JP2017124532A - Manufacturing method of discharge element substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク等の液体を吐出するための吐出素子基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a discharge element substrate for discharging a liquid such as ink.
特許文献1には、ウェハー上に複数の吐出素子基板を形成し、隣接する吐出素子基板間の境界にドライエッチングを施した後ブレードダイシングで切断する方法が開示されている。特許文献1によれば、エッチング処理された面に対し防食加工を施すことにより、境界側面の表面精度を向上させることができる。結果、吐出素子基板を高精度に配置させた長尺の液体吐出ヘッドを製造することが可能となる。 Patent Document 1 discloses a method in which a plurality of discharge element substrates are formed on a wafer, dry etching is performed on a boundary between adjacent discharge element substrates, and then cutting is performed by blade dicing. According to Patent Document 1, the surface accuracy of the boundary side surface can be improved by performing anticorrosion processing on the etched surface. As a result, it is possible to manufacture a long liquid discharge head in which the discharge element substrates are arranged with high accuracy.
更に、特許文献1の方法で製造された吐出素子基板においては、長手方向のほぼ中央に短手方向に突出する凸部が形成される。このため、ブレードダイシングのみで切り出したシンプルな長方形型の吐出素子基板に比べて、外力に対しての強度を高めることができる。 Furthermore, in the discharge element substrate manufactured by the method of Patent Document 1, a convex portion protruding in the short direction is formed at substantially the center in the longitudinal direction. For this reason, compared with a simple rectangular discharge element substrate cut out only by blade dicing, the strength against external force can be increased.
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、個々の吐出素子基板が上記のような凸部を有するため、製造時のウェハー上で短手方向にレイアウトできる吐出素子基板の数が十分に確保できない。 However, in the method described in Patent Document 1, since each ejection element substrate has the above-described convex portion, a sufficient number of ejection element substrates that can be laid out in the short direction on the wafer during manufacture cannot be secured.
本発明は、このような課題を解決するためのものである。よってその目的とするところは、安定した強度を有する吐出素子基板を、1つのウェハーからより多く生産することが可能な製造方法を提供することである。 The present invention is to solve such problems. Therefore, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of producing more discharge element substrates having stable strength from one wafer.
そのために本発明は、所定の方向に配列して液体を吐出するための複数の吐出口と、前記吐出口のそれぞれに液体を導くための複数の液路が形成されたオリフィスプレートと、前記所定の方向に延在し前記複数の液路に液体を供給するための供給口を備えた支持基板と、が積層して構成される吐出素子基板の製造方法であって、前記支持基板は、前記所定の方向のほぼ中央の位置に前記所定の方向と交差する方向に突出する凸部と、前記所定の方向の両端部の位置に前記所定の方向と交差する方向に窪み且つ前記凸部と係合可能な形状になっている面取り部とを有し、ウェハー上において、1つの前記吐出素子基板の前記凸部が他の前記吐出素子基板の前記面取り部に係合した状態で複数の前記吐出素子基板が配列するように、複数の前記吐出素子基板に対応する前記オリフィスプレートと前記支持基板を形成する形成工程と、前記形成工程の後、前記ウェハーを切断して前記複数の吐出素子基板を分離する分離工程と、を有することを特徴とする。 Therefore, the present invention provides a plurality of discharge ports for discharging liquid arranged in a predetermined direction, an orifice plate in which a plurality of liquid passages for guiding liquid to each of the discharge ports are formed, and the predetermined plate And a support substrate having a supply port for supplying liquid to the plurality of liquid passages, and a method of manufacturing the discharge element substrate, wherein the support substrate is A convex portion projecting in a direction intersecting the predetermined direction at a substantially central position in the predetermined direction, and a recess recessed in a direction intersecting the predetermined direction at positions of both end portions of the predetermined direction, and being associated with the convex portion. A plurality of the ejection elements in a state where the convex portions of one ejection element substrate are engaged with the chamfered parts of the other ejection element substrate on a wafer. A plurality of the discharges so that the element substrates are arranged. A step of forming the orifice plate corresponding to the element substrate and the support substrate; and a separation step of separating the plurality of ejection element substrates by cutting the wafer after the forming step. To do.
本発明によれば、安定した強度を有する吐出素子基板を、1つのウェハーから多数生産することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to produce a large number of ejection element substrates having stable strength from one wafer.
(第一の実施形態)
図1(a)および(b)は、本実施形態で製造する吐出素子基板1100の斜視図および背面図である。また、図2(a)および(b)は、図1(a)のa−a断面図とb−b断面図である。吐出素子基板1100は、主に、液体を供給するための供給口1106や吐出エネルギを発生するための電気配線が形成された支持基板1104に、液体を吐出する複数の吐出口が形成されたオリフィスプレート1103が積層されて構成される。
(First embodiment)
FIGS. 1A and 1B are a perspective view and a rear view of a
供給口1106は支持基板1104においてY方向(長手方向)に沿って延在し、Z方向に貫通している。供給口1106から供給された液体は、オリフィスプレート1103に形成された複数の液路に分岐し個々の吐出口まで導かれる。支持基板1104上の、個々の吐出口に対応する位置には、吐出エネルギを液体に与えるためのヒータ1105が配備されている。これらヒータ1105に電力を供給するための電極1102は、支持基板1104のY方向両端に設けられている。このような構成のもと、所定の吐出信号に応じてヒータ1105に電圧が印加されると、液体に熱エネルギが付与され、吐出口1101から液体が吐出されるようになっている。
The
支持基板1104のY方向におけるほぼ中央の位置には、Y方向と交差する方向である±X方向に突出する凸部1107が形成されている。一方、Y方向における両端部の位置には、±X方向に窪む面取り部1108が形成されている。凸部1107の傾斜角度と面取り部1108の傾斜角度はどちらも135度と等しく、両者は係合可能な形状になっている。本実施形態では、以上説明したような吐出素子基板1100の複数を、1つのウェハーで一括生産する。尚、「支持基板1104のY方向におけるほぼ中央の位置」とは、支持基板1104をY方向で2等分する、X方向に沿った線を少なくとも含む位置を意味する。即ち、支持基板1104をY方向で2等分する線分上に、凸部1107が存在する。凸部1107は、この線分上に存在し、かつこの線分上から支持基板1104のY方向に±20%の位置に形成されていることが好ましい。
A
図3(a)および(b)は、1枚のウェハー1109で複数の吐出素子基板1100を一括生産する際のレイアウトを示す図である。図3(a)はウェハー1109の全面を示し、図3(b)は図3(a)のC部の拡大図である。本実施形態のウェハー1109はシリコンウェハーであり、ここにフォトリソ技術等によって、複数の吐出素子基板の吐出口1101や供給口1106などの構造体が、一括して形成される。図では、Y方向に3つの吐出素子基板1100が配列して成る基板列1110が、X方向に15列配置されている状態を示している。X方向に隣接する2つの基板列1110は互いにY方向に半ピッチ分ずらした状態で交互にレイアウトされている。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a layout when a plurality of
この際、図3(b)に示すように、1つの基板列1110に含まれる吐出素子基板1100の凸部1107は、隣接する基板列1110に含まれる吐出素子基板1100の面取り部1108に係合するようになっている。同時に、当該1つの基板列1110に含まれる吐出素子基板1100の面取り部1108は、隣接する基板列1110に含まれる吐出素子基板1100の凸部1107に係合するようになっている。このようなレイアウトにすれば、個々の吐出素子基板1100のX方向における占有幅を、より小さくすることができる。すなわち、同じ型のウェハーを使用した場合であっても、本実施形態ではより多くの基板列1110を一括に製造することができる。
At this time, as shown in FIG. 3B, the
図3(a)および(b)に示すようなレイアウトで複数の吐出素子基板1100が形成されると、その後、レーザステルスダイシングとテープエキスパンドをこの順に施し、複数の吐出素子基板1100を分離する。具体的には、ウェハー内部の切断箇所に焦点を合わせ、ここにレーザ光を照射することによって改質領域を形成する。その後、ウェハー1109を固定支持していたテープを拡張することにより、上記改質領域でウェハー1109を切断し、複数の吐出素子基板1100を分離する。なお、切断方式としては、ドライエッチング法を採用することもできる。
When a plurality of
テープエキスパンドの際、シリコン片のチッピングが懸念されることがある。このような場合には、凸部1107および面取り部1108の傾斜角度を比較的大きな値に調整すれば、チッピングの発生をある程度抑制することができる。傾斜角度としては、110度から160度の範囲が好ましいが、本実施形態では、傾斜角度を135度にしており、チッピングに伴う傷などを防いでいる。
During tape expansion, chipping of silicon pieces may be a concern. In such a case, the occurrence of chipping can be suppressed to some extent by adjusting the inclination angles of the
また、吐出素子基板1100の中央部の剛性を考慮すると、凸部1107のY方向の長さLは大きいほうが好ましい。しかし、本実施形態では隣り合う吐出素子基板1100の凸部1107と面取り部1108が係合している為、凸部1107をY方向に長くしてしまうと、面取り部1108の近傍すなわち吐出素子基板1100の端部の強度は弱くなってしまう。このため、長さLは吐出素子基板1100全体の強度を考慮して調整することが好ましい。具体的には、図1(b)に示すように、Y方向において、面取り部1108と供給口1106の領域が重複しないことが好ましい。
In consideration of the rigidity of the central portion of the
図4(a)および(b)は、上記方法で製造された吐出素子基板1100の1つを用いて組み立てられた液体吐出ヘッド1000の構造を示す図である。図4(a)は液体吐出ヘッド1000をオリフィスプレート1103側から見た図、図4(b)は同図(b)におけるb−b断面図である。
4A and 4B are views showing the structure of a
液体吐出ヘッド1000を組み立てる際、まず、吐出素子基板1100が、その供給口1106が予め形成されている流路1302と連通するように、支持部材1300上にレイアウトされ、第1の接着樹脂1301を介して接着固定される。その後、液体吐出ヘッド1000が接着された領域以外の支持部材1300の領域には、吐出素子基板1100を取り囲むような開口部が設けられた支持板1400が、第2の接着樹脂1303を介して接着固定される。更に支持部材1300の上面には、配線基板1200が第3の接着樹脂1401を介して接着固定される。
When the
その後、配線基板1200のデバイスホールにある端子と吐出素子基板1100の電極1102をワイヤーボンディングなどで電気接続し、吐出素子基板1100の周囲を第1の封止樹脂1501で、電気接続部を第2の封止樹脂1502でそれぞれ封止する。この際、第1の封止樹脂1501は、図4(b)に示すように、Z方向の高さが吐出素子基板1100と等しくなる位置まで充填される。
Thereafter, the terminal in the device hole of the
本実施形態の第1の封止樹脂1501は、吐出素子基板1100の材料であるシリコンよりも大きな線膨張率を有するエポキシ樹脂から成り、環境の温度変化によっては、吐出素子基板1100の側面に対しXY平面の力が発生することがある。このような状況のもと、中空の供給口1106がY方向に延在する構成では、X方向の外力に対する剛性が弱くなることが懸念される。しかし、本実施形態のように吐出素子基板1100の側面に凸部1107が形成されていれば、X方向への強度が増し、吐出素子基板1100の変形を防ぐことができる。同時に、吐出素子基板1100の周囲に充填される第1の封止樹脂の量を、凸部1107の側面では周囲に比べて少なくできるので、環境温度が変化しても、吐出素子基板1100に対するX方向の力を小さく抑えておくことができる。
The
さらに、吐出素子基板1100の中央に凸部1107が備えることにより、中央部における支持部材1300に対する設置面積すなわち第1の接着樹脂を介しての接着面積を増加させることができる。よって、支持部材1300に対する吐出素子基板1100の位置も安定させることができる。以上説明したように、本実施形態によれば、安定した強度を有する吐出素子基板を、1つのウェハーから多数生産することが可能となる。
Furthermore, by providing the
ところで、以上では、一定の傾斜角度を有する凸部1107と面取り部1108を備える吐出素子基板1100を例に説明したが、凸部1107と面取り部1108の形状は、これらが互いに係合すればその形状は特に限定されるものではない。
In the above description, the
図5(a)〜(d)は、本実施形態における凸部1107と面取り部1108の変形例を示す図である。図5(a)および(b)は、図1(a)と同様にY方向の長さLを有する凸部1107と面取り部1108を有する吐出素子基板を示している。但し、図5(a)では、凸部1107のY方向の両端が曲面になっており、面取り部1108もそのような凸部1107と係合するような曲面形状になっている。また、図5(b)は、凸部1107全体が楕円形状になっており、面取り部1108もそのような凸部1107と係合する形状になっている。このように、凸部1107および面取り部1108の表面を曲面形状しておけば、吐出素子基板1100の切断面も曲面形状になるので、チッピングの発生を更に抑えることができる。
FIGS. 5A to 5D are views showing modifications of the
一方、図5(c)および(d)は、Y方向の長さLが図1(a)よりも十分に小さい凸部1107と面取り部1108を有する吐出素子基板を示している。図5(c)は、半円形状の凸部1107と、これと係合可能な面取り部1108の例を示している。図5(d)は、山型形状の凸部1107と、これと係合可能な面取り部1108の例を示している。
On the other hand, FIGS. 5C and 5D show an ejection element substrate having a
いずれの例においても、凸部1107と面取り部1108とを係合させた状態で複数の吐出素子基板をウェハー上にレイアウトすることができるので、従来に比べ、安定した強度を有するより多くの吐出素子基板1100を一括して生産することができる。
In any example, since a plurality of discharge element substrates can be laid out on a wafer in a state in which the
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、1つの供給口1106を有する吐出素子基板1100を例に説明したが、本発明は、複数の供給口を有する吐出口基板とすることもできる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the
図6(a)および(b)は、本実施形態で製造する吐出素子基板2100の上面図および背面図である。Y方向に延在しX方向に並列する3つの供給口2106a、2106bおよび2106cは、それぞれが対応する吐出口列に液体を供給する。これら3つの供給口2106a、2106bおよび2106cは等しい液体を供給しても良いし、例えばシアンインク、マゼンタインク、イエローインクのように異なる液体を供給しても良い。
FIGS. 6A and 6B are a top view and a rear view of the
このように、複数の供給口および複数の吐出口列を備えた吐出素子基板であっても、±X方向に突出する凸部2107と、これに係合する面取り部2108が形成されていれば、上記実施形態と同じ効果を得ることができる。また、第1の実施形態の凸部1107と面取り部1108の形状を、本実施形態の凸部2107と面取り部2108の形状と一致させれば、吐出素子基板1100と吐出素子基板2100とを同じウェハー上で高密度にレイアウトすることもできる。
As described above, even if the discharge element substrate includes a plurality of supply ports and a plurality of discharge port arrays, as long as the
(第3の実施形態)
図7は、本実施形態で製造する吐出素子基板3100の上面図である。上記実施形態では長方形の吐出素子基板を例に説明してきたが、本実施形態では平行四辺形の吐出素子基板を用いている。平行四辺形の吐出素子基板3100であっても、その長辺の中央部に凸部3107を設け、端部に凸部3107と係合する面取り部3108を用意すれば、上記実施形態と同様にすることが出来る。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a top view of the
図8は、本実施形態におけるウェハー上の複数の吐出素子基板3100のレイアウト図である。図8に示すように、隣接する吐出素子基板3100の凸部3107と面取り部3108を互いに係合させることにより、複数の吐出素子基板を高密度にレイアウトすることができる。すなわち、本実施形態においても上記実施形態と同様、安定した強度を有する吐出素子基板を、1つのウェハーから多数生産することが可能となる。
FIG. 8 is a layout diagram of a plurality of
1100 吐出素子基板
1101 吐出口
1103 オリフィスプレート
1104 支持基板
1106 供給口
1107 凸部
1108 面取り部
1109 ウェハー
1100
Claims (10)
前記所定の方向に延在し前記複数の液路に液体を供給するための供給口を備えた支持基板と、
が積層して構成される吐出素子基板の製造方法であって、
前記支持基板は、前記所定の方向のほぼ中央の位置に前記所定の方向と交差する方向に突出する凸部と、前記所定の方向の両端部の位置に前記所定の方向と交差する方向に窪み且つ前記凸部と係合可能な形状になっている面取り部とを有し、
ウェハー上において、1つの前記吐出素子基板の前記凸部が他の前記吐出素子基板の前記面取り部に係合した状態で複数の前記吐出素子基板が配列するように、複数の前記吐出素子基板に対応する前記オリフィスプレートと前記支持基板を形成する形成工程と、
前記形成工程の後、前記ウェハーを切断して前記複数の吐出素子基板を分離する分離工程と、を有することを特徴とする吐出素子基板の製造方法。 A plurality of discharge ports for discharging liquid arranged in a predetermined direction, and an orifice plate formed with a plurality of liquid passages for guiding the liquid to each of the discharge ports;
A support substrate that includes a supply port that extends in the predetermined direction and supplies liquid to the plurality of liquid paths;
Is a manufacturing method of a discharge element substrate configured by laminating,
The support substrate has a convex portion projecting in a direction intersecting the predetermined direction at a substantially central position in the predetermined direction, and a depression in a direction intersecting the predetermined direction at positions of both end portions in the predetermined direction. And a chamfered portion that has a shape engageable with the convex portion,
A plurality of the discharge element substrates are arranged on the wafer such that the plurality of discharge element substrates are arranged in a state where the convex portions of one of the discharge element substrates are engaged with the chamfered portions of the other discharge element substrates. Forming the corresponding orifice plate and the support substrate;
And a separation step of separating the plurality of discharge element substrates by cutting the wafer after the forming step.
前記支持基板は、前記所定の方向のほぼ中央の位置に前記所定の方向と交差する方向に突出する凸部と、前記所定の方向の両端部の位置に前記所定の方向と交差する方向に窪み且つ前記凸部と係合可能な形状になっている面取り部とを有することを特徴とする吐出素子基板。 A plurality of discharge ports for discharging liquid arranged in a predetermined direction; an orifice plate having a plurality of liquid passages for guiding the liquid to each of the discharge ports; and extending in the predetermined direction. A discharge element substrate configured by laminating a support substrate having a supply port for supplying liquid to the plurality of liquid paths,
The support substrate has a convex portion projecting in a direction intersecting the predetermined direction at a substantially central position in the predetermined direction, and a depression in a direction intersecting the predetermined direction at positions of both end portions in the predetermined direction. And a chamfered portion having a shape engageable with the convex portion.
前記支持基板は、前記所定の方向のほぼ中央の位置に前記所定の方向と交差する方向に突出する凸部と、前記所定の方向の両端部の位置に前記所定の方向と交差する方向に窪み且つ前記凸部と係合可能な形状になっている面取り部とを有することを特徴とする液体吐出ヘッド。 A plurality of discharge ports arranged in a predetermined direction and discharging liquid according to a discharge signal; an orifice plate formed with a plurality of liquid passages for guiding the liquid to each of the discharge ports; and the plurality of ports extending in the predetermined direction And a support substrate having a supply port for supplying a liquid to the liquid path, and a liquid ejection head comprising an ejection element substrate configured by stacking,
The support substrate has a convex portion projecting in a direction intersecting the predetermined direction at a substantially central position in the predetermined direction, and a depression in a direction intersecting the predetermined direction at positions of both end portions in the predetermined direction. And a chamfered portion having a shape engageable with the convex portion.
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