JP4591005B2 - Method for manufacturing liquid jet head - Google Patents
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液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid ejecting head that ejects liquid, and more particularly, to a method for manufacturing an ink jet recording head that ejects ink as a liquid.
液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室とこの圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合され連通部と共にリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備し、振動板とこの振動板上に設けられた積層膜とを貫通する貫通部を介してリザーバ部と連通部とを連通させてリザーバを形成したものがある(例えば、特許文献1参照)。具体的には、振動板及び積層膜の連通部(リザーバ部)に対向する部分を機械的に打ち抜いて貫通部を形成してリザーバ部と連通部とを連通させている。 As an ink jet recording head that is a liquid ejecting head, for example, a flow path forming substrate in which a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening and a communication portion communicating with the pressure generation chamber are formed, and one of the flow path forming substrates is provided. A piezoelectric element formed on the surface side, and a reservoir forming substrate having a reservoir portion that is joined to the surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and forms a part of the reservoir together with the communicating portion. There is one in which a reservoir is formed by communicating a reservoir and a communicating portion through a penetrating portion that penetrates a laminated film provided on a plate (see, for example, Patent Document 1). Specifically, a portion facing the communication portion (reservoir portion) of the diaphragm and the laminated film is mechanically punched to form a through portion, thereby connecting the reservoir portion and the communication portion.
しかしながら、このように機械的な加工で貫通部を形成すると、加工カス等の異物が生じ、圧力発生室などの流路内にこの異物が入り込み、吐出不良等の原因となるという問題がある。なお、貫通部を形成後、例えば、洗浄等を行うことで、加工カス等の異物はある程度除去することはできるが完全に除去するのは難しい。また、貫通部を機械的に加工すると、貫通部の周囲に亀裂等が発生し、この亀裂が生じることによっても吐出不良が発生するという問題がある。すなわち、亀裂が発生した状態でインクを充填してノズル開口から吐出させると、亀裂部分から破片が脱落し、この破片がノズル開口に詰まり吐出不良が発生するという問題がある。 However, when the penetrating portion is formed by such mechanical processing, there is a problem that foreign matter such as machining residue is generated and the foreign matter enters a flow path such as a pressure generating chamber, which causes discharge failure and the like. In addition, after forming the penetration part, for example, by performing cleaning or the like, foreign matters such as processing residue can be removed to some extent, but it is difficult to remove completely. Further, when the penetrating portion is mechanically processed, a crack or the like is generated around the penetrating portion, and there is a problem that a discharge failure occurs due to the occurrence of the crack. That is, when ink is filled in a cracked state and discharged from the nozzle opening, there is a problem in that a broken piece falls off from the cracked portion, and the broken piece is clogged in the nozzle opening to cause a discharge failure.
上述した特許文献1には、このような問題を解決するために、樹脂材料からなる被覆膜によって積層膜を固定して異物の発生を防止した構造が開示されている。この構造を採用することで、異物の発生はある程度抑えられるかもしれないが、異物による吐出不良を完全に防止することは難しい。 In order to solve such a problem, Patent Document 1 described above discloses a structure in which a laminated film is fixed by a coating film made of a resin material to prevent generation of foreign matters. By adopting this structure, the generation of foreign matter may be suppressed to some extent, but it is difficult to completely prevent ejection failure due to foreign matter.
なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドの製造方法においても、同様に存在する。 Such a problem exists not only in a method for manufacturing an ink jet recording head that discharges ink, but also in a method for manufacturing another liquid ejecting head that discharges liquid other than ink.
本発明は、このような事情に鑑み、異物によるノズル詰まり等の吐出不良を確実に防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a liquid ejecting head that can reliably prevent ejection failure such as nozzle clogging due to foreign matter.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、シリコン基板からなり液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と当該圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成すると共に前記連通部となる領域の前記振動板を除去して貫通孔を形成する工程と、密着層と金属層とからなり前記圧電素子から引き出されリード電極を形成すると共に前記密着層と前記金属層とからなるが前記リード電極とは不連続の不連続金属層を前記貫通孔に対応する領域の少なくとも一部に形成する工程と、前記不連続金属層を形成後、前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記一方面側に接着層を介して固着する工程と、前記リザーバ形成基板と前記流路形成基板とを固着後、少なくとも前記不連続金属層を含む膜で前記貫通孔が封止された状態で前記流路形成基板をその他方面側からウェットエッチングして前記連通部を形成する工程と、前記不連続金属層を構成する少なくとも前記金属層をウェットエッチングによって完全に除去して前記リザーバ部と前記連通部とを連通させて前記リザーバを形成する工程と、少なくとも前記リザーバの内面に耐液体性を有する材料からなる液体保護膜を形成する工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第1の態様では、リザーバを形成する際に、加工カス等の異物が発生することがないため、加工カス等によるノズル詰まり等の吐出不良が確実に防止される。また、流路形成基板をエッチングする際のエッチング液が、貫通孔を介してリザーバ形成基板側に回り込むのを防止でき、エッチング液によるリザーバ形成基板の損傷等も防止できる。また、不連続金属層を構成する金属層を完全に除去することで、液体保護膜を良好に形成することができる。
A first aspect of the present invention that solves the above problem is a flow path forming substrate that includes a pressure generation chamber that is formed of a silicon substrate and communicates with a nozzle opening that ejects liquid, and a communication portion that communicates with the pressure generation chamber. Forming a piezoelectric element including a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode on one surface side through a vibration plate and removing the vibration plate in a region serving as the communication portion to form a through hole; and an adhesion layer The lead electrode is formed from the piezoelectric element and is formed of the contact layer and the metal layer, and the lead electrode is a discontinuous metal layer in a region corresponding to the through hole. Forming at least a part of the flow path forming substrate, and forming the reservoir forming substrate formed with the reservoir portion that forms a part of the reservoir in communication with the communication portion after the discontinuous metal layer is formed. Bonded to the side A step of fixing through, the rear fixing reservoir forming substrate and with said passage forming substrate, the passage forming substrate in a state where the through hole is sealed with a film containing at least the discontinuous metal layer other Forming the communicating portion by wet etching from the side of the surface, and removing at least the metal layer constituting the discontinuous metal layer by wet etching to allow the reservoir portion and the communicating portion to communicate with each other. a step that form a reservoir, in the manufacturing method of the liquid ejecting head, characterized by comprising a step of forming a liquid protective film made of a material having a liquid resistant to at least the inner surface of the reservoir.
In such a first aspect, when forming the reservoir, foreign matter such as machining residue is not generated, and thus ejection failure such as nozzle clogging due to machining residue or the like is reliably prevented. Further, it is possible to prevent the etching solution when etching the flow path forming substrate from flowing into the reservoir forming substrate side through the through hole, and it is possible to prevent the reservoir forming substrate from being damaged by the etching solution. Moreover, a liquid protective film can be favorably formed by removing the metal layer which comprises a discontinuous metal layer completely.
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記不連続金属層のみで前記貫通孔を封止するようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第2の態様では、貫通孔が確実に封止されるため、連通部等をエッチングによって良好に形成することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the liquid jet head manufacturing method is characterized in that the through hole is sealed only with the discontinuous metal layer.
In the second aspect, since the through hole is reliably sealed, the communication portion and the like can be satisfactorily formed by etching.
本発明の第3の態様は、第1の態様において、前記不連続金属層を前記貫通孔に対向する領域内に形成し、前記不連続金属層と前記接着層とを含む膜によって前記貫通孔を封止するようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第3の態様では、不連続金属層を構成する少なくとも密着層及び金属層がエッチングによって確実に除去される。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the discontinuous metal layer is formed in a region facing the through hole, and the through hole is formed by a film including the discontinuous metal layer and the adhesive layer. The method of manufacturing a liquid jet head is characterized in that the liquid jet head is sealed.
In the third aspect, at least the adhesion layer and the metal layer constituting the discontinuous metal layer are surely removed by etching.
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記振動板が二酸化シリコンからなる弾性膜を含み、前記リザーバ形成基板が前記不連続金属層の周囲で前記弾性膜に直接接着されるようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第4の態様では、流路形成基板とリザーバ形成基板との接着強度が向上する。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the diaphragm includes an elastic film made of silicon dioxide, and the reservoir forming substrate is formed on the elastic film around the discontinuous metal layer. The liquid jet head manufacturing method is characterized in that the liquid jet head is directly bonded.
In the fourth aspect, the adhesive strength between the flow path forming substrate and the reservoir forming substrate is improved.
本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかの態様において、前記金属層が金(Au)からなり、前記密着層がチタンタングステン(TiW)からなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第5の態様では、リード電極を良好に形成できると共に、貫通孔を確実に封止することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the metal layer is made of gold (Au) and the adhesion layer is made of titanium tungsten (TiW). It is in the manufacturing method.
In the fifth aspect, the lead electrode can be satisfactorily formed and the through hole can be reliably sealed.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図2は、図1の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板10は、本実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ0.5〜2μmの弾性膜50が形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head manufactured by a manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG. As shown in the figure, the flow
流路形成基板10には、複数の圧力発生室12がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板10の圧力発生室12の長手方向外側の領域には連通部13が形成され、連通部13と各圧力発生室12とが、圧力発生室12毎に設けられたインク供給路14を介して連通されている。連通部13は、後述するリザーバ形成基板30のリザーバ部31と連通して各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100の一部を構成する。インク供給路14は、圧力発生室12よりも狭い幅で形成されており、連通部13から圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
A plurality of
ここで、流路形成基板10の圧力発生室12、連通部13及びインク供給路14の内壁表面には、耐液体性を有する材料、例えば、本実施形態では、アルカリ性のインクに対する耐エッチング性(耐インク性)を有する材料からなる液体保護膜15が設けられている。
Here, on the inner wall surfaces of the
なお、このような液体保護膜15の材料は、耐インク性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、ニッケル及びクロム等が挙げられる。例えば、本実施形態では、液体保護膜15の材料として、五酸化タンタル(Ta2O5)を用いている。また、本実施形態では、流路形成基板10の圧力発生室12等が開口する側の表面、すなわち、ノズルプレート20が接合される接合面にも液体保護膜15が設けられているが、勿論、このような領域には、インクが実質的に接触しないため、液体保護膜15は設けられていなくてもよい。
The material of the liquid
また、流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.01〜1mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
Further, on the opening surface side of the flow
一方、このような流路形成基板10の開口面とは反対側の面には、上述したように、厚さが例えば約1.0μmの弾性膜50が形成され、この弾性膜50上には、厚さが例えば、約0.4μmの絶縁体膜51が形成されている。さらに、この絶縁体膜51上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極膜60と、厚さが例えば、約1.0μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.05μmの上電極膜80とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子300を構成している。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧電体層70及び上電極膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜60は圧電素子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。
On the other hand, as described above, the
また、このような各圧電素子300の上電極膜80には、リード電極90が引き出され、このリード電極90を介して各圧電素子300に選択的に電圧が印加されるようになっている。そして、このリード電極90は、例えば、チタンタングステン(TiW)からなる密着層91と、この密着層91上に形成され、例えば、金(Au)等からなる金属層92とで構成されている。また、詳しくは後述するが、連通部13の開口周縁部に対応する領域の弾性膜50及び絶縁体膜51上にも、このリード電極90を構成する密着層91が残存している。なお、この連通部13の周縁部に残存する密着層91は、リード電極90とは連続することなく残存している。
In addition, a
このような流路形成基板10の圧電素子300側の面には、リザーバ100の少なくとも一部を構成するリザーバ部31を有するリザーバ形成基板30が、例えば、エポキシ系の接着剤等からなる接着層35によって接着されている。リザーバ形成基板30のリザーバ部31は、弾性膜50及び絶縁体膜51に設けられた貫通孔50a,51aを介して連通部13と連通され、これらリザーバ部31及び連通部13によってリザーバ100が形成されている。
On the surface of the flow
また、リザーバ形成基板30の圧電素子300に対向する領域には、圧電素子保持部32が設けられている。圧電素子300は、この圧電素子保持部32内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部32は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。このようなリザーバ形成基板30の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
In addition, a piezoelectric
また、リザーバ形成基板30上には、所定パターンで形成された接続配線200が設けられ、この接続配線200上には圧電素子300を駆動するための駆動IC210が実装されている。そして、各圧電素子300から圧電素子保持部32の外側まで引き出された各リード電極90の先端部と、駆動IC210とが駆動配線220を介して電気的に接続されている。
A
さらに、リザーバ形成基板30のリザーバ部31に対応する領域上には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmのポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルム)からなり、この封止膜41によってリザーバ部31の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SUS)等)で形成される。この固定板42のリザーバ100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、リザーバ100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。
Further, a
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ100からノズル開口21に至るまで内部をインクで満たした後、駆動IC210からの記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極膜60と上電極膜80との間に電圧を印加し、圧電素子300及び振動板をたわみ変形させることにより、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口21からインクが吐出する。
In such an ink jet recording head of this embodiment, ink is taken in from an external ink supply means (not shown), filled with ink from the
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図3〜図6を参照して説明する。なお、図3〜図6は、圧力発生室12の長手方向の断面図である。まず、図3(a)に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ110を約1100℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜50を構成する二酸化シリコン膜52を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ110として、膜厚が約625μmと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。
Hereinafter, a method for manufacturing such an ink jet recording head will be described with reference to FIGS. 3 to 6 are cross-sectional views of the
次に、図3(b)に示すように、弾性膜50(二酸化シリコン膜52)上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜51を形成する。具体的には、弾性膜50(二酸化シリコン膜52)上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム(Zr)層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、500〜1200℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム(ZrO2)からなる絶縁体膜51を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, an
次いで、図3(c)に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜51上に積層することにより下電極膜60を形成した後、この下電極膜60を所定形状にパターニングする。次に、図4(a)例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層70と、例えば、イリジウムからなる上電極膜80とを流路形成基板用ウェハ110の全面に形成し、これら圧電体層70及び上電極膜80を、各圧力発生室12に対向する領域にパターニングして圧電素子300を形成する。また、圧電素子300を形成後に、絶縁体膜51及び弾性膜50をパターニングして、流路形成基板用ウェハ110の連通部(図示なし)が形成される領域の絶縁体膜51及び弾性膜50を貫通させる。すなわち、絶縁体膜51をエッチングして貫通孔51aを形成し、さらに弾性膜50をエッチングすることにより貫通孔50aを形成する。なお、本実施形態では、絶縁体膜51の貫通孔51aを、弾性膜50の貫通孔50aよりも開口面積が大きくなるように形成している。勿論、これら貫通孔50a,51aは同じ大きさで形成されていてもよい。
Next, as shown in FIG. 3C, for example, a
ここで、圧電素子300を構成する圧電体層70の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その組成は、圧電素子300の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、PbTiO3(PT)、PbZrO3(PZ)、Pb(ZrxTi1−x)O3(PZT)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3(PMN−PT)、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3(PZN−PT)、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3−PbTiO3(PNN−PT)、Pb(In1/2Nb1/2)O3−PbTiO3(PIN−PT)、Pb(Sc1/3Ta1/2)O3−PbTiO3(PST−PT)、Pb(Sc1/3Nb1/2)O3−PbTiO3(PSN−PT)、BiScO3−PbTiO3(BS−PT)、BiYbO3−PbTiO3(BY−PT)等が挙げられる。
Here, as a material of the
また、圧電体層70の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層70を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層70を形成した。
The method for forming the
次に、図4(b)に示すように、リード電極90を形成する。具体的には、まず流路形成基板用ウェハ110の全面に亘って、例えば、チタンタングステン(TiW)からなる密着層91を形成し、この密着層91上に、例えば、金(Au)からなる金属層92を形成する。そして、この金属層92上に、例えば、レジスト等からなるマスクパターン(図示なし)を形成し、このマスクパターンを介して金属層92及び密着層91を圧電素子300毎にパターニングすることによってリード電極90を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B,
このとき、貫通孔50a,51aに対応する領域の密着層91及び金属層92は、リード電極90とは不連続となるように残しておく。すなわち、貫通孔50a,51aに対向する領域の少なくとも一部に、リード電極90とは不連続の密着層91及び金属層92からなる不連続金属層95を形成する。例えば、本実施形態では、貫通孔50a,51aを覆って不連続金属層95を形成し、この不連続金属層95のみで貫通孔50a,51aを封止するようにした。なお、この不連続金属層95は、後述する工程で、流路形成基板用ウェハ110にエッチングして圧力発生室12等を形成する際に、エッチングの広がりを規制するための役割を果たす。
At this time, the
次に、図4(c)に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ130を、流路形成基板用ウェハ110上に接着層35を介して固着する。ここで、このリザーバ形成基板用ウェハ130には、リザーバ部31、圧電素子保持部32等が予め形成されており、リザーバ形成基板用ウェハ130上には、上述した接続配線200が予め形成されている。なお、リザーバ形成基板用ウェハ130は、例えば、400μm程度の厚さを有するシリコンウェハであり、リザーバ形成基板用ウェハ130を接合することで流路形成基板用ウェハ110の剛性は著しく向上することになる。
Next, as shown in FIG. 4C, the reservoir forming
次いで、図5(a)に示すように、流路形成基板用ウェハ110をある程度の厚さとなるまで研磨した後、更に弗化硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ110を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、研磨及びウェットエッチングによって、流路形成基板用ウェハ110を、約70μmの厚さとなるように加工した。次いで、図5(b)に示すように、流路形成基板用ウェハ110上に、例えば、窒化シリコン(SiN)からなるマスク膜53を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 5A, after the flow path forming
そして、図5(c)に示すように、このマスク膜53を介して流路形成基板用ウェハ110を異方性エッチング(ウェットエッチング)して、流路形成基板用ウェハ110に圧力発生室12、連通部13及びインク供給路14等を形成する。すなわち、貫通孔50a,51aを不連続金属層95によって封止した状態で、流路形成基板用ウェハ110を、例えば、水酸化カリウム(KOH)水溶液等のエッチング液によってエッチングする。そして、弾性膜50及び不連続金属層95が露出するまで流路形成基板用ウェハ110をエッチングすることより、圧力発生室12、連通部13及びインク供給路14を同時に形成する。
Then, as shown in FIG. 5C, the flow path forming
このとき、貫通孔50a,51aが密着層91及び金属層92からなる不連続金属層95によって封止されているため、貫通孔50a,51aを介してリザーバ形成基板用ウェハ130側にエッチング液が流れ込むことがない。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ130の表面に設けられている接続配線200にエッチング液が付着することがなく、断線等の不良の発生を防止することができる。また、リザーバ部31内にエッチング液が浸入してリザーバ形成基板用ウェハ130がエッチングされる虞もない。
At this time, since the through
なお、このような圧力発生室12等を形成する際、リザーバ形成基板用ウェハ130の流路形成基板用ウェハ110側とは反対側の表面を、耐アルカリ性を有する材料、例えば、PPS(ポリフェニレンスルフィド)、PPTA(ポリパラフェニレンテレフタルアミド)等からなる封止フィルムでさらに封止するようにしてもよい。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ130の表面に設けられた配線の断線等の不良をより確実に防止することができる。
When forming such a
次に、図6に示すように、密着層91及び金属層92からなる不連続金属層95をウェットエッチングにより除去し、貫通孔50a,51aを介して連通部13とリザーバ部31とを連通させてリザーバ100を形成する。このとき、本発明では、不連続金属層95を構成する金属層92を完全に除去するようにしている。具体的には、まず図6(a)に示すように、貫通孔50aに対向する領域の密着層91をウェットエッチングによって除去して貫通部91aを形成する。そして、図6(b)に示すように、この密着層91の貫通部91aを介して金属層92をウェットエッチングすることによってこの金属層92を完全に除去する。その結果、連通部13の周縁部には、密着層91のみが残存する。
Next, as shown in FIG. 6, the
なお、この金属層92は、エッチング時間を調整することで比較的容易に除去することができる。すなわち、金属層92は、厚さ方向にエッチングされると共に面方向にも徐々にエッチング(サイドエッチング)される。このため、エッチング時間を長めに調整することで、金属層92は完全に除去される。
The
そして、このように金属層92を完全に除去した後は、図6(c)に示すように、流路形成基板用ウェハ110表面のマスク膜53を除去し、リザーバ100等の内面に、耐液体性(耐インク性)を有する材料、例えば、五酸化タンタルからなる液体保護膜15を、例えば、CVD法によって形成する。
After the
このとき、不連続金属層95の金属層92が完全に除去されているため、リザーバ100等の内面に液体保護膜15を良好に形成することができる。すなわち、貫通孔50aの周縁部に不連続金属層95を構成する密着層91及び金属層92を残した場合、金属層92とその表面に形成される液体保護膜15との間で電触が生じてしまい、電触が生じた部分がインクによって浸食されてしまう虞がある。しかしながら、上述したように不連続金属層95を構成する金属層92を完全に除去しておくことで電触の発生を防止でき、耐久性に優れたインクジェット式記録ヘッドを製造することができる。
At this time, since the
また、液体保護膜15を形成後は、リザーバ形成基板用ウェハ130に形成されている接続配線200上に駆動IC210を実装すると共に、駆動IC210とリード電極90とを駆動配線220によって接続する。その後、流路形成基板用ウェハ110及びリザーバ形成基板用ウェハ130の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハ110のリザーバ形成基板用ウェハ130とは反対側の面にノズル開口21が穿設されたノズルプレート20を接合すると共に、リザーバ形成基板用ウェハ130にコンプライアンス基板40を接合し、これら流路形成基板用ウェハ110等を図1に示すような一つのチップサイズの流路形成基板10等に分割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。
After the liquid
以上説明したように、本実施形態では、貫通孔50a,51aをリード電極90と同一層である密着層91及び金属層92からなる不連続金属層95によって封止し、この不連続金属層95を最終的にエッチングにより除去することでリザーバ部31と連通部13とを連通させるようにした。このため、従来の機械的な加工とは異なり加工カス等の異物が発生することはない。したがって、圧力発生室12、連通部13等のインク流路内に加工カスが残留し、残留した加工カスによってノズル詰まり等の吐出不良が発生するのを確実に防止することができる。
As described above, in the present embodiment, the through
また、上述したように不連続金属層95の金属層92を完全に除去するようにしたので、リザーバ100の内面等に、液体保護膜15を良好に形成することができる。
Further, as described above, since the
(実施形態2)
図7は、実施形態2に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。本実施形態は、不連続金属層95と、リザーバ形成基板用ウェハ130と流路形成基板用ウェハ110とを接着するための接着層35とによって、貫通孔50a,51aを封止するようにした以外は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the ink jet recording head according to the second embodiment. In this embodiment, the through
すなわち、本実施形態では、図7(a)に示すように、絶縁体膜51の貫通孔51aを弾性膜50の貫通孔50aよりも大きく形成し、絶縁体膜51の貫通孔51aに対向する領域内に不連続金属層95を形成する。その後、リザーバ形成基板用ウェハ130を、接着層35を介して流路形成基板用ウェハ110に固着し、この接着層35と不連続金属層95とによって貫通孔50a,51aを封止するようにした。そして、このように貫通孔50a,51aが不連続金属層95及び接着層35によって封止された状態で、流路形成基板用ウェハ110をエッチングすることにより、圧力発生室12、連通部13等を形成するようにした。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 7A, the through
勿論、このような構成とした場合でも、図7(b)に示すように、不連続金属層95を構成する金属層91を完全に除去して、連通部13とリザーバ部31とからなるリザーバ100を形成する。
Of course, even in such a configuration, as shown in FIG. 7B, the
このような本実施形態の製造方法では、不連続金属層95と接着層35とで貫通孔50a,51aを封止するようにしたので、不連続金属層95の周囲に、二酸化シリコンからなる弾性膜50とリザーバ形成基板用ウェハ130とが直接接着される領域が存在することになる。これにより、流路形成基板用ウェハ110とリザーバ形成基板用ウェハ130との接合強度が向上させることができるという効果を奏する。勿論、このような実施形態においても、実施形態1と同様の効果が得られることは言うまでもない。
In such a manufacturing method of this embodiment, since the through
また、本実施形態では、不連続金属層95を貫通孔50aの外側の弾性膜50上まで連続的に設けるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、図8(a)に示すように、不連続金属層95は、貫通孔50aに対向する領域のみに形成するようにしてもよい。このように不連続金属層95を形成した場合でも、不連続金属層95と接着層35とによって貫通孔50a,51aは確実に封止されるため、圧力発生室12、連通部13等をエッチングによって良好に形成することができる。
In this embodiment, the
なお、このように貫通孔50aに対向する領域のみに不連続金属層95を形成した場合には、図8(b)に示すように、金属層92及び密着層91の両層が完全に除去されて連通部13とリザーバ部31とからなるリザーバ100が形成される。
When the
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、圧電素子300を形成した後に貫通孔50a,51aを形成するようにしたが、反対に圧電素子300を形成する前に貫通孔50a,51aを形成するようにしてもよい。また、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the through
10 流路形成基板、 12 圧力発生室、 15 液体保護膜、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 リザーバ形成基板、 31 リザーバ部、 32 圧電素子保持部、 35 接着層、 40 コンプライアンス基板、 50 弾性膜、 51 絶縁体膜、 50a,51a 貫通孔、 60 下電極膜、 70 圧電体層、 80 上電極膜、 90 リード電極、 91 密着層、 92 金属層、 95 不連続金属層、 100 リザーバ、 110 流路形成基板用ウェハ、 130 リザーバ形成基板用ウェハ、 200 接続配線、 205 金属層、 210 駆動IC、 220 駆動配線、 230 保護膜、 300 圧電素子
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