JP2003072088A - 液滴吐出ヘッド及びその製造方法、インクカートリッジ並びにインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】シリコン基板を各チップにダイシングによって
分離する方法では、切子がチップに付着したり破損した
りする問題がある。そこでエッチング方法があるが、ウ
エハからのチップ分離の強度が十分でなく、ウエハの面
方位が限定されるなど、取り扱い性、製造歩留まりが悪
い。 【解決手段】液滴吐出ヘッドの製造は、シリコンウェハ
を異方性エッチングして複数の構造体を形成するととも
に、複数の構造体の間に異方性エッチングで微小な多角
形のパターンを並べたチップ分離線を入れて、このチッ
プ分離線から個々の構造体に分離する構成とした。ここ
でウエハ３０のチップ３１、３１間に小さな平行四辺形
のパターン３２ｂを並べて形成し、溝３２ｂと各溝３２
ｂ間の不連続部分３３ｂでチップ分離線３４ｂを構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッド及びその
製造方法、インクカートリッジ並びにインクジェット記
録装置に関する。

【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液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノ
ズルと、このノズルが連通する液室（加圧液室、圧力
室、吐出室、インク流路等とも称される。）と、液室内
のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備
えて、圧力発生手段で発生した圧力で液室内インクを加
圧することによってノズルからインク滴を吐出させる。
なお、液滴吐出ヘッドとしては、例えば液体レジストを
液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液
滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあるが、以下で
はインクジェットヘッドを中心に説明する。

【０００３】このようなインクジェットヘッドとして
は、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素
子を用いて液室の壁面を形成している振動板を変形変位
させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、液
室内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用い
てインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出
させるバブル型（サーマル型）のもの、液室の壁面を形
成する振動板（又はこれと一体の電極）とこれに対向す
る電極を用いて静電力で振動板を変形させることでイン
ク滴を吐出させる静電型のものなどがある。

【０００４】ところで、従来のインクジェットヘッドに
おいては、液室や各液室に連通する共通液室などを形成
する構造体としての液室形成部材或いは流路形成部材と
して、感光性樹脂、樹脂モールド、金属、ガラスなどの
材料を用いている。しかしながら、樹脂の液室は剛性が
小さいので、近傍の液室間でクロストークが発生し易
く、良好な画像品質が得られないという問題を生じてい
た。また、金属やガラスなどは、剛性が大きくクロスト
ークの問題は小さいが、他方、加工が難しく、特に近年
のインクジェットヘッドは高画質化のために高密度化の
要求が高まってきており、このような要求に応えるのは
困難になってきている。

【０００５】そこで、例えば特開平７−１３２５９５号
公報、特開平７−２７６６２６号公報などに記載されて
いるように、液室や共通液室をシリコン基板（シリコン
ウエハ）の異方性エッチングで形成することが知られて
いる。シリコンは、剛性が高く、しかも異方性エッチン
グを用いることによって微細な加工が可能であり、特
に、（１１０）面方位のシリコンウェハを用いることに
よって、垂直な壁面を形成することができるので、液室
を高密度に配置することができる。

【０００６】このようにシリコンを液室形成部材に用い
た場合、シリコン基板（シリコンウエハ）上に、複数の
ヘッドチップに対応する液室や共通液室を形成し、これ
を各チップ毎に分離する必要がある。

【０００７】従来、シリコン基板を各チップに分離する
方法としてはダイシングが一般的である。また、ダイシ
ングによる切子の付着の問題を解消するため、例えば特
開平１０−１５７１４９号公報に記載されているよう
に、シリコンウエハに所定の分離パターンマスクを形成
して、異方性エッチングを行ってＶ字溝で各チップに分
離する方法、或いは特開平５−３６８２５号公報に記載
されているように、シリコンウエハに第１、第２のＶ字
溝を形成し、これらの第１、第２のＶ字溝に応力を集中
させてウエハをへき開して各チップに分離する方法など
が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】先ず、ダイシングによ
って分離する方法は、水をかけながらブレードを高速で
回転して切断したときに切子がチップに付着するという
問題がある。この切子は、硫酸過水や塩酸過水などの酸
洗浄、アンモニア過水などのアルカリ洗浄、アセトンや
アルコールなどの有機洗浄などの化学的洗浄、あるいは
超音波、水圧などの物理的洗浄でも完全に除去すること
は難しい。一番有効なのはブラシなどによる洗浄である
が、マイクロマシン分野における微細な立体構造体が形
成されたものに関しては、隙間に入り込んだ切子がとれ
きれない、あるいは構造体が破損してしまうなどといっ
た問題がある。

【０００９】従前、シリコン基板で形成するデバイスと
しては半導体素子が一般的であるが、そのような半導体
素子は平面構造なので切子が隙間に入り込むこともな
く、またブラシなどの物理的な力が加わっても損傷する
ことはなく、特に問題を生じていなかった。また、半導
体素子ではデバイスの機能的な内部構造、配線などのプ
ロセスが完了した後に分離するので、多少切子がチップ
に残ったとしてもデバイス機能としては問題なかった。
これに対して、マイクロマシン分野においては、チップ
分離後に組み立て、配線などのプロセスを行うことが多
く、切子が残ることは大きな問題となる。

【００１０】あるいはまた、ダイシングでは切断時の水
の水圧で微細な構造体が破損するといった問題がある。
さらに、ウェハを固定するのに、真空チャックが用いら
れているが、構造体を形成して強度が弱くなったウェハ
をこの真空チャックからはずすとき破損の原因となり、
歩留まりの低下の問題となっていた。また、切断したチ
ップがばらばらにならないように裏面にダイシングテー
プを貼ることがあるが、このダイシングテープを貼る
時、あるいははがす時にも破損の原因となっていた。こ
の場合、ＵＶ光照射や熱処理によって粘着力が低下する
ダイシングテープを用いれば、はがす時の破損は少なく
なるが、このようなテープは高価であり、コストアップ
となってしまうという問題もある。

【００１１】また、マイクロマシン分野においては、シ
リコン基板と、ニッケル、ＳＵＳなどの金属基板、パイ
レックス（登録商標）などのガラス基板、アルミナなど
のセラミックス基板などと積層構造にすることがある。
製造工法からみれば、ウェハサイズで積層した後にチッ
プに分離したほうが効率的である。

【００１２】しかしながら、ダイシングのブレードの種
類は材料によって最適化するので、異種材料の積層基板
をダイシングしようとすれば、切断できなかったり、ブ
レードやサンプルを破損したり、切断線幅が広くなった
り、ブレードの寿命が短くなったりといった問題があ
る。さらに、ダイシングでは一直線にしか切断できない
ので、マイクロマシン分野における比較的大きなチップ
サイズでは、ウェハ内のチップ取り数が少なくなってし
まい、コスト高になるといった問題がある。

【００１３】そこで、上述したようにダイシングによる
切子の付着の問題を解消するためエッチングで分離する
方法が提案されているのであるが、このうち、Ｖ字溝で
エッチング貫通して分離線を形成して分離する方法にあ
っては、各チップはマスク用のＳｉＮ膜だけでつながっ
ている状態になるので、エッチング後のウェハの強度が
非常に弱く、取り扱い性が悪くなり、またチップに分離
する前に破損してしまい、製造歩留まりが悪く、ヘッド
のコストが高くなるという課題がある。

【００１４】また、シリコンウエハに第１、第２のＶ字
溝を形成する方法にあっては、Ｖ字溝を貫通させずに形
成しているので、エッチング後もウェハの強度は維持さ
れるが、ウェハの厚さバラツキによってＶ字溝の残し部
分の厚さが異なり、厚さの薄いウェハでは強度が小さく
なって破損したり、厚さが厚いウェハでは残し部分が厚
すぎて分離できなかったり、或いは、分離する際、Ｖ字
溝からずれた線で分離されてしまうなど、製造歩留まり
が悪く、ヘッドのコストが高くなるという課題がある。

【００１５】さらに、これらの各方法に共通して、（１
００）面方位のウェハを用いた場合、Ｖ字溝の直線はウ
ェハ内で互いに直交する方向に形成できるチップ分離に
適用できるが、（１１０）面方位のウェハでは垂直にエ
ッチングされる方向はウェハ内で互いに７０．５°の角
度をなしているので、長方形のチップを切り出すことが
できなくなる。マイクロマシン分野では、垂直に異方性
エッチングが可能な結晶面方位（１１０）のウェハを用
いることが多く、そのような場合には、上述した方法で
は分離することができなくなるという課題がある。

【００１６】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コストを低減できる液滴吐
出ヘッド及びその製造方法、液滴吐出ヘッドを一体化し
たインクカートリッジ、並びに液滴吐出ヘッドを搭載し
たインクジェット記録装置を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコンからなる
構造体はシリコンウェハ内に形成した複数の構造体の間
に異方性エッチングで入れられた微小な多角形のパター
ンで分離されたものである構成としたものである。

【００１８】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、シリコンウエハを異方性エッチングして複数の構造
体を形成するとともに、複数の構造体の間に異方性エッ
チングで微小な多角形のパターン並べたチップ分離線を
入れて、このチップ分離線から個々の構造体に分離する
構成としたものである。

【００１９】ここで、（１１０）面方位のシリコンウェ
ハに入れる個々の構造体に分離するための＜１１２＞方
向のチップ分離線は＜１１２＞方向に長い多角形のパタ
ーンを並べることが好ましい。この場合、多角形のパタ
ーンの幅は１μｍ以上であることが好ましい。

【００２０】また、（１１０）面方位のシリコンウェハ
に入れる個々の構造体に分離するための＜１１１＞方向
のチップ分離線は７０．５°の角度を持つ平行四辺形の
パターンをこの平行四辺形のパターンの高さより大きな
ピッチで並べることが好ましい。この場合、隣り合う平
行四辺形のパターンによって形成されるブリッジの長さ
が０．５〜１００μｍであることが好ましい。また、隣
り合う平行四辺形のパターンによって形成されるブリッ
ジの幅が１〜５０μｍであることが好ましい。さらに、
平行四辺形のパターンの高さは、異方性エッチングの深
さをＴとしたとき（（√６）Ｔ−０．３５）μｍ〜
（（√６）Ｔ−７０）μｍの範囲内であることが好まし
い。

【００２１】さらに、（１１０）面方位のシリコンウェ
ハに入れる個々の構造体に分離するための＜１１１＞方
向のチップ分離線は７０．５°の角度を持つ平行四辺形
のパターンをこの平行四辺形のパターンの高さより小さ
なピッチで並べることが好ましい。この場合、隣り合う
平行四辺形のパターンによって形成されるブリッジの長
さが０．５〜１００μｍであることが好ましい。また、
隣り合う平行四辺形のパターンによって形成されるブリ
ッジの幅が１〜５０μｍであることが好ましい。さら
に、平行四辺形の高さは、異方性エッチングの深さをＴ
としたとき（（√６）Ｔ＋０．７）μｍ〜（（√６）Ｔ
＋３５）μｍの範囲内であることが好ましい。

【００２２】さらにまた、本発明に係る液滴吐出ヘッド
の製造方法において、シリコンウェハ内の構造体の配列
を千鳥配列とすることが好ましい。また、シリコンウェ
ハのチップ分離線を構成するパターンは表裏両面からの
異方性エッチングで形成することができる。

【００２３】さらに、シリコンウエハを異方性エッチン
グした後に各構造体に分離し、その後構造体を他の基板
と接合することができる。また、シリコンウエハを異方
性エッチングした後に他の基板と接合し、その後各構造
体に分離することができる。さらに、シリコンウエハを
他の基板と接合した後、シリコンウエハを異方性エッチ
ングし、その後各構造体に分離することができる。

【００２４】本発明に係るインクジェットヘッドは、イ
ンク滴を吐出するノズルが連通する液室を形成する構造
体は本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法で製造され
たものである。

【００２５】本発明に係るインクカートリッジは、本発
明に係るインクジェットヘッドとこのインクジェットヘ
ッドにインクを供給するインクタンクを一体化したもの
である。

【００２６】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッド
を搭載したものである。

【００２７】

【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、本発明に係る液滴吐出
ヘッドとしてのインクジェットヘッドの第１実施形態に
ついて図１乃至図５を参照して説明する。なお、図１は
同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドの振動板長
手方向に沿う模式的断面説明図である。

【００２８】このインクジェットヘッドは、液室を形成
する構造体としての第１基板である流路基板１と、この
流路基板１の下側に設けた第２基板である電極基板３
と、流路基板１の上側に設けた第三基板であるノズル板
４とを重ねて接合した積層構造体であり、これらによ
り、複数のノズル５が連通するインク流路でもある液室
６、液室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。

【００２９】流路基板１には、液室６及びこの液室６の
底部となる壁面を形成する振動板１０、各液室６を隔て
る隔壁１１を形成する凹部、共通液室８を形成する凹部
などを形成している。

【００３０】この流路基板１は、（１００）面方位の単
結晶シリコン基板（シリコンウエハ）に振動板となる厚
み（深さ）に高濃度不純物であるボロンを拡散し、この
高濃度ボロンドープ層をエッチングストップ層として異
方性エッチングを行うことにより、液室６となる凹部等
を形成するときに所望の厚さの振動板１０を得たもので
ある。なお、高濃度Ｐ型不純物としては、ボロンの他、
ガリウム、アルミニウム等も用いることができる。ま
た、高濃度ボロンドープ層にはボロン以外にシリコンよ
りも格子定数の大きな原子、たとえばゲルマニウム(Ｇ
ｅ)を含むことによって、ボロンによる引っ張り応力を
低減することができる。

【００３１】また、流路基板１としては、ベース基板と
活性層基板とを酸化膜を介して接合したＳＯＩ（Ｓilic
on Ｏn Ｉnsulator）基板を用いることも可能である。
この場合には、活性層基板を振動板１０として用い、ベ
ース基板に液室６や共通液室１０となる凹部を彫り込
む。

【００３２】電極基板３には、凹部１４を形成して、こ
の凹部１４の底面に振動板１０に所定のエアギャップ１
６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１０を静電力で変形させて
液室６の内容積を変化させるアクチュエータ部を構成し
ている。この電極基板３の電極１５上には振動板１０と
の接触によって電極１５が破損するのを防止するため、
例えば０．１μｍ厚のＳiＯ₂などの絶縁層１７を成膜し
ている。なお、電極１５を電極基板３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。

【００３３】この電極基板３は、ガラス基板、又は表面
に熱酸化膜３ａを形成した単結晶シリコン基板上に、Ｈ
Ｆ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１４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。この電極基板３と流路基板１とは陽極接
合、直接接合などのプロセスで接合している。

【００３４】ここで、電極１５は、例えばタングステン
サイド膜とポリシリコン膜の２層構造、或いは、金、通
常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡ
ｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ等の高融
点金属、不純物をドープした多結晶シリコン膜なども用
いることができる。

【００３５】この例では、電極１５は、シリコン基板に
エッチングで形成した深さ０．４μｍの凹部１４内に窒
化チタンを０．１μｍの厚さにスパッタし形成し、その
上にＳｉＯ_２スパッタ膜を０．１μｍ厚みで絶縁層１７
として形成している。したがって、このヘッドにおいて
は、電極基板３と流路基板１とを接合した後のエアギャ
ップ１６の長さ（振動板１０と絶縁層１７表面との間
隔）は、０．２μｍとなっている。

【００３６】また、ノズル板４にはノズル５、液体抵抗
部７となる溝、共通液室８へ外部からインクを供給する
ためのインク供給口１９を形成し、吐出面には撥水処理
を施している。このノズル板４としては、例えば、Ｎｉ
電鋳工法で製作しためっき膜、シリコン基板、ＳＵＳな
どの金属、樹脂とジルコニアなどの金属層の複層構造の
ものなども用いることができる。このノズル板４は流路
基板１に接着剤にて接合している。

【００３７】このように構成したインクジェットヘッド
においては、振動板１０を共通電極とし、電極１５を個
別電極として、ドライバＩＣ（駆動回路）から選択的に
振動板１０と電極１５との間に駆動電圧を印加すること
によって、振動板１０と電極１５との間に発生する静電
力によって振動板１０が電極１５側に変形変位し、この
状態から振動板１０と電極１５間の電荷を放電させる
（駆動電圧を０にする）ことによって振動板１０が復帰
変形して、液室６の内容積（体積）／圧力が変化し、ノ
ズル５からインク滴が吐出される。

【００３８】このインクジェットヘッドにおける液室
６、共通液室８を構成するシリコン基板からなる流路基
板１は本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を適用し
て製作している。そこで、本発明に係る液滴吐出ヘッド
の製造方法の第１実施形態について図４及び図５を参照
して説明する。なお、図４は上記ヘッドの流路基板１の
シリコンウェハ２０での配置図、図５は図４における１
チップ分の拡大説明図である。

【００３９】この例は、シリコンウェハ２０上に流路基
板１のチップ（構造体）２１を８個配置した例である。
各チップ２１間には細い溝２２を形成している。この細
い溝２２は、共通液室８や液室６を形成するのと同様
に、異方性エッチングによる掘り込みで形成したもので
ある。

【００４０】この場合、上述したように振動板１０を形
成するために高濃度ボロン拡散層を形成しているので、
ここでは、細い溝２２はシリコンウエハ２０を貫通せ
ず、振動板１０の厚さだけ残っている。また、細い溝２
２は断続的に形成しており、不連続部分（ブリッジ）２
３によってチップ２１はばらばらにならずに保持されて
いる。なお、不連続部分２３の幅はチップの大きさ、ウ
ェハの大きさなどにより、チップがばらばらにならない
ための幅とする。これらの細い溝２２のパターンと不連
続部分２３とを並べることでチップ分離線２４を構成し
ている。

【００４１】したがって、各チップ２１間は細いブリッ
ジ２３でつながっているので、わずかな力を加えること
により、チップ分離線２４に沿って各チップ２１に分離
することができる。細い溝２２は振動板１０と同じ厚さ
分を残して貫通していないが、その残っている部分の厚
さは非常に薄いので、簡単に分離することができる。

【００４２】また、溝幅をさらに細くすると溝２２はＶ
溝形状となるが貫通はしない。このとき、Ｖ溝の残り
（＝（厚さ）−（Ｖ溝深さ））を小さくしておくこと
で、簡単な力によって分離することができる。Ｖ溝の残
りの厚さは溝幅によって調節することができる。また、
溝部分をＶ溝で止めて貫通させない場合は溝２２は必ず
しも断続的にする必要はない。

【００４３】このようにシリコンウエハに各チップ間に
細い溝を形成して、応力を加えてチップを分離すること
によって、ダイシング時のように切子が付着することが
なくなる。この場合、チップを分離したとき、わずかに
ブリッジの破片が発生することがあるが、それはダイシ
ング時に発生する細かい切子と違って比較的大きいの
で、チップ分離後の軽い洗浄により除去できる。また、
水圧や真空チャックなどの力も加わらず、ダイシングテ
ープなども必要ないので、歩留まりが向上する。

【００４４】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造
方法の第２実施形態について図６及び図７を参照して説
明する。なお、図６はシリコンウェハ３０内のチップ配
置図、図７は図６における１チップ分の拡大説明図であ
る。

【００４５】ここでは、流路基板１を（１１０）面方位
のシリコン基板（シリコンウエハ３０）を用いて形成し
ている。（１１０）面方位の基板を使っているので、液
室６は平面形状で平行四辺形に、共通液室８は図中縦方
向は結晶面に沿っていないので鋸状に形成される。ま
た、（１１０）面方位の基板の異方性エッチングでは、
液室６間の隔壁が垂直な（１１１）面が現れるようにパ
ターニングすることで、液室６間の隔壁が垂直となり、
高密度に液室６を配置することができる。

【００４６】前記実施形態と同様に、各チップ３１間に
は平面形状が平行四辺形の溝（パターン）３２ａ，３２
ｂを形成している。図中で横方向（＜１１２＞方向）の
溝３２ａは、液室６と同じ方向なので垂直な（１１１）
面で細長い溝となる。この溝３２ａと各溝３２ａ間の不
連続部分（ブリッジ）３３ａによってチップ分離線３４
ａを構成している。

【００４７】一方、図中で縦方向（＜１１１＞方向）は
結晶方向と一致していないので、縦の溝を形成すること
ができない。そこで、小さな平行四辺形の溝（パター
ン）３２ｂを並べて形成し、溝３２ｂと各溝３２ｂ間の
不連続部分３３ｂでチップ分離線３４ｂを構成してい
る。この場合、平行四辺形のパターンが小さすぎると、
（１１１）面のテーパが入りＶ溝でエッチングが停止し
てしまうので、シリコンウェハの厚さを考慮して平行四
辺形の溝３２ｂの大きさを決める必要がある。

【００４８】なお、チップ分離線３４ａ、３４ｂを構成
する溝３２ａ、３２ｂの形状については、図７の例に限
られるものではなく、例えば、図８に示すように、平行
四辺形の向きを図７とは反対側の向き、すなわち、液室
６の平行四辺形パターンと反対向きの平行四辺形パター
ンとすることもできる。また、図９に示すように、平行
四辺形パターンではなく、平面形状で六角形の溝（パタ
ーン）にすることもできる。

【００４９】ここで、チップ分離線３４ａ、３４ｂはで
きるだけ細いほうがウェハ内のチップの取り数が多くな
るので、分離線３４ａ、３４ｂの幅はできるだけ細いほ
うがよい。

【００５０】このとき、（１００）面方位のシリコンウ
ェハを用いた場合には、分離線を構成する溝のウェハ厚
さ方向の断面は図１０に示すようになる。なお、ウエハ
の両面にはシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などからな
るエッチングマスク層２５が成膜される。

【００５１】このシリコンウエハにおいては、異方性エ
ッチングによりθ＝５４．７°の（１１１）面のテーパ
が入り、テーパがぶつかったところでエッチングが停止
する。テーパがぶつかるときの掘り込みの深さＴと溝幅
Ｌの関係は、Ｌ＝√２Ｔ、で表され、厚さＡのウェハを
貫通させるためには、溝幅Ｌは、Ｌmin＝√２Ａ以上で
あればよい。また、貫通させずにわずかな量ｂだけ残し
たい場合には、溝幅Ｌは、Ｌ＝√２（Ａ−ｂ）とすれば
よい。

【００５２】また、（１１０）面方位のシリコンウェハ
を用いた場合の図７における横方向の溝３２ａのウェハ
厚さ方向の断面は図１１に示すようになる。（１１０）
面方位のウェハでは（１１１）面の垂直壁が形成され、
原理的には溝幅はいくらでも細くできる。しかし、異方
性エッチング時に気泡が発生しその気泡が細い溝になか
に閉じ込められるとエッチング液が溝の中に供給されな
くなりエッチングが進まなくなる。溝の中に気泡が閉じ
込められないためには、溝幅Ｌは３μｍ以上必要であ
る。また、超音波を加えるなどして溝の中の気泡を強制
的に排出させる手段を用いた場合には、溝幅Ｌが１μｍ
以上の幅であれば、エッチング可能となる。

【００５３】一方、（１１０）面方位のシリコンウェハ
を用いた場合の図７における縦方向（＜１１１＞方向）
の分離線３４ｂを構成する溝３２ｂは、横方向のような
細い溝３２ａとすることができない。そこで、縦方向の
分離線３４ｂの幅を細くする構成について詳細に説明す
る。

【００５４】まず、（１１０）面方位のシリコンウェハ
においても斜め方向のテーパが形成される。（１１０）
面方位のシリコンウェハの異方性エッチングにおいては
図１２（ａ）、（ｃ）に示すような２種類の平行四辺形
のパターンと同図（ｂ）に示すような六角形のパターン
が得られる。この他にも同図中で左右の形状が異なる組
み合わせの四角形、台形や五角形も形成することができ
るが、左右の組み合わせだけなのでここでは説明を省略
する。

【００５５】この図１２はＶ溝が形成されたとき同じ深
さとなるときの３つの形状を示したものである。これら
のなかで幅Ｗが一番小さくなるのは、同図（ａ）に示す
７０．５°の角度を持つ平行四辺形のパターンであり、
幅はＷ0となる。したがって、この７０．５°の角度を
もつ平行四辺形の溝（パターン）３２ｂを並べて分離線
３４ｂを形成することによって、分離線３４ｂの幅Ｌを
狭くすることができる。

【００５６】そこで、平行四辺形のパターンの溝を縦に
並べて分離線を構成するときの２つの平行四辺形の配置
の関係の第１例について図１３を参照して説明する。こ
の例は、平行四辺形のパターン３２ｂの高さＨを平行四
辺形のパターン３２ｂの配列のピッチＰよりも小さくし
た場合である。２つの平行四辺形のパターン３２ｂがブ
リッジ３３ｂで部分的につながっている形状を得るに
は、平行四辺形のパターン３２ｂが重なっている領域Δ
が存在しなければならない。

【００５７】同図より、エッチング深さＴの時の最小の
分離線幅Ｌは、次の（１）式で決まる。ウェハを貫通さ
せるためにはエッチング深さＴをウェハ厚さよりも大き
くすればよい。

【００５８】

【数１】

【００５９】また、平行四辺形のパターンの高さＨは、
次の（２）式で決まる。

【００６０】

【数２】

【００６１】ブリッジの幅ｔは、必要な強度に応じて任
意に決めることができる。ブリッジの幅ｔはエッチング
後にウェハ搬送やハンドリングに絶えうる強度を持ち、
かつチップ分離の時には容易に分離可能な寸法であるこ
と、かつ、ウェハ面積を有効に利用でき、一般的なチッ
プ分離方法であるダイシングの分離幅よりも同等以下で
あることが好ましい。よって、ブリッジの幅ｔは１〜５
０μｍ、ブリッジの長さΔは０．５〜１００μｍ、好ま
しくは、幅ｔは５〜３０μｍ、長さΔは２〜５０μｍで
ある。ブリッジは幅ｔのほかに（１１１）テーパ面も含
まれるが、テーパーの影響を考えて設計値を決定すれば
よい。

【００６２】また、平行四辺形のパターンの高さＨは、
（（√６）Ｔ−０．３５）μｍ〜（（√６）Ｔ−７０）
μｍ、好ましく（（√６）Ｔ−１．４）μｍ〜（（√
６）Ｔ−３５）μｍである。

【００６３】次に、平行四辺形のパターンの溝を縦に並
べて分離線を構成するときの２つの平行四辺形のパター
ン配置の関係の第２例について図１４を参照して説明す
る。この例は、平行四辺形のパターン３２ｂの高さＨを
平行四辺形のパターンの配列のピッチＰよりも大きくし
た場合である。同図よりエッチング深さＴの時の最小の
分離線幅Ｌは、次の（３）式で決まる。ウェハを貫通さ
せるためにはエッチング深さＴをウェハ厚さよりも大き
くすればよい。

【００６４】

【数３】

【００６５】また、平行四辺形のパターン３２ｂの高さ
Ｈは、次の（４）式で決まる。

【００６６】

【数４】

【００６７】前記同様、ブリッジの幅ｔはエッチング後
にウェハ搬送やハンドリングに絶えうる強度を持ち、か
つチップ分離の時には容易に分離可能な寸法であるこ
と、かつウェハ面積を有効に利用でき、一般的なチップ
分離方法であるダイシングの分離幅よりも同等以下であ
ることが好ましい。よって、ブリッジの幅ｔは１〜５０
μｍ、ブリッジの長さεは０．５〜１００μｍ、好まし
くは、幅ｔは５〜３０μｍ、長さεは２〜５０μｍであ
る。

【００６８】この配列方法では、前記第１例の配列方法
よりも分離線幅ＬはΔだけ小さくすることができる。ま
た、このΔは略幅ｔであるので、平行四辺形のパターン
の高さＨは（（√６）Ｔ＋０．７）μｍ〜（（√６）Ｔ
＋３５）μｍ、好ましくは（（√６）Ｔ＋７）μｍ〜
（（√６）Ｔ＋２１）μｍである。

【００６９】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造
方法の第３実施形態について図１５を参照して説明す
る。なお、同図はウエハ上におけるチップ配置を示す平
面図である。この実施形態は、チップ３１を千鳥状に配
置することによって図６の例よりも１枚のウエハから取
出すチップ取り数を多くしている。すなわち、上述した
チップ分離線３４ａ、３４ｂを用いることでウエハ上で
のチップ配列の自由度が向上し、一直線の分離線でしか
チップを分離できないダイシングによる分離方法に比べ
て、同じ大きさのウェハから２チップ分多くとることが
できる。

【００７０】また、この場合、縦方向は一直線なので、
縦方向のみダイシングを用いて分離することもできる。
後の工程で、チップのエッジを使って突き当てで位置決
めするときなどはダイシングで分離したエッジの方が精
度がよく、横方向の分離線はエッチングを使っているの
でチップの取り数は多くできる。

【００７１】次に、シリコンウエハの両面からエッチン
グを行う例について図１６及び図１７を参照して説明す
る。なお、各図はシリコンウェハのウェハ厚さ方向の断
面説明図である。

【００７２】図１６は前記に示したとおりの片面からの
エッチングで溝を形成した場合を示したものである。こ
のとき、テーパ−角θは（１００）面方位のシリコン基
板を用いたときは５４．７°、（１１０）面方位のシリ
コン基板を用いたときは３５．３°となる。これに対し
て、図１７は両面にエッチングマスクパターン２８を形
成して両面からエッチングを行ったものである。両面か
らエッチングを行うとウェハを貫通までの掘り込みの深
さは、片面からのエッチングの半分でよい。そのため、
溝幅Ｍ２も幅Ｍ１の半分となり、分離線幅を細くするこ
とができる。

【００７３】この場合、両面からのテーパがぶつかって
から更にエッチングを行うと、テーパがエッチングされ
はじめ、開口部が大きくなってくる（図１７（ｂ））。
最終的にはテーパは完全になくなる（図１７（ｃ））。
テーパがなくなることで、チップ間をつなぐブリッジ３
３ｂは細くなり、より分離しやすくなる。

【００７４】また、図１８に示すように、ウエハの一方
の面（上面）のエッチングマスクパターン２８ａは図１
７と同じにし、他方の面（下面）のエッチングマスクパ
ターン２８ｂはブリッジに対応するパターンを入れない
で形成し、このマスクパターン２８ａ、２８ｂを用いて
シリコンウエハをエッチングすると、最終的にブリッジ
３３ｂは基板（ウエハ）３０の厚さよりも薄いものが得
られ、チップを分離することがより容易になる。

【００７５】次に、流路基板１と電極基板２などの別の
基板と積層する場合について説明する。第１の方法は、
図１９に示すように、シリコンウエハ（基板）に異方性
エッチングを施して、各チップの液室、共通液室ととも
にチップ分離線を形成し、その後、このチップ分離線に
沿って各チップに分離し、それぞれ分離したチップを電
極基板などにチップ単位で接合する。

【００７６】このようにすれば、チップ分離線パターン
を両面からエッチングする方法を使うことができ、分離
線を細くすることができてウェハ面積を有効に使うこと
ができる。

【００７７】第２の方法は、図２０に示すように、シリ
コンウエハ（基板）に異方性エッチングを施して、各チ
ップの液室、共通液室とともにチップ分離線を形成し、
その後、各チップに分離せずに、電極基板やノズル板な
どの他の基板とウェハサイズのまま接合する。電極基板
やノズル板がパイレックスなどのガラス、アルミナなど
のセラミックス、ニッケル・ＳＵＳなどの金属の場合が
ある。

【００７８】この場合、このように異種材料を積層した
ものを同時に切ることは困難であるが、シリコン基板は
ブリッジのみの分離線が入っているので、ほかの基板を
切ることによってシリコン基板は容易に分離される。

【００７９】次に、第３の方法として、図２１に示すよ
うに、ウェハサイズで他の基板、電極基板やノズル板な
どと接合し、その後、エッチングを施す。そして、シリ
コンウエハに形成したチップ分離線で前同様に分離す
る。

【００８０】この方法によれば、上記第１、第２の方法
ではエッチングにより強度が弱くなったものをハンドリ
ングしなければならなかったのに対して、接合した後に
エッチングを施すので、積層基板となっており、強度が
強くハンドリングで破損することも少なくなる。

【００８１】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２
実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２２及
び図２３を参照して説明する。なお、図２２は同ヘッド
の分解斜視説明図、図２３は同ヘッドの液室長手方向に
沿う断面説明図である。

【００８２】このインクジェットヘッドは、単結晶シリ
コン基板で形成した流路形成基板（液室基板）４１と、
この流路形成基板４１の下面に接合した振動板４２と、
流路形成基板４１の上面に接合したノズル板４３とを有
し、これらによってインク滴を吐出するノズル４５が連
通する流路（インク液室）である加圧液室４６、加圧液
室４６に流体抵抗部となるインク供給路４７を介してイ
ンクを供給する共通液室４８を形成している。

【００８３】そして、振動板４２の面外側（液室４６と
反対面側）に各加圧液室４６に対応して駆動手段として
の積層型圧電素子５２を接合し、この積層型圧電素子５
２はベース基板５３に接合して固定し、この圧電素子５
２の列の周囲にはスペーサ部材５４をベース基板５３に
接合している。

【００８４】この圧電素子５２は、圧電材料層と内部電
極とを交互に積層したものである。この場合、圧電素子
５２の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて加圧液
室４６内インクを加圧する構成とすることも、圧電素子
５２の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液
室４６内インクを加圧する構成とすることもできる。ベ
ース基板５３及びスペーサ部材５４には共通液室４８に
外部からインクを供給するためのインク供給口４９を形
成する貫通穴を形成している。

【００８５】また、流路形成基板４１の外周部及び振動
板４２の下面側外縁部をエポキシ系樹脂或いはポリフェ
ニレンサルファイトで射出成形により形成したヘッドフ
レーム５７に接着接合し、このヘッドフレーム５７とベ
ース基板５３とは図示しない部分で接着剤などで相互に
固定している。なお、ヘッドフレーム５７は２つの部品
に分けているが１つの部品で構成することもできる。

【００８６】さらに、圧電素子５２には駆動信号を与え
るために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若し
くはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル５８を接続
し、このＦＰＣケーブル５８には各圧電素子５２に選択
的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩ
Ｃ）５９を実装している。

【００８７】ここで、流路形成基板４１は、結晶面方位
（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶
液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異
方性エッチングすることで、各加圧液室４６となる貫通
穴、インク供給路４７となる溝部、共通液室４８となる
貫通穴をそれぞれ形成している。この場合、各加圧液室
４６は隔壁によって区画される。

【００８８】振動板４２はニッケルの金属プレートから
形成したもので、エレクトロフォーミング法で製造して
いる。また、ノズル板４３は各加圧液室４６に対応して
直径１０〜３０μｍのノズル４５を形成し、流路形成基
板４１に接着剤接合している。このノズル板４３として
は、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミ
ド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、
及びそれらの組み合わせからなるものを用いることがで
きる。また、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）に
は、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あ
るいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を
形成している。

【００８９】このように構成したインクジェットヘッド
においては、圧電素子５２に対して選択的に２０〜５０
Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電
圧が印加された圧電素子５２が積層方向に変位して振動
板４２をノズル４５方向に変形させ、加圧液室４６の容
積／体積変化によって加圧液室４６内のインクが加圧さ
れ、ノズル４５からインク滴が吐出（噴射）される。

【００９０】そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室
４６内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性
によって加圧液室４６内には若干の負圧が発生する。こ
の状態の下において、圧電素子５２への電圧の印加をオ
フ状態にすることによって、振動板４２が元の位置に戻
って加圧液室４６が元の形状になるため、さらに負圧が
発生する。このとき、インク供給口４９から共通液室４
８、流体抵抗部であるインク供給路４７を経て加圧液室
４６内にインクが充填される。そこで、ノズル４５のイ
ンクメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のイ
ンク滴吐出のために圧電素子５２にパルス電圧を印加し
インク滴を吐出させる。

【００９１】この場合、流路形成基板４１は、前記第１
実施形態と同様にシリコンウエハにチップ単位で液室４
６、共通液室４８などを形成し、各チップ間に異方性エ
ッチングで微小な多角形のパターン溝を入れ、これを並
べることでチップ分離線を構成して、このチップ分離線
で個々の流路形成基板に分離形成したものである。

【００９２】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第３
実施形態のインクジェットヘッドについて図２４及び図
２５を参照して説明する。図２４は同ヘッドの分解斜視
説明図、図２５は同ヘッドの流路形成基板の斜視説明図
である。

【００９３】このインクジェットヘッドは、流路形成部
材である第１基板６１と、この第１基板６１の下側に設
けた発熱体基板である第２基板６２とを備え、これらに
よりインク滴を吐出する複数のノズル６４、ノズル６４
が連通する液流路である加圧液室流路６６、加圧液室流
路６６にインクを供給する共通液室流路６８などを形成
し、インクは第１基板６１に形成したインク供給口７０
から供給されて、共通液室流路６８、加圧液室流路６６
を経て、ノズル６４より液滴として噴射される。

【００９４】流路形成部材である第１基板６１は、シリ
コンウエハにノズル６４、加圧液室流路６６、共通液室
流路６８を各チップ単位で形成し、各チップ間に異方性
エッチングで微小な多角形のパターンを入れ、これを並
べることでチップ分離線として、このチップ分離線から
チップに分離形成したものである。第２基板６２には発
熱抵抗体（電気熱変換素子）７１と、この発熱抵抗体７
１に電圧を印加するための共通電極７２及び個別電極７
３が形成されている。

【００９５】このように構成したインクジェットヘッド
においては、個別電極７３に選択的に駆動電圧を印加す
ることによって発熱抵抗体７１が発熱して加圧液室流路
６６のインク中にバブルが発生して圧力変化が生起し、
このインク中の圧力変化によってノズル６４からインク
滴が吐出される。

【００９６】次に、本発明に係るインクカートリッジに
ついて図２６を参照して説明する。このインクカートリ
ッジ８０は、ノズル８１等を有する上記実施形態のいず
れかのインクジェットヘッド８２と、このインクジェッ
トヘッド８２に対してインクを供給するインクタンク８
３とを一体化したものである。

【００９７】このようにインクタンク一体型のヘッドの
場合、ヘッドの歩留まり不良は直ちにインクカートリッ
ジ全体の不良につながるので、上述したように切子残な
どによるインク滴吐出不良が低減することで、インクカ
ートリッジの歩留まりが向上し、ヘッド一体型インクカ
ートリッジの低コスト化を図れる。

【００９８】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装
置の一例について図２７及び図２８を参照して説明す
る。なお、図２７は同記録装置の斜視説明図、図２８は
同記録装置の機構部の側面説明図である。

【００９９】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッ
ジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェット
ヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給
するインクカートリッジ等で構成される印字機構部１１
２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から
多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは
給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カ
セット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される
用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要
の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１
１６に排紙する。

【０１００】印字機構部１１２は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と
従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方
向（図２８で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、この
キャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、
マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を
吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェ
ットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口
を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方
向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１２３
にはヘッド１２４に各色のインクを供給するための各イ
ンクカートリッジ１２５を交換可能に装着している。

【０１０１】インクカートリッジ１２５は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへイン
クを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多
孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジ
ェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持
している。

【０１０２】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する１個のヘッドでもよい。

【０１０３】ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙
搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に
嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッ
ド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動
プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装
し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に
固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転により
キャリッジ１２３が往復駆動される。

【０１０４】一方、給紙カセット１１４にセットした用
紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給
紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ロ
ーラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１
３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１
３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送
ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及
び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を
規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１
３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【０１０５】そして、キャリッジ１２３の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された
用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙
ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。こ
の印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙
１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排
紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１
４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６
とを配設している。

【０１０６】記録時には、キャリッジ１２３を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動するこ
とにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して
１行分を記録し、用紙１１３を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙１１３の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２
４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはイン
ク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されている
ので、安定して高い画像品質の画像を記録することがで
きる。

【０１０７】また、キャリッジ１２３の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良
を回復するための回復装置１４７を配置している。回復
装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこ
の回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。

【０１０８】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド１２４の吐出口（ノズル）を密封し、
チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに
気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等
はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復され
る。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された
廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のイ
ンク吸収体に吸収保持される。

【０１０９】このように、このインクジェット記録装置
においては本発明を実施した低コストのインクジェット
ヘッドを搭載しているので、低コスト化を図れる。

【０１１０】なお、上記実施形態においては、液滴吐出
ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドと
して、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴
吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐
出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドによれば、チップの間に形成した異方性エッ
チングによる微小な多角形のパターンでチップ毎に分離
した構造体を備えているので、ダイシングに伴なう不具
合が防止され、また、ウェハの搬送やハンドリングのた
めの十分な強度を保つことができ、かつ分離の際も容易
に正確に分離でき、歩留まりが向上し、低コスト化を図
ることができる。

【０１１２】ここで、（１１０）面方位のシリコンウェ
ハの＜１１２＞方向のチップ分離線を＜１１２＞方向に
長い多角形のパターンを並べて構成したので、細い溝で
チップを分離できウェハ面積を有効に使うことができ
る。この場合、多角形の幅のパターンは１μｍ以上であ
るのでエッチング中に気泡の取り込みによるエッチレー
トの低下を防止できる。

【０１１３】また、（１１０）面方位のシリコンウェハ
の＜１１１＞方向のチップ分離線を７０．５°の角度を
持つ平行四辺形のパターンを平行四辺形のパターンの高
さより大きなピッチで並べて構成することで、（１１
０）面方位のウェハにおいても長方形のチップを切り出
すことができる、また分離線の幅を小さくすることがで
きる。

【０１１４】この場合、隣り合う平行四辺形のパターン
間によって形成されるブリッジの長さを０．５〜１００
μｍとすることでエッチング後のウェハの強度を十分に
保つことができ、またチップ分離の際に容易に正確にチ
ップに分離できる。また、隣り合う平行四辺形によって
形成されるブリッジの幅を１〜５０μｍとしたのでエッ
チング後のウェハの強度を十分に保つことができ、また
チップ分離の際に容易に正確にチップに分離できる。さ
らに、平行四辺形のパターンの高さを、異方性エッチン
グの深さをＴとしたとき（（√６）Ｔ−０．３５）μｍ
〜（（√６）Ｔ−７０）μｍとすることで、エッチング
後のウェハの強度を十分に保つことができ、またチップ
分離の際に容易に正確にチップに分離できる。

【０１１５】また、（１１０）面方位のシリコンウェハ
の＜１１１＞方向のチップ分離線を７０．５°の角度を
持つ平行四辺形のパターンを平行四辺形のパターンの高
さより小さなピッチで並べることで、（１１０）面方位
のウェハにおいても長方形のチップを切り出すことがで
き、また分離線の幅を小さくすることができる。

【０１１６】この場合、隣り合う平行四辺形のパターン
によって形成されるブリッジの長さを０．５〜１００μ
ｍとすることで、エッチング後のウェハの強度を十分に
保つことができ、またチップ分離の際に容易に正確にチ
ップに分離できる。また、隣り合う平行四辺形のパター
ンによって形成されるブリッジの幅を１〜５０μｍとす
ることで、エッチング後のウェハの強度を十分に保つこ
とができ、またチップ分離の際に容易に正確にチップに
分離できる。さらに、平行四辺形のパターンの高さを、
異方性エッチングの深さをＴとしたとき、（（√６）Ｔ
＋０．７）μｍ〜（（√６）Ｔ＋３５）μｍとすること
で、エッチング後のウェハの強度を十分に保つことがで
き、またチップ分離の際に容易に正確にチップに分離で
きる。

【０１１７】さらに、シリコンウェハ内のチップの配列
を千鳥配列とすることで、シリコンウェハ内のチップの
取り数を多くすることができ更に低コスト化を図れる。
また、チップ分離線を表裏両面からエッチングして形成
するので、片面からのエッチングで形成する場合に比べ
てチップ分離線の幅を小さくすることができる。

【０１１８】また、異方性エッチングの後、チップに分
離し、その後ほかの基板と接合することで、チップ分離
線を両面からのエッチングで形成することができ、異方
性エッチングの後、ほかの基板と接合し、その後チップ
に分離することで、チップ分離線を両面からエッチング
で形成することができ、また、ウェハ単位でプロセスを
流すことができ、さらに、ほかの基板と接合した後、異
方性エッチングを施し、その後チップに分離すること
で、ウェハ単位でプロセスを流すことができ、基板の強
度が大きく歩留まりを高くできる。

【０１１９】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、インク滴を吐出するノズルが連通する液室を形成す
る構造体は本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法で製
造されたものであるので、低コスト化を図れ、信頼性を
向上することができる。

【０１２０】本発明に係るインクカートリッジは、本発
明に係るインクジェットヘッドとこのインクジェットヘ
ッドにインクを供給するインクタンクを一体化したの
で、低コスト化を図れ、信頼性を向上することができ
る。

【０１２１】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、インク滴を吐出する本発明に係るインクジェット
ヘッドを搭載したので、低コスト化を図れ、安定して高
画質記録を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態の
インクジェットヘッドの分解斜視説明図

【図２】同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図

【図３】同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図

【図４】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の第１
実施形態の説明に供するウエハ上でのチップ配置を示す
平面説明図

【図５】図４の１チップサイズ分の拡大説明図

【図６】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の第２
実施形態の説明に供するウエハ上でのチップ配置を示す
平面説明図

【図７】図６の１チップサイズ分の拡大説明図

【図８】同実施形態の他の例を説明する１チップサイズ
分の拡大説明図

【図９】同実施形態の更に他の例を説明する１チップサ
イズ分の拡大説明図

【図１０】（１００）面方位のシリコンウェハを用いた
場合の溝の断面説明図

【図１１】（１１０）面方位のシリコンウェハを用いた
場合の図７の横方向の溝の断面説明図

【図１２】異方性エッチングによるパターンを説明する
説明図

【図１３】２つの平行四辺形のパターンを並べるときの
第１例を説明する説明図

【図１４】２つの平行四辺形のパターンを並べるときの
第２例を説明する説明図

【図１５】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の第
３実施形態の説明に供するウエハ上でのチップ配置を示
す平面説明図

【図１６】片面からの異方性エッチングで分離線を構成
するパターンを形成する例の説明に供する断面説明図

【図１７】両面からの異方性エッチングで分離線を構成
するパターンを形成する例の説明に供する断面説明図

【図１８】両面からの異方性エッチングで分離線を構成
するパターンを形成する他の例の説明に供する断面説明
図

【図１９】構造体を他の基板と接合する場合の製造方法
の第１例の説明に供するフロー図

【図２０】構造体を他の基板と接合する場合の製造方法
の第２例の説明に供するフロー図

【図２１】構造体を他の基板と接合する場合の製造方法
の第３例の説明に供するフロー図

【図２２】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態
のインクジェットヘッドの分解斜視説明図

【図２３】同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図

【図２４】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第３実施形態
のインクジェットヘッドの分解斜視説明図

【図２５】同ヘッドの流路形成基板の斜視説明図

【図２６】本発明に係るインクカートリッジの斜視説明
図

【図２７】本発明に係るインクジェット記録装置の機構
部を説明する斜視説明図

【図２８】同記録装置の側面説明図

【符号の説明】

１…流路基板、３…電極基板、４…ノズル板、５…ノズ
ル、６…液室、８…共通液室、１５…電極、３０…ウエ
ハ、３１…チップ、３２ａ、３２ｂ…パターン（溝）、
３３ａ、３３ｂ…ブリッジ、３４ａ、３４ｂ…チップ分
離線。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコンから形成した構造体を備えた液
   滴吐出ヘッドにおいて、前記構造体は、シリコンウェハ
   内に形成した複数の構造体の間に異方性エッチングで入
   れられた微小な多角形のパターンで分離されたものであ
   ることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 【請求項２】 シリコンから形成する構造体を備える液
   滴吐出ヘッドの製造方法において、シリコンウエハを異
   方性エッチングして複数の構造体を形成するとともに、
   前記複数の構造体の間に異方性エッチングで微小な多角
   形のパターンを並べたチップ分離線を入れ、このチップ
   分離線から個々の構造体に分離することを特徴とする液
   滴吐出ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造
   方法において、（１１０）面方位のシリコンウェハに入
   れる個々の構造体に分離するための＜１１２＞方向のチ
   ップ分離線は＜１１２＞方向に長い多角形のパターンを
   並べた構成であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製
   造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の液滴吐出ヘッドの製造
   方法において、前記多角形のパターンの幅は１μｍ以上
   であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造
   方法において、（１１０）面方位のシリコンウェハに入
   れる個々の構造体に分離するための＜１１１＞方向のチ
   ップ分離線は７０．５°の角度を持つ平行四辺形のパタ
   ーンをこの平行四辺形のパターンの高さより大きなピッ
   チで並べた構成であることを特徴とする液滴吐出ヘッド
   の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの製造
   方法において、隣り合う前記平行四辺形のパターンによ
   って形成されるブリッジの長さが０．５〜１００μｍで
   あることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項５又は６に記載の液滴吐出ヘッド
   の製造方法において、隣り合う前記平行四辺形のパター
   ンによって形成されるブリッジの幅が１〜５０μｍであ
   ることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項５乃至７のいずれかに記載の液滴
   吐出ヘッドの製造方法において、前記平行四辺形のパタ
   ーンの高さは、異方性エッチングの深さをＴとしたとき
   （（√６）Ｔ−０．３５）μｍ〜（（√６）Ｔ−７０）
   μｍの範囲内であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの
   製造方法。
9. 【請求項９】 請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造
   方法において、（１１０）面方位のシリコンウェハに入
   れる個々の構造体に分離するための＜１１１＞方向のチ
   ップ分離線は７０．５°の角度を持つ平行四辺形のパタ
   ーンをこの平行四辺形のパターンの高さより小さなピッ
   チで並べた構成であることを特徴とする液滴吐出ヘッド
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の液滴吐出ヘッドの製
    造方法において、隣り合う前記平行四辺形のパターンに
    よって形成されるブリッジの長さが０．５〜１００μｍ
    であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０に記載の液滴吐出ヘ
    ッドの製造方法において、隣り合う前記平行四辺形のパ
    ターンによって形成されるブリッジの幅が１〜５０μｍ
    であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項９乃至１１のいずれかに記載の
    液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記平行四辺形の
    パターンの高さは、異方性エッチングの深さをＴとした
    とき（（√６）Ｔ＋０．７）μｍ〜（（√６）Ｔ＋３
    ５）μｍの範囲内であることを特徴とする液滴吐出ヘッ
    ドの製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項２乃至１２のいずれかに記載の
    液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記シリコンウェ
    ハ内の構造体の配列を千鳥配列とすることを特徴とする
    液滴吐出ヘッドの製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項２乃至１３のいずれかに記載の
    液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記シリコンウェ
    ハのチップ分離線を構成するパターンを表裏両面からの
    異方性エッチングで形成することを特徴とする液滴吐出
    ヘッドの製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項２乃至１４のいずれかに記載の
    液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記シリコンウエ
    ハを異方性エッチングした後に各構造体に分離し、その
    後構造体を他の基板と接合することを特徴とする液滴吐
    出ヘッドの製造方法。
16. 【請求項１６】 請求項２乃至１４のいずれかに記載の
    液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記シリコンウエ
    ハを異方性エッチングした後に他の基板と接合し、その
    後各構造体に分離することを特徴とする液滴吐出ヘッド
    の製造方法。
17. 【請求項１７】 請求項２乃至１４のいずれかに記載の
    液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記シリコンウエ
    ハを他の基板と接合した後、シリコンウエハを異方性エ
    ッチングし、その後各構造体に分離することを特徴とす
    る液滴吐出ヘッドの製造方法。
18. 【請求項１８】 インク滴を吐出するノズルが連通する
    液室を形成する構造体を備えたインクジェットヘッドに
    おいて、前記構造体は前記請求項２乃至１７のいずれか
    に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法で製造されたもので
    あることを特徴とするインクジェットヘッド。
19. 【請求項１９】 インク滴を吐出するインクジェットヘ
    ッドとこのインクジェットヘッドにインクを供給するイ
    ンクタンクを一体化したインクカートリッジにおいて、
    前記インクジェットヘッドが請求項１８に記載の液滴吐
    出ヘッドであることを特徴とするインクカートリッジ。
20. 【請求項２０】 インク滴を吐出するインクジェットヘ
    ッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記
    インクジェットヘッドが請求項１８に記載のインクジェ
    ットヘッドであることを特徴とするインクジェット記録
    装置。