JP2013063531A

JP2013063531A - Manufacturing method for electromechanical conversion element, electromechanical conversion element manufactured by the manufacturing method, liquid droplet discharge head and liquid droplet discharge device

Info

Publication number: JP2013063531A
Application number: JP2011202325A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimizu; 明清水
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-04-11

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To highly integrally and adaptively perform polling processing.SOLUTION: An individual electrode 14 is electrically connected to wiring 54 and an individual liquid chamber substrate 12 formed of a conductive material via a contact 52-2 arranged in a region of a dicing line 51. By this, a polling voltage is made to be applicable between each individual electrode 14 and a common electrode 19 by applying a polling voltage between the individual liquid chamber substrate 12 and the common electrode 19. Then, the contact 52-2 is arranged at the dicing line 51, and the individual liquid chamber substrate 12 and each individual electrode 14 are electrically insulated from each other by performing dicing along the dicing line 51 and cutting electric connection between the wiring 54 and the contact 52-2.

Description

本発明は、電気機械変換素子の製造方法、該製造方法により製造した電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a method for producing an electromechanical transducer, an electromechanical transducer produced by the production method, a droplet ejection head, and a droplet ejection apparatus.

従来、電気機械変換膜を電極で挟むように構成された電気機械変換素子は、例えばインクの液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備え、媒体を搬送しながらインク滴を用紙に付着させて画像形成を行うインクジェット記録装置で用いられている。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electromechanical conversion element configured such that an electromechanical conversion film is sandwiched between electrodes includes, for example, a droplet discharge head that discharges ink droplets. It is used in an ink jet recording apparatus for forming. The medium here is also referred to as “paper”, but the material is not limited, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, a recording paper, and the like are also used synonymously. The image forming apparatus means an apparatus for forming an image by discharging a liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics. The image formation is not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to the medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply ejecting a droplet). Also means. The ink is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected. For example, the ink is a generic term for liquids including DNA samples, resists, pattern materials, and the like. Use.

そして、上記液滴吐出ヘッドは、主として、ノズル基板、個別液室基板及び共通液室基板を含んで構成されている。ノズル基板には複数のノズルが形成されている。個別液室基板には各ノズルに対応する複数の加圧室や該加圧室の内圧を昇圧する圧力発生手段が設けられている。共通液室基板には加圧室に液を供給する供給口及び共通液室が設けられている。上記圧力発生手段として、圧電素子などの電気機械変換素子を用いて吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型の圧力発生手段が知られている。このピエゾ型の圧力発生手段に使用される電気機械変換素子は、下部電極（共通電極）と、電気機械変換層と、上部電極（個別電極）とが積層したものからなる。各加圧室に液滴吐出の圧力を発生させるのに個別の電気機械変換素子が配置されることになる。電気機械変換層は電気機械変換膜を形成する工程を複数回行って形成される。電気機械変換膜は例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられ、このＰＺＴは複数の金属酸化物を主成分としているので一般に金属複合酸化物と称され、合成多結晶材料をなしている。この合成多結晶材料の電気機械変換膜における電気機械変換効果は、ワイス・ドメインと称される材料中の個別の双極子領域の配向に依存する。このワイス・ドメインは圧電性材料の形成時にはランダムに配向されているが、当該圧電性材料を電界において高温でポーリング処理を行うことで整合させることができる。このポーリング処理は分極方向に沿って配向されていたドメインの成長を促進し、逆平行となっているドメインの配向を逆にする。また、ポーリング処理を行うことで、空間電荷を新たに配向させ、圧電性を有するＰｂ［Ｚｒ_ｘＴｉ_１−ｘ］Ｏ_３のベース材料等の強誘電性材料中の残りの分極を整合させる。これにより、ポーリング処理はドメイン配向におけるランダム化を減らし、圧電効果をもたらす。ポーリング処理された圧電性材料は、実際に単結晶材料よりも圧電効果が良好であることがわかっている。このように、インクジェットヘッドの製造工程でのポーリング処理は不可欠である。 The droplet discharge head mainly includes a nozzle substrate, an individual liquid chamber substrate, and a common liquid chamber substrate. A plurality of nozzles are formed on the nozzle substrate. The individual liquid chamber substrate is provided with a plurality of pressurizing chambers corresponding to the respective nozzles and pressure generating means for increasing the internal pressure of the pressurizing chambers. The common liquid chamber substrate is provided with a supply port for supplying liquid to the pressurizing chamber and a common liquid chamber. As the pressure generating means, there is known a piezo-type pressure generating means for discharging ink droplets by deforming and displacing a vibration plate forming the wall surface of the discharge chamber using an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element. . The electromechanical conversion element used for this piezo-type pressure generating means is formed by laminating a lower electrode (common electrode), an electromechanical conversion layer, and an upper electrode (individual electrode). Individual electromechanical transducer elements are arranged to generate the pressure of droplet discharge in each pressurizing chamber. The electromechanical conversion layer is formed by performing the process of forming the electromechanical conversion film a plurality of times. For example, lead zirconate titanate (PZT) is used as the electromechanical conversion film. Since this PZT is mainly composed of a plurality of metal oxides, it is generally called a metal composite oxide and is a synthetic polycrystalline material. The electromechanical conversion effect in the electromechanical conversion film of this synthetic polycrystalline material depends on the orientation of individual dipole regions in the material called the Weiss domain. The Wise domains are randomly oriented when the piezoelectric material is formed, but can be aligned by performing poling treatment of the piezoelectric material at high temperature in an electric field. This poling process promotes the growth of domains that have been oriented along the polarization direction and reverses the orientation of the antiparallel domains. Also, by performing the poling process, the space charge is newly oriented, and the remaining polarization in the ferroelectric material such as the base material of Pb [Zr _x Ti _1-x ] O ₃ having piezoelectricity is matched. Thereby, the poling process reduces randomization in the domain orientation and leads to a piezoelectric effect. It has been found that a poled piezoelectric material actually has a better piezoelectric effect than a single crystal material. Thus, the polling process in the manufacturing process of an inkjet head is indispensable.

このインクジェットヘッドの製造工程でのポーリング処理方法として、特許文献１に記載のものがある。この特許文献１のポーリング処理方法では、ウエハにスライス路（縦方向の分離用部分）とダイス路（横方向の分離用部分）を設けることでチップを形成する複数の有効エリアが規定される。そして、各チップには電気機械変換素子がそれぞれ形成される。各チップの有効エリア内には、第１の電極パッド及び接地パッドが設けられている。第１の電極パッドは電気機械変換素子の上部電極（個別電極）に電気的に接続されている。接地パッドは電気機械変換素子の下部電極（共通電極）に電気的に接続されている。そして、第１の電極パッドは、ポーリング電源の一方の端子と電気的に接続されている接続針を刺すことで、この接続針を介してポーリング電源の一方の端子に電気的に接続される。接地パッドは、上記スライス路及び上記ダイス路に形成された共通アース用のトレース配線を介してポーリング電源の他方の端子に電気的に接続される。トレース配線とは例えばプリント回路など基板上に蒸着により形成された配線である。そして、各電気機械変換素子にポーリング処理を施す際は、各電気機械変換素子内のドメインがポーリング電圧に従って整合するように、各第１の電極パッドに接続針をそれぞれ刺し、各接続針とトレース配線との間にポーリング電圧を印加する。これにより、各電気機械変換素子のポーリング処理が施される。その後、ウエハ上のスライス路とダイス路に沿ってダイシングを行って各チップに分離される。 As a polling processing method in the manufacturing process of the ink jet head, there is one described in Patent Document 1. In the polling processing method of Patent Document 1, a plurality of effective areas for forming a chip are defined by providing a slice path (a vertical separation part) and a die path (a horizontal separation part) on a wafer. An electromechanical conversion element is formed on each chip. A first electrode pad and a ground pad are provided in the effective area of each chip. The first electrode pad is electrically connected to the upper electrode (individual electrode) of the electromechanical transducer. The ground pad is electrically connected to the lower electrode (common electrode) of the electromechanical transducer. Then, the first electrode pad is electrically connected to one terminal of the polling power source through the connection needle by piercing a connection needle electrically connected to one terminal of the polling power source. The ground pad is electrically connected to the other terminal of the polling power source via a common ground trace wiring formed in the slice path and the die path. The trace wiring is a wiring formed on the substrate such as a printed circuit by vapor deposition. When performing a polling process on each electromechanical transducer, a connection needle is inserted into each first electrode pad so that the domains in each electromechanical transducer are aligned according to the polling voltage. A polling voltage is applied to the wiring. Thereby, the polling process of each electromechanical conversion element is performed. Thereafter, dicing is performed along the slice path and the die path on the wafer to separate each chip.

しかしながら、上記特許文献１のポーリング処理方法では、各チップの有効エリアに第１の電極パッド及び接地パッドがそれぞれ設けられているので、各チップの有効エリアの面積がそれぞれ広くなっている。このため、ウエハ上でチップを製造できるチップの数が減り、生産性が悪くなるという問題点があった。 However, in the polling processing method of Patent Document 1, since the first electrode pad and the ground pad are provided in the effective area of each chip, the area of the effective area of each chip is increased. For this reason, there is a problem that the number of chips that can be manufactured on the wafer is reduced and productivity is deteriorated.

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、生産性を悪くすることなくポーリング処理を行うことができる電気機械変換素子の製造方法、該製造方法により製造した電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electromechanical conversion element capable of performing a polling process without deteriorating productivity, and an electromechanical conversion manufactured by the manufacturing method. An element, a droplet discharge head, and a droplet discharge device are provided.

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、各ノズルに対応する複数の加圧室及び該各加圧室の内圧を振動板を介して昇圧する複数の電気機械変換素子を個別液室基板に形成する電気機械変換素子形成工程と、前記各電気機械変換素子の各個別電極に電気的にそれぞれ接続する各電極パッドにポーリング電源の一方の端子と電気的に接続している接続針を刺し、前記各電気機械変換素子の各共通電極に電気的にそれぞれ接続する各接地パッドと前記ポーリング電源の他方の端子との間に配線を電気的に接続し、前記接続針を刺した前記電極パッドと、前記配線を介して前記接地パッドとの間にポーリング電圧を印加することで前記各電気機械変換素子のポーリング処理を施すポーリング処理工程と、前記各電気機械変換素子を囲む分離用部分に沿って前記各電気機械変換素子を分離するセパレート工程とを有する電気機械変換素子の製造方法において、前記個別液室基板は導電性材料で形成され、前記分離用部分で前記個別液室基板の厚み方向に延びる複数の接続端子を介して前記各個別電極と前記個別液室基板との間を電気的に接続し、前記ポーリング処理工程では、前記接続針を前記接地パッドに刺し、前記個別液室基板に前記ポーリング電源の一方の端子を電気的に接続し、前記個別液室基板と前記接続針との間にポーリング電圧を印加することを特徴とするものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 provides a plurality of pressurizing chambers corresponding to each nozzle and a plurality of electromechanical transducers for boosting the internal pressure of each pressurizing chamber via a diaphragm. The electromechanical conversion element forming step formed on the chamber substrate, and the connection needle electrically connected to one terminal of the polling power source to each electrode pad electrically connected to each individual electrode of each electromechanical conversion element Stab, electrically connect wiring between each grounding pad electrically connected to each common electrode of each electromechanical transducer and the other terminal of the polling power source, and stab the connecting needle. A polling process for applying a polling process to each electromechanical conversion element by applying a polling voltage between the electrode pad and the ground pad via the wiring, and for separation surrounding each electromechanical conversion element A separate process of separating the electromechanical conversion elements along a minute, wherein the individual liquid chamber substrate is formed of a conductive material, and the individual liquid chamber substrate is formed by the separating portion. The individual electrodes and the individual liquid chamber substrate are electrically connected via a plurality of connection terminals extending in the thickness direction of the substrate. In the polling process, the connection needle is inserted into the ground pad, One terminal of the polling power supply is electrically connected to the liquid chamber substrate, and a polling voltage is applied between the individual liquid chamber substrate and the connection needle.

本発明においては、複数の加圧室を形成するために共通に使用される基板である個別液室基板を導電性材料で形成し、各個別電極は分離用部分で個別液室基板の厚み方向に延びる複数の接続端子を介して上記個別液室基板にそれぞれ電気的に接続する。そして、上記個別液室基板にポーリング電源の一方の端子を電気的に接続することでポーリング電源の一方の端子は各個別電極に電気的にそれぞれ接続されることになる。従来、各個別電極とポーリング電源の一方の端子とをそれぞれ電気的に接続するために接続針を刺していた各接続パッドが不要となる。これにより、接続パッドを設ける面積が無くなり、電気機械変換素子を製造できる面積が従来例に比して増え、それに伴い製造される電気機械変換素子の数も増える。よって、生産性を悪くすることなくポーリング処理を行うことができる。 In the present invention, an individual liquid chamber substrate, which is a substrate commonly used to form a plurality of pressurizing chambers, is formed of a conductive material, and each individual electrode is a separation portion and is in the thickness direction of the individual liquid chamber substrate. Are electrically connected to the individual liquid chamber substrate through a plurality of connection terminals extending in the vertical direction. Then, by electrically connecting one terminal of the polling power source to the individual liquid chamber substrate, one terminal of the polling power source is electrically connected to each individual electrode. Conventionally, each connection pad that has been pierced with a connection needle to electrically connect each individual electrode and one terminal of the polling power supply becomes unnecessary. As a result, the area where the connection pad is provided is eliminated, the area where the electromechanical conversion element can be manufactured increases as compared with the conventional example, and the number of electromechanical conversion elements manufactured accordingly increases. Therefore, the polling process can be performed without deteriorating productivity.

本発明によれば、生産性を悪くすることなくポーリング処理を行うことができる。 According to the present invention, polling processing can be performed without deteriorating productivity.

本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの基板を真上から見ての平面透視図である。FIG. 3 is a plan perspective view of the substrate of the droplet discharge head according to the present embodiment as viewed from directly above. 図１の液滴吐出ヘッドのＹ−Ｙ'断面図である。FIG. 2 is a YY ′ sectional view of the droplet discharge head of FIG. 1. 図１の液滴吐出ヘッドのＸ−Ｘ'断面図である。It is XX 'sectional drawing of the droplet discharge head of FIG. 本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing a manufacturing process of a droplet discharge head of this embodiment. 本実施形態における上部電極と加圧液室基板との接続とポーリング電圧印加の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the connection of the upper electrode and pressurized liquid chamber board | substrate in this embodiment, and a polling voltage application. ウエハレベルでの工程が終了してチップに個片化する工程段階のウエハ全体図である。It is the whole wafer figure of the process step which the process in a wafer level is complete | finished and is separated into a chip | tip. 本実施形態の変形例としてのインクカートリッジ一体型の記録ヘッドを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an ink cartridge integrated type recording head as a modified example of the embodiment. 製造方法で製造した電気機械変換素子を用いた液滴吐出装置の一構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the example of 1 structure of the droplet discharge apparatus using the electromechanical conversion element manufactured with the manufacturing method. 液滴吐出装置の概略透視斜視図である。It is a schematic perspective view of a droplet discharge device. 液滴吐出動作をマイクロポンプに応用した実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the Example which applied the droplet discharge operation to the micropump.

本実施形態における液滴吐出ヘッドをインクジェット方式の画像形成装置の記録ヘッドとして利用した一例について説明する。
図１は本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの基板を真上から見ての平面透視図である。図２は図１の液滴吐出ヘッドのＹ−Ｙ'断面図である。図３は図１の液滴吐出ヘッドのＸ−Ｘ'断面図である。図１〜図３に示す液滴吐出ヘッドはノズル基板に設けたノズル孔から液滴を吐出するサイドシュータータイプのものであり、圧電型アクチュエータにより駆動される方式のものである。図１〜図３に示すように、液滴吐出ヘッド１０は、共通液室基板１１、個別液室基板１２、ノズル板１３の、主なる３つの基板から構成されている。個別液室基板１２の一方の面には共通液室基板１１が接合されており、個別液室基板１２の他方の面にはノズル板１３が接合されている。また、液滴吐出ヘッド１０には個別電極１４に駆動信号を供給するドライバＩＣ１５が設けられている。個別液室基板１２は、圧力室１６の一部の壁面を形成する振動板１７と、振動板１７を介して圧力室１６と対向する側に圧電体１８とから形成されている。そして、圧電アクチュエータ２０は、共通電極１９、圧電体１８及び個別電極１４を含んで構成されている。また、圧力室１６は流体抵抗部２１を通じて共通液室基板１１の貫通穴２２に連通している。共通液室基板１１には、貫通穴２２に連通する共通液室２３が形成されている。更に、各圧力室１６は細長い直方体の形状をしており、主走査方向に沿って２列配置され、副走査方向に沿って例えば３００［dpi］の解像度で複数個配列されている。個別電極１４は圧電アクチュエータ２０から図１のように引き出されてドライバＩＣ１５とバンプ接合部２４でバンプ接合されている。ドライバＩＣ１５には入力配線２６が接続されている。 An example in which the droplet discharge head according to this embodiment is used as a recording head of an inkjet image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a plan perspective view of a substrate of a droplet discharge head according to the present embodiment as viewed from directly above. FIG. 2 is a YY ′ cross-sectional view of the droplet discharge head of FIG. 3 is a cross-sectional view of the droplet discharge head of FIG. 1 taken along the line XX ′. The droplet discharge head shown in FIGS. 1 to 3 is of a side shooter type that discharges droplets from nozzle holes provided in a nozzle substrate, and is of a type driven by a piezoelectric actuator. As shown in FIGS. 1 to 3, the droplet discharge head 10 is composed of three main substrates: a common liquid chamber substrate 11, an individual liquid chamber substrate 12, and a nozzle plate 13. A common liquid chamber substrate 11 is bonded to one surface of the individual liquid chamber substrate 12, and a nozzle plate 13 is bonded to the other surface of the individual liquid chamber substrate 12. The droplet discharge head 10 is provided with a driver IC 15 that supplies a drive signal to the individual electrode 14. The individual liquid chamber substrate 12 is formed of a vibration plate 17 that forms a part of the wall surface of the pressure chamber 16 and a piezoelectric body 18 on the side facing the pressure chamber 16 through the vibration plate 17. The piezoelectric actuator 20 includes the common electrode 19, the piezoelectric body 18, and the individual electrode 14. Further, the pressure chamber 16 communicates with the through hole 22 of the common liquid chamber substrate 11 through the fluid resistance portion 21. A common liquid chamber 23 communicating with the through hole 22 is formed in the common liquid chamber substrate 11. Further, each of the pressure chambers 16 has an elongated rectangular parallelepiped shape, and is arranged in two rows along the main scanning direction, and a plurality of the pressure chambers 16 are arranged along the sub scanning direction with a resolution of, for example, 300 [dpi]. The individual electrode 14 is drawn out from the piezoelectric actuator 20 as shown in FIG. 1 and is bump-bonded to the driver IC 15 by a bump bonding portion 24. An input wiring 26 is connected to the driver IC 15.

このように形成された液滴吐出ヘッド１０においては、各圧力室１６内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で、ドライバＩＣ１５を通じて個別電極１４に液滴吐出信号の電圧パルスを印加することにより、圧電体１８が振動板１７と平行な方向に収縮を起こし、その結果振動板１７は圧力室１６側に撓む。これにより、圧力室１６内の圧力が急激に上昇して、圧力室１６に連通するノズル孔２５から記録液が吐出される。パルス電圧を印加した後は、縮んだ圧電体１８が元に戻ることから撓んだ振動板１７は元の位置に戻る。このため、圧力室１６内が共通液室２３内に比べて負圧となり、共通液室２３から流体抵抗部２１を介してインクが圧力室１６に供給される。これを繰り返すことにより、液滴を連続的に吐出でき、液滴吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙）に画像を形成する。 In the droplet discharge head 10 formed in this way, a voltage pulse of a droplet discharge signal is applied to the individual electrode 14 through the driver IC 15 in a state where each pressure chamber 16 is filled with a liquid, for example, a recording liquid (ink). When applied, the piezoelectric body 18 contracts in a direction parallel to the diaphragm 17, and as a result, the diaphragm 17 is bent toward the pressure chamber 16. As a result, the pressure in the pressure chamber 16 rapidly increases, and the recording liquid is discharged from the nozzle hole 25 communicating with the pressure chamber 16. After applying the pulse voltage, the contracted piezoelectric body 18 returns to its original position, so that the deflected diaphragm 17 returns to its original position. Therefore, the pressure chamber 16 has a negative pressure compared to the common liquid chamber 23, and ink is supplied from the common liquid chamber 23 to the pressure chamber 16 via the fluid resistance portion 21. By repeating this, droplets can be ejected continuously, and an image is formed on a recording medium (paper) disposed facing the droplet ejection head.

次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程を詳細に説明する。
図４は本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程を示す部分断面図である。同図は図１のＸ−Ｘ'線断面における製造工程断面図である。本実施例においてはシリコン基板に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことでアクチュエータを作成していく。 Next, the manufacturing process of the droplet discharge head of this embodiment will be described in detail.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the manufacturing process of the droplet discharge head of this embodiment. This figure is a manufacturing process sectional view taken along the line XX 'of FIG. In this embodiment, an actuator is created by depositing a diaphragm material and a piezoelectric element material on a silicon substrate.

はじめに、図４の（ａ）に示すように、厚み４００［μｍ］の＜Ｐ型１００＞のシリコン基板３１の両表面にシリコン酸化膜３２−１、３２−２を０．５［μｍ］それぞれ形成する。シリコン酸化膜３２−２にＰ型シリコンを２．０［μｍ］を張り合わせたＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ（ＳＯＩ）基板３３を用いる。このＳＯＩ基板３３の表面にパイロ酸化法によりシリコン酸化膜３４を０．６［μｍ］成膜する。その後、図４の（ｂ）に示すように、圧電素子の共通電極層（または下部電極）３５となるＰｔの層をスパッタ法により０．１［μｍ］成膜し、共通電極層（または下部電極）３５としてリソエッチ法によりパターニングを行う。更に、スパッタ法により圧電材層（または圧電体）３６、個別電極層（または上部電極）３７をそれぞれ１．０［μｍ］、０．１［μｍ］ずつ成膜する。そして、図４の（ｃ）に示すように、リソエッチ法により両方の膜を同じマスクでパターニングし圧力室に対応する部分に圧電素子部３８を形成する。次に、図４の（ｄ）に示すように、ドライバＩＣ３９には圧電素子部３８の共通電極層（または下部電極）３５及び個別電極層（または上部電極）３７から引き出された入力端子（図示せず）にバンプ接合される。 First, as shown in FIG. 4A, silicon oxide films 32-1 and 32-2 are respectively 0.5 [μm] on both surfaces of a <P-type 100> silicon substrate 31 having a thickness of 400 [μm]. Form. A silicon on insulator (SOI) substrate 33 in which 2.0 [μm] of P-type silicon is bonded to the silicon oxide film 32-2 is used. A silicon oxide film 34 of 0.6 [μm] is formed on the surface of the SOI substrate 33 by a pyro-oxidation method. Thereafter, as shown in FIG. 4B, a Pt layer to be the common electrode layer (or lower electrode) 35 of the piezoelectric element is formed by sputtering to a thickness of 0.1 [μm], and the common electrode layer (or lower portion) is formed. Electrode) 35 is patterned by a lithoetch method. Further, the piezoelectric material layer (or piezoelectric body) 36 and the individual electrode layer (or upper electrode) 37 are formed by sputtering [1.0 μm] and 0.1 [μm], respectively. Then, as shown in FIG. 4C, both films are patterned with the same mask by a lithoetch method to form a piezoelectric element portion 38 in a portion corresponding to the pressure chamber. Next, as shown in FIG. 4D, the driver IC 39 has input terminals (see FIG. 4) drawn from the common electrode layer (or lower electrode) 35 and the individual electrode layer (or upper electrode) 37 of the piezoelectric element portion 38. (Not shown).

ここで、圧電体は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＬｅａｄＺｉｒｃｏｎａｔｅＴｉｔａｎａｔｅ；ＰＺＴ）を使用することができる。また、圧電体を成膜する手法としては、スパッタ法、ゾルゲル法、ＡＤ法などを用いることが好ましい。個別電極層（または上部電極）３７と共通電極層（または下部電極）３５の材料としては、圧電体との親和性が高く、耐熱性を有する材料を使用することが好ましい。具体的には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｔａ、ＰｔＯ_２、ＴａＯ_４、ＩｒＯ_２、ＳＲＯ、Ｔｉ、ＴｉＯ等を使用することが好ましい。 Here, for example, lead zirconate titanate (PZT) can be used as the piezoelectric body. As a method for forming a piezoelectric body, it is preferable to use a sputtering method, a sol-gel method, an AD method, or the like. As materials for the individual electrode layer (or upper electrode) 37 and the common electrode layer (or lower electrode) 35, it is preferable to use a material having high affinity with the piezoelectric body and having heat resistance. Specifically, it is preferable to use Pt, Ir, Au, Ru, Ta, PtO ₂ , TaO ₄ , IrO ₂ , SRO, Ti, TiO or the like.

そして、図４の（ｅ）に示すように、個別電極層（または上部電極）３７上に層間膜（例えばＣＶＤシリコン酸化膜、シリコン窒化膜：膜厚が０．８［μｍ］）を成膜し、コンタクト、このコンタクトを介して配線（例えばアルミニウム：膜厚が０．７［μｍ］）で個別電極層とダイシングライン上のシリコン基板との導通を取っている。それぞれ所望の成膜／リソエッチで形成されている。図示していないが最上層に保護膜（プラズマＣＶＤシリコン窒化膜：膜厚が０．７［μｍ］）を形成する。さらに、シリコン基板の反対面を所望の厚さに研磨する。ここで液室の高さを略決定する。そして、予め、シリコン基板にリソエッチ法で貫通部及び凹部を形成してある共通液室基板を製作しておき、基板の圧電素子面に接着する。ここで、共通液室基板は＜１１０＞シリコン基板をＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでも良く、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型部品で代用しても構わない。少なくともインク供給口内壁には接液膜として、例えば水分透過性の低い酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ポリパラキシリレン等を形成するのがよい。 Then, as shown in FIG. 4E, an interlayer film (for example, a CVD silicon oxide film, a silicon nitride film: the film thickness is 0.8 [μm]) is formed on the individual electrode layer (or the upper electrode) 37. The individual electrode layer and the silicon substrate on the dicing line are connected to each other through a contact and a wiring (for example, aluminum: film thickness is 0.7 [μm]) through the contact. Each is formed by a desired film formation / litho etch. Although not shown, a protective film (plasma CVD silicon nitride film: film thickness is 0.7 [μm]) is formed on the uppermost layer. Further, the opposite surface of the silicon substrate is polished to a desired thickness. Here, the height of the liquid chamber is substantially determined. Then, a common liquid chamber substrate in which a penetration portion and a recess are formed in a silicon substrate by a litho-etching method is manufactured in advance and bonded to the piezoelectric element surface of the substrate. Here, the common liquid chamber substrate may be a <110> silicon substrate processed by wet etching using an alkaline etching solution such as TMAH or KOH, or may be replaced with a molded part such as a resin mold or a metal injection mold. Absent. For example, silicon oxide (SiO ₂ ), aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), silicon oxynitride (SiON), silicon nitride (SiN), polypara Xylylene or the like is preferably formed.

更に、図４の（ｆ）を示すように、レジストマスクでシリコン基板３１をＩＣＰドライエッチングによりエッチングし、圧力室、流体抵抗部及び共通液室となる凹部４１を形成する。その後、図４の（ｇ）を示すように、スルファミン酸浴で高速電鋳法により製作したノズル孔４２が形成されたノズル基板４３を個別液室基板の圧力室側に接着する。ノズル基板４３の材料としては、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板または不錆鋼などからなる。シリコンウエハレベルで製造してきた場合はダイシングを施しチップ個片化する。最後に、図４の（ｈ）を示すように、吐出液、及び冷却溶媒の供給口および排出口を有するフレーム４３を接合することで本実施形態の液滴吐出ヘッドが完成する。 Further, as shown in FIG. 4F, the silicon substrate 31 is etched by ICP dry etching with a resist mask to form a recess 41 serving as a pressure chamber, a fluid resistance portion, and a common liquid chamber. Thereafter, as shown in FIG. 4G, a nozzle substrate 43 formed with a nozzle hole 42 manufactured by high-speed electroforming in a sulfamic acid bath is bonded to the pressure chamber side of the individual liquid chamber substrate. The material of the nozzle substrate 43 is made of glass ceramics, a silicon single crystal substrate, non-rust steel, or the like. If it has been manufactured at the silicon wafer level, it is diced into chips. Finally, as shown in FIG. 4H, the droplet discharge head of this embodiment is completed by joining the frame 43 having the supply port and the discharge port for the discharge liquid and the cooling solvent.

次に、本実施形態における上部電極と加圧液室基板との接続構成について説明する。図５は本実施形態における上部電極と加圧液室基板との接続とポーリング電圧印加の様子を示す図である。図５の（ａ）は平面図、図５の（ｂ）は図５の（ａ）のＺ−Ｚ’線断面図、図５の（ｃ）は図５の（ｂ）の破線で囲まれた部分の拡大図である。図５において、図１〜図３の同じ参照符号は同じ構成要素を示す。図５に示すように、各アクチュエータの個別電極１４は、ダイシングライン５１側方向に延びてコンタクト５２−１及び層間膜（例えばＣＶＤシリコン酸化膜、シリコン窒化膜）５３上に設けられた配線（例えばアルミニウム）５４を通してコンタクト５２−２に電気的に接続されている。コンタクト形成は、アクチュエータ基板のシリコン上に形成された積層膜をリソ／エッチして得られる。 Next, a connection configuration between the upper electrode and the pressurized liquid chamber substrate in the present embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing the connection between the upper electrode and the pressurized liquid chamber substrate and the state of poling voltage application in the present embodiment. 5A is a plan view, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line ZZ ′ in FIG. 5A, and FIG. 5C is surrounded by a broken line in FIG. 5B. FIG. 5, the same reference numerals in FIGS. 1 to 3 denote the same components. As shown in FIG. 5, the individual electrode 14 of each actuator extends in the dicing line 51 side direction, and the wiring (for example, a wiring (for example, a CVD silicon oxide film, a silicon nitride film) 53 provided on the contact 52-1 and the interlayer film (for example, a CVD silicon oxide film, silicon nitride film) It is electrically connected to the contact 52-2 through the (aluminum) 54. Contact formation is obtained by litho / etching the laminated film formed on the silicon of the actuator substrate.

そして、個別電極１４が導電性のシリコン材料で形成されたアクチュエータ基板へ電気的に接続されている。ポーリング電源５５の一方の端子は、ウエハを乗せるチャックテーブル等側であるアクチュエータ基板の個別液室基板１２の裏側に設けられた接続端子５６に接続されている。ポーリング電源５５の他方の端子は各チップへの電源供給を切り替えるリレー５７に接続されている。個別液室基板１２はチャックテーブル側に製造過程で成膜された絶縁膜を予め除去しておく。そして、共通電極１９はチップ内の全ビットに共通に形成しておき、その一部にプローブ針（接続針）５９を刺してリレー５７からの接続端子５８−１〜５８−ｎ（ｎは正の整数）とする。この接続端子５８−１〜５８−ｎはチップ毎に形成されるのでウエハ面内にチップの数分存在する。 The individual electrode 14 is electrically connected to an actuator substrate formed of a conductive silicon material. One terminal of the polling power supply 55 is connected to a connection terminal 56 provided on the back side of the individual liquid chamber substrate 12 of the actuator substrate on the chuck table or the like side on which the wafer is placed. The other terminal of the polling power supply 55 is connected to a relay 57 that switches power supply to each chip. In the individual liquid chamber substrate 12, the insulating film formed in the manufacturing process on the chuck table side is removed in advance. The common electrode 19 is formed in common for all the bits in the chip, and a probe needle (connecting needle) 59 is inserted into a part of the common electrode 19 to connect the connection terminals 58-1 to 58-n (n is positive). Integer). Since the connection terminals 58-1 to 58-n are formed for each chip, there exist as many as the number of chips in the wafer surface.

以上のポーリングという分極処理は、２００℃程の高温中、この接続端子５６と接続端子５８−１〜５８−ｎのいずれかとの間に電圧を印加することで、絶縁破壊に近い電界を与えることで行なわれる。ポーリングする工程段階としては、ドライバＩＣ１５を実装する前段階の場合、あるいは共通液室基板を貼り合せる前段階の場合に行うのがよい。より品質の高いポーリング処理を実施するために、ポーリング処理を実施する前に各チップで圧電体の容量を測定する等で各チップ毎に良否判定をし、リレー５７を用いて良品チップだけを選択的に共通ポーリングを行ってもよい。また、ポーリング処理の途中で圧電体の絶縁破壊故障が発生した場合も絶縁破壊故障を検知するシステムを組んだり、電流制限手段（ヒューズあるいは高抵抗体）を組み入れたり、とすることで、品質の高いポーリングを実施することができる。 The above-mentioned polarization treatment called poling gives an electric field close to dielectric breakdown by applying a voltage between the connection terminal 56 and one of the connection terminals 58-1 to 58-n at a high temperature of about 200 ° C. Is done. The polling process may be performed in the previous stage of mounting the driver IC 15 or in the previous stage of bonding the common liquid chamber substrate. In order to perform polling processing with higher quality, pass / fail judgment is performed for each chip by measuring the capacitance of the piezoelectric body at each chip before performing polling processing, and only non-defective chips are selected using the relay 57. Alternatively, common polling may be performed. In addition, if a dielectric breakdown failure of the piezoelectric material occurs during the polling process, a system that detects the dielectric breakdown failure or a current limiting means (fuse or high resistance) is incorporated, so that quality can be improved. High polling can be implemented.

次に、各個別電極の電気的セパレートの実施例について説明する。図６は、ウエハレベルでの工程が終了してチップに個片化する工程段階のウエハ全体図を示している。ウエハレベルでの工程が終了してチップに個片化する段階でウエハ６１上のダイシングライン６２に沿って図示していないダイシングブレードでダイシングする。この時、ダイシングブレードの幅がコンタクト６３を完全に含む幅（範囲）に設定することで各個別電極６４を分離できると同時に電気的に絶縁することが可能である。 Next, an example of electrical separation of each individual electrode will be described. FIG. 6 shows an overall view of the wafer at the process stage where the process at the wafer level is completed and separated into chips. Dicing is performed along a dicing line 62 on the wafer 61 with a dicing blade (not shown) at the stage where the wafer level process is completed and the chip is separated. At this time, by setting the width of the dicing blade to a width (range) that completely includes the contact 63, the individual electrodes 64 can be separated and at the same time electrically insulated.

ここで、ダイシングにより電気的にセパレートされた断面において使用上の環境等で配線の腐食、圧電体の特性劣化、あるいは上部電極と下部電極との表面漏れ電流が多くなるという問題がある。そこで、絶縁膜、例えばシリコン酸化膜系低温ＣＶＤ膜、シリコン窒化膜系ＣＶＤ膜、アクリル系樹脂で被膜することで、表面漏れ電流を抑える効果があり、製品の信頼性が向上でき、製品寿命を延ばすことができる。 Here, in the cross section electrically separated by dicing, there is a problem that the corrosion of the wiring, the deterioration of the characteristics of the piezoelectric body, or the surface leakage current between the upper electrode and the lower electrode increases due to the usage environment. Therefore, coating with an insulating film such as a silicon oxide film-based low temperature CVD film, a silicon nitride film-based CVD film, or an acrylic resin has the effect of suppressing surface leakage current, improving product reliability and extending product life. Can be extended.

図７に示す本実施形態の変形例としてのインクカートリッジ一体型の記録ヘッド７０は、ノズル孔７１等を有するヘッド部７２と、このヘッド部７１に対してインクを供給するインクタンク７３とを一体化したものである。このようにインクジェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジを一体化することにより、インク吐出特性のバラツキが少なく、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが低コストで得られる。 A recording head 70 integrated with an ink cartridge as a modification of the present embodiment shown in FIG. 7 includes a head portion 72 having nozzle holes 71 and an ink tank 73 that supplies ink to the head portion 71. It has become. By integrating the ink cartridge for supplying ink to the ink jet head in this way, a highly reliable droplet discharge head can be obtained at low cost with little variation in ink discharge characteristics.

図８は上記製造方法で製造した電気機械変換素子を用いることができる液滴吐出装置の一構成例を示す概略構成図である。また、図９は、同液滴吐出装置の概略透視斜視図である。両図に示す本発明の液滴吐出装置は、上述した本発明の電気機械変換素子の製造方法によって製造された電気機械変換素子を具備する液滴吐出ヘッドを搭載している。両図に示す本発明の液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置１００は、主に、記録装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１と、キャリッジ１０１に搭載した本発明を実施して製造した液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１０２と、記録ヘッド１０２へインクを供給するインクカートリッジ１０３とを含んで構成される印字機構部１０４を有している。また、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙１０５を積載可能な給紙カセット１０６を抜き差し自在に装着することができ、また用紙１０５を手差しで給紙するための手差しトレイ１０７を開倒することができ、給紙カセット１０６或いは手差しトレイ１０７から給送される用紙１０５を取り込み、印字機構部１０４によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１０８に排紙する。 FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a droplet discharge device that can use the electromechanical conversion element manufactured by the above manufacturing method. FIG. 9 is a schematic perspective view of the droplet discharge device. The droplet discharge apparatus of the present invention shown in both figures is equipped with a droplet discharge head including the electromechanical conversion element manufactured by the above-described method for manufacturing an electromechanical conversion element of the present invention. An ink jet recording apparatus 100 as an example of the droplet discharge apparatus of the present invention shown in both figures mainly includes a carriage 101 that can move in the main scanning direction inside the recording apparatus main body, and the present invention mounted on the carriage 101. The printing mechanism unit 104 is configured to include a recording head 102 including an inkjet head, which is an example of a liquid droplet ejection head manufactured as described above, and an ink cartridge 103 that supplies ink to the recording head 102. In addition, a sheet feeding cassette 106 capable of stacking a large number of sheets 105 can be detachably attached to the lower part of the apparatus main body from the front side, and a manual feed tray 107 for manually feeding sheets 105 is provided. The paper 105 fed from the paper feed cassette 106 or the manual feed tray 107 can be taken in, and a required image is recorded by the printing mechanism 104, and then discharged to a paper discharge tray 108 mounted on the rear side. Make paper.

印字機構部１０４は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０９と従ガイドロッド１１０とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ１０１にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１０２を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ１０１には記録ヘッド１０２に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１０３を交換可能に装着している。インクカートリッジ１０３は上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド１０２へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド１０２へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。 The printing mechanism unit 104 holds a carriage 101 slidably in the main scanning direction by a main guide rod 109 and a sub guide rod 110 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) ink droplets are ejected from a recording head 102, which is an example of a droplet ejection head according to the present invention that ejects ink droplets of each color. Outlets (nozzles) are arranged in a direction crossing the main scanning direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. In addition, each ink cartridge 103 for supplying ink of each color to the recording head 102 is replaceably mounted on the carriage 101. The ink cartridge 103 has an air port that communicates with the atmosphere upward, a supply port that supplies ink to the recording head 102 below, and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the recording head 102 by the force is maintained at a slight negative pressure.

また、記録ヘッド１０２としてここでは各色のヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。ここで、キャリッジ１０１は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０９に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１１０に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１１１で回転駆動される駆動プーリ１１２と従動プーリ１１３との間にタイミングベルト１１４を張装し、このタイミングベルト１０４をキャリッジ１０１に固定しており、主走査モータ１１１の正逆回転によりキャリッジ１０１が往復駆動される。 Further, although the heads of the respective colors are used here as the recording heads 102, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used. Here, the carriage 101 is slidably fitted to the main guide rod 109 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the sub guide rod 110 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). doing. In order to move and scan the carriage 101 in the main scanning direction, a timing belt 114 is stretched between a driving pulley 112 and a driven pulley 113 that are rotationally driven by a main scanning motor 111, and the timing belt 104 is moved to the carriage 101. The carriage 101 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 111.

一方、給紙カセット１０６にセットした用紙１０５を記録ヘッド１０２の下方側に搬送するために、給紙カセット１０６から用紙１０５を分離給装する給紙ローラ１１５及びフリクションパッド１１６と、用紙１０５を案内するガイド部材１１７と、給紙された用紙１０５を反転させて搬送する搬送ローラ１１８と、この搬送ローラ１１８の周面に押し付けられる搬送コロ１１９及び搬送ローラ１１８からの用紙１０５の送り出し角度を規定する先端コロ１２０とを設けている。搬送ローラ１１８は副走査モータ１２１によってギヤ列を介して回転駆動される。そして、キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１８から送り出された用紙１０５を記録ヘッド１０２の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１２２を設けている。この印写受け部材１２２の用紙搬送方向下流側には、用紙１０５を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２３、拍車１２４を設け、さらに用紙１０５を排紙トレイ１０８に送り出す排紙ローラ１２５及び拍車１２６と、排紙経路を形成するガイド部材１２７，１２８とを配設している。 On the other hand, in order to convey the paper 105 set in the paper feed cassette 106 to the lower side of the recording head 102, the paper feed roller 115 and the friction pad 116 for separating and feeding the paper 105 from the paper feed cassette 106 and the paper 105 are guided. A guide member 117 that rotates, a conveyance roller 118 that reverses and conveys the fed paper 105, a conveyance roller 119 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 118, and a feeding angle of the sheet 105 from the conveyance roller 118. A tip roller 120 is provided. The transport roller 118 is rotationally driven by a sub-scanning motor 121 through a gear train. A printing receiving member 122 is provided as a paper guide member that guides the paper 105 fed from the transport roller 118 on the lower side of the recording head 102 corresponding to the movement range of the carriage 101 in the main scanning direction. A conveyance roller 123 and a spur 124 that are rotationally driven to send the paper 105 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 122 in the paper conveyance direction, and the paper 105 is further delivered to the paper discharge tray 108. A roller 125 and a spur 126, and guide members 127 and 128 that form a paper discharge path are disposed.

記録時には、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０２を駆動することにより、停止している用紙１０５にインクを吐出して１行分を記録し、用紙１０５を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙１０５の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙１０５を排紙する。 At the time of recording, the recording head 102 is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 101, thereby ejecting ink onto the stopped paper 105 to record one line. Record the line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 105 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the paper 105 is discharged.

また、キャリッジ１０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド１０２の吐出不良を回復するための回復装置１２９を配置している。回復装置１２９はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１０１は印字待機中にはこの回復装置１２９側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド１０２をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。 Further, a recovery device 129 for recovering the ejection failure of the recording head 102 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 101. The recovery device 129 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 101 is moved to the recovery device 129 side during printing standby, and the recording head 102 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and stable ejection performance is maintained.

次に、圧電アクチュエータを用いた液滴吐出動作をマイクロポンプに応用した実施例について図１０を用いて説明する。同図において、マイクロポンプ２００は、流路２０１を形成する一部の壁に振動板２０２を備えている。この振動板２０２には共通電極２０３と個別電極２０４に挟まれた圧電素子２０５が積層構造をなして設けられている。これらの構成を有する圧電アクチュエータ２０６−１、２０６−２が流路２０１の流れに沿って流路２０１の内壁の一部に複数設けられている。各圧電アクチュエータ２０６−１、２０６−２を図中右側から順次駆動することによって流路２０１内の流体は図中の矢印方向へ流れが生じ、流体の輸送が可能となる。例えば圧電アクチュエータ２０６−１の圧電素子２０５が伸びるように撓むことで振動板２０２を介して流路２０１内に対して加圧する。同時に、圧電アクチュエータ２０６−１の流れ方向において隣接する圧電アクチュエータ２０６−２の圧電素子２０５が縮むように撓むことで振動板２０２を介して流路２０１内に対して負圧にする。このように、１つの圧電アクチュエータにおいて流路に対して加圧と負圧を周期的に繰り返すことで、流路２０１内の液体が押し出され、そして引き込まれながら、図中の矢印方向に流れることになる。本実施例では振動板を複数設けた例を示したが振動板は一つでも良い。また、分割された個別電極が高抵抗部材により接続された構成であれば、振動板が脈動動作を行い、輸送効率を上げることができる。動作原理を簡単に述べたが、実施例に示した製造方法、構成を本実施例に適用することで大流量の液体を効率よく送液できる駆動力（輸送力）の高いマイクロポンプとすることができる。液滴吐出ヘッド、マイクロポンプを例としてあげたが、これ以外の液体輸送デバイスにも応用可能である。 Next, an embodiment in which a droplet discharge operation using a piezoelectric actuator is applied to a micropump will be described with reference to FIG. In the figure, a micropump 200 includes a diaphragm 202 on a part of walls that form a flow path 201. This diaphragm 202 is provided with a piezoelectric element 205 sandwiched between a common electrode 203 and individual electrodes 204 in a laminated structure. A plurality of piezoelectric actuators 206-1 and 206-2 having these configurations are provided on a part of the inner wall of the flow path 201 along the flow of the flow path 201. By sequentially driving the piezoelectric actuators 206-1 and 206-2 from the right side in the figure, the fluid in the flow path 201 flows in the direction of the arrow in the figure, and the fluid can be transported. For example, the inside of the flow path 201 is pressurized via the diaphragm 202 by bending so that the piezoelectric element 205 of the piezoelectric actuator 206-1 extends. At the same time, the piezoelectric element 205 of the adjacent piezoelectric actuator 206-2 in the flow direction of the piezoelectric actuator 206-1 is bent so as to be contracted, so that a negative pressure is applied to the inside of the flow path 201 through the vibration plate 202. In this way, by periodically repeating pressurization and negative pressure on the flow path in one piezoelectric actuator, the liquid in the flow path 201 is pushed out and drawn, and flows in the direction of the arrow in the figure. become. In this embodiment, an example in which a plurality of diaphragms are provided has been described, but one diaphragm may be provided. In addition, if the divided individual electrodes are connected by a high resistance member, the diaphragm can perform a pulsating operation, and the transportation efficiency can be increased. Although the operation principle has been briefly described, a micropump having a high driving force (transport force) capable of efficiently delivering a large flow rate of liquid by applying the manufacturing method and configuration shown in the embodiment to this embodiment. Can do. The droplet discharge head and the micropump are given as examples, but the present invention can also be applied to other liquid transport devices.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
個別液室基板は導電性材料で形成され、分離用部分で個別液室基板の厚み方向に延びる複数の接続端子を介して個別液室基板と各個別電極との間を電気的に接続し、ポーリング処理工程では、接続針を共通電極に刺し、個別液室基板にポーリング電源の一方の端子を電気的に接続し、個別液室基板と接続針との間にポーリング電圧を印加する。これによれば、上記実施形態及び変形例について説明したように、複数の加圧室を形成するために共通に使用される基板である個別液室基板１２を導電性材料で形成する。各個別電極１４はダイジングライン５１で振動板を貫通する複数のコンタクト５２−２を介して個別液室基板１２にそれぞれ電気的に接続する。そして、個別液室基板１２にポーリング電源５５の接続端子５６を電気的に接続することでポーリング電源の一方の接続端子５６は各個別電極１４に電気的にそれぞれ接続されることになる。このため、従来、各個別電極とポーリング電源の一方の端子とをそれぞれ電気的に接続するために接続針を刺していた各接続パッドが不要となる。これにより、接続パッドを設ける面積が無くなり、電気機械変換素子を製造できる面積が従来例に比して増え、それに伴い製造される電気機械変換素子の数も増える。よって、生産性を悪くすることなくポーリング処理を行うことができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、セパレート工程では、分離用部分をダイシングし、各個別電極と個別液室基板との電気的な接続を切断する。これによれば、上記実施形態について説明したように、ダイシングライン５１において分離処理される。これにより、個別液室基板１２と各個別電極１４とを電気的に切断できる。よって、各個別電極に供給される液滴吐出信号に基づいて各液滴吐出ヘッドを個別に駆動させることができる。
（態様Ｃ）
（態様Ｂ）において、セパレート工程でのダイシングによって形成される切り口を絶縁膜で被覆する。これによれば、上記実施形態について説明したように、個別液室基板１２と各個別電極１４とを電気的に絶縁することが可能である。これにより、リーク電流を抑え、製品の信頼性が向上する。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）〜（態様Ｃ）のいずれかの電気機械変換素子の製造方法によって製造された電気機械変換素子である。これによれば、上記実施形態について説明したように、電気機械変換素子を大量生産できるのでコストを抑えられる。
（態様Ｅ）
（態様Ｄ）の電気機械変換素子を備えている。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッドを大量生産できるのでコストを抑えられる。
（態様Ｆ）
（態様Ｅ）の液滴吐出ヘッドを備えている。これによれば、上記実施形態について説明したように、低コストな液滴吐出装置を提供できる。 What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
The individual liquid chamber substrate is formed of a conductive material, and electrically connects between the individual liquid chamber substrate and each individual electrode via a plurality of connection terminals extending in the thickness direction of the individual liquid chamber substrate at the separation portion. In the polling processing step, the connection needle is inserted into the common electrode, one terminal of the polling power supply is electrically connected to the individual liquid chamber substrate, and a polling voltage is applied between the individual liquid chamber substrate and the connection needle. According to this, as described in the embodiment and the modification, the individual liquid chamber substrate 12 which is a substrate commonly used for forming a plurality of pressurizing chambers is formed of a conductive material. Each individual electrode 14 is electrically connected to the individual liquid chamber substrate 12 through a plurality of contacts 52-2 penetrating the diaphragm by a dicing line 51. Then, by electrically connecting the connection terminal 56 of the polling power supply 55 to the individual liquid chamber substrate 12, one connection terminal 56 of the polling power supply is electrically connected to each individual electrode 14. For this reason, each connection pad which conventionally stabbed a connection needle in order to electrically connect each individual electrode and one terminal of the polling power supply becomes unnecessary. As a result, the area where the connection pad is provided is eliminated, the area where the electromechanical conversion element can be manufactured increases as compared with the conventional example, and the number of electromechanical conversion elements manufactured accordingly increases. Therefore, the polling process can be performed without deteriorating productivity.
(Aspect B)
In (Aspect A), in the separation step, the separation portion is diced to disconnect the electrical connection between each individual electrode and the individual liquid chamber substrate. According to this, separation processing is performed in the dicing line 51 as described in the above embodiment. Thereby, the individual liquid chamber substrate 12 and each individual electrode 14 can be electrically disconnected. Therefore, each droplet discharge head can be individually driven based on the droplet discharge signal supplied to each individual electrode.
(Aspect C)
In (Aspect B), the cut surface formed by dicing in the separation step is covered with an insulating film. According to this, as described in the above embodiment, the individual liquid chamber substrate 12 and each individual electrode 14 can be electrically insulated. Thereby, leakage current is suppressed and the reliability of the product is improved.
(Aspect D)
It is an electromechanical conversion element manufactured by the method for manufacturing an electromechanical conversion element according to any one of (Aspect A) to (Aspect C). According to this, as described in the above embodiment, since the electromechanical conversion element can be mass-produced, the cost can be suppressed.
(Aspect E)
The electromechanical transducer of (Aspect D) is provided. According to this, as described in the above embodiment, since the droplet discharge head can be mass-produced, the cost can be suppressed.
(Aspect F)
The droplet discharge head of (Embodiment E) is provided. According to this, as described in the above embodiment, a low-cost droplet discharge device can be provided.

１０液滴吐出ヘッド
１１共通液室基板
１２個別液室基板
１３ノズル板
１４個別電極
１５ドライバＩＣ
１６圧力室
１７振動板
１８圧電体
１９共通電極
２０圧電アクチュエータ
２１流体抵抗部
２２貫通穴
２３共通液室
２４バンプ接合部
２５ノズル孔
２６入力配線
５１ダイシングライン
５２−１コンタクト
５２−２コンタクト
５３層間膜
５４配線
５５ポーリング電源
５６接続端子
５７リレー
５８−１〜５８−ｎ接続端子
５９プローブ針
６１ウエハ
６２ダイシングライン
６３コンタクト
６４個別電極
１００インクジェット記録装置
２００マイクロポンプ 10 Liquid droplet ejection head 11 Common liquid chamber substrate 12 Individual liquid chamber substrate 13 Nozzle plate 14 Individual electrode 15 Driver IC
16 Pressure chamber 17 Diaphragm 18 Piezoelectric body 19 Common electrode 20 Piezoelectric actuator 21 Fluid resistance portion 22 Through hole 23 Common liquid chamber 24 Bump joint portion 25 Nozzle hole 26 Input wiring 51 Dicing line 52-1 Contact 52-2 Contact 53 Interlayer film 54 Wiring 55 Polling power supply 56 Connection terminal 57 Relay 58-1 to 58-n Connection terminal 59 Probe needle 61 Wafer 62 Dicing line 63 Contact 64 Individual electrode 100 Inkjet recording apparatus 200 Micro pump

特開２０１１−３５３７８号公報JP 2011-35378 A

Claims

A plurality of pressurizing chambers corresponding to the respective nozzles and a plurality of electromechanical conversion elements for boosting the internal pressure of the respective pressurizing chambers through a diaphragm on an individual liquid chamber substrate; Each electrode pad that is electrically connected to each individual electrode of the electromechanical transducer element is pierced with a connection needle that is electrically connected to one terminal of the polling power source, and electrically connected to each common electrode of each electromechanical transducer element. A wiring is electrically connected between each grounding pad to be connected and the other terminal of the polling power source, and between each electrode pad via the connection needle and the grounding pad via the wiring. A polling process for applying a polling process to each electromechanical conversion element by applying a polling voltage, and a process for separating each electromechanical conversion element along a separation portion surrounding each electromechanical conversion element. In the manufacturing method of electromechanical transducer and a rate process,
The individual liquid chamber substrate is formed of a conductive material, and the separation portion is electrically connected to each individual electrode and the individual liquid chamber substrate via a plurality of connection terminals extending in the thickness direction of the individual liquid chamber substrate. Connect
In the polling processing step, the connection needle is inserted into the ground pad, one terminal of the polling power source is electrically connected to the individual liquid chamber substrate, and polling is performed between the individual liquid chamber substrate and the connection needle. A method for manufacturing a droplet discharge head, wherein a voltage is applied.

In the manufacturing method of the droplet discharge head according to claim 1,
In the separation step, the separation part is diced, and the electrical connection between each individual electrode and the individual liquid chamber substrate is cut off.

In the manufacturing method of the electromechanical transducer according to claim 2,
A method for manufacturing an electromechanical transducer element head, wherein a cut surface formed by dicing in the separation step is covered with an insulating film.

An electromechanical conversion element manufactured using the method for manufacturing an electromechanical conversion element according to claim 1.

A liquid droplet ejection head comprising the electromechanical transducer according to claim 4.

A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 5.