JP2003011365A - Ink jet head and its manufacturing method - Google Patents

Ink jet head and its manufacturing method

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JP2003011365A
JP2003011365A JP2001202942A JP2001202942A JP2003011365A JP 2003011365 A JP2003011365 A JP 2003011365A JP 2001202942 A JP2001202942 A JP 2001202942A JP 2001202942 A JP2001202942 A JP 2001202942A JP 2003011365 A JP2003011365 A JP 2003011365A
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silicon substrate
ink
ejection chamber
nozzle
hole
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Kenichiro Hashimoto
憲一郎 橋本
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Ricoh Co Ltd
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14419Manifold

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a crack of a substrate is developed. SOLUTION: After a first silicon substrate 31 and a second silicon substrate 32 are bonded, a through hole 19 for supplying ink is made in the second silicon substrate 32.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッド及
びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet head and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジ
ェット記録装置において使用するインクジェットヘッド
は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通す
る吐出室(インク流路、インク室、圧力室、液室、加圧
室、加圧液室等とも称される。)と、この吐出室内のイ
ンクを加圧する圧力発生手段とを備え、圧力発生手段で
吐出室内の圧力/体積を変化させることによりノズルか
らインク滴を吐出させるものである。
2. Description of the Related Art An ink jet head used in an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine or an image forming apparatus is provided with a nozzle for ejecting ink droplets and an ejection chamber (ink flow) communicating with the nozzle. Channel, ink chamber, pressure chamber, liquid chamber, pressurizing chamber, pressurizing liquid chamber, etc.) and pressure generating means for pressurizing ink in the discharge chamber. Ink droplets are ejected from the nozzle by changing the pressure / volume.

【0003】例えば、特開平6−71882号公報には
シリコン基板にエッチングを施して、吐出室及びこの吐
出室の壁面を形成する振動板を形成した吐出室基板を挟
み込むように、振動板に対向する電極を配置した電極基
板とノズルを形成したノズル基板を接合した静電型イン
クジェットヘッドが開示されている。
For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. HEI 6-71882, a silicon substrate is etched to face a diaphragm so as to sandwich a discharge chamber and a discharge chamber substrate having a diaphragm forming a wall surface of the discharge chamber. There is disclosed an electrostatic ink jet head in which an electrode substrate on which electrodes for forming are arranged and a nozzle substrate on which nozzles are formed are joined.

【0004】また、インクジェットヘッドに外部からイ
ンクを供給するための供給口を設ける方法として、従
来、特開昭62−152862号公報で開示されるもの
がある。これは、インク供給管を接続するための穴をヘ
ッドチップに開孔し、凹状に形成してインクを供給でき
るようにしたものであるが、この製造方法では、インク
ジェットヘッド一つ一つにインク取入れ口用の穴明け加
工が必要となり、大量生産に向かないという不都合があ
る。
Further, as a method of providing a supply port for supplying ink to the ink jet head from the outside, there is a conventional method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-152862. In this method, a hole for connecting an ink supply pipe is opened in the head chip to form a concave shape so that ink can be supplied. In this manufacturing method, ink is supplied to each inkjet head. There is an inconvenience that it is not suitable for mass production because it requires drilling for the intake port.

【0005】一方、予め穴明けがなされたウエハ状の基
板により複数のインクジェットヘッドを作製して、これ
を切断することで一度に多くのインクジェットヘッドを
作製する場合、ウエハ状の基板にエッチングにより細密
な電極を形成する必要が生ずる。
On the other hand, when a plurality of ink jet heads are made from a wafer-like substrate which has been preliminarily punched and then a large number of ink jet heads are made at one time by cutting the ink jet head, the wafer-like substrate is finely etched. It is necessary to form a different electrode.

【0006】しかしながら、穴明けが成された基板へ細
密な電極を形成しようとすると、エッチングを行なうた
めに細密なパターニングを行なうためのスピンコート法
による感光性のフォトレジストを薄く且つ均一に塗布す
ることが不可能となってしまい、高精度で高密度な電極
を形成することができないという不都合が生じる。特
に、静電型インクジェットヘッドにおいては、0.1〜
0.2ミクロン程度の浅い溝や、5〜10ミクロンピッ
チの配線パターンの作製のためにスピンコートによるフ
ォトレジスト塗布が不可欠でありながら、且つ穴明けを
切断工程に先立って予め行なう必要が生じていた。
However, if a fine electrode is to be formed on a substrate having holes, a photosensitive photoresist is applied thinly and uniformly by a spin coating method for fine patterning for etching. Becomes impossible, and there arises a disadvantage that it is not possible to form electrodes with high precision and high density. Especially in the electrostatic ink jet head,
Although photoresist coating by spin coating is indispensable for producing a shallow groove of about 0.2 μm and a wiring pattern of 5 to 10 μm pitch, it is necessary to perform drilling in advance before the cutting process. It was

【0007】そこで、従来、インクジェットヘッドの製
造方法として、特開平11−123824号公報に記載
されているように、インク滴を吐出するノズルと、この
ノズルに連通する吐出室と、この吐出室にインクを供給
するインク取入れ口と、この吐出室の一部に設けられた
電気機械変換素子と、この電気機械変換素子に対応して
設けられた電極とを有するインクジェットヘッドの製造
方法において、絶縁性の第1の基板に電極のパターンを
形成し、その後電極パターンが形成された第1の基板に
インク取入れ口を形成する貫通穴を加工する穴明け加工
をし、第1の基板とインク流路が形成された第2の基板
を接合するものがある。この場合、穴明け加工工程で
は、ドリルによる研削加工、レーザ光による溶融または
昇華により穴明け加工あるいは超音波加工により穴明け
加工する。
Therefore, as a conventional method of manufacturing an ink jet head, as described in JP-A-11-123824, a nozzle for ejecting an ink droplet, an ejection chamber communicating with this nozzle, and this ejection chamber are provided. In an inkjet head manufacturing method including an ink intake port for supplying ink, an electromechanical conversion element provided in a part of the ejection chamber, and an electrode provided corresponding to the electromechanical conversion element, an insulating property is provided. Forming a pattern of electrodes on the first substrate of the first substrate, and then forming a through hole for forming an ink intake port on the first substrate on which the electrode pattern has been formed. There is one that joins the second substrate on which is formed. In this case, in the drilling process, drilling is performed by drilling, melting by laser light or sublimation, or ultrasonic processing.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のインク
ジェットヘッドの製造方法にあっては、穴開け加工前に
電極パターン形成を行うので、フォトレジスト塗布、パ
ターニングが精度良く行えるが、穴開け加工をドリル、
レーザあるいは超音波によって行うので、小さな穴しか
形成できず多数のノズルを有したインクジェットヘッド
では、インクの供給が足りなくなり吐出不良などの問題
が生じる。
In the conventional method of manufacturing an ink jet head described above, since the electrode pattern is formed before the hole forming process, the photoresist coating and patterning can be performed with high accuracy. Drill,
Since the process is performed by laser or ultrasonic waves, in an inkjet head that can form only small holes and has a large number of nozzles, insufficient ink supply causes problems such as ejection failure.

【0009】そのため、インク取り入れ口を多数、ある
いは密に形成して連通させて大きなインク取り入れ口を
作製した場合には、電極を形成した基板の強度が小さく
なり、その後の接合で破損が生じ歩留まりが低下すると
いった問題が生じる。また、インク取り入れ口を多数形
成した場合には、その数の増加に伴いコストが増加する
という問題も生じる。
Therefore, when a large ink intake port is formed by forming a large number of ink intake ports or by forming them densely and communicating with each other, the strength of the substrate on which the electrodes are formed becomes small, and the subsequent bonding causes damage and yield. The problem arises that Further, when a large number of ink intake ports are formed, there is a problem in that the cost increases as the number increases.

【0010】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、歩留まりを向上して低コスト化を図れるインク
ジェットヘッド及びその製造方法を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ink jet head capable of improving the yield and reducing the cost, and a manufacturing method thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1に係るインクジェットヘッドは、第2のシ
リコン基板と第1のシリコン基板とを貼り合わせた後に
第2のシリコン基板にインク供給のための貫通口が形成
されている構成としたものである。請求項2に係るイン
クジェットヘッドは、請求項1に係るインクジェットヘ
ッドにおいて、インク供給のための貫通口が異方性エッ
チングにより形成されている構成としたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, an ink jet head according to a first aspect of the present invention is configured such that an ink is applied to a second silicon substrate after the second silicon substrate and the first silicon substrate are bonded to each other. The configuration is such that a through hole for supply is formed. According to a second aspect of the present invention, there is provided the inkjet head according to the first aspect, wherein the through-hole for supplying ink is formed by anisotropic etching.

【0012】請求項3に係るインクジェットヘッドは、
第1のシリコン基板に共通液室となる凹部を有し、第2
のシリコン基板に共通液室と連通するインク供給のため
の貫通口を有し、この貫通口の幅が共通液室の幅より小
さい構成としたものである。
An ink jet head according to a third aspect is
The first silicon substrate has a recess serving as a common liquid chamber, and the second
The silicon substrate has a through hole for supplying ink, which communicates with the common liquid chamber, and the width of the through hole is smaller than the width of the common liquid chamber.

【0013】請求項4に係るインクジェットヘッドは、
第2のシリコン基板にインク供給のための貫通口を有
し、この貫通口が複数に分割されている構成としたもの
である。
An ink jet head according to a fourth aspect is
The second silicon substrate has a through-hole for supplying ink, and the through-hole is divided into a plurality of parts.

【0014】請求項5に係るインクジェットヘッドは、
第2のシリコン基板にインク供給のための貫通口を有
し、第1のシリコン基板にインク供給のための貫通口と
吐出室とに連通する凹部を有し、この凹部が複数に分割
されている構成としたものである。
An ink jet head according to a fifth aspect is
The second silicon substrate has a through hole for ink supply, and the first silicon substrate has a recess communicating with the through hole for ink supply and the ejection chamber. The recess is divided into a plurality of parts. It is configured to be.

【0015】請求項6に係るインクジェットヘッドは、
請求項1乃至5のいずれかのインクジェットヘッドであ
って、第2のシリコン基板が(110)面方位であり、
貫通口がシリコン基板の<110>又は<112>方向
に一致させて形成されている構成としたものである。
An ink jet head according to a sixth aspect is
The inkjet head according to any one of claims 1 to 5, wherein the second silicon substrate has a (110) plane orientation.
The through holes are formed so as to be aligned with the <110> or <112> direction of the silicon substrate.

【0016】請求項7に係るインクジェットヘッドは、
請求項1乃至5のいずれかのインクジェットヘッドであ
って、第2のシリコン基板が(100)面方位であり、
貫通口がシリコン基板の<011>方向に一致させて形
成されている構成としたものである。
An ink jet head according to a seventh aspect is
The inkjet head according to any one of claims 1 to 5, wherein the second silicon substrate has a (100) plane orientation.
The through holes are formed so as to coincide with the <011> direction of the silicon substrate.

【0017】請求項8に係るインクジェットヘッドは、
(100)面方位の第2のシリコン基板にインク供給の
ための貫通口が異方性エッチングにより形成されてお
り、(100)面方位の第1のシリコン基板の<110
>方向と第2のシリコン基板の<110>方向が平行で
ある構成としたものである。
An ink jet head according to claim 8 is
Through holes for ink supply are formed by anisotropic etching in the second silicon substrate having the (100) plane orientation, and <110 of the first silicon substrate having the (100) plane orientation is formed.
The <> direction of the second silicon substrate and the <110> direction are parallel to each other.

【0018】請求項9に係るインクジェットヘッドは、
(100)面方位の第2のシリコン基板にインク供給の
ための貫通口が異方性エッチングにより形成されてお
り、(110)面方位の第1のシリコン基板の<1−1
2>方向と第2のシリコン基板の<110>方向が平行
である構成としたものである。
An ink jet head according to a ninth aspect is
Through holes for ink supply are formed by anisotropic etching in the second silicon substrate having the (100) plane orientation, and <1-1 of the first silicon substrate having the (110) plane orientation is formed.
The 2> direction and the <110> direction of the second silicon substrate are parallel to each other.

【0019】請求項10に係るインクジェットヘッド
は、第1のシリコン基板が(100)面方位のベースウ
ェハと(100)面方位のボンドウェハを貼り合わせて
なるSOI基板からなり、第2のシリコン基板が(10
0)面方位のシリコン基板からなり、(100)面方位
のベースウェハの<110>方向とボンドウェハの<1
10>方向と第2のシリコン基板の<110>方向が互
いに平行である構成としたものである。
In an ink jet head according to a tenth aspect of the present invention, the first silicon substrate is an SOI substrate obtained by bonding a base wafer having a (100) plane orientation and a bond wafer having a (100) plane orientation, and the second silicon substrate is (10
It consists of a silicon substrate having a (0) plane orientation, and has a <110> direction of a base wafer and a <1> of a bond wafer having a (100) plane orientation.
The 10> direction and the <110> direction of the second silicon substrate are parallel to each other.

【0020】請求項11に係るインクジェットヘッド
は、第1のシリコン基板が(110)面方位のベースウ
ェハと(100)面方位のボンドウェハを貼り合わせて
なるSOI基板からなり、第2のシリコン基板が(10
0)面方位のシリコン基板からなり、、(110)面方
位のベースウェハの<1−12>方向とボンドウェハの
<110>方向と第2のシリコン基板の<110>方向
が平行である構成としたものである。
In the ink jet head according to the eleventh aspect, the first silicon substrate is an SOI substrate obtained by bonding a base wafer having a (110) plane orientation and a bond wafer having a (100) plane orientation, and the second silicon substrate is (10
A silicon substrate having a (0) plane orientation, wherein the <1-12> direction of the base wafer, the <110> direction of the bond wafer, and the <110> direction of the second silicon substrate having a (110) plane orientation are parallel to each other. It was done.

【0021】請求項12に係るインクジェットヘッド
は、第2のシリコン基板にインク供給のための貫通口が
異方性エッチングにより形成され、第1のシリコン基板
の貫通口に対応する部分が第2のシリコン基板との接合
面側から異方性エッチングされて開口された構成とした
ものである。
In an ink jet head according to a twelfth aspect, a through hole for supplying ink is formed in the second silicon substrate by anisotropic etching, and a portion corresponding to the through hole of the first silicon substrate is second. The structure is such that an opening is formed by anisotropically etching from the bonding surface side with the silicon substrate.

【0022】請求項13に係るインクジェットヘッドの
製造方法は、請求項12に係るインクジェットヘッドを
製造する製造方法であって、第1のシリコン基板の貫通
口に対応する部分が高濃度ボロン層からなり、第1のシ
リコン基板が第2のシリコン基板との接合面側から異方
性エッチングする工程で、初めは高濃度ボロン層に対す
るエッチレートが大きいエッチング液で、引き続き高濃
度ボロン層に対するエッチレートが小さいエッチング液
で順次エッチングを行う構成としたものである。
An ink jet head manufacturing method according to a thirteenth aspect is a method for manufacturing the ink jet head according to the twelfth aspect, wherein the portion corresponding to the through hole of the first silicon substrate is made of a high-concentration boron layer. In the step of anisotropically etching the first silicon substrate from the bonding surface side with the second silicon substrate, an etching solution having a high etching rate for the high-concentration boron layer is used first, and then an etching rate for the high-concentration boron layer is increased. The configuration is such that the etching is sequentially performed with a small etching solution.

【0023】請求項14に係るインクジェットヘッド
は、第2のシリコン基板および第1のシリコン基板の面
がすべて研磨面である構成としたものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, an ink jet head is constructed such that the surfaces of the second silicon substrate and the first silicon substrate are all polished surfaces.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。先ず、本発明の第1実施形態
について図1乃至図3を参照して説明する。なお、図1
は同実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視
図、図2は同ヘッドのノズル板を除いた状態の平面説明
図、図3は同ヘッドの吐出室長手方向に沿う略断面説明
図、図4は同ヘッドの吐出室短手方向に沿う略断面説明
図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that FIG.
2 is an exploded perspective view of the inkjet head according to the same embodiment, FIG. 2 is a plan view of the head without a nozzle plate, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the head along a longitudinal direction of a discharge chamber, and FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view taken along the lateral direction of the ejection chamber of the head.

【0025】このインクジェットヘッドは、第1のシリ
コン基板である流路基板1と、流路基板1の下側に設け
た第2のシリコン基板である電極基板2と、流路基板1
の上側に設けた第3基板であるノズル板3とを積層した
積層構造体からなり、これらにより、複数のノズル4が
連通するインク流路である吐出室6、吐出室6に流体抵
抗部7を介して連通する共通液室8などを形成してい
る。
This ink jet head has a flow channel substrate 1 which is a first silicon substrate, an electrode substrate 2 which is a second silicon substrate provided below the flow channel substrate 1, and a flow channel substrate 1.
It is composed of a laminated structure formed by laminating a nozzle plate 3 which is a third substrate provided on the upper side of the ejection chamber 6 and an ejection chamber 6 which is an ink flow path through which a plurality of nozzles 4 communicate with each other, and a fluid resistance portion 7 in the ejection chamber 6. The common liquid chamber 8 and the like communicating with each other are formed.

【0026】流路基板1は、(110)面方位の単結晶
シリコン基板からなり、吐出室6及びこの吐出室6の底
部となる壁面を形成する振動板10を形成する凹部(凹
部間が吐出室6の隔壁となる)、共通液室8を形成する
凹部などを形成している。この流路基板1の電極基板2
側の表面には駆動時に振動板10と後述する電極15と
の絶縁破壊やショートが起こるのを防止するため、熱酸
化により0.1μmのSiO2などの絶縁膜11を成膜
している。
The flow path substrate 1 is formed of a single crystal silicon substrate having a (110) plane orientation, and forms a discharge chamber 6 and a diaphragm 10 that forms a diaphragm 10 forming a wall surface serving as the bottom of the discharge chamber 6 (the space between the recesses is the discharge space). It forms a partition wall of the chamber 6), and a recess forming the common liquid chamber 8 is formed. Electrode substrate 2 of this flow path substrate 1
In order to prevent dielectric breakdown or short circuit between the diaphragm 10 and an electrode 15 which will be described later during driving, an insulating film 11 such as SiO 2 having a thickness of 0.1 μm is formed by thermal oxidation.

【0027】電極基板2は、(110)面方位の単結晶
シリコン基板からなり、このシリコン基板に熱酸化法で
熱酸化膜層2aを形成し、この熱酸化膜層2aに電極形
成用の溝部(凹部)14を形成して、この凹部14の底
面に振動板10に所定のギャップ16を置いて対向する
電極15を形成し、この電極15と振動板10によっ
て、振動板15を変位させて吐出室6の内容積を変化さ
せるアクチュエータ部(圧力発生手段)を構成してい
る。すなわち、電極基板2には圧力発生手段の一部であ
る電極15を形成している。
The electrode substrate 2 is formed of a single crystal silicon substrate having a (110) plane orientation, a thermal oxide film layer 2a is formed on this silicon substrate by a thermal oxidation method, and a groove portion for electrode formation is formed on the thermal oxide film layer 2a. The (recess) 14 is formed, and the electrode 15 is formed on the bottom surface of the recess 14 so as to face the vibrating plate 10 with a predetermined gap 16, and the vibrating plate 15 is displaced by the electrode 15 and the vibrating plate 10. An actuator section (pressure generating means) that changes the internal volume of the discharge chamber 6 is configured. That is, the electrode 15 which is a part of the pressure generating means is formed on the electrode substrate 2.

【0028】この電極基板2の電極15上には振動板1
0との接触によって電極15が破損するのを防止するた
め、SiO2の絶縁層17を成膜している。なお、電極
15を電極基板2の端部付近まで延設して外部駆動回路
と接続手段を介して接続するための電極パッド部15a
を形成している。
The vibrating plate 1 is placed on the electrode 15 of the electrode substrate 2.
In order to prevent the electrode 15 from being damaged by contact with 0, an insulating layer 17 of SiO 2 is formed. An electrode pad portion 15a for extending the electrode 15 to the vicinity of the end portion of the electrode substrate 2 and connecting it to an external drive circuit via a connecting means.
Is formed.

【0029】ここでは、電極基板2には厚み0.6mm
の単結晶シリコン基板を用いてその表面に厚さ2μmで
熱酸化膜2aを形成し、この熱酸化膜2aにHF水溶液
などでエッチングにより凹部14を形成し、この凹部1
4に窒化チタンなどの高耐熱性を有する電極材料をスパ
ッタ、CVD、蒸着などの成膜技術で所望の厚さに成膜
し、その後、フォトレジストを形成してエッチングする
ことにより、凹部14にのみ電極15を形成したもので
ある。
Here, the electrode substrate 2 has a thickness of 0.6 mm.
A thermal oxide film 2a having a thickness of 2 μm is formed on the surface of the single crystal silicon substrate of, and a concave portion 14 is formed on the thermal oxide film 2a by etching with an HF solution.
4, an electrode material having high heat resistance such as titanium nitride is formed into a desired thickness by a film forming technique such as sputtering, CVD, vapor deposition, and then a photoresist is formed and etched to form a recess 14 in the recess 14. Only the electrode 15 is formed.

【0030】また、第2のシリコン基板であるこの電極
基板2には、第1のシリコン基板である流路基板1の共
通液室8にインクを供給するインク取り入れ口18とな
る貫通口19を設けている。このインク取り入れ口18
となる貫通口19は、流路基板1と電極基板2を接合し
た後に形成し、吐出室6の並びに沿って平行に長方形形
状に形成している。これにより、基板の強度を確保した
状態でインク取り入れ口18となる貫通口19を形成す
ることができ、作製中の破損が防止される。
Further, the electrode substrate 2 which is the second silicon substrate has a through hole 19 which becomes an ink intake port 18 for supplying ink to the common liquid chamber 8 of the flow path substrate 1 which is the first silicon substrate. It is provided. This ink intake 18
The through hole 19 is formed after the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 are bonded together, and is formed in a rectangular shape parallel to the alignment of the discharge chamber 6. As a result, the through hole 19 serving as the ink intake port 18 can be formed in a state where the strength of the substrate is secured, and damage during manufacture is prevented.

【0031】ここで、インク取り入れ口18となる貫通
口19の幅は共通液室8の幅よりも小さく形成してい
る。すなわち、結晶面方位(110)の第1のシリコン
基板である流路基板1で共通液室8を形成すると、図2
に示すように、共通液室8の隔壁は鋸状になるが、この
とき、インク取り入れ口18となる貫通口19の流路基
板1側での幅が共通液室8の幅よりも大きいと、鋸歯が
インク取り入れ口18からのインクの流れの中に存在す
ることになり、インクが効率よく流れなくなり、インク
供給が不十分となるおそれがある。そこで、インク取り
入れ口18となる貫通口19の流路基板1側での幅を共
通液室8の幅よりも小さくすることで、インクの効率的
な流れを確保することができる。
Here, the width of the through-hole 19 serving as the ink intake port 18 is formed smaller than the width of the common liquid chamber 8. That is, when the common liquid chamber 8 is formed by the flow path substrate 1 which is the first silicon substrate having the crystal plane orientation (110), as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the partition wall of the common liquid chamber 8 has a sawtooth shape. At this time, if the width of the through-hole 19 serving as the ink intake port 18 on the flow path substrate 1 side is larger than the width of the common liquid chamber 8. Since the saw teeth are present in the ink flow from the ink intake port 18, the ink may not flow efficiently and the ink supply may be insufficient. Therefore, by making the width of the through-hole 19 serving as the ink intake port 18 on the flow path substrate 1 side smaller than the width of the common liquid chamber 8, it is possible to ensure an efficient flow of ink.

【0032】上述した流路基板1と電極基板2とを陽極
接合、直接接合等のプロセスで接合した後、ギャップ1
6の開口部をエポキシ樹脂などの封止材20で外気から
気密封止する。なお、流路基板1と電極基板2とを接合
した後のギャップ16の長さ(振動板10と電極15と
の間隔)は、0.2μmとなっている。
After the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 described above are bonded by a process such as anodic bonding or direct bonding, the gap 1 is formed.
The opening 6 is hermetically sealed from the outside air with a sealing material 20 such as an epoxy resin. The length of the gap 16 (distance between the vibration plate 10 and the electrode 15) after joining the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 is 0.2 μm.

【0033】ノズル板3は、例えばガラス又はプラスチ
ック、ステンレス等の金属、シリコン等の薄板からな
り、吐出室6に対応する位置に吐出室6の個数分のノズ
ル4が形成されている。また、流路基板1の吐出室6と
共通液室8を連通するように流体抵抗部7を形成してい
る。
The nozzle plate 3 is made of, for example, glass or plastic, a metal such as stainless steel, or a thin plate such as silicon, and the nozzles 4 corresponding to the number of the discharge chambers 6 are formed at positions corresponding to the discharge chambers 6. Further, the fluid resistance portion 7 is formed so that the discharge chamber 6 of the flow path substrate 1 and the common liquid chamber 8 communicate with each other.

【0034】そして、流路基板1には共通電極12を設
けている。この共通電極12は、Al等の金属をスパッ
タしてシンタリング(熱拡散)することにより付設して
おり、流路基板1との導通を確保して、半導体基板より
なる流路基板1とオーミックコンタクトを取っている。
そして、共通電極12と各個別の電極15に通じる電極
パッド部15aに、例えばリード線をボンディングして
ドライバ21を接続する。
A common electrode 12 is provided on the flow path substrate 1. The common electrode 12 is attached by sputtering a metal such as Al and sintering (thermally diffusing) it to ensure electrical continuity with the flow path substrate 1 and the ohmic contact with the flow path substrate 1 made of a semiconductor substrate. Making contact.
Then, for example, a lead wire is bonded to the electrode pad portion 15a communicating with the common electrode 12 and each individual electrode 15 to connect the driver 21.

【0035】さらに、インク取り入れ口18にはインク
供給管を接着して接続することにより、共通液室8、吐
出室6等には、インクタンク(図示省略)からインク取
り入れ口18を通して供給されたインクを充填する。な
お、使用するインクとしては、水、アルコール、トルエ
ン等の主溶媒にエチレングリコールなどの界面活性剤
と、染料又は顔料とを溶解又は分散させることにより調
製したものを用いているが、インクジェットヘッドにヒ
ーターなどを付設すれば、ホットメルトインクも使用で
きる。
Further, an ink supply pipe is adhered and connected to the ink intake port 18, so that the common liquid chamber 8, the discharge chamber 6 and the like are supplied from an ink tank (not shown) through the ink intake port 18. Fill with ink. As the ink to be used, one prepared by dissolving or dispersing a surfactant such as ethylene glycol and a dye or a pigment in a main solvent such as water, alcohol or toluene is used. Hot melt ink can also be used if a heater is attached.

【0036】このように構成したインクジェットヘッド
においては、個別の電極15に対して、ドライバ21に
より、例えば、正の電圧パルスを印加することで、電極
15の表面が正の電位に帯電し、この電極15に対向す
る振動板10の下面は負の電位に帯電するので、振動板
10は静電気力によって吸引されて個別の電極15との
間隔が狭まる方向へ撓む。このとき、振動板10が撓む
ことにより、インクがリザーバ(共通液室)8からオリ
フィス(流体抵抗部)7を経由して吐出室6に供給され
る。
In the thus constructed ink jet head, the surface of the electrode 15 is charged to a positive potential by applying a positive voltage pulse to the individual electrode 15 by the driver 21, for example. Since the lower surface of the vibrating plate 10 facing the electrode 15 is charged to a negative potential, the vibrating plate 10 is attracted by the electrostatic force and bends in the direction in which the distance between the vibrating plate 10 and the individual electrodes 15 is narrowed. At this time, the vibration plate 10 bends, so that ink is supplied from the reservoir (common liquid chamber) 8 to the ejection chamber 6 via the orifice (fluid resistance portion) 7.

【0037】そこで、個別の電極15へ印加している電
圧パルスをオフにし、蓄えられている電荷を放電するこ
とによって、上述のように撓んだ振動板10は元の位置
に復元し、この復元動作によって、吐出室6の内圧が急
激に上昇して、ノズル4からインク滴が記録紙(図示省
略)に向けて吐出される。
Therefore, by turning off the voltage pulse applied to the individual electrode 15 and discharging the accumulated charge, the deflected diaphragm 10 is restored to its original position as described above, Due to the restoration operation, the internal pressure of the ejection chamber 6 rapidly rises, and the ink droplets are ejected from the nozzle 4 toward the recording paper (not shown).

【0038】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程について図5以降をも参照して説明する。まず、図5
(a)に示すように、流路基板1となる(110)面方
位の厚さ500μmの第1のシリコン基板31を用いて
塗布拡散法によりボロンを拡散することにより、高濃度
ボロン拡散層31aを形成する。
Next, the manufacturing process of this ink jet head will be described with reference to FIGS. First, FIG.
As shown in (a), a high-concentration boron diffusion layer 31a is formed by diffusing boron by a coating diffusion method using a first silicon substrate 31 having a (110) plane orientation and a thickness of 500 μm to be the flow path substrate 1. To form.

【0039】具体的には、シリコン基板31と固体拡散
源を向かい合わせて並べ750℃の炉の中にセットす
る。炉の中には0.25%の酸素を混入した窒素を流し
ておく。炉の温度を8℃/分のレートで1125℃まで
上昇させ、その状態で50分保持した後、8℃/分のレ
ートで750℃まで下げサンプルを取り出し、高濃度ボ
ロン拡散層31aが形成される。
Specifically, the silicon substrate 31 and the solid diffusion source are arranged facing each other and set in a furnace at 750 ° C. Nitrogen containing 0.25% oxygen is flowed in the furnace. The temperature of the furnace was raised to 1125 ° C. at a rate of 8 ° C./minute, held in that state for 50 minutes, then lowered to 750 ° C. at a rate of 8 ° C./minute, and a sample was taken out to form a high-concentration boron diffusion layer 31a. It

【0040】その後、シリコン基板表面に形成されたB
層をフッ酸により除去する。このB層の下
にシリコンとボロンの化合物層が形成されており、これ
を除去する場合は、酸化することによってフッ酸で除去
できるようになる。しかし、このように酸化してフッ酸
で化合物層を除去してもボロンの拡散されたシリコン表
面には荒れが生じているので、後に行う直接接合で接合
できない。
After that, B formed on the surface of the silicon substrate
The 2 O 3 layer is removed with hydrofluoric acid. A compound layer of silicon and boron is formed under the B 2 O 3 layer, and when it is removed, it can be removed by hydrofluoric acid by oxidizing it. However, even if the compound layer is oxidized and the compound layer is removed by hydrofluoric acid in this way, the silicon surface in which boron is diffused is roughened, so that it cannot be bonded by direct bonding performed later.

【0041】そこで、CMP研磨により化合物層ごと除
去してしまい直接接合可能な表面性(Ra=5nm以
下)を得た。CMP研磨では、最表面を1000Å以
下、面内均一に研磨することができるので、高濃度ボロ
ン拡散層31aの変化は微量であり、また研磨量を見込
んで拡散条件を決めればよい。また酸化してフッ酸処理
して化合物層を除去してからCMP研磨してもよい。
Therefore, the surface property (Ra = 5 nm or less) capable of being directly bonded by removing the entire compound layer by CMP polishing was obtained. In CMP polishing, the outermost surface can be uniformly polished in-plane at 1000 Å or less. Therefore, the change in the high-concentration boron diffusion layer 31a is small, and the diffusion condition may be determined in consideration of the polishing amount. Alternatively, CMP polishing may be performed after the compound layer is removed by oxidation and hydrofluoric acid treatment.

【0042】一方、別の工程で、電極基板2となる厚さ
600μmの(100)面方位の両面研磨した第2のシ
リコン基板32に熱酸化膜2aを形成し、この熱酸化膜
2aにエッチングにより凹部14を形成し、凹部14内
に個別の電極15、絶縁層17等を形成する。
On the other hand, in a separate step, a thermal oxide film 2a is formed on the second silicon substrate 32 having a thickness of 600 μm and having a (100) plane orientation, which will be the electrode substrate 2, and the thermal oxide film 2a is etched. Thus, the concave portion 14 is formed, and the individual electrode 15, the insulating layer 17 and the like are formed in the concave portion 14.

【0043】そして、これらの第1のシリコン基板31
を第2のシリコン基板32上に直接接合で接合する。こ
こでは、減圧下においてプリボンドしたものを900
℃、2時間の熱処理をすることにより接合した。
Then, these first silicon substrate 31
Are directly bonded onto the second silicon substrate 32. Here, 900 is obtained by pre-bonding under reduced pressure.
Bonding was performed by heat treatment at 2 ° C. for 2 hours.

【0044】次いで、同図(b)に示すように、第1の
シリコン基板31を厚さ100μmまで研磨によって薄
くする。続いて、同図(c)に示すように、接合したシ
リコン基板31、32の各外面にLP−CVDによりシ
リコン窒化膜34a,34bを形成する。
Then, as shown in FIG. 6B, the first silicon substrate 31 is thinned by polishing to a thickness of 100 μm. Subsequently, as shown in FIG. 3C, silicon nitride films 34a and 34b are formed on the outer surfaces of the bonded silicon substrates 31 and 32 by LP-CVD.

【0045】そして、同図(d)に示すように、第2の
シリコン基板32上のシリコン窒化膜34b上にレジス
トをコートし、露光、現像によりインク取り入れ口18
の形状のレジストパターンを形成する。このとき、第1
のシリコン基板31に形成する共通液室8とインク取り
入れ口18のパターンの位置が一致するようにIR光に
よりアライメントする。第2のシリコン基板32は両面
研磨のシリコン基板を用いているので、透過型あるいは
反射型IRアライメントでIR像をはっきり見ることが
できる。次いで、レジストの開口部のシリコン窒化膜3
4bをドライエッチによりエッチング除去し、レジスト
を除去する。
Then, as shown in FIG. 3D, a resist is coated on the silicon nitride film 34b on the second silicon substrate 32, and the ink intake port 18 is formed by exposure and development.
A resist pattern having the shape of is formed. At this time, the first
The common liquid chamber 8 formed on the silicon substrate 31 and the pattern of the ink intake port 18 are aligned by the IR light so that the positions of the patterns are the same. Since the second silicon substrate 32 is a double-side polished silicon substrate, the IR image can be clearly seen by the transmission type or reflection type IR alignment. Next, the silicon nitride film 3 in the opening of the resist
4b is removed by dry etching to remove the resist.

【0046】その後、図6(a)に示すように、25w
t%の水酸化カリウム水溶液によって温度90℃にて第
2のシリコン基板32の異方性エッチングを行ってイン
ク取り入れ口18となる貫通口19の一部を形成する。
このエッチング液では(100)面のエッチングは2.
5μm/分の速さで進行する。エッチングが進行し熱酸
化膜2aに達すると、熱酸化膜2aのエッチレートが非
常に小さいためエッチングは停止する。(100)面の
異方性エッチングでは54.7゜の角度でテーパが形成
される。ここでは、図6(a)の段階で1.35mmの
幅の開口をエッチングした結果、酸化膜2aに到達した
ところの幅は0.5mmとなった。
After that, as shown in FIG. 6A, 25w
The second silicon substrate 32 is anisotropically etched with a t% aqueous solution of potassium hydroxide at a temperature of 90 ° C. to form a part of the through-hole 19 which becomes the ink intake port 18.
With this etching solution, the etching of the (100) plane is 2.
It proceeds at a speed of 5 μm / min. When the etching progresses and reaches the thermal oxide film 2a, the etching is stopped because the etching rate of the thermal oxide film 2a is very small. The anisotropic etching of the (100) plane forms a taper at an angle of 54.7 °. Here, as a result of etching the opening having a width of 1.35 mm in the stage of FIG. 6A, the width at the oxide film 2a reaches 0.5 mm.

【0047】次に、第1のシリコン基板31上のシリコ
ン窒化膜34a上にレジストをコートし、露光、現像に
より吐出室6や共通液室8などの形状のレジストパター
ンを得る。このとき、前述したと同様に、第2のシリコ
ン基板32の個別電極15と第1のシリコン基板31の
吐出室6のパターンの位置が一致するようにIR光によ
りアライメントする。そして、同図(b)に示すよう
に、レジストの開口部のシリコン窒化膜34aをドライ
エッチによりエッチング除去し、レジストを除去する。
Next, a resist is coated on the silicon nitride film 34a on the first silicon substrate 31, and a resist pattern in the shape of the discharge chamber 6 or the common liquid chamber 8 is obtained by exposure and development. At this time, similarly to the above, the alignment is performed by IR light so that the positions of the patterns of the individual electrodes 15 of the second silicon substrate 32 and the ejection chambers 6 of the first silicon substrate 31 match. Then, as shown in FIG. 3B, the silicon nitride film 34a in the opening of the resist is removed by dry etching to remove the resist.

【0048】次いで、IPA(イソプロピルアルコー
ル)を過飽和状態に添加した30wt%の水酸化カリウ
ム水溶液(KOH)によって温度85℃にて異方性エッ
チングを行って、同図(c)に示すように、第1のシリ
コン基板31に吐出室6及び共通液室8となる凹部並び
に高濃度ボロン層31aからなる振動板10を同時に形
成する。
Next, anisotropic etching was performed at a temperature of 85 ° C. with a 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution (KOH) to which IPA (isopropyl alcohol) was added in a supersaturated state, as shown in FIG. The first silicon substrate 31 is simultaneously formed with the recesses serving as the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8 and the diaphragm 10 including the high-concentration boron layer 31a.

【0049】このエッチング液では(110)面のエッ
チングは1.5μm/分の速さで進行する。エッチング
が進行し高濃度ボロン層31aに達すると、エッチレー
トは急激に低下する。しかし、完全にはエッチングは停
止しないのでエッチング停止を見極めるのが困難であ
る。
With this etching solution, the etching of the (110) plane proceeds at a rate of 1.5 μm / min. When the etching progresses and reaches the high-concentration boron layer 31a, the etching rate sharply decreases. However, since the etching is not completely stopped, it is difficult to determine the etching stop.

【0050】そこで、100μmの低濃度ボロンドープ
の(110)面方位のSi基板が貫通するエッチング時
間より30分長い時間に設定した。IPAを添加した3
0wt%のKOH、85℃では、厚さ100μm(11
0)面方位のSi基板は80分で貫通したので、エッチ
ング時間を110分に設定した。エッチング終了時には
エッチレート比は1/150に低下しており、厚さ2μ
mの振動板10が得られた。以上の条件により振動板1
0の厚さは3σで2±0.08μm、エッチング表面性
はRa0.01μmのものが得られた。
Therefore, the etching time was set to be 30 minutes longer than the etching time for penetrating the 100 μm low-concentration boron-doped (110) plane Si substrate. IPA added 3
At 0 wt% KOH and 85 ° C, the thickness is 100 μm (11
Since the Si substrate having the (0) plane orientation penetrated in 80 minutes, the etching time was set to 110 minutes. At the end of etching, the etch rate ratio has dropped to 1/150 and the thickness is 2μ.
The vibrating plate 10 of m was obtained. Diaphragm 1 under the above conditions
The thickness of 0 was 2 ± 0.08 μm in 3σ, and the etching surface property was Ra 0.01 μm.

【0051】ここでは、(110)面に対するエッチレ
ート比が1/50〜1/300になったところでエッチ
ングを終了するのがエッチング時間、エッチング表面性
の点で好ましい。水酸化カリウム水溶液ではEDP(エ
チレンジアミンピロカテコール)に比べ、ボロン濃度に
対するエッチレートの低下が小さい。しかし、水酸化カ
リウム水溶液にIPAを添加した場合、IPAを添加し
ない水酸化カリウム水溶液よりもボロン濃度の低い(1
10)面のエッチレートに対する高濃度ボロン拡散層の
エッチレート比(高濃度ボロン拡散層のエッチレート/
(110)面のエッチレート)が小さくなる。なお、I
PAは沸点が低く熱を加えると蒸発が激しいので、蒸気
を冷却して液化しエッチング槽に戻してやる環流装置を
付けることが好ましい。
Here, it is preferable to terminate the etching when the etching rate ratio to the (110) plane becomes 1/50 to 1/300 in terms of etching time and etching surface property. Compared to EDP (ethylenediaminepyrocatechol), the decrease in the etching rate with respect to the boron concentration is smaller in the aqueous potassium hydroxide solution. However, when IPA is added to the potassium hydroxide aqueous solution, the boron concentration is lower than that of the potassium hydroxide aqueous solution to which IPA is not added (1
10) Ratio of etch rate of high-concentration boron diffusion layer to etch rate of surface (etch rate of high-concentration boron diffusion layer /
The etch rate of the (110) plane becomes small. Note that I
Since PA has a low boiling point and evaporates significantly when heat is applied, it is preferable to attach a reflux device for cooling the vapor to liquefy it and returning it to the etching tank.

【0052】次に、シリコン窒化膜34a及び34bを
熱リン酸などによるウェットエッチあるいはドライエッ
チによりエッチング除去する。ここで、このシリコン窒
化膜34a及び34bは除去せずにそのまま残しておい
ても良い。続いて、一点鎖線で示す位置をダイシングす
ることによって、ウェハからチップサイズに切り出す。
Next, the silicon nitride films 34a and 34b are removed by wet etching or dry etching with hot phosphoric acid or the like. Here, the silicon nitride films 34a and 34b may be left as they are without being removed. Subsequently, by dicing the position indicated by the alternate long and short dash line, the wafer is cut into a chip size.

【0053】その後、図7(a)に示すように、吐出室
6および共通液室8を保護するようにメタルマスク35
をかぶせて、電極パッド15aの上にある高濃度ボロン
拡散層31aをドライエッチによりエッチング除去す
る。続いて、電極パッド上15a上の絶縁膜17もドラ
イエッチによりエッチング除去する。これにより、第1
のシリコン基板31からなる流路基板1を完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 7A, the metal mask 35 is formed so as to protect the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8.
Then, the high-concentration boron diffusion layer 31a on the electrode pad 15a is removed by dry etching. Then, the insulating film 17 on the electrode pad 15a is also removed by etching by dry etching. This makes the first
The flow path substrate 1 including the silicon substrate 31 is completed.

【0054】次に、同図(b)に示すように、第2のシ
リコン基板32側からドライエッチングを施し、インク
取り入れ口18の位置に対応する第2のシリコン基板3
2側の熱酸化膜2aを除去し、更に第1のシリコン基板
31(流路基板1)の第2のシリコン基板32の貫通口
19に対応する部分の高濃度ボロン拡散層31aをエッ
チング除去して、貫通口19からなるインク取り入れ口
18を完成する。これにより、第2のシリコン基板32
からなる電極基板2を完成する。
Next, as shown in FIG. 7B, dry etching is performed from the second silicon substrate 32 side to form the second silicon substrate 3 corresponding to the position of the ink intake port 18.
The thermal oxide film 2a on the second side is removed, and the high-concentration boron diffusion layer 31a in a portion of the first silicon substrate 31 (flow path substrate 1) corresponding to the through hole 19 of the second silicon substrate 32 is removed by etching. Thus, the ink intake port 18 including the through hole 19 is completed. Thereby, the second silicon substrate 32
To complete the electrode substrate 2.

【0055】最後に、同図(c)に示すように、ノズル
4および流体抵抗部7を形成したノズル板3を第1のシ
リコン基板31から形成した流路基板1に接合すること
によりインクジェットヘッドが完成する。
Finally, as shown in FIG. 6C, the nozzle plate 3 having the nozzle 4 and the fluid resistance portion 7 is joined to the flow path substrate 1 formed from the first silicon substrate 31 to thereby form the ink jet head. Is completed.

【0056】このように、異方性エッチングでインク取
り入れ口となる貫通口を形成するので、大きなインク取
り入れ口を低コストで作製でき、電極基板となる第2の
シリコン基板と流路基板となる第1のシリコン基板を接
合してから貫通口を作製するので、基板の強度が大きく
なり、作製工程途中の破損などといった歩留まりの低下
を防ぐことができ、インク取り入れ口を歩留まり良く作
製することができた。
As described above, since the through-hole serving as the ink inlet is formed by anisotropic etching, a large ink inlet can be manufactured at a low cost, and the second silicon substrate serving as an electrode substrate and the flow channel substrate are formed. Since the through-hole is formed after the first silicon substrate is bonded, the strength of the substrate is increased, it is possible to prevent a decrease in yield such as breakage during the manufacturing process, and it is possible to manufacture the ink intake port with high yield. did it.

【0057】なお、貫通口の作製方法は異方性エッチン
グを例として説明したが、他にもフッ硝酸系エッチング
液による等方性エッチングや、サンドブラストなどでも
可能である。
The method of forming the through-hole has been described by taking anisotropic etching as an example, but isotropic etching with a hydrofluoric / nitric acid-based etching solution or sandblasting may be used.

【0058】次に、本発明の第2実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図8を参照して説明する。な
お、同図は同ヘッドのノズル板を除いた平面説明図であ
る。このインクジェットヘッドでは、第2のシリコン基
板である電極基板2に形成するインク取り入れ口となる
貫通口を複数の貫通口39、39…に分割し、各貫通口
39、39……で分割されたインク取り入れ口を形成し
たものである。
Next, an ink jet head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. It should be noted that this figure is an explanatory plan view of the same head excluding the nozzle plate. In this ink jet head, a through hole serving as an ink inlet formed in the electrode substrate 2 which is the second silicon substrate is divided into a plurality of through holes 39, 39 ... And divided by each through hole 39, 39. The ink inlet is formed.

【0059】このように第2のシリコン基板に形成する
インク供給のための貫通口を複数の貫通口39に分割す
ることで、ヘッドの強度が大きくなり、個別電極15に
FPCケーブルを圧着する圧着工程などの破損しやすい
工程においても、ヘッドの破損を招くことがなく、歩留
まりが向上する。また、インク取り入れ口となる貫通口
を分割しても細い分割柱が入るだけなのでインク流入能
力の低下はごくわずかで実質上影響ない。
By dividing the through-hole for supplying ink formed on the second silicon substrate into the plurality of through-holes 39 as described above, the strength of the head is increased, and the FPC cable is pressure-bonded to the individual electrode 15 by pressure bonding. Even in a process such as a process that is easily damaged, the head is not damaged and the yield is improved. Further, even if the through-hole serving as the ink intake port is divided, only a thin divided column is inserted, and therefore, the ink inflow capacity is reduced only slightly, and there is substantially no effect.

【0060】次に、本発明の第3実施形態について図9
を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドのノズル板
を除いた平面説明図である。このインクジェットヘッド
は、第2のシリコン基板である電極基板3に、第1実施
形態と同様に、細長い貫通口19を形成する一方、第1
のシリコン基板1には貫通口19と各吐出室6とを連通
する開口38を各ビット毎に分割して形成している。こ
の場合、実質的には電極基板2の貫通口19が共通液室
の働きをすることになる。
Next, FIG. 9 shows the third embodiment of the present invention.
Will be described with reference to. It should be noted that this figure is an explanatory plan view of the same head excluding the nozzle plate. In this inkjet head, the elongated through-hole 19 is formed on the electrode substrate 3 which is the second silicon substrate, as in the first embodiment, while the first through-hole is formed.
In the silicon substrate 1, an opening 38 that connects the through-hole 19 and each discharge chamber 6 is formed by dividing each bit. In this case, the through hole 19 of the electrode substrate 2 substantially functions as a common liquid chamber.

【0061】すなわち、前述した図6(c)に示したよ
うに第2のシリコン基板32を異方性エッチングによっ
て貫通すると、熱酸化膜2aに圧縮応力が働いているの
で、その応力によって貫通部分の熱酸化膜2aが破ける
ことがある。こうなると、その後の工程であるドライエ
ッチによって、熱酸化膜2aが破けたところから吐出室
6側にプラズマが入り込み振動板10をエッチングして
振動板10の厚さが変化してしまうことがある。
That is, as shown in FIG. 6C, when the second silicon substrate 32 is penetrated by anisotropic etching, a compressive stress is exerted on the thermal oxide film 2a. The thermal oxide film 2a may be broken. In this case, plasma may enter the discharge chamber 6 side from the place where the thermal oxide film 2a is broken by the dry etching which is the subsequent process, and the diaphragm 10 may be etched to change the thickness of the diaphragm 10. .

【0062】そこで、第1のシリコン基板31に各吐出
室6と貫通口19とを連通するビット毎に分割された複
数の開口38を形成することで、第2のシリコン基板3
2を異方性エッチングによって貫通した場合にも、熱酸
化膜2aは小さい領域に区切られているので、応力が働
いていても熱酸化膜2aは破けにくくなる。これによ
り、その後の工程であるドライエッチによって吐出室6
側にプラズマが入り込むこともなくなり、振動板10が
エッチングされ厚さが変わってしまうことを防ぐことが
できる。
Therefore, the second silicon substrate 3 is formed by forming a plurality of openings 38 in the first silicon substrate 31, which are divided for each bit and which communicate the respective discharge chambers 6 with the through holes 19.
Even when 2 is penetrated by anisotropic etching, the thermal oxide film 2a is divided into small regions, so that the thermal oxide film 2a is less likely to be broken even if stress is applied. As a result, the discharge chamber 6 is formed by the subsequent dry etching.
It is possible to prevent the plasma from entering the side and prevent the diaphragm 10 from being etched and changing its thickness.

【0063】また、ある吐出室の振動板を駆動してイン
クを吐出すると流体抵抗、共通インク室を介して近隣の
吐出室へインク振動が伝わってしまう、いわゆるクロス
トークが発生することがある。この実施形態のインクジ
ェットヘッドの場合、第2のシリコン基板である電極基
板2の貫通口19で形成される共通液室とノズル板3の
流体抵抗部7との間に、第1のシリコン基板である流路
基板1で形成される個別空間(開口38)が存在するの
で、クロストークが小さくなるという利点も有する。
Further, when the vibration plate of a certain discharge chamber is driven to discharge ink, ink vibration may be transmitted to the adjacent discharge chamber via the fluid resistance and the common ink chamber, so-called crosstalk may occur. In the case of the inkjet head of this embodiment, the first silicon substrate is provided between the common liquid chamber formed by the through hole 19 of the electrode substrate 2 which is the second silicon substrate and the fluid resistance portion 7 of the nozzle plate 3. Since there is an individual space (opening 38) formed in a certain flow path substrate 1, there is also an advantage that crosstalk is reduced.

【0064】次に、本発明の第4実施形態の異なる例に
ついて図10乃至図12を参照して説明する。なお、各
図は同実施形態に係るヘッドの電極基板を裏面から見た
図である。この実施形態は、圧力発生手段を構成する個
別電極15を設ける第2のシリコン基板(電極基板)と
して(110)面方位のシリコン基板を用いたものであ
る。
Next, a different example of the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. It should be noted that each drawing is a view of the electrode substrate of the head according to the same embodiment as seen from the back surface. In this embodiment, a silicon substrate having a (110) plane orientation is used as a second silicon substrate (electrode substrate) on which the individual electrodes 15 constituting the pressure generating means are provided.

【0065】先ず、図10に示す第1例は、(110)
面方位の第2のシリコン基板である電極基板2に、六角
形の貫通口19のパターンの長手方向を<110>方向
に一致させて異方性エッチングを施すと、六角形の対向
する一対の辺で35.3゜の角度で(111)テーパー
面19aが形成され、他の4辺は(110)面に垂直な
(111)面が現れる。
First, the first example shown in FIG. 10 is (110)
When anisotropic etching is performed on the electrode substrate 2 which is the second silicon substrate having the plane orientation by aligning the longitudinal direction of the pattern of the hexagonal through-holes 19 with the <110> direction, a pair of hexagonal opposing faces are formed. A (111) tapered surface 19a is formed at an angle of 35.3 ° on each side, and a (111) surface perpendicular to the (110) surface appears on the other four sides.

【0066】この場合、第2のシリコン基板からなる電
極基板2に(110)面方位のシリコン基板を用いてい
るので、貫通口19の長手方向のテーパーが現れず、チ
ップ周囲までのマージンMを小さくすることができ、チ
ップ自体の大きさも小さくすることができる。なお、こ
の実施形態においても図9に示したように第1のシリコ
ン基板に各ビット毎に分割された開口を形成することも
可能である。
In this case, since the silicon substrate having the (110) plane orientation is used as the electrode substrate 2 made of the second silicon substrate, the taper in the longitudinal direction of the through hole 19 does not appear, and the margin M to the periphery of the chip is set. The size of the chip itself can be reduced. In this embodiment also, as shown in FIG. 9, it is possible to form openings divided into bits for each bit in the first silicon substrate.

【0067】次に、図11に示す第2例は、(110)
面方位の第2のシリコン基板である電極基板2に、六角
形の貫通口19のパターンの長手方向を<112>方向
に一致させて異方性エッチングしたものである。この場
合、貫通口幅方向の壁は基板表面に垂直なものが得ら
れ、(111)テーパ面19aが同図のように長手の両
端に現れる。
Next, the second example shown in FIG. 11 is (110)
The electrode substrate 2 which is the second silicon substrate having the plane orientation is anisotropically etched with the longitudinal direction of the pattern of the hexagonal through holes 19 aligned with the <112> direction. In this case, a wall in the width direction of the through hole is obtained that is perpendicular to the substrate surface, and (111) taper surfaces 19a appear at both longitudinal ends as shown in FIG.

【0068】この例では、垂直壁が得られるので貫通口
の開口を同じにしようとした場合、貫通口の大きさは小
さくてよく、基板の強度が大きくなり作製中の歩留まり
が向上する。
In this example, since a vertical wall is obtained, if the openings of the through holes are made to be the same, the size of the through holes may be small, the strength of the substrate is increased, and the yield during manufacturing is improved.

【0069】さらに、図12に示す第3例は、(11
0)面方位の第2のシリコン基板である電極基板2に、
六角形の貫通口19のパターンの長手方向を<011>
方向に一致させて異方性エッチングしたものであり、こ
の場合にも、貫通口幅方向の壁は基板表面に垂直なもの
が得られる。ただし、この垂直壁は(100)面よりな
っているので横方向にもエッチングが進行し貫通口幅は
エッチングマスク幅よりも大きくなるので、それを考慮
に入れてエッチングマスクのパターンを設計する。
Furthermore, the third example shown in FIG.
0) In the electrode substrate 2, which is the second silicon substrate having the plane orientation,
Set the longitudinal direction of the hexagonal through-hole 19 pattern to <011>.
This is anisotropically etched in conformity with the direction, and in this case as well, the wall in the width direction of the through hole is perpendicular to the substrate surface. However, since the vertical wall is composed of the (100) plane, the etching progresses in the lateral direction as well, and the width of the through hole becomes larger than the width of the etching mask. Therefore, the pattern of the etching mask is designed in consideration thereof.

【0070】次に、本発明の第5実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図13を参照して説明する。こ
のインクジェットヘッドは、第1のシリコン基板である
流路基板1を吐出室6の隔壁を形成する(100)又は
(110)面のベースウエハ41と(100)面方位の
ボンドウエハ42とを酸化膜層43を介して接合したい
わゆるSOI(Silicon on Insulator)基板を用いてい
る。
Next, an ink jet head according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this inkjet head, an oxide film is formed on a (100) or (110) plane base wafer 41 and a (100) plane-oriented bond wafer 42 that form a partition wall of a discharge chamber 6 using a flow path substrate 1 which is a first silicon substrate. A so-called SOI (Silicon on Insulator) substrate bonded through the layer 43 is used.

【0071】そして、ベースウエハ41に(100)面
方位のシリコン基板を用いた場合には、(110)面方
位のベースウェハ41の<110>方向とボンドウェハ
42の<110>方向と第2のシリコン基板である電極
基板2の<110>方向を互いに平行とし、また、ベー
スウエハ41に(110)面方位のシリコン基板を用い
た場合には、(110)面方位のベースウェハ41の<
1−12>方向とボンドウェハ42の<110>方向と
第2のシリコン基板である電極基板2の<110>方向
を平行として接合している。
When a silicon substrate having a (100) plane orientation is used as the base wafer 41, the <110> direction of the base wafer 41 and the <110> direction of the bond wafer 42 having the (110) plane orientation and the second direction When the <110> directions of the electrode substrate 2 which is a silicon substrate are parallel to each other, and when a silicon substrate having a (110) plane orientation is used as the base wafer 41, the <110> plane orientation of the base wafer 41
The 1-12> direction, the <110> direction of the bond wafer 42, and the <110> direction of the electrode substrate 2 which is the second silicon substrate are parallel to each other and bonded.

【0072】これにより、第1のシリコン基板にSOI
基板を用いた場合でも、電極基板2の貫通口19とSO
I基板のボンドウエハ42に形成する貫通口(開口)を
連続的に連通させることができるようになる。
As a result, the SOI is formed on the first silicon substrate.
Even when the substrate is used, the through hole 19 of the electrode substrate 2 and the SO
Through holes (openings) formed in the bond wafer 42 of the I substrate can be continuously communicated.

【0073】そこで、このインクジェットヘッドの製造
工程について図14乃至図16を参照して説明する。先
ず、同図(a)に示すように、流路基板1となる第1シ
リコン基板として、(110)を面方位とする厚さ50
0μmのシリコン基板(ベースウエハ)41に酸化膜層
43を介してボンドウエハ(シリコン層)42が形成さ
れた、いわゆるSOI(Silicon on Insulator)基板を
用いる。
Therefore, the manufacturing process of this ink jet head will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3A, as the first silicon substrate to be the flow path substrate 1, a thickness 50 having (110) as a plane orientation is obtained.
A so-called SOI (Silicon on Insulator) substrate in which a bond wafer (silicon layer) 42 is formed on a 0 μm silicon substrate (base wafer) 41 with an oxide film layer 43 interposed therebetween is used.

【0074】シリコン層42の形成方法としては、酸化
したシリコン基板41に別のシリコン基板を貼り合わ
せ、貼り合わせたシリコン基板を研磨によって所望の厚
さまで研磨してシリコン層42とする方法、酸化したシ
リコン基板41にポリシリコン層を形成してシリコン層
42する方法、あるいはそのポリシリコン層を結晶化し
てシリコン層42とする方法などSOI基板を作製する
ための一般的な方法を取ることができる。
As a method for forming the silicon layer 42, another silicon substrate is bonded to the oxidized silicon substrate 41, and the bonded silicon substrate is polished to a desired thickness to form the silicon layer 42. A general method for manufacturing an SOI substrate can be used, such as a method of forming a polysilicon layer on the silicon substrate 41 and forming the silicon layer 42, or a method of crystallizing the polysilicon layer to form the silicon layer 42.

【0075】ここでは2枚のシリコン基板を酸化膜層4
3を貼り合わせ、シリコン基板を研磨によって薄くして
シリコン層42を形成する方法をとった。具体的には、
(110)を面方位とするシリコン基板41(ベースウ
ェハ)を熱酸化し5000Åの酸化膜43を形成し、
(100)を面方位とするシリコン基板(ボンドウェ
ハ)を1200℃の熱をかけて貼り合わせた後、ボンド
ウェハを研磨によって2μmまで薄くしてシリコン層
(ボンドウェハ)42を得た。
Here, two silicon substrates are used as the oxide film layer 4
3 was bonded and the silicon substrate was thinned by polishing to form the silicon layer 42. In particular,
A silicon substrate 41 (base wafer) having a plane orientation of (110) is thermally oxidized to form a 5000 Å oxide film 43,
A silicon substrate (bond wafer) having a plane orientation of (100) was bonded by applying heat of 1200 ° C., and then the bond wafer was thinned to 2 μm by polishing to obtain a silicon layer (bond wafer) 42.

【0076】このとき、(110)を面方位とするベー
スウェハ(シリコン基板)41の<1−12>方向と
(100)を面方位とするボンドウェハ(シリコン層)
42の<110>方向が平行になるように貼り合わせ
た。後にベースウェハ41に形成される吐出室6は長手
方向をベースウェハ41の<1−12>方向に形成す
る。
At this time, the <1-12> direction of the base wafer (silicon substrate) 41 having a plane orientation of (110) and the bond wafer (silicon layer) having a plane orientation of (100).
42 was laminated so that the <110> directions of 42 were parallel to each other. The discharge chamber 6 to be formed on the base wafer 41 later has its longitudinal direction formed in the <1-12> direction of the base wafer 41.

【0077】一方、電極基板1となる両面研磨の厚さ6
00μmの(100)面方位の第2のシリコン基板32
に熱酸化膜2aを形成し、熱酸化膜2aにエッチングに
より凹部14を形成し、凹部14内に個別電極15、絶
縁層17などを形成する。ここで、シリコン基板32に
形成する凹部14や個別電極15の長手方向は、シリコ
ン基板32の結晶方向<110>に平行に形成する。
On the other hand, the thickness 6 of the double-sided polishing which becomes the electrode substrate 1
Second silicon substrate 32 having a (100) plane orientation of 00 μm
Then, the thermal oxide film 2a is formed, and the recess 14 is formed in the thermal oxide film 2a by etching, and the individual electrode 15, the insulating layer 17 and the like are formed in the recess 14. Here, the longitudinal direction of the recess 14 and the individual electrode 15 formed in the silicon substrate 32 is formed parallel to the crystal direction <110> of the silicon substrate 32.

【0078】そして、シリコン基板32にシリコン基板
41をシリコン層42側を接合面として直接接合する。
ここでは減圧下においてプリボンドしたものを、100
0℃、2時間の熱処理をすることにより接合した。この
とき(110)面方位のシリコン基板41の結晶方向<
−111>と(100)面方位のシリコン基板32の結
晶方向<110>が平行となるように貼り合わせた。
Then, the silicon substrate 41 is directly bonded to the silicon substrate 32 with the silicon layer 42 side being the bonding surface.
Here, what was pre-bonded under reduced pressure was 100
Bonding was performed by heat treatment at 0 ° C. for 2 hours. At this time, the crystal orientation of the silicon substrate 41 in the (110) plane direction <
Bonding was performed so that −111> and the (100) plane orientation of the silicon substrate 32 were parallel to the crystal direction <110>.

【0079】続いて、同図(b)に示すように、厚さ5
00μmのシリコン基板41を厚さ100μmまで研磨
によって薄くする。そして、接合した基板にLP−CV
Dによりシリコン窒化膜34a,34bを形成する。
Then, as shown in FIG.
The silicon substrate 41 of 00 μm is thinned by polishing to a thickness of 100 μm. Then, LP-CV is attached to the bonded substrate.
D forms the silicon nitride films 34a and 34b.

【0080】次に、同図(c)シリコン基板32上のシ
リコン窒化膜34b上にレジストをコートし、露光、現
像によりインク取り入れ口18の形状のレジストパター
ンを形成する。このパターンはシリコン基板32の<1
10>方向に平行な一辺を持つ長方形形状である。この
とき、シリコン基板41に形成する共通液室8とインク
取り入れ口18のパターンの位置が一致するようにIR
光によりアライメントする。シリコンは長波長の光で透
過率が高くなるので、IR光によって内部の段差や金属
膜のパターンを見ることができる。
Next, a resist is coated on the silicon nitride film 34b on the silicon substrate 32 in FIG. 3C, and a resist pattern in the shape of the ink intake port 18 is formed by exposure and development. This pattern is <1 on the silicon substrate 32.
It has a rectangular shape with one side parallel to the 10> direction. At this time, the common liquid chamber 8 formed on the silicon substrate 41 and the ink intake port 18 are patterned so that the positions of the patterns are the same.
Align with light. Since silicon has a high transmittance for long wavelength light, internal steps and patterns of metal films can be seen by IR light.

【0081】ただし、シリコン表面が鏡面でない場合、
鮮明なIR像が得られなく精密なアライメントが困難と
なる。ここではシリコン基板32は両面研磨の基板を用
いているのでIRアライメントでIR像をはっきり見る
ことができ、正確なアライメントが可能となる。
However, when the silicon surface is not a mirror surface,
A clear IR image cannot be obtained, making precise alignment difficult. Here, since the silicon substrate 32 is a double-side polished substrate, an IR image can be clearly seen by IR alignment, and accurate alignment is possible.

【0082】また、シリコン基板32に片面研磨の基板
を用い、シリコン基板41との接合後にシリコン基板3
2を研磨しても良く、IRアライメント時にシリコン基
板32の表面が鏡面となっていればよい。しかし、後の
シリコン基板32を水酸化カリウム水溶液などのアルカ
リ液による異方性エッチングで貫通口を形成するとき、
(100)面の異方性エッチングにおいて54.7゜の
角度でテーパーが形成されるので貫通口の大きさはシリ
コン基板32の厚さによって変化する。シリコン基板3
2の厚さを制御することを考えれば、シリコン基板41
との接合の後に研磨するよりも、予めシリコン基板32
を両面研磨し厚さを制御する方が好ましい。
Further, a single-side polished substrate is used as the silicon substrate 32, and the silicon substrate 3 is bonded to the silicon substrate 41.
2 may be polished, as long as the surface of the silicon substrate 32 is a mirror surface during IR alignment. However, when the through holes are formed in the subsequent silicon substrate 32 by anisotropic etching using an alkaline solution such as an aqueous solution of potassium hydroxide,
Since the taper is formed at an angle of 54.7 ° in the anisotropic etching of the (100) plane, the size of the through hole changes depending on the thickness of the silicon substrate 32. Silicon substrate 3
In consideration of controlling the thickness of the silicon substrate 41
Rather than polishing after bonding with the silicon substrate 32 in advance
It is preferable to polish both sides to control the thickness.

【0083】次に、同図(d)に示すように、レジスト
の開口部のシリコン窒化膜34bをドライエッチにより
エッチング除去し、レジストをレジスト剥離液や硫酸な
どのウェットプロセスあるいは酸素プラズマアッシャー
などのドライプロセスなどによって除去する。
Next, as shown in FIG. 3D, the silicon nitride film 34b in the opening of the resist is removed by etching by dry etching, and the resist is removed by a wet process such as a resist stripping solution or sulfuric acid or an oxygen plasma asher. Remove by dry process.

【0084】そして、図15(a)に示すように、25
wt%、温度90℃の水酸化カリウム水溶液によるシリ
コン基板32の異方性エッチングによってインク取り入
れ口18となる貫通口19の一部を形成する。このエッ
チング液では(100)面のエッチングは2.5μm/
分の速さで進行する。エッチングが進行し熱酸化膜2a
に達すると、熱酸化膜のエッチレートが非常に小さいた
めエッチングは停止する。前に述べたようにシリコン窒
化膜34bの長方形開口パターンの一辺はシリコン基板
32の<110>方向に平行となっているので、(10
0)面の異方性エッチングでは54.7゜の角度で(1
11)面よりなるテーパが形成される。ここでは1.3
5mmの幅の開口をエッチングした結果、酸化膜2aに
到達したところの貫通口19の幅は0.5mmとなっ
た。
Then, as shown in FIG.
By anisotropic etching of the silicon substrate 32 with a wt% aqueous solution of potassium hydroxide at a temperature of 90 ° C., a part of the through-hole 19 to be the ink inlet 18 is formed. With this etching solution, the etching of the (100) plane is 2.5 μm /
Proceed at the speed of minutes. Etching progresses and thermal oxide film 2a
When the temperature reaches, the etching is stopped because the etching rate of the thermal oxide film is very low. As described above, one side of the rectangular opening pattern of the silicon nitride film 34b is parallel to the <110> direction of the silicon substrate 32.
In the anisotropic etching of the (0) plane, at an angle of 54.7 ° (1
11) A taper is formed. 1.3 here
As a result of etching the opening having a width of 5 mm, the width of the through hole 19 reaching the oxide film 2a became 0.5 mm.

【0085】次に、同図(b)に示すように、フッ酸系
エッチング液により貫通口19によって露出している酸
化膜2aを除去する。
Next, as shown in FIG. 7B, the oxide film 2a exposed by the through hole 19 is removed by a hydrofluoric acid-based etching solution.

【0086】次に、同図(c)シリコン基板41上のシ
リコン窒化膜34a上にレジストをコートし、露光、現
像により吐出室6や共通液室8などの形状のレジストパ
ターンを得る。このとき、前述したと同様に、シリコン
基板32の個別電極15と吐出室6のパターンの位置が
一致するようにIR光によりアライメントする。
Next, a resist is coated on the silicon nitride film 34a on the silicon substrate 41 in FIG. 9C, and a resist pattern in the shape of the discharge chamber 6 or the common liquid chamber 8 is obtained by exposure and development. At this time, in the same manner as described above, the individual electrodes 15 of the silicon substrate 32 are aligned with the IR light so that the positions of the patterns of the discharge chamber 6 coincide with each other.

【0087】このとき凹部14や個別電極15の長手方
向はシリコン基板32の<110>方向に平行に形成
し、シリコン基板32の<110>方向とシリコン基板
41の<1−12>方向が平行に接合してあるので、吐
出室6の長手方向は必然的にシリコン基板41の<1−
12>方向となる。
At this time, the longitudinal direction of the recess 14 and the individual electrode 15 is formed parallel to the <110> direction of the silicon substrate 32, and the <110> direction of the silicon substrate 32 and the <1-12> direction of the silicon substrate 41 are parallel. Therefore, the discharge chamber 6 inevitably has a longitudinal direction of <1- of the silicon substrate 41.
12> direction.

【0088】そして、レジストの開口部のシリコン窒化
膜34aをドライエッチによりエッチング除去し、レジ
ストを除去する。
Then, the silicon nitride film 34a in the opening of the resist is removed by dry etching to remove the resist.

【0089】次に、同図(d)に示すように、20wt
%、温度80℃の水酸化カリウム水溶液によってシリコ
ン基板41の開口部及びシリコン層42の開口部を異方
性エッチングする。シリコン基板41の吐出室6のパタ
ーンの開口部は長手方向をシリコン基板41の<1−1
2>方向に平行にしているので、吐出室6は長手方向に
(111)面で形成される垂直な隔壁が形成され、シリ
コン層42の貫通口19に対応する部分のパターンの開
口部は長方形の一辺をシリコン層42の<110>方向
に平行にしているので、長方形にそったエッチングが可
能でありエッチング形状が崩れることなく54.7゜の
角度をなすテーパが形成され、吐出室6の並びと平行に
長方形の貫通口(開口)19bが得られる。シリコン層
42のエッチングが2μm進行すると酸化膜43に達
し、エッチングが停止する。
Next, as shown in FIG.
%, The opening of the silicon substrate 41 and the opening of the silicon layer 42 are anisotropically etched with a potassium hydroxide aqueous solution at a temperature of 80 ° C. The opening of the pattern of the discharge chamber 6 of the silicon substrate 41 has a longitudinal direction of <1-1 of the silicon substrate 41.
Since the discharge chamber 6 is parallel to the 2> direction, a vertical partition wall formed by the (111) plane is formed in the longitudinal direction, and the opening of the pattern corresponding to the through hole 19 of the silicon layer 42 is rectangular. Since one side is parallel to the <110> direction of the silicon layer 42, it is possible to perform etching along a rectangle, and a taper forming an angle of 54.7 ° is formed without breaking the etching shape. Rectangular through holes (openings) 19b are obtained in parallel with the arrangement. When the etching of the silicon layer 42 progresses by 2 μm, it reaches the oxide film 43 and the etching stops.

【0090】このとき、前述した同図(b)工程でシリ
コン基板32の貫通口19によって露出している部分の
酸化膜2aを除去しているので、シリコン層42は裏面
からエッチングが進むことになる。表面からのみのエッ
チングでは最終的にインク取り入れ口18の部分にシリ
コン層42が残ってしまい、このシリコン層42を除去
する工程がさらに必要となる。
At this time, since the oxide film 2a of the portion exposed by the through hole 19 of the silicon substrate 32 is removed in the step (b) of the figure, the silicon layer 42 is etched from the back surface. Become. By etching only from the surface, the silicon layer 42 remains in the ink intake port 18 at the end, and a step of removing the silicon layer 42 is further required.

【0091】したがって、このようにシリコン層42を
裏からエッチングすることによって吐出室6および振動
板10の形成と同時にシリコン層42を貫通することが
でき工程を削減し、コストダウンが可能になる。
Therefore, by etching the silicon layer 42 from the back side in this way, it is possible to penetrate the silicon layer 42 at the same time when the ejection chamber 6 and the diaphragm 10 are formed, so that the number of steps can be reduced and the cost can be reduced.

【0092】さらにエッチングを進めると、図16
(a)に示すように、シリコン基板41側のエッチング
も酸化膜43に達する。続いて、フッ酸系エッチング液
によって酸化膜43の露出部分をエッチング除去するこ
とで、同図(b)に示すように、インク取り入れ口18
は完全に貫通する。
When etching is further advanced, FIG.
As shown in (a), the etching on the silicon substrate 41 side also reaches the oxide film 43. Subsequently, the exposed portion of the oxide film 43 is removed by etching with a hydrofluoric acid-based etching solution, whereby the ink intake port 18 is removed as shown in FIG.
Penetrates completely.

【0093】そして、シリコン窒化膜34a及び34b
を熱リン酸などによるウェットエッチあるいはドライエ
ッチによりエッチング除去する。ここでも、このシリコ
ン窒化膜34aおよび34bは除去せずにそのまま残し
ておいても良い。
Then, the silicon nitride films 34a and 34b are formed.
Are removed by wet etching or dry etching with hot phosphoric acid or the like. Here again, the silicon nitride films 34a and 34b may be left as they are without being removed.

【0094】続いて、同図(b)の一点鎖線で示す位置
をダイシングすることによって、ウェハからチップサイ
ズに切り出す。
Subsequently, by dicing the position shown by the alternate long and short dash line in FIG.

【0095】その後、同図(c)に示すように、吐出室
6および共通液室8を保護するようにメタルマスク35
をかぶせて、電極パッド15aの上にあるシリコン層4
2をドライエッチによりエッチング除去する。続いて、
電極パッド上15上の絶縁膜17もドライエッチにより
エッチング除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, the metal mask 35 is formed so as to protect the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8.
The silicon layer 4 overlying the electrode pad 15a.
2 is removed by dry etching. continue,
The insulating film 17 on the electrode pad 15 is also removed by etching by dry etching.

【0096】最後に、同図(d)に示すように、ノズル
4および流体抵抗7を形成したノズル板3を流路基板1
上に接合することによりインクジェットヘッドが完成す
る。
Finally, as shown in FIG. 3D, the nozzle plate 3 having the nozzle 4 and the fluid resistance 7 is attached to the flow path substrate 1.
The ink jet head is completed by bonding it on top.

【0097】なお、この例では、シリコン基板41に
(110)面方位の基板を用いたが、(100)面方位
のシリコン基板を用いることも可能である。この場合に
は、第1のシリコン基板をなすシリコン基板41とシリ
コン層42と第2のシリコン基板32のそれぞれの<1
10>方向を互いに平行とすることによって、吐出室
6、共通液室8、イン取り入れ口18はそれぞれ(11
1)面で構成されるテーパの隔壁で囲まれるエッチング
形状を得ることができ、吐出室6の並びと平行に長方形
のインク取り入れ口18を形成することができる。
In this example, a silicon substrate 41 having a (110) plane orientation is used, but a silicon substrate having a (100) plane orientation can be used. In this case, each of the silicon substrate 41, the silicon layer 42, and the second silicon substrate 32 forming the first silicon substrate <1
By making the 10> directions parallel to each other, the discharge chamber 6, the common liquid chamber 8, and the intake port 18 are respectively (11
It is possible to obtain an etching shape surrounded by a tapered partition wall formed by the surface 1), and it is possible to form a rectangular ink intake port 18 in parallel with the arrangement of the ejection chambers 6.

【0098】また、この例ではSOI基板を用いて振動
板厚さを制御したが、通常のシリコン基板を時間制御で
エッチングを終了して振動板厚さを制御する場合にも同
様の作製方法を取ることができる。
Further, although the diaphragm thickness is controlled by using the SOI substrate in this example, a similar manufacturing method can be applied to the case where the diaphragm thickness is controlled by etching the ordinary silicon substrate by controlling the time. Can be taken.

【0099】次に、本発明の第6実施形態に係るインク
ジェットヘッドについてその製造工程トともに図17及
び図18を参照して説明する。まず、図17(a)に示
すように、流路基板となる(110)面方位の厚さ50
0μmの第1のシリコン基板31に高濃度ボロン拡散層
31aを形成する。
Next, an ink jet head according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 and 18 together with its manufacturing process. First, as shown in FIG. 17A, a thickness 50 in the (110) plane direction, which becomes the flow path substrate, is 50.
A high-concentration boron diffusion layer 31a is formed on a 0 μm first silicon substrate 31.

【0100】具体的には、第1のシリコン基板31をア
ンモニア過水(液温80℃)にて5分、塩酸過水(温度
80℃)にて5分で洗浄した後、その10%のフッ酸に
て30秒間表面の酸化膜を除去し、シリコン基板31の
一面に塗布拡散源をスピンコートによって塗布する。
Specifically, the first silicon substrate 31 was washed with ammonia-hydrogen peroxide mixture (liquid temperature 80 ° C.) for 5 minutes and with hydrochloric acid-hydrogen peroxide mixture (temperature 80 ° C.) for 5 minutes, and then 10% thereof was washed. The oxide film on the surface is removed by hydrofluoric acid for 30 seconds, and one surface of the silicon substrate 31 is coated with a coating diffusion source by spin coating.

【0101】このようにシリコン基板31に塗布拡散源
をスピンコートで塗布する場合、放射状に厚さむら(ス
トライエーション)が発生することがある。そのような
場合には、スピンコート時の風切り及び雰囲気の湿度を
高め塗布拡散源のスピンコート中の乾燥を防ぐため、シ
リコン基板31全体を覆う蓋をかぶせると良い。また、
ストライエーションによって、ドライブ後に、B
層を除去した後の高濃度ボロン拡散層31aの表面に数
十μmのピッチで凹凸が発生し、後の電極基板2となる
第2のシリコン基板32との接合で不良が発生すること
があるので、スピンコート時に均一に塗布することが重
要である。
When the coating diffusion source is applied to the silicon substrate 31 by spin coating as described above, radial thickness unevenness (striation) may occur. In such a case, it is advisable to cover the entire silicon substrate 31 with a lid to cover the entire silicon substrate 31 in order to increase the air flow during spin coating and the humidity of the atmosphere to prevent the coating diffusion source from drying during spin coating. Also,
Due to striation, after driving, B 2 O 3
Unevenness may occur on the surface of the high-concentration boron diffusion layer 31a after removing the layer at a pitch of several tens of μm, and a defect may occur at the joining with the second silicon substrate 32 that will be the electrode substrate 2 later. Therefore, it is important to apply it uniformly during spin coating.

【0102】なお、塗布拡散源としては例えば東京応化
工業製のFMK−58、MMK−40、6MK−37、
3M−23等(いずれも商品名)を用いることができる
が、その他のものを用いることもできる。ここでは塗布
拡散源に上記3M−23(商品名)を用いた。これは比
較的ボロン濃度の低い塗布拡散源であり、スピンコート
後に常温で乾燥するので、塗布後のベークを特に入れな
くてもよいが、ボロン濃度の高い塗布拡散源を用いる場
合にはスピンコート後にベークを入れたほうがよい。
As the coating diffusion source, for example, FMK-58, MMK-40, 6MK-37 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo,
3M-23 and the like (both are trade names) can be used, but other materials can also be used. Here, the above 3M-23 (trade name) was used as the coating diffusion source. This is a coating diffusion source with a relatively low boron concentration, and since it is dried at room temperature after spin coating, it is not necessary to bake after coating, but when using a coating diffusion source with a high boron concentration, spin coating is required. You had better bake it later.

【0103】塗布拡散源の塗布後、窒素を流した温度8
00℃の炉の中にロードする。その後、10分間は窒素
に濃度2〜3%の酸素を混入する。この酸素は拡散源に
含まれる有機物を酸化して飛ばすために用いられる。そ
の後、炉の温度を6℃/分のレートで1125℃まで上
昇させ、その状態で40分保持した後、3℃/分のレー
トで800℃まで下げシリコン基板31を取り出す。
After the application of the diffusion source, the temperature at which nitrogen was flowed was set to 8
Load in 00 ° C oven. After that, oxygen having a concentration of 2 to 3% is mixed with nitrogen for 10 minutes. This oxygen is used to oxidize and fly away the organic matter contained in the diffusion source. After that, the temperature of the furnace is raised to 1125 ° C. at a rate of 6 ° C./minute, held in that state for 40 minutes, then lowered to 800 ° C. at a rate of 3 ° C./minute, and the silicon substrate 31 is taken out.

【0104】次いで、上述したようにシリコン基板31
の高濃度ボロン拡散層31aを形成した後、高濃度ボロ
ン拡散層31aの表面に形成されたB層をフッ酸
により除去する。B層の下にシリコンとボロンの
化合物層が形成されており、これを除去する場合は、酸
化することによってフッ酸で除去できるようになる。こ
のように酸化してフッ酸でシリコンとボロンの化合物層
を除去しても、ボロンの拡散されたシリコン基板31の
表面にはマイクロラフネスが生じているので、後に行う
直接接合で接合することができない。
Then, as described above, the silicon substrate 31 is used.
After the high-concentration boron diffusion layer 31a is formed, the B 2 O 3 layer formed on the surface of the high-concentration boron diffusion layer 31a is removed by hydrofluoric acid. A compound layer of silicon and boron is formed under the B 2 O 3 layer, and when it is removed, it can be removed with hydrofluoric acid by oxidizing. Even if the compound layer of silicon and boron is oxidized and removed with hydrofluoric acid in this way, since microroughness is generated on the surface of the silicon substrate 31 in which boron is diffused, it is possible to perform direct bonding later. Can not.

【0105】そこで、更にCMP(Chemical-Mechani
cal-Polishing)研磨を行って、シリコンとボロンの化
合物層ごと除去し、シリコン基板31の表面として直接
接合可能な表面性(表面粗さRa=5nm以下)を得
る。CMP研磨では、最表面を1000Å以下の研磨量
で面内均一に研磨することができるので、高濃度ボロン
拡散層21aの変化は微量である。この場合、その研磨
量を見込んでボロンを拡散させる拡散条件を決定すれば
よい。また、酸化してフッ酸処理してシリコンとボロン
の化合物層を除去してからCMP研磨を行ってもよい。
Therefore, further CMP (Chemical-Mechani)
(Cal-Polishing) polishing is performed to remove the compound layer of silicon and boron, and surface properties (surface roughness Ra = 5 nm or less) that can be directly bonded to the surface of the silicon substrate 31 are obtained. In CMP polishing, the outermost surface can be uniformly polished in-plane with a polishing amount of 1000 Å or less, and therefore the change in the high-concentration boron diffusion layer 21a is small. In this case, the diffusion condition for diffusing boron may be determined in consideration of the polishing amount. Alternatively, CMP polishing may be performed after the compound layer of silicon and boron is removed by oxidation and hydrofluoric acid treatment.

【0106】一方、同図(b)に示すように、別の工程
で電極基板2となる第2のシリコン基板32を製作す
る。ここでは、両面研磨の厚さ600μmの結晶面方位
(100)の両面研磨した第2のシリコン基板32に熱
酸化膜2aを形成し、この熱酸化膜2aにエッチングに
より凹部14を形成し、凹部14内に個別の電極15、
絶縁層17等を形成した。なお、凹部14や個別の電極
15の吐出室長手方向は第2のシリコン基板32(電極
基板2)の結晶軸<110>方向に平行に形成する。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, a second silicon substrate 32 which will be the electrode substrate 2 is manufactured in another step. Here, a thermal oxide film 2a is formed on a double-side polished second silicon substrate 32 having a crystal plane orientation (100) with a thickness of 600 μm, and the concave portion 14 is formed by etching on the thermal oxide film 2a. Individual electrodes 15 in 14,
The insulating layer 17 and the like are formed. The recess 14 and the individual electrodes 15 are formed so that the longitudinal direction of the discharge chamber is parallel to the crystal axis <110> direction of the second silicon substrate 32 (electrode substrate 2).

【0107】そして、これらの第1のシリコン基板31
を第2のシリコン基板32上に直接接合で接合する。こ
こでは、減圧下においてプリボンドしたものを1000
℃、2時間の熱処理をすることにより接合した。このと
き結晶面方位(110)の第1のシリコン基板31の結
晶軸<1−12>方向と結晶面方位(100)の第2の
シリコン基板32の結晶軸<110>方向とが平行とな
るように貼り合わる。
Then, these first silicon substrate 31
Are directly bonded onto the second silicon substrate 32. Here, 1000 is obtained by pre-bonding under reduced pressure.
Bonding was performed by heat treatment at 2 ° C. for 2 hours. At this time, the crystal axis <1-12> direction of the first silicon substrate 31 having the crystal plane orientation (110) is parallel to the crystal axis <110> direction of the second silicon substrate 32 having the crystal plane orientation (100). To stick together.

【0108】続いて、前述した第5実施形態で説明した
図14(c)、(d)、図15(a)、(b)と同様の
工程を経て、図17(c)に示す構造を得る。
Subsequently, the structure shown in FIG. 17C is obtained through the same steps as those of FIGS. 14C, 14D, 15A and 15B described in the fifth embodiment. obtain.

【0109】次に、30wt%の水酸化カリウム水溶液
によって温度80℃にてシリコン基板31の露出部分の
異方性エッチングを行う。シリコン基板31の下側は高
濃度ボロン層31aが形成されているので周知のごとく
高濃度ボロン層のエッチレートが低くなる。しかし、高
濃度ボロン層31aでは低濃度の水酸化カリウム水溶液
でエッチレートが非常に小さくなるので、本例のような
高濃度の水酸化カリウム水溶液ではエッチレートの低下
が小さい。
Next, the exposed portion of the silicon substrate 31 is anisotropically etched at a temperature of 80 ° C. with a 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution. Since the high-concentration boron layer 31a is formed on the lower side of the silicon substrate 31, as is well known, the etching rate of the high-concentration boron layer is low. However, in the high-concentration boron layer 31a, the etching rate becomes very small in the low-concentration potassium hydroxide aqueous solution, and therefore, the decrease in the etching rate is small in the high-concentration potassium hydroxide aqueous solution as in this example.

【0110】ここでは、同図(c)に示すように、シリ
コン基板31の窒化膜34a側からのエッチングが80
μm進行した時点では、2μmの高濃度ボロン層31a
は貫通口19側からのエッチングにより貫通されてい
た。このとき、シリコン基板31は(110)基板を用
いているので、貫通口19の長手方向(紙面垂直方向)
はシリコン基板32の結晶軸が一致しないので若干横方
向にエッチングが進行する。
Here, as shown in FIG. 9C, the etching from the nitride film 34a side of the silicon substrate 31 is performed by 80.
2 μm high-concentration boron layer 31a at the time of proceeding μm
Was penetrated by etching from the through hole 19 side. At this time, since the (110) substrate is used as the silicon substrate 31, the longitudinal direction of the through-hole 19 (the direction perpendicular to the paper surface).
Since the crystal axes of the silicon substrate 32 do not coincide with each other, the etching proceeds slightly laterally.

【0111】次に、エッチング液をIPA(イソプロピ
ルアルコール)を過飽和状態に添加した30wt%の水
酸化カリウム水溶液に変えて、温度80℃にて異方性エ
ッチングを行う。このエッチング液では(110)面の
エッチングは1.5μm/分の速さで進行する。このエ
ッチング液では高濃度ボロン層31aに達すると、エッ
チレートは急激に低下する。エッチング終了時にはエッ
チレート比は1/150に低下しており、同図(d)に
示すように、厚さ2μmの振動板10が得られた。
Then, the etching solution is changed to a 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution to which IPA (isopropyl alcohol) is added in a supersaturated state, and anisotropic etching is performed at a temperature of 80.degree. With this etching solution, the etching of the (110) plane proceeds at a rate of 1.5 μm / min. When this etching solution reaches the high-concentration boron layer 31a, the etching rate sharply decreases. At the end of etching, the etching rate ratio was reduced to 1/150, and as shown in FIG. 7D, the diaphragm 10 having a thickness of 2 μm was obtained.

【0112】このとき、貫通口19に対応する部分第1
のシリコン基板31は両面からエッチングが進み貫通す
る。ここで、(110)面方位の第1のシリコン基板3
1の結晶方向<1−12>と(100)面方位の第2の
シリコン基板32の結晶方向<110>が平行となるよ
うに貼り合わせてあるので、シリコン基板31の吐出室
6は長手方向の隔壁が(111)面で形成される垂直
壁、シリコン基板32の貫通口19は(111)面で形
成されるテーパで囲まれる長方形が得られる。
At this time, the first portion corresponding to the through hole 19
The silicon substrate 31 is etched from both sides and penetrates. Here, the first silicon substrate 3 having the (110) plane orientation
Since the crystal orientation <1-12> of 1 and the crystal orientation <110> of the second silicon substrate 32 having the (100) plane orientation are parallel to each other, the discharge chamber 6 of the silicon substrate 31 has a longitudinal direction. The partition walls are vertical walls formed by the (111) plane, and the through-hole 19 of the silicon substrate 32 is a rectangle surrounded by the taper formed by the (111) plane.

【0113】本実施形態では、上述したように、第1の
シリコン基板31のエッチング液を途中で変えている。
すなわち、最初のエッチング液は高濃度ボロン層であっ
てもエッチングが進行するものを選んだ。例えば30w
t%以上の高濃度の水酸化カリウム水溶液を用いる。高
濃度の水酸化カリウム水溶液であってもエッチレートは
低下するが、2μm程度の高濃度ボロン層をエッチング
することは可能である。次いで、2番目のエッチング液
はIPAを添加した水酸化カリウム水溶液あるいは低濃
度の水酸化カリウム水溶液、EDPなど高濃度ボロン層
でのエッチレートが小さくなるエッチング液を選んでい
る。高濃度ボロン層に到達するとエッチレートが急激に
減少して、高濃度ボロン層31aのみが残留する。
In the present embodiment, as described above, the etching solution for the first silicon substrate 31 is changed on the way.
That is, the first etching solution was selected so that the etching could proceed even in the high-concentration boron layer. For example, 30w
A high-concentration potassium hydroxide aqueous solution of t% or more is used. Even with a high-concentration potassium hydroxide aqueous solution, the etching rate decreases, but it is possible to etch a high-concentration boron layer having a thickness of about 2 μm. Next, as the second etching solution, an aqueous solution of potassium hydroxide added with IPA or an aqueous solution of low concentration potassium hydroxide, or an etching solution such as EDP having a small etching rate in a high concentration boron layer is selected. When reaching the high-concentration boron layer, the etching rate is rapidly reduced, and only the high-concentration boron layer 31a remains.

【0114】以上の条件により振動板10の厚さは3σ
で2±0.08μm、エッチング表面性はRa=0.0
1μmのものが得られた。水酸化カリウム水溶液ではE
DP(エチレンジアミンピロカテコール)に比べ、ボロ
ン濃度に対するエッチレートの低下が小さい。しかし、
水酸化カリウム水溶液にIPAを添加した場合、IPA
を添加しない水酸化カリウム水溶液よりもボロン濃度の
低い(110)面のエッチレートにたいする高濃度ボロ
ン拡散層のエッチレート比(高濃度ボロン拡散層のエッ
チレート/(110)面のエッチレート)が小さくな
る。なお、IPAは沸点が低く熱を加えると蒸発が激し
いので、蒸気を冷却して液化しエッチング槽に戻してや
る環流装置を付けるのが好ましい。
Under the above conditions, the thickness of the diaphragm 10 is 3σ.
2 ± 0.08 μm, etching surface property Ra = 0.0
The thickness of 1 μm was obtained. E in potassium hydroxide aqueous solution
Compared to DP (ethylenediaminepyrocatechol), the decrease in etch rate with respect to the boron concentration is small. But,
When IPA is added to the aqueous potassium hydroxide solution, IPA
The etch rate ratio of the high-concentration boron diffusion layer (etch rate of high-concentration boron diffusion layer / etch rate of (110) surface) to the etching rate of the (110) plane having a lower boron concentration than that of the potassium hydroxide solution without addition of Become. Since IPA has a low boiling point and evaporates significantly when heat is applied, it is preferable to attach a recirculation device for cooling the vapor to liquefy it and returning it to the etching tank.

【0115】次に、図18(a)に示すように、前記実
施形態と同様にシリコン窒化膜34a及び34bを熱リ
ン酸などによるウェットエッチによりエッチング除去す
る。ここでも、このシリコン窒化膜34a及び34bは
除去せずにそのまま残しておいても良い。続いて、一点
鎖線で示す位置をダイシングすることによって、ウェハ
からチップサイズに切り出す。
Next, as shown in FIG. 18A, the silicon nitride films 34a and 34b are removed by wet etching with hot phosphoric acid or the like as in the above-described embodiment. Here again, the silicon nitride films 34a and 34b may be left as they are without being removed. Subsequently, by dicing the position indicated by the alternate long and short dash line, the wafer is cut into a chip size.

【0116】その後、同図(b)に示すように、吐出室
6および共通液室8を保護するようにメタルマスク35
をかぶせて、電極パッド15aの上にあるボロン拡散層
31aをドライエッチによりエッチング除去する。続い
て、電極パッド15a上の絶縁膜17もドライエッチに
よりエッチング除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 11B, the metal mask 35 is formed so as to protect the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8.
Then, the boron diffusion layer 31a on the electrode pad 15a is removed by dry etching. Then, the insulating film 17 on the electrode pad 15a is also removed by dry etching.

【0117】最後に、同図(c)に示すように、ノズル
4および流体抵抗部7を形成したノズル板3を第1のシ
リコン基板31からなる流路基板1に接合することによ
りインクジェットヘッドが完成する。
Finally, as shown in FIG. 11C, the nozzle plate 3 having the nozzle 4 and the fluid resistance portion 7 is bonded to the flow path substrate 1 made of the first silicon substrate 31 to form an ink jet head. Complete.

【0118】なお、ここでは、第1のシリコン基板31
に(110)面方位の基板を用いたが、前記実施形態と
同様に(100)面方位のシリコン基板を用いることも
可能である。この場合、第1のシリコン基板31と第2
のシリコン基板32のそれぞれの<110>方向を互い
に平行とすることによって、吐出室6、共通液室8、イ
ンク取り入れ口18はそれぞれ(111)面で構成され
るテーパの隔壁で囲まれるエッチング形状を得ることが
でき、吐出室6の並びと平行に長方形のインク取り入れ
口18を形成することができる。
In this case, the first silicon substrate 31 is used.
Although the substrate having the (110) plane orientation is used for the above, it is also possible to use the silicon substrate having the (100) plane orientation as in the above embodiment. In this case, the first silicon substrate 31 and the second silicon substrate 31
By making the <110> directions of the silicon substrate 32 in parallel with each other, the discharge chamber 6, the common liquid chamber 8, and the ink intake port 18 are each etched in such a shape that they are surrounded by the tapered partition wall formed by the (111) plane. The rectangular ink intake port 18 can be formed in parallel with the arrangement of the ejection chambers 6.

【0119】なお、上記各実施形態においては、主とし
て本発明を振動板変位方向とインク滴吐出方向が同じに
なるサイドシュータ方式のインクジェットヘッドに適用
したが、前述したように振動板変位方向とインク滴吐出
方向と直交するエッジシュータ方式のインクジェットヘ
ッドにも同様に適用することができる。また、圧力発生
手段として振動板と電極間の静電力を利用する静電型イ
ンクジェットヘッドに適用した例で説明したが、圧電素
子等を利用してノズルに連通した吐出室の容積を変化さ
せてインク液滴の吐出を行なうピエゾ型インクジェット
ヘッド、あるいは、発熱素子を利用して吐出室内のイン
クを膨張させてインク液滴の吐出を行うサーマル型イン
クジェットヘッドにも適用することができる。
In each of the above embodiments, the present invention is mainly applied to a side shooter type ink jet head in which the displacement direction of the diaphragm and the ink droplet ejection direction are the same. It can be similarly applied to an inkjet head of an edge shooter system that is orthogonal to the droplet discharge direction. In addition, although an example of application to an electrostatic inkjet head that uses electrostatic force between a diaphragm and electrodes as pressure generating means has been described, it is possible to change the volume of the discharge chamber communicating with the nozzle by using a piezoelectric element or the like. The invention can also be applied to a piezo-type inkjet head that ejects ink droplets, or a thermal-type inkjet head that ejects ink droplets by expanding ink in the ejection chamber using a heating element.

【0120】[0120]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係るイ
ンクジェットヘッドによれば、第2のシリコン基板と第
1のシリコン基板とを貼り合わせた後に第2のシリコン
基板にインク供給のための貫通口が形成されているの
で、基板強度が高くなって製作工程途中の破損などの歩
留まりの低下を防ぐことができ、低コスト化を図れる。
As described above, according to the ink jet head of the first aspect, the ink is supplied to the second silicon substrate after the second silicon substrate and the first silicon substrate are bonded to each other. Since the through-holes are formed, the substrate strength is increased, and it is possible to prevent a decrease in yield such as breakage during the manufacturing process and to reduce costs.

【0121】請求項2に係るインクジェットヘッドによ
れば、請求項1に係るインクジェットヘッドにおいて、
インク供給のための貫通口が異方性エッチングにより形
成されているので、大きなインク取り入れ口を低コスト
で形成できる。
According to the ink-jet head of the second aspect, in the ink-jet head of the first aspect,
Since the through hole for supplying ink is formed by anisotropic etching, a large ink intake port can be formed at low cost.

【0122】請求項3に係るインクジェットヘッドによ
れば、第1のシリコン基板の共通液室の幅よりも第2の
シリコン基板の共通液室と連通するインク供給のための
貫通口の幅を小さくしたので、共通液室の壁面が鋸状に
なってもインクの流れを妨げることがなく、効率的なイ
ンク供給を行うことができる。
According to the ink jet head of the third aspect, the width of the through-hole for supplying ink, which communicates with the common liquid chamber of the second silicon substrate, is smaller than the width of the common liquid chamber of the first silicon substrate. Therefore, even if the wall surface of the common liquid chamber has a saw-tooth shape, the ink flow is not obstructed, and efficient ink supply can be performed.

【0123】請求項4に係るインクジェットヘッドによ
れば、第2のシリコン基板にインク供給のための複数の
分割された貫通口を有しているので、圧着工程などの破
損し易い工程においても歩留まり良く作製できる。
According to the ink jet head of the fourth aspect, since the second silicon substrate has a plurality of divided through holes for supplying ink, the yield is improved even in a process such as a pressure bonding process which is easily damaged. It can be manufactured well.

【0124】請求項5に係るインクジェットヘッドによ
れば、第2のシリコン基板にインク供給のための貫通口
を有し、第1のシリコン基板にインク供給のための貫通
口と吐出室とに連通する開口を有し、この開口が複数に
分割されているので、貫通口形成時に第2のシリコン基
板の酸化膜が破損することを防止することができ、また
クロストークを低減することができる。
According to the ink jet head of the fifth aspect, the second silicon substrate has the through hole for supplying ink, and the first silicon substrate communicates with the through hole for supplying ink and the discharge chamber. Since the opening is formed and the opening is divided into a plurality of portions, it is possible to prevent the oxide film of the second silicon substrate from being damaged when forming the through hole, and reduce crosstalk.

【0125】請求項6に係るインクジェットヘッドによ
れば、請求項1乃至5のいずれかのインクジェットヘッ
ドであって、第2のシリコン基板が(110)面方位で
あるので、貫通口がシリコン基板の<110>に一致さ
せて形成することで貫通口長手方向のテーパが現れず、
チップ周囲までのマージンを小さくすることができ、ま
た、<112>方向に一致させて形成することで貫通口
の壁面が基板表面に垂直になり、貫通口の大きさを小さ
くすることができて基板強度が大きくなって作製中の歩
留まりが向上する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the ink jet head according to any one of the first to fifth aspects, wherein the second silicon substrate has a (110) plane orientation, so that the through-hole is made of the silicon substrate. By forming it to match <110>, the taper in the longitudinal direction of the through hole does not appear,
It is possible to reduce the margin up to the periphery of the chip, and the wall surface of the through hole becomes vertical to the substrate surface by forming it so as to match the <112> direction, and the size of the through hole can be reduced. The substrate strength is increased and the yield during manufacturing is improved.

【0126】請求項7に係るインクジェットヘッドによ
れば、請求項1乃至5のいずれかのインクジェットヘッ
ドであって、第2のシリコン基板が(100)面方位で
あり、貫通口がシリコン基板の<011>方向に一致さ
せて形成されているので、貫通口の壁面が基板表面に垂
直になり、貫通口の大きさを小さくすることができて基
板強度が大きくなって作製中の歩留まりが向上する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an ink jet head according to any one of the first to fifth aspects, wherein the second silicon substrate has a (100) plane orientation and Since it is formed so as to match the 011> direction, the wall surface of the through hole becomes vertical to the substrate surface, the size of the through hole can be reduced, the substrate strength is increased, and the yield during fabrication is improved. .

【0127】請求項8に係るインクジェットヘッドによ
れば、(100)面方位の第2のシリコン基板にインク
供給のための貫通口が異方性エッチングにより形成され
ており、(100)面方位の第1のシリコン基板の<1
10>方向と第2のシリコン基板の<110>方向が平
行であるので、吐出室を(111)面で囲まれる形状に
形成して高密度に並べることができ、貫通口も(11
1)面で囲まれる長方形状に形成できて、高密度化を図
れ、インク供給効率が向上し、高周波数駆動による高速
印字が可能になる。
According to the ink jet head of the eighth aspect, the through holes for supplying the ink are formed by anisotropic etching in the second silicon substrate having the (100) plane orientation. <1 of the first silicon substrate
Since the <10> direction of the second silicon substrate and the <110> direction of the second silicon substrate are parallel to each other, the discharge chambers can be formed in a shape surrounded by the (111) planes and can be arranged at a high density, and the through holes can also be formed in the (11) direction.
1) It can be formed in a rectangular shape surrounded by the surface, can achieve high density, improve ink supply efficiency, and enable high speed printing by high frequency driving.

【0128】請求項9に係るインクジェットヘッドによ
れば、(100)面方位の第2のシリコン基板にインク
供給のための貫通口が異方性エッチングにより形成され
ており、(110)面方位の第1のシリコン基板の<1
−12>方向と第2のシリコン基板の<110>方向が
平行である構成としたので、吐出室を(111)面で囲
まれる形状に形成して高密度に並べることができ、貫通
口も(111)面で囲まれる長方形状に形成できて、高
密度化を図れ、インク供給効率が向上し、高周波数駆動
による高速印字が可能になる。
According to the ink jet head of the ninth aspect, the through holes for ink supply are formed by anisotropic etching in the second silicon substrate having the (100) plane orientation, and the (110) plane orientation is provided. <1 of the first silicon substrate
Since the −12> direction and the <110> direction of the second silicon substrate are parallel to each other, the discharge chambers can be formed in a shape surrounded by the (111) planes and can be arranged at a high density, and the through holes can also be formed. It can be formed in a rectangular shape surrounded by the (111) plane, which can achieve high density, improve ink supply efficiency, and enable high-speed printing by high-frequency driving.

【0129】請求項10に係るインクジェットヘッドに
よれば、第1のシリコン基板が(100)面方位のベー
スウェハと(100)面方位のボンドウェハを貼り合わ
せてなるSOI基板からなり、第2のシリコン基板が
(100)面方位のシリコン基板からなり、(100)
面方位のベースウェハの<110>方向とボンドウェハ
の<110>方向と第2のシリコン基板の<110>方
向が互いに平行であるので、ボンドウエハの開口を貫通
口に連続的に連通させることができる。
According to the ink jet head of the tenth aspect, the first silicon substrate is an SOI substrate obtained by bonding a base wafer having a (100) plane orientation and a bond wafer having a (100) plane orientation, and a second silicon substrate. The substrate is a silicon substrate having a (100) plane orientation,
Since the <110> direction of the base wafer, the <110> direction of the bond wafer, and the <110> direction of the second silicon substrate in the plane orientation are parallel to each other, the opening of the bond wafer can be continuously communicated with the through hole. .

【0130】請求項11に係るインクジェットヘッドに
よれば、第1のシリコン基板が(110)面方位のベー
スウェハと(100)面方位のボンドウェハを貼り合わ
せてなるSOI基板からなり、第2のシリコン基板が
(100)面方位のシリコン基板からなり、、(11
0)面方位のベースウェハの<1−12>方向とボンド
ウェハの<110>方向と第2のシリコン基板の<11
0>方向が平行であるので、ボンドウエハの開口を貫通
口に連続的に連通させることができる。
According to the ink jet head of the eleventh aspect, the first silicon substrate is the SOI substrate formed by bonding the base wafer having the (110) plane orientation and the bond wafer having the (100) plane orientation, and the second silicon substrate is used. The substrate is a silicon substrate having a (100) plane orientation, and (11
0) plane orientation <1-12> direction of the base wafer, <110> direction of the bond wafer and <11> of the second silicon substrate
Since the 0> directions are parallel, the opening of the bond wafer can be continuously communicated with the through hole.

【0131】請求項12に係るインクジェットヘッドに
よれば、第2のシリコン基板にインク供給のための貫通
口が異方性エッチングにより形成され、第1のシリコン
基板の貫通口に対応する部分が第2のシリコン基板との
接合面側から異方性エッチングされて開口されているの
で、吐出室の形成のための異方性エッチングにより同時
にインク取り入れ口を形成することができ、製造工程を
削減でき、コストダウンを図れる。
According to the ink jet head of the twelfth aspect, the through hole for ink supply is formed in the second silicon substrate by anisotropic etching, and the portion corresponding to the through hole of the first silicon substrate is the first hole. Since the opening is formed by anisotropic etching from the bonding surface side of the second silicon substrate, the ink intake port can be formed at the same time by anisotropic etching for forming the ejection chamber, and the manufacturing process can be reduced. The cost can be reduced.

【0132】請求項13に係るインクジェットヘッドの
製造方法によれば、請求項12に係るインクジェットヘ
ッドを製造する製造方法であって、第1のシリコン基板
の貫通口に対応する部分が高濃度ボロン層からなり、第
1のシリコン基板が第2のシリコン基板との接合面側か
ら異方性エッチングする工程で、初めは高濃度ボロン層
に対するエッチレートが大きいエッチング液で、引き続
き高濃度ボロン層に対するエッチレートが小さいエッチ
ング液で順次エッチングを行うので、高濃度ボロン層を
有する場合でも、吐出室の形成のための異方性エッチン
グにより同時にインク取り入れ口を形成することがで
き、製造工程を削減でき、コストダウンを図れる。
According to the ink jet head manufacturing method of the thirteenth aspect, there is provided the ink jet head manufacturing method of the twelfth aspect, wherein the portion corresponding to the through hole of the first silicon substrate is a high concentration boron layer. In the step of anisotropically etching the first silicon substrate from the bonding surface side with the second silicon substrate, an etching solution with a high etching rate for the high concentration boron layer is first used, and then an etching solution for the high concentration boron layer is continuously used. Since etching is performed sequentially with an etching solution having a small rate, even if a high-concentration boron layer is provided, it is possible to simultaneously form the ink intake port by anisotropic etching for forming the ejection chamber, and it is possible to reduce the manufacturing process. The cost can be reduced.

【0133】請求項14に係るインクジェットヘッドに
よれば、第2のシリコン基板および第1のシリコン基板
の面がすべて研磨面である構成としたので、第1のシリ
コン基板と第2のシリコン基板を接合するときのアライ
メント時にIR像が鮮明に得られ精密にアライメントが
可能となり、バラツキが少なく歩留まりが向上する。
According to the ink jet head of the fourteenth aspect, since the surfaces of the second silicon substrate and the first silicon substrate are all polished surfaces, the first silicon substrate and the second silicon substrate are An IR image can be clearly obtained at the time of alignment at the time of joining, and precise alignment can be performed, resulting in less variation and improved yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの分解斜視説明図
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating an inkjet head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同ヘッドのノズル板を除いた上面説明図FIG. 2 is an explanatory top view of the same head without a nozzle plate.

【図3】同ヘッドの吐出室長辺方向に沿う模式的断面説
明図
FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view along the long side direction of the ejection chamber of the same head.

【図4】同ヘッドの吐出室短辺方向に沿う模式的断面説
明図
FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view along the short side direction of the ejection chamber of the same head.

【図5】同ヘッドの製造工程の説明に供する模式的断面
説明図
FIG. 5 is a schematic cross-sectional explanatory diagram for explaining the manufacturing process of the head.

【図6】図5に続く工程の説明に供する模式的断面説明
FIG. 6 is a schematic cross-sectional explanatory view for explaining the process following FIG.

【図7】図6に続く工程の説明に供する模式的断面説明
FIG. 7 is a schematic cross-sectional explanatory diagram for explaining the process following FIG.

【図8】本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘ
ッドのノズル板を除いた平面説明図
FIG. 8 is an explanatory plan view of the inkjet head according to the second embodiment of the present invention, excluding the nozzle plate.

【図9】本発明の第3実施形態に係るインクジェットヘ
ッドのノズル板を除いた平面説明図
FIG. 9 is an explanatory plan view of the inkjet head according to the third embodiment of the present invention, excluding the nozzle plate.

【図10】本発明の第4実施形態に係るインクジェット
ヘッドの第1例を説明する第2のシリコン基板(電極基
板)の平面説明図
FIG. 10 is an explanatory plan view of a second silicon substrate (electrode substrate) illustrating a first example of an inkjet head according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】同ヘッドの第2例を説明する第2のシリコン
基板(電極基板)の平面説明図
FIG. 11 is an explanatory plan view of a second silicon substrate (electrode substrate) for explaining a second example of the head.

【図12】同ヘッドの第3例を説明する第2のシリコン
基板(電極基板)の平面説明図
FIG. 12 is an explanatory plan view of a second silicon substrate (electrode substrate) for explaining a third example of the head.

【図13】本発明の第5実施形態に係るインクジェット
ヘッドの吐出室長辺方向に沿う模式的断面説明図
FIG. 13 is a schematic cross-sectional explanatory view along the long side direction of the ejection chamber of the inkjet head according to the fifth embodiment of the present invention.

【図14】同ヘッドの製造工程を説明する説明図FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the head.

【図15】図14に続く工程を説明する説明図15 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図16】図15に続く工程を説明する説明図16 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図17】本発明の第6実施形態に係るインクジェット
ヘッドをその製造工程とともに説明する説明図
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating an inkjet head according to a sixth embodiment of the present invention together with its manufacturing process.

【図18】FIG. 18

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…流路基板、2…電極基板、2a…熱酸化膜、3…ノ
ズル板、4…ノズル、6…吐出室、8…共通液室、10
…振動板、15…電極、18…インク取り入れ口、1
9、39…貫通口、31…第1のシリコン基板、31a
…高濃度ボロン拡散層、32…第2のシリコン基板、3
8…開口、41…ベースウエハ、42…ボンドウエハ、
43…酸化膜層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path substrate, 2 ... Electrode substrate, 2a ... Thermal oxide film, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle, 6 ... Discharge chamber, 8 ... Common liquid chamber, 10
... diaphragm, 15 ... electrode, 18 ... ink intake port, 1
9, 39 ... Through hole, 31 ... First silicon substrate, 31a
... High-concentration boron diffusion layer, 32 ... Second silicon substrate, 3
8 ... Opening, 41 ... Base wafer, 42 ... Bond wafer,
43 ... an oxide film layer.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年7月18日(2001.7.1
8)
[Submission date] July 18, 2001 (2001.7.1)
8)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図18[Name of item to be corrected] Fig. 18

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図18】図17に続く工程を説明する説明図FIG. 18 is an explanatory diagram explaining a step following FIG. 17;

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室内のインクを加圧す
る圧力発生手段とを備え、前記吐出室の隔壁を形成する
第1のシリコン基板と前記圧力発生手段の少なくとも一
部を設ける第2のシリコン基板とを貼り合わせたインク
ジェットヘッドにおいて、前記第1のシリコン基板と第
2のシリコン基板とを貼り合わせた後に前記第2のシリ
コン基板にインク供給のための貫通口が形成されている
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A first silicon substrate comprising a nozzle for ejecting an ink droplet, an ejection chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, and forming a partition wall of the ejection chamber. An inkjet head in which a second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means is bonded, and the first silicon substrate and the second silicon substrate are bonded to each other, and then the second silicon substrate is bonded to the second silicon substrate. An ink jet head having a through hole for supplying ink.
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記インク供給のための貫通口が異方性エッ
チングにより形成されていることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
2. The inkjet head according to claim 1, wherein the through hole for supplying the ink is formed by anisotropic etching.
【請求項3】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室に連通する共通液室
と、前記吐出室内のインクを加圧する圧力発生手段とを
備え、前記吐出室の隔壁を形成する第1のシリコン基板
と前記圧力発生手段の少なくとも一部を設ける第2のシ
リコン基板とを貼り合わせたインクジェットヘッドにお
いて、前記第1のシリコン基板に前記共通液室を有し、
前記第2のシリコン基板に前記共通液室と連通するイン
ク供給のための貫通口を有し、この貫通口の幅が前記共
通液室の幅より小さいことを特徴とするインクジェット
ヘッド。
3. A nozzle for ejecting an ink droplet, an ejection chamber communicating with this nozzle, a common liquid chamber communicating with this ejection chamber, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, An ink jet head in which a first silicon substrate forming a partition of a chamber and a second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means are bonded together, and the common liquid chamber is provided in the first silicon substrate. ,
An ink jet head, characterized in that the second silicon substrate has a through hole for supplying ink, which communicates with the common liquid chamber, and the width of the through hole is smaller than the width of the common liquid chamber.
【請求項4】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、前記吐出室内のインクを加圧す
る圧力発生手段とを備え、前記吐出室の隔壁を形成する
第1のシリコン基板と前記圧力発生手段の少なくとも一
部を設ける第2のシリコン基板とを貼り合わせたインク
ジェットヘッドにおいて、前記第2のシリコン基板にイ
ンク供給のための貫通口を有し、この貫通口が複数に分
割されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
4. A first silicon substrate comprising a nozzle for ejecting an ink droplet, an ejection chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, and forming a partition wall of the ejection chamber. An ink jet head in which a second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means is bonded together, and the second silicon substrate has a through hole for supplying ink, and the through hole is divided into a plurality of holes. Inkjet head characterized by being provided.
【請求項5】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室内のインクを加圧す
る圧力発生手段とを備え、前記吐出室の隔壁を形成する
第1のシリコン基板と前記圧力発生手段の少なくとも一
部を設ける第2のシリコン基板とを貼り合わせたインク
ジェットヘッドにおいて、前記第2のシリコン基板にイ
ンク供給のための貫通口を有し、前記第1のシリコン基
板に前記貫通口と前記吐出室とに連通する複数の分割さ
れた開口を有することを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
5. A first silicon substrate comprising a nozzle for ejecting an ink droplet, an ejection chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, and forming a partition wall of the ejection chamber. And a second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means, wherein the second silicon substrate has a through hole for ink supply, and the first silicon substrate is provided with An inkjet head having a plurality of divided openings communicating with the through-hole and the discharge chamber.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記第2のシリコン基板が
(110)面方位であり、この第2のシリコン基板の<
110>又は<112>方向に一致させて前記貫通口が
形成されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
6. The inkjet head according to any one of claims 1 to 5, wherein the second silicon substrate has a (110) plane orientation, and
An ink jet head, wherein the through-hole is formed so as to match the 110> or <112> direction.
【請求項7】 請求項1乃至5のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記第2のシリコン基板が
(100)面方位であり、この第2のシリコン基板の<
011>方向に一致させて前記貫通口が形成されている
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
7. The inkjet head according to any one of claims 1 to 5, wherein the second silicon substrate has a (100) plane orientation, and
The inkjet head is characterized in that the through-hole is formed so as to coincide with the 011> direction.
【請求項8】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室内のインクを加圧す
る圧力発生手段とを備え、前記吐出室の隔壁を形成する
第1のシリコン基板と前記圧力発生手段の少なくとも一
部を設ける第2のシリコン基板とを貼り合わせたインク
ジェットヘッドにおいて、(100)面方位の第2のシ
リコン基板にインク供給のための貫通口が異方性エッチ
ングにより形成され、(100)面方位の第1のシリコ
ン基板の<110>方向と第2のシリコン基板の<11
0>方向が平行であることを特徴とするインクジェット
ヘッド。
8. A first silicon substrate comprising a nozzle for ejecting an ink drop, an ejection chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, and forming a partition wall of the ejection chamber. In the ink jet head in which the second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means is bonded, the through hole for supplying ink is anisotropically etched in the second silicon substrate having the (100) plane orientation. The <110> direction of the first silicon substrate and the <11> direction of the second silicon substrate having the (100) plane orientation are formed.
An ink jet head characterized in that the 0> directions are parallel.
【請求項9】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室内のインクを加圧す
る圧力発生手段とを備え、前記吐出室の隔壁を形成する
第1のシリコン基板と前記圧力発生手段の少なくとも一
部を設ける第2のシリコン基板とを貼り合わせたインク
ジェットヘッドにおいて、(100)面方位の第2のシ
リコン基板にインク供給のための貫通口が異方性エッチ
ングにより形成され、(110)面方位の第1のシリコ
ン基板の<1−12>方向と前記第2のシリコン基板の
<110>方向が平行であることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
9. A first silicon substrate comprising a nozzle for ejecting an ink droplet, an ejection chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, and forming a partition wall of the ejection chamber. In the ink jet head in which the second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means is bonded, the through hole for supplying ink is anisotropically etched in the second silicon substrate having the (100) plane orientation. An inkjet head, wherein the <1-12> direction of the formed (110) plane orientation of the first silicon substrate is parallel to the <110> direction of the second silicon substrate.
【請求項10】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
ズルが連通する吐出室と、この吐出室内のインクを加圧
する圧力発生手段とを備え、前記吐出室の隔壁を形成す
る第1のシリコン基板と前記圧力発生手段の少なくとも
一部を設ける第2のシリコン基板とを貼り合わせたイン
クジェットヘッドにおいて、前記第1のシリコン基板が
(100)面方位のベースウェハと(100)面方位の
ボンドウェハを貼り合わせてなるSOI基板からなり、
第2のシリコン基板が(100)面方位のシリコン基板
からなり、前記第1のシリコン基板の(100)面方位
のベースウェハの<110>方向とボンドウェハの<1
10>方向と第2のシリコン基板の<110>方向が互
いに平行であることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
10. A first silicon substrate comprising a nozzle for ejecting an ink drop, an ejection chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, and forming a partition wall of the ejection chamber. And a second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means, in an inkjet head, the first silicon substrate is a (100) plane-oriented base wafer and a (100) plane-oriented bond wafer. It consists of a combined SOI substrate,
The second silicon substrate is a silicon substrate having a (100) plane orientation, and the <110> direction of the base wafer and the <1> of the bond wafer having a (100) plane orientation of the first silicon substrate.
An inkjet head in which the 10> direction and the <110> direction of the second silicon substrate are parallel to each other.
【請求項11】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
ズルが連通する吐出室と、この吐出室内のインクを加圧
する圧力発生手段とを備え、前記吐出室の隔壁を形成す
る第1のシリコン基板と前記圧力発生手段の少なくとも
一部を設ける第2のシリコン基板とを貼り合わせたイン
クジェットヘッドにおいて、前記第1のシリコン基板が
(110)面方位のベースウェハと(100)面方位の
ボンドウェハを貼り合わせてなるSOI基板からなり、
第2のシリコン基板が(100)面方位のシリコン基板
からなり、前記第1のシリコン基板の(110)面方位
のベースウェハの<1−12>方向とボンドウェハの<
110>方向と第2のシリコン基板の<110>方向が
平行であることを特徴とするインクジェットヘッド。
11. A first silicon substrate comprising a nozzle for ejecting an ink droplet, an ejection chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, and forming a partition wall of the ejection chamber. And a second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means, in an inkjet head, the first silicon substrate is a (110) plane-oriented base wafer and a (100) plane-oriented bond wafer. It consists of a combined SOI substrate,
The second silicon substrate is a silicon substrate having a (100) plane orientation, and the <1-12> direction of the base wafer and the <1-12> direction of the bond wafer having a (110) plane orientation of the first silicon substrate.
An inkjet head characterized in that the <110> direction and the <110> direction of the second silicon substrate are parallel to each other.
【請求項12】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
ズルが連通する吐出室と、前記吐出室内のインクを加圧
する圧力発生手段とを備え、前記吐出室の隔壁を形成す
る第1のシリコン基板と前記圧力発生手段の少なくとも
一部を設ける第2のシリコン基板とを貼り合わせたイン
クジェットヘッドにおいて、前記第2のシリコン基板に
インク供給のための貫通口が異方性エッチングにより形
成され、前記第1のシリコン基板の前記貫通口に対応す
る部分が前記第2のシリコン基板との接合面側から異方
性エッチングされて開口されたことを特徴とするインク
ジェットヘッド。
12. A first silicon substrate comprising a nozzle for ejecting an ink droplet, an ejection chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, and forming a partition wall of the ejection chamber. In an inkjet head in which a second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means is bonded, a through hole for ink supply is formed in the second silicon substrate by anisotropic etching, An ink jet head, wherein a portion of the first silicon substrate corresponding to the through-hole is anisotropically etched and opened from a bonding surface side with the second silicon substrate.
【請求項13】 請求項12に記載のインクジェットヘ
ッドを製造する製造方法であって、前記第1のシリコン
基板の前記貫通口に対応する部分が高濃度ボロン層から
なり、前記第1のシリコン基板が第2のシリコン基板と
の接合面側から異方性エッチングする工程で、初めは高
濃度ボロン層に対するエッチレートが大きいエッチング
液で、引き続き高濃度ボロン層に対するエッチレートが
小さいエッチング液で順次エッチングを行うことを特徴
とするインクジェットヘッドの製造方法。
13. The manufacturing method for manufacturing an ink jet head according to claim 12, wherein a portion of the first silicon substrate corresponding to the through hole is formed of a high-concentration boron layer. Is a step of anisotropically etching from the bonding surface side with the second silicon substrate, and is sequentially etched with an etching solution having a high etching rate for the high-concentration boron layer first, and then with an etching solution having a low etching rate for the high-concentration boron layer. A method for manufacturing an inkjet head, comprising:
【請求項14】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
ズルが連通する吐出室と、この吐出室内のインクを加圧
する圧力発生手段とを備え、前記吐出室の隔壁を形成す
る第1のシリコン基板と前記圧力発生手段の少なくとも
一部を設ける第2のシリコン基板とを貼り合わせたイン
クジェットヘッドにおいて、前記第1のシリコン基板及
び第1のシリコン基板の面がすべて研磨面であることを
特徴とするインクジェットヘッド。
14. A first silicon substrate comprising a nozzle for ejecting ink droplets, an ejection chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for pressurizing ink in the ejection chamber, and forming a partition wall of the ejection chamber. In an ink jet head in which the above and a second silicon substrate provided with at least a part of the pressure generating means are bonded together, the surfaces of the first silicon substrate and the first silicon substrate are all polished surfaces. Inkjet head.
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