JP2007237479A - Method for manufacturing liquid droplet discharge head - Google Patents

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Kenichi Ono
健一 大野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To process a chamber with a high accuracy by wet etching. <P>SOLUTION: If maintaining the accuracy of a stage section 72B supporting a glass substrate 72 with forming a pressure room by two steps, it is not necessary to form a grooved part 72A with a high accuracy. Accordingly, the pressure room can be formed by the low-cost wet etching and the like. A vibrating plate 48 can be formed with a high accuracy and at a low cost by making the glass substrate 72 to be a film after embedding a poly-silicon 76 into the groove part 72A and the stage section 72B. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インク等の液滴を吐出するノズルと、ノズルと連通するとともに、インク等の液体が充填される圧力室と、圧力室の一部を構成する振動板と、振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a nozzle that ejects droplets of ink and the like, a pressure chamber that is in communication with the nozzle and filled with a liquid such as ink, a diaphragm that forms part of the pressure chamber, and a diaphragm that is displaced The present invention relates to a method for manufacturing a droplet discharge head having a piezoelectric element.

従来から、主走査方向に往復移動するインクジェット記録ヘッドや、紙幅を有するインクジェット記録ヘッドの複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、副走査方向に搬送されて来る記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置が知られている。   Conventionally, ink droplets are selectively ejected from a plurality of nozzles of an ink jet recording head that reciprocates in the main scanning direction or an ink jet recording head having a paper width, and is applied to a recording medium such as recording paper that is conveyed in the sub scanning direction. 2. Related Art Inkjet recording apparatuses that print characters and images are known.

このような構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、次世代インクジェット記録ヘッドとして1200dpi、さらには2400dpiの高解像度の実現が望まれている。このとき、高解像を得るために、高密度で複数列のノズル配列が必要となる。   In the ink jet recording head having such a configuration, it is desired to realize a high resolution of 1200 dpi and further 2400 dpi as a next generation ink jet recording head. At this time, in order to obtain high resolution, a high-density, multiple-row nozzle arrangement is required.

高密度で高精度のインクジェット記録ヘッドを得るためには、製造工程のLSI工程においてドライエッチングなど高精度加工が可能なプロセスを選択する必要がある。しかし、これらのプロセスでの製造では高コストとなる。   In order to obtain a high-density and high-precision inkjet recording head, it is necessary to select a process capable of high-precision processing such as dry etching in the LSI process of the manufacturing process. However, the production by these processes is expensive.

そこで、コスト低減を見込めるウェットエッチングによって、インクジェット記録ヘッドを製造する方法がある(特許文献1参照)。しかし、ウェットエッチングを用いて、例えば50μmの厚さの基板にチャンバ(圧力室)を加工する場合、寸法精度を確保することが困難となり、加工後に寸法補正を行う必要がある。   Therefore, there is a method of manufacturing an ink jet recording head by wet etching that can be expected to reduce costs (see Patent Document 1). However, when a chamber (pressure chamber) is processed on a substrate having a thickness of, for example, 50 μm by using wet etching, it is difficult to ensure dimensional accuracy, and it is necessary to perform dimensional correction after processing.

そこで、加工後に寸法補正を行わない方法として、基板の表面にチャンバの一部となる浅い凹部をエッチングし、基板の裏面からこの凹部に貫通する貫通孔を形成することが行われている(特許文献2参照)。つまり、基板の表面側からチャンバとなる貫通孔を形成すると、チャンバの精度を確保できないため、寸法精度を確保できる深さでチャンバとなる凹部を形成する方法である。   Therefore, as a method of not performing dimensional correction after processing, a shallow recess that becomes a part of the chamber is etched on the surface of the substrate, and a through-hole penetrating the recess from the back surface of the substrate is formed (patent) Reference 2). In other words, if a through-hole serving as a chamber is formed from the surface side of the substrate, the accuracy of the chamber cannot be ensured. Therefore, this is a method of forming a recess serving as a chamber with a depth that can ensure dimensional accuracy.

しかし、特許文献2の場合、基板の表面側から加工する凹部と、裏面側から加工する貫通孔の位置合わせが必要となり、製造コストのアップに繋がる恐れがある。また、特許文献2の工程でチャンバを形成した後に、チャンバ上に振動板を形成する場合、厚い板状の振動板を貼り付けて、所定の厚みとなるまで研磨するか、予め薄くした振動板を貼り付ける。厚みのある振動板の場合、振動板に要求される精度で所定の厚さに研磨するのは困難である。また、薄い振動板の場合、取り扱いが容易ではない。このため、製造時間が掛かり、製造コストが増大してしまう。
特開平6−55733号公報 特開平10−181032号公報
However, in the case of Patent Document 2, it is necessary to align the recesses to be processed from the front surface side of the substrate and the through holes to be processed from the back surface side, which may increase the manufacturing cost. In addition, when a diaphragm is formed on the chamber after forming the chamber in the process of Patent Document 2, a thick diaphragm is pasted and polished until a predetermined thickness is obtained, or the diaphragm is thinned in advance. Paste. In the case of a thick diaphragm, it is difficult to polish to a predetermined thickness with the accuracy required for the diaphragm. Moreover, in the case of a thin diaphragm, handling is not easy. For this reason, manufacturing time is required and the manufacturing cost increases.
JP-A-6-55733 Japanese Patent Laid-Open No. 10-181032

本発明は上記問題を考慮し、ウェットエッチングによって高精度でチャンバを加工することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to process a chamber with high accuracy by wet etching.

請求項1に記載の本発明は、液滴を吐出するノズルと連通し液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、シリコン又はガラスからなる基板の一方の面に前記圧力室となる溝部を形成し、前記溝部の周囲の角部に段部を形成した後、前記溝部及び前記段部に充填材を埋め込んで、前記振動板と前記圧電素子を前記基板の一方の面に成膜し、前記基板の他方の面に前記圧力室への連通路となる開口部を形成して前記充填材を露出させた後、前記開口部にエッチング液を供給して、前記充填材を除去することを特徴としている。   The present invention described in claim 1 is a pressure chamber that is in communication with a nozzle that discharges droplets and is filled with a liquid, a diaphragm that forms part of the pressure chamber, and a piezoelectric element that displaces the diaphragm. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a groove serving as the pressure chamber on one surface of a substrate made of silicon or glass; and forming a step at a corner around the groove; An opening serving as a communication path to the pressure chamber is formed on the other surface of the substrate by filling the groove portion and the step portion with a filler, forming the diaphragm and the piezoelectric element on one surface of the substrate. After the filler is exposed to form an etching solution, an etching solution is supplied to the opening to remove the filler.

請求項1に記載の発明では、基板の一方の面に溝部を形成し、この溝部の周囲の角部に段部を形成する。このように、圧力室を2段階に分けて形成することで、ウェットエッチングの時間が短くなるため、開口寸法の精度を確保できる。   According to the first aspect of the present invention, a groove is formed on one surface of the substrate, and a step is formed at a corner around the groove. In this way, by forming the pressure chamber in two stages, the wet etching time is shortened, so that the accuracy of the opening dimension can be ensured.

また、溝部と段部に充填材を埋め込んでから、基板の一方の面に振動板及び圧電素子を成膜する。これにより、振動板を高精度且つ低コストで形成でき、また、振動板を基板上に接着した場合と比較して、ハンドリング性が良い。   Further, after filling the groove portion and the step portion with the filler, the diaphragm and the piezoelectric element are formed on one surface of the substrate. As a result, the diaphragm can be formed with high accuracy and at low cost, and handling properties are better than when the diaphragm is bonded onto the substrate.

そして、基板の他方の面に連通路となる開口部をエッチングで形成し、開口部からエッチング液を供給して、充填材を除去することで、液滴吐出ヘッドが製造される。   Then, an opening serving as a communication path is formed by etching on the other surface of the substrate, an etching solution is supplied from the opening, and the filler is removed, whereby the droplet discharge head is manufactured.

請求項2に記載の本発明は、液滴を吐出するノズルと連通し液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、シリコン又はガラスからなる基板の一方の面に前記圧力室となる溝部を形成し、前記溝部の周囲の角部に段部を形成した後、前記溝部及び前記段部に充填材を埋め込んで、前記振動板を前記基板の一方の面に成膜し、前記基板の他方の面に前記圧力室への連通路となる開口部を形成して前記充填材を露出させた後、前記圧電素子を前記振動板上に成膜し、前記開口部にエッチング液を供給して、前記充填材を除去することを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a pressure chamber that is in communication with a nozzle that discharges droplets and is filled with a liquid, a diaphragm that forms part of the pressure chamber, and a piezoelectric element that displaces the diaphragm. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a groove serving as the pressure chamber on one surface of a substrate made of silicon or glass; and forming a step at a corner around the groove; Filling the groove and the step with a filler, forming the diaphragm on one surface of the substrate, and forming an opening on the other surface of the substrate that serves as a communication path to the pressure chamber. After the filler is exposed, the piezoelectric element is formed on the diaphragm, and an etchant is supplied to the opening to remove the filler.

請求項2に記載の発明では、基板の一方の面に溝部を形成し、この溝部の周囲の角部に段部を形成する。そして、溝部と段部に充填材を埋め込んで、基板の一方の面に振動板を成膜し、基板の他方の面に連通路となる開口部を形成して、振動板の上に圧電素子を成膜する。そして、開口部からエッチング液を供給して、充填材を除去することで、液滴吐出ヘッドが製造される。   In the second aspect of the present invention, a groove is formed on one surface of the substrate, and a step is formed at a corner around the groove. Then, a filler is embedded in the groove and step, a diaphragm is formed on one surface of the substrate, an opening serving as a communication path is formed on the other surface of the substrate, and a piezoelectric element is formed on the diaphragm. Is deposited. Then, the droplet discharge head is manufactured by supplying the etching solution from the opening and removing the filler.

請求項3に記載の本発明は、液滴を吐出するノズルと連通し液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、シリコン又はガラスからなる基板の一方の面に前記圧力室となる溝部を形成し、前記溝部の周囲の角部に段部を形成した後、前記溝部及び前記段部に充填材を埋め込んで、前記振動板と前記圧電素子を前記基板の一方の面に成膜し、前記基板の他方の面を所定の厚みまで研磨して、前記基板の他方の面に前記圧力室への連通路となる開口部を形成し、前記充填材を露出させた後、前記開口部にエッチング液を供給して、前記充填材を除去することを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a pressure chamber that is in communication with a nozzle that discharges droplets and is filled with a liquid, a diaphragm that forms part of the pressure chamber, and a piezoelectric element that displaces the diaphragm. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a groove serving as the pressure chamber on one surface of a substrate made of silicon or glass; and forming a step at a corner around the groove; Filling the groove and the step with a filler, forming the diaphragm and the piezoelectric element on one surface of the substrate, polishing the other surface of the substrate to a predetermined thickness, An opening serving as a communication path to the pressure chamber is formed on the other surface, and after exposing the filler, an etching solution is supplied to the opening to remove the filler. .

請求項3に記載の発明では、基板の一方の面に溝部と段部を形成し、この溝部と段部に充填材を埋め込んで、基板の一方の面に振動板と圧電素子を成膜した後の工程で、基板の他方の面を研磨して、基板を所定の厚みにする。つまり、十分な厚みのある基板に圧力室となる溝部及び段部を形成するので、最初から基板を所定の厚みに薄くした状態で扱う場合と比較して、基板のハンドリング性及び作業性が良い。   In the third aspect of the present invention, a groove and a step are formed on one surface of the substrate, a filler is embedded in the groove and the step, and a diaphragm and a piezoelectric element are formed on one surface of the substrate. In a later step, the other surface of the substrate is polished to make the substrate have a predetermined thickness. In other words, since the groove portion and the step portion serving as the pressure chambers are formed on the substrate having a sufficient thickness, the handling property and workability of the substrate are better than when the substrate is handled in a state where the substrate is thinned to a predetermined thickness from the beginning. .

請求項4に記載の本発明は、液滴を吐出するノズルと連通し液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、シリコン又はガラスからなる基板の一方の面に前記圧力室となる溝部を形成し、前記溝部の周囲の角部に段部を形成した後、前記溝部及び前記段部に保護層を成膜し、前記溝部及び前記段部に充填材を埋め込んだ後、前記振動板と前記圧電素子を前記基板の一方の面に成膜し、前記基板の他方の面に前記圧力室への連通路となる開口部を形成して、前記充填材を露出させた後、前記開口部にエッチング液を供給して、前記充填材を除去することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a pressure chamber that is in communication with a nozzle that discharges droplets and is filled with a liquid, a diaphragm that forms part of the pressure chamber, and a piezoelectric element that displaces the diaphragm. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a groove serving as the pressure chamber on one surface of a substrate made of silicon or glass; and forming a step at a corner around the groove; A protective layer is formed on the groove and the step, and a filler is embedded in the groove and the step, and then the diaphragm and the piezoelectric element are formed on one surface of the substrate. An opening that serves as a communication path to the pressure chamber is formed on the other surface to expose the filler, and then an etchant is supplied to the opening to remove the filler. Yes.

請求項4に記載の発明では、溝部と段部に充填材を埋め込む前に、保護材を成膜する。これにより、例えば、シリコンからなる基板の溝部及び段部にポリシリコンを埋め込んだ場合、つまり、溝部及び段部に埋め込む充填材と基板を、共にシリコン系とした場合でも、開口部からエッチング液を供給したときに、充填材(溝部及び段部に埋め込まれたポリシリコン)のみがエッチング除去されて、基板がエッチングされてしまうことがない。   In the invention described in claim 4, the protective material is deposited before the filler is embedded in the groove and step. Thus, for example, even when polysilicon is embedded in the groove and step of the substrate made of silicon, that is, even when both the filler and the substrate embedded in the groove and step are made of silicon, the etching solution is supplied from the opening. When supplied, only the filler (polysilicon embedded in the groove and step) is removed by etching, and the substrate is not etched.

本発明は上記構成としたので、ウェットエッチングによって高精度でチャンバを加工できる。   Since the present invention has the above configuration, the chamber can be processed with high accuracy by wet etching.

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。なお、液滴吐出装置としてはインクジェット記録装置10を例に採って説明する。したがって、液体はインク110とし、液滴吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッド32として説明をする。また、記録媒体は記録用紙Pとして説明をする。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail based on the embodiments shown in the drawings. Note that the ink jet recording apparatus 10 will be described as an example of the droplet discharge apparatus. Therefore, the liquid will be described as ink 110, and the droplet discharge head will be described as an inkjet recording head 32. The recording medium will be described as recording paper P.

インクジェット記録装置10は、図1で示すように、記録用紙Pを送り出す用紙供給部12と、記録用紙Pの姿勢を制御するレジ調整部14と、インク滴を吐出して記録用紙Pに画像形成する記録ヘッド部16及び記録ヘッド部16のメンテナンスを行うメンテナンス部18を備える記録部20と、記録部20で画像形成された記録用紙Pを排出する排出部22とから基本的に構成されている。   As shown in FIG. 1, the inkjet recording apparatus 10 includes a paper supply unit 12 that feeds the recording paper P, a registration adjustment unit 14 that controls the posture of the recording paper P, and forms an image on the recording paper P by ejecting ink droplets. The recording head unit 16 and the recording unit 20 including the maintenance unit 18 that performs maintenance of the recording head unit 16 and the discharge unit 22 that discharges the recording paper P on which the image is formed by the recording unit 20 are basically configured. .

用紙供給部12は、記録用紙Pが積層されてストックされているストッカー24と、ストッカー24から1枚ずつ取り出してレジ調整部14に搬送する搬送装置26とから構成されている。レジ調整部14は、ループ形成部28と、記録用紙Pの姿勢を制御するガイド部材29とを有しており、記録用紙Pは、この部分を通過することによって、そのコシを利用してスキューが矯正されるとともに、搬送タイミングが制御されて記録部20に供給される。そして、排出部22は、記録部20で画像が形成された記録用紙Pを、排紙ベルト23を介してトレイ25に収納する。   The paper supply unit 12 includes a stocker 24 in which recording papers P are stacked and stocked, and a conveying device 26 that takes out the papers one by one from the stocker 24 and conveys them to the registration adjusting unit 14. The registration adjusting unit 14 includes a loop forming unit 28 and a guide member 29 that controls the posture of the recording paper P. The recording paper P passes through this portion, and uses the stiffness to skew. Is corrected, and the conveyance timing is controlled and supplied to the recording unit 20. The discharge unit 22 stores the recording paper P on which the image is formed by the recording unit 20 in the tray 25 via the discharge belt 23.

記録ヘッド部16とメンテナンス部18の間には、記録用紙Pが搬送される用紙搬送路27が構成されている(用紙搬送方向を矢印PFで示す)。用紙搬送路27は、スターホイール17と搬送ロール19とを有し、このスターホイール17と搬送ロール19とで記録用紙Pを挟持しつつ連続的に(停止することなく)搬送する。そして、この記録用紙Pに対して、記録ヘッド部16からインク滴が吐出され、記録用紙Pに画像が形成される。   Between the recording head unit 16 and the maintenance unit 18, a paper transport path 27 through which the recording paper P is transported is formed (the paper transport direction is indicated by an arrow PF). The paper conveyance path 27 includes a star wheel 17 and a conveyance roll 19, and conveys the recording paper P between the star wheel 17 and the conveyance roll 19 continuously (without stopping). Then, ink droplets are ejected from the recording head unit 16 to the recording paper P, and an image is formed on the recording paper P.

メンテナンス部18は、インクジェット記録ユニット30に対して対向配置されるメンテナンス装置21を有しており、インクジェット記録ヘッド32に対するキャッピングや、ワイピング、更には、ダミージェットやバキューム等の処理を行う。   The maintenance unit 18 includes a maintenance device 21 disposed to face the ink jet recording unit 30, and performs capping and wiping on the ink jet recording head 32, and further processes such as dummy jet and vacuum.

図2で示すように、各インクジェット記録ユニット30は、矢印PFで示す用紙搬送方向と直交する方向に配置された支持部材34を備えており、この支持部材34に複数のインクジェット記録ヘッド32が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド32には、マトリックス状に複数のノズル56が形成されており、記録用紙Pの幅方向には、インクジェット記録ユニット30全体として一定のピッチでノズル56が並設されている。   As shown in FIG. 2, each inkjet recording unit 30 includes a support member 34 disposed in a direction orthogonal to the paper conveyance direction indicated by arrow PF, and a plurality of inkjet recording heads 32 are attached to the support member 34. It has been. A plurality of nozzles 56 are formed in a matrix in the inkjet recording head 32, and the nozzles 56 are arranged in parallel in the width direction of the recording paper P at a constant pitch as the entire inkjet recording unit 30.

そして、用紙搬送路27を連続的に搬送される記録用紙Pに対し、ノズル56からインク滴を吐出することで、記録用紙P上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット30は、例えば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色に対応して、少なくとも4つ配置されている。   An image is recorded on the recording paper P by ejecting ink droplets from the nozzles 56 onto the recording paper P that is continuously transported through the paper transporting path 27. For example, in order to record a so-called full-color image, at least four inkjet recording units 30 are arranged corresponding to each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). Has been.

図3で示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット30のノズル56による印字領域幅は、このインクジェット記録装置10での画像記録が想定される記録用紙Pの用紙最大幅PWよりも長くされており、インクジェット記録ユニット30を紙幅方向に移動させることなく、記録用紙Pの全幅にわたる画像記録が可能とされている。つまり、このインクジェット記録ユニット30は、シングルパス印字が可能なFull Width Array(FWA)となっている。   As shown in FIG. 3, the print area width by the nozzle 56 of each inkjet recording unit 30 is longer than the maximum sheet width PW of the recording sheet P on which image recording by the inkjet recording apparatus 10 is assumed, Image recording over the entire width of the recording paper P is possible without moving the inkjet recording unit 30 in the paper width direction. That is, the inkjet recording unit 30 is a full width array (FWA) capable of single pass printing.

ここで、印字領域幅とは、記録用紙Pの両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅PWよりも大きくとっている。これは、記録用紙Pが搬送方向に対して所定角度傾斜して(スキューして)搬送されるおそれがあるためと、縁無し印字の要望が高いためである。   Here, the print area width is basically the largest of the recording areas obtained by subtracting the margins not to be printed from both ends of the recording paper P, but is generally larger than the maximum paper width PW to be printed. ing. This is because there is a possibility that the recording paper P is conveyed at a predetermined angle with respect to the conveying direction (skewed) and there is a high demand for borderless printing.

以上のような構成のインクジェット記録装置10において、次にインクジェット記録ヘッド32について詳細に説明する。図4は第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32の構成を示す概略平面図である。すなわち、図4(A)はインクジェット記録ヘッド32の全体構成を示すものであり、図4(B)は1つの素子の構成を示すものである。   Next, the inkjet recording head 32 in the inkjet recording apparatus 10 configured as described above will be described in detail. FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the ink jet recording head 32 of the first embodiment. 4A shows the overall configuration of the inkjet recording head 32, and FIG. 4B shows the configuration of one element.

また、図5(A)乃至図5(C)は、それぞれ図4(B)の各部をA−A’線、B−B’線、C−C’線の断面にて示すものである。ただし、後述するガラス基板72及びプール室部材39は省略している。更に、図6はインクジェット記録ヘッド32を部分的に取り出して主要部分が明確になるように示した概略縦断面図である。   FIGS. 5A to 5C show sections of FIG. 4B in cross sections taken along lines A-A ′, B-B ′, and C-C ′, respectively. However, a glass substrate 72 and a pool chamber member 39 which will be described later are omitted. FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing the ink jet recording head 32 partially taken out so that the main part becomes clear.

このインクジェット記録ヘッド32には、天板部材40が配置されている。本実施形態では、天板部材40を構成するガラス製の天板41は板状で、かつ配線を有しており、インクジェット記録ヘッド32全体の天板となっている。天板部材40には、駆動IC60と、駆動IC60に通電するための金属配線90が設けられている。金属配線90は、樹脂保護膜92で被覆保護されており、インク110による浸食が防止されるようになっている。   A top plate member 40 is disposed on the ink jet recording head 32. In the present embodiment, the glass top plate 41 constituting the top plate member 40 is plate-shaped and has wiring, which is the top plate of the entire inkjet recording head 32. The top plate member 40 is provided with a driving IC 60 and a metal wiring 90 for energizing the driving IC 60. The metal wiring 90 is covered and protected by a resin protective film 92 so that erosion by the ink 110 is prevented.

また、この駆動IC60の下面には、図7で示すように、複数のバンプ60Bがマトリックス状に所定高さ突設されており、天板41上で、かつプール室部材39よりも外側の金属配線90にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、圧電素子46に対する高密度配線と低抵抗化が容易に実現可能であり、これによって、インクジェット記録ヘッド32の小型化が実現可能となっている。なお、駆動IC60の周囲は樹脂材58で封止されている。   Further, as shown in FIG. 7, a plurality of bumps 60 </ b> B project in a matrix shape at a predetermined height on the lower surface of the drive IC 60, and the metal on the top plate 41 and outside the pool chamber member 39. The wiring 90 is flip-chip mounted. Therefore, it is possible to easily realize high-density wiring and low resistance for the piezoelectric element 46, and thus, the ink jet recording head 32 can be miniaturized. The periphery of the drive IC 60 is sealed with a resin material 58.

天板部材40には、耐インク性を有する材料で構成されたプール室部材39が貼着されており、天板41との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室38が形成されている。プール室部材39には、インクタンク(図示省略)と連通するインク供給ポート36が所定箇所に穿設されており、インク供給ポート36から注入されたインク110は、インクプール室38に貯留される。   A pool chamber member 39 made of a material having ink resistance is attached to the top plate member 40, and an ink pool chamber 38 having a predetermined shape and volume is formed between the top plate member 40 and the top plate member 40. ing. An ink supply port 36 communicating with an ink tank (not shown) is formed in the pool chamber member 39 at a predetermined location, and the ink 110 injected from the ink supply port 36 is stored in the ink pool chamber 38. .

天板41には、後述する圧力室115と1対1で対応するインク供給用貫通口112が形成されており、その内部が第1インク供給路114Aとなっている。また、天板41には、後述する上部電極54に対応する位置に、電気接続用貫通口42が形成されている。天板41の金属配線90は電気接続用貫通口42内にまで延長されて、その電気接続用貫通口42の内面を覆い、更に上部電極54に接触している。   The top plate 41 is formed with an ink supply through-hole 112 that corresponds one-to-one with a pressure chamber 115 to be described later, and the inside thereof is a first ink supply path 114A. The top plate 41 has an electrical connection through hole 42 at a position corresponding to an upper electrode 54 described later. The metal wiring 90 of the top plate 41 extends into the electrical connection through hole 42, covers the inner surface of the electrical connection through hole 42, and is in contact with the upper electrode 54.

これにより、金属配線90と上部電極54とが電気的に接続され、後述する圧電素子基板70の個別配線が不要になっている。なお、電気接続用貫通口42の下部は金属配線90によって閉塞された底部42B(図11−1(B)参照)となっており、電気接続用貫通口42は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となっている。   Thereby, the metal wiring 90 and the upper electrode 54 are electrically connected, and the individual wiring of the piezoelectric element substrate 70 described later is unnecessary. The lower part of the electrical connection through hole 42 is a bottom 42B (see FIG. 11B) closed by the metal wiring 90, and the electrical connection through hole 42 is opened only upward. Is a closed space.

流路基板としてのガラス基板72には、インクプール室38から供給されたインク110が充填される圧力室115が形成され、圧力室115と連通路50によって連通するノズル56からインク滴が吐出されるようになっている。そして、インクプール室38と圧力室115とが同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室115を互いに接近させた状態に配置することが可能であり、ノズル56をマトリックス状に高密度に配設することが可能となっている。   A pressure chamber 115 filled with the ink 110 supplied from the ink pool chamber 38 is formed on the glass substrate 72 as the flow path substrate, and ink droplets are ejected from the nozzle 56 communicating with the pressure chamber 115 through the communication path 50. It has become so. The ink pool chamber 38 and the pressure chamber 115 are configured not to exist on the same horizontal plane. Therefore, the pressure chambers 115 can be arranged close to each other, and the nozzles 56 can be arranged in a matrix at high density.

ガラス基板72の下面には、ノズル56が形成されたノズルプレート74が貼着され、ガラス基板72の上面には、圧電素子基板70が形成(作製)される。圧電素子基板70は振動板48を有しており、振動板48の振動によって圧力室115の容積を増減させて圧力波を発生させることで、ノズル56からのインク滴の吐出が可能になっている。したがって、振動板48が圧力室115の1つの面を構成している。   A nozzle plate 74 in which the nozzles 56 are formed is attached to the lower surface of the glass substrate 72, and a piezoelectric element substrate 70 is formed (produced) on the upper surface of the glass substrate 72. The piezoelectric element substrate 70 has a vibration plate 48. By generating a pressure wave by increasing / decreasing the volume of the pressure chamber 115 by the vibration of the vibration plate 48, ink droplets can be ejected from the nozzle 56. Yes. Therefore, the diaphragm 48 forms one surface of the pressure chamber 115.

圧電素子46は、圧力室115毎に振動板48の上面に接着されている。振動板48は、Chemical Vapor Deposition(CVD)法で形成されたSiOx膜であり、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子46に通電されると(電圧が印加されると)、上下方向に撓み変形する(変位する)構成になっている。なお、振動板48は、Cr等の金属材料であっても差し支えはない。   The piezoelectric element 46 is bonded to the upper surface of the diaphragm 48 for each pressure chamber 115. The diaphragm 48 is a SiOx film formed by a Chemical Vapor Deposition (CVD) method, and has elasticity in at least the vertical direction. When the piezoelectric element 46 is energized (when a voltage is applied), the diaphragm 48 is in the vertical direction. It is configured to bend (deform). The diaphragm 48 may be a metal material such as Cr.

また、圧電素子46の下面には一方の極性となる下部電極52が配置され、圧電素子46の上面には他方の極性となる上部電極54が配置されている。そして、圧電素子46は、低透水性絶縁膜(SiOx膜)80で被覆保護されている。圧電素子46を被覆保護している低透水性絶縁膜(SiOx膜)80は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子46の内部に侵入して信頼性不良となること(PZT膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化)を防止できる。   A lower electrode 52 having one polarity is disposed on the lower surface of the piezoelectric element 46, and an upper electrode 54 having the other polarity is disposed on the upper surface of the piezoelectric element 46. The piezoelectric element 46 is covered and protected by a low water-permeable insulating film (SiOx film) 80. Since the low water-permeable insulating film (SiOx film) 80 that covers and protects the piezoelectric element 46 is deposited under the condition that the moisture permeability is low, moisture penetrates into the piezoelectric element 46 and becomes unreliable. (Deterioration of piezoelectric characteristics caused by reducing oxygen in the PZT film) can be prevented.

更に、低透水性絶縁膜(SiOx膜)80上には、隔壁樹脂層119が積層されている。図4(B)で示すように、隔壁樹脂層119は、圧電素子基板70と天板部材40との間の空間を区画している。隔壁樹脂層119には、天板41のインク供給用貫通口112と連通するインク供給用貫通口44が形成されており、その内部が第2インク供給路114Bとなっている。   Further, a partition resin layer 119 is laminated on the low water-permeable insulating film (SiOx film) 80. As shown in FIG. 4B, the partition resin layer 119 partitions the space between the piezoelectric element substrate 70 and the top plate member 40. The partition resin layer 119 is formed with an ink supply through-hole 44 that communicates with the ink supply through-hole 112 of the top plate 41, and the inside thereof is a second ink supply path 114 </ b> B.

第2インク供給路114Bは、第1インク供給路114Aの断面積よりも小さい断面積を有しており、インク供給路114全体での流路抵抗が所定の値になるように調整されている。つまり、第1インク供給路114Aの断面積は、第2インク供給路114Bの断面積よりも充分に大きくされており、第2インク供給路114Bでの流路抵抗と比べて実質的に無視できる程度とされている。したがって、インクプール室38から圧力室115へのインク供給路114の流路抵抗は、第2インク供給路114Bのみで規定される。   The second ink supply path 114B has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the first ink supply path 114A, and is adjusted so that the flow path resistance in the entire ink supply path 114 becomes a predetermined value. . That is, the cross-sectional area of the first ink supply path 114A is sufficiently larger than the cross-sectional area of the second ink supply path 114B, and can be substantially ignored as compared with the flow path resistance in the second ink supply path 114B. It is said to be about. Therefore, the flow resistance of the ink supply path 114 from the ink pool chamber 38 to the pressure chamber 115 is defined only by the second ink supply path 114B.

また、このように、隔壁樹脂層119に形成したインク供給用貫通口44によってインク110を供給するようにしたことで、供給途中における圧電素子46領域へのインク漏れが防止されている。なお、隔壁樹脂層119には大気連通孔116が形成されており、インクジェット記録ヘッド32の製造時や画像記録時における天板41と圧電素子基板70の空間の圧力変動を低減している。   In addition, since the ink 110 is supplied through the ink supply through-hole 44 formed in the partition resin layer 119 as described above, ink leakage to the piezoelectric element 46 region during supply is prevented. An air communication hole 116 is formed in the partition resin layer 119 to reduce pressure fluctuations in the space between the top plate 41 and the piezoelectric element substrate 70 when the inkjet recording head 32 is manufactured or when an image is recorded.

また、電気接続用貫通口42に対応する位置にも隔壁樹脂層118が積層されている。図4(B)で示すように、隔壁樹脂層118には、金属配線90が貫通する貫通孔120が形成されており、金属配線90の下端を上部電極54に接触可能としている。なお、図4(B)では、隔壁樹脂層118と隔壁樹脂層119が分離された位置での断面としているが、これらは、実際には部分的に繋がっている。   A partition resin layer 118 is also laminated at a position corresponding to the electrical connection through hole 42. As shown in FIG. 4B, a through hole 120 through which the metal wiring 90 penetrates is formed in the partition resin layer 118 so that the lower end of the metal wiring 90 can contact the upper electrode 54. In FIG. 4B, a cross section is taken at a position where the partition resin layer 118 and the partition resin layer 119 are separated, but these are actually partially connected.

また、隔壁樹脂層118、119によって、天板部材40と圧電素子46(厳密には、圧電素子46上の低透水性絶縁膜(SiOx膜)80)との間に間隙が構成され、空気層となっている。この空気層により、圧電素子46の駆動や振動板48の振動に影響を与えないようになっている。   In addition, the partition resin layers 118 and 119 form a gap between the top plate member 40 and the piezoelectric element 46 (strictly, the low water-permeable insulating film (SiOx film) 80 on the piezoelectric element 46), and the air layer It has become. The air layer prevents the drive of the piezoelectric element 46 and the vibration of the diaphragm 48 from being affected.

そして、電気接続用貫通口42の内部には、金属配線90に接触するようにして、半田86が充填されている。これにより、実質的に金属配線90が補強されて、上部電極54に対する接触状態(電気的な接続状態)が向上されており、例えば、熱ストレスや機械的ストレスなどによって接触状態が低下しそうになった場合でも、半田86によって、その接触状態が良好に維持される。   The inside of the electrical connection through hole 42 is filled with solder 86 so as to be in contact with the metal wiring 90. Thereby, the metal wiring 90 is substantially reinforced, and the contact state (electrical connection state) with respect to the upper electrode 54 is improved. For example, the contact state is likely to be lowered due to thermal stress or mechanical stress. Even in this case, the contact state is maintained well by the solder 86.

したがって、駆動IC60からの信号が、天板部材40の金属配線90に通電され、更に金属配線90から上部電極54に通電される。そして、所定のタイミングで圧電素子46に電圧が印加され、振動板48が上下方向に撓み変形することにより、圧力室115内に充填されたインク110が加圧されて、ノズル56からインク滴が吐出する。   Therefore, a signal from the driving IC 60 is energized to the metal wiring 90 of the top plate member 40 and further energized from the metal wiring 90 to the upper electrode 54. Then, a voltage is applied to the piezoelectric element 46 at a predetermined timing, and the vibration plate 48 is bent and deformed in the vertical direction, whereby the ink 110 filled in the pressure chamber 115 is pressurized and ink droplets are ejected from the nozzle 56. Discharge.

なお、隔壁樹脂層119と隔壁樹脂層118は、その上面の高さが一定、即ち面一になるように構成されている。したがって、天板41から測った隔壁樹脂層119と隔壁樹脂層118の対向面の高さ(距離)も同一になっている。これにより、天板41が接触する際の接触性が高くなり、シール性も高くなっている。また、金属配線90にはフレキシブルプリント基板(FPC)100も接続される。   Note that the partition wall resin layer 119 and the partition wall resin layer 118 are configured such that the heights of the upper surfaces thereof are constant, that is, flush with each other. Therefore, the height (distance) of the opposing surfaces of the partition resin layer 119 and the partition resin layer 118 measured from the top plate 41 is also the same. Thereby, the contact property at the time of the top plate 41 contacting becomes high, and the sealing performance is also high. A flexible printed circuit board (FPC) 100 is also connected to the metal wiring 90.

以上のような構成のインクジェット記録ヘッド32の概略構成を、図8に基づいて説明する。   A schematic configuration of the inkjet recording head 32 having the above-described configuration will be described with reference to FIG.

インクジェット記録ヘッド32は、ガラス基板72(図6参照)からなる流路基板の上面に圧電素子及びガラス基板(ガラス製の天板41)を積層し、その後、この流路基板の下面にノズルフィルムを接合(貼着)すると共に、反対側にプール室を形成することで製造される。   The inkjet recording head 32 is formed by laminating a piezoelectric element and a glass substrate (a glass top plate 41) on the upper surface of a flow path substrate made of a glass substrate 72 (see FIG. 6), and then a nozzle film on the lower surface of the flow path substrate. Are joined (attached) and a pool chamber is formed on the opposite side.

ここで、流路基板の製造方法について詳細に説明する。   Here, the manufacturing method of the flow path substrate will be described in detail.

図9−1(A)で示すように、まず、厚さ0.5mmのガラス基板72を用意する。そして、図9−1(B)で示すように、ウェットエッチングにより、そのガラス基板72の圧力室となる領域に深さ0.1mmの溝部72Aを形成する。なお、溝部72Aの深さは、必ずしも0.1mmとする必要はないが、圧力室内のインクの流動抵抗を考慮して、0.05mm〜0.1mmの間で形成することが望ましい。   As shown in FIG. 9A, first, a glass substrate 72 having a thickness of 0.5 mm is prepared. Then, as shown in FIG. 9-1 (B), a groove portion 72A having a depth of 0.1 mm is formed in a region serving as a pressure chamber of the glass substrate 72 by wet etching. The depth of the groove 72A is not necessarily 0.1 mm, but it is desirable to form it between 0.05 mm and 0.1 mm in consideration of the flow resistance of the ink in the pressure chamber.

次いで、図9−1(C)で示すように、ウェットエッチングにより、溝部72Aの周囲に深さ0.03mの段部72Bを形成する。なお、段部72Bをウェットエッチングによって形成する際に、溝部72Aもエッチングされるので、溝部72Aの深さは0.13mmとなる。   Next, as shown in FIG. 9-1 (C), a step portion 72B having a depth of 0.03 m is formed around the groove portion 72A by wet etching. When the stepped portion 72B is formed by wet etching, the groove portion 72A is also etched, so the depth of the groove portion 72A is 0.13 mm.

このように、圧力室を多段構造(本実施形態では2段構造)とすることで、ウェットエッチングによって圧力室を形成しても、開口寸法の精度が確保される。   Thus, the pressure chamber has a multi-stage structure (in this embodiment, a two-stage structure), so that the accuracy of the opening dimension is ensured even if the pressure chamber is formed by wet etching.

なお、段部72Bの深さは、0.03mm以下とする。これにより、ウェットエッチングによって段部72Bを形成しても、エッチング時間が短く、段部72Bの寸法精度が確保される。また、溝部72Aの幅と段部72Bの幅の差は、段部72Bの深さの2倍を超えないようにする。これにより、段部72Bが、圧力室内のインクから発生した気泡の気泡溜まりにならない。   The depth of the stepped portion 72B is 0.03 mm or less. Thereby, even if the stepped portion 72B is formed by wet etching, the etching time is short and the dimensional accuracy of the stepped portion 72B is ensured. Further, the difference between the width of the groove 72A and the width of the stepped portion 72B should not exceed twice the depth of the stepped portion 72B. Accordingly, the stepped portion 72B does not become a bubble pool of bubbles generated from the ink in the pressure chamber.

その後、図9−2(D)で示すように、溝部72Aと段部72Bに、スクリーン印刷法により、ポリシリコン76を充填する(埋め込む)。   Thereafter, as shown in FIG. 9D, the trenches 72A and the stepped portions 72B are filled (embedded) with polysilicon 76 by screen printing.

そして、ポリシリコン76を充填後、ガラス基板72の上面(表面)を研磨して余剰ポリシリコン76を除去し、その上面(表面)を平坦化する。これにより、圧力室となる領域上にも薄膜等を精度よく形成することが可能となる。   After the polysilicon 76 is filled, the upper surface (surface) of the glass substrate 72 is polished to remove excess polysilicon 76, and the upper surface (surface) is flattened. As a result, a thin film or the like can be formed with high precision on the region to be the pressure chamber.

次に、図9−2(E)で示すように、ガラス基板72の上面(表面)に、スパッタ法により、ゲルマニウム(Ge)膜78(膜厚1μm)を着膜する。このGe膜78は、後工程でポリシリコン76をKOH溶液あるいはTMAH溶液でエッチング除去するときに、後述するSiOx膜82(振動板48)が一緒にエッチングされないように保護するエッチングストッパー層として機能する。なお、このGe膜78は、蒸着やCVD法でも成膜できる。また、エッチングストッパー層としては、シリコン(Si)膜も使用できる。   Next, as shown in FIG. 9-2 (E), a germanium (Ge) film 78 (film thickness: 1 μm) is deposited on the upper surface (surface) of the glass substrate 72 by sputtering. The Ge film 78 functions as an etching stopper layer that protects a later-described SiOx film 82 (vibrating plate 48) from being etched together when the polysilicon 76 is etched away with a KOH solution or a TMAH solution. . The Ge film 78 can also be formed by vapor deposition or CVD. A silicon (Si) film can also be used as the etching stopper layer.

そして、図9−2(F)で示すように、そのGe膜78の上面に振動板48となる薄膜、例えば、温度350℃、RFpower300W、周波数450KHz、圧力1.5torr、ガスSiH/NO=150/4000sccmのプラズマCVD法により、SiOx膜82(膜厚4μm)を成膜する。なお、この場合の振動板48の材料としては、SiNx膜、SiC膜、金属(Cr)膜等であってもよい。 Then, as shown in FIG. 9-2 (F), a thin film that becomes the vibration plate 48 on the upper surface of the Ge film 78, for example, temperature 350 ° C., RF power 300 W, frequency 450 KHz, pressure 1.5 torr, gas SiH 4 / N 2. A SiOx film 82 (film thickness: 4 μm) is formed by plasma CVD with O = 150/4000 sccm. In this case, the material of the diaphragm 48 may be a SiNx film, a SiC film, a metal (Cr) film, or the like.

その後、図9−2(G)で示すように、スパッタ法により、例えば厚み0.5μm程度のAu膜62、即ち下部電極52を成膜する。そして、図9−3(H)で示すように、振動板48の上面に積層された下部電極52をパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、RIE法によるエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。この下部電極52が接地電位となる。   Thereafter, as shown in FIG. 9-2 (G), an Au film 62 having a thickness of, for example, about 0.5 μm, that is, the lower electrode 52 is formed by sputtering. Then, as shown in FIG. 9-3 (H), the lower electrode 52 stacked on the upper surface of the diaphragm 48 is patterned. Specifically, resist formation by photolithography, patterning, etching by RIE, and resist removal by oxygen plasma. This lower electrode 52 becomes the ground potential.

次に、図9−3(I)で示すように、下部電極52の上面に、圧電素子46の材料であるPZT膜64と、上部電極54となるAu膜66を順にスパッタ法で積層し、図9−3(J)で示すように、圧電素子46(PZT膜64)及び上部電極54(Au膜66)をパターニングする。   Next, as shown in FIG. 9-3 (I), a PZT film 64 that is a material of the piezoelectric element 46 and an Au film 66 that becomes the upper electrode 54 are sequentially laminated on the upper surface of the lower electrode 52 by sputtering. As shown in FIG. 9-3 (J), the piezoelectric element 46 (PZT film 64) and the upper electrode 54 (Au film 66) are patterned.

具体的には、PZT膜スパッタ(膜厚5μm)、Au膜スパッタ(膜厚0.5μm)、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング(エッチング)、酸素プラズマによるレジスト剥離である。下部及び上部の電極材料としては、圧電素子46であるPZT材料との親和性が高く、耐熱性がある、例えばAu、Ir、Ru、Pt等が挙げられる。   Specifically, PZT film sputtering (film thickness 5 μm), Au film sputtering (film thickness 0.5 μm), resist formation by photolithography, patterning (etching), and resist stripping by oxygen plasma. Examples of the lower and upper electrode materials include Au, Ir, Ru, and Pt that have high affinity with the PZT material that is the piezoelectric element 46 and heat resistance.

その後、図9−4(K)で示すように、振動板48(SiOx膜82)及びGe膜78に、インク供給路114形成用の孔部82Aをパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング(HFエッチング)、酸素プラズマによるレジスト剥離である。   Thereafter, as shown in FIG. 9-4 (K), the hole 82A for forming the ink supply path 114 is patterned in the diaphragm 48 (SiOx film 82) and the Ge film 78. Specifically, resist formation by photolithography, patterning (HF etching), and resist removal by oxygen plasma.

次に、図9−4(L)で示すように、上面に露出している下部電極52と上部電極54の上面に低透水性絶縁膜(SiOx膜)80を積層する。そして、パターニングにより、上部電極54と金属配線90を接続するための開口84(コンタクト孔)を形成する。   Next, as shown in FIG. 9-4 (L), a low water permeable insulating film (SiOx film) 80 is laminated on the upper surface of the lower electrode 52 and the upper electrode 54 exposed on the upper surface. Then, an opening 84 (contact hole) for connecting the upper electrode 54 and the metal wiring 90 is formed by patterning.

具体的には、CVD法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜(SiOx膜)80を着膜する、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング(HFエッチング)、酸素プラズマによるレジスト剥離である。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてSiOx膜を用いたが、SiNx膜、SiOxNy膜等であってもよい。   Specifically, a low water-permeable insulating film (SiOx film) 80 having a high dangling bond density by CVD is deposited, resist formation by photolithography, patterning (HF etching), and resist stripping by oxygen plasma. . Although the SiOx film is used here as the low water permeable insulating film, it may be a SiNx film, a SiOxNy film, or the like.

次いで、図9−4(M)で示すように、隔壁樹脂層119及び隔壁樹脂層118をパターニングする。具体的には、隔壁樹脂層119、隔壁樹脂層118を構成する感光性樹脂を塗布し、露光・現像することでパターンを形成し、最後にキュアする。このとき、隔壁樹脂層119にインク供給用貫通口44を形成しておく。   Next, as shown in FIG. 9-4 (M), the partition resin layer 119 and the partition resin layer 118 are patterned. Specifically, a photosensitive resin constituting the partition wall resin layer 119 and the partition wall resin layer 118 is applied, exposed to light and developed to form a pattern, and finally cured. At this time, the ink supply through hole 44 is formed in the partition wall resin layer 119.

なお、隔壁樹脂層119と隔壁樹脂層118とは、同一膜であるが、設計パターンが異なっている。また、隔壁樹脂層119、隔壁樹脂層118を構成する感光性樹脂は、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等、耐インク性を有していればよい。   The partition resin layer 119 and the partition resin layer 118 are the same film, but have different design patterns. In addition, the photosensitive resin constituting the partition resin layer 119 and the partition resin layer 118 may have ink resistance such as polyimide, polyamide, epoxy, polyurethane, and silicone.

こうして、ガラス基板72(流路基板)の上面に圧電素子基板70が作製され、この圧電素子基板70の上面に、例えばガラス板を支持体とする天板部材40が結合(接合)される。天板部材40の製造においては、図10(A)で示すように、天板部材40自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み(0.3mm〜1.5mm)の天板41を含んでいるので、別途支持体を設ける必要がない。この天板41に、図10(B)で示すように、インク供給用貫通口112及び電気接続用貫通口42を形成する。   Thus, the piezoelectric element substrate 70 is manufactured on the upper surface of the glass substrate 72 (flow path substrate), and the top plate member 40 using, for example, a glass plate as a support is bonded (bonded) to the upper surface of the piezoelectric element substrate 70. In the manufacture of the top plate member 40, as shown in FIG. 10A, a top plate 41 having a thickness (0.3 mm to 1.5 mm) that can secure a strength that allows the top plate member 40 itself to be a support. Since it contains, it is not necessary to provide a separate support body. As shown in FIG. 10B, the ink supply through-hole 112 and the electrical connection through-hole 42 are formed in the top plate 41.

具体的には、ホトリソグラフィー法で感光性ドライフィルムのレジストをパターニングし、このレジストをマスクとしてサンドブラスト処理を行って開口を形成した後、そのレジストを酸素プラズマにて剥離する。なお、インク供給用貫通口112及び電気接続用貫通口42は、断面視で内面が下方に向かって次第に接近するようなテーパー状(漏斗状)に形成されている。   Specifically, a photosensitive dry film resist is patterned by a photolithography method, and an opening is formed by performing sand blasting using the resist as a mask, and then the resist is peeled off by oxygen plasma. The ink supply through-hole 112 and the electrical connection through-hole 42 are formed in a tapered shape (funnel shape) such that the inner surface gradually approaches downward in a cross-sectional view.

このようにしてインク供給用貫通口112及び電気接続用貫通口42が形成された天板41(天板部材40)を、図11−1(A)で示すように、圧電素子基板70に被せて、両者を熱圧着(例えば、350℃、2kg/cmで20分間)により結合(接合)する。このとき、隔壁樹脂層119と隔壁樹脂層118とは面一(同一高さ)になるように構成されているので、天板41が接触する際の接触性が高くなり、高いシール性で接合することができる。 As shown in FIG. 11A, the top plate 41 (top plate member 40) in which the ink supply through-hole 112 and the electrical connection through-hole 42 are thus formed is covered with the piezoelectric element substrate 70. Then, they are bonded (joined) by thermocompression bonding (for example, 350 ° C., 2 kg / cm 2 for 20 minutes). At this time, since the partition wall resin layer 119 and the partition wall resin layer 118 are configured to be flush with each other (same height), the contactability when the top plate 41 comes into contact is increased, and the sealing resin is bonded with high sealing performance. can do.

そして、図11−1(B)で示すように、天板41の上面に金属配線90を成膜してパターニングする。具体的には、スパッタ法によるAl膜(厚さ1μm)の着膜、ホトリソグラフィー法によるレジストの形成、H3PO4薬液を用いたAl膜のウェットエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。 Then, as shown in FIG. 11B, metal wiring 90 is formed on the top surface of the top plate 41 and patterned. Specifically, deposition of an Al film (thickness 1 μm) by sputtering, formation of a resist by photolithography, wet etching of an Al film using an H 3 PO 4 chemical solution, and resist stripping by oxygen plasma.

なお、電気接続用貫通口42の段差は非常に大きいので、ホトリソグラフィー工程ではレジストのスプレー塗布法と長焦点深度露光法を用いている。このとき、金属配線90の一部が、電気接続用貫通口42の内面から、上部電極54へと達するようにパターニングしておく。   In addition, since the level difference of the electrical connection through hole 42 is very large, a resist spray coating method and a long focal depth exposure method are used in the photolithography process. At this time, the metal wiring 90 is patterned so that a part of the metal wiring 90 reaches the upper electrode 54 from the inner surface of the through hole 42 for electrical connection.

これにより、電気接続用貫通口42の底部42Bが金属配線90で閉塞され、電気接続用貫通口42は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となる。なお、金属配線90を電気接続用貫通口42の深部まで厚く成膜したい場合には、スパッタ法よりも段差被覆性の良好なCVD法を採用すればよい。   As a result, the bottom portion 42B of the electrical connection through hole 42 is closed by the metal wiring 90, and the electrical connection through hole 42 is a closed space except that it is opened only upward. When the metal wiring 90 is desired to be thickly formed up to the deep part of the electrical connection through hole 42, a CVD method having better step coverage than the sputtering method may be employed.

そして、このように金属配線90がパターニングされた電気接続用貫通口42内(上記空間内)に、図11−2(C)で示すように、半田86を搭載する。この方法としては、半田ボール86Bを電気接続用貫通口42内に直接搭載する半田ボール法を用いることができる。   Then, as shown in FIG. 11-2 (C), the solder 86 is mounted in the electrical connection through hole 42 (in the space) in which the metal wiring 90 is patterned in this way. As this method, a solder ball method in which the solder ball 86B is directly mounted in the electrical connection through hole 42 can be used.

なお、半田ボール法以外に、図13(A)で示すように、インクジェットの原理を応用した加熱溶融半田吐出供給法を用いてもよい。この方法では、天板41と非接触で、かつ、マスクを用いることなく、半田86を所定の位置に供給することができる。更に、図13(B)で示すように、スクリーン印刷法を用いて半田86を供給してもよい。何れの供給方法であっても、電気接続用貫通口42は、断面視で内面が下方に向かって次第に接近するようなテーパー状(漏斗状)に形成されているので、半田86が電気接続用貫通口42の内面に付着しやすい。   In addition to the solder ball method, as shown in FIG. 13A, a heated and melted solder discharge supply method applying the principle of ink jet may be used. In this method, the solder 86 can be supplied to a predetermined position without contact with the top plate 41 and without using a mask. Further, as shown in FIG. 13B, the solder 86 may be supplied using a screen printing method. In any supply method, the electrical connection through-hole 42 is formed in a taper shape (funnel shape) so that the inner surface gradually approaches downward in a cross-sectional view, so that the solder 86 is used for electrical connection. It tends to adhere to the inner surface of the through hole 42.

次に、図11−2(D)で示すように、半田86をリフロー(例えば、280℃で10分間)し、電気接続用貫通口42の底部42Bにまで行き渡らせる。このとき、電気接続用貫通口42の底部42Bには、溶融した半田86が流れ出る経路がないので、高温の環境下で半田86を充分に溶融させて、電気接続用貫通口42の底部42Bまで確実に充填することができる。   Next, as shown in FIG. 11-2 (D), the solder 86 is reflowed (for example, at 280 ° C. for 10 minutes) and spreads to the bottom 42B of the through hole 42 for electrical connection. At this time, there is no path for the molten solder 86 to flow out at the bottom 42B of the electrical connection through hole 42. Therefore, the solder 86 is sufficiently melted in a high-temperature environment to reach the bottom 42B of the electrical connection through hole 42. It can be filled reliably.

つまり、この段階で、半田86の最下部は、天板41の下面(金属配線90が形成されていない面)よりも下側の電気接続用貫通口42内に位置しており、電気接続用貫通口42内の金属配線90に確実に接触するようになっている。また、この段階で、溶融した半田86が、天板41の上面(厳密には、金属配線90の上面)よりも上方に位置しないように、充填する半田86の量は予め所定量に決められている。   That is, at this stage, the lowermost part of the solder 86 is located in the electrical connection through hole 42 below the lower surface of the top plate 41 (the surface where the metal wiring 90 is not formed). The metal wiring 90 in the through hole 42 is surely contacted. At this stage, the amount of solder 86 to be filled is determined in advance so that the melted solder 86 is not positioned above the upper surface of the top plate 41 (strictly, the upper surface of the metal wiring 90). ing.

ここで、金属配線90の底部、即ち上部電極54と接触している部位は、金属配線90を構成しているAl膜が薄くなることがあり、隔壁樹脂層119の熱膨張等で機械的ストレスを受けて、金属配線90が断線しているおそれがある。しかし、このような場合でも、底部42Bに充填された半田86が、底部42Bと電気接続用貫通口42内の金属配線90を接続しているので、半田86による導通確保が可能となる。また、溶融した半田86が流れ出ないので、電気接続用貫通口42の近傍部分を半田86が不用意に短絡させてしまうおそれもない。   Here, at the bottom portion of the metal wiring 90, that is, the portion in contact with the upper electrode 54, the Al film constituting the metal wiring 90 may be thin, and mechanical stress is caused by thermal expansion of the partition resin layer 119. In response, the metal wiring 90 may be disconnected. However, even in such a case, since the solder 86 filled in the bottom portion 42B connects the bottom portion 42B and the metal wiring 90 in the electrical connection through hole 42, conduction by the solder 86 can be ensured. Further, since the molten solder 86 does not flow out, there is no possibility that the solder 86 will inadvertently short-circuit the vicinity of the electrical connection through hole 42.

次に、図11−3(E)で示すように、金属配線90が形成された面に樹脂保護膜92(例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Durimide7320)を積層してパターニングする。なお、このとき、第1インク供給路114Aを樹脂保護膜92が覆わないようにする。また、この樹脂保護膜92としては、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等、耐インク性を有していればよい。   Next, as shown in FIG. 11-3 (E), a resin protective film 92 (for example, photosensitive polyimide Durimide 7320 manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) is laminated and patterned on the surface on which the metal wiring 90 is formed. At this time, the resin protective film 92 is not covered with the first ink supply path 114A. The resin protective film 92 only needs to have ink resistance such as polyimide, polyamide, epoxy, polyurethane, and silicone.

次いで、図11−3(F)で示すように、樹脂保護膜92の上面及びインク供給路114内に、耐HF保護用レジスト88を塗布する。   Next, as shown in FIG. 11-3 (F), an anti-HF protection resist 88 is applied to the upper surface of the resin protective film 92 and the ink supply path 114.

次に、図11−4(G)で示すように、ガラス基板72の下面を研磨して、ガラス基板72の厚さを0.3mmにする。このように、ガラス基板72上に振動板48等を設けた後の工程で、ガラス基板72を所望の厚みにすることで、最初の工程で薄いガラス基板72を用いた場合と比較して、ハンドリング性が良くなると共に、溝部72A及び段部72Bを形成したガラス基板72に振動板48等を設ける際に、位置ずれを起こしにくくなる。   Next, as shown in FIG. 11-4 (G), the lower surface of the glass substrate 72 is polished to make the thickness of the glass substrate 72 0.3 mm. Thus, in the process after providing the diaphragm 48 etc. on the glass substrate 72, by making the glass substrate 72 a desired thickness, compared with the case where the thin glass substrate 72 is used in the first process, In addition to improving the handling properties, it is difficult to cause displacement when the diaphragm 48 and the like are provided on the glass substrate 72 on which the groove 72A and the stepped portion 72B are formed.

そして、図11−4(H)で示すように、ガラス基板72の下面から、連通路となる開口部77を、ウェットエッチングにより形成する。なお、ここではウェットエッチングによって開口部77を形成したが、サンドブラスト等によって開口部77を形成してもよい。   Then, as shown in FIG. 11-4 (H), an opening 77 serving as a communication path is formed from the lower surface of the glass substrate 72 by wet etching. Although the opening 77 is formed here by wet etching, the opening 77 may be formed by sandblasting or the like.

次に、図11−5(I)で示すように、ガラス基板72に充填した(埋め込んだ)ポリシリコン76を、KOH溶液あるいはTMAH溶液によって選択的にエッチング除去する。このとき、SiOx膜82からなる振動板48は、Ge膜78によりHF溶液から保護されるため、エッチングされることはない。つまり、このGe膜78は、上記したように、ポリシリコン76をKOH溶液あるいはTMAH溶液でエッチング除去する際に、SiOx膜82からなる振動板48が一緒にエッチング除去されてしまうのを防止するエッチングストッパー層として機能する。この段階で圧力室及び連通路が完成する。   Next, as shown in FIG. 11-5 (I), the polysilicon 76 filled (embedded) in the glass substrate 72 is selectively etched away with a KOH solution or a TMAH solution. At this time, the diaphragm 48 made of the SiOx film 82 is not etched because it is protected from the HF solution by the Ge film 78. That is, as described above, the Ge film 78 is etched to prevent the diaphragm 48 made of the SiOx film 82 from being etched away together when the polysilicon 76 is etched away with the KOH solution or the TMAH solution. Functions as a stopper layer. At this stage, the pressure chamber and the communication path are completed.

その後、図11−5(J)で示すように、耐HF保護用レジスト88をアセトンによって除去する。   Thereafter, as shown in FIG. 11-5 (J), the HF-resistant resist 88 is removed with acetone.

そして次に、ガラス基板72の下面にノズルプレート74を貼着する。すなわち、図12−1(A)で示すように、ノズル56となる開口68Aが形成されたノズルフィルム68をガラス基板72の下面に貼り付ける。その後、図12−1(B)で示すように、金属配線90に駆動IC60をフリップチップ実装する。このとき、駆動IC60は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ(70μm〜300μm)に加工されている。   Next, a nozzle plate 74 is attached to the lower surface of the glass substrate 72. That is, as shown in FIG. 12A, a nozzle film 68 in which an opening 68 </ b> A that becomes the nozzle 56 is formed is attached to the lower surface of the glass substrate 72. After that, as shown in FIG. 12A, the driving IC 60 is flip-chip mounted on the metal wiring 90. At this time, the drive IC 60 is processed to a predetermined thickness (70 μm to 300 μm) in a grinding process performed in advance at the end of the semiconductor wafer process.

そして、駆動IC60の周囲を樹脂材58で封止し、駆動IC60を水分等の外部環境から保護できるようにする。これにより、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板70をダイシングによってインクジェット記録ヘッド32に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。そして、図12−2(C)で示すように、金属配線90にフレキシブルプリント基板(FPC)100を接続する。   Then, the periphery of the drive IC 60 is sealed with a resin material 58 so that the drive IC 60 can be protected from an external environment such as moisture. Thereby, damage in a subsequent process, for example, damage caused by water or a grinding piece when the completed piezoelectric element substrate 70 is divided into the ink jet recording head 32 by dicing can be avoided. Then, as shown in FIG. 12-2 (C), a flexible printed circuit board (FPC) 100 is connected to the metal wiring 90.

次に、図12−2(D)で示すように、駆動IC60よりも内側の天板部材40(天板41)の上面にプール室部材39を装着して、これらの間にインクプール室38を構成する。これにより、インクジェット記録ヘッド32が完成し、図12−3(E)で示すように、インクプール室38や圧力室内にインク110が充填可能とされる。   Next, as shown in FIG. 12D, a pool chamber member 39 is mounted on the top surface of the top plate member 40 (top plate 41) inside the drive IC 60, and the ink pool chamber 38 is interposed therebetween. Configure. Thereby, the ink jet recording head 32 is completed, and the ink 110 can be filled into the ink pool chamber 38 and the pressure chamber as shown in FIG.

以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド32を備えたインクジェット記録装置10において、次に、その作用を説明する。   Next, the operation of the inkjet recording apparatus 10 including the inkjet recording head 32 manufactured as described above will be described.

まず、インクジェット記録装置10に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカー24から記録用紙Pが1枚ピックアップされ、搬送装置26により搬送される。   First, when an electrical signal for instructing printing is sent to the inkjet recording apparatus 10, one sheet of recording paper P is picked up from the stocker 24 and conveyed by the conveying device 26.

一方、インクジェット記録ユニット30では、すでにインクタンクからインク供給ポートを介してインクジェット記録ヘッド32のインクプール室38にインク110が注入(充填)され、インクプール室38に充填されたインク110は、インク供給路114を経て圧力室115へ供給(充填)されている。そして、このとき、ノズル56の先端(吐出口)では、インク110の表面が圧力室115側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。   On the other hand, in the ink jet recording unit 30, the ink 110 has already been injected (filled) from the ink tank into the ink pool chamber 38 of the ink jet recording head 32 via the ink supply port. The pressure chamber 115 is supplied (filled) through the supply path 114. At this time, a meniscus in which the surface of the ink 110 is slightly recessed toward the pressure chamber 115 is formed at the tip (ejection port) of the nozzle 56.

そして、記録用紙Pを搬送しながら、複数のノズル56から選択的にインク滴を吐出することにより、記録用紙Pに、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動IC60により、所定のタイミングで、所定の圧電素子46に電圧を印加し、振動板48を上下方向に撓み変形させて(面外振動させて)、圧力室115内のインク110を加圧し、所定のノズル56からインク滴として吐出させる。   A part of the image based on the image data is recorded on the recording paper P by selectively ejecting ink droplets from the plurality of nozzles 56 while conveying the recording paper P. That is, a voltage is applied to a predetermined piezoelectric element 46 by a driving IC 60 at a predetermined timing, and the vibration plate 48 is bent and deformed in the vertical direction (vibrated out of plane) to apply the ink 110 in the pressure chamber 115. And ejected as ink droplets from a predetermined nozzle 56.

こうして、記録用紙Pに、画像データに基づく画像が完全に記録されたら、排紙ベルト23により記録用紙Pをトレイ25に排出する。これにより、記録用紙Pへの印刷処理(画像記録)が完了する。このようなインクジェット記録ヘッド32の製造工程において、まず、圧力室115が形成されるガラス基板72に、圧力室115の一部として溝部72Aを形成し、この溝部72Aの周囲に、溝部72Aを形成する。つまり、圧力室115を2段階に分けて形成するため、ガラス基板72を支持する段部72Bの精度を維持すれば、溝部72Aを高精度に形成する必要がないので、低コストのウェットエッチング等により、圧力室115を形成できる。   Thus, when the image based on the image data is completely recorded on the recording paper P, the recording paper P is discharged onto the tray 25 by the paper discharge belt 23. Thereby, the printing process (image recording) on the recording paper P is completed. In the manufacturing process of the ink jet recording head 32, first, a groove 72A is formed as a part of the pressure chamber 115 on the glass substrate 72 where the pressure chamber 115 is formed, and the groove 72A is formed around the groove 72A. To do. That is, since the pressure chamber 115 is formed in two stages, it is not necessary to form the groove 72A with high accuracy if the accuracy of the stepped portion 72B that supports the glass substrate 72 is maintained. Thus, the pressure chamber 115 can be formed.

また、溝部72Aと段部72Bにポリシリコンを埋め込んでから、ガラス基板72を成膜することで、振動板48を高精度且つ低コストで形成できる。   Moreover, the diaphragm 48 can be formed with high accuracy and low cost by forming the glass substrate 72 after embedding polysilicon in the groove 72A and the stepped portion 72B.

さらに、ガラス基板72に振動板48と圧電素子46を成膜した後の工程で、ガラス基板72を所定の厚みに研磨することで、十分な厚みのあるガラス基板72を取り扱うので、ハンドリング性や作業性に優れる。   Furthermore, since the glass substrate 72 is polished to a predetermined thickness in the step after the diaphragm 48 and the piezoelectric element 46 are formed on the glass substrate 72, the glass substrate 72 having a sufficient thickness can be handled. Excellent workability.

次に、第2実施形態のインクジェット記録ヘッド32について説明する。なお、以下において、第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明(作用を含む)を省略する。また、この第2実施形態のインクジェット記録ヘッド32では、第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32と異なる製造方法(製造工程)についてのみ、図14を基に詳細に説明する。   Next, the ink jet recording head 32 of the second embodiment will be described. In the following description, the same components, members, and the like as those of the ink jet recording head 32 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof (including operation) is omitted. In the ink jet recording head 32 of the second embodiment, only a manufacturing method (manufacturing process) different from that of the ink jet recording head 32 of the first embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図14−1(A)で示すように、まず、厚さ0.3mmのシリコン基板72を用意する。なお、シリコン基板72の面方位は(110)とする。そして、図14−1(B)に示すように、ウェットエッチングにより、そのシリコン基板72の圧力室となる領域に、深さ0.1mの溝部72Aを形成する。   As shown in FIG. 14A, first, a silicon substrate 72 having a thickness of 0.3 mm is prepared. The plane orientation of the silicon substrate 72 is (110). Then, as shown in FIG. 14B, a groove portion 72A having a depth of 0.1 m is formed in a region serving as a pressure chamber of the silicon substrate 72 by wet etching.

次いで、図14−1(C)で示すように、ウェットエッチングにより、溝部72Aの周囲に深さ0.03mの段部72Bを形成する。なお、段部72Bをウェットエッチングによって形成する際に、溝部72Aもエッチングされるので、溝部72Aの深さは0.13mmとなる。   Next, as shown in FIG. 14C, a stepped portion 72B having a depth of 0.03 m is formed around the groove portion 72A by wet etching. When the stepped portion 72B is formed by wet etching, the groove portion 72A is also etched, so the depth of the groove portion 72A is 0.13 mm.

このように、圧力室を多段構造(本実施形態では2段構造)とすることで、ウェットエッチングによって圧力室を形成しても、開口寸法の精度が確保される。   Thus, the pressure chamber has a multi-stage structure (in this embodiment, a two-stage structure), so that the accuracy of the opening dimension is ensured even if the pressure chamber is formed by wet etching.

なお、段部72Bの深さは、0.03mm以下とする。これにより、ウェットエッチングによって段部72Bを形成しても、段部72Bの寸法精度が確保される。また、溝部72Aの幅と段部72Bの幅の差は、段部72Bの深さの2倍を超えないようにする。これにより、段部72Bが、圧力室内のインクから発生した気泡の気泡溜まりにならない。   The depth of the stepped portion 72B is 0.03 mm or less. Thereby, even if the stepped portion 72B is formed by wet etching, the dimensional accuracy of the stepped portion 72B is ensured. Further, the difference between the width of the groove 72A and the width of the stepped portion 72B should not exceed twice the depth of the stepped portion 72B. Accordingly, the stepped portion 72B does not become a bubble pool of bubbles generated from the ink in the pressure chamber.

その後、図14−2(D)で示すように、溝部72Aと段部72Bに、スクリーン印刷法により、ペーストガラス76を充填する(埋め込む)。このペーストガラス76は、熱膨張係数が、1×10−6/℃〜6×10−6/℃であり、軟化点は、550℃〜900℃である。この範囲のペーストガラス76を使用することで、ペーストガラス76にクラックや剥離が発生するのを防止でき、更には、圧電素子46や振動板48となる薄膜に形状歪みが発生するのを防止できる。 Thereafter, as shown in FIG. 14-2 (D), the paste glass 76 is filled (embedded) into the groove 72A and the stepped portion 72B by a screen printing method. This paste glass 76 has a thermal expansion coefficient of 1 × 10 −6 / ° C. to 6 × 10 −6 / ° C. and a softening point of 550 ° C. to 900 ° C. By using the paste glass 76 in this range, it is possible to prevent the paste glass 76 from being cracked or peeled off, and further to prevent the piezoelectric thin film serving as the piezoelectric element 46 or the diaphragm 48 from being deformed. .

そして、ペーストガラス76を充填後、シリコン基板72を、例えば800℃で10分間、加熱処理する。このペーストガラス76の硬化熱処理に使用する温度は、後述する圧電素子46や振動板48の成膜温度(例えば350℃)よりも高い温度である。これにより、振動板48及び圧電素子46の成膜工程において、ペーストガラス76に高温耐性ができる。つまり、少なくともペーストガラス76を硬化熱処理した温度までは、後工程で使用可能となるので、後工程での使用温度の許容範囲が広がる。   Then, after filling the paste glass 76, the silicon substrate 72 is heat-treated at, for example, 800 ° C. for 10 minutes. The temperature used for the curing heat treatment of the paste glass 76 is higher than the film formation temperature (for example, 350 ° C.) of the piezoelectric element 46 and the diaphragm 48 described later. Thereby, the paste glass 76 can be resistant to high temperatures in the film forming process of the diaphragm 48 and the piezoelectric element 46. That is, at least up to the temperature at which the paste glass 76 is hardened and heat treated, it can be used in the subsequent process, and thus the allowable range of the use temperature in the subsequent process is widened.

なお、ここでは圧力室となる溝部72A及び段部72Bに充填する部材として、ペーストガラス76を例にとって説明したが、溝部72A及び段部72Bに充填する部材としては、OCD(水ガラス)等を用いることもできる。   Here, the paste glass 76 has been described as an example of the member filling the groove 72A and the stepped portion 72B serving as the pressure chambers. However, as a member filling the groove 72A and the stepped portion 72B, OCD (water glass) or the like is used. It can also be used.

そして、ペーストガラス76を充填後、シリコン基板72の上面(表面)を研磨して余剰ペーストガラス76を除去し、その上面(表面)を平坦化する。これにより、圧力室となる領域上にも薄膜等を精度よく形成することが可能となる。   Then, after filling the paste glass 76, the upper surface (surface) of the silicon substrate 72 is polished to remove the excess paste glass 76, and the upper surface (surface) is flattened. As a result, a thin film or the like can be formed with high precision on the region to be the pressure chamber.

次に、図9−2(E)で示すように、シリコン基板72の上面(表面)に、スパッタ法により、ゲルマニウム(Ge)膜78(膜厚1μm)を着膜する。そして、このGe膜78の上面に振動板48となるSiOx膜82(膜厚4μm)を成膜する。   Next, as shown in FIG. 9B, a germanium (Ge) film 78 (film thickness: 1 μm) is deposited on the upper surface (surface) of the silicon substrate 72 by sputtering. Then, a SiOx film 82 (film thickness: 4 μm) that becomes the vibration plate 48 is formed on the upper surface of the Ge film 78.

Ge膜78は、後工程でペーストガラス76をフッ化水素(HF)溶液でエッチング除去するときに、SiOx膜82(振動板48)が一緒にエッチングされないように保護するエッチングストッパー層として機能する。なお、このGe膜78は、蒸着やCVD法でも成膜できる。また、エッチングストッパー層としては、シリコン(Si)膜も使用できる。   The Ge film 78 functions as an etching stopper layer that protects the SiOx film 82 (vibrating plate 48) from being etched together when the paste glass 76 is etched away with a hydrogen fluoride (HF) solution in a later step. The Ge film 78 can also be formed by vapor deposition or CVD. A silicon (Si) film can also be used as the etching stopper layer.

そして、図14−3(F)で示すように、シリコン基板72の下面から、連通路となる開口部77を、ウェットエッチングにより形成する。この段階で連通路が完成する。なお、ここではウェットエッチングによって開口部77を形成したが、サンドブラスト等によって開口部77を形成してもよい。   Then, as shown in FIG. 14-3 (F), an opening 77 serving as a communication path is formed from the lower surface of the silicon substrate 72 by wet etching. At this stage, the communication path is completed. Although the opening 77 is formed here by wet etching, the opening 77 may be formed by sandblasting or the like.

なお、この後の工程は、上記第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32の場合と同様である。すなわち、図9−2(G)〜図11−4(H)までは上記と同様であるため、その説明は省略する。   The subsequent steps are the same as those in the case of the ink jet recording head 32 of the first embodiment. That is, since FIG. 9-2 (G) to FIG. 11-4 (H) are the same as the above, description thereof is omitted.

次いで、図14−3(G)で示すように、樹脂保護膜92の上面及びインク供給路114内に、耐HF保護用レジスト88を塗布する。そして、開口部77からHFを含む溶解液を供給して、図14−3(H)で示すように、シリコン基板72に充填した(埋め込んだ)ペーストガラス76をエッチング除去する。このとき、SiOx膜82からなる振動板48は、Ge膜78によりHF溶液から保護されるため、エッチングされることはない。つまり、このGe膜78は、上記したように、ペーストガラス76をHF溶液でエッチング除去する際に、SiOx膜82からなる振動板48が一緒にエッチング除去されてしまうのを防止するエッチングストッパー層として機能する。   Next, as shown in FIG. 14-3 (G), an anti-HF protection resist 88 is applied to the upper surface of the resin protective film 92 and the ink supply path 114. Then, a solution containing HF is supplied from the opening 77, and the paste glass 76 filled (embedded) in the silicon substrate 72 is removed by etching as shown in FIG. At this time, the diaphragm 48 made of the SiOx film 82 is not etched because it is protected from the HF solution by the Ge film 78. That is, as described above, the Ge film 78 serves as an etching stopper layer that prevents the vibration plate 48 made of the SiOx film 82 from being etched away together when the paste glass 76 is etched away with the HF solution. Function.

なお、ここではペーストガラス76の除去に、HFを含んだ液体を用いたが、ペーストガラス76の除去には、HFを含んだガスや蒸気を使用してもよい。エッチング液を狭い入口から供給する場合には、被エッチング材(この場合はペーストガラス76)をエッチングした際に発生する気泡が抜けなかったり、新しいエッチング液との置換ができなかったりするため、エッチングの進行が阻害されることがある。ガスや蒸気を用いると、このような不具合は起きないため、上記のような場合には、ガスや蒸気とした方が好ましい。   In addition, although the liquid containing HF was used for the removal of the paste glass 76 here, you may use the gas and vapor | steam containing HF for the removal of the paste glass 76. When the etching solution is supplied from a narrow inlet, bubbles generated when the material to be etched (in this case, paste glass 76) is etched cannot be removed, or replacement with a new etching solution cannot be performed. Progression may be inhibited. When gas or steam is used, such a problem does not occur. In such a case, it is preferable to use gas or steam.

なお、この後の工程は、上記第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32の場合と同様である。すなわち、図12−1(A)〜図12−2(D)までは上記と同様であるため、その説明は省略する。   The subsequent steps are the same as those in the case of the ink jet recording head 32 of the first embodiment. That is, since FIGS. 12-1 (A) to 12-2 (D) are similar to the above, the description thereof is omitted.

次に、第3実施形態のインクジェット記録ヘッド32について説明する。なお、以下において、第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明(作用を含む)を省略する。また、この第2実施形態のインクジェット記録ヘッド32では、第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32と異なる製造方法(製造工程)についてのみ、図15を基に詳細に説明する。   Next, the ink jet recording head 32 of the third embodiment will be described. In the following description, the same components, members, and the like as those of the ink jet recording head 32 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof (including operation) is omitted. In the inkjet recording head 32 of the second embodiment, only a manufacturing method (manufacturing process) different from that of the inkjet recording head 32 of the first embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図15−1(A)で示すように、まず、厚さ0.5mmのシリコン基板72を用意する。なお、シリコン基板72の面方位は(110)とする。そして、図15−1(B)に示すように、ウェットエッチングにより、そのシリコン基板72の圧力室となる領域に、深さ0.1mの溝部72Aを形成する。   As shown in FIG. 15A, first, a silicon substrate 72 having a thickness of 0.5 mm is prepared. The plane orientation of the silicon substrate 72 is (110). Then, as shown in FIG. 15-1 (B), a groove portion 72A having a depth of 0.1 m is formed in a region serving as a pressure chamber of the silicon substrate 72 by wet etching.

次いで、図15−1(C)で示すように、ウェットエッチングにより、溝部72Aの周囲に深さ0.03mの段部72Bを形成する。なお、段部72Bをウェットエッチングによって形成する際に、溝部72Aもエッチングされるので、溝部72Aの深さは0.13mmとなる。   Next, as shown in FIG. 15C, a step portion 72B having a depth of 0.03 m is formed around the groove portion 72A by wet etching. When the stepped portion 72B is formed by wet etching, the groove portion 72A is also etched, so the depth of the groove portion 72A is 0.13 mm.

このように、圧力室を多段構造(本実施形態では2段構造)とすることで、ウェットエッチングによって圧力室を形成しても、開口寸法の精度が確保される。   Thus, the pressure chamber has a multi-stage structure (in this embodiment, a two-stage structure), so that the accuracy of the opening dimension is ensured even if the pressure chamber is formed by wet etching.

なお、段部72Bの深さは、0.03mm以下とする。これにより、ウェットエッチングによって段部72Bを形成しても、段部72Bの寸法精度が確保される。また、溝部72Aの幅と段部72Bの幅の差は、段部72Bの深さの2倍を超えないようにする。これにより、段部72Bが、圧力室内のインクから発生した気泡の気泡溜まりにならない。   The depth of the stepped portion 72B is 0.03 mm or less. Thereby, even if the stepped portion 72B is formed by wet etching, the dimensional accuracy of the stepped portion 72B is ensured. Further, the difference between the width of the groove 72A and the width of the stepped portion 72B should not exceed twice the depth of the stepped portion 72B. Accordingly, the stepped portion 72B does not become a bubble pool of bubbles generated from the ink in the pressure chamber.

次に、図15−2(D)で示すように、シリコン基板72の上面及び溝部72Aと段部72Bにかけて、SiN79をプラズマCVD法によってコーティングする。   Next, as shown in FIG. 15-2 (D), SiN 79 is coated by plasma CVD over the upper surface of the silicon substrate 72 and the groove 72A and the stepped portion 72B.

その後、図15−2(E)で示すように、SiN79によって覆われた溝部72Aと段部72Bに、スクリーン印刷法により、ポリシリコン76を充填する(埋め込む)。   Thereafter, as shown in FIG. 15-2 (E), polysilicon 76 is filled (embedded) into the groove 72A and the stepped portion 72B covered with SiN 79 by screen printing.

そして、ポリシリコン76を充填後、シリコン基板72の上面(表面)を研磨して余剰ポリシリコン76を除去し、その上面(表面)を平坦化する。これにより、圧力室となる領域上にも薄膜等を精度よく形成することが可能となる。なお、シリコン基板72の上面を研磨する際に、シリコン基板72の表面にコーティングされたSiN79も研磨する。   After the polysilicon 76 is filled, the upper surface (surface) of the silicon substrate 72 is polished to remove excess polysilicon 76, and the upper surface (surface) is flattened. As a result, a thin film or the like can be formed with high precision on the region to be the pressure chamber. Note that when the upper surface of the silicon substrate 72 is polished, the SiN 79 coated on the surface of the silicon substrate 72 is also polished.

次に、図15−2(F)で示すように、シリコン基板72の上面(表面)に、スパッタ法により、振動板48となるSiOx膜82(膜厚4μm)を成膜する。   Next, as shown in FIG. 15-2 (F), a SiOx film 82 (film thickness: 4 μm) to be the vibration plate 48 is formed on the upper surface (surface) of the silicon substrate 72 by sputtering.

なお、この後の工程は、上記第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32の場合と同様である。すなわち、図9−2(G)〜図11−3(E)までは上記と同様であるため、その説明は省略する。   The subsequent steps are the same as those in the case of the ink jet recording head 32 of the first embodiment. That is, since FIGS. 9-2 (G) to 11-3 (E) are similar to the above, the description thereof is omitted.

次いで、図15−3(G)で示すように、樹脂保護膜92の上面及びインク供給路114内に、耐HF保護用レジスト88を塗布し、図15−3(H)で示すように、シリコン基板72の下面を研磨して、シリコン基板72の厚さを0.3mmにする。   Next, as shown in FIG. 15-3 (G), an anti-HF protection resist 88 is applied to the upper surface of the resin protective film 92 and the ink supply path 114, and as shown in FIG. 15-3 (H), The lower surface of the silicon substrate 72 is polished so that the thickness of the silicon substrate 72 is 0.3 mm.

そして、図15−4(I)で示すように、シリコン基板72の下面から、連通路となる開口部77を、ウェットエッチングにより形成する。なお、ここではウェットエッチングによって開口部77を形成したが、サンドブラスト等によって開口部77を形成してもよい。   Then, as shown in FIG. 15-4 (I), an opening 77 serving as a communication path is formed from the lower surface of the silicon substrate 72 by wet etching. Although the opening 77 is formed here by wet etching, the opening 77 may be formed by sandblasting or the like.

次に、開口部77からSiN79の溶解液、例えばHPO薬液を供給して、図15−4(J)で示すように、SiN79の一部をエッチングして除去する。これにより、連通路としての開口部77と、圧力室としての溝部72Aが連通する。この段階で連通路が完成する。 Next, a solution of SiN 79, for example, H 3 PO 4 chemical solution, is supplied from the opening 77, and a part of SiN 79 is removed by etching as shown in FIG. 15-4 (J). As a result, the opening 77 serving as the communication passage and the groove 72A serving as the pressure chamber communicate with each other. At this stage, the communication path is completed.

次に、図15−5(K)で示すように、ガラス基板72に充填した(埋め込んだ)ポリシリコン76を、KOH溶液あるいはTMAH溶液によって選択的にエッチング除去する。なお、ポリシリコン76は、通常の異方性エッチングと比較した場合、エッチングレートが格段に早いため、ポリシリコン76をエッチングするためのKOH溶液あるいはTMAH溶液によって、開口部77が必要以上にエッチングされて形状が崩れてしまうことがない。   Next, as shown in FIG. 15-5 (K), the polysilicon 76 filled (embedded) in the glass substrate 72 is selectively etched away with a KOH solution or a TMAH solution. Since the polysilicon 76 has a much faster etching rate than normal anisotropic etching, the opening 77 is etched more than necessary by the KOH solution or TMAH solution for etching the polysilicon 76. The shape will not collapse.

その後、図15−5(L)で示すように、SiN79の溶解液、例えばHPO薬液を開口部77から供給して、SiN膜79を除去する。この段階で圧力室及び連通路が完成する。 Thereafter, as shown in FIG. 15-5 (L), a SiN 79 solution, for example, H 3 PO 4 chemical solution is supplied from the opening 77 to remove the SiN film 79. At this stage, the pressure chamber and the communication path are completed.

なお、この後の工程は、上記第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32の場合と同様である。すなわち、図12−1(A)〜図12−2(D)までは上記と同様であるため、その説明は省略する。   The subsequent steps are the same as those in the case of the ink jet recording head 32 of the first embodiment. That is, since FIGS. 12-1 (A) to 12-2 (D) are similar to the above, the description thereof is omitted.

次に、第4実施形態のインクジェット記録ヘッド32について説明する。なお、以下において、第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明(作用を含む)を省略する。また、この第2実施形態のインクジェット記録ヘッド32では、第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32と異なる製造方法(製造工程)についてのみ、図16を基に詳細に説明する。   Next, the ink jet recording head 32 of the fourth embodiment will be described. In the following description, the same components, members, and the like as those of the ink jet recording head 32 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof (including operation) is omitted. In the ink jet recording head 32 of the second embodiment, only a manufacturing method (manufacturing process) different from that of the ink jet recording head 32 of the first embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図16−1(A)で示すように、まず、厚さ0.3mmのガラス基板72を用意する。そして、図16−1(B)に示すように、ウェットエッチングにより、そのガラス基板72の圧力室となる領域に、深さ0.1mの溝部72Aを形成する。   As shown in FIG. 16A, first, a glass substrate 72 having a thickness of 0.3 mm is prepared. Then, as shown in FIG. 16B, a groove portion 72A having a depth of 0.1 m is formed in a region serving as a pressure chamber of the glass substrate 72 by wet etching.

次いで、図16−1(C)で示すように、ウェットエッチングにより、溝部72Aの周囲に深さ0.03mの段部72Bを形成する。なお、段部72Bをウェットエッチングによって形成する際に、溝部72Aもエッチングされるので、溝部72Aの深さは0.13mmとなる。   Next, as shown in FIG. 16-1 (C), a step portion 72B having a depth of 0.03 m is formed around the groove portion 72A by wet etching. When the stepped portion 72B is formed by wet etching, the groove portion 72A is also etched, so the depth of the groove portion 72A is 0.13 mm.

このように、圧力室を多段構造(本実施形態では2段構造)とすることで、ウェットエッチングによって圧力室を形成しても、開口寸法の精度が確保される。   Thus, the pressure chamber has a multi-stage structure (in this embodiment, a two-stage structure), so that the accuracy of the opening dimension is ensured even if the pressure chamber is formed by wet etching.

なお、段部72Bの深さは、0.03mm以下とする。これにより、ウェットエッチングによって段部72Bを形成しても、段部72Bの寸法精度が確保される。また、溝部72Aの幅と段部72Bの幅の差は、段部72Bの深さの2倍を超えないようにする。これにより、段部72Bが、圧力室内のインクから発生した気泡の気泡溜まりにならない。   The depth of the stepped portion 72B is 0.03 mm or less. Thereby, even if the stepped portion 72B is formed by wet etching, the dimensional accuracy of the stepped portion 72B is ensured. Further, the difference between the width of the groove 72A and the width of the stepped portion 72B should not exceed twice the depth of the stepped portion 72B. Accordingly, the stepped portion 72B does not become a bubble pool of bubbles generated from the ink in the pressure chamber.

次に、図16−2(D)で示すように、ガラス基板72の上面及び溝部72Aと段部72Bにかけて、SiN79をプラズマCVD法によってコーティングする。   Next, as shown in FIG. 16-2 (D), SiN 79 is coated by plasma CVD over the upper surface of the glass substrate 72 and the groove 72A and the stepped portion 72B.

その後、図16−2(E)で示すように、SiN79によって覆われた溝部72Aと段部72Bに、スクリーン印刷法により、ペーストガラス76を充填する(埋め込む)。そして、ペーストガラス76を充填後、ガラス基板72を、例えば800℃で10分間、加熱処理する。なお、溝部72A及び段部72Bには、ペーストガラス76以外にも、OCD(水ガラス)を充填してもよい。   Thereafter, as shown in FIG. 16-2 (E), the paste glass 76 is filled (embedded) into the groove 72A and the stepped portion 72B covered with SiN 79 by screen printing. And after filling with the paste glass 76, the glass substrate 72 is heat-processed at 800 degreeC for 10 minute (s), for example. In addition to the paste glass 76, the groove 72A and the stepped portion 72B may be filled with OCD (water glass).

そして、ペーストガラス76を充填後、ガラス基板72の上面(表面)を研磨して余剰ペーストガラス76を除去し、その上面(表面)を平坦化する。これにより、圧力室となる領域上にも薄膜等を精度よく形成することが可能となる。なお、ガラス基板72の上面を研磨する際に、ガラス基板72の表面にコーティングされたSiN79も研磨する。   Then, after filling the paste glass 76, the upper surface (surface) of the glass substrate 72 is polished to remove the excess paste glass 76, and the upper surface (surface) is flattened. As a result, a thin film or the like can be formed with high precision on the region to be the pressure chamber. Note that when the upper surface of the glass substrate 72 is polished, SiN 79 coated on the surface of the glass substrate 72 is also polished.

次に、図16−2(F)で示すように、ガラス基板72の上面(表面)に、スパッタ法により、ゲルマニウム(Ge)膜78(膜厚1μm)を着膜する。このGe膜78は、後工程でペーストガラス76をフッ化水素(HF)溶液でエッチング除去するときに、後述するSiOx膜82(振動板48)が一緒にエッチングされないように保護するエッチングストッパー層として機能する。なお、このGe膜78は、蒸着やCVD法でも成膜できる。また、エッチングストッパー層としては、シリコン(Si)膜も使用できる。   Next, as shown in FIG. 16B, a germanium (Ge) film 78 (film thickness: 1 μm) is deposited on the upper surface (surface) of the glass substrate 72 by sputtering. This Ge film 78 serves as an etching stopper layer that protects a later-described SiOx film 82 (vibrating plate 48) from being etched together when the paste glass 76 is removed by etching with a hydrogen fluoride (HF) solution in a later step. Function. The Ge film 78 can also be formed by vapor deposition or CVD. A silicon (Si) film can also be used as the etching stopper layer.

そして、図16−3(G)で示すように、そのGe膜78の上面に振動板48となる薄膜、例えば、温度350℃、RFpower300W、周波数450KHz、圧力1.5torr、ガスSiH/NO=150/4000sccmのプラズマCVD法により、SiOx膜82(膜厚4μm)を成膜する。なお、この場合の振動板48の材料としては、SiNx膜、SiC膜、金属(Cr)膜等であってもよい。 Then, as shown in FIG. 16-3 (G), a thin film that becomes the vibration plate 48 on the upper surface of the Ge film 78, for example, a temperature of 350 ° C., RF power of 300 W, frequency of 450 KHz, pressure of 1.5 torr, gas SiH 4 / N 2. A SiOx film 82 (film thickness: 4 μm) is formed by plasma CVD with O = 150/4000 sccm. In this case, the material of the diaphragm 48 may be a SiNx film, a SiC film, a metal (Cr) film, or the like.

次に、図16−3(H)で示すように、ガラス基板72の下面に、スパッタ法により、ポリシリコン薄膜94を成膜する。そして、このポリシリコン薄膜94上に、連通路に対応するパターンを形成し、図16−3(I)で示すように、ウェットエッチングにより、ポリシリコン薄膜94に連通路となる開口部95を形成する。この開口部95が形成されたポリシリコン薄膜94をパターンとして、図16−3(J)で示すように、ウェットエッチングによりガラス基板72に連通路となる開口部77を形成する。開口部95及び開口部77は、断面視で内面が下方に向かって次第に離間するようなテーパー状に形成されている。   Next, as shown in FIG. 16-3 (H), a polysilicon thin film 94 is formed on the lower surface of the glass substrate 72 by sputtering. Then, a pattern corresponding to the communication path is formed on the polysilicon thin film 94, and as shown in FIG. 16-3 (I), an opening 95 serving as a communication path is formed in the polysilicon thin film 94 by wet etching. To do. Using the polysilicon thin film 94 with the opening 95 formed as a pattern, an opening 77 serving as a communication path is formed in the glass substrate 72 by wet etching, as shown in FIG. The opening 95 and the opening 77 are formed in a tapered shape such that the inner surface gradually separates downward in a sectional view.

なお、本実施形態では、ガラス基板72の下面に成膜したポリシリコン薄膜94に開口部95を形成し、これをパターンとして用いてガラス基板72に開口部77を形成したが、ガラス基板72の下面にポリシリコン薄膜94を形成する際に、同時にポリシリコン薄膜94上にレジストパターンを設けておき、サンドブラスト法によってポリシリコン薄膜94に開口部95を形成してもよい。   In this embodiment, the opening 95 is formed in the polysilicon thin film 94 formed on the lower surface of the glass substrate 72, and the opening 77 is formed in the glass substrate 72 using this as a pattern. When the polysilicon thin film 94 is formed on the lower surface, a resist pattern may be provided on the polysilicon thin film 94 at the same time, and the opening 95 may be formed in the polysilicon thin film 94 by sandblasting.

次に、図16−4(K)で示すように、ガラス基板72の下面と開口部95及び開口部77にかけて、プラズマCVD法によりSiN膜96を形成する。そして、ガラス基板72の下面をドライエッチングし、図16−4(L)で示すように、開口部77に形成されている部分以外のSiN膜96及び、開口部77から露出している溝部72AにコーティングされたSiN膜79の一部が除去される。   Next, as shown in FIG. 16-4 (K), a SiN film 96 is formed by plasma CVD over the lower surface of the glass substrate 72 and the opening 95 and opening 77. Then, the lower surface of the glass substrate 72 is dry-etched, and as shown in FIG. 16-4 (L), the SiN film 96 other than the portion formed in the opening 77 and the groove 72A exposed from the opening 77. A part of the SiN film 79 coated on is removed.

なお、この後の工程は、上記第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32の場合と同様である。すなわち、図9−2(G)〜図11−3(F)までは上記と同様であるため、その説明は省略する。   The subsequent steps are the same as those in the case of the ink jet recording head 32 of the first embodiment. That is, since FIGS. 9-2 (G) to 11-3 (F) are similar to the above, description thereof is omitted.

次いで、樹脂保護膜92の上面及びインク供給路114内に、耐HF保護用レジスト88を塗布し、開口部77からHFを含む溶解液を供給して、図16−5(M)で示すように、ガラス基板72に充填した(埋め込んだ)ペーストガラス76をエッチング除去する。   Next, an anti-HF protection resist 88 is applied to the upper surface of the resin protective film 92 and the ink supply path 114, and a solution containing HF is supplied from the opening 77, as shown in FIG. 16-5 (M). Then, the paste glass 76 filled (embedded) in the glass substrate 72 is removed by etching.

その後、図16−5(N)で示すように、SiN79の溶解液、例えばHPO薬液を開口部77から供給して、SiN膜79を除去する。この段階で図16−5(O)で示すように、圧力室及び連通路が完成する。 Thereafter, as shown in FIG. 16-5 (N), a SiN 79 solution, for example, H 3 PO 4 chemical solution is supplied from the opening 77 to remove the SiN film 79. At this stage, as shown in FIG. 16-5 (O), the pressure chamber and the communication path are completed.

なお、この後の工程は、上記第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32の場合と同様である。すなわち、図12−1(A)〜図12−2(D)までは上記と同様であるため、その説明は省略する。   The subsequent steps are the same as those in the case of the ink jet recording head 32 of the first embodiment. That is, since FIGS. 12-1 (A) to 12-2 (D) are similar to the above, the description thereof is omitted.

インクジェット記録装置を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows an inkjet recording device. インクジェット記録ヘッドの配列を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | sequence of an inkjet recording head. 記録媒体の幅と印字領域の幅との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the width | variety of a recording medium, and the width | variety of a printing area. (A)第1実施形態のインクジェット記録ヘッドの全体構成を示す概略平面図、(B)第1実施形態のインクジェット記録ヘッドの1素子の構成を示す概略平面図である。FIG. 2A is a schematic plan view showing the overall configuration of the inkjet recording head of the first embodiment, and FIG. 2B is a schematic plan view showing the configuration of one element of the inkjet recording head of the first embodiment. (A)図4(B)のA−A’線断面図、(B)図4(B)のB−B’線断面図、(C)図4(B)のC−C’線断面図である。(A) AA 'line sectional view of FIG. 4 (B), (B) BB' line sectional view of FIG. 4 (B), (C) CC 'line sectional view of FIG. 4 (B). It is. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the inkjet recording head of 1st Embodiment. インクジェット記録ヘッドの駆動ICのバンプを示す概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing bumps of a drive IC for an ink jet recording head. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図である。It is explanatory drawing of the whole process which manufactures the inkjet recording head of 1st Embodiment. 第1実施形態に係るシリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程(A)〜(C)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(C) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on the silicon substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るシリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程(D)〜(G)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (D)-(G) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on the silicon substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るシリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程(H)〜(J)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (H)-(J) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on the silicon substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るシリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程(K)〜(M)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (K)-(M) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on the silicon substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る天板部材を製造する工程(A)〜(B)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (A)-(B) which manufactures the top-plate member which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(A)〜(B)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(B) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(C)〜(D)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (C)-(D) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(E)〜(F)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (E)-(F) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(G)〜(H)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (G)-(H) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(I)〜(J)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (I)-(J) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るシリコン基板にノズルプレートを接合した後の工程(A)〜(B)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(B) after joining a nozzle plate to the silicon substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るシリコン基板にノズルプレートを接合した後の工程(C)〜(D)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (C)-(D) after joining a nozzle plate to the silicon substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るシリコン基板にノズルプレートを接合した後の工程(E)を示す説明図Explanatory drawing which shows the process (E) after joining a nozzle plate to the silicon substrate which concerns on 1st Embodiment. (A)半田を搭載する別の方法を示す説明図、(B)半田を搭載する更に別の方法を示す説明図である。(A) It is explanatory drawing which shows another method of mounting solder, (B) It is explanatory drawing which shows another method of mounting solder. 第2実施形態に係るシリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程(A)〜(C)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(C) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on the silicon substrate which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(D)〜(E)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (D)-(E) after joining a top plate member to the piezoelectric element board | substrate which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(F)〜(H)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (F)-(H) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るシリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程(A)〜(C)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(C) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on the silicon substrate which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(D)〜(F)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (D)-(F) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(G)〜(H)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (G)-(H) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(I)〜(J)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (I)-(J) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(K)〜(L)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (K)-(L) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係るシリコン基板上に圧電素子基板を製造する工程(A)〜(C)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(C) which manufactures a piezoelectric element board | substrate on the silicon substrate which concerns on 4th Embodiment. 第4実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(D)〜(F)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (D)-(F) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 4th Embodiment. 第4実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(G)〜(I)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (G)-(I) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 4th Embodiment. 第4実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(J)〜(L)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (J)-(L) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 4th Embodiment. 第4実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(M)〜(N)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (M)-(N) after joining a top plate member to the piezoelectric element board | substrate which concerns on 4th Embodiment. 第4実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程(O)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (O) after joining a top plate member to the piezoelectric element substrate which concerns on 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 インクジェット記録装
32 インクジェット記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)
46 圧電素子
48 振動板
50 連通路
56 ノズル
72 ガラス基板(基板)
72 シリコン基板(基板)
72A 溝部
72B 段部
76 ペーストガラス(充填材)
76 ポリシリコン(充填材)
77 開口部
79 SiN膜(保護層)
10 Inkjet recording device 32 Inkjet recording head (droplet ejection head)
46 Piezoelectric element 48 Diaphragm 50 Communication path 56 Nozzle 72 Glass substrate (substrate)
72 Silicon substrate (substrate)
72A Groove 72B Step 76 Paste glass (filler)
76 Polysilicon (filler)
77 Opening 79 SiN film (protective layer)

Claims (4)

液滴を吐出するノズルと連通し液体が充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコン又はガラスからなる基板の一方の面に前記圧力室となる溝部を形成し、前記溝部の周囲の角部に段部を形成した後、前記溝部及び前記段部に充填材を埋め込んで、前記振動板と前記圧電素子を前記基板の一方の面に成膜し、前記基板の他方の面に前記圧力室への連通路となる開口部を形成して前記充填材を露出させた後、前記開口部にエッチング液を供給して、前記充填材を除去することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
A pressure chamber that is in fluid communication with a nozzle for discharging droplets and filled with liquid;
A diaphragm constituting a part of the pressure chamber;
A piezoelectric element for displacing the diaphragm;
A method of manufacturing a droplet discharge head having
After forming a groove serving as the pressure chamber on one surface of a substrate made of silicon or glass, forming a step at a corner around the groove, filling the groove and the step with a filler, The diaphragm and the piezoelectric element are formed on one surface of the substrate, an opening serving as a communication path to the pressure chamber is formed on the other surface of the substrate, and the filler is exposed. A method of manufacturing a droplet discharge head, wherein an etchant is supplied to an opening to remove the filler.
液滴を吐出するノズルと連通し液体が充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコン又はガラスからなる基板の一方の面に前記圧力室となる溝部を形成し、前記溝部の周囲の角部に段部を形成した後、前記溝部及び前記段部に充填材を埋め込んで、前記振動板を前記基板の一方の面に成膜し、前記基板の他方の面に前記圧力室への連通路となる開口部を形成して前記充填材を露出させた後、前記圧電素子を前記振動板上に成膜し、前記開口部にエッチング液を供給して、前記充填材を除去することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
A pressure chamber that is in fluid communication with a nozzle for discharging droplets and filled with liquid;
A diaphragm constituting a part of the pressure chamber;
A piezoelectric element for displacing the diaphragm;
A method of manufacturing a droplet discharge head having
After forming a groove serving as the pressure chamber on one surface of a substrate made of silicon or glass, forming a step at a corner around the groove, filling the groove and the step with a filler, A diaphragm is formed on one surface of the substrate, an opening serving as a communication path to the pressure chamber is formed on the other surface of the substrate, and the filler is exposed. A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising forming a film on a vibration plate, supplying an etchant to the opening, and removing the filler.
液滴を吐出するノズルと連通し液体が充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコン又はガラスからなる基板の一方の面に前記圧力室となる溝部を形成し、前記溝部の周囲の角部に段部を形成した後、前記溝部及び前記段部に充填材を埋め込んで、前記振動板と前記圧電素子を前記基板の一方の面に成膜し、前記基板の他方の面を所定の厚みまで研磨して、前記基板の他方の面に前記圧力室への連通路となる開口部を形成し、前記充填材を露出させた後、前記開口部にエッチング液を供給して、前記充填材を除去することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
A pressure chamber that is in fluid communication with a nozzle for discharging droplets and filled with liquid;
A diaphragm constituting a part of the pressure chamber;
A piezoelectric element for displacing the diaphragm;
A method of manufacturing a droplet discharge head having
After forming a groove serving as the pressure chamber on one surface of a substrate made of silicon or glass, forming a step at a corner around the groove, filling the groove and the step with a filler, The diaphragm and the piezoelectric element are formed on one surface of the substrate, the other surface of the substrate is polished to a predetermined thickness, and an opening serving as a communication path to the pressure chamber is formed on the other surface of the substrate. A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a portion and exposing the filler; and supplying an etching solution to the opening to remove the filler.
液滴を吐出するノズルと連通し液体が充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
シリコン又はガラスからなる基板の一方の面に前記圧力室となる溝部を形成し、前記溝部の周囲の角部に段部を形成した後、前記溝部及び前記段部に保護層を成膜し、前記溝部及び前記段部に充填材を埋め込んだ後、前記振動板と前記圧電素子を前記基板の一方の面に成膜し、前記基板の他方の面に前記圧力室への連通路となる開口部を形成して、前記充填材を露出させた後、前記開口部にエッチング液を供給して、前記充填材を除去することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
A pressure chamber that is in fluid communication with a nozzle for discharging droplets and filled with liquid;
A diaphragm constituting a part of the pressure chamber;
A piezoelectric element for displacing the diaphragm;
A method of manufacturing a droplet discharge head having
Forming a groove to be the pressure chamber on one surface of a substrate made of silicon or glass, forming a step at a corner around the groove, and then forming a protective layer on the groove and the step; After embedding a filler in the groove and step, the diaphragm and the piezoelectric element are formed on one surface of the substrate, and the other surface of the substrate serves as a communication path to the pressure chamber A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a portion to expose the filler; and supplying an etching solution to the opening to remove the filler.
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