(57)【要約】 【課題】基板の一部の除去等により基板の一部が損傷することを抑えることができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、複数の基板１０１，１０２を含む液体吐出ヘッドの製造方法において、複数の基板１０１，１０２を、空隙形成部材１０９を介して重なり合う状態で互いに接合する工程と、１つの基板１０２の一部分１１５を露出させるために、他の基板１０１を部分的に切断して前記一部分１１５を覆う部分１１７を除去する工程と、を含み、他の基板１０１を部分的に切断する際の切断線１１６が空隙形成部材１０９に重なっており、他の基板１０１の部分的な切断と同時に空隙形成部材１０９の一部を切断することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を含む液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記複数の基板を、空隙形成部材を介して重なり合う状態で互いに接合する工程と、１つの基板の一部分を露出させるために、他の基板を部分的に切断して前記一部分を覆う部分を除去する工程と、を含み、
前記他の基板を部分的に切断する際の切断線が前記空隙形成部材に重なっており、前記他の基板の部分的な切断と同時に前記空隙形成部材の一部を切断することを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記空隙形成部材の切断を、前記空隙形成部材の、前記基板の板厚方向における中間部分で停止して未切断の部分を残す、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
複数の基板を含む液体吐出ヘッドの製造方法において、
複数の前記基板を、空隙形成部材を介して重なり合う状態で互いに接合する工程と、１つの前記基板の一部分を露出させるために、他の前記基板を部分的に切断して前記一部分を覆う部分を除去する工程と、を含み、
切断された前記他の基板の端面が前記空隙形成部材の直上に位置することを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記１つの基板の前記一部分は、外部部材と接続される電気接続部である、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記空隙形成部材が前記他の基板に一体的に形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記他の基板と前記空隙形成部材の切断をダイシングによって行う、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記他の基板を部分的に切断して前記一部分を覆う部分を除去する工程の後に、前記１つの基板を切断して複数のチップに分割する工程をさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
空隙形成部材と、該空隙形成部材を介して重なり合う状態で互いに接合されている複数の基板と、を有し、
１つの基板の一部分が他の基板に覆われずに露出しており、
前記他の基板の、前記一部分が露出している位置に近接する側の端面と、前記空隙形成部材の、前記一部分が露出している位置に近接する側の側面とが、同一平面を構成している、液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記他の基板の、前記一部分が露出している位置に近接する側の端部は、前記空隙形成部材によって支持されている、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記空隙形成部材の、前記他の基板側の部分の平面形状は、前記１つの基板側の部分の平面形状よりも小さく、
前記他の基板の、前記一部分が露出している位置に近接する側の端面と、前記空隙形成部材の平面形状が小さい部分の、前記一部分が露出している位置に近接する側の側面とが、同一平面を構成している、請求項８または９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記１つの基板の、前記他の基板に覆われずに露出している前記一部分は、電気接続部であり、
露出している前記電気接続部に直接接続されている外部部材をさらに有する、請求項８から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記空隙形成部材が前記他の基板に一体的に形成されている、請求項８から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記複数の基板のいずれかに、圧力室と、前記圧力室に対応して配置されたエネルギー発生素子とが設けられている、請求項８から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録などのために液体を吐出する液体吐出ヘッドには、エネルギー発生素子として圧電素子を用い、電圧を印加された圧電素子の変形により、吐出口に連通する圧力室の壁の一部を変形させて圧力室を収縮させ、吐出口から液体を吐出するものがある。特許文献１には、１枚の基板から、吐出口および圧力室が高密度に配置された液体吐出ヘッドを多数作製できる方法が示されている。
【０００３】
特許文献１の方法では、図５（ａ）に示すように、圧力室１０５と圧力発生手段（圧電素子）１１０を有する第１の基板１０２の一方の面に、液体流入口１０８と液体流出口５０１とトランジスタ５０２を有する第２の基板１０１が接合されている。さらに、第１の基板１０２の他方の面に、吐出口１０４を有する吐出口形成部材１０３が接合されて、液体吐出ヘッドの基本構造が形成されている。第１の基板１０２と第２の基板１０１は、スペーサ状の空隙形成部材１０９と突起状に形成されたリード電極５０３（例えば金バンプなど）とを介して接合されている。第１の基板１０２の、第２の基板１０１側の面には、リード電極５０３と接続されたＦＰＣ（フレキシブルプリントケーブル）接続部１１５が形成されている。基板１０１〜１０３の積層体であるウェハーには前述した液体吐出ヘッドの基本構造が多数形成されており、図５（ｂ）に示す仮想の切断線５０４に沿ってウェハーを切断することにより、多数の液体吐出ヘッドが得られる。さらに、ＦＰＣ接続部１１５にＦＰＣ１１９を接続するために、第２の基板１０１の、ＦＰＣ接続部１１５を覆う位置にある部分を、不要部分５０５として切除する。その後、外部回路等と接続されているＦＰＣ１１９をＦＰＣ接続部１１５に接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−５３２７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５（ｂ）に示す仮想の切断線５０４に沿って第２の基板１０１を切断すると、切断後に残った第２の基板１０１の端部の、リード電極５０３（または空隙形成部材１０９）によって支持されている部分から外側の部分５０５，５０６は、片持ち梁状になる。すなわち、リード電極５０３に支持されている部分は固定部とみなされ、切断側の端部は自由端とみなされるので、第２の基板１０１の一端部は片持ち梁状部５０６であると言える。そして、図５（ｂ）に示すように、第２の基板１０１の片持ち梁状部に対して、ＦＰＣ接続部１１５を覆う位置にある不要部分５０５の切除が行われる。これらの切断や切除はダイシング等の方法で行われ、この切断および切除の作業時に、第２の部分の片持ち梁状部５０６は非常に大きく振動する。そのため、片持ち梁状部５０６に近接する圧力発生手段１１０やリード電極５０３や圧力室１０５などのデバイス部分が片持ち梁状部５０６の振動の影響で損傷し、歩留まりが低下するという課題がある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、基板の一部の除去等により基板の一部が損傷することを抑えることができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の基板を含む液体吐出ヘッドの製造方法において、複数の基板を、空隙形成部材を介して重なり合う状態で互いに接合する工程と、１つの基板の一部分を露出させるために、他の基板を部分的に切断して前記一部分を覆う部分を除去する工程と、を含み、他の基板を部分的に切断する際の切断線が空隙形成部材に重なっており、他の基板の部分的な切断と同時に空隙形成部材の一部を切断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によると、基板の一部の除去等により基板の一部が損傷することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図２】図１に示す液体吐出ヘッドの製造方法の変形例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】従来の液体吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する実施形態は本発明を限定するものではない。
（第１の実施形態）
図１（ａ）~１（ｅ）は、本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法の各工程を順番に示す断面図であり、本発明の製造方法の特徴的な部分を簡略化して示している。本発明では１つのウェハー（１つの基板積層体）から多数の液体吐出ヘッドのチップを作製できるが、解りやすくするために、各図面においては２つの液体吐出ヘッドのチップを作製する部分を示している。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドを構成する第１の基板１０２は振動板１０６を含み、振動板１０６は上下両面に保護膜１０７を含んでいる。振動板１０６の上にはエネルギー発生素子である圧力発生手段（圧電素子）１１０が設けられている。圧力発生手段１１０は、各圧力室１０５に対応して、振動板１０６を挟んで圧力室１０５と対向するように配置されている。圧力発生手段１１０の上下両面には、信号や電力を供給するための上部電極１１１および下部電極１１２が形成されている。下部電極１１２の一部が引き出されてＦＰＣ接続部１１５に接続されるとともに、上部電極１１１が上部引出電極１１４を介してＦＰＣ接続部１１５に接続されている。下部電極１１２および上部電極１１１は、保護膜１１３によって、露出しないように覆われている。第１の基板１０２の、振動板１０６と反対側の面には吐出口形成部材１０３が貼り付けられており、吐出口形成部材１０３には複数の圧力室１０５とそれぞれ連通する複数の吐出口１０４が形成されている。
【００１２】
第１の基板１０２の、振動板１０６および圧力発生手段１１０が形成されている面に、スペーサ状の空隙形成部材１０９を介して重なり合う状態で、第２の基板１０１が接合されている。第２の基板１０１には貫通孔状のインク流入口１０８が形成されており、インク流入口１０８は、第２の基板１０１に形成されている流路（図示せず）を介して圧力室１０５に連通している。空隙形成部材１０９は、例えばめっき成長によって形成された金属パターン（Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇなど）や、ＳＵ−８（MicroChem社製）や感光性ポリイミドといった永久膜タイプのネガレジストなどのポリマーによって形成することができる。
【００１３】
図１に示す基板１０１〜１０３の積層体であるウェハーに対し、図１（ｂ），１（ｃ）に示すように、不要部分１１７の除去を行う。この不要部分１１７とは、第１の基板１０２の一部分（ＦＰＣ接続部１１５）を覆う部分のことであり、不要部分１１７を除去することによってＦＰＣ接続部１１５が露出する。ＦＰＣ接続部１１５は、外部部材（ＦＰＣ１１９）と接続される電気接続部であり、ＦＰＣ１１９をＦＰＣ接続部１１５に直接接続するためには、第２の基板１０１の、ＦＰＣ接続部１１５を覆う部分を除去する必要がある。具体的には、ダイサーを用いるダイシングなどによって、図１（ｂ）に示す仮想の切断線１１６に沿って第２の基板１０１を切断し、図１（ｃ）に示す不要部分１１７を除去することができる。本発明における切断線は、切断前に実際に基板に形成されるものではなく、仮想的なものである。次に、図１（ｄ）に示すように、第１の基板１０２及び吐出口形成部材１０３を、仮想の切断線１１８に沿って切断することにより、１枚のウェハーを複数の液体吐出ヘッドのチップに分割する。そして、図１（ｅ）に示すようにチップ化された液体吐出ヘッドでは、不要部分１１７が既に除去されているのでＦＰＣ接続部１１５が露出しており、このＦＰＣ接続部１１５にＦＰＣ１１９を直接接続して、配線を外部に引き出すことができる。
【００１４】
本実施形態では、第１の基板１０２の上に空隙形成部材１０９を配置する際に、切断線１１６の直下に空隙形成部材１０９が位置するようにしている。すなわち、切断線１１６が、空隙形成部材１０９の直上に位置するようにしている。そして、切断線１１６に沿って第２の基板１０２を切断する際に空隙形成部材１０９を途中まで切断しており、空隙形成部材１０９の一部を第２の基板１０１の不要部分１１７とともに切除している。すなわち、空隙形成部材１０９は、高さ方向（基板１０１，１０２の厚さ方向）における中間部分までしか切断されず、根元部分（第１の基板１０２側の部分）は未切断である。従って、図１（ｄ），１（ｅ）に示すように、不要部分１１７を切除した後の第２の基板１０１の端部が、空隙形成部材１０９によって支持される。図５（ｂ），５（ｃ）に示す従来技術では、仮想の切断線５０４に沿って第２の基板１０１を切断した後の、第２の基板１０１の端部が空隙形成部材１０９やリード電極５０３等によって支持されない自由端になって片持ち梁状部５０６が生じる。この片持ち梁状部５０６は、切削工程等において大きな振動を生じるため、液体吐出ヘッドの各部の損傷を引き起こす可能性がある。しかし、本実施形態では、前述したように、仮想の切断線１１６に沿って第２の基板１０１を切断した後の第２の基板１０１の端部が空隙形成部材１０９によって支持されており、自由端にはならず片持ち梁状部は生じない。従って、切削工程等においても大きな振動を生じることはなく、液体吐出ヘッドの各部（例えば圧力室１０５、圧力発生手段１１０、下部電極接続端子３０２、上部電極接続端子３０１などのデバイス部分）の損傷を引き起こすことを防止または抑制できる。このように、本発明によると、歩留まりの高い液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。なお、仮想の切断線１１６，１１８に沿う具体的な切断方法としては、フライス盤やダイサーなどによる切削加工やレーザー加工が挙げられる。
【００１５】
切断線１１６に沿う切断時に、空隙形成部材１０９の側面に正確に沿って切断することにより、不要部分１１７を切除した後の第２の基板１０１の端部が空隙形成部材１０９で支持されて片持ち梁状部が生じないようにすることも考えられる。しかし、空隙形成部材１０９を切断することなく片持ち梁状部が生じないようにするためには、切断位置が厳密に正確である必要がある。これに対し、空隙形成部材１０９の一部が切断されるような位置で切断を行うと、仮に空隙形成部材１０９の製造誤差や取り付け誤差等があったとしても、不要部分１１７を切除した後の第２の基板１０１の端部が確実に空隙形成部材１０９で支持される。その結果、片持ち梁状部が生じず、液体吐出ヘッドの各部の損傷を防止または抑制できる。従って、切断線１１６が空隙形成部材１０９を通る位置でありさえすれば、切断位置がさほど精密である必要はない。
【００１６】
なお、第２の基板１０１を切断する際に、空隙形成部材１０９を高さ方向（板厚方向）の全長にわたって切断しても構わない。ただし、その場合には、空隙形成部材１０９が載置されている第１の基板１０２（特にＦＰＣ接続部１１５）に傷を付けないように、切断停止のタイミングを厳密に管理することが好ましい。また、図１（ｂ）〜１（ｅ）に示すように空隙形成部材１０９の中間部分まで切断して切断を停止すると、空隙形成部材１０９が載置されている第１の基板１０２（特にＦＰＣ接続部１１５）に傷を付けることはない。また、空隙形成部材１０９の根元部分（第１の基板側の部分）はその反対側の部分（第２の基板側の部分）よりも平面形状が大きく強度が高くなるため、第２の基板１０１の端部の支持の信頼性が高くなるという利点もある。
【００１７】
このように、本実施形態では、第２の基板１０１の、ＦＰＣ接続部１１５が露出している位置に近接する側の端面と、空隙形成部材１０９の、ＦＰＣ接続部１１５が露出している位置に近接する側の側面とが、同一平面を構成している。より詳しくは、空隙形成部材１０９の、第２の基板１０１側の部分の平面形状は、第１の基板１０２側の部分の平面形状よりも小さい。そして、第２の基板１０１の、ＦＰＣ接続部１１５が露出している位置に近接する側の端面と、空隙形成部材１０９の平面形状が小さい部分の、ＦＰＣ接続部１１５が露出している位置に近接する側の側面とが、同一平面を構成している。
【００１８】
図５に示す従来技術では、切断線５０４に沿って第１の基板１０２と第２の基板１０１を同時に切断して複数のチップに分割した後に、不要部分５０５の除去を行っているため、不要部分５０５の切除の前に片持ち梁状部５０６が生じている。従って、不要部分５０５の切除を行う際に片持ち梁状部５０６が大きな振動を起こす。これに対し、本実施形態では、不要部分１１７を切除した後に、第１の基板１０２を切断して複数のチップに分割する。すなわち、本実施形態では、不要部分１１７の切除は、第１の基板１０２が未分割で剛性が高い状態で行われるため、不要部分１１７の切除工程に伴う振動が小さい。片持ち梁状部が生じないことに加えて、不要部分１１７を切除した後に第１の基板１０２を切断することが、液体吐出ヘッドの各部の損傷の抑制に寄与する。
【００１９】
図２（ａ）〜２（ｃ）には、本実施形態の変形例を示している。この変形例では、空隙形成部材１０９が第２の基板１０１に一体的に形成されている。一例では、第２の基板１０１を構成する板部材の一方の面（第１の基板１０２と接合される面）に空隙形成部材１０９となる部分のみを残してそれ以外の部分を部分的に切削する加工を行って、空隙形成部材１０９を一体的に有する第２の基板１０１を形成できる。この第２の基板１０１を第１の基板１０２と接合する際には、例えば空隙形成部材１０９の下面（第１の基板１０２側の面）に接着剤を塗布し、その接着剤により第１の基板１０２と空隙形成部材１０９を接合する方法が考えられる。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、空隙形成部材１０９を一体的に有する第２の基板１０１と、第１の基板１０２とを接合したら、図２（ｂ）に示すように切断線１１６に沿って第２の基板１０１を切断して不要部分１１７を除去する。このとき、図１に示す方法と同様に、切断線１１６の直下に空隙形成部材１０９が位置するようにして、空隙形成部材１０９を中間部分まで切断して切断を停止する。不要部分１１７を切除した後の第２の基板１０１の端部は空隙形成部材１０９上に位置し、片持ち梁状部が生じないため、液体吐出ヘッドの各部の損傷を防止または抑制できる。なお、空隙形成部材１０９を第１の基板１０２と一体的に形成することも可能である。
【００２１】
（第２の実施形態）
図３に本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示している。第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を付与し説明を省略する。
第１の実施形態では、第１の基板１０２の上に形成された圧力発生手段１１０に電力を供給する上部電極１１１と下部電極１１２が、第１の基板１０２の上にそれぞれ形成されてＦＰＣ接続部１１５に接続されている。これに対し本実施形態では、図３（ａ）に示すように、ＦＰＣ接続部１１５は第２の基板１０１の下面（第１の基板１０２側の面）に形成されている。そして、第１の基板１０２の上面に形成されている圧力発生手段１１０の上部電極１１１と下部電極１１２は、上部電極接続端子３０１と下部電極接続端子３０２を介して、第２の基板１０１の下面に形成された配線パターンに電気的に接続されている。そして、この配線パターンがＦＰＣ接続部１１５に接続されている。接続端子３０１，３０２は、例えば金バンプ、半田バンプ、銅バンプなどで形成することができる。
【００２２】
本実施形態では、ＦＰＣ接続部１１５が第２の基板１０１の下面に形成されているため、図３（ｂ）に示すように、第１の基板１０２および吐出口形成部材１０３を下方から切断して不要部分３０３を切除することにより、ＦＰＣ接続部１１５を露出させる。本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、第１の基板１０２および吐出口形成部材１０３の切断時に、空隙形成部材１０９の一部が同時に切断される。その後、図３（ｃ）に示すように切断線３０４に沿って第２の基板１０１を切断して、１枚のウェハーを複数の液体吐出ヘッドのチップに分割する。そして、図３（ｄ）に示すようにチップ化された液体吐出ヘッドのＦＰＣ接続部１１５に、下方からＦＰＣ１１９を接続する。本実施形態では、第２の基板１０１ではなく第１の基板１０２を切断して不要部分３０３を切除するという点で第１の実施形態と異なる。しかし、この構成においても、切断後の第１の基板１０２の端部は空隙形成部材１０９を介して第２の基板１０１に固定されており、片持ち梁状部は生じないため、液体吐出ヘッドの各部の損傷を防止または抑制できる。
【００２３】
また、本実施形態では、圧力発生手段１１０に電力を供給する配線を、接続端子３０１，３０２を介して、圧力発生手段１１０が存在しない第２の基板１０１の下面で引き回している。それにより、配線パターンを形成可能な面積が広がり、圧力発生手段１１０のさらなる高密度配置が可能になる。なお、圧力室１０５と振動板１０６を有している第１の基板１０２と吐出口形成部材１０３は、良好な吐出性能を得るために薄いことが好ましいが、第２の基板１０１は厚くてもよい。本実施形態では、ＦＰＣ接続部１１５を、厚くて剛性の高い第２の基板１０１に形成するので、ＦＰＣ１１９をＦＰＣ接続部１１５に接続する時の破損等のリスクが低減し、歩留まりがさらに向上する。
【００２４】
（第３の実施形態）
図３に本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を示している。第１，２の実施形態と同様の部分については同一の符号を付与し説明を省略する。
図４（ａ）に示すように、本実施形態では、第２の実施形態と同様に第２の基板１０１の下面にＦＰＣ接続部１１５を設けている。第１の基板１０２の上面に形成されている圧力発生手段１１０の上部電極１１１と下部電極１１２は、上部電極接続端子３０１と下部電極接続端子３０２とを介して、第２の基板１０１の下面の配線パターン（図示せず）に接続されている。この配線パターンがＦＰＣ接続部１１５に接続されている。そして、図４（ｂ）に示すように、第１の基板１０２および吐出口形成部材１０３の切断の前に、第１の基板１０２と吐出口形成部材１０３と空隙形成部材１０９の一部とに亘って、切断線に沿う溝４０１を形成する。溝４０１の形成方法としては、フライス盤やダイサーなどによる切削加工やレーザー加工が挙げられる。溝４０１を形成した後に、必要に応じて第１の基板１０２と吐出口形成部材１０３と空隙形成部材１０９の一部をさらに切断して、図４（ｃ）に示すように、溝４０１に囲まれている不要部分３０３を除去する。それから、図４（ｄ）に示すように、切断線３０４に沿って第２の基板１０１を切断することによって、１枚のウェハーを複数の液体吐出ヘッドのチップに分割する。そして、図３（ｄ）と同様に、チップ化された液体吐出ヘッドのＦＰＣ接続部１１５にＦＰＣ１１９を接続する。
【００２５】
本実施形態によれば、不要部分３０３を除去する前に、溝４０１によって、第１の基板１０２のデバイス部分（完成後の液体吐出ヘッドで使用される部分）と不要部分（除去される部分）３０３とを予め分断している。従って、不要部分３０３を切除する際の振動がデバイス部分に伝搬するのを効果的に低減し、デバイス部分の破損リスクをさらに低減し、製造プロセスの歩留まりをより向上することができる。
【００２６】
なお、第１の実施形態のように第２の基板１０１の一部である不要部分１１７を切除する工程を含む方法においても、本実施形態と同様に切断線に沿う溝を予め形成することにより、デバイス部分の破損リスクをさらに低減することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０１ 第２の基板
１０２ 第１の基板
１０３ 吐出口形成部材
１０９ 空隙形成部材
１１５ ＦＰＣ接続部（一部分）
１１６  切断線
１１７，３０３       不要部分（一部分を覆う部分）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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