JP6218517B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
特許文献１には、シリコンを用いて吐出口形成部材を形成する液体吐出ヘッドの製造方法が開示されている。この方法によれば、多孔質シリコン領域を形成した後、基板を貼り付け、基板の裏側から加工することで、多孔質と単結晶のシリコンのエッチング選択比を利用して、シリコンで吐出口形成部材を形成することができる。
しかしながら、特許文献１に開示された方法において、基板と異なる材料からなる吐出口形成部材を形成する場合、熱膨張係数の違いによる応力が発生し、基板に割れなどの欠陥が発生する課題がある。
本発明は、基板に欠陥が発生した場合にも、他の基板への該欠陥の伝搬を防ぐことができる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。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
基板上に、該基板との間に液体の流路を形成し、該流路を通じて液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材を形成する工程と、
基板に、該基板を貫通し、前記流路に液体を供給する供給口を形成する工程と、
基板に、液体吐出ヘッド毎に該基板を分離するための分離溝を形成する工程と、
基板上に支持部材を形成する工程と、
を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出口形成部材を形成する工程が、該吐出口形成部材を構成する材料を熱処理により硬化させる本硬化の工程を含み、
前記本硬化の工程よりも前に、前記分離溝を形成する工程を行う。
基板上に、該基板との間に液体の流路を形成し、該流路を通じて液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材を形成する工程と、
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を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出口形成部材を形成する工程が、該吐出口形成部材を構成する材料を熱処理により硬化させる本硬化の工程を含み、
前記本硬化の工程よりも前に、前記分離溝を形成する工程を行う。
本発明によれば、基板に欠陥が発生した場合にも、他の基板への該欠陥の伝搬を防ぐことができる。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、基板上に、該基板との間に液体の流路を形成し、該流路を通じて液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材を形成する工程と、基板に、該基板を貫通し、前記流路に液体を供給する供給口を形成する工程と、基板に、液体吐出ヘッド毎に該基板を分離するための分離溝を形成する工程と、を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記吐出口形成部材を形成する工程が、該吐出口形成部材を構成する材料を熱処理により硬化させる本硬化の工程を含み、前記本硬化の工程よりも前に、前記分離溝を形成する工程を行う。
本発明に係る方法では、基板を構成する材料と吐出口形成部材を構成する材料とが異なり、加熱時に熱膨張係数の違いにより応力が発生することで基板に割れ等の欠陥が発生する場合にも、該応力が発生する本硬化の工程の前に基板に分離溝を形成する。これにより、該欠陥が発生していない他の基板にも該欠陥が伝搬することを防ぐことができ、得られる液体吐出ヘッドの品質が向上する。以下、本発明に係る方法の実施形態を示すが、本発明はこれらに限定されない。
［第一の実施形態］
図２（Ａ）から（Ｃ）を用いて本実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図２（Ａ）から（Ｃ）は、図１に示される、液体を吐出するためのエネルギーを液体に付与するエネルギー発生素子２０を備える基板１０のＡ−Ａ’断面を工程毎に示した図である。
図２（Ａ）から（Ｃ）を用いて本実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図２（Ａ）から（Ｃ）は、図１に示される、液体を吐出するためのエネルギーを液体に付与するエネルギー発生素子２０を備える基板１０のＡ−Ａ’断面を工程毎に示した図である。
まず、図２（Ａ）に示すように、エネルギー発生素子２０を備える基板１０を用意する。基板１０を構成する材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＧａＰ、ダイアモンド、酸化物半導体であるＺｎＯ、窒化物半導体であるＩｎＮ、ＧａＮ、これらの混合物等が挙げられる。これらの中でも、基板１０を構成する材料としては、半導体製造工程が確立されているＳｉが好ましい。また、基板１０として、半導体薄膜をガラスやＡｌ2Ｏ3等の上に形成したものを用いても良く、ＳＯＩ基板を用いても良い。エネルギー発生素子２０としては、ヒーター素子、ピエゾ素子等が挙げられる。また、基板１０上にはエネルギー発生素子２０の駆動回路が形成されていても良い。
次に、図２（Ｂ）に示すように、基板１０に分離溝５０を形成する。分離溝５０は、レーザー、ブレード、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング等を用いることにより形成することができる。加工方法によって得られる分離溝５０の形状等が異なるため、最適な加工方法を選択すればよい。例えばレーザーによる加工方法では、基板１０に加工跡が形成され、熱影響層やデブリが発生する場合がある。一方、パルス幅がフェムト秒程度の短パルスレーザーによる加工方法であれば、熱影響層の発生が抑制される。また、ウォータージェットとレーザーとを組み合わせて用いれば、加工面における熱影響層やデブリの発生は大幅に抑制される。ブレードによる加工方法では、切断跡が形成される。サンドブラストによる加工方法では、特徴的な荒れ形状が形成される。ウェットエッチングによる加工方法では、等方性エッチングであれば等方的にエッチングが進んだ形状が現れ、異方性エッチングであれば面方位によるエッチング速度の差が形状に現れる。ドライエッチングによる加工方法では、ボッシュプロセスであれば特徴的な段差形状が形成される。これらの加工方法は、組み合わせて用いてもよい。
また、基板１０を、吐出口形成部材を形成する面の側から加工して基板１０に分離溝５０を形成することが、吐出口と供給口とがつながる部分の寸法精度が高くなるため好ましい。分離溝５０の大きさは特に限定されないが、欠陥の伝搬を効果的に防ぐ観点から、分離溝５０の幅は１μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。また、分離溝５０の深さは５０μｍ以上であることが好ましい。分離溝５０は、直線でも、曲線や点線でも良く、複数の溝で構成されていても良い。また、図５（Ａ）に示すように分離溝５０は各液体吐出ヘッドを囲むように形成されていてもよく、図５（Ｂ）に示すように各液体吐出ヘッドを囲み、かつ基板１０の端まで形成されていてもよく、図５（Ｃ）に示すように各液体吐出ヘッドの一部に形成されていても良い。
次に、図２（Ｃ）に示すように、供給口４０および吐出口形成部材６０を形成する。供給口４０と吐出口形成部材６０はどちらから形成してもよい。供給口４０は、例えば基板１０がＳｉからなる場合には、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液等を用いた異方性エッチングにより形成することができる。吐出口形成部材６０が形成されている場合には、保護膜で吐出口形成部材６０を被覆した後、異方性エッチングにより供給口４０を形成することができる。吐出口形成部材６０を構成する材料は、加工精度の観点から感光性樹脂が好ましい。該感光性樹脂としては、感光性エポキシ樹脂、感光性ポリイミド、感光性ポリアミド、感光性アクリル樹脂、感光性ウレタン等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。吐出口形成部材６０は、例えば以下の方法により形成することができる。基板１０上にポジ型感光性アクリル樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィーでパターニングすることで流路の型材を形成する。該型材上に吐出口形成部材６０を構成するネガ型感光性エポキシ樹脂を塗布し、パターニングすることで吐出口形成部材６０に吐出口を形成する。該型材は、後に溶解除去することができる。吐出口形成部材６０上には撥水材が塗布されていてもよい。
また、本実施形態では、供給口４０を形成する工程と、分離溝５０を形成する工程とは別に行っているが、作業工程数の削減効果が得られる観点から、供給口４０を形成する工程と、分離溝５０を形成する工程とを同一の工程で行うことが好ましい。供給口４０と分離溝５０とを同一の工程で形成するとは、例えば基板１０をあるエッチング液に浸漬させることで、供給口４０と分離溝５０とを同時に形成していくことを意味する。分離溝５０と供給口４０とが、同時に完成することまでは必ずしも必要としない。
次に、吐出口形成部材６０を構成する材料を熱処理により硬化させる本硬化の工程を行う。吐出口形成部材６０を形成する工程内には、熱処理工程が複数含まれる場合があるが、本発明では吐出口形成部材６０を構成する材料を硬化するために行う最終的な熱処理工程を本硬化の工程とする。前述したように、本硬化の工程では、基板１０を構成する材料と吐出口形成部材６０を構成する材料との熱膨張率の差による応力が発生し、基板１０に割れ等の欠陥が発生しやすい。しかしながら、本発明に係る方法では本硬化の工程時に基板１０には分離溝５０が形成されているため、該欠陥の伝搬を防ぐことができる。熱処理の方法としては、ホットプレート、オーブン、電磁波等による加熱方法が挙げられる。熱処理の雰囲気は、大気下、窒素下、酸素下、水蒸気下、真空下などを用いることができる。熱処理温度および熱処理時間は、吐出口形成部材６０を構成する材料を十分に硬化できる温度および時間であれば特に限定されないが、より欠陥の発生を防ぐ観点から、１００〜２６０℃で１０分〜２０時間熱処理を行うことが好ましい。
次に、液体吐出ヘッド毎に基板１０を切断する。基板１０の切断は、ブレードやレーザーやプラズマによるダイシング等の方法により行うことができる。基板を切断する際には、分離溝５０の内側を切断することがチッピング防止の観点から好ましい。なお、分離溝の内側とは、分離溝内の底面のうち側面との接線を含まない部分を示す。分離溝の側面部分を削らずに底面部分を切断することで、分離溝の角部のチッピングを防ぐことができる。分離溝５０の内側を切断する場合には、ブレードでダイシングすることにより行うことができる。分離溝５０の内側を切断することで各ヘッドの外周に段差が形成されることで、実装工程における接着剤や封止剤との密着向上や回り込み防止の効果が得られる場合がある。または、基板１０の分離溝５０の形成された面とは反対側の面から基板１０を薄化加工することで基板１０を切断することが、チッピング防止の観点から好ましい。基板１０の薄化加工は研磨やエッチングにより行うことができる。
以上により、本実施形態に係る液体吐出ヘッドが完成する。
［第二の実施形態］
図３（Ａ）から（Ｅ）を用いて本実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図３（Ａ）から（Ｅ）は、図１に示されるエネルギー発生素子２０を備える基板１０のＡ−Ａ’断面を工程毎に示した図である。
図３（Ａ）から（Ｅ）を用いて本実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図３（Ａ）から（Ｅ）は、図１に示されるエネルギー発生素子２０を備える基板１０のＡ−Ａ’断面を工程毎に示した図である。
まず、図３（Ａ）に示すように、第一の実施形態と同様にエネルギー発生素子２０を備える基板１０を用意する。
次に、図３（Ｂ）に示すように、基板１０上に支持部材３０を形成する。基板１０上に支持部材３０を形成することにより、基板１０を貫通加工する際に基板がバラバラに分かれることを防ぐことができる。また、基板１０の反りを矯正してハンドリングを容易にしたり、強度を上げたりすることができる。さらに、支持部材３０を構成する材料として熱伝導率の高い材料を用いることで、放熱性や温度の均一性が向上する。支持部材３０を構成する材料としては、樹脂、セラミックス、金属、半導体などを用いることができる。支持部材３０を構成する材料としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂などの樹脂、カーボングラファイト、ガラス、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどのセラミックス、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅなどの金属、Ｓｉ、ＳｉＣなどの半導体が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。また、支持部材３０は一層であってもよく、二層以上であってもよい。
基板１０と支持部材３０との接着性を向上させる観点から、プラズマ処理やプライマー処理などを行っても良い。支持部材３０の接着には、熱硬化型、光硬化型、水分反応型、低融点金属などの接着剤を用いることができる。また、熱剥離型、光剥離型、または力で着脱可能な粘着性フィルムを用いても良い。また、熱や超音波による溶着、プラズマやイオンビームによる表面活性化接合などにより支持部材３０の接着を行ってもよい。さらに、基板１０に支持部材３０との接合用の材料が形成されていても良く、基板１０の表面は平坦化されていても良い。また、基板１０に対して塗布、蒸着、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、メッキなどにより支持部材３０を形成しても良い。また、穴や溝が形成された支持部材３０を基板１０に貼り合わせても良い。なお、支持部材３０には回路が形成されていても良く、該回路と基板１０に存在する回路とを接合することもできる。
次に、図３（Ｃ）に示すように、供給口４０および分離溝５０を形成する。この時、基板１０を貫通し、かつ支持部材３０を貫通しないように加工する。なお、オーバーエッチングにより基板１０と支持部材３０との接合部に広がりが観察されることがある。供給口４０および分離溝５０の形成は第一の実施形態と同様の方法で行うことができる。なお、基板１０と支持部材３０とのエッチング選択比により、加工形状に差が出る。エッチングする際に供給口４０と分離溝５０との開口幅が異なる場合には、エッチングレートの差による形状の差が現れる場合がある。また、供給口４０と分離溝５０を同一の工程で形成することが、作業工程数を削減できる観点から好ましい。また、本工程よりも前に基板１０を薄化してもよい。基板１０の薄化によって貫通加工にかかる時間が短縮され、また、駆動素子のリーク電流の低減や耐放射線性の向上の効果が得られる。
次に、図３（Ｄ）に示すように、吐出口形成部材６０を形成する。吐出口形成部材６０の形成方法は特に限定されないが、例えば以下の方法が挙げられる。まず、ネガ型感光性エポキシ樹脂からなるドライフィルムを基板１０上に積層し、フォトリソグラフィーでパターニングして流路を形成する。その上に、同様にネガ型感光性エポキシ樹脂からなるドライフィルムを積層し、フォトリソグラフィーでパターニングして吐出口を形成し、吐出口形成部材６０とする。吐出口形成部材６０上には撥水材が塗布されていてもよい。
本工程後に、基板１０から支持部材３０を分離して液体吐出ヘッドを完成させれば、作業工程数の削減効果が得られる。また、本工程の一部または全ては、他の工程と順番を入れ替えても良い。基板１０および支持部材３０に対する貫通加工を吐出口形成部材６０の形成後に行う場合には、吐出口形成部材６０にダメージを与えないように保護膜を形成することが多い。したがって、例えば支持部材３０を貫通加工した後に吐出口形成部材６０を形成することで、保護膜を形成する工程を削減できる。また、先に基板１０や支持部材３０に対して貫通加工を行う場合には、供給口４０の内側や基板１０表面に耐久性向上膜などを容易に形成することができ、簡単に液体吐出ヘッドの耐久性を上げることができる。
次に、図３（Ｅ）に示すように、支持部材３０に第二の供給口７０を形成する。第二の供給口７０は、レーザー、ブレード、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、エンドミル等を用いることにより形成することができる。支持部材３０に第二の供給口７０を形成し、支持部材３０を液体吐出ヘッドの構成要素の一部として用いることで、強度が高い状態でハンドリングできるため、品質低下が発生しにくい。支持部材３０を貫通加工する工程は、図３（Ｂ）の前に行っても良く、図３（Ｂ）と図３（Ｃ）との間に行っても良く、省いても良い。支持部材３０を貫通加工する工程を省く場合には、支持部材３０を基板１０から分離して、液体吐出ヘッドを形成すれば良い。
その後、第一の実施形態と同様に本硬化の工程と基板１０の切断を行うことにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッドが完成する。
なお、支持部材３０は基板１０のどちらの面に形成しても良く、例えば吐出口形成部材６０形成後の吐出口形成部材６０表面に形成してもよい。また、基板１０の一方の面に第一の支持部材を形成し、基板１０の貫通加工と切断を行った後で、基板１０の他方の面に第二の支持部材を形成し、第一の支持部材を除去しても良い。また、支持部材３０に対して、基板１０とエネルギー発生素子２０を成膜などにより形成しても良い。
［第三の実施形態］
図４（Ａ）から（Ｅ）を用いて本実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図４（Ａ）から（Ｅ）は、図１に示されるエネルギー発生素子２０を備える基板１０のＡ−Ａ’断面を工程毎に示した図である。
図４（Ａ）から（Ｅ）を用いて本実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示す。図４（Ａ）から（Ｅ）は、図１に示されるエネルギー発生素子２０を備える基板１０のＡ−Ａ’断面を工程毎に示した図である。
まず、図４（Ａ）に示すように、第一の実施形態と同様にエネルギー発生素子２０を備える基板１０を用意する。次に、図４（Ｂ）に示すように、基板１０のエネルギー発生素子２０が配置されている面上に、支持部材３０を形成する。支持部材３０は、第二の実施形態と同様に形成することができる。
次に、図４（Ｃ）に示すように、基板１０を薄化する。基板１０の薄化は、例えば研磨、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ドライエッチング、ウェットエッチング、これらの組み合わせにより行うことができる。また、基板１０に水素注入層やポーラス層を形成した上で、これらを剥離しても良い。本工程は図４（Ｂ）に示した支持部材３０の形成の前に行っても良い。その場合には、第一の支持部材を形成して基板１０を薄化した後、第二の支持部材に転写すれば良い。本工程で吐出口形成部材６０の形成面を平坦化することで、吐出口形成部材６０の加工精度や厚みなどの自由度が向上する効果が得られる。また、後述する分離溝５０を形成する工程の前に基板１０を薄化する工程を行うことにより、分離溝５０を形成する工程において短時間で分離溝５０を形成することができる。
次に、図４（Ｄ）に示すように、供給口４０、分離溝５０および第二の供給口７０を形成する。これらの形成は、前述した実施形態と同様の方法により行うことができる。供給口４０と分離溝５０とを同一の工程で形成する際には、図６（Ａ）に示すように、エネルギー発生素子２０を囲むように基板１０を残すことが、液体へのエネルギー伝達効率が向上するため好ましい。また、図６（Ｂ）に示すように、基板１０に液体の流路を兼ねるパターンを形成することで、吐出口形成部材６０の形成の際の工程数が削減できる。また、図６（Ｃ）に示すように、基板１０が液体に触れないように吐出口形成部材６０を形成することで、耐久性が向上する。また、この効果を得るために保護膜を形成しても良い。
次に、図４（Ｅ）に示すように、吐出口形成部材６０を前述した実施形態と同様の方法で形成する。その後、前述した実施形態と同様に本硬化の工程と基板１０の切断を行うことにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッドが完成する。
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
［参考例１］
図２（Ａ）から（Ｃ）を用いて本参考例に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。まず、図２（Ａ）に示す厚さ７２５μｍの基板１０を用意した。基板１０はＳｉからなり、基板１０上にはヒーター素子である液体吐出用のエネルギー発生素子２０が設けられている。次に、図２（Ｂ）に示すように、基板１０にレーザーにより分離溝５０（幅：２０μｍ、深さ：３５０μｍ）を形成した。次に、図２（Ｃ）に示すように、吐出口形成部材６０および供給口４０を形成した。具体的には、基板１０上にポジ型感光性アクリル樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィーでパターニングすることで流路の型材を形成した。該型材上に吐出口形成部材を構成するネガ型感光性エポキシ樹脂（商品名：ＥＨＰＥ−３１５０、（株）ダイセル製）を塗布し、さらに撥水材を塗布してパターニングすることで、吐出口形成部材６０に吐出口を形成した。
図２（Ａ）から（Ｃ）を用いて本参考例に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。まず、図２（Ａ）に示す厚さ７２５μｍの基板１０を用意した。基板１０はＳｉからなり、基板１０上にはヒーター素子である液体吐出用のエネルギー発生素子２０が設けられている。次に、図２（Ｂ）に示すように、基板１０にレーザーにより分離溝５０（幅：２０μｍ、深さ：３５０μｍ）を形成した。次に、図２（Ｃ）に示すように、吐出口形成部材６０および供給口４０を形成した。具体的には、基板１０上にポジ型感光性アクリル樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィーでパターニングすることで流路の型材を形成した。該型材上に吐出口形成部材を構成するネガ型感光性エポキシ樹脂（商品名：ＥＨＰＥ−３１５０、（株）ダイセル製）を塗布し、さらに撥水材を塗布してパターニングすることで、吐出口形成部材６０に吐出口を形成した。
吐出口形成部材６０を保護膜である環化ゴムで被覆した後、ＴＭＡＨ水溶液を用いた異方性エッチングにより、基板１０に供給口４０を形成した。その後、供給口４０の開口部に存在する、エネルギー発生素子２０の駆動回路を構成する膜（不図示）を除去した。保護膜である環化ゴムを除去し、さらに型材を除去した。次に、窒素雰囲気のオーブン内で、１８０℃で２時間熱処理を行うことにより、吐出口形成部材６０を構成するネガ型感光性エポキシ樹脂の本硬化を行った。その後、ブレードを用いて分離溝５０の内側を切断することで、各液体吐出ヘッドを分離した。以上により、液体吐出ヘッドを完成させた。本参考例に係る方法では、基板に割れ等の欠陥が発生した場合にも、他の液体吐出ヘッドの基板に該欠陥が伝搬することはなかった。
［実施例２］
図３（Ａ）から（Ｅ）を用いて本実施例に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。まず、図３（Ａ）に示すように、参考例１と同様の基板１０を用意した。次に、図３（Ｂ）に示すように、基板１０のエネルギー発生素子２０が配置されている面とは反対の面に、エポキシ樹脂からなる支持部材３０を、熱硬化エポキシ樹脂の接着剤を介して貼りつけた。次に、図３（Ｃ）に示すように、供給口４０および分離溝５０（幅：１２０μｍ、深さ：７５０μｍ）を形成した。具体的には、基板１０のエネルギー発生素子２０が形成された面にレジストマスクを形成し、ドライエッチングで加工することにより供給口４０と分離溝５０とを同一の工程で形成した。また、供給口４０および分離溝５０は、基板１０を貫通し、かつ支持部材３０を貫通しないように形成した。
図３（Ａ）から（Ｅ）を用いて本実施例に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。まず、図３（Ａ）に示すように、参考例１と同様の基板１０を用意した。次に、図３（Ｂ）に示すように、基板１０のエネルギー発生素子２０が配置されている面とは反対の面に、エポキシ樹脂からなる支持部材３０を、熱硬化エポキシ樹脂の接着剤を介して貼りつけた。次に、図３（Ｃ）に示すように、供給口４０および分離溝５０（幅：１２０μｍ、深さ：７５０μｍ）を形成した。具体的には、基板１０のエネルギー発生素子２０が形成された面にレジストマスクを形成し、ドライエッチングで加工することにより供給口４０と分離溝５０とを同一の工程で形成した。また、供給口４０および分離溝５０は、基板１０を貫通し、かつ支持部材３０を貫通しないように形成した。
次に、図３（Ｄ）に示すように、吐出口形成部材６０を形成した。具体的には、まずネガ型感光性エポキシ樹脂からなるドライフィルムを基板１０上に積層し、フォトリソグラフィーでパターニングして流路を形成した。その上に、同様にネガ型感光性エポキシ樹脂からなるドライフィルムを積層し、撥水材を塗布し、フォトリソグラフィーでパターニングして吐出口を形成した。次に、図３（Ｅ）に示すように、支持部材３０にエンドミル加工を用いて供給口４０と連通する第二の供給口７０を形成した。次に、窒素雰囲気のオーブン内で、１５０℃で３時間熱処理を行うことにより、吐出口形成部材６０を構成するネガ型感光性エポキシ樹脂の本硬化を行った。その後、ブレードを用いて分離溝５０の内側を切断することで、各液体吐出ヘッドを分離した。以上により、液体吐出ヘッドを完成させた。本実施例に係る方法では、基板に割れ等の欠陥が発生した場合にも、他の液体吐出ヘッドの基板に該欠陥が伝搬することはなかった。
［実施例３］
図４（Ａ）から（Ｅ）を用いて本実施例に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、参考例１と同様の基板１０を用意した。次に、図４（Ｂ）に示すように、基板１０のエネルギー発生素子２０が配置されている面上に、支持部材３０を形成した。具体的には、基板１０上にスパッタでＴａからなるバリア層とＣｕからなるメッキシード層を形成した。さらに、その上に電解メッキでＣｕからなる層を形成し、該層をＣＭＰにより平坦化した。平坦化されたＣｕからなる層と、別に用意したＣｕとを表面活性化接合で貼り合わせ、支持部材３０とした。なお、Ｃｕのように熱伝導率の高い材料を支持部材の材料として用いることで、放熱性が向上し、基板温度が一定になる効果が得られる。次に、図４（Ｃ）に示すように、ＣＭＰで基板１０を薄化した。
図４（Ａ）から（Ｅ）を用いて本実施例に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、参考例１と同様の基板１０を用意した。次に、図４（Ｂ）に示すように、基板１０のエネルギー発生素子２０が配置されている面上に、支持部材３０を形成した。具体的には、基板１０上にスパッタでＴａからなるバリア層とＣｕからなるメッキシード層を形成した。さらに、その上に電解メッキでＣｕからなる層を形成し、該層をＣＭＰにより平坦化した。平坦化されたＣｕからなる層と、別に用意したＣｕとを表面活性化接合で貼り合わせ、支持部材３０とした。なお、Ｃｕのように熱伝導率の高い材料を支持部材の材料として用いることで、放熱性が向上し、基板温度が一定になる効果が得られる。次に、図４（Ｃ）に示すように、ＣＭＰで基板１０を薄化した。
次に、図４（Ｄ）に示すように、供給口４０および分離溝５０（幅：３０μｍ、深さ：８０μｍ）をドライエッチングにより同一の工程で形成した。さらに、支持部材３０に供給口４０と連通する第二の供給口７０をウォータージェットとレーザーとを組み合わせて形成した。次に、図４（Ｅ）に示すように、吐出口形成部材６０を形成した。具体的には、まずネガ型感光性エポキシ樹脂からなるドライフィルムを基板１０上に積層し、流路のパターンを露光した。現像は行わずに、その上に、高感度なネガ型感光性エポキシ樹脂からなるドライフィルムを積層し、撥水材を塗布し、吐出口のパターンを露光した。その後、一括で現像することで吐出口形成部材６０を形成した。次に、窒素雰囲気のオーブン内で、２００℃で１時間熱処理を行うことにより、吐出口形成部材６０を構成するネガ型感光性エポキシ樹脂の本硬化を行った。その後、レーザーアブレーションで分離溝５０の内側を切断することで、各液体吐出ヘッドを分離した。以上により、液体吐出ヘッドを完成させた。本実施例に係る方法では、基板に割れ等の欠陥が発生した場合にも、他の液体吐出ヘッドの基板に該欠陥が伝搬することはなかった。
［実施例４］
図３（Ａ）から（Ｄ）を用いて本実施例に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。まず、図３（Ａ）に示すように、参考例１と同様の基板１０を用意した。次に、図３（Ｂ）に示すように、基板１０のエネルギー発生素子２０が配置されている面とは反対の面に、ポリイミドからなる粘着性フィルムである支持部材３０を貼りつけた。次に、図３（Ｃ）に示すように、供給口４０および分離溝５０（幅：１００μｍ、深さ：７５０μｍ）をドライエッチングにより同一の工程で形成した。次に、図３（Ｄ）に示すように、実施例３と同様の方法により吐出口形成部材６０を形成した。次に、窒素雰囲気のオーブン内で、１３０℃で５時間熱処理を行うことにより、吐出口形成部材６０を構成するネガ型感光性エポキシ樹脂の本硬化を行った。その後、基板１０と支持部材３０とを分離した。以上により、液体吐出ヘッドを完成させた。本実施例に係る方法では、基板に割れ等の欠陥が発生した場合にも、他の液体吐出ヘッドの基板に該欠陥が伝搬することはなかった。また、供給口４０の形成と基板１０の切断とを同一の工程で行うことができるため、作業工程を削減できた。
図３（Ａ）から（Ｄ）を用いて本実施例に係る液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。まず、図３（Ａ）に示すように、参考例１と同様の基板１０を用意した。次に、図３（Ｂ）に示すように、基板１０のエネルギー発生素子２０が配置されている面とは反対の面に、ポリイミドからなる粘着性フィルムである支持部材３０を貼りつけた。次に、図３（Ｃ）に示すように、供給口４０および分離溝５０（幅：１００μｍ、深さ：７５０μｍ）をドライエッチングにより同一の工程で形成した。次に、図３（Ｄ）に示すように、実施例３と同様の方法により吐出口形成部材６０を形成した。次に、窒素雰囲気のオーブン内で、１３０℃で５時間熱処理を行うことにより、吐出口形成部材６０を構成するネガ型感光性エポキシ樹脂の本硬化を行った。その後、基板１０と支持部材３０とを分離した。以上により、液体吐出ヘッドを完成させた。本実施例に係る方法では、基板に割れ等の欠陥が発生した場合にも、他の液体吐出ヘッドの基板に該欠陥が伝搬することはなかった。また、供給口４０の形成と基板１０の切断とを同一の工程で行うことができるため、作業工程を削減できた。
１０ 基板
２０ エネルギー発生素子
３０ 支持部材
４０ 供給口
５０ 分離溝
６０ 吐出口形成部材
７０ 第二の供給口
２０ エネルギー発生素子
３０ 支持部材
４０ 供給口
５０ 分離溝
６０ 吐出口形成部材
７０ 第二の供給口
Claims (13)
- 基板上に、該基板との間に液体の流路を形成し、該流路を通じて液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材を形成する工程と、
基板に、該基板を貫通し、前記流路に液体を供給する供給口を形成する工程と、
基板に、液体吐出ヘッド毎に該基板を分離するための分離溝を形成する工程と、
基板上に支持部材を形成する工程と、
を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出口形成部材を形成する工程が、該吐出口形成部材を構成する材料を熱処理により硬化させる本硬化の工程を含み、
前記本硬化の工程よりも前に、前記分離溝を形成する工程を行う液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記分離溝を形成する工程において、前記基板を、前記吐出口形成部材を形成する面の側から加工して前記基板に前記分離溝を形成する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記供給口を形成する工程と、前記分離溝を形成する工程とを同一の工程で行う請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 液体吐出ヘッド毎に前記基板を切断する工程をさらに含み、
前記基板を切断する工程において、前記分離溝の内側を切断する請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 液体吐出ヘッド毎に前記基板を切断する工程をさらに含み、
前記基板を切断する工程において、前記基板の前記分離溝の形成された面とは反対側の面から前記基板を薄化加工することで前記基板を切断する請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記分離溝を形成する工程において、前記基板を貫通し、かつ前記支持部材を貫通しないように加工することで前記分離溝を形成する請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記分離溝を形成する工程の前に、前記基板を薄化する工程をさらに含む請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記基板上に、液体を吐出するためのエネルギーを液体に付与するエネルギー発生素子が設けられており、
前記供給口を形成する工程と、前記分離溝を形成する工程とを同一の工程で行い、
前記同一の工程において、前記エネルギー発生素子を囲むように前記基板を残す請求項６または７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記本硬化の工程の後に、前記基板と前記支持部材とを分離する工程をさらに含む請求項６から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記支持部材に前記供給口と連通する第二の供給口を形成する工程をさらに含む請求項６から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記基板を構成する材料と、前記吐出口形成部材を構成する材料とが異なる請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記分離溝を形成する工程において、各液体吐出ヘッドを囲むように前記分離溝を形成する請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記基板がＳｉを含み、前記支持部材が樹脂を含む請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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