JP2008200905A - Method for manufacturing liquid jetting head - Google Patents
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Abstract
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.
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
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
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
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(ZrO2)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
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,
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
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
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
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
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
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
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(ZrO2)からなる絶縁体膜55を形成する。
First, the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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.
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
Claims (5)
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.
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US8819935B2 (en) | 2010-06-17 | 2014-09-02 | Seiko Epson Corporation | Method for producing liquid-ejecting head |
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2007
- 2007-02-16 JP JP2007037055A patent/JP2008200905A/en active Pending
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