかる接合方法は、第１の基材２を用意し、第１の基材２の接合面２００上の一部の領域にレジスト膜４を形成する工程と、接合面２００全体に、プラズマ重合法によりプラズマ重合膜３’を成膜する工程と、レジスト膜４を除去し、リフトオフ法によりプラズマ重合膜３’をパターニングして接合膜３を得る工程（第１の工程）と、接合膜３にエネルギーを付与する工程（第２の工程）と、第２の基材５（被着体）を用意し、接合膜３と第２の基材５とが密着するように、第１の基材２と第２の基材５とを接合し、接合体６を得る工程（第３の工程）とを有する。以下、各工程について順次説明する。
In the bonding method according to the present embodiment, the
［１］まず、第１の基材２を用意する。
このような第１の基材２の構成材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ガリウムヒ素のような金属系材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンのようなシリコン系材料、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、グラファイトのような炭素系材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
[1] First, the
The constituent material of the first base 2 is made of polyolefin such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), cyclic polyolefin, modified polyolefin, polyvinyl chloride, poly Vinylidene chloride, polystyrene, polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate, poly- (4-methylpentene-1), ionomer, acrylic resin, polymethyl methacrylate, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), acrylonitrile Styrene copolymer (AS resin), butadiene-styrene copolymer, polyoxymethylene, polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyethylene terephthalate (PE ), Polyester such as polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate (PBT), polycyclohexane terephthalate (PCT), polyether, polyether ketone (PEK), polyether ether ketone (PEEK), polyether imide, polyacetal (POM), Polyphenylene oxide, modified polyphenylene oxide, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, aromatic polyester (liquid crystal polymer), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, other fluororesins, styrene, polyolefin, polychlorination Vinyl, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyisoprene, fluoro rubber, chlorinated polyester Various thermoplastic elastomers such as len, epoxy resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, aramid resins, unsaturated polyesters, silicone resins, polyurethanes, etc., or copolymers, blends, polymer alloys mainly containing these Such as Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Zn, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Al, W, Ti, V, Mo, Nb, Zr, Pr, Nd, Sm, etc. Metals or alloys containing these metals, carbon steel, stainless steel, indium tin oxide (ITO), metal materials such as gallium arsenide, silicon materials such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon , Silicate glass (quartz glass), alkali silicate glass, soda lime glass, potash lime glass, lead (alkali) glass, barium Glass, glass materials such as borosilicate glass, ceramic materials such as alumina, zirconia, ferrite, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, titanium nitride, silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, tungsten carbide, graphite Such a carbon-based material, or a composite material obtained by combining one or more of these materials.
また、第１の基材２は、その表面に、Ｎｉめっきのようなめっき処理、クロメート処理のような不働態化処理、または窒化処理等を施したものであってもよい。
また、第１の基材２の形状は、接合膜３を支持する面を有するような形状であればよく、板状のものに限定されない。すなわち、基材の形状は、例えば、塊状（ブロック状）、棒状等であってもよい。
Moreover, the
Moreover, the shape of the
次に、必要に応じて、第１の基材２の接合面２００に表面処理を施す。これにより、接合面２００を清浄化および活性化する。その結果、後述する工程において、接合面２００上に接合膜３を形成したとき、接合面２００と接合膜３との接合強度を高めることができる。
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、第１の基材２の接合膜３を形成すべき領域を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、第１の基材２に対する接合膜３の密着強度を高めることができる。
Next, a surface treatment is performed on the
Examples of the surface treatment include physical surface treatment such as sputtering treatment and blast treatment, plasma treatment using oxygen plasma, nitrogen plasma, etc., corona discharge treatment, etching treatment, electron beam irradiation treatment, ultraviolet irradiation treatment, ozone Examples include chemical surface treatment such as exposure treatment, or a combination of these. By performing such treatment, the region where the
また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、接合膜３を形成するために、第１の基材２の表面を特に最適化することができる。
なお、表面処理を施す第１の基材２が、樹脂材料（高分子材料）で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、第１の基材２の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、接合膜３の接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第１の基材２の構成材料としては、例えば、前述したような各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を主材料とするものが挙げられる。
In addition, by using plasma treatment among these surface treatments, the surface of the
In addition, when the
Further, depending on the constituent material of the
このような材料で構成された第１の基材２は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、比較的活性の高い水酸基が結合している。したがって、このような材料で構成された第１の基材２を用いると、上記のような表面処理を施さなくても、第１の基材２に対する接合膜３の密着強度を高めることができる。
なお、この場合、第１の基材２の全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも接合膜３を形成すべき領域の表面付近が上記のような材料で構成されていればよい。
The surface of the
In this case, the entire
また、表面処理に代えて、第１の基材２の少なくとも接合膜３を形成すべき領域には、あらかじめ、中間層を形成しておくのが好ましい。
この中間層は、いかなる機能を有するものであってもよく、例えば、接合膜３との密着性を高める機能、クッション性（緩衝機能）、応力集中を緩和する機能等を有するものが好ましい。このような中間層を介して第１の基材２と接合膜３とが密着することにより、信頼性の高い接合体を得ることができる。
In place of the surface treatment, it is preferable to form an intermediate layer in advance in at least a region where the
The intermediate layer may have any function. For example, a layer having a function of improving adhesion to the
かかる中間層の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタンのような金属系材料、金属酸化物、シリコン酸化物のような酸化物系材料、金属窒化物、シリコン窒化物のような窒化物系材料、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボンのような炭素系材料、シランカップリング剤、チオール系化合物、金属アルコキシド、金属−ハロゲン化合物のような自己組織化膜材料、樹脂系接着剤、樹脂フィルム、樹脂コーティング材、各種ゴム材料、各種エラストマーのような樹脂系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これらの各材料で構成された中間層の中でも、酸化物系材料で構成された中間層によれば、第１の基材２に対する接合膜３の密着強度を特に高めることができる。
Examples of the constituent material of the intermediate layer include metal materials such as aluminum and titanium, metal oxides, oxide materials such as silicon oxide, metal nitrides, and nitride materials such as silicon nitride. Carbon materials such as graphite and diamond-like carbon, silane coupling agents, thiol compounds, metal alkoxides, self-assembled film materials such as metal-halogen compounds, resin adhesives, resin films, resin coating materials, Various rubber materials, resin materials such as various elastomers, and the like can be used, and one or more of these can be used in combination.
Further, among the intermediate layers made of these materials, the intermediate layer made of an oxide-based material can particularly increase the adhesion strength of the
［２］次に、図２（ａ）に示すように、第１の基材２の接合面２００上の一部の領域２０１のみにレジスト膜４を形成する。
このレジスト膜４は、後述する工程で除去し得るものであれば特に限定されないが、好ましくは樹脂膜または金属膜とされる。これらの膜をレジスト膜４として用いることにより、後述する工程でこのレジスト膜４上に成膜されるプラズマ重合膜３’（接合膜３）を侵すことなく、後述するレジスト膜除去工程において、レジスト膜４のみを選択的に除去することができる。その結果、プラズマ重合膜３’を確実にパターニングすることができる。
[2] Next, as shown in FIG. 2A, the resist
The resist
なお、領域２０１のみにレジスト膜４を形成するためには、以下のようにすればよい。ここでは、レジスト膜４が熱硬化性または光硬化性の樹脂膜である場合を例に説明する。
まず、接合面２００上の全面にレジスト材料を供給し、レジスト膜を得る。レジスト材料の供給方法は、特に限定されないが、液滴吐出法（インクジェット法）を用いることにより、微細な形状の領域にも正確にレジスト材料を供給することができるので、寸法精度の高いレジスト膜を得ることができる。
In order to form the resist
First, a resist material is supplied over the
次いで、得られたレジスト膜の一部に光や熱を付与することにより、図２（ａ）に示す一部の領域２０１に位置するレジスト膜のみを固化させて残存させ、残る領域２０２に位置するレジスト膜を固化させずに除去する（パターニング）。なお、このレジスト膜は、ポジ型およびネガ型のいずれでもよい。
なお、レジスト膜４の平均厚さは、後述する工程で成膜するプラズマ重合膜３’の厚さや、レジスト膜４の厚さに応じてプラズマ重合膜３’の表面に生じる段差の許容高さ等に応じて適宜設定されるが、好ましくは１〜５０００μｍ程度、より好ましくは５〜３０００μｍ程度とされる。レジスト膜４の平均厚さをこのような範囲に設定することにより、レジスト膜４を溶解する溶媒の浸入性が十分に確保され、レジスト膜４を速やかに除去することができ、かつ、プラズマ重合膜３’に著しい段差が生じるのを防止することができる。
Next, by applying light or heat to a part of the obtained resist film, only the resist film located in a part of the
Note that the average thickness of the resist
また、レジスト膜４の平均厚さは、プラズマ重合膜３’の平均厚さを１としたとき、０．３〜５程度であるのが好ましく、０．５〜２程度であるのがより好ましい。これにより、レジスト膜４の形成領域と非形成領域との間で、プラズマ重合膜３’を確実に分断することができ、プラズマ重合膜３’を高い寸法精度でパターニングすることができる。
以上のようにして、領域２０１に選択的に設けられたレジスト膜４が得られる（図２（ａ）参照）。
The average thickness of the resist
As described above, the resist
［３］次に、図２（ｂ）に示すように、第１の基材２の接合面２００上の全面（レジスト膜４を包含する領域）にシラン系ガスを原料ガスとしてプラズマ重合法により成膜する。これにより、図２（ｃ）に示すプラズマ重合膜３’を得る。
かかるプラズマ重合膜３’は、強電界中に、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを供給することにより、原料ガス中の分子を重合して得ることができる。
[3] Next, as shown in FIG. 2B, the entire surface (region including the resist film 4) on the
The plasma polymerized
具体的には、まず、チャンバー１０１内に第１の基材２を収納して封止状態とした後、排気ポンプ１７０の作動により、チャンバー１０１内を減圧状態とする。
次に、ガス供給部１９０を作動させ、チャンバー１０１内に原料ガスとキャリアガスの混合ガスを供給する。供給された混合ガスは、チャンバー１０１内に充填される。
混合ガス中における原料ガスの占める割合（混合比）は、原料ガスやキャリアガスの種類や目的とする成膜速度等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の原料ガスの割合を２０〜７０％程度に設定するのが好ましく、３０〜６０％程度に設定するのがより好ましい。これにより、重合膜の形成（成膜）の条件の最適化を図ることができる。
Specifically, first, the
Next, the
The ratio (mixing ratio) of the raw material gas in the mixed gas is slightly different depending on the kind of the raw material gas and the carrier gas, the target film forming speed, and the like. It is preferable to set it to a degree, and it is more preferable to set it to about 30 to 60%. As a result, it is possible to optimize the conditions for formation (film formation) of the polymer film.
また、供給するガスの流量は、ガスの種類や目的とする成膜速度、膜厚等によって適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、原料ガスおよびキャリアガスの流量を、それぞれ、１〜１００ｃｃｍ程度に設定するのが好ましく、１０〜６０ｃｃｍ程度に設定するのがより好ましい。
次いで、電源回路１８０を作動させ、一対の電極１３０、１４０間に高周波電圧を印加する。これにより、一対の電極１３０、１４０間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図２（ｂ）に示すように、重合物が第１の基材２上に付着・堆積する。これにより、第１の基材２上にプラズマ重合膜３’が形成される（図２（ｃ）参照）。
Further, the flow rate of the gas to be supplied is appropriately determined depending on the type of gas, the target film formation rate, the film thickness, etc., and is not particularly limited, but usually the flow rates of the source gas and the carrier gas are respectively , Preferably about 1 to 100 ccm, more preferably about 10 to 60 ccm.
Next, the
また、プラズマの作用により、第１の基材２の表面が活性化・清浄化される。このため、原料ガスの重合物が第１の基材２の表面に堆積し易くなり、プラズマ重合膜３’の安定した成膜が可能になる。このようにプラズマ重合法によれば、第１の基材２の構成材料によらず、第１の基材２とプラズマ重合膜３’との密着強度をより高めることができる。
原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサンのようなオルガノシロキサン等が挙げられる。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜、すなわちプラズマ重合膜３’は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、すなわちポリオルガノシロキサンで構成されることとなる。これにより、プラズマ重合膜３’は、最終的に第１の基材２と第２の基材５とをより強固に接合することができる。
Moreover, the surface of the
Examples of the source gas include organosiloxanes such as methylsiloxane, octamethyltrisiloxane, decamethyltetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, and methylphenylsiloxane.
The plasma polymerized film obtained by using such a raw material gas, that is, the plasma polymerized
［４］次に、図２（ｄ）に示すように、レジスト膜４を除去する。
レジスト膜４の除去は、レジスト膜４を溶媒等に浸漬し、レジスト膜４を溶解する等して行われる。溶媒に溶解したレジスト膜４は、プラズマ重合膜３’と第１の基材２との隙間から漏れ出し、レジスト膜４が存在していた部分は空洞になる。
また、レジスト膜４が除去されると、レジスト膜４とともにその上に設けられていたプラズマ重合膜３’も図２（ｅ）に示すように第１の基材２から剥離し、除去されることとなる。これにより、領域２０２に位置するプラズマ重合膜３’のみが残存し、領域２０１には穴部３２が形成される。その結果、図３（ｆ）に示すように、領域２０２のみに形成された接合膜３が得られる。以上のようにしてプラズマ重合膜３’をパターニングする方法を「リフトオフ法」と言う。
ここで、プラズマ重合膜３’のような被膜をパターニングする場合、従来は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを組み合わせる方法が一般的であった。
[4] Next, as shown in FIG. 2D, the resist
The removal of the resist
Further, when the resist
Here, in the case of patterning a film such as the plasma polymerized
図１２には、基材８０２上に成膜したプラズマ重合膜８０３を、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを組み合わせてパターニングする方法（従来技術）を示す。
この方法では、まず、図１２（ａ）に示すように、基材８０２上にプラズマ重合膜８０３を成膜する。次いで、図１２（ｂ）に示すように、プラズマ重合膜８０３上にレジスト膜８０４を形成する。このレジスト膜８０４は、後述する工程でプラズマ重合膜８０３をエッチングする領域に対応した窓部８０７を有するものである。次に、図１２（ｃ）に示すように、プラズマ重合膜８０３にエッチング処理を施すことにより、窓部８０７から露出した部分のプラズマ重合膜８０３がエッチングされる（図１２（ｄ）参照）。その後、レジスト膜８０４を除去することにより、図１２（ｅ）に示すように、プラズマ重合膜８０３が所定の形状にパターニングされる。
FIG. 12 shows a method (prior art) of patterning a
In this method, first, a
ところが、このような従来の方法では、一旦、基材８０２上の全面にプラズマ重合膜８０３を形成した後、このプラズマ重合膜８０３を部分的に除去する方法でパターニングするが、このとき、プラズマ重合膜８０３を完全には除去することが不可能である。すなわち、プラズマ重合膜８０３中のシリコン成分が基材８０２上に残存してしまう。このように残存したシリコン成分は、基材８０２の比重に意図しない変化をもたらすおそれがある。このため、例えば基材８０２が振動子を構成している場合、残存したシリコン成分により、基材８０２の振動数が設計値から逸脱することが懸念される。また、プラズマ重合膜８０３を除去した後、その部分に別の膜を成膜する場合、シリコン成分の影響で膜の密着性が低下するおそれがある。
However, in such a conventional method, a
また、上記の方法では、先にプラズマ重合膜８０３を成膜した後、その上にレジスト膜８０４を形成する。このため、プラズマ重合膜８０３の上面にレジスト材料が付着し、汚染されることとなる。このようにしてプラズマ重合膜８０３の上面が汚染されると、エネルギーを付与してもプラズマ重合膜８０３に十分な接着性が発現しなくなる。その結果、パターニングされたプラズマ重合膜８０３は、接合膜としての機能を失うおそれがある。
In the above method, the
このような従来の方法に対し、本発明では、第１の基材２の接合面２００のうち、プラズマ重合膜３’を成膜しない領域（領域２０１）に、プラズマ重合膜３’の成膜に先立ってレジスト膜４を形成する。このため、領域２０１はレジスト膜４によって保護されることになり、領域２０１にシリコン成分が付着するのを防止することができる。
また、本発明では、第１の基材２とプラズマ重合膜３’との間にレジスト膜４を形成するので、プラズマ重合膜３’の上面にレジスト材料が付着するのを防止することができる。
In contrast to such a conventional method, in the present invention, the plasma polymerized
In the present invention, since the resist
以上のようなことから、本発明の接合方法によれば、第１の基材２に対してシリコン成分が残存するのを防止するとともに、プラズマ重合膜３’の上面にレジスト材料が付着するのを防止することができるので、第１の基材２の比重の予期せぬ変化を防止するとともに、プラズマ重合膜３’の接着性が損なわれるのを防止することができる。
このようにして得られた接合膜３は、前述したようにポリオルガノシロキサンで構成されたものとなる。このポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性を示すが、各種の活性化処理を施すことにより、容易に有機基等の脱離基を脱離させることができ、親水性に変化することができる。すなわち、接合膜３の撥水性と親水性の制御を容易に行えるという利点がある。
As described above, according to the bonding method of the present invention, it is possible to prevent the silicon component from remaining on the
The
また、撥水性を示すポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３は、後述する工程において、第２の基材５と接触させても、接合膜３の表面にある有機基等の脱離基によって接着が阻害されることとなり、極めて接着し難い。一方、親水性を示すポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３は、第２の基材に接触させると、両者の接着が可能になる。すなわち、撥水性と親水性の制御を容易に行えるという利点は、接着性の制御を容易に行えるという利点に繋がるため、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３は、本発明の接合方法において好適に用いられるものとなる。
Further, even when the
また、ポリオルガノシロキサンは、比較的柔軟性に富んでいるので、例えば、第１の基材２と第２の基材５との各構成材料が互いに異なる場合でも、各基材２、５間に生じる熱膨張に伴う応力を緩和することができる。これにより、最終的に得られる接合体６において、剥離を確実に防止することができる。
さらに、ポリオルガノシロキサンは、耐薬品性に優れているため、薬品類等に長期にわたって曝されるような部材の接合に際して効果的に用いることができる。具体的には、例えば、樹脂材料を浸食し易い有機系インクが用いられる工業用インクジェットプリンタの液滴吐出ヘッドを製造する際に、ポリオルガノシロキサンを主材料とする接合膜３を用いることにより、その耐久性を向上させることができる。
In addition, since polyorganosiloxane is relatively flexible, for example, even when the constituent materials of the
Furthermore, since polyorganosiloxane is excellent in chemical resistance, it can be effectively used for joining members that are exposed to chemicals for a long time. Specifically, for example, when manufacturing a droplet discharge head of an industrial inkjet printer in which an organic ink that easily erodes a resin material is used, by using the
また、ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするプラズマ重合膜は、接着性に特に優れることから、本発明の接合方法において、特に好適に用いられるものである。また、オクタメチルトリシロキサンを主成分とする原料は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取り扱いが容易であるという利点もある。 Further, among polyorganosiloxanes, those mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane are preferred. A plasma polymerized film containing a polymer of octamethyltrisiloxane as a main component is particularly excellent in adhesiveness, and therefore is particularly preferably used in the bonding method of the present invention. Moreover, since the raw material which has octamethyltrisiloxane as a main component is liquid at normal temperature and has an appropriate viscosity, there is also an advantage that it is easy to handle.
また、ポリオルガノシロキサンは、Ｓｉ−Ｈ結合を含んでいるのが好ましい。このＳｉ−Ｈ結合を適度に含んだポリオルガノシロキサンにおいては、Ｓｉ−Ｈ結合がシロキサン結合の生成が規則的に行われるのを阻害すると考えられる。これにより、シロキサン結合は、Ｓｉ−Ｈ結合を避けるように形成されることとなり、ポリオルガノシロキサン中のＳｉ骨格の規則性が低下する。その結果、ポリオルガノシロキサンを主材料とする接合膜３は、結晶性が低いものとなる。
このような結晶性の低いプラズマ重合膜は、結晶材料特有の結晶粒界における転位やズレ等の欠陥が生じ難くなる。このため、接合膜３自体が接合強度、耐薬品性および寸法精度の高いものとなり、最終的に得られる接合体においても、接合強度、耐薬品性および寸法精度の高いものが得られる。
The polyorganosiloxane preferably contains Si-H bonds. In the polyorganosiloxane that appropriately contains Si—H bonds, it is considered that the Si—H bonds inhibit the generation of siloxane bonds regularly. As a result, the siloxane bond is formed so as to avoid the Si—H bond, and the regularity of the Si skeleton in the polyorganosiloxane is lowered. As a result, the
Such a plasma polymerized film having low crystallinity is less likely to cause defects such as dislocations and deviations at crystal grain boundaries peculiar to the crystal material. For this reason, the
一方、ポリオルガノシロキサン中のＳｉ−Ｈ結合の含有率が多ければ多いほど前述した接合膜３の特性が向上するわけではなく、Ｓｉ−Ｈ結合の含有率は所定の範囲内にあるのが好ましい。すなわち、ポリオルガノシロキサンの赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピークの強度を１としたとき、Ｓｉ−Ｈ結合に帰属するピークの強度は、０．００１〜０．２程度であるのが好ましく、０．００２〜０．０５程度であるのがより好ましく、０．００５〜０．０２程度であるのがさらに好ましい。Ｓｉ−Ｈ結合のシロキサン結合に対する割合が前記範囲内であることにより、シロキサン結合によって接合膜３の骨格部分が構築され、これにより膜強度が高くなる作用と、Ｓｉ−Ｈ結合によるポリオルガノシロキサンの結晶性低下の作用とを、高度に両立することができる。その結果、接合膜３は、接合強度、耐薬品性および寸法精度において特に優れたものとなる。
On the other hand, the greater the Si—H bond content in the polyorganosiloxane, the better the characteristics of the
また、このような接合膜３は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、従来、流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、接着層（接合膜３）の厚さや形状がほとんど変化しない。これにより、本発明の接合方法により得られた接合体６の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
Further, such a
このような接合膜３としては、特に、接合膜３を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率の合計が、１０〜９０原子％程度であるのが好ましく、２０〜８０原子％程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ原子とが、前記範囲の含有率で含まれていれば、接合膜３は、Ｓｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜３自体が強固なものとなる。また、かかる接合膜３は、第１の基材２と第２の基材５とを特に高い接合強度で接合することができる。
As such a
また、接合膜３中のＳｉ原子とＯ原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜３の安定性が高くなり、第１の基材２と第２の基材５とをより強固に接合することができるようになる。
なお、接合膜３中のＳｉ骨格の結晶化度は、４５％以下であるのが好ましく、４０％以下であるのがより好ましい。これにより、Ｓｉ骨格は十分にランダムな原子構造を含むものとなる。このため、前述したＳｉ骨格の特性が顕在化し、接合膜３の寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
The abundance ratio of Si atoms and O atoms in the
Note that the crystallinity of the Si skeleton in the
また、ポリオルガノシロキサンに活性化処理を施すことによって、接合膜３から脱離する前述の脱離基は、ポリオルガノシロキサン中のＳｉ骨格から脱離することによって、接合膜３に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないようＳｉ骨格に確実に結合しているものである必要がある。
In addition, when the polyorganosiloxane is activated, the above-described leaving group that is released from the
このような脱離基としては、例えば、Ｈ原子、Ｂ原子、Ｃ原子、Ｎ原子、Ｏ原子、Ｐ原子、Ｓ原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子を含み、これらの各原子がポリオルガノシロキサン中のＳｉ骨格に結合するよう配置された原子団からなる群から選択される少なくとも１種で構成されたものが好ましく用いられる。かかる脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜３の接着性をより高度なものとすることができる。
Examples of such a leaving group include an H atom, a B atom, a C atom, an N atom, an O atom, a P atom, an S atom, and a halogen atom, or each of these atoms. What consists of at least 1 sort (s) selected from the group which consists of an atomic group arrange | positioned so that it may couple | bond with Si skeleton in organosiloxane is used preferably. Such a leaving group is relatively excellent in bond / elimination selectivity by energy application. For this reason, such a leaving group can sufficiently satisfy the above-described necessity, and the adhesiveness of the
また、上記のような各原子がポリオルガノシロキサン中のＳｉ骨格に結合するように配置された原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、ビニル基、アリル基のようなアルケニル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、ハロゲン化アルキル基、メルカプト基、スルホン酸基、シアノ基、イソシアネート基等が挙げられる。 Examples of the atomic group (group) arranged so that each atom as described above is bonded to the Si skeleton in the polyorganosiloxane include, for example, an alkyl group such as a methyl group and an ethyl group, a vinyl group, and an allyl group. Alkenyl group, aldehyde group, ketone group, carboxyl group, amino group, amide group, nitro group, halogenated alkyl group, mercapto group, sulfonic acid group, cyano group, isocyanate group and the like.
これらの各基の中でも、前述の有機基は、特にアルキル基であるのが好ましい。アルキル基は化学的な安定性が高いため、アルキル基を含む接合膜３は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
ここで、前述の有機基がメチル基（−ＣＨ３）である場合、その好ましい含有率は、赤外光吸収スペクトルにおけるピーク強度から以下のように規定される。
Among these groups, the aforementioned organic group is particularly preferably an alkyl group. Since the alkyl group has high chemical stability, the
Here, when the organic group described above is a methyl group (-CH 3), the preferred content is defined as follows from the peak intensity in the infrared light absorption spectrum.
すなわち、ポリオルガノシロキサンの赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピークの強度を１としたとき、メチル基に帰属するピークの強度は、０．０５〜０．４５程度であるのが好ましく、０．１〜０．４程度であるのがより好ましく、０．２〜０．３程度であるのがさらに好ましい。メチル基のピーク強度がシロキサン結合のピーク強度に対する割合が前記範囲内であることにより、メチル基がシロキサン結合の生成を必要以上に阻害してしまうのを防止しつつ、ポリオルガノシロキサン中に必要かつ十分な数の活性手が生じるため、接合膜３に十分な接着性が生じる。また、接合膜３には、メチル基に起因する十分な耐候性および耐薬品性が発現する。
That is, in the infrared absorption spectrum of polyorganosiloxane, when the intensity of the peak attributed to the siloxane bond is 1, the intensity of the peak attributed to the methyl group is preferably about 0.05 to 0.45. More preferably, it is about 0.1 to 0.4, and more preferably about 0.2 to 0.3. When the ratio of the peak intensity of the methyl group to the peak intensity of the siloxane bond is within the above range, it is necessary in the polyorganosiloxane while preventing the methyl group from unnecessarily inhibiting the formation of the siloxane bond. Since a sufficient number of active hands are generated, sufficient adhesiveness is generated in the
プラズマ重合の際、一対の電極１３０、１４０間に印加する高周波の周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であるのが好ましく、１０〜６０ＭＨｚ程度であるのがより好ましい。
また、高周波の出力密度は、特に限定されないが、０．０１〜１００Ｗ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、０．１〜５０Ｗ／ｃｍ２程度であるのがより好ましく、１〜４０Ｗ／ｃｍ２程度であるのがさらに好ましい。高周波の出力密度を前記範囲内とすることにより、高周波の出力密度が高過ぎて原料ガスに必要以上のプラズマエネルギーが付加されるのを防止しつつ、接合膜３を確実に形成することができる。すなわち、高周波の出力密度が前記下限値を下回った場合、原料ガス中の分子に重合反応を生じさせることができず、接合膜３を形成することができないおそれがある。一方、高周波の出力密度が前記上限値を上回った場合、原料ガスが分解する等して、脱離基となり得る構造がポリオルガノシロキサン中のＳｉ骨格から分離してしまい、得られる接合膜３において脱離基の含有率が著しく低くなるため、接合膜３の接合強度が低下するおそれがある。
In the plasma polymerization, the frequency of the high frequency applied between the pair of
Further, the power density of the high frequency is not particularly limited, and is preferably about 0.01~100W / cm 2, more preferably about 0.1~50W / cm 2, 1~40W / cm 2 More preferably, it is about. By setting the high-frequency power density within the above range, the
また、成膜時のチャンバー１０１内の圧力は、１３３．３×１０−５〜１３３３Ｐａ（１×１０−５〜１０Ｔｏｒｒ）程度であるのが好ましく、１３３．３×１０−４〜１３３．３Ｐａ（１×１０−４〜１Ｔｏｒｒ）程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、０．５〜２００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、１〜１００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。一方、キャリアガス流量は、５〜７５０ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
Further, the pressure in the
The raw material gas flow rate is preferably about 0.5 to 200 sccm, and more preferably about 1 to 100 sccm. On the other hand, the carrier gas flow rate is preferably about 5 to 750 sccm, and more preferably about 10 to 500 sccm.
処理時間は、１〜１０分程度であるのが好ましく、４〜７分程度であるのがより好ましい。
また、第１の基材２の温度は、２５℃以上であるのが好ましく、２５〜１００℃程度であるのがより好ましい。
このような条件を適宜設定することにより、緻密な接合膜３をムラなく形成することができる。
The treatment time is preferably about 1 to 10 minutes, more preferably about 4 to 7 minutes.
Moreover, it is preferable that the temperature of the
By appropriately setting such conditions, the
また、接合膜３の平均厚さは、１０〜１００００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜５０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。接合膜３の平均厚さを前記範囲内とすることにより、第１の基材２と第２の基材５とを接合した接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、より強固に接合することができる。
すなわち、接合膜３の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、接合膜３の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
The average thickness of the
That is, when the average thickness of the
さらに、接合膜３の平均厚さが前記範囲内であれば、接合膜３にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、第１の基材２の接合面（接合膜３に隣接する面）に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するように接合膜３を被着させることができる。その結果、接合膜３は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。
なお、上記のような形状追従性の程度は、接合膜３の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、接合膜３の厚さをできるだけ厚くすればよい。
Furthermore, if the average thickness of the
Note that the degree of the shape followability as described above becomes more significant as the thickness of the
［５］次に、図３（ｇ）に示すように、得られた接合膜３に対してエネルギーを付与する。これにより、接合膜３の表面３１付近の結合の一部が切断され、表面３１を活性化させる（第２の工程）。
接合膜３の表面３１にエネルギーを付与する方法としては、表面３１を活性化し得る方法であれば、いかなる方法であってもよいが、エネルギー線を照射する方法が好ましい。かかる方法によれば、接合膜３の表面３１を効率よく活性化させる。また、この方法によれば、接合膜３中の分子構造を必要以上に（例えば、第１の基材２との界面に至るまで）切断しないので、接合膜３の特性が低下してしまうのを避けることができる。
[5] Next, as shown in FIG. 3G, energy is applied to the obtained
As a method of applying energy to the
エネルギー線としては、例えば、紫外光、レーザー光のような光、電子線、粒子線等が挙げられる。
また、エネルギー線には、特に、図３（ｇ）に示すように、波長１２６〜３００ｎｍ程度の紫外光を照射する方法を用いるのが好ましい。かかる紫外光によれば、接合膜３の特性の著しい低下を防止しつつ、広い範囲をムラなく、より短時間に処理することができる。このため、接合膜３の表面３１の活性化をより効率よく行うことができる。また、紫外光には、紫外ランプ等の簡単な設備で発生させることができるという利点もある。
Examples of energy rays include light such as ultraviolet light and laser light, electron beams, and particle beams.
In addition, it is preferable to use a method of irradiating ultraviolet rays having a wavelength of about 126 to 300 nm, particularly as shown in FIG. According to such ultraviolet light, a wide range can be processed in a shorter time without unevenness while preventing a significant deterioration in the characteristics of the
なお、紫外光の波長は、より好ましくは、１６０〜２００ｎｍ程度とされる。
また、紫外光を照射する時間は、接合膜３の表面３１付近の結合を切断し得る程度の時間であればよく、特に限定されないが、０．５〜３０分程度であるのが好ましく、１〜１０分程度であるのがより好ましい。
また、接合膜３に対するエネルギー線の照射は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよいが、大気雰囲気中で行われるのが好ましい。これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、活性化処理をより簡単に行うことができる。
The wavelength of the ultraviolet light is more preferably about 160 to 200 nm.
Further, the time of irradiation with ultraviolet light is not particularly limited as long as it is a time that can break the bond in the vicinity of the
Further, the irradiation of the energy beam to the
なお、接合膜３の全面ではなく、一部の領域に対してエネルギー線を照射するようにしてもよい。この場合、レーザー光、電子線のような指向性の高いエネルギー線であれば、目的の方向に向けて照射することにより、所定領域に対してエネルギー線を選択的にかつ簡単に照射することができる。
また、指向性の低いエネルギー線であっても、所定領域以外の領域を覆うようにして照射すれば、所定領域に対してエネルギー線を選択的に照射することができる。
Note that, instead of the entire surface of the
Moreover, even if it is an energy ray with low directivity, if it irradiates so that areas other than a predetermined area may be covered, an energy ray can be selectively irradiated with respect to a predetermined area.
このようにして活性化された接合膜３の表面３１には、周囲の水分が接触することにより、水酸基（ＯＨ基）が自然に結合する。なお、前述の「活性化させる」とは、表面３１付近および内部の結合が切断されて、終端化されていない結合手（ダングリングボンド）が生じた状態や、その切断された結合手に水酸基が結合した状態のいずれか一方、または、これらの状態が混在した状態のことを言う。
A hydroxyl group (OH group) is naturally bonded to the
［６］次に、第２の基材５を用意し、この第２の基材５と、前記工程で活性化させた接合膜３の表面３１とが接触するように、２つの基材２、５を貼り合わせる（図３（ｈ）参照）。
これにより、第１の基材２の接合膜３と第２の基材５とが接合膜３を介して接合される。その結果、図３（ｉ）に示す接合体６を得る（第３の工程）。
[6] Next, the
Thereby, the
ここで、用意する第２の基材５の構成材料は、第１の基材２と異なっていても同じでもよい。
なお、２つの基材２、５の熱膨張率は、ほぼ等しいのが好ましいが、互いに異なっていてもよい。各基材２、５の熱膨張率がほぼ等しければ、２つの基材２、５を接合した際に、その接合界面に熱膨張に伴う応力が発生し難くなる。その結果、最終的に得られる接合体６において、剥離を確実に防止することができる。また、後に詳述するが、各基材２、５の熱膨張率が互いに異なる場合でも、後述する工程において、２つの基材２、５同士を貼り合わせる際の条件を最適化することにより、２つの基材２、５同士を高い寸法精度で強固に接合することができる。
Here, the constituent material of the
The thermal expansion coefficients of the two
また、２つの基材２、５のうち、少なくとも一方の構成材料は、樹脂材料で構成されているのが好ましい。樹脂材料は、その柔軟性により、２つの基材２、５を接合した際に、その接合界面に発生する応力（例えば、熱膨張に伴う応力等）を緩和することができる。このため、接合界面が破壊し難くなり、結果的に、接合強度の高い接合体６を得ることができる。
Moreover, it is preferable that at least one of the two
このようにして得られた接合体６では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、アンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のように短時間で起こる強固な化学的結合に基づいて、第１の基材２と第２の基材５とが接合されている。このため、接合体６は、極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
また、本発明の接合方法によれば、従来の固体接合のように、高温（７００〜８００℃程度）での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された基材をも、接合に供することができる。これにより、基材の構成材料の選択の幅を広げることができる。
In the bonded body 6 obtained in this way, the bonding occurs in a short time like a covalent bond, not an adhesive based on a physical bond such as an anchor effect, like an adhesive used in a conventional bonding method. Based on a strong chemical bond, the
Further, according to the bonding method of the present invention, unlike the conventional solid bonding, a heat treatment at a high temperature (about 700 to 800 ° C.) is not required. Can be used for joining. Thereby, the range of selection of the constituent material of a base material can be expanded.
また、本発明の接合方法によれば、第１の基材２と第２の基材５とを接合する際に、これらの接合面全体を接合するのではなく、一部の領域のみを選択的に接合することができる。これにより、例えば、接合膜３の面積を制御することにより、接合体６の接合強度を容易に調整することができる。その結果、例えば、接合部を容易に分離可能な接合体６が得られる。
Moreover, according to the joining method of the present invention, when joining the
また、接合膜３の形状や面積を制御することにより、接合部に生じる応力の局所集中を緩和することができる。これにより、例えば、第１の基材２と第２の基材５との間で熱膨張率差が大きい場合でも、各基材２、５を確実に接合することができる。
さらに、本発明の接合方法によれば、第１の基材２と第２の基材５との間の前述した穴部３２に対応する位置に、接合膜３の厚さに相当する厚さ（高さ）の隙間３ｃが生じる。このため、接合膜３の形状を適宜調整することにより、隙間３ｃを閉空間や流路として利用することができる。
In addition, by controlling the shape and area of the
Furthermore, according to the bonding method of the present invention, the thickness corresponding to the thickness of the
ここで、第２の基材５のうち、少なくとも、本工程において接合膜３と接触する領域の表面には、水酸基（ＯＨ基）が結合している状態になっているのが好ましい。第２の基材５の表面がこのような状態になっていると、第２の基材５と接合膜３との接合強度が向上することとなり、２つの基材２、５をより強固に接合することができる。なお、かかる効果は、以下のような現象によるものと推察される。
Here, it is preferable that a hydroxyl group (OH group) is bonded to at least the surface of the region of the
本工程において、第２の基材５と接合膜３とを接触（密着）させたときに、第２の基材５の表面に存在する水酸基と、接合膜３の活性化させた表面に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。
また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合する。その結果、接合膜３と第２の基材５との接触界面では、脱離したＯＨ基が結合していた結合手同士が酸素原子を介して結合する。これにより、接合膜３と第２の基材５とが化学的に強固に接合される。
In this step, when the
Further, the hydroxyl groups attracting each other by this hydrogen bond are dehydrated and condensed depending on the temperature condition or the like. As a result, at the contact interface between the
なお、第２の基材５のうち、接合膜３を密着させるべき領域の表面に、水酸基が結合している状態を形成するためには、いかなる方法を用いてもよい。具体例を挙げれば、第２の基材５に酸素プラズマ等のプラズマ処理を施す方法、エッチング処理を施す方法、電子線を照射する方法、紫外光を照射する方法、オゾンに曝す方法、またはこれらを組み合わせた方法等がある。このような方法を用いることにより、第２の基材５の表面を清浄化するとともに、表面付近の結合の一部を切断して、表面を活性化することができる。このような状態の表面には、周囲の水分が接触することにより、水酸基（ＯＨ基）が自然に結合する。このようにして、水酸基が結合している状態を形成することができる。
Any method may be used to form a state in which the hydroxyl group is bonded to the surface of the region of the
また、第２の基材５の構成材料によっては、上記のような処理を施さなくても、表面に水酸基が結合しているものもある。かかる構成材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムのような各種金属材料、シリコン、石英ガラスのようなシリコン系材料、アルミナのような酸化物系セラミックス材料等が挙げられる。なお、第２の基材５は、その全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも表面付近が上記のような材料で構成されていればよい。
Further, depending on the constituent material of the
このような材料で構成された第２の基材５は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、水酸基が結合している。したがって、このような材料で構成された第２の基材５を用いると、水酸基を露出させる処理を施さなくても、第１の基材２と第２の基材５とを強固に接合することができる。
また、第２の基材５の表面および内部には、第２の基材５の結合が切断されて、終端化されていない活性な結合手（ダングリングボンド）が含まれていてもよい。さらに、水酸基とダングリングボンドとが混在した状態であってもよい。第２の基材５の表面および内部にダングリングボンドが含まれていると、接合膜３の表面に露出したダングリングボンドとの間で、ネットワーク状に構築された共有結合に由来するより強固な接合がなされる。その結果、接合膜３を介して第１の基材２と第２の基材５とをより強固に接合することができる。
The surface of the
Further, the surface of the
なお、前記工程で活性化された接合膜３の表面は、その活性状態が経時的に緩和してしまう。このため、前記工程の終了後、できるだけ早く本工程を行うようにする。具体的には、前記工程の終了後、６０分以内に本工程を行うようにするのが好ましく、５分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、接合膜３の表面が十分な活性状態を維持しているので、貼り合せたときに十分な接合強度を得ることができる。
Note that the active state of the surface of the
換言すれば、活性化させる前の接合膜３は、化学的に安定であり、耐候性に優れている。このため、活性化させる前の接合膜３は、長期にわたる保存に適したものである。したがって、そのような接合膜３を備えた第１の基材２を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程を行うようにすれば、接合体の製造効率の観点から有効である。
In other words, the
なお、従来のシリコン直接接合のような固体接合では、表面を活性化させても、その活性状態は、大気中では数秒〜数十秒程度の極めて短時間しか維持されない。このため、表面の活性化を行った後、接合する２つの部材を貼り合わせる等の作業を行う時間を十分に確保することができないという問題があった。
これに対し、本発明によれば、プラズマ重合膜の作用により、数分以上の比較的長時間にわたって活性状態を維持することができる。このため、作業に要する時間を十分に確保することができ、接合作業の効率化を高めることができる。
In the conventional solid bonding such as silicon direct bonding, even if the surface is activated, the active state is maintained for only a very short time of several seconds to several tens of seconds in the atmosphere. For this reason, after the surface was activated, there was a problem that it was not possible to ensure sufficient time for performing operations such as bonding the two members to be joined together.
On the other hand, according to the present invention, the active state can be maintained for a relatively long time of several minutes or more by the action of the plasma polymerized film. For this reason, the time required for the work can be sufficiently secured, and the efficiency of the joining work can be increased.
以上のようにして接合体（本発明の接合体）６を得ることができる。
このようにして得られた接合体６は、第１の基材２と第２の基材５との間の接合膜３における接合強度が５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのが好ましく、１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する接合体６は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。そして、後述のように、接合体６を用いて液滴吐出ヘッドを構成した場合、耐久性に優れた液滴吐出ヘッドが得られる。また、本発明の接合方法によれば、第１の基材２と第２の基材５とが上記のような大きな接合強度で接合された接合体６を効率よく作製することができる。
The joined body (joined body of the present invention) 6 can be obtained as described above.
The bonded body 6 thus obtained preferably has a bonding strength of 5 MPa (50 kgf / cm 2 ) or more in the
また、前述したように、第１の基材２と第２の基材５との接合部の面積を制御することができるので、これにより、接合体６の接合強度を調整可能であると同時に、接合体６を分離する際の強度（割裂強度）を調整可能である。
かかる観点から、分離可能な接合体６を作製する場合、接合体６の接合強度は、人の手で接合体６を分離可能な程度の大きさであるのが好ましい。これにより、接合体６を分離する際に、装置等を用いることなく、簡単に行うことができる。
Moreover, since the area of the junction part of the
From this point of view, when the separable joined body 6 is produced, the joining strength of the joined body 6 is preferably large enough to allow the joined body 6 to be separated by a human hand. Thereby, when isolate | separating the joined body 6, it can carry out easily, without using an apparatus etc.
また、接合膜３は、その厚さにもよるが比較的高い透光性を有したものとなる。そして、接合膜３の形成条件（プラズマ重合の際の条件や原料ガスの組成等）を適宜設定することにより、接合膜３の屈折率を調整することができる。具体的には、プラズマ重合の際の高周波の出力密度を高めることにより、接合膜３の屈折率を高めることができ、反対に、プラズマ重合の際の高周波の出力密度を低くすることにより、接合膜３の屈折率を低くすることができる。
Further, the
具体的には、シラン系ガスを原料とするプラズマ重合法によれば、屈折率の範囲が１．３５〜１．６程度の接合膜３が得られる。このような接合膜３は、その屈折率が、水晶や石英ガラスの屈折率に近いため、例えば接合膜３を光路が貫通するような構造の光学部品を製造する際に好適に用いられる。また、接合膜３の屈折率を調整することができるので、所望の屈折率の接合膜３を作製することができる。
なお、接合体６を得た後、この接合体６に対して、必要に応じ、以下の２つの工程［７Ａ］、［７Ｂ］のうちのいずれか一方または双方を行うようにしてもよい。
Specifically, according to the plasma polymerization method using a silane-based gas as a raw material, the
In addition, after obtaining the joined body 6, you may make it perform either one or both of the following two processes [7A] and [7B] with respect to this joined body 6 as needed.
［７Ａ］得られた接合体６を、第１の基材２と第２の基材５とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第２の基材５の表面に接合膜３の表面がより近接し、接合体６における接合強度をより高めることができる。
このとき、接合体６を加圧する際の圧力は、できるだけ高い方が好ましい。これにより、この圧力に比例して接合体６における接合強度を高めることができる。
[7A] The obtained bonded body 6 is pressed in a direction in which the
Thereby, the surface of the
At this time, the pressure at the time of pressurizing the joined body 6 is preferably as high as possible. Thereby, the joint strength in the joined body 6 can be increased in proportion to the pressure.
なお、この圧力は、各基材２、５の構成材料や厚さ、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、基材２、５の構成材料や厚さ等に応じて若干異なるものの、１〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度であるのがより好ましい。これにより、接合体６の接合強度を確実に高めることができる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、各基材２、５の構成材料によっては、各基材２、５に損傷等が生じるおそれがある。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、接合体６を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くすることができる。
In addition, what is necessary is just to adjust this pressure suitably according to conditions, such as a constituent material and thickness of each
The time for pressurization is not particularly limited, but is preferably about 10 seconds to 30 minutes. In addition, what is necessary is just to change suitably the time to pressurize according to the pressure at the time of pressurizing. Specifically, the higher the pressure at which the bonded body 6 is pressed, the shorter the pressurizing time.
［７Ｂ］得られた接合体６を加熱する。
これにより、接合体６における接合強度をより高めることができる。
このとき、接合体６を加熱する際の温度は、室温より高く、接合体６の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは２５〜１００℃程度とされ、より好ましくは５０〜１００℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、接合体６が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
[7B] The obtained bonded body 6 is heated.
Thereby, the joint strength in the joined body 6 can be further increased.
At this time, the temperature at the time of heating the joined body 6 is not particularly limited as long as it is higher than room temperature and lower than the heat resistance temperature of the joined body 6, but is preferably about 25 to 100 ° C., more preferably 50 to 100 ° C. About ℃. By heating at a temperature in such a range, it is possible to reliably increase the bonding strength while reliably preventing the bonded body 6 from being altered or deteriorated by heat.
また、加熱時間は、特に限定されないが、１〜３０分程度であるのが好ましい。
また、前記工程［７Ａ］、［７Ｂ］の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、接合体６を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、接合体６の接合強度を特に高めることができる。
The heating time is not particularly limited, but is preferably about 1 to 30 minutes.
Moreover, when performing both said process [7A] and [7B], it is preferable to perform these simultaneously. That is, it is preferable to heat the bonded body 6 while applying pressure. Thereby, the effect by pressurization and the effect by heating are exhibited synergistically, and the joint strength of the joined body 6 can be particularly increased.
なお、２つの基材２、５の熱膨張率がほぼ等しい場合には、上記のようにして接合体６を加熱するのが好ましいが、２つの基材２、５の熱膨張率が互いに異なっている場合には、できるだけ低温下で接合を行うのが好ましい。接合を低温下で行うことにより、接合界面に発生する熱応力のさらなる低減を図ることができる。
具体的には、２つの基材２、５の熱膨張率差にもよるが、２５〜５０℃程度の温度で接合を行うのが好ましく、２５〜４０℃程度の温度で接合を行うのがより好ましい。このような温度範囲であれば、２つの基材２、５の熱膨張率差がある程度大きくても、接合界面に発生する熱応力を十分に低減することができる。その結果、接合体６における反りや剥離等の発生を確実に防止することができる。
この場合、２つの基材２、５の熱膨張係数の差が、５×１０−５／Ｋ以上あるような場合には、上記のようにして、できるだけ低温下で接合を行うことが強く推奨される。
以上のような工程［７Ａ］、［７Ｂ］を行うことにより、接合体６における接合強度のさらなる向上を図ることができる。
In addition, when the thermal expansion coefficients of the two
Specifically, although it depends on the difference in thermal expansion coefficient between the two
In this case, when the difference in thermal expansion coefficient between the two
By performing the steps [7A] and [7B] as described above, the bonding strength of the bonded body 6 can be further improved.
≪第２実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の接合方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図４中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、接合方法の第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態にかかる接合方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the joining method of the present invention will be described.
FIG. 4 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a second embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 4 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, although 2nd Embodiment of the joining method is described, it demonstrates centering around difference with the joining method concerning the said 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted about the same matter.
本実施形態にかかる接合方法では、第２の基材５の接合面５００にも、前記第１実施形態における接合膜３と同様の接合膜を設け、これらの接合膜同士を密着させるようにして第１の基材２と第２の基材５とを接合するようにした以外は、前記第１実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第１の基材２および第２の基材５を用意し、第１の基材２の接合面２００および第２の基材５の接合面５００にそれぞれリフトオフ法により接合膜３０１および接合膜３０２を形成する工程（第１の工程）と、各接合膜３０１、３０２にエネルギーを付与する工程（第２の工程）と、接合膜３０１と接合膜３０２とが接触するように、第１の基材２と第２の基材５とを貼り合わせ、接合体６を得る工程（第３の工程）とを有する。以下、各工程について順次説明する。
In the bonding method according to the present embodiment, a bonding film similar to the
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the
［１］まず、前記第１実施形態と同様にして、図４（ａ）に示すように、第１の基材２の接合面２００に接合膜３０１を形成するとともに、第２の基材５の接合面５００に接合膜３０２を形成する（第１の工程）。
［２］次に、得られた接合膜３０１および接合膜３０２に対して、前記第１実施形態と同様にしてエネルギーを付与する（図４（ｂ）参照）。これにより、各接合膜３０１、３０２の表面を活性化させる（第２の工程）。
[1] First, as in the first embodiment, as shown in FIG. 4A, a
[2] Next, energy is applied to the obtained
［３］次に、接合膜３０１と接合膜３０２とが密着するように、第１の基材２と第２の基材５とを貼り合わせる（図４（ｃ）参照）。これにより、接合膜３０１と接合膜３０２とが接合され、２つの基材２、５同士が接合される。
ここで、この接合は、以下のような２つのメカニズム（ｉ）、（ii）の双方または一方に基づくものであると推測される。
[3] Next, the
Here, this joining is presumed to be based on both or one of the following two mechanisms (i) and (ii).
（ｉ）２つの基材２、５同士を貼り合わせると、各接合膜３０１、３０２にそれぞれ存在するＯＨ基同士が隣接することとなる。この隣接したＯＨ基同士は、水素結合によって互いに引き合い、ＯＨ基同士の間に引力が発生する。
また、この水素結合によって互いに引き合うＯＨ基同士は、温度条件等によって、脱水縮合する。その結果、２つの接合膜３０１、３０２同士の接触界面では、脱離したＯＨ基が結合していた結合手同士が酸素原子を介して結合する。すなわち、各接合膜３０１、３０２を構成するそれぞれの母材同士が、直接結合して一体化される。
(I) When the two
In addition, OH groups attracting each other by this hydrogen bond are dehydrated and condensed depending on temperature conditions and the like. As a result, at the contact interface between the two
（ii）２つの基材２、５同士を貼り合わせると、各接合膜３０１、３０２の表面や内部に生じた終端化されていない結合手（ダングリングボンド）同士が再結合する。この再結合は、互いに重なり合う（絡み合う）ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。これにより、各接合膜３０１、３０２を構成するそれぞれの母材同士が、所定領域２０２において直接接合して一体化される。
(Ii) When the two
以上のようなメカニズムにより、図４（ｄ）に示すように、第１の基材２と第２の基材５とが部分的に接合された接合体６’（本発明の接合体）が得られる（第３の工程）。
このようにして得られた接合体６’では、前記第１実施形態にかかる接合体６と同様の作用・効果が得られる。
また、各基材に、それぞれあらかじめプラズマ重合膜を形成し、これらのプラズマ重合膜同士を接合するようにしたので、前記第１実施形態と比べて接合体６’における接合強度の向上を図ることができる。
Due to the mechanism as described above, as shown in FIG. 4D, a joined body 6 ′ (joined body of the present invention) in which the
In the joined body 6 ′ thus obtained, the same functions and effects as those of the joined body 6 according to the first embodiment can be obtained.
In addition, since plasma polymerized films are formed in advance on each base material and these plasma polymerized films are bonded to each other, the bonding strength of the bonded body 6 ′ can be improved as compared with the first embodiment. Can do.
また、前記第１実施形態と比較した場合、第２の基材上にあらかじめプラズマ重合膜を形成するので、第２の基材の構成材料によって接合体６’における接合強度が影響を受けることがない。このため、例えば、前記第１実施形態にかかる接合方法では、接合強度が低下してしまうような材料で構成された第２の基材であっても、本実施形態にかかる接合方法によれば、第１の基材と第２の基材とをより強固に接合することができる。 In addition, when compared with the first embodiment, since the plasma polymerized film is formed on the second base material in advance, the bonding strength of the joined body 6 ′ may be affected by the constituent material of the second base material. Absent. For this reason, for example, in the bonding method according to the first embodiment, even the second base material made of a material that decreases the bonding strength, according to the bonding method according to the present embodiment. The first substrate and the second substrate can be bonded more firmly.
以上のような前記各実施形態にかかる接合方法は、種々の複数の部材同士を接合するのに用いることができる。
このような接合に供される部材としては、例えば、トランジスタ、ダイオード、メモリのような半導体素子、水晶発振子のような圧電素子、反射鏡、光学レンズ、回折格子、光学フィルターのような光学素子、太陽電池のような光電変換素子、半導体基板とそれに搭載される半導体素子、絶縁性基板と配線または電極、インクジェット式記録ヘッド、マイクロリアクタ、マイクロミラーのようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）部品、圧力センサ、加速度センサのようなセンサ部品、半導体素子や電子部品のパッケージ部品、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体のような記録媒体、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、電気泳動表示素子のような表示素子用部品、燃料電池用部品等が挙げられる。
The joining method according to each of the embodiments as described above can be used to join various members.
Examples of members used for such bonding include semiconductor elements such as transistors, diodes, and memories, piezoelectric elements such as crystal oscillators, optical elements such as reflectors, optical lenses, diffraction gratings, and optical filters. , Photoelectric conversion elements such as solar cells, semiconductor substrates and semiconductor elements mounted thereon, insulating substrates and wiring or electrodes, inkjet recording heads, microreactors, microelectromechanical system (MEMS) components such as micromirrors, pressure Sensor parts such as sensors, acceleration sensors, package parts for semiconductor elements and electronic parts, magnetic recording media, magneto-optical recording media, recording media such as optical recording media, liquid crystal display elements, organic EL elements, electrophoretic display elements Such display element parts, fuel cell parts, and the like.
＜液滴吐出ヘッド＞
次に、本発明の接合体をインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）に適用した場合の実施形態について説明する。
図５は、本発明の接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図、図６は、図５に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図、図７は、図５に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図５および図６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<Droplet ejection head>
Next, an embodiment in which the joined body of the present invention is applied to an ink jet recording head (droplet ejection head) will be described.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head obtained by applying the joined body of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of the ink jet recording head shown in FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing an embodiment of an ink jet printer including the ink jet recording head shown in FIG. 5. In the following description, the upper side in FIGS. 5 and 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
図５に示すインクジェット式記録ヘッド１（以下、単に「ヘッド１」という。）は、図７に示すようなインクジェットプリンタ（本発明の液滴吐出装置）９に搭載されている。
図７に示すインクジェットプリンタ９は、装置本体９２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ９２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口９２２と、上部面に操作パネル９７とが設けられている。
An ink jet recording head 1 (hereinafter simply referred to as “
The
操作パネル９７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
また、装置本体９２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット９３を備える印刷装置（印刷手段）９４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置９４に送り込む給紙装置（給紙手段）９５と、印刷装置９４および給紙装置９５を制御する制御部（制御手段）９６とを有している。
The
Further, inside the apparatus
制御部９６の制御により、給紙装置９５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット９３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット９３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット９３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
Under the control of the
印刷装置９４は、ヘッドユニット９３と、ヘッドユニット９３の駆動源となるキャリッジモータ９４１と、キャリッジモータ９４１の回転を受けて、ヘッドユニット９３を往復動させる往復動機構９４２とを備えている。
ヘッドユニット９３は、その下部に、多数のノズル孔１１を備えるヘッド１と、ヘッド１にインクを供給するインクカートリッジ９３１と、ヘッド１およびインクカートリッジ９３１を搭載したキャリッジ９３２とを有している。
The
The
なお、インクカートリッジ９３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。
往復動機構９４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸９４３と、キャリッジガイド軸９４３と平行に延在するタイミングベルト９４４とを有している。
The
キャリッジ９３２は、キャリッジガイド軸９４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト９４４の一部に固定されている。
キャリッジモータ９４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト９４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸９４３に案内されて、ヘッドユニット９３が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド１から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
The
When the
給紙装置９５は、その駆動源となる給紙モータ９５１と、給紙モータ９５１の作動により回転する給紙ローラ９５２とを有している。
給紙ローラ９５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ９５２ａと駆動ローラ９５２ｂとで構成され、駆動ローラ９５２ｂは給紙モータ９５１に連結されている。これにより、給紙ローラ９５２は、トレイ９２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置９４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ９２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
The
The
制御部９６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置９４や給紙装置９５等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部９６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、印刷装置９４（キャリッジモータ９４１）を駆動する駆動回路、給紙装置９５（給紙モータ９５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。
The
Although not shown, the
また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ９３１のインク残量、ヘッドユニット９３の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
制御部９６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により印刷装置９４および給紙装置９５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。
Further, for example, various sensors that can detect the remaining ink amount of the
The
以下、ヘッド１について、図５および図６を参照しつつ詳述する。
図５および図６に示すように、ヘッド１は、ノズルプレート１０と、吐出液貯留室形成基板（基板）２０と、封止シート３０と、封止シート３０上に設けられた振動板４０と、振動板４０上に設けられた圧電素子（振動手段）５０およびケースヘッド６０とを有する。また、本実施形態では、封止シート３０と振動板４０との積層体により、封止板を構成している。なお、このヘッド１は、ピエゾジェット式ヘッドを構成する。
Hereinafter, the
As shown in FIGS. 5 and 6, the
吐出液貯留室形成基板２０（以下、省略して「基板２０」と言う。）には、インクを貯留する複数の吐出液貯留室（圧力室）２１と、各吐出液貯留室２１に連通し、各吐出液貯留室２１にインクを供給する吐出液供給室２２とが形成されている。
図５および図６に示すように、各吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２は、それぞれ、平面視において、ほぼ長方形状をなし、各吐出液貯留室２１の幅（短辺）は、吐出液供給室２２の幅（短辺）より細幅となっている。
A discharge liquid storage chamber forming substrate 20 (hereinafter referred to as “
As shown in FIGS. 5 and 6, each of the discharge
また、各吐出液貯留室２１は、吐出液供給室２２に対して、ほぼ垂直をなすように配置されており、各吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２は、平面視において全体として、櫛状をなしている。
なお、吐出液供給室２２は、平面視において、本実施形態のように長方形状のものの他、例えば、台形状、三角形状または俵形状（カプセル形状）のものであってもよい。
In addition, each discharge
In addition, the discharge
基板２０を構成する材料としては、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンのようなシリコン材料、ステンレス鋼、チタン、アルミニウムのような金属材料、石英ガラス、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス材料、グラファイトのような炭素材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＢＯ）、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。 Examples of the material constituting the substrate 20 include silicon materials such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon, metal materials such as stainless steel, titanium, and aluminum, quartz glass, silicate glass (quartz glass), Glass materials such as alkali silicate glass, soda lime glass, potash lime glass, lead (alkali) glass, barium glass, borosilicate glass, alumina, zirconia, ferrite, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, titanium nitride, carbonized Ceramic materials such as silicon, boron carbide, titanium carbide, tungsten carbide, carbon materials such as graphite, polyolefins such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), cyclic polyolefin , Modified polyolefin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate, poly- (4-methylpentene-1), ionomer, acrylic resin, polymethyl methacrylate, acrylonitrile-butadiene-styrene Polymer (ABS resin), acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), butadiene-styrene copolymer, polyoxymethylene, polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyethylene terephthalate (PET) ), Polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate (PBT), polycyclohexane terephthalate (PCT) and other polyesters, polyethers, polyether ketones (PEK) , Polyether ether ketone (PEEK), polyether imide, polyacetal (POM), polyphenylene oxide, modified polyphenylene oxide, modified polyphenylene ether resin (PBO), polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate, fragrance Group polyester (liquid crystal polymer), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, other fluorine resins, styrene, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyisoprene, fluorine Various thermoplastic elastomers such as rubber and chlorinated polyethylene, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, aramid resin, unsaturated poly Examples thereof include ester, silicone resin, polyurethane and the like, or resin materials such as copolymers, blends and polymer alloys mainly composed of these, or composite materials obtained by combining one or more of these materials.
また、上記のような材料に、酸化処理（酸化膜形成）、めっき処理、不働態化処理、窒化処理等の各処理を施した材料でもよい。
これらの中でも、基板２０の構成材料は、シリコン材料またはステンレス鋼であるのが好ましい。このような材料は、耐薬品性に優れることから、長時間にわたってインクに曝されたとしても、基板２０が変質・劣化するのを確実に防止することができる。また、これらの材料は、加工性に優れるため、寸法精度の高い基板２０が得られる。このため、吐出液貯留室２１や吐出液供給室２２の容積の精度が高くなり、高品位の印字が可能なヘッド１が得られる。
Moreover, the material which gave each process, such as an oxidation process (oxide film formation), a plating process, a passivation process, a nitriding process, to the above materials may be used.
Among these, the constituent material of the
また、吐出液供給室２２は、後述するケースヘッド６０に設けられた吐出液供給路６１と連通して複数の吐出液貯留室２１にインクを供給する共通のインク室として機能するリザーバ７０の一部を構成する。
また、吐出液貯留室２１と吐出液供給室２２との内面に、あらかじめ、親水処理を施しておいてもよい。これにより、吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２に貯留されたインク中に気泡が含まれるのを防止することができる。
また、基板２０の下面（封止シート３０と反対側の面）には、接合膜１５を介して、ノズルプレート１０が接合（接着）されている。
Further, the discharge
Further, the inner surfaces of the discharge
The
本発明の液滴吐出ヘッドは、この接合膜１５、および、接合膜１５を用いて基板２０とノズルプレート１０とを接合する方法に特徴を有するものである。
この接合膜１５は、プラズマ重合膜で構成され、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、このＳｉ骨格に結合する脱離基とを含むものである。
The droplet discharge head of the present invention is characterized by the
The
そして、この接合膜１５は、エネルギーを付与したことにより、脱離基がＳｉ骨格から脱離し、接合膜１５の表面に発現した接着性によって、基板２０とノズルプレート１０とを接合している。
なお、接合膜１５については、後に詳述する。
ノズルプレート１０には、各吐出液貯留室２１に対応するように、それぞれノズル孔１１が形成（穿設）されている。このノズル孔１１に、吐出液貯留室２１に貯留されたインクを押し出させることにより、インクを液滴として吐出することができる。
The
The
Nozzle holes 11 are formed (perforated) in the
また、ノズルプレート１０は、各吐出液貯留室２１や吐出液供給室２２の内壁面の下面を構成している。すなわち、ノズルプレート１０と、基板２０および封止シート３０とにより、各吐出液貯留室２１や吐出液供給室２２を画成している。
このようなノズルプレート１０を構成する材料としては、例えば、前述したようなシリコン材料、金属材料、ガラス材料、セラミックス材料、炭素材料、樹脂材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
Further, the
Examples of the material constituting the
これらの中でも、ノズルプレート１０の構成材料は、シリコン材料またはステンレス鋼であるのが好ましい。このような材料は、耐薬品性に優れることから、長時間にわたってインクに曝されたとしても、ノズルプレート１０が変質・劣化するのを確実に防止することができる。また、これらの材料は、加工性に優れるため、寸法精度の高いノズルプレート１０が得られる。このため、信頼性の高いヘッド１が得られる。
Among these, it is preferable that the constituent material of the
なお、ノズルプレート１０の構成材料は、線膨張係数が３００℃以下で２．５〜４．５［×１０-6／℃］程度であるものが好ましい。
また、ノズルプレート１０の厚さは、特に限定されないが、０．０１〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。
また、ノズルプレート１０の下面には、必要に応じて、撥液膜（図示せず）が設けられる。これにより、ノズル孔から吐出されるインク滴が意図しない方向に吐出されるのを防止することができる。
The constituent material of the
The thickness of the
Further, a liquid repellent film (not shown) is provided on the lower surface of the
このような撥液膜の構成材料としては、例えば、撥液性を示す官能基を有するカップリング剤や、撥液性の樹脂材料等が挙げられる。
カップリング剤としては、例えば、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、有機リン酸系カップリング剤、シリルパーオキサイド系カップリング剤等を用いることができる。
Examples of the constituent material of the liquid repellent film include a coupling agent having a functional group exhibiting liquid repellency, a liquid repellant resin material, and the like.
As the coupling agent, for example, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, an aluminum coupling agent, a zirconium coupling agent, an organic phosphate coupling agent, a silyl peroxide coupling agent, or the like is used. be able to.
撥液性を示す官能基としては、例えば、フルオロアルキル基、アルキル基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基等が挙げられる。
また、撥液性の樹脂材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、パーフルオロエチレン−プロペン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）のようなフッ素系樹脂等が挙げられる。
Examples of the functional group exhibiting liquid repellency include a fluoroalkyl group, an alkyl group, a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, and a methacryloxy group.
Examples of the liquid repellent resin material include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and perfluoro. Examples thereof include fluorine-based resins such as ethylene-propene copolymer (FEP) and ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE).
一方、基板２０の上面には、接合膜２５を介して、封止シート３０が接合（接着）されている。
また、封止シート３０は、各吐出液貯留室２１や吐出液供給室２２の内壁面の上面を構成している。すなわち、封止シート３０と、基板２０およびノズルプレート１０とにより、各吐出液貯留室２１や吐出液供給室２２を画成している。そして、封止シート３０が基板２０と確実に接合されていることにより、各吐出液貯留室２１や吐出液供給室２２の液密性を確保している。
On the other hand, the sealing
Further, the sealing
封止シート３０を構成する材料としては、例えば、前述したようなシリコン材料、金属材料、ガラス材料、セラミックス材料、炭素材料、樹脂材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
これらの中でも、封止シート３０の構成材料は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、アラミド樹脂のような樹脂材料、シリコン材料またはステンレス鋼であるのが好ましい。このような材料は、耐薬品性に優れることから、長時間にわたってインクに曝されたとしても、封止シート３０が変質・劣化するのを確実に防止することができる。このため、吐出液貯留室２１内および吐出液供給室２２内に、長期間にわたってインクを貯留することができる。
As a material constituting the sealing
Among these, the constituent material of the sealing
このような封止シート３０と基板２０とを接合する接合膜２５は、前述の接合膜１５と同じ接合機能（接着性）を有するものである。
すなわち、接合膜２５は、プラズマ重合膜で構成され、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、このＳｉ骨格に結合する脱離基とを含むものである。
The
That is, the
そして、接合膜２５は、エネルギーを付与したことにより、脱離基がＳｉ骨格から脱離し、接合膜２５の表面に発現した接着性によって、基板２０と封止シート３０とを接合している。
なお、接合膜２５については、前述した接合膜１５とともに、後に詳述する。
封止シート３０の上面には、接合膜３５を介して、振動板４０が接合（接着）されている。
The
The
The
振動板４０を構成する材料としては、例えば、前述したようなシリコン材料、金属材料、ガラス材料、セラミックス材料、炭素材料、樹脂材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。そして、振動板４０が封止シート３０と確実に接合されていることにより、圧電素子５０に発生した歪みを、封止シート３０の変位、すなわち各吐出液貯留室２１の容積変化に確実に変換している。
As a material constituting the
これらの中でも、振動板４０の構成材料は、シリコン材料またはステンレス鋼であるのが好ましい。このような材料は、高速で弾性変形することが可能である。このため、圧電素子５０が振動板４０を変位させることによって、吐出液貯留室２１の容積を高速に変化させることができる。その結果、インクを高精度に吐出することができる。
このような振動板４０と封止シート３０とを接合する接合膜３５は、前述の接合膜１５と同じ接合機能（接着性）を有するものとである。
Among these, it is preferable that the constituent material of the
The
すなわち、接合膜３５は、プラズマ重合膜で構成され、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、このＳｉ骨格に結合する脱離基とを含むものである。
そして、接合膜３５は、エネルギーを付与したことにより、脱離基がＳｉ骨格から脱離し、接合膜３５の表面に発現した接着性によって、封止シート３０と振動板４０とを接合している。
That is, the
The
なお、接合膜３５については、前述した接合膜１５および接合膜２５とともに、後に詳述する。
また、本実施形態では、封止シート３０と振動板４０とを積層してなる積層体により封止板を構成しているが、この封止板は、１層であってもよく、３層以上の層が積層してなる積層体で構成されていてもよい。
The
Moreover, in this embodiment, although the sealing board is comprised by the laminated body formed by laminating | stacking the sealing
なお、３層以上の層が積層してなる積層体によって封止板が構成されている場合、積層体中の層のうち、隣接する少なくとも１組の層間が接合膜３５で接合されたものであれば、積層体の寸法精度が高くなり、ひいては、ヘッド１の寸法精度を高めることができる。
振動板４０の上面の一部（図６では、振動板４０の上面の中央部付近）に、接合膜４５ａを介して、圧電素子（振動手段）５０が接合（接着）されている。
In the case where the sealing plate is constituted by a laminate in which three or more layers are laminated, at least one pair of adjacent layers among the layers in the laminate is joined by the
A piezoelectric element (vibrating means) 50 is bonded (adhered) to a part of the upper surface of the vibration plate 40 (in FIG. 6, near the center of the upper surface of the vibration plate 40) via a
圧電素子５０は、圧電材料で構成された圧電体層５１と、この圧電体層５１に電圧を印加する電極膜５２との積層体で構成されている。このような圧電素子５０では、電極膜５２を介して圧電体層５１に電圧を印加することにより、圧電体層５１に電圧に応じた歪みが発生する（逆圧電効果）。この歪みが振動板４０および封止シート３０に撓み（振動）をもたらし、吐出液貯留室２１の容積を変化させる。このように、圧電素子５０が振動板４０と確実に接合されていることにより、圧電素子５０に発生した歪みを、振動板４０および封止シート３０の変位、ひいては、各吐出液貯留室２１の容積変化へと確実に変換することができる。
The
また、圧電体層５１と電極膜５２との積層方向は、特に限定されず、振動板４０に対して平行な方向であっても、直交する方向であってもよい。なお、圧電体層５１と電極膜５２との積層方向が、振動板４０に対して直交する方向である場合、このように配置された圧電素子５０を特にＭＬＰ（Multi Layer Piezo）と言う。圧電素子５０がＭＬＰであれば、振動板４０の変位量を大きくとることができるので、インクの吐出量の調整幅が大きいという利点がある。
In addition, the stacking direction of the piezoelectric layer 51 and the
圧電素子５０のうち、接合膜４５ａに隣接する（接触する）面は、圧電素子５０の配置方法によって異なるが、圧電体層が露出した面、電極膜が露出した面、または圧電体層と電極膜の双方が露出した面のいずれかである。
圧電素子５０のうち、圧電体層５１を構成する材料としては、例えば、チタン酸バリウム、ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等が挙げられる。
The surface of the
As a material constituting the piezoelectric layer 51 in the
一方、電極膜５２を構成する材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、またはこれらを含む合金等の各種金属材料が挙げられる。
このような圧電素子５０と振動板４０とを接合する接合膜４５ａは、前述の接合膜１５と同じ接合機能（接着性）を有するものである。
On the other hand, as a material constituting the
Such a
すなわち、接合膜４５ａは、プラズマ重合膜で構成され、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、このＳｉ骨格に結合する脱離基とを含むものである。
そして、接合膜４５ａは、エネルギーを付与したことにより、脱離基がＳｉ骨格から脱離し、接合膜４５ａの表面に発現した接着性によって、振動板４０と圧電素子５０とを接合している。
That is, the
The
なお、接合膜４５ａについては、前述した接合膜１５、接合膜２５および接合膜３５とともに、後に詳述する。
ここで、前述した振動板４０は、圧電素子５０に対応する位置を取り囲むように環状に形成された凹部５３を有している。すなわち、圧電素子５０に対応する位置では、振動板４０の一部が、この環状の凹部５３を隔てて島状に孤立している。
The
Here, the
なお、接合膜４５ａは、環状の凹部５３の内側に設けられている。
また、圧電素子５０の電極膜５２は、図示しない駆動ＩＣと電気的に接続されている。これにより、圧電素子５０の動作を駆動ＩＣによって制御することができる。
また、振動板４０の上面の一部には、接合膜４５ｂを介して、ケースヘッド６０が接合（接着）されている。このように、ケースヘッド６０が振動板４０と確実に接合されていることにより、ノズルプレート１０、基板２０、封止シート３０および振動板４０の積層体で構成された、いわゆるキャビティ部分を補強し、キャビティ部分のよじれや反り等を確実に抑制することができる。
Note that the
The
Further, the
ケースヘッド６０を構成する材料としては、例えば、前述したようなシリコン材料、金属材料、ガラス材料、セラミックス材料、炭素材料、樹脂材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
これらの中でも、ケースヘッド６０の構成材料は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ザイロンのような変性ポリフェニレンエーテル樹脂（「ザイロン」は登録商標）またはステンレス鋼であるのが好ましい。これらの材料は、十分な剛性を備えていることから、ヘッド１を支持するケースヘッド６０の構成材料として好適である。
Examples of the material constituting the
Among these, the constituent material of the
このようなケースヘッド６０と振動板４０とを接合する接合膜４５ｂは、前述の接合膜１５と同じ接合機能（接着性）を有するものである。
すなわち、接合膜４５ｂは、プラズマ重合膜で構成され、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、このＳｉ骨格に結合する脱離基とを含むものである。
The
That is, the
そして、接合膜４５ｂは、エネルギーを付与したことにより、脱離基がＳｉ骨格から脱離し、接合膜４５ｂの表面に発現した接着性によって、振動板４０とケースヘッド６０とを接合している。
なお、接合膜４５ｂについては、前述した接合膜１５、接合膜２５、接合膜３５および接合膜４５ａとともに、後に詳述する。
The
The
また、接合膜２５、封止シート３０、接合膜３５、振動板４０および接合膜４５ｂは、吐出液供給室２２に対応する位置に貫通孔２３を有する。この貫通孔２３により、ケースヘッド６０に設けられた吐出液供給路６１と吐出液供給室２２とが連通している。なお、吐出液供給路６１と吐出液供給室２２とにより、複数の吐出液貯留室２１にインクを供給する共通のインク室として機能するリザーバ７０の一部を構成する。
Further, the
このようなヘッド１では、図示しない外部吐出液供給手段からインクを取り込み、リザーバ７０からノズル孔１１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣからの記録信号により、各吐出液貯留室２１に対応するそれぞれの圧電素子５０を動作させる。これにより、圧電素子５０の逆圧電効果によって振動板４０および封止シート３０に撓み（振動）が生じる。その結果、例えば、各吐出液貯留室２１内の容積が収縮すると、各吐出液貯留室２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔１１からインクが液滴として押し出される（吐出される）。
In such a
このようにして、ヘッド１において、印刷したい位置の圧電素子５０に、駆動ＩＣを介して電圧を印加すること、すなわち、吐出信号を順次入力することにより、任意の文字が図形等を印刷することができる。
なお、ヘッド１は、前述したような構成のものに限らず、例えば、振動手段として圧電素子５０をヒータで代替した構成（サーマル方式）のヘッドであってもよい。このようなヘッドは、ヒータでインクを加熱して沸騰させ、それによって吐出液貯留室内の圧力を高めることにより、インクをノズル孔１１から液滴として吐出するよう構成されているものである。
さらに、振動手段のその他の例としては、静電アクチュエータ方式等が挙げられる。
なお、本実施形態のように、振動手段が圧電素子で構成されていることにより、振動板４０および封止シート３０に発生する撓みの程度を容易に制御することができる。これにより、インク滴の大きさを容易に制御することができる。
In this way, in the
The
Furthermore, other examples of the vibration means include an electrostatic actuator system.
Note that, as in the present embodiment, since the vibration means is configured by a piezoelectric element, the degree of bending generated in the
次に、ヘッド１を製造する方法について説明する。
図８ないし図１１は、図６に示すインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図８ないし図１１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本実施形態にかかるヘッド１の製造方法は、封止シート３０上に接合膜２５を形成し、この接合膜２５を介して母材２０’と封止シート３０とを接合する工程と、封止シート３０の接合膜２５と反対側の面上に接合膜３５を形成し、この接合膜３５を介して封止シート３０と振動板４０とを接合する工程と、接合膜２５、封止シート３０、接合膜３５および振動板４０の一部に貫通孔２３を形成するとともに、振動板４０および接合膜３５の一部に凹部５３を形成する工程と、振動板４０上に接合膜４５ａを形成し、この接合膜４５ａを介して振動板４０と圧電素子５０とを接合する工程と、振動板４０上に接合膜４５ｂを形成し、この接合膜４５ｂを介して振動板４０とケースヘッド６０とを接合する工程と、母材２０’に対して加工を施し、基板２０を形成する工程と、基板２０の封止シート３０と反対側の面上に接合膜１５を形成し、この接合膜１５を介して基板２０とノズルプレート１０とを接合する工程とを有する。
Next, a method for manufacturing the
8 to 11 are views (longitudinal sectional views) for explaining a method of manufacturing the ink jet recording head shown in FIG. In the following description, the upper side in FIGS. 8 to 11 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The manufacturing method of the
以下、各工程について順次説明する。
［１］まず、封止シート３０を用意する。次いで、図８（ａ）に示すように、封止シート３０の下面のうち、最終的に吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２の内面となる部分にレジスト膜２５１を形成する。
このレジスト膜２５１は、まず、封止シート３０の下面全体にレジスト材料を供給した後、フォトリソグラフィ技術により、所定部分のレジスト膜のみを残すことにより形成される。
Hereinafter, each process will be described sequentially.
[1] First, the sealing
The resist
［２］次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト膜２５１を覆うように、封止シート３０の下面全体に接合膜２５を形成する。この接合膜２５は、前述した接合膜３と同様、シラン系ガスを原料ガスとしてプラズマ重合法により作製することができる。
［３］次に、接合膜２５に対してエネルギーを付与する。これにより、接合膜２５に母材２０’との接着性が発現する。なお、接合膜２５に対するエネルギーの付与は、前述した方法と同様である。
[2] Next, as shown in FIG. 8B, the
[3] Next, energy is applied to the
［４］次に、基板２０を作製するための母材として、母材２０’を用意する。母材２０’は、後述する工程において加工を施すことにより、基板２０になり得るものである。そして、接着性が発現した接合膜２５と母材２０’とが密着するように、封止シート３０と母材２０’とを貼り合わせる（図８（ｃ）参照）。これにより、図８（ｄ）に示すように、封止シート３０と母材２０’とが、接合膜２５を介して接合（接着）される。
[4] Next, a
［５］次に、図８（ｅ）に示すように、封止シート３０の上面のうち、最終的に凹部５３に対応する部分にレジスト膜３５１を形成する。
［６］次に、図８（ｆ）に示すように、レジスト膜３５１を覆うように、封止シート３０の上面全体に接合膜３５を形成する。この接合膜３５は、前述した接合膜３と同様、シラン系ガスを原料ガスとしてプラズマ重合法により作製することができる。
[5] Next, as shown in FIG. 8E, a resist
[6] Next, as shown in FIG. 8F, a
［７］次に、接合膜３５に対してエネルギーを付与する。これにより、接合膜３５に振動板４０との接着性が発現する。なお、接合膜３５に対するエネルギーの付与は、前述した方法と同様である。
［８］次に、振動板４０を用意する。そして、接着性が発現した接合膜３５と振動板４０とが密着するように、封止シート３０と振動板４０とを貼り合わせる（図９（ｇ）参照）。これにより、図９（ｈ）に示すように、封止シート３０と振動板４０とが、接合膜３５を介して接合（接着）される。
[7] Next, energy is applied to the
[8] Next, the
［９］次に、図９（ｉ）に示すように、接合膜２５、封止シート３０、接合膜３５および振動板４０のうち、ヘッド１の吐出液供給室２２に対応する位置に、貫通孔２３を形成する。
また、振動板４０のうち、圧電素子５０が組み立てられる位置を取り囲む環状の領域に、凹部５３’を形成する。
貫通孔２３および凹部５３’の形成は、ドライエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウエットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
[9] Next, as shown in FIG. 9 (i), the
Further, a
The through-
［１０］次に、レジスト膜２５１およびレジスト膜３５１を除去する（図９（ｊ）参照）。各レジスト膜２５１、３５１の除去は、前述したレジスト膜４の除去と同様の方法で行うことができる。
また、各レジスト膜２５１、３５１が除去されると、それらを覆うように形成されていた接合膜２５および接合膜３５のうち、各レジスト膜２５１、３５１に接していた部分が剥離し、除去されることとなる。これにより、接合膜２５は、最終的に吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２の内面となる部分が選択的に除去される。また、接合膜３５は、凹部５３’に対応する部分が選択的に除去され、凹部５３が形成される（図９（ｋ）参照）。
[10] Next, the resist
Further, when the resist
［１１］次に、図９（Ｌ）に示すように、振動板４０上の圧電素子５０が組み立てられる位置に、接合膜４５ａを形成する。この接合膜４５ａは、前述した接合膜３と同様、シラン系ガスを原料ガスとしてプラズマ重合法により作製することができる。
なお、振動板４０上の一部の領域に部分的に接合膜４５ａを形成する場合、例えば、接合膜４５ａを形成すべき領域に対応する形状の窓部を有するマスクを介して、接合膜４５ａを成膜する方法でもよく、また、本発明のようにリフトオフ法を用いて成膜する方法でもよい。
[11] Next, as shown in FIG. 9L, a
When the
［１２］次に、接合膜４５ａに対してエネルギーを付与する。これにより、接合膜４５ａに、圧電素子５０との接着性が発現する。なお、接合膜４５ａに対するエネルギーの付与は、前述した方法と同様の方法で行うことができる。
［１３］次に、圧電素子５０を用意する。そして、接着性が発現した接合膜４５ａと圧電素子５０とが密着するように、振動板４０と圧電素子５０とを貼り合わせる。これにより、振動板４０と圧電素子５０とが、接合膜４５ａを介して接合（接着）される。その結果、図１０（ｍ）に示すように、母材２０’、封止シート３０、振動板４０および圧電素子５０が接合される。
[12] Next, energy is applied to the
[13] Next, the
［１４］次に、図１０（ｎ）に示すように、振動板４０上のケースヘッド６０が組み立てられる位置に、接合膜４５ｂを形成する。この接合膜４５ｂの形成方法は、前述した接合膜３と同様、シラン系ガスを原料ガスとしてプラズマ重合法により作製することができる。
なお、振動板４０上の一部の領域に部分的に接合膜４５ｂを形成する場合、例えば、接合膜４５ｂを形成すべき領域に対応する形状の窓部を有するマスクを介して、接合膜４５ｂを成膜するようにすればよい。
[14] Next, as shown in FIG. 10 (n), a
When the
［１５］次に、接合膜４５ｂに対してエネルギーを付与する。これにより、接合膜４５ｂに、ケースヘッド６０との接着性が発現する。なお、接合膜４５ｂに対するエネルギーの付与は、前述した方法と同様の方法で行うことができる。
［１６］次に、ケースヘッド６０を用意する。そして、接着性が発現した接合膜４５ｂとケースヘッド６０とが密着するように、振動板４０とケースヘッド６０とを貼り合わせる。これにより、振動板４０とケースヘッド６０とが、接合膜４５ｂを介して接合（接着）される。その結果、図１０（ｏ）に示すように、母材２０’、封止シート３０、振動板４０、圧電素子５０およびケースヘッド６０が接合される。
[15] Next, energy is applied to the
[16] Next, the
［１７］次に、封止シート３０、振動板４０、圧電素子５０およびケースヘッド６０が接合された母材２０’の上下を反転させる。そして、母材２０’の封止シート３０と反対側の面に対して加工を施し、各吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２を形成する。これにより、母材２０’から基板２０を得る（図１１（ｐ）参照）。また、吐出液供給室２２は、接合膜２５、封止シート３０、接合膜３５および振動板４０に形成された貫通孔２３、および、ケースヘッド６０に設けられた吐出液供給路６１と連通し、リザーバ７０が形成される。
[17] Next, the
母材２０’の加工方法には、例えば、前述したような各種エッチング法を用いることができる。
なお、ここでは、封止シート３０、振動板４０、圧電素子５０およびケースヘッド６０が接合された母材２０’に対して加工を施すことにより、各吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２を形成する場合について説明したが、あらかじめ母材２０’に各吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２を設けておいてもよい。
As the processing method of the
Here, each of the discharge
［１８］次に、図１１（ｑ）に示すように、基板２０上のノズルプレート１０が組み立てられる位置に、接合膜１５を形成する。この接合膜１５の形成方法は、前述した接合膜３と同様、シラン系ガスを原料ガスとしてプラズマ重合法により作製することができる。
［１９］次に、接合膜１５に対してエネルギーを付与する。これにより、接合膜１５に、ノズルプレート１０との接着性が発現する。なお、接合膜１５に対するエネルギーの付与は、前述した方法と同様の方法で行うことができる。
[18] Next, as shown in FIG. 11 (q), a
[19] Next, energy is applied to the
［２０］次に、ノズルプレート１０を用意する。そして、接着性が発現した接合膜１５とノズルプレート１０とが密着するように、基板２０とノズルプレート１０とを貼り合わせる。これにより、基板２０とノズルプレート１０とが、接合膜１５を介して接合（接着）される。その結果、図１１（ｒ）に示すように、ヘッド１が得られる。
ここで、インクジェットプリンタ９では、前述したように圧電素子５０に発生した歪みを、封止シート３０の変位、最終的には各吐出液貯留室２１の容積変化に変換することにより、インクを吐出して印刷することができる。この際、インクの吐出量は、封止シート３０の変位量により制御されるため、圧電素子５０の歪みと封止シート３０の変位量との相関関係は、あらかじめ厳密に設計される。
[20] Next, the
Here, in the
ところが、ヘッド１の製造過程において、封止シート３０の表面に意図しない異物等が残留すると、封止シート３０の材料特性が変化し、前述の相関関係が設計値から外れてしまうおそれがある。
これに対し、上述したような本発明の接合方法を用いて製造されたヘッド１は、封止シート３０の各吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２に臨む面、および、凹部５３に臨む面（凹部５３の底面）に対して、プラズマ重合膜を成膜する際、あらかじめレジスト膜を成膜した後、その上からプラズマ重合膜を成膜するようにしたため、封止シート３０の表面に、プラズマ重合膜中のシリコン成分が付着するのを避けることができる。これにより、シリコン成分の付着によって封止シート３０の材料特性が変化するのを防止し、前述の相関関係を設計値に維持することができる。その結果、インクジェットプリンタ９の印字品位が低下するのを防止することができる。
However, if unintended foreign matter or the like remains on the surface of the sealing
On the other hand, the
すなわち、封止シート３０の各吐出液貯留室２１および吐出液供給室２２に臨む面、および、凹部５３に臨む面は、他の部材（被着体）との接合に供されない領域であり、かつ、この領域がレジスト膜で保護されることによって材料特性の変化を防止される。これにより、当該領域が所定の変位量で変位することができ、その結果、所定の吐出量のインクを吐出可能なヘッド１が得られる。
That is, the surface facing each discharge
また、上記方法によれば、特に凹部５３の底面に接着剤やプラズマ重合膜が成膜されないため、封止シート３０の剛性をより小さく設計することが可能になる。これにより、封止シート３０の変位量をより大きく確保することができ、インクジェットプリンタ９におけるインク吐出量の調整幅をさらに拡大することができる。また、リフトオフ法によれば、プラズマ重合膜の剥離量を厳密に制御することができるので、封止シート３０の剛性を設計値に対してより近付けることができる。
Further, according to the above method, since the adhesive or the plasma polymerized film is not particularly formed on the bottom surface of the
このような各接合膜１５、２５、３５、４５ａおよび４５ｂは、シロキサン結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格の影響によって、変形し難い強固な膜となる。これは、Ｓｉ骨格の結晶性が低くなるため、結晶粒界における転位やズレ等の欠陥が生じ難いためであると考えられる。このため、各部材間の距離を高い寸法精度で制御することができ、各吐出液貯留室２１や吐出液供給室２２の各容積を厳密に制御することができる。その結果、ヘッド１内に複数個設けられた各吐出液貯留室２１同士の容積を均一にすることができ、各ノズル孔１１から吐出されるインク滴の大きさを揃えることができる。また、ノズルプレート１０の固定角度を厳密に制御することができるため、インク滴の吐出方向を一定に維持することができる。これらのことから、インクジェットプリンタ９による印字の品位を高めることができる。また、複数のヘッド１を作製する場合には、ヘッド１毎の印字品位のバラツキを抑制することができるので、インクジェットプリンタ９の印字品位の個体差を抑制することができる。
Each of the
また、各接合膜１５、２５、３５、４５ａおよび４５ｂを用いて基板２０とノズルプレート１０とを接合したことにより、従来、接着剤を用いて接合した場合と比較して、接着剤がはみ出すといった問題が生じることがない。したがって、はみ出した接着剤がヘッド１内のインクの流路を塞いでしまうのを避けることができる。また、はみ出した接着剤を除去する手間も省略できるという利点もある。
In addition, since the
また、各接合膜１５、２５、３５、４５ａおよび４５ｂは、前述したような強固なＳｉ骨格の作用により、耐薬品性に優れる。このため、各接合膜１５、２５、３５、４５ａおよび４５ｂは長期にわたってインクに曝されたとしても、変質・劣化することが防止され、各部材間の接合（接着）を長期にわたって確保することができる。すなわち、本発明の接合方法によれば、ヘッド１の液密性を十分に確保することができるため、信頼性の高いヘッド１を提供することができる。
Further, each
さらに、接合膜１５は、化学的に安定なＳｉ骨格の作用により、耐熱性に優れている。このため、ヘッド１が高温下に曝されたとしても、各接合膜１５、２５、３５、４５ａおよび４５ｂの変質・劣化を確実に防止することができる。
以上、本発明の接合方法、接合体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Furthermore, the
As described above, the bonding method, the bonded body, the droplet discharge head, and the droplet discharge apparatus of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited thereto.
例えば、前記実施形態は、本発明の接合方法を液滴吐出ヘッドの製造方法に適用した場合であるが、本発明の接合方法は、例えば水晶振動子等の基材が一定の振動数または一定の振幅で変位するような圧電素子の組み立てに対して好適に適用される。具体的には、水晶振動子は、水晶基板の一部を接合膜を介して筺体等に固定することにより組み立てられるが、水晶基板の接合膜を形成しない残りの領域は、その厚さや比重等が水晶振動子の振動数に影響を及ぼしてしまう。そこで、この接合膜を形成しない領域をあらかじめレジスト膜で保護してから水晶基板に接合膜（プラズマ重合膜）を形成するようにすれば、異物であるシリコン成分の付着が防止され、前記領域の厚さや比重等が変化するのを防止することができる。これにより、設計値通りの振動数で振動する信頼性の高い水晶振動子を効率よく製造することができる。 For example, the above embodiment is a case where the bonding method of the present invention is applied to a method for manufacturing a droplet discharge head. It is suitably applied to the assembly of piezoelectric elements that are displaced with an amplitude of. Specifically, the crystal resonator is assembled by fixing a part of the crystal substrate to a housing or the like via a bonding film, but the remaining area where the bonding film of the crystal substrate is not formed has its thickness, specific gravity, etc. Affects the frequency of the quartz crystal. Therefore, if the bonding film (plasma polymerization film) is formed on the quartz substrate after protecting the region where the bonding film is not formed with a resist film in advance, the adhesion of the silicon component, which is a foreign substance, is prevented. It is possible to prevent changes in thickness, specific gravity and the like. Thereby, it is possible to efficiently manufacture a highly reliable crystal resonator that vibrates at a frequency as designed.
なお、前述したような基材が一定の振動数または一定の振幅で変位するような部位を有するデバイス（素子）としては、前述した水晶振動子の他、光スキャナ、加速度センサのようなＭＥＭＳデバイス、弾性表面波デバイス等が挙げられる。
また、本発明の接合方法では、前記実施形態の構成に限定されず、工程の順序が前後していてもよい。また、任意の目的の工程が１または２以上追加されていてもよい。
In addition, as a device (element) having a portion where the base material is displaced at a constant frequency or a constant amplitude as described above, a MEMS device such as an optical scanner or an acceleration sensor in addition to the above-described crystal resonator. And surface acoustic wave devices.
Moreover, in the joining method of this invention, it is not limited to the structure of the said embodiment, The order of a process may be back and forth. In addition, one or two or more optional steps may be added.
２……第１の基材 ２００……接合面 ２０１、２０２……領域 ３’……プラズマ重合膜 ３、３０１、３０２……接合膜 ３１……表面 ３２……穴部 ３ｃ……隙間 ４……レジスト膜 ５……第２の基材 ５００……接合面 ６、６’……接合体 １……インクジェット式記録ヘッド １０……ノズルプレート １１……ノズル孔 １５、２５、３５、４５ａ、４５ｂ……接合膜 ２５１、３５１……レジスト膜 ２０……吐出液貯留室形成基板 ２０’……母材 ２１……吐出液貯留室 ２２……吐出液供給室 ２３……貫通孔 ３０……封止シート ４０……振動板 ５０……圧電素子 ５１……圧電体層 ５２……電極膜 ５３、５３’……凹部 ６０……ケースヘッド ６１……吐出液供給路 ７０……リザーバ １００……プラズマ重合装置 １０１……チャンバー １０２……接地線 １０３……供給口 １０４……排気口 １３０……第１の電極 １３９……静電チャック １４０……第２の電極 １７０……ポンプ １７１……圧力制御機構 １８０……電源回路 １８２……高周波電源 １８３……マッチングボックス １８４……配線 １９０……ガス供給部 １９１……貯液部 １９２……気化装置 １９３……ガスボンベ １９４……配管 １９５……拡散板 ８０２……基材 ８０３……プラズマ重合膜 ８０４……レジスト膜 ８０７……窓部 ９……インクジェットプリンタ ９２……装置本体 ９２１……トレイ ９２２……排紙口 ９３……ヘッドユニット ９３１……インクカートリッジ ９３２……キャリッジ ９４……印刷装置 ９４１……キャリッジモータ ９４２……往復動機構 ９４３……キャリッジガイド軸 ９４４……タイミングベルト ９５……給紙装置 ９５１……給紙モータ ９５２……給紙ローラ ９５２ａ……従動ローラ ９５２ｂ……駆動ローラ ９６……制御部 ９７……操作パネル Ｐ……記録用紙
2...
Claims (31)
前記接合膜にエネルギーを付与し、前記接合膜の少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、接着性を発現させる第２の工程と、
前記基材との接合に供される被着体を用意し、前記接合膜を介して前記基材と前記被着体とを部分的に接合する第３の工程とを有し、
前記第１の工程において、前記基材の表面上の前記所定領域を包含する領域に、シラン系ガスを原料とするプラズマ重合膜を成膜した後、リフトオフ法により前記プラズマ重合膜をパターニングすることにより、前記接合膜を形成することを特徴とする接合方法。 Forming a bonding film including a Si skeleton having a random atomic structure including a siloxane (Si—O) bond and a leaving group bonded to the Si skeleton in a predetermined region on a surface of the substrate; 1 process,
A second step in which energy is imparted to the bonding film, and the leaving group present at least near the surface of the bonding film is released from the Si skeleton, thereby exhibiting adhesiveness;
Preparing an adherend to be joined to the base material, and having a third step of partially joining the base material and the adherend through the joining film;
In the first step, after forming a plasma polymerized film using a silane-based gas as a raw material in a region including the predetermined region on the surface of the base material, patterning the plasma polymerized film by a lift-off method To form the bonding film.
前記基材の表面上の前記レジスト膜を包含する領域に前記プラズマ重合膜を成膜する接合膜形成工程と、
前記レジスト膜を除去することにより、前記レジスト膜とともに、前記レジスト膜上に位置する前記プラズマ重合膜を選択的に除去し、前記接合膜を得るレジスト膜除去工程とを有するパターニング方法である請求項１に記載の接合方法。 The lift-off method includes a resist film forming step of forming a resist film in a region other than the predetermined region on the surface of the base material;
A bonding film forming step of forming the plasma polymerized film in a region including the resist film on the surface of the substrate;
The resist film removing step of selectively removing the plasma polymerized film located on the resist film together with the resist film by removing the resist film to obtain the bonding film. 2. The joining method according to 1.
前記レジスト膜の除去は、前記レジスト膜を溶媒に溶解することにより行う請求項２ないし４のいずれかに記載の接合方法。 The resist film is a resin film or a metal film,
The bonding method according to claim 2, wherein the removal of the resist film is performed by dissolving the resist film in a solvent.
前記第２の工程において、前記各接合膜にエネルギーを付与した後、前記第３の工程において、前記各接合膜同士が密着するようにして、前記基材と前記被着体とを接合する請求項１ないし２７のいずれかに記載の接合方法。 The adherend has a bonding film similar to the bonding film,
In the second step, after applying energy to each bonding film, in the third step, the bonding film is bonded to the adherend so that the bonding films are in close contact with each other. Item 28. The joining method according to any one of Items 1 to 27.
Priority Applications (1)
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| JP2012145360A (en) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | J-Science Lab Co Ltd | Detection method and detector using plasma |
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| WO2022201627A1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | 日本碍子株式会社 | Bonded body and method for producing same |
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