JP2011131466A

JP2011131466A - Substrate for inkjet recording head, recording head and recording apparatus

Info

Publication number: JP2011131466A
Application number: JP2009292123A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Sato; 久佐藤
Original assignee: Canon Finetech Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-07-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate for an inkjet recording head preventing the life thereof from becoming short, and also, preventing individual electrode wires adjacent to each other from being short-circuited, due to heater disconnection, and to provide a recording head and a recording apparatus. <P>SOLUTION: The surface facing a heat generation part 12, of individual electrode wires, and both side surfaces of the individual electrode wires are covered with a barrier metal 15b. Regarding the individual wires 15, the cross-section perpendicular to the extending direction of the individual wire is rectangular, and the top surface facing the electrothermal converter, of the individual electrode wire, and the both side surfaces continued from the top surface of the individual electrode wire are covered with the metal whose melting point at 1 atm. is ≥1500°C. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、紙、プラスチックシート、布、物品等を包含する記録媒体（以下、「紙」と称する）に対してインク、機能性液体等（以下、「インク」と称する）を吐出することにより文字、記号、画像等（以下、「画像」と称する）の記録、印刷等（以下、代表的に「記録」と称する）を行うインクジェット記録ヘッドを構成するための基体、その基体を用いて構成される記録ヘッド、およびその記録ヘッドが装着される記録装置に関する。 The present invention discharges ink, functional liquid, etc. (hereinafter, referred to as “ink”) onto a recording medium (hereinafter, referred to as “paper”) including paper, plastic sheet, cloth, article, and the like. Substrate for constituting an ink jet recording head for recording, printing, etc. (hereinafter, typically referred to as “record”) of characters, symbols, images, etc. (hereinafter referred to as “image”), and a configuration using the substrate The present invention relates to a recording head and a recording apparatus to which the recording head is attached.

従来、インクジェット記録装置は記録ヘッドからインクを微小な滴として吐出口から高速で吐出することにより、高精細な画像の高速記録を行うことができるという特徴を有している。特にインクを吐出するために利用されるエネルギー発生手段として電気熱変換体を用い、この電気熱変換体が発生する熱エネルギーによって生じるインクの発泡を利用してインクを吐出する方式のインクジェット装置は、一般的に広く用いられている。このようなインクジェット記録装置は、画像の高精細性、高速記録性、記録ヘッドおよび装置の小型化やカラー化などにおいて優れ、これらの装置性能に関する市場の要求は年々大きくなっており、これに応じてインクジェット装置の各種の改良が進められている。 Conventionally, an ink jet recording apparatus has a feature that high-definition images can be recorded at high speed by ejecting ink from a recording head as fine droplets at high speed from an ejection port. In particular, an ink jet apparatus using an electrothermal converter as an energy generating means used for ejecting ink and ejecting ink by using foaming of ink generated by thermal energy generated by the electrothermal converter is as follows. Generally used widely. Such an ink jet recording apparatus is excellent in high-definition and high-speed recording of images, downsizing and colorization of recording heads and apparatuses, and the market demand for these apparatus performances is increasing year by year. Various improvements of the ink jet apparatus are underway.

インクジェット記録に使用される記録ヘッドは、基板上に複数の吐出口が形成され、その基板上には、各吐出口よりインクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子が各吐出口毎に設けられている。電気熱変換素子は、発熱抵抗体と、発熱抵抗体に電力を供給するための電極配線およびこれらを保護する絶縁膜を備えている。また、吐出口と繋がる各インク流路は、複数の流路壁を基板上に形成し、インク供給口が形成された天板と流路壁とが接合されることで形成される（この電気熱変換素子とインク流路とを合わせて以下ではノズルともいう）。 A recording head used for inkjet recording has a plurality of ejection openings formed on a substrate, and an electrothermal conversion element that generates thermal energy used to eject ink from each ejection opening is formed on the substrate. It is provided for each discharge port. The electrothermal conversion element includes a heating resistor, an electrode wiring for supplying power to the heating resistor, and an insulating film for protecting them. Each ink flow path connected to the ejection port is formed by forming a plurality of flow path walls on the substrate and joining the top plate on which the ink supply port is formed and the flow path wall (this electric Hereinafter, the heat conversion element and the ink flow path are also referred to as a nozzle).

各インク流路は、その吐出口と反対側の端部が共通液室と連通しており、この共通液室に不図示のインクタンクから供給されるインクが貯留される。共通液室に供給されたインクは、ここから各インク流路に導かれ、吐出口近傍でメニスカスを形成して保持される。この時、電気熱変換素子を選択的に駆動させることにより、その発生するエネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激に加熱して膜沸騰を生じさせ、これにより発生した気泡の成長に伴う圧力によってインクを吐出させる。 Each ink channel has an end opposite to the ejection port communicating with the common liquid chamber, and ink supplied from an ink tank (not shown) is stored in the common liquid chamber. The ink supplied to the common liquid chamber is guided from here to each ink flow path, and is held in a meniscus form in the vicinity of the ejection port. At this time, by selectively driving the electrothermal conversion element, the ink generated on the heat acting surface is rapidly heated by using the generated energy to cause film boiling, which causes the bubble to grow. Ink is ejected by the accompanying pressure.

図１０は、従来のインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）における基板のインク流路に相当する部分を示した図であり、図１１は図１０のＣ−Ｃ’における断面図である。また図１２は、図１０の状態から流路壁を除いた状態を示した図であり、図１３は、図１２のＤ−Ｄ’における断面図である。図１１における記録ヘッドの基板は、シリコン基板６０上に熱酸化膜からなる蓄熱層６１と、蓄熱を兼ねるＳｉＯ層、ＳｉＮ層などからなる絶縁層６２と、発熱抵抗層と、Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ等の電極配線と、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる保護層６３と、発熱抵抗層の発熱に伴う化学的、物理的衝撃から保護層を守るための耐キャビテーション層６４と、を備えている。また、その基板の表面には、発熱抵抗層６５で発生した熱をインクに作用させるための発熱作用部が形成されている。ここで、発熱抵抗層６５に設けられた電気熱変換素子は、共通電極配線６６と個別電極配線６７とに繋がっており、図１０および図１１に示した基板の構成では、共通電極配線６６と個別電極配線６７とは、同じ層に設けられている。具体的には、共通電極配線６６と個別電極配線６７とが基板上に交互に設けられており、電気熱変換素子同士の間に共通電極配線６６が配置されている。しかし今日では、電気熱変換素子を微小化し、更に液流路を高密度化に構成することにより吐出する液滴を小さくする小ドット化が求められている。図１０および図１１に示した基板の構成では、電気熱変換素子の間に電極配線を配置するスペースが必要となり実装密度を高密度化する際に制約を受ける。 10 is a view showing a portion corresponding to an ink flow path of a substrate in a conventional ink jet recording head (hereinafter also simply referred to as a recording head), and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. . 12 is a view showing a state in which the channel wall is removed from the state of FIG. 10, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line D-D ′ of FIG. The recording head substrate in FIG. 11 has a heat storage layer 61 made of a thermal oxide film on a silicon substrate 60, an insulating layer 62 made of an SiO layer, SiN layer, etc. that also serves as heat storage, a heating resistance layer, Al, Al-Si. , Al—Cu, etc., a protective layer 63 made of SiO film, SiN film, etc., and a cavitation-resistant layer 64 for protecting the protective layer from chemical and physical impacts caused by heat generation of the heat generating resistance layer. I have. Further, a heat generating portion for causing heat generated in the heat generating resistance layer 65 to act on the ink is formed on the surface of the substrate. Here, the electrothermal conversion element provided in the heating resistor layer 65 is connected to the common electrode wiring 66 and the individual electrode wiring 67. In the substrate configuration shown in FIGS. The individual electrode wiring 67 is provided in the same layer. Specifically, the common electrode wiring 66 and the individual electrode wiring 67 are alternately provided on the substrate, and the common electrode wiring 66 is disposed between the electrothermal conversion elements. However, today, there is a demand for smaller dots that reduce the size of the ejected liquid droplets by miniaturizing the electrothermal conversion element and further increasing the density of the liquid flow path. In the configuration of the substrate shown in FIG. 10 and FIG. 11, a space for arranging the electrode wiring is required between the electrothermal conversion elements, which is restricted when the mounting density is increased.

特許文献１では、電極配線のリターン部分を絶縁層の下側に導電層として這わせることで高密度化を図っている。図１４は、特許文献１における一実施形態のインクジェット記録ヘッドの基体の概略断面図であり、図１５はその平面図を示した図である。この構成では、電極のリターン部分を絶縁層８２の下側にベタ状に共通電極配線８１として設けている。しかしながら、電極のリターン部分を絶縁層８２の下側にベタ状に共通電極配線８１として這わせた場合、絶縁層８２の下側にベタ状に這わせた第１の配線層が、おのずと共通電極配線８１となり、個別電極配線８３が第２の配線層となる。一方、同一基板内に形成されるヒーター駆動回路に繋がる個別電極配線は第１の配線層で形成される。そのため、ヒーター８０に繋がる第２の配線層の個別電極配線８３とヒーター駆動回路に繋がる第１の配線層の個別電極配線とを繋ぐためには、スルーホ−ル８４を介して絶縁層８２を挟んで第１の配線層と第２の配線層とを繋げる必要があり高密度化の妨げとなる。そこで、電極配線のリターン部分を絶縁層８２の下側に這わせる場合は、特許文献１における他の実施形態のように電極配線のリターン部分を絶縁層８２の下側にベタ状の導電層ではなく電極配線として配置し、それをヒーター８４の個別電極配線として用いている。 In Patent Document 1, the return portion of the electrode wiring is arranged as a conductive layer below the insulating layer to increase the density. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a substrate of an ink jet recording head according to an embodiment in Patent Document 1, and FIG. 15 is a plan view thereof. In this configuration, the return portion of the electrode is provided as a common electrode wiring 81 in a solid shape below the insulating layer 82. However, when the return portion of the electrode is arranged as a common electrode wiring 81 in a solid shape under the insulating layer 82, the first wiring layer arranged in a solid shape under the insulating layer 82 is naturally a common electrode. The wiring 81 and the individual electrode wiring 83 become the second wiring layer. On the other hand, the individual electrode wiring connected to the heater driving circuit formed in the same substrate is formed by the first wiring layer. Therefore, in order to connect the individual electrode wiring 83 of the second wiring layer connected to the heater 80 and the individual electrode wiring of the first wiring layer connected to the heater driving circuit, the insulating layer 82 is sandwiched through the through hole 84. Therefore, it is necessary to connect the first wiring layer and the second wiring layer, which hinders high density. Therefore, when the return portion of the electrode wiring is placed below the insulating layer 82, the return portion of the electrode wiring is placed below the insulating layer 82 in a solid conductive layer as in another embodiment of Patent Document 1. Instead, it is arranged as an electrode wiring and used as an individual electrode wiring of the heater 84.

図１６は、特許文献１における他の実施形態のインクジェットヘッド基体の概略断面図を示した図であり、図１７は図１６の概略平面図を示した図である。また、特許文献１における他の実施形態では、下側の電極配線９０の上面にバリアメタル９１として高融点金属を積層させている。これは、ヒーター８０の下側に設ける電極配線９０において、ヒーター８０の熱によるエレクトロマイグレーションにより、電極配線９０を構成するアルミニウムの表面にヒロックが生じる。そのヒロックの成長でヒーター８０上の発泡面に凸部が出来て、その部分にキャビテーションの力が集中し、断線が起こるのを防止するためである。 FIG. 16 is a diagram showing a schematic cross-sectional view of an inkjet head substrate according to another embodiment in Patent Document 1. FIG. 17 is a diagram showing a schematic plan view of FIG. In another embodiment in Patent Document 1, a refractory metal is laminated as a barrier metal 91 on the upper surface of the lower electrode wiring 90. This is because, in the electrode wiring 90 provided on the lower side of the heater 80, hillocks are generated on the surface of aluminum constituting the electrode wiring 90 due to electromigration due to the heat of the heater 80. This is because the hillock grows to form a convex portion on the foamed surface on the heater 80, and the cavitation force concentrates on that portion to prevent disconnection.

特許第３３１１１９８号公報Japanese Patent No. 3311198

特許文献１における他の実施形態のように電極配線のリターン部分を絶縁層の下側に個別電極配線として這わせる構成では、絶縁層の下側の個別電極配線の上面にバリアメタルとして高融点金属を積層させることで、ヒロックの成長を抑えている。しかし、特許文献１の構成では、そのヒロックの成長によってヒーター上の発泡面に凸部が出来るのを防ぐことはできるが、個別電極配線の壁面（側面）にはバリアメタルがないため、壁面に発生するヒロックは防ぐことはできない。そのため、この壁面にヒロックが発生し、そのヒロックがさらに成長すると隣接する個別電極配線と短絡を起こしてしまう。 In the configuration in which the return portion of the electrode wiring is provided as an individual electrode wiring below the insulating layer as in another embodiment in Patent Document 1, a refractory metal is used as a barrier metal on the upper surface of the individual electrode wiring below the insulating layer. By stacking, hillock growth is suppressed. However, in the configuration of Patent Document 1, it is possible to prevent convex portions from being formed on the foamed surface on the heater due to the growth of the hillocks. However, since there is no barrier metal on the wall surface (side surface) of the individual electrode wiring, The hillocks that occur cannot be prevented. Therefore, a hillock is generated on this wall surface, and when the hillock grows further, a short circuit occurs with an adjacent individual electrode wiring.

よって本発明は、ヒーターの断線による寿命の短期化および隣接する個別電極配線の短絡を防止することが可能なインクジェット記録ヘッド用基体、記録ヘッドおよび記録装置を実現することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to realize an ink jet recording head substrate, a recording head, and a recording apparatus capable of preventing a short life due to a heater disconnection and a short circuit between adjacent individual electrode wirings.

そのため、本発明のインクジェット記録ヘッド用基体は、基板の上に設けられ、液体に熱エネルギーを供給するための電気熱変換体と、前記基板の上で前記基板と前記電気熱変換体との間に設けられ、前記電気熱変換体と電気的に接続された、断面が四角形状の個別電極配線と、前記基板の上に設けられ、前記電気熱変換体と電気的に接続された共通電極配線と、を備えたインクジェット記録ヘッド用基体において、前記個別配線は、当該個別配線の延在する方向と直交する断面が四角形状であり、前記個別電極配線における前記電気熱変換体と対向する上面、および該上面と繋がった両側面が、１気圧のもとにおける融点が摂氏１５００度以上である金属で覆われていることを特徴とする。 Therefore, the inkjet recording head substrate of the present invention is provided on a substrate, and an electrothermal transducer for supplying thermal energy to the liquid, and between the substrate and the electrothermal transducer on the substrate. And an individual electrode wiring having a quadrangular cross section, which is electrically connected to the electrothermal converter, and a common electrode wiring which is provided on the substrate and electrically connected to the electrothermal converter And the individual wiring has a quadrangular cross section perpendicular to the direction in which the individual wiring extends, and the upper surface of the individual electrode wiring that faces the electrothermal transducer, And both side surfaces connected to the upper surface are covered with a metal having a melting point of 1500 ° C. or more under 1 atm.

また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出することで記録を行うインクジェット記録ヘッドであり、前記インクジェット記録ヘッド用基体を備えていることを特徴とする。 The ink jet recording head of the present invention is an ink jet recording head that performs recording by discharging ink, and includes the base for the ink jet recording head.

また、本発明のインクジェット記録装置は、記録媒体に対してインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であり、前記インクジェット記録ヘッドを備えていることを特徴とする。 The ink jet recording apparatus of the present invention is an ink jet recording apparatus that performs recording by discharging ink onto a recording medium, and includes the ink jet recording head.

本発明によれば、インクジェット記録ヘッド用基体は、個別電極配線における電気熱変換体と対向する上面、およびその上面と繋がった両側面が、１気圧のもとにおける融点が摂氏１５００度以上である金属で覆われている。これによって、ヒーターの断線による寿命の短期化および隣接する個別電極配線の短絡を防止することが可能なインクジェット記録ヘッド用基体を実現することができる。 According to the present invention, the substrate for an ink jet recording head has a melting point of 1500 degrees Celsius or higher at 1 atm on the upper surface of the individual electrode wiring facing the electrothermal transducer and both side surfaces connected to the upper surface. Covered with metal. As a result, it is possible to realize an ink jet recording head substrate that can shorten the life due to the disconnection of the heater and prevent a short circuit between adjacent individual electrode wirings.

また、本発明によれば、インクジェット記録ヘッドは、上記インクジェット記録ヘッド用基体を備えている。これによって、ヒーターの断線による寿命の短期化および隣接する個別電極配線の短絡を防止することが可能なインクジェット記録ヘッドを実現することができる。 According to the invention, an ink jet recording head includes the ink jet recording head substrate. As a result, it is possible to realize an ink jet recording head that can shorten the life due to the disconnection of the heater and prevent a short circuit between adjacent individual electrode wirings.

また、本発明によれば、インクジェット記録装置は、上記インクジェット記録ヘッドを備えている。これによって、ヒーターの断線による寿命の短期化および隣接する個別電極配線の短絡を防止することが可能なインクジェット記録装置を実現することができる。 According to the invention, an ink jet recording apparatus includes the ink jet recording head. As a result, it is possible to realize an ink jet recording apparatus that can shorten the life due to the disconnection of the heater and prevent a short circuit between adjacent individual electrode wirings.

液体吐出ヘッドを具えた液体吐出装置の内部構造を示す正面図である。It is a front view which shows the internal structure of the liquid discharge apparatus provided with the liquid discharge head. 液体吐出ヘッドを分解した状態を示す分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view showing a state in which the liquid ejection head is disassembled. 本発明のインクジェット記録ヘッド用基体を示した概略平面図である。1 is a schematic plan view showing a substrate for an ink jet recording head of the present invention. 図３のインクジェット記録ヘッド用基体のＡ−Ａ’における断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the ink jet recording head substrate of FIG. 3. 図３のインクジェット記録ヘッド用基体の流路壁を取り去った状態を示した図である。FIG. 4 is a view showing a state in which a flow path wall of the ink jet recording head substrate of FIG. 3 is removed. 図５のインクジェット記録ヘッド用基体のＢ−Ｂ’における断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of the ink jet recording head substrate of FIG. 5. （ａ）から（ｔ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基体を作製する各行程を示した図である。(A) to (t) are diagrams showing respective steps for producing the ink jet recording head substrate of the present embodiment. 他の実施形態のインクジェット記録ヘッド用基体の断面図である。It is sectional drawing of the base | substrate for inkjet recording heads of other embodiment. （ａ）から（ｔ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基体を作製する各行程を示した図である。(A) to (t) are diagrams showing respective steps for producing the ink jet recording head substrate of the present embodiment. 従来のインクジェット記録ヘッドにおける基板のインク流路に相当する部分を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a portion corresponding to an ink flow path of a substrate in a conventional inkjet recording head. 図１０のＣ−Ｃ’における断面図である。It is sectional drawing in C-C 'of FIG. 図１０の基板から流路壁を除いた状態を示した図である。It is the figure which showed the state which removed the flow-path wall from the board | substrate of FIG. 図１２のＤ−Ｄ’における断面図である。It is sectional drawing in D-D 'of FIG. 特許文献１における一実施形態のインクジェット記録ヘッドの基体の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a substrate of an ink jet recording head according to an embodiment in Patent Document 1. FIG. 図１４の平面図を示した図である。It is the figure which showed the top view of FIG. 特許文献１における他の実施形態のインクジェットヘッド基体の概略断面図を示した図である。It is the figure which showed the schematic sectional drawing of the inkjet head base | substrate of other embodiment in patent document 1. FIG. 図１６の概略平面図を示した図である。It is the figure which showed the schematic plan view of FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、液体吐出ヘッド１１０を具えた液体吐出装置（以下、インクジェット記録装置ともいう）１１１の内部構造を示す正面図である。図中の液体吐出装置１１１は、複数の液体吐出ヘッド１１０、各液体吐出ヘッド１１０に対応する個別の回復ユニット１１２、液体を収納するカートリッジ１１３、記録媒体搬送部１１４、オペレーションパネル部１１５、給紙部１１６等を備えている。なお、ここでいう液体とは、インクや画像形成に用いられる処理液等を含むものである。 FIG. 1 is a front view showing an internal structure of a liquid ejection apparatus (hereinafter also referred to as an ink jet recording apparatus) 111 having a liquid ejection head 110. The liquid ejection apparatus 111 in the figure includes a plurality of liquid ejection heads 110, individual recovery units 112 corresponding to the liquid ejection heads 110, cartridges 113 for storing liquids, a recording medium transport unit 114, an operation panel unit 115, a paper feed Part 116 and the like. In addition, the liquid here includes an ink, a treatment liquid used for image formation, and the like.

図２は、液体吐出ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）１１０を分解した状態を示す分解斜視図である。ヒータボード１０１は、セラミック製のベースプレート１００によって支持されており、そのヒータボード１０１をベースプレート１００と挟む形で配線基板１０２が配置されている。このヒータボード１０１から液体に対して熱エネルギーが供給されることで、液体が吐出される構成となっている。そして、ヒータボード１０１の凹部に形成されたヒーター２と配線基板１０２上の端子とは各々の配線に対応してワイヤボンディングにより電気的に接続されている。この記録ヘッド１１０から、熱エネルギーの作用によって、記録媒体に対して液体を吐出することで記録が行われる。 FIG. 2 is an exploded perspective view showing a state in which the liquid ejection head (hereinafter also simply referred to as a recording head) 110 is disassembled. The heater board 101 is supported by a ceramic base plate 100, and the wiring board 102 is disposed so as to sandwich the heater board 101 with the base plate 100. By supplying thermal energy from the heater board 101 to the liquid, the liquid is discharged. And the heater 2 formed in the recessed part of the heater board 101 and the terminal on the wiring board 102 are electrically connected by wire bonding corresponding to each wiring. Recording is performed by ejecting liquid from the recording head 110 to the recording medium by the action of thermal energy.

図３は、本発明の実施形態のインクジェット記録ヘッド用基体を示した概略平面図である。また、図４は、図３に示したインクジェット記録ヘッド用基体のＡ−Ａ’における断面図である。なお、図３については耐キャビテーション膜および保護膜は図示していない。 FIG. 3 is a schematic plan view showing an ink jet recording head substrate according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the ink jet recording head substrate shown in FIG. 3. Note that the anti-cavitation film and the protective film are not shown in FIG.

本形態のインクジェット記録ヘッド用基体１０は、流路壁２０によって区切られた複数のノズルが隣接して形成されたものであり、それぞれのノズルのインク流動方向前方にスルーホール１１が、その後方には発熱素子（電気熱変換体）１２が形成されている。発熱素子１２の上には、保護膜１８と、消泡によって生じるキャビテーションが、発熱素子１２に及ぼす影響を抑制するための耐キャビテーション膜１９が形成されている。 The substrate 10 for an ink jet recording head according to this embodiment is formed by adjoining a plurality of nozzles separated by a flow path wall 20, and a through hole 11 is provided at the front of each nozzle in the ink flow direction. A heating element (electrothermal converter) 12 is formed. A protective film 18 and an anti-cavitation film 19 for suppressing the influence of cavitation caused by defoaming on the heating element 12 are formed on the heating element 12.

発熱素子１２へ接続される電極配線は、以下に説明するように配設されている。各発熱素子に接続された共通電極配線１３は、ノズルのインク流動方向前方のスルーホール１１を介して層間絶縁膜１４の上部に配設される。また、発熱素子１２の共通電極配線１３が接続されている側の反対側には個別電極配線１５が配設されている。断面が四角形状の個別電極配線は延在する方向と直交する断面が四角形状をなしている。尚、ここでいう延在する方向と直交する断面とは、図３に示したＡ−Ａ’における断面と同じであり、断面が四角形状とは、上面および両側面を有す形状を指す。すなわち発熱素子１２と個別電極配線１５とは層間絶縁膜１４によって絶縁されている。また、個別電極配線１５は、発熱素子１２と対向する面（上面）およびその側面がバリアメタル１５ｂで覆われている。 The electrode wiring connected to the heating element 12 is arranged as described below. The common electrode wiring 13 connected to each heat generating element is disposed on the upper portion of the interlayer insulating film 14 through the through hole 11 in front of the nozzle in the ink flow direction. An individual electrode wiring 15 is disposed on the side opposite to the side where the common electrode wiring 13 of the heating element 12 is connected. The individual electrode wiring having a quadrangular cross section has a quadrangular cross section perpendicular to the extending direction. Here, the cross section orthogonal to the extending direction is the same as the cross section of A-A ′ shown in FIG. 3, and the quadrangular cross section refers to a shape having an upper surface and both side surfaces. That is, the heating element 12 and the individual electrode wiring 15 are insulated by the interlayer insulating film 14. The individual electrode wiring 15 is covered with a barrier metal 15b on the surface (upper surface) facing the heating element 12 and the side surface thereof.

図５は、図３に示したインクジェット記録ヘッド用基体の流路壁を取り去った状態を示した図であり、図６は、図５に示したインクジェット記録ヘッド用基体のＢ−Ｂ’における断面図である。 5 is a view showing a state in which the flow path wall of the base for an ink jet recording head shown in FIG. 3 is removed, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of the base for the ink jet recording head shown in FIG. FIG.

図７（ａ）から（ｔ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基体を作製する各行程を示した図である。以下、図７（ａ）から順に各行程を説明する。（ａ）まず、単結晶シリコンからなるシリコン基板１６上に、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ法などによって１．１２μｍの蓄熱層１７を形成し、その上にスパッタリング法により膜厚１μｍのＡｌＳｉからなるＡｌＳｉ膜２１を形成する。（ｂ）ＡｌＳｉ膜２１上にフォトレジスト２２を被せ、フォトリソグラフィ法で個別電極配線パターンを形成する。（ｃ）ドライエッチングにより不要なＡｌＳｉを除去し、（ｄ）フォトレジスト２２を除去することで個別電極配線１５の第１の層１５ａを形成する。（ｅ）引き続き個別電極配線１５のバリアメタル１５ｂを形成するために、個別電極配線の第１の層１５ａの表面を覆うようにスパッタリング法により膜厚０．１μｍのＴａからなる膜を形成する。（ｆ）Ｔａの膜上にフォトレジスト２３を被せ、フォトリソグラフィ法により（ｂ）で形成した個別電極配線パターンに対して、個別電極配線パターン１５ａの側面に形成されたＴａ膜の厚さ分寸法が太い個別電極配線パターンを形成し、（ｇ）次いで異方性ドライエッチングにより、個別電極配線パターン１５ａの側面に形成されたＴａ膜を残し、蓄熱層１７上のＴａ膜を除去する。（ｈ）フォトレジスト２３を除去することにより個別電極配線の第２の層であるバリアメタル１５ｂを形成する。（ｉ）その後、プラズマＣＶＤ法などによってＳｉＯからなる膜厚０．９μｍの層間絶縁層１４を形成する。これにフォトリソグラフィ法によりスルーホールパターンを形成しエッチングでスルーホールを形成する（不図示）。(j)次いで、Ｔａ−Ｓｉ合金ターゲットを用い反応性スパッタリング法により、ＴａＳｉＮからなる発熱抵抗層２６を形成する。その上に膜厚０．４μｍのＡｌＣｕ膜２４を形成し、（ｋ）ＡｌＣｕ膜２４上にフォトレジスト２５を被せ、フォトリソグラフィ法を用いて共通電極配線パターンを形成する。（ｌ）ドライエッチングにより、ＡｌＣｕ層と発熱抵抗層２６の不用部を同時に取り除き、（ｍ）フォトレジスト２５を除去することで共通電極配線１３を形成する。（ｎ）更に、フォトリソグラフィ法により発熱素子に相当するパターンを形成し、（ｏ）ＡｌＣｕ膜をエッチングし、（ｐ）フォトレジストを除去することで発熱部１２を形成する。（ｑ）次に、保護膜１８としてプラズマＣＶＤ法によってＳｉＮから成る膜厚０．５μの絶縁体を設け、続いて耐キャビテーション層１９を作るためにスパッタリング法によって膜厚０．２３μｍのＴａ膜を形成する。（ｒ）フォトリソグラフィ法により耐キャビテーションパターンを形成し、（ｓ）エッチングを行い、（ｔ）フォトレジストを除去することで、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基体を作製した。 FIGS. 7A to 7T are diagrams showing respective steps for producing the ink jet recording head substrate of the present embodiment. Hereafter, each process is demonstrated in order from Fig.7 (a). (A) First, a 1.12 μm heat storage layer 17 is formed on a silicon substrate 16 made of single crystal silicon by a thermal oxidation method, a sputtering method, a CVD method, or the like, and then a 1 μm-thick AlSi film is formed thereon by a sputtering method. An AlSi film 21 is formed. (B) A photoresist 22 is placed on the AlSi film 21, and an individual electrode wiring pattern is formed by photolithography. (C) Unnecessary AlSi is removed by dry etching, and (d) the photoresist 22 is removed to form the first layer 15 a of the individual electrode wiring 15. (E) Subsequently, in order to form the barrier metal 15b of the individual electrode wiring 15, a film made of Ta having a thickness of 0.1 μm is formed by sputtering so as to cover the surface of the first layer 15a of the individual electrode wiring. (F) Covering the Ta film with a photoresist 23, and the thickness of the Ta film formed on the side surface of the individual electrode wiring pattern 15a with respect to the individual electrode wiring pattern formed in (b) by photolithography. (G) Next, the Ta film formed on the side surface of the individual electrode wiring pattern 15a is left by anisotropic dry etching, and the Ta film on the heat storage layer 17 is removed. (H) By removing the photoresist 23, the barrier metal 15b which is the second layer of the individual electrode wiring is formed. (I) Thereafter, an interlayer insulating layer 14 made of SiO and having a thickness of 0.9 μm is formed by a plasma CVD method or the like. A through hole pattern is formed on this by photolithography, and a through hole is formed by etching (not shown). (j) Next, the heating resistance layer 26 made of TaSiN is formed by reactive sputtering using a Ta—Si alloy target. An AlCu film 24 having a thickness of 0.4 μm is formed thereon, (k) a photoresist 25 is placed on the AlCu film 24, and a common electrode wiring pattern is formed using a photolithography method. (L) Unused portions of the AlCu layer and the heating resistor layer 26 are simultaneously removed by dry etching, and (m) the photoresist 25 is removed to form the common electrode wiring 13. (N) Further, a pattern corresponding to a heating element is formed by photolithography, (o) the AlCu film is etched, and (p) the photoresist is removed to form the heating part 12. (Q) Next, a 0.5 μm thick insulator made of SiN is provided as the protective film 18 by plasma CVD, and then a 0.23 μm thick Ta film is formed by sputtering to form the anti-cavitation layer 19. Form. (R) A cavitation-resistant pattern was formed by a photolithography method, (s) etching was performed, and (t) the photoresist was removed, thereby producing the ink jet recording head substrate of the present embodiment.

このように形成されたインクジェット記録ヘッド用基体は、個別電極配線における第１の層１５ａの発熱部１２と対向する面および側面がバリアメタル１５ｂで覆われている。このバリアメタル１５ｂは、発熱部１２から伝わる熱を拡散させてその影響をやわらげ、バリアメタル１５ｂ自体は熱の影響を受けないものとして機能する。これにより、ヒロックの生成が防止或いは抑制され、個別電極配線１５における第１の層１５ａの発熱部１２と対向する面および側面に凸部が形成されることも防止或いは抑制される。これによって、発熱部１２の発泡面に凸部が出来てキャビテーションの力が集中することで生じる断線や、隣接する個別電極配線が短絡することを防止することができる。なお、バリアメタル１５ｂに用いる材料としては、１気圧のもとにおける融点が摂氏１５００度以上である金属で、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＭｏから選択された金属元素を含有する合金であればよい。 In the ink jet recording head substrate thus formed, the surface and side surfaces of the first electrode layer 15a facing the heat generating portion 12 in the individual electrode wiring are covered with the barrier metal 15b. This barrier metal 15b diffuses the heat transmitted from the heat generating portion 12 to reduce its influence, and the barrier metal 15b itself functions as not affected by the heat. This prevents or suppresses the generation of hillocks, and prevents or suppresses the formation of convex portions on the surface and side surfaces of the individual electrode wiring 15 facing the heat generating portion 12 of the first layer 15a. As a result, it is possible to prevent disconnection that occurs when a convex portion is formed on the foaming surface of the heat generating portion 12 and the cavitation force is concentrated, and that adjacent individual electrode wirings are short-circuited. The material used for the barrier metal 15b may be a metal having a melting point of 1500 degrees Celsius or higher at 1 atm and an alloy containing a metal element selected from Ta, W, Cr, Ti, and Mo. That's fine.

このように、個別電極配線の発熱部と対向する面およびその両側面をバリアメタルで覆う。これによって、ヒーターの断線による寿命の短期化および隣接する個別電極配線の短絡を防止することが可能なインクジェット記録ヘッド用基体、記録ヘッドおよび記録装置を実現することができた。 Thus, the surface facing the heat generating part of the individual electrode wiring and both side surfaces thereof are covered with the barrier metal. As a result, it was possible to realize an ink jet recording head substrate, a recording head, and a recording apparatus that can shorten the life due to the disconnection of the heater and prevent a short circuit between adjacent individual electrode wirings.

（他の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の他の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は上記実施形態と同様であるため、ここでは特徴的な構成についてのみ説明する。 (Other embodiments)
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Since the basic configuration of the present embodiment is the same as that of the above-described embodiment, only the characteristic configuration will be described here.

図８は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基体の断面図である。本実施形態の個別電極配線３０は、発熱部１２と対向する面および側面だけでなく、その下面もバリアメタル３０ｂで覆われている。これによって、発熱部１２と対向する面および側面だけでなく、その下面におけるヒロックの成長も抑えることができる。 FIG. 8 is a cross-sectional view of the ink jet recording head substrate of the present embodiment. In the individual electrode wiring 30 of the present embodiment, not only the surfaces and side surfaces facing the heat generating portion 12 but also the lower surfaces thereof are covered with the barrier metal 30b. This can suppress the growth of hillocks on the lower surface as well as the surfaces and side surfaces facing the heat generating portion 12.

図９（ａ）から（ｔ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基体を作製する各行程を示した図である。各工程は図７で説明した上記実施形態における各工程とほぼ同じであるが、図９（ａ）の工程で蓄熱層１７とＡｌＳｉ層２１との間にバリアメタルを形成している点および図９（ｇ）におけるドライエッチングの際に、一部のバリアメタルを取り除いた点が異なる。その他の工程は図７で説明した上記実施形態と同じ工程である。 FIGS. 9A to 9T are diagrams showing respective steps for producing the ink jet recording head substrate of the present embodiment. Each process is substantially the same as each process in the above-described embodiment described with reference to FIG. 7, except that a barrier metal is formed between the heat storage layer 17 and the AlSi layer 21 in the process of FIG. The difference is that a part of the barrier metal is removed during dry etching in 9 (g). The other steps are the same as those in the embodiment described with reference to FIG.

このように、個別電極配線の発熱部と対向する面と側面および下面をバリアメタルで覆う。これによって、ヒーターの断線による寿命の短期化および隣接する個別電極配線の短絡を防止することが可能なインクジェット記録ヘッド用基体、記録ヘッドおよび記録装置を実現することができた。 Thus, the surface, the side surface and the lower surface of the individual electrode wiring facing the heat generating portion are covered with the barrier metal. As a result, it was possible to realize an ink jet recording head substrate, a recording head, and a recording apparatus that can shorten the life due to the disconnection of the heater and prevent a short circuit between adjacent individual electrode wirings.

１２発熱部
１３共通電極配線
１５個別電極配線
１５ｂバリアメタル
１７蓄熱層
１８保護膜
１９耐キャビテーション膜
１１０記録ヘッド
１１１インクジェット記録装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Heat generating part 13 Common electrode wiring 15 Individual electrode wiring 15b Barrier metal 17 Heat storage layer 18 Protective film 19 Anti-cavitation film 110 Recording head 111 Inkjet recording apparatus

Claims

An electrothermal transducer provided on the substrate for supplying thermal energy to the liquid; and provided on the substrate between the substrate and the electrothermal transducer, the electrothermal transducer and the electrical In a substrate for an ink jet recording head, comprising: an individual electrode wiring having a square cross section connected to the substrate; and a common electrode wiring provided on the substrate and electrically connected to the electrothermal transducer.
The individual wiring has a quadrangular cross section perpendicular to the extending direction of the individual wiring.
The upper surface of the individual electrode wiring facing the electrothermal transducer and both side surfaces connected to the upper surface are covered with a metal having a melting point of 1500 degrees Celsius or more under 1 atm. Inkjet recording head substrate.

2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the individual electrode wiring is connected through a through hole provided in an insulating film between the individual electrode wiring and the electrothermal transducer. Substrate.

The inkjet recording head substrate according to claim 1, wherein the metal is Ta, W, Cr, Ti, Mo, or an alloy composed of two or more metal elements selected from these metal elements. .

4. The ink jet recording head substrate according to claim 1, wherein the metal is an alloy containing a metal element selected from Ta, W, Cr, Ti, and Mo.

The substrate for an ink jet recording head according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal is provided between the substrate and the individual electrode wiring.

An ink jet recording head that performs recording by discharging ink, comprising the base for an ink jet recording head according to any one of claims 1 to 5.

An ink jet recording apparatus that performs recording by discharging ink onto a recording medium, comprising the ink jet recording head according to claim 6.