JP2009196139A - Defect detecting method for diaphragm part of liquid droplet delivering head, and manufacturing method for liquid droplet delivering head using the defect detecting method - Google Patents

Defect detecting method for diaphragm part of liquid droplet delivering head, and manufacturing method for liquid droplet delivering head using the defect detecting method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a defect detecting method or the like for a diaphragm part of a liquid droplet delivering head wherein defect inspection of the diaphragm part of a silicon base material having the diaphragm part for pressure buffering prepared therein can be efficiently, highly accurately and easily carried out. <P>SOLUTION: The method is equipped with a process for dipping in an etching liquid for defect detection the silicon base material 200 which has a part 210a to be the diaphragm part 210 with a metal thin film 25 to be a base coat formed on a surface and a resin thin film 26 formed on the film, and a process for detecting the presence or absence of a defective part A of the resin thin film 26 by detecting the presence or absence of etching erosion of the metal thin film 25 after the dipping. At this time, the presence or absence of etching erosion of the metal thin film 25 can be inspected by using a passing light and a reflecting light by a microscope. The resin thin film 26 is made a Parylene(R) thin film, and the metal thin film 25 is made a platinum thin film or chromium thin film. The etching liquid for defect detection is a mixed liquid of hydrochloric acid and nitric acid heated to 60°C-80°C. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法、及びその欠陥検出方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a defect detection method for a diaphragm portion of a droplet discharge head, and a method for manufacturing a droplet discharge head using the defect detection method.

液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。
このようなインクジェットヘッドでは、印刷速度の高速化およびカラー化を目的として、ノズル列を複数有する構造のインクジェットヘッドが求められている。さらに、近年ノズルは高密度化するとともに、1列当たりのノズル数が増加して長尺化しており、インクジェットヘッド内のアクチュエータ数はますます増加している。
As a droplet discharge head for discharging droplets, for example, an inkjet head mounted on an inkjet recording apparatus is known.
In such an ink jet head, an ink jet head having a structure having a plurality of nozzle rows is required for the purpose of increasing the printing speed and colorization. Further, in recent years, the number of nozzles per row has increased and the number of actuators in an ink jet head has been increasing as the number of nozzles has increased.

このようなインクジェットヘッドでは、吐出室のそれぞれに共通して連通するリザーバが設けられており、ノズルの高密度化に伴い、吐出室の圧力がリザーバにも伝わり、その圧力の影響が他の吐出室とそれに連通するノズル孔にも及ぶ。
例えば、アクチュエータを駆動してリザーバに正圧がかかると、本来インク滴を吐出すべき駆動ノズル以外の非駆動ノズルからもインク滴が漏れ出たり、逆にリザーバに負圧がかかると、駆動ノズルから吐出するべきインク滴の吐出量が減少したりして、印字品質が劣化する。
In such an ink jet head, a reservoir that communicates in common with each of the discharge chambers is provided, and as the nozzle density increases, the pressure in the discharge chamber is also transmitted to the reservoir, and the influence of the pressure is influenced by other discharge chambers. It extends to the chamber and the nozzle hole communicating with it.
For example, when the actuator is driven and positive pressure is applied to the reservoir, ink droplets leak from non-driving nozzles other than the driving nozzle that should eject ink droplets. Conversely, when negative pressure is applied to the reservoir, the driving nozzle The print quality deteriorates due to a decrease in the discharge amount of ink droplets to be discharged from the printer.

このため、従来のインクジェットヘッドでは、リザーバを形成する基板の壁の一部に、圧力変動を緩衝させるための圧力変動緩衝部分すなわちダイアフラム部を樹脂で形成しており、ノズル間の圧力干渉を防止している。
このようなダイヤフラム部を形成するには、基材をエッチングし、樹脂薄膜の層を蒸着して圧力干渉部材を設ける(例えば、特許文献1参照)。
For this reason, in conventional inkjet heads, pressure fluctuation buffering parts, or diaphragm parts, for buffering pressure fluctuations are made of resin on part of the substrate wall that forms the reservoir, preventing pressure interference between nozzles. is doing.
In order to form such a diaphragm part, a base material is etched, the layer of a resin thin film is vapor-deposited, and a pressure interference member is provided (for example, refer patent document 1).

特開2005−1190号公報(第10頁、図4)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-1190 (page 10, FIG. 4)

特許文献1のインクジェットヘッドの製造方法では、リザーバの完成後、ノズル基材に他の基材を貼り合わせ、チップを加工してインクジェットヘッドを完成する。その後、インクジェットヘッドの流路内にインクを充填するが、インクを充填するまではダイアフラム部に存在する微小欠陥の有無を検出することができず、欠陥を発見した場合は他の部分は良品であるにもかかわらずインクジェットヘッドそのものを廃棄せざるを得ず、非効率であり、歩留まり低下が生じ、製品コストの損失が増加する。   In the inkjet head manufacturing method of Patent Document 1, after the reservoir is completed, another substrate is bonded to the nozzle substrate, and the chip is processed to complete the inkjet head. After that, ink is filled into the flow path of the ink jet head, but until the ink is filled, it is impossible to detect the presence or absence of minute defects present in the diaphragm portion. In spite of this, the inkjet head itself must be discarded, which is inefficient, yield is reduced, and product cost loss increases.

本発明は、上記の課題を解決するためになされもので、圧力緩衝用のダイアフラム部を設けたシリコン基材のダイアフラム部の欠陥検査を、早期に効率よく、高精度かつ容易に行うことができる液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法、及びその欠陥検出方法を用いた液滴吐出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 to solve the above-described problems, and can perform defect inspection of a diaphragm portion of a silicon base material provided with a pressure buffering diaphragm portion quickly, efficiently, with high accuracy and easily. It is an object of the present invention to provide a defect detection method for a diaphragm portion of a droplet discharge head and a method for manufacturing a droplet discharge head using the defect detection method.

本発明に係る液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法は、表面に下地となる金属薄膜が形成されその上に樹脂薄膜が形成されてダイアフラム部となる部分を有するシリコン基材を欠陥検出用のエッチング液に浸漬する工程と、浸漬後に、金属薄膜のエッチング浸食の有無を検出して樹脂薄膜の欠陥部の有無を検出する工程とを備えたものである。   The defect detection method for a diaphragm portion of a droplet discharge head according to the present invention is a method for detecting a defect in a silicon substrate having a portion that becomes a diaphragm portion by forming a metal thin film as a base on the surface and forming a resin thin film thereon. And a step of detecting the presence or absence of a defective portion of the resin thin film after the immersion by detecting the presence or absence of etching erosion of the metal thin film.

液滴吐出ヘッドにダイアフラム部を設けたので、リザーバのコンプライアンスを低減してリザーバ内での圧力変動を抑制し、液滴吐出時に発生するノズル間の圧力干渉を防止して良好な液滴吐出特性を得ることができる。この場合、樹脂薄膜の下地に金属薄膜を形成したので、樹脂薄膜とリザーバ基板表面との密着性が高くなる。
このようなダイアフラム部を設けた液滴吐出ヘッドにおいて、ダイアフラム部の欠陥を検出する際、リザーバ基材を浸漬エッチングするという実施容易なプロセスを用いることができ、このとき、樹脂薄膜はエッチングされず、下地の金属薄膜のみエッチングされるので、下地の金属薄膜の欠陥拡大化によってダイアフラム部の樹脂薄膜の欠陥を早期に効率よく、容易にかつ高精度に検出することができ、これによって、歩留りが向上し圧力干渉部に欠陥のない優れたリザーバ基板を有する液滴吐出ヘッドを提供することができる。
Since the diaphragm part is provided in the droplet discharge head, the compliance of the reservoir is reduced, pressure fluctuations in the reservoir are suppressed, and pressure interference between nozzles that occurs during droplet discharge is prevented, resulting in good droplet discharge characteristics Can be obtained. In this case, since the metal thin film is formed on the base of the resin thin film, the adhesion between the resin thin film and the reservoir substrate surface is improved.
In the droplet discharge head provided with such a diaphragm portion, when detecting a defect in the diaphragm portion, an easy process of immersing the reservoir base material can be used, and at this time, the resin thin film is not etched. Since only the underlying metal thin film is etched, defects in the resin thin film in the diaphragm can be detected early, efficiently, and with high accuracy by increasing the defects in the underlying metal thin film. It is possible to provide a droplet discharge head having an excellent reservoir substrate that is improved and has no defects in the pressure interference portion.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法は、金属薄膜のエッチング浸食の有無を顕微鏡によって検出するものである。
樹脂薄膜の欠陥部の下地金属薄膜は欠陥部下方がエッチングによって浸漬され、欠陥が拡大化して視認性が向上するので、樹脂薄膜の欠陥部を顕微鏡によって容易に認識することができる。
The defect detection method for a diaphragm portion of a droplet discharge head according to the present invention detects the presence or absence of etching erosion of a metal thin film with a microscope.
Since the underlying metal thin film of the defective portion of the resin thin film is immersed by etching below the defective portion and the defect is enlarged to improve the visibility, the defective portion of the resin thin film can be easily recognized by a microscope.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法は、金属薄膜のエッチング浸食の有無を透過光及び反射光の何れかもしくは両方によって検出するものである。
樹脂薄膜の欠陥部の下地金属薄膜は欠陥部下方がエッチングによって浸漬され欠陥が拡大化するので、樹脂薄膜の欠陥部を透過光や反射光によって検出することができる。
In addition, the defect detection method for the diaphragm portion of the droplet discharge head according to the present invention detects the presence / absence of etching erosion of the metal thin film by one or both of transmitted light and reflected light.
Since the underlying metal thin film of the defective portion of the resin thin film is immersed by etching under the defective portion to enlarge the defect, the defective portion of the resin thin film can be detected by transmitted light or reflected light.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法は、樹脂薄膜をパリレン薄膜とするものである。
樹脂薄膜がパリレン薄膜なので、被覆性に優れ、耐熱性、耐薬品性及び耐透湿性が高い。また、シリコン薄膜に比べて柔軟性が高いため、高い圧力吸収効果を発揮する。
Moreover, the defect detection method of the diaphragm part of the droplet discharge head which concerns on this invention makes a resin thin film a parylene thin film.
Since the resin thin film is a parylene thin film, it is excellent in covering properties and has high heat resistance, chemical resistance and moisture permeability resistance. Moreover, since the flexibility is higher than that of the silicon thin film, a high pressure absorbing effect is exhibited.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法は、下地となる金属薄膜が白金薄膜またはクロム薄膜である。
樹脂薄膜の下地に金属薄膜が形成され、その金属薄膜を白金薄膜またはクロム薄膜としたので、樹脂薄膜とリザーバ基材表面との密着性を高めることができる。
In the defect detection method for a diaphragm portion of the droplet discharge head according to the present invention, the metal thin film serving as a base is a platinum thin film or a chromium thin film.
Since the metal thin film is formed on the base of the resin thin film and the metal thin film is a platinum thin film or a chromium thin film, the adhesion between the resin thin film and the surface of the reservoir substrate can be improved.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法は、欠陥検出用のエッチング液が60℃〜80℃に加熱した塩酸と硝酸との混合液からなるものである。
欠陥検出用のエッチング液を60℃〜80℃に加熱した塩酸と硝酸との混合液としたので、エッチングによる金属薄膜の欠陥拡大化を、高効率で、容易にかつ高精度に行うことができる。
In addition, the defect detection method for the diaphragm portion of the droplet discharge head according to the present invention comprises a mixed solution of hydrochloric acid and nitric acid heated to 60 ° C. to 80 ° C. by a defect detection etching solution.
Since the etching solution for detecting defects is a mixed solution of hydrochloric acid and nitric acid heated to 60 ° C. to 80 ° C., the defect expansion of the metal thin film by etching can be performed efficiently and easily with high accuracy. .

本発明に係るダイアフラム部の欠陥検出方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法は、複数のノズル孔を有するノズル基板と、吐出室を有するキャビティ基板と、吐出室に連通するリザーバを有するリザーバ基板とを少なくとも備え、リザーバの内壁面に樹脂薄膜とその下地膜である金属薄膜とを備えたダイアフラム部を設けた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、リザーバ基板になるシリコン基材の一方の面からリザーバとなるリザーバ凹部をウェットエッチングにより形成する工程と、シリコン基材の一方の面とこの一方の面と反対側の面のうち、前記リザーバ凹部の開口部以外の面をマスク部材で覆い、リザーバ凹部の内壁全体に下地膜として金属薄膜を形成し、金属薄膜の上にさらに樹脂薄膜を形成する工程と、マスク部材を除去する工程と、上記の液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法によって樹脂薄膜の欠陥部の有無を検出する工程と、反対の面から樹脂薄膜が露出するまでシリコン基材をドライエッチングで除去してダイアフラム部を形成する工程とを備えたものである。   A manufacturing method of a droplet discharge head using a defect detection method of a diaphragm portion according to the present invention includes a nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, a cavity substrate having discharge chambers, and a reservoir substrate having a reservoir communicating with the discharge chambers A droplet discharge head having a diaphragm portion provided with a resin thin film and a metal thin film as a base film on the inner wall surface of the reservoir, wherein one of the silicon base materials to be a reservoir substrate is provided. Forming a reservoir recess serving as a reservoir from the surface by wet etching, and covering one surface of the silicon substrate and the surface opposite to the one surface with a mask member other than the opening of the reservoir recess. Forming a metal thin film as a base film on the entire inner wall of the reservoir recess, forming a resin thin film on the metal thin film, and removing the mask member Then, the silicon substrate is removed by dry etching until the resin thin film is exposed from the opposite side of the step of detecting the presence or absence of a defective portion of the resin thin film by the defect detection method of the diaphragm portion of the droplet discharge head. And a step of forming a diaphragm portion.

液滴吐出ヘッドの製造工程において、浸漬エッチングといった容易なプロセスを用いて、ダイアフラム部の樹脂薄膜の欠陥検出を高効率かつ高精度に行うことができる。こうして、圧力干渉部に欠陥のない吐出特性に優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。   In the manufacturing process of the droplet discharge head, it is possible to detect defects of the resin thin film in the diaphragm portion with high efficiency and high accuracy by using an easy process such as immersion etching. In this way, it is possible to provide a droplet discharge head having excellent discharge characteristics with no defects in the pressure interference portion.

以下、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの一実施の形態について説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型のインクジェットヘッドについて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、例えば基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。また、アクチュエータは静電駆動方式で示してあるが、その他の駆動方式であってもよい。   Hereinafter, an embodiment of a droplet discharge head to which the present invention is applied will be described. Here, as an example of a droplet discharge head, a face discharge type inkjet head that discharges ink droplets from nozzle holes provided on the surface of a nozzle substrate will be described. The present invention is not limited to the structure and shape shown in the following drawings. For example, the present invention is also applicable to an edge discharge type liquid droplet discharge head that discharges ink droplets from nozzle holes provided at the end of a substrate. can do. Moreover, although the actuator is shown by the electrostatic drive system, other drive systems may be used.

図1は本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッドの一例)の概略構成を示す分解斜視図、図2は図1に示したインクジェットヘッドの組立状態を示す縦断面図である。
図1、図2において、インクジェットヘッド10は、ノズル基板1、リザーバ基板2、キャビティ基板3及び電極基板4を、この順に貼り合わせた4層構造となっている。
ノズル基板1は例えば厚さ約50μmのシリコン基材から作製されており、多数のノズル孔11が所定のピッチで設けられている。ただし、図1は簡明化したものであり、1列に5つのノズル孔11を示す。
ノズル孔11は、径の小さい噴射口部分11aと径の大きい導入口部分11bとから構成され、基板面に対し垂直かつ同軸上に形成されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet head (an example of a droplet discharge head) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an assembled state of the ink jet head shown in FIG. is there.
1 and 2, the inkjet head 10 has a four-layer structure in which a nozzle substrate 1, a reservoir substrate 2, a cavity substrate 3, and an electrode substrate 4 are bonded together in this order.
The nozzle substrate 1 is made of, for example, a silicon substrate having a thickness of about 50 μm, and a large number of nozzle holes 11 are provided at a predetermined pitch. However, FIG. 1 is simplified and shows five nozzle holes 11 in one row.
The nozzle hole 11 includes an injection port portion 11a having a small diameter and an introduction port portion 11b having a large diameter, and is formed perpendicular to and coaxial with the substrate surface.

リザーバ基板2は例えば厚さが約180μmで、面方位が(100)のシリコン基材から作製されている。このリザーバ基板2には、基板を垂直に貫通し、ノズル孔11の導入口部分11bと同径で同軸上に連通するノズル連通孔21が設けられている。
各ノズル連通孔21に対して、各供給口22及び吐出室31(後述)を介して連通するリザーバ(共通インク室)23となるリザーバ凹部23aが形成され、ノズル基板1との接着面(N面ともいう)側に拡径する断面ほぼ逆台形状をなしている。そして、リザーバ凹部23aの底壁23bには、キャビティ基板3との接着面(C面ともいう)まで貫通する空間部211が設けられている。
リザーバ凹部23aの底壁23bには、空間部211を回避した位置に、供給口22(リザーバ凹部23aの下流側)、及びインク供給孔27(リザーバ凹部23aの上流側)が貫通している。また、リザーバ基板2のC面には、吐出室31(後述)の一部を構成する細溝状の第2の凹部28が形成され、キャビティ基板3を薄くすることによって生じる吐出室31での流路抵抗の増加を防いでいるが、省略することもできる。
The reservoir substrate 2 is made of, for example, a silicon substrate having a thickness of about 180 μm and a plane orientation of (100). The reservoir substrate 2 is provided with a nozzle communication hole 21 that penetrates the substrate vertically and communicates coaxially with the same diameter as the introduction port portion 11 b of the nozzle hole 11.
Reservoir recesses 23a serving as reservoirs (common ink chambers) 23 communicating with the nozzle communication holes 21 via the supply ports 22 and discharge chambers 31 (described later) are formed, and are bonded to the nozzle substrate 1 (N It also has a substantially inverted trapezoidal cross section that expands to the side. The bottom wall 23b of the reservoir recess 23a is provided with a space 211 that penetrates to the bonding surface with the cavity substrate 3 (also referred to as the C surface).
The supply port 22 (downstream of the reservoir recess 23a) and the ink supply hole 27 (upstream of the reservoir recess 23a) pass through the bottom wall 23b of the reservoir recess 23a at a position avoiding the space 211. Further, on the C surface of the reservoir substrate 2, a narrow groove-like second concave portion 28 constituting a part of a discharge chamber 31 (described later) is formed, and the discharge chamber 31 is formed by thinning the cavity substrate 3. Although an increase in channel resistance is prevented, it can be omitted.

リザーバ基板2のリザーバ凹部23aの内壁(空間部211の上部を含む)と、供給口22及びインク供給口27の内壁には、樹脂薄膜26が形成されている。樹脂薄膜26のうち空間部211の上部を覆う部分はリザーバ凹部23aの底壁23bの一部となっており、圧力変動緩衝部であるダイアフラム部210を構成する。この樹脂薄膜26は、空間部211とリザーバ凹部23aとの間に浮いた状態となっており、空間部211によって樹脂薄膜26のたわみが許容される。なお、この樹脂薄膜26は、リザーバ基板2の製造過程において成膜により形成されるもので(後述)、パリレンからなる。なお、パリレンに代えてサイトップ等を用いてもよい。
また、樹脂薄膜26には、その下地に例えば白金(Pt)からなる金属薄膜が形成されており(図示せず)、この金属薄膜によって、樹脂薄膜26とシリコン基材との密着性を高めている。なお、金属薄膜は、白金に限定されるものではなく、クロム(Cr)であっても良い。
A resin thin film 26 is formed on the inner wall of the reservoir recess 23 a (including the upper portion of the space 211) of the reservoir substrate 2 and the inner walls of the supply port 22 and the ink supply port 27. A portion of the resin thin film 26 that covers the upper portion of the space 211 is a part of the bottom wall 23b of the reservoir recess 23a, and constitutes a diaphragm 210 that is a pressure fluctuation buffer. The resin thin film 26 is in a floating state between the space 211 and the reservoir recess 23 a, and the deflection of the resin thin film 26 is allowed by the space 211. The resin thin film 26 is formed by film formation in the manufacturing process of the reservoir substrate 2 (described later) and is made of parylene. Cytop or the like may be used instead of parylene.
In addition, a metal thin film made of platinum (Pt), for example, is formed on the resin thin film 26 (not shown), and this metal thin film improves the adhesion between the resin thin film 26 and the silicon substrate. Yes. The metal thin film is not limited to platinum but may be chromium (Cr).

キャビティ基板3は、例えば厚さ約30μmのシリコン基材から作製されている。そして、ノズル連通孔21のそれぞれに連通する吐出室31の一部を構成する第1の凹部33が設けられており、この第1の凹部33とリザーバ基板2に設けた第2の凹部28とによって、各吐出室31が区画形成される。なお、第1の凹部33(吐出室31)の底壁は振動板32を構成する。
キャビティ基板3の少なくとも下面にはSiO2 からなる絶縁膜が、例えば0.1μmの厚さで形成されており(図示せず)、インクジェットヘッド10の駆動時における絶縁破壊や短絡を防止する。キャビティ基板3の上面には、リザーバ基板2と同様のインク保護膜が形成されている(図示せず)。
また、キャビティ基板3には、リザーバ基板2のインク供給孔27に連通するインク供給孔35が設けられている。
The cavity substrate 3 is made of, for example, a silicon base material having a thickness of about 30 μm. A first recess 33 constituting a part of the discharge chamber 31 that communicates with each of the nozzle communication holes 21 is provided. The first recess 33 and the second recess 28 provided in the reservoir substrate 2 are provided. Thus, each discharge chamber 31 is partitioned and formed. The bottom wall of the first recess 33 (discharge chamber 31) constitutes the diaphragm 32.
An insulating film made of SiO 2 is formed on at least the lower surface of the cavity substrate 3 with a thickness of, for example, 0.1 μm (not shown), and prevents dielectric breakdown and short circuit when the inkjet head 10 is driven. An ink protective film similar to that of the reservoir substrate 2 is formed on the upper surface of the cavity substrate 3 (not shown).
In addition, the cavity substrate 3 is provided with an ink supply hole 35 communicating with the ink supply hole 27 of the reservoir substrate 2.

電極基板4は、例えば厚さ約1mmのガラス基材から作製されている。このガラス基材には、キャビティ基板3のシリコン基材と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスが用いられており、電極基板4とキャビティ基板3とを陽極接合する際、両者の熱膨張係数が近いために電極基板4とキャビティ基板3との間に生じる応力を低減することができ、強固に接合することが可能となる。   The electrode substrate 4 is made of, for example, a glass substrate having a thickness of about 1 mm. This glass base material uses a borosilicate heat-resistant hard glass having a thermal expansion coefficient close to that of the silicon base material of the cavity substrate 3, and when the electrode substrate 4 and the cavity substrate 3 are anodically bonded, Since the expansion coefficient is close, the stress generated between the electrode substrate 4 and the cavity substrate 3 can be reduced, and a strong bonding can be achieved.

電極基板4には、キャビティ基板3の各振動板32に対向する面に、それぞれ約0.3μmの深さで凹部42が設けられている。そして、各凹部42の底面には、ITO(Indium Tin Oxide)からなる個別電極41が、例えば0.1μmの厚さで形成されている。したがって、振動板32と個別電極41との間に形成されるエアギャップGは、この凹部42の深さ、個別電極41および振動板32を覆う絶縁膜の厚さにより決まり、インクジェットヘッド10の吐出特性に大きく影響する。エアギャップGの開放端部は、エポキシ接着剤等からなる封止材43により気密に封止されている。   The electrode substrate 4 is provided with a recess 42 at a depth of about 0.3 μm on the surface of the cavity substrate 3 facing each diaphragm 32. An individual electrode 41 made of ITO (Indium Tin Oxide) is formed on the bottom surface of each recess 42 with a thickness of 0.1 μm, for example. Accordingly, the air gap G formed between the vibration plate 32 and the individual electrode 41 is determined by the depth of the concave portion 42 and the thickness of the insulating film covering the individual electrode 41 and the vibration plate 32, and is discharged from the inkjet head 10. The characteristics are greatly affected. The open end of the air gap G is hermetically sealed with a sealing material 43 made of an epoxy adhesive or the like.

個別電極41の端子部41aは、リザーバ基板2およびキャビティ基板3の端部が開口された電極取り出し部44に露出しており、例えばドライバIC等の駆動制御回路5が搭載されたフレキシブル配線基板(図示せず)が、電極取り出し部44の各個別電極41の端子部41aと、キャビティ基板3の端部に設けられた共通電極36とに接続されている。   The terminal portion 41a of the individual electrode 41 is exposed to the electrode extraction portion 44 in which the end portions of the reservoir substrate 2 and the cavity substrate 3 are opened, and a flexible wiring board (for example, a driver control circuit 5 such as a driver IC is mounted ( (Not shown) are connected to the terminal portions 41 a of the individual electrodes 41 of the electrode extraction portion 44 and the common electrode 36 provided at the end of the cavity substrate 3.

電極基板4には、インクカートリッジ(図示せず)に接続されるインク供給孔45が設けられており、キャビティ基板3に設けられたインク供給孔35、およびリザーバ基板2に設けられたインク供給孔27を通じて、リザーバ23に連通している。   The electrode substrate 4 is provided with an ink supply hole 45 connected to an ink cartridge (not shown), an ink supply hole 35 provided in the cavity substrate 3, and an ink supply hole provided in the reservoir substrate 2. 27 through the reservoir 23.

上記のように構成されたインクジェットヘッド10の動作について説明する。
インクジェットヘッド10には、インクカートリッジ内のインクがインク供給孔45、35及び27を通じてリザーバ23内に供給され、個々の供給口22からそれぞれの吐出室31、ノズル連通孔21を経て、ノズル孔11の先端まで満たされている。
駆動制御回路5によって個別電極41と共通電極36との間にパルス電圧を印加すると、個別電極41はプラスに帯電され、振動板32はマイナスに帯電される。そして、個別電極41と振動板32間に静電気力が発生し、振動板32は個別電極41側に引き寄せられて撓み、吐出室31の容積が増大する。パルス電圧をオフにすると、静電気力がなくなり、振動板32はその弾性力により元に戻る。その際、吐出室31の容積が急激に減少するため、吐出室31内のインクの一部がノズル連通孔21を通過し、ノズル孔11から吐出される。パルス電圧が再び印加され、振動板32が個別電極41側に撓むと、インクがリザーバ23から供給口22を通って吐出室31内に供給される。
The operation of the inkjet head 10 configured as described above will be described.
Ink jet head 10 is supplied with ink in an ink cartridge into reservoir 23 through ink supply holes 45, 35, and 27, and from each supply port 22 to each discharge chamber 31 and nozzle communication hole 21, nozzle hole 11. Filled up to the tip.
When a pulse voltage is applied between the individual electrode 41 and the common electrode 36 by the drive control circuit 5, the individual electrode 41 is positively charged and the diaphragm 32 is negatively charged. Then, electrostatic force is generated between the individual electrode 41 and the diaphragm 32, and the diaphragm 32 is attracted and bent toward the individual electrode 41 side, and the volume of the discharge chamber 31 is increased. When the pulse voltage is turned off, the electrostatic force disappears and the diaphragm 32 returns to its original state due to the elastic force. At this time, since the volume of the discharge chamber 31 decreases rapidly, a part of the ink in the discharge chamber 31 passes through the nozzle communication hole 21 and is discharged from the nozzle hole 11. When the pulse voltage is applied again and the diaphragm 32 bends toward the individual electrode 41, ink is supplied from the reservoir 23 through the supply port 22 into the discharge chamber 31.

このとき、吐出室31の圧力はリザーバ23に伝達されるが、リザーバ23の底壁23bには樹脂薄膜26からなるダイアフラム部210が設けられているので、リザーバ23が正圧になると樹脂薄膜26は空間部211側に撓み、リザーバ23が負圧になると樹脂薄膜26は空間部211と逆側に撓む。こうして、リザーバ23内の圧力変動を緩衝し、ノズル孔11間の圧力干渉を防止する。そのため、駆動ノズル以外のノズルからインクが漏れ出たり、駆動ノズルから吐出に必要な吐出量が減少することがない。   At this time, the pressure in the discharge chamber 31 is transmitted to the reservoir 23. Since the diaphragm portion 210 made of the resin thin film 26 is provided on the bottom wall 23b of the reservoir 23, the resin thin film 26 is applied when the reservoir 23 becomes positive pressure. Bends toward the space 211, and when the reservoir 23 becomes negative pressure, the resin thin film 26 bends away from the space 211. In this way, pressure fluctuations in the reservoir 23 are buffered, and pressure interference between the nozzle holes 11 is prevented. For this reason, ink does not leak from nozzles other than the drive nozzle, and the discharge amount required for discharge from the drive nozzle does not decrease.

次に、インクジェットヘッド10の製造方法について、図3〜図12を用いて説明する。なお、以下において示す基板の厚さやエッチング深さ、温度、圧力等の値は一例を示すものであり、本発明はこれらの値に限定されるものではない。
まず、リザーバ基板2の製造方法について図3〜図7を用いて説明する。
Next, the manufacturing method of the inkjet head 10 is demonstrated using FIGS. The values of the substrate thickness, etching depth, temperature, pressure and the like shown below are examples, and the present invention is not limited to these values.
First, a method for manufacturing the reservoir substrate 2 will be described with reference to FIGS.

(a) 図3(a)に示すように、面方位(100)であり、厚さが約180μmのシリコン製のリザーバ基材200を用意し、リザーバ基材200の外面に熱酸化膜201を約1.5μm形成する。 (A) As shown in FIG. 3A, a silicon reservoir substrate 200 having a surface orientation (100) and a thickness of about 180 μm is prepared, and a thermal oxide film 201 is formed on the outer surface of the reservoir substrate 200. About 1.5 μm is formed.

(b) 図3(b)に示すように、フォトリソグラフィー法により、キャビティ基板3と接着する側の面(C面)に、それぞれノズル連通孔21、第2の凹部28、供給口22、ダイアフラム部210及びインク供給孔27になる部分(インク供給孔27になる部分の外縁)21a、28a、22a、210a及び27aをパターニングする。このとき、C面における各部分21a、28a、22a、210a及び27aの熱酸化膜201の残し膜厚が、次の関係になるようにエッチングする。
ノズル連通孔21になる部分21a=0<供給口22になる部分22a=インク供給孔27になる部分27a<第2の凹部28になる部分28a=ダイアフラム210になる部分210a
(B) As shown in FIG. 3 (b), a nozzle communication hole 21, a second recess 28, a supply port 22, a diaphragm are formed on the surface (C surface) on the side to be bonded to the cavity substrate 3 by photolithography. The portions 210 and the portions that become the ink supply holes 27 (outer edges of the portions that become the ink supply holes 27) 21a, 28a, 22a, 210a, and 27a are patterned. At this time, the etching is performed so that the remaining film thickness of the thermal oxide film 201 in each of the portions 21a, 28a, 22a, 210a, and 27a on the C plane has the following relationship.
Portion 21a that becomes nozzle communication hole 21 <0 portion 22 that becomes supply port 22 = portion 27a that becomes ink supply hole 27 <portion 28a that becomes second recess 28 = portion 210a that becomes diaphragm 210

(c) 図3(c)に示すように、C面のノズル連通孔21になる部分21aを、ICPで約150μm程、ドライエッチングする。 (C) As shown in FIG. 3C, the portion 21a which becomes the nozzle communication hole 21 on the C surface is dry-etched by ICP by about 150 μm.

(d) 図4(d)に示すように、熱酸化膜201を適量エッチングして、供給口22になる部分22a、及びインク供給孔27になる部分27aを開口する。
次に、ICPで約15μm程、ドライエッチングする。
(D) As shown in FIG. 4D, the thermal oxide film 201 is etched by an appropriate amount to open a portion 22 a that becomes the supply port 22 and a portion 27 a that becomes the ink supply hole 27.
Next, dry etching is performed by ICP to about 15 μm.

(e) 図4(e)に示すように、熱酸化膜201を適量エッチングして、第2の凹部28になる部分28a、及びダイアフラム部210になる部分210aを開口させる。
次に、ICPで約25μm程、ドライエッチングする。この際、ノズル連通孔21になる部分21aもN面に至るまでドライエッチングする。
(E) As shown in FIG. 4 (e), the thermal oxide film 201 is etched by an appropriate amount to open the portion 28 a that becomes the second recess 28 and the portion 210 a that becomes the diaphragm portion 210.
Next, dry etching is performed by ICP to about 25 μm. At this time, the portion 21a that becomes the nozzle communication hole 21 is also dry-etched up to the N surface.

(f) 図4(f)に示すように、熱酸化膜201を除去した後、再度、熱酸化膜201を約1.0μm形成し、ノズル基板1と接着する側の面(N面)に、リザーバ凹部23aになる部分230をフォトリソグラフィー法によって開口する。 (F) As shown in FIG. 4 (f), after removing the thermal oxide film 201, the thermal oxide film 201 is formed again with a thickness of about 1.0 μm on the surface (N surface) on the side to be bonded to the nozzle substrate 1. Then, the portion 230 that becomes the reservoir recess 23a is opened by photolithography.

(g) 図5(g)に示すように、水酸化カリウム(KOH)で約150μm、ウエットエッチングして、リザーバ凹部23aを形成する。
このとき、インク供給孔27になる部分27aのシリコン材は、その外縁でリザーバ基材200から分離される。
(G) As shown in FIG. 5G, the reservoir recess 23a is formed by wet etching with potassium hydroxide (KOH) for about 150 μm.
At this time, the silicon material of the portion 27 a that becomes the ink supply hole 27 is separated from the reservoir base material 200 at the outer edge thereof.

(h) 図5(h)に示すように、熱酸化膜201を除去した後に、再度、熱酸化膜201aを約0.2μm形成する。 (H) As shown in FIG. 5H, after the thermal oxide film 201 is removed, a thermal oxide film 201a is formed again with a thickness of about 0.2 μm.

(i) 図5(i)に示すように、C面に、ダイアフラム部210になる部分210aのみが開口した金属製もしくはシリコン製のマスク部材(保護フィルム)202を被せてドライエッチングを行い、ダイアフラム部210になる部分210aの熱酸化膜201aを除去する。 (I) As shown in FIG. 5I, dry etching is performed by covering a C surface with a metal or silicon mask member (protective film) 202 having an opening only in a portion 210a to be a diaphragm portion 210, and performing a dry etching. The thermal oxide film 201a in the portion 210a that becomes the portion 210 is removed.

(j) 図5(i)に示したマスク部材202を除去し、図6(j)に示すように、リザーバ基材200のC面全体を、再度、マスク部材(保護フィルム)203で保護する。さらに、リザーバ凹部23aの開口部よりも小さい開口204aを有するマスク部材(保護フィルム)204によって、リザーバ基材200のN面を保護する。なお、マスク部材204の開口204aをリザーバ凹部23aの開口部よりも小さくしたのは、マスク部材204のリザーバ基材200に対するアライメントにズレが生じても、リザーバ基材200のノズル基板1との接着面であるN面を確実にマスク部材204で保護して、N面に樹脂薄膜26が形成されるのを防止するためである(図6(k)参照)。すなわち、リザーバ基材200のノズル基板1との接着面に樹脂薄膜26が形成されると、ノズル基板1との十分な接着強度が得られないからである。
次に、リザーバ凹部23aの内壁全体に白金からなる金属薄膜25を0.1μmを形成する。
(J) The mask member 202 shown in FIG. 5 (i) is removed, and the entire C surface of the reservoir substrate 200 is protected again by the mask member (protective film) 203 as shown in FIG. 6 (j). . Further, the N surface of the reservoir substrate 200 is protected by a mask member (protective film) 204 having an opening 204a smaller than the opening of the reservoir recess 23a. The reason why the opening 204a of the mask member 204 is made smaller than the opening of the reservoir recess 23a is that even if the mask member 204 is misaligned with the reservoir base material 200, the reservoir base material 200 is bonded to the nozzle substrate 1. This is because the N surface, which is a surface, is reliably protected by the mask member 204 to prevent the resin thin film 26 from being formed on the N surface (see FIG. 6 (k)). That is, if the resin thin film 26 is formed on the adhesion surface of the reservoir base material 200 to the nozzle substrate 1, sufficient adhesion strength with the nozzle substrate 1 cannot be obtained.
Next, 0.1 μm of a metal thin film 25 made of platinum is formed on the entire inner wall of the reservoir recess 23a.

(k) 図6(j)に示したC面のマスク部材203を、図6(k)に示すように、新たなマスク部材(保護フィルム)206に交換し、供給口22及びインク供給孔27の部分に付着した白金からなる金属薄膜25を除去する。
次に、シリコン基材200を真空チャンバー内にセットし(図示せず)、マスク部材204、206を含む表面全体にパリレンからなる樹脂薄膜26を1.0μm形成する。
このパリレンの成膜は、ジパラキシリレン(ダイマー)を昇華させ、熱分解して行う。パリレンは、シリコン薄膜に比べて柔らかいため、シリコン薄膜によって形成した場合に比べて、100倍から1000倍の圧力吸収効果を発揮する。
こうして、樹脂薄膜26は、リザーバ基板2の製造過程に成膜によって形成される。
(K) The mask member 203 on the C surface shown in FIG. 6 (j) is replaced with a new mask member (protective film) 206 as shown in FIG. 6 (k), and the supply port 22 and the ink supply hole 27 are replaced. The metal thin film 25 made of platinum adhering to this portion is removed.
Next, the silicon substrate 200 is set in a vacuum chamber (not shown), and a resin thin film 26 made of parylene is formed on the entire surface including the mask members 204 and 206 by 1.0 μm.
This parylene film formation is performed by sublimating and thermally decomposing diparaxylylene (dimer). Since parylene is softer than a silicon thin film, it exhibits a pressure absorbing effect that is 100 to 1000 times that of a silicon thin film.
Thus, the resin thin film 26 is formed by film formation in the manufacturing process of the reservoir substrate 2.

(l) 図6(l)に示すように、シリコン基材200のN面及びC面のマスク部材204、206を剥離する。パリレンの樹脂薄膜26は、下地膜として形成された白金の金属薄膜25によってリザーバ凹部23aの内壁に密着しているため、マスク部材204を剥離する際に、樹脂薄膜26が同時に剥がれることはない。
次に、C面側より酸素プラズマによって供給口22及びインク供給孔27の樹脂薄膜26を除去し、N面側から酸素プラズマによって樹脂薄膜26が除去されない程度に表面を親水化処理する。
(L) As shown in FIG. 6 (l), the mask members 204 and 206 on the N surface and C surface of the silicon substrate 200 are peeled off. Since the parylene resin thin film 26 is in close contact with the inner wall of the reservoir recess 23a by the platinum metal thin film 25 formed as a base film, the resin thin film 26 is not peeled off simultaneously when the mask member 204 is peeled off.
Next, the resin thin film 26 of the supply port 22 and the ink supply hole 27 is removed from the C surface side by oxygen plasma, and the surface is hydrophilized so that the resin thin film 26 is not removed from the N surface side by oxygen plasma.

(m) 図6(l)のようにして形成されたシリコン基材200(白金の金属薄膜25を下地として形成されたパリレンの樹脂薄膜26を有するシリコン基材)を、欠陥検出用のエッチング液、すなわち60℃〜80℃に加熱した塩酸と硝酸の混合溶液中に浸漬する。浸漬する時間は、樹脂薄膜26の欠陥部分、すなわち樹脂薄膜26のない部分の下地の金属薄膜25を十分にエッチング除去できる時間とする。一定時間浸漬した後、シリコン基材200を取り出し、顕微鏡によって下地の白金からなる金属薄膜25のエッチング侵食の有無を観察する。浸食有無の観察には、透過光及び反射光のいずれか、もしくは両方を用いる。 (M) A silicon substrate 200 (a silicon substrate having a parylene resin thin film 26 formed with a platinum metal thin film 25 as a base) formed as shown in FIG. That is, it is immersed in a mixed solution of hydrochloric acid and nitric acid heated to 60 ° C. to 80 ° C. The dipping time is set so that the defective portion of the resin thin film 26, that is, the underlying metal thin film 25 in the portion without the resin thin film 26 can be sufficiently etched away. After being immersed for a certain time, the silicon substrate 200 is taken out, and the presence or absence of etching erosion of the metal thin film 25 made of the underlying platinum is observed with a microscope. For observation of the presence or absence of erosion, either transmitted light or reflected light or both are used.

図7(m)に示すように、パリレンの樹脂薄膜26にピンホール等の欠陥部Aがあると、その部分より下地の白金よりなる金属薄膜25にエッチングが進行する。エッチング液中では樹脂薄膜26はエッチングされず、下地の金属薄膜25のみがエッチングされる。したがって、エッチング時間を十分長くとることによって、樹脂薄膜26の欠陥部Aの下地である金属薄膜25はエッチングによって除去される面積が増加し、視認性が向上する。
こうして、パリレンの樹脂薄膜26に欠陥部Aがある場合は、シリコン基材200は不良品であるとして廃棄する。
パリレンの樹脂薄膜26に欠陥部Aがない場合は、次の工程(図8(n))に進む。
As shown in FIG. 7 (m), if there is a defective portion A such as a pinhole in the parylene resin thin film 26, etching proceeds from the portion to the metal thin film 25 made of underlying platinum. The resin thin film 26 is not etched in the etching solution, and only the underlying metal thin film 25 is etched. Therefore, by taking a sufficiently long etching time, the area of the metal thin film 25 that is the base of the defective portion A of the resin thin film 26 is increased by the etching, and the visibility is improved.
Thus, if there is a defect A in the parylene resin thin film 26, the silicon substrate 200 is discarded as a defective product.
If there is no defect A in the parylene resin thin film 26, the process proceeds to the next step (FIG. 8 (n)).

(n) 上記の工程(m)の欠陥検出操作によって欠陥が検出されなかった場合は、図8(n)に示すシリコン基材200のダイアフラム部210を、次の図7(o)の工程に示すように、さらにエッチングする。 (N) If no defect is detected by the defect detection operation in the above step (m), the diaphragm portion 210 of the silicon substrate 200 shown in FIG. 8 (n) is changed to the next step in FIG. 7 (o). Etch further as shown.

(0) 図8(o)に示すように、シリコン基材200のC面から、SF6 プラズマによって、ダイアフラム部210のシリコン材200を樹脂薄膜26(金属薄膜25)が露出するまでエッチングする。その結果、樹脂薄膜26(金属薄膜25)が露出し、空間部211が形成されて、ダイアフラム部210が完成する。
以上のようにして、ダイアフラム部210を有するリザーバ基板2が作製される。
(0) As shown in FIG. 8 (o), the silicon material 200 of the diaphragm portion 210 is etched from the C surface of the silicon substrate 200 by SF 6 plasma until the resin thin film 26 (metal thin film 25) is exposed. As a result, the resin thin film 26 (metal thin film 25) is exposed, the space 211 is formed, and the diaphragm 210 is completed.
As described above, the reservoir substrate 2 having the diaphragm portion 210 is manufactured.

次に、電極基板4とキャビティ基板3の製造工程について、図9〜図11を用いて説明し、さらに、インクジェットヘッド10の完成までの製造工程について図12を用いて説明する。   Next, the manufacturing process of the electrode substrate 4 and the cavity substrate 3 will be described with reference to FIGS. 9 to 11, and the manufacturing process until the completion of the inkjet head 10 will be described with reference to FIG. 12.

(a) 図9(a)に示すように、硼珪酸ガラス等からなる厚さ約1mmのガラス基材400に、エッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングし、凹部42を形成する。この凹部42は個別電極41より大きい溝状をなし、個別電極41ごとに複数形成される。
次に、凹部42の内部に、スパッタとパターニングにより、ITO(Indium Tin Oxide)からなる個別電極41を形成する。
次に、ブラスト等によってインク供給孔45を形成して、電極基板4を作成する。
(A) As shown in FIG. 9A, a recess 42 is formed by etching a glass substrate 400 made of borosilicate glass or the like with a thickness of about 1 mm with hydrofluoric acid using an etching mask. The recess 42 has a groove shape larger than the individual electrode 41, and a plurality of the recesses 42 are formed for each individual electrode 41.
Next, an individual electrode 41 made of ITO (Indium Tin Oxide) is formed inside the recess 42 by sputtering and patterning.
Next, the ink supply hole 45 is formed by blasting or the like, and the electrode substrate 4 is formed.

(b) 図9(b)に示すように、厚さ約220μmのシリコン製のキャビティ基材300を用意する。キャビティ基材300は、電極基板4と接合する側の面(E面ともいう)に所要の厚さのボロンドープ層(図示せず)が形成してあり、そのうえに、TEOSを原料としたプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition )によって、厚さ約0.1μmの酸化膜からなる絶縁膜34を形成する。 (B) As shown in FIG. 9B, a silicon cavity base material 300 having a thickness of about 220 μm is prepared. The cavity base 300 has a boron-doped layer (not shown) having a required thickness formed on a surface (also referred to as an E surface) to be bonded to the electrode substrate 4, and further, plasma CVD using TEOS as a raw material ( Chemical Vapor Deposition ) To form an insulating film 34 made of an oxide film having a thickness of about 0.1 μm.

(c) 図9(b)に示すキャビティ基材300と、図9(a)に示す電極基板4とを、図9(c)に示すように、絶縁膜34と個別電極41とを対向させて陽極接合する。陽極接合は、キャビティ基材300と電極基板4を約360℃に加熱した後、電極基板4に負極、キャビティ基材300に正極を接続して、約800Vの電圧を印加して行う。 (C) The cavity substrate 300 shown in FIG. 9B and the electrode substrate 4 shown in FIG. 9A are made to face each other with the insulating film 34 and the individual electrode 41 facing each other as shown in FIG. 9C. And anodic bonding. The anodic bonding is performed by heating the cavity base material 300 and the electrode substrate 4 to about 360 ° C., then connecting the negative electrode to the electrode substrate 4 and the positive electrode to the cavity base material 300 and applying a voltage of about 800V.

(d) 図9(d)に示すように、陽極接合されたキャビティ基材300の表面(E面と反対側のF面)を、バックグラインダーやポリッシャーによって研削加工し、さらに水酸化カリウム水溶液で表面を10μm〜20μmエッチングして加工変質層を除去し、厚さが約30μmになるまで薄くする。 (D) As shown in FIG. 9 (d), the surface of the anodic bonded cavity base material 300 (the F surface opposite to the E surface) is ground by a back grinder or polisher, and further, an aqueous potassium hydroxide solution is used. The surface is etched by 10 μm to 20 μm to remove the work-affected layer, and is thinned until the thickness becomes about 30 μm.

(e) 図10(e)に示すように、薄板化されたキャビティ基材300の表面(FA面ともいう)に、エッチングマスクとなるTEOS酸化膜301を、プラズマCVDによって厚さ約1.0μm形成する。 (E) As shown in FIG. 10E, a TEOS oxide film 301 serving as an etching mask is formed on the surface (also referred to as FA surface) of the thinned cavity base material 300 by plasma CVD to a thickness of about 1.0 μm. Form.

(f) TEOS酸化膜301の表面にレジスト(図示せず)をコーティングして、フォトリソグラフィーによってパターニングし、TEOS酸化膜301をエッチングして、図10(f)に示すように、吐出室31の第1の凹部33、インク供給孔35、及び電極取り出し部44になる部分33a、35a及び44aを開口する。開口後にレジストを剥離する。 (F) The surface of the TEOS oxide film 301 is coated with a resist (not shown), patterned by photolithography, the TEOS oxide film 301 is etched, and as shown in FIG. The first concave portion 33, the ink supply hole 35, and the portions 33a, 35a, and 44a that become the electrode extraction portion 44 are opened. The resist is peeled off after opening.

(g) 図10(g)に示すように、陽極接合済みの接合基材を水酸化カリウム水溶液でエッチングし、薄板化されたキャビティ基材300に、吐出室31の第1の凹部33になる部分33aと、インク供給孔35になる部分35aを形成する。このとき、電極取り出し部44になる部分44aはボロンドープ層が形成されているため、振動板32になる部分32aと同じ厚さで残留する。また、インク供給孔35になる部分35aにもボロンドープ層が形成されているが、インク供給孔45から侵入する水酸化カリウム水溶液にも暴露されているため、エッチング中に除去される。
上記のエッチング工程では、最初は、濃度35wt%の水酸化カリウム水溶液を用いて、キャビティ基材300の残りの厚さが約5μmになるまでエッチングを行い、ついで、濃度3wt%の水酸化カリウム水溶液に切り替えてエッチングを行う。これにより、エッチングストップが十分に働くため、振動板32になる部分32aの面荒れを防ぎ、かつその厚さを0.80±0.05μmと、高精度に形成する。
(G) As shown in FIG. 10 (g), the bonded base material that has been subjected to anodic bonding is etched with an aqueous potassium hydroxide solution to form the first recess 33 of the discharge chamber 31 in the thinned cavity base material 300. A portion 33 a and a portion 35 a that becomes the ink supply hole 35 are formed. At this time, since the boron doped layer is formed in the portion 44a that becomes the electrode extraction portion 44, it remains with the same thickness as the portion 32a that becomes the diaphragm 32. Further, a boron dope layer is also formed in the portion 35 a which becomes the ink supply hole 35, but since it is also exposed to the potassium hydroxide aqueous solution entering from the ink supply hole 45, it is removed during etching.
In the above etching process, first, etching is performed using a 35 wt% potassium hydroxide aqueous solution until the remaining thickness of the cavity substrate 300 reaches about 5 μm, and then a 3 wt% potassium hydroxide aqueous solution. Etching by switching to. As a result, the etching stop sufficiently works, so that the surface roughness of the portion 32a that becomes the diaphragm 32 is prevented and the thickness thereof is formed with high accuracy of 0.80 ± 0.05 μm.

(h) 図10(h)に示すように、キャビティ基材300をエッチングした後、フッ酸水溶液でエッチングして、キャビティ基材300の上面に形成されているTEOS酸化膜301を除去する。 (H) As shown in FIG. 10H, after the cavity base material 300 is etched, the TEOS oxide film 301 formed on the upper surface of the cavity base material 300 is removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution.

(i) 図11(i)に示すように、キャビティ基材300の第1の凹部33になる部分33aの表面に、プラズマCVDによりTEOS膜からなるインク保護膜37を厚さ約0.1μm形成する。 (I) As shown in FIG. 11 (i), an ink protective film 37 made of a TEOS film is formed to a thickness of about 0.1 μm by plasma CVD on the surface of the portion 33 a that becomes the first recess 33 of the cavity substrate 300. To do.

(j) 図11(j)に示すように、RIE(Reactive Ion Etching)等によって電極取り出し部44になる部分44aを開口する。また、振動板32と個別電極41の間のエアギャップGの開放端部を、エポキシ樹脂等の封止材43で気密に封止する。さらに、白金等の金属電極からなる共通電極36が、スパッタにより、キャビティ基材300の表面の端部に形成される。
こうして、電極基板4に接合したキャビティ基材300からキャビティ基板3が作製される。
(J) As shown in FIG. 11 (j), a portion 44a that becomes the electrode extraction portion 44 is opened by RIE (Reactive Ion Etching) or the like. The open end of the air gap G between the diaphragm 32 and the individual electrode 41 is hermetically sealed with a sealing material 43 such as an epoxy resin. Furthermore, a common electrode 36 made of a metal electrode such as platinum is formed at the end of the surface of the cavity base material 300 by sputtering.
Thus, the cavity substrate 3 is manufactured from the cavity base material 300 bonded to the electrode substrate 4.

(k) 図12(k)に示すように、キャビティ基板3に、ノズル連通孔21、供給口22、リザーバ凹部23a、ダイアフラム部210等が形成されたリザーバ基板2を接着剤によって接着する。 (K) As shown in FIG. 12 (k), the reservoir substrate 2 on which the nozzle communication hole 21, the supply port 22, the reservoir recess 23a, the diaphragm portion 210 and the like are formed is bonded to the cavity substrate 3 with an adhesive.

(l) 図12(l)に示すように、予めノズル孔11が形成されたノズル基板1を、リザーバ基板2上に接着剤により接着する。 (L) As shown in FIG. 12 (l), the nozzle substrate 1 in which the nozzle holes 11 are formed in advance is bonded onto the reservoir substrate 2 with an adhesive.

(m) 図12(m)に示すように、ダイシングによって個々のヘッドに分離する。
こうして、図2に示したインクジェットヘッド10の本体部が完成する。
(M) As shown in FIG. 12 (m), each head is separated by dicing.
Thus, the main body of the inkjet head 10 shown in FIG. 2 is completed.

上記の説明では、インクジェットヘッド10のダイアフラム部210はキャビティ基板3との接着面側(C面側)に設けたが、ノズル基板1との接着面側(N面側)に設けてもよい。   In the above description, the diaphragm portion 210 of the inkjet head 10 is provided on the adhesion surface side (C surface side) with the cavity substrate 3, but may be provided on the adhesion surface side (N surface side) with the nozzle substrate 1.

本発明の一実施の形態によれば、インクジェットヘッド10(液滴吐出ヘッド)のリザーバ23の接着面側(C面側またはN面側)に樹脂薄膜26を備えたダイアフラム部210を設けたので、リザーバ23内の圧力変動を抑制して良好な吐出特性を得ることができる。
そして、上記の液滴吐出ヘッド10の製造時に、欠陥検出方法を用いて、前記ダイアフラム部210の欠陥を検出するようにしたので、圧力干渉部に欠陥のない、優れた液滴突出ヘッド10を提供することができる。この欠陥検出方法は、浸漬エッチングというプロセスを用いてダイアフラム部210の欠陥部Aを拡大して検出するので、欠陥の検出を高能率で、容易にかつ高精度に行うことができる。
According to the embodiment of the present invention, the diaphragm portion 210 including the resin thin film 26 is provided on the adhesion surface side (C surface side or N surface side) of the reservoir 23 of the ink jet head 10 (droplet discharge head). The pressure fluctuation in the reservoir 23 can be suppressed, and good discharge characteristics can be obtained.
Since the defect detection method is used to detect the defect of the diaphragm portion 210 when the droplet discharge head 10 is manufactured, the excellent droplet protrusion head 10 having no defect in the pressure interference portion can be obtained. Can be provided. In this defect detection method, the defect portion A of the diaphragm portion 210 is detected by being enlarged using a process called immersion etching, so that the defect can be detected easily and accurately with high efficiency.

上記の説明では、静電駆動方式のインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)について述べたが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。
例えば、静電駆動方式以外の駆動方式によるインクジェットヘッドについても、本発明を適用することができる。圧電方式の場合は、電極基板に代えて、圧電素子を各吐出室の底部に接着すればよく、バブル方式の場合は各吐出室の内部に発熱素子を設ければよい。
また、上記の一実施の形態に係るインクジェットヘッド10は、図13に示すインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機EL表示装置の発光部分の形成、プリント配線基板製造装置にて製造する配線基板の配線部分の形成、生体液体の吐出(プロテインチップやDNAチップの製造)など、様々な用途の液滴吐出装置に適用することができる。また、上記のインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)を備えた液滴吐出装置は、液滴吐出時に発生するノズル11間の圧力干渉を防止して吐出特性が良好な液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置とすることができる。
In the above description, the electrostatic drive type ink jet head (droplet discharge head) has been described. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. .
For example, the present invention can be applied to an ink jet head using a driving method other than the electrostatic driving method. In the case of the piezoelectric method, a piezoelectric element may be bonded to the bottom of each discharge chamber instead of the electrode substrate, and in the case of the bubble method, a heating element may be provided inside each discharge chamber.
In addition to the ink jet printer shown in FIG. 13, the ink jet head 10 according to the above-described embodiment can be used to manufacture a color filter for a liquid crystal display and a light emitting portion of an organic EL display device by changing various droplets. It can be applied to a droplet discharge apparatus for various uses such as formation, formation of a wiring portion of a wiring board manufactured by a printed wiring board manufacturing apparatus, and discharge of a biological liquid (manufacture of a protein chip and a DNA chip). In addition, a liquid droplet ejection apparatus equipped with the above-described ink jet head (liquid droplet ejection head) is a liquid equipped with a liquid droplet ejection head that has good ejection characteristics by preventing pressure interference between the nozzles 11 that occurs during liquid droplet ejection. A droplet discharge device can be obtained.

本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. 図1のインクジェットヘッドの組立状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the assembly state of the inkjet head of FIG. 一実施の形態に係るインクジェットヘッドのリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir substrate of the inkjet head which concerns on one embodiment. 図3に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir | reserver board | substrate following FIG. 図4に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir substrate following FIG. 図5に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir | reserver board | substrate following FIG. 図6に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir substrate following FIG. 図7に続くリザーバ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of the reservoir substrate following FIG. 電極基板とキャビティ基板の製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process of an electrode substrate and a cavity board | substrate. 図9に続く製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process following FIG. 図10に続く製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process following FIG. インクジェットヘッドの完成までの製造工程の断面図。Sectional drawing of the manufacturing process until completion of an inkjet head. 本発明に係るインクジェットプリンタを示す斜視図。1 is a perspective view showing an ink jet printer according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズル基板、2 リザーバ基板、3 キャビティ基板、4 電極基板、10 インクジェットヘッド、11 ノズル孔、21 ノズル連通孔、22 供給口、23 リザーバ、23a リザーバ凹部、23b リザーバの底壁、25 金属薄膜、26 樹脂薄膜、27,35,45 インク供給孔、31 吐出室、32 振動板、41 個別電極、200 リザーバ基板となるシリコン基材(リザーバ基材)、202,203,204、206 マスク部材、210 ダイアフラム部、210a ダイアフラム部となる部分、211 空間部、A 樹脂薄膜の欠陥部、C キャビティ基板との接着面(一方の面と反対側の面)、N ノズル基板との接着面(一方の面)。   1 nozzle substrate, 2 reservoir substrate, 3 cavity substrate, 4 electrode substrate, 10 inkjet head, 11 nozzle hole, 21 nozzle communication hole, 22 supply port, 23 reservoir, 23a reservoir recess, 23b reservoir bottom wall, 25 metal thin film, 26 Resin thin film, 27, 35, 45 Ink supply hole, 31 Discharge chamber, 32 Vibration plate, 41 Individual electrode, 200 Silicon base material (reservoir base material) serving as reservoir substrate, 202, 203, 204, 206 Mask member, 210 Diaphragm part, 210a Diaphragm part, 211 space part, A defective part of resin thin film, C Adhering surface with cavity substrate (surface opposite to one surface), N Adhering surface with nozzle substrate (one surface) ).

Claims (7)

表面に下地となる金属薄膜が形成されその上に樹脂薄膜が形成されてダイアフラム部となる部分を有するシリコン基材を欠陥検出用のエッチング液に浸漬する工程と、
前記浸漬後に、前記金属薄膜のエッチング浸食の有無を検出して前記樹脂薄膜の欠陥部の有無を検出する工程とを、
備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法。
A step of immersing a silicon base material having a portion that becomes a diaphragm portion by forming a metal thin film as a base on the surface and forming a resin thin film thereon, in an etching solution for detecting defects;
After the immersion, detecting the presence or absence of etching erosion of the metal thin film to detect the presence or absence of a defective portion of the resin thin film,
A defect detection method for a diaphragm portion of a droplet discharge head, comprising:
前記金属薄膜のエッチング浸食の有無を顕微鏡によって検出することを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法。   2. A defect detection method for a diaphragm portion of a droplet discharge head according to claim 1, wherein the presence or absence of etching erosion of the metal thin film is detected by a microscope. 前記金属薄膜のエッチング浸食の有無を透過光及び反射光の何れかもしくは両方によって検出することを特徴とする請求項2記載の液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法。   3. A defect detection method for a diaphragm portion of a droplet discharge head according to claim 2, wherein the presence or absence of etching erosion of the metal thin film is detected by one or both of transmitted light and reflected light. 前記樹脂薄膜がパリレン薄膜であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法。   The defect detection method for a diaphragm portion of a droplet discharge head according to claim 1, wherein the resin thin film is a parylene thin film. 前記金属薄膜が白金薄膜またはクロム薄膜であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法。   The defect detection method for a diaphragm portion of a droplet discharge head according to claim 1, wherein the metal thin film is a platinum thin film or a chromium thin film. 前記欠陥検出用のエッチング液が60℃〜80℃に加熱した塩酸と硝酸との混合液からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドのダイアフラム部の欠陥検出方法。   6. The defect of the diaphragm portion of the droplet discharge head according to claim 1, wherein the defect detection etching solution is composed of a mixed solution of hydrochloric acid and nitric acid heated to 60 ° C. to 80 ° C. Detection method. 複数のノズル孔を有するノズル基板と、吐出室を有するキャビティ基板と、前記吐出室に連通するリザーバを有するリザーバ基板とを少なくとも備え、前記リザーバの内壁面に樹脂薄膜とその下地膜である金属薄膜とを備えたダイアフラム部を設けたダイアフラム部の欠陥検出方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記リザーバ基板になるシリコン基材の一方の面から前記リザーバとなるリザーバ凹部をウェットエッチングにより形成する工程と、
前記シリコン基材の一方の面と該一方の面と反対側の面のうち、前記リザーバ凹部の開口部以外の面をマスク部材で覆い、前記リザーバ凹部の内壁全体に下地膜として金属薄膜を形成し、前記金属薄膜の上にさらに前記樹脂薄膜を形成する工程と、
前記マスク部材を除去する工程と、
前記の請求項1から6のいずれかに記載のダイアフラム部の欠陥検出方法によって前記樹脂薄膜の欠陥部の有無を検出する工程と、
前記反対の面から前記樹脂薄膜が露出するまでシリコン基材をドライエッチングで除去して前記ダイアフラム部を形成する工程とを、
備えたことを特徴とするダイアフラム部の欠陥検出方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法。
A nozzle substrate having a plurality of nozzle holes, a cavity substrate having a discharge chamber, and a reservoir substrate having a reservoir communicating with the discharge chamber, and a resin thin film on the inner wall surface of the reservoir and a metal thin film that is an underlying film thereof A method for manufacturing a droplet discharge head using a defect detection method for a diaphragm portion provided with a diaphragm portion comprising:
Forming a reservoir recess serving as the reservoir from one surface of a silicon base material serving as the reservoir substrate by wet etching;
Of the one surface of the silicon substrate and the surface opposite to the one surface, the surface other than the opening of the reservoir recess is covered with a mask member, and a metal thin film is formed as a base film on the entire inner wall of the reservoir recess And further forming the resin thin film on the metal thin film,
Removing the mask member;
Detecting the presence / absence of a defect portion of the resin thin film by the defect detection method for a diaphragm portion according to any one of claims 1 to 6;
Removing the silicon substrate by dry etching until the resin thin film is exposed from the opposite surface, and forming the diaphragm part,
A method of manufacturing a droplet discharge head using a defect detection method for a diaphragm portion, comprising:
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