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JPH05238011A - Thermal ink jet head - Google Patents

Thermal ink jet head

Info

Publication number
JPH05238011A
JPH05238011A JP7572192A JP7572192A JPH05238011A JP H05238011 A JPH05238011 A JP H05238011A JP 7572192 A JP7572192 A JP 7572192A JP 7572192 A JP7572192 A JP 7572192A JP H05238011 A JPH05238011 A JP H05238011A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
film
pit
bypass
prevented
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7572192A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3237176B2 (en
Inventor
Toshimichi Iwamori
俊道 岩森
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.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP7572192A priority Critical patent/JP3237176B2/en
Publication of JPH05238011A publication Critical patent/JPH05238011A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3237176B2 publication Critical patent/JP3237176B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent intrusion of ink into the inside of a device with the bottom thereof prevented from being deteriorated, and to prolong the life of the device with occurrence of internal damages prevented by providing a protective layer on the bottom of a groove formed in a bypass pit layer. CONSTITUTION:In conventional structure of a bypass pit, a protective film, PSG film 18, exposed to the bottom face of the bypass pit 21 is brought into contact directly with ink when the ink flows from an ink reservoir 22 to a channel part 23. When the PSG film 18, the protective film exposed to the bottom, liable to deteriorate when being in contact with the ink, is affected by the ink, the ink penetrates into the inside of a device through a spot on which the ink affects. Internal circuits are then corroded by the ink penetrating into the inside, and thereby the life of a head is shortened. Therefore, a protective layer is provided to the bottom of the bypass pit 21 to make the bottom unexposed, and thereby the ink is prevented from penetrating into the inside of the device and corrosion of the internal circuits by the ink can be prevented. Namely, the bottom of the pit 21 is protected by a Si3N4 film 24 and a Ta film 25.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルインクジェッ
トヘッドの構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a thermal ink jet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、サーマルインクジェットヘッドの
構造として、特公昭62−33648号公報に記載され
ているような構造が知られている。図9はその概略を説
明するための断面図である。図中、11は基板、12は
酸化膜、13はヒーター、14は絶縁膜、15は配線
層、16はSi34 膜、17はTa膜、18はPSG
膜、19はピット層、20はチャネルウエハ、22はイ
ンクリザーバ、23はチャネル部、26はダイシング溝
である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a structure of a thermal ink jet head, a structure as described in Japanese Patent Publication No. 62-33648 is known. FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the outline. In the figure, 11 is a substrate, 12 is an oxide film, 13 is a heater, 14 is an insulating film, 15 is a wiring layer, 16 is a Si 3 N 4 film, 17 is a Ta film, and 18 is PSG.
A film, 19 is a pit layer, 20 is a channel wafer, 22 is an ink reservoir, 23 is a channel portion, and 26 is a dicing groove.

【0003】このようなインクジェットヘッドにおける
チャネルウエハにおいては、Siウェハを用いて異方性
エッチング(ODE:Orientation Dep
ended Etching)により、インクを吐出す
るチャネル部と外部からインク供給を行なうインクリザ
ーバが作られる。異方性エッチングでは、正方形や長方
形のパターンは精度よく形成できるとしても、これを連
結した形状では、連結部分の精度が落ちる。したがっ
て、インクリザーバ22とチャネル部23とは分離して
形成するから、インクリザーバ22とチャネル部23と
の境界部分に点線で図示した未エッチング部が存在す
る。未エッチング部を除去して、インクリザーバ22と
チャネル部23とを連結する流路を形成するために、2
6で示した部分にダイシングによって溝を形成し、イン
クリザーバ22とチャネル部23とを連結する。したが
って、 インクリザーバ22とチャネル部23とを接続する
ためのダイシング工程を必要とする。 ダイシングによる溝は、ヘッド端部まで貫通して形
成されたるめ、ヘッドのチップエッジにできる連結溝の
部分は、埋めておかなければならず、充填補修作業を必
要とする。 という問題がある。
For a channel wafer in such an ink jet head, a Si wafer is used to perform anisotropic etching (ODE: Orientation Dep).
Ended etching forms a channel portion that ejects ink and an ink reservoir that supplies ink from the outside. Although the square or rectangular pattern can be formed with high accuracy by anisotropic etching, the accuracy of the connected portion is reduced in the connected shape. Therefore, since the ink reservoir 22 and the channel portion 23 are formed separately, an unetched portion shown by a dotted line exists at the boundary portion between the ink reservoir 22 and the channel portion 23. In order to remove the unetched portion and form a flow path connecting the ink reservoir 22 and the channel portion 23, 2
A groove is formed in the portion indicated by 6 by dicing to connect the ink reservoir 22 and the channel portion 23. Therefore, a dicing process for connecting the ink reservoir 22 and the channel portion 23 is required. Since the groove formed by dicing is formed so as to penetrate to the end of the head, the portion of the connecting groove formed at the chip edge of the head must be filled up and a filling and repairing work is required. There is a problem.

【0004】上述した問題点を解消するために、図10
に示すように、チャネルウエハ20におけるインクリザ
ーバ22とチャネル部23との間の未エッチング部分に
対向するヒータープレートのピット層19に溝(バイパ
スピット)21を形成し、それを経由してインクリザー
バ22とチャネル部23を接続させる、いわゆるバイパ
スピット構造が提唱されている(例えば、特開昭62−
80054号公報や特開平1−148560号公報など
に記載されている)。しかし、バイパスピットを採用し
た構造においては、ヘッドの寿命が短いという問題があ
った。
In order to solve the above problems, FIG.
As shown in FIG. 3, a groove (bypass pit) 21 is formed in the pit layer 19 of the heater plate facing the unetched portion between the ink reservoir 22 and the channel portion 23 in the channel wafer 20, and the ink reservoir is passed through it. A so-called bypass pit structure for connecting the channel 22 and the channel portion 23 has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-62-62).
(Japanese Patent Application Laid-Open No. 80054 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-148560). However, the structure employing the bypass pit has a problem that the life of the head is short.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点に鑑みてなされたもので、長寿命のバイパスピット
構造を有するサーマルインクジェットヘッドを提供する
ことを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a thermal ink jet head having a long-lived bypass pit structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、バイパスピッ
ト構造を有するサーマルインクジェットヘッドにおい
て、バイパスピットの底部に保護層を設けたことを特徴
とするものである。この保護層は、ヒーター部分におけ
る保護層と同一の構成としてもよい。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is characterized in that a thermal ink jet head having a bypass pit structure is provided with a protective layer at the bottom of the bypass pit. This protective layer may have the same structure as the protective layer in the heater portion.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、バイパスピットの底部に保護
層を設けたので、インクが直接バイパスピットの底部、
例えばPSG膜に触れることがなく、バイパスピットの
底部の劣化を防止でき、ひいては、内部回路などの腐食
を防止できる。これにより、ヘッドの長寿命化を達成す
ることが可能となる。
According to the present invention, since the protective layer is provided on the bottom of the bypass pit, the ink directly contacts the bottom of the bypass pit,
For example, it is possible to prevent deterioration of the bottom of the bypass pit without touching the PSG film, and thus prevent corrosion of the internal circuit and the like. As a result, it is possible to extend the life of the head.

【0008】[0008]

【実施例】図1は、本発明サーマルインクジェットヘッ
ドの断面図である。図1において図3と同一の部分には
同じ番号を付して説明を省略する。24はSi34
膜、25はTa膜である。Si34 膜24及びTa膜
25によって、バイパスピット21の底部の保護層を形
成している。
FIG. 1 is a sectional view of a thermal ink jet head of the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 24 is Si 3 N 4
The film 25 is a Ta film. The Si 3 N 4 film 24 and the Ta film 25 form a protective layer at the bottom of the bypass pit 21.

【0009】この保護層は、Si34 膜及びTa膜に
よって形成される必要はなく、インクからPSG膜18
を保護できればどのような材質のものを用いてもよい。
また、2層である必要もなく、1層であってもよい。
This protective layer does not need to be formed of the Si 3 N 4 film and the Ta film, but can be formed from the ink to the PSG film 18
Any material may be used as long as it can protect the.
Further, it does not have to be two layers, and may be one layer.

【0010】この実施例では、バイパスピット21の底
部の保護層は、ヒーター13の保護層と同一のものを用
いている。その理由としては、ヒーター13の保護層
は、製造時にバイパスピット21の底部になる部分にも
同時に形成されるから、エッチングの際に、ヒーター1
3の上部とともにバイパスピット21の底部となる部分
にも残すようにするだけで、バイパスピット21にも保
護層が形成できるからである。続いて、ポリイミド層を
コーティングし、ピットおよびバイパスピットを開孔す
る。このようにすると、ヘッドの作製工程に特別な工程
を付加せずにバイパスピット21の底部に保護層を形成
でき、生産性を低下させずにヘッドを製造することがで
きる。
In this embodiment, the protective layer at the bottom of the bypass pit 21 is the same as the protective layer of the heater 13. The reason is that the protective layer of the heater 13 is formed at the same time as the bottom of the bypass pit 21 at the time of manufacturing, so that the heater 1 is not removed during etching.
This is because the protective layer can be formed in the bypass pit 21 only by leaving the upper pit 3 and the bottom pit of the bypass pit 21. Subsequently, a polyimide layer is coated, and pits and bypass pits are opened. In this way, the protective layer can be formed at the bottom of the bypass pit 21 without adding a special step to the head manufacturing process, and the head can be manufactured without lowering productivity.

【0011】保護層を設ける理由を説明する。図10に
示されたバイパスピット構造ではインクリザーバ22か
らチャネル部23へとインクが流れる際に、バイパスピ
ット21の底部に露出する保護膜、すなわち、この実施
例ではPSG膜(燐を添加したCVD酸化膜)18に直
接インクが触れることになる。このPSG膜は、インク
により劣化してしまうことが、本発明者らの研究によっ
てわかった。バイパスピット21の底部に露出する保護
膜のPSG膜18がインクに侵されると、その箇所から
インクが素子内部へ侵入し、内部回路が腐食され、ヘッ
ドの寿命を短くする。図1に示すように、バイパスピッ
ト21の底部に保護層を設け、この保護層によってバイ
パスピット21の底部の露出をなくし、インクの素子内
部への侵入を防ぎ、インクによる内部回路の腐食を防止
しようとすることができる。PSG膜に限らず、絶縁膜
にインクに対する耐性の小さい材料を用いた場合も同様
である。
The reason for providing the protective layer will be described. In the bypass pit structure shown in FIG. 10, when the ink flows from the ink reservoir 22 to the channel portion 23, a protective film exposed at the bottom of the bypass pit 21, that is, a PSG film (a CVD with phosphorus added in this embodiment). The ink directly contacts the oxide film) 18. It has been found by the study of the present inventors that the PSG film is deteriorated by the ink. When the PSG film 18, which is a protective film exposed at the bottom of the bypass pit 21, is invaded by ink, the ink penetrates into the inside of the element from that portion, corrodes the internal circuit, and shortens the life of the head. As shown in FIG. 1, a protective layer is provided on the bottom of the bypass pit 21 to prevent the bottom of the bypass pit 21 from being exposed to prevent the ink from entering the inside of the element and to prevent the internal circuit from being corroded by the ink. You can try. The same applies not only to the PSG film but also to the insulating film made of a material having low resistance to ink.

【0012】図1で説明したサーマルインクジェットヘ
ッドの製造方法について述べる。図2ないし図8は各製
造段階における工程図である。まず、従来から行なわれ
ているように、基板11に1.5μm程度の酸化膜12
を熱酸化法により形成する。この酸化膜12上にヒータ
ー部13に相当するPoly−Siパターンを形成す
る。続いて全面をCVD法により絶縁膜14にて被覆
し、さらに熱処理により平坦化を行なう(図2)。
A method of manufacturing the thermal ink jet head described with reference to FIG. 1 will be described. 2 to 8 are process diagrams in each manufacturing stage. First, as is conventionally done, an oxide film 12 of about 1.5 μm is formed on the substrate 11.
Are formed by a thermal oxidation method. A Poly-Si pattern corresponding to the heater portion 13 is formed on the oxide film 12. Subsequently, the entire surface is covered with the insulating film 14 by the CVD method, and further planarized by heat treatment (FIG. 2).

【0013】そして、電極の接続孔を形成後、配線材と
してのAl膜をスパッタ法により、1.5μm程度着膜
し、エッチングにより配線層15をパターニングする
(図3)。
After forming the electrode connection holes, an Al film as a wiring material is deposited by sputtering to a thickness of about 1.5 μm, and the wiring layer 15 is patterned by etching (FIG. 3).

【0014】その後、フォトレジストをマスクとしてB
HF(バファードフッ酸)液中で絶縁膜14をエッチン
グし、ヒーター13上の絶縁膜14をパターニングして
除去する(R−VIAパターニング)。この時、ヒータ
ー13のPoly−Siパターンは、R−VIAパター
ニングの底部に露出する(図4)。
After that, using the photoresist as a mask, B
The insulating film 14 is etched in a HF (buffed hydrofluoric acid) solution, and the insulating film 14 on the heater 13 is patterned and removed (R-VIA patterning). At this time, the Poly-Si pattern of the heater 13 is exposed at the bottom of the R-VIA patterning (FIG. 4).

【0015】続いて、ヒーター13の保護層として、S
34 膜16とTa膜17の積層膜を着膜する。Si
34 膜はプラズマCVD法により2000Å程度、T
a膜はスパッタ法により5000Å程度着膜する(図
5)。
Then, as a protective layer of the heater 13, S
A laminated film of the i 3 N 4 film 16 and the Ta film 17 is deposited. Si
The 3 N 4 film has a thickness of about 2000 Å and T by the plasma CVD method.
The film a is deposited by the sputtering method to a thickness of about 5000Å (Fig. 5).

【0016】Si34 膜16とTa膜17との積層膜
をヒーター部とバイパスピットが形成される箇所に残す
ようにCF4 ガスプラズマによりドライエッチングにて
パターニングする。この時、Si34 膜16とTa膜
17は、ほぼ同一のエッチングレートを有するため、特
別な方法を用いなくても積層膜を一度にエッチングする
ことができる(図6)。
The laminated film of the Si 3 N 4 film 16 and the Ta film 17 is patterned by dry etching with CF 4 gas plasma so as to be left in the place where the heater part and the bypass pit are formed. At this time, since the Si 3 N 4 film 16 and the Ta film 17 have almost the same etching rate, the laminated film can be etched at a time without using a special method (FIG. 6).

【0017】さらに、CVD法によりPSG膜18を
1.2μm程度着膜して保護層を形成し、Alの電極部
分、R−VIA部分およびバイパスピット21の部分の
みをBHFにてエッチング開口する(図7)。
Further, the PSG film 18 is deposited to a thickness of about 1.2 μm by the CVD method to form a protective layer, and only the Al electrode portion, the R-VIA portion and the bypass pit 21 are opened by etching with BHF ( (Fig. 7).

【0018】最後に、ピット層19として感光性ポリイ
ミドを40〜50μm程度塗布し、ピットおよびバイパ
スピット21に相当するパターンを形成し、キュアリン
グを施し、ヒーターウェハが形成される(図8)。
Finally, photosensitive polyimide is applied as the pit layer 19 to a thickness of about 40 to 50 μm, a pattern corresponding to the pits and the bypass pits 21 is formed, and curing is performed to form a heater wafer (FIG. 8).

【0019】上記製造過程における各層の形成方法およ
びパターニング、エッチング方法は公知の他の手法を用
いてもよいことは自明である。また、各層の材質および
厚さも上述した実施例に限定されるものではなく適宜変
更することは可能である。
It is obvious that other known methods may be used for forming each layer, patterning and etching in the above manufacturing process. Further, the material and thickness of each layer are not limited to those in the above-described embodiments, and can be changed as appropriate.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、バイパスピットの底部に保護層を設けたの
で、バイパスピットの底部の劣化を防止して、内部への
インクの侵入を防ぐことができる。したがって、デバイ
ス内部の損傷を防止でき、長寿命のサーマルインクジェ
ットヘッドを提供することができるという効果がある。
As is apparent from the above description, according to the present invention, since the protective layer is provided at the bottom of the bypass pit, deterioration of the bottom of the bypass pit can be prevented and ink can be prevented from entering the inside. Can be prevented. Therefore, there is an effect that damage to the inside of the device can be prevented and a long-life thermal inkjet head can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のサーマルインクジェットヘッドの一
実施例の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a thermal inkjet head of the present invention.

【図2】〜[Figure 2]

【図8】 図1に示されたヘッドの各製造段階における
工程図である。
8A to 8D are process diagrams in each manufacturing stage of the head shown in FIG.

【図9】 ダイシング溝を有する従来のサーマルインク
ジェットヘッドの断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional thermal inkjet head having a dicing groove.

【図10】 バイパスピットを有する従来のサーマルイ
ンクジェットヘッドの断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional thermal inkjet head having a bypass pit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板、12 酸化膜、13 ヒーター、14 絶
縁膜、15 配線層、16,24 Si34 膜、1
7,25 Ta膜、18 PSG膜、19 ピット層、
20 チャネルウエハ、21 バイパスピット、22
インクリザーバ、23 チャネル部、26 ダイシング
溝。
11 substrate, 12 oxide film, 13 heater, 14 insulating film, 15 wiring layer, 16, 24 Si 3 N 4 film, 1
7,25 Ta film, 18 PSG film, 19 pit layer,
20 channel wafer, 21 bypass pit, 22
Ink reservoir, 23 channel section, 26 dicing groove.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクリザーバとチャネル部をピット層
に形成された溝部分を経由して接続させるサーマルイン
クジェットヘッドにおいて、前記ピット層に形成された
溝部分の底に保護層を設けたことを特徴とするサーマル
インクジェットヘッド。
1. A thermal ink jet head for connecting an ink reservoir and a channel portion via a groove portion formed in a pit layer, wherein a protective layer is provided at the bottom of the groove portion formed in the pit layer. And thermal inkjet head.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6155674A (en) * 1997-03-04 2000-12-05 Hewlett-Packard Company Structure to effect adhesion between substrate and ink barrier in ink jet printhead
JP2001071502A (en) * 1999-08-27 2001-03-21 Hewlett Packard Co <Hp> Printer having ink jet print head, manufacture thereof and method for printing

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