JP2007111910A - Electrostatic actuator, liquid droplet delivering head, liquid droplet delivering apparatus and electrostatic device and their manufacturing method, and mask substrate and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、微細加工素子において、加わった力により可動部が変位等し、動作等を行う静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド等の静電デバイス、そのデバイスを用いた装置、それらの製造方法に関するものである。特に微細加工素子で行われる封止に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrostatic actuator, an electrostatic device such as a droplet discharge head, etc., in which a movable part is displaced by an applied force and the like in a microfabricated element, an apparatus using the device, and a manufacturing method thereof. Is. In particular, it relates to sealing performed with microfabricated elements.
例えばシリコン等を加工して微小な素子等を形成する微細加工技術(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)が急激な進歩を遂げている。微細加工技術により形成される微細加工素子の例としては、例えば液滴吐出方式のプリンタのような記録(印刷)装置で用いられている液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)、マイクロポンプ、光可変フィルタ、モータのような静電アクチュエータ、圧力センサ等がある。 For example, micro electro mechanical systems (MEMS) that process silicon or the like to form microelements and the like have made rapid progress. Examples of microfabricated elements formed by microfabrication technology include, for example, a droplet discharge head (inkjet head), a micropump, and an optical variable filter used in a recording (printing) apparatus such as a droplet discharge type printer. There are electrostatic actuators such as motors, pressure sensors and the like.
ここで、微細加工素子の一例として静電アクチュエータである液滴吐出ヘッドについて説明する。液滴吐出方式の記録(印刷)装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式とは、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物(紙等)との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液滴を吐出させて印刷等をするものである。この方式は、液晶(Liquid Crystal)を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機化合物等の電界発光(ElectroLuminescence )素子を用いた表示パネル(OLED)、DNA、タンパク質等、生体分子のマイクロアレイ等の製造にも利用されている。 Here, a droplet discharge head that is an electrostatic actuator will be described as an example of a microfabricated element. A droplet discharge type recording (printing) apparatus is used for printing in various fields regardless of whether it is for home use or industrial use. The droplet discharge method is, for example, a method in which a droplet discharge head having a plurality of nozzles is moved relative to an object (paper, etc.), and a droplet is discharged to a predetermined position of the object for printing or the like. It is. This method uses a color filter for manufacturing a display device using liquid crystal, a display panel using an electroluminescence element such as an organic compound (OLED), a microarray of biomolecules such as DNA and protein. Etc. are also used in the manufacture of
液滴吐出ヘッドの中で、液体をためておく吐出室を流路の一部に備え、吐出室の少なくとも一面の壁(ここでは、底部の壁とし、以下、この壁のことを振動板ということにする)を撓ませて(動作させて)形状変化により吐出室内の圧力を高め、連通するノズルから液滴を吐出させる方法がある。可動電極となる振動板を変位させる力として、例えば、振動板と距離を空けて対向する、電極(固定電極)との間に発生する静電気力(静電引力を用いることが多い)を利用している。 In the droplet discharge head, a discharge chamber for storing liquid is provided in a part of the flow path, and at least one wall of the discharge chamber (here, referred to as a bottom wall, hereinafter referred to as a diaphragm) There is a method in which the pressure in the discharge chamber is increased by changing the shape by deforming (being operated) and discharging the droplets from the communicating nozzle. As a force for displacing the diaphragm that becomes the movable electrode, for example, an electrostatic force (often using an electrostatic attractive force) generated between the electrode (fixed electrode) facing the diaphragm at a distance is used. ing.
ここで、上記のような静電力を利用した静電アクチュエータにおいて、可動電極(液滴吐出ヘッドでは振動板)と固定電極の間に、それらの少なくとも一方の表面に水分等が付着すると、水等の極性分子が帯電する等の原因で静電吸引特性が低下するおそれがある。さらに、極性分子が相互に水素結合し、可動電極が固定電極に貼り付いてしまい、動作不能となることがある。したがって、可動電極と固定電極の周囲を外気と遮断することが望ましい。ここで、土台となる基板同士を接合することで、可動電極と固定電極の周囲をほとんど塞ぐことはできるが、完全に塞いでしまうと外部から個別電極に電力(電荷)を供給することが困難となるため、一部に電極取り出しをおこなうための開口部分を設ける。そして、基板により塞ぐことができないこの開口部分には、電気的接続を確保しつつ、封止材(封止部材)等により開口部分を塞ぎ、気密封止を行い、水分等の侵入を阻止している(例えば特許文献1参照)。 Here, in the electrostatic actuator using the electrostatic force as described above, when water or the like adheres between at least one surface between the movable electrode (the vibration plate in the droplet discharge head) and the fixed electrode, water or the like There is a possibility that the electrostatic attraction characteristics may be deteriorated due to charging of polar molecules. Furthermore, polar molecules may hydrogen bond with each other, and the movable electrode may stick to the fixed electrode, making it inoperable. Therefore, it is desirable to block the surroundings of the movable electrode and the fixed electrode from the outside air. Here, it is possible to almost block the periphery of the movable electrode and the fixed electrode by bonding the base substrates, but if it is completely blocked, it is difficult to supply power (charge) from the outside to the individual electrodes. Therefore, an opening for taking out the electrode is provided in a part. The opening that cannot be blocked by the substrate is sealed with a sealing material (sealing member), etc., while ensuring electrical connection, and hermetically sealed to prevent intrusion of moisture and the like. (For example, refer to Patent Document 1).
上記のように、開口部分を封止材により封止して気密封止を行う場合、例えば、その形成の過程で、封止材が、本来封止を必要としない、例えば他の基板と接合する部分、取り出された電極の端子となる部分に付着してしまうと、他の基板との接合、電力供給手段との電気的接続を邪魔し、接合不良、接続不良を起こしてしまう。そのため、これらの不良を防止するために、封止材を除去する工程をさらに行わなければならない。除去工程では、封止材の削り取り、洗浄等を行うが、これにより、発塵等の異物発生の可能性が高くなるし、時間的にも効率が悪くなる。 As described above, when the opening is sealed with a sealing material to perform hermetic sealing, for example, in the process of formation, the sealing material originally does not need sealing, for example, bonded to another substrate. If it adheres to the part that becomes the terminal of the taken-out electrode or the extracted electrode, it interferes with the bonding with another substrate and the electrical connection with the power supply means, causing a bonding failure and a connection failure. Therefore, in order to prevent these defects, a step of removing the sealing material must be further performed. In the removing step, the sealing material is scraped off, washed, and the like, but this increases the possibility of generation of foreign matters such as dust generation, and the efficiency becomes poor in terms of time.
そこで、本発明はこのような問題を解決するため、所望の部分のみに封止材を付着等させ確実な封止を効率よく行うことができる静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電デバイス並びにそれらの製造方法を得ることを目的とする。さらに、封止材を所定の部分に付着させるために用いる適切なマスク基板を得ることを目的とする。 Therefore, in order to solve such problems, the present invention provides an electrostatic actuator, a droplet discharge head, and a droplet discharge device that can efficiently perform reliable sealing by attaching a sealing material only to a desired portion. And an electrostatic device and a method of manufacturing the same. Furthermore, it aims at obtaining the suitable mask board | substrate used in order to adhere a sealing material to a predetermined part.
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、固定電極を有する第1の基板、又は固定電極と距離をおいて対向し、固定電極との間で発生した静電気力により動作する可動電極を有する第2の基板の一方に、固定電極と可動電極との間で形成される空間を外気と遮断する封止材を所望範囲内に形成するための貫通溝穴を形成する工程と、貫通溝穴部分を開口したマスク基板を第1の基板と第2の基板とを接合した接合基板に取り付ける工程と、貫通溝穴から封止材を封入して接合基板に封止部を形成する工程とを有する。
本発明によれば、貫通溝穴を封止部として設け、貫通溝穴を壁とし、他の部分をマスク基板でマスクして、所望の範囲内に第1の基板と第2の基板とにわたる封止材を形成するようにしたので、例えば、封止材料をスパッタ等により堆積させて封止材を形成する際、本来、封止材料を付着させるべきでない固定電極と外部の電力供給手段との接点への付着を防ぐことができ、接続不良の防止等をはかり、確実な封止を行い、長寿命化をはかることができる。
The method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention includes a first substrate having a fixed electrode, or a first electrode having a movable electrode that is opposed to the fixed electrode at a distance and operates by electrostatic force generated between the fixed electrode and the fixed electrode. Forming a through-slot hole in one of the two substrates for forming a sealing material for blocking a space formed between the fixed electrode and the movable electrode from outside air within a desired range; and a through-slot hole part A step of attaching a mask substrate having an opening to a bonded substrate obtained by bonding the first substrate and the second substrate, and a step of encapsulating a sealing material from the through-groove hole to form a sealing portion on the bonded substrate. .
According to the present invention, the through-slot hole is provided as a sealing portion, the through-slot hole is used as a wall, and the other part is masked with the mask substrate, so that the first substrate and the second substrate are within a desired range. Since the sealing material is formed, for example, when forming the sealing material by depositing the sealing material by sputtering or the like, the fixed electrode to which the sealing material should not be originally attached and the external power supply means Can be prevented from adhering to the contact point, and connection failure can be prevented, reliable sealing can be performed, and the service life can be extended.
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、マスク基板を接合基板に取り付ける工程の前に、シリコンからなる接合基板のマスク基板と接する面及びマスク基板に対し、接合基板及びマスク基板の互いに接する面をO2 プラズマ法により洗浄する工程をさらに有する。
本発明によれば、接合基板及びマスク基板の互いに接する面をO2 プラズマ法により洗浄してからマスク基板を接合基板に取り付けるようにしたので、互いに接する面が水素結合により密着して封止工程の際の封止材料の回り込みを防ぐことができる。
In addition, the manufacturing method of the electrostatic actuator according to the present invention is such that the bonding substrate and the mask substrate are connected to each other with respect to the surface of the bonding substrate made of silicon and the mask substrate before the step of attaching the mask substrate to the bonding substrate. The method further includes a step of cleaning the contacting surface by an O 2 plasma method.
According to the present invention, the surfaces of the bonding substrate and the mask substrate that are in contact with each other are cleaned by the O 2 plasma method, and then the mask substrate is attached to the bonding substrate. In this case, the sealing material can be prevented from wrapping around.
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、マスク基板を接合基板に取り付ける工程の前に、シリコンからなる接合基板のマスク基板と接する面及びマスク基板に対し、接合基板のマスク基板と接する面をO2 プラズマ法により洗浄し、マスク基板の接合基板と接する面をアンモニア過水により洗浄する工程をさらに有する。
本発明によれば、接合基板及びマスク基板の互いに接する面について、マスク基板側をアンモニア過水により洗浄し、接合基板側は液体が空間等に入り込まないようにO2 プラズマ法により洗浄するようにしたので、互いに接する面が水素結合により密着して封止工程の際の封止材料の回り込みを防ぐことができる。
In addition, the electrostatic actuator manufacturing method according to the present invention contacts the mask substrate of the bonded substrate with respect to the surface of the bonded substrate made of silicon and the mask substrate before the step of attaching the mask substrate to the bonded substrate. The method further includes a step of cleaning the surface by an O 2 plasma method, and cleaning the surface of the mask substrate in contact with the bonding substrate with ammonia overwater.
According to the present invention, with respect to the surfaces of the bonding substrate and the mask substrate that are in contact with each other, the mask substrate side is cleaned with ammonia overwater, and the bonding substrate side is cleaned with an O 2 plasma method so that liquid does not enter the space or the like. As a result, the surfaces in contact with each other can be brought into close contact with each other by hydrogen bonding, thereby preventing the sealing material from wrapping around during the sealing process.
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、アンモニア過水の代わりに、硫酸過水によりマスク基板の接合基板と接する面を洗浄する。
本発明によれば硫酸過水でもアンモニア過水と同様に互いに接する面を水素結合により密着させて封止工程の際の封止材料の回り込みを防ぐことができる。
Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator which concerns on this invention wash | cleans the surface which contact | connects the joining board | substrate of a mask board | substrate with sulfuric acid hydrogen peroxide instead of ammonia hydrogen peroxide.
According to the present invention, even with sulfuric acid / hydrogen peroxide, the surfaces in contact with each other can be brought into close contact with each other by hydrogen bonding, as with ammonia / hydrogen peroxide, so that the sealing material can be prevented from wrapping around during the sealing process.
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、接合基板のマスク基板と接する面、マスク基板の接合基板と接する面の少なくとも一方の面に微小の凹凸をもたせる。
本発明によれば、微小の凹凸を持たせて接触面積を少なくするようにしたので、水素結合が強力過ぎず、封止工程後、接合基板とマスク基板とを容易に引き離すことができる。
Further, in the method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention, at least one of the surface of the bonding substrate that contacts the mask substrate and the surface of the mask substrate that contacts the bonding substrate is provided with minute irregularities.
According to the present invention, since the contact area is reduced by providing minute unevenness, the hydrogen bond is not too strong, and the bonding substrate and the mask substrate can be easily separated after the sealing step.
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、CVD法により封止材を封入する。
本発明によれば、一般的に用いられているCVD法により容易に封止材を堆積させ封入することができる。
Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator which concerns on this invention encloses a sealing material by CVD method.
According to the present invention, a sealing material can be easily deposited and sealed by a commonly used CVD method.
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、スパッタ法により封止材を封入する。
本発明によれば、一般的に用いられているスパッタ法により容易に封止材を堆積させ封入することができる。
Moreover, the manufacturing method of the electrostatic actuator according to the present invention encapsulates the sealing material by sputtering.
According to the present invention, a sealing material can be easily deposited and sealed by a commonly used sputtering method.
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造する。
本発明によれば、所望の範囲内において封止部を形成し、確実な封止を行うことができるので、長寿命の液滴吐出ヘッドを製造することができる。
The manufacturing method of the droplet discharge head according to the present invention applies the above-described electrostatic actuator manufacturing method to manufacture the droplet discharge head.
According to the present invention, since a sealing portion can be formed within a desired range and reliable sealing can be performed, a long-life droplet discharge head can be manufactured.
また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造する。
本発明によれば、貫通溝穴に封止材を封入し、確実な封止部を形成した液滴吐出ヘッドを用いているので、長寿命の液滴吐出装置を製造することができる。
The manufacturing method of the droplet discharge device according to the present invention applies the above-described manufacturing method of the droplet discharge head to manufacture the droplet discharge device.
According to the present invention, since the droplet discharge head in which the sealing material is sealed in the through groove hole and the reliable sealing portion is formed is used, a long-life droplet discharge device can be manufactured.
また、本発明に係る静電デバイスの製造方法は、上記の静電アクチュエータの製造方法を適用して静電デバイスを製造する。
本発明によれば、貫通溝穴に封止材を封入し、確実な封止部を形成した静電アクチュエータを用いているので、長寿命の静電デバイスを製造することができる。
Moreover, the manufacturing method of the electrostatic device according to the present invention applies the above-described manufacturing method of the electrostatic actuator to manufacture the electrostatic device.
According to the present invention, since the electrostatic actuator in which the sealing material is sealed in the through groove hole and the reliable sealing portion is formed is used, it is possible to manufacture a long-life electrostatic device.
また、本発明に係るマスク基板は、固定電極を有する第1の基板と固定電極と距離をおいて対向し、固定電極との間で発生した静電気力により動作する可動電極を有する第2の基板とを有する静電アクチュエータの、固定電極と可動電極との間で形成される空間を外気と遮断する封止材を所望範囲内に形成するための貫通溝穴に対応する開口部分を有する。
本発明によれば、貫通溝穴に対応する開口部分を有するようにしたので、選択的に封止材を形成できるマスクを得ることができる。
In addition, the mask substrate according to the present invention is a second substrate having a movable electrode that is opposed to the first electrode having a fixed electrode and the fixed electrode at a distance and operates by electrostatic force generated between the fixed electrode and the first substrate. The opening part corresponding to the through-slot hole for forming the sealing material which interrupts | blocks the space formed between a fixed electrode and a movable electrode with external air in a desired range is provided.
According to the present invention, since the opening portion corresponding to the through groove hole is provided, a mask capable of selectively forming a sealing material can be obtained.
また、本発明に係るマスク基板はシリコンを材料とする。
本発明によれば、マスク基板はシリコンを材料としたので、エッチングプロセスによって開口部分の位置、大きさ等を高い精度で容易に形成することができる。
The mask substrate according to the present invention is made of silicon.
According to the present invention, since the mask substrate is made of silicon, the position and size of the opening can be easily formed with high accuracy by an etching process.
また、本発明に係るマスク基板は、静電アクチュエータと接する面に、静電アクチュエータに形成されている凹部と外部とを連通させるための連通溝を有する。
本発明によれば、静電アクチュエータと接する面に連通溝を有するようにしたので、静電アクチュエータに形成されている凹部が吸盤のようになって吸着してしまうのを防ぐことができ、接合基板とマスク基板とを容易に引き離すことができる。
In addition, the mask substrate according to the present invention has a communication groove on the surface in contact with the electrostatic actuator for communicating the recess formed in the electrostatic actuator with the outside.
According to the present invention, since the communication groove is provided on the surface in contact with the electrostatic actuator, it is possible to prevent the concave portion formed in the electrostatic actuator from being sucked and sucked. The substrate and the mask substrate can be easily separated.
また、本発明に係るマスク基板の製造方法は、上記のようなマスク基板の開口部分を、基板をエッチングして形成することを特徴とするマスク基板の製造方法。
本発明によれば、エッチングによりマスク基板の開口部分を形成することで、所望の位置に、大きさに開口部分を有するマスク基板を製造することができる。
A method for manufacturing a mask substrate according to the present invention comprises forming the opening of the mask substrate as described above by etching the substrate.
According to the present invention, by forming the opening portion of the mask substrate by etching, a mask substrate having an opening portion in a size at a desired position can be manufactured.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図1では液滴吐出ヘッドの一部を示している。本実施の形態では、例えば静電方式で駆動する静電アクチュエータを用いるデバイスの代表として、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドについて説明する。(なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明する)。
FIG. 1 is an exploded view of a droplet discharge head according to
図1に示すように本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板10、キャビティ基板20及びノズル基板30の3つの基板が下から順に積層されて構成される。ここで本実施の形態では、電極基板10とキャビティ基板20とは陽極接合により接合する。また、キャビティ基板20とノズル基板30とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。
As shown in FIG. 1, the droplet discharge head according to the present embodiment is configured by laminating three substrates of an
第1の基板となる電極基板10は、厚さ約1mmの例えばホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス等の基板を主要な材料としている。本実施形態では、ガラス基板とするが、例えば単結晶シリコンを基板とすることもできる。電極基板10の表面には、後述するキャビティ基板20の吐出室21となる凹部に合わせ、例えば深さ約0.3μmを有する複数の凹部11が形成されている。そして、凹部11の内側(特に底部)に、キャビティ基板20の各吐出室21(振動板22)と対向するように固定電極となる個別電極12が設けられ、さらにリード部13及び端子部14が一体となって設けられている(以下、特に区別する必要がない限り、これらを合わせて個別電極12として説明する)。振動板22と個別電極12との間には、振動板22が撓む(変位する)ことができる一定のギャップ(空隙)が凹部11により形成されている。個別電極12は、例えばスパッタ法により、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)を0.1μmの厚さで凹部11の内側に成膜することで形成される。電極基板10には、他にも外部のタンク(図示せず)から供給された液体を取り入れる流路となる液体取り入れ口15となる貫通穴が設けられている。
The
第2の基板となるキャビティ基板20は、例えば表面が(100)面方位((110)面方位でもよい)のシリコン単結晶基板(以下、シリコン基板という)を主要な材料としている。キャビティ基板20には、吐出させる液体を一時的にためる吐出室21となる凹部(底壁が可動電極となる振動板22となっている)及び後述するように封止材25をリード部13の直上部分に堆積し、封止部26aを形成するための貫通溝穴26が形成されている。さらに、キャビティ基板20の下面(電極基板10と対向する面)には、振動板22と個別電極12との間を電気的に絶縁するためのTEOS膜(ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン(珪酸エチル)を用いてできるSiO2 膜をいう)である絶縁膜23をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition:TEOS−pCVDともいう)法を用いて、0.1μm成膜している。ここでは絶縁膜23をTEOS膜としているが例えばAl2O3(酸化アルミニウム(アルミナ))を用いてもよい。また、各吐出室21に液体を供給するリザーバ(共通液室)31となる凹部が形成されている。さらに、外部の電力供給手段(図示せず)から基板(振動板22)に個別電極7と反対の極性の電荷を供給する際の端子となる共通電極端子27を備えている。そして、吐出室5とリザーバ7とを連通させるための溝となるオリフィス29が設けられている。
The
ノズル基板30についても、例えばシリコン基板を主要な材料とする。ノズル基板30には、複数のノズル孔31が形成されている。各ノズル孔31は、振動板22の駆動により加圧された液体を液滴として外部に吐出する。ノズル孔31を複数段で形成すると、液滴を吐出する際の直進性向上が期待できるため、本実施の形態ではノズル孔31を2段で形成する。本実施の形態では、振動板22が撓むことでリザーバ28方向に加わる圧力を緩衝するダイヤフラム32がさらに設けられている。
The
図2は液滴吐出ヘッドの断面図である。図2において、吐出室21はノズル孔31から吐出させる液体をためておく。吐出室21の底壁である振動板22を撓ませることにより、吐出室21内の圧力を高め、ノズル孔31から液滴を吐出させる。ここで、本実施の形態では、電極とすることができ、かつエッチング工程の際に都合がよい高濃度のボロンドープ層をシリコン基板に形成し、振動板22を構成するものとする。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the droplet discharge head. In FIG. 2, the
発振駆動回路41は、ワイヤ、FPC(Flexible Print Circuit)等の配線42を介して電気的に端子部14、共通電極端子27と接続され、個別電極12、キャビティ基板20(振動板22)に電荷(電力)の供給及び停止を制御する。発振駆動回路41は例えば24kHzで発振し、個別電極12に0Vと30Vのパルス電位を印加して電荷供給を行う。発振駆動回路41が発振駆動することで、個別電極12に電荷を供給して正に帯電させ、振動板22を相対的に負に帯電させると、静電気力により個別電極12に引き寄せられて撓む。これにより吐出室21の容積は広がる。そして電荷供給を止めると振動板22は元に戻るが、そのときの吐出室21の容積も元に戻り、その圧力により差分の液滴が吐出する。この液滴が例えば記録対象となる記録紙に着弾することによって印刷等の記録が行われる。
また、封止材25は、異物、水分(水蒸気)等がギャップに浸入しないように、ギャップを外気から遮断し、密閉するために設ける。
The oscillation drive circuit 41 is electrically connected to the terminal portion 14 and the
Further, the sealing material 25 is provided to block and seal the gap from outside air so that foreign matter, moisture (water vapor) and the like do not enter the gap.
図3はキャビティ基板20に設けられた貫通溝穴26と電極基板10上のリード部13との関係の概念を表す図である。図3のように、本実施の形態では、リード部13を露出させるための貫通溝穴26をキャビティ基板20に開口し、設ける。ここで、貫通溝穴26の長手方向の幅については狭いほど小型化に寄与することができる。ただ、幅が狭すぎるとうまく堆積しない可能性があるため、10μm〜20μmであることが望ましい。場合によっては、キャビティ基板20の厚さによって加工時に制限を受けることがあるため(特に表面が(100)面方位のシリコン基板の場合)、10μm〜20μmに特に限定するものではない。確実な封止ができるのであれば、例えば300μm(0.3mm)等の幅があってもよい。また、堆積する封止材25として、ここでは絶縁性、気密封止能力が高く、洗浄等に用いる酸性、アルカリ性溶液に対して耐性を有する酸化シリコン(無機化合物)を用いるものとする。堆積した封止材25の厚さは例えば、少ない部分でもギャップの幅(約0.18μm)以上有するようにする。リザーバ基板30との接合に影響しない範囲で、約2〜3μm又はそれ以上あることが望ましい。
FIG. 3 is a view showing the concept of the relationship between the through-
そして、貫通溝穴26の開口部分から、CVD(Chemical Vapor Deposition :化学的気相法)、(ECR)スパッタ、蒸着等の方法により、電極基板10のリード部13部分からキャビティ基板20に至る空間(ギャップの一部)に、封止材25である酸化シリコン(SiO2 )を堆積させ、封止部26aを形成し、ギャップを外気と遮断して、水分、異物等の侵入を防ぐ。ここでは、酸化シリコン(SiO2 )とするが、例えば、他にも例えばAl2O3(酸化アルミニウム(アルミナ))、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、Ta2O5(五酸化タンタル)、DLC(Diamond Like Carbon )、ポリパラキシリレン(polypalaxylylene)、PDMS(polydimethylsiloxane:シリコーンゴムの一種)、エポキシ樹脂等の無機又は有機化合物等、例えば分子量が比較的小さく、蒸着、スパッタ等により堆積させることができ、水分を通さない物質を用いることができる。
A space from the opening portion of the through
従来、封止材25は、凹部11により電極基板10とキャビティ基板20との間で開口している部分(端子部14の部分)にエポキシ樹脂を塗布し、硬化させて形成していた。しかし、エポキシ樹脂を用いる場合、毛細管現象等により個別電極12と振動板22との間にまで侵入しないように、リード部13を十分長くする必要があり、小型化の阻害要因となっていた。そこで、SiO2 等の封止材料を、蒸着、スパッタ等により開口部分に堆積させるという方法もあるが、電極取出し口24となる空間は広いため、例えばマスク等を取り付けたとしても、材料が回り込み、電極取出し口24の所定の部分だけに封止材25を堆積させることは困難である。そのため、堆積させるべきでない部分に封止材25が堆積、付着する場合がある。例えば、端子部14と配線52との接続部分に封止材25が堆積等していると、端子部14と配線52とを電気的にうまく接続させることができず、接続不良(導通不良)が生じる可能性がある。
Conventionally, the sealing material 25 is formed by applying and curing an epoxy resin to a portion (a portion of the terminal portion 14) opened between the
接続不良を防止するためには封止材料を除去する工程が余分に必要となるが、この工程は時間を費やすだけでなく、異物を発生させる原因ともなり、他の部材に影響を及ぼす。そこで、本実施の形態では、所望の箇所だけに封止材25を選択的に堆積等させて封入し、効率よく封止部26aを形成することができるように、その箇所に合わせて貫通溝穴26を開口する。これにより、貫通溝穴26に対応する部分を開口したマスク(後述)を取り付け、貫通溝穴26が周囲を囲む壁となり、所望の箇所(リード部13直上)だけに封止材25を堆積させ、封止部26aを形成する。
In order to prevent poor connection, an extra step of removing the sealing material is necessary. However, this step not only consumes time but also causes foreign matters and affects other members. Therefore, in the present embodiment, the sealing material 25 is selectively deposited and sealed only at a desired location, and the through groove is formed in accordance with the location so that the sealing portion 26a can be efficiently formed. The
図4及び図5は第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。図4及び図5に基づいて液滴吐出ヘッド製造工程について説明する。なお、実際には、ウェハ単位で複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するが、図4及び図5ではその一部分だけを示している。 4 and 5 are diagrams showing a manufacturing process of the droplet discharge head according to the first embodiment. The droplet discharge head manufacturing process will be described with reference to FIGS. Actually, a plurality of droplet discharge head members are simultaneously formed for each wafer, but only a part thereof is shown in FIGS.
シリコン基板51の片面(電極基板10との接合面側となる)を鏡面研磨し、例えば220μmの厚みの基板(キャビティ基板20となる)を作製する。次に、シリコン基板51のボロンドープ層52を形成する面を、B2O3を主成分とする固体の拡散源に対向させ、縦型炉に入れてボロンをシリコン基板51中に拡散させ、ボロンドープ層52を形成する。そして、ボロンドープ層52を形成した面に、プラズマCVD法により、成膜時の処理温度は360℃、高周波出力は250W、圧力は66.7Pa(0.5Torr)、ガス流量はTEOS流量100cm3 /min(100sccm)、酸素流量1000cm3 /min(1000sccm)の条件で絶縁膜23を0.1μm成膜する(図4(a))。 One side of the silicon substrate 51 (becomes the bonding surface side with the electrode substrate 10) is mirror-polished to produce, for example, a 220 μm thick substrate (becomes the cavity substrate 20). Next, the surface of the silicon substrate 51 on which the boron doped layer 52 is to be formed is opposed to a solid diffusion source mainly composed of B 2 O 3 , and boron is diffused into the silicon substrate 51 by being placed in a vertical furnace. Layer 52 is formed. Then, on the surface on which the boron doped layer 52 is formed, the plasma CVD method is used, the processing temperature during film formation is 360 ° C., the high frequency output is 250 W, the pressure is 66.7 Pa (0.5 Torr), and the gas flow rate is TEOS flow rate 100 cm 3 / The insulating film 23 is formed to a thickness of 0.1 μm under the conditions of min (100 sccm) and oxygen flow rate of 1000 cm 3 / min (1000 sccm) (FIG. 4A).
電極基板10については、上記(a)とは別工程で作製する。約1mmのガラスの基板の一方の面に対し、エッチング等を行って約0.3μmの深さの凹部11を形成する。凹部11の形成後、例えばスパッタリング法を用いて、0.1μmの厚さの個別電極12を同時に形成する。最後に液体取り入れ口15となる穴をサンドブラスト法または切削加工により形成する。場合によっては、これにより、電極基板10を作製する。そして、シリコン基板51と電極基板10を360℃に加熱した後、電極基板10に負極、シリコン基板51に正極を接続して、800Vの電圧を印加し、陽極接合を行う(図4(b))。
The
陽極接合後の接合を終えた基板(以下、接合基板という)に対し、シリコン基板51の厚みが約60μmになるまでシリコン基板51表面の研削加工を行う。その後、加工変質層を除去する為に、水酸化カリウム溶液でシリコン基板51を約10μm異方性ウェットエッチング(以下、ウェットエッチングという)を行う。これによりシリコン基板51の厚みを約50μmにする(図4(c))。 Grinding of the surface of the silicon substrate 51 is performed until the thickness of the silicon substrate 51 becomes about 60 μm with respect to the substrate (hereinafter referred to as a bonded substrate) after the anodic bonding. Thereafter, in order to remove the work-affected layer, the silicon substrate 51 is subjected to about 10 μm anisotropic wet etching (hereinafter referred to as wet etching) with a potassium hydroxide solution. As a result, the thickness of the silicon substrate 51 is reduced to about 50 μm (FIG. 4C).
接合基板のウェットエッチングを行った面に対し、TEOSによる酸化シリコンのハードマスク(以下、TEOSハードマスクという)53をプラズマCVD法により成膜する。成膜条件として、例えば、成膜時の処理温度は360℃、高周波出力は700W、圧力は33.3Pa(0.25Torr)、ガス流量はTEOS流量100cm3 /min(100sccm)、酸素流量1000cm3 /min(1000sccm)とし、その条件で1.5μm成膜する。TEOSを用いたプラズマCVD法の成膜は比較的低温で行うことができ、基板の加熱を抑えられる(図4(d))。 A silicon oxide hard mask (hereinafter referred to as a TEOS hard mask) 53 by TEOS is formed on the surface of the bonding substrate subjected to wet etching by plasma CVD. As film formation conditions, for example, the processing temperature during film formation is 360 ° C., the high frequency output is 700 W, the pressure is 33.3 Pa (0.25 Torr), the gas flow rate is TEOS flow rate 100 cm 3 / min (100 sccm), and the oxygen flow rate is 1000 cm 3. / Min (1000 sccm), and a film thickness of 1.5 μm is formed under the conditions. Film formation by plasma CVD using TEOS can be performed at a relatively low temperature, and heating of the substrate can be suppressed (FIG. 4D).
TEOSハードマスク53を成膜した後、吐出室21、リザーバ28、貫通溝穴26及び電極取出し口24となる部分のTEOSハードマスク53をエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液を用いてTEOSハードマスク53が無くなるまで、それらの部分をエッチングしてTEOSハードマスク53をパターニングし、それらの部分について、シリコン基板51を露出させる。そして、エッチングした後にレジストを剥離する(図4(e))。ここで、例えば、面積の大きく、割れやすいい電極取出し口24となる部分については、レジストの厚みを若干残しておき、後の工程で割れを防止するための厚みを残すようにするようにしてもよい。
After the TEOS hard mask 53 is formed, resist patterning is performed in order to etch the TEOS hard mask 53 in the portions that become the
次に、接合基板を35wt%の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室21、貫通溝穴26、電極取出し口24となる部分の厚みが約10μmになるまで異方性ウェットエッチング(以下、ウェットエッチングという)を行う。さらに、接合基板を3wt%の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層52が露出し、エッチングの進行が極度に遅くなるエッチングストップが十分効いたものと判断するまでウェットエッチングを続ける(図5(f))。このように、2種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングを行うことによって、吐出室21となる部分に形成される振動板22の面荒れを抑制厚み精度を高くすることができる。その結果、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化させることができる。
Next, the bonded substrate is dipped in a 35 wt% potassium hydroxide aqueous solution, and anisotropic wet etching (hereinafter, referred to as “removal chamber”) is performed until the thicknesses of the
ウェットエッチングを終了すると、接合基板をふっ酸水溶液に浸し、シリコン基板51表面のTEOSハードマスク53を剥離する。次に、貫通溝穴26及び電極取出し口24となる部分のボロンドープ層52を除去するため、貫通溝穴26及び電極取出し口24となる部分が開口したシリコンマスクを、接合基板のシリコン基板51側の表面に取り付ける。そして、例えば、RFパワー200W、圧力40Pa(0.3Torr)、CF4 流量30cm3 /min(30sccm)の条件で、RIEドライエッチング(異方性ドライエッチング)を30分間行い、貫通溝穴26、電極取出し口24となる部分のみにプラズマを当てて、開口する(図5(g))。ここで、例えば接合基板とマスクとのアライメント精度を高めるため、シリコンマスクの装着は、接合基板とシリコンマスクとにピンを通すピンアライメントにより行うようにするとよい。ここでは、異方性ドライエッチングにより開口しているが、ピン等で突くことで、ボロンドープ層52を壊してもよい。
When the wet etching is completed, the bonding substrate is immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution, and the TEOS hard mask 53 on the surface of the silicon substrate 51 is peeled off. Next, in order to remove the boron doped layer 52 in the portion that becomes the through
図6は封止用マスク基板60(以下、マスク60という)及び接合基板の形状の概略を表す図である。図6(a)、(b)はそれぞれマスク60が接合基板と接する面、側面を表す。また、図6(c)は対応する接合基板(キャビティ基板20)の上面を表す。ここでは、2列分についての概略形状を記載しているが、実際の基板(ウェハ)には、さらに多くの列が形成されており、各列における液滴吐出ヘッド(チップ)の数もさらに多い。 FIG. 6 is a diagram showing an outline of the shapes of a sealing mask substrate 60 (hereinafter referred to as a mask 60) and a bonding substrate. 6A and 6B show a surface and a side surface where the mask 60 is in contact with the bonding substrate, respectively. FIG. 6C shows the upper surface of the corresponding bonded substrate (cavity substrate 20). Here, the schematic shapes for two rows are described, but more rows are formed on the actual substrate (wafer), and the number of droplet discharge heads (chips) in each row is further increased. Many.
マスク60の材料については特に限定するものではなく、クロム等の金属製で作製してもよいが、本実施の形態では、エッチングプロセスを用いて精度の高いマスクを容易に作製できるシリコンを材料とする。シリコン基板に対し、接合基板の貫通稿溝26の部分に対応させてパターニングを行い、また、接合基板との接する側の面には接合基板に形成されている凹部に対応させてパターニングを行い、酸化シリコンのハードマスクを形成する。そして、例えばフッ酸水溶液等によりウェットエッチングを行い、開口部210及び大気開放溝211を形成する。ここではウェットエッチングにより開口部210及び大気開放溝211を形成しているが、例えばドライエッチングで形成するようにしてもよい。
The material of the mask 60 is not particularly limited, and the mask 60 may be made of a metal such as chromium. However, in this embodiment mode, silicon that can easily produce a high-precision mask using an etching process is used as a material. To do. For the silicon substrate, patterning is performed in accordance with the portion of the through-
以上のように、マスク60において、貫通溝穴26に対応する部分にはマスク開口部210が設けられている。ここで、マスク開口部61の接合基板と接する面側の開口部分は、封止材25がキャビティ基板20表面(ノズル基板30との接合面)に付着しないように、貫通溝穴26の開口部分より小さくしておくことが望ましい。また、接合基板と接する面側には大気開放溝211が設けられている。大気開放溝62は、マスク60を装着することによって、凹部等とマスク60とによってできる空間が完全に密閉状態にならないようにするため、空間と外部とを連通させる。マスク60と接合基板とが密着してできる空間内の圧力が低いと、マスク60が吸盤のようになり、接合基板に吸着してしまうのを防ぐためである。本実施の形態では、吐出室21、リザーバ28となる凹部及び電極取出し口24となる開口部分について外部と連通させる。ここでは、列をなしている吐出室21となる凹部が外部と連通するように、吐出室の21の短手方向に沿って大気開放溝62を形成する。吐出室21となる凹部の長手方向に沿った大気開放溝62を設けることも考えられるが、この場合、列をなす吐出室21(ノズル)の数に比例して大気開放溝62を設けなければならず、溝の数が多くなる。また、外部に連通する部分は、例えば封止材25となる材料が凹部等に回り込まない部分に設けることが望ましい。
As described above, in the mask 60, the mask opening 210 is provided in a portion corresponding to the through
作製したマスク60と接合基板のシリコン基板51側の表面とをO2 プラズマ洗浄を行い、それぞれの表面を洗浄する。そして、この状態でマスク60を、接合基板のシリコン基板51側の表面に取り付ける。O2 プラズマ洗浄を行ったマスク60と接合基板とは、水酸基(OH)による水素結合が行われることにより、少なくとも外周面において隙間を生じさせることなく、封止材25となる材料の回り込みを防ぐ。ここでもマスク60と接合基板との位置合わせはピンアライメントにより行うようにするとよい。そして、例えば、CVD(TEOSを用いたプラズマCVDを含む)、スパッタ、蒸着等により、封止材25を貫通溝穴26に堆積させ、封止部26aを形成する(図5(h))。堆積させる封止材25の厚さについては、上述したように特に限定しないが、ギャップの幅が約0.2μmであることから、最薄部分で約2〜3μm又はそれ以上、他の基板との接合に影響しない範囲で堆積できればよい。
The produced mask 60 and the surface of the bonding substrate on the side of the silicon substrate 51 are subjected to O 2 plasma cleaning to clean the respective surfaces. In this state, the mask 60 is attached to the surface of the bonding substrate on the silicon substrate 51 side. The mask 60 that has been subjected to O 2 plasma cleaning and the bonding substrate are subjected to hydrogen bonding by a hydroxyl group (OH), thereby preventing the material serving as the sealing material 25 from wrapping around without causing a gap at least on the outer peripheral surface. . In this case as well, the alignment between the mask 60 and the bonding substrate may be performed by pin alignment. Then, for example, the sealing material 25 is deposited on the through
封止が完了すると、例えば、さらに共通電極端子27となる部分を開口したマスクを、接合基板のシリコン基板51側の表面に取り付ける。そして、例えばプラチナ(Pt)をターゲットとしてスパッタ等を行い、共通電極端子27を形成する。そして、あらかじめ別工程で作製していたノズル基板30を、例えばエポキシ系接着剤により、接合基板のキャビティ基板20側から接着し、接合する(図5(i))。そして、ダイシングラインに沿ってダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドに切断し、液滴吐出ヘッドが完成する。
When the sealing is completed, for example, a mask having an opening at a portion that becomes the
以上のように実施の形態1によれば、キャビティ基板20に貫通溝穴26を設け、貫通溝穴26を介して、リード部13の直上部分だけに、例えばSiO2 (酸化シリコン)を封止材25とする封止部26aを形成し、振動板22と個別電極12の対向部分にできる部分のギャップ(空隙)を外気と遮断するようにしたので、貫通溝穴26が壁となって、選択された範囲(貫通溝穴の範囲)内で、堆積等により封止部26aを形成することで、より効率よく、確実な封止部26aの形成を行うことができる。また、封止部26aを形成する工程において、電極取出し口24の部分は、マスク60により、端子部14には余分な封止材25が付着しない。そのため、除去工程を行わなくても、配線等との間の電気的接続を損なうことなく、接続不良を防止することができる。スパッタ、CVD、蒸着等により封止材25を堆積させるようにしたので、確実に封止を行うことができ、また複数のウェハに対して一度に封止処理を行うことができ、製造の際に非常に効率がよい。
As described above, according to the first embodiment, the through
また、封止工程の際に用いるマスク60については、シリコンを材料としたので、エッチングプロセスを用いて、開口位置、開口面積等において、精度の高いマスクを作製することができる。そして、マスク60の接合基板と接する面に、大気開放溝62を設けたので、マスク60が接合基板の凹部と密着し、さらに吸着されてしまうのを防ぐことができる。さらに、マスク60と接合基板とを、例えばO2 プラズマ洗浄を行うようにしたので、洗浄を行ってできたそれぞれの表面の水酸基により水素結合が行われて接合基板表面とマスク60とが密着するため、封止材25となる材料の回り込みを防ぐことができる。 In addition, since the mask 60 used in the sealing step is made of silicon, a highly accurate mask can be manufactured in an opening position, an opening area, and the like by using an etching process. And since the air release groove | channel 62 was provided in the surface which contact | connects the joining board | substrate of the mask 60, it can prevent that the mask 60 adheres to the recessed part of a joining board | substrate, and is further adsorb | sucked. Further, since the mask 60 and the bonding substrate are subjected to, for example, O 2 plasma cleaning, hydrogen bonding is performed by hydroxyl groups on the respective surfaces obtained by the cleaning, so that the bonding substrate surface and the mask 60 are in close contact with each other. Therefore, wraparound of the material that becomes the sealing material 25 can be prevented.
実施の形態2.
上述の実施の形態では、マスク60を、接合基板のシリコン基板51側の表面に取り付ける前にマスク60と接合基板とを共にO2 プラズマ洗浄を行ったが、これに限定するものではない。例えば、アンモニア過水(アンモニア、過酸化水素水を混ぜたアンモニア過酸化水素水の溶液。場合によっては水で希釈する)による洗浄(APM洗浄、SC1洗浄)、硫酸過水(硫酸及び過酸化水素水を混合した硫酸過酸化水素水の溶液)による洗浄(SPM洗浄、ピラニア洗浄)等を行っても同様に、表面における水素結合を行わせることができる。
In the above-described embodiment, the mask 60 and the bonding substrate are both subjected to O 2 plasma cleaning before the mask 60 is attached to the surface of the bonding substrate on the silicon substrate 51 side. However, the present invention is not limited to this. For example, cleaning (APM cleaning, SC1 cleaning) by ammonia perwater (a solution of ammonia hydrogen peroxide water mixed with ammonia and hydrogen peroxide water, diluting with water in some cases), sulfuric acid hydrogen peroxide (sulfuric acid and hydrogen peroxide) Similarly, hydrogen bonding on the surface can be performed by performing cleaning (SPM cleaning, piranha cleaning) or the like with a solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide mixed with water.
ただ、封止前の接合基板に対して、液体であるアンモニア過水、硫酸過水を用いて洗浄を行うと、液残り等により汚染される可能性がある。そのため、マスク60のみをアンモニア過水、硫酸過水で洗浄するようにすることが望ましい。 However, if the bonding substrate before sealing is washed with liquid ammonia or hydrogen peroxide, it may be contaminated with liquid residue. Therefore, it is desirable that only the mask 60 be washed with ammonia-hydrogen peroxide or sulfuric acid-hydrogen peroxide.
実施の形態3.
上述の実施の形態では、マスク60と接合基板とを水素結合させて、回り込みを防いでいる。しかしながら、マスク60と接合基板とが共に平滑で、上述したような水素結合が表面全体に行われると、結合による力が強くなりすぎてマスク60を接合基板から容易に取り外せなくなる。
In the above-described embodiment, the mask 60 and the bonding substrate are hydrogen-bonded to prevent wraparound. However, if the mask 60 and the bonding substrate are both smooth and hydrogen bonding as described above is performed on the entire surface, the force due to bonding becomes too strong and the mask 60 cannot be easily removed from the bonding substrate.
そこで、適度に結合して回り込みを防ぎつつ、取り外しが容易に行えるように、マスク60、接合基板の接合面の少なくともどちらか一方の表面を鏡面(鏡面研削)にせず、例えばブライトエッチ面に微小な凹凸を残し、接触(密着)面積を減らして力を弱めるようにしてもよい。また、封止材25となる材料が入り込まないように、ウェハの外周部分とマスク開口部61周辺だけが密着するようにしてもよい。 Therefore, at least one of the mask 60 and the bonding surface of the bonding substrate is not mirror-finished (mirror-polished) so that it can be easily removed while being appropriately bonded to prevent wraparound. The unevenness may be left and the contact (adhesion) area may be reduced to weaken the force. Further, only the periphery of the wafer and the periphery of the mask opening 61 may be in close contact so that the material to be the sealing material 25 does not enter.
実施の形態4.
上述の実施の形態では、電極基板10、キャビティ基板20及びノズル基板30の3つの基板が積層されて構成された液滴吐出ヘッドについて説明したがこれに限定されるものではない。例えば、吐出室とリザーバとをそれぞれ別の基板に形成し、積層した4層の基板で構成した液滴吐出ヘッドについても適用することができる。
In the above-described embodiment, the liquid droplet ejection head configured by laminating the three substrates of the
実施の形態5.
図7は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置(プリンタ100)の外観図である。また、図8は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図7及び図8の液滴吐出装置は液滴吐出方式(インクジェット方式)による印刷を目的とする。また、いわゆるシリアル型の装置である。図8において、被印刷物であるプリント紙110が支持されるドラム101と、プリント紙110にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド102とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド102にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙110は、ドラム101の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ103により、ドラム101に圧着して保持される。そして、送りネジ104がドラム101の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド102が保持されている。送りネジ104が回転することによって液滴吐出ヘッド102がドラム101の軸方向に移動するようになっている。
FIG. 7 is an external view of a droplet discharge apparatus (printer 100) using the droplet discharge head manufactured in the above-described embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of main components of the droplet discharge device. 7 and 8 is intended for printing by a droplet discharge method (inkjet method). Further, it is a so-called serial type device. In FIG. 8, a drum 101 that supports a printing paper 110 that is a printing object and a droplet discharge head 102 that discharges ink onto the printing paper 110 and performs recording are mainly configured. Although not shown, there is an ink supply means for supplying ink to the droplet discharge head 102. The print paper 110 is held by being pressed against the drum 101 by a paper press roller 103 provided parallel to the axial direction of the drum 101. A feed screw 104 is provided parallel to the axial direction of the drum 101, and the droplet discharge head 102 is held. As the feed screw 104 rotates, the droplet discharge head 102 moves in the axial direction of the drum 101.
一方、ドラム101は、ベルト105等を介してモータ106により回転駆動される。また、プリント制御手段107は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ104、モータ106を駆動させ、また、ここでは図示していないが、発振駆動回路を駆動させて振動板4を振動させ、制御をしながらプリント紙110に印刷を行わせる。
On the other hand, the drum 101 is rotationally driven by a motor 106 via a belt 105 or the like. Further, the
ここでは液体をインクとしてプリント紙110に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルタとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、有機化合物等の電界発光素子を用いた表示パネル(OLED等)の基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、DNA(Deoxyribo Nucleic Acids :デオキシリボ核酸)、他の核酸(例えば、Ribo Nucleic Acid:リボ核酸、Peptide Nucleic Acids:ペプチド核酸等)タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。 Here, the liquid is ejected onto the print paper 110 as ink, but the liquid ejected from the droplet ejection head is not limited to ink. For example, in an application to be discharged onto a substrate to be a color filter, a light emitting element is used in an application to be discharged onto a substrate of a display panel (OLED or the like) using an electroluminescent element such as a liquid containing a color filter pigment or an organic compound For example, a liquid containing a conductive metal and a liquid containing a conductive metal may be discharged from a droplet discharge head provided in each device. In addition, when the droplet discharge head is used as a dispenser and is used for discharging onto a substrate that is a microarray of biomolecules, DNA (Deoxyribo Nucleic Acids: deoxyribonucleic acid), other nucleic acids (for example, Ribo Nucleic Acid: ribonucleic acid, Peptide (Nucleic Acids: peptide nucleic acids, etc.) A liquid containing a probe such as a protein may be discharged. In addition, it can also be used for discharging dyes such as cloth.
実施の形態6.
図9は本発明を利用した波長可変光フィルタを表す図である。上述の実施の形態は、液滴吐出ヘッドを例として説明したが、本発明は液滴吐出ヘッドだけに限定されず、他の微細加工による静電アクチュエータを利用した静電型のデバイスにも適用することができる。例えば、図10の波長可変光フィルタは、ファブリ・ペロー干渉計の原理を利用し、可動鏡120と固定鏡121との間隔を変化させながら選択した波長の光を出力するものである。可動鏡120を変位させるためには、可動鏡120が設けられている、シリコンを材料とする可動体122を変位させる。そのために固定電極123と可動体122(可動鏡120)とを所定の間隔(ギャップ)で対向配置する。ここで、固定電極に電荷を供給するために固定電極端子124を取り出す。その際、可動体を有する基板と固定電極123を有する基板との間を封止材125により確実に気密封止するため、本発明のように、貫通溝穴126を設け、さらに別の基板で塞ぐことにより、封止を確実にする。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a wavelength tunable optical filter using the present invention. In the above-described embodiment, the droplet discharge head has been described as an example. However, the present invention is not limited to the droplet discharge head, and may be applied to an electrostatic type device using an electrostatic actuator by other fine processing. can do. For example, the wavelength tunable optical filter of FIG. 10 uses the principle of a Fabry-Perot interferometer and outputs light of a selected wavelength while changing the distance between the movable mirror 120 and the fixed mirror 121. In order to displace the movable mirror 120, the movable body 122 made of silicon and provided with the movable mirror 120 is displaced. For this purpose, the fixed electrode 123 and the movable body 122 (movable mirror 120) are arranged to face each other at a predetermined interval (gap). Here, the fixed electrode terminal 124 is taken out to supply charges to the fixed electrode. At that time, in order to ensure airtight sealing between the substrate having the movable body and the substrate having the fixed electrode 123 by the sealing material 125, the through-groove hole 126 is provided as in the present invention, and a further substrate is used. Sealing ensures sealing.
同様にモータ、センサ、SAWフィルタのような振動素子(レゾネータ)、波長可変光フィルタ、ミラーデバイス等、他の種類の微細加工のアクチュエータ、圧力センサ等のセンサ等にも上述の封止部の形成等を適用することができる。また、本発明は、静電方式のアクチュエータ等には特に有効であるが、他に基板間の小さな開口部分を封止する場合にも適用することができる。 Similarly, the above-described sealing portion is also formed on other types of microfabricated actuators such as motors, sensors, SAW filters, resonator elements such as SAW filters, tunable optical filters, mirror devices, and pressure sensors. Etc. can be applied. The present invention is particularly effective for an electrostatic actuator or the like, but can also be applied to a case where a small opening between substrates is sealed.
実施の形態7.
上述の実施の形態では、固定された電極を有する基板の厚さの方が厚く、またガラス基板であることから、振動板22等の可動する電極を有する基板の方に貫通溝穴26を形成したが、特にこれに限定されるものではない。構成、プロセス等の上で形成しやすい方に貫通溝穴26を形成するようにすればよい。また、上述の第1の実施の形態では、貫通溝穴26は1つであったが、これに限定するものではなく、封止効果を損なわない範囲で、複数の貫通溝穴等を形成してもよい。
Embodiment 7 FIG.
In the above embodiment, since the substrate having the fixed electrode is thicker and is a glass substrate, the through-
10 電極基板、11 凹部、12 個別電極、13 リード部、14 端子部、15 液体取り入れ口、20 キャビティ基板、21 吐出室、22 振動板、23 絶縁膜、24 電極取出し口、25 封止材、26 貫通溝穴、27 共通電極端子、28 リザーバ、29 オリフィス、30 ノズル基板、31 ノズル孔、32 ダイヤフラム、41 発振駆動回路、42 配線、51 シリコン基板、52 ボロンドープ層、53 TEOSハードマスク、60 マスク、61 マスク開口部、62 大気開放溝、100 プリンタ、101 ドラム、102 液滴吐出ヘッド、103 紙圧着ローラ、104 送りネジ、105 ベルト、106 モータ、107 プリント制御手段、110 プリント紙、120 可動鏡、121 固定鏡、122 可動体、123 固定電極、124 固定電極端子、125 封止材、126 貫通溝穴。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記貫通溝穴部分を開口したマスク基板を前記第1の基板と前記第2の基板とを接合した前記接合基板に取り付ける工程と、
前記貫通溝穴から前記封止材を封入して前記接合基板に封止部を形成する工程と
を有することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。 One of the first substrate having a fixed electrode or the second substrate having a movable electrode that is opposed to the fixed electrode at a distance and operates by electrostatic force generated between the fixed electrode and the fixed electrode. Forming a through-slot hole for forming a sealing material for blocking a space formed between the movable electrode and the outside air from outside air within a desired range;
Attaching the mask substrate having the through-groove hole portion to the bonded substrate obtained by bonding the first substrate and the second substrate;
And a step of encapsulating the sealing material from the through groove to form a sealing portion on the bonding substrate.
前記接合基板及び前記マスク基板の互いに接する面をO2 プラズマ法により洗浄する工程をさらに有することを特徴とする請求項1記載の静電アクチュエータの製造方法。 Before the step of attaching the mask substrate to the bonding substrate, the surface of the bonding substrate made of silicon in contact with the mask substrate and the mask substrate,
2. The method of manufacturing an electrostatic actuator according to claim 1, further comprising a step of cleaning surfaces of the bonding substrate and the mask substrate that are in contact with each other by an O2 plasma method.
前記接合基板の前記マスク基板と接する面をO2 プラズマ法により洗浄し、前記マスク基板の前記接合基板と接する面をアンモニア過水により洗浄する工程をさらに有することを特徴とする請求項1記載の静電アクチュエータの製造方法。 Before the step of attaching the mask substrate to the bonding substrate, the surface of the bonding substrate made of silicon in contact with the mask substrate and the mask substrate,
2. The method according to claim 1, further comprising a step of cleaning a surface of the bonding substrate in contact with the mask substrate by an O 2 plasma method, and cleaning a surface of the mask substrate in contact with the bonding substrate with ammonia hydrogen peroxide. Manufacturing method of electrostatic actuator.
14. The method for manufacturing a mask substrate according to claim 11, wherein the opening portion of the mask substrate according to claim 11 is formed by etching the substrate.
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