JP2008200905A - Method for manufacturing liquid jetting head - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a liquid jetting head which can well form a high-density wiring pattern on a joining substrate with a penetration part. <P>SOLUTION: The method for manufacturing includes a metal film formation process for forming a metal film 125 for wiring to be a wiring pattern via an insulating film to one surface of the joining substrate 30, a recessed part forming process for forming recessed parts 131 and 133 to be the penetration part by dry etching the joining substrate from the other surface side until it reaches the insulating film, a joining process for joining the joining substrate to a flow channel forming substrate 10, a removing process for removing by the dry etching the metal film for wiring of a region opposed to the recessed parts, and a patterning process for forming the penetration part by opening the recessed parts through removal of the insulating film of a region opposed to the recessed parts simultaneously when the wiring pattern 121 is formed by patterning by dry etching the metal film for wiring of the other regions. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a liquid ejecting head that ejects liquid from nozzle openings, and more particularly to a method for manufacturing an ink jet recording head that ejects ink as liquid.

液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、インク滴を吐出するノズル開口と連通する複数の圧力発生室と、これら複数の圧力発生室に連通するリザーバとを有し、リザーバから圧力発生室に供給されたインクを圧電素子等の圧力発生手段によって加圧してノズル開口から噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。具体的には、複数の圧力発生室と、これら複数の圧力発生室にそれぞれ連通するインク供給路と、インク供給路を介して各圧力発生室に連通する連通部とが形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板に接合され圧電素子を保護するための圧電素子保持部を有する封止基板(接合基板)とを具備し、連通部と共にリザーバを構成するリザーバ部が封止基板を貫通して設けられたものがある(例えば、特許文献1参照)。また、特許文献1に記載されているように、封止基板上には、例えば、圧電素子と駆動ICとを接続する接続配線等の配線パターンが設けられている場合がある。   As a typical example of the liquid ejecting head, for example, it has a plurality of pressure generation chambers communicating with nozzle openings for ejecting ink droplets and a reservoir communicating with the plurality of pressure generation chambers, and is supplied from the reservoir to the pressure generation chamber An ink jet recording head that pressurizes the applied ink by a pressure generating means such as a piezoelectric element and ejects the ink from a nozzle opening can be used. Specifically, a flow path formed with a plurality of pressure generation chambers, an ink supply path that communicates with each of the plurality of pressure generation chambers, and a communication portion that communicates with each pressure generation chamber via the ink supply path. A substrate, a piezoelectric element formed on one side of the flow path forming substrate, and a sealing substrate (bonding substrate) having a piezoelectric element holding portion bonded to the flow path forming substrate and protecting the piezoelectric element. In some cases, a reservoir portion that constitutes a reservoir together with the communication portion is provided so as to penetrate the sealing substrate (see, for example, Patent Document 1). Further, as described in Patent Document 1, a wiring pattern such as connection wiring for connecting a piezoelectric element and a drive IC may be provided on the sealing substrate, for example.

特許文献1に記載されているように、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法としては、例えば、流路形成基板の一方面側に圧電素子を形成する一方、封止基板に圧電素子保持部やリザーバ部を形成すると共にその表面に接続配線を形成し、その後、これら流路形成基板と封止基板とを接合し、封止基板が接合された流路形成基板をウェットエッチングすることにより圧力発生室や連通部を形成する。   As described in Patent Document 1, as a method of manufacturing such an ink jet recording head, for example, a piezoelectric element is formed on one surface side of a flow path forming substrate, while a piezoelectric element holding portion is formed on a sealing substrate. Forming a reservoir portion and forming a connection wiring on the surface thereof, and then bonding the flow path forming substrate and the sealing substrate, and then wet-etching the flow path forming substrate to which the sealing substrate is bonded. A generation chamber and a communication part are formed.

特開2004−26225号公報JP 2004-26225 A

このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法においては、通常、封止基板に貫通部であるリザーバ部を形成した後、リザーバ部が貫通した状態の封止基板に、例えば、スパッタリング法等によって金属膜(配線用金属膜)を形成し、この金属膜をフォトリソグラフィ法等によりパターニングすることによって接続配線(配線パターン)を形成している。このため、リザーバ部の内面にまで金属膜が形成されてしまい、その後の工程で、リザーバ部の内面に形成された金属膜を除去する必要があり、製造工程が煩雑になってしまうという問題がある。また、フォトリソグラフィ法によるパターニングでは、高密度の配線パターンを形成するのは難しいという問題もある。   In such a method of manufacturing an ink jet recording head, after a reservoir portion, which is a penetration portion, is usually formed on the sealing substrate, a metal film is formed on the sealing substrate with the reservoir portion penetrated by, for example, sputtering. (Metal film for wiring) is formed, and this metal film is patterned by a photolithography method or the like to form connection wiring (wiring pattern). For this reason, a metal film is formed even on the inner surface of the reservoir portion, and it is necessary to remove the metal film formed on the inner surface of the reservoir portion in a subsequent process, which makes the manufacturing process complicated. is there. In addition, there is a problem that it is difficult to form a high-density wiring pattern by patterning by photolithography.

さらに、リザーバ部の内面の金属膜の除去は、例えば、封止基板(接合基板)の金属膜側の面を保護フィルム等で保護した状態で行われるため、保護フィルムを剥離した後に、金属膜の表面の粘着剤が残る場合がある。そして、この残った接着剤に起因して金属膜を良好にパターニングできない等の問題が生じる虞もある。   Further, the removal of the metal film on the inner surface of the reservoir portion is performed, for example, in a state where the surface on the metal film side of the sealing substrate (bonding substrate) is protected with a protective film or the like. The surface adhesive may remain. Further, there may be a problem that the metal film cannot be satisfactorily patterned due to the remaining adhesive.

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置の製造方法においても同様に存在する。   Such a problem exists not only in the method of manufacturing an ink jet recording head but also in the method of manufacturing a liquid ejecting apparatus that ejects liquid other than ink.

本発明はこのような事情に鑑み、貫通部を有する接合基板上に高密度な配線パターンを良好に形成することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid ejecting head that can satisfactorily form a high-density wiring pattern on a bonded substrate having a penetrating portion.

上記課題を解決する本発明は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、各圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、前記流路形成基板の一方面側に接合される接合基板とを具備し、前記接合基板がその厚さ方向で貫通して前記圧力発生室に連通する貫通部を有すると共に当該接合基板の前記流路形成基板とは反対側の面に配線パターンが設けられる液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記接合基板の一方の表面に絶縁膜を介して前記配線パターンとなる配線用金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記接合基板をその他方面側から前記絶縁膜に達するまでドライエッチングすることで前記貫通部となる凹部を形成する凹部形成工程と、前記流路形成基板に前記接合基板を接合する接合工程と、前記凹部に対向する領域の配線用金属膜をドライエッチングによって除去する除去工程と、他の領域の前記配線用金属膜をドライエッチングによりパターニングして前記配線パターンを形成すると同時に前記凹部に対向する領域の前記絶縁膜を除去して前記凹部を開口させることで前記貫通部を形成するパターニング工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる本発明では、貫通部が封止された状態で、配線パターンを形成することができるため、接合基板の表面に高密度な配線パターンをドライエッチングによって良好に形成することができる。
The present invention that solves the above-described problems includes a flow path forming substrate having a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening that ejects liquid, a pressure generating means that causes a pressure change in each pressure generating chamber, and the flow path forming substrate. A bonding substrate bonded to one surface side, the bonding substrate having a through portion that penetrates in the thickness direction and communicates with the pressure generating chamber, and is opposite to the flow path forming substrate of the bonding substrate A method of manufacturing a liquid jet head in which a wiring pattern is provided on a side surface, wherein a metal film forming step of forming a wiring metal film to be the wiring pattern on one surface of the bonding substrate via an insulating film; A recess forming step of forming a recess serving as the through portion by dry etching the other side of the bonding substrate until reaching the insulating film; and a bonding step of bonding the bonding substrate to the flow path forming substrate. A removal step of removing the wiring metal film in the region facing the recess by dry etching, and a region facing the recess at the same time as forming the wiring pattern by patterning the wiring metal film in another region by dry etching And a patterning step of forming the through portion by removing the insulating film and opening the recess.
In the present invention, since the wiring pattern can be formed in a state where the penetrating portion is sealed, a high-density wiring pattern can be favorably formed on the surface of the bonding substrate by dry etching.

ここで、前記貫通部形成工程の後に、前記貫通部の内面に耐液体性を有する材料からなる保護膜を形成する工程をさらに有し、前記パターニング工程では、前記凹部に対向する領域の絶縁膜及び前記保護膜を除去して前記凹部を開口させることが好ましい。これにより、保護膜を比較的容易に形成することができる。また絶縁膜とこの保護膜とによって貫通部が確実に封止されるため、高密度な配線パターンをより確実に形成することができる。   Here, after the through portion forming step, the method further includes a step of forming a protective film made of a liquid-resistant material on the inner surface of the through portion, and in the patterning step, an insulating film in a region facing the concave portion It is preferable to open the recess by removing the protective film. Thereby, a protective film can be formed comparatively easily. Further, since the through portion is reliably sealed by the insulating film and the protective film, a high-density wiring pattern can be formed more reliably.

また、前記接合基板がシリコン基板からなり、前記絶縁膜が当該接合基板を熱酸化することによって形成される二酸化シリコン膜からなることが好ましい。これにより、貫通部をより確実に封止することができる。   Preferably, the bonding substrate is made of a silicon substrate, and the insulating film is made of a silicon dioxide film formed by thermally oxidizing the bonding substrate. Thereby, a penetration part can be sealed more certainly.

さらに、前記接合基板に設けられる前記貫通部は、例えば、複数の前記圧力発生室に連通するリザーバの少なくとも一部を構成するリザーバ部である。この場合、リザーバが良好に形成され、圧力発生室に液体がスムーズに供給される。   Further, the through portion provided in the bonding substrate is, for example, a reservoir portion constituting at least a part of a reservoir communicating with the plurality of pressure generation chambers. In this case, the reservoir is well formed, and the liquid is smoothly supplied to the pressure generating chamber.

さらに、前記配線用金属膜をスパッタリング法によって形成することが好ましい。これにより、配線用金属膜を所定の膜厚で良好に形成することができる。   Further, the wiring metal film is preferably formed by a sputtering method. Thereby, the metal film for wiring can be satisfactorily formed with a predetermined film thickness.

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図2は、図1の平面図及びそのA−A′断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet recording head which is an example of a liquid ejecting head according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a plan view of FIG. FIG.

流路形成基板10は、本実施形態では結晶面方位が(110)面のシリコン単結晶基板からなり、図示するように、複数の隔壁11によって区画された圧力発生室12がその幅方向(短手方向)に並設されている。また、流路形成基板10の圧力発生室12の長手方向一端部側には、インク供給路13と連通路14とが隔壁11によって区画されている。また、連通路14の一端には、各圧力発生室12の共通するリザーバ100の一部を構成する連通部15が形成されている。   In the present embodiment, the flow path forming substrate 10 is made of a silicon single crystal substrate having a (110) crystal plane orientation, and as shown in the drawing, the pressure generating chamber 12 partitioned by a plurality of partition walls 11 has a width direction (short). (In the direction of the hand). In addition, an ink supply path 13 and a communication path 14 are partitioned by a partition wall 11 at one end in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10. In addition, a communication portion 15 that forms a part of the reservoir 100 common to the pressure generation chambers 12 is formed at one end of the communication passage 14.

インク供給路13は、圧力発生室12の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室12より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路13は、連通部15と各圧力発生室12との間の圧力発生室12側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室12の幅より小さい幅で形成されており、連通部15から圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路13を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路14は、インク供給路13の圧力発生室12とは反対側に連通し、インク供給路13よりも大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路14を圧力発生室12と同じ断面積となるように形成している。   The ink supply path 13 communicates with one end side in the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 and has a smaller cross-sectional area than the pressure generation chamber 12. For example, in the present embodiment, the ink supply path 13 is smaller than the width of the pressure generation chamber 12 by narrowing the flow path on the pressure generation chamber 12 side between the communication portion 15 and each pressure generation chamber 12 in the width direction. The flow path resistance of the ink flowing into the pressure generation chamber 12 from the communication portion 15 is kept constant. As described above, in this embodiment, the ink supply path 13 is formed by narrowing the width of the flow path from one side. However, the ink supply path may be formed by narrowing the width of the flow path from both sides. Further, the ink supply path may be formed by narrowing from the thickness direction instead of narrowing the width of the flow path. Further, each communication path 14 communicates with the side of the ink supply path 13 opposite to the pressure generation chamber 12 and has a larger cross-sectional area than the ink supply path 13. In the present embodiment, the communication path 14 is formed to have the same cross-sectional area as the pressure generation chamber 12.

流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路13とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート20は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。   On the opening surface side of the flow path forming substrate 10, a nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with the vicinity of the end of each pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 13 is provided with adhesive or heat. It is fixed by a welding film or the like. The nozzle plate 20 is made of, for example, glass ceramics, a silicon single crystal substrate, stainless steel, or the like.

一方、流路形成基板10の開口面とは反対側には、二酸化シリコンからなる厚さが0.5〜2μm程度の弾性膜50が形成されている。この弾性膜50上には、酸化ジルコニウム(ZrO)からなり厚さが例えば、約0.4μmの絶縁体膜55が積層形成されている。また、この絶縁体膜55上には、厚さが約0.1〜0.5μmの下電極膜60と、圧電体膜の一例であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなり厚さが例えば、約1.1μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.05μmの上電極膜80とからなる圧電素子300が形成されている。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧電体層70及び上電極膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300は、何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を圧力発生室12毎にパターニングすることによって形成される。本実施形態では、下電極膜60は圧電素子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。 On the other hand, an elastic film 50 made of silicon dioxide and having a thickness of about 0.5 to 2 μm is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. On the elastic film 50, an insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) and having a thickness of, for example, about 0.4 μm is laminated. On the insulator film 55, the lower electrode film 60 having a thickness of about 0.1 to 0.5 μm and lead zirconate titanate (PZT) which is an example of a piezoelectric film are formed. For example, the piezoelectric element 300 including the piezoelectric layer 70 having a thickness of about 1.1 μm and the upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.05 μm is formed. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. In general, the piezoelectric element 300 is formed by patterning one electrode as a common electrode and patterning the other electrode and the piezoelectric layer 70 for each pressure generation chamber 12. In this embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring.

このような各圧電素子300の上電極膜80には、例えば、金(Au)等の金属材料からなるリード電極90がそれぞれ接続され、このリード電極90を介して各圧電素子300に選択的に電圧が印加されるようになっている。   For example, lead electrodes 90 made of a metal material such as gold (Au) are connected to the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300, and the piezoelectric elements 300 are selectively connected to the upper electrode film 80 via the lead electrodes 90. A voltage is applied.

さらに、流路形成基板10の圧電素子300側の面には、接合基板であるリザーバ形成基板30が、例えば、接着剤35によって流路形成基板10に接合されている。このリザーバ形成基板30には、リザーバ100の少なくとも一部を構成する貫通部であるリザーバ部31が設けられている。リザーバ部31は、流路形成基板10の連通部15と連通されてリザーバ100を構成している。また、リザーバ部31の内面には、図2に示すように、耐インク性(耐液体性)を有する材料、例えば、二酸化シリコン等からなる保護膜34が形成されている。この保護膜34は、本実施形態では、リザーバ部31の内面と共に、後述する圧電素子保持部32及び貫通孔33の内面まで連続的に設けられている。保護膜34は、リザーバ部31の内面がインクによって浸食されるのを防止するために設けられるものであり、勿論、圧電素子保持部32及び貫通孔33の内面には設けられていなくてもよい。   Furthermore, a reservoir forming substrate 30 that is a bonding substrate is bonded to the flow path forming substrate 10 with an adhesive 35 on the surface of the flow path forming substrate 10 on the piezoelectric element 300 side. The reservoir forming substrate 30 is provided with a reservoir portion 31 that is a penetrating portion constituting at least a part of the reservoir 100. The reservoir portion 31 communicates with the communication portion 15 of the flow path forming substrate 10 to configure the reservoir 100. Further, as shown in FIG. 2, a protective film 34 made of a material having ink resistance (liquid resistance), such as silicon dioxide, is formed on the inner surface of the reservoir portion 31. In this embodiment, the protective film 34 is continuously provided to the inner surfaces of the reservoir 31 and the inner surfaces of the piezoelectric element holding portion 32 and the through hole 33 described later. The protective film 34 is provided to prevent the inner surface of the reservoir portion 31 from being eroded by ink, and of course, it may not be provided on the inner surfaces of the piezoelectric element holding portion 32 and the through hole 33. .

なお、本実施形態では、リザーバ100が連通部15とリザーバ部31とからなるが、例えば、連通部15は圧力発生室12毎にそれぞれ独立して設けるようにし、リザーバ部31のみがリザーバとして機能するようにしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板10に圧力発生室12のみを設け、流路形成基板10とリザーバ形成基板30との間に介在する部材(例えば、弾性膜、絶縁体膜等)にリザーバ(リザーバ部)と各圧力発生室12とを連通するインク供給路を設けるようにしてもよい。   In the present embodiment, the reservoir 100 includes the communication portion 15 and the reservoir portion 31. For example, the communication portion 15 is provided independently for each pressure generation chamber 12, and only the reservoir portion 31 functions as a reservoir. You may make it do. Further, for example, only the pressure generating chamber 12 is provided in the flow path forming substrate 10, and a reservoir (reservoir) is provided in a member (for example, an elastic film, an insulator film, etc.) interposed between the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 30. Part) and each pressure generating chamber 12 may be provided with an ink supply path.

また、リザーバ形成基板30の圧電素子300に対向する領域には、圧電素子300を保護するための圧電素子保持部32が設けられている。圧電素子300は、この圧電素子保持部32内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部32は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。このようなリザーバ形成基板30の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。   A piezoelectric element holding portion 32 for protecting the piezoelectric element 300 is provided in a region facing the piezoelectric element 300 of the reservoir forming substrate 30. Since the piezoelectric element 300 is formed in the piezoelectric element holding portion 32, the piezoelectric element 300 is protected in a state hardly affected by the external environment. In addition, the piezoelectric element holding | maintenance part 32 may be sealed and does not need to be sealed. Examples of the material of the reservoir forming substrate 30 include glass, ceramic material, metal, resin, and the like, but it is preferable that the reservoir forming substrate 30 be formed of a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10. In this embodiment, the silicon single crystal substrate made of the same material as the flow path forming substrate 10 is used.

また、リザーバ形成基板30には、リザーバ形成基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられており、各圧電素子300から引き出されたリード電極90の端部近傍は、この貫通孔33内に露出されている。リザーバ形成基板30上には、図2に示すように、絶縁膜120を介して所定パターンで形成された接続配線(配線パターン)121が設けられ、この接続配線121上には圧電素子300を駆動するための駆動回路122が実装されている。そして、例えば、半導体集積回路(IC)等である駆動回路122とリード電極90とは、貫通孔33内に延設されるボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる駆動配線123によって電気的に接続されている。   The reservoir forming substrate 30 is provided with a through hole 33 penetrating the reservoir forming substrate 30 in the thickness direction, and the vicinity of the end portion of the lead electrode 90 drawn from each piezoelectric element 300 is the through hole 33. It is exposed inside. As shown in FIG. 2, a connection wiring (wiring pattern) 121 formed in a predetermined pattern is provided on the reservoir forming substrate 30 via an insulating film 120, and the piezoelectric element 300 is driven on the connection wiring 121. A driving circuit 122 is mounted for this purpose. For example, the drive circuit 122 such as a semiconductor integrated circuit (IC) and the lead electrode 90 are electrically connected by a drive wiring 123 made of a conductive wire such as a bonding wire extending in the through hole 33. ing.

さらに、リザーバ形成基板30のリザーバ部31に対応する領域上には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmのポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルム)からなり、この封止膜41によってリザーバ部31の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SUS)等)で形成される。この固定板42のリザーバ100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、リザーバ100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。   Furthermore, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded onto a region corresponding to the reservoir portion 31 of the reservoir forming substrate 30. The sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm). The sealing film 41 seals one surface of the reservoir unit 31. Yes. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm). Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ100からノズル開口21に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路122からの記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極膜60と上電極膜80との間に電圧を印加し、圧電素子300及び振動板をたわみ変形させることにより、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口21からインクが吐出する。   In such an ink jet recording head of this embodiment, ink is taken in from an external ink supply unit (not shown), filled with ink from the reservoir 100 to the nozzle opening 21, and then in accordance with a recording signal from the drive circuit 122. By applying a voltage between each of the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generation chambers 12 to bend and deform the piezoelectric element 300 and the diaphragm, the pressure in each pressure generation chamber 12 increases. Ink is ejected from the nozzle openings 21.

以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図3〜図9を参照して説明する。なお、図3〜図6及び図9は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す図であり、圧力発生室の長手方向の断面図である。また、図7は、従来技術に係る接続配線の構造を示す断面図であり、図8は、本発明に係る接続配線の構造を示す断面図である。   Hereinafter, a method for manufacturing such an ink jet recording head will be described with reference to FIGS. 3 to 6 and 9 are views showing the manufacturing process of the ink jet recording head of the present invention, and are cross-sectional views in the longitudinal direction of the pressure generating chamber. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the connection wiring according to the prior art, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the connection wiring according to the present invention.

まず、複数の流路形成基板10が一体的に形成される流路形成基板用ウェハ110に振動板を介して圧電素子300を形成する。具体的には、まず図3(a)に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ110を熱酸化し、その表面に弾性膜50を構成する二酸化シリコン膜51を形成する。次に、図3(b)に示すように、弾性膜50(二酸化シリコン膜51)上に、酸化ジルコニウム(ZrO)からなる絶縁体膜55を形成する。 First, the piezoelectric element 300 is formed on a flow path forming substrate wafer 110 on which a plurality of flow path forming substrates 10 are integrally formed via a vibration plate. Specifically, first, as shown in FIG. 3A, a flow path forming substrate wafer 110 which is a silicon wafer is thermally oxidized to form a silicon dioxide film 51 constituting an elastic film 50 on the surface thereof. Next, as shown in FIG. 3B, an insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) is formed on the elastic film 50 (silicon dioxide film 51).

次に、図3(c)に示すように、例えば、白金とイリジウムとを流路形成基板用ウェハ110上に積層することにより下電極膜60を形成した後、この下電極膜60を所定形状にパターニングする。次いで、図3(d)に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層70と、例えば、イリジウムからなる上電極膜80とを流路形成基板用ウェハ110の全面に形成し、これら圧電体層70及び上電極膜80を、各圧力発生室12に対向する領域にパターニングして圧電素子300を形成する。   Next, as shown in FIG. 3C, for example, after the lower electrode film 60 is formed by laminating platinum and iridium on the flow path forming substrate wafer 110, the lower electrode film 60 is formed into a predetermined shape. To pattern. Next, as shown in FIG. 3D, a piezoelectric layer 70 made of, for example, lead zirconate titanate (PZT), and an upper electrode film 80 made of, for example, iridium are formed on the flow path forming substrate wafer 110. The piezoelectric element 300 is formed by patterning the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 on the entire surface and in a region facing each pressure generating chamber 12.

なお、圧電素子300を構成する圧電体層70の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。また、圧電体層70の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層70を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層70を形成した。なお、圧電体層70の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、MOD(Metal-Organic Decomposition)法やスパッタリング法等を用いてもよい。   The material of the piezoelectric layer 70 constituting the piezoelectric element 300 is, for example, a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT), or niobium, nickel, magnesium, bismuth, yttrium, or the like. A relaxor ferroelectric or the like to which a metal is added is used. The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited. For example, in this embodiment, a so-called sol in which a metal organic material is dissolved and dispersed in a solvent is applied, dried, gelled, and further fired at a high temperature. The piezoelectric layer 70 was formed by using a so-called sol-gel method for obtaining a piezoelectric layer 70 made of an oxide. The method for manufacturing the piezoelectric layer 70 is not limited to the sol-gel method, and for example, a MOD (Metal-Organic Decomposition) method or a sputtering method may be used.

次に、リード電極90を形成する。具体的には、図3(e)に示すように、流路形成基板用ウェハ110の全面に亘って金属層91を形成し、この金属層91を各圧電素子300毎にパターニングすることによってリード電極90を形成する。   Next, the lead electrode 90 is formed. Specifically, as shown in FIG. 3E, a metal layer 91 is formed over the entire surface of the flow path forming substrate wafer 110, and this metal layer 91 is patterned for each piezoelectric element 300 to lead. An electrode 90 is formed.

一方、複数のリザーバ形成基板30が複数一体的に形成されるリザーバ形成基板用ウェハ130に、リザーバ部31、圧電素子保持部32及び貫通孔33を形成すると共に、その表面に接続配線となる配線用金属膜125を形成する。具体的には、まず図4(a)に示すように、シリコン単結晶基板であるリザーバ形成基板用ウェハ130を熱酸化することにより、その表面に二酸化シリコンからなる絶縁膜120を形成する。次いで、リザーバ形成基板用ウェハ130の一方面側に、この絶縁膜120を介して接続配線121となる配線用金属膜125を形成する。すなわち、図4(b)に示すように、例えば、スパッタリング法等によりリザーバ形成基板用ウェハ130の全面に亘って密着膜126と金属膜127とを順次成膜して配線用金属膜125を形成する。なお、金属膜127の主材料としては、比較的導電性の高い材料であれば特に限定されず、例えば、金(Au)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)が挙げられ、本実施形態では金(Au)を用いている。また、密着膜126の材料としては、金属膜127の密着性を確保できる材料であればよく、具体的には、チタン(Ti)、チタンタングステン化合物(TiW)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)又はニッケルクロム化合物(NiCr)等が挙げられ、本実施形態ではニッケルクロム化合物(NiCr)を用いている。   On the other hand, a reservoir part 31, a piezoelectric element holding part 32, and a through-hole 33 are formed in a reservoir forming substrate wafer 130 in which a plurality of reservoir forming boards 30 are integrally formed, and wirings serving as connection wirings on the surface thereof A metal film 125 is formed. Specifically, first, as shown in FIG. 4A, the insulating film 120 made of silicon dioxide is formed on the surface of the reservoir forming substrate wafer 130 which is a silicon single crystal substrate by thermal oxidation. Next, a wiring metal film 125 to be the connection wiring 121 is formed on one surface side of the reservoir forming substrate wafer 130 via the insulating film 120. That is, as shown in FIG. 4B, the wiring metal film 125 is formed by sequentially forming the adhesion film 126 and the metal film 127 over the entire surface of the reservoir forming substrate wafer 130 by, for example, sputtering. To do. The main material of the metal film 127 is not particularly limited as long as it is a material having relatively high conductivity, and examples thereof include gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), and copper (Cu). In this embodiment, gold (Au) is used. The material of the adhesion film 126 may be any material that can ensure the adhesion of the metal film 127. Specifically, titanium (Ti), titanium tungsten compound (TiW), nickel (Ni), chromium (Cr ) Or a nickel chromium compound (NiCr) or the like. In this embodiment, a nickel chromium compound (NiCr) is used.

次いで、図4(c)に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ130の他方面側に形成されている絶縁膜120を所定形状にパターニングする。そして、パターニングされた絶縁膜120をマスクとしてリザーバ形成基板用ウェハ130を配線用金属膜125側の絶縁膜120に達するまでドライエッチングすることにより、図4(d)に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ130にリザーバ部31及び貫通孔33となる凹部131,133を形成する。また同時に、リザーバ形成基板用ウェハ130を、例えば、ハーフエッチングすることにより圧電素子保持部32を同時に形成する。   Next, as shown in FIG. 4C, the insulating film 120 formed on the other surface side of the reservoir forming substrate wafer 130 is patterned into a predetermined shape. Then, by using the patterned insulating film 120 as a mask, the reservoir forming substrate wafer 130 is dry-etched until it reaches the insulating film 120 on the wiring metal film 125 side, as shown in FIG. The recesses 131 and 133 to be the reservoir 31 and the through holes 33 are formed in the wafer 130. At the same time, the piezoelectric element holding portion 32 is simultaneously formed by half-etching the reservoir forming substrate wafer 130, for example.

次に、少なくともリザーバ部31となる凹部131の内面に耐インク性(耐液体性)を有する材料、例えば、二酸化シリコン等からなる保護膜34を形成する。本実施形態では、図4(e)に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ130の他方面側の全面に保護膜34を形成するようにした。この保護膜34の形成方法は、特に限定されないが、例えば、TEOS−CVD等によって比較的容易に形成することができる。なお、本実施形態では、リザーバ形成基板用ウェハ130の片面側に全面に亘って保護膜34を形成しているが、保護膜34はリザーバ部31となる凹部131の内面のみに設けられていればよい。   Next, a protective film 34 made of a material having ink resistance (liquid resistance), for example, silicon dioxide, is formed at least on the inner surface of the recess 131 to be the reservoir portion 31. In this embodiment, as shown in FIG. 4E, the protective film 34 is formed on the entire other surface of the reservoir forming substrate wafer 130. The method of forming the protective film 34 is not particularly limited, but can be formed relatively easily by, for example, TEOS-CVD. In the present embodiment, the protective film 34 is formed over the entire surface of one side of the reservoir forming substrate wafer 130, but the protective film 34 may be provided only on the inner surface of the recess 131 serving as the reservoir portion 31. That's fine.

そして、凹部131,133がこれら保護膜34、絶縁膜120及び配線用金属膜125で塞がれた状態で、図5(a)に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ130を接着剤35によって流路形成基板用ウェハ110に接合する。   Then, with the recesses 131 and 133 closed with the protective film 34, the insulating film 120, and the wiring metal film 125, the reservoir forming substrate wafer 130 is bonded with the adhesive 35 as shown in FIG. Bonded to the flow path forming substrate wafer 110.

このようにリザーバ形成基板用ウェハ130を流路形成基板用ウェハ110に接合した後、配線用金属膜125をパターニングして所定パターンの接続配線121を形成する。また同時に絶縁膜120及び保護膜34をパターニングして凹部131,133を開口させることでリザーバ部31及び貫通孔33を形成する。まず、図5(b)に示すように、配線用金属膜125上にレジストを塗布して、露光・現像することで凹部131、133に対向する領域に開口部201を有するレジスト膜200を形成する。次いで、図5(c)に示すように、このレジスト膜200を介して配線用金属膜125を構成する金属膜127及び密着膜126を順次ドライエッチング(イオンミリング)することにより、凹部131,133に対向する領域の金属膜127及び密着膜126を除去する。   After the reservoir forming substrate wafer 130 is bonded to the flow path forming substrate wafer 110 in this manner, the wiring metal film 125 is patterned to form a connection wiring 121 having a predetermined pattern. At the same time, the insulating film 120 and the protective film 34 are patterned to open the recesses 131 and 133, thereby forming the reservoir portion 31 and the through hole 33. First, as shown in FIG. 5B, a resist is applied on the wiring metal film 125, exposed and developed to form a resist film 200 having an opening 201 in a region facing the recesses 131 and 133. To do. Next, as shown in FIG. 5C, the metal film 127 and the adhesion film 126 constituting the wiring metal film 125 are sequentially dry-etched (ion milling) through the resist film 200 to thereby form the recesses 131 and 133. The metal film 127 and the adhesion film 126 in the region facing the surface are removed.

次いで、レジスト膜200を一旦除去した後、図6(a)に示すように、再びレジストを塗布、露光・現像することで、接続配線121の形状と同一パターンのレジスト膜200Aを形成する。そして、図6(b)に示すように、このレジスト膜200Aを介して金属膜127及び密着膜126を順次ドライエッチング(イオンミリング)することによって、接続配線121を形成する。またこのように接続配線121を形成する際、凹部131,133に対向する領域の絶縁膜120及び保護膜34が同時に除去される。これにより、凹部131,133が開口してリザーバ部31及び貫通孔33が形成される。なお、絶縁膜120及び保護膜34は、勿論配線用金属膜125(接続配線121)とはエッチングレートが異なるが、エッチング時間を調整することで、実質的に同時に除去することができる。   Next, after removing the resist film 200 once, as shown in FIG. 6A, a resist is applied, exposed and developed again, thereby forming a resist film 200A having the same pattern as the shape of the connection wiring 121. Then, as shown in FIG. 6B, the connection wiring 121 is formed by sequentially dry etching (ion milling) the metal film 127 and the adhesion film 126 through the resist film 200A. Further, when the connection wiring 121 is formed in this way, the insulating film 120 and the protective film 34 in the region facing the recesses 131 and 133 are simultaneously removed. Thereby, the recessed portions 131 and 133 are opened, and the reservoir portion 31 and the through hole 33 are formed. The insulating film 120 and the protective film 34 are of course different in etching rate from the wiring metal film 125 (connection wiring 121), but can be removed substantially simultaneously by adjusting the etching time.

このようにドライエッチングによって接続配線121を形成することで、ウェットエッチングで形成していた従来の接続配線よりも大幅に寸法精度が向上する。したがって、接続配線(配線パターン)125を極めて高密度に形成することができ、圧電素子の高密度化が進んだ場合でも、良好に接続配線121を形成することができる。   By forming the connection wiring 121 by dry etching in this way, the dimensional accuracy is significantly improved as compared with the conventional connection wiring formed by wet etching. Therefore, the connection wiring (wiring pattern) 125 can be formed with an extremely high density, and the connection wiring 121 can be satisfactorily formed even when the density of the piezoelectric element is increased.

また、金属膜127及び密着膜126をドライエッチング(イオンミリング)する場合、温度上昇に伴ってエッチングレートが低下する傾向にある。このため、冷却ガス等によって、流路形成基板用ウェハ110側からリザーバ形成基板用ウェハ130を十分に冷却する必要がある。本実施形態では、リザーバ形成基板用ウェハ130を流路形成基板用ウェハに接合した後、すなわち流路形成基板用ウェハ110によってリザーバ形成基板用ウェハの凹部131,133が塞がれた状態で、金属膜127及び密着膜126をパターニングし、それと同時に凹部131,133を開口させてリザーバ部31及び貫通孔33を形成している。したがって、リザーバ形成基板用ウェハ130を確実に冷却した状態で、金属膜127及び密着膜126をドライエッチングすることができ、同時にリザーバ部31及び貫通孔33を形成することができる。すなわち、金属膜127及び密着膜126を所望の一定のエッチングレートで良好にパターニングすることができ、接続配線121を高精度に形成することができる。   In addition, when the metal film 127 and the adhesion film 126 are dry-etched (ion milling), the etching rate tends to decrease as the temperature increases. Therefore, it is necessary to sufficiently cool the reservoir forming substrate wafer 130 from the flow path forming substrate wafer 110 side with a cooling gas or the like. In the present embodiment, after bonding the reservoir forming substrate wafer 130 to the flow path forming substrate wafer, that is, in a state where the recesses 131 and 133 of the reservoir forming substrate wafer are closed by the flow path forming substrate wafer 110, The metal film 127 and the adhesion film 126 are patterned, and at the same time, the recess portions 131 and 133 are opened to form the reservoir portion 31 and the through hole 33. Accordingly, the metal film 127 and the adhesion film 126 can be dry etched while the reservoir forming substrate wafer 130 is reliably cooled, and at the same time, the reservoir portion 31 and the through hole 33 can be formed. That is, the metal film 127 and the adhesion film 126 can be satisfactorily patterned at a desired constant etching rate, and the connection wiring 121 can be formed with high accuracy.

なお、リザーバ形成基板用ウェハ130を流路形成基板用ウェハ110に接合する前、すなわちリザーバ形成基板用ウェハ130単独の状態で、金属膜127及び密着膜126をパターニングし、それと同時に凹部131,133を開口させてリザーバ部31及び貫通孔33を形成してしまうと、エッチング中に冷却ガスがリザーバ部31及び貫通孔33から外部に流れ出してしまう虞がある。冷却ガスが流れ出してしまうとリザーバ形成基板用ウェハ130を十分に冷却することができずにエッチングレートが低下し、接続配線121を良好に形成することができない虞がある。   The metal film 127 and the adhesion film 126 are patterned before the reservoir forming substrate wafer 130 is bonded to the flow path forming substrate wafer 110, that is, in the state of the reservoir forming substrate wafer 130 alone, and at the same time, the recesses 131 and 133 are formed. If the reservoir portion 31 and the through hole 33 are formed by opening the hole, the cooling gas may flow out of the reservoir portion 31 and the through hole 33 during etching. If the cooling gas flows out, the reservoir forming substrate wafer 130 cannot be sufficiently cooled, the etching rate is lowered, and the connection wiring 121 may not be formed satisfactorily.

また、ウェットエッチングで形成した従来の接続配線1210は、例えば、図7に示すように、密着膜1260の幅が金属膜1270よりも狭く形成されてしまう。このため、従来の接続配線1210では、例えば、プライマ処理を施した際に、金属膜1270と絶縁膜1200との間にプライマが残ってしまい、このプライマが後に異物となる虞がある。これに対し、ドライエッチングによって形成した本願の接続配線121は、図8に示すように、断面が略台形形状となる。したがって、プライマ処理を施した場合でも、金属膜127と絶縁膜120との間にプライマが残ってしまうことはない。よって、異物の発生を防止することができる。   Further, in the conventional connection wiring 1210 formed by wet etching, for example, as shown in FIG. 7, the width of the adhesion film 1260 is narrower than that of the metal film 1270. For this reason, in the conventional connection wiring 1210, for example, when the primer process is performed, the primer remains between the metal film 1270 and the insulating film 1200, and this primer may become a foreign substance later. In contrast, the connection wiring 121 of the present application formed by dry etching has a substantially trapezoidal cross section as shown in FIG. Therefore, even when the primer treatment is performed, the primer does not remain between the metal film 127 and the insulating film 120. Therefore, the generation of foreign matter can be prevented.

さらに、リザーバ形成基板用ウェハ130に形成される凹部131を開口させてリザーバ部31を形成する前に、接続配線121となる配線用金属膜125を形成するようにしたので、リザーバ部31内に配線用金属膜125が付着することがなくなる。したがって、リザーバ部31内に付着した配線用金属膜125を除去する除去工程が必要なくなり、製造効率が大幅に向上する。また、除去工程が必要なくなることで、配線用金属膜125上に保護フィルム等を貼着する必要がなくなるため、配線用金属膜125上に残った接着剤に起因して配線用金属膜125を良好にパターニングできない等の問題が生じる虞もない。   Further, before the recess 131 formed in the reservoir forming substrate wafer 130 is opened to form the reservoir 31, the wiring metal film 125 to be the connection wiring 121 is formed. The wiring metal film 125 is not attached. This eliminates the need for a removal step for removing the wiring metal film 125 adhering in the reservoir portion 31 and greatly improves manufacturing efficiency. In addition, since the removal process is not necessary, it is not necessary to attach a protective film or the like on the wiring metal film 125. Therefore, the wiring metal film 125 is removed due to the adhesive remaining on the wiring metal film 125. There is no possibility of problems such as inability to pattern well.

なお、その後は、レジスト膜200Aを除去してから、図9(a)に示すように、流路形成基板用ウェハ110を所定の厚みに薄くする。次いで、図9(b)に示すように、流路形成基板用ウェハ110上に絶縁保護膜57を新たに形成して所定形状にパターニングする。そして、図9(c)に示すように、この絶縁保護膜57をマスクとして流路形成基板用ウェハ110を異方性エッチング(ウェットエッチング)することにより、流路形成基板用ウェハ110に圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハ110を、例えば、水酸化カリウム(KOH)水溶液等のエッチング液によって弾性膜50が露出するまでエッチングすることより、圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15を同時に形成する。また、リザーバ100を構成する連通部15とリザーバ部31とを連通させる。   After that, after removing the resist film 200A, as shown in FIG. 9A, the flow path forming substrate wafer 110 is thinned to a predetermined thickness. Next, as shown in FIG. 9B, an insulating protective film 57 is newly formed on the flow path forming substrate wafer 110 and patterned into a predetermined shape. Then, as shown in FIG. 9C, pressure is generated in the flow path forming substrate wafer 110 by anisotropically etching (wet etching) the flow path forming substrate wafer 110 using the insulating protective film 57 as a mask. A chamber 12, an ink supply path 13, a communication path 14, and a communication part 15 are formed. Specifically, the flow path forming substrate wafer 110 is etched with an etchant such as an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) until the elastic film 50 is exposed, whereby the pressure generating chamber 12, the ink supply path 13, The communication path 14 and the communication part 15 are formed simultaneously. Further, the communication part 15 and the reservoir part 31 constituting the reservoir 100 are communicated.

さらに、流路形成基板用ウェハ110及びリザーバ形成基板用ウェハ130の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハ110のリザーバ形成基板用ウェハ130とは反対側の面にノズル開口21が穿設されたノズルプレート20を接合すると共に、リザーバ形成基板用ウェハ130にコンプライアンス基板40を接合し、これら流路形成基板用ウェハ110等を、図1に示すような一つのチップサイズの流路形成基板10等に分割する。そして、接続配線121上に駆動回路122を実装すると共に駆動配線123によって駆動回路122とリード電極90とを接続することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。   Further, unnecessary portions of the flow path forming substrate wafer 110 and the reservoir forming substrate wafer 130 are removed by cutting, for example, by dicing. The nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 is bonded to the surface of the flow path forming substrate wafer 110 opposite to the reservoir forming substrate wafer 130, and the compliance substrate 40 is attached to the reservoir forming substrate wafer 130. The flow path forming substrate wafers 110 and the like are divided into a single chip size flow path forming substrate 10 as shown in FIG. Then, the drive circuit 122 is mounted on the connection wiring 121 and the drive circuit 122 and the lead electrode 90 are connected by the drive wiring 123, whereby the ink jet recording head having the above-described structure is manufactured.

(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電素子を例示したが、勿論、圧力発生手段はこれに限定されるものではない。圧力発生手段は、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子等であってもよい。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に配置された発熱素子であってもよいし、静電気力を利用するタイプのものであってもよい。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the fundamental structure of this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the thin film type piezoelectric element is exemplified as the pressure generating means for causing the pressure change in the pressure generating chamber, but the pressure generating means is not limited to this. The pressure generating means is, for example, a thick film type piezoelectric element formed by a method such as attaching a green sheet, or a longitudinal vibration type piezoelectric element in which piezoelectric materials and electrode forming materials are alternately stacked to expand and contract in the axial direction. An element etc. may be sufficient. Further, the pressure generating means may be a heat generating element arranged in the pressure generating chamber, or may be of a type utilizing electrostatic force.

また、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(電界放出ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。   In the above-described embodiments, the ink jet recording head has been described as an example of the liquid ejecting head. However, the present invention broadly applies to all liquid ejecting heads and ejects liquids other than ink. Of course, the present invention can also be applied to a method of manufacturing a liquid jet head. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.

本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of the recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 従来技術に係る接続配線の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the connection wiring which concerns on a prior art. 本発明に係る接続配線の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the connection wiring which concerns on this invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 流路形成基板、 12 圧力発生室、 16 保護膜、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 リザーバ形成基板、 31 リザーバ部、 32 圧電素子保持部、34 保護膜、 35 接着剤、 40 コンプライアンス基板、 50 弾性膜、 60 下電極膜、 70 圧電体層、 80 上電極膜、 90 リード電極、 100 リザーバ、 110 流路形成基板用ウェハ、 120 絶縁膜、 121 接続配線、 122 駆動回路、 125 配線用金属膜、 130 リザーバ形成基板用ウェハ、 300 圧電素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flow path formation board | substrate, 12 Pressure generation chamber, 16 Protective film, 20 Nozzle plate, 21 Nozzle opening, 30 Reservoir formation board | substrate, 31 Reservoir part, 32 Piezoelectric element holding | maintenance part, 34 Protective film, 35 Adhesive agent, 40 Compliance board | substrate, 50 Elastic film, 60 Lower electrode film, 70 Piezoelectric layer, 80 Upper electrode film, 90 Lead electrode, 100 Reservoir, 110 Flow path forming substrate wafer, 120 Insulating film, 121 Connection wiring, 122 Drive circuit, 125 Metal for wiring Membrane, 130 Wafer for reservoir forming substrate, 300 Piezoelectric element

Claims (5)

液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、各圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、前記流路形成基板の一方面側に接合される接合基板とを具備し、前記接合基板がその厚さ方向で貫通して前記圧力発生室に連通する貫通部を有すると共に当該接合基板の前記流路形成基板とは反対側の面に配線パターンが設けられる液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記接合基板の一方の表面に絶縁膜を介して前記配線パターンとなる配線用金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記接合基板をその他方面側から前記絶縁膜に達するまでドライエッチングすることで前記貫通部となる凹部を形成する凹部形成工程と、前記流路形成基板に前記接合基板を接合する接合工程と、前記凹部に対向する領域の配線用金属膜をドライエッチングによって除去する除去工程と、他の領域の前記配線用金属膜をドライエッチングによりパターニングして前記配線パターンを形成すると同時に前記凹部に対向する領域の前記絶縁膜を除去して前記凹部を開口させることで前記貫通部を形成するパターニング工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
A flow path forming substrate having a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid, a pressure generating means for causing a pressure change in each pressure generating chamber, and a bonding substrate bonded to one side of the flow path forming substrate The bonding substrate has a through portion that penetrates in the thickness direction and communicates with the pressure generating chamber, and a wiring pattern is provided on a surface of the bonding substrate opposite to the flow path forming substrate. A method for manufacturing a liquid jet head, comprising:
A metal film forming step of forming a wiring metal film to be the wiring pattern on one surface of the bonding substrate via an insulating film, and dry etching the bonding substrate from the other side to the insulating film. A recessed portion forming step for forming a recessed portion to be the through portion, a bonding step for bonding the bonded substrate to the flow path forming substrate, and a removing step for removing the wiring metal film in a region facing the recessed portion by dry etching. The wiring metal film in another region is patterned by dry etching to form the wiring pattern, and at the same time, the insulating film in the region facing the recess is removed and the recess is opened to form the through portion And a patterning step to perform the manufacturing method of the liquid ejecting head.
前記貫通部形成工程の後に、前記貫通部の内面に耐液体性を有する材料からなる保護膜を形成する工程をさらに有し、前記パターニング工程では、前記凹部に対向する領域の絶縁膜及び前記保護膜を除去して前記凹部を開口させることを特徴とする請求項1に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。   After the penetrating portion forming step, the method further includes a step of forming a protective film made of a material having liquid resistance on the inner surface of the penetrating portion, and in the patterning step, the insulating film and the protection in the region facing the concave portion The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein the film is removed to open the recess. 前記接合基板がシリコン基板からなり、前記絶縁膜が当該接合基板を熱酸化することによって形成される二酸化シリコン膜からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein the bonding substrate is made of a silicon substrate, and the insulating film is made of a silicon dioxide film formed by thermally oxidizing the bonding substrate. 前記接合基板に設けられる前記貫通部が、複数の前記圧力発生室に連通するリザーバの少なくとも一部を構成するリザーバ部であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。   The said penetration part provided in the said joining board | substrate is a reservoir part which comprises at least one part of the reservoir | reserver connected to the said several pressure generation chamber, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. A method for manufacturing a liquid jet head. 前記配線用金属膜をスパッタリング法によって形成することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein the wiring metal film is formed by a sputtering method.
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