JP2017080946A - Ｍｅｍｓデバイスの製造方法、ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置 - Google Patents

Ｍｅｍｓデバイスの製造方法、ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2017080946A
JP2017080946A JP2015209627A JP2015209627A JP2017080946A JP 2017080946 A JP2017080946 A JP 2017080946A JP 2015209627 A JP2015209627 A JP 2015209627A JP 2015209627 A JP2015209627 A JP 2015209627A JP 2017080946 A JP2017080946 A JP 2017080946A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
adhesive
space
mems device
pressure chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015209627A
Other languages
English (en)
Inventor
亙 ▲高▼橋
亙 ▲高▼橋
Wataru Takahashi
松尾　泰秀
Yasuhide Matsuo
泰秀 松尾
賢治 大塚
Kenji Otsuka
賢治 大塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2015209627A priority Critical patent/JP2017080946A/ja
Priority to US15/299,899 priority patent/US10005279B2/en
Priority to KR1020160137520A priority patent/KR20170048187A/ko
Priority to TW105134141A priority patent/TW201725171A/zh
Publication of JP2017080946A publication Critical patent/JP2017080946A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B81C99/0005—Apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of microstructural devices or systems, or methods for manufacturing the same
    • B81C99/0015—Apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of microstructural devices or systems, or methods for manufacturing the same for microextrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/1433—Structure of nozzle plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/161—Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/162—Manufacturing of the nozzle plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1623—Manufacturing processes bonding and adhesion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1626—Manufacturing processes etching
    • B41J2/1628—Manufacturing processes etching dry etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1626—Manufacturing processes etching
    • B41J2/1629—Manufacturing processes etching wet etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1646—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by sputtering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00047—Cavities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/11—Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
    • B81C2201/0183—Selective deposition
    • B81C2201/0184—Digital lithography, e.g. using an inkjet print-head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2900/00—Apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2900/02—Microextrusion heads

Abstract

【課題】可動領域のクラック等の損傷を抑制すると共に振動特性を揃えることが可能なＭＥＭＳデバイスの製造方法、ＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置を提供する。【解決手段】マスクを介して一の基板（１６）をエッチングして、当該一の基板に空間（２６）を形成する空間形成工程と、マスク除去液によりマスクを除去すると共に、可動領域（１７）の空間側の面に基板積層方向に垂直方向において空間よりも大きい凹部（３８）を形成する凹部形成工程と、一の基板の他の基板と接合面に接着剤（２１）の層を形成する接着剤層形成工程と、一の基板と他の基板とを位置合わせする位置合わせ工程と、一の基板と他の基板とを接着剤を介して押圧し、両基板の間から漏出した接着剤を、空間を区画する壁を通じて凹部に導入する接着剤導入工程と、を含み、位置合わせ工程の前に、加熱により接着剤の硬化を進める予備硬化工程を行うことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドの液体の噴射等に使用されるＭＥＭＳデバイスの製造方法、ＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置に関するものであり、特に、複数の基板が接着剤により接合されてなるＭＥＭＳデバイスの製造方法、ＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置に関する。
液体噴射ヘッドに用いられるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとしては、複数の基板が積層された状態で接着剤により接合されたものがある。このＭＥＭＳデバイスには、ノズルに連通する液体流路や、液体流路内の液体に圧力変動を生じさせてノズルから噴射させるための可動領域が設けられている。例えば、特許文献１に開示されているインクジェット式記録ヘッドでは、圧力室が形成された基板と、圧力室の一方の開口面を塞ぐ振動板と、振動板における圧力室に対応する可動領域を変位させる圧電素子が積層されたＭＥＭＳデバイスが開示されている。この構成において、圧力室を形成する基板としてはシリコン単結晶性基板（以下、単にシリコン基板と言う）が用いられ、当該シリコン基板に対してエッチングにより圧力室が形成される。この圧力室を形成する際に使用されたマスクをウェットエッチングにより除去する工程において、圧力室に露出されている振動板（絶縁膜）もエッチング液に曝されるため、当該振動板も厚さ方向の途中までエッチング（等方性エッチング）されている。そして、圧力室を区画している壁の下までサイドエッチ（アンダーカット）が進み、その結果、圧力室の振動板側の開口縁にひさし部分が形成されている。
特開平１１−２２７１９０号公報
上記特許文献１に開示されている構成では、圧力室の開口縁を超えて振動板がサイドエッチされているため、その分、圧電素子の駆動によって変位する振動板の可動領域の面積が、振動板がエッチングされない構成と比較して拡張されている。また、当該可動領域の板厚が、振動板の他の部分における板厚よりも薄くなっている。このため、可動領域が変位することにより振動板にクラック等の損傷が発生しやすくなる。また、実質的に可動領域として機能する部分の面積や厚さが、エッチング精度に依存するため、可動領域の振動特性（例えば、一定の外力を加えたときの変位量や固有振動数）にバラツキが生じる虞があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可動領域のクラック等の損傷を抑制すると共に振動特性を揃えることが可能なＭＥＭＳデバイスの製造方法、ＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置を提供することにある。
本発明のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、上記目的を達成するために提案されたものであり、複数の基板が積層された状態で接合され、前記複数の基板のうちの一の基板に形成された空間を区画する面のうちの一面が可動領域であるＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
前記一の基板における前記可動領域が設けられる側の面とは反対側の面に、前記空間を形成するためのマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクを介して前記一の基板をエッチングすることにより、当該一の基板に前記空間を形成する空間形成工程と、
マスク除去液により前記マスクを除去すると共に、前記空間に露出した前記可動領域の前記空間側の面に、基板積層方向に垂直な方向における内寸が前記空間の内寸よりも大きい凹部を形成する凹部形成工程と、
前記一の基板における前記可動領域側とは反対側の面に接着剤の層を形成する接着剤層形成工程と、
前記一の基板と他の基板との相対位置を調整する位置合わせ工程と、
位置合わせされた状態で前記一の基板と前記他の基板とを前記接着剤を介して押圧し前記第１の基板と前記他の基板との間から漏出した前記接着剤の一部を、前記一の基板における前記空間を区画する壁を通じて毛細管力により前記凹部に導入する接着剤導入工程と、
を含み、
前記位置合わせ工程の前に、加熱により前記接着剤の硬化を進める予備硬化工程を行うことを特徴とする。
上記構成によれば、一の基板の空間を区画する壁を通じて可動領域の凹部に接着剤が導入されているので、可動領域の周縁が接着剤によって補強される。これにより、可動領域の変位により当該可動領域にクラック等の損傷が発生することが抑制される。また、予備硬化工程において、加熱温度等によって接着剤の粘度を任意に調整することができるので、凹部に導入される接着剤の量を制御することができる。これにより、実質的に可動領域として機能する部分の面積を、目標とする設計値に近づけることができるので、マスク除去工程において可動領域が拡張されることに起因して可動領域の振動特性にバラツキが生じることが低減される。
また、位置合わせ工程の前に接着剤の硬化を進める予備硬化工程が行われ、接着剤の粘度がある程度高められた状態で基板同士の位置決めおよび接着が行われるので、基板同士の間の接着剤が完全に硬化する前に、これらの基板を工程間で搬送する際の振動等による外力が加わった際に基板の位置ずれが生じにくくなる。このため、工程間での基板の搬送がしやすくなり、搬送速度を向上させることができるので、その分、リードタイムが短縮される。
上記構成において、前記接着剤が、３つ以上の反応点を有するオルガノシロキサン化合物を含む構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、予備硬化工程における加熱により接着剤の粘度を管理することが容易であり、基板への塗布時には適度な流動性・柔軟性を呈して良好な作業性を確保しつつ、硬化後においては、より高い接合強度、耐熱性が高く、温度変化に対する粘度変化が小さいという特性が得られる。このため、基板同士の接合時に接着剤を漏出させて凹部に導入させ、また、導入する接着剤の量を制御して可動領域を補強する構成に好適である。
上記構成において、前記予備硬化工程において、加熱温度および加熱時間により前記接着剤の粘度が調整される構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、予備硬化工程において、加熱温度および加熱時間という一般的なパラメーターにより接着剤の粘度を任意に調整することができるので、凹部に導入される接着剤の量を容易に制御することができる。
上記構成において、前記加熱温度が、８０℃以上１００℃以下の範囲内に設定される構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、加熱温度が、８０℃以上１００℃以下の範囲内に設定されることで、接着剤の粘度が目標とする粘度となるまでの加熱時間を、予備硬化工程における作業の容易性や円滑性等の観点から現実的な時間に設定することができる。
上記構成において、前記加熱温度が８０℃の場合、前記加熱時間が５分３０秒以上１８分以下、前記加熱温度が９０℃の場合、前記加熱時間が２分以上６分以下、前記加熱温度が９５℃の場合、前記加熱時間が１分３０秒以上４分以下、前記加熱温度が１００℃の場合、前記加熱時間が１分以上２分以下に設定される構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、加熱温度に応じて加熱時間が設定されることにより、接着剤の流れ出しの量等を制御する上で望ましい粘度に調整することができる。
また、本発明のＭＥＭＳデバイスは、上記何れかの構成のＭＥＭＳデバイスの製造方法により製造されたＭＥＭＳデバイスであって、
基板積層方向で見て、前記一の基板における前記空間を区画する壁と前記凹部とが重なる領域に、当該壁および当該凹部により区画される切欠部が設けられ、
基板積層方向で見て、前記切欠部から前記壁と前記凹部とが重ならない領域へはみ出した接着剤の前記壁からの突出長さが１．５〔μｍ〕以内であることを特徴とする。
上記構成によれば、可動領域の振動特性の低下を抑制しつつ、当該振動特性にバラツキが生じることが低減される。
また、本発明の液体噴射ヘッドは、上記ＭＥＭＳデバイスの一形態である液体噴射ヘッドであって、
前記一の基板には、液体を噴射するノズルと連通する前記空間としての圧力室が形成され、
前記圧力室の一部を区画する可動領域を変位させる圧電素子が設けられたことを特徴とする。
そして、本発明の液体噴射装置は、上記液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
プリンターの内部構成を説明する斜視図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の構成を説明する断面図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の駆動素子と空間（振動空間）の断面図である。 図３における領域Ａの拡大断面図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の製造工程を説明する工程図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の製造工程を説明する工程図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の製造工程を説明する工程図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の製造工程を説明する工程図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の製造工程を説明する工程図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の製造工程を説明する工程図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の製造工程を説明する工程図である。 ＭＥＭＳデバイス（記録ヘッド）の製造工程を説明する工程図である。 予備硬化工程における接着剤の粘度変化について説明するグラフである。
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、本実施形態では、ＭＥＭＳデバイスの一つのカテゴリーである記録ヘッド（インクジェットヘッド）２を用いて説明する。ＭＥＭＳデバイスにおいては、例えば、ＭＥＭＳデバイスの外部から伝搬される信号波を受け可動領域を駆動させる駆動素子が記録ヘッド２の圧電素子１８（図２および図３等参照）に相当し、可動領域の駆動を許容する空間が記録ヘッド２の圧力室２６（図２および図３等参照）に相当する。
図１は、プリンター１（液体噴射装置の一種）の内部構成を示す斜視図である。このプリンター１は、記録ヘッド２（液体噴射ヘッドの一種）が取り付けられると共に、液体供給源としてのインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４、このキャリッジ４を記録用紙６の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構７と、主走査方向に直交する副走査方向に記録用紙６を搬送する紙送り機構８等を備えている。キャリッジ４は、キャリッジ移動機構７によって主走査方向に移動するように構成されている。このプリンター１は、記録用紙６を順次搬送しつつ、キャリッジ４を往復移動させながら当該記録用紙６上に文字や画像等を記録する。なお、インクカートリッジ３がキャリッジ４ではなくプリンター１の本体側に配置され、このインクカートリッジ３内のインクがインク供給チューブを通じて記録ヘッド２側に供給される構成を採用することもできる。
図２は、記録ヘッド２の内部構成を示す断面図である。また、図３は、記録ヘッド２の圧電素子１８と圧力室２６の圧力室並設方向における断面図である。さらに、図４は、図３における領域Ａの拡大図である。本実施形態における記録ヘッド２は、複数の基板、具体的には、ノズルプレート１４、連通基板１５（本発明における他の基板に相当）、および圧力室形成基板１６（本発明における一の基板に相当）が、この順で積層されて互いに接着剤２１（後述）により接合されてユニット化されている。この積層体における圧力室形成基板１６の連通基板１５側とは反対側の面には、振動板１７および圧電素子１８（駆動素子の一種）が積層されてヘッドチップ１３が構成されている。そして、圧電素子１８を保護する保護基板１９がヘッドチップ１３の上面に接合された状態で、当該ヘッドチップ１３がケース２０に取り付けられて記録ヘッド２が構成されている。
ケース２０は、底面側にヘッドチップ１３が固定される合成樹脂製の箱体状部材である。このケース２０の下面側には、当該下面からケース２０の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空部２２が形成されており、ヘッドチップ１３が下面に接合されると、ヘッドチップ１３における圧力室形成基板１６、振動板１７、圧電素子１８、および保護基板１９が、収容空部２２内に収容される。また、ケース２０には、インク導入路２３が形成されている。上記インクカートリッジ７側からのインクは、インク導入路２３を通じて共通液室２４に導入される。
本実施形態における圧力室形成基板１６は、シリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板とも言う）から作製されている。この圧力室形成基板１６には、圧力室２６（本発明における空間（振動空間）に相当）を区画する圧力室空部が、ノズルプレート１４の各ノズル２７に対応して異方性エッチングによって複数形成されている。本実施形態における圧力室形成基板１６は、上下の面が（１１０）面であるシリコン基板より作製されており、圧力室空部は（１１１）面を側面（内壁）とする貫通穴である。圧力室形成基板１６における圧力室空部の一方（上面側）の開口部は、振動板１７によって封止されている。また、圧力室形成基板１６における振動板１７とは反対側の面には、連通基板１５が接合され、当該連通基板１５によって圧力室空部の他方（下面側）の開口部が封止されている。これにより、圧力室２６が区画形成される。以下においては、上記圧力室空部も含めて圧力室２６と称する。ここで、振動板１７において圧力室２６の上部開口を封止して当該圧力室２６の一面を区画する部分は、圧電素子１８の駆動により変位する可動領域である。なお、圧力室形成基板１６と振動板１７が一体である構成を採用することもできる。すなわち、圧力室形成基板１６の下面側からエッチング処理が施されて、上面側に板厚の薄い薄肉部分を残して圧力室空部が形成され、この薄肉部分が可動領域として機能する構成を採用することもできる。
本実施形態における圧力室２６は、ノズル２７または圧力室２６の並設方向（ノズル列方向・第１の方向）に直交する方向（第２の方向）に長尺な空部である。この圧力室２６の長手方向の一端部は、連通基板１５のノズル連通口２８を介してノズル２７と連通する。また、圧力室２６の長手方向の他端部は、連通基板１５の個別連通口２９を介して共通液室２４と連通する。そして、圧力室２６は、ノズル２７毎に対応してノズル列方向に沿って隔壁２５（本発明における空間を区画する壁に相当（図３参照））により隔てられて複数並設されている。
連通基板１５は、圧力室形成基板１６と同様にシリコン基板から作製された板材である。この連通基板１５には、圧力室形成基板１６の複数の圧力室２６に共通に設けられる共通液室２４（リザーバーあるいはマニホールドとも呼ばれる）となる空部が、異方性エッチングによって形成されている。この共通液室２４は、各圧力室２６の並設方向（ノズル列方向・第１の方向）に沿って長尺な空部である。本実施形態における共通液室２４は、連通基板１５の板厚方向を貫通した第１液室２４ａと、連通基板１５の下面側から上面側に向けて当該連通基板１５の板厚方向の途中まで上面側に薄肉部を残した状態で形成された第２液室２４ｂと、から構成される。この第２液室２４ｂの第２の方向における一端部（ノズル２７から遠い側の端部）は、第１液室２４ａと連通する一方、同方向の他端部は、圧力室２６の下方に対応する位置に形成されている。この第２液室２４ｂの他端部、すなわち、第１液室２４ａ側とは反対側の縁部には、薄肉部を貫通する個別連通口２９が、圧力室形成基板１６の各圧力室２６に対応して第１の方向に沿って複数形成されている。この個別連通口２９の下端は、第２液室２４ｂと連通し、個別連通口２９の上端は、圧力室形成基板１６の圧力室２６と連通する。
上記のノズルプレート１４は、複数のノズル２７が列状に開設された板材である。本実施形態では、所定のピッチでノズル２７が複数列設されてノズル列が構成されている。本実施形態におけるノズルプレート１４は、シリコン基板から作製されている。そして、このノズルプレート１４には、ドライエッチングにより円筒形状のノズル２７が形成されている。そして、本実施形態におけるヘッドチップ１３には、上記の共通液室２４から個別連通口２９、圧力室２６、およびノズル連通口２８を通ってノズル２７に至るまでのインク流路が形成されている。
圧力室形成基板１６の上面に形成された振動板１７は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜３０と、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁膜３１と、から構成されている。この振動板１７における弾性膜３０の下面側（圧力室２６側）には、図３および図４に示すように、当該下面から弾性膜３０の厚さ方向の途中まで窪んだ凹部３８が形成されている。この凹部３８は、圧力室形成基板１６に圧力室２６を形成する際に使用されたマスク材を除去する工程（後述）で形成される。この凹部３８の基板積層方向で見たときの面積は、圧力室２６の上部開口面積よりも広くなっている。すなわち、凹部３８の基板面方向（基板積層方向に直交する方向）における内寸Ｌ１は、圧力室２６の同方向における内寸Ｌ２よりも大きい（図８参照）。以下、この凹部３８において基板積層方向で見て、隔壁２５と重なる部分（凹部３８と隔壁２５とにより区画される部分）を切欠部３９と称する。この切欠部３９は、可動領域の周縁に対応する部分に形成されている。この切欠部３９の深さ（隔壁２５の圧力室２６側の壁面からの凹み量）は、０．１〜１〔μｍ〕程度である。そして、図３および図４に示すように、この切欠部３９には、圧力室形成基板１６と連通基板１５とを接合している接着剤２１の一部が、隔壁２５を通じて流れ込んだ状態で硬化している。この点の詳細については後述する。
上記の振動板１７における圧力室２６の上部開口に対応する位置、すなわち可動領域上には、圧電素子１８がそれぞれ形成されている。本実施形態における圧電素子１８は、振動板１７側から順に下電極３３、圧電体３４および上電極３５が順次積層されてなる。本実施形態においては、下電極３３は、圧力室２６毎にパターニングされており、圧電素子１８の個別電極として機能する。また、上電極３５は、各圧力室２６の並設方向（第１の方向）に沿って一連に形成されており、複数の圧電素子１８の共通電極として機能する。この圧電素子１８において、上電極３５および下電極３３によって圧電体３４が挟まれた領域が、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる圧電能動部である。以下において、圧電素子１８はこの圧電能動部を意味する。そして、印加電圧の変化に応じて圧電素子１８が撓み変形することにより、圧力室２６の一面を区画する振動板１７の可動領域が、ノズル２７に近づく側またはノズル２７から遠ざかる方向に変位する。これにより、圧力室２６内のインクに圧力変動が生じ、この圧力変動によってノズル２７からインクが噴射される。
上記ヘッドチップ１３を構成するノズルプレート１４、連通基板１５、および圧力室形成基板１６は、互いに接着剤２１によって接合されている。接着剤２１は、後述するように転写用シート４０（図９参照）に塗布された後、基板の接合面に転写される。接着剤２１としては、接合・硬化後の強度や耐インク性の他、圧力室形成基板１６と連通基板１５との間から接着剤２１を意図的に漏出させて凹部３８に導入させるための粘度のコントロールに適したものが望ましい。本実施形態においては、３つ以上の反応点（架橋点）を有するオルガノシロキサン化合物を含むもの、より具体的には、ヘテロ環化合物を基本骨格に含むオルガノシロキサン化合物を含有する付加型シリコーン樹脂が用いられている。シリコーン樹脂としては、ヘテロ環と化合物してイソシアヌレート化合物（例えば、イソシアヌル酸トリアリル）を含有するものが、接合物に対する密着性を高める上で好適であり、また、有機成分と無機成分との両方に相性の良い状態とすることができる。なお、３官能性のオルガノシロキサン化合物の他に２官能性のオルガノシロキサン化合物を含んでもよい。ヘテロ環化合物としては、例えば、イミダゾール、ピラゾール、ピラジン、1,3,5-トリアジン、ベンズイミダゾール、ベンゾフラン等を採用することもできる。このような樹脂組成物からなる接着剤２１は、結合エネルギーが高く化学的に安定なシロキサン結合を主鎖として、これに有機基を有する成分が結合することで、転写時（基板への塗布時）には適度な流動性・柔軟性を確保しつつ、硬化後においては、より耐熱性が高く、温度変化に対する粘度変化が小さいという特性が得られる。
また、ヘテロ環化合物を基本骨格とすることにより、シリコーン成分が安定的に含有する構造となり、耐薬品性（耐インク性）が高まる。これにより、接着剤２１が流路内のインクに晒されても当該接着剤２１の膨潤や変質が抑制されるので、製造当初の品質をより長期にわたって維持することが可能となる。また、ヘテロ環化合物を中心として３次元架橋による３次元網構造を呈するので、接着剤２１の硬化後においてはより高い強度が得られる。このため、構造体同士をより強固に接合することが可能となる。さらに、耐熱性の向上、架橋効率の向上、耐加水分解性の向上等の種々の効果が得られる。そして、有機成分として、エポキシ、オキタニル基をさらに含むことが望ましい。これにより、接着性、架橋性が向上する。また、接着剤２１は、構成分子内にヒドロシランを含む成分、ビニル基を含む成分、および、プラチナ系触媒を含有しており、ヒドロシランとビニル基がヒドロシリル化によって付加反応する。これにより、加熱処理による硬化の過程で脱ガスや硬化収縮が生じにくい。このような接着剤２１が採用されることで、接着剤２１を転写シート４０に塗り拡げる際には、可及的に均一な厚さとすることができ、接着剤２１の膜厚にムラが生じることが抑制される。また、加熱処理（予備硬化工程）において加熱温度と加熱時間の管理により所望の粘度に調整することが容易となる。これにより、基板同士の接合時においては圧力室形成基板１６と連通基板１５との間から漏出した接着剤２１を積極的に且つ狙った量だけ凹部３８に導入させることができる。以下、この点について説明する。
図５〜図１２は、本実施形態における記録ヘッド２の製造について説明する工程図である。これらの図（但し図９を除く）においては、圧電素子１８および圧力室２６の近傍の圧力室並設方向における断面を示している。本実施形態における記録ヘッド２の製造工程では、まず圧力室形成基板１６の材料であるシリコン基板の表面に弾性膜３０および絶縁膜３１が順次形成されて振動板１７が形成される。また、この振動板１７に、下電極３３、圧電体３４、および上電極３５が順次成膜されて圧電素子１８が形成される。次に、圧力室形成基板１６の厚さが調整された後、当該圧力室形成基板１６に対し、例えば水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）からなるエッチング溶液を用いて異方性エッチングによって圧力室２６となる空間が形成される。具体的には、図５に示すように、圧力室形成基板１６（シリコン基板１６′）の下面（すなわち、振動板１７の可動領域が設けられる側の面とは反対側の面）に、マスク４１が、ＣＶＤ法やスパッタ法により形成される（マスク形成工程）。本実施形態におけるマスク４１としては、窒化シリコン（ＳｉＮ）が使用される。マスク４１において、圧力室２６に対応する部分には、開口４２がドライエッチング等により形成される。この状態で、上記エッチング溶液により圧力室形成基板１６が異方性エッチングされる（空間形成工程）。ＫＯＨは、（１１０）面に対するエッチングレートに比べて（１１１）面に対するエッチングレートが非常に低いので、圧力室形成基板１６の厚さ方向にエッチングが進み、図６に示すように（１１１）面を側面（内壁）とする圧力室２６が形成される。
圧力室２６が形成されたならば、続いて、マスク４１が除去される。このマスク除去工程では、マスクの材料である窒化シリコン（ＳｉＮ）に対する除去剤としてフッ化水素酸（ＨＦ）が用いられる。本実施形態におけるマスク除去工程において、圧力室２６内に露出した酸化シリコンである弾性膜３０がフッ化水素水溶液に曝され、図７に示すように、当該フッ化水素水溶液によって等方性エッチングされる。そして、マスク４１の除去が完了するまでに、圧力室形成基板１６において圧力室２６を区画している隔壁２５と基板積層方向において重なる位置まで弾性膜３０がサイドエッチされる。これにより、図８に示すように、凹部３８において基板積層方向で隔壁２５と重なる部分（可動領域の周縁部）に、上述した切欠部３９が形成される。以上のように、マスク形成工程、空間形成工程、およびマスク除去工程を経ることで、凹部３８が形成される（凹部形成工程）。
なお、詳細な説明は省略するが、連通基板１５には、共通液室２４、個別連通口２９、およびノズル連通口２８等が異方性エッチングにより形成される。一方、ノズルプレート１４には、ドライエッチングによりノズル２７が形成される。そして、ノズル２７とノズル連通口２８とが連通するように位置決めされた状態で、これらの連通基板１５とノズルプレート１４とが接着剤によって接合される。また、圧力室２６等の流路の内壁には、例えば酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）や酸化シリコン（ＳｉＯ２）等を材質とする保護膜が形成される。この保護膜は、インクに対して親液性を呈する。
次に、図９に示すように、スキージ台４４上で、例えば、耐熱性・可撓性を有する転写用シート４０に接着剤２１が塗布され、スキージ４５により所定の厚さに塗り拡げられる。この状態で加熱処理が行われ、接着剤２１の硬化が進められる（予備硬化工程）。ここで、図１３は、予備硬化工程における接着剤２１の粘度変化について説明するグラフである。同図において、横軸は加熱時間、縦軸は粘度（あるは完全硬化時の硬化度（ヤング率）を１００％としたときの比率）を示し、加熱温度（ヒーター設定温度）が８０℃、９０℃、９５℃、および１００℃の場合を例示している。この予備硬化工程では、接着剤２１の粘度が目標とする範囲（以下、使用可能領域Ｖａという）の粘度となるように、加熱温度および加熱時間が調整される。この接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａの下限値Ｖ１を下回る場合、つまり粘度が低すぎる場合、基板同士の接合時に基板同士の間の接着領域から必要以上に多くの接着剤２１が流れ出してしまうという問題がある。また、基板同士の相対位置を規定した状態で接着剤２１により接合した後、これらの基板を別工程のステージに搬送する際に接着剤２１の粘度が低いために基板の位置ずれが生じやすいという問題がある。一方、上限値粘度がＶ２を上回る場合、つまり粘度が高すぎる場合、基板同士の接合際の接着力が不十分となる問題がある。また、基板同士の接合時に基板同士の間の接着領域から接着剤２１の流れ出しが生じなくなり、切欠部３９への接着剤の導入が困難となる。これらの問題が生じないように、予備硬化工程では、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａに入るように調整することが求められる。
本実施形態においては、上記の付加型シリコーン樹脂が接着剤２１として採用されているので、その粘度は、加熱温度および加熱時間によって容易に調整することができる。これにより、基板への転写・基板同士の接合時の作業性の確保および接着剤２１の流れ出し（凹部３８の切欠部３９への導入量）のコントロールがより容易となる。この際、図１３に示すように、加熱温度によって加熱時間の設定可能範囲が異なる。すなわち、加熱温度が高いほど加熱時間に応じた粘度の変化の度合もより大きくなる。図１３の例では、加熱温度が１００℃の場合、粘度変化の度合が最も大きく、グラフの傾きが最も大きくなっている。この場合、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内となるように調整するには、１分以上２分以下の加熱時間に設定する必要があり、加熱時間の設定可能範囲も最も狭くなっている。加熱温度が１００℃よりも高い場合、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内となるような加熱時間の設定可能範囲が著しく狭くなるため、粘度調整が困難となる。同様に、加熱温度が９５℃の場合、１分３０秒以上４分以下の加熱時間に設定することにより、また、加熱温度が９０℃の場合、２分以上６分以下の加熱時間に設定することにより、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内となるように調整することができる。そして、加熱温度が８０℃の場合、５分３０秒以上、１８分以下の加熱時間に設定することにより、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内となるように調整することができる。つまり、加熱温度が高いほど、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内となるような加熱時間の設定可能範囲がより広くなり、粘度調整が容易となる。ただし、その分、使用可能領域Ｖａとなるまでに時間をより多く要するため、８０℃よりも低い温度では、予備硬化工程の時間が冗長となり、現実的ではない。このように、加熱温度が、８０℃以上１００℃以下の範囲内に設定されることで、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内となるまでの加熱時間を、予備硬化工程における作業の容易性や円滑性等の観点から現実的な時間に設定することができる。また、上記のように加熱温度に応じて加熱時間が設定されることにより、接着剤２１の流れ出しの量等を制御する上で望ましい使用可能領域Ｖａ内の粘度に調整することができる。本実施形態においては、例えば加熱温度が９０℃に設定され、加熱時間が３分に設定される。
予備硬化工程において、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内となるように調整されたならば、続いて、転写用シート４０の接着剤２１が、圧力室形成基板１６における連通基板１５との接合面に転写される。その後、転写用シートのみが圧力室形成基板１６から剥がされると、図１０に示すように、圧力室形成基板１６の接合面において、圧力室２６の開口が形成される領域以外の領域に、接着剤２１の層が均一な厚さで形成される（接着剤層形成工程）。圧力室形成基板１６の接合面に接着剤２１が転写されたならば、続いて、図１１に示すように、圧力室形成基板１６と接合相手の連通基板１５との相対位置が調整される（位置合わせ工程）。この位置合わせ工程では、例えば、両基板がそれぞれ治具により保持され、各基板に設けられた図示しない位置決め穴等の位置決め基準に基づいて相対的に移動されつつ位置合わせ（位置決め）される。そして、圧力室形成基板１６と連通基板１５とが位置決めされた状態で貼り合わされる。圧力室形成基板１６と連通基板１５とは、接着剤２１を介在させた状態で当該接着剤２１を挟む方向に押圧される。
本実施形態においては、上述したように接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内となるように調整されているので、圧力室形成基板１６と連通基板１５との間で接着剤２１が押圧されて圧縮されると、図１２に示すように、その一部が圧力室形成基板１６と連通基板１５との間の接着領域から圧力室２６側に流れ出す。そして、圧力室２６側に流れ出した接着剤２１は、圧力室２６を画成している側壁同士が交わって形成される隅角等を毛細管力により振動板１７側に向けて進行し（図１２における矢印参照）、振動板１７の凹部３８に到達する。この凹部３８に到達した接着剤２１は、同様に毛細管力によって切欠部３９に導入される（接着剤導入工程）。すなわち、接着剤２１の流動性を利用して、圧力室形成基板１６と連通基板１５との間から隔壁２５を通じて毛細管力により一定量の接着剤２１をより積極的に凹部３８側に導入することができる。これにより、圧力室形成基板１６における隔壁２５と凹部３８の底面の少なくとも一部が接着剤２１によって接着される。ここで、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内にある場合の切欠部３９に導入される接着剤２１の量に関し、図４に示すように、基板積層方向で見て切欠部３９から隔壁２５と凹部３８とが重ならない領域へはみ出した接着剤２１の、隔壁２５の壁面（圧力室２６側の壁面）からの突出長さＤが、１．５〔μｍ〕以内となる。これにより、可動領域の振動特性の低下を抑制しつつ、当該振動特性にバラツキが生じることが低減される。なお、接着剤２１の粘度が使用可能領域Ｖａ内にある場合には、少なくとも切欠部３９内に接着剤２１が導入されるが、隔壁２５の壁面よりも切欠部３９の奥側に位置し、上記突出長さＤが０〔μｍ〕となる場合もある。
圧力室形成基板１６と連通基板１５が張り合わされたならば、再度の加熱処理により接着剤２１の硬化が促進される（本硬化工程）。本硬化工程後の接着剤２１のヤング率は、０．０１〔ＧＰａ〕以上１０〔ＧＰａ〕以下となる。このようにして記録ヘッド２のヘッドチップ１３を構成する各基板が接合されてユニット化され、当該ヘッドチップ１３の内部には、共通液室２４、個別連通口２９、圧力室２６、およびノズル連通口２８を通ってノズル２７に至るまでのインク流路が形成される。
ここで、本実施形態における記録ヘッド２のヘッドチップ１３においては、凹部３８の切欠部３９に接着剤２１が導入されて硬化していることにより、振動板１７における可動領域の周縁が当該接着剤２１によって補強される。これにより、マスク除去工程において振動板１７の可動領域が拡張された場合であっても、当該可動領域の変位により可動領域（振動板１７）にクラック等の損傷が発生することが抑制される。また、上記予備硬化工程において、加熱温度および加熱時間という一般的なパラメーターによって接着剤２１の粘度を任意に調整することができるので、切欠部３９に導入される接着剤２１の量を制御することができる。このように切欠部３９に導入される接着剤２１の量を制御することにより、実質的に可動領域として機能する部分（圧電素子１８の駆動に伴って実際に変位する部分）の面積を、目標とする設計値に近づけることができるので、マスク除去工程において可動領域が拡張されることに起因して圧力室毎・ノズル毎で可動領域の振動特性にバラツキが生じることが低減される。その結果、記録ヘッド２において各ノズル２７から噴射されるインクの噴射特性（噴射量および飛翔速度）のバラツキが抑制される。
また、位置合わせ工程の前に接着剤２１の硬化を進める予備硬化工程が行われ、接着剤２１の粘度がある程度高められた状態で基板同士の位置決めおよび接着が行われるので、基板同士の間の接着剤２１が本硬化する前に、これらの基板を工程間で搬送する際の振動等による外力が加わった際に位置ずれが生じにくくなる。このため、工程間での基板の搬送がしやすくなり、搬送速度を向上させることができるので、その分、リードタイムが短縮される。
さらに、本実施形態においては、圧力室形成基板１６と連通基板１５との間から隔壁２５を毛細管力で伝って凹部３８まで到達した接着剤２１を利用して可動領域を補強することができるので、可動領域を補強する材料や工程を別途設ける必要がない。
なお、以上においては、一の基板（圧力室形成基板１６）に形成された空間（圧力室２６）の一面を区画する可動領域が変位することでノズルから液体の一種であるインクが噴射される構成を例示したが、これには限られず、複数の基板が接着剤により接合されたＭＥＭＳデバイスであって可動領域を有するものであれば、本発明を適用することが可能である。例えば、可動領域の圧力変化、振動、あるいは変位等を検出するセンサー等にも本発明を適用することができる。なお、一面が可動領域で区画される空間は、液体が流通するものには限られない。
また、上記実施形態においては、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッド２を例に挙げて説明したが、本発明は、複数の基板を接着剤により接合することで液体流路等の空間が画成される構成を採用する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは液体の一種としてＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液体の一種として液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは液体の一種として生体有機物の溶液を噴射する。
１…プリンター，２…記録ヘッド，３…インクカートリッジ，４…キャリッジ，６…記録用紙，７…キャリッジ移動機構，８…紙送り機構，１３…ヘッドチップ，１４…ノズルプレート，１５…連通基板，１６…圧力室形成基板，１７…振動板，１８…圧電体，２１…接着剤，２４…共通液室，２５…隔壁，２６…圧力室，２７…ノズル，２８…ノズル連通口，２９…個別連通口，３０…弾性膜，３１…絶縁膜，３３…下電極，３４…圧電体，３５…上電極，３８…凹部，３９…切欠部，４０…転写シート，４１…マスク，４２…開口，４４…スキージ台，４５…スキージ

Claims (8)

  1. 複数の基板が積層された状態で接合され、前記複数の基板のうちの一の基板に形成された空間を区画する面のうちの一面が可動領域であるＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
    前記一の基板における前記可動領域が設けられる側の面とは反対側の面に、前記空間を形成するためのマスクを形成するマスク形成工程と、
    前記マスクを介して前記一の基板をエッチングすることにより、当該一の基板に前記空間を形成する空間形成工程と、
    マスク除去液により前記マスクを除去すると共に、前記空間に露出した前記可動領域の前記空間側の面に、基板積層方向に垂直な方向における内寸が前記空間の内寸よりも大きい凹部を形成する凹部形成工程と、
    前記一の基板における前記可動領域側とは反対側の面に接着剤の層を形成する接着剤層形成工程と、
    前記一の基板と他の基板との相対位置を調整する位置合わせ工程と、
    位置合わせされた状態で前記一の基板と前記他の基板とを前記接着剤を介して押圧し前記第１の基板と前記他の基板との間から漏出した前記接着剤の一部を、前記一の基板における前記空間を区画する壁を通じて毛細管力により前記凹部に導入する接着剤導入工程と、
    を含み、
    前記位置合わせ工程の前に、加熱により前記接着剤の硬化を進める予備硬化工程を行うことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
  2. 前記接着剤が、３つ以上の反応点を有するオルガノシロキサン化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
  3. 前記予備硬化工程において、加熱温度および加熱時間により前記接着剤の粘度が調整されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
  4. 前記加熱温度が、８０℃以上１００℃以下の範囲内に設定されることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
  5. 前記加熱温度が８０℃の場合、前記加熱時間が５分３０秒以上１８分以下、前記加熱温度が９０℃の場合、前記加熱時間が２分以上６分以下、前記加熱温度が９５℃の場合、前記加熱時間が１分３０秒以上４分以下、前記加熱温度が１００℃の場合、前記加熱時間が１分以上２分以下に設定されることを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
  6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法により製造されたＭＥＭＳデバイスであって、
    基板積層方向で見て、前記一の基板における前記空間を区画する壁と前記凹部とが重なる領域に、当該壁および当該凹部により区画される切欠部が設けられ、
    基板積層方向で見て、前記切欠部から前記壁と前記凹部とが重ならない領域へはみ出した接着剤の前記壁からの突出長さが１．５〔μｍ〕以内であることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
  7. 請求項６に記載のＭＥＭＳデバイスの一形態である液体噴射ヘッドであって、
    前記一の基板には、液体を噴射するノズルと連通する前記空間としての圧力室が形成され、
    前記圧力室の一部を区画する可動領域を変位させる圧電素子が設けられたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
  8. 請求項７に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
JP2015209627A 2015-10-26 2015-10-26 Ｍｅｍｓデバイスの製造方法、ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置 Pending JP2017080946A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015209627A JP2017080946A (ja) 2015-10-26 2015-10-26 Ｍｅｍｓデバイスの製造方法、ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置
US15/299,899 US10005279B2 (en) 2015-10-26 2016-10-21 Method for manufacturing MEMS device, MEMS device, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
KR1020160137520A KR20170048187A (ko) 2015-10-26 2016-10-21 Mems 디바이스의 제조 방법, mems 디바이스, 액체 분사 헤드, 및 액체 분사 장치
TW105134141A TW201725171A (zh) 2015-10-26 2016-10-21 微機電系統裝置之製造方法、微機電系統裝置、液體噴射頭、及液體噴射裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015209627A JP2017080946A (ja) 2015-10-26 2015-10-26 Ｍｅｍｓデバイスの製造方法、ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017080946A true JP2017080946A (ja) 2017-05-18

Family

ID=58561731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015209627A Pending JP2017080946A (ja) 2015-10-26 2015-10-26 Ｍｅｍｓデバイスの製造方法、ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10005279B2 (ja)
JP (1) JP2017080946A (ja)
KR (1) KR20170048187A (ja)
TW (1) TW201725171A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019044768A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 研能科技股▲ふん▼有限公司 微小電気機械システムの流体制御装置
JP2019111738A (ja) * 2017-12-25 2019-07-11 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイス、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置
US10814626B2 (en) 2018-06-20 2020-10-27 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2020179579A (ja) * 2019-04-25 2020-11-05 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
US10913272B2 (en) 2018-06-25 2021-02-09 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
WO2021186682A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法
US11912031B2 (en) 2020-12-28 2024-02-27 Seiko Epson Corporation Piezoelectric device, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108163803B (zh) * 2017-12-26 2023-05-26 中国计量大学 一种mems三维隧道结构

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5896150A (en) * 1992-11-25 1999-04-20 Seiko Epson Corporation Ink-jet type recording head
WO1996020503A1 (en) * 1994-12-27 1996-07-04 Seiko Epson Corporation Thin-film piezoelectric element, process for preparing the same, and ink jet recording head made by using said element
US6252010B1 (en) * 1997-10-29 2001-06-26 Hitachi Chemical Company, Ltd. Siloxane-modified polyamideimide resin composition, adhesive film, adhesive sheet and semiconductor device
JP3684815B2 (ja) 1998-02-13 2005-08-17 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッドおよびそれらの製造方法
JP4986546B2 (ja) * 2006-09-01 2012-07-25 株式会社リコー 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置、液体吐出ヘッドの製造方法
JP5914969B2 (ja) * 2011-01-13 2016-05-11 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019044768A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 研能科技股▲ふん▼有限公司 微小電気機械システムの流体制御装置
JP2019111738A (ja) * 2017-12-25 2019-07-11 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイス、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置
US10618283B2 (en) 2017-12-25 2020-04-14 Seiko Epson Corporation Piezoelectric device, liquid discharge head, and liquid discharge apparatus
JP7031293B2 (ja) 2017-12-25 2022-03-08 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイス、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置
US10814626B2 (en) 2018-06-20 2020-10-27 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
US10913272B2 (en) 2018-06-25 2021-02-09 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2020179579A (ja) * 2019-04-25 2020-11-05 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
US11254127B2 (en) 2019-04-25 2022-02-22 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
WO2021186682A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法
US11912031B2 (en) 2020-12-28 2024-02-27 Seiko Epson Corporation Piezoelectric device, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
TW201725171A (zh) 2017-07-16
US10005279B2 (en) 2018-06-26
US20170113462A1 (en) 2017-04-27
KR20170048187A (ko) 2017-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017080946A (ja) Ｍｅｍｓデバイスの製造方法、ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置
JP6582803B2 (ja) 電子デバイス、液体吐出ヘッド、および、電子デバイスの製造方法
TWI584964B (zh) 流路零件、液體噴出頭及液體噴出裝置
JP6372618B2 (ja) 圧電デバイス、液体噴射ヘッド、圧電デバイスの製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法
JP2011230500A (ja) インクジェットヘッドおよびインクジェット装置
JP2017177335A (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドユニットの製造方法
JP2002046281A (ja) インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置
JP6613682B2 (ja) 電子デバイス、液体吐出ヘッド。
JP7003403B2 (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、液体噴射ヘッドの製造方法
US7950150B2 (en) Method of manufacturing inkjet head
US9144987B2 (en) Liquid flow-path member, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
JP3858794B2 (ja) 液体噴射ヘッドの製造方法
JP2017132074A (ja) 構造体、ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド及びフィルム接着方法
EP3069880A2 (en) Electronic device, and method for manufacturing electronic device
JP2016157773A (ja) 電子デバイス、及び、電子デバイスの製造方法
JP2004195939A (ja) 液体噴射ヘッドの製造方法
JP2019104131A (ja) インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド、および画像形成装置
JP2004230680A (ja) 液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置
JP2010221696A (ja) インクジェットヘッドの製造方法
JP2002254658A (ja) インクジェットヘッドの製造方法
JPH08252915A (ja) インクジェット式印字ヘッド
JP2009220389A (ja) 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置
JP2014144650A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2009220323A (ja) 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置
JP2012213956A (ja) 液体噴射ヘッド及びその製造方法