JP2005186360A - Element substrate for liquid discharge head - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an element substrate for a liquid discharge head which can eliminate a deformation such as a warpage of the substrate and simplify a manufacturing process for the element substrate. <P>SOLUTION: In this element substrate 1 for a liquid discharge head, the element substrate 1 with a plurality of heating resistors 5a is plurally formed on a metallic substrate 2, then this metallic substrate 2 is cut along a cutting line 9 and thereby, so many discrete pieces of the element substrate 1 are obtained. In addition, a regenerative layer 4 which effectively transfers a heat energy generated by each heating resistor 5a to a recording liquid by inhibiting the emission of the heat energy from the metallic substrate 2, is segmentally coated per element substrate 1 along the cutting line 9 instead of coating the layer 4 across the entire surface of the metallic substrate 2. Consequently, the substrate 1 is free from any deformation such as a warpage of the substrate 1 by minimizing a total stress on each area, so that a stress correction coating film need not be formed on the back of the substrate 1 as is the case with a conventional element substrate. Thus the process simplification and the curtailment of working time/material cost can be achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、微細な吐出ノズルから液体を液滴として吐出させて記録媒体に記録を行う液体吐出ヘッド用素子基板に関するものである。   The present invention relates to an element substrate for a liquid discharge head that performs recording on a recording medium by discharging liquid as droplets from a fine discharge nozzle.

液体吐出記録方式(インクジェット方式)に使用される液体吐出ヘッドは、インク等の液体を吐出する複数の微細な吐出ノズル(オリフィス)を構成する複数の液流路および各液流路内に位置付けられた吐出エネルギー発生素子を備え、記録情報に対応した駆動信号を吐出エネルギー発生素子に印加し、該吐出エネルギー発生素子が位置付けられている液流路内の液体に吐出エネルギーを付与することによって、液体を微細な吐出ノズルから飛翔液滴として吐出させて、記録媒体に記録を行うように構成されている。   A liquid discharge head used in a liquid discharge recording method (inkjet method) is positioned in a plurality of liquid flow paths that constitute a plurality of fine discharge nozzles (orifices) for discharging a liquid such as ink and in each liquid flow path. Liquid by applying a drive signal corresponding to the recording information to the discharge energy generating element and applying the discharge energy to the liquid in the liquid flow path where the discharge energy generating element is positioned. Is ejected as flying droplets from a fine ejection nozzle, and recording is performed on a recording medium.

この種の液体吐出ヘッドの中でも熱エネルギーを利用して液体を吐出する液体吐出ヘッドは、吐出エネルギー発生素子としての複数の発熱抵抗体(電気熱変換素子)や複数の吐出ノズルを高密度に配列させることができるために高解像度の記録を行うことが可能であり、また、小型化も容易であるなどの利点を有している。この種の熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドは、複数の発熱抵抗体を列状に高密度に配列するとともに、複数の発熱抵抗体に対して共通の蓄熱層や絶縁層を積層した基板を用いる構成が一般的である。   Among these types of liquid discharge heads, a liquid discharge head that discharges liquid using thermal energy has a plurality of heating resistors (electrothermal conversion elements) as discharge energy generating elements and a plurality of discharge nozzles arranged at high density. Therefore, it is possible to perform recording at a high resolution, and it is advantageous in that it can be easily downsized. A liquid discharge head using this type of thermal energy uses a substrate in which a plurality of heating resistors are arranged in a line at a high density and a common heat storage layer or insulating layer is laminated on the plurality of heating resistors. The configuration is common.

このような液体吐出ヘッドの代表的な構成例を図3に模式的に図示する。図3において、102はアルミ等の金属基板、103はSiO2 等の無機膜あるいはポリイミドやポリエーテルアミド等の耐熱性の樹脂等で形成される絶縁層であり、104は、熱エネルギーが金属基板102を介して放出されることを防止するために絶縁層103の上に形成される蓄熱層であり、この蓄熱層104の上に、複数の発熱抵抗体層105やこれらの発熱抵抗体層105にそれぞれ電力を供給するための電極配線層106等が配されている。さらに、その上に電気絶縁層107や保護層108を積層して、素子基板101を作製し、この素子基板101上に吐出ノズルを構成する液流路109を形成した天板部材110を設けて液体吐出ヘッドを構成している。 A typical configuration example of such a liquid discharge head is schematically shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 102 denotes a metal substrate such as aluminum, 103 denotes an inorganic film such as SiO 2, or an insulating layer formed of a heat-resistant resin such as polyimide or polyether amide, and 104 denotes a heat energy of the metal substrate. The heat storage layer is formed on the insulating layer 103 in order to prevent it from being discharged through the heat storage layer 102. On the heat storage layer 104, a plurality of heat generating resistor layers 105 and these heat generating resistor layers 105 are provided. An electrode wiring layer 106 and the like for supplying electric power to each are arranged. Further, an element substrate 101 is manufactured by laminating an electric insulating layer 107 and a protective layer 108 thereon, and a top plate member 110 having a liquid flow path 109 constituting a discharge nozzle is provided on the element substrate 101. A liquid discharge head is configured.

このように発熱抵抗体層105と電極配線層106で形成される複数の発熱抵抗体を配する素子基板101においては、発熱抵抗体により生じる液体を吐出するための熱エネルギーが基板102を介して放出されることにより吐出エネルギーの低下を招き印字品位が劣ることを防止するとともに、熱エネルギーを液流路109内の液体に効率良く伝えるための手段の一つとして、蓄熱層104が発熱抵抗体の下方で基板102の全面に設けられている。この蓄熱層104の材料は、絶縁物であって熱容量が大きければ特に限定されないものであり、この蓄熱層104によって、基板102を介する熱エネルギーの放出を最少に止め、熱エネルギーを液体に効率良く供給することができるようにしている。   As described above, in the element substrate 101 on which the plurality of heating resistors formed by the heating resistor layer 105 and the electrode wiring layer 106 are arranged, the thermal energy for discharging the liquid generated by the heating resistor passes through the substrate 102. As a means for efficiently transferring thermal energy to the liquid in the liquid flow path 109, the heat storage layer 104 has a heating resistor as a means of preventing the discharge energy from being lowered and inferior printing quality from being released. Is provided on the entire surface of the substrate 102. The material of the heat storage layer 104 is not particularly limited as long as it is an insulator and has a large heat capacity. The heat storage layer 104 minimizes the release of heat energy through the substrate 102 and efficiently converts the heat energy into a liquid. So that it can be supplied.

なお、液体吐出ヘッドの素子基板の作製には、通常、真空成膜による工程が不可欠であり、蓄熱層の形成も例外ではない。すなわち、蓄熱層は、スパッタリング、CVD(ケミカルベーパーデポジション)等を用いて、通常、基板全面に形成されている。
特開平5−338174号公報
It should be noted that a process by vacuum film formation is usually indispensable for the production of the element substrate of the liquid discharge head, and the formation of a heat storage layer is no exception. That is, the heat storage layer is usually formed on the entire surface of the substrate using sputtering, CVD (chemical vapor deposition), or the like.
JP-A-5-338174

ところで、前述した従来技術等においては、一枚の基板に複数個の素子基板を作り込み、そして最終的に、各素子基板を基板の切断ラインに沿って切断して切り出すことにより、個々の液体吐出ヘッド用素子基板を作製している。このため、基板サイズがおのずから大きくなる。また、蓄熱層は大面積の基板全面に形成され、そして、蓄熱層として応力の高いSiO2 膜、SiN膜、SiON膜等が用いられているため、基板は、大面積と高応力の合算で大きく反って変形してしまい、液体吐出ヘッドの作製のための後工程で用いる装置等において、吸着による基板保持ができないなど装置に適合しないといった問題が生じていた。 By the way, in the above-described prior art and the like, a plurality of element substrates are formed on one substrate, and finally, each element substrate is cut along a cutting line of the substrate to cut out individual liquids. An element substrate for a discharge head is manufactured. For this reason, the substrate size naturally increases. In addition, since the heat storage layer is formed on the entire surface of the substrate having a large area, and a high-stress SiO 2 film, SiN film, SiON film, or the like is used as the heat storage layer, the substrate is the sum of the large area and the high stress. The apparatus is greatly warped and deformed, and there has been a problem that the apparatus used in the subsequent process for manufacturing the liquid discharge head is not compatible with the apparatus, such as being unable to hold the substrate by suction.

この問題を回避するために、基板裏面にも表面と同じ膜を同一膜厚で成膜し、応力のバランスを取ることが必須とされていた。このように、大面積の膜応力による基板の変形を補正するために基板裏面への同一の膜を成膜することは、そのための材料や加工時間、人件費を要するともにコスト高にもつながり、二重の手間がかかっていた。   In order to avoid this problem, it has been essential to balance the stress by forming the same film on the back surface of the substrate with the same film thickness. In this way, forming the same film on the back surface of the substrate to correct the deformation of the substrate due to the film stress of a large area requires the material, processing time, labor cost for that, and leads to high cost, It took a double effort.

そこで、本発明は、上記の従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、基板の反り等の変形をなくするとともに素子基板の作製工程を簡略化することができる液体吐出ヘッド用素子基板を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and is a liquid ejection that can eliminate the deformation of the substrate and the like, and can simplify the manufacturing process of the element substrate. An object of the present invention is to provide a head element substrate.

上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッド用素子基板は、液体を吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱抵抗体列を基板に形成するとともに各発熱抵抗体により発生する熱エネルギーを効率良く液体に伝えるための蓄熱層を前記基板上に形成し、前記基板を切断することにより複数の素子基板を個々に分離して構成する液体吐出ヘッド用素子基板において、前記基板上に形成される前記蓄熱層は、各素子基板毎に分割して設けられていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the element substrate for a liquid discharge head according to the present invention has a plurality of heating resistor arrays for generating thermal energy for discharging a liquid formed on the substrate and the thermal energy generated by each heating resistor. Forming a heat storage layer on the substrate for efficiently transferring the liquid to the liquid, and forming the element substrate for a liquid discharge head on the substrate by separating the plurality of element substrates by cutting the substrate. The heat storage layer is provided separately for each element substrate.

本発明の液体吐出ヘッド用素子基板において、前記蓄熱層は、前記基板を切断することにより個々の素子基板に分離するための切断ラインで分割されていることが好ましい。   In the element substrate for a liquid discharge head according to the present invention, it is preferable that the heat storage layer is divided by a cutting line for separating the heat storage layer into individual element substrates by cutting the substrate.

本発明の液体吐出ヘッド用素子基板において、前記蓄熱層は、前記発熱抵抗体の形成領域にのみ対応して設けられていることが好ましい。   In the element substrate for a liquid discharge head according to the present invention, it is preferable that the heat storage layer is provided only corresponding to a region where the heating resistor is formed.

本発明の液体吐出ヘッド用素子基板によれば、発熱抵抗体により発生する熱エネルギーの基板からの放出を抑えて該熱エネルギーを効率良く液体に伝えるための蓄熱層を、複数の素子基板を作り込む基板上に形成する際に、各素子基板毎に分割して設けることにより、応力を低減することができ、基板の反り等の変形を後工程に基板を流す上で問題のないレベルに抑えることができる。また、従来のように基板裏面に応力補正膜を設けなくても良く、工程の簡略化ができ、加工時間や材料費の削減が可能となり、コストダウンを図ることができる。   According to the element substrate for a liquid discharge head of the present invention, a plurality of element substrates are formed with a heat storage layer for suppressing the release of heat energy generated by the heating resistor from the substrate and efficiently transmitting the heat energy to the liquid. When forming on a substrate to be embedded, by providing each element substrate separately, stress can be reduced, and deformation such as warpage of the substrate can be suppressed to a level that does not cause any problem in flowing the substrate to a subsequent process. be able to. Further, unlike the prior art, it is not necessary to provide a stress correction film on the back surface of the substrate, the process can be simplified, the processing time and material cost can be reduced, and the cost can be reduced.

さらに、長尺の素子基板においては、蓄熱層を発熱抵抗体の下にのみ設けることにより、応力の低減を図り、基板の変形を抑えることができる。   Furthermore, in a long element substrate, by providing a heat storage layer only under the heating resistor, stress can be reduced and deformation of the substrate can be suppressed.

また、個々の素子基板を基板から切り出す際に、基板の切断ライン上に蓄熱層を設けないことにより、切断刃の寿命を延ばすことができ、この面からもコストダウンを図ることができる。   Further, when cutting out each element substrate from the substrate, the life of the cutting blade can be extended by not providing the heat storage layer on the cutting line of the substrate, and the cost can be reduced also from this aspect.

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板を説明するための図であり、同(a)は、複数の素子基板を切り出す前の概略的な平面図であり、同(b)は、素子基板の蓄熱層を形成した状態を(a)のA−A線に沿って破断して示す断面図であり、同(c)は、(a)のA−A線に沿って破断して示す素子基板の断面図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining a liquid discharge head element substrate according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a schematic plan view before cutting out a plurality of element substrates. (B) is sectional drawing which fractures | ruptures and shows the state in which the thermal storage layer of the element substrate was formed along the AA line of (a), The same (c) is the AA line of (a). It is sectional drawing of the element substrate shown broken along.

図1の(a)ないし(c)において、2はアルミ等の金属基板であり、この金属基板2上には、それぞれ発熱抵抗体列を有する複数の液体吐出ヘッド用素子基板1が作製され、これらの素子基板1は最終的に切断ライン9に沿って切り出されて個々の素子基板1に分離される。3は、金属基板2の全面にSiO2 を成膜した絶縁層であり、この絶縁層3は金属基板2と後に形成する発熱抵抗体層5や電極配線層6とを電気的に完全に絶縁するものであり、その膜厚は薄い方が応力の点から好ましい。4は、熱エネルギーが金属基板2を介して放出されることを防止して熱のリークを抑えるための蓄熱層であり、この蓄熱層4は、絶縁層3を成膜した後に、図1の(a)ないし(c)に図示するように、切断ライン9で分割されるように、すなわち、切断ライン9の部分には成膜されないように、形成する。このような蓄熱層4の形成は、切断ライン9の部分を金属マスクで覆い、切断ライン9以外の部分に蓄熱層をスパッタリング等により成膜する(いわゆる、マスクデポを行う)ことにより行うことができる。このように、本実施の形態における蓄熱層4は、金属基板2の全面に設けるのではなく、各素子基板1毎に分割して設けられる。この蓄熱層4は、熱のリークを抑えるために設けるものであって、膜厚は2μm以上とすることが望ましい。なお、蓄熱層は、所望の特性によって材質や膜厚を決定することができ、最も一般的に用いられる材質としては、SiO2 、SiN、SiON等が挙げられ、その膜厚は、材質によって熱容量が変わるので、用途に応じて個別に設定する必要がある。 In FIGS. 1A to 1C, reference numeral 2 denotes a metal substrate such as aluminum. On the metal substrate 2, a plurality of liquid discharge head element substrates 1 each having a heating resistor array are fabricated. These element substrates 1 are finally cut out along the cutting lines 9 and separated into individual element substrates 1. Reference numeral 3 denotes an insulating layer in which SiO 2 is formed on the entire surface of the metal substrate 2, and this insulating layer 3 electrically completely insulates the metal substrate 2 from the heating resistor layer 5 and the electrode wiring layer 6 to be formed later. The thinner the film thickness, the better from the viewpoint of stress. Reference numeral 4 denotes a heat storage layer for preventing heat energy from being released through the metal substrate 2 and suppressing heat leakage. This heat storage layer 4 is formed after the insulating layer 3 is formed, as shown in FIG. (A) thru | or (c), it forms so that it may be divided | segmented by the cutting line 9, ie, it may not form into a film in the part of the cutting line 9. As shown in FIG. Such a heat storage layer 4 can be formed by covering the portion of the cutting line 9 with a metal mask and forming a heat storage layer on the portion other than the cutting line 9 by sputtering or the like (so-called mask deposition). . As described above, the heat storage layer 4 in the present embodiment is not provided on the entire surface of the metal substrate 2 but is provided separately for each element substrate 1. The heat storage layer 4 is provided in order to suppress heat leakage, and the film thickness is desirably 2 μm or more. The material and film thickness of the heat storage layer can be determined according to desired characteristics, and the most commonly used materials include SiO 2 , SiN, SiON, etc., and the film thickness depends on the material. Since it changes, it is necessary to set individually according to the application.

また、図1の(c)において、5は、吐出エネルギー発生素子となる発熱抵抗体5aを形成するための発熱抵抗体層、6は各発熱抵抗体5aに電力を供給するための電極配線層であり、これらは、順次成膜し、それぞれ、フォトリソ工程によりパターン化することにより形成される。7および8は、発熱抵抗体層5や電極配線層6で形成される複数の発熱抵抗体5aを電気的に分離しそして保護するように積層される絶縁層と保護層である。   In FIG. 1C, reference numeral 5 denotes a heating resistor layer for forming the heating resistor 5a serving as an ejection energy generating element, and 6 denotes an electrode wiring layer for supplying electric power to each heating resistor 5a. These are formed by sequentially forming a film and patterning each by a photolithography process. Reference numerals 7 and 8 denote an insulating layer and a protective layer which are laminated so as to electrically isolate and protect the plurality of heating resistors 5a formed by the heating resistor layer 5 and the electrode wiring layer 6.

次に、本実施の形態の液体吐出ヘッド用素子基板について、さらに具体的にその作製工程に沿って説明する。   Next, the element substrate for a liquid discharge head according to the present embodiment will be described more specifically along the manufacturing process.

先ず、300mm×200mmサイズで板厚3.5mmのアルミ製の金属基板2上に、スパッタリングによりSiO2 を膜厚500Åで基板全面に成膜して絶縁層3を形成する。この絶縁層3は、金属基板2と後に形成する配線が電気的に完全に絶縁されればよいので、薄い方が応力の点から好ましい。また、この500Å程度の膜厚は、基板の反り(変形)の観点からは特に問題のないレベルである。このSiO2 の成膜は、スパッタリングに限らず、CVD法でもよく、絶縁性能が得られれば特に限定されない。 First, an insulating layer 3 is formed by depositing SiO 2 with a thickness of 500 mm on the entire surface of an aluminum metal substrate 2 having a size of 300 mm × 200 mm and a thickness of 3.5 mm. The insulating layer 3 is preferably thin from the viewpoint of stress because the metal substrate 2 and the wiring to be formed later only need to be completely electrically insulated. Further, the film thickness of about 500 mm is a level with no particular problem from the viewpoint of warping (deformation) of the substrate. The film formation of SiO 2 is not limited to sputtering, and may be a CVD method, and is not particularly limited as long as insulation performance is obtained.

次いで、この絶縁層3としてのSiO2 膜を成膜した後に、蓄熱層4としてのSiO2 を成膜する。この蓄熱層4は、基板2全面に設けるのではなく、図1の(a)および(b)に図示するように、各素子基板1を切り出すための基板2の切断ライン9で分割されるように、すなわち、切断ライン9の部分には成膜されないように形成する。切断ライン9の部分を金属マスクで覆い、切断ライン9の部分以外の部分に蓄熱層をスパッタリングにより成膜する(いわゆる、マスクデポを行う)。このように蓄熱層4が成膜された状態を図1の(b)に図示する。この蓄熱層4の成膜手法は、絶縁層3と同様に特に限定されるものではない。蓄熱層4は、熱のリークを抑えるために設けるものであって、本実施の形態の場合は3μmの膜厚に設定した。なお、蓄熱層4としては、SiO2 の他に、SiN、SiON等を用いることができ、その膜厚は材質の熱容量によって個別に設定することとなる。 Then, after forming the SiO 2 film as the insulating layer 3, forming a SiO 2 as a heat storage layer 4. This heat storage layer 4 is not provided on the entire surface of the substrate 2 but is divided by a cutting line 9 of the substrate 2 for cutting out each element substrate 1 as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In other words, it is formed so that no film is formed on the portion of the cutting line 9. The portion of the cutting line 9 is covered with a metal mask, and a heat storage layer is formed on the portion other than the portion of the cutting line 9 by sputtering (so-called mask deposition is performed). A state in which the heat storage layer 4 is thus formed is illustrated in FIG. The method for forming the heat storage layer 4 is not particularly limited as in the case of the insulating layer 3. The heat storage layer 4 is provided to suppress heat leakage, and is set to a film thickness of 3 μm in the present embodiment. As the heat storage layer 4, in addition to SiO 2, SiN, can be used such as SiON, a thickness is to be set individually by the heat capacity of the material.

そして、その後に、発熱抵抗体5aを形成するための複数の発熱抵抗体層5および発熱抵抗体5aに電力を供給するための複数の電極配線層6を順次成膜し、それぞれフォトリソ工程によりパターン化することにより、発熱抵抗体5aを形成する。その後、複数の発熱抵抗体層5および電極配線層6の上に絶縁層7と保護層8を適宜を成膜する。この状態を図1の(c)に図示する。   Thereafter, a plurality of heating resistor layers 5 for forming the heating resistors 5a and a plurality of electrode wiring layers 6 for supplying power to the heating resistors 5a are sequentially formed, and each pattern is formed by a photolithography process. As a result, the heating resistor 5a is formed. Thereafter, an insulating layer 7 and a protective layer 8 are appropriately formed on the plurality of heating resistor layers 5 and the electrode wiring layer 6. This state is illustrated in FIG.

このように複数の素子基板1が基板2上に作製された後、基板2の切断ライン9に沿って図示しない切断刃により切断し、各素子基板1を切り出すことにより、個々の素子基板1が得られる。その後、個々の素子基板1に対して、図1の(c)に二点鎖線で図示するような液流路を有する天板部材を設けることにより、液体吐出ヘッドが完成する。   After a plurality of element substrates 1 are produced on the substrate 2 in this way, each element substrate 1 is cut by cutting with a cutting blade (not shown) along the cutting line 9 of the substrate 2 and cutting each element substrate 1. can get. Thereafter, a top plate member having a liquid flow path as shown by a two-dot chain line in FIG. 1C is provided for each element substrate 1 to complete a liquid discharge head.

以上のように、金属基板2上に作製される複数の素子基板1において、蓄熱層4は切断ライン9の部分で分割されているので、蓄熱層4の面積を小さくすることができ、分割された各エリアにおける全応力を小さく抑えることができる。したがって、蓄熱層4を基板の反り等の変形が生じないレベルで形成することができる。   As described above, in the plurality of element substrates 1 manufactured on the metal substrate 2, the heat storage layer 4 is divided at the cutting line 9, so that the area of the heat storage layer 4 can be reduced and divided. In addition, the total stress in each area can be kept small. Therefore, the heat storage layer 4 can be formed at a level at which deformation such as warpage of the substrate does not occur.

これにより、液体吐出ヘッドの製造工程において、その後工程に基板を流す際に従来問題となっていた吸着による基板保持が不良となることをなくし、製造工程において、トラブルが生じることなく流すことが可能となり、発熱抵抗体層や電極配線層等を歩留まり良く形成することができる。同時に、基板の裏面に応力補正膜を形成する必要がなくなることから、製造プロセスの簡略化ができ、材料も削減できるとともに成膜コストを下げることが可能となる。また、基板の切断ライン上に蓄熱層が設けられていないので、各素子基板を切り出す際に用いる切断刃にダメージを与えることがなく、切断刃の寿命を延ばすことができる。   As a result, in the manufacturing process of the liquid discharge head, it is possible to prevent the substrate holding due to suction, which has been a problem in the past when flowing the substrate in the subsequent process, from becoming defective, and to flow without causing trouble in the manufacturing process. Thus, the heating resistor layer, the electrode wiring layer, and the like can be formed with high yield. At the same time, since it is not necessary to form a stress correction film on the back surface of the substrate, the manufacturing process can be simplified, the material can be reduced, and the film formation cost can be reduced. Moreover, since the heat storage layer is not provided on the cutting line of the substrate, the cutting blade used for cutting each element substrate is not damaged, and the life of the cutting blade can be extended.

次に、本発明の他の実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板について、図2の(a)ないし(c)を参照して説明する。   Next, a liquid discharge head element substrate according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図2は、本発明の他の実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板を説明するための図であり、同(a)は、複数の素子基板を切り出す前の概略的な平面図であり、同(b)は、素子基板の蓄熱層を形成した状態を(a)のB−B線に沿って破断して示す断面図であり、同(c)は、(a)のB−B線に沿って破断して示す素子基板の断面図である。   FIG. 2 is a view for explaining an element substrate for a liquid discharge head according to another embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is a schematic plan view before cutting out a plurality of element substrates. The same (b) is sectional drawing which fractured | ruptures and shows the state which formed the thermal storage layer of the element board | substrate along the BB line of (a), (c) is the BB line of (a). It is sectional drawing of the element substrate shown fractured | ruptured along.

本実施の形態は、蓄熱層を素子基板の発熱抵抗体の領域の下のみに設けるものであり、このように構成することにより、蓄熱層面積を非常に小さくすることができ、素子基板が長尺の場合に特に有効である。   In the present embodiment, the heat storage layer is provided only under the region of the heating resistor of the element substrate. With this configuration, the area of the heat storage layer can be extremely small, and the element substrate is long. This is particularly effective for the scale.

図2の(a)ないし(c)において、12は、約200mm×300mmサイズで板厚3.5mmのアルミ等の金属基板であり、この金属基板12上には、それぞれ発熱抵抗体列を有する複数の長尺の素子基板11が作製され、これらの素子基板11は最終的に切断ライン19に沿って切り出されて個々の長尺の素子基板11に分離される。13は、金属基板12の全面にSiO2 を膜厚500Åで成膜した絶縁層であり、この絶縁層13は金属基板12と後に形成する発熱抵抗体層15や電極配線層16とを電気的に完全に絶縁するものであり、その膜厚は薄い方が応力の点から好ましい。14は、熱エネルギーが金属基板12を介して放出されることを防止するための蓄熱層であり、発熱抵抗体15aの形成領域の下のみに設けられている。本実施の形態では、蓄熱層14としてSiNを用い、CVD法にて1.5μmの膜厚に成膜した。なお、この蓄熱層14の成膜に際しては、発熱抵抗体15aの形成領域の下方にのみに蓄熱層14が形成されるように、マスクデポを行う。すなわち、マスクは金属をスリット状にエッチングしたものを用い、スリットのサイズは、500μm×260mmとした。このようにして形成される蓄熱層14は、発熱抵抗体15aの形成領域の下方にのみに設けられるので、260mmという長さであっても、全応力はそれほど大きくならず、基板の反り(変形)も後工程で問題にならないレベルに収まっている。 In FIGS. 2A to 2C, reference numeral 12 denotes a metal substrate such as aluminum having a size of about 200 mm × 300 mm and a thickness of 3.5 mm. Each of the metal substrates 12 has a heating resistor array. A plurality of long element substrates 11 are produced, and these element substrates 11 are finally cut out along a cutting line 19 and separated into individual long element substrates 11. Reference numeral 13 denotes an insulating layer in which SiO 2 is formed on the entire surface of the metal substrate 12 with a film thickness of 500 mm. This insulating layer 13 electrically connects the metal substrate 12 and the heating resistor layer 15 and the electrode wiring layer 16 to be formed later. It is preferable that the film thickness is thinner from the viewpoint of stress. Reference numeral 14 denotes a heat storage layer for preventing thermal energy from being released through the metal substrate 12, and is provided only under the region where the heating resistor 15a is formed. In the present embodiment, SiN is used as the heat storage layer 14 and is formed to a thickness of 1.5 μm by the CVD method. In forming the heat storage layer 14, mask deposition is performed so that the heat storage layer 14 is formed only below the formation region of the heating resistor 15a. In other words, a mask obtained by etching a metal into a slit shape was used, and the size of the slit was 500 μm × 260 mm. Since the heat storage layer 14 formed in this way is provided only below the region where the heating resistor 15a is formed, even if it is 260 mm long, the total stress does not increase so much, and the substrate warps (deforms). ) Is at a level that does not cause any problems in the subsequent processes.

図2の(c)において、15は、吐出エネルギー発生素子となる発熱抵抗体15aを形成するための発熱抵抗体層、16は各発熱抵抗体15aに電力を供給するための電極配線層であり、これらは、順次成膜され、それぞれ、フォトリソ工程によりパターン化することにより形成される。17aと17bは、複数の発熱抵抗体層15や電極配線層16および複数の発熱抵抗体15aを電気的に分離する絶縁層であり、18は発熱抵抗体層15や電極配線層16を保護する保護層である。   In FIG. 2C, reference numeral 15 denotes a heating resistor layer for forming the heating resistor 15a serving as an ejection energy generating element, and 16 denotes an electrode wiring layer for supplying power to each heating resistor 15a. These are sequentially formed, and each is formed by patterning by a photolithography process. 17a and 17b are insulating layers for electrically separating the plurality of heating resistor layers 15 and the electrode wiring layers 16 and the plurality of heating resistors 15a, and 18 is for protecting the heating resistor layers 15 and the electrode wiring layers 16. It is a protective layer.

複数の素子基板11が金属基板12上に作製された後に、金属基板12の切断ライン19に沿って図示しない切断刃により切断し、各素子基板11を切り出すことにより、個々の素子基板11が得られる。そして、個々の素子基板11に対して図示しない液流路を有する天板部材を設けることにより、液体吐出ヘッドが完成する。   After the plurality of element substrates 11 are formed on the metal substrate 12, each element substrate 11 is obtained by cutting each element substrate 11 by cutting with a cutting blade (not shown) along the cutting line 19 of the metal substrate 12. It is done. Then, by providing a top plate member having a liquid flow path (not shown) for each element substrate 11, a liquid discharge head is completed.

このように形成される本実施の形態の液体吐出ヘッド用素子基板において、蓄熱層14は、発熱抵抗体15aの形成領域のみに設けられているので、260mmという長尺であっても、全応力はそれほど大きくならず、基板の反り(変形)も後工程において問題にならない。このように作製される基板は、基板の裏面に応力補正膜を形成することなく、後工程をスムーズに流すことができ、発熱抵抗体層や電極配線層等を歩留まり良く形成することができる。そして、前述した実施の形態と同様に、製造プロセスの簡略化、材料の削減等により、成膜コストを下げることが可能となる。   In the liquid discharge head element substrate of the present embodiment formed in this way, the heat storage layer 14 is provided only in the region where the heating resistor 15a is formed. Is not so large, and warping (deformation) of the substrate does not become a problem in the subsequent process. A substrate manufactured in this manner can smoothly flow through the subsequent steps without forming a stress correction film on the back surface of the substrate, and can form a heating resistor layer, an electrode wiring layer, and the like with high yield. As in the above-described embodiment, the film formation cost can be reduced by simplifying the manufacturing process, reducing the material, and the like.

本発明の一実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板を説明するための図であり、(a)は複数の素子基板を切り出す前の概略的な平面図であり、(b)は素子基板の蓄熱層を形成した状態を(a)のA−A線に沿って破断して示す断面図であり、(c)は(a)のA−A線に沿って破断して示す素子基板の断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the element substrate for liquid discharge head by one embodiment of this invention, (a) is a schematic plan view before cutting out several element substrate, (b) is an element substrate. It is sectional drawing which fractures | ruptures and shows the state in which the thermal storage layer was formed along the AA line of (a), (c) is a cross section of the element substrate shown fractured along the AA line of (a) FIG. 本発明の他の実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板を説明するための図であり、(a)は複数の素子基板を切り出す前の概略的な平面図であり、(b)は素子基板の蓄熱層を形成した状態を(a)のB−B線に沿って破断して示す断面図であり、(c)は(a)のB−B線に沿って破断して示す素子基板の断面図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an element substrate for a liquid discharge head according to another embodiment of the present invention, wherein (a) is a schematic plan view before cutting out a plurality of element substrates, and (b) is an element substrate. It is sectional drawing which fractures | ruptures and shows the state in which the thermal storage layer of (a) was formed along the BB line of (a), (c) of the element substrate shown to fracture | rupture along the BB line of (a) It is sectional drawing. 従来の液体吐出ヘッド用素子基板の一部を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing a part of a conventional element substrate for a liquid discharge head.

符号の説明Explanation of symbols

1 (液体吐出ヘッド用)素子基板
2 金属基板
3 絶縁層
4 蓄熱層
5 発熱抵抗体層
5a 発熱抵抗体
6 電極配線層
7 絶縁層
8 保護層
9 切断ライン
11 (液体吐出ヘッド用)素子基板
12 金属基板
13 絶縁層
14 蓄熱層
15 発熱抵抗体層
15a 発熱抵抗体
16 電極配線層
17a、17b 絶縁層
18 保護層
19 切断ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (For liquid discharge heads) Element substrate 2 Metal substrate 3 Insulating layer 4 Thermal storage layer 5 Heating resistor layer 5a Heating resistor 6 Electrode wiring layer 7 Insulating layer 8 Protective layer 9 Cutting line 11 (For liquid discharge head) Element substrate 12 Metal substrate 13 Insulating layer 14 Heat storage layer 15 Heating resistor layer 15a Heating resistor 16 Electrode wiring layer 17a, 17b Insulating layer 18 Protective layer 19 Cutting line

Claims (3)

液体を吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱抵抗体列を基板に形成するとともに各発熱抵抗体により発生する熱エネルギーを効率良く液体に伝えるための蓄熱層を前記基板上に形成し、前記基板を切断することにより複数の素子基板を個々に分離して構成する液体吐出ヘッド用素子基板において、
前記基板上に形成される前記蓄熱層は、各素子基板毎に分割して設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド用素子基板。
A plurality of heating resistor arrays that generate thermal energy for discharging liquid are formed on the substrate and a heat storage layer is formed on the substrate to efficiently transmit the thermal energy generated by each heating resistor to the liquid, In an element substrate for a liquid discharge head constituted by separating the plurality of element substrates individually by cutting the substrate,
The element substrate for a liquid discharge head, wherein the heat storage layer formed on the substrate is provided separately for each element substrate.
前記蓄熱層は、前記基板を切断することにより個々の素子基板に分離するための切断ラインで分割されていることを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッド用素子基板。   2. The element substrate for a liquid discharge head according to claim 1, wherein the heat storage layer is divided by a cutting line for separating the heat storage layer into individual element substrates by cutting the substrate. 前記蓄熱層は、前記発熱抵抗体の形成領域にのみ対応して設けられていることを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッド用素子基板。   2. The element substrate for a liquid discharge head according to claim 1, wherein the heat storage layer is provided only corresponding to a region where the heating resistor is formed.
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