JP2011213049A - Liquid discharge head and driving method of the same - Google Patents

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琢也 初井
Sadayoshi Sakuma
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that there is a possibility that, if drive of a liquid discharge head is continued with a potential difference caused between a conducting layer covered with a resin channel component member having a wall surface defining the surface of a channel and ink in the channel will cause the material of the conducting layer to elute and show a migration phenomenon.SOLUTION: The liquid discharge head driving method is designed to drive a liquid discharge head 700 made up of a liquid discharge head board having a pair of first conducting layers supplying potential to drive a heater 704 and a second conducting layer to be connected to one of the pair of the first conducting layers, and a channel component member 108 having a discharge opening 703 and a portion 702a to be a wall surface defining the surface of the channel and provided so as to cover the second conducting layer and made of a resin so as to make the potential of the second conducting layer to be almost equal to the potential of a liquid in the channel.

Description

本発明は、液体を吐出して記録動作を行うために用いられる液体吐出ヘッド及びこの駆動方法に関するものである。   The present invention relates to a liquid discharge head used for performing a recording operation by discharging a liquid, and a driving method thereof.

近年インクジェット記録装置に代表される液体吐出装置に用いる液体吐出ヘッドに対して、記録の高速化・高画質化の観点から高い周波数で駆動したり、液体を吐出するために利用される複数のエネルギー発生素子を同時に駆動することが求められている。   In recent years, a plurality of energies used to drive a liquid discharge head used in a liquid discharge apparatus typified by an ink jet recording apparatus at a high frequency from the viewpoint of high-speed recording and high image quality, or to discharge liquid There is a need to drive the generating elements simultaneously.

しかし、1つの配線に複数のエネルギー発生素子が接続されている液体吐出ヘッドにおいて、複数のエネルギー発生素子を同時に駆動すると電圧降下の影響により、其々のエネルギー発生素子が発生する吐出するためのエネルギー量がばらついてしまう。これにより液体の吐出量を均一に保つことが困難となる可能性がある。そのため配線の抵抗を、低くすることで電圧降下の影響を低減することが検討されている。   However, in a liquid discharge head in which a plurality of energy generating elements are connected to one wiring, when the plurality of energy generating elements are driven simultaneously, the energy for discharging generated by each energy generating element due to the influence of a voltage drop The amount will vary. This may make it difficult to keep the liquid discharge amount uniform. Therefore, it has been studied to reduce the influence of the voltage drop by lowering the resistance of the wiring.

特許文献1には、エネルギー発生素子が設けられた面に対して複数の導電層を絶縁層を介して上下に積層することで抵抗を低くする構成が開示されている。特許文献1に開示される液体吐出ヘッドの断面図を図7に示す。発熱抵抗層1030と、一対の第一導電層1040と、絶縁層1050と、が基板1000の上に積層して設けられており、一対の第一導電層1040の間隙に位置する部分がエネルギー発生素子1060として用いられている。この一対の第一導電層1040の一方1040aは、絶縁層1050の上に設けられた第二導電層1100と電気的に接続するように設けられている。第二導電層1100は、樹脂からなる保護層1110で被覆され、さらにその上には吐出口1130と、吐出口に連通する流路1140の面を定義する壁面と、を有する樹脂からなる流路構成部材1120が設けられている。   Patent Document 1 discloses a configuration in which a resistance is lowered by stacking a plurality of conductive layers vertically on an insulating layer with respect to a surface provided with an energy generating element. A cross-sectional view of the liquid discharge head disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG. A heating resistance layer 1030, a pair of first conductive layers 1040, and an insulating layer 1050 are stacked on the substrate 1000, and energy is generated in a portion located between the pair of first conductive layers 1040. Used as the element 1060. One of the pair of first conductive layers 1040 1040 a is provided so as to be electrically connected to the second conductive layer 1100 provided on the insulating layer 1050. The second conductive layer 1100 is covered with a protective layer 1110 made of resin, and further has a discharge port 1130 thereon and a flow channel made of resin having a wall surface defining a surface of the flow channel 1140 communicating with the discharge port. A component 1120 is provided.

特開2005−199701号公報JP 2005-199701 A

特許文献1のような液体吐出ヘッドは、電位差(十数Vから30V程度)を一対の第一導電層1040の間隙の部分に印加することで駆動される。そのため、樹脂からなる保護層110や流路構成部材1120を間に介して、高電位側を印加する第二導電層1100とインクとが位置して設けられる可能性がある。   The liquid discharge head as in Patent Document 1 is driven by applying a potential difference (about 10 to 30 V) to the gap portion between the pair of first conductive layers 1040. For this reason, there is a possibility that the second conductive layer 1100 to which the high potential side is applied and the ink are positioned and provided with the protective layer 110 made of resin and the flow path component 1120 therebetween.

このような場合、樹脂からなる保護層1110や流路構成部材1120に欠損部が存在すると、電気化学反応が生じて第二導電層1100の導電材料がインク中に溶出する可能性がある。   In such a case, if a defective portion exists in the protective layer 1110 made of resin or the flow path component 1120, an electrochemical reaction may occur and the conductive material of the second conductive layer 1100 may be eluted into the ink.

また、欠損部がなくても保護層1110や流路構成部材1120の中をイオンが透過してマイグレーション現象を起こし、第二導電層1100が他の配線と短絡してしまう可能性がある。   Further, even if there is no defect, ions may pass through the protective layer 1110 and the flow path component 1120 to cause a migration phenomenon, and the second conductive layer 1100 may be short-circuited with other wirings.

本発明は、複数層の導電材料を積層して抵抗を低くする構成において、樹脂からなる材料で被覆された導電層の材料が溶出したり、樹脂からなる材料に透過したりすることを低減できる信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することを目的としている。   According to the present invention, in a configuration in which a plurality of layers of conductive materials are stacked to reduce resistance, it is possible to reduce the elution of the material of the conductive layer covered with the resin material or the permeation of the resin material. An object of the present invention is to provide a highly reliable liquid discharge head.

本発明の液体吐出ヘッドは、抵抗材料からなる抵抗層と、該抵抗層と接して設けられた一対の第一導電層と、前記抵抗層と前記一対の導電層とを覆うように設けられた絶縁層と、該絶縁層を覆うように設けられ、前記絶縁層を貫通して前記一対の第一導電層の一方と電気的に接続する第二導電層と、を備え、前記一対の第一導電層の間の前記抵抗層の部分を液体を吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させる領域として用いる液体吐出ヘッド用基板と、前記吐出口に連通する流路の壁面を有し、前記第二導電層を被覆するように前記液体吐出ヘッド用基板に接して設けられることで前記流路を構成する、樹脂からなる流路構成部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記第二導電層と前記流路内の液体とが、ほぼ同じ電位となるように駆動されることを特徴とする。   The liquid ejection head of the present invention is provided so as to cover a resistance layer made of a resistance material, a pair of first conductive layers provided in contact with the resistance layer, and the resistance layer and the pair of conductive layers. An insulating layer; and a second conductive layer provided so as to cover the insulating layer and electrically connected to one of the pair of first conductive layers through the insulating layer. A liquid discharge head substrate that uses a portion of the resistance layer between the conductive layers as a region for generating energy for discharging liquid from the discharge port; and a wall surface of a flow path that communicates with the discharge port. A liquid discharge head having a flow path constituent member made of a resin that forms the flow path by being provided in contact with the liquid discharge head substrate so as to cover the two conductive layers, the second conductive The layer and the liquid in the flow path have almost the same potential. Characterized in that it is driven.

以上のように設けることで、液体吐出ヘッドの樹脂からなる材料で被覆された導電層の材料が溶出したり樹脂からなる材料を透過したりすることを低減できる信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。   By providing as described above, a highly reliable liquid discharge head capable of reducing the elution of the material of the conductive layer covered with the resin material of the liquid discharge head or the permeation of the resin material is provided. can do.

本発明にかかわる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置の一例である。1 is an example of a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus according to the present invention. 第一の実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid ejection head according to the first embodiment. 図1の液体吐出ヘッドに用いる導電層の模式的斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of a conductive layer used in the liquid discharge head of FIG. 1. 第一の実施形態に係る液体吐出ヘッドのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a liquid ejection head according to the first embodiment. 第二の実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the liquid discharge head which concerns on 2nd embodiment. 第三導電層のレイアウトの一例である。It is an example of the layout of a 3rd conductive layer. 従来の液体吐出ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the conventional liquid discharge head.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔液体吐出ヘッド及び、液体吐出装置の説明〕
図1(a)は本発明を用いることができる液体吐出ヘッドの模式的斜視図であり、図1(b)はこのような液体吐出ヘッド(インクジェット記録ヘッド)を搭載したヘッドユニットを用いた液体吐出装置の模式的斜視図である。
[Description of Liquid Discharge Head and Liquid Discharge Device]
FIG. 1A is a schematic perspective view of a liquid discharge head that can use the present invention, and FIG. 1B shows a liquid using a head unit equipped with such a liquid discharge head (inkjet recording head). It is a typical perspective view of a discharge device.

図1(a)に示す液体吐出ヘッド700は、液体吐出ヘッド用基板701と流路構成部材108とから設けられている。液体吐出ヘッド用基板701は、Si基板の上に液体を吐出するためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子704(以下、ヒータとも称する)を複数備えている。この液体吐出ヘッド用基板のヒータが設けられた面に、吐出口703と、吐出口703と連通する流路702の面を定義する壁面と、を有する流路構成部材108が接合している。吐出口703と流路702の面を定義する壁面となる部分とはフォトリソグラフィ技術により形成されており、流路702それぞれに対応して複数のヒータ704が設けられている。   A liquid discharge head 700 shown in FIG. 1A is provided with a liquid discharge head substrate 701 and a flow path constituting member 108. The liquid discharge head substrate 701 includes a plurality of energy generating elements 704 (hereinafter also referred to as heaters) that generate energy for discharging liquid onto the Si substrate. A flow path constituting member 108 having a discharge port 703 and a wall surface defining a surface of the flow path 702 communicating with the discharge port 703 is joined to the surface of the liquid discharge head substrate on which the heater is provided. The discharge port 703 and the portion that becomes the wall surface defining the surface of the flow path 702 are formed by a photolithography technique, and a plurality of heaters 704 are provided corresponding to each of the flow paths 702.

インクを供給する供給口705は、液体吐出ヘッド用基板701のヒータ704が設けられた表面と裏面とを貫通するように、長方形状に形成されている。液体吐出ヘッド用基板701に供給口705は複数設けることもでき、図1(a)に示すように長方形の長辺どうしが隣合うように、複数の供給口705を平行に設けることができる。複数のヒータ704は、各々の供給口705の長辺に沿って、供給口の両側に一列(素子列)ずつ設けられている。つまり供給口705は2列の素子列に挟まれるように配置されていることになる。ヒータ704の列の供給口705に対する側と反対側には、このヒータ704のON/OFF制御を行うnMOS等からなるスイッチング素子が其々のヒータ704に接続されて配設されている。このような構成において、液体は供給口705から流路702を介して吐出口703まで運ばれる。   The supply port 705 for supplying ink is formed in a rectangular shape so as to penetrate the front surface and the back surface of the liquid discharge head substrate 701 where the heater 704 is provided. A plurality of supply ports 705 can be provided in the liquid discharge head substrate 701, and a plurality of supply ports 705 can be provided in parallel so that long rectangular sides are adjacent to each other as shown in FIG. The plurality of heaters 704 are provided in one row (element row) on both sides of the supply port along the long side of each supply port 705. That is, the supply port 705 is disposed so as to be sandwiched between two element rows. On the opposite side of the row of heaters 704 to the supply port 705, switching elements made of nMOS or the like that perform ON / OFF control of the heaters 704 are connected to the respective heaters 704. In such a configuration, the liquid is conveyed from the supply port 705 to the discharge port 703 via the flow path 702.

記録動作時は、スイッチング素子で選択されたヒータ704が発熱し、この熱エネルギーを流路702中の液体に加え、ヒータ704の表面で膜沸騰起こして気泡を発生させる。この気泡の生成圧力によって、ヒータ704に対向して設けられた吐出口703から、所定量の液体が液滴として吐出されることで、記録動作が行われる。   During the recording operation, the heater 704 selected by the switching element generates heat, and this thermal energy is added to the liquid in the flow path 702 to cause film boiling on the surface of the heater 704 to generate bubbles. A recording operation is performed by discharging a predetermined amount of liquid as droplets from the discharge port 703 provided facing the heater 704 by the generation pressure of the bubbles.

このとき、ヒータ704の発熱に必要な電力は、外部より液体吐出ヘッド用基板の端部に設けられた電極パッドであるパッド706を経由して供給される。図1(b)はこのような液体吐出ヘッド700を搭載したヘッドユニット801を用いることができる液体吐出装置800の一例である。液体吐出ヘッド700を搭載したヘッドユニット801が被記録媒体として用いられる記録用紙802の上で走査されることで、記録用紙802に記録が行われる。   At this time, electric power necessary for the heat generation of the heater 704 is supplied from the outside via a pad 706 that is an electrode pad provided at an end of the liquid discharge head substrate. FIG. 1B shows an example of a liquid ejection apparatus 800 that can use a head unit 801 equipped with such a liquid ejection head 700. A head unit 801 equipped with the liquid discharge head 700 is scanned on a recording sheet 802 used as a recording medium, whereby recording is performed on the recording sheet 802.

このような液体吐出ヘッド700は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。   Such a liquid discharge head 700 can be mounted on an apparatus such as a printer, a copier, a facsimile having a communication system, a word processor having a printer unit, or an industrial recording apparatus combined with various processing apparatuses. By using this liquid discharge head, recording can be performed on various recording media such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, and ceramics.

本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。   “Recording” used in this specification means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a recording medium but also giving an image having no meaning such as a pattern. I decided to.

さらに「液体」とは広く解釈されるべきものであり、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、被記録媒体の加工、或いはインクまたは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは被記録媒体の処理としては、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。   Furthermore, “liquid” is to be interpreted widely, and is applied to a recording medium to form an image, pattern, pattern, etc., process the recording medium, or process ink or recording medium. It shall refer to the liquid provided. Here, as the treatment of the ink or the recording medium, for example, the fixing property is improved by coagulation or insolubilization of the coloring material in the ink applied to the recording medium, the recording quality or coloring property is improved, and the image durability is improved. Say things like improvement.

〔液体吐出ヘッドの層構成、及び製造方法〕
図2を用いて、本発明の液体吐出ヘッドの層構成と製造方法の一例を説明する。図2は、液体吐出ヘッドの断面図を模式的に示したものである。
[Layer Configuration of Liquid Discharge Head and Manufacturing Method]
An example of a layer configuration and a manufacturing method of the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 schematically shows a cross-sectional view of the liquid discharge head.

液体吐出ヘッド700のシリコンからなる基板100は、ヒータ704のON/OFF制御を行うスイッチング素子101を含むデバイスが表面部に作りこまれている。このようなスイッチング素子101は、イオン注入法等の半導体製造プロセスを用いて基板100の表面内部に作りこむことができる。   The substrate 100 made of silicon of the liquid discharge head 700 has a device including a switching element 101 for performing ON / OFF control of the heater 704 formed on the surface portion. Such a switching element 101 can be formed inside the surface of the substrate 100 using a semiconductor manufacturing process such as an ion implantation method.

ここでは、スイッチング素子101としてnMOSを用いた例で説明を行う。基板100の上には、スイッチング素子101と電気的に接続が可能なポリシリコン層(不図示)と、アルミニウムなどの導電材料からなる第三導電層102とが形成されている。第三導電層102の上には、プラズマCVD装置によって酸化シリコン(SiO2)などのシリコンを主成分とする絶縁性を確保できる無機材料からなる第一の絶縁層110が形成されている。第一の絶縁層110の上には、TaSiNなどのアルミニウム等より電気抵抗が大きい材料(抵抗材料)からなる発熱抵抗層103が設けられており、さらにその上にアルミニウムなどの導電材料からなる第一導電層104が形成されている。第一の絶縁層110には、第三導電層102と第一導電層104とを電気的に接続するために用いるスルーホール109a(貫通部)及びスルーホール109cが設けられている。   Here, an example in which an nMOS is used as the switching element 101 will be described. A polysilicon layer (not shown) that can be electrically connected to the switching element 101 and a third conductive layer 102 made of a conductive material such as aluminum are formed on the substrate 100. On the third conductive layer 102, a first insulating layer 110 made of an inorganic material that can ensure insulation with silicon as a main component, such as silicon oxide (SiO 2), is formed by a plasma CVD apparatus. A heating resistance layer 103 made of a material (resistance material) having a higher electrical resistance than aluminum such as TaSiN is provided on the first insulating layer 110, and a second layer made of a conductive material such as aluminum is further formed thereon. One conductive layer 104 is formed. The first insulating layer 110 is provided with a through hole 109a (through portion) and a through hole 109c that are used to electrically connect the third conductive layer 102 and the first conductive layer 104.

ここで第一導電層104の膜厚は、0.1μm以上1μm以下となるように設けられていることが好ましい。発熱抵抗層103と第一導電層104とは一括で配線形状となるようにドライエッチング法を用いて形成することができる。さらに第一導電層104の一部をウェットエッチング法を用いて除去することで発熱抵抗層103の上に第一導電層104が設けられていない部分を設けることができる。この一対の第一導電層104の間に位置する発熱抵抗層103の部分がヒータ704として用いられる。   Here, it is preferable that the film thickness of the first conductive layer 104 is 0.1 μm or more and 1 μm or less. The heat generating resistance layer 103 and the first conductive layer 104 can be formed using a dry etching method so as to form a wiring shape in a lump. Further, by removing a part of the first conductive layer 104 by using a wet etching method, a portion where the first conductive layer 104 is not provided can be provided on the heating resistance layer 103. A portion of the heating resistance layer 103 located between the pair of first conductive layers 104 is used as the heater 704.

この上に、イオンなど不純物に対するバリア性がすぐれた半導体表面を保護するためのパッシベーション膜として窒化シリコン(SiN)等のシリコンを主成分とする絶縁性を確保できる無機材料からなる第二の絶縁層105が形成されている。このような無機材料は、CVD法などを用いて緻密に設けることができるため、樹脂などの材料からなる層に比べ破損しにくく、イオンも透過しにくい。第二の絶縁層105の上には、金、ニッケル,銅、銀等からなる金属材料をめっき法を用いて設けることで第二導電層106が設けられている。第二の絶縁層105には、第一導電層104と第二導電層106とを電気的に接続するためのスルーホール109bが設けられている。第二導電層106は、2μm以上15μm以下程度の比較的厚い膜とすることで、ヒータを駆動するための電圧を供給する配線の抵抗を低くすることができ、電圧降下の影響を低減することができる。   On top of this, a second insulating layer made of an inorganic material that can ensure insulation mainly composed of silicon, such as silicon nitride (SiN), as a passivation film for protecting a semiconductor surface having excellent barrier properties against impurities such as ions 105 is formed. Since such an inorganic material can be densely provided using a CVD method or the like, it is less likely to be damaged than a layer made of a material such as a resin, and ions are not easily transmitted. On the second insulating layer 105, a second conductive layer 106 is provided by providing a metal material made of gold, nickel, copper, silver, or the like using a plating method. The second insulating layer 105 is provided with a through hole 109 b for electrically connecting the first conductive layer 104 and the second conductive layer 106. By forming the second conductive layer 106 as a relatively thick film of about 2 μm or more and 15 μm or less, the resistance of the wiring for supplying a voltage for driving the heater can be lowered, and the influence of the voltage drop can be reduced. Can do.

このように、第一導電層104や第二導電層106を基板100の面に垂直な方向に基板100(スイッチング素子101)の上に積層することで、液体吐出ヘッドの大きさを縮小しても、配線の抵抗を低くすることを実現することができる。   Thus, the first conductive layer 104 and the second conductive layer 106 are stacked on the substrate 100 (switching element 101) in a direction perpendicular to the surface of the substrate 100, thereby reducing the size of the liquid discharge head. However, it is possible to reduce the resistance of the wiring.

さらに、第一導電層104(貫通部)と第二導電層106との間に、第二導電層106に用いる金属材料が第一導電層104に拡散するのを防止するバリア膜等として拡散防止膜(不図示)を設けることもできる。また第二導電層106は、第二の絶縁層105の上に、金属材料の成長を可能にする為のシード層(不図示)を設け、シード層を核として用いてめっき処理することで設けられている。なお、第二導電層106の端部をパッド706として用いることもできる。   Further, diffusion prevention as a barrier film or the like that prevents the metal material used for the second conductive layer 106 from diffusing into the first conductive layer 104 between the first conductive layer 104 (through portion) and the second conductive layer 106. A film (not shown) can also be provided. The second conductive layer 106 is provided on the second insulating layer 105 by providing a seed layer (not shown) for enabling growth of a metal material and performing plating using the seed layer as a nucleus. It has been. Note that an end portion of the second conductive layer 106 can also be used as the pad 706.

以上のように、液体吐出ヘッド用基板701が設けられている。   As described above, the liquid discharge head substrate 701 is provided.

液体吐出ヘッド用基板701の第二導電層106の上側には、吐出口703と、吐出口703と供給口705とを連通する流路702の面を定義する壁面となる部分702aと、を有するエポキシ樹脂等の硬化性樹脂からなる流路構成部材108が設けられている。流路構成部材108の第二導電層106と接する面には、マイグレーション現象や溶出を確実に防止するために、第二導電層106を覆う様にイオンを通しにくい材料であるポリエーテルアミド樹脂などの樹脂からなる保護層107を設けることもできる。このようにイオンを透過しにくい樹脂からなる材料で第二導電層106を被覆するように設けることで、マイグレーション現象や溶出を確実に防止することができる。また、ポリエーテルアミド樹脂は、第二導電層106及び流路構成部材108との密着性を有する樹脂であるため、この材料を用いて保護層107を設けることにより、流路構成部材108と液体吐出ヘッド用基板との密着性を確保することができる。   On the upper side of the second conductive layer 106 of the liquid discharge head substrate 701, there are provided a discharge port 703 and a portion 702 a serving as a wall surface defining a surface of a flow path 702 that connects the discharge port 703 and the supply port 705. A flow path component 108 made of a curable resin such as an epoxy resin is provided. On the surface of the flow path component 108 in contact with the second conductive layer 106, a polyetheramide resin, which is a material that does not easily pass ions so as to cover the second conductive layer 106, in order to reliably prevent migration phenomenon and elution A protective layer 107 made of the above resin can also be provided. By providing the second conductive layer 106 with a material made of a resin that does not easily transmit ions in this way, migration phenomenon and elution can be reliably prevented. In addition, since the polyetheramide resin is a resin having adhesiveness with the second conductive layer 106 and the flow path component member 108, the protective layer 107 is provided using this material, so that the flow path component member 108 and the liquid can be liquidated. Adhesion with the discharge head substrate can be ensured.

流路構成部材108は、第二導電層106の上に保護層107を設けた後、流路702となる型材を形成し、流路構成部材108となる樹脂材料を塗布し、その後型材を除去して流路を形成することで、設けることができる。これらのプロセスはフォトリソグラフィ等を用いることができる。   After the protective layer 107 is provided on the second conductive layer 106, the flow path component member 108 forms a mold material that becomes the flow path 702, applies a resin material that becomes the flow path component member 108, and then removes the mold material Then, it can be provided by forming a flow path. These processes can use photolithography or the like.

〔配線について〕
第一導電層104の状態を示した斜視図を図3(a)に示す。第一導電層104からは、複数のヒータ704ごとに電源電位を共通して供給するVH配線(第二配線)と、其々のヒータ704に接続し、GNDH配線(第一配線)の一部となるGNDH配線部104dとが設けられている。VH配線はさらに、パッド706とヒータ704とを共通して接続する共通配線部104aと、共通配線部104aから分岐する分割配線部104bと、分割配線部104bから各ヒータ704に接続する個別配線部104cとに分けることができる。
[About wiring]
A perspective view showing a state of the first conductive layer 104 is shown in FIG. From the first conductive layer 104, a VH wiring (second wiring) for commonly supplying a power supply potential to each of the plurality of heaters 704, and a part of the GNDH wiring (first wiring) connected to each heater 704 A GNDH wiring portion 104d is provided. The VH wiring further includes a common wiring portion 104a that connects the pad 706 and the heater 704 in common, a divided wiring portion 104b that branches from the common wiring portion 104a, and an individual wiring portion that connects from the divided wiring portion 104b to each heater 704. 104c.

複数のヒータ704は複数のグループに分けられており、分割配線部104bは、この1つのグループに属する複数(N個)のヒータ704と接続するようにグループの数(M個)だけ設けられ、時分割駆動されている。(すなわちヒータ704の数はN×M個である。)このような1つのグループに属するヒータ704は、同時には駆動されないように制御されている(時分割駆動)。例えば、64個のヒータ704を備える液体吐出ヘッド用基板の場合、これらヒータ704を8つのヒータ毎に8つのグループに分割し、グループの8つのヒータを20μ秒間隔で順次駆動する。これにより、分割配線部104bに流れるピーク電流を小さくすることができ、電圧降下の影響を低減することができる。   The plurality of heaters 704 are divided into a plurality of groups, and the divided wiring portions 104b are provided by the number of groups (M) so as to be connected to the plurality (N) of heaters 704 belonging to this one group. It is time-division driven. (In other words, the number of heaters 704 is N × M.) The heaters 704 belonging to such a group are controlled not to be driven at the same time (time-division driving). For example, in the case of a liquid discharge head substrate having 64 heaters 704, these heaters 704 are divided into 8 groups every 8 heaters, and the 8 heaters in the group are sequentially driven at intervals of 20 μs. Thereby, the peak current flowing through the divided wiring portion 104b can be reduced, and the influence of the voltage drop can be reduced.

GNDH配線部104dは、第一の絶縁層110に設けられたスルーホール109cを介して、スイッチング素子101の第三導電層102からなるドレイン電極に接続されている。スイッチング素子101には、ポリシリコン層(不図示)と第三導電層102とが接続されており、ポリシリコン層は、ゲート電極として用いられ、第三導電層102は、ソース電極、ドレイン電極として用いられる。ドレイン電極は、第一の絶縁層110に設けられたスルーホール109cを介して第一導電層からなるGNDH配線部104dに接続されている。なおスイッチング素子101に信号を出力する選択回路201(AND回路等)の電極としてもポリシリコン層や第三導電層102の電極を用いることができる。   The GNDH wiring portion 104 d is connected to the drain electrode made of the third conductive layer 102 of the switching element 101 through a through hole 109 c provided in the first insulating layer 110. A polysilicon layer (not shown) and a third conductive layer 102 are connected to the switching element 101. The polysilicon layer is used as a gate electrode, and the third conductive layer 102 is used as a source electrode and a drain electrode. Used. The drain electrode is connected to a GNDH wiring portion 104d made of the first conductive layer through a through hole 109c provided in the first insulating layer 110. Note that the electrode of the polysilicon layer or the third conductive layer 102 can also be used as an electrode of the selection circuit 201 (AND circuit or the like) that outputs a signal to the switching element 101.

スイッチング素子101のソース電極は、スルーホール109aと、スルーホール109bを介して、第二導電層106と接続して設けられている。第二導電層106の斜視図を模式的に示したものが図3(b)である。第二導電層106はパッド706に接続され、GNDH配線の一部として用いられており、第一導電層で設けられた複数のヒータ704に其々接続するGNDH配線部104dとスイッチング素子101を介して電気的に接続されている。   The source electrode of the switching element 101 is provided so as to be connected to the second conductive layer 106 through the through hole 109a and the through hole 109b. FIG. 3B schematically shows a perspective view of the second conductive layer 106. The second conductive layer 106 is connected to the pad 706 and used as a part of the GNDH wiring. The second conductive layer 106 is connected to the plurality of heaters 704 provided in the first conductive layer via the GNDH wiring portion 104 d and the switching element 101. Are electrically connected.

ヒータ704を駆動する際には、電流がヒータに向かって流れるVH配線(第二配線)に接続するパッド706aと、電流がヒータから流れ出す電位となっているGNDH配線(第一配線)に接続するパッド706bとの間に電位を印加する。さらにスイッチング素子101がON状態となることによりよりヒータ704に数十から数百mAの電流が流れて、ヒータ704が駆動され記録動作が行われる。   When the heater 704 is driven, it is connected to a pad 706a connected to a VH wiring (second wiring) through which current flows toward the heater and a GNDH wiring (first wiring) having a potential at which current flows from the heater. A potential is applied to the pad 706b. Further, when the switching element 101 is turned on, a current of several tens to several hundreds of mA flows through the heater 704, and the heater 704 is driven to perform a recording operation.

第一導電層104で設けられている分割配線部104bに接続される1つの時分割駆動のグループに属するヒータ704は、単位時間あたり1つのヒータしか駆動されない。そのため分割配線部104bには複数のヒータを同時に駆動することで生じる、電流値の変化、すなわち電圧降下の変動はほとんど生じない。   The heater 704 belonging to one time-division drive group connected to the divided wiring portion 104b provided in the first conductive layer 104 drives only one heater per unit time. Therefore, a change in current value, that is, a change in voltage drop that occurs when a plurality of heaters are simultaneously driven in the divided wiring portion 104b hardly occurs.

一方GNDH配線は、複数の時分割駆動のグループに属するヒータ704と共通に接続されているため、接続されている複数のヒータ704が同時に駆動される場合がある。このような場合には、同時に駆動したヒータの数分の電流が、GNDH配線に流れることになる。このように大量の電流が流れると、電圧降下が生じることにより駆動エネルギーが変動し、インクを安定して吐出することができなくなる可能性がある。そのため、GNDH配線の抵抗を十分に低くすることで、ヒータ704にかかる電圧降下の変動を小さくする必要がある。   On the other hand, since the GNDH wiring is commonly connected to the heaters 704 belonging to a plurality of time-division drive groups, the plurality of connected heaters 704 may be driven at the same time. In such a case, the current corresponding to the number of heaters that are driven simultaneously flows through the GNDH wiring. When a large amount of current flows in this way, a voltage drop occurs, so that driving energy fluctuates, and ink may not be ejected stably. Therefore, it is necessary to reduce the fluctuation of the voltage drop applied to the heater 704 by sufficiently reducing the resistance of the GNDH wiring.

従ってめっき法で比較的厚くGNDH配線を第二導電層106を設けることで、電圧降下の変動を低減することが必要である。   Therefore, it is necessary to reduce fluctuations in voltage drop by providing the second conductive layer 106 with a relatively thick GNDH wiring by plating.

また、第一導電層104のVH配線は、時分割駆動のグループに分割して設けられていることにより、高い抵抗値であっても抵抗値が一定であれば良く、比較的薄く設けることができる。そのため、第一導電層104をインクなどから保護するために設けられている第二の絶縁層105の膜厚を極力薄くすることができ、インクを発泡するための熱を効率よく伝えることができる。   Further, since the VH wiring of the first conductive layer 104 is divided into groups of time-division driving, the resistance value may be constant even if the resistance value is high, and the first conductive layer 104 should be relatively thin. it can. Therefore, the film thickness of the second insulating layer 105 provided to protect the first conductive layer 104 from ink or the like can be made as thin as possible, and heat for foaming the ink can be efficiently transmitted. .

〔回路について〕
図4は本発明における、ヒータ704と、ヒータ704に接続するVH配線(第二配線)とGNDH配線(第一配線)を示す回路図の一例である。
[Circuit]
FIG. 4 is an example of a circuit diagram showing the heater 704, the VH wiring (second wiring) and the GNDH wiring (first wiring) connected to the heater 704 in the present invention.

パッド706aには、液体吐出装置本体より10〜30V程度の電圧が印加される。このパッド706aは、第一導電層104で設けられたVH配線と接続されており、VH配線が分岐して設けられた個別配線部104cがヒータ704に接続されている。   A voltage of about 10 to 30 V is applied to the pad 706a from the liquid ejection apparatus main body. The pad 706a is connected to the VH wiring provided in the first conductive layer 104, and the individual wiring portion 104c provided by branching the VH wiring is connected to the heater 704.

パッド706bは複数のヒータ704が共通に接続するGNDH配線の一部として用いられる第二導電層106が接続される。スイッチング素子101のポリシリコンからなるゲート電極は、基板100に埋め込まれた選択回路201に接続されており、スイッチング素子101に信号を入力するために用いられている。選択回路201は、さらにデコーダ(不図示)やラッチ回路(不図示)等を介して、ヒータ704を選択するためのデータ信号やブロック選択信号等を入力する別のパッド706と接続されている。   The pad 706b is connected to the second conductive layer 106 used as a part of the GNDH wiring to which the plurality of heaters 704 are connected in common. The gate electrode made of polysilicon of the switching element 101 is connected to a selection circuit 201 embedded in the substrate 100 and is used to input a signal to the switching element 101. The selection circuit 201 is further connected to another pad 706 for inputting a data signal, a block selection signal, and the like for selecting the heater 704 via a decoder (not shown), a latch circuit (not shown), and the like.

〔樹脂で被覆された配線に生じる電気化学反応について〕
樹脂からなる保護層107は、第二導電層106をインクから保護するために被覆し、さらに流路構成部材108との密着性を確保している。保護層107は、エポキシ樹脂の硬化物からなる流路構成部材108の第二導電層106と接する側の面に設けられている。このような樹脂からなる保護層107や流路構成部材108は、パッシベーション膜に用いられるCVD法などで設けた緻密な窒化シリコン膜等と比べるとイオンが透過しやすいため、欠損がなくてもイオンが透過してしまう可能性がある。また、樹脂であるため欠損しやすくピンホールなどが生じて第二導電層106とインクとが接してしまう可能性がある。
[Electrochemical reaction that occurs in wiring covered with resin]
The protective layer 107 made of resin covers the second conductive layer 106 to protect it from ink, and further ensures adhesion with the flow path component member 108. The protective layer 107 is provided on the surface on the side in contact with the second conductive layer 106 of the flow path component 108 made of a cured epoxy resin. Since the protective layer 107 and the flow path constituent member 108 made of such a resin are more easily permeable to ions than a dense silicon nitride film provided by a CVD method or the like used for a passivation film, the ions can be formed even if there is no defect. May be transmitted. Further, since it is a resin, it is likely to be broken and a pinhole or the like may be generated, and the second conductive layer 106 may come into contact with the ink.

このようにイオンが透過したりインクに接したとしても、金などの第二導電層106は、第二導電層や第三導電層で用いられているアルミニウムなど比較して、耐インク性(耐腐食性)に優れているため、腐食は発生しない。   Even if the ions permeate or come into contact with the ink in this way, the second conductive layer 106 such as gold is more resistant to ink (resistance to water) than aluminum used in the second and third conductive layers. Corrosion does not occur because it is highly corrosive.

しかし、第二導電層106とインクとの間に大きな電位差が生じると、電気化学反応が起きる可能性がある。そのため、樹脂からなる材料にイオンが透過することでマイグレーション現象が生じ、他の導電層と短絡して導通不良を生じる可能性がある。また、インクに接している状態では、第二導電層106が溶出してしまう恐れがある。   However, when a large potential difference is generated between the second conductive layer 106 and the ink, an electrochemical reaction may occur. Therefore, a migration phenomenon occurs when ions permeate through a material made of resin, which may cause a short circuit with another conductive layer, resulting in poor conduction. Further, the second conductive layer 106 may elute in a state where it is in contact with the ink.

半導体基板である液体吐出ヘッド用基板の基板100は、作りこまれたスイッチング素子101特性の安定の為、GND電位(基板電位)となるように設けられている。一般的に供給口705には絶縁膜は設けられていないため、液体吐出ヘッドにインクを充填した際に、基板100を貫通して設けられた供給口705を通って供給されるインクはGND電位と同じ電位となっている。さらに、GND電位は電極パッド706を介して液体吐出装置に接続されている。また、GNDH電位も電極パッド706を介して液体吐出装置に接続されており、GND電位とGNDH電位とは、実質的に同電位となるように設けられている。   The substrate 100 of the liquid discharge head substrate, which is a semiconductor substrate, is provided to have a GND potential (substrate potential) in order to stabilize the built-in switching element 101 characteristics. In general, since the insulating film is not provided in the supply port 705, when the liquid discharge head is filled with ink, the ink supplied through the supply port 705 provided through the substrate 100 is the GND potential. And the same potential. Further, the GND potential is connected to the liquid ejection device via the electrode pad 706. The GNDH potential is also connected to the liquid ejection device via the electrode pad 706, and the GND potential and the GNDH potential are provided to be substantially the same potential.

もし、第二導電層106に印加されている電圧が、基板電位(GND電位)に対して大きいと、第二導電層106は陽極(アノード)側となり、インクが陰極(カソード)側となるため、第二導電層106は溶出してしまう。このような第二導電層106の溶出を抑えるには、(1)第二導電層106の電位とインクの電位、すなわち第二導電層106の電位と、基板電位を極力同電位とする又は、(2)第二導電層が基板電位より低い電位陰(カソード)極と成るように設ける必要がある。   If the voltage applied to the second conductive layer 106 is larger than the substrate potential (GND potential), the second conductive layer 106 is on the anode (anode) side and the ink is on the cathode (cathode) side. The second conductive layer 106 is eluted. In order to suppress such elution of the second conductive layer 106, (1) the potential of the second conductive layer 106 and the potential of the ink, that is, the potential of the second conductive layer 106 and the substrate potential are set to the same potential as much as possible. (2) It is necessary to provide the second conductive layer so as to have a negative (cathode) electrode lower than the substrate potential.

ここで、図4に示すブロック図のようにヒータ704をスイッチング素子101でON/OFF制御を行う場合、ヒータ704に電圧を印加するために用いられるVH配線には、スイッチング素子がOFFと成っている時も、電圧が印加されている状態にある。そのためVH配線は、常にヒータ704を駆動する電位差(10〜30V程度)が印加されている状態にあるため、第二導電層をVH配線に用いると、マイグレーション現象や溶出しやすい状態となる。一方GNDH配線は、一般的に基板電位と実質的に同じGND電位であるため、電位差が生じることはなく、GNDH配線に用いる導電層とインクとの間が樹脂からなる部材のみでも、溶出する可能性は低い。   Here, when the ON / OFF control of the heater 704 is performed by the switching element 101 as shown in the block diagram of FIG. 4, the switching element is OFF in the VH wiring used for applying a voltage to the heater 704. Even when the voltage is on, the voltage is being applied. Therefore, the potential difference (about 10 to 30 V) for driving the heater 704 is always applied to the VH wiring. Therefore, when the second conductive layer is used for the VH wiring, a migration phenomenon or elution is likely to occur. On the other hand, since the GNDH wiring is generally substantially the same GND potential as the substrate potential, there is no potential difference, and even a member made of resin can be eluted between the conductive layer used for the GNDH wiring and the ink. The nature is low.

従って、インク電位との間に電位差を有するVH配線を、緻密な無機材料からなる第二の絶縁層105で被覆されインクに触れにくい第一導電層104で設ける。さらにインク電位との間に電位差の生じない第二導電層106をGNDH配線の一部として用いることで、第二導電層106は溶出しないように設けることができる。なお、第一導電層104を被覆する第二の絶縁層105には、イオンなど不純物とのバリア性が優れたパッシベーション膜とすることが好ましく、具体的には窒化シリコン(SiN)膜を用いることができる。   Accordingly, the VH wiring having a potential difference with respect to the ink potential is provided in the first conductive layer 104 which is covered with the second insulating layer 105 made of a dense inorganic material and is difficult to touch the ink. Further, the second conductive layer 106 can be provided so as not to elute by using the second conductive layer 106 that does not cause a potential difference with respect to the ink potential as a part of the GNDH wiring. Note that the second insulating layer 105 covering the first conductive layer 104 is preferably a passivation film having excellent barrier properties against impurities such as ions, and specifically, a silicon nitride (SiN) film is used. Can do.

第二導電層106には、樹脂材料との密着性を確保できる材料が好ましく耐インク性(耐腐食性)が良く、抵抗が低くなる材料が好ましい。具体的には、耐インク性に優れた金か、低抵抗な銅や銀などの貴金属材料か、良好な酸化膜を形成して樹脂材料との密着性と耐インク性のよいニッケル、などの材料のうち1つ以上を用いることができる。さらに抵抗を低くするために、第二導電層106は、第一導電層104と比較して厚く設けることが好ましく、めっき法などを用いることで容易に厚くすることができる。   The second conductive layer 106 is preferably a material that can ensure adhesion to the resin material, and is preferably a material that has good ink resistance (corrosion resistance) and low resistance. Specifically, gold with excellent ink resistance, noble metal material such as low resistance copper or silver, nickel with good adhesion and resin resistance by forming a good oxide film, etc. One or more of the materials can be used. In order to further reduce the resistance, the second conductive layer 106 is preferably provided thicker than the first conductive layer 104, and can be easily thickened by using a plating method or the like.

このような構成にすることにより、保護層107と第二導電層106とのの密着性を損なうことなく、第二導電層106のマイグレーション及び溶出を防止できる、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。さらに好ましい一例として、第二の導電層106を、金とニッケルとを積層して設けることができる。保護層107に接する側の第二の導電層106の面をニッケルとすることで、保護層107と第二の導電層106との密着性をさらに向上させることができるためである。   With such a configuration, a highly reliable liquid ejection head that can prevent migration and elution of the second conductive layer 106 without impairing the adhesion between the protective layer 107 and the second conductive layer 106 is provided. can do. As a more preferable example, the second conductive layer 106 can be provided by stacking gold and nickel. This is because when the surface of the second conductive layer 106 on the side in contact with the protective layer 107 is nickel, the adhesion between the protective layer 107 and the second conductive layer 106 can be further improved.

なお、配線を複数の導電層を積層して設けることにより、基板の面積を増加させることなく抵抗を低くすることができる。さらに、本発明を用いることで従来の液体吐出ヘッドよりも導電層が設けられる領域の面積を小さくすることもでき、基板サイズを小さくするチップシュリンクを達成することもできる。   Note that the wiring can be provided by stacking a plurality of conductive layers, whereby the resistance can be lowered without increasing the area of the substrate. Furthermore, by using the present invention, the area of the region where the conductive layer is provided can be made smaller than that of the conventional liquid discharge head, and chip shrink can be achieved that reduces the substrate size.

(第一の実施形態)
本発明の実施形態の一例を図2、図3、図4を用いて説明する。nMOSからなるスイッチング素子101が設けられた基板100の上に、ゲート電極となるポリシリコン層と、ソース電極及びドレイン電極となる第三導電層102と、が設けられている。第三導電層102は、AL−Si合金を500〜1000nm程度の膜厚設けられている。さらに、第三導電層102の上には厚さ1000nm程度の酸化シリコンからなる第一の絶縁層110が形成されている。その上にTaSiNからなる熱抵抗層が膜厚8nm〜100nm程度形成され、その上にAL−Cu合金からなる膜厚100〜1000nm程度の第一導電層104が設けられている。この第一導電層104は、図3に示すようにVH配線に用いられる。第一導電層104の上には、パシベーション膜として用いる第二の絶縁層105が酸化シリコン(SiN)を膜厚200nm〜400nm程度積層して形成されている。さらにその上に拡散防止膜として用いられるのTiWが数100nm程度形成され、その上にGNDH配線の一部として用いられる金からなる2〜15μmの厚さの第二導電層106が形成されている。また基板100には、ヒータ704が設けられた表面と、反対側の裏面とを貫通するインクの供給口705が設けられている。
(First embodiment)
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. On a substrate 100 on which a switching element 101 made of nMOS is provided, a polysilicon layer to be a gate electrode and a third conductive layer 102 to be a source electrode and a drain electrode are provided. The third conductive layer 102 is formed of an AL-Si alloy with a thickness of about 500 to 1000 nm. Further, a first insulating layer 110 made of silicon oxide having a thickness of about 1000 nm is formed on the third conductive layer 102. A thermal resistance layer made of TaSiN is formed thereon with a thickness of about 8 nm to 100 nm, and a first conductive layer 104 made of an AL-Cu alloy and having a thickness of about 100 to 1000 nm is provided thereon. The first conductive layer 104 is used for VH wiring as shown in FIG. On the first conductive layer 104, a second insulating layer 105 used as a passivation film is formed by stacking silicon oxide (SiN) with a thickness of about 200 nm to 400 nm. Further, TiW used as a diffusion preventing film is formed on the order of several hundred nanometers thereon, and the second conductive layer 106 having a thickness of 2 to 15 μm made of gold used as a part of the GNDH wiring is formed thereon. . Further, the substrate 100 is provided with an ink supply port 705 that penetrates the front surface on which the heater 704 is provided and the back surface on the opposite side.

第二導電層106の上には、第二導電層106を被覆してインクに接しないようにポリエーテルアミド樹脂からなる保護層107が設けられている。さらにその上に吐出口703と供給口705とを連通する流路702の面を定義する壁面となる部分702aを構成するエポキシ樹脂の硬化物からなる流路構成部材108が設けられている。インクは、供給口705から流路702を介してヒータ704に運ばれ、吐出口703から吐出される。   A protective layer 107 made of a polyether amide resin is provided on the second conductive layer 106 so as to cover the second conductive layer 106 and not come into contact with ink. Furthermore, a flow path constituting member 108 made of a cured product of an epoxy resin that forms a wall portion 702a that defines a surface of the flow path 702 that communicates the discharge port 703 and the supply port 705 is provided thereon. Ink is conveyed from the supply port 705 to the heater 704 via the flow path 702 and discharged from the discharge port 703.

さらに、間隙を有して設けられた一対の第一導電層104の間隙の部分の発熱抵抗層103がヒータ704として用いられる。ヒータ704に接続する一対の第一導電層104は、VH配線の一部である個別配線部104c及び、スイッチング素子101を介してGNDH配線の一部であるGNDH配線部104dとして用いられる。   Further, the heating resistance layer 103 in the gap portion of the pair of first conductive layers 104 provided with a gap is used as the heater 704. The pair of first conductive layers 104 connected to the heater 704 is used as the individual wiring portion 104 c that is a part of the VH wiring and the GNDH wiring portion 104 d that is a part of the GNDH wiring through the switching element 101.

第三導電層102からなるスイッチング素子101のドレイン電極は、第一の絶縁層105に設けられたスルーホール109cを介してGNDH配線部104dと接続されている。第三導電層102からなるスイッチング素子101のソース電極は、第一の絶縁層110に設けられたスルーホール109aを介し、第一導電層の一部104eに接続している。さらに第二の絶縁層105に設けられたスルーホール109bを介して一部104eとGNDH配線の一部となる第二導電層106と接続されている。   A drain electrode of the switching element 101 made of the third conductive layer 102 is connected to the GNDH wiring portion 104 d through a through hole 109 c provided in the first insulating layer 105. A source electrode of the switching element 101 made of the third conductive layer 102 is connected to a part 104 e of the first conductive layer through a through hole 109 a provided in the first insulating layer 110. Further, a part 104e is connected to the second conductive layer 106 which becomes a part of the GNDH wiring through a through hole 109b provided in the second insulating layer 105.

これらのスルーホール109bの一部(部分A)は、図3(a)に示すように隣接する分割配線部104bの間に設けることができる。また、スルーホール109bの他の一部(部分B)は、共通配線部104bに設けられた開口119の内部に設けられている。このように配置することで、スイッチング素子101の領域の上に、第一導電層104及び第二導電層106を積層して設けることができ、液体吐出ヘッドの導電層を効率的に配置することができる。   A part (part A) of these through holes 109b can be provided between the adjacent divided wiring portions 104b as shown in FIG. Further, another part (part B) of the through hole 109b is provided in an opening 119 provided in the common wiring portion 104b. By arranging in this way, the first conductive layer 104 and the second conductive layer 106 can be stacked on the region of the switching element 101, and the conductive layer of the liquid discharge head can be efficiently arranged. Can do.

なお、スルーホール109bをスイッチング素子101ごとに個別に設けるのではなく、第三導電層102で隣接する複数のスイッチング素子101を共通に接続することで、スルーホール109bの数を削減することもできる。これにより、共通配線部104bに設ける開口の面積を削減することができ、VH配線の共通配線部104bの抵抗を低くすることができる。   Note that the number of through holes 109b can be reduced by connecting the plurality of adjacent switching elements 101 in the third conductive layer 102 in common instead of providing the through holes 109b individually for each switching element 101. . Thereby, the area of the opening provided in the common wiring part 104b can be reduced, and the resistance of the common wiring part 104b of the VH wiring can be reduced.

また、この複数のスイッチング素子101に接続した第三導電層102を検査端子部に接続させておくことで、第二導電層106を設ける前であってもヒータ704の抵抗値やスイッチング素子101の動作確認等の検査を行なうことができる。   Further, by connecting the third conductive layer 102 connected to the plurality of switching elements 101 to the inspection terminal portion, even before the second conductive layer 106 is provided, the resistance value of the heater 704 and the switching element 101 Inspection such as operation confirmation can be performed.

スイッチング素子101は、安定的に動作させるために基板100に接続されており、基板100がGND電位となるように設けられている。供給口705には絶縁膜が設けられておらず、さらにインクは供給口705から供給されるため、インクの電位はGND電位と一致している。また、保護層107で被覆されている第二導電層106は、ヒータ704にGNDH配線の電位をかける導電層として用いられている。このときGNDH配線は、基板電位と実質的に同じでありGND電位と実質的に同電位となっている。   The switching element 101 is connected to the substrate 100 in order to operate stably, and is provided so that the substrate 100 has a GND potential. Since the supply port 705 is not provided with an insulating film, and ink is supplied from the supply port 705, the potential of the ink matches the GND potential. The second conductive layer 106 covered with the protective layer 107 is used as a conductive layer that applies a potential of the GNDH wiring to the heater 704. At this time, the GNDH wiring is substantially the same as the substrate potential and is substantially the same as the GND potential.

以上のように樹脂からなる保護層107に被覆される第二導電層106をGND電位と実質的に同電位のGNDH配線として用いる構成とすることにより、第二導電層106にかかる電位とインクの電位とがほぼ一致するように駆動することができる。これにより、第二導電層106のマイグレーション及び溶出を防止することができ、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。   As described above, the second conductive layer 106 covered with the protective layer 107 made of resin is used as a GNDH wiring having substantially the same potential as the GND potential. It can be driven so that the potential is substantially the same. Thereby, migration and elution of the second conductive layer 106 can be prevented, and a highly reliable liquid discharge head can be provided.

(第二の実施形態)
第一の実施形態では、スルーホール109bの一部が第一導電層の共通配線部104bに設けられた開口の内側に設けられた構成となっている。本実施形態では、第一の実施形態と共通配線部104bに開口を設けることなく、スルーホール109bを設けている点が異なる。それ以外の構成は第一の実施形態と同様である。
(Second embodiment)
In the first embodiment, a part of the through hole 109b is provided inside the opening provided in the common wiring portion 104b of the first conductive layer. This embodiment is different from the first embodiment in that a through hole 109b is provided without providing an opening in the common wiring portion 104b. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

図5(a)に本実施形態の液体吐出ヘッドの断面図を、図5(b)に第一導電層を示した上面模式図を示す。本実施形態におけるスルーホール109bは、隣接する個別配線部104cの間の領域に設けられている。このとき1つのスルーホール109bが、隣接する2つのヒータ704に接続する第一導電層の一部104eと、第二導電層106とを接続するように設けている。さらに隣接する2つのヒータ704に接続する2つのGNDH配線部104dは、スルーホール109bが設けられていない、隣接する個別配線部104cの間の領域に設けられている。この個所で、第一の絶縁層110に設けられたスルーホール109cを貫通して第三導電層102と電気的に接続されている。   FIG. 5A shows a cross-sectional view of the liquid ejection head of this embodiment, and FIG. 5B shows a schematic top view showing the first conductive layer. In the present embodiment, the through hole 109b is provided in a region between adjacent individual wiring portions 104c. At this time, one through hole 109b is provided so as to connect a part 104e of the first conductive layer connected to two adjacent heaters 704 and the second conductive layer 106. Further, the two GNDH wiring portions 104d connected to the two adjacent heaters 704 are provided in a region between the adjacent individual wiring portions 104c where the through hole 109b is not provided. At this point, the through hole 109c provided in the first insulating layer 110 is penetrated and electrically connected to the third conductive layer 102.

このように設けることにより、第一導電層104からなる共通配線部104bにスルーホール109bを設けるための開口を設ける必要がなく、さらに共通配線部104bの抵抗を低くすることができる。   By providing in this way, it is not necessary to provide an opening for providing the through hole 109b in the common wiring portion 104b made of the first conductive layer 104, and the resistance of the common wiring portion 104b can be further reduced.

(変形例)
第一の実施形態及び第二の実施形態において用いることのできるGNDH配線の一部として用いられる第二導電層106のレイアウトの一例を図6(a)〜(c)に模式的に示す。
(Modification)
An example of the layout of the second conductive layer 106 used as a part of the GNDH wiring that can be used in the first embodiment and the second embodiment is schematically shown in FIGS.

図6(a)は、複数のヒータ704からなる列を2つに分け、其々にGNDH配線が共通に電極パッド706に接続されている例である。図6(b)は、複数のヒータ704の列が1つのGNDH配線に共通に接続され、異なる2つの端部に設けられた電極パッド706とを接続されている構成である。図6(c)は、複数のヒータ704の列が1つのGNDH配線に共通に接続されており、端部に設けられた1つの電極パッド706と接続されている構成である。電極パッド706の数を削減することで、チップサイズを縮小することができる。   FIG. 6A shows an example in which a row composed of a plurality of heaters 704 is divided into two, and a GNDH wiring is connected to the electrode pad 706 in common. FIG. 6B shows a configuration in which a plurality of rows of heaters 704 are commonly connected to one GNDH wiring, and electrode pads 706 provided at two different end portions are connected. FIG. 6C shows a configuration in which a plurality of rows of heaters 704 are commonly connected to one GNDH wiring, and are connected to one electrode pad 706 provided at an end portion. By reducing the number of electrode pads 706, the chip size can be reduced.

第二導電層106のレイアウトのいずれも、第一の実施形態及び第二の実施形態に適宜用いるることができる。   Any of the layouts of the second conductive layer 106 can be appropriately used in the first embodiment and the second embodiment.

100 基板
101 スイッチング素子
102 第三導電層
103 発熱抵抗層
104 第一導電層
105 第二の絶縁層
106 第二導電層
107 保護層
108 流路構成部材
700 液体吐出ヘッド
701 液体吐出ヘッド用基板
702 流路
703 吐出口
704 ヒータ(エネルギー発生素子)
705 供給口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Substrate 101 Switching element 102 Third conductive layer 103 Heating resistance layer 104 First conductive layer 105 Second insulating layer 106 Second conductive layer 107 Protective layer 108 Flow path component 700 Liquid discharge head 701 Liquid discharge head substrate 702 Flow Path 703 Discharge port 704 Heater (energy generating element)
705 supply port

Claims (7)

抵抗材料からなる抵抗層と、該抵抗層と接して設けられた一対の第一導電層と、前記抵抗層と前記一対の導電層とを覆うように設けられた絶縁層と、該絶縁層を覆うように設けられ、前記絶縁層を貫通して前記一対の第一導電層の一方と電気的に接続する第二導電層と、を備え、前記一対の第一導電層の間の前記抵抗層の部分を液体を吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させる領域として用いる液体吐出ヘッド用基板と、
前記吐出口に連通する流路の壁面を有し、前記第二導電層を被覆するように前記液体吐出ヘッド用基板に接して設けられることで前記流路を構成する、樹脂からなる流路構成部材と、
を有する液体吐出ヘッドであって、
前記第二導電層と前記流路内の液体とが、ほぼ同じ電位となるように駆動されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
A resistance layer made of a resistance material, a pair of first conductive layers provided in contact with the resistance layer, an insulating layer provided so as to cover the resistance layer and the pair of conductive layers, and the insulating layer A second conductive layer provided so as to cover and electrically connecting to one of the pair of first conductive layers through the insulating layer, and the resistance layer between the pair of first conductive layers A liquid discharge head substrate used as a region for generating energy for discharging the liquid from the discharge port,
A flow path configuration made of a resin having a wall surface of a flow path communicating with the discharge port and constituting the flow path by being provided in contact with the liquid discharge head substrate so as to cover the second conductive layer Members,
A liquid ejection head comprising:
The liquid discharge head, wherein the second conductive layer and the liquid in the flow path are driven so as to have substantially the same potential.
前記流路構成部材と前記第二導電層との間には、イオンを透過しにくい樹脂からなる保護層が、前記第二導電層を被覆するように設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。   The protective layer made of a resin that does not easily transmit ions is provided between the flow path component member and the second conductive layer so as to cover the second conductive layer. The liquid discharge head according to 1. 前記保護層は、ポリエーテルアミド樹脂からなることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 2, wherein the protective layer is made of a polyetheramide resin. 前記流路構成部材は、エポキシ樹脂の硬化物からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the flow path component member is made of a cured product of an epoxy resin. 前記第二導電層は、金からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the second conductive layer is made of gold. 前記液体吐出ヘッド用基板は、前記エネルギー発生素子のON/OFF制御を行うスイッチング素子を表面部に有するシリコンからなる基板を有しており、該スイッチング素子が接続している基板電位と、前記第二導電層の電位とがほぼ等しいことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head substrate includes a substrate made of silicon having a switching element for performing ON / OFF control of the energy generating element on a surface portion, the substrate potential to which the switching element is connected, and the first 6. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the potential of the two conductive layers is substantially equal. 抵抗層と、間隙を有して前記抵抗層と接して設けられた一対の第一導電層と、を面の上に有し、前記間隙の部分が液体を吐出口から吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子として用いられる基板と、前記抵抗層と前記一対の導電層との上に設けられた絶縁層と、該絶縁層の上に設けられ、前記絶縁層を貫通して前記一対の導電層の一方と電気的に接続する第二導電層と、を備えた液体吐出ヘッド用基板と、
前記吐出口に連通する流路の面を定義する壁面を有し、前記第二導電層を被覆するように前記液体吐出ヘッド用基板の上に設けることで前記流路を構成する樹脂からなる流路構成部材と、
を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記第二導電層の電位と前記流路に充填された液体の電位とがほぼ同じ電位となるよう駆動することを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
A resistance layer and a pair of first conductive layers provided in contact with the resistance layer with a gap on the surface, and energy for the gap portion to discharge liquid from the discharge port; A substrate used as an energy generating element to be generated; an insulating layer provided on the resistance layer and the pair of conductive layers; provided on the insulating layer; A second conductive layer electrically connected to one of the conductive layers, a liquid discharge head substrate,
A flow wall made of a resin that has a wall surface that defines a surface of a flow path that communicates with the discharge port and is provided on the liquid discharge head substrate so as to cover the second conductive layer. A road component;
A method of driving a liquid ejection head having
A driving method of a liquid discharge head, wherein driving is performed so that the potential of the second conductive layer and the potential of the liquid filled in the flow path become substantially the same potential.
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