JP2009190349A - Manufacturing method of liquid jet head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、インク滴を噴射するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりインク滴を噴射させ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 of manufacturing a liquid ejecting head, and in particular, a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting ink droplets is configured by a diaphragm, and a piezoelectric element is formed on the surface of the diaphragm, The present invention relates to a method of manufacturing an ink jet recording head that ejects ink droplets by displacement of a piezoelectric element.
インクジェット式記録ヘッドとして、ノズルプレートに形成されたノズル開口に連通する圧力発生室の列を少なくとも2列備えた流路形成基板と、この流路形成基板に設けられた圧電素子側に接合され、かつ圧電素子を駆動させる駆動ICが実装される接合基板とを有する構造が知られている。
ノズルプレートおよび流路形成基板の製造方法として、金属板面にプレス等の加工によりノズル開口を形成したノズルプレートと、結晶方位<110>を有するSi基板に異方性エッチングによりインク流路用の圧力室を形成した流路形成基板とを貼り合わせる方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ノズルプレートの製造方法として、プレス加工以外に、Siウェハを異方性エッチングして、ノズル開口である穴を明けノズルプレートを形成する方法、あるいはステンレス薄板にYAGレーザ等で穴明け加工して、ノズル開口である穴を明けノズルプレートを形成する方法が知られている(特許文献1参照)。
また、シリコン基板に圧力発生室であるキャビティをエッチングで形成し、シリコン基板の開口面側に、ステンレス材に穴明け加工して複数のインク噴射用ノズルを形成したノズルプレートをエポキシ接着剤を用いて接合する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
As an ink jet recording head, a flow path forming substrate provided with at least two rows of pressure generation chambers communicating with nozzle openings formed in a nozzle plate, and a piezoelectric element side provided on the flow path forming substrate are joined to each other, In addition, a structure having a bonding substrate on which a driving IC for driving a piezoelectric element is mounted is known.
As a manufacturing method of the nozzle plate and the flow path forming substrate, a nozzle plate in which a nozzle opening is formed by processing such as pressing on a metal plate surface, and an Si flow path for an ink flow path by anisotropic etching on a Si substrate having a crystal orientation <110> A method of bonding a flow path forming substrate on which a pressure chamber is formed is known (for example, see Patent Document 1).
As a manufacturing method of the nozzle plate, in addition to pressing, the Si wafer is anisotropically etched to form a nozzle plate opening, or a nozzle plate is formed, or a stainless steel thin plate is drilled with a YAG laser or the like, A method of forming a nozzle plate by drilling a hole that is a nozzle opening is known (see Patent Document 1).
In addition, a cavity that is a pressure generating chamber is formed in a silicon substrate by etching, and a nozzle plate in which a plurality of nozzles for ink ejection are formed by drilling a stainless material on the opening surface side of the silicon substrate is used with an epoxy adhesive There is known a method for joining them (see, for example, Patent Document 2).
流路形成基板、ノズルプレートおよび接合基板を接着剤で貼り合わせているので、工程の煩雑化、貼り合わせ時のずれによる噴射特性の低下を招いている。また、流路形成基板とノズルプレートの材質の違いによる熱膨張率差で、温度差によって変形や剥離が生じ、噴射特性が低下している。 Since the flow path forming substrate, the nozzle plate, and the bonding substrate are bonded together with an adhesive, the process becomes complicated and the jetting characteristics are deteriorated due to a shift during bonding. Further, due to the difference in thermal expansion coefficient due to the difference in material between the flow path forming substrate and the nozzle plate, deformation and peeling occur due to the temperature difference, and the jetting characteristics are deteriorated.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列を備えた流路形成基板と、前記圧力発生室に対して振動板を介して設けられた圧電素子と、前記圧電素子を前記振動板とで挟み込む接合基板とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法において、シリコン単結晶基板にノズル形成層を形成する工程と、前記ノズル形成層に前記ノズル開口を形成する工程と、前記シリコン単結晶基板をエッチングして、前記圧力発生室を形成する工程とを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
[Application Example 1]
A flow path forming substrate having a row of pressure generation chambers communicating with the nozzle openings, a piezoelectric element provided to the pressure generation chamber via a vibration plate, and a joint sandwiching the piezoelectric element with the vibration plate And a step of forming a nozzle forming layer in the silicon single crystal substrate, a step of forming the nozzle opening in the nozzle forming layer, and etching the silicon single crystal substrate. And a step of forming the pressure generating chamber.
この適用例によれば、ノズル形成層をシリコン単結晶基板に形成した後に、ノズル形成層にノズル開口を形成する。その後、圧力発生室を形成するので、ノズル開口が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ない液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。 According to this application example, after the nozzle formation layer is formed on the silicon single crystal substrate, the nozzle openings are formed in the nozzle formation layer. After that, since the pressure generating chamber is formed, it is not necessary to bond the nozzle plate in which the nozzle openings are formed, and a method for manufacturing a liquid ejecting head with a simple structure and less positional deviation can be obtained.
[適用例2]
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記ノズル形成層が、シリコン層であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、ノズル形成層と流路形成基板とが同じシリコンなので熱膨張差が少なく、温度差による変形や剥離が少ない、噴射特性の安定した液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
[Application Example 2]
The method of manufacturing a liquid jet head, wherein the nozzle forming layer is a silicon layer.
In this application example, since the nozzle forming layer and the flow path forming substrate are the same silicon, there is little difference in thermal expansion, and there can be obtained a method for manufacturing a liquid jet head with stable jetting characteristics with little deformation and peeling due to temperature differences.
[適用例3]
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、支持用基板に前記振動板および前記圧電素子とを形成する工程と、前記圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する前記接合基板を前記振動板に加熱接着する工程と、前記支持用基板を除去する工程とを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、圧電素子を振動板とで挟み、圧電素子保持部で保持した接合基板が得られる。
[Application Example 3]
In the method of manufacturing the liquid ejecting head, the step of forming the vibration plate and the piezoelectric element on a supporting substrate, and the bonding substrate having a piezoelectric element holding portion for sealing the piezoelectric element as the vibration plate. A method for manufacturing a liquid jet head, comprising: a step of heat-bonding; and a step of removing the supporting substrate.
In this application example, a bonded substrate is obtained in which a piezoelectric element is sandwiched between diaphragms and held by a piezoelectric element holding portion.
[適用例4]
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板と、前記振動板および前記圧電素子を有する前記接合基板との接着工程を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、ノズル開口を備えた流路形成基板と圧電素子および振動板を備えた接合基板を接着するので、ノズル開口が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ない液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
[Application Example 4]
A method of manufacturing a liquid ejecting head, comprising the step of bonding the flow path forming substrate to the bonding substrate having the vibration plate and the piezoelectric element.
In this application example, since the flow path forming substrate having the nozzle openings and the bonding substrate having the piezoelectric elements and the diaphragm are bonded, it is not necessary to bond the nozzle plate having the nozzle openings, and the structure is simple and positioned. A manufacturing method of a liquid jet head with little deviation is obtained.
[適用例5]
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記接着工程で接着する接着剤が、エポキシ系接着剤であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、振動板と流路形成基板とを容易に確実に接着できる液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
[Application Example 5]
The method for manufacturing a liquid jet head according to the above, wherein the adhesive to be bonded in the bonding step is an epoxy adhesive.
In this application example, a method of manufacturing a liquid ejecting head that can easily and reliably bond the vibration plate and the flow path forming substrate is obtained.
[適用例6]
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、シリコン単結晶ウェハに対して前記各工程を実施し、その後、分割することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、ウェハ状態で各部材の位置合わせを行い、その後分割して液体噴射ヘッドを得るので、個々に位置合わせを行う必要がなく、製造の効率のよい、位置ずれの少ない液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。
[Application Example 6]
A method of manufacturing a liquid jet head according to the above-described method, wherein the steps are performed on a silicon single crystal wafer and then divided.
In this application example, each member is aligned in a wafer state, and then divided to obtain a liquid ejecting head. Therefore, there is no need to perform individual alignment, and the liquid ejecting head with high manufacturing efficiency and low positional deviation is obtained. The manufacturing method is obtained.
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図1は、実施形態に係る液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド1の概略を示す分解斜視図であり、図2(a)は、図1の平面図、図2(b)は、(a)のA−A断面図である。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an outline of an ink
図1において、インクジェット式記録ヘッド1は、流路形成基板10とノズル形成層20と接合基板30とを備えている。流路形成基板10は、ノズル形成層20と接合基板30とに挟まれている。
図1および図2において、流路形成基板10には、シリコン単結晶基板をその一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁11によって区画された圧力発生室12がその幅方向に並設されている。また、圧力発生室12の長手方向外側には、連通部13が形成され、各圧力発生室12の長手方向一端部でそれぞれインク供給路14を介して連通している。インク供給路14は、流路形成基板10の接合基板30側に形成されている。
In FIG. 1, the ink
1 and 2, the flow
圧力発生室12等が形成される流路形成基板10の厚さは、圧力発生室12を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択することが好ましい。例えば、1インチ当たり180個(180dpi)程度に圧力発生室12を配置する場合には、流路形成基板10の厚さは、180〜280μm程度、より望ましくは、220μm程度とするのが好適である。また、例えば、360dpi程度と比較的高密度に圧力発生室12を配置する場合には、流路形成基板10の厚さは、100μm以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室12間の隔壁11の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
As the thickness of the flow
流路形成基板10の接合基板30反対側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側で連通するノズル開口21が形成されたノズル形成層20が形成されている。
On the opposite side of the flow
流路形成基板10と接合基板30との間には、エッチングストッパ層としての窒化ケイ素層50と二酸化シリコン(SiO2)からなる厚さ1〜2μmの弾性膜51と二酸化ジルコニウム層52とが積層形成されている。
窒化ケイ素層50と流路形成基板10との間には、接着層1000が設けられている。ここで、窒化ケイ素層50はなくてもよい。
本実施形態では、流路形成基板10は面方位(110)のシリコン単結晶基板からなる。
Between the flow
An
In the present embodiment, the flow
二酸化ジルコニウム層52には、白金(Pt)等の金属やルテニウム酸ストロンチウム(SrRuO)等の金属酸化物からなる下電極膜60と、ペロブスカイト構造の圧電体層70と、Au、Ir等の金属からなる上電極膜80とが形成され、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および上電極膜80を含む部分をいう。
The
一般的には、圧電素子300のいずれか一方の電極を共通電極とし、他方の電極および圧電体層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いずれか一方の電極および圧電体層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。いず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。
In general, one electrode of the
また、ここでは、圧電素子300と圧電素子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。なお、上述した例では、圧電素子300の下電極膜60、窒化ケイ素層50、弾性膜51および二酸化ジルコニウム層52が振動板53として作用する。
Further, here, the
また、このような各圧電素子300の上電極膜80には、例えば、金(Au)等からなるリード電極90がそれぞれ接続されている。このリード電極90は、各圧電素子300の長手方向端部近傍から引き出され、流路形成基板10の端部近傍までそれぞれ延設され、図示しないが、例えば、ワイヤボンディング等により、圧電素子を駆動するための駆動IC等と接続される。
In addition, a
流路形成基板10の圧電素子300側には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態でその空間を密封可能な圧電素子保持部31を有する接合基板30が接合され、圧電素子300はこの圧電素子保持部31内に形成されている。このような接合基板30としては、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用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。また、接合基板30には、各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ150の少なくとも一部を構成するリザーバ部32が設けられ、このリザーバ部32は、流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ150を構成している。
A
さらに、接合基板30には、封止膜41および固定板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150に対向する領域には、厚さ方向に完全に除去された開口部43が形成され、リザーバ150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
なお、このようなインクジェット式記録ヘッド1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150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、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発生室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、振動板53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からインク滴が噴射する。
Such an ink
以下、このような本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド1の製造方法について説明する。
図3に、インクジェット式記録ヘッド1の製造方法を示す斜視図を示した。
インクジェット式記録ヘッド1は、その構成要素が形成された流路形成ウェハ板100と接合ウェハ基板301とを接着層1000で接合した後に、図中に示した破線で切断等を行い、切り離すことによって得られる。図中の符号500、510、520は、切断後に、窒化ケイ素層50、弾性膜51および二酸化ジルコニウム層52となる層を表している。これらの層については、後に説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the ink
FIG. 3 is a perspective view showing a method for manufacturing the ink
The ink
図4に、流路形成ウェハ板100の形成工程を、図5〜図7に接合ウェハ基板301の形成工程を断面図を用いて示した。図8は、流路形成ウェハ板100と接合ウェハ基板301とを接合してインクジェット式記録ヘッド1を形成する工程を示している。これらの図には1つのインクジェット式記録ヘッド1が形成される部分を抜き出して断面図で示している。
FIG. 4 shows a process for forming the flow path forming
以下に、流路形成ウェハ板100の形成工程を説明する。
図4(a)はシリコン単結晶ウェハ110を用意する工程、図4(b)はシリコン単結晶ウェハ110にノズル形成層200を形成する工程、図4(c)はノズル形成層200にノズル開口21を形成する工程、図4(d)はシリコン単結晶ウェハ110をエッチングして、圧力発生室を形成する工程を示している。
Below, the formation process of the flow path
4A shows a step of preparing a silicon
まず、図4(a)に示すように、面方位(110)のシリコン単結晶ウェハ110を用意する。
次に、図4(b)に示すように、シリコン単結晶ウェハ110の片面に、熱CVD(Chemical Vapor Deposition)等により、ポリシリコンからなるノズル形成層200を形成する。ノズル形成層200は、厚みが数μmになるように形成する、例えば、1〜5μmが好ましい。そして、このノズル形成層200の表面に酸化膜を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, a silicon
Next, as shown in FIG. 4B, a
図4(c)において、ノズル形成層200にノズル開口21を形成する前に、シリコン単結晶ウェハ110を接合して、シリコン単結晶ウェハ110のノズル形成層200の形成された面に対向する面から水酸化カリウム(KOH)水溶液で異方性エッチングすることにより、圧力発生室12、連通部13およびインク供給路14を形成する。
ノズル形成層200の表面に形成された酸化膜がウェットエッチングの進行を停止させるためのエッチングストップ層としての機能を有している。
なお、インク供給路14は、シリコン単結晶ウェハ110を厚さ方向に途中までエッチング(ハーフエッチング)することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
次に、図4(d)において、ノズル形成層200にノズル開口21を反応性イオンエッチング、イオンミリング等で開ける。
In FIG. 4C, before the
The oxide film formed on the surface of the
The
Next, in FIG. 4D, the
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶ウェハ110のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶ウェハ110をKOH等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて(110)面に垂直な第1の(111)面と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし、かつ上記(110)面と約35度の角度をなす第2の(111)面とが出現し、(110)面のエッチングレートと比較して(111)面のエッチングレートが約1/180であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第1の(111)面と斜めの二つの第2の(111)面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室12を高密度に配列することができる。
以上の工程によって、流路形成ウェハ板100が得られる。
Here, anisotropic etching is performed using the difference in etching rate of the silicon
Through the above steps, the flow path forming
以下に、接合ウェハ基板301の形成方法を説明する。
図5(a)は支持用基板を用意する工程、図5(b)〜(e)は支持用基板に振動板を形成する工程、図6(f)〜(i)は圧電素子300を形成する工程、図7(J)は圧電素子300を封止する圧電素子保持部31を有する接合ウェハ基板301を振動板53に加熱接着する工程、図7(k)は支持用基板を除去する工程を示している。
Hereinafter, a method for forming the bonded
5A is a process for preparing a support substrate, FIGS. 5B to 5E are processes for forming a diaphragm on the support substrate, and FIGS. 6F to 6I are processes for forming a
まず、図5(a)に示すように、支持用基板としての石英基板400を用意する。支持用基板としては、後にエッチングで除去できるものが好ましい。
次に、図5(b)に示すように、石英基板400の片面に窒化ケイ素層500を形成する。
次に、図5(c)に示すように、窒化ケイ素層500上に弾性膜51となる二酸化シリコン層510を形成する。
さらに、図5(d)に示すように、二酸化シリコン層510上に二酸化ジルコニウム層520を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a
Next, as shown in FIG. 5B, a
Next, as shown in FIG. 5C, a
Further, as shown in FIG. 5D, a
窒化ケイ素層500、二酸化シリコン層510、二酸化ジルコニウム層520形成方法としては、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法あるいはECR(電子サイクロトロン共鳴)スパッタ法等が挙げられる。
Examples of the method for forming the
次に、図5(e)に示すように、二酸化ジルコニウム層520上に、スパッタリングにより下電極膜60を形成する。この下電極膜60の材料としては、白金(Pt)、イリジウム(Ir)等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層700は、成膜後に大気雰囲気下または酸素雰囲気下で600〜1000℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜60の材料は、このような高温、酸素雰囲気下で導電性を保持できなければならず、特に、圧電体層70としてチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金またはイリジウム等が好適である。
窒化ケイ素層500、二酸化シリコン層510、二酸化ジルコニウム層520および下電極膜60は振動板を構成する。
Next, as shown in FIG. 5E, a
The
次に、図6(f)に示すように、圧電体層700を成膜する。この圧電体層700は、結晶が配向していることが好ましい。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700を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層700とした。圧電体層700の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層700の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 6F, a
さらに、ゾル−ゲル法またはスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。いずれにしても、このように成膜された圧電体層700は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、かつ本実施形態では、圧電体層700は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造された圧電体層の厚さは、一般的に0.2〜5μmである。
Further, after forming a lead zirconate titanate precursor film by a sol-gel method or a sputtering method, a method of crystal growth at a low temperature by a high pressure treatment method in an alkaline aqueous solution may be used. In any case, the
次に、図6(g)に示すように、上電極膜800を成膜する。上電極膜800は、導電性の高い材料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金、イリジウム等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
Next, as shown in FIG. 6G, an
次に、図6(h)に示すように、圧電体層700および上電極膜800のみをエッチングして圧電素子300のパターニングを行う。
Next, as shown in FIG. 6H, the
次いで、図6(i)に示すように、リード電極90を形成すると共に圧電素子300毎にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 6I,
次に、図7(j)に示すように、石英基板400の圧電素子300側に圧電素子300を封止する圧電素子保持部31及びリザーバ部32を有する接合ウェハ基板301を加熱接着する。石英基板400と接合ウェハ基板301とを接着する接着剤は、特に限定されないが、本実施形態では、エポキシ系の接着剤を用いており、140度程度まで加熱することにより硬化させている。
Next, as shown in FIG. 7J, a bonded
次いで、図7(k)に示すように、石英基板400を研磨、エッチング等によって除去する(除去された部分を2点鎖線で示した)。エッチングの場合、窒化ケイ素層500がエッチングストッパになる。
Next, as shown in FIG. 7 (k), the
図7(l)に示すように、連通部13に対向する領域の窒化ケイ素層500、二酸化シリコン層510、二酸化ジルコニウム層520、および下電極膜60を、例えば、レーザ加工等により除去して孔501を形成する。図2(b)に示したように、この孔501を介して、連通部13とリザーバ部32とが連通し、リザーバ150が形成される。
As shown in FIG. 7L, the
なお、この接合ウェハ基板301は、例えば、400μm程度の厚さを有するため、エッチング後も、剛性が保たれている。
以上の工程により、接合ウェハ基板301が得られる。
In addition, since this bonded
The bonded
図8に、流路形成ウェハ板100と接合ウェハ基板301とを接着する工程および切り離す工程を断面図で示した。
流路形成ウェハ板100と接合ウェハ基板301との接着は、接着層1000を必要な場所に塗布した後に行う。接着剤は特に限定されないが、例えば、エポキシ系の接着剤が好ましい。
図3に示したように、インクジェット式記録ヘッド1は、接着された流路形成ウェハ板100と接合ウェハ基板301とを切断し、切り離すことによって得られる。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the process of bonding and separating the flow path forming
Adhesion between the flow path forming
As shown in FIG. 3, the ink
本実施形態によれば、以下の効果がある。
(1)ノズル開口21が形成されたノズル形成層20を備えた流路形成基板10と、接合基板30に設けられた振動板53とが接着層1000で接着されているので、ノズル開口21が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単でノズル開口21の位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド1を得ることができる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) Since the flow
(2)ノズル形成層20および流路形成基板10の材質が、同じシリコンなので熱膨張差が少なく、温度差による変形や剥離を少なくでき、噴射特性の安定したインクジェット式記録ヘッド1およびその製造方法を得ることができる。
(2) Since the material of the
(3)振動板53と流路形成基板10とを容易に確実に接着できるインクジェット式記録ヘッド1およびその製造方法が得られる。
(3) The ink
(4)ノズル形成層20をシリコン単結晶ウェハ110に形成した後に、ノズル形成層20にノズル開口21を形成する。その後、圧力発生室12を形成するので、ノズル開口21が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド1の製造方法を得ることができる。
(4) After the
(5)圧電素子300を振動板53とで挟み、圧電素子保持部31で保持した接合基板30を得ることができる。
(5) The
(6)ノズル開口21を備えた流路形成基板10と圧電素子300および振動板53を備えた接合基板30を接着するので、ノズル開口21が形成されたノズルプレートを接着する必要がなく、構造が簡単で位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド1の製造方法を得ることができる。
(6) Since the flow
(7)ウェハ状態で各部材の位置合わせを行い、その後分割してインクジェット式記録ヘッド1を得るので、個々に位置合わせを行う必要がなく、製造の効率のよい、位置ずれの少ないインクジェット式記録ヘッド1の製造方法を得ることができる。
(7) Since each member is aligned in the wafer state and then divided to obtain the ink
以上、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
例えば、上述の実施形態では、接合基板として圧電素子保持部31を有する接合基板30を例示したが、接合基板は、駆動ICが実装される基板であれば特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、圧力発生室12、連通部13およびインク供給路14を形成した後に、接合基板30上にコンプライアンス基板40を接合したが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板10に接合基板30を接合した際に、同時にコンプライアンス基板40を接合するようにしてもよい。
The liquid jet head manufacturing method of the present invention has been described above. Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、液体噴射ヘッドとして、印刷媒体に所定の画像や文字を印刷するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、勿論、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、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噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等、他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。 In the above-described embodiment, an example of an ink jet recording head that prints a predetermined image or character on a print medium has been described as an example of a liquid ejecting head, but the present invention is not limited to this. For example, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode material ejecting head used for forming an electrode such as an organic EL display and an FED (surface emitting display), and a bio-organic ejecting head used for manufacturing a biochip. The present invention can also be applied to other liquid ejecting heads.
1…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、10…流路形成基板、12…圧力発生室、20…ノズル形成層、21…ノズル開口、30…接合基板、31…圧電素子保持部、53…振動板、300…圧電素子、400…支持用基板としての石英基板、1000…接着層。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
シリコン単結晶基板にノズル形成層を形成する工程と、
前記ノズル形成層に前記ノズル開口を形成する工程と、
前記シリコン単結晶基板をエッチングして、前記圧力発生室を形成する工程とを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 A flow path forming substrate having a row of pressure generation chambers communicating with the nozzle openings, a piezoelectric element provided to the pressure generation chamber via a vibration plate, and a joint sandwiching the piezoelectric element with the vibration plate In a method for manufacturing a liquid jet head comprising a substrate,
Forming a nozzle formation layer on a silicon single crystal substrate;
Forming the nozzle opening in the nozzle forming layer;
Etching the silicon single crystal substrate to form the pressure generating chamber. A method of manufacturing a liquid jet head, comprising:
前記ノズル形成層が、シリコン層である
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1,
The method of manufacturing a liquid jet head, wherein the nozzle forming layer is a silicon layer.
支持用基板に前記振動板および前記圧電素子とを形成する工程と、
前記圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する前記接合基板を前記振動板に加熱接着する工程と、
前記支持用基板を除去する工程とを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 In the manufacturing method of the liquid jet head according to claim 1 or 2,
Forming the diaphragm and the piezoelectric element on a support substrate;
Heat bonding the bonding substrate having a piezoelectric element holding portion for sealing the piezoelectric element to the diaphragm;
And a step of removing the supporting substrate. A method of manufacturing a liquid jet head, comprising:
前記流路形成基板と、前記振動板および前記圧電素子を有する前記接合基板との接着工程を含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 In the manufacturing method of the liquid jet head according to any one of claims 1 to 3,
A method of manufacturing a liquid ejecting head, comprising: adhering the flow path forming substrate to the bonding substrate having the vibration plate and the piezoelectric element.
前記接着工程で接着する接着剤が、エポキシ系接着剤であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 4,
The method of manufacturing a liquid jet head, wherein the adhesive to be bonded in the bonding step is an epoxy adhesive.
シリコン単結晶ウェハに対して前記各工程を実施し、その後、分割することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 In the manufacturing method of the liquid jet head according to any one of claims 1 to 5,
A method of manufacturing a liquid jet head, wherein the steps are performed on a silicon single crystal wafer and then divided.
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---|---|---|---|---|
WO2011099316A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Method for manufacturing ink-jet head |
JP2011206920A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-20 | Seiko Epson Corp | Liquid injection head, manufacturing method thereof, and liquid injection apparatus |
IT201800001152A1 (en) * | 2018-01-17 | 2019-07-17 | St Microelectronics Srl | MANUFACTURING METHOD OF A FLUID EJECTION DEVICE WITH IMPROVED RESONANCE FREQUENCY AND FLUID EJECTION SPEED, AND FLUID EJECTION DEVICE |
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2008
- 2008-02-18 JP JP2008035649A patent/JP2009190349A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011099316A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Method for manufacturing ink-jet head |
JP2011206920A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-20 | Seiko Epson Corp | Liquid injection head, manufacturing method thereof, and liquid injection apparatus |
IT201800001152A1 (en) * | 2018-01-17 | 2019-07-17 | St Microelectronics Srl | MANUFACTURING METHOD OF A FLUID EJECTION DEVICE WITH IMPROVED RESONANCE FREQUENCY AND FLUID EJECTION SPEED, AND FLUID EJECTION DEVICE |
US10875307B2 (en) | 2018-01-17 | 2020-12-29 | Stmicroelectronics S.R.L. | Method for manufacturing a fluid-ejection device with improved resonance frequency and fluid-ejection velocity, and fluid-ejection device |
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