JP2008200906A - Method for manufacturing liquid jetting head - Google Patents

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Seiichi Fujita
誓一 藤田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a liquid jetting head which can improve reliability by preventing the problem such as decrease of the joining strength between a joining substrate and a diaphragm from being generated. <P>SOLUTION: The diaphragm is formed on one surface of a supporting substrate, and at the same time, a piezoelectric element is formed on the diaphragm. The joining substrate is joined to the surface of the diaphragm side of the supporting substrate. A joined body of both the diaphragm formed with the piezoelectric element and the joining substrate is formed by removing the supporting substrate. Meanwhile, a nozzle and a liquid flow channel are formed by at least etching a nozzle forming member. Thereafter, the joined body and the nozzle forming member are joined to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

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, and more particularly, to a method for manufacturing an ink jet recording head that ejects ink as a liquid.

液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズルに連通する圧力発生室とこの圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板とを具備し、この流路形成基板の一方面側に圧電素子が形成されたものがある。   A typical example of a liquid ejecting head that ejects droplets is an ink jet recording head that ejects ink droplets. The ink jet recording head includes, for example, a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with the nozzle and a communicating portion communicating with the pressure generating chamber are formed, and one surface side of the flow path forming substrate In some cases, a piezoelectric element is formed.

またこのようなインクジェット式記録ヘッドは、例えば、次のような製造方法によって製造される。まず、流路形成基板の一方面側に振動板を介して圧電素子を形成し、流路形成基板の圧電素子側の面に保護基板(接合基板)を接着剤によって接合する。その後、流路形成基板を所定の厚さに加工してから、流路形成基板をその他方面側からウェットエッチングすることによって圧力発生室を形成する。そして、流路形成基板の圧力発生室が開口する側の面にノズルが形成されたノズルプレートを接合することによってインクジェット式記録ヘッドが製造される(例えば、特許文献1参照)。   Such an ink jet recording head is manufactured by the following manufacturing method, for example. First, a piezoelectric element is formed on one surface side of the flow path forming substrate via a vibration plate, and a protective substrate (bonding substrate) is bonded to the surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side with an adhesive. Thereafter, after the flow path forming substrate is processed to a predetermined thickness, the pressure generating chamber is formed by wet etching the flow path forming substrate from the other side. Then, an ink jet recording head is manufactured by joining a nozzle plate having nozzles formed on the surface of the flow path forming substrate on the side where the pressure generation chamber opens (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−44083号公報JP 2006-44083 A

上記のインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、流路形成基板と保護基板とを接着剤によって接合した後、流路形成基板を酸化カリウム水溶液でウェットエッチングすることよって圧力発生室を形成している。このため、水酸化カリウム水溶液が両基板と接着剤との界面に浸透して接着強度が低下してしまう虞がある。   In the above-described ink jet recording head manufacturing method, the flow path forming substrate and the protective substrate are joined with an adhesive, and then the pressure generating chamber is formed by wet etching the flow path forming substrate with an aqueous potassium oxide solution. For this reason, there exists a possibility that potassium hydroxide aqueous solution may osmose | permeate the interface of both a board | substrate and an adhesive agent, and adhesive strength may fall.

また、保護基板上には、圧電素子を駆動するための駆動ICに接続される配線パターンが形成されていることがあり、流路形成基板にウェットエッチングにより圧力発生室を形成する場合、PPTA等からなる保護フィルムを保護基板に接合して配線パターンを保護する必要があった。このため、製造工程が煩雑化してしまうという問題があった。   In addition, a wiring pattern connected to a driving IC for driving the piezoelectric element may be formed on the protective substrate. When a pressure generating chamber is formed on the flow path forming substrate by wet etching, PPTA or the like It was necessary to protect the wiring pattern by bonding a protective film made of to a protective substrate. For this reason, there existed a problem that a manufacturing process will become complicated.

さらに、例えば、引用文献1に記載の構成のように、流路形成基板としてはシリコン基板が用いられているのに対し、ノズルプレートの材料としては、ステンレス鋼が一般的に用いられている。このため、流路形成基板とノズルプレートを接合した状態で熱が加わると、両者の材料の線膨張係数の違いに起因して流路形成基板に反りが生じてしまう虞がある。したがって、ノズルプレートの材料としても、シリコン基板を用いることが望ましい。しかしながら、ノズルプレートには、一般的にノズルのみが穿設されており、その厚さは比較的薄い。このため、ノズルプレートをシリコン基板で形成すると、ノズルプレートが割れてしまう等の問題が生じる虞がある。   Furthermore, for example, a silicon substrate is used as the flow path forming substrate as in the configuration described in Patent Document 1, whereas stainless steel is generally used as the material of the nozzle plate. For this reason, if heat is applied in a state where the flow path forming substrate and the nozzle plate are joined, the flow path forming substrate may be warped due to the difference in linear expansion coefficient between the two materials. Therefore, it is desirable to use a silicon substrate as the material of the nozzle plate. However, the nozzle plate generally has only nozzles, and the thickness thereof is relatively thin. For this reason, when the nozzle plate is formed of a silicon substrate, there is a possibility that problems such as breakage of the nozzle plate may occur.

なお、このような問題は、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だけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドの製造方法においても、同様に存在する。   Such a problem exists not only in a method for manufacturing an ink jet recording head that discharges ink, but also in a method for manufacturing another liquid ejecting head that discharges liquid other than ink.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、接合基板と振動板との接合強度の低下等の問題の発生を防止して、信頼性を向上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。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is a liquid ejecting head that can prevent the occurrence of problems such as a decrease in bonding strength between the bonding substrate and the diaphragm and improve the reliability. An object is to provide a manufacturing method.

上記課題を解決する本発明は、シリコン基板からなりノズルと該ノズルに連通する圧力発生室を少なくとも含む液体流路とが形成されるノズル形成部材と、該ノズル形成部材の一方面側に振動板を介して設けられる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、支持基板の一方面に前記振動板を形成すると共に当該振動板上に前記圧電素子を形成し、前記支持基板の前記振動板側の面に接合基板を接合し、前記支持基板を除去することで前記圧電素子が形成された前記振動板と前記接合基板との接合体を形成する一方、前記ノズル形成部材を少なくともエッチングすることによって前記ノズルと前記液体流路とを形成した後、前記接合体と前記ノズル形成部材とを接合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、ノズル形成部材に接合体を接合した後に、ノズル形成部材をエッチングする工程がないため、例えば、エッチング液がノズル形成部材又は接合体と、これらを接合する接着剤との界面に浸透して、接着強度が低下してしまうのを防止することができる。
The present invention for solving the above-described problems includes a nozzle forming member formed of a silicon substrate and having a nozzle and a liquid flow path including at least a pressure generation chamber communicating with the nozzle, and a diaphragm on one surface side of the nozzle forming member And a piezoelectric element provided on the support substrate, wherein the vibration plate is formed on one surface of the support substrate, the piezoelectric element is formed on the vibration plate, and the support substrate A bonded substrate is bonded to the surface on the vibration plate side, and the support substrate is removed to form a bonded body of the vibration plate on which the piezoelectric element is formed and the bonded substrate, and at least the nozzle forming member In the method of manufacturing a liquid jet head, the nozzle and the liquid channel are formed by etching, and then the joined body and the nozzle forming member are joined.
In the present invention, since there is no step of etching the nozzle forming member after joining the joined body to the nozzle forming member, for example, an etching solution is applied to the interface between the nozzle forming member or the joined body and the adhesive for joining them. It can be prevented that the adhesive strength decreases due to penetration.

ここで、前記支持基板がシリコン基板からなり、当該支持基板を熱酸化することによって二酸化シリコンからなり前記振動板の最下層を構成する弾性膜を前記支持基板の表面に形成することが好ましい。これにより、弾性膜を比較的容易に良好に形成することができる。   Here, it is preferable that the support substrate is made of a silicon substrate, and an elastic film that is made of silicon dioxide and constitutes the lowermost layer of the diaphragm is formed on the surface of the support substrate by thermally oxidizing the support substrate. Thereby, the elastic film can be formed relatively easily and satisfactorily.

また、前記ノズル形成部材に前記ノズルを形成する際に、前記ノズル形成部材の一方面側から当該ノズル形成部材を貫通しない程度にエッチングすることによって前記ノズルを形成し、その後、前記ノズル形成部材の他方面側を研磨することによって前記ノズルを開口させることが好ましい。これにより、ノズルを高精度に形成することができる。   Further, when forming the nozzle on the nozzle forming member, the nozzle is formed by etching from one side of the nozzle forming member so as not to penetrate the nozzle forming member. It is preferable to open the nozzle by polishing the other side. Thereby, a nozzle can be formed with high precision.

さらに、前記ノズル形成部材を誘導結合プラズマ(ICP)放電によって異方性ドライエッチングすることにより前記ノズルと前記液体流路とを同時に形成することが好ましい。これにより、ノズル及び液体流路を高精度に形成できると共に、製造工程が簡略化される。   Furthermore, it is preferable that the nozzle and the liquid flow path are simultaneously formed by performing anisotropic dry etching on the nozzle forming member by inductively coupled plasma (ICP) discharge. Thereby, the nozzle and the liquid channel can be formed with high accuracy, and the manufacturing process is simplified.

また、前記振動板とは反対側の面から当該振動板に達するまで前記支持基板を研削することによって当該支持基板を除去することが好ましい。これにより、振動板のみを残して支持基板を確実に除去することができる。   Further, it is preferable that the support substrate is removed by grinding the support substrate from the surface opposite to the vibration plate until the vibration plate is reached. Thereby, it is possible to reliably remove the support substrate while leaving only the diaphragm.

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に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図2は、図1の平面図及び断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head manufactured by a manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG.

図示するように、ノズル形成部材10は、本実施形態では結晶面方位が(110)であるシリコン単結晶基板からなり、隔壁11によって区画された複数の圧力発生室12がその幅方向に並設されている。また、ノズル形成部材10の圧力発生室12の長手方向一端部側には、隔壁11によって区画され各圧力発生室12に連通するインク供給路13と連通路14とが設けられている。さらに、連通路14の外側には、各連通路14と連通する連通部15が設けられている。   As shown in the figure, the nozzle forming member 10 is made of a silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of (110) in this embodiment, and a plurality of pressure generating chambers 12 partitioned by the partition walls 11 are arranged in parallel in the width direction. Has been. Further, an ink supply path 13 and a communication path 14 that are partitioned by a partition wall 11 and communicate with each pressure generation chamber 12 are provided on one end side in the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 of the nozzle forming member 10. Furthermore, a communication portion 15 that communicates with each communication path 14 is provided outside the communication path 14.

これら圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15は、詳しくは後述するがノズル形成部材10をその一方面側からドライエッチングすることによって厚さ方向に貫通することなく形成されている。そして、ノズル形成部材10の他方面側には、各圧力発生室12に連通する複数のノズル16が列設されている。ノズル16の形状は、特に限定されないが、例えば、本実施形態に係るノズル16は、圧力発生室12側に設けられる大径部16aと、インク滴が吐出される側に設けられて大径部よりも内径の小さい小径部16bとからなる。   The pressure generating chamber 12, the ink supply path 13, the communication path 14, and the communication portion 15 are formed without penetrating in the thickness direction by dry etching the nozzle forming member 10 from one surface side, as will be described in detail later. ing. A plurality of nozzles 16 communicating with each pressure generating chamber 12 are arranged in a row on the other surface side of the nozzle forming member 10. The shape of the nozzle 16 is not particularly limited. For example, the nozzle 16 according to the present embodiment is provided with a large-diameter portion 16a provided on the pressure generation chamber 12 side and a large-diameter portion provided on the ink droplet ejection side. And a small diameter portion 16b having a smaller inner diameter.

このようにノズル形成部材10には、ノズル16と共に、インク供給路を構成する圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15が一体的に形成されている。   As described above, the nozzle forming member 10 is integrally formed with the nozzle 16 together with the pressure generation chamber 12, the ink supply path 13, the communication path 14, and the communication portion 15 that constitute the ink supply path.

なお、インク供給路13は、圧力発生室12よりも狭い断面積となるように形成されており、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。例えば、本実施形態では、インク供給路13は、リザーバ100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いる。なお、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。各連通路14は、圧力発生室12の幅方向両側の隔壁11を連通部15側に延設してインク供給路13と連通部15との間の空間を区画することで形成されている。連通部15は、後述する保護基板30のリザーバ部32と連通して、各圧力発生室12の共通のインク室(液体室)となるリザーバ100の一部を構成する。   The ink supply path 13 is formed so as to have a narrower cross-sectional area than the pressure generation chamber 12, and maintains a constant flow path resistance of the ink flowing into the pressure generation chamber 12 from the communication portion 15. For example, in this embodiment, the ink supply path 13 has a width smaller than the width of the pressure generation chamber 12 by narrowing the flow path on the pressure generation chamber 12 side between the reservoir 100 and each pressure generation chamber 12 in the width direction. It is formed with. In this embodiment, the ink supply path 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. Each communication path 14 is formed by extending the partition walls 11 on both sides in the width direction of the pressure generating chamber 12 to the communication part 15 side to partition the space between the ink supply path 13 and the communication part 15. The communication portion 15 communicates with a reservoir portion 32 of the protective substrate 30 described later, and constitutes a part of the reservoir 100 that becomes a common ink chamber (liquid chamber) of each pressure generating chamber 12.

一方、ノズル形成部材10のノズル16とは反対側の面には、振動板50が、例えば、接着剤からなる接着層55によって接合されている。本実施形態に係る振動板50は、厚さが例えば約1.0[μm]の弾性膜51と、酸化ジルコニウム等からなり厚さが例えば、約0.4[μm]の絶縁体膜52とからなる。さらに、振動板50を構成する絶縁体膜52上には、厚さが例えば、約0.1〜0.2[μm]の下電極膜60と、厚さが例えば、約0.5〜5[μm]の圧電体層70と、厚さが例えば、約50[nm]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の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極を圧電体層70と共に圧力発生室12毎にパターニングして個別電極とする。本実施形態では、下電極膜60を圧電素子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。なお、上述した例では、弾性膜51及び絶縁体膜52と共に、下電極膜60が実質的に振動板50として作用するが、下電極膜60は必ずしも振動板50として作用する必要はない。また、振動板50は、弾性膜51のみで構成されていてもよい。このような各圧電素子300の上電極膜80には、例えば、金(Au)等からなるリード電極90がそれぞれ接続されており、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。   On the other hand, the diaphragm 50 is bonded to the surface of the nozzle forming member 10 opposite to the nozzle 16 by an adhesive layer 55 made of, for example, an adhesive. The diaphragm 50 according to the present embodiment includes an elastic film 51 having a thickness of about 1.0 [μm] and an insulator film 52 made of zirconium oxide or the like and having a thickness of about 0.4 [μm], for example. Consists of. Further, the lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.1 to 0.2 [μm] and the thickness of, for example, about 0.5 to 5 are formed on the insulator film 52 constituting the diaphragm 50. A piezoelectric element 300 including a [μm] piezoelectric layer 70 and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 50 [nm] 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, one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode is patterned together with the piezoelectric layer 70 for each pressure generating chamber 12 to form individual electrodes. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is used as a common electrode of the piezoelectric element 300 and the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for convenience of a drive circuit and wiring. In the example described above, the lower electrode film 60 substantially functions as the diaphragm 50 together with the elastic film 51 and the insulator film 52, but the lower electrode film 60 does not necessarily function as the diaphragm 50. Further, the diaphragm 50 may be configured only by the elastic film 51. For example, a lead electrode 90 made of, for example, gold (Au) is connected to the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300, and a voltage is selectively applied to each piezoelectric element 300 via the lead electrode 90. Is applied.

このような圧電素子300が形成されたノズル形成部材10上には、圧電素子300を保護するための圧電素子保持部31を有する接合基板である保護基板30が、例えば、接着剤からなる接着層35によって接合されている。なお、圧電素子保持部31によって画成される空間は、密封されていても、密封されていなくてもよい。また、保護基板30には、複数の圧力発生室12に供給するインクが貯留されるリザーバ100の少なくとも一部を構成するリザーバ部32が設けられている。このリザーバ部32は、本実施形態では、保護基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、上述のようにノズル形成部材10の連通部15と連通されてリザーバ100を構成している。なお、ノズル形成部材10の連通部15を圧力発生室12毎に複数に分割して、リザーバ部32のみをリザーバとしてもよい。さらに、例えば、ノズル形成部材10にインク流路としては圧力発生室12のみを設け、ノズル形成部材10と保護基板30との間に介在する部材(例えば、弾性膜51、絶縁体膜52等)にリザーバと各圧力発生室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。   On the nozzle forming member 10 on which such a piezoelectric element 300 is formed, a protective substrate 30, which is a bonding substrate having a piezoelectric element holding portion 31 for protecting the piezoelectric element 300, is, for example, an adhesive layer made of an adhesive. 35 is joined. Note that the space defined by the piezoelectric element holding portion 31 may be sealed or may not be sealed. Further, the protective substrate 30 is provided with a reservoir portion 32 that constitutes at least a part of the reservoir 100 in which the ink supplied to the plurality of pressure generating chambers 12 is stored. In the present embodiment, the reservoir portion 32 is formed across the protective substrate 30 in the thickness direction and across the width direction of the pressure generating chamber 12, and as described above, the reservoir portion 32 is connected to the communication portion 15 of the nozzle forming member 10. The reservoir 100 is configured in communication. Note that the communication portion 15 of the nozzle forming member 10 may be divided into a plurality for each pressure generation chamber 12 and only the reservoir portion 32 may be used as the reservoir. Further, for example, the nozzle forming member 10 is provided with only the pressure generating chamber 12 as the ink flow path, and is a member interposed between the nozzle forming member 10 and the protective substrate 30 (for example, the elastic film 51, the insulator film 52, etc.). An ink supply path that communicates the reservoir and each pressure generating chamber 12 may be provided.

このような保護基板30としては、ノズル形成部材10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス材料、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、ノズル形成部材10と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いている。   As such a protective substrate 30, it is preferable to use substantially the same material as the thermal expansion coefficient of the nozzle forming member 10, for example, a glass material, a ceramic material, etc. In this embodiment, the same material as the nozzle forming member 10 is used. A silicon single crystal substrate is used.

また、保護基板30には、保護基板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。そして、例えば、保護基板30上に実装される駆動IC120と各リード電極90とが、この貫通孔33内に延設されるボンディングワイヤ等からなる接続配線121によって電気的に接続されている。   Further, the protective substrate 30 is provided with a through-hole 33 that penetrates the protective 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 in the through-hole 33. Exposed. For example, the driving IC 120 mounted on the protective substrate 30 and each lead electrode 90 are electrically connected by a connection wiring 121 made of a bonding wire or the like extending in the through hole 33.

また、このような保護基板30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。ここで、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6[μm]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32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30[μm]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となっており、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。   In addition, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded onto the protective substrate 30. Here, 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 direction is sealed. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 [μm]). A region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, and one surface of the reservoir 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. ing.

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と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバ100からノズル16に至るまで内部をインクで満たした後、駆動IC120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を撓み変形させることによって、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル16からインク滴が吐出される。   In such an ink jet recording head of this embodiment, ink is taken in from an ink introduction port connected to an external ink supply means (not shown), and the interior from the reservoir 100 to the nozzle 16 is filled with ink, and then from the drive IC 120. In accordance with the recording signal, a voltage is applied between each of the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generation chamber 12 to bend and deform the piezoelectric element 300, thereby increasing the pressure in each pressure generation chamber 12. Ink droplets are ejected from the nozzles 16.

以下、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造工程について説明する。なお、図3〜図5は、圧力発生室12の長手方向の断面図である。   Hereinafter, the manufacturing process of the ink jet recording head of this embodiment will be described. 3 to 5 are cross-sectional views of the pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction.

まずは、図3(a)に示すように、シリコンウェハからなる支持基板250の表面に振動板50の最下層を構成する弾性膜51を形成する。具体的には、シリコンウェハからなる支持基板250を約1100℃の拡散炉で熱酸化して、支持基板250の表面に二酸化シリコンからなる弾性膜51を形成する。この支持基板250の厚さは、例えば、400μmであり、弾性膜51は約1.0μm程度の厚さで形成する。次いで、図3(b)に示すように、弾性膜51上に、例えば、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜52を形成する。   First, as shown in FIG. 3A, an elastic film 51 constituting the lowermost layer of the diaphragm 50 is formed on the surface of a support substrate 250 made of a silicon wafer. Specifically, the support substrate 250 made of a silicon wafer is thermally oxidized in a diffusion furnace at about 1100 ° C. to form the elastic film 51 made of silicon dioxide on the surface of the support substrate 250. The thickness of the support substrate 250 is, for example, 400 μm, and the elastic film 51 is formed with a thickness of about 1.0 μm. Next, as illustrated in FIG. 3B, an insulator film 52 made of, for example, zirconium oxide is formed on the elastic film 51.

次に、図3(c)に示すように、スパッタリング法等により下電極膜60を絶縁体膜52上に全面に亘って形成すると共に所定形状にパターニングし、下電極膜60を形成する。この下電極膜60の材料としては、白金、イリジウム等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層70は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で600〜1000℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜60の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧電体層70としてチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金、イリジウムが好適である。   Next, as shown in FIG. 3C, the lower electrode film 60 is formed over the entire surface of the insulator film 52 by sputtering or the like and patterned into a predetermined shape to form the lower electrode film 60. As a material of the lower electrode film 60, platinum, iridium or the like is suitable. This is because a piezoelectric layer 70 described later formed by sputtering or sol-gel method needs to be crystallized by firing at a temperature of about 600 to 1000 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere after the film formation. Because. That is, the material of the lower electrode film 60 must be able to maintain conductivity at such a high temperature and in an oxidizing atmosphere, particularly when lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric layer 70. It is desirable that the conductivity change due to diffusion of lead oxide is small, and platinum and iridium are preferable for these reasons.

次に、図3(d)に示すように、圧電体層70及び上電極膜80を順次成膜し、これら圧電体層70及び上電極膜80を、例えば、イオンミリング等により各圧力発生室12に対向する領域にパターニングすることで圧電素子300を形成する。例えば、本実施形態では、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層70を形成した。圧電体層70の材料としては、PZT系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層70の成膜方法は、特に限定されず、例えば、MOD法等により成膜してもよい。また、上電極膜80は、例えば、スパッタリング法等によって形成され、その材料としては、導電性の高い材料、例えば、アルミニウム、金、ニッケル、白金、イリジウム等の多くの金属や、導電性酸化物等が好適に用いられる。   Next, as shown in FIG. 3D, the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are sequentially formed, and the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are formed in each pressure generating chamber by, for example, ion milling or the like. The piezoelectric element 300 is formed by patterning in a region facing 12. For example, in this embodiment, the piezoelectric layer 70 is formed using a so-called sol-gel method. As a material of the piezoelectric layer 70, a PZT material is suitable when used for an ink jet recording head. The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited, and may be formed by, for example, the MOD method. Further, the upper electrode film 80 is formed by, for example, a sputtering method, and the material thereof is a highly conductive material, for example, many metals such as aluminum, gold, nickel, platinum, iridium, and conductive oxides. Etc. are preferably used.

次に、図4(a)に示すように、リード電極90を支持基板250の全面に亘って形成すると共に各圧電素子300毎にパターニングして、各圧電素子300の上電極膜80から振動板50上に延びるリード電極90を形成する。次に、図4(b)に示すように、支持基板250の圧電素子300側の面に、複数の保護基板30が一体的に形成される保護基板用ウェハ230を接合する。本実施形態では、支持基板250と保護基板用ウェハ230とを、例えば、熱硬化型接着剤によって接合した。   Next, as shown in FIG. 4A, the lead electrode 90 is formed over the entire surface of the support substrate 250 and patterned for each piezoelectric element 300, and the vibration plate is formed from the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300. A lead electrode 90 extending on the surface 50 is formed. Next, as shown in FIG. 4B, a protective substrate wafer 230 on which a plurality of protective substrates 30 are integrally formed is bonded to the surface of the support substrate 250 on the piezoelectric element 300 side. In the present embodiment, the support substrate 250 and the protective substrate wafer 230 are bonded by, for example, a thermosetting adhesive.

次に、図4(c)に示すように、支持基板250の保護基板用ウェハ230とは反対側の面を研削して、支持基板250を除去する。すなわち、弾性膜51が露出するまで支持基板250を研削する。このように支持基板250を除去することにより、振動板50を構成する弾性膜51、絶縁体膜52と、圧電素子300と保護基板用ウェハ230とからなる接合体200が形成される。このように研削によって支持基板250を除去することで、支持基板250を確実に除去でき且つ弾性膜51も良好に残すことができる。なお、支持基板250の除去方法は、研削に限定されず、例えば、エッチング等、弾性膜51を残して支持基板250を除去できる方法であればよい。   Next, as shown in FIG. 4C, the surface of the support substrate 250 opposite to the protective substrate wafer 230 is ground to remove the support substrate 250. That is, the support substrate 250 is ground until the elastic film 51 is exposed. By removing the support substrate 250 in this manner, the bonded body 200 including the elastic film 51, the insulator film 52, the piezoelectric element 300, and the protective substrate wafer 230 constituting the vibration plate 50 is formed. Thus, by removing the support substrate 250 by grinding, the support substrate 250 can be reliably removed and the elastic film 51 can also be satisfactorily left. The method for removing the support substrate 250 is not limited to grinding, and may be any method that can remove the support substrate 250 while leaving the elastic film 51, for example, etching.

一方、ノズル形成部材10が複数一体的に形成されるシリコンウェハであるノズル形成部材用ウェハ210をエッチングすることによって、ノズル16と、インク流路である圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15とを同時に形成する。   On the other hand, by etching a nozzle forming member wafer 210, which is a silicon wafer on which a plurality of nozzle forming members 10 are integrally formed, the nozzle 16, the pressure generating chamber 12, which is an ink flow path, the ink supply path 13, The passage 14 and the communication portion 15 are formed at the same time.

具体的には、まず、図5(a)に示すように、例えば、厚さが400μmのシリコンウェハであるノズル形成部材用ウェハ210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り厚さが1500[nm]程度の保護膜211を形成する。またこの保護膜211に、例えば、フォトリソグラフィ法等によって開口部212を形成する。具体的には、ノズル形成部材用ウェハ210の一方面側の保護膜211を、例えば、フッ化水素(HF)等によってエッチングすることにより、各ノズル16が形成される領域に、小径部16bと略同一径の開口部212を形成する。   Specifically, first, as shown in FIG. 5A, for example, a nozzle forming member wafer 210, which is a silicon wafer having a thickness of 400 μm, is thermally oxidized to have a surface made of silicon dioxide. A protective film 211 having a thickness of about 1500 [nm] is formed. Further, an opening 212 is formed in the protective film 211 by, for example, a photolithography method. Specifically, the protective film 211 on one side of the nozzle forming member wafer 210 is etched with, for example, hydrogen fluoride (HF) or the like, so that the small diameter portions 16b and the regions where the nozzles 16 are formed are formed. An opening 212 having substantially the same diameter is formed.

次いで、図5(b)に示すように、保護膜211をさらにハーフエッチングすることにより、各ノズル16が形成される領域に、大径部16aと略同一径で所定深さの凹部213を形成する。また、図5(c)に示すように、インク流路である圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15が形成される領域に、これらのインク流路と略同一の開口形状を有する凹部214を形成する。なお、保護膜211に、開口部212及び凹部213,214を形成する手順は、特に限定されるものではない。また、本実施形態では、開口部212及び凹部213,214を形成する際に、それぞれマスクとなるレジスト膜を形成する必要があるが、マスクとなるレジスト膜を多重露光によって形成することで、一層のレジスト膜でこれら開口部212及び凹部213,214を形成することもできる。   Next, as shown in FIG. 5B, the protective film 211 is further half-etched to form a recess 213 having the same diameter as the large diameter portion 16a and a predetermined depth in the region where each nozzle 16 is formed. To do. Further, as shown in FIG. 5C, in the region where the pressure generation chamber 12, the ink supply path 13, the communication path 14, and the communication portion 15 that are ink flow paths are formed, these ink flow paths are substantially the same. A recess 214 having an opening shape is formed. The procedure for forming the opening 212 and the recesses 213 and 214 in the protective film 211 is not particularly limited. In this embodiment, when forming the opening 212 and the recesses 213 and 214, it is necessary to form a resist film serving as a mask, but by forming the resist film serving as a mask by multiple exposure, The opening 212 and the recesses 213 and 214 can be formed by using a resist film.

次に、図5(d)に示すように、このような保護膜211をマスクとしてノズル形成部材用ウェハ210をドライエッチングすることによって溝部215を形成する。例えば、本実施形態では、誘導結合プラズマ(ICP)ドライエッチング装置に2種類のガス(SF/C)を交互に数秒ずつ供給しながらノズル形成部材用ウェハ210を異方性ドライエッチングし、溝部215をノズル16の小径部16bと略同一深さとなるように形成した。溝部215は、ノズル16の小径部16bよりも深く形成されていてもよい。 Next, as shown in FIG. 5D, the groove 215 is formed by dry etching the nozzle forming member wafer 210 using the protective film 211 as a mask. For example, in this embodiment, anisotropic dry etching is performed on the nozzle forming member wafer 210 while supplying two kinds of gases (SF 6 / C 4 F 8 ) alternately every several seconds to an inductively coupled plasma (ICP) dry etching apparatus. The groove portion 215 was formed to have substantially the same depth as the small diameter portion 16 b of the nozzle 16. The groove part 215 may be formed deeper than the small diameter part 16 b of the nozzle 16.

次に、図6(a)に示すように、ノズル形成部材用ウェハ210の表面の保護膜211を希フッ酸水溶液(BHF)でエッチングし、その厚さ方向の一部を除去して、凹部213に対応する部分に開口部216を形成する。すなわち、凹部213内の保護膜211が完全に除去されるまで保護膜211全体を均一な厚さで除去する。そして、図6(b)に示すように、この開口部216を介してノズル形成部材用ウェハ210を、再び、誘導結合プラズマ(ICP)エッチング装置によって異方性ドライエッチングする。このとき、ノズル形成部材用ウェハ210は、表面形状が維持されたままエッチングされる。したがって、ノズル形成部材用ウェハ210を大径部16aと同一の深さだけエッチングすることにより、開口部216に対応する部分に大径部217a及び小径部217bからなる溝部217が形成される。   Next, as shown in FIG. 6A, the protective film 211 on the surface of the nozzle forming member wafer 210 is etched with a dilute hydrofluoric acid aqueous solution (BHF), and a part of the thickness direction is removed to form a recess. An opening 216 is formed in a portion corresponding to 213. That is, the entire protective film 211 is removed with a uniform thickness until the protective film 211 in the recess 213 is completely removed. Then, as shown in FIG. 6B, the nozzle forming member wafer 210 is again anisotropically dry etched by the inductively coupled plasma (ICP) etching apparatus through the opening 216. At this time, the nozzle forming member wafer 210 is etched while the surface shape is maintained. Therefore, by etching the nozzle forming member wafer 210 to the same depth as the large diameter portion 16a, the groove portion 217 including the large diameter portion 217a and the small diameter portion 217b is formed in the portion corresponding to the opening 216.

次に、図6(c)に示すように、ノズル形成部材用ウェハ210の表面の保護膜211を再び希フッ酸水溶液でエッチングし、その厚さ方向の一部を除去して、凹部214に対応する部分に開口部218を形成する。すなわち、凹部214内の保護膜211が完全に除去されるまで保護膜211全体を均一な厚さで除去する。そして、図6(d)に示すように、この開口部218を介してノズル形成部材用ウェハ210を、再び誘導結合プラズマ(ICP)エッチング装置によって異方性ドライエッチングすることにより圧力発生室12等のインク流路を形成する。すなわち、ノズル形成部材用ウェハ210を圧力発生室12等のインク流路と同一の深さだけエッチングすることにより、圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15が形成されると共にノズル16が形成される。なお、本実施形態では、ノズル形成部材用ウェハ210をドライエッチングすることによって、ノズル16及び圧力発生室12等のインク流路を形成したが、勿論、水酸化カリウム水溶液等のエッチング液を用いたウェットエッチングによってこれらを形成するようにしてもよい。   Next, as shown in FIG. 6C, the protective film 211 on the surface of the nozzle forming member wafer 210 is again etched with a dilute hydrofluoric acid aqueous solution, and a part of the thickness direction is removed to form the recess 214. An opening 218 is formed in the corresponding part. That is, the entire protective film 211 is removed with a uniform thickness until the protective film 211 in the recess 214 is completely removed. Then, as shown in FIG. 6D, the nozzle forming member wafer 210 is again anisotropically dry-etched by the inductively coupled plasma (ICP) etching apparatus through the opening 218, whereby the pressure generating chamber 12 and the like. The ink flow path is formed. That is, by etching the nozzle forming member wafer 210 to the same depth as the ink flow path of the pressure generation chamber 12 or the like, the pressure generation chamber 12, the ink supply path 13, the communication path 14, and the communication portion 15 are formed. At the same time, the nozzle 16 is formed. In the present embodiment, the nozzle forming member wafer 210 is dry-etched to form the ink flow paths such as the nozzle 16 and the pressure generating chamber 12. Of course, an etching solution such as an aqueous potassium hydroxide solution is used. These may be formed by wet etching.

次に、残っている保護膜211を、希フッ酸水溶液(BHF)によって、一旦、完全に除去し、さらにRCA洗浄、例えば、過酸化水素水とアンモニア水とを含む洗浄液によるいわゆるSC1洗浄等、によってノズル形成部材用ウェハ210を洗浄した後、図7(a)に示すように、ノズル形成部材用ウェハ210を再度熱酸化することによって二酸化シリコンからなる保護膜211Aを形成する。   Next, the remaining protective film 211 is once removed completely with dilute hydrofluoric acid aqueous solution (BHF), and further RCA cleaning, for example, so-called SC1 cleaning with a cleaning liquid containing hydrogen peroxide and ammonia water, etc. After the nozzle forming member wafer 210 is cleaned by the above, as shown in FIG. 7A, the nozzle forming member wafer 210 is thermally oxidized again to form a protective film 211A made of silicon dioxide.

その後、図7(b)に示すように、ノズル形成部材用ウェハ210の他方面側を研磨して所定厚さに加工することにより、ノズル形成部材用ウェハ210の他方面側にノズル16を開口させる。また、図示しないが、研磨したノズル形成部材用ウェハ210の表面を希フッ酸水溶液等によって若干エッチングして表面をならした後、希フッ酸水溶液等によって保護膜211Aを除去する。このようにノズル形成部材用ウェハ210を研磨することによってノズル16を開口させることで、ノズル16を高精度に形成することができる。なお、例えば、ドライエッチングによってノズル16を貫通させることもできるが、エッチング時に冷却ガスがノズル16から流れ出してしまう。このため、エッチングレートにバラツキが生じて、ノズル16の寸法精度が低下してしまう虞がある。   Thereafter, as shown in FIG. 7B, the nozzle 16 is opened on the other surface side of the nozzle forming member wafer 210 by polishing the other surface side of the nozzle forming member wafer 210 and processing it to a predetermined thickness. Let Although not shown, after the surface of the polished nozzle forming member wafer 210 is slightly etched with a dilute hydrofluoric acid aqueous solution or the like, the protective film 211A is removed with the dilute hydrofluoric acid aqueous solution or the like. Thus, the nozzle 16 can be formed with high accuracy by opening the nozzle 16 by polishing the nozzle forming member wafer 210. For example, the nozzle 16 can be penetrated by dry etching, but the cooling gas flows out of the nozzle 16 during etching. For this reason, the etching rate varies, and the dimensional accuracy of the nozzle 16 may decrease.

このようにノズル形成部材用ウェハ210を研磨する際には、ノズル形成部材用ウェハ210の研磨面とは反対側の面に、例えば、UVテープ等の保護テープを貼り付けるようにしてもよい。また、ノズル形成部材用ウェハ210の厚さが比較的薄い場合、ノズル形成部材用ウェハ210の研磨面とは反対側の面に補強用の基板を接合した状態で研磨を行い、その後、接合した補強用の基板を除去するようにしてもよい。   Thus, when the nozzle forming member wafer 210 is polished, a protective tape such as a UV tape may be attached to the surface opposite to the polishing surface of the nozzle forming member wafer 210. When the nozzle forming member wafer 210 is relatively thin, polishing is performed with the reinforcing substrate bonded to the surface opposite to the polishing surface of the nozzle forming member wafer 210, and then bonded. The reinforcing substrate may be removed.

また、例えば、図8(a)に示すように、保護膜211Aのノズル16に対向する部分に開口部219を形成し、この保護膜211Aをマスクとして、ノズル16内の保護膜211Aが露出するまでノズル形成部材用ウェハ210をウェットエッチングして凹部220を形成する。そして、図8(b)に示すように、保護膜211Aを、例えば、希フッ酸水溶液等によって除去することで、ノズル16を開口させるようにしてもよい。   For example, as shown in FIG. 8A, an opening 219 is formed in a portion of the protective film 211A facing the nozzle 16, and the protective film 211A in the nozzle 16 is exposed using the protective film 211A as a mask. The nozzle forming member wafer 210 is wet etched until the recess 220 is formed. And as shown in FIG.8 (b), you may make it open the nozzle 16 by removing the protective film 211A, for example by dilute hydrofluoric acid aqueous solution.

なお、保護膜211Aを除去した後は、図示しないが、ノズル形成部材用ウェハ210を再び熱酸化することによってその表面に保護膜を形成し、さらにノズル形成部材用ウェハ210のノズル16が開口する面に撥水性を有する材料からなる撥水膜を形成する。   Although not shown, after the protective film 211A is removed, the nozzle forming member wafer 210 is thermally oxidized again to form a protective film on the surface, and the nozzle 16 of the nozzle forming member wafer 210 is opened. A water repellent film made of a material having water repellency is formed on the surface.

このようにノズル形成部材用ウェハ210に、圧力発生室12等のインク流路及びノズル16を形成してから、図7(c)に示すように、ノズル形成部材用ウェハ210と、振動板50と保護基板用ウェハ230との接合体200とを、例えば、接着剤からなる接着層55を介して接合する。   After forming the ink flow path such as the pressure generating chamber 12 and the nozzle 16 on the nozzle forming member wafer 210 in this way, as shown in FIG. 7C, the nozzle forming member wafer 210 and the diaphragm 50 are formed. And the bonded body 200 of the protective substrate wafer 230 are bonded via an adhesive layer 55 made of, for example, an adhesive.

その後、ノズル形成部材用ウェハ210と接合体200との外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去し、保護基板用ウェハ230上にコンプライアンス基板40を接合する。そして、ノズル形成部材用ウェハ210等を図1に示すような一つのチップサイズに分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドが製造される。   Thereafter, unnecessary portions of the outer peripheral edge portion of the nozzle forming member wafer 210 and the bonded body 200 are removed by cutting, for example, by dicing, and the compliance substrate 40 is bonded onto the protective substrate wafer 230. Then, by dividing the nozzle forming member wafer 210 and the like into one chip size as shown in FIG. 1, the ink jet recording head of this embodiment is manufactured.

以上説明したように、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、振動板50と保護基板用ウェハ230(保護基板30)とを接着剤によって接合した接合体200と、ノズル16と圧力発生室12等のインク流路とが形成されたノズル形成部材用ウェハ210(ノズル形成部材10)とを別々の工程で形成して、これら接合体200とノズル形成部材10とを最終的に接合するようにした。これにより、製造過程において生じるノズル形成部材10と保護基板30との接着強度の低下を防止することができる。すなわち、ノズル形成部材用ウェハ210に接合体200を接合した後には、ノズル形成部材用ウェハ210をエッチングする工程がないため、エッチング液がノズル形成部材用ウェハ210又は振動板50と接着層35との界面に浸透して、接着強度が低下してしまうのを防止することができる。   As described above, in the ink jet recording head manufacturing method according to this embodiment, the bonded body 200 in which the vibration plate 50 and the protective substrate wafer 230 (protective substrate 30) are bonded together with the adhesive, the nozzle 16, and the pressure. The nozzle forming member wafer 210 (nozzle forming member 10) on which the ink flow paths such as the generation chamber 12 are formed is formed in separate steps, and the joined body 200 and the nozzle forming member 10 are finally joined. I tried to do it. Thereby, the fall of the adhesive strength of the nozzle formation member 10 and the protective substrate 30 which arises in a manufacture process can be prevented. That is, after the bonded body 200 is bonded to the nozzle forming member wafer 210, there is no step of etching the nozzle forming member wafer 210, so that the etching solution is used for the nozzle forming member wafer 210 or the vibration plate 50 and the adhesive layer 35. It is possible to prevent the adhesive strength from being reduced by penetrating into the interface.

また、保護基板用ウェハ230上には、図示していないが駆動ICが実装される配線パターンが形成されている。本実施形態の製造方法では、この配線パターンを保護するための保護フィルム等が必要なくなり、製造工程が簡略化される。   On the protective substrate wafer 230, although not shown, a wiring pattern on which a driving IC is mounted is formed. In the manufacturing method of this embodiment, a protective film for protecting the wiring pattern is not necessary, and the manufacturing process is simplified.

さらに、シリコン基板からなるノズル形成部材10に、ノズル16と、インク流路である圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15が一体的に形成されているため、ノズル形成部材10の厚さが比較的厚くなり、ノズル形成部材10に反りや割れが発生するのを防止することもできる。   Furthermore, since the nozzle 16, the pressure generating chamber 12, which is an ink flow path, the ink supply path 13, the communication path 14, and the communication portion 15 are integrally formed on the nozzle forming member 10 made of a silicon substrate, nozzle formation is performed. The thickness of the member 10 becomes relatively thick, and it is possible to prevent the nozzle forming member 10 from being warped or cracked.

(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。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。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. 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.

実施形態1に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the recording head according to the first embodiment. 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 the first embodiment. 実施形態1に係る製造工程を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る製造工程を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る製造工程を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る製造工程を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る製造工程を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る製造工程を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process according to Embodiment 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 ノズル形成部材、 12 圧力発生室、 13 インク供給路、 14 連通路、 15 連通部、 16 ノズル、 30 保護基板、 31 圧電素子保持部、 32 リザーバ部、 40 コンプライアンス基板、 50 振動板、 51 弾性膜、 52 絶縁体膜、 60 下電極膜、 70 圧電体層、 80 上電極膜、 90 リード電極、 200 接合体、 210 ノズル形成部材用ウェハ、 230 保護基板用ウェハ、 250 支持基板、 300 圧電素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nozzle formation member, 12 Pressure generation chamber, 13 Ink supply path, 14 Communication path, 15 Communication part, 16 Nozzle, 30 Protection board, 31 Piezoelectric element holding part, 32 Reservoir part, 40 Compliance board, 50 Vibration board, 51 Elasticity Film, 52 insulator film, 60 lower electrode film, 70 piezoelectric layer, 80 upper electrode film, 90 lead electrode, 200 bonded body, 210 nozzle forming member wafer, 230 protective substrate wafer, 250 support substrate, 300 piezoelectric element

Claims (5)

シリコン基板からなりノズルと該ノズルに連通する圧力発生室を少なくとも含む液体流路とが形成されるノズル形成部材と、該ノズル形成部材の一方面側に振動板を介して設けられる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
支持基板の一方面に前記振動板を形成すると共に当該振動板上に前記圧電素子を形成し、前記支持基板の前記振動板側の面に接合基板を接合し、前記支持基板を除去することで前記圧電素子が形成された前記振動板と前記接合基板との接合体を形成する一方、
前記ノズル形成部材を少なくともエッチングすることによって前記ノズルと前記液体流路とを形成した後、
前記接合体と前記ノズル形成部材とを接合することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
A nozzle forming member formed of a silicon substrate and having a nozzle and a liquid flow path including at least a pressure generation chamber communicating with the nozzle, and a piezoelectric element provided on one surface side of the nozzle forming member via a diaphragm A method of manufacturing a liquid jet head comprising:
Forming the vibration plate on one surface of the support substrate, forming the piezoelectric element on the vibration plate, bonding the bonding substrate to the surface of the support substrate on the vibration plate side, and removing the support substrate; While forming a bonded body of the diaphragm on which the piezoelectric element is formed and the bonding substrate,
After forming the nozzle and the liquid channel by at least etching the nozzle forming member,
A method of manufacturing a liquid ejecting head, comprising joining the joined body and the nozzle forming member.
前記支持基板がシリコン基板からなり、当該支持基板を熱酸化することによって二酸化シリコンからなり前記振動板の最下層を構成する弾性膜を前記支持基板の表面に形成す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。 2. The support substrate is made of a silicon substrate, and an elastic film made of silicon dioxide and constituting the lowermost layer of the diaphragm is formed on the surface of the support substrate by thermally oxidizing the support substrate. A manufacturing method of the liquid jet head according to the above. 前記ノズル形成部材に前記ノズルを形成する際に、前記ノズル形成部材の一方面側から当該ノズル形成部材を貫通しない程度にエッチングすることによって前記ノズルを形成し、その後、前記ノズル形成部材の他方面側を研磨することによって前記ノズルを開口させ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。 When forming the nozzle on the nozzle forming member, the nozzle is formed by etching from one side of the nozzle forming member to the extent that it does not penetrate the nozzle forming member, and then the other side of the nozzle forming member The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein the nozzle is opened by polishing the side. 前記ノズル形成部材を誘導結合プラズマ(ICP)放電によって異方性ドライエッチングすることにより前記ノズルと前記液体流路とを同時に形成す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。 4. The nozzle and the liquid flow path are simultaneously formed by performing anisotropic dry etching on the nozzle forming member by inductively coupled plasma (ICP) discharge. 5. Manufacturing method of the liquid jet head of the present invention. 前記振動板とは反対側の面から当該振動板に達するまで前記支持基板を研削することによって当該支持基板を除去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。 5. The liquid jet according to claim 1, wherein the support substrate is removed by grinding the support substrate from a surface opposite to the vibration plate until the vibration plate is reached. Manufacturing method of the head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102218918A (en) * 2010-03-26 2011-10-19 精工爱普生株式会社 Liquid ejecting head, method for manufacturing the same and liquid ejecting apparatus

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