液体噴射ヘッドの製造方法

【課題】接着剤溜まりの形成を抑制して歩留まりの向上を図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】第１のウエハー１１０上に圧力発生素子３００を形成する工程と、第２のウ
エハー１３０に第１のウエハー１１０を接着剤３５によって接合して接合体２５０を形成
する工程と、第１のウエハー１１０をウェットエッチングすることにより圧力発生室１２
等の流路を形成する工程と、接合体２５０をサイズの複数のチップに分割する工程と、を
備えると共に、接合体２５０を形成する工程の前に、第１又は第２のウエハー１１０，１
３０の少なくとも何れか一方の他方との接合面の外周部に接着剤３５の余剰分が流れ込む
凹部を形成する工程を備えるようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力発生素子によって圧力発生室内の液体をノズルから噴射させる液体噴射
ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表的な例であるインクジェット式記録ヘッドの構造としては、例え
ば、ノズルに連通する圧力発生室が形成されるシリコン基板からなる流路形成基板と、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
着されて圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板（保護基板）とを有するも
のがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、このような構造のインクジェット式記録ヘッドは、例えば次のように製造される
。まず流路形成基板が複数一体的に形成されるシリコンウエハーの一方面側に振動板を介
して圧電素子を形成する。そして、このシリコンウエハーに封止基板となる封止基板形成
材を接着剤によって接合し、封止基板形成材が接合された状態でシリコンウエハーをアル
カリ溶液でウェットエッチングすることにより圧力発生室等を形成する。その後、シリコ
ンウエハーを所定のチップサイズに分割することにより、インクジェット式記録ヘッドが
製造される。
【０００４】
また、近年のヘッドの小型化に伴い、流路形成基板として比較的厚みの薄いシリコン基
板が用いられてきている。このように比較的厚みの薄い流路形成基板を有するインクジェ
ット式記録ヘッドの製造方法としては、例えば、流路形成基板用ウエハー（シリコンウエ
ハー）に保護基板用ウエハーを接着剤によって接合した後、流路形成基板用ウエハーを所
定の薄さに加工した後、例えば、ウェットエッチングにより圧力発生室等を形成する方法
がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６６３９４号公報
【特許文献２】特開２００４−８２７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように流路形成基板用ウエハー（第１のウエハー）と保護基板用ウエハー（第２
のウエハー）とは接着剤によって接合されている。このため、例えば、図１０に示すよう
に、第１のウエハー５１０と第２のウエハー５３０とを接着剤５３５によって接合して接
合体５００を形成する際に、接着剤５３５の余剰分が接合体５００の外周部側に押し出さ
れ、接合体５００の外周縁部の外側まではみ出して接着剤５３５が溜まった、いわゆる接
着剤溜まり５３５ａが形成されてしまう。
【０００７】
この接着剤溜まりは、ウェットエッチングにより圧力発生室を形成する際に、エッチン
グ液によってダメージを受けて容易に脱落する。接着剤溜まりが脱落した異物が第１又は
第２のウエハーに付着すると、それに起因して歩留まりの低下を招く虞がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、接着剤溜まりの形成を抑制して
歩留まりの向上を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室が形成され
る第１の基板と、該第１の基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力を発生させ
る圧力発生素子と、前記第１の基板の前記一方面側に接合された第２の基板とを具備する
液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記第１の基板が複数一体的に形成される第１のウ
エハー上に前記圧力発生素子を形成する工程と、前記第２の基板が複数一体的に形成され
る第２のウエハーに前記第１のウエハーを接着剤によって接合して接合体を形成する工程
と、前記第１のウエハーをウェットエッチングすることにより前記圧力発生室を形成する
工程と、前記接合体を所定サイズの複数のチップに分割する工程と、を備えると共に、且
つ前記接合体を形成する工程の前に、前記第１又は第２のウエハーの少なくとも何れか一
方の他方との接合面の外周部に前記接着剤の余剰分が流れ込む凹部を形成する工程を備え
ることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる本発明では、第１のウエハーと第２ウエハーとを接合する際に、これらのウエハ
ーを接合するための接着剤の余剰分が凹部内に流れ込むため、接合体の外周部に接着剤溜
まりが形成されるのを抑制することができる。このため、その後に第１のウエハーをウェ
ットエッチングして圧力発生室を形成する際に、接着剤溜まりの脱落を実質的に防止する
ことができる。すなわち接着剤溜まりが脱落した異物が第１又は第２の基板に付着するこ
とによる製造不良の発生を実質的に防止することができる。
【００１０】
ここで、前記第１又は第２のウエハーの全周に亘って連続的に前記凹部を形成すること
が好ましい。また前記第１又は第２のウエハーの径方向に前記凹部を複数形成することが
好ましい。また前記第１のウエハー又は前記第２のウエハーの一方が他方よりも大径であ
る場合には、前記接合面の外周部の露出される部分に前記凹部を形成することが好ましい
。また前記第１のウエハーと前記第２のウエハーとのそれぞれに前記凹部を形成すること
が好ましい。これにより、接着剤の余剰分が凹部内により確実に流れ込み、接合体の外周
部に接着剤溜まりが形成されるのをさらに抑制することができる。
【００１１】
さらに前記第１のウエハーと前記第２のウエハーとのそれぞれに前記凹部を形成する場
合には、前記第１のウエハーと前記第２のウエハーとで異なる位置に前記凹部を形成する
ことが好ましい。これにより、接合体の外周部に接着剤溜まりが形成されるのを抑制しつ
つ、接合体の外周部の剛性を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】一実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程の概略を示す断面図である。
【図４】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程の概略を示す断面図である。
【図５】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程の変形例を示す平面図である。
【図６】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程の変形例を示す断面図である。
【図７】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程の変形例を示す平面図である。
【図８】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程の変形例を示す断面図である。
【図９】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程の変形例を示す断面図である。
【図１０】従来技術に係る記録ヘッドの製造過程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態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の平面図及びそのＡ−Ａ′線断
面図である。
【００１４】
図示するように、シリコン基板からなる第１の基板である流路形成基板１０は、その一
方面に酸化膜からなる弾性膜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。流路形成基板１
０の圧力発生室１２の長手方向一端側には、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と連通する連通部１５が設けられている。この連通部１５は、後述
する第２の基板である保護基板３０のリザーバー部３２と連通して、各圧力発生室１２の
共通のインク室（液体室）となるリザーバー１００を構成する。
【００１５】
流路形成基板１０の他方面側には、各圧力発生室１２に連通するノズル２１が穿設され
たノズルプレート２０が、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられる絶縁膜
５１を介して接合されている。このノズルプレート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。なお絶縁膜５１を除去して流路形
成基板１０に直接ノズルプレート２０を接合するようにしてもよい。
【００１６】
流路形成基板１０の一方面側には上述したように弾性膜５０が形成されており、この弾
性膜５０上には、弾性膜５０とは異なる材料からなる絶縁体膜５５が形成されている。さ
らに、この絶縁体膜５５上には、圧力発生室１２内に圧力を発生させる圧力発生素子とし
ての圧電素子３００が形成されている。本実施形態では、圧電素子３００は、絶縁体膜５
５上に形成された共通電極である下電極膜６０と、下電極膜６０上に形成された圧電体層
７０と、圧電体層７０上に形成された個別電極である上電極膜８０とで構成されている。
また圧電素子３００の各上電極膜８０には、リード電極９０がそれぞれ接続されており、
このリード電極９０を介して各上電極膜８０と後述する駆動ＩＣとが接続されている。
【００１７】
流路形成基板１０の圧電素子３００側の面、具体的には下電極膜６０、弾性膜５０及び
リード電極９０上には、圧電素子３００を保護するための圧電素子保持部３１を有する第
２の基板である保護基板３０が、例えば、接着剤３５によって接合されている。保護基板
３０には、圧電素子保持部３１と共にリザーバー部３２が設けられている。このリザーバ
ー部３２は、上述のように流路形成基板１０に形成された連通部１５と連通してリザーバ
ー１００を構成している。
【００１８】
保護基板３０の材料は、特に限定されないが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の
材料、例えば、ガラス材料、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では
、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン基板を用いている。
【００１９】
また保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられてお
り、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、この貫通孔３３内
に露出されている。保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆
動ＩＣ２００が固定されている。そして、駆動ＩＣ２００とリード電極９０とが、貫通孔
３３内に延設されるボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線２１０に
よって電気的に接続されている。
【００２０】
保護基板３０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。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなる。リ
ザーバー部３２の一方面はこの封止膜４１によって封止されている。また、固定板４２は
、金属等の硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー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となっており、リザーバー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。
【００２１】
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、リザーバー１００からノズル２１に至るまで内部をインクで
満たした後、駆動ＩＣ２００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
の圧電素子３００に電圧を印加して撓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２１からインク滴が噴射される。
【００２２】
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３〜図５を参照
して説明する。
まずは、図３（ａ）に示すように、複数の流路形成基板１０が一体的に形成される流路
形成基板用ウエハー（第１のウエハー）１１０の一方面側に、弾性膜５０、絶縁体膜５５
、圧電素子３００及びリード電極９０を順次形成する。なお、これら圧電素子３００等の
形成方法は、公知の技術であるため詳細な説明は省略する。また流路形成基板用ウエハー
１１０の外周縁部には面取り部１１１が設けられている。この面取り部１１１を設けるこ
とで、流路形成基板用ウエハー１１０の外周部における欠けや割れ等の発生を抑制してい
る。
【００２３】
一方、図３（ｂ）に示すように、複数の保護基板３０が一体的に形成される保護基板用
ウエハー１３０に、各保護基板３０に対応する圧電素子保持部３１、リザーバー部３２及
び貫通孔３３を、例えば、エッチング等によって形成する。さらに、保護基板用ウエハー
１３０の流路形成基板用ウエハーとの接合面の外周部に凹部１３１を形成する。ここで、
保護基板用ウエハー１３０の外周部とは、保護基板３０となる領域よりも外側の部分をい
う。この凹部１３１は、後述する工程で流路形成基板用ウエハー１１０と保護基板用ウエ
ハー１３０とを接着剤３５によって接合する際に、接着剤３５の余剰分を流れ込ませるた
めのものである。この凹部１３１は、図５に示すように、保護基板用ウエハー１３０の外
周縁部に沿って保護基板用ウエハー１３０の全周に亘って連続的に形成する。さらに本実
施形態では、図３（ｂ）に示すように、保護基板用ウエハー１３０の流路形成基板用ウエ
ハー１１０との接合面の外周部に、その径方向に沿って凹部１３１を複数（例えば、３つ
）設けるようにした。これら複数の凹部１３１は、例えば、同心円状に設けられている。
【００２４】
なお保護基板用ウエハー１３０の外周縁部には、流路形成基板用ウエハー１１０と同様
に、例えば、Ｒ形状の面取り部１３２が予め設けられている。これにより保護基板用ウエ
ハー１３０の外周部に欠けや割れ等が発生することを抑制している。このように保護基板
用ウエハー１３０の面取り部１３２に設ける場合には、凹部１３１は面取り部１３２より
も内側の領域に設けられていることが好ましい。
【００２５】
次に図３（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０と保護基板用ウエハー１
３０とを接着剤３５によって接合してウエハー接合体２５０を形成する。このとき、ウエ
ハー接合体２５０の外側に向かって押し出された接着剤３５の余剰分は、保護基板用ウエ
ハー１３０の外周部に設けられている凹部１３１内に流れ込む。このため、接着剤３５の
余剰分が、ウエハー接合体２５０の外周縁部よりも外側まではみ出すのを抑制することが
できる。つまりウエハー接合体２５０の外周縁部の外側に、いわゆる接着剤溜まりが形成
されるのを実質的に防止することができる。
【００２６】
なお本実施形態では、第２の基板である保護基板用ウエハー１３０に接着剤３５の逃げ
溝である凹部１３１を形成するようにしたが、この凹部１３１の代わりに、例えば、図６
に示すように第１のウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０に凹部１１２を形成す
るようにしてもよい。また本実施形態では、各凹部１３１を保護基板用ウエハー１３０の
全周に亘って連続して形成するようにしたが、例えば、図７（ａ）に示すように、凹部１
３１は、保護基板用ウエハー１３０の外周部に断続的に設けられていてもよい。さらに凹
部１３１は、図７（ｂ）に示すように、ディンプル状の複数の穴部１３３で構成されてい
てもよい。さらには、例えば、図８（ａ）に示すように、保護基板用ウエハー１３０に凹
部１３１を形成すると共に、流路形成基板用ウエハー１１０に凹部１１２を形成するよう
にしてもよい。これらの何れの構成としても、接着剤３５の余剰分が凹部１３１，１１２
に流れ込むことで、ウエハー接合体２５０の外周縁部の外側に接着剤溜まりが形成される
のを実質的に防止することができる。
【００２７】
また流路形成基板用ウエハー１１０に凹部１１２を形成すると共に、保護基板用ウエハ
ー１３０に凹部１３１を形成する場合には、図８（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウ
エハー１１０の凹部１１２と、保護基板用ウエハー１３０の凹部１３１とが異なる位置に
設けられていることが好ましい。すなわち、凹部１１２と凹部１３１とが対向しないよう
に設けられていることが好ましい。これにより、上述のようにウエハー接合体２５０の外
周縁部の外側に接着剤溜まりが形成されるのを実質的に防止することがきると共に、ウエ
ハー接合体２５０の外周部における剛性を十分に確保することができる。
【００２８】
流路形成基板用ウエハー１１０と保護基板用ウエハー１３０とを接合した後は、次いで
図４（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー１３０が
接合された面とは反対側の面を加工することにより、流路形成基板用ウエハー１１０を所
定の厚さにする。具体的には、裏面研磨装置（バックグラインダー）等によって流路形成
基板用ウエハー１１０をある程度の厚さまで研削する。その後、例えば、フッ硝酸等から
なるエッチング液を用いて流路形成基板用ウエハー１１０をウェットエッチングすること
により所定の厚さとする。
【００２９】
次に、流路形成基板用ウエハー１１０をウェットエッチングすることによって圧力発生
室１２等の流路を形成する。具体的には、図４（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウエ
ハー１１０の表面に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる絶縁膜５１を新たに形成
し、図示しないレジスト等を介して所定形状にパターニングする。そして、この絶縁膜５
１をマスクとして流路形成基板用ウエハー１１０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）
水溶液等のアルカリ溶液を用いてウェットエッチングする。これにより、図４（ｃ）に示
すように、流路形成基板用ウエハー１１０に圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路
１４及び連通部１５が形成される。
【００３０】
このとき、本発明の製造方法では、ウエハー接合体２５０の外周縁部の外側に張り出し
た、いわゆる接着剤溜まりが形成されていないため、接着剤３５の一部が脱落して異物と
なるのを実質的に防止することができる。したがって、接着剤３５が脱落した異物が流路
形成基板用ウエハー１１０又は保護基板用ウエハー１３０に付着するのを抑制することが
でき、異物の付着に伴う歩留まりの低下を実質的に防止することができる。
【００３１】
その後は、図４（ｄ）に示すように、ウエハー接合体２５０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
エハー１１０の保護基板用ウエハー１３０とは反対側の面にノズル２１が穿設されたノズ
ルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウエハー１３０にコンプライアンス基板４
０を接合し、これら流路形成基板用ウエハー１１０等を図１に示すような一つのチップサ
イズ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。
【００３２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明はこのような実施形態に
限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、流路形成基板用ウエハー１１０と保護基板用ウエハー１
３０とに略同一径を有するシリコン基板を用いた例を説明したが、これらのウエハーの大
きさは異なっていてもよい。例えば、図９に示すように、保護基板用ウエハー１３０Ａと
して流路形成基板用ウエハー１１０よりも大径のシリコンウエハーを用いるようにしても
よい。このような保護基板用ウエハー１３０と流路形成基板用ウエハー１１０とを接着剤
３５によって接合した場合、保護基板用ウエハー１３０の流路形成基板用ウエハー１１０
との接合面の外周部には、接合面が露出された露出部１３５が存在することになる。この
ような場合には、保護基板用ウエハー１３０の露出部１３５内に凹部１３１を形成するこ
とが好ましい。これにより、接着剤３５の余剰分が凹部１３１内にさらに流れ込みやすく
なる。
【００３３】
また上述の実施形態では、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、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液
晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディ
スプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）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。
【符号の説明】
【００３４】
１０流路形成基板、１２圧力発生室、２０ノズルプレート、３０保護基
板、３５接着剤、４０コンプライアンス基板、５０弾性膜、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、
１００リザーバー、１１０流路形成基板用ウエハー、１１１面取り部、１３
０保護基板用ウエハー、１３１凹部、１３２面取り部、１３５露出部、
２５０ウエハー接合体、３００圧電素子

【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を噴射するノズルに連通する圧力発生室が形成される第１の基板と、該第１の基板
の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力を発生させる圧力発生素子と、前記第１の
基板の前記一方面側に接合された第２の基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であ
って、
前記第１の基板が複数一体的に形成される第１のウエハー上に前記圧力発生素子を形成
する工程と、
前記第２の基板が複数一体的に形成される第２のウエハーに前記第１のウエハーを接着
剤によって接合して接合体を形成する工程と、
前記第１のウエハーをウェットエッチングすることにより前記圧力発生室を形成する工
程と、
前記接合体を所定サイズの複数のチップに分割する工程と、を備えると共に、
且つ前記接合体を形成する工程の前に、
前記第１又は第２のウエハーの少なくとも何れか一方の他方との接合面の外周部に前記
接着剤の余剰分が流れ込む凹部を形成する工程を備えることを特徴とする液体噴射ヘッド
の製造方法。
【請求項２】
前記第１又は第２のウエハーの全周に亘って連続的に前記凹部を形成することを特徴と
する請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第１又は第２のウエハーの径方向に前記凹部を複数形成す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。
【請求項４】
前記第１のウエハー又は前記第２のウエハーの一方が他方よりも大径である場合には、
前記接合面の外周部の露出される部分に前記凹部を形成することを特徴とする請求項１〜
３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第１のウエハーと前記第２のウエハーとのそれぞれに前記凹部を形成することを特
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。
【請求項６】
前記第１のウエハーと前記第２のウエハーとで異なる位置に前記凹部を形成することを
特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。

【図１】