JP2024025948A - 液体吐出チップの製造方法および液体吐出チップ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化しても流路間のシール性を確保可能な技術を提供する。【解決手段】複数の液体を吐出可能な吐出手段と、前記吐出手段に供給する複数の液体を個別に貯留する流路と、を備えた液体吐出チップの製造方法であって、一方の面に前記吐出手段が設けられ、他方の面に前記流路を形成するための溝および突起が形成された基板を装填した型に、溶融樹脂を充填して硬化することで前記突起上に前記溶融樹脂による樹脂部材を形成して、隣接する前記流路内の空間を隔てる隔壁を形成するようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、インクジェット方式によりインクを吐出可能な記録ヘッドなどとして広く適用可能な液体吐出ヘッドに用いられる液体吐出チップの製造方法に関する。

液体吐出ヘッドは、例えば、吐出圧力発生素子、流路、液体を吐出する吐出口などが形成された液体吐出チップと、液体吐出チップに液体を供給する供給路を備えた支持部材とを備えている。特許文献１には、支持部材から供給されたインクを貯留する流路と、当該流路に貯留されたインクを吐出口へ導く流路とを備えた液体吐出チップを、複数のプレートを積層接着して構成する技術が開示されている。

特開２００８‐２４６７１５号公報

ところで、シリアルスキャン方式の記録装置などでは、インクを吐出する記録ヘッドを往復移動させるため、消費電力を抑制するために記録ヘッドの小型化が求められる。しかしながら、特許文献１に開示の技術では、記録ヘッドの小型化によって、その構成の微細化が進むと、液体吐出チップではインクの種類ごとに設けられた流路の間隔が狭くなる。これにより、隣接する流路間の接着部分は狭くなり、流路間のシール性が失われてインクが混色する虞があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化しても流路間のシール性を確保可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、複数の液体を吐出可能な吐出手段と、前記吐出手段に供給する複数の液体を個別に貯留する流路と、を備えた液体吐出チップの製造方法であって、一方の面に前記吐出手段が設けられ、他方の面に前記流路を形成するための溝および突起が形成された基板を装填した型に、溶融樹脂を充填して硬化することで前記突起上に前記溶融樹脂による樹脂部材を形成して、隣接する前記流路内の空間を隔てる隔壁を形成する、ことを特徴とする。

本発明によれば、小型化しても構成間のシール性を確保することができるようになる。

トランスファー成形を説明する図 液体吐出チップの概略構成図 シリコン基板の概略構成図 トランスファー成形による液体吐出チップの生成を説明する図 トランスファー成形による液体吐出チップの生成を説明する図 エポキシ樹脂組成物の剪断速度に対する粘度変化を示すグラフ 他の実施形態によるシリコン基板の概略構成図 図７のシリコン基板を用いた液体吐出チップの生成を説明する図 シリコン基板の変形例の概略構成図 図９のシリコン基板を用いた液体吐出チップの生成を説明する図

以下、添付の図面を参照しながら、液体吐出チップの製造方法の実施形態の一例を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせのすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。また、実施形態に記載されている構成要素の位置、形状などはあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
まず、図１乃至図５を参照しながら、第１実施形態による液体吐出チップの製造方法について説明する。

（成形方法）
本実施形態では、支持部材とともに液体吐出ヘッドを構成する液体吐出チップは、トランスファー成形法により作製する。トランスファー成形法は、型の中に基板を配置し、ゲートから溶融した樹脂を流し込んで、基板上に当該樹脂による部材が形成された成形物を得る成形方法である。つまり、トランスファー成形法は、樹脂の溶融、溶融樹脂の充填、および溶融樹脂の硬化を、型において実行する成形方法である。トランスファー成形法は、半導体素子の封止（パッケージ）に用いられることが多い。トランスファー成形法に用いる樹脂には、半導体素子との密着性、熱膨張による剥離防止性、湿度の浸透防止性などの性能が求められる。こうした性能を備えた樹脂として、例えば、密着性の高いエポキシ樹脂、硬化剤、熱膨張率の小さい球状シリカなどの無機充填剤、および硬化促進剤などからなるエポキシ樹脂組成物が市販されている。

エポキシ樹脂組成物は、加熱すると溶融して液体状態になる。また、エポキシ樹脂組成物は、１６０℃から１８０℃程度の温度では、溶融に続き、分子が架橋結合するゲル化により粘度が上がり始め、硬化が進む。従って、トランスファー成形法では、溶融したエポキシ樹脂組成物を、ゲル化が始まる前に、成形物を成形する型となる空隙部（以下、「キャビティ部」とも称する。）に充填する。充填後には、所定の硬化条件（例えば、成形時の温度、数十秒から数分間（キュアタイム））でエポキシ樹脂組成物を硬化させる。その後、型から成形物を取り出し、所定の後硬化条件（例えば、成形時の温度、数時間）でエポキシ樹脂組成物を後硬化（アフターキュア）させる。

熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、フェノール樹脂などは溶融粘度が低く、微細形状を再現することが可能である一方、成形した樹脂が型に貼り付いてしまうことがある。このため、こうした樹脂を用いた場合には、成形物の成形後には、型に貼り付いた樹脂を型から剥離させるクリーニングが必要であった。近年、こうしたクリーニングにおける負担を軽減するために、成形した樹脂の貼り付きが少なく、高耐熱性、薄膜であっても高強度を実現するフッ素系の樹脂フィルムをトランスファー成形法に用いる技術が知られている。この技術では、型の成形面（溶融樹脂と接触する面）にフッ素系の樹脂フィルムを装着することとなる。なお、こうした樹脂フィルムを装着することで、型に形成された隙間などへの溶融樹脂の流れ込みを防止することが可能となるなど、型の形状の自由度が広がり、半導体素子に開口部などの封止を行わない領域を設けながらパッケージすることも可能となる。

ここで、図１を参照しながら、半導体素子に開口部を設けながらパッケージするトランスファー成形法の処理手順について説明する。図１は、半導体素子に開口部を設けながらパッケージするトランスファー成形法の処理手順について説明する図である。図１（ａ）は、上型および下型の締結前であって、半導体素子（以下、単に「素子」とも称する。）と、樹脂タブレットを装填した状態を示す図である。図１（ｂ）は、上型および下型を連結した状態を示す図である。図１（ｃ）は、溶融した樹脂をキャビティ部に充填した状態を示す図である。図１（ｄ）は、半導体素子に開口部を設けながらパッケージした成形物を示す図である。

まず、成形物Ｍを生成する型１００を構成する上型１０２および下型１０４に対して、それぞれの成形面側にフッ素系樹脂あるいはＰＥＴ系樹脂からなるフィルム１０６を装着する（図１（ａ）参照）。上型１０２の成形面は、下型１０４と対向する面１０２ａであり、例えば、面１０２ａの全面にフィルム１０６が装着される。また、下型１０４の成形面は、上型１０２と対向する面１０４ａであり、例えば、面１０４ａの全面にフィルム１０６が装着される。上型１０２には、下型１０４に向かって押圧可能なインサート型１０８が設けられている。

フィルム１０６は、その厚さが、例えば、５～５０μｍとなっている。フィルム１０６は、例えば、真空吸着手段（不図示）により、上型１０２、下型１０４に装着される。こうして装着されたフィルム１０６は、成形時に、樹脂が型にこびりつくことを防止するとともに、上型１０２とインサート型１０８との隙間への溶融樹脂の侵入を防止して、インサート型１０８の上型１０２への固着を防止する。

フィルム１０６の装着が完了すると、次に、セット部１１０に基板１１２と半導体素子１１４とを装填するとともに、プランジャ１１６に封止用樹脂材料からなるタブレット１１８を装填する（図１（ａ）参照）。セット部１１０は、上型１０２と下型１０４とが締結した際に、型１００の内部に形成されたキャビティ部１２０内に位置するよう、下型１０４に形成されている。プランジャ１１６は、下型１０４に形成され、装填されたタブレット１１８を加熱して溶融可能な構成となっている。また、プランジャ１１６は、溶融状態の樹脂を加圧可能な構成となっている。本実施形態では、プランジャ１１６とともに、上型１０２および下型１０４も加熱可能な構成となっている。このため、プランジャ１１６において加圧された溶融樹脂は、その温度を維持しつつ、キャビティ部１２０内に充填可能な構成となっている。タブレット１１８は、スプルー１２４（後述する）の体積などを考慮して、成形物Ｍにおける樹脂成形部１２６（図１（ｄ）参照）の体積、つまり、キャビティ部１２０の体積に対応した大きさとされる。

そして、上型１０２と下型１０４とを締結する（図１（ｂ）参照）。これにより、上型１０２と下型１０４とにより、キャビティ部１２０と、キャビティ部１２０への溶融状態の樹脂の流入口となるゲート部１２２と、溶融状態の樹脂が貯留されるスプルー１２４とが形成される。なお、上型１０２と下型１０４とは、その締結面（面１０２ａ、面１０４ａ）に溝（不図示）が形成されており、この溝は、例えば、キャビティ部１２０と型１００の外部とを連通している。これにより、成形時に発生するガスおよび水分などをキャビティ部１２０から型１００の外部に排出することができる。

上型１０２と下型１０４とを締結すると、次に、インサート型１０８によりセット部１１０にセットされた半導体素子１１４を押圧する。これにより、インサート型１０８は、フィルム１０６を介して半導体素子１１４の表面１１４ａの所定領域に密着した状態となる。なお、図１を用いた説明では、上型１０２においてインサート型１０８を図中の上下方向に移動可能な構成とし、インサート型１０８を移動させて半導体素子１１４を押圧する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、基板１１２および半導体素子１１４の厚みのばらつきを抑制することで、インサート型１０８を上型１０２に一体的に形成し、フィルム１０６の弾性によって半導体素子１１４を破壊せずに加圧する構成としてもよい。

その後、上型１０２、下型１０４、およびプランジャ１１６の温度を、例えば、１８０℃まで昇温してプランジャ１１６内の樹脂（タブレット１１８）を溶融する。そして、プランジャ１１６により、溶融樹脂１１８´を５ＭＰａ程度で加圧して、１０秒程度の時間をかけて、溶融樹脂１１８´をスプルー１２４、ゲート部１２２を介してキャビティ部１２０に流入させる（図１（ｃ）参照）。なお、キャビティ部１２０への溶融樹脂１１８´の充填率および充填速度の促進のため、および成形欠陥の要因となるガスおよび水分の排出のために、予めキャビティ部１２０内を減圧するようにしてもよい。

キャビティ部１２０内への溶融樹脂１１８´の充填が完了すると、次に、上型１０２、下型１０４、およびプランジャ１１６を１８０℃に維持したまま、所定時間（キュアタイム）、例えば、１００秒程度経過させ、溶融樹脂１１８´を硬化させる。その後、上型１０２と下型１０４との締結を解除し、キャビティ部１２０内に形成された成形物Ｍを取り出す。このとき、ゲート部１２２周辺や、ガスや水分を排出するための溝などに残留する樹脂（硬化した溶融樹脂１１８´）を除去する。こうして生成された成形物Ｍでは、底面に基板１１２が位置し、基板１１２および半導体素子１１４の側面から表面１１４ａにかけて樹脂成形部１２６が形成され、樹脂成形部１２６の開口部１２８から半導体素子１１４の表面１１４ａが露出している。成形物Ｍは、その後、必要に応じて、例えば、成形温度である１８０℃程度の温度で、数時間かけて後硬化を行うこととなる。

（液体吐出チップの構成）
次に、本実施形態において、トランスファー成形法で生成する液体吐出チップについて説明する。液体吐出チップは、異なる複数の種類の液体を吐出可能な構成となっている。図２は、液体吐出チップの概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩｃ－ＩＩｃ線断面における斜視図、（ｄ）は裏面流路に液体を供給する流路が形成された支持部材が接続された状態を示す断面斜視図である。なお、図２（ｄ）は、図２（ｃ）と上下逆転して示されている。図３は、液体吐出チップを構成するシリコン基板の概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩＩｃ－ＩＩＩｃ線断面における斜視図である。

支持部材２２４（後述する）と接合されて液体吐出ヘッドを構成する液体吐出チップ２００は、吐出口形成層２１２と、シリコン基板２０４と、配線基板２０６と、樹脂部材２０８とを備えている。

吐出口形成層２１２は、液体を吐出する吐出口２０２と、吐出口２０２に液体を導く流路（不図示）とを備えている。また、シリコン基板２０４は、一方の面に、吐出口２０２から液体を吐出するためのエネルギーを発生する吐出圧力発生素子（不図示）が設けられている、そして、シリコン基板２０４は、この一方の面に、吐出口形成層２１２が設けられる。このとき、吐出圧力発生素子は、吐出口形成層２１２に設けられた吐出口２０２と対応する位置に設けられている。シリコン基板２０４は、一方の面と対向する他方の面において、裏面流路２１０（後述する）を形成するための溝２２８および突起２２０（後述する）が形成されている。さらに、シリコン基板２０４は、溝２２８の底面において、一方の面まで貫通して形成される供給口２１４を備えている（後述する）。

配線基板２０６は、シリコン基板２０４の一方の面において形成された端子と、フリップチップなどの手法によって電気的に接続されている。なお、図示は省略するが、シリコン基板２０４の一方の面には、吐出圧力発生素子を駆動するための駆動回路や種々の配線および端子が設けられている。シリコン基板２０４の作成方法については、公知の種々の技術を用いることができる。本実施形態では、配線基板２０６、吐出口形成層２１２、およびシリコン基板２０４の一方の面に設けられた吐出圧力発生素子およびその駆動回路などが、液体を吐出するための吐出手段として機能している。

液体吐出チップ２００は、吐出口形成層２１２および配線基板２０６が取り付けられたシリコン基板２０４に対して、トランスファー成形法によって樹脂部材２０８が接合されて生成される。液体吐出チップ２００の一方の面（以下、「表面」と適宜に称する。）では、吐出口形成層２１２において液体の種類ごとに複数の吐出口２０２が配列して形成された吐出口列２１１が露出しており、その周りを樹脂部材２０８が覆っている。これに対して、液体吐出チップ２００の他方の面（以下、「裏面」と適宜に称する。）には、シリコン基板２０４に形成された溝２２８の底面のみが露出した状態で、その他の領域を樹脂部材２０８が覆っている。この裏面において、溝２２８の底面が露出して凹んだ部分が、吐出口２０２に供給する液体をその種類ごとに個別に貯留する裏面流路２１０となる。本実施形態では、裏面流路２１０は、液体の種類に対応して３つ形成されている。シリコン基板２０４では、裏面流路２１０の底面２１６を形成する位置に、吐出口形成層２１２へ裏面流路２１０に貯留された液体を供給するための供給口２１４が位置している。

隣接する裏面流路２１０内の空間を隔てる隔壁２１８は、シリコン基板２０４の他方の面に形成された突起上（突起２２０上）に樹脂部材２０８が形成されて、構成されている。なお、「裏面流路２１０内の空間」とは、裏面流路２１０において液体を貯留可能な空間を意味する。ここで、シリコン基板２０４の他方の面には、ボッシュプロセスなどのエッチング処理により、シリコン基板２０４の延在方向に沿って溝２２８が形成されている。隣接する溝２２８内の空間は突起２２０により隔てられている。溝２２８は、例えば、深さＤ１が０．４ｍｍ、幅Ｗ５が０．６ｍｍとなっている。また、突起２２０は、例えば、高さＨ２が０．４ｍｍ、幅Ｗ４が０．２ｍｍとなっている。そして、突起２２０と樹脂部材２０８とにより構成される隔壁２１８については、例えば、裏面での幅Ｗ１が０．３５ｍｍ、高さＨ１が１．２ｍｍ、底面幅Ｗ２が０．５ｍｍとなっている。また、裏面流路２１０は、液体吐出チップ２００の延在方向の長さＬ１が５０ｍｍ、幅Ｗ３が０．８ｍｍとなっている。

供給口２１４は、例えば、０．１ｍｍ角の貫通孔であり、裏面流路２１０と吐出口形成層２１２と連通し、裏面流路２１０における液体を吐出口形成層２１２の吐出口２０２に導く。液体吐出チップ２００の裏面には、支持部材２２４が接合され、支持部材２２４を介して液体吐出チップ２００にタンク（不図示）が接続される。支持部材２２４には、タンクからの液体を裏面流路２１０へ供給する共通流路２２６が形成されている。

（トランスファー成形法を用いた液体吐出チップの生成手順）
次に、トランスファー成形法による液体吐出チップ２００の生成手順について説明する。図４および図５は、トランスファー成形法により液体吐出チップ２００を生成する処理手順を説明する図である。なお、図４および図５では、図１を用いた説明における型１００の各構成と対応する構成については、同じ符号を用いている。図４（ａ）は、液体吐出チップ２００を生成するための準備状態を示す図である。図４（ｂ）は、上型１０２および下型１０４を締結した状態を示す図である。図４（ｃ）は、インサート型１０８によりシリコン基板２０４を押圧した状態を示す図である。図４（ｄ）は、キャビティ部１２０に溶融樹脂を流し込んだ状態を示す図である。図５（ａ）は、図４（ｂ）のＶａ－Ｖａ線断面図であり、図５（ｂ）は、図４（ｃ）のＶｂ－ＶＩｂ線断面図であり、図５（ｃ）は、図４（ｄ）のＶｃ－Ｖｃ線断面図である。

トランスファー成形法を用いた液体吐出チップ２００の生成では、まず、フィルム１０６を装着した下型１０４のセット部１１０に、配線基板２０６と吐出口形成層２１２とが取り付けられたシリコン基板２０４を装填する（図４（ａ）参照）。シリコン基板２０４は、セット部１１０において、例えば、±０．０２ｍｍ以下の精度で位置決めされて装填される。フィルム１０６としては、例えば、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂により形成され、その厚さは、例えば、０．０５ｍｍとする。ＥＴＦＥ樹脂は、フッ素系樹脂の一種であって、溶融樹脂１１８´の硬化後のこびりつきの発生を抑制可能であり、かつ、破断に至る伸び率が５００％以上と大きく、インサート型１０８の押圧時の伸びによる破断が生じ難い。

なお、インサート型１０８は、インサート型１０８ａとインサート型１０８ｂとを備えている。インサート型１０８ａは、セット部１１０に装填されたシリコン基板２０４を押圧可能に配置されている。また、インサート型１０８ｂは、セット部１１０に装填された配線基板２０６を押圧可能に配置されている。インサート型１０８ａおよびインサート型１０８ｂは、個別に対象を押圧することが可能となっている。なお、上型１０２にも、フィルム１０６が装着されている。また、図示は省略したが、プランジャ１１６に、エポキシ樹脂組成物からなるタブレット１１８が装填されている。本実施形態では、エポキシ樹脂組成物として、パナソニック株式会社製のＣＶ－８７１０Ｕを用いた。

次に、上型１０２と下型１０４とを締結する（図４（ｂ）、図５（ａ）参照）。これにより、ゲート部１２２、スプルー１２４、およびキャビティ部１２０が形成される。このとき、シリコン基板２０４における各溝２２８と対向する位置に、インサート型１０８ａが位置している。なお、本実施形態では、インサート型１０８ａは、溝２２８に対応する位置異に３つ形成されている（図５（ａ）参照）。また、インサート型１０８ａは、個別に押圧することができる構成となっている。

インサート型１０８ａは、例えば、ハイス鋼により形成され、その表面には、窒化処理などの耐摩耗に対応する硬化処理や研磨処理がなされている。インサート型１０８ａは、例えば、その長さＬ３が５０ｍｍ、幅Ｗ６が０．４ｍｍとなっており、所定位置から先端に向かって徐々にその幅が小さくなり、先端の幅Ｗ７が０．２ｍｍ、抜き角が３．５度のテーパ形状となっている。インサート型１０８ａの先端は、Ｒ面取りされている。

上型１０２と下型１０４とを締結すると、次に、インサート型１０８ａによりシリコン基板２０４の溝２２８の底面を押圧するとともに、インサート型１０８ｂにより配線基板２０６を押圧する。このように、本実施形態では、インサート型１０８ａが、溝２２８の底面を押圧する押圧部として機能している。なお、インサート型１０８による押圧については、例えば、溶融樹脂を硬化するまで維持される。ここで、インサート型１０８ａの先端はＲ面取りされているため、溝２２８の底面を押圧する際にフィルム１０６は破損され難くなっている。なお、フィルム１０６は、インサート型１０８ａの押圧の際の移動によって伸張して薄くなるが、その量は、フィルム１０６の装着時に上型１０２に対するインサート型１０８ａの相対突き出し位置によってある程度調整できる。つまり、フィルム１０６が薄くなりすぎて、インサート型１０８ａの押圧時にフィルム１０６の破損が生じないように、上記突き出し位置を調整することとなる。

また、溝２２８の底面において、フィルム１０６を介してインサート型１０８ａに押圧されている領域には、供給口２１４が位置している。このため、溝２２８の底面では、供給口２１４を含む領域が、フィルム１０６によってシーリングされている状態となる。このシーリングされた領域が、裏面流路２１０の底面２１６となる。なお、フィルム１０６は、インサート型１０８ａの押圧によって薄くなることにより弾性変形量が小さくなっている。このため、本工程において供給口２１４を含む領域シーリングをする際には、フィルム１０６の厚みによって隙間のでき方、つまり、シーリングする領域が変わることに注意が必要である。即ち、目的とする領域を確実にシーリングすることができるように、インサート型１０８ａの押圧時の先端部分の厚みを確保するため、例えば、フィルム１０６装着時のインサート型１０８ａの突き出し位置を調整することとなる。

インサート型１０８ａの押圧によって、吐出口形成層２１２は、シリコン基板２０４を介して、吐出口２０２が形成された所定の領域が下型１０４の装着されたフィルム１０６に密着した状態となる。つまり、当該押圧によって、吐出口形成層２１２の吐出口２０２が形成された所定の領域が、下型１０４に装着されたフィルム１０６によりシーリングされることとなる。また、配線基板２０６は、インサート型１０８ｂの押圧によって、他方の面の一部が上型１０２に装着されたフィルム１０６によりシーリングされ、一方の面が下型１０４に装着されたフィルム１０６によりシーリングされることとなる。

その後、上型１０２、下型１０４、およびプランジャ１１６を１８０℃に加熱してタブレット１１８を溶融し、溶融樹脂１１８´を５ＭＰａで加圧し、１０秒程度の時間をかけてキャビティ部１２０内に溶融樹脂１１８´を充填する（図４（ｄ）、図５（ｃ）参照）。このとき、インサート型１０８の押圧によって、フィルム１０６によってシーリングされている領域には、溶融樹脂１１８´が接触することはない。溶融樹脂１１８´のキャビティ部１２０への充填が完了すると、次に、１８０℃を維持したまま、７０秒程度の時間をかけて溶融樹脂１１８´を硬化させる。その後、上型１０２および下型１０４の締結を解除し、成形物Ｍを取り出す。取り出された成形物Ｍは、必要に応じて、所定の条件で後硬化などの処理を行う。また、上型１０２および下型１０４内には、フィルム１０６を介して樹脂が残存しており、こうした残存樹脂を除去する。

以上において説明したように、本実施形態では、シリコン基板２０４に設けられた突起２２０上に、トランスファー成形により樹脂部材２０８を形成することで、隣接する裏面流路２１０内の空間を隔てる隔壁２１８を形成するようにした。これにより、裏面流路２１０に貯留された液体が、突起と樹脂部材２０８との接合面に侵入したとしても、侵入した液体は、突起２２０を超えなければならず、侵入した液体が容易に隣接する裏面流路２１０に到達することができなくなる。

＜第２実施形態＞
次に、図６乃至図８を参照しながら、第２実施形態による液体吐出チップの製造方法について説明する。なお、以下の説明では、上記した第１実施形態での説明と同一または相当する構成については、第１実施形態で用いた符号と同一の符号を用いることにより、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態では、シリコン基板における溝の幅が、溶融樹脂１１８´のキャビティ部１２０内への充填方向の上流側から下流側に向かって徐々に狭くなるようにした点において、上記第１実施形態と異なっている。換言すると、本実施形態では、シリコン基板の溝内の空間を隔てる突起の幅は、上記充填方向の上流側から下流側に向かって徐々に広くなっている。なお、本明細書において、溶融樹脂の充填方向とは、溶融樹脂をキャビティ部に充填する際に、キャビティ部内に溶融樹脂が流れ込む方向を意味するものとする。

ここで、エポキシ樹脂組成物の粘度について説明する。図６は、トランスファー成形法で用いられるエポキシ樹脂組成物の、剪断速度に対する粘度変化の概念的なグラフである。成形時の、つまり、溶融状態のエポキシ樹脂組成物の粘度は、１～１００Ｐａ・ｓ程度であり、一般的な熱可塑性樹脂の成形時の粘度に比べて２桁以上低い。このため、溶融状態のエポキシ樹脂組成物は、狭隘な部分へも充填され易く、肉薄部など微細な形状を成形することに適している。

また、エポキシ樹脂組成物は、図６に示すように、溶融温度が高いほど粘度は低くなり、剪断速度が速いほど粘度が低くなる特性を示す。なお、溶融温度が高くなると、エポキシ樹脂組成物のゲル化開始までの時間も短くなる。トランスファー成形法では、微細な形状を成形するために、溶融状態のエポキシ樹脂組成物の粘度を低減させる。溶融状態のエポキシ樹脂組成物の粘度を低減させる具体的な方法としては、成形温度を上げること、剪断速度を上げることなどが挙げられる。

成形温度を上げるとゲル化開始までの時間が短くなるため、結果的に、溶融状態のエポキシ樹脂組成物が、ゲル化によって狭隘部などに適正に充填されなくなる虞があり、必ずしも成形温度が高いことが適しているというものでもない。つまり、成形温度は、狭隘部などのエポキシ樹脂組成物が充填される空隙の形状、使用するエポキシ樹脂組成物の種類などに応じて、適切な範囲内の温度に設定される。

一方、剪断速度を上げる方法の１つとして、エポキシ樹脂組成物のキャビティ部への充填圧力を高くすることが挙げられる。しかしながら、この方法では、エポキシ樹脂組成物の充填圧力によって、キャビティ部内に配置される素子がダメージを受ける虞がある。剪断速度を上げる他の方法としては、溶融状態のエポキシ樹脂組成物の流れ込む空隙の断面積を全域に亘って狭くすることが挙げられる。この場合、溶融状態のエポキシ樹脂組成物の流れやすさ（コンダクタンス）が小さくなり、必要量のエポキシ樹脂組成物を流し込もうとすると、充填圧力を上げなければならず、キャビティ部内の素子がダメージを受ける虞が生じる。

そこで、本実施形態では、狭隘な部分について、溶融状態のエポキシ樹脂組成物のキャビティ部内への充填方向の上流側から下流側に向かって、徐々にその断面積を小さくするようにする。これにより、狭隘部では、溶融状態のエポキシ樹脂組成物が充填されるゲート部からの距離に応じて、当該エポキシ樹脂組成物に生じる剪断速度が徐々に上昇して、当該エポキシ樹脂組成物の粘度が下がる。このため、部分的な圧力の上昇はあるが、長く狭隘な部分などに、溶融状態のエポキシ樹脂組成物が充填され易くなる。なお、エポキシ樹脂組成物の硬化は、化学変化による硬化であるため、成形温度、充填圧力などのパラメータは、成形物の形状、その精度などとともに、設計的および実験的に決定することが一般的である。

（液体吐出チップの構成）
図７を参照しながら、本実施形態における液体吐出チップを構成するシリコン基板について説明する。図７は、本実施形態の液体吐出チップを構成するシリコン基板の概略構成図であり、（ａ）は底面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩｂ－ＶＩＩｂ線断面における斜視図である。

本実施形態による液体吐出チップ２００に用いられるシリコン基板７０４は、一方の面に吐出口形成層２１２と配線基板２０６が取り付けられるとともに、他方の面に、シリコン基板７０４の延在方向に沿って溝７２８が延設されている。溝７２８は、シリコン基板７０４の延在方向において、一方側から、配線基板２０６が位置する他方側に向かって徐々にその幅が狭くなるよう形成されている。これに対し、溝７２８内の空間を隔てる突起７２０は、シリコン基板７０４の延在方向の一方側から他方側に向かって徐々にその幅が広くなるよう形成されている。

溝７２８は、例えば、一方の端部における幅Ｗ１０が０．６ｍｍ、他方の端部における幅Ｗ１１が０．４５ｍｍとする。また、突起７２０は、例えば、一方の端部における幅Ｗ１２が０．２ｍｍ、他方の端部における幅Ｗ１３が０．３５ｍｍとする。つまり、本実施形態では、一方の端部における溝７２８の幅および突起７２０の幅がそれぞれ、上記第１実施形態における溝２２８の幅および突起２２０の幅と一致している。また、溝７２８の深さおよび突起７２０の高さについては、第１実施形態における溝２２８および突起２２０と一致する０．４ｍｍとする。

（トランスファー成形法を用いた液体吐出チップの生成手順）
次に、図４および図８を参照しながら、液体吐出チップ２００の生成手順について説明する。図８は、溶融樹脂充填時の溝７２８の端部の端面図であり、（ａ）は溝７２８の一方の端部における断面図であり、（ｂ）は溝７２８の他方の端部における断面図である。なお、本実施形態による液体吐出チップ２００の生成手順については、キャビティ部１２０内に装填するシリコン基板が異なる点以外、上記第１実施形態と同じである。従って、以下の説明では、シリコン基板が異なることによる相違点について詳細に説明する。

シリコン基板７０４をセット部１１０に装填し（図４（ａ）参照）、上型１０２と下型１０４とを締結する（図４（ｂ）参照）。そして、インサート型１０８ａによりシリコン基板７０４の溝７２８の底面を押圧するとともに、インサート型１０８ｂにより配線基板２０６を押圧する。ここで、キャビティ部１２０内に装填されたシリコン基板７０４は、配線基板２０６が取り付けられていない一方側がゲート部１２２側に位置している。なお、上記したように、シリコン基板７０４に設けられた溝７２８は、一方側から他方側に向かってその幅が徐々に狭くなっている。このため、キャビティ部１２０内では、溝７２８は、ゲート部１２２側から離れるに従ってその幅が狭くなっている。

その後、上型１０２、下型１０４、およびプランジャ１１６を１８０℃に加熱して、キャビティ部１２０内に溶融樹脂１１８´を充填する（図４（ｄ）参照）。ここで、キャビティ部１２０内において、溝７２８は、溶融樹脂１１８´の流れ込む方向、つまり、充填方向の上流側から下流側に向かってその幅が小さくなっている。このため、インサート型１０８ａが溝７２８の底面を押圧している状態では、突起７２０とインサート型１０８ａとの間の空隙は、上記した充填方向の上流側から下流側に向かって徐々に小さくなっている。

ところで、本実施形態で用いるエポキシ樹脂組成物は、上述したように、溶融状態での粘度が低く、かつ、剪断速度が速いほど粘度が低くなる特性を示す。そして、本実施形態では、突起７２０とインサート型１０８ａとの間の空隙が、充填方向の上流側から下流側に向かって小さくなっており、当該空隙では溶融樹脂に生じる剪断速度が徐々に上昇する構成となっている。このため、当該空隙が小さくなる溝の他方側に進むに従って、溶融樹脂の粘度が低下し、溶融樹脂が流れ込みやすくなっている。

具体的には、図８（ａ）（ｂ）に示すように、突起７２０と溶融樹脂１１８´による樹脂部材７０８とにより形成される隔壁７１８は、本実施形態では、その断面が、底辺幅０．５ｍｍ、上辺幅０．３５ｍｍ、高さ１．２ｍｍの台形形状となっている。このため、隔壁７１８の延在方向と直交する断面での断面積は、０．５１ｍｍ^２となる。

ここで、溝７２８の一方の端部に位置する隔壁７１８における突起７２０は、幅０．２ｍｍ、高さ０．４ｍｍであるため、当該一方の端部における突起部７２０の断面積は０．０８ｍｍ^２となる（図８（ａ）参照）。従って、溝７２８の一方の端部に位置する隔壁７１８において、溶融樹脂１１８´が充填される面積は０．４３ｍｍ^２となる。また、溝７２８の他方の端部に位置する隔壁７１８における突起７２０は、幅０．３５ｍｍ、高さ０．４ｍｍであるため、当該他方の端部における突起７２０の断面積は０．１４ｍｍ^２となる（図８（ｂ）参照）。従って、溝７２８の他方の端部に位置する隔壁７１８において、溶融樹脂１１８´が充填される面積は０．３７ｍｍ^２となる。

このように、隔壁７１８を構成するために溶融樹脂１１８´が流入する領域の断面積は、溝７２８の一方の端部から他方の端部に向かうにつれて１４％程度減少している。なお、剪断速度の変化は、接触する壁面の抵抗や全断面積にも依存するため、単純には反比例するものではない。しかしながら、実際に、同様のサンプルを作製したところ、溶融樹脂１１８´が流入する領域の断面積が徐々に小さくなるようにした隔壁７１８では、断面積に変化がない隔壁７１８と比較して、充填可能な長さが、５％程度長くなることが確認された。また、形状、樹脂の流れ、精度、硬化時間などを考慮して全体設計を最適化したときでも、コストが上昇することなく、隔壁を長く形成することができた。

その後、溶融樹脂１１８´のキャビティ部１２０への充填が完了すると、１８０℃を維持したまま、７０秒程度の時間をかけて溶融樹脂１１８´を硬化させ、その後、上型１０２および下型１０４の締結を解除し、成形物Ｍを取り出す。

以上において説明したように、本実施形態では、溶融樹脂１１８´の充填方向の上流側から下流側に向かって、シリコン基板７０４に設けられ溝７２８の幅を徐々に狭く、突起７２０の幅を徐々に広く形成するようにした。これにより、キャビティ部１２０への溶融樹脂１１８´の充填時に、ゲート部１２２から離れるほど、インサート型１０８ａと突起７２０との間の空隙内に流れ込む溶融樹脂１１８´に生じる剪断速度が上昇することとなる。このため、本実施形態では、上記した第１実施形態の効果に加えて、隔壁７１８におけるゲート部１２２から離れた他方の端部側にも、溶融樹脂１１８´が流れ込みやすくなり、液体吐出チップ２００が適正に成形されることとなる。

＜他の実施形態＞
なお、上記した実施形態は、以下の（１）乃至（４）に示すように変形してもよい。

（１）上記第１実施形態では、突起２２０は、断面が矩形となるようにしたが、これに限定されるものではない。突起２２０は、例えば、シリコン結晶の面方位の化学的エッチングレートの違いによって、断面が略三角形となる形状としてもよい。図９（ａ）（ｂ）は、断面が略三角形となる突起を備えたシリコン基板を示す図であり、図９（ｃ）は、隣接する突起の大きさが異なるシリコン基板を示す図である。図１０（ａ）は、断面が略三角形となる突起を備えたシリコン基板をインサート型で押圧した状態を示す図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のキャビティ部に溶融樹脂を充填した状態を示す図である。

図９（ａ）に示す、断面が略三角形となる突起９２０を備えたシリコン基板９０４は、例えば、シリコン基板に対するテトラメチルアンモニアハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）によるウェットエッチングによって取得される。シリコン基板９０４では、突起９２０が形成された他方の面は、シリコン（１００）面であり、エッチング速度の遅い（１１１）面が、（１００）面から５５°の角度で斜面として現れ、突起９２０および溝９２８が形成されている。シリコン基板９０４では、突起９２０が形成された他方の面と対向する一方の面において、吐出口形成層２１２と、配線基板２０６とが取り付けられる（図９（ｂ）参照）。

シリコン基板９０４では、供給口２１４が形成される溝９２８の底面の幅は、インサート型１０８ａの先端の幅よりも小さい。従って、トランスファー成形の際に、インサート型１０８ａによりシリコン基板９０４を押圧する際には、インサート型１０８ａの先端がフィルム１０６を介して、突起９２０などの斜面に押し当てられる（図１０（ａ）参照）。なお、フィルム１０６は弾性変形する。このため、インサート型１０８ａが突起９２０などの斜面に押し当てられた状態であれば、当該斜面、溝９２８の底面およびインサート型１０８ａに囲まれた領域は、ゲート部１２２と連通するキャビティ部１２０の空間から遮断される。従って、この状態で、溶融樹脂１１８´が充填されても、当該空間には溶融樹脂１１８´は充填されない（図１０（ｂ）参照）。この結果、供給口２１４が形成された溝９２８の底面および隔壁９１８の斜面の一部を含む領域が、フィルム１０６によりシーリングされた状態となる。

なお、ウェットエッチングは、部分的にエッチングレートが変わることがある。このため、例えば、図９（ｃ）のように、隣接する突起９２０の高さや形状が異なってしまうこともある。こうした場合であっても、インサート型１０８ａによる押圧によって、インサート型１０８ａの先端が突起９２０などの斜面に当接することができ、隣接する突起９２０が一致した形状のときと変わらない効果を得ることができる。

（２）上記第２実施形態では、インサート型１０８ａと突起７２０との間の空隙において溶融樹脂に生じる剪断速度を上昇させるために、一方側から他方側に向かって、溝７２８を徐々に狭く、突起７２０を徐々に広く形成したが、これに限定されるものではない。つまり、溝７２８および突起７２０の幅を一定とし、インサート型１０８ａを、一方側から他方側に向かって、その幅が広くなるように形成するようにしてもよい。これにより、インサート型１０８ａと突起７２０との間の空隙が、一方側から他方側に向かって徐々に小さくなる。

（３）上記実施形態では、液体吐出チップ２００を、型１００内において、タブレットを溶融して溶融樹脂を生成し、この溶融樹脂をキャビティ部１２０に充填後に硬化するトランスファー成形により生成するようにしたが、これに限定されるものではない。即ち、溶融樹脂の生成と溶融樹脂の硬化とを異なる手段により実行するようにしてもよい。

（４）上記実施形態および上記した（１）乃至（３）に示す各種の形態は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

上記実施形態の開示は、以下の構成および方法を含む。

（構成１）
複数の液体を吐出可能な吐出手段と、
前記吐出手段に供給する複数の液体を個別に貯留する流路と、を備えた液体吐出チップの製造方法であって、
一方の面に前記吐出手段が設けられ、他方の面に前記流路を形成するための溝および突起が形成された基板を装填した型に、溶融樹脂を充填して硬化することで前記突起上に前記溶融樹脂による樹脂部材を形成して、隣接する前記流路内の空間を隔てる隔壁を形成する、ことを特徴とする液体吐出チップの製造方法。

（構成２）
前記基板は、前記型の内部に形成された空隙部に装填され、
前記型において、装填された樹脂を溶融して前記溶融樹脂を生成し、前記溶融樹脂を前記空隙部に充填後に硬化する、ことを特徴とする構成１に記載の液体吐出チップの製造方法。

（構成３）
前記隔壁は、前記溶融樹脂の充填方向に延在し、
前記隔壁における前記樹脂部材の、前記隔壁の延在方向と直交する断面での断面積は、前記充填方向の上流側から下流側に向かって小さくなる、ことを特徴とする構成１または２に記載の液体吐出チップの製造方法。

（構成４）
前記突起の幅が前記充填方向の上流側から下流側に向かって広がることで、前記断面積が前記充填方向の上流側から下流側に向かって小さくなる、ことを特徴とする構成３に記載の液体吐出チップの製造方法。

（構成５）
前記型は、前記溝の底面を押圧する押圧部を備え、
前記押圧部の幅が前記充填方向の上流側から下流側に向かって広がることで、前記断面積が前記充填方向の上流側から下流側に向かって小さくなる、ことを特徴とする構成３に記載の液体吐出チップの製造方法。

（構成６）
前記突起は、断面が矩形または略三角形である、ことを特徴とする構成１から５のいずれか１つに記載の液体吐出チップの製造方法。

（構成７）
前記溶融樹脂は、溶融したエポキシ樹脂組成物である、ことを特徴とする構成１から６のいずれか１つに記載の液体吐出チップの製造方法。

２００ 液体吐出チップ
２０６ 配線基板
２０８、７０８ 樹脂部材
２１２ 吐出口形成層
２１８、７１８ 隔壁
２２０、７２０ 突起

本発明は、例えば、インクジェット方式によりインクを吐出可能な記録ヘッドなどとして広く適用可能な液体吐出ヘッドに用いられる液体吐出チップの製造方法および液体吐出チップに関する。

（構成７）
前記溶融樹脂は、溶融したエポキシ樹脂組成物である、ことを特徴とする構成１から６のいずれか１つに記載の液体吐出チップの製造方法。
（構成８）
複数の液体を吐出する吐出口が一方の面に形成され、前記吐出口に供給する複数の液体を貯留する複数の流路を構成する隔壁が他方の面に形成されている液体吐出チップであって、
前記隔壁は、基板の突起部と樹脂とが接合されて構成されており、
前記隔壁において、前記樹脂と前記基板とが互いに接合している接合部分の距離は、該接合部分の両端を結んだ直線よりも長い、ことを特徴とする液体吐出チップ。
（構成９）
前記突起部は、前記基板において第１方向に延設され、かつ、前記第１方向の一方側から他方側に向かって徐々に、前記第１方向と交差する第２方向に広くなることを特徴とする構成８に記載の液体吐出チップ。

Claims (7)

1. 複数の液体を吐出可能な吐出手段と、
   前記吐出手段に供給する複数の液体を個別に貯留する複数の流路と、を備えた液体吐出チップの製造方法であって、
   一方の面に前記吐出手段が設けられ、他方の面に前記流路を形成するための溝および突起が形成された基板を装填した型に、溶融樹脂を充填して硬化することで前記突起上に前記溶融樹脂による樹脂部材を形成して、隣接する前記流路内の空間を隔てる隔壁を形成する、ことを特徴とする液体吐出チップの製造方法。
2. 前記基板は、前記型の内部に形成された空隙部に装填され、
   前記型において、装填された樹脂を溶融して前記溶融樹脂を生成し、前記溶融樹脂を前記空隙部に充填後に硬化する、ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出チップの製造方法。
3. 前記隔壁は、前記溶融樹脂の充填方向に延在し、
   前記隔壁における前記樹脂部材の、前記隔壁の延在方向と直交する断面での断面積は、前記充填方向の上流側から下流側に向かって小さくなる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出チップの製造方法。
4. 前記突起の幅が前記充填方向の上流側から下流側に向かって広がることで、前記断面積が前記充填方向の上流側から下流側に向かって小さくなる、ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出チップの製造方法。
5. 前記型は、前記溝の底面を押圧する押圧部を備え、
   前記押圧部の幅が前記充填方向の上流側から下流側に向かって広がることで、前記断面積が前記充填方向の上流側から下流側に向かって小さくなる、ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出チップの製造方法。
6. 前記突起は、断面が矩形または略三角形である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出チップの製造方法。
7. 前記溶融樹脂は、溶融したエポキシ樹脂組成物である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出チップの製造方法。

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