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JP2008087271A - Method for manufacturing liquid jet head - Google Patents

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JP2008087271A
JP2008087271A JP2006269223A JP2006269223A JP2008087271A JP 2008087271 A JP2008087271 A JP 2008087271A JP 2006269223 A JP2006269223 A JP 2006269223A JP 2006269223 A JP2006269223 A JP 2006269223A JP 2008087271 A JP2008087271 A JP 2008087271A
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JP
Japan
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flow path
forming substrate
protective film
forming
path forming
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006269223A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihito Tsuda
昭仁 津田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】異物による目詰まり等の吐出不良を確実に防止することができ、歩留まり及び信頼性を向上してコストを低減する。
【解決手段】絶縁膜53を貫通部51を封止するように形成する工程と、流路形成基板に圧電素子を形成すると共に、絶縁膜53上に隔離層190を形成して突出部191を形成する工程と、リザーバ形成基板30を流路形成基板に接合する工程と、流路形成基板をウェットエッチングすることにより、圧力発生室及び連通部13を形成すると共に、絶縁膜53を露出して突出部191を露出する工程と、連通部13側に露出された絶縁膜53を除去する工程と、流路形成基板の前記圧力発生室、連通部13の内面及び隔離層190上に、耐液体性を有する材料からなる保護膜16を形成する工程と、隔離層190上の保護膜16を剥離して除去する工程と、隔離層190を除去することによりリザーバ部31と前記連通部13とを連通させる工程とを具備する。
【選択図】図9
Discharge failure such as clogging due to foreign matter can be reliably prevented, yield and reliability are improved, and cost is reduced.
A step of forming an insulating film 53 so as to seal a penetrating portion 51, a piezoelectric element is formed on a flow path forming substrate, a separation layer 190 is formed on the insulating film 53, and a protrusion 191 is formed. Forming the pressure forming chamber and the communication portion 13 and exposing the insulating film 53 by wet-etching the flow path forming substrate. The step of exposing the protruding portion 191, the step of removing the insulating film 53 exposed to the communication portion 13 side, the pressure generating chamber of the flow path forming substrate, the inner surface of the communication portion 13, and the isolation layer 190 are liquid-resistant. A step of forming the protective film 16 made of a material having a property, a step of peeling off and removing the protective film 16 on the isolation layer 190, and the reservoir portion 31 and the communication portion 13 by removing the isolation layer 190. Communicate Comprising a step.
[Selection] Figure 9

Description

本発明は、ノズル開口から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 from nozzle openings, and more particularly to a method for manufacturing an ink jet recording head that ejects ink as 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と共に隔壁により区画された圧力発生室と、延設された隔壁により区画された圧力発生室に連通するインク供給路及びインク供給路に連通する連通路と、連通路に連通すると共に複数の圧力発生室に連通する連通部とが形成された流路形成基板と、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するものがある(例えば、特許文献1参照)。   As an ink jet recording head that is a liquid ejecting head, for example, a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening and is partitioned by a partition, and an ink supply path and ink that communicate with a pressure generating chamber partitioned by an extended partition A flow path forming substrate having a communication path communicating with the supply path, a communication portion communicating with the communication path and communicating with the plurality of pressure generating chambers, and a piezoelectric element formed on one side of the flow path forming substrate There is a device including an element and a reservoir forming substrate having a reservoir portion which is joined to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and forms a part of the reservoir together with a communication portion (see, for example, Patent Document 1).

また、インクジェット式記録ヘッドの製造方法としては、流路形成基板の一方面にボロンドープ層(本発明の隔離層)を形成後、この流路形成基板の一方面側にリザーバ部を有するリザーバ形成基板を接合し、その後、流路形成基板を他方面側から異方性エッチングすることにより圧力発生室及び連通部を形成した後、ボロンドープ層を貫通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するものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。このような製造方法によりインクジェット式記録ヘッドを形成することにより、流路形成基板に圧力発生室及び連通部を形成する際に、隔離層によりエッチング液が連通部及びリザーバ部を介してリザーバ形成基板側に流れ出て、リザーバ形成基板がエッチングされるのを防止している。   In addition, as a method for manufacturing an ink jet recording head, a reservoir forming substrate having a reservoir portion on one side of the flow path forming substrate after forming a boron dope layer (an isolation layer of the present invention) on one surface of the flow path forming substrate. After that, the pressure generating chamber and the communication portion are formed by anisotropically etching the flow path forming substrate from the other surface side, and then the reservoir portion and the communication portion are communicated with each other through the boron dope layer. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2). By forming the ink jet recording head by such a manufacturing method, when the pressure generating chamber and the communication portion are formed on the flow path forming substrate, the etching solution is supplied by the isolation layer via the communication portion and the reservoir portion. The reservoir forming substrate is prevented from being etched.

さらに、流路形成基板の圧力発生室等の内面に酸化タンタルからなる耐液体性を有する保護膜を設けたインクジェット式記録ヘッドが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Furthermore, an ink jet recording head has been proposed in which a liquid-resistant protective film made of tantalum oxide is provided on the inner surface of a flow path forming substrate such as a pressure generating chamber (see, for example, Patent Document 3).

特開2004−186527号公報(第2〜4図、第6〜7頁)JP 2004-186527 A (FIGS. 2-4, pages 6-7) 特開2005−219243号公報(第3〜5図、第6〜8頁)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-219243 (FIGS. 3-5, pages 6-8) 特開2004−262225号公報(第2図、第12〜13頁)JP 2004-262225 A (FIG. 2, pages 12-13)

しかしながら、隔離層上に形成された保護膜は、圧力発生室側から面方向に延設されて設けられることになるため、保護膜を連通部とリザーバ部とを連通する振動板の貫通部の境界で破断させるのが困難で、保護膜の一部が貫通部内に庇状に突出した残渣が発生したり、破断不良により保護膜にクラック等が発生してしまうという問題がある。   However, since the protective film formed on the isolation layer is provided so as to extend in the surface direction from the pressure generating chamber side, the protective film is provided in the through portion of the diaphragm that communicates the communication portion and the reservoir portion. There is a problem that it is difficult to break at the boundary, and a residue in which a part of the protective film protrudes like a bowl in the penetrating portion is generated, or a crack or the like is generated in the protective film due to a failure to break.

そして、このような保護膜の残渣は、剥がれ落ちやすく、剥がれ落ちた保護膜の残渣によってノズル開口の目詰まり等が発生してしまうため、歩留まり及び信頼性が低下してしまうという問題がある。   Further, such a protective film residue is easily peeled off, and the clogging of the nozzle opening occurs due to the peeled off protective film residue, resulting in a problem that yield and reliability are lowered.

また、隔離層としては、流路形成基板をウェットエッチングすることにより圧力発生室及び連通部を形成する際に、耐エッチング特性に優れた材料を用いなくてはならず、高コストになってしまうという問題がある。   Further, as the isolation layer, when the pressure generating chamber and the communication portion are formed by wet etching the flow path forming substrate, it is necessary to use a material having excellent etching resistance, which results in high cost. There is a problem.

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、異物による目詰まり等の吐出不良を確実に防止することができ、歩留まり及び信頼性を向上してコストを低減した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 defects such as clogging due to foreign matter, improve yield and reliability, and reduce costs. Let it be an issue.

上記課題を解決する本発明の第1の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、複数の圧力発生室に連通して該圧力発生室の共通の液体室となるリザーバの一部を構成する連通部とが設けられる流路形成基板の一方面側に振動板を形成すると共に、該振動板の前記連通部に相対向する領域に開口する貫通部を形成し、且つ前記流路形成基板の前記貫通部に相対向する領域に凹部を形成する工程と、前記流路形成基板をウェットエッチングする際に耐エッチング特性を有する絶縁膜を、前記流路形成基板の前記一方面側に前記貫通部を封止するように形成する工程と、
前記流路形成基板の前記振動板上の前記圧力発生室に対応する領域に下電極、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、前記絶縁膜上に隔離層を形成することにより、前記連通部の形成される領域に前記絶縁膜及び前記隔離層が前記連通部側に突出した突出部を形成する工程と、前記連通部と連通して前記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合する工程と、前記流路形成基板を他方面側からウェットエッチングすることにより、前記圧力発生室及び前記連通部を形成すると共に、前記絶縁膜を露出して前記突出部を露出する工程と、前記連通部側に露出された前記絶縁膜を除去して、前記隔離層で前記突出部を形成する工程と、前記流路形成基板の前記圧力発生室、前記連通部の内面及び前記隔離層上に、耐液体性を有する材料からなる保護膜を形成する工程と、前記隔離層上の前記保護膜を剥離して除去する工程と、前記隔離層を除去することにより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、流路形成基板をウェットエッチングする際に、貫通部を耐エッチング特性を有する絶縁膜と、隔離層とで封止するようにしたため、エッチング液が貫通部を介してリザーバ形成基板側に流れ出るのを確実に防止することができると共に、リザーバ部と連通部とを連通させる際に、加工カス等の異物が発生することがないため、加工カス等の異物によるノズル詰まり等の吐出不良を防止することができる。特に突出部に沿って屈曲された領域を有する保護膜を剥離するため、保護膜を屈曲された領域で容易に且つ確実に破断することができ、クラックや貫通部側に庇状に突出する残渣が発生するのを防止して、残渣の剥がれによるノズル開口の目詰まりを防止することができる。
また、絶縁膜が耐エッチング特性を有するため、隔離層として耐エッチング特性に優れた材料を用いる必要がなく、コストを低減することができる。さらに、隔離層が絶縁膜を補強する役割を有するため、絶縁膜がエッチング液によって破れるのを確実に防止することができる。
According to a first aspect of the present invention for solving the above problems, there is provided a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening that ejects liquid, and a reservoir that communicates with a plurality of pressure generating chambers and serves as a common liquid chamber of the pressure generating chamber. Forming a diaphragm on one surface side of the flow path forming substrate provided with a communication part constituting a part, forming a through part opening in a region opposite to the communication part of the diaphragm, and A step of forming a recess in a region facing the penetrating portion of the flow path forming substrate, and an insulating film having etching resistance when wet etching the flow path forming substrate is provided on the one surface of the flow path forming substrate. Forming the penetrating part on the side to seal,
By forming a piezoelectric element comprising a lower electrode, a piezoelectric layer and an upper electrode in a region corresponding to the pressure generating chamber on the diaphragm of the flow path forming substrate, and forming an isolation layer on the insulating film A step of forming a protruding portion in which the insulating film and the isolation layer protrude toward the communication portion in a region where the communication portion is formed; and a reservoir portion that communicates with the communication portion and forms a part of the reservoir Forming the pressure generating chamber and the communication portion by joining the reservoir forming substrate formed with the one side to the one surface side of the flow path forming substrate and wet-etching the flow path forming substrate from the other surface side. And exposing the insulating film to expose the protruding portion, removing the insulating film exposed to the communicating portion side to form the protruding portion with the isolation layer, and the flow The path forming substrate Forming a protective film made of a liquid-resistant material on the force generation chamber, the inner surface of the communication portion, and the isolation layer; removing the protective film on the isolation layer; and And a step of forming the reservoir by making the reservoir and the communication portion communicate with each other by removing the isolation layer.
In the first aspect, when the flow path forming substrate is wet-etched, the through portion is sealed with the insulating film having the etching resistance and the isolation layer, so that the etching solution is stored in the reservoir through the through portion. It is possible to reliably prevent the flow to the forming substrate side, and when the reservoir portion and the communication portion communicate with each other, foreign matter such as machining residue is not generated. Can be prevented. In particular, since the protective film having a region bent along the protruding portion is peeled off, the protective film can be easily and surely broken in the bent region, and the residue protruding in a hook shape on the crack or the penetrating portion side Can be prevented, and clogging of the nozzle opening due to peeling of the residue can be prevented.
In addition, since the insulating film has etching resistance, it is not necessary to use a material having excellent etching resistance as the isolation layer, and the cost can be reduced. Furthermore, since the isolation layer has a role of reinforcing the insulating film, the insulating film can be reliably prevented from being broken by the etching solution.

本発明の第2の態様は、前記流路形成基板がシリコン単結晶基板からなると共に、前記振動板を形成する工程では、前記流路形成基板を熱酸化することにより前記流路形成基板側に二酸化シリコンからなる弾性膜を有する前記振動板を形成し、前記絶縁膜を形成する工程では、前記流路形成基板を熱酸化することにより前記弾性膜と一体的に設けられた二酸化シリコンからなる当該絶縁膜を形成することを特徴とする第1の態様の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、弾性膜を有する振動板を容易に且つ高精度に形成することができると共に、絶縁膜を容易に形成することができる。
According to a second aspect of the present invention, the flow path forming substrate is formed of a silicon single crystal substrate, and in the step of forming the diaphragm, the flow path forming substrate is thermally oxidized to the flow path forming substrate side. In the step of forming the diaphragm having an elastic film made of silicon dioxide and forming the insulating film, the flow path forming substrate is thermally oxidized to form the diaphragm made of silicon dioxide provided integrally with the elastic film. In the method of manufacturing a liquid jet head according to the first aspect, an insulating film is formed.
In the second aspect, the diaphragm having the elastic film can be easily formed with high accuracy, and the insulating film can be easily formed.

本発明の第3の態様は、前記保護膜を形成する工程では、当該保護膜を前記突出部上に形成することにより、前記保護膜に前記貫通部の周縁部近傍に前記振動板上から前記連通部側に屈曲した第1の屈曲部と、前記貫通部の中心側に屈曲した第2の屈曲部とを形成すると共に、前記隔離層上の前記保護膜を剥離して除去する工程では、当該保護膜の前記第1の屈曲部又は前記第2の屈曲部で破断することを特徴とする第1又は2の態様の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、第1の屈曲部又は第2の屈曲部で保護膜を破断することができ、残渣の発生を確実に防止できる。
According to a third aspect of the present invention, in the step of forming the protective film, the protective film is formed on the protruding portion, so that the protective film is formed on the diaphragm in the vicinity of the peripheral portion of the penetrating portion. In the step of forming the first bent portion bent to the communication portion side and the second bent portion bent to the center side of the penetrating portion, and peeling and removing the protective film on the isolation layer, In the method of manufacturing a liquid jet head according to the first or second aspect, the protective film is broken at the first bent portion or the second bent portion.
In the third aspect, the protective film can be broken at the first bent portion or the second bent portion, and generation of a residue can be reliably prevented.

本発明の第4の態様は、前記凹部を形成する工程では、当該凹部を前記流路形成基板の前記貫通部に相対向する領域に亘って形成することを特徴とする第1〜3の何れかの態様の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、隔離層に所望の形状の突出部が形成されて、保護膜に屈曲した領域を形成することができ、保護膜を屈曲した領域で容易に且つ確実に破断することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in any of the first to third aspects, in the step of forming the concave portion, the concave portion is formed over a region facing the through portion of the flow path forming substrate. The method of manufacturing a liquid jet head according to any of the above aspects.
In the fourth aspect, a protrusion having a desired shape is formed on the isolation layer, and a region bent in the protective film can be formed, and the protective film can be easily and reliably broken in the bent region. it can.

本発明の第5の態様は、前記凹部を形成する工程では、前記貫通部を有する前記振動板をマスクとして、前記流路形成基板を異方性エッチングすることにより形成することを特徴とする第1〜4の何れかの態様の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、凹部を容易に且つ高精度に形成することができ、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the step of forming the recess, the flow path forming substrate is formed by anisotropic etching using the diaphragm having the through portion as a mask. The method of manufacturing a liquid jet head according to any one of aspects 1 to 4.
In the fifth aspect, the recess can be formed easily and with high accuracy, and the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.

本発明の第6の態様は、前記保護膜の材料として、酸化物又は窒化物を用いたことを特徴とする第1〜5の何れかの態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第6の態様では、圧力発生室、連通部等の内面が、供給された液体によって浸食されるのを確実に防止することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a liquid jet head according to any one of the first to fifth aspects, an oxide or a nitride is used as a material for the protective film.
In the sixth aspect, it is possible to reliably prevent the inner surfaces of the pressure generation chamber, the communication portion, and the like from being eroded by the supplied liquid.

本発明の第7の態様は、前記保護膜を剥離する工程では、前記保護膜上に内部応力が圧縮応力である剥離層を形成した後、該剥離層を剥離することで当該剥離層と共に前記隔離層上の前記保護膜を剥離することを特徴とする第1〜6の何れかの態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第7の態様では、剥離層によって隔離層上の保護膜をさらに容易に且つ確実に除去することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the step of peeling off the protective film, after forming a peeling layer whose internal stress is compressive stress on the protective film, the peeling layer is peeled off together with the peeling layer. In the method of manufacturing a liquid jet head according to any one of the first to sixth aspects, the protective film on the isolation layer is peeled off.
In the seventh aspect, the protective film on the isolation layer can be more easily and reliably removed by the release layer.

本発明の第8の態様は、前記剥離層の前記保護膜との密着力が、前記保護膜と前記隔離層との密着力より大きいことを特徴とする第7の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第8の態様では、剥離層と保護膜とが良好に密着するため、隔離層上の保護膜を剥離層と共にさらに容易且つ確実に除去することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the liquid jet head according to the seventh aspect, the adhesion force between the release layer and the protective film is greater than the adhesion force between the protective film and the isolation layer. Is in the way.
In the eighth aspect, since the release layer and the protective film are in good contact, the protective film on the isolation layer can be more easily and reliably removed together with the release layer.

本発明の第9の態様は、前記剥離層の材料として、チタンタングステンを用いたことを特徴とする第7又は8の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第9の態様では、剥離層を所定の材料で形成することで、隔離層上の保護膜を剥離層と共にさらに容易且つ確実に除去することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the liquid jet head manufacturing method according to the seventh or eighth aspect, titanium tungsten is used as a material of the release layer.
In the ninth aspect, by forming the release layer with a predetermined material, the protective film on the isolation layer can be more easily and reliably removed together with the release layer.

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に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図2は、図1の平面図、そのA−A′断面図であり、図3は、図2の要部拡大断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet recording head which is an example of a liquid jet head according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a plan view of FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.

図示するように、流路形成基板10は、本実施形態では結晶面方位が(110)面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。   As shown in the drawing, the flow path forming substrate 10 is made of a silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of (110) in this embodiment, and one surface thereof has a thickness of 0. An elastic film 50 of 5 to 2 μm is formed.

流路形成基板10には、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がその幅方向(短手方向)に並設されている。また、流路形成基板10の圧力発生室12の長手方向一端部側には、インク供給路14と連通路15とが隔壁11によって区画されている。また、連通路15の一端には、各圧力発生室12の共通のインク室(液体室)となるリザーバ100の一部を構成する連通部13が形成されている。すなわち、流路形成基板10には、圧力発生室12、連通部13、インク供給路14及び連通路15からなる液体流路が設けられている。   In the flow path forming substrate 10, pressure generating chambers 12 partitioned by a plurality of partition walls 11 are arranged in parallel in the width direction (short direction) by anisotropic etching from the other surface side. In addition, an ink supply path 14 and a communication path 15 are partitioned by a partition wall 11 on one end side in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10. In addition, a communication portion 13 constituting a part of the reservoir 100 serving as an ink chamber (liquid chamber) common to the pressure generation chambers 12 is formed at one end of the communication passage 15. That is, the flow path forming substrate 10 is provided with a liquid flow path including a pressure generation chamber 12, a communication portion 13, an ink supply path 14, and a communication path 15.

インク供給路14は、圧力発生室12の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室12より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路14は、リザーバ100と各圧力発生室12との間の圧力発生室12側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室12の幅より小さ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。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路14を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路15は、インク供給路14の圧力発生室12とは反対側に連通し、インク供給路14の幅方向(短手方向)より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路15を圧力発生室12と同じ断面積で形成した。   The ink supply path 14 communicates with one end side in the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 and has a smaller cross-sectional area than the pressure generation chamber 12. For example, in the present embodiment, the ink supply path 14 has a width smaller than the width of the pressure generation chamber 12 by narrowing the flow path on the pressure generation chamber 12 side between the reservoir 100 and each pressure generation chamber 12 in the width direction. The flow path resistance of the ink flowing into the pressure generating chamber 12 from the communication portion 13 is kept constant. As described above, in this embodiment, the ink supply path 14 is formed by narrowing the width of the flow path from one side. However, the ink supply path may be formed by narrowing the width of the flow path from both sides. Further, the ink supply path may be formed by narrowing from the thickness direction instead of narrowing the width of the flow path. Further, each communication path 15 communicates with the side of the ink supply path 14 opposite to the pressure generation chamber 12 and has a larger cross-sectional area than the width direction (short direction) of the ink supply path 14. In this embodiment, the communication passage 15 is formed with the same cross-sectional area as the pressure generation chamber 12.

すなわち、流路形成基板10には、圧力発生室12と、圧力発生室12の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路14と、このインク供給路14に連通すると共にインク供給路14の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路15とが複数の隔壁11により区画されて設けられている。   In other words, the flow path forming substrate 10 is connected to the pressure generation chamber 12, the ink supply path 14 having a smaller cross-sectional area in the short direction of the pressure generation chamber 12, the ink supply path 14, and the ink supply. A communication passage 15 having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area in the short direction of the path 14 is provided by being partitioned by a plurality of partition walls 11.

ここで、流路形成基板10の圧力発生室12、連通部13、インク供給路14及び連通路15の内壁表面には、耐インク性を有する材料、例えば、五酸化タンタル(Ta)等の酸化タンタルからなる保護膜16が、約50nmの厚さで設けられている。なお、ここで言う耐インク性とは、アルカリ性のインクに対する耐エッチング特性のことである。 Here, a material having ink resistance, for example, tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) is formed on the inner wall surfaces of the pressure generation chamber 12, the communication portion 13, the ink supply path 14, and the communication path 15 of the flow path forming substrate 10. A protective film 16 made of tantalum oxide or the like is provided with a thickness of about 50 nm. Here, the ink resistance refers to an etching resistance property with respect to an alkaline ink.

なお、このような保護膜16の材料は、酸化タンタルに限定されず、使用するインク(液体)のpH値によっては、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)等を用いてもよい。ただし、酸性の液体を用いる場合には、もちろん耐酸性の保護膜を用いることになる。 The material of such a protective film 16 is not limited to tantalum oxide, and depending on the pH value of the ink (liquid) used, for example, zirconium oxide (ZrO 2 ), nickel (Ni), chromium (Cr), etc. May be used. However, when an acidic liquid is used, an acid-resistant protective film is of course used.

また、本実施形態では、振動板を構成する弾性膜50には、連通部13と、詳しくは後述するリザーバ形成基板30のリザーバ部31とを連通する貫通部51が設けられている。そして、図3に示すように、この弾性膜50上に設けられた保護膜16は、弾性膜50の貫通部51の開口近傍で破断されて設けられており、保護膜16の破断された破断面16aは、連通部13側を向いて設けられている。このように保護膜16の破断面16aが連通部13側を向いているため、保護膜16を破断した際に、破断面16aに保護膜16が突出するように残留したとしても、リザーバ部31からのインクの流れによって残留した保護膜16が剥がれ落ちることがなく、ノズル開口21の目詰まりを防止することができる。   In the present embodiment, the elastic film 50 constituting the diaphragm is provided with a through portion 51 that communicates the communication portion 13 and a reservoir portion 31 of the reservoir forming substrate 30 described later in detail. As shown in FIG. 3, the protective film 16 provided on the elastic film 50 is broken near the opening of the penetrating part 51 of the elastic film 50, and the protective film 16 is broken. The cross section 16a is provided facing the communication portion 13 side. As described above, since the fracture surface 16a of the protective film 16 faces the communication portion 13, even when the protective film 16 is broken, even if the protective film 16 remains on the fracture surface 16a so as to protrude, the reservoir portion 31. The remaining protective film 16 does not peel off due to the flow of ink from the nozzles, and clogging of the nozzle openings 21 can be prevented.

なお、貫通部51の内面と、弾性膜50の流路形成基板10側の表面との角度が、鋭角となるように、貫通部51の内面は傾斜した傾斜面で形成されている。この貫通部51の傾斜面は、流路形成基板10側が貫通部51内に突出して尖がる方向に傾斜して設けられている。このように、貫通部51の内面をリザーバ部31側よりも連通部13側が貫通部51に突出するように傾斜した傾斜面とすることで、詳しくは後述する製造方法によって、隔離層上の保護膜16を剥離層と共に良好に且つ確実に除去することができる。   The inner surface of the penetrating part 51 is formed as an inclined surface so that the angle between the inner surface of the penetrating part 51 and the surface of the elastic film 50 on the flow path forming substrate 10 side is an acute angle. The inclined surface of the penetrating portion 51 is provided so as to be inclined in a direction in which the flow path forming substrate 10 side protrudes into the penetrating portion 51 and becomes sharp. In this way, the inner surface of the penetrating portion 51 is formed into an inclined surface that is inclined so that the communicating portion 13 side protrudes from the reservoir portion 31 side to the penetrating portion 51, so that the protection on the isolation layer is performed in detail by a manufacturing method described later. The film 16 can be removed well and reliably together with the release layer.

また、図1及び図2に示すように、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、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。   As shown in FIGS. 1 and 2, a nozzle opening 21 communicating with the vicinity of the end portion of each pressure generating chamber 12 opposite to the ink supply path 14 is formed on the opening surface side of the flow path forming substrate 10. The provided nozzle plate 20 is fixed by an adhesive, a heat welding film, or the like. The nozzle plate 20 is made of, for example, glass ceramics, a silicon single crystal substrate, stainless steel, or the like.

一方、流路形成基板10の開口面とは反対側には、上述したように、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約1.0μmの弾性膜50が形成されており、この弾性膜50上には、酸化ジルコニウム(ZrO)等からなり厚さが例えば、約0.4μmの絶縁体膜55が積層形成されている。また、この絶縁体膜55上には、厚さが約0.1〜0.5μmの下電極膜60と、圧電体膜の一例であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなり厚さが例えば、約1.1μm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320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12毎に圧電体能動部320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アクチュエータ装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜50、絶縁体膜55及び下電極膜60が振動板として作用するが、絶縁体膜55を設けずに、弾性膜50と下電極膜60とを振動板としてもよい。 On the other hand, an elastic film 50 made of silicon dioxide and having a thickness of, for example, about 1.0 μm is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. The insulating film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) or the like and having a thickness of, for example, about 0.4 μm is laminated. On the insulator film 55, the lower electrode film 60 having a thickness of about 0.1 to 0.5 μm and lead zirconate titanate (PZT) which is an example of a piezoelectric film are formed. For example, the piezoelectric layer 300 is formed by laminating a piezoelectric layer 70 having a thickness of about 1.1 μm and an upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.05 μm by a process described later. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. In general, one electrode of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. In this case, a portion that is configured by any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In this embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. In any case, the piezoelectric active part 320 is formed for each pressure generating chamber 12. In addition, here, the piezoelectric element 300 and the diaphragm that is displaced by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as an actuator device. In the above-described example, the elastic film 50, the insulator film 55, and the lower electrode film 60 function as a diaphragm. However, without providing the insulator film 55, the elastic film 50 and the lower electrode film 60 are used as the diaphragm. Also good.

また、このような各圧電素子300の上電極膜80には、密着層91及び金属層92からなる隔離層190で構成されるリード電極90がそれぞれ接続され、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。   In addition, a lead electrode 90 composed of an isolation layer 190 composed of an adhesion layer 91 and a metal layer 92 is connected to the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300, and each piezoelectric element is connected via the lead electrode 90. A voltage is selectively applied to the element 300.

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振動板、すなわち、弾性膜50上にも、リード電極90や下電極膜60とは不連続の隔離層190が存在している。   Further, as will be described in detail later, an isolation layer 190 discontinuous from the lead electrode 90 and the lower electrode film 60 also exists on the diaphragm in the region corresponding to the peripheral edge of the opening of the communication portion 13, that is, on the elastic film 50. is doing.

さらに、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が接合されている。本実施形態では、流路形成基板10とリザーバ形成基板30とを接着剤35を用いて接合した。リザーバ形成基板30のリザーバ部31は、弾性膜50に設けられた貫通部51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。   Further, a reservoir forming substrate 30 having a reservoir portion 31 constituting at least a part of the reservoir 100 is joined to the surface of the flow path forming substrate 10 on the piezoelectric element 300 side. In this embodiment, the flow path forming substrate 10 and the reservoir forming substrate 30 are bonded using the adhesive 35. The reservoir portion 31 of the reservoir forming substrate 30 communicates with the communication portion 13 through a through portion 51 provided in the elastic film 50, and the reservoir 100 is formed by the reservoir portion 31 and the communication portion 13.

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 element holding portion 32 is provided in a region facing the piezoelectric element 300 of the reservoir forming substrate 30. Since the piezoelectric element 300 is formed in the piezoelectric element holding portion 32, the piezoelectric element 300 is protected in a state hardly affected by the external environment. In addition, the piezoelectric element holding | maintenance part 32 may be sealed and does not need to be sealed. Examples of the material of the reservoir forming substrate 30 include glass, ceramic material, metal, resin, and the like, but it is preferable that the reservoir forming substrate 30 be formed of a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10. In this embodiment, the silicon single crystal substrate made of the same material as the flow path forming substrate 10 is used.

また、リザーバ形成基板30上には、並設された圧電素子300を駆動するための駆動回路200が固定されている。この駆動回路200としては、例えば、回路基板や半導体集積回路(IC)等を用いることができる。そして、駆動回路200とリード電極90とは、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線210を介して電気的に接続されている。   A drive circuit 200 for driving the side-by-side piezoelectric elements 300 is fixed on the reservoir forming substrate 30. For example, a circuit board or a semiconductor integrated circuit (IC) can be used as the drive circuit 200. The drive circuit 200 and the lead electrode 90 are electrically connected via a connection wiring 210 made of a conductive wire such as a bonding wire.

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。   Furthermore, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded onto a region corresponding to the reservoir portion 31 of the reservoir forming substrate 30. The sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm). The sealing film 41 seals one surface of the reservoir unit 31. Yes. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm). Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.

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、駆動回路200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 unit (not shown), filled with ink from the reservoir 100 to the nozzle opening 21, and then in accordance with a recording signal from the drive circuit 200. By applying a voltage between each of the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generation chambers 12 to bend and deform the piezoelectric element 300 and the diaphragm, the pressure in each pressure generation chamber 12 increases. Ink is ejected from the nozzle openings 21.

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4〜図10を参照して説明する。なお、図4〜図10は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の長手方向の断面図である。   Hereinafter, a method for manufacturing such an ink jet recording head will be described with reference to FIGS. 4 to 10 are cross-sectional views in the longitudinal direction of the pressure generating chamber showing the method of manufacturing the ink jet recording head.

まず、図4(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57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、厚さが約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。   First, as shown in FIG. 4A, a flow path forming substrate wafer 110, which is a silicon wafer, is thermally oxidized in a diffusion furnace at about 1100 ° C. to form a silicon dioxide film 57 constituting the elastic film 50 on the surface thereof. To do. In the present embodiment, a silicon wafer having a relatively thick and high rigidity of about 625 μm is used as the flow path forming substrate wafer 110.

次に、図4(b)に示すように、弾性膜50(二酸化シリコン膜57)の流路形成基板用ウェハ110の連通部13が形成される領域に相対向する領域に貫通部51を形成した後、流路形成基板用ウェハ110の貫通部51により露出された領域に、凹部52を形成する。   Next, as shown in FIG. 4B, the through-hole 51 is formed in a region of the elastic film 50 (silicon dioxide film 57) opposite to the region where the communication portion 13 of the flow path forming substrate wafer 110 is formed. After that, a recess 52 is formed in a region exposed by the through portion 51 of the flow path forming substrate wafer 110.

貫通部51は、弾性膜50をウェットエッチング又はドライエッチングすることにより形成することができる。本実施形態では、二酸化シリコン膜57をイオンミリングすることにより貫通部51を形成するようにした。このような方法で形成した貫通部51は、その内面が流路形成基板用ウェハ110の表面に対して傾斜した傾斜面で形成される。   The through portion 51 can be formed by wet etching or dry etching of the elastic film 50. In the present embodiment, the penetrating portion 51 is formed by ion milling the silicon dioxide film 57. The through portion 51 formed by such a method is formed with an inclined surface whose inner surface is inclined with respect to the surface of the flow path forming substrate wafer 110.

凹部52は、本実施形態では、貫通部51が設けられた弾性膜50をマスクとして、流路形成基板用ウェハ110をウェットエッチング又はドライエッチングすることにより形成することができる。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ110を弾性膜50をマスクとしてイオンミリングすることにより凹部52を形成するようにした。すなわち、本実施形態では、弾性膜50の貫通部51と凹部52とをイオンミリングにより同時に形成した。このように形成された凹部52は、その内側面が、貫通部51の傾斜した内面と平面状に連続して形成される。   In this embodiment, the recess 52 can be formed by performing wet etching or dry etching on the flow path forming substrate wafer 110 using the elastic film 50 provided with the penetrating portion 51 as a mask. In this embodiment, the recess 52 is formed by ion milling the flow path forming substrate wafer 110 using the elastic film 50 as a mask. That is, in this embodiment, the penetration part 51 and the recessed part 52 of the elastic membrane 50 were formed simultaneously by ion milling. The inner surface of the recess 52 formed in this way is formed continuously with the inclined inner surface of the penetrating portion 51 in a planar shape.

なお、本実施形態では、凹部52をイオンミリングにより形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板用ウェハ110をウェットエッチングすることにより凹部52を形成してもよいし、流路形成基板用ウェハ110を反応性ドライエッチング(RIE)等のその他のドライエッチングすることにより凹部52を形成するようにしてもよい。なお、弾性膜50を反応性イオンエッチング(RIE)することにより貫通部51を形成する場合には、ガスを変更して流路形成基板用ウェハ110を反応性イオンエッチングすることにより凹部52を形成することができる。勿論、貫通部51及び凹部52は、上述した何れのエッチング方法を組み合わせても形成することができる。   In this embodiment, the recess 52 is formed by ion milling. However, the present invention is not particularly limited thereto. For example, the recess 52 may be formed by wet etching the flow path forming substrate wafer 110. Then, the recess 52 may be formed by performing other dry etching such as reactive dry etching (RIE) on the flow path forming substrate wafer 110. In the case where the penetration part 51 is formed by reactive ion etching (RIE) of the elastic film 50, the recess 52 is formed by reactive ion etching of the flow path forming substrate wafer 110 by changing the gas. can do. Of course, the penetrating part 51 and the recessed part 52 can be formed by combining any of the etching methods described above.

次に、図4(c)に示すように、流路形成基板用ウェハ110と弾性膜50とを熱酸化することにより、凹部52の表面に絶縁膜53を形成する。このように熱酸化により形成された絶縁膜53は、比較的薄膜で、且つ弾性膜50と一体的に形成される。また、絶縁膜53は、貫通部51によって露出された流路形成基板用ウェハ110の表面に亘って形成されるため、絶縁膜53は、凹部52の表面に亘って連通部13が形成される領域に突出して形成される。   Next, as shown in FIG. 4C, the insulating film 53 is formed on the surface of the recess 52 by thermally oxidizing the flow path forming substrate wafer 110 and the elastic film 50. The insulating film 53 thus formed by thermal oxidation is a relatively thin film and is formed integrally with the elastic film 50. Further, since the insulating film 53 is formed over the surface of the flow path forming substrate wafer 110 exposed by the penetrating part 51, the communication part 13 is formed over the surface of the recess 52 in the insulating film 53. Protruding into the region.

次に、図4(d)に示すように、絶縁膜53上に隔離層190を形成する。これにより、絶縁膜53と隔離層190とが連通部13が形成される領域に連通部13側に突出した突出部191が形成される。隔離層190は、詳しくは後述するが、流路形成基板用ウェハ110をウェットエッチングすることにより連通部13を形成した際に、エッチング液が貫通部51を介してリザーバ形成基板用ウェハ130側に流出しないようにする絶縁膜53を補強するためのものである。このため、隔離層190の材料としては、特に限定されず、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、金(Au)、銀(Ag)などの貴金属及びニッケル(Ni)、クロム(Cr)、ニッケルクロム(NiCr)等の金属材料や、樹脂材料などが挙げられる。なお、隔離層190として、貴金属やニッケル、クロム、ニッケルクロム等の耐エッチング特性に優れた金属材料を用いることで、流路形成基板用ウェハ110をウェットエッチングする際のエッチング液がリザーバ形成基板用ウェハ130側に流れ出るのをさらに確実に防止することができる。   Next, as illustrated in FIG. 4D, the isolation layer 190 is formed on the insulating film 53. As a result, a protruding portion 191 that protrudes toward the communication portion 13 is formed in a region where the communication portion 13 is formed between the insulating film 53 and the isolation layer 190. Although the isolation layer 190 will be described in detail later, when the communication portion 13 is formed by wet-etching the flow path forming substrate wafer 110, the etching solution passes through the through portion 51 to the reservoir forming substrate wafer 130 side. This is to reinforce the insulating film 53 that prevents it from flowing out. For this reason, the material of the isolation layer 190 is not particularly limited. For example, platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), osmium (Os), gold ( Examples thereof include noble metals such as Au) and silver (Ag), metal materials such as nickel (Ni), chromium (Cr), and nickel chromium (NiCr), and resin materials. Note that, as the isolation layer 190, a metal material having excellent etching resistance such as noble metal, nickel, chromium, nickel chrome, etc. is used, so that the etchant for wet etching the flow path forming substrate wafer 110 is used for the reservoir forming substrate. It is possible to more reliably prevent the wafer 130 from flowing out.

次に、図4(e)に示すように、弾性膜50(二酸化シリコン膜57)上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜55を形成すると共に絶縁体膜55を所定形状にパターニングする。具体的には、弾性膜50(二酸化シリコン膜57)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(ZrO)からなる絶縁体膜55を形成する。また、絶縁体膜55をウェットエッチング又はドライエッチングすることにより、弾性膜50の貫通部51が形成される領域に、貫通部51よりも大きな開口面積となる開口部56を形成する。 Next, as shown in FIG. 4E, an insulator film 55 made of zirconium oxide is formed on the elastic film 50 (silicon dioxide film 57), and the insulator film 55 is patterned into a predetermined shape. Specifically, after a zirconium (Zr) layer is formed on the elastic film 50 (silicon dioxide film 57) by, for example, a sputtering method, the zirconium layer is thermally oxidized in a diffusion furnace at 500 to 1200 ° C., for example. Thus, the insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) is formed. In addition, by performing wet etching or dry etching on the insulator film 55, an opening 56 having an opening area larger than that of the through part 51 is formed in a region where the through part 51 of the elastic film 50 is formed.

次いで、図5(a)に示すように、例えば、白金とイリジウムとを流路形成基板用ウェハ110上(絶縁体膜55上、弾性膜50及び絶縁膜53上を含む)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5(b)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、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。   Next, as shown in FIG. 5A, for example, platinum and iridium are stacked on the flow path forming substrate wafer 110 (including the insulator film 55, the elastic film 50, and the insulating film 53). After forming the lower electrode film 60, the lower electrode film 60 is patterned into a predetermined shape. Next, as shown in FIG. 5B, a piezoelectric layer 70 made of, for example, lead zirconate titanate (PZT) or the like, and an upper electrode film 80 made of, for example, iridium, are connected to the wafer 110 for flow path forming substrate. The piezoelectric element 300 is formed by patterning the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 in regions facing the pressure generation chambers 12.

なお、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、PbTiO(PT)、PbZrO(PZ)、Pb(ZrTi1−x)O(PZT)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O−PbTiO(PMN−PT)、Pb(Zn1/3Nb2/3)O−PbTiO(PZN−PT)、Pb(Ni1/3Nb2/3)O−PbTiO(PNN−PT)、Pb(In1/2Nb1/2)O−PbTiO(PIN−PT)、Pb(Sc1/2Ta1/2)O−PbTiO(PST−PT)、Pb(Sc1/2Nb1/2)O−PbTiO(PSN−PT)、BiScO−PbTiO(BS−PT)、BiYbO−PbTiO(BY−PT)等が挙げられる。 The material of the piezoelectric layer 70 constituting the piezoelectric element 300 is, for example, a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT), or niobium, nickel, magnesium, bismuth, yttrium, or the like. A relaxor ferroelectric or the like to which a metal is added is used. The composition may be appropriately selected in consideration of the characteristics, application, etc. of the piezoelectric element 300. For example, PbTiO 3 (PT), PbZrO 3 (PZ), Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 (PZT) ), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PZN-PT), Pb (Ni 1 ) / 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PNN-PT), Pb (In 1/2 Nb 1/2) O 3 -PbTiO 3 (PIN-PT), Pb (Sc 1/2 Ta 1/2 ) O 3 -PbTiO 3 (PST- PT), Pb (Sc 1/2 Nb 1/2) O 3 -PbTiO 3 (PSN-PT), BiScO 3 -PbTiO 3 (BS-PT), BiYbO 3 -PbTiO 3 (BY PT), and the like.

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、金属有機物を溶媒に溶解・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。なお、圧電体層70の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、MOD(Metal-Organic Decomposition)法やスパッタリング法等を用いてもよい。   The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited. For example, in this embodiment, a so-called sol in which a metal organic material is dissolved and dispersed in a solvent is applied, dried, gelled, and further fired at a high temperature. The piezoelectric layer 70 was formed by using a so-called sol-gel method for obtaining a piezoelectric layer 70 made of an oxide. The method for manufacturing the piezoelectric layer 70 is not limited to the sol-gel method, and for example, a MOD (Metal-Organic Decomposition) method or a sputtering method may be used.

次に、図5(c)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の全面に亘って密着層91を介して金属層92を形成し、密着層91と金属層92とからなる隔離層190を形成する。そして、この隔離層190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りリード電極90を形成する。   Next, as shown in FIG. 5C, lead electrodes 90 are formed. Specifically, first, the metal layer 92 is formed over the entire surface of the flow path forming substrate wafer 110 via the adhesion layer 91, and the isolation layer 190 including the adhesion layer 91 and the metal layer 92 is formed. Then, a mask pattern (not shown) made of, for example, a resist or the like is formed on the isolation layer 190, and the metal layer 92 and the adhesion layer 91 are patterned for each piezoelectric element 300 through the mask pattern. 90 is formed.

ここで、金属層92の主材料としては、比較的導電性の高い材料であれば特に限定されず、例えば、金(Au)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)が挙げられ、本実施形態では金(Au)を用いている。また、密着層91の材料としては、金属層92の密着性を確保できる材料であればよく、具体的には、チタン(Ti)、チタンタングステン化合物(TiW)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)又はニッケルクロム化合物(NiCr)等が挙げられ、本実施形態ではチタンタングステン化合物(TiW)を用いている。   Here, the main material of the metal layer 92 is not particularly limited as long as it is a material having relatively high conductivity, and examples thereof include gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), and copper (Cu). In this embodiment, gold (Au) is used. The material of the adhesion layer 91 may be any material that can ensure the adhesion of the metal layer 92. Specifically, titanium (Ti), titanium tungsten compound (TiW), nickel (Ni), chromium (Cr ) Or a nickel chromium compound (NiCr), etc., and in this embodiment, a titanium tungsten compound (TiW) is used.

次に、図6(a)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上に接着剤35によって接着する。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いる。なお、リザーバ形成基板用ウェハ130は、例えば、数百μm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 illustrated in FIG. 6A, the reservoir forming substrate wafer 130 is bonded onto the flow path forming substrate wafer 110 with an adhesive 35. Here, a reservoir section 31, a piezoelectric element holding section 32, and the like are formed in advance on the reservoir forming substrate wafer 130. The reservoir forming substrate wafer 130 is, for example, a silicon wafer having a thickness of about several hundred μm, and the rigidity of the flow path forming substrate wafer 110 is significantly improved by bonding the reservoir forming substrate wafer 130. It will be.

次いで、図6(b)に示すように、流路形成基板用ウェハ110を所定の厚みにするまで薄くする。次いで、図6(c)に示すように、流路形成基板用ウェハ110上にマスク膜54を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図7(a)に示すように、このマスク膜54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に液体流路、本実施形態では、圧力発生室12、連通部13、インク供給路14及び連通路15等を形成する。具体的には、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弾性膜50が露出するまでエッチングすることにより、圧力発生室12、連通部13、インク供給路14及び連通路15を同時に形成する。なお、本実施形態では、連通部13を、その振動板(弾性膜50)側の開口縁部が、貫通部51の開口縁部よりも外側に位置するように形成している。すなわち、連通部13は、振動板側の開口が貫通部51よりも大きく形成されている。   Next, as shown in FIG. 6B, the flow path forming substrate wafer 110 is thinned to a predetermined thickness. Next, as shown in FIG. 6C, a mask film 54 is newly formed on the flow path forming substrate wafer 110 and patterned into a predetermined shape. Then, as shown in FIG. 7A, the flow path forming substrate wafer 110 is anisotropically etched (wet etching) through the mask film 54, so that the flow path forming substrate wafer 110 has a liquid flow path, In the present embodiment, the pressure generation chamber 12, the communication part 13, the ink supply path 14, the communication path 15 and the like are formed. Specifically, the flow path forming substrate wafer 110 is etched with an etchant such as an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) until the elastic film 50 is exposed, whereby the pressure generating chamber 12, the communication portion 13, the ink The supply path 14 and the communication path 15 are formed simultaneously. In the present embodiment, the communication portion 13 is formed such that the opening edge on the diaphragm (elastic film 50) side is located outside the opening edge of the penetrating portion 51. That is, the communication part 13 is formed such that the opening on the diaphragm side is larger than the through part 51.

また、このように圧力発生室12等の液体流路を形成する際、貫通部51は、絶縁膜53及び隔離層190で封止されているため、貫通部51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(図示なし)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。   Further, when the liquid flow path such as the pressure generation chamber 12 is formed in this way, the through portion 51 is sealed with the insulating film 53 and the isolation layer 190, so that the reservoir forming substrate wafer is interposed through the through portion 51. Etching liquid does not flow into the 130 side. As a result, the etching solution does not adhere to the connection wiring (not shown) provided on the surface of the reservoir forming substrate wafer 130, and the occurrence of defects such as disconnection can be prevented. Further, there is no possibility that the etchant enters the reservoir portion 31 and the reservoir forming substrate wafer 130 is etched.

さらに、本実施形態では貫通部51が、耐エッチング特性に優れた絶縁膜53と隔離層190とで封止されているため、隔離層190に耐エッチング特性の低い材料を用いたとしても、絶縁膜53によってエッチング液がリザーバ形成基板用ウェハ130側に流れ込むのを確実に防止することができる。このため、隔離層190の材料が限定されることがなく、コストの低い材料を用いることができるため、製造コストを低減することができる。また、隔離層190は、薄膜で形成された絶縁膜53を補強する役割を有し、耐エッチング特性に優れた絶縁膜53がエッチング液の圧力等により破れるのを確実に防止することができる。   Furthermore, in this embodiment, since the penetrating portion 51 is sealed with the insulating film 53 having excellent etching resistance and the isolation layer 190, the insulating layer 190 is insulated even if a material having low etching resistance is used. The film 53 can reliably prevent the etching solution from flowing into the reservoir forming substrate wafer 130 side. For this reason, the material of the isolation layer 190 is not limited, and a low-cost material can be used, so that the manufacturing cost can be reduced. In addition, the isolation layer 190 has a role of reinforcing the insulating film 53 formed of a thin film, and can reliably prevent the insulating film 53 having excellent etching resistance from being broken by the pressure of the etching solution.

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(ポリフェニレンサルファイド)、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 pressure generating chamber 12 or the like, the surface of the reservoir forming substrate wafer 130 opposite to the flow path forming substrate wafer 110 is formed on an anti-alkali material such as PPS (polyphenylene sulfide). ), PPTA (polyparaphenylene terephthalamide) or the like may be further sealed. Thereby, defects such as disconnection of wiring provided on the surface of the reservoir forming substrate wafer 130 can be more reliably prevented.

このように流路形成基板用ウェハ110に圧力発生室12等の液体流路を形成すると、絶縁層53及び隔離層190の連通部13側に突出した突出部191が露出される。   When the liquid flow path such as the pressure generation chamber 12 is formed on the flow path forming substrate wafer 110 in this way, the protruding portion 191 that protrudes toward the communicating portion 13 side of the insulating layer 53 and the isolation layer 190 is exposed.

次に、図7(b)及び図9(a)に示すように、連通部13内に露出された絶縁膜53を除去する。すなわち、突出部191の絶縁膜53を除去することで、突出部191を隔離層190のみで形成する。絶縁膜53の除去方法は、特に限定されず、例えば、ウェットエッチングやドライエッチングなどが挙げられる。本実施形態では、絶縁膜53をドライエッチングすることにより除去した。   Next, as shown in FIGS. 7B and 9A, the insulating film 53 exposed in the communicating portion 13 is removed. That is, by removing the insulating film 53 of the protrusion 191, the protrusion 191 is formed only by the isolation layer 190. A method for removing the insulating film 53 is not particularly limited, and examples thereof include wet etching and dry etching. In this embodiment, the insulating film 53 is removed by dry etching.

次に、流路形成基板用ウェハ110表面のマスク膜54を除去し、図8(a)に示すように、例えば、酸化物又は窒化物等の耐液体性(耐インク性)を有する材料からなる保護膜16を、CVD法等によって形成する。   Next, the mask film 54 on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 is removed, and as shown in FIG. 8A, for example, from a material having liquid resistance (ink resistance) such as oxide or nitride. A protective film 16 is formed by a CVD method or the like.

このとき、図9(b)に示すように、連通部13には、隔離層190の突出部191が露出されているため、保護膜16は、弾性膜50の圧力発生室12側の一方面から、露出された隔離層190の突出部191上に亘って連続して設けられる。これにより、弾性膜50の連通部13側の面上に形成された保護膜16には、隔離層190の突出部191に沿って貫通部51の周縁部側で弾性膜50の面内方向から連通部13側に屈曲した第1の屈曲部192と、連通部13側に向かう保護膜16が貫通部51の中心側に屈曲した第2の屈曲部193とが設けられる。   At this time, as shown in FIG. 9B, since the protruding portion 191 of the isolation layer 190 is exposed at the communicating portion 13, the protective film 16 is provided on one side of the elastic film 50 on the pressure generating chamber 12 side. To the exposed protruding portion 191 of the isolation layer 190. As a result, the protective film 16 formed on the surface of the elastic film 50 on the side of the communicating portion 13 is formed along the protruding portion 191 of the isolation layer 190 from the in-plane direction of the elastic film 50 on the peripheral edge side of the penetrating portion 51. A first bent portion 192 bent toward the communication portion 13 side and a second bent portion 193 where the protective film 16 toward the communication portion 13 side is bent toward the center side of the through portion 51 are provided.

このように保護膜16を形成する際に、貫通部51は隔離層190によって封止されているため、貫通部51を介してリザーバ形成基板用ウェハ130の外面等に保護膜16が形成されることがない。したがって、接続配線等が形成されたリザーバ形成基板用ウェハ130の表面(流路形成基板用ウェハ110と接合する面とは反対側の表面)に保護膜16が形成されることなく、駆動回路200などの接続不良等の発生を防止することができると共に、余分な保護膜16を除去する工程が不要となって製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。   When the protective film 16 is formed in this way, since the through portion 51 is sealed by the isolation layer 190, the protective film 16 is formed on the outer surface of the reservoir forming substrate wafer 130 through the through portion 51. There is nothing. Accordingly, the protective circuit 16 is not formed on the surface of the reservoir forming substrate wafer 130 on which the connection wiring or the like is formed (the surface opposite to the surface bonded to the flow path forming substrate wafer 110), and the driving circuit 200 is formed. In addition, it is possible to prevent the occurrence of poor connection and the like, and it is not necessary to remove the extra protective film 16, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost.

次に、図8(b)に示すように、保護膜16上に高応力材料からなる剥離層17を、例えば、CVD法によって形成する。この剥離層17は、その内部応力が圧縮応力であることが好ましく、特に、80MPa以上の圧縮応力であることが望ましい。また、剥離層17は、保護膜16との密着力が保護膜16と隔離層190との密着力よりも大きな材料を用いるのが好ましい。本実施形態では、剥離層17の材料としてチタンタングステン化合物(TiW)を用いている。   Next, as shown in FIG. 8B, a release layer 17 made of a high stress material is formed on the protective film 16 by, for example, a CVD method. The release layer 17 preferably has a compressive stress as an internal stress, and particularly preferably a compressive stress of 80 MPa or more. In addition, the release layer 17 is preferably made of a material having a greater adhesion with the protective film 16 than with the adhesion between the protective film 16 and the isolation layer 190. In this embodiment, a titanium tungsten compound (TiW) is used as the material of the release layer 17.

このように高応力材料からなると共に保護膜16との密着力が高い剥離層17を保護膜16上に形成すると、剥離層17の応力によって隔離層190上に形成された保護膜16が剥がれ始める。そして、図10(a)に示すように、この剥離層17をウェットエッチングにより除去することで、隔離層190上の保護膜16を剥離層17と共に完全に除去する。本実施形態では、隔離層190に突出部191を設け、この突出部191上に亘って保護膜16を形成することで、保護膜16に貫通部51の周縁部近傍で弾性膜50の面内方向から連通部13側に屈曲する第1の屈曲部192と、連通部13側に向かう保護膜16が貫通部51の中心側に屈曲する第2の屈曲部193とを設けるようにしたため、隔離層190上の保護膜16を剥離層17と共に除去する際に、保護膜16の屈曲した領域、すなわち、本実施形態では、第1の屈曲部192で破断することができる。   When the release layer 17 made of a high-stress material and having high adhesion to the protective film 16 is formed on the protective film 16, the protective film 16 formed on the isolation layer 190 starts to peel off due to the stress of the release layer 17. . Then, as shown in FIG. 10A, the peeling layer 17 is removed by wet etching, so that the protective film 16 on the isolation layer 190 is completely removed together with the peeling layer 17. In the present embodiment, a protrusion 191 is provided on the isolation layer 190, and the protective film 16 is formed over the protrusion 191, so that the protective film 16 is provided within the surface of the elastic film 50 in the vicinity of the peripheral edge of the penetrating part 51. The first bent portion 192 that is bent toward the communicating portion 13 from the direction and the second bent portion 193 that is bent toward the center of the penetrating portion 51 are provided for the protection film 16 toward the communicating portion 13 side. When the protective film 16 on the layer 190 is removed together with the release layer 17, the protective film 16 can be broken at the bent region, that is, the first bent portion 192 in the present embodiment.

すなわち、保護膜16が平面状に設けられて屈曲されていない領域を破断しようとすると、保護膜16にクラックが発生したり、庇状に突出した残渣が発生してしまう。そして、このように保護膜16の庇状に突出した残渣は、特にインク流入時などに剥がれ易く、剥がれた残渣によってノズル開口21の目詰まり等が発生してしまう。しかしながら、本発明のように、保護膜16を屈曲された領域で破断することにより、庇状に突出した残渣やクラック等が発生するのを防止して、剥がれ落ちた残渣によるノズル開口21の目詰まり等を防止することができ、歩留まりを向上すると共に信頼性を向上することができる。   That is, if an attempt is made to break a region where the protective film 16 is provided in a planar shape and is not bent, the protective film 16 is cracked or a residue protruding like a bowl is generated. The residue protruding in a bowl shape of the protective film 16 in this way is easily peeled off particularly when the ink flows in, and the clogging of the nozzle opening 21 occurs due to the peeled residue. However, as in the present invention, by breaking the protective film 16 in the bent region, it is possible to prevent the occurrence of residue or cracks protruding like a bowl, and the eyes of the nozzle opening 21 due to the residue that has peeled off. Clogging or the like can be prevented, yield can be improved, and reliability can be improved.

また、このように保護膜16を屈曲された領域で破断することにより、その破断面16aは、連通部13側を向いて形成される。このため、庇状の微小な残渣が発生したとしても、この残渣は連通部13側に向かって突出するため、インク流入時に剥がれ難く、ノズル開口21の目詰まり等をさらに確実に防止することができる。   Further, by breaking the protective film 16 in the bent region in this way, the fracture surface 16a is formed facing the communication portion 13 side. For this reason, even if a small residue like a ridge is generated, the residue protrudes toward the communicating portion 13 side, and thus it is difficult to peel off when the ink flows in, and the nozzle opening 21 can be more reliably prevented from being clogged. it can.

さらに、本実施形態では、保護膜16を形成する前に、突出部191上の絶縁膜53を除去するようにしたため、隔離層190上に形成された保護膜16を容易に除去することができる。   Furthermore, in this embodiment, since the insulating film 53 on the protruding portion 191 is removed before the protective film 16 is formed, the protective film 16 formed on the isolation layer 190 can be easily removed. .

また、本発明では、連通部13は、その振動板(弾性膜50)側の開口縁部が、貫通部51の開口縁部よりも外側となるように形成されている。そして、貫通部51の流路形成基板用ウェハ110側の開口縁部が、振動板(弾性膜50)のみ、すなわち、酸化物のみで構成されるようにしている。本実施形態では、連通部13の開口縁部が実質的に弾性膜50のみで構成されるようにしている。このため、連通部13等の内面に形成されている保護膜16は、剥離層17と共に剥離されて除去される際、この連通部13の開口縁部に沿って良好に分離され、隔離層190上の保護膜16のみが確実に剥離して除去される。したがって、いわゆる剥離残渣がほとんど生じることがなく、この剥離残渣によるノズル詰まり等の発生を確実に防止することができる。   In the present invention, the communication portion 13 is formed such that the opening edge on the diaphragm (elastic film 50) side is outside the opening edge of the through portion 51. And the opening edge part by the side of the flow-path formation board | substrate wafer 110 of the penetration part 51 is comprised only with a diaphragm (elastic film | membrane 50), ie, an oxide. In this embodiment, the opening edge part of the communication part 13 is comprised only by the elastic film 50 substantially. For this reason, when the protective film 16 formed on the inner surface of the communication portion 13 or the like is peeled off together with the release layer 17, the protective film 16 is well separated along the opening edge of the communication portion 13, and the isolation layer 190. Only the upper protective film 16 is securely peeled and removed. Therefore, almost no so-called peeling residue is generated, and occurrence of nozzle clogging or the like due to this peeling residue can be reliably prevented.

また、このように隔離層190上の保護膜16を良好に剥離させるためには、貫通部51の内面(弾性膜50の端面)と振動板の表面(弾性膜50の表面)との角度が10〜90°程度の鋭角であることが好ましい(図9(a)参照)。さらに、貫通部51は、その周縁部に沿って角部が存在しないような開口形状で形成されていることが好ましい。例えば、貫通部51を略矩形の開口形状で形成する場合、その四隅を全てR形状とするのが好ましい。これにより、隔離層190上の保護膜16を剥離層17と共にさらに良好且つ確実に剥離させることとができる。   Further, in order to peel off the protective film 16 on the isolation layer 190 in this way, the angle between the inner surface of the penetrating part 51 (the end surface of the elastic film 50) and the surface of the diaphragm (the surface of the elastic film 50) is An acute angle of about 10 to 90 ° is preferable (see FIG. 9A). Furthermore, it is preferable that the penetration part 51 is formed in the opening shape that a corner | angular part does not exist along the peripheral part. For example, when the penetrating portion 51 is formed in a substantially rectangular opening shape, it is preferable that all four corners have an R shape. As a result, the protective film 16 on the isolation layer 190 can be peeled off together with the peeling layer 17 in a better and reliable manner.

なお、本実施形態では、隔離層190上の保護膜16を剥離層17と共に除去する際に、保護膜16を第1の屈曲部192で破断する例を示したが、保護膜16は、剥離層17の除去条件などによって、第2の屈曲部193で破断される場合もある。   In the present embodiment, an example in which the protective film 16 is broken at the first bent portion 192 when the protective film 16 on the isolation layer 190 is removed together with the peeling layer 17 is shown. However, the protective film 16 is peeled off. Depending on the removal conditions of the layer 17, the second bent portion 193 may be broken.

このように隔離層190上の保護膜16を除去した後は、図10(b)に示すように、隔離層190を連通部13側からウェットエッチングすることによって除去して貫通部51を開口させる。このとき隔離層190上には保護膜16が形成されていないため、保護膜16が隔離層190のウェットエッチングを邪魔することはない。   After removing the protective film 16 on the isolation layer 190 in this way, as shown in FIG. 10B, the isolation layer 190 is removed by wet etching from the communication portion 13 side to open the through portion 51. . At this time, since the protective film 16 is not formed on the isolation layer 190, the protective film 16 does not interfere with the wet etching of the isolation layer 190.

したがって、隔離層190を容易且つ確実にウェットエッチングにより除去して貫通部51を開口させることができる。すなわち、このような本発明の製造方法によれば、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。また、保護膜16が隔離層190側に庇状に突出して残渣するのを防止することができるため、隔離層190のエッチングを良好に行って、確実に隔離層190を除去することができる。   Therefore, the through layer 51 can be opened by removing the isolation layer 190 easily and reliably by wet etching. That is, according to the manufacturing method of the present invention, unlike the conventional mechanical processing, foreign matter such as processing residue does not occur. Accordingly, it is possible to reliably prevent the machining residue from remaining in the ink flow paths such as the pressure generation chamber 12 and the communication portion 13 and the occurrence of defective discharge such as nozzle clogging due to the remaining machining residue. Further, since the protective film 16 can be prevented from protruding and remaining in the shape of a bowl on the side of the isolation layer 190, the isolation layer 190 can be etched well and the isolation layer 190 can be reliably removed.

その後は、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の不要部分、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。   Thereafter, unnecessary portions of the flow path forming substrate wafer 110 and the reservoir forming substrate wafer 130 are removed by cutting, for example, by dicing. The nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 is bonded to the surface of the flow path forming substrate wafer 110 opposite to the reservoir forming substrate wafer 130, and the compliance substrate 40 is attached to the reservoir forming substrate wafer 130. The ink jet recording head having the above-described structure is manufactured by bonding and dividing the flow path forming substrate wafer 110 and the like into a single chip size flow path forming substrate 10 as shown in FIG.

(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態1を説明したが、本発明の基本的構成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1では、隔離層190として、金属材料又は樹脂材料を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、隔離層190としてリード電極90を構成する密着層91及び金属層92と同一層で、且つリード電極90とは不連続な層を用いるようにしてもよい。このような場合には、隔離層190を別途形成する工程を簡略化することができる。なお、隔離層190として、リード電極90と同一の密着層91及び金属層92を用いた場合には、保護膜16を形成する前に、密着層91の連通部13側の一部をライトエッチングするのが好ましい。これにより、保護膜16を隔離層190から剥離し易くすることができる。
(Other embodiments)
The first embodiment of the present invention has been described above, but the basic configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in Embodiment 1 described above, a metal material or a resin material is exemplified as the isolation layer 190, but the invention is not particularly limited thereto. For example, the adhesion layer 91 and the metal layer 92 that constitute the lead electrode 90 as the isolation layer 190 are used. It is also possible to use a layer that is the same layer as that of the lead electrode 90 and is discontinuous. In such a case, the process of separately forming the isolation layer 190 can be simplified. When the same adhesion layer 91 and metal layer 92 as the lead electrode 90 are used as the isolation layer 190, a part of the adhesion layer 91 on the side of the communication portion 13 is light-etched before the protective film 16 is formed. It is preferable to do this. Thereby, the protective film 16 can be easily peeled from the isolation layer 190.

また、上述した実施形態1では、隔離層190を形成した後、絶縁体膜55及び圧電素子300を形成するようにしたが、隔離層190は、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に接合する前であれば、何れのタイミングで形成するようにしてもよい。   In Embodiment 1 described above, the insulating film 55 and the piezoelectric element 300 are formed after the isolation layer 190 is formed. However, the isolation layer 190 uses the reservoir forming substrate wafer 130 for the flow path forming substrate. As long as it is before bonding to the wafer 110, it may be formed at any timing.

さらに、上述した実施形態1では、流路形成基板用ウェハ110の貫通部51により露出された表面に、貫通部51に亘って1つの凹部52を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、凹部は、貫通部51に、例えば、V字形状に設けられていてもよい。また、凹部の形状も上述した実施形態1に限定されるものではなく、凹部の内側面が流路形成基板用ウェハ110の表面に対して垂直に形成されていてもよい。   Furthermore, in the first embodiment described above, one recess 52 is formed across the through-hole 51 on the surface exposed by the through-hole 51 of the flow path forming substrate wafer 110. However, the present invention is particularly limited to this. For example, the concave portion may be provided in the penetrating portion 51 in, for example, a V shape. Further, the shape of the recess is not limited to the first embodiment described above, and the inner surface of the recess may be formed perpendicular to the surface of the flow path forming substrate wafer 110.

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(電界放出発光ディスプレー)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。   In the above-described embodiments, the ink jet recording head has been described as an example of the liquid ejecting head. However, the present invention broadly applies to all liquid ejecting heads and ejects liquids other than ink. Of course, the present invention can also be applied to a method of manufacturing a liquid jet head. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in manufacturing color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FED (field emission light emitting displays). ) And the like, electrode material ejection heads used for electrode formation, bio-organic matter ejection heads used for biochip production, and the like.

本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of the recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造工程を示す拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 流路形成基板、 12 圧力発生室、 16 保護膜、 16a 破断面、 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 接着剤、 40 コンプライアンス基板、 50 弾性膜、 51 貫通部、 52 凹部、 53 絶縁膜、 55 絶縁体膜、 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、 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、 190 隔離層、 191 突出部、 192 第1の屈曲部、 193 第2の屈曲部、 200 駆動回路、 210 接続配線、 300 圧電素子   10 flow path forming substrate, 12 pressure generating chamber, 16 protective film, 16a fracture surface, 20 nozzle plate, 21 nozzle opening, 30 reservoir forming substrate, 31 reservoir portion, 32 piezoelectric element holding portion, 35 adhesive, 40 compliance substrate, 50 elastic film, 51 penetrating part, 52 recessed part, 53 insulating film, 55 insulating film, 60 lower electrode film, 70 piezoelectric layer, 80 upper electrode film, 90 lead electrode, 91 adhesion layer, 92 metal layer, 100 reservoir, DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Flow path formation substrate wafer, 130 Reservoir formation substrate wafer, 190 Isolation layer, 191 Protrusion part, 192 1st bending part, 193 2nd bending part, 200 Drive circuit, 210 Connection wiring, 300 Piezoelectric element

Claims (9)

液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、複数の圧力発生室に連通して該圧力発生室の共通の液体室となるリザーバの一部を構成する連通部とが設けられる流路形成基板の一方面側に振動板を形成すると共に、該振動板の前記連通部に相対向する領域に開口する貫通部を形成し、且つ前記流路形成基板の前記貫通部に相対向する領域に凹部を形成する工程と、
前記流路形成基板をウェットエッチングする際に耐エッチング特性を有する絶縁膜を、前記流路形成基板の前記一方面側に前記貫通部を封止するように形成する工程と、
前記流路形成基板の前記振動板上の前記圧力発生室に対応する領域に下電極、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、前記絶縁膜上に隔離層を形成することにより、前記連通部の形成される領域に前記絶縁膜及び前記隔離層が前記連通部側に突出した突出部を形成する工程と、
前記連通部と連通して前記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合する工程と、
前記流路形成基板を他方面側からウェットエッチングすることにより、前記圧力発生室及び前記連通部を形成すると共に、前記絶縁膜を露出して前記突出部を露出する工程と、
前記連通部側に露出された前記絶縁膜を除去して、前記隔離層で前記突出部を形成する工程と、
前記流路形成基板の前記圧力発生室、前記連通部の内面及び前記隔離層上に、耐液体性を有する材料からなる保護膜を形成する工程と、
前記隔離層上の前記保護膜を剥離して除去する工程と、
前記隔離層を除去することにより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。
Forming a flow path provided with a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening for ejecting liquid and a communication portion that communicates with a plurality of pressure generating chambers and forms a part of a reservoir serving as a common liquid chamber for the pressure generating chambers A diaphragm is formed on one side of the substrate, a through-hole is formed in a region facing the communication portion of the diaphragm, and a region facing the through-portion of the flow path forming substrate is formed. Forming a recess;
Forming an insulating film having etching resistance when wet etching the flow path forming substrate so as to seal the penetrating portion on the one surface side of the flow path forming substrate;
By forming a piezoelectric element comprising a lower electrode, a piezoelectric layer and an upper electrode in a region corresponding to the pressure generating chamber on the diaphragm of the flow path forming substrate, and forming an isolation layer on the insulating film Forming a projecting portion in which the insulating film and the isolation layer project to the communicating portion side in a region where the communicating portion is formed;
Bonding a reservoir forming substrate formed with a reservoir portion composing a part of the reservoir in communication with the communicating portion to the one surface side of the flow path forming substrate;
Forming the pressure generating chamber and the communicating portion by wet etching the flow path forming substrate from the other surface side, exposing the insulating film and exposing the protruding portion;
Removing the insulating film exposed on the side of the communicating portion and forming the protruding portion with the isolation layer;
Forming a protective film made of a liquid-resistant material on the pressure generating chamber of the flow path forming substrate, the inner surface of the communication portion, and the isolation layer;
Peeling and removing the protective film on the isolation layer;
And a step of forming the reservoir by making the reservoir and the communication portion communicate with each other by removing the isolation layer.
前記流路形成基板がシリコン単結晶基板からなると共に、前記振動板を形成する工程では、前記流路形成基板を熱酸化することにより前記流路形成基板側に二酸化シリコンからなる弾性膜を有する前記振動板を形成し、前記絶縁膜を形成する工程では、前記流路形成基板を熱酸化することにより前記弾性膜と一体的に設けられた二酸化シリコンからなる当該絶縁膜を形成することを特徴とする請求項1記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 The flow path forming substrate is made of a silicon single crystal substrate, and in the step of forming the diaphragm, the flow path forming substrate is thermally oxidized to have an elastic film made of silicon dioxide on the flow path forming substrate side. In the step of forming a diaphragm and forming the insulating film, the insulating film made of silicon dioxide provided integrally with the elastic film is formed by thermally oxidizing the flow path forming substrate. The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1. 前記保護膜を形成する工程では、当該保護膜を前記突出部上に形成することにより、前記保護膜に前記貫通部の周縁部近傍に前記振動板上から前記連通部側に屈曲した第1の屈曲部と、前記貫通部の中心側に屈曲した第2の屈曲部とを形成すると共に、前記隔離層上の前記保護膜を剥離して除去する工程では、当該保護膜の前記第1の屈曲部又は前記第2の屈曲部で破断することを特徴とする請求項1又は2記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 In the step of forming the protective film, by forming the protective film on the protruding portion, the protective film is bent in the vicinity of the peripheral portion of the penetrating portion from the diaphragm to the communicating portion side. In the step of forming the bent portion and the second bent portion bent toward the center side of the penetrating portion and peeling and removing the protective film on the isolation layer, the first bent portion of the protective film The method of manufacturing a liquid ejecting head according to claim 1, wherein the liquid ejecting head is broken at the portion or the second bent portion. 前記凹部を形成する工程では、当該凹部を前記流路形成基板の前記貫通部に相対向する領域に亘って形成することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 The liquid ejecting head according to claim 1, wherein in the step of forming the concave portion, the concave portion is formed across a region facing the through portion of the flow path forming substrate. Production method. 前記凹部を形成する工程では、前記貫通部を有する前記振動板をマスクとして、前記流路形成基板を異方性エッチングすることにより形成することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 5. The step of forming the concave portion is formed by anisotropically etching the flow path forming substrate using the diaphragm having the penetrating portion as a mask. 6. Manufacturing method of liquid jet head of 前記保護膜の材料として、酸化物又は窒化物を用いたことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein an oxide or a nitride is used as a material for the protective film. 前記保護膜を剥離する工程では、前記保護膜上に内部応力が圧縮応力である剥離層を形成した後、該剥離層を剥離することで当該剥離層と共に前記隔離層上の前記保護膜を剥離することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 In the step of peeling off the protective film, after forming a peeling layer whose internal stress is compressive stress on the protective film, the peeling layer is peeled off to peel off the protective film on the isolation layer together with the peeling layer. The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein: 前記剥離層の前記保護膜との密着力が、前記保護膜と前記隔離層との密着力より大きいことを特徴とする請求項7記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 7, wherein an adhesion force between the release layer and the protective film is greater than an adhesion force between the protective film and the isolation layer. 前記剥離層の材料として、チタンタングステンを用いたことを特徴とする請求項7又は8記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 9. The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 7, wherein titanium tungsten is used as a material of the release layer.
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