JP6854108B2 - インクジェットプリントヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、振動板の表面の露出面と下部配線のAu膜との間の絶縁性を高めることができるインクジェットプリントヘッドを提供することである。
この発明の一実施形態では、前記Au拡散防止用バリア膜は、TiW膜である。
この発明の一実施形態では、前記Au拡散防止用バリア膜は、Ti膜である。
この発明の一実施形態では、前記絶縁膜は、シリコン酸化膜である。
この発明の一実施形態では、前記振動板上に配置されたスペーサ基板と、前記スペーサ基板上に固定された配線基板とを含み、前記振動板に形成された前記インク流通孔を第1インク流通孔とすると、前記スペーサ基板には、前記スペーサ基板を厚さ方向に貫通しかつ前記圧電素子が収容される開口部と、前記スペーサ基板を厚さ方向に貫通しかつ前記第1インク流通孔と連通する第2インク流通孔とが形成されており、前記配線基板には、前記配線基板を厚さ方向に貫通しかつ前記第2インク流通孔と連通する第3インク流通孔が形成されているとともに、前記圧電素子の上部電極に接続される上部配線が形成されている。
この発明の一実施形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は、圧力室を含むインク流路を有する圧力室基板、前記圧力室の天面部を区画する振動板であって、その厚さ方向に貫通しかつ前記インク流路に連通するインク流通孔を有する振動板、および前記振動板における前記圧力室とは反対側の表面に絶縁膜を介して形成された下部配線を含むボディプレートを製造する工程と、前記圧力室の底面部を区画し、前記圧力室に連通するノズル孔を有するノズル基板を製造する工程と、前記ボディプレートの下面に前記ノズル基板を貼り合わせる工程と、前記ボディプレートの前記下部配線上に複数の圧電素子を接合する工程とを含む。
この発明の一実施形態では、前記エッチング工程で用いられるエッチングガスは、C4F8+Arの混合ガスからなる。
図1は、この発明の一実施形態に係るインクジェットプリントヘッドの図解的な斜視図である。図2は、図1のインクジェットプリントヘッドの構成を説明するための図解的な断面図である。図3は、インクジェットプリントヘッドの平面図であって、振動板およびそれよりも上側部分が省略された平面図である。図4は、インクジェットプリントヘッドの平面図であって、インターポーザ、スペーサ基板および圧電素子が省略された平面図である。図5は、図2のA部を拡大して示す図解的な部分拡大断面図である。図6は、図5のB部を拡大して示す図解的な部分拡大断面図である。
インクジェットプリントヘッド1は、ノズルプレート(ノズル基板)2と、ノズルプレート2上に配置されたボディプレート3と、ボディプレート3上に配置された圧電素子4と、ボディプレート3上に、スペーサ基板5を介して配置されたインターポーザ(配線基板)6とを含む。
図5および図6に示すように、振動板8上には、絶縁膜15を介して下部配線16が形成されている。絶縁膜15および下部配線16は、振動板8の表面のほぼ全域を覆うように形成されている。下部配線16および絶縁膜15には、それぞれ、図4および図5に示すように、平面視で圧力室12の周縁よりも外側の領域であってかつ各インク流通孔14を取り囲む領域に、互いに連通しかつインク流通孔14を露出させる第1および第2除去部(開口部)16a,15aが形成されている。第1除去部16aは、下部配線16の一部が取り除かれた部分である。第2除去部15aは、絶縁膜15の一部が取り除かれた部分である。
下部配線16は、圧力室基板7にインク流路11が形成されておらず、振動板8にインク流通孔14が形成されていない状態で、振動板8上に形成される。言い換えれば、下部配線16は、圧力室基板7および振動板8にそれぞれインク流路11およびインク流通孔14が形成される前に、振動板8上に形成される。
次に、図12に示すように、Au膜118上に、フォトリソグラフィによって、下部配線16のパターンのレジストマスク71が形成される。具体的には、下部配線16の第1除去部16aに対応した開口71aを有するレジストマスク71がAu膜118上に形成される。
また、前述の実施形態では、圧電体膜の材料としてPZTを例示したが、そのほかにも、チタン酸鉛(PbPO3)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)などに代表される金属酸化物からなる圧電材料が適用されてもよい。
2 ノズルプレート(ノズル基板)
3 ボディプレート
4 圧電素子
5 スペーサ基板
6 インターポーザ(配線基板)
7 圧力室基板
8 振動板
11 インク流路
12 圧力室
13 インク流入部
14 インク流通孔(振動板)
15 絶縁膜(シリコン酸化膜)
15a 第2除去部
16 下部配線
16a 第1除去部
17 バリア膜
18 Au膜
19 除去部の内側面(内周面)
19a 第1内側面部(Au膜)
19b 第2内側面部(バリア膜)
19c 接続部
21 ノズル孔
22 凹部
23 インク吐出通路
23a 吐出口
41 圧電体膜
42 下部電極
43 上部電極
51 開口部
52 インク流通孔
61 インク流通孔
62 上部配線
63 導電性接続部材
S 段差
Claims (10)
- 圧力室を含むインク流路を有する圧力室基板と、
前記圧力室基板上に形成されかつ前記圧力室の天面部を区画する振動板と、
前記振動板における前記圧力室とは反対側の表面に、絶縁膜を介して形成された下部配線と、
前記下部配線上に配置され、前記下部配線に接合された下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体膜および前記圧電体膜上に形成された上部電極を含む圧電素子と、
前記圧力室基板の前記振動板とは反対側の表面に接合され、前記圧力室の底面部を区画し、前記圧力室に連通するノズル孔を有するノズル基板とを含み、
前記振動板には、前記振動板を厚さ方向に貫通しかつ前記インク流路に連通するインク流通孔が形成されており、
前記下部配線および前記絶縁膜には、それぞれ、平面視で前記インク流通孔を取り囲む領域に、互いに連通しかつ前記インク流通孔を露出させる第1および第2除去部がそれぞれ形成されており、
前記下部配線は、前記絶縁膜上に形成されたAu拡散防止用バリア膜と、前記Au拡散防止用バリア膜上に形成されたAu膜との積層膜からなり、
前記下部配線における前記第1除去部の内側面は、前記Au膜における当該第1除去部の内側面である第1内側面部と、前記Au拡散防止用バリア膜における当該第1除去部の内側面である第2内側面部とを有し、前記第2内側面部は、前記第1内側面部よりも当該第1除去部の内方に張り出して、前記第1内側面部と第2内側面部との間に段差が生じており、
前記第1内側面部が前記第2除去部の内側面の外側に位置しており、前記第2内側面部と前記第2除去部の内側面とが面一である、インクジェットプリントヘッド。 - 前記Au拡散防止用バリア膜は、TiW膜である、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記Au拡散防止用バリア膜は、Ti膜である、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記絶縁膜は、シリコン酸化膜である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記第2内側面部の前記第1内側面部に対する内方張出量は、0.4μm以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記振動板上に配置されたスペーサ基板と、
前記スペーサ基板上に固定された配線基板とを含み、
前記振動板に形成された前記インク流通孔を第1インク流通孔とすると、前記スペーサ基板には、前記スペーサ基板を厚さ方向に貫通しかつ前記圧電素子が収容される開口部と、前記スペーサ基板を厚さ方向に貫通しかつ前記第1インク流通孔と連通する第2インク流通孔とが形成されており、
前記配線基板には、前記配線基板を厚さ方向に貫通しかつ前記第2インク流通孔と連通する第3インク流通孔が形成されているとともに、前記圧電素子の上部電極に接続される上部配線が形成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載のインクジェットプリントヘッド。 - 前記上部配線は、導電性接続部材を介して、前記圧電素子の上部電極に接続されている、請求項6に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 圧力室を含むインク流路を有する圧力室基板、前記圧力室の天面部を区画する振動板であって、その厚さ方向に貫通しかつ前記インク流路に連通するインク流通孔を有する振動板、および前記振動板における前記圧力室とは反対側の表面に絶縁膜を介して形成された下部配線を含むボディプレートを製造する工程と、
前記圧力室の底面部を区画し、前記圧力室に連通するノズル孔を有するノズル基板を製造する工程と、
前記ボディプレートの下面に前記ノズル基板を貼り合わせる工程と、
前記ボディプレートの前記下部配線上に複数の圧電素子を接合する工程とを含み、
前記下部配線および前記絶縁膜には、それぞれ、平面視で前記インク流通孔を取り囲む領域に、互いに連通しかつ前記インク流通孔を露出させる第1および第2除去部がそれぞれ形成されており、
前記下部配線は、前記絶縁膜上に形成されたAu拡散防止用バリア膜と、前記Au拡散防止用バリア膜上に形成されたAu膜との積層膜からなり、
前記Au拡散防止用バリア膜は、前記Au膜に対してエッチングレートが小さい材料からなり、
前記ボディプレートを製造する工程は、前記振動板の表面に前記下部配線を形成する下部配線形成工程を含んでおり、
前記下部配線形成工程は、
前記振動板の表面の全面に前記絶縁膜の材料膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の材料膜上の全面に前記バリア膜の材料膜および前記Au膜の材料膜を順に形成する工程と、
前記第1除去部に対応した開口を有するレジストマスクを前記Au膜の材料膜上に形成する工程と、
前記レジストマスクをマスクとして、前記Au膜の材料膜、前記バリア膜の材料膜および前記絶縁膜の材料膜をドライエッチングすることにより、前記下部配線および前記絶縁膜に、それぞれ、前記第1除去部および前記第2除去部を形成するエッチング工程とを含み、
前記下部配線における前記第1除去部の内側面は、前記Au膜における当該第1除去部の内側面である第1内側面部と、前記Au拡散防止用バリア膜における当該第1除去部の内側面である第2内側面部とを有し、前記第1内側面部が前記第2除去部の内側面の外側に位置しており、前記第2内側面部と前記第2除去部の内側面とが面一である、インクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記絶縁膜はシリコン酸化膜であり、前記Au拡散防止用バリア膜はTiW膜である、請求項8に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記エッチング工程で用いられるエッチングガスは、C4F8+Arの混合ガスからなる請求項9に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
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