JP2018046173A - Substrate bonding method, manufacturing method for mems device, and manufacturing method for liquid injection head - Google Patents

Substrate bonding method, manufacturing method for mems device, and manufacturing method for liquid injection head Download PDF

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美幸 村本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate bonding method capable of suppressing cracking, chipping and the like of a silicon substrate, without causing an increase in process, and to provide a manufacturing method for an MEMS device, and a manufacturing method for a liquid injection head.SOLUTION: A substrate bonding method has an alignment step of determining relative positions of a first substrate (40) and a second substrate (41), and a bonding step of bonding the first substrate and second substrate in a state where the relative positions are determined by the alignment step. A difference between an external-diameter (D1) of the first substrate and an external-diameter (D2) of the second substrate is two times or more of the sum of an allowable tolerance (σ1) of the position of the first substrate and an allowable tolerance (σ2) of the position of the second substrate in the alignment step.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、第1の基板および第2の基板を位置決めした状態で貼り合わせる基板貼り合わせ方法、MEMSデバイスの製造方法、および液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a substrate bonding method for bonding a first substrate and a second substrate in a positioned state, a method for manufacturing a MEMS device, and a method for manufacturing a liquid jet head.

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスは、シリコン基板上に圧電素子等の駆動素子等を備え、各種の液体噴射装置、表示装置、若しくは振動センサー等に応用されている。例えば、液体噴射装置では、MEMSデバイスの一形態である液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置,有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイやFED(面発光ディスプレイ)等の電極を形成する電極形成装置,バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは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生体有機物の溶液を噴射する。   A MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device includes a driving element such as a piezoelectric element on a silicon substrate, and is applied to various liquid ejecting apparatuses, display apparatuses, vibration sensors, and the like. For example, in a liquid ejecting apparatus, various liquids are ejected from a liquid ejecting head that is a form of a MEMS device. As this liquid ejecting apparatus, for example, there is an image recording apparatus such as an ink jet printer or an ink jet plotter, but recently, various types of manufacturing have been made by taking advantage of the ability to accurately land a very small amount of liquid on a predetermined position. It is also applied to devices. For example, a display manufacturing apparatus for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode forming apparatus for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display or FED (surface emitting display), a chip for manufacturing a biochip (biochemical element) Applied to manufacturing equipment. The recording head for the image recording apparatus ejects liquid ink, and the color material ejecting head for the display manufacturing apparatus ejects solutions of R (Red), G (Green), and B (Blue) color materials. The electrode material ejecting head for the electrode forming apparatus ejects a liquid electrode material, and the bioorganic matter ejecting head for the chip manufacturing apparatus ejects a bioorganic solution.

この種の液体噴射ヘッドは、複数の基板が積層された状態で接合された積層構造体を有するものがある。この積層構造体には、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等が設けられている。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の製造方法では、上記の基板としてシリコン単結晶性基板(以下、単にシリコンウェハーあるいはシリコン基板と言う)が用いられ、シリコン基板同士を接合して一方のシリコン基板を必要な厚さとなるまで研削し、当該シリコン基板にウェットエッチングで上記流路等を作製し、その後、必要なチップサイズに分割される。   Some liquid ejecting heads have a laminated structure in which a plurality of substrates are joined in a laminated state. The laminated structure is provided with a liquid channel communicating with the nozzle, a movable region for causing a pressure fluctuation in the liquid in the liquid channel and ejecting the liquid from the nozzle. For example, in the method of manufacturing an ink jet recording head disclosed in Patent Document 1, a silicon single crystal substrate (hereinafter simply referred to as a silicon wafer or a silicon substrate) is used as the substrate, and the silicon substrates are bonded to each other. Then, one of the silicon substrates is ground to a required thickness, and the flow path and the like are prepared on the silicon substrate by wet etching, and then divided into necessary chip sizes.

ところで、シリコン基板の外周部は、欠けや割れ等を防止するために予め面取り加工が施されており、この場合、当該部分の厚さは他の部分の厚さよりも薄くなっている。この場合において、上記のようにシリコン基板を研削して薄くする構成では、シリコン基板の外周部の厚さが一層薄くなるため、割れや欠けがより発生しやすい。このため、上記特許文献1の記録ヘッドでは、他方のシリコン基板に一方のシリコン基板が収まるような凹部を形成し、当該凹部に一方のシリコン基板を収容した状態で当該シリコン基板を研削することで、外周部における割れや欠けを防止するように構成されている。   By the way, the outer peripheral portion of the silicon substrate is chamfered in advance in order to prevent chipping, cracking, and the like. In this case, the thickness of the portion is thinner than the thickness of other portions. In this case, in the configuration in which the silicon substrate is ground and thinned as described above, the thickness of the outer peripheral portion of the silicon substrate is further reduced, so that cracks and chips are more likely to occur. For this reason, in the recording head disclosed in Patent Document 1, a recess is formed in the other silicon substrate so that one silicon substrate can be accommodated, and the silicon substrate is ground in a state where the one silicon substrate is accommodated in the recess. The outer peripheral portion is configured to prevent cracking and chipping.

特開2011−178145号公報JP 2011-178145 A

しかしながら、上記のように他方のシリコン基板に凹部を形成するため、その分の加工工程が増加する。また、このような凹部の形成加工を行うことにより、削り滓等の異物が発生し、この異物に起因して歩留まりが低下する等の問題もあった。   However, since the recess is formed in the other silicon substrate as described above, the number of processing steps increases accordingly. In addition, by forming such a recess, foreign matter such as shavings is generated, and there is a problem that the yield is reduced due to the foreign matter.

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、工程の増加を招くことなくシリコン基板の割れや欠け等を抑制することが可能な基板貼り合わせ方法、MEMSデバイスの製造方法、および液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate bonding method and a MEMS device capable of suppressing cracking or chipping of a silicon substrate without increasing the number of steps. It is an object to provide a manufacturing method and a manufacturing method of a liquid jet head.

本発明の基板貼り合わせ方法は、上記目的を達成するために提案されたものであり、第1の基板と第2の基板との相対位置を決定するアライメント工程と、
前記アライメント工程により相対位置が決定された状態で前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する接合工程と、
を有し、
前記第1の基板の外径と前記第2の基板の外径との差が、前記アライメント工程における前記第1の基板の位置についての許容差と前記第2の基板の位置についての許容差との合計の2倍以上であることを特徴とする。
The substrate bonding method of the present invention has been proposed in order to achieve the above object, and an alignment step for determining a relative position between the first substrate and the second substrate;
A bonding step of bonding the first substrate and the second substrate with the relative position determined by the alignment step;
Have
The difference between the outer diameter of the first substrate and the outer diameter of the second substrate is the tolerance for the position of the first substrate and the tolerance for the position of the second substrate in the alignment step. It is characterized by being at least twice the total of

本発明によれば、アライメント工程での誤差により、各基板の位置調整方向における第1の基板の一方の端が規定位置よりも第2の基板の端側に許容差の最大限まで位置ずれし、尚且つ、位置調整方向における第2の基板の一方の端が規定位置よりも第1の基板の端側に許容差の最大限まで位置ずれた場合においても、第1の基板の端が第2の基板の端よりも外側(第2の基板の位置調整方向における中心より遠ざかる側)に突出することが防止される。これにより、第2の基板に第1の基板を収容する凹部等を加工する工程等を増加させることなく、第1の基板に対する加工等の際に当該第1の基板の割れや欠け等を抑制することが可能となる。その結果、第1の基板と第2の基板とを接合してなる積層構造体の歩留まりが向上する。   According to the present invention, due to an error in the alignment process, one end of the first substrate in the position adjustment direction of each substrate is displaced from the specified position to the end side of the second substrate to the maximum tolerance. In addition, even when one end of the second substrate in the position adjusting direction is displaced to the maximum tolerance from the specified position toward the end of the first substrate, the end of the first substrate is It is possible to prevent the second substrate from projecting to the outer side (the side away from the center in the position adjustment direction of the second substrate). This suppresses cracking or chipping of the first substrate during processing of the first substrate, etc., without increasing the number of steps for processing the recess for accommodating the first substrate in the second substrate. It becomes possible to do. As a result, the yield of the laminated structure formed by bonding the first substrate and the second substrate is improved.

また、本発明は、前記接合工程の後に、前記第1の基板を研削する研削工程を有する場合に好適である。   Moreover, this invention is suitable when it has a grinding process which grinds the said 1st board | substrate after the said joining process.

上記構成によれば、第1の基板が研削されて薄くされることにより、割れや欠けがより発生しやすくなるが、この場合においても第1の基板の端が第2の基板の端よりも外側に突出することがないので、割れや欠けを効果的に抑制することが可能となる。   According to the above configuration, the first substrate is ground and thinned, so that cracks and chips are more likely to occur. Even in this case, the end of the first substrate is more than the end of the second substrate. Since it does not protrude outward, it becomes possible to effectively suppress cracks and chips.

また、本発明は、第1の基板と第2の基板とを貼り合わせてなる積層構造体を有するMEMSデバイスの製造方法であって、
上記の基板貼り合わせ方法を含むことを特徴とする。
Further, the present invention is a method for manufacturing a MEMS device having a laminated structure formed by bonding a first substrate and a second substrate,
It includes the above-described substrate bonding method.

本発明によれば、第1の基板の割れや欠けが防止されるので、MEMSデバイスの製造時の歩留まりが向上する。   According to the present invention, since the first substrate is prevented from being cracked or chipped, the yield in manufacturing the MEMS device is improved.

また、本発明は、第1の基板と第2の基板とを貼り合わせてなる積層構造体にノズルに連通する液体流路および当該液体流路内の液体を前記ノズルから噴射させるための駆動素子を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
上記の基板貼り合わせ方法を含むことを特徴とする。
The present invention also provides a liquid channel communicating with a nozzle in a laminated structure formed by bonding a first substrate and a second substrate, and a drive element for ejecting liquid in the liquid channel from the nozzle A method of manufacturing a liquid jet head having
It includes the above-described substrate bonding method.

本発明によれば、第1の基板の割れや欠けが防止されるので、液体噴射ヘッドの製造時の歩留まりが向上する。   According to the present invention, since the first substrate is prevented from being cracked or chipped, the yield in manufacturing the liquid jet head is improved.

液体噴射装置(プリンター)の構成を説明する斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a liquid ejecting apparatus (printer). 液体噴射ヘッド(記録ヘッド)の構成を説明する平面図である。3 is a plan view illustrating a configuration of a liquid ejecting head (recording head). FIG. 図2におけるA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 第1ウェハー(第1の基板)の断面図である。It is sectional drawing of a 1st wafer (1st board | substrate). 第2ウェハー(第2の基板)の断面図である。It is sectional drawing of a 2nd wafer (2nd board | substrate). アライメント工程を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an alignment process. 第1ウェハーと第2ウェハーとを貼り合わせた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which bonded together the 1st wafer and the 2nd wafer. 第1ウェハーを研削した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which ground the 1st wafer. 第1ウェハーに圧力室等を形成した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which formed the pressure chamber etc. in the 1st wafer. 第1ウェハーと第2ウェハーとの余剰な部分を切除した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which excised the excess part of the 1st wafer and the 2nd wafer. アライメントの誤差について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the error of alignment.

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、積層構造体を有するMEMSデバイスの一つの態様である記録ヘッド(インクジェットヘッド)2を用いて説明する。この記録ヘッド2においては、例えば、外部からの電気信号を受けて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19(図3参照)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15(図3参照)に相当する。また、空間内における圧力変化を駆動素子が電気信号に変換してMEMSデバイスの外部に出力する構成にも本発明は適用され得る。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the present embodiment, a description will be given using a recording head (inkjet head) 2 which is one aspect of a MEMS device having a laminated structure. In this recording head 2, for example, a driving element that receives an electric signal from the outside and drives the movable area corresponds to the piezoelectric element 19 (see FIG. 3) of the recording head 2, and there is a space that allows driving of the movable area. This corresponds to the pressure chamber 15 (see FIG. 3) of the recording head 2. The present invention can also be applied to a configuration in which a drive element converts a pressure change in space into an electrical signal and outputs the electrical signal to the outside of the MEMS device.

図1はプリンター1の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を搭載し、インクカートリッジ3(液体供給源)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(記録媒体および着弾対象の一種)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、および、主走査方向(第1方向)に交差(本実施形態においては直交)する副走査方向(第2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。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。   FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the printer 1. The printer 1 includes a recording head 2 and a carriage 4 to which an ink cartridge 3 (liquid supply source) is detachably attached. The carriage 4 is attached to the recording paper 6 (recording medium and a kind of landing target) in the paper width direction, that is, A carriage moving mechanism 7 that reciprocates in the main scanning direction, and paper that conveys the recording paper 6 in the sub-scanning direction (second direction) intersecting (orthogonal in the present embodiment) in the main scanning direction (first direction). A feed mechanism 8 and the like are provided. The printer 1 records characters, images, and the like on the recording paper 6 while sequentially transporting the recording paper 6 and reciprocating the carriage 4. It is also possible to employ a configuration in which the ink cartridge 3 is disposed not on the carriage 4 but on the main body side of the printer 1 and ink in the ink cartridge 3 is supplied to the recording head 2 side through an ink supply tube.

図2は、本実施形態における記録ヘッド2の平面図、図3は、図2中のA−A線に沿った記録ヘッド2の要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド2は、流路形成基板10、ノズルプレート11、アクチュエーターユニット12、及び、封止板13等を積層して構成されている。流路形成基板10は、例えば、ノズルプレート11や封止板13が接合される面(接合面)における面方位が(110)のシリコン単結晶基板から作製されている。この流路形成基板10には、圧力室15を区画する空部が異方性エッチングによってノズル列方向に並べて形成されている。圧力室15は、流路形成基板10の上記空部の一方の開口がノズルプレート11によって塞がれ、同じく空部の他方の開口が振動板14によって塞がれることで形成される空間である。本実施形態における圧力室15の空部は、ノズル列方向に直交する方向に長尺な略平行四辺形状の開口を有する。   FIG. 2 is a plan view of the recording head 2 in the present embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the recording head 2 taken along line AA in FIG. The recording head 2 in this embodiment is configured by laminating a flow path forming substrate 10, a nozzle plate 11, an actuator unit 12, a sealing plate 13, and the like. The flow path forming substrate 10 is made of, for example, a silicon single crystal substrate having a surface orientation (110) on the surface (bonding surface) to which the nozzle plate 11 and the sealing plate 13 are bonded. In the flow path forming substrate 10, vacancies defining the pressure chambers 15 are formed side by side in the nozzle row direction by anisotropic etching. The pressure chamber 15 is a space formed by closing one opening of the above-described empty portion of the flow path forming substrate 10 by the nozzle plate 11 and closing the other opening of the empty portion by the diaphragm 14. . The empty space of the pressure chamber 15 in the present embodiment has a substantially parallelogram-shaped opening that is long in a direction orthogonal to the nozzle row direction.

流路形成基板10の圧力室15の長手方向における他側(ノズル18と連通する側とは反対側)に外れた領域には、各圧力室15に共通なリザーバー16がノズル列方向に沿って形成されている。このリザーバー16と各圧力室15とは、圧力室15毎に設けられた個別供給口17を介して連通されている。このリザーバー16は、インクの種類毎(色毎)に設けられ、複数の圧力室15に共通のインクが貯留される。個別供給口17は、圧力室15よりも狭い幅で形成されており、リザーバー16から圧力室15に流入するインクに対して流路抵抗を付与する。   In a region outside the pressure chamber 15 in the longitudinal direction of the flow path forming substrate 10 (the side opposite to the side communicating with the nozzle 18), a reservoir 16 common to the pressure chambers 15 extends along the nozzle row direction. Is formed. The reservoir 16 and each pressure chamber 15 communicate with each other through an individual supply port 17 provided for each pressure chamber 15. The reservoir 16 is provided for each type of ink (for each color), and common ink is stored in the plurality of pressure chambers 15. The individual supply port 17 is formed with a narrower width than the pressure chamber 15, and imparts flow path resistance to the ink flowing from the reservoir 16 into the pressure chamber 15.

流路形成基板10の下面(振動板14側とは反対側の面)には、ノズルプレート11が、接着剤や熱溶着フィルム等を介して接合されている。ノズルプレート11は、所定のピッチで複数のノズル18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(例えば、360〔dpi〕)で複数のノズル18を列設することでノズル列(ノズル群の一種)が構成されている。各ノズル18は、圧力室15において個別供給口17とは反対側の端部で連通する。なお、ノズルプレート11は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、又はステンレス鋼などから構成されている。   The nozzle plate 11 is bonded to the lower surface of the flow path forming substrate 10 (the surface opposite to the vibration plate 14 side) via an adhesive, a heat welding film, or the like. The nozzle plate 11 is a plate material in which a plurality of nozzles 18 are arranged in a row at a predetermined pitch. In the present embodiment, a nozzle row (a kind of nozzle group) is configured by arranging a plurality of nozzles 18 at a predetermined pitch (for example, 360 [dpi]). Each nozzle 18 communicates with the end of the pressure chamber 15 opposite to the individual supply port 17. The nozzle plate 11 is made of, for example, glass ceramics, a silicon single crystal substrate, or stainless steel.

本実施形態におけるアクチュエーターユニット12は、振動板14、圧電素子19、およびリード電極20から構成される。振動板14は、流路形成基板10の上面に形成された弾性膜21と、この弾性膜21上に形成された絶縁膜22と、から成る。弾性膜21は、例えば二酸化シリコン(SiO)からなり、また、絶縁膜22は、例えば酸化ジルコニウム(ZrO)からなる。この振動板14における圧力室15に対応する部分、即ち、圧力室15(空部)の上部開口を塞ぐ部分は、圧電素子19の撓み変形に伴ってノズル18から遠ざかる方向あるいは近接する方向に変位する可動領域(駆動部)として機能する。この振動板14における流路形成基板10のリザーバー16に対応する部分には、当該リザーバー16と連通する連通開口部23が開設されている。 The actuator unit 12 in this embodiment includes a diaphragm 14, a piezoelectric element 19, and a lead electrode 20. The diaphragm 14 includes an elastic film 21 formed on the upper surface of the flow path forming substrate 10 and an insulating film 22 formed on the elastic film 21. The elastic film 21 is made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ), and the insulating film 22 is made of, for example, zirconium oxide (ZrO 2 ). A portion of the diaphragm 14 corresponding to the pressure chamber 15, that is, a portion that closes the upper opening of the pressure chamber 15 (empty portion) is displaced in a direction away from or near to the nozzle 18 due to the bending deformation of the piezoelectric element 19. Functions as a movable region (driving unit). A communication opening 23 communicating with the reservoir 16 is formed at a portion of the diaphragm 14 corresponding to the reservoir 16 of the flow path forming substrate 10.

振動板14の絶縁膜22における圧力室15に対応する部分には、圧電素子19が形成されている。本実施形態における圧電素子19は、振動板14側から順に下電極膜25(第1電極)、圧電体膜26、および上電極膜27(第2電極)が積層されて構成されている。本実施形態においては、下電極膜25および圧電体膜26が圧力室15毎にパターニングされており、下電極膜25は、圧電素子19毎の個別電極となっている。これに対し、上電極膜27は、各圧電素子19に共通な電極となっている。すなわち、上電極膜27は、圧力室並設方向に沿って各圧力室15に亘り連続して形成されている。そして、積層方向において、上電極膜27、圧電体膜26、および下電極膜25がオーバーラップする部分が、両電極層への電圧の印加により圧電歪みが生じる圧電体能動部である。すなわち、上電極膜27は圧電素子19の共通電極となっており、下電極膜25は圧電素子19の個別電極となっている。なお、下電極膜が共通電極であって、上電極膜が個別電極である構成を採用することもできる。   A piezoelectric element 19 is formed in a portion corresponding to the pressure chamber 15 in the insulating film 22 of the vibration plate 14. The piezoelectric element 19 in this embodiment is configured by laminating a lower electrode film 25 (first electrode), a piezoelectric film 26, and an upper electrode film 27 (second electrode) in this order from the diaphragm 14 side. In the present embodiment, the lower electrode film 25 and the piezoelectric film 26 are patterned for each pressure chamber 15, and the lower electrode film 25 is an individual electrode for each piezoelectric element 19. On the other hand, the upper electrode film 27 is an electrode common to each piezoelectric element 19. That is, the upper electrode film 27 is continuously formed across the pressure chambers 15 along the pressure chamber juxtaposition direction. In the stacking direction, the portion where the upper electrode film 27, the piezoelectric film 26, and the lower electrode film 25 overlap is a piezoelectric active portion in which piezoelectric distortion occurs due to voltage application to both electrode layers. That is, the upper electrode film 27 is a common electrode of the piezoelectric element 19, and the lower electrode film 25 is an individual electrode of the piezoelectric element 19. It is also possible to adopt a configuration in which the lower electrode film is a common electrode and the upper electrode film is an individual electrode.

上電極膜27の上には、図示しない密着層(例えば、NiCr)を介して金(Au)からなるリード電極20が形成されている。このリード電極20は、個別電極である下電極膜25毎に対応してパターニングされており、当該下電極膜25にそれぞれ導通されている。そして、このリード電極20を介して各圧電素子19に対して駆動電圧(駆動パルス)が選択的に印加される。   On the upper electrode film 27, a lead electrode 20 made of gold (Au) is formed via an adhesion layer (not shown) such as NiCr. The lead electrode 20 is patterned corresponding to each lower electrode film 25 that is an individual electrode, and is electrically connected to the lower electrode film 25. A drive voltage (drive pulse) is selectively applied to each piezoelectric element 19 through the lead electrode 20.

本実施形態における圧電体膜26は、下電極膜25を覆うように振動板14の上に形成されている。この圧電体膜26としては、鉛(Pb)、チタン(Ti)及びジルコニウム(Zr)を含むもの、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等を用いることができる。   The piezoelectric film 26 in the present embodiment is formed on the vibration plate 14 so as to cover the lower electrode film 25. As the piezoelectric film 26, a ferroelectric piezoelectric material such as lead (Pb), titanium (Ti) and zirconium (Zr), for example, lead zirconate titanate (PZT), niobium oxide, What added metal oxides, such as nickel oxide or magnesium oxide, etc. can be used.

アクチュエーターユニット12における流路形成基板10との接合面である下面とは反対側の上面には、圧電素子19を収容可能な収容空部29を有する封止板13が接合される。この封止板13は、アクチュエーターユニット12が積層された流路形成基板10との接合面である下面側に収容空部29が開口した中空箱体状の部材であり、本実施形態においては、流路形成基板10と同様にシリコン単結晶基板により作製されている。上記の収容空部29は、封止板13の下面側から上面側に向けて封止板13の高さ方向途中まで形成された窪みである。この収容空部29のノズル列方向の寸法(内法)は、同一列の全ての圧電素子19を収容可能な大きさに設定されている。また、収容空部29のノズル列に直交する方向の寸法は、圧電素子19の圧電体能動を収容可能な大きさに設定されている。また、図2に示すように、封止板13には、収容空部29よりもノズル列に直交する方向の外側に外れた位置であって、振動板14の連通開口部23および流路形成基板10のリザーバー16に対応する領域には、液室空部30が設けられている。この液室空部30は、封止板13を厚さ方向に貫通して圧力室15の並設方向に沿って設けられており、上述したように連通開口部23およびリザーバー16と一連に連通する。なお、流路形成基板10およびこれに接合される封止板13は、後述する第1ウェハー40および第2ウェハー41からなる積層構造体を分割して構成されている。したがって、流路形成基板10と封止板13との積層体は、本発明における積層構造体の一種である。   A sealing plate 13 having an accommodation space 29 that can accommodate the piezoelectric element 19 is joined to the upper surface of the actuator unit 12 opposite to the lower surface that is the joining surface with the flow path forming substrate 10. The sealing plate 13 is a hollow box-shaped member having an accommodation cavity 29 opened on the lower surface side which is a joint surface with the flow path forming substrate 10 on which the actuator unit 12 is laminated. In the present embodiment, Similar to the flow path forming substrate 10, it is made of a silicon single crystal substrate. The accommodation space 29 is a recess formed halfway in the height direction of the sealing plate 13 from the lower surface side to the upper surface side of the sealing plate 13. The dimension (inner method) of the accommodation empty portion 29 in the nozzle row direction is set to a size that can accommodate all the piezoelectric elements 19 in the same row. In addition, the dimension of the accommodation empty portion 29 in the direction perpendicular to the nozzle row is set to a size that can accommodate the piezoelectric active of the piezoelectric element 19. Further, as shown in FIG. 2, the sealing plate 13 is located at a position outside the accommodating void portion 29 in the direction orthogonal to the nozzle row, and the communication opening 23 and the flow path formation of the diaphragm 14 are formed. In a region corresponding to the reservoir 16 of the substrate 10, a liquid chamber cavity 30 is provided. The liquid chamber hollow portion 30 is provided along the direction in which the pressure chambers 15 are arranged so as to penetrate the sealing plate 13 in the thickness direction, and communicate with the communication opening 23 and the reservoir 16 in series as described above. To do. The flow path forming substrate 10 and the sealing plate 13 bonded to the flow path forming substrate 10 are configured by dividing a laminated structure composed of a first wafer 40 and a second wafer 41 described later. Therefore, the laminated body of the flow path forming substrate 10 and the sealing plate 13 is a kind of laminated structure in the present invention.

封止板13上には、封止膜32及び固定板33とからなるコンプライアンス基板31が接合されている。封止膜32は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、ポリフェニレンサルファイドフィルムや薄手のステンレスフィルム等)からなり、この封止膜32によって液室空部30の一方面が封止されている。また、固定板33は、封止膜32よりも厚く、より硬質の材料(例えば、ステンレス鋼等)で形成される。この固定板33のリザーバーに対向する領域は、厚さ方向に貫通した開口部33aとなっているため、リザーバーの一方面は可撓性を有する封止膜32のみで封止されている。また、封止板13には、収容空部29と液室空部30の間に、封止板13を厚さ方向に貫通する配線開口部34が形成されている。この配線開口部34内に収容空部29内の圧電素子19の下電極膜25に一端が接続されたリード電極20の他端が露出される。そして、このリード電極20の露出部分には、プリンター本体側からの図示しないCOF(Chip On Film)等の配線部材の端子が電気的に接続される。封止板13の下面は、アクチュエーターユニット12が積層された流路形成基板10の上面に接着剤によって接合される。接着剤は、例えば、エポキシ系、ウレタン系等の接着剤からなり、封止板13の下面に転写により予め塗布される。   A compliance substrate 31 composed of a sealing film 32 and a fixing plate 33 is bonded onto the sealing plate 13. The sealing film 32 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide film, a thin stainless film, etc.), and one surface of the liquid chamber cavity 30 is sealed by the sealing film 32. Yes. The fixing plate 33 is thicker than the sealing film 32 and is made of a harder material (for example, stainless steel). Since the region of the fixing plate 33 facing the reservoir is an opening 33a penetrating in the thickness direction, one surface of the reservoir is sealed only with a flexible sealing film 32. In addition, a wiring opening 34 that penetrates the sealing plate 13 in the thickness direction is formed in the sealing plate 13 between the accommodation space 29 and the liquid chamber space 30. The other end of the lead electrode 20 whose one end is connected to the lower electrode film 25 of the piezoelectric element 19 in the accommodation space 29 is exposed in the wiring opening 34. A terminal of a wiring member such as COF (Chip On Film) (not shown) from the printer main body side is electrically connected to the exposed portion of the lead electrode 20. The lower surface of the sealing plate 13 is bonded to the upper surface of the flow path forming substrate 10 on which the actuator unit 12 is laminated by an adhesive. The adhesive is made of, for example, an epoxy or urethane adhesive, and is applied to the lower surface of the sealing plate 13 in advance by transfer.

上記構成の記録ヘッド2では、インクカートリッジ3から液室空部30等を通じてインクがリザーバー16に取り込まれ、リザーバー16から圧力室15を介してノズル18に至る流路がインクで満たされる。そして、プリンター本体側からの駆動信号の供給により、圧力室15に対応するそれぞれの下電極膜25と上電極膜27との間に両電極の電位差に応じた電界が付与され、圧電素子19および振動板14の作動面が撓み変形することにより、圧力室15内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動を制御することで、ノズル18からインクを噴射させたり、或いは、インクが噴射されない程度にノズル18におけるメニスカスを微振動させたりすることができる。   In the recording head 2 configured as described above, ink is taken into the reservoir 16 from the ink cartridge 3 through the liquid chamber empty portion 30 and the like, and the flow path from the reservoir 16 to the nozzle 18 through the pressure chamber 15 is filled with ink. Then, by supplying a drive signal from the printer main body side, an electric field corresponding to the potential difference between the two electrodes is applied between the lower electrode film 25 and the upper electrode film 27 corresponding to the pressure chamber 15, and the piezoelectric element 19 and When the working surface of the vibration plate 14 is bent and deformed, pressure fluctuation occurs in the ink in the pressure chamber 15. By controlling the pressure fluctuation, ink can be ejected from the nozzle 18 or the meniscus in the nozzle 18 can be slightly vibrated to the extent that ink is not ejected.

図4〜図10は、記録ヘッド2の製造工程について説明する工程図である。まず、図4に示すように、複数の流路形成基板10となる領域が区画された流路形成基板用の第1ウェハー40(本発明における第1の基板に相当)の表面全体に弾性膜21が形成され、続いて当該第1ウェハー40の一方の面(封止板13との接合面となる面)における弾性膜21上に、絶縁膜22、圧電素子19及びリード電極20が順次形成される。なお、これらの各層の製造方法は公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。また、以下において、これらの圧電素子19等についての図示を適宜省略する。この第1ウェハー40の上下面、すなわち、ノズルプレート11が接合される面(第1面)と、封止板13となる第2ウェハー41が接合される面(第2面)と、のそれぞれの外周縁部には、面取り部42が予め形成されている。本実施形態における第1ウェハー40の直径(但し、オリエンテーションフラット(以下、オリフラ)を通る部分を除く)D1が149〔mm〕である(図7参照)のに対し、面取り部42の直径方向の寸法d1は50〔μm〕から350〔μm〕程度となっている。また、第1ウェハー40と接合される第2ウェハー41の直径D2は、150〔mm〕となっている(図7参照)。すなわち、第1ウェハー40と第2ウェハー41との寸法差(D2−D1)は、1〔mm〕である。この点については後述する。なお、各図において、ウェハー40,41の各部の寸法比は現実のものとは異なっている場合がある。   4 to 10 are process diagrams for explaining the manufacturing process of the recording head 2. First, as shown in FIG. 4, an elastic film is formed on the entire surface of a first wafer 40 (corresponding to the first substrate in the present invention) for a flow path forming substrate in which regions to be a plurality of flow path forming substrates 10 are partitioned. 21 is formed, and then the insulating film 22, the piezoelectric element 19, and the lead electrode 20 are sequentially formed on the elastic film 21 on one surface of the first wafer 40 (surface to be bonded to the sealing plate 13). Is done. In addition, since the manufacturing method of each of these layers is a well-known technique, detailed description is abbreviate | omitted. In the following, illustration of the piezoelectric elements 19 and the like is omitted as appropriate. The upper and lower surfaces of the first wafer 40, that is, the surface (first surface) to which the nozzle plate 11 is bonded, and the surface (second surface) to which the second wafer 41 to be the sealing plate 13 is bonded, respectively. A chamfered portion 42 is formed in advance on the outer peripheral edge of the. In the present embodiment, the diameter of the first wafer 40 (excluding a portion passing through an orientation flat (hereinafter referred to as an orientation flat)) D1 is 149 mm (see FIG. 7), whereas the diameter of the chamfered portion 42 is The dimension d1 is about 50 [μm] to 350 [μm]. Moreover, the diameter D2 of the 2nd wafer 41 joined with the 1st wafer 40 is 150 [mm] (refer FIG. 7). That is, the dimensional difference (D2-D1) between the first wafer 40 and the second wafer 41 is 1 [mm]. This point will be described later. In each figure, the dimensional ratio of each part of the wafers 40 and 41 may be different from the actual one.

次に、図5に示すように、封止板13用の第2ウェハー41に、収容空部29、液室空部30、および配線開口部34を有する封止板13となる領域が複数区画される。この第2ウェハー41の外周縁部にも面取り部43が予め設けられている。続いて、図6に示すように、第1ウェハー40と第2ウェハー41との相対位置を決定するアライメント工程が行われる。第1ウェハー40における第2ウェハー41との接合面(第2面)には、第1アライメントマーク44及び第2アライメントマーク45が予め形成されている。これらのアライメントマーク44,45は、例えば、第1ウェハー40に対してウェットエッチングにより形成された平行四辺形状のマークであり、複数の流路形成基板10が区画された領域から外れた領域にオリフラの面方向における一側と他側にそれぞれ形成されている。これらのアライメントマーク44,45は、第1ウェハー40を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。また、ウェットエッチングにより形成されたものには限られず、例えば、メッキ等により形成されたものであってもよい。要するに、第1ウェハー40と第2ウェハー41とのアライメントの基準となるマークであればよい。なお、第1ウェハー40と第2ウェハー41とのオリフラの面に直交する方向の位置は、当該オリフラを基準として規定される。   Next, as shown in FIG. 5, the second wafer 41 for the sealing plate 13 is divided into a plurality of regions to be the sealing plate 13 having the accommodation empty portion 29, the liquid chamber empty portion 30, and the wiring opening 34. Is done. A chamfered portion 43 is also provided in advance on the outer peripheral edge of the second wafer 41. Subsequently, as shown in FIG. 6, an alignment process for determining a relative position between the first wafer 40 and the second wafer 41 is performed. A first alignment mark 44 and a second alignment mark 45 are formed in advance on the bonding surface (second surface) of the first wafer 40 with the second wafer 41. These alignment marks 44 and 45 are, for example, parallelogram-shaped marks formed on the first wafer 40 by wet etching. The alignment marks 44 and 45 are oriented in a region outside the region where the plurality of flow path forming substrates 10 are partitioned. Are formed on one side and the other side in the surface direction. These alignment marks 44 and 45 may penetrate the first wafer 40 or may not penetrate. Moreover, it is not restricted to what was formed by wet etching, For example, what was formed by plating etc. may be used. In short, any mark may be used as a reference for alignment between the first wafer 40 and the second wafer 41. The position of the first wafer 40 and the second wafer 41 in the direction perpendicular to the orientation flat surface is defined with reference to the orientation flat.

これに対し、第2ウェハー41において第1ウェハー40の第1アライメントマーク44及び第2アライメントマーク45に対応する位置には、それぞれ第1アライメント開口46と第2アライメント開口47とが板厚方向を貫通した状態で形成されている。そして、アライメント工程において、第1ウェハー40と第2ウェハー41との接合面同士とを対向させた状態で、上記アライメントマーク44,45に基づき第1ウェハー40と第2ウェハー41について、オリフラと平行かつ各ウェハー40,41の上下面に平行な方向(位置調整方向。以下、第1方向と称する。)における相対位置が決定される。具体的には、例えば図6に示すように、第2ウェハー41の下方に配置されたカメラ48(撮像手段)により、第2ウェハー41のアライメント開口46,47を通じて第1ウェハー40のアライメントマーク44,45が認識され、これらのアライメント開口46,47内にそれぞれアライメントマーク44,45が配置されるように相対位置が調整される。なお、アライメントにおける誤差については図11を参照して後述する。   On the other hand, at the position corresponding to the first alignment mark 44 and the second alignment mark 45 of the first wafer 40 in the second wafer 41, the first alignment opening 46 and the second alignment opening 47 respectively have a plate thickness direction. It is formed in a penetrating state. Then, in the alignment step, the first wafer 40 and the second wafer 41 are parallel to the orientation flat based on the alignment marks 44 and 45 in a state where the bonding surfaces of the first wafer 40 and the second wafer 41 face each other. And the relative position in the direction parallel to the upper and lower surfaces of each wafer 40, 41 (position adjustment direction; hereinafter referred to as the first direction) is determined. Specifically, for example, as shown in FIG. 6, the alignment mark 44 of the first wafer 40 is passed through the alignment openings 46 and 47 of the second wafer 41 by a camera 48 (imaging means) disposed below the second wafer 41. , 45 are recognized, and the relative positions are adjusted so that the alignment marks 44, 45 are disposed in the alignment openings 46, 47, respectively. The alignment error will be described later with reference to FIG.

アライメント工程において第1ウェハー40と第2ウェハー41との相対位置が決定されたならば、図7に示すように、基板接合工程により第1ウェハー40と第2ウェハー41とが接着剤49を間に挟んで貼り合わされる(接合される)。第1ウェハー40と第2ウェハー41とが接合されたならば、図8に示すように、研削工程において、第1ウェハー40の第2ウェハー41が接合された第2面とは反対側の第1面が研削加工されることにより、第1ウェハー40が流路形成基板10として必要な厚さに調整される。具体的には、例えば、裏面研磨装置(バックグラインダー)等によって第1ウェハー40がある程度(必要な厚さよりもすこし厚めとなるまで)研削される。その後、例えば、フッ硝酸等からなるエッチング液を用いて第1ウェハー40がウェットエッチングされることにより、流路形成基板10として必要な厚さに調整される。   If the relative position between the first wafer 40 and the second wafer 41 is determined in the alignment process, the first wafer 40 and the second wafer 41 may have the adhesive 49 interposed therebetween in the substrate bonding process as shown in FIG. And bonded (bonded) together. If the first wafer 40 and the second wafer 41 are joined, as shown in FIG. 8, in the grinding process, the first wafer 40 and the second wafer 41 opposite to the second face on which the second wafer 41 is joined are formed. By grinding one surface, the first wafer 40 is adjusted to a necessary thickness as the flow path forming substrate 10. Specifically, for example, the first wafer 40 is ground to some extent (until it is a little thicker than the necessary thickness) by a back surface polishing apparatus (back grinder) or the like. Thereafter, the first wafer 40 is wet-etched using, for example, an etching solution made of hydrofluoric acid or the like, so that the thickness required for the flow path forming substrate 10 is adjusted.

第1ウェハー40が所定の厚さとなるまで研削された後、図9に示すように、第1ウェハー40に対しフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により圧力室15等の流路を形成する。具体的には、第1ウェハー40の第1面に図示しないレジストが所定形状にパターニングされる。次いで、当該第1ウェハー40の第1面側から、例えば、水酸化カリウム(KOH)水溶液等のアルカリ溶液によりウェットエッチングが施される。これにより、第1ウェハー40に圧力室15、個別供給口17、リザーバー16となる空部がそれぞれ形成される。その後、図10に示すように、第1ウェハー40と第2ウェハー41との接合体の外周縁部の不要部分が、例えば、ダイシング等により切断されることによって除去される。そして、第1ウェハー40の第1面にノズル18が形成されたノズルプレート11が接合されると共に、第2ウェハー41にコンプライアンス基板31が接合され、これらの第1ウェハー40等を図3に示すような一つのチップサイズに分割されることによって本実施形態における記録ヘッド2が製造される。   After the first wafer 40 is ground to a predetermined thickness, a flow path such as the pressure chamber 15 is formed on the first wafer 40 by a photolithography process and an etching process, as shown in FIG. Specifically, a resist (not shown) is patterned into a predetermined shape on the first surface of the first wafer 40. Next, wet etching is performed from the first surface side of the first wafer 40 using, for example, an alkaline solution such as a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution. As a result, the first wafer 40 is formed with empty portions that serve as the pressure chamber 15, the individual supply port 17, and the reservoir 16. Then, as shown in FIG. 10, the unnecessary part of the outer periphery part of the joined body of the 1st wafer 40 and the 2nd wafer 41 is removed by cutting by dicing etc., for example. Then, the nozzle plate 11 having the nozzles 18 formed on the first surface of the first wafer 40 is bonded, and the compliance substrate 31 is bonded to the second wafer 41. These first wafer 40 and the like are shown in FIG. The recording head 2 in the present embodiment is manufactured by being divided into such a single chip size.

図11は、第1ウェハー40と第2ウェハー41のアライメント誤差について説明する模式図である。同図において、アライメントマーク44,45の並設方向(第1方向)における規定位置(設計上の目標位置)に配置された状態の各ウェハー40,41は実線で示され、規定位置よりも第1方向における許容誤差の最大限に位置ずれした状態の各ウェハー40,41は破線で示されている。ここで、第1ウェハー40の第1方向におけるアライメントの誤差、すなわち、規定位置に対する公差をT1〔mm〕とし、規定位置を0としたときの第1方向における許容差(規定位置からの位置ずれの許容最大値)をσ1〔mm〕としている。すなわち、第1ウェハー40のアライメントについての公差(アライメント精度)T1は±σ1である。同様に、第2ウェハー41の第1方向における規定位置に対する公差をT2〔mm〕とし、当該規定位置を0としたときの第1方向における許容差をσ2〔mm〕としている。すなわち、第2ウェハー41のアライメントについての公差T2は±σ2である。便宜上、第1方向において、第1ウェハー40の一方の端が第2ウェハー41の一方の端に近づく側(図11中左側)の位置ずれを+側のずれとし、第1ウェハー40の一方の端が第2ウェハー41の一方の端から遠ざかる側(図11中右側)の位置ずれを−側のずれとする。   FIG. 11 is a schematic diagram for explaining an alignment error between the first wafer 40 and the second wafer 41. In the figure, the wafers 40 and 41 in a state where they are arranged at a specified position (design target position) in the alignment direction (first direction) of the alignment marks 44 and 45 are indicated by solid lines, and are located at a position higher than the specified position. Each of the wafers 40 and 41 in a state where the maximum allowable error in one direction is shifted is indicated by a broken line. Here, the alignment error in the first direction of the first wafer 40, that is, the tolerance with respect to the specified position is T1 [mm], and the tolerance in the first direction when the specified position is 0 (the positional deviation from the specified position). The allowable maximum value) is σ1 [mm]. That is, the tolerance (alignment accuracy) T1 for the alignment of the first wafer 40 is ± σ1. Similarly, the tolerance of the second wafer 41 with respect to the specified position in the first direction is T2 [mm], and the tolerance in the first direction when the specified position is 0 is σ2 [mm]. That is, the tolerance T2 for the alignment of the second wafer 41 is ± σ2. For convenience, in the first direction, a position shift on the side where one end of the first wafer 40 approaches one end of the second wafer 41 (left side in FIG. 11) is defined as a shift on the + side. A positional shift on the side (right side in FIG. 11) whose end is far from one end of the second wafer 41 is defined as a negative shift.

本実施形態において、第1ウェハー40の規定位置に対する公差T1は±0.3〔mm〕であり、|σ1|は0.3〔mm〕である。同様に、第2ウェハー41の規定位置に対する公差T2は±0.3〔mm〕であり、|σ2|は0.3〔mm〕である。そして、上記アライメント工程における各ウェハー40,41の誤差が第1方向において互いに反対方向に許容最大値であった場合、すなわち、例えば、第1ウェハー40の一方の端が規定位置に対し+σ1だけずれて配置され(図11中、E1aで示す位置)、なおかつ、第2ウェハー41の一方の端が規定位置に対して−σ1だけずれて配置された(図11中、E2bで示す位置)場合においても、第1ウェハー40の端が、第2ウェハー41の端よりも外側に突出しないように構成されている。より具体的には、以下の条件(1)を満たすように、第1ウェハー40の直径D1と第2ウェハー41の直径D2が設定されている。
D1−D2>2(σ1+σ2)...(1)
本実施形態においては、2×(0.3+0.3)=1.2〔mm〕であるため、第2ウェハー41の直径D2が150〔mm〕である場合、第1ウェハー40の直径D1は148.8〔mm〕より小さく設定される。但し、本実施形態においては、実質的なアライメントの誤差が、上記の公差よりも概ね小さいことを考慮して、第1ウェハー40の直径D1は149〔mm〕に設定されている。
In this embodiment, the tolerance T1 with respect to the specified position of the first wafer 40 is ± 0.3 [mm], and | σ1 | is 0.3 [mm]. Similarly, the tolerance T2 with respect to the specified position of the second wafer 41 is ± 0.3 [mm], and | σ2 | is 0.3 [mm]. When the errors of the wafers 40 and 41 in the alignment process are allowable maximum values in the opposite directions in the first direction, that is, for example, one end of the first wafer 40 is shifted by + σ1 with respect to the specified position. 11 (position indicated by E1a in FIG. 11), and one end of the second wafer 41 is shifted by −σ1 from the specified position (position indicated by E2b in FIG. 11). In addition, the end of the first wafer 40 is configured not to protrude outward from the end of the second wafer 41. More specifically, the diameter D1 of the first wafer 40 and the diameter D2 of the second wafer 41 are set so as to satisfy the following condition (1).
D1-D2> 2 (σ1 + σ2) (1)
In this embodiment, since 2 × (0.3 + 0.3) = 1.2 [mm], when the diameter D2 of the second wafer 41 is 150 [mm], the diameter D1 of the first wafer 40 is It is set smaller than 148.8 [mm]. However, in the present embodiment, the diameter D1 of the first wafer 40 is set to 149 [mm] in consideration that the substantial alignment error is substantially smaller than the above-described tolerance.

このように、上記条件(1)を満たすように第1ウェハー40の直径D1と第2ウェハー41の直径D2が設定されているので、アライメント工程を経た後、基板接合工程において第1ウェハー40と第2ウェハー41とが貼り合わされた状態では、アライメント誤差があったとしても、第1ウェハー40の外周の端が第2ウェハー41の外周端よりも外側に突出することが防止される。これにより、従来のように第2ウェハー41に第1ウェハー40を収容する凹部を加工する工程等を増加させることなく、第1ウェハー40に対する加工等の際に当該第1ウェハー40(特に端部)に欠けや割れが発生することが抑制される。特に、上記研削工程のように、第1ウェハー40が研削されて薄くされることにより、割れや欠けがより発生しやすくなるが、この場合においても第1ウェハー40の端が第2ウェハー41の端よりも外側に突出することがないので、第1ウェハー40の割れや欠けを効果的に抑制することが可能となる。その結果、記録ヘッド2(MEMSデバイスあるいは積層構造体)の製造工程における歩留まりを向上することができる。なお、第1ウェハー40の直径D1と第2ウェハー41の直径D2との寸法差の上限値に関しては、第1ウェハー40における流路形成基板10の取り数に応じて定められる。換言すると、上記の寸法差は、条件(1)を満たし、且つ、第1ウェハー40における流路形成基板10の取り数に影響の無い範囲で定められる。   Thus, since the diameter D1 of the first wafer 40 and the diameter D2 of the second wafer 41 are set so as to satisfy the above condition (1), after the alignment process, the first wafer 40 In the state where the second wafer 41 is bonded, even if there is an alignment error, the outer peripheral end of the first wafer 40 is prevented from protruding outward from the outer peripheral end of the second wafer 41. Thus, the first wafer 40 (especially the end portion) can be processed during the processing of the first wafer 40 without increasing the number of steps for processing the recess for accommodating the first wafer 40 in the second wafer 41 as in the prior art. ) Is prevented from being chipped or cracked. In particular, when the first wafer 40 is ground and thinned as in the grinding step, cracks and chips are more likely to occur. In this case as well, the end of the first wafer 40 is the end of the second wafer 41. Since it does not protrude outward from the end, it is possible to effectively suppress cracking and chipping of the first wafer 40. As a result, the yield in the manufacturing process of the recording head 2 (MEMS device or laminated structure) can be improved. The upper limit of the dimensional difference between the diameter D1 of the first wafer 40 and the diameter D2 of the second wafer 41 is determined according to the number of flow path forming substrates 10 in the first wafer 40. In other words, the dimensional difference is determined in a range that satisfies the condition (1) and does not affect the number of the flow path forming substrates 10 in the first wafer 40.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。例えば、圧電素子19の構成や流路形成基板10に形成された流路(圧力室15等)の構成は、上記実施形態で例示したものには限られず、種々の構成のものを採用することができる。要するに、複数の基板(シリコンウェハー)が積層されて一体化された積層構造体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。   Although one embodiment of the present invention has been described above, of course, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the configuration of the piezoelectric element 19 and the configuration of the flow path (pressure chamber 15 and the like) formed on the flow path forming substrate 10 are not limited to those exemplified in the above embodiment, and various configurations may be adopted. Can do. In short, the present invention can be applied as long as it has a laminated structure in which a plurality of substrates (silicon wafers) are laminated and integrated.

そして、上記実施形態では、積層構造体を有するMEMSデバイスの一形態として液体噴射ヘッドインクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドを例示したが、インク以外の液体を噴射するもの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。   In the above-described embodiment, the ink jet recording head mounted on the liquid ejecting head ink jet printer is exemplified as one form of the MEMS device having the laminated structure. However, the present invention may be applied to one that ejects liquid other than ink. it can. For example, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode material ejecting head used for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display, FED (surface emitting display), a biochip (biochemical element) The present invention can also be applied to bioorganic matter ejecting heads and the like used in the production of

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,10...流路形成基板,11...ノズルプレート,12...アクチュエーターユニット,13...封止板,14...振動板,15...圧力室,16...リザーバー,17...個別供給口,18...ノズル,19...圧電素子,20...リード電極,21...弾性膜,22...絶縁膜,23...連通開口部,25...下電極膜,26...圧電体膜,27...上電極膜,29...収容空部,30...液室空部,31...コンプライアンス基板,32...封止膜,33...固定板,34...配線開口部,40...第1ウェハー,41...第2ウェハー,42...面取り部,43...面取り部,44...第1アライメントマーク,45...第2アライメントマーク,46...第1アライメント開口,47...第2アライメント開口,48...カメラ,49...接着剤   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer, 2 ... Recording head, 3 ... Ink cartridge, 4 ... Carriage, 6 ... Recording paper, 7 ... Carriage moving mechanism, 8 ... Paper feed mechanism, 10 ... channel forming substrate, 11 ... nozzle plate, 12 ... actuator unit, 13 ... sealing plate, 14 ... vibrating plate, 15 ... pressure chamber, 16 ... reservoir, 17 ... Individual supply port, 18 ... Nozzle, 19 ... Piezoelectric element, 20 ... Lead electrode, 21 ... Elastic film, 22 ... Insulating film, 23 ... Communication opening, 25 ... Lower electrode film, 26 ... Piezoelectric film, 27 ... Upper electrode film, 29 ... Storage cavity, 30 ... Liquid chamber cavity, 31 ... Compliance substrate, 32. .. Sealing film, 33 ... Fixing plate, 34 ... Wiring opening, 40 ... First wafer, 41 ... Second wafer, 42 ... Chamfer, 43 ... Chamfer 44 ... first alignment mark, 45 ... second alignment mark, 46 ... first Alignment opening, 47 ... second alignment opening, 48 ... camera, 49 ... adhesive

Claims (4)

第1の基板と第2の基板との相対位置を決定するアライメント工程と、
前記アライメント工程により相対位置が決定された状態で前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する接合工程と、
を有し、
前記第1の基板の外径と前記第2の基板の外径との差が、前記アライメント工程における前記第1の基板の位置についての許容差と前記第2の基板の位置についての許容差との合計の2倍以上であることを特徴とする基板貼り合わせ方法。
An alignment step for determining a relative position between the first substrate and the second substrate;
A bonding step of bonding the first substrate and the second substrate with the relative position determined by the alignment step;
Have
The difference between the outer diameter of the first substrate and the outer diameter of the second substrate is the tolerance for the position of the first substrate and the tolerance for the position of the second substrate in the alignment step. Substrate bonding method characterized by being at least twice the total of the above.
前記接合工程の後に、前記第1の基板を研削する研削工程を有することを特徴とする請求項1に記載の基板貼り合わせ方法。   The substrate bonding method according to claim 1, further comprising a grinding step of grinding the first substrate after the joining step. 第1の基板と第2の基板とを貼り合わせてなる積層構造体を有するMEMSデバイスの製造方法であって、
請求項1または請求項2に記載の基板貼り合わせ方法を含むことを特徴とするMEMSデバイスの製造方法。
A method for manufacturing a MEMS device having a laminated structure formed by bonding a first substrate and a second substrate,
A method for manufacturing a MEMS device, comprising the substrate bonding method according to claim 1.
第1の基板と第2の基板とを貼り合わせてなる積層構造体にノズルに連通する液体流路および当該液体流路内の液体を前記ノズルから噴射させるための駆動素子を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
請求項1または請求項2に記載の基板貼り合わせ方法を含む液体噴射ヘッドの製造方法。
A liquid ejecting head having a liquid channel communicating with a nozzle and a driving element for ejecting the liquid in the liquid channel from the nozzle to a laminated structure formed by bonding the first substrate and the second substrate A manufacturing method comprising:
A manufacturing method of a liquid jet head including the substrate bonding method according to claim 1.
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