JP2008114371A - 液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】各貫通部を封止する不連続金属層を構成する密着層をウェットエッチングによって確実に除去することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】流路形成基板用ウェハ上に圧電素子を形成すると共に各貫通部となる領域に開口部を形成する工程と、ＮｉＣｒからなる密着層と金属層とで構成されるリード電極を形成すると共にリード電極とは不連続の不連続金属層を各開口部に対応する領域に形成する工程と、第１の貫通孔が形成された接合基板用ウェハを流路形成基板用ウェハに接合する工程と、流路形成基板用ウェハをウェットエッチングして第２の貫通孔を形成する工程と、不連続金属層をウェットエッチングして貫通部を形成する工程と、流路形成基板用ウェハ等を分割する工程とを具備し、第２の貫通孔をウェットエッチングによって形成する際に、各開口部に形成されている不連続金属層が電気的に接続されているようにする。
【選択図】なし
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【選択図】なし
Description
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。
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圧力発生室とこの圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、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し、振動板とこの振動板上に設けられた積層膜とを貫通する貫通部を介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したものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、具体的には、振動板及び積層膜の連通部に対向する部分を機械的に打ち抜いて貫通部を形成してリザーバ部と連通部とを連通させている。
しかしながら、このように機械的な加工で貫通部を形成すると、加工カス等の異物が生じ、圧力発生室などの流路内にこの異物が入り込み、吐出不良等の原因となるという問題がある。なお、貫通部を形成後、例えば、洗浄等を行うことで、加工カス等の異物はある程度除去することはできるが完全に除去するのは難しい。また、貫通部を機械的に加工すると、貫通部の周囲に亀裂等が発生し、この亀裂が生じることによっても吐出不良が発生するという問題がある。すなわち、亀裂が発生した状態でインクを充填してノズル開口から吐出させると、亀裂部分から破片が脱落し、この破片がノズル開口に詰まり吐出不良が発生するという問題がある。
このような問題を解決するために、流路形成基板に連通部を形成する前に連通部に対向する領域の振動板を除去して貫通孔を形成し、この貫通孔を圧電素子から引き出されるリード電極を構成する密着層及び金属層（不連続金属層）によって封止した状態でエッチングにより連通部を形成し、その後ウェットエッチングによってこの密着層及び金属層を除去して連通部とリザーバ部とを連通させるようにした方法がある（例えば、特許文献２参照）。
流路形成基板と接合基板とを貫通する、例えば、リザーバ等の貫通部をこのような方法で形成することで、上述したような異物によるノズル詰まり等の発生を防止することができる。しかしながら、例えば、金属層として金（Ａｕ）を用いる場合等に密着層としてニッケルクロム（ＮｉＣｒ）を用いると、密着層（不連続金属層）が流路形成基板をエッチングするためのエッチング液に接触することで、その表面に変質層（不動態層）が形成されてしまう場合がある。そして、密着層の表面に変質層が形成されてしまうと、その後の工程で密着層をウェットエッチングにより除去するのが困難になる虞がある。
なお、流路形成基板と接合基板とを貫通する貫通部としては、リザーバだけでなく、例えば、流路形成基板と、ノズル開口が穿設されたノズルプレートとの位置決め用の位置決めピンが挿入される位置決め孔等もある。そして、上述のような問題は、各貫通部に対応して設けられる全ての密着層において生じる訳ではなく、その一部において生じる。
また、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。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、各貫通部を封止する不連続金属層を構成する密着層をウェットエッチングによって確実に除去することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明は、シリコン基板からなり液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される共に一方面側に下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子が設けられる流路形成基板と、該流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合される接合基板とを有し、且つ該接合基板と前記流路形成基板とを厚さ方向に貫通する複数の貫通部を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハの一方面側に振動板を介して前記下電極、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各貫通部となる領域の前記振動板を除去して開口部を形成する工程と、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなる密着層と金属層とで構成され前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成すると共に前記密着層と前記金属層とからなるが前記リード電極とは不連続の不連続金属層を各開口部に対応する領域に形成する工程と、前記接合基板が複数一体的に形成され前記貫通部に対応する領域に第１の貫通孔が予め形成された接合基板用ウェハを前記流路形成基板用ウェハの一方面側に接合する工程と、前記不連続金属層で前記開口部が封止された状態で前記流路形成基板用ウェハをその他方面側からウェットエッチングして前記貫通部に対応する領域に第２の貫通孔を形成する工程と、前記不連続金属層を構成する前記密着層及び前記金属層を順次ウェットエッチングすることによって除去して前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とを連通させて前記貫通部を形成する工程と、前記流路形成基板用ウェハ及び前記接合基板用ウェハを分割する工程とを具備し、且つ前記第２の貫通孔をウェットエッチングによって形成する際に、各開口部に形成されている不連続金属層が電気的に接続されているようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる本発明では、各開口部に対応する領域の不連続金属層が同電位となることで、流路形成基板をエッチングする際に、密着層の表層に変質層が形成されるのを防止することができる。したがって、ニッケルクロムからなる密着層をウェットエッチングによって良好に除去することができ、貫通部を良好に形成することができる。
かかる本発明では、各開口部に対応する領域の不連続金属層が同電位となることで、流路形成基板をエッチングする際に、密着層の表層に変質層が形成されるのを防止することができる。したがって、ニッケルクロムからなる密着層をウェットエッチングによって良好に除去することができ、貫通部を良好に形成することができる。
ここで、前記貫通部には、複数の前記圧力発生室に連通し各圧力発生室に供給するための液体が貯留されるリザーバが含まれていてもよい。この場合、貫通部であるリザーバを良好に形成することができ、リザーバから各圧力発生室に液体が良好に供給されるため、吐出特性が向上する。
また、前記貫通部には、前記流路形成基板と前記接合基板とが接合された接合体と該接合体に接合される他の部材とを位置決めするための位置決めピンが挿入される位置決め孔が含まれていてもよい。この場合、位置決め孔を良好に形成することができ、ヘッドを構成する各部材を高精度に位置決めすることができる。
また、前記他の部材としては、例えば、前記流路形成基板に接合され複数の前記ノズル開口が穿設されたノズルプレートが挙げられる。この場合、流路形成基板とノズルプレートとを高精度に位置決めすることができる。
また、前記貫通部には、前記流路形成基板用ウェハの各流路形成基板となる領域の周囲に設けられるブレークパターンを構成する貫通溝が含まれていてもよい。この場合、ブレークパターンを良好に形成することができ、流路形成基板用ウェハ及び保護基板用ウェハをブレークパターンに沿って確実に分割することができる。
また、前記不連続金属層を構成する密着層を除去するためのエッチング液として、塩酸過水を用いることが好ましい。これにより、不連続金属層を構成する密着層をエッチングによって確実に除去することができる。
さらに、前記第２の貫通孔は、前記密着層が露出されるまで前記流路形成基板用ウェハをエッチングすることによって形成することが好ましい。これにより、密着層の表面に変質層が形成されるのを防止しつつ、流路形成基板に第２の貫通孔を高精度に形成することができる。
また、前記流路形成基板用ウェハをエッチングするためのエッチング液として水酸化カリウム水溶液を用いることが好ましい。これにより、密着層の表面に変質層が形成されるのを防止しつつ、流路形成基板に第２の貫通孔を高精度に形成することができる。
また、前記金属層が金（Ａｕ）からなることが好ましい。これにより、リード電極を良好に形成できると共に、不連続金属層によって開口部を確実に封止することができる。
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に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その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。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その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。
流路形成基板１０には、隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅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、隔壁１１によって区画され各圧力発生室１２に連通するインク供給路１３と連通路１４とが設けられている。さらに、連通路１４の外側には、各連通路１４とそれぞれ連通する連通部１５が設けられている。流路形成基板１０の弾性膜５０側の面には、詳しくは後述するが、接合基板であるリザーバ形成基板３０が接合されており、連通部１５は、このリザーバ形成基板３０に設けられる第１の貫通孔であるリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する。インク供給路１３は、その幅方向の断面積が圧力発生室１２の幅方向の断面積よりも狭くなるように形成されており、連通部１５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。例えば、本実施形態では、インク供給路１３は圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。また、各連通路１４は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１５側に延設してインク供給路１３と連通部１５との間の空間を区画することで形成されている。この連通路１４は、インク供給路１３の幅よりも広い幅、例えば、本実施形態では、圧力発生室１２と略同一幅で形成されている。すなわち、連通路１４は、インク供給路１３の幅方向の断面積よりも広い幅方向の断面積を有する。
さらに、流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０の周縁部には、これらの基板を貫通して設けられる複数の位置決め孔１６が設けられている。この位置決め孔１６には、詳しくは後述するが位置決めピンが挿入され、これにより流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合体と、この接合体に接合される他の部材（例えば、後述するノズルプレート２０）とが位置決めされる。
なお、このような流路形成基板１０は、図３に示すように、シリコン単結晶基板からなるシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０に複数個が一体的に形成される。そして、この流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２等を形成した後、流路形成基板用ウェハ１１０を分割することで流路形成基板１０が形成されている。
また、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１３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。また、ノズルプレート２０には、流路形成基板１０に設けられている位置決め孔１６に対応して、位置決め孔２２が形成されている。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又はステンレス鋼などからなる。
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側の面には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とで構成される圧電素子３００が形成されている。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を圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子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。
また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０からはリード電極９０が引き出され、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。そして、このリード電極９０は、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなる密着層９１と、この密着層９１上に形成され、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９２とで構成されている。また、詳しくは後述するが、連通部１５の周縁部に対応する領域の弾性膜５０及び絶縁体膜５５上にも、このリード電極９０を構成する密着層９１及び金属層９２からなるがリード電極９０とは不連続の不連続金属層９５が残存している。また、位置決め孔１６の周囲にも、同様に不連続金属層９５が残存している（図１参照）。
このような流路形成基板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、例えば、エポキシ系の接着剤等からなる接着層３５によって接着されている。リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１は、弾性膜５０及び絶縁体膜５５に設けられた開口部５０ａ，５５ａを介して連通部１５と連通され、これらリザーバ部３１及び連通部１５によってリザーバ１００が形成されている。なお、連通部１５を図１に示すように一体的に形成するのではなく、複数の圧力発生室１２に対応して複数の連通部として構成しても良い。この場合は、リザーバ１００は、リザーバ形成基板３０に形成されたリザーバ部３１のみで構成されることになる。
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ている。
また、リザーバ形成基板３０上には、所定パターンで形成された接続配線２００が設けられ、この接続配線２００上には圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ２１０が実装されている。そして、各圧電素子３００から圧電素子保持部３２の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と、駆動ＩＣ２１０とが駆動配線２２０を介して電気的に接続されている。
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。また、このコンプライアンス基板４０にも、リザーバ形成基板３０に設けられた位置決め孔１６に対応して、位置決め孔４４が形成されている。
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ＩＣ２１０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。
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９を参照して説明する。なお、図４〜図８は、流路形成基板用ウェハの圧力発生室の長手方向の断面図であり、図９は、流路形成基板用ウェハの一部を拡大した平面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハであり流路形成基板１０が複数一体的に形成され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５１を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）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（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。
次いで、図４（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上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４（ｄ）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。また、圧電素子３００を形成後に、絶縁体膜５５及び弾性膜５０をパターニングして、流路形成基板用ウェハ１１０の連通部が形成される領域の絶縁体膜５５及び弾性膜５０を貫通させる。すなわち、絶縁体膜５５をエッチングして開口部５５ａを形成し、さらに弾性膜５０をエッチングすることにより開口部５０ａを形成する。また図示しないが、位置決め孔１６が形成される領域にも、同様に開口部５０ａ，５５ａを形成する。なお、本実施形態では、絶縁体膜５５の開口部５５ａを、弾性膜５０の開口部５０ａよりも開口面積が大きくなるように形成している。勿論、これら開口部５０ａ，５５ａは同じ大きさで形成されていてもよい。
次に、図５（ａ）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、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなる密着層９１を形成し、この密着層９１上に、例えば、金（Ａｕ）からなる金属層９２を形成する。そして、この金属層９２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ってリード電極９０を形成する。
このとき、各開口部５０ａ，５５ａに対応する領域の密着層９１及び金属層９２は、リード電極９０とは不連続となるように残しておく。すなわち、開口部５０ａ，５５ａに対向する領域の少なくとも一部に、リード電極９０とは不連続の密着層９１及び金属層９２からなる不連続金属層９５を形成し、この不連続金属層９５で開口部５０ａ，５５ａを封止するようにした。さらに本発明では、連通部１５、位置決め孔１６に対応して設けられた各開口部５０ａ，５５ａを封止する不連続金属層９５の密着層９１が電気的に接続されているようにしている。本実施形態では、図９に示すように、不連続金属層９５を構成する密着層９１及び金属層９２が、各開口部５０ａ，５５ａに対応する領域に連続するようにパターニングされている。勿論、各開口部５０ａ，５５ａに対向する領域の不連続金属層９５は、別途設けられた配線等によって電気的に接続されていてもよい。
また、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０上に形成されている全ての不連続金属層９５を電気的に接続するようにしているが、流路形成基板用ウェハ１１０上の一部の不連続金属層９５を電気的に接続するようにしてもよい。例えば、流路形成基板用ウェハ１１０内で一列に配置されている各流路形成基板１０に対応する不連続金属層９５をそれぞれ電気的に接続するようにしてもよい。少なくとも各流路形成基板１０に対応する各不連続金属層９５が電気的に接続されていればよい。なお、これらの不連続金属層９５は、後述する工程で、流路形成基板用ウェハ１１０にエッチングして圧力発生室１２、連通部１５等を形成する際に、エッチングの広がりを規制するための役割を果たす。
次に、図５（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板３０が複数一体的に形成される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、例えば、エポキシ系の接着剤等からなる接着層３５を介して接合する。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おり、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上には、上述した接続配線２００が予め形成されている。
次いで、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで薄くした後、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、保護膜５２を新たに形成して所定形状にパターニングする。
そして、図６（ｂ）に示すように、この保護膜５２をマスクと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に圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４、連通部１５及び位置決め孔１６を形成する。すなわち、各開口部５０ａ，５５ａを不連続金属層９５によって封止した状態で、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エッチングする。そして、弾性膜５０及び不連続金属層９５が露出するまで流路形成基板用ウェハ１１０をエッチングすることより、圧力発生室１２、連通部１５等を同時に形成する。
このとき、各開口部５０ａ，５５ａが密着層９１及び金属層９２からなる不連続金属層９５によって封止されているため、開口部５０ａ，５５ａ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２００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。
さらに、上述したように各開口部５０ａ，５５ａに対向する領域の不連続金属層９５がそれぞれ電気的に接続されているため、流路形成基板用ウェハ１１０をウェットエッチングする際に、各開口部５０ａ，５５ａを封止している不連続金属層９５を構成する密着層９１の表層に、エッチング液が接触することで膜質が変化した変質層（不動態層）が形成されるのを防止することができる。各開口部５０ａ，５５ａに対向する領域の不連続金属層９５が同電位となっているためか、何れの部分に形成された不連続金属層９５にも変質層が形成されることはない。なお、変質層とは、密着層９１のごく表層に薄く形成されるものであるが、密着層９１をエッチングするためのエッチング液では除去することができない。
そして、本発明の製造方法では、このように不連続金属層９５を構成する密着層９１の表面に変質層が形成されるのを防止することができるため、次工程で、不連続金属層９５を構成する密着層９１を良好に除去することができる。具体的には、例えば、塩酸過水等からなるエッチング液を用いて密着層９１をエッチングすることにより、すなわち、密着層９１を、いわゆるＳＣ２処理（ＳＣ２洗浄）することにより、図７（ａ）に示すように、開口部５０ａ，５５ａに対向する領域の密着層９１を良好に除去することができる。
次に、流路形成基板１０側から金属層９２をウェットエッチングすることにより、図７（ｂ）に示すように、開口部５０ａ，５５ａに対向する領域の金属層９２を完全に除去する。これにより、第２の貫通孔である連通部１５と第１の貫通孔であるリザーバ部３１とが開口部５０ａ，５５ａを介して連通して貫通部であるリザーバ１００が形成される。また図示しないが、同時に貫通部である位置決め孔１６も形成される。
以上のような方法で貫通部であるリザーバ１００等を形成した後は、リザーバ形成基板用ウェハ１３０に形成されている接続配線２００上に駆動ＩＣ２１０を実装すると共に、駆動ＩＣ２１０とリード電極９０とを駆動配線２２０によって接続する。その後、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の外周縁部の不要部分を、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を接合する。このとき、図８に示すように、各流路形成基板１０及びリザーバ形成基板３０に設けられる位置決め孔１６と、ノズルプレート２０に設けられる位置決め孔２２と、コンプライアンス基板４０に設けられる位置決め孔４４とに位置決めピン２５０を挿入することで、これらの各部材を高精度に位置決めした状態で接合する。その後、これら流路形成基板用ウェハ１１０、リザーバ形成基板用ウェハ１３０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。
なお、実際には、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の各チップとなる領域の間には、図１０に示すように、所定間隔で配された複数の貫通溝４１０で構成されるブレークパターン４００が形成され、このブレークパターン４００に沿って流路形成基板用ウェハ１１０等を分割することで、チップサイズとする。そして、このブレークパターン４００を構成する各貫通溝４１０も、リザーバ１００及び位置決め孔１６と同様の工程で形成することができる。この場合、流路形成基板用ウェハ１１０をウェットエッチングする際、貫通溝４１０が形成される領域にも不連続金属層９５が形成されることになる。
そして、本実施形態では、流路形成基板１０（流路形成基板用ウェハ１１０）をウェットエッチングする際に、リザーバ１００及び位置決め孔１６に対応する領域の不連続金属層９５が電気的に接続されているようにしたが、このブレークパターン４００を構成する貫通溝４１０に対向する領域の不連続金属層９５をさらに電気的に接続するようにしてもよい。これにより、不連続金属層９５がより広い範囲で同電位となり、不連続金属層９５を構成する密着層９１に変質層が形成されるのをより確実に防止することができる。
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、接合基板としてリザーバ部を有するリザーバ形成基板を例示したが、接合基板は特に限定されるものではなく、流路形成基板に形成された第２の貫通孔に連通する第２の貫通孔を有する基板であればよい。さらに言えば、上述の実施形態では、貫通部としてリザーバ、位置決め孔、貫通溝を例示したが、貫通部は、これらに限定されるものではなく、流路形成基板を貫通する第２の貫通孔と接合基板を貫通する第１の貫通孔とで構成されるものであればよい。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、接合基板としてリザーバ部を有するリザーバ形成基板を例示したが、接合基板は特に限定されるものではなく、流路形成基板に形成された第２の貫通孔に連通する第２の貫通孔を有する基板であればよい。さらに言えば、上述の実施形態では、貫通部としてリザーバ、位置決め孔、貫通溝を例示したが、貫通部は、これらに限定されるものではなく、流路形成基板を貫通する第２の貫通孔と接合基板を貫通する第１の貫通孔とで構成されるものであればよい。
また、例えば、圧力発生室、リザーバ等の内面に、例えば、酸化タンタル等の耐インク性を有する材料からなるインク保護膜を設けるようにしてもよい。また、例えば、上述した実施形態では、圧電素子を形成した後に開口部を形成するようにしたが、勿論、圧電素子３００を形成する前に開口部を形成するようにしてもよい。
なお、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。
１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ インク供給路、 １４ 連通路、 １５ 連通部、 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、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ５０ａ，５５ａ 開口部、 ６０ 下電極膜、 ６１ 不連続下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ７１ 不連続圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ８１ 不連続上電極膜、 ９０ リード電極、 ９１ 密着層、 ９２ 金属層、 ９５ 不連続金属層、 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、 ３００ 圧電素子
Claims (9)
- シリコン基板からなり液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される共に一方面側に下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子が設けられる流路形成基板と、該流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合される接合基板とを有し、且つ該接合基板と前記流路形成基板とを厚さ方向に貫通する複数の貫通部を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記流路形成基板が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハの一方面側に振動板を介して前記下電極、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各貫通部となる領域の前記振動板を除去して開口部を形成する工程と、
ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなる密着層と金属層とで構成され前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成すると共に前記密着層と前記金属層とからなるが前記リード電極とは不連続の不連続金属層を各開口部に対応する領域に形成する工程と、
前記接合基板が複数一体的に形成され前記貫通部に対応する領域に第１の貫通孔が予め形成された接合基板用ウェハを前記流路形成基板用ウェハの一方面側に接合する工程と、
前記不連続金属層で前記開口部が封止された状態で前記流路形成基板用ウェハをその他方面側からウェットエッチングして前記貫通部に対応する領域に第２の貫通孔を形成する工程と、
前記不連続金属層を構成する前記密着層及び前記金属層を順次ウェットエッチングすることによって除去して前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とを連通させて前記貫通部を形成する工程と、
前記流路形成基板用ウェハ及び前記接合基板用ウェハを分割する工程とを具備し、
且つ前記第２の貫通孔をウェットエッチングによって形成する際に、各開口部に形成されている不連続金属層が電気的に接続されているようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。 - 前記貫通部には、複数の前記圧力発生室に連通し各圧力発生室に供給するための液体が貯留されるリザーバが含まれることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
- 前記貫通部には、前記流路形成基板と前記接合基板とが接合された接合体と該接合体に接合される他の部材とを位置決めするための位置決めピンが挿入される位置決め孔が含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
- 前記他の部材が、前記流路形成基板に接合され複数の前記ノズル開口が穿設されたノズルプレートであることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
- 前記貫通部には、前記流路形成基板用ウェハの各流路形成基板となる領域の周囲に設けられるブレークパターンを構成する貫通溝が含まれることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
- 前記不連続金属層を構成する密着層を除去するためのエッチング液として、塩酸過水を用いることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
- 前記密着層が露出されるまで前記流路形成基板用ウェハをエッチングすることによって前記第２の貫通孔を形成することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
- 前記流路形成基板用ウェハをエッチングするためのエッチング液として水酸化カリウム水溶液を用いることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
- 前記金属層が金（Ａｕ）からなることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
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