JP2009215099A - 陽極接合方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可動イオンを含むガラス板とこれを挟む金属板とを容易に良好に陽極接合することができる陽極接合方法を提供する。
【解決手段】可動イオンを含むガラス板を金属板で挟む挟み工程と、前記ガラス板を前記金属板で挟んだ状態で加熱する加熱工程と、加熱した状態で、前記金属板の間に交流電圧を印加する印加工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、陽極接合方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。

近年半導体などで培われた微細加工技術を用いて製造される微小な機械システム（ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）、マイクロマシンとも称される。）の注目度が高まっている。これらのマイクロマシンの中で、シリコン基板と可動イオンを含む硼珪酸ガラス基板と（以降、ガラス基板と称する。）を接触させ、この状態で陽極接合によりシリコンウエハとガラス基板とを接合する技術がある。

陽極接合方法として、複数のシリコン基板の間にガラス基板を挟んで陽極接合する装置がある（特許文献１参照）。この装置においては、ガラス基板をシリコン基板より少し大きくしておき、ガラス基板がシリコン基板と重なり合う部分より外側にはみ出ている部分に陰極を接触させて接合を行っている。
特開平１１−８７６１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の陽極接合方法では、ガラス基板の周辺部に電極を設けてある。このように周辺部に電極を接触させる場合、接触不良することなく十分に接触させるためには、ある程度の押圧力を加える必要がある。この押圧力をガラス基板の周辺部に加えた場合、力を加えた端部の反対側の接合面に浮きが生じたり、重ねた基板の位置にずれが生じたりする。

これに対応するために、押圧力を加えるガラス基板の反対側の面を押圧力に対抗する様に支持する部材を設けることも考えられるが、この部材の厚みを接合の都度ガラス基板の下の部材の厚みと合わせる調整が必要になり、作業が煩雑になる。

また、ガラス基板に設けた電極には、例えばナトリウム等が析出し、これを取り除くための煩雑な作業が必要となるため製造効率が低下する。また、ガラス基板の電気抵抗が高いため、電極から接合部分までの距離が遠くなるに従って電界が弱まるため静電力が低下し、互いに密着する力が弱まり接合に要する時間が長くなる若しくは接合できなくなる。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、可動イオンを含むガラス板とこれを挟む金属板とを容易に良好に陽極接合することができる陽極接合方法及びこの陽極接合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である。

上記の課題は、以下の構成により解決される。

１． 可動イオンを含むガラス板を金属板で挟む挟み工程と、
前記ガラス板を前記金属板で挟んだ状態で加熱する加熱工程と、
加熱した状態で、前記金属板の間に交流電圧を印加する印加工程と、を含むことを特徴とする陽極接合方法。

２． 前記交流電圧の周波数は、１Ｈｚ以上５ＭＨｚ以下であることを特徴とする１に記載の陽極接合方法。

３． 前記交流電圧の周波数は、１０Ｈｚ以上１ＭＨｚ以下であることを特徴とする２に記載の陽極接合方法。

４． １乃至３の何れか一項に記載の陽極接合方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記金属板は、シリコンからなるシリコン板であり、
前記挟み工程、前記加熱工程、前記印加工程を経て、前記ガラス板と前記シリコン板から液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。

本発明の陽極接合方法によれば、可動イオンを含むガラス板とこれを挟む金属板とを容易に良好に陽極接合することができる。また、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、可動イオンを含むガラス板とこれを挟むシリコン板とを容易に良好に陽極接合することができる。

本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。

本発明に係わる陽極接合方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法により製造される液滴吐出ヘッドについて説明する。

図２は液滴吐出ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッド１００（以下、記録ヘッド１００と称する。）の構成を分解斜視図（配線部は図示していない。）で示している。図２において、１は液滴吐出ヘッド用ノズルプレート（以下、ノズルプレートと称する。）、５は中間プレート、２はボディプレート、３は圧電素子、３０はインク供給路を模式的に示している。また、図３は、この記録ヘッド１００におけるノズルプレート１のＹ−Ｙ’、中間プレート５のＺ−Ｚ’及びボディプレート２のＸ−Ｘ’の位置で接合した状態での断面を模式的に示している（配線部は図示していない。）。

ノズルプレート１には、インク吐出のためのノズル孔１１を複数個配列してある。ノズル孔１１の液滴を吐出する吐出口を有する面（以降、吐出面と称する。）１３には撥液膜４５がある。中間プレート５には、ノズル孔１１に連通する中間貫通孔１２が設けてある。中間貫通孔１２の径は、ノズル孔１１の径より大きい。

また、ボディプレート２には、中間プレート５を介してノズルプレート１を貼り合わせることで、圧力室となる圧力室溝２４、インク供給路となるインク供給路溝２３及び共通インク室となる共通インク室溝２２、並びにインク供給口２１が形成されている。

そして、ノズルプレート１のノズル孔１１とボディプレート２の圧力室溝２４とを一対一で対応させ、間に中間プレート５を挟んで、ノズルプレート１とボディプレート２と貼り合わせることで流路ユニットＵが組み立てられる。

また、インク供給口２１に連通するようにインク供給路３０を結合してある。インク供給路３０と別途準備するインク貯蔵部（図示しない）とをパイプ（図示しない）で接続することで流路ユニットＵにインクを供給することができる。尚、以後、上記で説明に使用した圧力室溝、供給路溝、共通インク室溝の各符号はそれぞれ圧力室、供給路、共通インク室にも使用する。

図３が示す通り、流路ユニットＵに圧電素子３を、圧力室２４の容積を変化させてノズル孔１１から液滴を吐出させるアクチュエータとして、ボディプレート２のノズルプレート１を有する面と反対の各圧力室２４の底部２５の面に結合してある。ボディプレート２と圧電素子３との間には、全ての圧電素子３と電気的に接続される共通電極４０が設けてある。

図４は、記録ヘッド１００の圧電素子３を設けてある側の様子を示す図であって、圧電素子３を駆動するための配線部及びその周辺を示している。ボディプレート２の底面に、フレキシブル基板４２の一方の端部が固定されている。フレキシブル基板４２は、個別配線ＰＬと共通配線ＣＬを備えている。各圧電素子３に一対一で対応する個別配線ＰＬを全ての圧電素子３に接続し、共通配線を共通電極４０に接続する。共通電極４０とフレキシブル基板の共通配線との接続は、銀ペースト等の導電性接着剤ＣＰにより接続してある。また、フレキシブル基板の個別配線ＰＬと各圧電素子３との接続は、ワイヤボンディングによるワイヤＷで接続してある。

別途用意する圧電素子３の駆動回路（図示しない）にフレキシブル基板４２を接続し、共通配線ＣＬと個別配線ＰＬとの間に駆動パルス電圧を印加することで、各圧電素子３を独立して駆動することができる。駆動した圧電素子３から発生する振動が圧力室２４の底部２５に伝えられ、この底部２５の振動により圧力室２４内の圧力を変動させることで圧力室２４内の液体をノズル孔１１から液滴として吐出できる。

これまで説明した記録ヘッド１００を製造することに関して説明する。製造工程のフロー図を図５に示す。図５に沿って記録ヘッド１００の製造に関して適宜図面を参照しながら説明する。

（ノズルプレートの準備、ボディプレートの準備、中間プレートの準備）
図２に示す流路ユニットＵを構成するノズルプレート１、中間プレート５、ボディプレート２をそれぞれ製造する。ノズルプレート１とボディプレート２を成す材料はＳｉとし、中間プレート５を成す材料は、可動イオンを含む硼珪酸ガラス（以降、硼珪酸ガラスと称する。）である。中間プレート５を成す材料は、硼珪酸ガラスの他、アルミナ珪酸ガラスが挙げられるが、これらに限らず、後述の接合時の温度に耐え、電圧を印加した際にイオンに分離して移動するナトリウム、カリウム等の金属酸化物を含むガラスであれば良い。各プレートをこれらの材料とすることで陽極接合を容易に行うことができる。

ノズルプレート１にノズル孔１１を形成する方法、中間プレート５に中間貫通孔１２を形成する方法、ボディプレート２に圧力室溝２４等を形成する方法は、公知のフォトリソグラフィー技術（レジスト塗布、露光、現像）及びエッチング技術等を用いることができる。エッチング方法としては、ドライエッチングが好ましい。これらの方法により、ノズルプレート１、ボディプレート２及び中間プレート５を準備する。

図６は、ボディプレート２が第２のシリコン基板５３に８個の形成されている様子、中間プレート５がガラス基板５５に形成されている様子、及びノズルプレート１が第１のシリコン基板５１に形成されている様子を模式的に示している。

第２のシリコン基板５３、ガラス基板５５及び第１のシリコン基板５１それぞれに形成されているボディプレート２、中間プレート５、ノズルプレート１は、これらの基板を位置調整して重ね合わせて接合すると、図２に示す流路ユニットＵを８個構成可能なように、各基板に配置されている。尚、第２のシリコン基板５３、ガラス基板５５及び第１のシリコン基板５１の各基板に、重ね合わせ時に位置調整がしやすい様に十字等の位置合わせのための印を設けてもよい。

これら第２のシリコン基板５３、ガラス基板５５及び第１のシリコン基板５１は、この順に重ねて位置合わせをして接合し、接合の後ダイシングソー等で切り出しすることにより流路ユニットＵを８個得ることができる。

尚、３枚の基板を上記と逆の順に第１のシリコン基板５１、ガラス基板５５及び第２のシリコン基板５３として重ねて陽極接合をしても良い。

第１のシリコン基板５１、ガラス基板５５及び第２のシリコン基板５３は、陽極接合をする前に十分に洗浄して乾燥させ、接合面にゴミが無いようにするのが好ましい。また、洗浄及び乾燥するに先だって、第１のシリコン基板５１、ガラス基板５５及び第２のシリコン基板５３の各接合面は、各表面粗さを１０ｎｍ未満にするのが好ましい。具体的には、例えば各接合面をダイヤモンドペースト（粒径はおおよそ０．１μｍ〜０．３μｍの範囲）等を用いたバフ研磨等により研磨を行う。各接合面の表面粗さを、例えば１０ｎｍ未満にすることで、３枚のプレートをより良好に密着することができる。

ここで、表面粗さＲａは、例えば、触針式表面粗さ計Ｄｅｋｔａｋ３０３０（Ｓｌｏａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｅｅｃｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製、触針：ダイヤモンド製半径１２．５μｍ、針圧：０．０５ｍＮ）を使用して測定することができる。具体的には、任意の３箇所の各表面粗さを求め、その算術平均値として得ることができる。表面粗さを求める際の測定幅は３ｍｍとする。

（陽極接合）
次に、これまでに準備したノズルプレート１を形成した第１のシリコン基板５１、中間プレート５を形成したガラス基板５５、ボディプレート２を形成した第２のシリコン基板５３の３枚の基板を重ね合わせ、陽極接合して流路ユニットＵを形成する。この３枚の基板を重ね合わせた様子を図１（断面図）に示す。尚、図１においては、ノズルプレート１のノズル孔１１、中間プレート５の中間貫通孔１２、ボディプレート２の圧力室溝２４等は省略している。

図１に示す通り、固定台６１の上のベース電極６１ａ側から、第２のシリコン基板５３、ガラス基板５５、第１のシリコン基板５１の順に各接合する面を対向させ、接合することで流路ユニットＵが構成される様に位置関係を調整して重ね合わせる。固定台６１には、ヒーター（図示しない）が備えてあり、ベース電極６１ａの上に重ねて配置される基板を加熱することができる。

次に第１のシリコン基板５１に上電極６５を設け、上電極６５とベース電極６１ａとの間に交流電圧を印加して陽極接合を行う。図１において、７５は交流電源、７７はスイッチ（開いた状態）を示している。交流電源７５の一方の出力線はスイッチ７７を介して第１のシリコン基板５１に接触させた上電極６５に接続し、他方の出力線はベース電極６１ａに接続し、ガラス基板５５には何れの出力線も接続しない。

ガラス基板５５に電極を設ける必要がないため、電極付近に発生する析出物を除去する必要がなく、電極を設けるために必要な機械的強度が不要となるためガラス基板の厚みを薄くすることができる。また、ガラス基板に電極を設けるために、例えばガラス基板に重ねるシリコン基板の一部に切り欠きを設ける等が不要となってガラス基板やシリコン基板の形状の制約がなくなり、陽極接合を行う上でのそれぞれの基板形状の自由度が高くなる。更に、シリコン基板を介してガラス基板全体に電界を均一に印加できるので接合状態を均一にすることができる。

ベース電極６１ａ及び上電極６５は、例えばＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉやこれらの合金等の金属が挙げられるが、後述の加熱に対する耐熱性が良好で且つ導電性が良好なものであればこれらに限定されない。

陽極接合時は、各基板間に印加する交流電圧により発生する静電力により各基板が密着する力が働くため、各基板を固定台６１に対して押圧しなくても良い。

第１のシリコン基板５１に上電極６５を設ける位置は、ガラス基板５５に対して導電率が十分に大きいため、ノズルプレート１が形成されていない場所、特にノズル孔近傍等の液滴の吐出に影響を与えない場所であれば特に限定しない。

陽極接合を行う上で、主な条件として陽極接合温度と印加する交流電圧、及び交流電圧の周波数がある。陽極接合温度は、３５０℃から５５０℃の範囲が好ましい。固定台６１に備えてあるヒーターによる加熱によって、上述の温度範囲とすることで、ガラス基板５５の中のＮａ⁺等の可動イオンを移動可能にすることができる。

また、交流電圧（実効値）は、ガラス基板５５の中のＮａ⁺等の可動イオンの濃度によって若干異なるが、０．５ｋＶから２ｋＶの範囲が好ましい。０．５ｋＶ以下であると可動イオンの動きが遅く、接合に時間がかかってしまう。２ｋＶ以上では、高電圧に対する絶縁の確保だけでなく周囲の環境（たとえば湿度など）の条件によっては、接合する中間プレート５を貫通する形で放電が起こる場合があり、接合不良となる。

印加する交流電圧の周波数が低すぎると接合境界面に剥離の要因となる析出物が発生する。析出物は、ガラスに印加される電圧のマイナス側に発生し、ガラスのアルカリイオンが引き寄せられ高濃度となったもので接合境界付近のガラスは劣化した状態となっていると推測される。周波数を高くしてゆくと、析出物の発生が少なくなってゆく。これは電界の向きが頻繁に変わるため接合に係わる全体のアルカリイオン移動量が減ったため、あるいは析出場所が均一化され拡散したためと推察される。

周波数が高すぎると接合速度が低下し、製造効率が低下してしまう。これは、印加される電圧による電界方向の変化が速くなりすぎて静電力が低下し接合界面が密着しにくくなるためと推測される。また、定常的に放電が発生し、この放電現象により接合の進行を妨げられる。

印加する交流電圧の周波数が１Ｈｚ以上５ＭＨｚ以下の範囲は、上述の析出物の発生や放電の発生の影響が少なく接合を効率良く行うことができ、好ましい。更に、周波数が１０Ｈｚ以上１ＭＨｚ以下の範囲は、析出物の発生や放電の発生がなく接合をより効率良く行うことができ、より好ましい。

陽極接合は、陽極接合温度でガラス基板５５の中の可動イオンが高電界に引かれて移動拡散する現象であり、この現象が顕著なガラスが好ましい。好ましいガラスとしてテンパックス（登録商標）及びパイレックス（登録商標）がある。テンパックス（登録商標）及びパイレックス（登録商標）は、Ｎａ⁺を可動イオンとして持っており、Ｎａ₂Ｏが高温時にＮａ⁺とＯ^2-になって、Ｏ^2-が相手側に拡散することで接合が成立する。

また、接合する３枚のプレートの熱膨張係数が近いことが好ましい。例えば、上記のガラスの他に通称ソーダガラス（青板ガラスとも称する。）を用いてもＳｉプレートとの陽極接合は可能であるが、互いの熱膨張係数の差により、接合後の室温までの冷却過程で生じる応力により割れ等の破損が生じてしまう場合がある。

（洗浄）
次に、ボディプレート２、中間プレート５、ノズルプレート１を陽極接合した流路ユニットＵ、特に撥液膜４５を設けるノズルプレート１の吐出面１３を十分に、例えば超音波洗浄等を用いてＲＣＡ洗浄法等で清浄にする。清浄した吐出面に撥液膜４５を形成することで、吐出面１３に対する撥液膜４５の密着力を十分に確保することができ、耐久性を向上することができる。記録ヘッド稼働時に吐出面１３の清掃のためヘッドクリーナーで擦って拭いても撥液膜が容易に剥がれることがなくなり、良好な液滴の吐出性能を長期に亘って維持することができる。超音波洗浄後、更に酸素プラズマによるアッシング処理（酸素プラズマ処理とも称する。）を行ってもよい。

（撥液膜形成）
次に吐出面に設ける撥液膜に関して説明する。図３に示すノズルプレート１の吐出面１３に撥液膜４５を設ける。撥液膜４５を設けることで、ノズル孔１１から液体が吐出面１３に馴染むことによる染み出しや広がりを抑制することができる。具体的に撥液膜には、例えば液体が水性であれば撥水性を有する材料が用いられ、液体が油性であれば撥油性を有する材料が用いられる。一般に、ＦＥＰ（四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）、フッ素化シロキサン、フルオロアルキルシラン、アモルファスパーフルオロ樹脂等のフッ素樹脂等が用いられることが多く、塗布方法、真空蒸着方法、浸漬方法で吐出面１３に成膜する。撥液膜の厚みは、撥液膜の材料、形成方法により適宜決めればよい。

撥液膜４５は、ノズルプレート１の吐出面１３に直接成膜することができるが、撥液膜４５の密着性を向上させるために下地層、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）膜を介して成膜するのが好ましい。ＴＥＯＳ膜は、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳガスを用いて形成することができる。

尚、撥液膜４５を形成する際に、吐出口をマスキングするのが好ましい。マスキングすることで、撥液膜が吐出口を塞ぐことがなくなり、撥液膜の形成後に吐出口部分の撥液膜を除去することなく良好な吐出口を得ることができる。

（電極形成）
次に、洗浄が終わった流路ユニットＵの背面（ノズルプレート１がある側と反対側の面）の圧力室２４の位置に該当する部分（所謂振動板として機能する部分）に共通電極４０を設ける（図３及び図４参照）。共通電極４０は、この上に接して設ける全ての圧電素子３に電圧を印加して駆動するための一方の電極となる。この共通電極４０を成す材料は、電極となる材料であれば特に限定することはなく、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇが挙げられる。また、密着性を良くするためのＣｒ等の下地層を設けてもよい。共通電極４０を形成する方法は、特に限定することはなく、例えば公知のスパッタリングや真空蒸着がある。

（圧電素子結合）
次に、共通電極４０の上に別途用意する圧電素子３を結合する。圧電素子３に電圧を印加する２つの面には、予めＡｕ等の電極が設けてあり、この電極の一方の面を銀ペースト等の導電性接着剤を用いて共通電極４０に結合する。

（配線）
次に、流路ユニットＵに結合した各圧電素子３に電圧を供給するための配線を行う。図４に示す様なフレキシブル基板４２を流路ユニットＵの背面に接着剤等で固定する。フレキシブル基板４２は、共通電極４０に接続する共通配線ＣＬと各圧電素子３に接続する個別配線ＰＬとを含んでいる。共通配線ＣＬは、銀ペースト等の導電性接着剤ＣＰで共通電極４０と電気的に接続し、各圧電素子３と個別配線ＰＬとは、例えばＡｕ線をワイヤＷとしたワイヤボンディングにて接続する。

（インク供給路結合）
流路ユニットＵに開口しているインク供給口２１にインクを供給するためのインク供給路３０を接着剤等で結合する。インク供給路３０を流路ユニットＵに設けることで、インク供給路３０と別途設けるインク貯蔵部（図示しない）とをパイプで接続することができ、流路ユニットＵにインクを供給することができる。

本実施形態では、陽極接合方法として、液滴吐出ヘッドの製造方法を例にガラス基板に金属としてシリコンを陽極接合しているが、シリコンの代わりに、アルミニウム、コバルト等としてもこれまで説明した通り図１に示すように配置して陽極接合をすることができる。

図２に示す記録ヘッド１００を製造した。記録ヘッド１００には、図４で示すフレキシブル基板４２を設け、フレキシブル基板４２と全ての圧電素子３とを電気的に接続し駆動可能とした。これに関して図５に示すフロー図に沿って図１、２、３、４、６を適宜参照しながら説明する。
（ノズルプレートを準備する工程、ボディプレートを準備する工程、中間プレートを準備する工程）
図２に示すノズルプレート１、中間プレート５、ボディプレート２を公知のフォトリソグラフィー技術（レジスト塗布、露光、現像）とエッチング技術を用いて形成し各８個を準備した。ノズルプレート１及びボディプレート２は、それぞれの厚みを３００μｍ及び５００μｍ、直径３インチの第１及び第２のシリコン基板５１、５３を使用した。ノズルプレート１には、直径φ１５μｍのノズル孔１１を１２８個設けた。ボディプレート２には、ノズル孔１１に対応する圧力室となる圧力室溝２４、インク供給路となるインク供給路溝２３及び共通インク室となる共通インク室溝２２、並びにインク供給口２１を形成した。中間プレート５は、厚み３５０μｍ、直径３インチのテンパックス（登録商標）ガラスをガラス基板５５として、直径φ６０μｍの中間貫通穴をノズル孔１１に連通するように１２８個設けた。

各基板に図６に示すように、ノズルプレート１、中間プレート５、ボディプレート２を各８個ずつ形成した。各基板５１、５５、５３におけるノズルプレート１、中間プレート５、ボディプレート２それぞれ位置は、各基板を図１に示す通りに重ねて接合することにより流路ユニットＵを形成することができる様に配置されている。
（接合）
次に、ノズルプレート１と中間プレート５とボディプレート２とを陽極接合法を用いて接合した。陽極接合するために、それぞれの接合面をダイヤモンドペーストを用いたバフ研磨により研磨し、各接合面の表面粗さＲａを１０ｎｍ未満とした。表面粗さＲａの測定は、触針式表面粗さ計Ｄｅｋｔａｋ３０３０（Ｓｌｏａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｅｅｃｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製、触針：ダイヤモンド製半径１２．５μｍ、針圧：０．０５ｍＮ）を使用した。測定幅を３ｍｍとし、任意の３箇所で表面粗さを測定し、この算術平均値を表面粗さＲａとした。

次に、研磨を完了したノズルプレート１と中間プレート５とボディプレート２を備えた第１のシリコン基板５１、ガラス基板５５及び第２のシリコン基板５３を十分に洗浄・乾燥した。この後、図１に示す様にヒーター（図示しない）を備えた固定台６１の上にベース電極６１ａを設け、このベース電極６１ａの上に順に第２のシリコン基板５３、ガラス基板５５、第１のシリコン基板５１を位置調整を行って重ね合わせた。

次に、第１のシリコン基板５１の上に上電極６５を載せた。交流電源７５の一方の出力線はスイッチ７７を介して第１のシリコン基板５１に載せた上電極６５に接続し、他方の出力線はベース電極６１ａに接続した。

ヒーターにより接合部が４００℃に加熱し、この温度を維持した状態で交流電源７５を用いて電圧１ｋＶを３０分間印加し、陽極接合を行った。交流電圧の周波数は、以降の表１に示す交流周波数を０．５Ｈｚから２０ＭＨｚ範囲で１１種類変化させた。具体的には、第１のシリコン基板５１、ガラス基板５５及び第２のシリコン基板５３の３枚を１組として、交流周波数１１種類の設定に対してそれぞれ５組の陽極接合を行った。
（超音波洗浄）
次に陽極接合を完了したボディプレート２、中間プレート５、ノズルプレート１で構成される流路ユニットＵを超音波洗浄した。超音波洗浄は次の通りに行った。
（１）高周波超音波洗浄器（周波数０．７ＭＨｚ）の液槽に７０℃のアルカリ洗浄液を満たし、この洗浄液槽に流路ユニットＵを１５分間浸漬した。
（２）高周波超音波洗浄器（周波数０．７ＭＨｚ）の液槽に７０℃の純水を満たしアルカリ洗浄液から取りだした流路ユニットＵを純水槽に１０分間浸漬した。

次に、純水槽から取りだした流路ユニットＵを７０℃のオーブンに６０分間入れ乾燥させた。次に、オーブンから取りだした流路ユニットＵを酸素プラズマ（高周波電力３００Ｗ）中に３０分間置いて、アッシング処理を行った。
（撥液膜形成）
次に、撥水膜の下地膜としてＴＥＯＳ膜を設けた。ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法により、流路ユニットＵを構成するノズルプレート１の吐出面に厚み１μｍのＴＥＯＳ膜を設けた。

次に、ＴＥＯＳ膜の上に撥水膜として厚み４０ｎｍのフッ素化シロキサン系撥水膜であるメルク社の撥水性蒸着材料「Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ ＷＲ１：パーフルオロアルキルシラン」を真空蒸着法により形成した。
（電極形成）
次に、図４で示す様にＡｌからなる共通電極４０をスパッタ法により設けた後、共通電極４０の上に銀ペーストからなる導電性接着剤を用いて圧電素子３を接着した。

次に、流路ユニットＵにフレキシブル基板４２を接着した。このフレキシブル基板４２の共通配線ＣＬと共通電極４０とを銀ペーストからなる導電性接着剤ＣＰで電気的に接続し、個別配線ＰＬと各圧電素子３の電極とをＡｕ線をワイヤＷとしてワイヤボンディングにて電気的に接続した。

（圧電素子結合、配線、インク供給路結合）
次に、流路ユニットＵにインク供給路３０を接着剤にて結合した。以上により記録ヘッド１００を完成した。完成した記録ヘッド１００のフレキシブル基板４２に、別途用意した圧電素子３を駆動する駆動回路を接続し、インク供給路３０とインク貯蔵部とをパイプで接続し、インク（水溶性）が吐出できるようにした。
（試験及び評価）
印加した交流電圧の周波数が１１種類で、各５組４０個の記録ヘッド１００を用いて、それぞれ１０００万回インクの吐出を行った。記録ヘッド１００においては、試験当初と試験終了後で接合部に関する不具合（例えば、貼り合わせ部分からのインク漏れ等）の有無を確認した。各種類で総個数４０個に対して、不具合がない良品率が９５％以上であったものを◎印、７０％以上９５％未満のものを○印、接合はできたが良品率が７０％未満のものを△印として表１の評価欄に示す。

これまで説明した記録ヘッドの製造、試験及び評価において、陽極接合条件の接合部の温度及び印加電圧のみを（１）接合部の温度を３５０℃、電圧１．５ｋＶ、（２）接合部の温度を５００℃、電圧０．５ｋＶ、に変更し、（１）、（２）それぞれの条件で更に製造、試験及び評価を行った。その結果、表１と同じであった。

表１の結果より、印加する交流電圧の周波数が０．５Ｈｚ以上２０ＭＨｚ以下の範囲において陽極接合を行うことができ、周波数が１Ｈｚ以上５ＭＨｚ以下の範囲において実用的と考えられる陽極接合を行うことができることが確認できた。更に、１０Ｈｚ以上１ＭＨｚ以下の範囲においてはより確実に陽極接合を行うことができることが確認できた。

陽極接合を説明する図である。 液滴吐出ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。 インクジェット式記録ヘッドの断面を示す図である。 インクジェット式記録ヘッドの圧電素子３を駆動するための配線部及びその周辺を示す図である。 インクジェット式記録ヘッドの製造工程のフローを示す図である。 ボディプレート、中間プレート、ノズルプレートそれぞれ複数個がシリコン基板、ガラス基板に形成されている様子を示す図である。

符号の説明

１００ 記録ヘッド
１ ノズルプレート
２ ボディプレート
３ 圧電素子
５ 中間プレート
１１ ノズル孔
１２ 中間貫通孔
１３ 吐出面
２１ インク供給口
２２ 共通インク室溝
２３ インク供給路溝
２４ 圧力室溝
３０ インク供給路
４０ 共通電極
４２ フレキシブル基板
４５ 撥液膜
５１ 第１のシリコン基板
５３ 第２のシリコン基板
５５ ガラス基板
６１ 固定台
６１ａ ベース電極
６５ 上電極
７５ 交流電源
７７ スイッチ
ＣＬ 共通配線
ＣＰ 導電性接着剤
ＰＬ 個別配線
Ｕ 流路ユニット
Ｗ ワイヤ

Claims (4)

1. 可動イオンを含むガラス板を金属板で挟む挟み工程と、
   前記ガラス板を前記金属板で挟んだ状態で加熱する加熱工程と、
   加熱した状態で、前記金属板の間に交流電圧を印加する印加工程と、を含むことを特徴とする陽極接合方法。
2. 前記交流電圧の周波数は、１Ｈｚ以上５ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項１に記載の陽極接合方法。
3. 前記交流電圧の周波数は、１０Ｈｚ以上１ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項２に記載の陽極接合方法。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の陽極接合方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記金属板は、シリコンからなるシリコン板であり、
   前記挟み工程、前記加熱工程、前記印加工程を経て、前記ガラス板と前記シリコン板から液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。

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