JP2004066538A - Liquid jet head, inspection method and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】歩留まりの向上及び製造コストの低減を図ることのできる液体噴射ヘッド及びその検査方法並びに製造方法を提供する。
【解決手段】流路形成基板10の圧電素子300側の面に接合され圧電素子300を封止する封止部31を有する封止基板30を具備すると共に封止基板30の流路形成基板10との接合面とは反対側の面に絶縁膜35を介して設けられて圧電素子300に電圧を印加するための接続配線130を有し、且つ封止基板30がシリコン単結晶基板からなると共にその表面に絶縁膜35が除去されて封止基板30が露出した露出部34を少なくとも一つ設ける。
【選択図】 図2A liquid ejecting head capable of improving a yield and reducing a manufacturing cost, a method for inspecting the liquid ejecting head, and a method for manufacturing the same.
A sealing substrate (30) having a sealing portion (31) joined to a surface of a flow path forming substrate (10) facing the piezoelectric element (300) and sealing the piezoelectric element (300) is provided. A connection wiring 130 provided on the surface opposite to the bonding surface with the insulating film 35 for applying a voltage to the piezoelectric element 300, and the sealing substrate 30 is made of a silicon single crystal substrate. At least one exposed portion 34 from which the insulating film 35 is removed to expose the sealing substrate 30 is provided on the surface.
[Selection] Fig. 2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被噴射液を吐出する液体噴射ヘッド及びその検査方法並びに製造方法に関し、特に、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室に供給されたインクを圧電素子によって加圧することにより、ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド及びその検査方法並びに製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
インク滴を吐出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、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの2種類が実用化されている。
【0003】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【0004】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【0005】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、特開平5−286131号公報に見られるように、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案されている。
【0006】
これによれば圧電素子を振動板に貼付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、かつ簡便な手法で圧電素子を高密度に作り付けることができるばかりでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。
【0007】
また、一般的に、圧力発生室が形成される流路形成基板の圧電素子側の面には、この圧電素子を封止する封止部を有する封止基板が接合されており、これにより、圧電素子の外部環境に起因する破壊が防止されている。なお、この封止基板は、圧力発生室が形成される流路形成基板と同一の材料、例えば、シリコン単結晶基板で形成されている。そして、この封止基板上には酸化膜からなる絶縁膜を介して接続配線が設けられ、この接続配線を介して圧電素子と圧電素子を駆動するための駆動IC等が接続されるようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、封止基板の表面に設けられる絶縁膜は、一般的にシリコン単結晶基板からなる封止基板を熱酸化することにより形成されているため、絶縁膜にピンホールが形成されてしまう場合がある。すなわち、封止基板に塵等の異物が付着した状態で封止基板を熱酸化すると、この異物によって絶縁膜にピンホールが形成されてしまう。このように絶縁膜のピンホールが形成された部分に接続配線が形成されると、このピンホールを介して封止基板であるシリコン単結晶基板と接続配線とが電気的に導通してしまい、圧電素子の動作不良等の電気的不具合が発生してしまうという問題がある。
【0009】
そして、このような電気的不具合は、製品完成後の動作確認時に発見されるため、歩留まりの低下及び製造コストの上昇の原因となってしまう。
【0010】
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。
【0011】
本発明は、このような事情に鑑み、歩留まりの向上及び製造コストの低減を図ることのできる液体噴射ヘッド及びその検査方法並びに製造方法を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板に振動板を介して設けられる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合され当該圧電素子を封止する封止部を有する封止基板を具備すると共に該封止基板の前記流路形成基板との接合面とは反対側の面に絶縁膜を介して設けられて前記圧電素子に電圧を印加するための接続配線を有し、且つ前記封止基板がシリコン単結晶基板からなると共にその表面に前記絶縁膜が除去されて当該封止基板が露出した露出部が少なくとも一つ設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【0013】
かかる第1の態様では、露出部と接続配線との間の抵抗値を測定することで、接続配線と封止基板との絶縁状態を容易に検査することができる。
【0014】
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記露出部が二つ以上設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【0015】
かかる第2の態様では、二つの露出部間の抵抗値を測定することで、露出部と接続配線との間の抵抗値を測定する際の誤測定が防止される。
【0016】
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記露出部は、前記絶縁膜と共に前記封止基板の一部を除去することにより形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【0017】
かかる第3の態様では、封止基板の表面が確実に露出され、接続配線と封止基板との絶縁状態をより正確に検査できる。
【0018】
本発明の第4の態様は、第3の態様において、前記露出部は、その底面が内側に向かって傾斜する傾斜面で構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【0019】
かかる第4の態様では、接続配線と封止基板との絶縁状態を検査するためのプローブを封止基板に容易且つ確実に接触させることができる。
【0020】
本発明の第5の態様は、第3又は4の態様において、前記露出部が、前記封止基板を異方性エッチングすることにより形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【0021】
かかる第5の態様では、露出部を比較的容易に形成することができる。
【0022】
本発明の第6の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板に振動板を介して設けられる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合され当該圧電素子を封止する封止部を有する封止基板を具備すると共に該封止基板の前記流路形成基板との接合面とは反対側の面に絶縁膜を介して設けられて前記圧電素子に電圧を印加するための接続配線を有し、前記封止基板がシリコン単結晶基板からなると共にその表面に前記絶縁膜が除去されて当該封止基板が露出した露出部が少なくとも一つ設けられている液体噴射ヘッドの検査方法であって、前記接続配線と前記露出部とにそれぞれプローブを接触させて両プローブ間の抵抗値を測定することにより前記接続配線と前記封止基板との絶縁状態を検査する絶縁検査工程を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【0023】
かかる第6の態様では、接続配線と封止基板との絶縁状態を容易且つ確実に検査することができる。
【0024】
本発明の第7の態様は、第6の態様において、前記封止基板に二つ以上の露出部が設けられており、前記絶縁検査工程の前に、二つの露出部にそれぞれプローブを接触させて両プローブ間の抵抗値を測定することにより両プローブの導通状態を検査する導通検査工程をさらに有することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【0025】
かかる第7の態様では、絶縁検査工程における検査結果の信頼性が著しく向上する。
【0026】
本発明の第8の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板に振動板を介して設けられる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合され当該圧電素子を封止する封止部を有する封止基板を具備すると共に該封止基板の前記流路形成基板との接合面とは反対側の面に絶縁膜を介して設けられて前記圧電素子に電圧を印加するための接続配線を有し、前記封止基板がシリコン単結晶基板からなると共にその表面に前記絶縁膜が除去されて当該封止基板が露出した露出部が少なくとも一つ設けられている液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記封止基板を熱酸化して前記絶縁膜となると共に前記圧電素子保持部及び前記接続配線と前記圧電素子とを接続する連結配線が延設される貫通孔を形成するためのマスクパターンとなる二酸化シリコン膜を前記封止基板の表面に形成する工程と、前記二酸化シリコン膜をパターニングして当該二酸化シリコン膜の前記圧電素子保持部及び前記貫通孔が形成される領域に開口部を形成すると共に前記露出部となる露出開口部を形成する工程と、前記二酸化シリコン膜上に前記配線パターンを形成する工程と、前記二酸化シリコン膜をマスクパターンとして前記封止基板をエッチングすることにより前記圧電素子保持部及び前記貫通孔を形成する工程と、前記圧電素子が形成された前記流路形成基板と前記封止基板とを接合する工程とを有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。
【0027】
かかる第8の態様では、製造工程を増加させることなく封止基板に露出部を形成することができる。
【0028】
本発明の第9の態様は、第8の態様において、前記圧電素子保持部及び前記貫通孔を形成する工程では、前記開口部から前記封止基板を異方性エッチングして前記圧電素子保持部及び前記貫通孔を形成すると共に、前記露出開口部を介して前記封止基板を異方性エッチングすることにより当該封止基板の一部を除去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。
【0029】
かかる第9の態様では、製造工程を増加させることなく、封止基板の一部が除去された露出部を形成することができる。
【0030】
本発明の第10の態様は、第9の態様において、前記露出開口部を形成する工程では、当該露出開口部を介して前記封止基板を異方性エッチングした際に当該封止基板のエッチングが自動的に停止する程度の大きさで前記露出開口部を形成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。
【0031】
かかる第10の態様では、露出開口部を所定の大きさで形成することにより、封止基板であるシリコン単結晶基板は、所定の結晶面が露出してエッチングが自動的に停止する。そして、このようにエッチングが自動的に停止する大きさで露出開口部を形成することで、貫通孔等と同時に露出部を容易に形成することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0033】
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図2は、図1の概略平面図及びそのA−A’断面図である。
【0034】
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、その両面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50及び保護膜55がそれぞれ形成されている。なお、この保護膜55は、後述する圧力発生室を形成する際にマスクとして用いられるものである。
【0035】
この流路形成基板10には、その他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が幅方向に並設され、その長手方向外側には、各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100の一部を構成する連通部13が形成され、この連通部13は各圧力発生室12の長手方向一端部とそれぞれインク供給路14を介して連通されている。
【0036】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板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、シリコン単結晶基板を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度の角度をなし且つ上記(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。
【0037】
本実施形態では、各圧力発生室12の長辺を第1の(111)面で、短辺を第2の(111)面で形成している。この圧力発生室12は、流路形成基板10をほぼ貫通して弾性膜50に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜50は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室12の一端に連通する各インク供給路14の断面積は、圧力発生室12のそれより小さく形成されており、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。
【0038】
このような流路形成基板10の厚さは、圧力発生室12を配列密度に合わせて最適な厚さを選択すればよく、圧力発生室12の配列密度が、例えば、1インチ当たり180個(180dpi)程度であれば、流路形成基板10の厚さは、220μm程度であればよいが、例えば、200dpi以上と比較的高密度に配列する場合には、流路形成基板10の厚さは100μm以下と比較的薄くするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室12間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【0039】
また、流路形成基板10の開口面側の保護膜55上には、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を介して固着されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.1〜1mm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、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート20は、一方の面で流路形成基板10の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート20は、流路形成基板10と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板10とノズルプレート20との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
【0040】
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室12の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口21の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、1インチ当たり360個のインク滴を記録する場合、ノズル開口21は数十μmの直径で精度よく形成する必要がある。
【0041】
一方、流路形成基板10の開口面とは反対側の弾性膜50の上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極膜60と、厚さが例えば、約0.5〜5μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.1μm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、圧力発生室12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。なお、上述した例では、弾性膜50及び下電極膜60が振動板として作用する。
【0042】
なお、圧電素子300の個別電極である各上電極膜80には、例えば、金(Au)等からなりインク供給路14に対向する領域まで延設されるリード電極90が接続されている。
【0043】
このような圧電素子300が形成された流路形成基板10上には、圧電素子300に対向する領域に、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を有する封止基板30が接合され、圧電素子300はこの圧電素子保持部31内に封止されている。
【0044】
また、この封止基板30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32が設けられている。このリザーバ部32は、本実施形態では、封止基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、弾性膜50に設けられた連通孔51を介して流路形成基板10の連通部13と連通され、各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100を構成している。
【0045】
このような封止基板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。
【0046】
また、封止基板30の圧電素子保持部31とリザーバ部32との間の領域には、封止基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられている。そして、各圧電素子300から引き出されたリード電極90は、その端部近傍が貫通孔33内で露出されている。
【0047】
また、この封止基板30の表面、すなわち、流路形成基板10との接合面とは反対側の面には、二酸化シリコン膜110からなる絶縁膜35が設けられ、この絶縁膜35上には、圧電素子300を駆動するための駆動IC(半導体集積回路)120が実装されている。具体的には、封止基板30上には、各圧電素子300と駆動IC120とを接続するための接続配線130(第1の接続配線131、第2の接続配線132)が所定パターンで形成され、この接続配線130上に駆動IC120が実装されている。例えば、本実施形態では、この駆動IC120は、フリップチップ実装により接続配線130と電気的に接続されている。
【0048】
なお、各圧電素子300から引き出されたリード電極90は、封止基板30の貫通孔33内に延設される連結配線(図示なし)によって第1の接続配線131と接続される。また、第2の接続配線132には、図示しない外部配線が接続される。
【0049】
また、封止基板30の接続配線130が形成されていない領域、例えば、本実施形態では、封止基板30のリザーバ部32とは反対側の端部近傍の領域には、シリコン単結晶基板である封止基板30が露出された露出部34が所定の大きさで形成されている。この露出部34は、詳しくは後述するが、接続配線130と封止基板30との絶縁状態を検査するために用いられる。
【0050】
このような露出部34は、少なくとも絶縁膜35が除去されて封止基板30の表面が露出されていればよいが、本実施形態では、封止基板30の一部まで除去することによって形成されている。そして、露出部34の底面はその内側に向かって傾斜する傾斜面で構成されている。また、露出部34は、少なくとも一つ設けられていればよいが、本実施形態では、二つ設けるようにしている。
【0051】
なお、このような封止基板30上のリザーバ部32に対応する領域には、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。ここで、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32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。
【0052】
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、図示しない外部配線を介して駆動IC120から出力される駆動信号に従い、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との間に駆動電圧を印加し、弾性膜50、下電極膜60及び圧電体層70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からインク滴が吐出する。
【0053】
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、封止基板の製造方法から順に、図3〜図7を参照して説明する。なお、図3,6及び7は、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り、図4及び5は、封止基板と接続配線との絶縁状態の検査方法を説明する概略図である。
【0054】
まず、図3(a)に示すように、シリコン単結晶基板、本実施形態では、面方位(110)のシリコン単結晶基板からなる封止基板30を約1100℃の拡散炉で熱酸化して絶縁膜35となると共に、封止基板30をエッチングするためのマスクとなる二酸化シリコン膜110を全面に形成する。
【0055】
次に、図3(b)に示すように、二酸化シリコン膜110をパターニングすることにより、封止基板30の圧電素子保持部31、リザーバ部32及び貫通孔33が形成される領域にそれぞれ開口部111を形成する。なお、圧電素子保持部31に対応する開口部111は、封止基板30の一方面側のみに形成し、リザーバ部32及び貫通孔33に対応する開口部111は、封止基板30の両面側にそれぞれ形成する。また、同時に、露出部34が形成される領域にも所定の大きさの露出開口部112を形成する。
【0056】
なお、この露出開口部112は、詳しくは後述するが、この露出開口部112を介して封止基板30を異方性エッチングした際に封止基板30のエッチングが自動的に停止する程度の大きさで形成することが好ましい。
【0057】
次いで、図3(c)に示すように、封止基板30の表面の絶縁膜35上に、例えば、スパッタ法で配線膜を成膜した後、ロールコータ法によって接続配線130を形成する。なお、この接続配線130は、例えば、リソグラフィ法等の薄膜形成方法を用いて形成するようにしてもよい。
【0058】
次いで、図3(d)に示すように、この二酸化シリコン膜110を介して、すなわち開口部111から封止基板30を異方性エッチングすることにより、圧電素子保持部31、リザーバ部32及び貫通孔33を形成する。また、同時に、露出開口部112から封止基板30を異方性エッチングすることにより封止基板30の一部を除去して露出部34を形成する。なお、露出開口部112を介して封止基板30はエッチングされるが、露出開口部112は上述したように所定の大きさで形成されているため、あまり深くエッチングされることなくエッチングが実質的に停止する。
【0059】
すなわち、上述したように、面方位(110)のシリコン単結晶基板を異方性エッチングすると、(110)面に垂直な第1の(111)面と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし且つ上記(110)面と約35度の角度をなす第2の(111)面とが出現するため、この第2の(111)面同士が交差した時点で、エッチングは自動的に停止する。
【0060】
したがって、圧電素子保持部31、リザーバ部32及び貫通孔33が形成されるまで封止基板30をエッチングし続けても、露出部34は、比較的浅く形成される。
【0061】
また、このような工程で封止基板30を形成することにより、圧電素子保持部31、リザーバ部32及び貫通孔33と同時に露出部34を形成することができる。すなわち、露出部34を形成するための工程を新たに設ける必要がない。したがって、製造コストを増加させることなく露出部34を有する封止基板30を形成することができる。
【0062】
次いで、封止基板30と接続配線130との絶縁状態を、例えば、一対のプローブピンを有する検査装置を用いて検査する。具体的には、図4に示すように、図示しない検査装置を構成する一方のプローブピン141を露出部34で封止基板30に接触させると共に、他方のプローブピン142を各接続配線130、図4では第2の接続配線132に接触させ、両プローブピン141,142間の抵抗値を測定することにより、封止基板30と接続配線130との絶縁状態を検査する。すなわち、絶縁膜35にピンホール等が形成され、このピンホールを介して封止基板30と接続配線130とが導通していないことを確認する。
【0063】
例えば、封止基板30と接続配線130とが導通している場合には、すなわち、絶縁膜35にピンホールが形成されていると、100kΩ程度の抵抗値が検出される。また、両者が導通していない場合には、数MΩの抵抗値が検出される。
【0064】
したがって、露出部34と接続配線130との間の抵抗値を測定することにより、両者の絶縁状態を容易且つ確実に把握できる。
【0065】
また、本実施形態では、露出部34が封止基板30の一部を除去することにより形成されているため、この露出部34を介して、プローブピン141を封止基板30に確実に接触させることができる。さらに、本実施形態では、異方性エッチングにより封止基板30を除去して露出部34を形成し、その底面が内側に傾斜する傾斜面で構成されているため、プローブピン141を封止基板30により確実に接触させることができ、誤測定を防止することができる。
【0066】
そして、このような絶縁検査工程の結果、良品と判断されたものだけが製品として使用される。
【0067】
なお、本実施形態では、露出部34を二つ設けているため、絶縁検査工程の前に、各露出部34間の導通状態を検査する導通検査工程を実施するようにしてもよい。すなわち、この導通検査工程では、図5に示すように、両プローブピン141及び142のそれぞれを、各露出部34を介して封止基板30に接触させ、両プローブピン141,142間の抵抗値を測定する。
【0068】
例えば、両プローブピン141,142が導通していれば、すなわち、両プローブピン141,142が封止基板30に接触していれば、100kΩ程度の抵抗値が検出される。また、両者が導通していない場合、すなわち、少なくとも何れか一方のプローブピンが封止基板30に接触していない場合には、数MΩの抵抗値が検出される。
【0069】
これにより、各露出部34を介してプローブピン141,142が封止基板30に接触していることを容易に確認することができ、絶縁検査工程における誤測定を未然に防止することができる。
【0070】
一方、流路形成基板10及び圧電素子300は、以下のような工程で形成される。
【0071】
まず、図6(a)に示すように、流路形成基板10となる流路形成基板用ウェハの表面に弾性膜50及び保護膜55となる二酸化シリコン膜57を形成する。具体的には、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板用ウェハを約1100℃の拡散炉で熱酸化することによりその全面に二酸化シリコン膜57(弾性膜50、保護膜55)を形成する。
【0072】
次に、図6(b)に示すように、例えば、白金等からなる下電極膜60を弾性膜50の全面に形成後、所定形状にパターニングする。
【0073】
次に、図6(c)に示すように、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、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの金属、あるいは導電性酸化物等からなる上電極膜80とを順次積層し、これらを同時にパターニングして圧電素子300を形成する。
【0074】
次いで、図6(d)に示すように、例えば、金(Au)等からなるリード電極90を流路形成基板10の全面に亘って形成すると共に、圧電素子300毎に独立するように所定形状にパターニングする。
【0075】
以上が膜形成プロセスである。このようにして膜形成を行った後、前述したアルカリ溶液によって流路形成基板用ウェハを異方性エッチングすることにより圧力発生室12等を形成する。すなわち、図7(a)に示すように、保護膜55を所定形状にパターニングすると共に、この保護膜55をマスクパターンとして流路形成基板10を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及びインク供給路14を形成する。
【0076】
次に、図7(b)に示すように、流路形成基板10の圧電素子300側の面に、上述した絶縁検査工程において良品と判断された封止基板30を接着剤等によって接合する。また、このとき、連通部13に対向する領域の弾性膜50及び下電極膜60を、例えば、レーザ加工等によって除去して連通孔51を形成する。
【0077】
次いで、図7(c)に示すように、流路形成基板10の圧電素子300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を接着剤等によって接合する。また、封止基板30上に封止膜41と固定板42とからなるコンプライアンス基板40を接合してリザーバ部32を封止する。
【0078】
そして、封止基板30上に駆動IC120を実装する。すなわち、第1及び第2の接続配線131,132上に駆動IC120をフリップチップ実装して両者を電気的に接続する(図2参照)。なお、その後、各圧電素子300から引き出されたリード電極90と第1の接続配線131とをワイヤボンディングにより接続することによりインクジェット式記録ヘッドが形成される。
【0079】
また、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、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毎に分割する。
【0080】
以上説明したように本実施形態では、流路形成基板10と封止基板30とを接合する前に、封止基板30と接続配線130との絶縁状態を検査して封止基板30の良・不良を判断することができるため、製品としての歩留まりを著しく向上することができる。したがって、製造コストを大幅に削減することができる。
【0081】
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態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。
【0082】
例えば、上述の実施形態では、露出部を二つ設けるようにしたが、少なくとも一つ設けられていればよく、勿論、三つ以上設けるようにしてもよい。
【0083】
また、例えば、上述の実施形態では、封止基板の一部まで除去して露出部を形成するようにしたが、勿論、絶縁膜のみを除去した露出部であってもよい。何れにしても、露出部は、封止基板の表面が露出されていればよい。
【0084】
さらに、例えば、上述の実施形態では、封止基板として面方位(110)のシリコン単結晶基板を用いるようにしたが、勿論、面方位(100)のシリコン単結晶基板を用いてもよい。また、封止基板を異方性エッチングすることにより、圧電素子保持部等を形成するようにしたが、勿論、ドライエッチング等、他の方法で圧電素子保持部等を形成するようにしてもよい。
【0085】
また、例えば、上述の実施形態では、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【0086】
なお、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出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、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。
【0087】
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を挙げることができる。
【0088】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、シリコン単結晶基板からなる封止基板の表面に絶縁膜を介して接続配線を設けると共に、封止基板上に少なくとも絶縁膜を除去して封止基板の表面が露出される露出部を設けるようにしたので、この露出部と接続配線との絶縁状態を容易に検査することができる。また、封止基板と流路形成基板とを接合する前に封止基板の絶縁状態を検査することで、製品としての歩留まりを著しく向上することができ、製造コストを大幅に削減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図2】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドの概略平面図及び断面図である。
【図3】本発明の実施形態1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。
【図4】本発明の実施形態1に係る封止基板の絶縁検査工程を説明する概略図である。
【図5】本発明の実施形態1に係る封止基板の導通検査工程を説明する概略図である。
【図6】本発明の実施形態1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。
【図7】本発明の実施形態1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。
【符号の説明】
10 流路形成基板
12 圧力発生室
20 ノズルプレート
21 ノズル開口
30 封止基板
31 圧電素子保持部
32 リザーバ部
33 貫通孔
34 露出部
35 絶縁膜
40 コンプライアンス基板
60 下電極膜
70 圧電体層
80 上電極膜
90 リード電極
100 リザーバ
110 二酸化シリコン膜
120 駆動IC
130 接続配線
131 第1の接続配線
132 第2の接続配線
300 圧電素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid ejecting head for ejecting a liquid to be ejected, a method for inspecting the same, and a method for manufacturing the same. The present invention relates to an ink jet recording head for discharging ink droplets from nozzle openings, a method for inspecting the same, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A part of the pressure generating chamber communicating with the nozzle opening for discharging the ink droplet is constituted by a vibrating plate, and the vibrating plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generating chamber to discharge the ink droplet from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use, one using a vertical vibration mode piezoelectric actuator that expands and contracts in the axial direction of a piezoelectric element, and the other using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.
[0003]
In the former, the volume of the pressure generating chamber can be changed by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the vibration plate, and a head suitable for high-density printing can be manufactured. There is a problem in that a difficult process of cutting the piezoelectric element into a comb shape in accordance with the pitch and an operation of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are required, and the manufacturing process is complicated.
[0004]
On the other hand, in the latter, a piezoelectric element can be formed on a diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of a piezoelectric material in accordance with the shape of the pressure generating chamber and firing the green sheet. However, there is a problem that a certain amount of area is required due to the use of, and that high-density arrangement is difficult.
[0005]
On the other hand, in order to solve the latter disadvantage of the recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed by a film forming technique over the entire surface of the diaphragm as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-286131. A proposal has been made in which a material layer is cut into a shape corresponding to a pressure generating chamber by a lithography method and a piezoelectric element is formed so as to be independent for each pressure generating chamber.
[0006]
According to this, the work of attaching the piezoelectric element to the diaphragm is not required, and not only can the piezoelectric element be formed at a high density by a precise and simple method called lithography, but also the thickness of the piezoelectric element can be reduced. There is an advantage that it can be made thin and can be driven at high speed.
[0007]
Further, generally, a sealing substrate having a sealing portion for sealing the piezoelectric element is joined to a surface of the flow path forming substrate on which the pressure generating chamber is formed on the piezoelectric element side. Destruction due to the external environment of the piezoelectric element is prevented. The sealing substrate is formed of the same material as the flow path forming substrate on which the pressure generating chamber is formed, for example, a silicon single crystal substrate. A connection wiring is provided on the sealing substrate via an insulating film made of an oxide film, and a piezoelectric element and a driving IC for driving the piezoelectric element are connected via the connection wiring. ing.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the insulating film provided on the surface of the sealing substrate is generally formed by thermally oxidizing the sealing substrate made of a silicon single crystal substrate, a pinhole may be formed in the insulating film. is there. That is, when the sealing substrate is thermally oxidized in a state where foreign matter such as dust adheres to the sealing substrate, the foreign matter forms a pinhole in the insulating film. When the connection wiring is formed in the portion of the insulating film where the pinhole is formed, the silicon single crystal substrate serving as the sealing substrate and the connection wiring are electrically connected via the pinhole, There is a problem that an electrical malfunction such as a malfunction of the piezoelectric element occurs.
[0009]
Since such an electrical defect is found at the time of operation confirmation after product completion, it causes a reduction in yield and an increase in manufacturing cost.
[0010]
Such a problem exists not only in the ink jet recording head that discharges ink but also in other methods of manufacturing a liquid jet head that discharges liquid other than ink.
[0011]
In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid ejecting head capable of improving a yield and reducing a manufacturing cost, a method of inspecting the liquid ejecting head, and a method of manufacturing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, which solves the above problems, a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, and a piezoelectric element provided on the flow path forming substrate via a diaphragm. A liquid ejecting head comprising: a sealing substrate having a sealing portion joined to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side for sealing the piezoelectric element; and forming the flow path of the sealing substrate. A connection wiring for applying a voltage to the piezoelectric element is provided on a surface opposite to a bonding surface with the substrate via an insulating film, and the sealing substrate is formed of a silicon single crystal substrate, and The liquid ejecting head is characterized in that at least one exposed portion from which the insulating film is removed and the sealing substrate is exposed is provided on the surface.
[0013]
In the first aspect, by measuring the resistance value between the exposed portion and the connection wiring, the insulation state between the connection wiring and the sealing substrate can be easily inspected.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the liquid ejecting head according to the first aspect, wherein two or more of the exposed portions are provided.
[0015]
In the second aspect, by measuring the resistance value between the two exposed portions, erroneous measurement when measuring the resistance value between the exposed portion and the connection wiring is prevented.
[0016]
A third aspect of the present invention is the liquid jet head according to the first or second aspect, wherein the exposed portion is formed by removing a part of the sealing substrate together with the insulating film. It is in.
[0017]
In the third aspect, the surface of the sealing substrate is reliably exposed, and the insulation state between the connection wiring and the sealing substrate can be more accurately inspected.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid ejecting head according to the third aspect, the exposed portion is formed of an inclined surface whose bottom surface is inclined inward.
[0019]
According to the fourth aspect, the probe for inspecting the insulation state between the connection wiring and the sealing substrate can be easily and reliably brought into contact with the sealing substrate.
[0020]
A fifth aspect of the present invention is the liquid jet head according to the third or fourth aspect, wherein the exposed portion is formed by anisotropically etching the sealing substrate.
[0021]
In the fifth aspect, the exposed portion can be formed relatively easily.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a flow channel forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, a piezoelectric element provided on the flow channel forming substrate via a vibration plate, and the flow channel forming substrate. A sealing substrate having a sealing portion that is bonded to the surface of the piezoelectric element and seals the piezoelectric element, and a surface opposite to a bonding surface of the sealing substrate with the flow path forming substrate. A connection wiring provided through an insulating film for applying a voltage to the piezoelectric element, wherein the sealing substrate is made of a silicon single crystal substrate, and the insulating film is removed from the surface of the sealing substrate; A method for inspecting a liquid ejecting head in which at least one exposed portion is provided, wherein a probe is brought into contact with each of the connection wiring and the exposed portion to measure a resistance value between both probes. Insulation between connection wiring and the sealing substrate In the inspection method for a liquid jet head characterized by having an insulation test step of examining state.
[0023]
In the sixth aspect, the insulation state between the connection wiring and the sealing substrate can be easily and reliably inspected.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the sealing substrate is provided with two or more exposed portions, and the probe is brought into contact with each of the two exposed portions before the insulation inspection step. A continuity inspection step of inspecting the continuity of both probes by measuring a resistance value between the two probes.
[0025]
According to the seventh aspect, the reliability of the inspection result in the insulation inspection step is significantly improved.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a flow channel forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is defined, a piezoelectric element provided on the flow channel forming substrate via a diaphragm, and the flow channel forming substrate. A sealing substrate having a sealing portion that is bonded to the surface of the piezoelectric element and seals the piezoelectric element, and a surface opposite to a bonding surface of the sealing substrate with the flow path forming substrate. A connection wiring provided through an insulating film for applying a voltage to the piezoelectric element, wherein the sealing substrate is made of a silicon single crystal substrate, and the insulating film is removed from the surface of the sealing substrate; Wherein the sealing substrate is thermally oxidized to become the insulating film, and the piezoelectric element holding portion, the connection wiring, and the piezoelectric device are provided. Penetration through which the connection wiring connecting the element is extended Forming a silicon dioxide film serving as a mask pattern for forming a silicon substrate on the surface of the sealing substrate; and patterning the silicon dioxide film to form the piezoelectric element holding portion and the through hole of the silicon dioxide film. Forming an opening in the region to be exposed and forming an exposed opening serving as the exposed portion, forming the wiring pattern on the silicon dioxide film, and using the silicon dioxide film as a mask pattern to form the sealing substrate. Forming the piezoelectric element holding portion and the through hole by etching the substrate, and bonding the sealing substrate and the flow path forming substrate on which the piezoelectric element is formed. A method for manufacturing a liquid jet head.
[0027]
In the eighth aspect, the exposed portion can be formed on the sealing substrate without increasing the number of manufacturing steps.
[0028]
In a ninth aspect of the present invention based on the eighth aspect, in the step of forming the piezoelectric element holding portion and the through hole, the sealing substrate is anisotropically etched from the opening to form the piezoelectric element holding portion. Forming the through hole and anisotropically etching the sealing substrate through the exposed opening to remove a part of the sealing substrate. is there.
[0029]
In the ninth aspect, the exposed portion from which a part of the sealing substrate has been removed can be formed without increasing the number of manufacturing steps.
[0030]
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, in the step of forming the exposed opening, when the sealing substrate is anisotropically etched through the exposed opening, the sealing substrate is etched. Wherein the exposure opening is formed in such a size as to stop automatically.
[0031]
In the tenth aspect, by forming the exposure opening with a predetermined size, the silicon single crystal substrate serving as the sealing substrate has a predetermined crystal face exposed and etching is automatically stopped. Then, by forming the exposure opening in such a size that the etching is automatically stopped, the exposure portion can be easily formed simultaneously with the through hole and the like.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
[0033]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view of the ink jet recording head according to the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic plan view of FIG. 1 and a cross-sectional view taken along line AA ′.
[0034]
As shown in the drawing, in this embodiment, the flow
[0035]
In the flow
[0036]
Here, the anisotropic etching is performed using the difference in the etching rate of the silicon single crystal substrate. For example, in this embodiment, when a silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, it is gradually eroded, and the first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane And a second (111) plane that forms an angle of about 70 degrees with the (110) plane and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane, and the etching rate of the (111) plane is compared with the etching rate of the (110) plane. The etching is performed using the property that the etching rate is about 1/180. By such anisotropic etching, precision processing can be performed based on depth processing of a parallelogram formed by two first (111) surfaces and two oblique second (111) surfaces. , The
[0037]
In this embodiment, the long side of each
[0038]
The thickness of such a flow
[0039]
On the
[0040]
Here, the size of the
[0041]
On the other hand, the
[0042]
Note that a
[0043]
On the flow
[0044]
Further, the sealing
[0045]
As such a sealing
[0046]
In a region between the piezoelectric
[0047]
An insulating
[0048]
Note that the
[0049]
In a region of the sealing
[0050]
Such an exposed
[0051]
Note that a
[0052]
In such an ink jet recording head of this embodiment, ink is taken in from an external ink supply unit (not shown), the interior is filled with ink from the
[0053]
Hereinafter, a method of manufacturing such an ink jet recording head will be described in order from a method of manufacturing a sealing substrate, with reference to FIGS. FIGS. 3, 6, and 7 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing the ink jet recording head, and FIGS. 4 and 5 are schematic views illustrating a method of inspecting the insulation state between the sealing substrate and the connection wiring. .
[0054]
First, as shown in FIG. 3A, a sealing
[0055]
Next, as shown in FIG. 3B, by patterning the
[0056]
Although the details of the exposed
[0057]
Next, as shown in FIG. 3C, a wiring film is formed on the insulating
[0058]
Next, as shown in FIG. 3D, the sealing
[0059]
That is, as described above, when a silicon single crystal substrate having a plane orientation of (110) is anisotropically etched, the first (111) plane perpendicular to the (110) plane and the first (111) plane are approximately Since a second (111) plane that forms an angle of 70 degrees and forms an angle of about 35 degrees with the (110) plane appears, when the second (111) planes cross each other, etching is performed. Stop automatically.
[0060]
Therefore, even if the sealing
[0061]
Further, by forming the sealing
[0062]
Next, the insulation state between the sealing
[0063]
For example, when the sealing
[0064]
Therefore, by measuring the resistance value between the exposed
[0065]
Further, in this embodiment, since the exposed
[0066]
Then, as a result of such an insulation inspection process, only products determined to be non-defective are used as products.
[0067]
In the present embodiment, since two exposed
[0068]
For example, if both probe pins 141 and 142 are conductive, that is, if both probe pins 141 and 142 are in contact with sealing
[0069]
This makes it possible to easily confirm that the probe pins 141 and 142 are in contact with the sealing
[0070]
On the other hand, the flow
[0071]
First, as shown in FIG. 6A, an
[0072]
Next, as shown in FIG. 6B, a
[0073]
Next, as shown in FIG. 6C, for example, a
[0074]
Next, as shown in FIG. 6D, for example, a
[0075]
The above is the film forming process. After forming the film in this manner, the
[0076]
Next, as shown in FIG. 7B, the sealing
[0077]
Next, as shown in FIG. 7C, a
[0078]
Then, the
[0079]
In practice, a large number of chips are simultaneously formed on one wafer by the above-described series of film formation and anisotropic etching, and after the process is completed, a flow path of one chip size as shown in FIG. 1 is formed. It is divided for each
[0080]
As described above, in the present embodiment, before joining the flow
[0081]
(Other embodiments)
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is, of course, not limited to the above embodiment.
[0082]
For example, in the above-described embodiment, two exposed portions are provided. However, at least one exposed portion may be provided, and of course, three or more exposed portions may be provided.
[0083]
Further, for example, in the above-described embodiment, the exposed portion is formed by removing a part of the sealing substrate, but may be an exposed portion from which only the insulating film is removed. In any case, the exposed portion only needs to expose the surface of the sealing substrate.
[0084]
Further, for example, in the above-described embodiment, a silicon single crystal substrate having a plane orientation of (110) is used as the sealing substrate, but a silicon single crystal substrate having a plane orientation of (100) may be used. In addition, the piezoelectric element holding portion and the like are formed by anisotropically etching the sealing substrate. Of course, the piezoelectric element holding portion and the like may be formed by other methods such as dry etching. .
[0085]
Further, for example, in the above-described embodiment, a thin-film type ink jet recording head manufactured by applying a film forming and lithography method has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a thick-film type ink jet recording head formed by a method such as sticking.
[0086]
Although an ink jet recording head that ejects ink has been described as an example of a liquid ejecting head, the present invention is intended for a wide range of liquid ejecting heads and liquid ejecting apparatuses.
[0087]
As the liquid ejecting head, for example, a recording head used for an image recording apparatus such as a printer, a color material ejecting head used for producing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an electrode formation such as an FED (surface emitting display). And an organic material ejecting head used for producing a biochip.
[0088]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, connection wiring is provided on the surface of a sealing substrate made of a silicon single crystal substrate via an insulating film, and at least the insulating film is removed on the sealing substrate to remove the surface of the sealing substrate. Is provided, the insulation state between the exposed portion and the connection wiring can be easily inspected. In addition, by inspecting the insulation state of the sealing substrate before joining the sealing substrate and the flow path forming substrate, the yield as a product can be significantly improved, and the manufacturing cost can be significantly reduced. This has the effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view and a cross-sectional view of an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention.
FIG. 4 is a schematic view illustrating an insulation inspection step of the sealing substrate according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view illustrating a conduction inspection step of the sealing substrate according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10. Flow path forming substrate
12 Pressure generating chamber
20 Nozzle plate
21 Nozzle opening
30 sealing substrate
31 piezoelectric element holder
32 reservoir
33 Through hole
34 Exposed part
35 Insulating film
40 Compliance Board
60 Lower electrode film
70 Piezoelectric layer
80 Upper electrode film
90 Lead electrode
100 reservoir
110 silicon dioxide film
120 Drive IC
130 Connection wiring
131 first connection wiring
132 second connection wiring
300 piezoelectric element
Claims (10)
前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合され当該圧電素子を封止する封止部を有する封止基板を具備すると共に該封止基板の前記流路形成基板との接合面とは反対側の面に絶縁膜を介して設けられて前記圧電素子に電圧を印加するための接続配線を有し、且つ前記封止基板がシリコン単結晶基板からなると共にその表面に前記絶縁膜が除去されて当該封止基板が露出した露出部が少なくとも一つ設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。In a liquid ejecting head including a flow path forming substrate in which a pressure generation chamber communicating with the nozzle opening is defined, and a piezoelectric element provided on the flow path forming substrate via a vibration plate,
A sealing substrate having a sealing portion that is joined to the surface of the flow path forming substrate on the side of the piezoelectric element and seals the piezoelectric element, and a bonding surface of the sealing substrate with the flow path forming substrate A connection wiring is provided on an opposite surface via an insulating film to apply a voltage to the piezoelectric element, and the sealing substrate is made of a silicon single crystal substrate, and the insulating film is removed on the surface thereof. A liquid ejecting head, wherein at least one exposed portion where the sealing substrate is exposed is provided.
前記接続配線と前記露出部とにそれぞれプローブを接触させて両プローブ間の抵抗値を測定することにより前記接続配線と前記封止基板との絶縁状態を検査する絶縁検査工程を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。A flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening is defined; a piezoelectric element provided on the flow path forming substrate via a vibration plate; and a surface joined to the piezoelectric element side of the flow path forming substrate And a sealing substrate having a sealing portion for sealing the piezoelectric element, and provided on a surface of the sealing substrate opposite to a bonding surface with the flow path forming substrate via an insulating film. At least one exposed portion having connection wiring for applying a voltage to the piezoelectric element, wherein the sealing substrate is made of a silicon single crystal substrate and the insulating film is removed from the surface thereof to expose the sealing substrate. An inspection method for a provided liquid jet head,
An insulation inspection step of inspecting an insulation state between the connection wiring and the sealing substrate by measuring a resistance value between the two probes by contacting a probe with the connection wiring and the exposed portion, respectively. Inspection method for liquid jet head.
前記封止基板を熱酸化して前記絶縁膜となると共に前記圧電素子保持部及び前記接続配線と前記圧電素子とを接続する連結配線が延設される貫通孔を形成するためのマスクパターンとなる二酸化シリコン膜を前記封止基板の表面に形成する工程と、前記二酸化シリコン膜をパターニングして当該二酸化シリコン膜の前記圧電素子保持部及び前記貫通孔が形成される領域に開口部を形成すると共に前記露出部となる露出開口部を形成する工程と、前記二酸化シリコン膜上に前記配線パターンを形成する工程と、前記二酸化シリコン膜をマスクパターンとして前記封止基板をエッチングすることにより前記圧電素子保持部及び前記貫通孔を形成する工程と、前記圧電素子が形成された前記流路形成基板と前記封止基板とを接合する工程とを有する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 in which a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening is defined; a piezoelectric element provided on the flow path forming substrate via a vibration plate; and a surface joined to the piezoelectric element side of the flow path forming substrate And a sealing substrate having a sealing portion for sealing the piezoelectric element, and provided on a surface of the sealing substrate opposite to a bonding surface with the flow path forming substrate via an insulating film. At least one exposed portion having connection wiring for applying a voltage to the piezoelectric element, wherein the sealing substrate is made of a silicon single crystal substrate and the insulating film is removed from the surface thereof to expose the sealing substrate. A method for manufacturing a liquid jet head provided,
The sealing substrate is thermally oxidized to become the insulating film, and also to become a mask pattern for forming a through-hole in which the piezoelectric element holding portion and the connection wiring for connecting the connection wiring and the piezoelectric element are extended. Forming a silicon dioxide film on the surface of the sealing substrate; patterning the silicon dioxide film to form an opening in a region of the silicon dioxide film where the piezoelectric element holding portion and the through hole are formed; Forming an exposed opening serving as the exposed portion, forming the wiring pattern on the silicon dioxide film, and etching the sealing substrate by using the silicon dioxide film as a mask pattern to hold the piezoelectric element. Forming a portion and the through hole, and joining the sealing substrate and the flow path forming substrate on which the piezoelectric element is formed. The method of manufacturing a liquid jet head, wherein the door.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006051462A (en) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Seiko Epson Corp | Slit coat type coating method and substrate for electronic device |
| JP2011167908A (en) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Seiko Epson Corp | Liquid ejecting head |
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2002
- 2002-08-02 JP JP2002226258A patent/JP2004066538A/en active Pending
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