JP2020146974A - Manufacturing method for liquid ejection head - Google Patents

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Abstract

To provide a manufacturing method for a liquid ejection head, whereby chip shrink of the liquid ejection head can be achieved using existing equipment, by stably forming a PVA layer at a required position of a liquid supply port.SOLUTION: A manufacturing method for a liquid ejection head comprises: a step of forming, in a substrate with an energy generation element disposed on a first surface thereof, a liquid supply port penetrating the substrate; a step of covering an opening at a first surface side of the liquid supply port with a tape; a step of forming a PVA layer covering the opening at the first surface side of the at least liquid supply port by inserting a dispense nozzle into the liquid supply port from a second surface side and injecting a PVA solution into the liquid supply port; a step of removing the tape; a step of forming a nozzle layer on the first surface of the substrate with the PVA layer formed thereon; and a step of removing the PVA layer. The manufacturing method for the liquid ejection head satisfies one or both of conditions (1) and (2) defined in the description.SELECTED DRAWING: Figure 5-1

Description

本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge head.

近年、マイクロマシニング技術により、各種シリコンデバイスはインクジェット記録ヘッドなどの液体吐出ヘッド、熱型センサ、圧力センサ、加速度センサなどの各種デバイスに応用されている。 In recent years, various silicon devices have been applied to various devices such as liquid discharge heads such as inkjet recording heads, thermal sensors, pressure sensors, and acceleration sensors by micromachining technology.

このような各種シリコンデバイスは、高密度化、高精度化、コスト削減やタクトアップなどの種々の要望を満たすために、製造に当たってはマイクロマシニング技術である微細加工技術が用いられている。 In order to satisfy various demands such as high density, high precision, cost reduction and tact-up, such various silicon devices use microfabrication technology, which is a micromachining technology, in manufacturing.

ここで、液体吐出ヘッドは、外部液体供給系との接続及び基板の保持等の観点から、エネルギー発生素子と液体供給口を有する素子基板上に、液体を吐出する吐出口を有するノズル層が配された液体吐出ヘッド用基板を、何らかの支持部材と接合した構成を有する。 Here, the liquid discharge head has a nozzle layer having a discharge port for discharging liquid arranged on an element substrate having an energy generating element and a liquid supply port from the viewpoint of connection with an external liquid supply system and holding of the substrate. It has a structure in which the liquid discharge head substrate is joined to some kind of support member.

この構成を保ちつつ、安価で高精細な液体吐出ヘッドを提供する方法として、以下の方法が考えられる。即ち、複数種の液体を吐出する液体吐出ヘッド、例えば、カラー系のインクジェット記録ヘッドの場合は、基板の液体間ピッチ、即ち、隣り合う液体供給口の間のピッチを狭くすることが考えられる。これにより、1枚のウェハから作製するチップ個数を増やしコストダウンを図ることで、液体吐出ヘッドのチップシュリンクを達成することができる。
しかしながら、隣り合う液体供給口の間のピッチを狭くすると、液体供給口の形状を画定する液体供給口壁に相当する部分の厚みが薄くなり、外部から衝撃を受けた際に、チップが割れる等、物理的な強度が低下する場合があった。
The following method can be considered as a method of providing an inexpensive and high-definition liquid discharge head while maintaining this configuration. That is, in the case of a liquid discharge head that discharges a plurality of types of liquids, for example, a color-based inkjet recording head, it is conceivable to narrow the pitch between liquids on the substrate, that is, the pitch between adjacent liquid supply ports. As a result, it is possible to achieve chip shrink of the liquid discharge head by increasing the number of chips produced from one wafer and reducing the cost.
However, if the pitch between adjacent liquid supply ports is narrowed, the thickness of the portion corresponding to the liquid supply port wall that defines the shape of the liquid supply port becomes thin, and the chip cracks when an impact is received from the outside. , The physical strength may decrease.

このため、液体供給口壁ではなく、液体供給口自体を狭くする検討が種々行われている。
具体的には、ノズル層を形成する前に、切削や貫通レーザー、ウェットエッチング、ドライエッチングなどにより、開口幅が細い液体供給口を形成する方法が考えられる。
しかしながら、液体供給口が形成された基板は、通常、スピンコート法などを用いて基板上にノズル層形成用材料を塗布することが困難なため、当該材料をフィルム化した後、貼りつける方法が取られる。しかし、このような方法では、設備投資が増え、加工費が高くなるため、結果的にコストダウンにならない場合がある。
Therefore, various studies have been conducted to narrow the liquid supply port itself instead of the liquid supply port wall.
Specifically, before forming the nozzle layer, a method of forming a liquid supply port having a narrow opening width by cutting, penetrating laser, wet etching, dry etching or the like can be considered.
However, since it is usually difficult to apply a nozzle layer forming material on a substrate on which a liquid supply port is formed by using a spin coating method or the like, a method of forming the material into a film and then attaching the material is used. Taken. However, with such a method, capital investment increases and processing costs increase, and as a result, cost reduction may not occur.

そこで、特許文献1では、上記ノズル層を形成する前に、エネルギー発生素子が形成された基板に、当該基板を貫通する液体供給口を予め形成する。そして、当該液体供給口の特定の開口部をテープで塞いだ状態で液体供給口内に充填剤を充填することで、ノズル層側の開口部を塞ぐ充填剤層を形成し、ドライフィルムを用いることなくノズル層を形成している。 Therefore, in Patent Document 1, before forming the nozzle layer, a liquid supply port penetrating the substrate is formed in advance on the substrate on which the energy generating element is formed. Then, by filling the liquid supply port with a filler in a state where the specific opening of the liquid supply port is closed with tape, a filler layer that closes the opening on the nozzle layer side is formed, and a dry film is used. Nozzle layer is formed.

特開2002−326363号公報JP-A-2002-326363

上述したように、特許文献1に記載の方法は、予め液体供給口を形成するため、複数種の液体を吐出する液体吐出ヘッドにおいて、液体間ピッチを狭くし、チップシュリンクを行う上で、有効な方法である。 As described above, since the method described in Patent Document 1 forms a liquid supply port in advance, it is effective in narrowing the inter-liquid pitch and performing chip shrink in a liquid discharge head that discharges a plurality of types of liquids. Method.

しかしながら、特許文献1に記載の方法を用いて、液体供給口内に充填剤を充填する場合、ディスペンスノズルを液体供給口内に挿し込むことなく、液体供給口上から充填剤を注入する。このため、液体供給口の周囲に充填剤が付着する場合や、所望の位置に所望の厚みの充填剤を配置することが困難な場合があった。さらに、この方法では、液体供給口内に充填した充填剤に乾燥ムラが生じたり、充填剤を液体供給口内に注入する際にディスペンスノズルに詰まりが生じたりする場合があった。
このため、液体吐出ヘッドのチップシュリンクを達成する上で、充填剤を用いた液体吐出ヘッドの製造方法には更なる改良が求められていた。
However, when the filler is filled in the liquid supply port by using the method described in Patent Document 1, the filler is injected from above the liquid supply port without inserting the dispense nozzle into the liquid supply port. For this reason, there are cases where the filler adheres around the liquid supply port, or it is difficult to dispose the filler at a desired position with a desired thickness. Further, in this method, the filler filled in the liquid supply port may be unevenly dried, or the dispense nozzle may be clogged when the filler is injected into the liquid supply port.
Therefore, in order to achieve chip shrink of the liquid discharge head, further improvement is required in the method of manufacturing the liquid discharge head using the filler.

従って、本発明は、液体供給口の所望の位置に安定して充填剤層を形成することにより、既存設備を用いて液体吐出ヘッドのチップシュリンクが達成可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for manufacturing a liquid discharge head, which can achieve chip shrink of the liquid discharge head by using existing equipment by stably forming a filler layer at a desired position of the liquid supply port. The purpose is.

上記課題を解決するための本発明は、液体を吐出する吐出口を有するノズル層と、該吐出口から液体を吐出するためのエネルギー発生素子と、該吐出口に液体を供給する液体供給口とを有する素子基板と、を有する液体吐出ヘッドを製造する方法であって、
第一の面にエネルギー発生素子が配された基板に、該基板の第一の面および該第一の面に対向する第二の面を貫通する前記液体供給口を形成する工程と、前記液体供給口の前記第一の面側の開口部をテープで覆う工程と、前記第二の面側からディスペンスノズルを前記液体供給口内に挿し込み、PVA水溶液を該ディスペンスノズルから該液体供給口内に注入して、少なくとも該液体供給口の第一の面側の開口部を覆うPVA層を形成するPVA層形成工程と、前記テープを除去する工程と、前記PVA層が形成された基板の前記第一の面上に、前記ノズル層を形成する工程と、前記PVA層を除去する工程と、を有し、以下の条件(1)及び(2)のいずれか一方または両方の条件を満たすことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
(1)前記PVA水溶液のPVA濃度が、18質量%以上、30質量%以下であり、該PVA水溶液に用いたPVAの重合度が、200以上、400以下である。
(2)前記液体供給口が前記液体吐出ヘッドの吐出口列の方向に延在して形成されており、該吐出口列の方向に垂直でかつ基板面に対して平行な方向における前記PVA層の該液体供給口の中央部での厚みが、15μm以上、60μm以下である。
The present invention for solving the above problems includes a nozzle layer having a discharge port for discharging a liquid, an energy generating element for discharging the liquid from the discharge port, and a liquid supply port for supplying the liquid to the discharge port. A method of manufacturing a liquid discharge head having an element substrate having the above.
A step of forming the liquid supply port penetrating the first surface of the substrate and the second surface facing the first surface on the substrate on which the energy generating element is arranged on the first surface, and the liquid. The step of covering the opening on the first surface side of the supply port with tape, and inserting the dispense nozzle into the liquid supply port from the second surface side, and injecting the PVA aqueous solution from the dispense nozzle into the liquid supply port. Then, at least a PVA layer forming step of forming a PVA layer covering an opening on the first surface side of the liquid supply port, a step of removing the tape, and the first step of the substrate on which the PVA layer is formed. It has a step of forming the nozzle layer and a step of removing the PVA layer on the surface of the surface, and is characterized in that one or both of the following conditions (1) and (2) are satisfied. This is a method for manufacturing a liquid discharge head.
(1) The PVA concentration of the PVA aqueous solution is 18% by mass or more and 30% by mass or less, and the degree of polymerization of PVA used in the PVA aqueous solution is 200 or more and 400 or less.
(2) The PVA layer is formed so that the liquid supply port extends in the direction of the discharge port row of the liquid discharge head, and is perpendicular to the direction of the discharge port row and parallel to the substrate surface. The thickness of the liquid supply port at the center is 15 μm or more and 60 μm or less.

本発明によれば、液体供給口の所望の位置に安定して充填剤層となるPVA層を形成することができ、既存設備を用いて液体吐出ヘッドのチップシュリンクが達成可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a PVA layer serving as a filler layer can be stably formed at a desired position of a liquid supply port, and a tip shrink of the liquid discharge head can be achieved by using existing equipment. A manufacturing method can be provided.

本発明の一実施形態より得られる液体吐出ヘッドを示す図であり、(a)は該液体吐出ヘッドの模式的斜視図であり、(b)は該液体吐出ヘッドの模式的断面図である。It is a figure which shows the liquid discharge head obtained from one Embodiment of this invention, (a) is a schematic perspective view of the liquid discharge head, (b) is a schematic cross-sectional view of the liquid discharge head. 液体供給口内に充填された充填剤による乾燥ムラを示すためのX線解析断面写真である。5 is an X-ray analysis cross-sectional photograph for showing uneven drying due to the filler filled in the liquid supply port. 本発明の複数の実施形態における液体供給口内のPVA層のX線解析断面写真である。It is an X-ray analysis sectional photograph of the PVA layer in the liquid supply port in a plurality of embodiments of this invention. 従来の液体吐出ヘッドの一例を示す模式的断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows an example of the conventional liquid discharge head. 本発明の一実施形態における各工程の一部((a)〜(h))を説明するための工程断面図である。It is a process sectional view for demonstrating a part ((a)-(h)) of each process in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における各工程の一部((i)〜(o))を説明するための工程断面図である。It is a process sectional view for demonstrating a part ((i)-(o)) of each process in one Embodiment of this invention. (a)及び(b)はそれぞれ、本発明及び従来における液体供給口内に形成されたPVA層を説明するための図である。(A) and (b) are diagrams for explaining the PVA layer formed in the liquid supply port of the present invention and the conventional one, respectively. PVA水溶液のPVAの重合度と、PVA層との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the degree of polymerization of PVA of a PVA aqueous solution, and PVA layer. PVA水溶液のPVA濃度と、ディスペンスノズルの詰まりとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the PVA concentration of a PVA aqueous solution, and the clogging of a dispense nozzle.

上述したように、特許文献1に記載の方法に基づき液体供給口内に充填剤を充填する場合には、液体供給口の周囲に充填剤が付着する場合や、所望の位置に所望の厚みの充填剤を配置することが困難な場合があった。
しかしながら、本発明では、液体供給口内にディスペンスノズルを挿し込み、液体供給口のノズル層側の開口部、即ち、第一の面側の開口部にディスペンスノズルを近づけた状態で、充填剤(PVA(ポリビニルアルコール)水溶液)を液体供給口内に注入する。このため、液体供給口の周囲に充填剤が付着することなく、液体供給口の所望の位置に、安定して充填剤層(PVA層)を形成することができる。これにより、本発明では、ドライフィルムを用いることなく素子基板上にノズル層を安定して形成することができ、既存設備を用いて、液体吐出ヘッドのチップシュリンクを達成することができる。なお、乾燥したPVA水溶液、即ちPVA層は、ノズル層の形成の際に通常使用する溶媒等に溶解しない耐溶剤性を有するため、充填剤として最適である。耐溶剤性が低い充填剤を用いた場合、図6(b)に示すように、ノズル層形成時に、型材18等に含まれる有機溶剤による充填剤層の溶解が生じる場合があり、所望とするノズル層を形成できない場合がある。
As described above, when the filler is filled in the liquid supply port based on the method described in Patent Document 1, the filler may adhere to the periphery of the liquid supply port, or the filler may be filled in a desired position with a desired thickness. It was sometimes difficult to place the agent.
However, in the present invention, the dispensing nozzle is inserted into the liquid supply port, and the filler (PVA) is in a state where the dispense nozzle is brought close to the nozzle layer side opening of the liquid supply port, that is, the opening on the first surface side. (Polyvinyl alcohol) aqueous solution) is injected into the liquid supply port. Therefore, the filler layer (PVA layer) can be stably formed at a desired position of the liquid supply port without the filler adhering to the periphery of the liquid supply port. Thereby, in the present invention, the nozzle layer can be stably formed on the element substrate without using the dry film, and the chip shrink of the liquid discharge head can be achieved by using the existing equipment. The dried PVA aqueous solution, that is, the PVA layer is most suitable as a filler because it has solvent resistance that does not dissolve in a solvent or the like normally used when forming the nozzle layer. When a filler having low solvent resistance is used, as shown in FIG. 6B, the filler layer may be dissolved by the organic solvent contained in the mold material 18 or the like when the nozzle layer is formed, which is desired. It may not be possible to form a nozzle layer.

また、特許文献1に記載の方法に基づき、特定の開口部がテープで塞がれた液体供給口内に充填剤を充填して充填剤層を形成すると、図2(a)及び(b)に示すように、液体供給口内で充填剤の乾燥ムラ12aが生じたり、充填剤層が破けたりする場合があった。そして、この破けた部分を介してノズル層形成用材料が液体供給口内に垂れ込むなどの製造上の不具合が生じる場合があった。この充填剤の乾燥過程において生じる乾燥ムラ12aは、スクリーン印刷技術で充填剤を液体供給口内に押し込むように充填した場合や、真空条件で充填剤を基板上に配置した後、大気圧で液体供給口内に押し込んだ場合でも発生した。なお、図2(a)は、PVA層が形成された基板6を吐出口列の方向に沿って切断した際の断面図に相当し、図2(b)は、当該基板を吐出口列の方向に対して垂直に切断した際の断面図に相当する。 Further, based on the method described in Patent Document 1, when a filler is filled in a liquid supply port in which a specific opening is closed with a tape to form a filler layer, FIGS. 2 (a) and 2 (b) show. As shown, uneven drying 12a of the filler may occur in the liquid supply port, or the filler layer may be torn. Then, there is a case where a manufacturing defect such as the material for forming the nozzle layer dripping into the liquid supply port through the torn portion may occur. The drying unevenness 12a that occurs in the drying process of the filler is caused when the filler is filled by pushing it into the liquid supply port by screen printing technology, or after the filler is placed on the substrate under vacuum conditions, the liquid is supplied at atmospheric pressure. It occurred even when it was pushed into the mouth. Note that FIG. 2A corresponds to a cross-sectional view when the substrate 6 on which the PVA layer is formed is cut along the direction of the discharge port row, and FIG. 2B corresponds to the substrate in the discharge port row. It corresponds to a cross-sectional view when cut perpendicular to the direction.

しかしながら、本発明では、液体供給口内における(特定の箇所の)充填剤層の厚みを特定の範囲内とすることができ、これにより、このような乾燥ムラや充填剤層の破れを容易に防ぐことができる。さらに、本発明では、充填剤の注入量や注入時のディスペンスノズルの配置等を特定の条件とすることもできる。これにより、例えば、充填量を制御しない場合(例えば、液体供給口内全体を満たすように充填剤を充填した場合)と比較して、液体供給口内に形成する充填剤層の厚みを容易に制御でき、上述した乾燥ムラや充填剤層の破れをより容易に防ぐことができる。 However, in the present invention, the thickness of the filler layer (at a specific location) in the liquid supply port can be set within a specific range, whereby such uneven drying and tearing of the filler layer can be easily prevented. be able to. Further, in the present invention, the injection amount of the filler, the arrangement of the dispense nozzles at the time of injection, and the like can be set as specific conditions. Thereby, for example, the thickness of the filler layer formed in the liquid supply port can be easily controlled as compared with the case where the filling amount is not controlled (for example, when the filler is filled so as to fill the entire liquid supply port). , The above-mentioned uneven drying and tearing of the filler layer can be prevented more easily.

さらに、特許文献1に記載の方法に基づき、充填剤として、以下の方法で調製したPVA水溶液を使用し液体供給口内に連続して注入を行うと、PVA水溶液の吐出が徐々に不安定になる場合があり、(ディスペンス用)ノズルが詰まってしまう場合があった。
このPVA水溶液は、水とPVAとを混ぜて加熱溶解した後、PVA水溶液中の気泡除去のため数時間静置し、異物を取り除くため、使用するディスペンスノズルよりも小さい径のフィルタでろ過を行ったものであった。なお、ノズル詰まりは、水とPVAとを混ぜて加熱溶解した直後のものを使用した場合では発生しなかった。
このことから、当該ノズル詰まりは、以下の原因で生じることが分かった。即ち、気泡除去のため、数時間PVA水溶液を静置している間に、このPVA水溶液の温度が常温(例えば23℃)まで下がり、一度水中に溶解させたPVAが析出することによって、つまり、温度によるPVAの溶解度の差によって生じることが分かった。
Further, when a PVA aqueous solution prepared by the following method is used as a filler and continuously injected into the liquid supply port based on the method described in Patent Document 1, the discharge of the PVA aqueous solution gradually becomes unstable. In some cases, the nozzle (for dispensing) could get clogged.
This PVA aqueous solution is mixed with water and PVA, dissolved by heating, and then allowed to stand for several hours to remove air bubbles in the PVA aqueous solution, and filtered with a filter having a diameter smaller than that of the dispense nozzle used to remove foreign substances. It was a thing. Nozzle clogging did not occur when water and PVA were mixed and immediately after being heated and dissolved.
From this, it was found that the nozzle clogging was caused by the following causes. That is, while the PVA aqueous solution is allowed to stand for several hours to remove air bubbles, the temperature of the PVA aqueous solution drops to room temperature (for example, 23 ° C.), and PVA once dissolved in water is precipitated, that is, It was found that it was caused by the difference in the solubility of PVA depending on the temperature.

しかしながら、本発明では、PVA水溶液のPVA濃度及び重合度を特定の範囲とすることができる。これにより、常温下でもPVAが析出してノズル詰まりが生じることを容易に防ぐことができ、安定したPVA水溶液の吐出を行うことができ、所望の厚みのPVA層を容易に形成することできる。
さらに、充填剤として用いるPVA水溶液の粘度及びケン化度等を特定の範囲とすることにより、所望の位置に所望の厚みのPVA層を適度な耐溶剤性を維持した状態でノズル詰まり等なく容易に形成することができる。
However, in the present invention, the PVA concentration and the degree of polymerization of the PVA aqueous solution can be set in a specific range. As a result, it is possible to easily prevent PVA from being precipitated and clogging the nozzle even at room temperature, a stable PVA aqueous solution can be discharged, and a PVA layer having a desired thickness can be easily formed.
Further, by setting the viscosity and the degree of saponification of the PVA aqueous solution used as the filler in a specific range, it is easy to place a PVA layer having a desired thickness at a desired position without clogging the nozzle while maintaining an appropriate solvent resistance. Can be formed into.

このように、本発明では、液体供給口の所望の位置に安定してPVA層を形成できる他に、PVA層の乾燥ムラや破け、ノズル詰まり等も容易に防ぐことができる。このため、スピンコート法等を用いて素子基板上にノズル層を容易に形成することができ、ノズル層形成前に幅の狭い液体供給口を容易に作製することが可能となる。これにより、新規の設備投資を必要とすることなく、図4に示す従来の液体吐出ヘッドのように液体供給口壁を薄くすることなく、安価で信頼性を維持した液体吐出ヘッドを容易に得ることができる。その結果、本発明では、液体吐出ヘッドのチップシュリンクを容易に達成することができる。なお、図4は、液体供給口壁を薄くすることにより、隣り合う液体供給口の間のピッチを狭くした従来の液体吐出ヘッドの一例を示す図である。 As described above, in the present invention, in addition to being able to stably form the PVA layer at a desired position of the liquid supply port, it is possible to easily prevent uneven drying, tearing, nozzle clogging, etc. of the PVA layer. Therefore, the nozzle layer can be easily formed on the element substrate by using the spin coating method or the like, and a narrow liquid supply port can be easily formed before forming the nozzle layer. As a result, an inexpensive and reliable liquid discharge head can be easily obtained without requiring new capital investment and without thinning the liquid supply port wall as in the conventional liquid discharge head shown in FIG. be able to. As a result, in the present invention, the tip shrink of the liquid discharge head can be easily achieved. Note that FIG. 4 is a diagram showing an example of a conventional liquid discharge head in which the pitch between adjacent liquid supply ports is narrowed by thinning the liquid supply port wall.

<液体吐出ヘッド>
本発明より得られる液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、更には、各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。以下の説明では、液体吐出ヘッドとしてインクジェット記録ヘッドに着目した記載が成されることがあるが、本発明はこの形態に限定されない。
<Liquid discharge head>
The liquid discharge head obtained from the present invention can be mounted on a printer, a copier, a facsimile having a communication system, and an industrial recording device combined with various processing devices in a complex manner. In the following description, the description may focus on the inkjet recording head as the liquid ejection head, but the present invention is not limited to this form.

以下に、本発明より得られる液体吐出ヘッドについて、図面を参照して詳しく説明する。なお、以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
図1は、本発明の一実施形態より得られる液体吐出ヘッドを示す図であり、(a)は該液体吐出ヘッドの一部が破断された状態の模式的斜視図であり、(b)は該液体吐出ヘッドをA−A’線で切断した際の模式的断面図である。本発明より得られる液体吐出ヘッドは、後述するノズル層及び素子基板を有する液体吐出ヘッド用基板を支持部材に接合した構成を有することができるが、本明細書においては、当該支持部材に関する説明は省略する場合がある。なお、該支持部材としては、液体吐出ヘッドの分野で公知のものを適宜用いることができる。
The liquid discharge head obtained from the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following description, configurations having the same function may be given the same number in the drawings, and the description thereof may be omitted.
FIG. 1 is a diagram showing a liquid discharge head obtained from an embodiment of the present invention, (a) is a schematic perspective view of a state in which a part of the liquid discharge head is broken, and (b) is a schematic perspective view. It is a schematic cross-sectional view when the liquid discharge head is cut along the line AA'. The liquid discharge head obtained from the present invention may have a configuration in which a substrate for a liquid discharge head having a nozzle layer and an element substrate, which will be described later, is joined to a support member. However, in the present specification, the description of the support member will be described. It may be omitted. As the support member, a member known in the field of the liquid discharge head can be appropriately used.

図1に示すように、液体吐出ヘッド7は、エネルギー発生素子4及び液体供給口5を有する素子基板2と、吐出口3を有するノズル層1とを有する。 As shown in FIG. 1, the liquid discharge head 7 has an element substrate 2 having an energy generating element 4 and a liquid supply port 5, and a nozzle layer 1 having a discharge port 3.

(ノズル層)
ノズル層1は、素子基板2を構成する基板6の第一の面6a上に、設けられている。ノズル層1は、液体(例えば、インク等の記録液)を吐出する(液体)吐出口3を少なくとも有し、該吐出口3に連通する(液体)流路8を有することもできる。
吐出口3は、液体を吐出するためのものであり、図1(b)に示すように、液体吐出ヘッドのおもて面(紙面上側の面)において開口して形成されている。また、吐出口3は、エネルギー発生素子4の上方(液体吐出ヘッドのおもて面側)に形成することができ、通常、1つの液体吐出ヘッドに複数形成される。図1(a)では、液体吐出ヘッドの一方向に沿って吐出口を略同一のピッチで配置することにより形成された吐出口列が、6列配置されている。
流路8は、液体を保持する液室として利用することができ、吐出口3及び液体供給口5と連通している。
ノズル層1は、単層で構成されていてもよいし、複数層で構成されていてもよい。例えば、ノズル層1が、吐出口3を有するオリフィスプレートと、流路8を有する流路壁部材とで構成されていてもよい。
(Nozzle layer)
The nozzle layer 1 is provided on the first surface 6a of the substrate 6 constituting the element substrate 2. The nozzle layer 1 may have at least a (liquid) discharge port 3 for discharging a liquid (for example, a recording liquid such as ink), and may also have a (liquid) flow path 8 communicating with the discharge port 3.
The discharge port 3 is for discharging the liquid, and is formed by opening on the front surface (the surface on the upper side of the paper surface) of the liquid discharge head as shown in FIG. 1 (b). Further, the discharge ports 3 can be formed above the energy generating element 4 (on the front surface side of the liquid discharge head), and are usually formed in a plurality of discharge ports 3 in one liquid discharge head. In FIG. 1A, six discharge port rows formed by arranging the discharge ports at substantially the same pitch along one direction of the liquid discharge head are arranged.
The flow path 8 can be used as a liquid chamber for holding the liquid, and communicates with the discharge port 3 and the liquid supply port 5.
The nozzle layer 1 may be composed of a single layer or a plurality of layers. For example, the nozzle layer 1 may be composed of an orifice plate having a discharge port 3 and a flow path wall member having a flow path 8.

(素子基板)
素子基板2は、第一の面6a及び該第一の面6aに対向する第二の面6bを有する基板6に、第一の面6a上に配されるエネルギー発生素子4と、第一の面6a及び第二の面6bを貫通する液体供給口5とが形成されている。なお、図1(b)では、エネルギー発生素子4の記載が省略されている。
素子基板2に用いる基板6としては、例えばシリコン基板を用いることができる。
エネルギー発生素子4は、吐出口3から液体を吐出するためのものであり、そのためのエネルギーを発生できるものであればよい。エネルギー発生素子4としては、液体を沸騰させる電気熱変換素子(発熱抵抗体素子、ヒータ素子)や、体積変化や振動により液体に圧力を与える素子(ピエゾ素子、圧電素子)等を用いることができる。なお、エネルギー発生素子の数や配置は、作製する液体吐出ヘッドの構造に応じて適宜選択することができ、例えば、この素子を複数、上述した吐出口列の方向に所定のピッチで一列並べて、基板の第一の面6aに設けることができる。図1では、エネルギー発生素子4は、ノズル層1に配された吐出口3と対向する位置に設けられている。
(Element board)
The element substrate 2 is a substrate 6 having a first surface 6a and a second surface 6b facing the first surface 6a, an energy generating element 4 arranged on the first surface 6a, and a first surface. A liquid supply port 5 penetrating the surface 6a and the second surface 6b is formed. In FIG. 1B, the description of the energy generating element 4 is omitted.
As the substrate 6 used for the element substrate 2, for example, a silicon substrate can be used.
The energy generating element 4 is for discharging a liquid from the discharge port 3, and may be any as long as it can generate energy for that purpose. As the energy generating element 4, an electric heat conversion element (heat generating resistor element, heater element) for boiling a liquid, an element for applying pressure to a liquid by volume change or vibration (piezo element, piezoelectric element), or the like can be used. .. The number and arrangement of energy generating elements can be appropriately selected according to the structure of the liquid discharge head to be manufactured. For example, a plurality of these elements are arranged in a row in the direction of the discharge port row described above at a predetermined pitch. It can be provided on the first surface 6a of the substrate. In FIG. 1, the energy generating element 4 is provided at a position facing the discharge port 3 arranged in the nozzle layer 1.

また、素子基板2は、エネルギー発生素子4に電力を供給する電気配線(不図示)や、エネルギー発生素子4を保護する保護膜9、液体供給口のエッチングマスクとしても機能できる熱酸化膜10等を有することもできる。 Further, the element substrate 2 includes an electric wiring (not shown) for supplying electric power to the energy generating element 4, a protective film 9 for protecting the energy generating element 4, a thermal oxide film 10 which can also function as an etching mask for a liquid supply port, and the like. Can also have.

液体供給口5は、吐出口3に液体を供給するためのものであり、第一の面6a及び第二の面6bにおいて開口している。液体供給口の形状は特に限定されないが、液体供給口内に充填剤を注入する際に、第二の面側から液体供給口内にディスペンスノズルを配置して、液体供給口の第一の面側の開口部に該ディスペンスノズルを近づけた状態に維持できる形状とする。図1では、液体供給口は、吐出口列の方向(以降、第一の方向と称することがある)に延在して形成されている。また、当該液体供給口は、吐出口列の方向に垂直でかつ基板面に対して平行な方向(図1(b)に示す紙面左右方向、以降、第二の方向と称する)において、第二の面側の開口部における開口幅が最も大きくなるように形成されている。なお、液体供給口の開口幅は、基板厚み方向において一定であってもよいし、異なっていてもよい。しかし、充填剤の注入の観点から、液体供給口の上記第二の方向における第二の面側の開口幅は、360μm以上、730μm以下であることが好ましく、360μm以上、530μm以下であることがより好ましい。
なお、図1では、液体供給口の第一の面側の開口部の開口幅が最小となるように形成されている。当該第一の面側の開口部の開口幅は、充填剤の注入の観点から、100μm以上であることが好ましい。また、図1に示すように、第一の方向に延在する液体供給口は、第二の方向に、複数形成することができる。
The liquid supply port 5 is for supplying the liquid to the discharge port 3, and is open on the first surface 6a and the second surface 6b. The shape of the liquid supply port is not particularly limited, but when the filler is injected into the liquid supply port, the dispense nozzle is arranged from the second surface side into the liquid supply port to be located on the first surface side of the liquid supply port. The shape is such that the dispense nozzle can be maintained in a state of being close to the opening. In FIG. 1, the liquid supply port extends in the direction of the discharge port row (hereinafter, may be referred to as the first direction). Further, the liquid supply port is second in a direction perpendicular to the direction of the discharge port row and parallel to the substrate surface (the left-right direction on the paper surface shown in FIG. 1B, hereinafter referred to as the second direction). It is formed so that the opening width at the opening on the surface side of the above is the largest. The opening width of the liquid supply port may be constant or different in the substrate thickness direction. However, from the viewpoint of filling, the opening width of the liquid supply port on the second surface side in the second direction is preferably 360 μm or more and 730 μm or less, and preferably 360 μm or more and 530 μm or less. More preferred.
In FIG. 1, the opening width of the opening on the first surface side of the liquid supply port is formed to be the minimum. The opening width of the opening on the first surface side is preferably 100 μm or more from the viewpoint of filling. Further, as shown in FIG. 1, a plurality of liquid supply ports extending in the first direction can be formed in the second direction.

<液体吐出ヘッドの製造方法>
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、以下の工程を有する。
・第一の面にエネルギー発生素子が配された基板に、該基板の第一の面及び第二の面を貫通する液体供給口を形成する工程(液体供給口形成工程)。
・前記液体供給口の第一の面側の開口部をテープで覆う工程(被覆工程)。
・第二の面側からディスペンスノズルを液体供給口内に挿し込み、PVA水溶液を該ディスペンスノズルから該液体供給口内に注入して、少なくとも該液体供給口の第一の面側の開口部を覆うPVA層を形成する工程(PVA層形成工程)。
・前記テープを除去する工程(テープ除去工程)。
・前記PVA層が形成された基板の第一の面上に、ノズル層を形成する工程(ノズル層形成工程)。
・前記PVA層を除去する工程(PVA層除去工程)。
<Manufacturing method of liquid discharge head>
The method for manufacturing a liquid discharge head of the present invention has the following steps.
-A step of forming a liquid supply port penetrating the first surface and the second surface of the substrate on a substrate on which an energy generating element is arranged on the first surface (liquid supply port forming step).
-A step of covering the opening on the first surface side of the liquid supply port with tape (coating step).
-The dispense nozzle is inserted into the liquid supply port from the second surface side, and the PVA aqueous solution is injected into the liquid supply port from the dispense nozzle to cover at least the opening on the first surface side of the liquid supply port. A step of forming a layer (PVA layer forming step).
-A step of removing the tape (tape removal step).
A step of forming a nozzle layer on the first surface of the substrate on which the PVA layer is formed (nozzle layer forming step).
-A step of removing the PVA layer (PVA layer removing step).

なお、本発明では、以下の条件(1)及び(2)のいずれか一方又は両方の条件を満たす。
(1)PVA水溶液のPVA濃度が、18質量%以上、30質量%以下であり、該PVA水溶液に用いたPVAの重合度が、200以上、400以下である。
(2)液体供給口が吐出口列の方向に延在して形成されており、上述した第二の方向におけるPVA層の液体供給口の中央部での厚みが、15μm以上、60μm以下である。
以降、上記条件(1)を満たす本発明の実施形態を第一の実施形態と称し、上記条件(2)を満たす本発明の実施形態を第二の実施形態と称する。なお、第一の実施形態が上記条件(2)を満たしていてもよいし、第二の実施形態が上記条件(1)を満たしていてもよい。即ち、第一の実施形態と、第二の実施形態とが、同一の実施形態であってもよい。
In the present invention, one or both of the following conditions (1) and (2) are satisfied.
(1) The PVA concentration of the PVA aqueous solution is 18% by mass or more and 30% by mass or less, and the degree of polymerization of PVA used in the PVA aqueous solution is 200 or more and 400 or less.
(2) The liquid supply port is formed so as to extend in the direction of the discharge port row, and the thickness of the PVA layer at the center of the liquid supply port in the second direction described above is 15 μm or more and 60 μm or less. ..
Hereinafter, the embodiment of the present invention satisfying the above condition (1) will be referred to as a first embodiment, and the embodiment of the present invention satisfying the above condition (2) will be referred to as a second embodiment. The first embodiment may satisfy the above condition (2), or the second embodiment may satisfy the above condition (1). That is, the first embodiment and the second embodiment may be the same embodiment.

また、上記PVA層形成工程は、以下の工程を含むことができる。
・液体供給口内に注入されたPVA水溶液を乾燥する工程(乾燥工程)。
さらに、本発明の製造方法は、以下の工程を含むことができる。
・第一の面にエネルギー発生素子を有する基板を用意する工程(基板用意工程)。
・得られた基板に支持部材を貼り付ける工程(支持部材貼付工程)。
これらの各工程が順次行われてもよいし、複数の工程(例えば、ノズル層形成工程及びPVA層除去工程)が並行して行われてもよい。
以下に各工程について、図面を参照して詳しく説明する。なお、図5−1及び図5−2は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一実施形態における各工程を説明するための工程断面図である。なお、各工程における断面図は、液体吐出ヘッドを吐出口列の方向に対して垂直に切断した際の断面図に相当するものである。
In addition, the PVA layer forming step can include the following steps.
-A step of drying the PVA aqueous solution injected into the liquid supply port (drying step).
Furthermore, the production method of the present invention can include the following steps.
-A process of preparing a substrate having an energy generating element on the first surface (board preparation process).
-A process of attaching a support member to the obtained substrate (support member attachment process).
Each of these steps may be performed sequentially, or a plurality of steps (for example, a nozzle layer forming step and a PVA layer removing step) may be performed in parallel.
Each process will be described in detail below with reference to the drawings. In addition, FIG. 5-1 and FIG. 5-2 are process cross-sectional views for explaining each process in one embodiment of the method for manufacturing a liquid discharge head of the present invention. The cross-sectional view in each step corresponds to a cross-sectional view when the liquid discharge head is cut perpendicularly to the direction of the discharge port row.

(基板用意工程)
まず、図5−1(a)に示すように、第一の面6aにエネルギー発生素子(不図示)を有する基板6を用意する。なお、基板6としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。また、エネルギー発生素子としては、例えば、液体の吐出に利用されるエネルギーを発生し、導通に応じて液体に膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生するヒータ素子などを用いることができる。この際、基板の第一の面6a上に、エネルギー発生素子に電力を供給する電気配線(不図示)や素子を保護するSiN等の保護膜(絶縁膜)9等を、フォトリソグラフィ技術(フォトリソ技術)を用いた多層配線技術などによって形成することができる。また、図5−1(a)では、基板6の第一の面6a上に、基板の第一の面側の液体供給口の開口幅を決める(例えば、アルミ)犠牲層14が形成されている。また、基板の第二の面6b上に、第二の面側の液体供給口用パターニングマスクとなる熱酸化膜10が成膜されている。
(Board preparation process)
First, as shown in FIG. 5-1 (a), a substrate 6 having an energy generating element (not shown) on the first surface 6a is prepared. As the substrate 6, for example, a silicon substrate can be used. Further, as the energy generating element, for example, a heater element that generates energy used for discharging a liquid and generates thermal energy that causes a film to boil in the liquid according to conduction can be used. At this time, on the first surface 6a of the substrate, an electric wiring (not shown) for supplying electric power to the energy generating element, a protective film (insulating film) 9 such as SiN for protecting the element, and the like are applied by photolithography technology (photolithography). It can be formed by multi-layer wiring technology using technology). Further, in FIG. 5-1 (a), a sacrificial layer 14 (for example, aluminum) for determining the opening width of the liquid supply port on the first surface side of the substrate is formed on the first surface 6a of the substrate 6. There is. Further, a thermal oxide film 10 serving as a patterning mask for the liquid supply port on the second surface side is formed on the second surface 6b of the substrate.

(液体供給口形成工程)
続いて、図5−1(b)に示すように、基板の第一の面6a上に、マスク材15を塗布する。当該マスク材は、液体供給口を形成する際に用いられる強アルカリエッチング液等に保護膜9等がダメージを受けないよう設置するものであり、例えば耐アルカリ性を有するものである。
(Liquid supply port forming process)
Subsequently, as shown in FIG. 5-1 (b), the mask material 15 is applied onto the first surface 6a of the substrate. The mask material is installed so that the protective film 9 and the like are not damaged by the strong alkali etching solution or the like used when forming the liquid supply port, and is, for example, having alkali resistance.

次に、図5−1(c)に示すように、得られた基板を、基板面に対して略垂直に貫通する貫通孔16を形成する。具体的には、例えば、YAGレーザー等で、マスク材15、犠牲層14、基板6及び熱酸化膜10を貫通する貫通孔を形成する。この時、基板の第二の面に成膜されている熱酸化膜10に、第二の面側の液体供給口の位置を決める開口を、レーザーで削り取る様にパターニングすることができる。なお、レーザー以外のパターニング方法で熱酸化膜10を加工してもよい。 Next, as shown in FIG. 5-1 (c), a through hole 16 is formed through the obtained substrate substantially perpendicular to the substrate surface. Specifically, for example, a YAG laser or the like is used to form through holes that penetrate the mask material 15, the sacrificial layer 14, the substrate 6, and the thermal oxide film 10. At this time, the thermal oxide film 10 formed on the second surface of the substrate can be patterned so as to scrape off the opening that determines the position of the liquid supply port on the second surface side with a laser. The thermal oxide film 10 may be processed by a patterning method other than the laser.

続いて、図5−1(d)に示すように、貫通孔16が形成された基板を、所定の温度及び濃度に調温したTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液等に所定の時間(例えば、2〜4時間)浸漬して、異方性エッチングを施す。これにより、基板を貫通する液体供給口5を形成する。その際、犠牲層14も同時に除去される。図5−1では、液体供給口は、吐出口列の方向(紙面に対して垂直な方向)に延在して形成されている。
次に、図5−1(e)に示すように、不要となったマスク材15を、材料に応じた除去液に、所定の時間浸漬して除去する。
なお、液体供給口の開口幅に関しては、充填剤の注入の観点から、上述した範囲内とすることが好ましい。
Subsequently, as shown in FIG. 5-1 (d), the substrate on which the through holes 16 were formed was placed in a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution or the like whose temperature was adjusted to a predetermined temperature and concentration for a predetermined time (for example). , 2-4 hours) Immersion and anisotropic etching is performed. As a result, the liquid supply port 5 that penetrates the substrate is formed. At that time, the sacrificial layer 14 is also removed at the same time. In FIG. 5-1 the liquid supply port is formed so as to extend in the direction of the discharge port row (direction perpendicular to the paper surface).
Next, as shown in FIG. 5-1 (e), the unnecessary mask material 15 is removed by immersing it in a removal solution suitable for the material for a predetermined time.
The opening width of the liquid supply port is preferably within the above range from the viewpoint of filling the filler.

(被覆工程)
次に、図5−1(f)に示すように、基板の第一の面側の開口部をテープ13で覆う。当該テープ13は、基材13bと、粘着層13aとの二層構成からなる剥離可能なテープである。このテープはPVA層の形成後に剥離するため、例えば、紫外線照射で粘着強度を下げるUV剥離タイプのテープや、常温(例えば23℃)で剥がし易い微粘着テープを用いることが好ましい。
(Coating process)
Next, as shown in FIG. 5-1 (f), the opening on the first surface side of the substrate is covered with the tape 13. The tape 13 is a peelable tape having a two-layer structure consisting of a base material 13b and an adhesive layer 13a. Since this tape is peeled off after the formation of the PVA layer, it is preferable to use, for example, a UV peeling type tape whose adhesive strength is lowered by irradiation with ultraviolet rays, or a slightly adhesive tape which is easily peeled off at room temperature (for example, 23 ° C.).

(PVA層形成工程)
続いて、図5−1(g)及び(h)に示すように、第二の面6b側からディスペンスノズル17を液体供給口内に挿し込む。そして、液体供給口5の第一の面側の開口部(第一の面6a)にディスペンスノズル17を近づけた状態で、充填剤(PVA水溶液)11を液体供給口内に注入する。なお、図8(a)に示すように、各液体供給口において、ディスペンスノズル17は、吐出口列の方向(紙面左右方向)に沿って移動しながらPVA水溶液11を注入する。
この際、ディスペンスノズル17は、液体供給口内に挿し込んで使用するため、先端部が先細るテーパ形状の極細のディスペンスノズルを用いることが好ましく、当然ながら、液体供給口の第二の方向(短手方向)の開口幅よりも幅が狭いことが好ましい。極細なニードルが使える高精細なディスペンス充填技術を用いることによって、容易に、PVA水溶液を液体供給口の一穴ずつに適正量を充填することができ、乾燥ムラ等の従来の課題を容易に解決することができる。例えば、液体供給口5の幅よりも細い、内径φ(直径)100μm以下のディスペンスノズルを用いることができる。
(PVA layer forming step)
Subsequently, as shown in FIGS. 5-1 (g) and 5-1 (h), the dispense nozzle 17 is inserted into the liquid supply port from the second surface 6b side. Then, the filler (PVA aqueous solution) 11 is injected into the liquid supply port with the dispense nozzle 17 close to the opening (first surface 6a) on the first surface side of the liquid supply port 5. As shown in FIG. 8A, at each liquid supply port, the dispense nozzle 17 injects the PVA aqueous solution 11 while moving along the direction of the discharge port row (left-right direction on the paper surface).
At this time, since the dispense nozzle 17 is used by being inserted into the liquid supply port, it is preferable to use an ultra-fine dispense nozzle having a tapered tip, and of course, the second direction (short) of the liquid supply port. It is preferable that the width is narrower than the opening width (in the hand direction). By using a high-definition dispense filling technology that can use ultra-fine needles, it is possible to easily fill each hole of the liquid supply port with an appropriate amount of PVA aqueous solution, and easily solve conventional problems such as uneven drying. can do. For example, a dispense nozzle having an inner diameter φ (diameter) of 100 μm or less, which is narrower than the width of the liquid supply port 5, can be used.

なお、PVA水溶液を液体供給口内に注入する際の、ディスペンスノズル17の先端と、液体供給口5の第一の面側の開口部との間の距離は適宜設定することができるが、当該距離は、10μm以上、400μm以下であることが好ましい。両者の間の距離がこの範囲内であれば、PVA層の厚みを制御し易く、少量のPVA水溶液の注入により、PVA層の乾燥ムラや破れを容易に防ぐことができる。また、同様の観点から、当該距離は、10μm以上、100μm以下であることがより好ましい。 The distance between the tip of the dispense nozzle 17 and the opening on the first surface side of the liquid supply port 5 when injecting the PVA aqueous solution into the liquid supply port can be appropriately set. Is preferably 10 μm or more and 400 μm or less. When the distance between the two is within this range, the thickness of the PVA layer can be easily controlled, and uneven drying or tearing of the PVA layer can be easily prevented by injecting a small amount of the PVA aqueous solution. From the same viewpoint, the distance is more preferably 10 μm or more and 100 μm or less.

なお、液体供給口内に注入されるPVA水溶液の注入量は、液体供給口5の容積の50%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。PVA水溶液の充填量が50%以下であれば、自然乾燥の場合や乾燥操作を加えた場合でも、図2のように第二の面の開口部近傍にも固形分が集まって乾燥ムラが生じることを容易に防ぐことができる。その結果、所望の位置に所望の厚みのPVA層を形成することができ、テープ除去工程において、PVA層が破けることを容易に防ぐことができる。
図2に示すように、PVA層の乾燥時に乾燥ムラが発生するメカニズムは、以下のように推測される。即ち、まず、水分の抜け易い液体供給口の第二の面側の開口部近傍のPVA層の表面が乾燥し、液体供給口内部でPVA層中の固形分濃度差が生じると、固形分濃度の高い方へと水分が動きやすくなる。このため、乾燥スピードの早い第二の面側の開口部近傍に固形分も集まって乾燥ムラとなり、液体供給口の第一の面側の開口部近傍ではPVA層の膜厚が薄くなってしまい、テープ除去工程においてPVA層が破けてしまう現象が生じる。本発明では、この乾燥ムラを防ぐために、特定のPVA水溶液を用いて特定のPVA層を形成することができる。
例えば、PVAと水との混合物であるPVA水溶液を90℃以上に調温した加熱溶解物を、例えば容積が2.28mmの液体供給口に対して、0.2〜1.1mg充填することにより、液体供給口の容積に対して50%以下でPVA水溶液を充填することができる。
The injection amount of the PVA aqueous solution injected into the liquid supply port is preferably 50% or less, and more preferably 20% or less of the volume of the liquid supply port 5. If the filling amount of the PVA aqueous solution is 50% or less, solid content gathers in the vicinity of the opening on the second surface as shown in FIG. 2 even in the case of natural drying or when a drying operation is applied, resulting in uneven drying. Can be easily prevented. As a result, a PVA layer having a desired thickness can be formed at a desired position, and the PVA layer can be easily prevented from being torn in the tape removing step.
As shown in FIG. 2, the mechanism by which uneven drying occurs when the PVA layer is dried is presumed as follows. That is, first, when the surface of the PVA layer near the opening on the second surface side of the liquid supply port where water can easily escape is dried and a difference in solid content concentration in the PVA layer occurs inside the liquid supply port, the solid content concentration Moisture becomes easier to move to the higher side. For this reason, solids also gather near the opening on the second surface side where the drying speed is fast, resulting in uneven drying, and the thickness of the PVA layer becomes thin near the opening on the first surface side of the liquid supply port. , A phenomenon occurs in which the PVA layer is torn in the tape removing step. In the present invention, in order to prevent this uneven drying, a specific PVA layer can be formed using a specific PVA aqueous solution.
For example, 0.2 to 1.1 mg of a heated solution prepared by adjusting the temperature of a PVA aqueous solution, which is a mixture of PVA and water, to 90 ° C. or higher is filled in, for example, a liquid supply port having a volume of 2.28 mm 3. Therefore, the PVA aqueous solution can be filled at 50% or less with respect to the volume of the liquid supply port.

ここで、液体供給口内に充填されるPVA水溶液について詳細に説明する。PVA水溶液の性質を決定する上で重要となるパラメータとして、ケン化度、重合度、PVA濃度(固形分濃度)及び粘度の4つが挙げられる。以下に各パラメータとその適正範囲について説明する。 Here, the PVA aqueous solution filled in the liquid supply port will be described in detail. There are four important parameters for determining the properties of the PVA aqueous solution: the degree of saponification, the degree of polymerization, the PVA concentration (solid content concentration), and the viscosity. Each parameter and its appropriate range will be described below.

PVA水溶液に用いるPVAのケン化度は、耐溶剤性に関係するパラメータであり、その値が高いほど、耐溶剤性が高いことを示す。PVAのケン化度は、80mol%以上、99mol%以下であることが好ましい。PVAのケン化度がこの範囲内であれば、素子基板上にノズル層を形成する際に、使用する材料(例えば、後述する型材18及びノズル層形成用材料19)に含まれる有機溶剤に、液体供給口内に作製したPVA層が溶解することを容易に防ぐことができる。 The degree of saponification of PVA used in the PVA aqueous solution is a parameter related to solvent resistance, and the higher the value, the higher the solvent resistance. The degree of saponification of PVA is preferably 80 mol% or more and 99 mol% or less. When the degree of saponification of PVA is within this range, the organic solvent contained in the material (for example, the mold material 18 and the nozzle layer forming material 19 described later) used when forming the nozzle layer on the element substrate can be used. It is possible to easily prevent the PVA layer produced in the liquid supply port from being dissolved.

PVA水溶液に用いるPVAの重合度は、PVA水溶液の粘度を一定とした場合、水の中にどの程度PVAを溶解できるかを決めるパラメータであり、その値が低いほど、より多くのPVAを水中に溶解することができる。PVAの重合度は、200以上、400以下であることが好ましい。なお、本発明の第一の実施形態では、PVAの重合度を、200以上、400以下とする。PVAの重合度が200以上であれば、作製したPVA層に適度な機械的強度を付与することができ、テープ除去工程において、PVA層が破れることを容易に防ぐことができる。また、PVAの重合度が400以下であれば、PVA水溶液中のPVA濃度を所望の範囲内とし易く、PVA水溶液の充填量を多くしたり、PVA濃度を上げたりせずに、乾燥工程後のPVA層の厚みを所望の範囲内とし易くなる。 The degree of polymerization of PVA used in an aqueous PVA solution is a parameter that determines how much PVA can be dissolved in water when the viscosity of the aqueous PVA solution is constant. The lower the value, the more PVA can be dissolved in water. Can be dissolved. The degree of polymerization of PVA is preferably 200 or more and 400 or less. In the first embodiment of the present invention, the degree of polymerization of PVA is 200 or more and 400 or less. When the degree of polymerization of PVA is 200 or more, an appropriate mechanical strength can be imparted to the produced PVA layer, and the PVA layer can be easily prevented from being torn in the tape removing step. Further, when the degree of polymerization of PVA is 400 or less, the PVA concentration in the PVA aqueous solution can be easily kept within a desired range, and after the drying step, the filling amount of the PVA aqueous solution is not increased or the PVA concentration is not increased. The thickness of the PVA layer can be easily kept within a desired range.

ここで、図7に、PVA水溶液の粘度は一定とした場合の、PVAの重合度と、PVA層との関係を示す図を表す。図7(a−1)及び(a−2)は、PVAの重合度が250であるPVA水溶液を、図7(b−1)及び(b−2)は、PVAの重合度が600であるPVA水溶液を、液体供給口内にそれぞれ同じ量充填し、ベーク処理する前後を示す断面模式図である。これらの図に示すように、重合度が大きいPVA程、ベーク処理後、PVA層の膜厚が薄くなる傾向がある。そこで、図7(c−1)及び(c−2)に、PVAの重合度が600であるPVA水溶液の充填量を増やした場合のベーク処理前後の断面模式図を示す。この場合、ベーク処理時にPVA層12の乾燥ムラ12aが起こることがあり、第二の面側の開口部近傍に固形分が集まり、液体供給口の第一の面側の開口部を覆うPVA層が薄くなってしまう場合がある。このような場合には、テープ除去工程において、PVA層の破れが発生する場合がある。このため、上述した液体供給口内の50%以下の充填量で、所望の厚みのPVA層が得られるように、PVAの重合度を選択することが好ましい。 Here, FIG. 7 shows a diagram showing the relationship between the degree of polymerization of PVA and the PVA layer when the viscosity of the aqueous PVA solution is constant. 7 (a-1) and (a-2) show an aqueous PVA solution having a degree of polymerization of PVA of 250, and FIGS. 7 (b-1) and 7 (b-2) show a degree of polymerization of PVA of 600. It is sectional drawing which shows before and after filling the liquid supply port with the same amount of PVA aqueous solution, and baking process. As shown in these figures, the higher the degree of polymerization of PVA, the thinner the film thickness of the PVA layer tends to be after the baking treatment. Therefore, FIGS. 7 (c-1) and 7 (c-2) show schematic cross-sectional views before and after the baking treatment when the filling amount of the PVA aqueous solution having a PVA polymerization degree of 600 is increased. In this case, uneven drying 12a of the PVA layer 12 may occur during the baking process, solid content collects in the vicinity of the opening on the second surface side, and the PVA layer covers the opening on the first surface side of the liquid supply port. May become thin. In such a case, the PVA layer may be torn in the tape removing step. Therefore, it is preferable to select the degree of polymerization of PVA so that a PVA layer having a desired thickness can be obtained with a filling amount of 50% or less in the liquid supply port described above.

上述したケン化度と重合度の条件を満たすPVAを用いて、PVA水溶液の固形分濃度と粘度を決定する。PVA水溶液の固形分濃度は、PVA水溶液中のPVAの濃度であり、PVA水溶液の液体供給口内の充填量によって、PVA層の膜厚が決まる。PVA水溶液のPVA濃度は、10質量%以上、30質量%以下であることが好ましく、18質量%以上、30質量%以下であることがより好ましい。
PVA濃度が10質量%以上であれば、液体供給口内に充填するPVA水溶液の量を少なくすることができ、充填時間を短縮することができる。また、PVA濃度が30質量%以下であれば、常温下でPVAが析出することなく、安定した吐出を行うことができ、ディスペンスノズルが詰まることなく、所望の厚みのPVA層を容易に形成することができる。例えば、PVA濃度が非常に高いPVA水溶液を用いた場合には、図8(b)に示すように、液体供給口内にディスペンスノズル17を用いて連続吐出していると、次第に吐出が不安定になる。最終的にはディスペンスノズルが詰まることがあり、均一の厚みのPVA層を形成できない場合がある。
なお、本発明の第一の実施形態では、PVA水溶液のPVA濃度(固形分濃度)を、18質量%以上、30質量%以下とする。PVA濃度をこの範囲とすることにより、より短時間で所望の厚みのPVA層をノズル詰まりなく形成することができる。なお、PVA水溶液のPVA濃度は、粘度計により特定することができる。
The solid content concentration and viscosity of the PVA aqueous solution are determined using PVA that satisfies the above-mentioned degree of saponification and degree of polymerization. The solid content concentration of the PVA aqueous solution is the concentration of PVA in the PVA aqueous solution, and the film thickness of the PVA layer is determined by the filling amount in the liquid supply port of the PVA aqueous solution. The PVA concentration of the PVA aqueous solution is preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 18% by mass or more and 30% by mass or less.
When the PVA concentration is 10% by mass or more, the amount of the PVA aqueous solution to be filled in the liquid supply port can be reduced, and the filling time can be shortened. Further, when the PVA concentration is 30% by mass or less, stable discharge can be performed without precipitation of PVA at room temperature, and a PVA layer having a desired thickness can be easily formed without clogging the dispense nozzle. be able to. For example, when a PVA aqueous solution having a very high PVA concentration is used, as shown in FIG. 8B, if continuous discharge is performed using the dispense nozzle 17 into the liquid supply port, the discharge gradually becomes unstable. Become. Eventually, the dispense nozzle may be clogged, and it may not be possible to form a PVA layer having a uniform thickness.
In the first embodiment of the present invention, the PVA concentration (solid content concentration) of the PVA aqueous solution is 18% by mass or more and 30% by mass or less. By setting the PVA concentration in this range, a PVA layer having a desired thickness can be formed in a shorter time without clogging the nozzles. The PVA concentration of the PVA aqueous solution can be specified by a viscometer.

この際、PVA水溶液の23℃における粘度は、充填性を考慮して、0.01Pa・s以上(10cP以上)、1Pa・s以下(1,000cP以下)であることが好ましい。なお、PVA水溶液の粘度は、粘度計により特定することができる。 At this time, the viscosity of the PVA aqueous solution at 23 ° C. is preferably 0.01 Pa · s or more (10 cP or more) and 1 Pa · s or less (1,000 cP or less) in consideration of filling property. The viscosity of the PVA aqueous solution can be specified by a viscometer.

PVA水溶液に用いるPVAとしては、例えば、商品名:JMR−10H、JP−03(いずれも日本酢ビ・ポバール社製)を用いることができる。
これらのPVAを用いることによって、ノズル層形成時に、液体供給口内に形成したPVA層がノズル層形成用材料等に溶解することを容易に防ぐことができる。
As the PVA used in the PVA aqueous solution, for example, trade names: JMR-10H and JP-03 (both manufactured by Japan Vam & Poval) can be used.
By using these PVAs, it is possible to easily prevent the PVA layer formed in the liquid supply port from being dissolved in the nozzle layer forming material or the like when the nozzle layer is formed.

続いて、図5−2(i)に示すように、液体供給口内に注入されたPVA水溶液11を乾燥し(乾燥工程)、PVA層(充填剤層)12を形成する。乾燥方法としては特に限定されないが、例えば、PVA層12の乾燥状態をウェハ面内で均一にするため、ホットプレート等を用いて、PVA層の乾燥を行うことができる。乾燥時間や乾燥温度も特に限定されないが、例えば120℃、300秒の設定で、PVA層の乾燥を行うことができる。 Subsequently, as shown in FIG. 5-2 (i), the PVA aqueous solution 11 injected into the liquid supply port is dried (drying step) to form the PVA layer (filler layer) 12. The drying method is not particularly limited, but for example, in order to make the dried state of the PVA layer 12 uniform in the wafer surface, the PVA layer can be dried using a hot plate or the like. The drying time and the drying temperature are not particularly limited, but the PVA layer can be dried, for example, at a setting of 120 ° C. and 300 seconds.

その際、液体供給口における乾燥後のPVA層12の厚みは、以下の範囲とすることが好ましい。即ち、上述した第二の方向(図5−2に示す紙面左右方向)におけるPVA層の液体供給口の中央部(及びその近傍)での厚みが、15μm以上、60μm以下であることが好ましい。当該部分の厚みが15μm以上であれば、PVA層形成後に破れることを容易に防ぐことができ、当該部分の厚みが60μm以下であれば、乾燥ムラが生じることを容易に防ぐことができる。なお、液体供給口内に形成されるPVA層はいずれの部分も上記範囲内の厚みを有することが好ましいが、少なくとも液体供給口の第一の面側の開口部を覆う部分のPVA層が上記範囲内の厚みを有することが好ましい。
ここで、図3(a)及び(b)にそれぞれ、PVA層の当該部分の厚みが15μm及び60μmである、液体供給口内のX線解析断面写真を示す。なお、本発明の第二の実施形態では、当該部分の厚みは、15〜60μmとなる。
At that time, the thickness of the PVA layer 12 after drying at the liquid supply port is preferably in the following range. That is, it is preferable that the thickness of the PVA layer in the central portion (and its vicinity) of the liquid supply port in the above-mentioned second direction (left-right direction on the paper surface shown in FIG. 5-2) is 15 μm or more and 60 μm or less. If the thickness of the portion is 15 μm or more, it can be easily prevented from being torn after the PVA layer is formed, and if the thickness of the portion is 60 μm or less, uneven drying can be easily prevented. The PVA layer formed in the liquid supply port preferably has a thickness within the above range, but at least the PVA layer in the portion covering the opening on the first surface side of the liquid supply port is in the above range. It is preferable to have an inner thickness.
Here, FIGS. 3 (a) and 3 (b) show cross-sectional photographs of X-ray analysis in the liquid supply port where the thickness of the portion of the PVA layer is 15 μm and 60 μm, respectively. In the second embodiment of the present invention, the thickness of the portion is 15 to 60 μm.

(テープ除去工程)
次に、図5−2(j)に示すように、基材13bと、粘着層13aとを含むテープ13を基板の第一の面6a上から除去する。テープの除去方法は特に限定されないが、例えば、当該テープとして、紫外線照射で粘着強度を下げるUV剥離タイプのテープを用いた場合は、以下の方法により、テープを除去することができる。即ち、窒素雰囲気中で、テープ上から例えば200mJ以上の紫外線を照射することにより、基板上からテープを剥離することができる。
(Tape removal process)
Next, as shown in FIG. 5-2 (j), the tape 13 including the base material 13b and the adhesive layer 13a is removed from the first surface 6a of the substrate. The method for removing the tape is not particularly limited. For example, when a UV peeling type tape whose adhesive strength is lowered by ultraviolet irradiation is used as the tape, the tape can be removed by the following method. That is, the tape can be peeled off from the substrate by irradiating the tape with ultraviolet rays of, for example, 200 mJ or more in a nitrogen atmosphere.

(ノズル層形成工程)
続いて、図5−2(k)に示すように、吐出口へ液体を供給する流路を形成するための型材18をフォトリソ技術により、基板の第一の面6a上に形成する。本発明では、特定のPVA水溶液を用いてPVA層12を形成できるため、たとえ型材の形成に有機溶剤を用いたとしても、PVA層の耐溶剤性により、液体供給口5内に型材形成用材料が垂れ込むことなく型材18を容易に形成することができる。型材形成用材料は、特に限定されず、液体吐出ヘッドの分野で公知の材料(例えば、感光性樹脂材料)を用いることができる。
(Nozzle layer forming process)
Subsequently, as shown in FIG. 5-2 (k), the mold material 18 for forming the flow path for supplying the liquid to the discharge port is formed on the first surface 6a of the substrate by the photolithography technique. In the present invention, since the PVA layer 12 can be formed using a specific aqueous PVA solution, even if an organic solvent is used to form the mold material, the solvent resistance of the PVA layer makes it possible to form the mold material in the liquid supply port 5. The mold material 18 can be easily formed without dripping. The material for forming the mold material is not particularly limited, and a material known in the field of the liquid discharge head (for example, a photosensitive resin material) can be used.

次に、図5−2(l)に示すように、型材18上に、ノズル層形成用材料19を任意の厚みで塗布する。ノズル層形成用材料は、特に限定されず、液体吐出ヘッドの分野で公知の材料(例えば、感光性樹脂材料)を用いることができる。
そして、図5−2(m)に示すように、露光現像等を行い、吐出口3を形成する。図5−2では、第一の方向に略等ピッチで配置された吐出口列が、1つの液体供給口に対して2列配置されている。
次に、図5−2(n)に示すように、不要となったPVA層12を、所定の時間、水に浸漬させて除去し(PVA層除去工程)、基板を乾燥させる。次に、図5−2(o)に示すように、用いた型材18に応じた除去液に所定の時間浸漬し、不要となった型材18を除去する。そして、得られた基板に適宜支持部材を接合することにより(支持部材貼付工程)、液体供給口5、流路8及び吐出口3が連通する液体吐出ヘッドを得ることができる。
Next, as shown in FIG. 5-2 (l), the nozzle layer forming material 19 is applied on the mold material 18 to an arbitrary thickness. The material for forming the nozzle layer is not particularly limited, and a material known in the field of the liquid discharge head (for example, a photosensitive resin material) can be used.
Then, as shown in FIG. 5-2 (m), exposure development and the like are performed to form the discharge port 3. In FIG. 5-2, two rows of discharge ports arranged at substantially equal pitches in the first direction are arranged for one liquid supply port.
Next, as shown in FIG. 5-2 (n), the unnecessary PVA layer 12 is removed by immersing it in water for a predetermined time (PVA layer removing step), and the substrate is dried. Next, as shown in FIG. 5-2 (o), the mold material 18 that is no longer needed is removed by immersing it in a removal liquid corresponding to the mold material 18 used for a predetermined time. Then, by appropriately joining the support member to the obtained substrate (support member attaching step), it is possible to obtain a liquid discharge head in which the liquid supply port 5, the flow path 8 and the discharge port 3 communicate with each other.

このように、本発明の製造方法では、貫通した液体供給口に特定のPVA水溶液を充填することができ、特定のPVA層を液体供給口内に形成することにより、基板の剛性力や強度を犠牲にせずに、液体供給口が形成された基板上にノズル層を形成できる。その結果、製造コストを下げた安価な液体吐出ヘッドを、顧客に提供することができる。 As described above, in the production method of the present invention, a specific PVA aqueous solution can be filled in the penetrating liquid supply port, and by forming a specific PVA layer in the liquid supply port, the rigidity and strength of the substrate are sacrificed. The nozzle layer can be formed on the substrate on which the liquid supply port is formed. As a result, it is possible to provide the customer with an inexpensive liquid discharge head with a reduced manufacturing cost.

以下に、実施例を用いて、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法をより詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの例に限定されるものではない。なお、実施例1〜3、並びに、比較例1及び2は、本発明の第一の実施形態に関連する例であり、実施例4〜7、並びに、比較例3及び4は、本発明の第二の実施形態に関連する例である。 Hereinafter, the method for manufacturing the liquid discharge head of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to these examples. In addition, Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are examples related to the first embodiment of the present invention, and Examples 4 to 7 and Comparative Examples 3 and 4 are examples of the present invention. It is an example related to the second embodiment.

始めに、本発明の第一の実施形態に関連する各例を説明する。
[実施例1]
まず、図5−1(a)に示すように、基板6としてシリコン基板を用意し、当該基板の第一の面6a上に、エネルギー発生素子(不図示)としてヒータ素子と、この素子を保護するSiNからなる保護膜(絶縁膜)9を形成した。さらに、基板の第一の面上に、第一の面側の液体供給口寸法を決める、アルミ犠牲層14を形成した。そして、基板の第二の面6b側に、液体供給口のパターニングマスクとなる熱酸化膜(SiO2)10を成膜した。これらの形成は、フォトリソ技術を用いた多層配線技術を使用した(基板用意工程)。
First, each example related to the first embodiment of the present invention will be described.
[Example 1]
First, as shown in FIG. 5-1 (a), a silicon substrate is prepared as the substrate 6, and a heater element as an energy generating element (not shown) and this element are protected on the first surface 6a of the substrate. A protective film (insulating film) 9 made of SiN was formed. Further, an aluminum sacrificial layer 14 for determining the size of the liquid supply port on the first surface side was formed on the first surface of the substrate. Then, a thermal oxide film (SiO2) 10 serving as a patterning mask for the liquid supply port was formed on the second surface 6b side of the substrate. These formations used a multi-layer wiring technology using photolithography technology (board preparation process).

次に、図5−1(b)に示すように、基板6の第一の面上に、マスク材(商品名:HIMAL、日立化成製)15を形成した。そして、図5−1(c)に示すように、マスク材15と、アルミ犠牲層14と、基板6とを貫通する貫通孔16を、YAGレーザーを用いて形成した。具体的には、1穴の液体供給口を形成するために、220Pulseのレーザーを照射して貫通孔16を形成した。この際、基板の第二の面に成膜されている熱酸化膜10に、第二の面側の液体供給口の位置を決める開口を、レーザーでくり貫くことによって、パターニングした。 Next, as shown in FIG. 5-1 (b), a mask material (trade name: HIMAL, manufactured by Hitachi Chemical) 15 was formed on the first surface of the substrate 6. Then, as shown in FIG. 5-1 (c), a through hole 16 penetrating the mask material 15, the aluminum sacrificial layer 14, and the substrate 6 was formed by using a YAG laser. Specifically, in order to form a one-hole liquid supply port, a 220-Pulse laser was irradiated to form a through hole 16. At this time, the thermal oxide film 10 formed on the second surface of the substrate was patterned by hollowing out an opening for determining the position of the liquid supply port on the second surface side with a laser.

次に、図5−1(d)に示すように、貫通孔16が形成された基板を、83℃に調温された濃度22質量%のTMAH水溶液中に、6時間浸漬して、異方性エッチングを施し、基板を貫通する液体供給口5を複数形成した(液体供給口形成工程)。
各液体供給口5は、第一の方向(紙面に対して垂直な方向)に延在して形成されていた。また、各液体供給口5の(平均)容積は、2.28mmであり、第二の方向における液体供給口の第二の面側の開口幅は360μmであった。形成した液体供給口は、図5−1(d)に示すように、第一の面側の開口幅が最小となっており、その第一の面側の開口幅は120μmであった。続いて、図5−1(e)に示すように、不要となったマスク材15を、専用の除去液(キシレン)に、所定の時間浸漬して除去した。
Next, as shown in FIG. 5-1 (d), the substrate on which the through holes 16 were formed was immersed in a TMAH aqueous solution having a concentration of 22% by mass adjusted to 83 ° C. for 6 hours, and the mixture was different. Sexual etching was performed to form a plurality of liquid supply ports 5 penetrating the substrate (liquid supply port forming step).
Each liquid supply port 5 was formed so as to extend in the first direction (direction perpendicular to the paper surface). The (average) volume of each liquid supply port 5 was 2.28 mm 3 , and the opening width of the liquid supply port 5 on the second surface side in the second direction was 360 μm. As shown in FIG. 5-1 (d), the formed liquid supply port had the minimum opening width on the first surface side, and the opening width on the first surface side was 120 μm. Subsequently, as shown in FIG. 5-1 (e), the unnecessary mask material 15 was removed by immersing it in a special removing liquid (xylene) for a predetermined time.

次に、図5−1(f)に示すように、基板6の第一の面6a上に、基材(PET)13b及び粘着層(アクリル)13aの二層構成からなる剥離可能なテープ13を貼り付けた(被覆工程)。このテープ13は、PVA水溶液の乾燥工程後に剥離するため、紫外線照射で粘着強度を下げるUV剥離タイプのテープを選択した。 Next, as shown in FIG. 5-1 (f), a peelable tape 13 having a two-layer structure of a base material (PET) 13b and an adhesive layer (acrylic) 13a on the first surface 6a of the substrate 6. Was pasted (coating process). Since this tape 13 is peeled off after the drying step of the PVA aqueous solution, a UV peeling type tape whose adhesive strength is lowered by ultraviolet irradiation was selected.

続いて、図5−1(g)及び(h)に示すように、液体供給口5の幅よりも細い、内径φ(直径)70μmのディスペンスノズル17を液体供給口内に刺し込み、液体供給口内にPVA水溶液を注入した。その際、液体供給口の第一の面側の開口部と、ディスペンスノズルの先端との間の距離を40μmに設定し、PVA水溶液の注入を行った。実施例1では、各液体供給口の容積2.28mmに対して、0.47mgのPVA水溶液を注入し、液体供給口の容積に対して12%の充填量とした。また、当該PVA水溶液としては、以下の方法により調製した、表1に示すPVA水溶液を使用した。具体的には、ケン化度80mol%、重合度250のPVA(商品名:JMR−10H(日本酢ビ・ポバール社製)をPVA濃度30質量%として水に混ぜ、90℃で加熱溶解し、23℃における粘度が0.5Pa・sであるPVA水溶液を調製した。なお、このPVA水溶液は、後述する評価結果に示されるように、常温下において析出物が発生することがない。このため、図8(a)に示すように、このPVA水溶液を液体供給口内に連続吐出しても、PVA析出によるディスペンスノズル17の詰まりは生じることなく、注入開始から終了まで安定してPVA水溶液の吐出が可能であった。 Subsequently, as shown in FIGS. 5-1 (g) and 5-1 (h), a dispense nozzle 17 having an inner diameter φ (diameter) of 70 μm, which is narrower than the width of the liquid supply port 5, is inserted into the liquid supply port and inside the liquid supply port. Was injected with an aqueous PVA solution. At that time, the distance between the opening on the first surface side of the liquid supply port and the tip of the dispense nozzle was set to 40 μm, and the PVA aqueous solution was injected. In Example 1, 0.47 mg of a PVA aqueous solution was injected into a volume of 2.28 mm 3 of each liquid supply port to obtain a filling amount of 12% with respect to the volume of the liquid supply port. Further, as the PVA aqueous solution, the PVA aqueous solution shown in Table 1 prepared by the following method was used. Specifically, PVA having a saponification degree of 80 mol% and a degree of polymerization of 250 (trade name: JMR-10H (manufactured by Japan Vam & Poval) is mixed with water at a PVA concentration of 30% by mass, and heated and dissolved at 90 ° C. An aqueous PVA solution having a viscosity at 23 ° C. of 0.5 Pa · s was prepared. As shown in the evaluation results described later, no precipitates are generated in this aqueous PVA solution at room temperature. As shown in FIG. 8A, even if the PVA aqueous solution is continuously discharged into the liquid supply port, the dispense nozzle 17 is not clogged due to PVA precipitation, and the PVA aqueous solution is stably discharged from the start to the end of the injection. It was possible.

次に、図5−2(i)に示すように、液体供給口内に上記PVA水溶液を注入した基板を、温度:120℃、乾燥時間:300秒で、ホットプレートを用いて乾燥させ、所望の位置にPVA層12を形成した。当該PVA層12は、ウェハ面内で均一に乾燥されており、欠落や乾燥ムラは生じなかった(乾燥工程)。なお、上述した第二の方向における液体供給口の中心付近のPVA層の厚みは、25.0μmであった。このように、実施例1では、液体供給口の所望の位置に安定してPVA層を形成することができた。 Next, as shown in FIG. 5-2 (i), the substrate into which the PVA aqueous solution was injected into the liquid supply port was dried using a hot plate at a temperature of 120 ° C. and a drying time of 300 seconds, and was desired. A PVA layer 12 was formed at the position. The PVA layer 12 was uniformly dried on the wafer surface, and no chipping or uneven drying occurred (drying step). The thickness of the PVA layer near the center of the liquid supply port in the second direction described above was 25.0 μm. As described above, in Example 1, the PVA layer could be stably formed at a desired position of the liquid supply port.

次に、図5−2(j)に示すように、窒素雰囲気中で、テープ上から200mJの紫外線を照射した後、テープを基板の第一の面6a上から剥離をした(テープ除去工程)。 Next, as shown in FIG. 5-2 (j), after irradiating the tape with ultraviolet rays of 200 mJ in a nitrogen atmosphere, the tape was peeled off from the first surface 6a of the substrate (tape removing step). ..

続いて、図5−2(k)に示すように、基板の第一の面6a上に、流路形成用の型材18を、感光性材料(商品名:ODUR1010A、東京応化製)を用いて、フォトリソ技術により形成した。液体供給口5の第一の面側の開口部を塞ぐように形成されたPVA層12により、液体供給口内に型材18が垂れ込むことはなかった。また、型材18の形成時に現像液として有機溶剤(商品名:MP5050、林純薬工業株式会社製)を用いたが、PVA層12は、後述する評価結果に示されるように耐溶剤性を有し、PVA層がこの有機溶剤に溶解することはなかった。 Subsequently, as shown in FIG. 5-2 (k), a mold material 18 for forming a flow path is placed on the first surface 6a of the substrate by using a photosensitive material (trade name: ODUR1010A, manufactured by Tokyo Ohka). , Formed by photolithography technology. The PVA layer 12 formed so as to close the opening on the first surface side of the liquid supply port 5 prevented the mold material 18 from dripping into the liquid supply port. Further, although an organic solvent (trade name: MP5050, manufactured by Hayashi Junyaku Kogyo Co., Ltd.) was used as a developing solution when forming the mold material 18, the PVA layer 12 has solvent resistance as shown in the evaluation results described later. However, the PVA layer did not dissolve in this organic solvent.

次に、図5−2(l)に示すように、型材18上にノズル層形成用材料(商品名:CR2.0、株式会社アデカ製)19を任意の厚みで塗布した。続いて、図5−2(m)に示すように、フォトリソ技術により露光現像を行い、吐出口3を形成した。そして、図5−2(n)に示すように、不要となったPVA層12を、所定の時間(60分)、水に浸漬させて、除去し、得られた基板を乾燥した(PVA層除去工程)。 Next, as shown in FIG. 5-2 (l), a nozzle layer forming material (trade name: CR2.0, manufactured by ADEKA CORPORATION) 19 was applied onto the mold material 18 to an arbitrary thickness. Subsequently, as shown in FIG. 5-2 (m), exposure development was performed by a photolithography technique to form a discharge port 3. Then, as shown in FIG. 5-2 (n), the unnecessary PVA layer 12 was immersed in water for a predetermined time (60 minutes) to remove it, and the obtained substrate was dried (PVA layer). Removal process).

続いて、図5−2(o)に示すように、得られた基板を専用の除去液(商品名:ラックリーン)に所定の時間浸漬し、不要となった型材18を除去した(ノズル層形成工程)。なお、作製したPVA層は、上記PVA層除去工程により除去されるまで、図6(a)に示すように、ノズル層形成時に使用した材料に含まれる有機溶剤に溶解することはなかった。続いて、得られた基板に、支持部材を貼り合わせ、液体吐出ヘッドを得た。得られた液体吐出ヘッドは、液体供給口壁の幅を狭くすることなく、チップシュリンクが達成できるものであった。 Subsequently, as shown in FIG. 5-2 (o), the obtained substrate was immersed in a special removing liquid (trade name: Lucclean) for a predetermined time to remove the unnecessary mold material 18 (nozzle layer). Formation process). As shown in FIG. 6A, the produced PVA layer was not dissolved in the organic solvent contained in the material used for forming the nozzle layer until it was removed by the PVA layer removing step. Subsequently, a support member was attached to the obtained substrate to obtain a liquid discharge head. In the obtained liquid discharge head, chip shrink can be achieved without narrowing the width of the liquid supply port wall.

ここで、実施例1の製造工程中に得られる基板を用いて、PVA層の耐溶剤性、乾燥ムラに起因する機械的強度、PVA水溶液の常温(23℃)下における析出及び充填性の4つの項目に関して、以下の方法により評価を行った。評価結果を表1に示す。また、下記表1には、PVA水溶液の性質を決定する上で重要となる上述した4つのパラメータを示した。 Here, using the substrate obtained during the manufacturing process of Example 1, the solvent resistance of the PVA layer, the mechanical strength due to uneven drying, and the precipitation and filling property of the PVA aqueous solution at room temperature (23 ° C.) 4 One item was evaluated by the following method. The evaluation results are shown in Table 1. In addition, Table 1 below shows the above-mentioned four parameters that are important in determining the properties of the PVA aqueous solution.

・耐溶剤性
上記乾燥工程より得られる、PVA層が液体供給口内に形成された基板を、溶剤(商品名:MP5050、林純薬工業株式会社製)中へ15分浸漬させた。その後、目視により、PVA層が溶剤に溶解しているかを確認し、以下の評価基準に基づき、PVA層の耐溶剤性の評価を行った。
評価基準
○:浸漬前後でPVA層に変化は見られず、溶剤中へのPVA層の溶解が確認されなかった。
△:浸漬後にPVA層の表面がふやけていたが、溶剤中へのPVA層の溶解は確認されなかった。
×:浸漬前後でPVA層の厚みが変化しており、溶剤中へのPVA層の溶解が確認された。
-Solvent resistance The substrate on which the PVA layer was formed in the liquid supply port obtained from the above drying step was immersed in a solvent (trade name: MP5050, manufactured by Hayashi Junyaku Kogyo Co., Ltd.) for 15 minutes. Then, it was visually confirmed whether the PVA layer was dissolved in the solvent, and the solvent resistance of the PVA layer was evaluated based on the following evaluation criteria.
Evaluation Criteria ◯: No change was observed in the PVA layer before and after immersion, and dissolution of the PVA layer in the solvent was not confirmed.
Δ: The surface of the PVA layer was soggy after immersion, but dissolution of the PVA layer in the solvent was not confirmed.
X: The thickness of the PVA layer changed before and after immersion, and it was confirmed that the PVA layer was dissolved in the solvent.

・乾燥ムラに起因する機械的強度
上記テープ除去工程において、PVA層上に貼り付けたテープを剥離した際に、テープ剥離後のPVA層を観察し、以下の評価基準に基づき、PVA層の乾燥ムラに起因する機械的強度の評価を行った。
評価基準
○:テープを剥離した際に、PVA層は破けなかった。
△:テープを剥離した際に、PVA層は破けなかったものの、PVA層の形状に変化(伸び)が見られた。
×:テープを剥離した際に、PVA層が破けてしまった。
-Mechanical strength due to uneven drying When the tape attached on the PVA layer was peeled off in the above tape removal step, the PVA layer after the tape was peeled off was observed, and the PVA layer was dried based on the following evaluation criteria. The mechanical strength caused by unevenness was evaluated.
Evaluation Criteria ◯: The PVA layer was not torn when the tape was peeled off.
Δ: When the tape was peeled off, the PVA layer was not torn, but a change (elongation) was observed in the shape of the PVA layer.
X: The PVA layer was torn when the tape was peeled off.

・常温下における析出(ノズル詰まり)
PVA層の形成に用いたPVA水溶液を、常温(23℃)で、3週間、ガラス容器中に保存した。その後、目視にて、PVA水溶液中に析出物があるか否かを確認し、以下の評価基準に基づき、PVA水溶液の常温下における析出の評価を行った。
評価基準
○:長期保存後、PVA水溶液中に析出物が確認されなかった。
×:長期保存後、PVA水溶液中に析出物が確認された。
・ Precipitation at room temperature (nozzle clogging)
The PVA aqueous solution used for forming the PVA layer was stored in a glass container at room temperature (23 ° C.) for 3 weeks. Then, it was visually confirmed whether or not there was a precipitate in the PVA aqueous solution, and the precipitation of the PVA aqueous solution at room temperature was evaluated based on the following evaluation criteria.
Evaluation Criteria ◯: No precipitate was confirmed in the PVA aqueous solution after long-term storage.
X: After long-term storage, precipitates were confirmed in the PVA aqueous solution.

・充填性
上記テープ除去工程後に、PVA層が液体供給口内に形成された基板を、金属顕微鏡で観察し、以下の評価基準に基づき、PVA層の充填性の評価を行った。
評価基準
○:PVA層の破け等が見られず、液体供給口内にPVA層が隙間なく充填されていた。
△:PVA層の破けは見られなかったが、PVA層中に泡(気泡)が混入していた。
×:PVA層中に、隙間や穴、破けが見られた。
-Fillability After the tape removal step, the substrate on which the PVA layer was formed in the liquid supply port was observed with a metallurgical microscope, and the fillability of the PVA layer was evaluated based on the following evaluation criteria.
Evaluation Criteria ◯: No tearing of the PVA layer was observed, and the PVA layer was filled in the liquid supply port without any gaps.
Δ: No tearing of the PVA layer was observed, but bubbles (air bubbles) were mixed in the PVA layer.
X: Gap, holes, and tears were found in the PVA layer.

[実施例2及び3、比較例1及び2]
液体供給口内に注入するPVA水溶液を、下記表1に示すPVA水溶液にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、液体吐出ヘッドを作製し、実施例1と同様の方法で評価を行った。なお、これらの例では、乾燥工程後の第二の方向における液体供給口の中心付近のPVA層の厚みが、実施例1と同様、25.0μmとなるように、適宜充填量を変更した。具体的には、液体供給口の容積に対する充填量は、実施例2が12%、実施例3が17%、比較例1が12%、比較例2が9%であった。各例に対する評価結果を表1に示す。
なお、各例で用いたPVA水溶液には、以下のPVAを使用した。
実施例2:PVA(商品名:JMR−10M、日本酢ビ・ポバール社製、ケン化度:50mol%、重合度:250)。
実施例3:PVA(商品名:JP−03、日本酢ビ・ポバール社製、ケン化度:88mol%、重合度:340)。
比較例1:PVA(商品名:JMR−20H、日本酢ビ・ポバール社製、ケン化度:80mol%、重合度:600)。
なお、比較例2では、実施例1と同様のPVAを用いて、PVA水溶液中のPVA濃度を40質量%に変更したものを使用した。
[Examples 2 and 3, Comparative Examples 1 and 2]
A liquid discharge head was prepared in the same manner as in Example 1 except that the PVA aqueous solution to be injected into the liquid supply port was changed to the PVA aqueous solution shown in Table 1 below, and the evaluation was performed in the same manner as in Example 1. It was. In these examples, the filling amount was appropriately changed so that the thickness of the PVA layer near the center of the liquid supply port in the second direction after the drying step was 25.0 μm as in Example 1. Specifically, the filling amount with respect to the volume of the liquid supply port was 12% in Example 2, 17% in Example 3, 12% in Comparative Example 1, and 9% in Comparative Example 2. The evaluation results for each example are shown in Table 1.
The following PVA was used as the PVA aqueous solution used in each example.
Example 2: PVA (trade name: JMR-10M, manufactured by Japan Vam & Poval Co., Ltd., degree of saponification: 50 mol%, degree of polymerization: 250).
Example 3: PVA (trade name: JP-03, manufactured by Japan Vam & Poval Co., Ltd., degree of saponification: 88 mol%, degree of polymerization: 340).
Comparative Example 1: PVA (trade name: JMR-20H, manufactured by Japan Vam & Poval Co., Ltd., degree of saponification: 80 mol%, degree of polymerization: 600).
In Comparative Example 2, the same PVA as in Example 1 was used, and the PVA concentration in the PVA aqueous solution was changed to 40% by mass.

表1に示すように、実施例1及び実施例3では、上記4つのパラメータがいずれも上述した好ましい数値範囲内となっているPVA水溶液を用いた。このため、PVA水溶液の耐溶剤性や水による除去特性等を容易に維持しつつ、ノズル詰まり等の不具合を起こすことなく、容易にPVA水溶液を液体供給口内に注入することができた。その結果、欠落や乾燥ムラなどが存在せず、容易に所望の厚みのPVA層を液体供給口内により安定して形成することができた。
また、実施例2では、これらの実施例と比較すると、耐溶剤性に劣るものの、得られた液体吐出ヘッドは、液体供給口壁の幅を狭くすることなく、チップシュリンクが達成できるものであった。
一方、比較例1及び比較例2では、液体供給口内に形成したPVA層内への気泡の混入や乾燥ムラ等が生じ、テープ剥離時にPVA層が伸びたり、ディスペンスノズルに詰まりが生じたりすることがあった。
As shown in Table 1, in Examples 1 and 3, a PVA aqueous solution in which the above four parameters were all within the above-mentioned preferable numerical range was used. Therefore, it was possible to easily inject the PVA aqueous solution into the liquid supply port without causing problems such as nozzle clogging while easily maintaining the solvent resistance of the PVA aqueous solution and the removal characteristics with water. As a result, there was no chipping or uneven drying, and a PVA layer having a desired thickness could be easily formed more stably in the liquid supply port.
Further, in Example 2, although the solvent resistance is inferior to that of these Examples, the obtained liquid discharge head can achieve chip shrink without narrowing the width of the liquid supply port wall. It was.
On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, air bubbles are mixed into the PVA layer formed in the liquid supply port, uneven drying occurs, and the like, the PVA layer stretches when the tape is peeled off, and the dispense nozzle is clogged. was there.

次に、本発明の第二の実施形態に関連する各例を説明する。
[実施例4]
まず、図5−1(a)に示すように、基板6としてシリコン基板を用意し、当該基板の第一の面6a上に、エネルギー発生素子(不図示)としてヒータ素子と、この素子を保護するSiNからなる保護膜(絶縁膜)9を形成した。さらに、基板の第一の面上に、第一の面側の液体供給口寸法を決める、アルミ犠牲層14を形成した。そして、基板の第二の面6b側に、液体供給口のパターニングマスクとなる熱酸化膜(SiO2)10を成膜した。これらの形成は、フォトリソ技術を用いた多層配線技術を使用した(基板用意工程)。
Next, each example related to the second embodiment of the present invention will be described.
[Example 4]
First, as shown in FIG. 5-1 (a), a silicon substrate is prepared as the substrate 6, and a heater element as an energy generating element (not shown) and this element are protected on the first surface 6a of the substrate. A protective film (insulating film) 9 made of SiN was formed. Further, an aluminum sacrificial layer 14 for determining the size of the liquid supply port on the first surface side was formed on the first surface of the substrate. Then, a thermal oxide film (SiO2) 10 serving as a patterning mask for the liquid supply port was formed on the second surface 6b side of the substrate. These formations used a multi-layer wiring technology using photolithography technology (board preparation process).

次に、図5−1(b)に示すように、基板6の第一の面上に、マスク材(商品名:HIMAL、日立化成製)15を形成した。そして、図5−1(c)に示すように、マスク材15と、アルミ犠牲層14と、基板6とを貫通する貫通孔16を、YAGレーザーを用いて形成した。具体的には、1穴の液体供給口を形成するために、220Pulseのレーザーを照射して貫通孔16を形成した。この際、基板の第二の面に成膜されている熱酸化膜10に、第二の面側の液体供給口の位置を決める開口を、レーザーでくり貫くことによって、パターニングした。 Next, as shown in FIG. 5-1 (b), a mask material (trade name: HIMAL, manufactured by Hitachi Chemical) 15 was formed on the first surface of the substrate 6. Then, as shown in FIG. 5-1 (c), a through hole 16 penetrating the mask material 15, the aluminum sacrificial layer 14, and the substrate 6 was formed by using a YAG laser. Specifically, in order to form a one-hole liquid supply port, a 220-Pulse laser was irradiated to form a through hole 16. At this time, the thermal oxide film 10 formed on the second surface of the substrate was patterned by hollowing out an opening for determining the position of the liquid supply port on the second surface side with a laser.

次に、図5−1(d)に示すように、貫通孔16が形成された基板を、83℃に調温された濃度22質量%のTMAH水溶液中に、6時間浸漬して、異方性エッチングを施し、基板を貫通する液体供給口5を複数形成した(液体供給口形成工程)。
各液体供給口5は、第一の方向(紙面に対して垂直な方向)に延在して形成されていた。また、各液体供給口5の(平均)容積は、2.28mmであり、第二の方向における液体供給口の第二の面側の開口幅は360μmであった。形成した液体供給口は、図5−1(d)に示すように、第一の面側の開口幅が最小となっており、その第一の面側の開口幅は120μmであった。続いて、図5−1(e)に示すように、不要となったマスク材15を、専用の除去液(キシレン)に、所定の時間浸漬して除去した。
Next, as shown in FIG. 5-1 (d), the substrate on which the through holes 16 were formed was immersed in a TMAH aqueous solution having a concentration of 22% by mass adjusted to 83 ° C. for 6 hours, and the mixture was different. Sexual etching was performed to form a plurality of liquid supply ports 5 penetrating the substrate (liquid supply port forming step).
Each liquid supply port 5 was formed so as to extend in the first direction (direction perpendicular to the paper surface). The (average) volume of each liquid supply port 5 was 2.28 mm 3 , and the opening width of the liquid supply port 5 on the second surface side in the second direction was 360 μm. As shown in FIG. 5-1 (d), the formed liquid supply port had the minimum opening width on the first surface side, and the opening width on the first surface side was 120 μm. Subsequently, as shown in FIG. 5-1 (e), the unnecessary mask material 15 was removed by immersing it in a special removing liquid (xylene) for a predetermined time.

次に、図5−1(f)に示すように、基板6の第一の面6a上に、基材(PET)13b及び粘着層(アクリル)13aの二層構成からなる剥離可能なテープ13を貼り付けた(被覆工程)。このテープ13は、PVA水溶液の乾燥工程後に剥離するため、紫外線照射で粘着強度を下げるUV剥離タイプのテープを選択した。 Next, as shown in FIG. 5-1 (f), a peelable tape 13 having a two-layer structure of a base material (PET) 13b and an adhesive layer (acrylic) 13a on the first surface 6a of the substrate 6. Was pasted (coating process). Since this tape 13 is peeled off after the drying step of the PVA aqueous solution, a UV peeling type tape whose adhesive strength is lowered by ultraviolet irradiation was selected.

続いて、図5−1(g)及び(h)に示すように、液体供給口5の幅よりも細い、内径φ(直径)70μmのディスペンスノズル17を液体供給口内に刺し込み、液体供給口内にPVA水溶液を注入した。その際、液体供給口の第一の面側の開口部と、ディスペンスノズルの先端との間の距離を40μmに設定し、PVA水溶液の注入を行った。当該PVA水溶液として、上述した実施例1で用いたPVA水溶液と同様のPVA水溶液を用いた。実施例4では、各液体供給口の容積2.28mmに対して、0.47mgのPVA水溶液を注入し、液体供給口の容積に対して12%の充填量とした。 Subsequently, as shown in FIGS. 5-1 (g) and 5-1 (h), a dispense nozzle 17 having an inner diameter of 70 μm, which is narrower than the width of the liquid supply port 5, is inserted into the liquid supply port to enter the liquid supply port. Was injected with an aqueous PVA solution. At that time, the distance between the opening on the first surface side of the liquid supply port and the tip of the dispense nozzle was set to 40 μm, and the PVA aqueous solution was injected. As the PVA aqueous solution, the same PVA aqueous solution as the PVA aqueous solution used in Example 1 described above was used. In Example 4, 0.47 mg of a PVA aqueous solution was injected into a volume of 2.28 mm 3 of each liquid supply port, and the filling amount was 12% with respect to the volume of the liquid supply port.

次に、図5−2(i)に示すように、液体供給口内にPVA水溶液を注入した基板を、温度:120℃、乾燥時間:300秒で、ホットプレートを用いて乾燥させ、所望の位置にPVA層12を形成した。当該PVA層12は、ウェハ面内で均一に乾燥されており、乾燥ムラは生じなかった(乾燥工程)。なお、上述した第二の方向における液体供給口の中心付近のPVA層の厚みは、25.0μmであった。このように、実施例4では、液体供給口の所望の位置に安定してPVA層を形成することができた。 Next, as shown in FIG. 5-2 (i), the substrate in which the PVA aqueous solution was injected into the liquid supply port was dried using a hot plate at a temperature of 120 ° C. and a drying time of 300 seconds, and at a desired position. A PVA layer 12 was formed on the surface. The PVA layer 12 was uniformly dried in the wafer surface, and no uneven drying occurred (drying step). The thickness of the PVA layer near the center of the liquid supply port in the second direction described above was 25.0 μm. As described above, in Example 4, the PVA layer could be stably formed at a desired position of the liquid supply port.

次に、図5−2(j)に示すように、窒素雰囲気中で、テープ上から200mJの紫外線を照射した後、テープを基板の第一の面6a上から剥離をした(テープ除去工程)。この際、PVA層の乾燥ムラに起因する機械的強度を上述した評価方法を用いて、評価した。評価結果を表2に示す。 Next, as shown in FIG. 5-2 (j), after irradiating the tape with ultraviolet rays of 200 mJ in a nitrogen atmosphere, the tape was peeled off from the first surface 6a of the substrate (tape removing step). .. At this time, the mechanical strength caused by the uneven drying of the PVA layer was evaluated using the evaluation method described above. The evaluation results are shown in Table 2.

続いて、図5−2(k)に示すように、基板の第一の面6a上に、流路形成用の型材18を、感光性材料(商品名:ODUR1010A、東京応化製)を用いて、フォトリソ技術により形成した。液体供給口5の第一の面側の開口部を塞ぐように形成されたPVA層12により、液体供給口内に型材18が垂れ込むことはなかった。また、型材18の形成時に現像液として有機溶剤(商品名:MP5050、林純薬工業株式会社製)を用いたが、上述したように、PVA層12は耐溶剤性を有するため、PVA層が溶解することはなかった。 Subsequently, as shown in FIG. 5-2 (k), a mold material 18 for forming a flow path is placed on the first surface 6a of the substrate by using a photosensitive material (trade name: ODUR1010A, manufactured by Tokyo Ohka). , Formed by photolithography technology. The PVA layer 12 formed so as to close the opening on the first surface side of the liquid supply port 5 prevented the mold material 18 from dripping into the liquid supply port. Further, an organic solvent (trade name: MP5050, manufactured by Hayashi Junyaku Kogyo Co., Ltd.) was used as a developing solution when forming the mold material 18, but as described above, the PVA layer 12 has solvent resistance, so that the PVA layer is formed. It did not dissolve.

次に、図5−2(l)に示すように、型材18上にノズル層形成用材料(商品名:CR2.0、株式会社アデカ製)19を任意の厚みで塗布した。続いて、図5−2(m)に示すように、フォトリソ技術により露光現像を行い、吐出口3を形成した。そして、図5−2(n)に示すように、不要となったPVA層12を、所定の時間(60分)、水に浸漬させて、除去し、得られた基板を乾燥した(PVA層除去工程)。 Next, as shown in FIG. 5-2 (l), a nozzle layer forming material (trade name: CR2.0, manufactured by ADEKA CORPORATION) 19 was applied onto the mold material 18 to an arbitrary thickness. Subsequently, as shown in FIG. 5-2 (m), exposure development was performed by a photolithography technique to form a discharge port 3. Then, as shown in FIG. 5-2 (n), the unnecessary PVA layer 12 was immersed in water for a predetermined time (60 minutes) to remove it, and the obtained substrate was dried (PVA layer). Removal process).

続いて、図5−2(o)に示すように、得られた基板を専用の除去液(商品名:ラックリーン)に所定の時間浸漬し、不要となった型材18を除去した(ノズル層形成工程)。続いて、得られた基板に、支持部材を貼り合わせ、液体吐出ヘッドを得た。得られた液体吐出ヘッドは、液体供給口壁の幅を狭くすることなく、チップシュリンクが達成できるものであった。 Subsequently, as shown in FIG. 5-2 (o), the obtained substrate was immersed in a special removing liquid (trade name: Lucclean) for a predetermined time to remove the unnecessary mold material 18 (nozzle layer). Formation process). Subsequently, a support member was attached to the obtained substrate to obtain a liquid discharge head. In the obtained liquid discharge head, chip shrink can be achieved without narrowing the width of the liquid supply port wall.

[実施例5〜7]
以下の点を変更した以外は実施例4と同様にして液体吐出ヘッドを作製し、評価を行った。即ち、実施例5〜7において、各液体供給口(1孔)の容積2.28mmに対するPVA水溶液の注入量をそれぞれ0.80mg、1.07mg及び0.70mgへと変更し、厚さ45.0μm、60.0μm及び30.0μmのPVA層を形成した。なお、実施例5〜7における各液体供給口の容積に対するPVA水溶液の充填量はそれぞれ21%、29%及び15%であった。乾燥後、得られたPVA層はいずれの実施例においても、欠落や乾燥ムラ等が生じておらず、これらの実施例において所望の位置に安定してPVA層を形成することができた。従って、得られた液体吐出ヘッドは、液体供給口壁の幅を狭くすることなく、チップシュリンクが達成できるものであった。
[Examples 5 to 7]
A liquid discharge head was produced and evaluated in the same manner as in Example 4 except that the following points were changed. That is, in Examples 5 to 7, the injection amounts of the PVA aqueous solution for the volume of 2.28 mm 3 of each liquid supply port (1 hole) were changed to 0.80 mg, 1.07 mg and 0.70 mg, respectively, and the thickness was 45. PVA layers of 0.0 μm, 60.0 μm and 30.0 μm were formed. The filling amounts of the PVA aqueous solution with respect to the volume of each liquid supply port in Examples 5 to 7 were 21%, 29%, and 15%, respectively. After drying, the obtained PVA layer was not chipped or unevenly dried in any of the examples, and the PVA layer could be stably formed at a desired position in these examples. Therefore, in the obtained liquid discharge head, chip shrink can be achieved without narrowing the width of the liquid supply port wall.

[比較例3〜4]
以下の点を変更した以外は実施例4と同様にして液体吐出ヘッドを作製し、評価を行った。即ち、比較例3及び4において、各液体供給口の容積2.28mm3に対するPVA水溶液の注入量をそれぞれ1.81mg及び2.43mgに変更し、厚さ100.0μm及び130.0μmのPVA層を形成した。なお、比較例3及び4における、液体供給口の容積に対するPVA水溶液の充填量はそれぞれ、49%及び60%であった。これらの比較例では、PVA層の乾燥時に水分が抜ける方向となる液体供給口の第二の面側の開口側に偏って乾燥ムラが生じた。このため、形成したPVA層は、液体供給口の中心付近の膜厚が薄くなったり、穴が開いたりした。
[Comparative Examples 3 to 4]
A liquid discharge head was produced and evaluated in the same manner as in Example 4 except that the following points were changed. That is, in Comparative Examples 3 and 4, the injection amount of the PVA aqueous solution for the volume of 2.28 mm 3 of each liquid supply port was changed to 1.81 mg and 2.43 mg, respectively, and the PVA layers having thicknesses of 100.0 μm and 130.0 μm were changed. Was formed. The filling amounts of the PVA aqueous solution with respect to the volume of the liquid supply port in Comparative Examples 3 and 4 were 49% and 60%, respectively. In these comparative examples, uneven drying occurred unevenly toward the opening side on the second surface side of the liquid supply port, which is the direction in which moisture escapes when the PVA layer is dried. For this reason, the formed PVA layer has a thin film thickness near the center of the liquid supply port and has holes.

各例における結果を下記表2に示す。なお、上記実施例4〜7及び比較例3及び4では、PVA水溶液を液体供給口内に連続吐出しても、PVA析出によるディスペンスノズルの詰まりは生じず、注入開始から終了まで安定してPVA水溶液の吐出が可能であった。 The results for each example are shown in Table 2 below. In Examples 4 to 7 and Comparative Examples 3 and 4, even if the PVA aqueous solution is continuously discharged into the liquid supply port, the dispense nozzle is not clogged due to PVA precipitation, and the PVA aqueous solution is stable from the start to the end of the injection. Was able to be discharged.

1 ノズル層
2 素子基板
3 吐出口
4 エネルギー発生素子
5 液体供給口
6 基板
6a 第一の面
6b 第二の面
7 液体吐出ヘッド
11 充填剤(PVA水溶液)
12 充填剤層(PVA層)
13 テープ
17 ディスペンスノズル
1 Nozzle layer 2 Element substrate 3 Discharge port 4 Energy generating element 5 Liquid supply port 6 Substrate 6a First surface 6b Second surface 7 Liquid discharge head 11 Filler (PVA aqueous solution)
12 Filler layer (PVA layer)
13 Tape 17 Dispens nozzle

Claims (9)

液体を吐出する吐出口を有するノズル層と、
該吐出口から液体を吐出するためのエネルギー発生素子と、該吐出口に液体を供給する液体供給口とを有する素子基板と、
を有する液体吐出ヘッドを製造する方法であって、
第一の面にエネルギー発生素子が配された基板に、該基板の第一の面および該第一の面に対向する第二の面を貫通する前記液体供給口を形成する工程と、
前記液体供給口の前記第一の面側の開口部をテープで覆う工程と、
前記第二の面側からディスペンスノズルを前記液体供給口内に挿し込み、PVA水溶液を該ディスペンスノズルから該液体供給口内に注入して、少なくとも該液体供給口の第一の面側の開口部を覆うPVA層を形成するPVA層形成工程と、
前記テープを除去する工程と、
前記PVA層が形成された基板の前記第一の面上に、前記ノズル層を形成する工程と、
前記PVA層を除去する工程と、
を有し、
以下の条件(1)及び(2)のいずれか一方または両方の条件を満たす、ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法:
(1)前記PVA水溶液のPVA濃度が、18質量%以上、30質量%以下であり、該PVA水溶液に用いたPVAの重合度が、200以上、400以下である、
(2)前記液体供給口が前記液体吐出ヘッドの吐出口列の方向に延在して形成されており、該吐出口列の方向に垂直でかつ基板面に対して平行な方向における前記PVA層の該液体供給口の中央部での厚みが、15μm以上、60μm以下である。
A nozzle layer having a discharge port for discharging liquid and
An element substrate having an energy generating element for discharging a liquid from the discharge port and a liquid supply port for supplying the liquid to the discharge port.
It is a method of manufacturing a liquid discharge head having
A step of forming the liquid supply port penetrating the first surface of the substrate and the second surface facing the first surface on the substrate on which the energy generating element is arranged on the first surface.
A step of covering the opening on the first surface side of the liquid supply port with tape, and
A dispense nozzle is inserted into the liquid supply port from the second surface side, and a PVA aqueous solution is injected into the liquid supply port from the dispense nozzle to cover at least the opening on the first surface side of the liquid supply port. The PVA layer forming step of forming the PVA layer and
The step of removing the tape and
A step of forming the nozzle layer on the first surface of the substrate on which the PVA layer is formed, and
The step of removing the PVA layer and
Have,
A method for manufacturing a liquid discharge head, which satisfies any one or both of the following conditions (1) and (2):
(1) The PVA concentration of the PVA aqueous solution is 18% by mass or more and 30% by mass or less, and the degree of polymerization of PVA used in the PVA aqueous solution is 200 or more and 400 or less.
(2) The PVA layer is formed so that the liquid supply port extends in the direction of the discharge port row of the liquid discharge head, and is perpendicular to the direction of the discharge port row and parallel to the substrate surface. The thickness of the liquid supply port at the center is 15 μm or more and 60 μm or less.
前記条件(1)を満たす、請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing a liquid discharge head according to claim 1, which satisfies the condition (1). 前記条件(2)を満たす、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing a liquid discharge head according to claim 1 or 2, which satisfies the condition (2). 前記PVA層形成工程が、前記液体供給口内に注入されたPVA水溶液を乾燥する工程を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing a liquid discharge head according to any one of claims 1 to 3, wherein the PVA layer forming step includes a step of drying the PVA aqueous solution injected into the liquid supply port. 前記PVA層形成工程において、前記液体供給口内に注入される前記PVA水溶液の量が、該液体供給口の容積の50%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The liquid discharge according to any one of claims 1 to 4, wherein in the PVA layer forming step, the amount of the PVA aqueous solution injected into the liquid supply port is 50% or less of the volume of the liquid supply port. How to manufacture the head. 前記PVA水溶液を前記液体供給口内に注入する際の、前記ディスペンスノズルの先端と、前記液体供給口の第一の面側の開口部との間の距離が、10μm以上、400μm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 Claimed that the distance between the tip of the dispense nozzle and the opening on the first surface side of the liquid supply port when the PVA aqueous solution is injected into the liquid supply port is 10 μm or more and 400 μm or less. Item 8. The method for manufacturing a liquid discharge head according to any one of Items 1 to 5. 前記吐出口列の方向に垂直でかつ基板面に対して平行な方向における前記液体供給口の第二の面側の開口幅が、360μm以上、730μm以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 Any of claims 1 to 6, wherein the opening width on the second surface side of the liquid supply port in a direction perpendicular to the direction of the discharge port row and parallel to the substrate surface is 360 μm or more and 730 μm or less. The method for manufacturing a liquid discharge head according to item 1. 前記PVA水溶液の23℃における粘度が、1Pa・s以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing a liquid discharge head according to any one of claims 1 to 7, wherein the viscosity of the PVA aqueous solution at 23 ° C. is 1 Pa · s or less. 前記PVA水溶液に用いたPVAのケン化度が、80mol%以上である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
The method for producing a liquid discharge head according to any one of claims 1 to 8, wherein the degree of saponification of PVA used in the PVA aqueous solution is 80 mol% or more.
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