(57)【要約】【課題】  基体とオリフィスプレートを貼りあわせてなるインクジェットヘッドに於いて、貼り合わせに用いる接着剤中に気泡が混入するのを防止し、接着力、耐久性に優れたインクジェットヘッドを得る。【解決手段】  少なくとも一方の基板に、少なくとも液体に吐出力を与える為の吐出力発生手段が設けられている第一の基板と、前記個別液室に連通する吐出口が設けられた第二の基板を前記第一及び第二の基板の少なくとも一方に設けられた常温に於いて固体状である接着層を介して前記二枚の基板を接合する工程において、二枚の基板間にスペーサを設けて挟み、真空引きした後、加圧、加熱することにより両者を接合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の基板に、少なくとも液体に吐出力を与える為の個別液室と吐出力発生手段が設けられている第一の基板と、前記個別液室に連通する吐出口が設けられた第二の基板を前記第一及び第二の基板の少なくとも一方に設けられた常温に於いて固体状である接着層を介して前記二枚の基板を接合する工程において、二枚の基板間にスペーサを設けて挟み、真空引きした後、加圧、加熱することにより両者を接合することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
該スペーサは球状の無機材を用い、固体状接着層上に散布することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
該スペーサは基板表面に凸を設けることにより形成したことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
該スペーサは加熱圧着により、固体状接着層の中に埋没することを特徴とする請求項１〜３記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
接合により貼り合わされる基板間の固体状接着層の厚さはスペーサの高さとほぼ同一であることを特徴とする請求項１〜４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
該固体状接着層は低融点金属材料を用いることを特徴とする請求項１〜５記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
該固体状接着層はAuSn、AuSiであることを特徴とする請求項１〜６記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
該低融点金属材料はAuSn , AuSiを用い、Auの含有量はいずれも６０wt％以上であることを特徴とする請求項１〜７記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出する吐出口とこれに連通する個別液室を備え、前記個別液室に設けられた吐出力発生素子を駆動することにより前記液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【０００２】
また本発明によるアクチュエータインクジェット記録ヘッドは、紙、布、革、不織布、ＯＨＰシート等に印刷するアクチュエータインクジェット記録装置や、基板、板材等の固体物に液体を付着させるパターニング装置や塗布装置等に適用可能である。
【０００３】
従来よりインクジェット記録ヘッドは、低騒音、低ランニングコスト、装置の小型化およびカラー化が容易である等の理由から、プリンタやファクシミリ等の記録装置に広く内臓されている。また特にアクチュエータインクジェット記録ヘッドは、吐出させる液体の選択自由度の高さからデバイス製造向けのパターニング装置としての用途も拡大しつつある。
【背景技術】
【０００４】
従来より、インクジェットヘッドの製造方法として、例えば、特開平０５−１５５０１７に開示されているように、液状の接着剤を用いた形成方法が提案されている。この方式であると、液状の接着剤を二枚の基板に設け両者をアライメントした状態で貼り合わせる。この貼り合わせ時にインク液室等の空間及び接着層界面に存在する空気が接着層に気泡としてトラップされてしまうといった問題があった。この課題に対して、例えばドライフィルム等の固体状の接着剤を用いる方式も考えられている。図３に固体状接着層（ドライフィルム等）の接着剤を用いて形成する方法を示した。基体と呼ばれる部分の形成に、Siウエハを用い、フォトリソグイラフィー技術を用いてパターニングし、ドライエッチィングすることにより個別液室９、オリフィス連通口１０、共通液室８を形成する。その後、基体上に振動板２、電極、圧電材料からなるアクチュエータ６を形成する。そして、このアクチュエータを形成した面の裏側に固体状接着層（ドライフィルム）を設ける。一方、基体と貼り合わされるオリフィスプレートも同様にSiを用いて形成した。Si基板にフォトリソグラフィー技術によりレジストパターンを形成し、その後、ドライエッチィングすることにより所望の吐出口を形成した。そして、固体状接着層（ドライフィルム）を設けてオリフィスプレートを形成した。用いたドライフィルムは基体同様２０μｍ厚のものを用いた。その後、基体とオリフィスプレートを専用のアライメント装置によりアライメントを行い、その後接合機にセットした。このとき、互いのドライフィルムは接触している。そして、接合チャンバーを真空度５E−３Paまで排気した後、0.1MPaで両基板を圧着すると同時に、１５０℃まで昇温させて一時間保持する。このようなプロセスを経てインクジェットヘッドを形成する方法が考えられる。
【特許文献１】特開平０５−１５５０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法によりインクジェットヘッドを形成すると、接合工程に於いて、２つの問題が生じることがわかっている。
【０００６】
図３に示したように、基体１とオリフィスプレート５の固体状接着層７を貼り合わせた状態で真空引きを行う為、個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１０及び吐出口の空間を排気することができないといった問題がある。また、接着層間にトラップされた気泡１２も同様に、排気できないといった問題も抱えていた。この結果、加圧、加熱して固体状接着層が溶解したときに、個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１０及び接着層間にトラップされた気泡１２が固体状接着層７に入り込み層内に空隙（図４）ができてしまうことがわかっている。この空隙ができることにより二枚の基板の接着性が低下し、剥離してしまうこともしばしばあった。
【０００７】
また、前記加圧加熱により固体状接着層７が軟化あるいは流動化した際に、従来の方法であると接着層厚を決めるものがない為、接着層材料が個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１０にはみ出してしまうことも確認されている。このはみ出しにより、液室の一部を塞ぎ、インク吐出に悪影響を及ぼし、最もひどいものになるとインクが全く通らないといった状況になることもあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、二枚の基板を貼り合わせる際にスペーサを介することにより一定の空間を保持し、従来、真空引きできなかった個別液室、共通液室、オリフィス連通口及び接着層間にトラップされた気泡の排気を容易にし、更に接着層の加熱加圧の際にスペーサの高さにより、接着層の厚さが決まるので接着層のはみ出しを防止することができるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、固体状接着層の接合にスペーサを介することにより接着層界面、及び個別液室、共通液室、オリフィス連通口部の排気が効率良く行えるようになった。また、スペーサで接着層の厚さが決まるので、個別液室、共通液室、オリフィス連通口部への接着剤の流れ込みもなくなった。この様にして得られたインクジェットヘッドは接着層内に気泡が混入しないため、接着力に優れた接合が可能となった。また、接着剤の流れ込みも防止することができたのでインクのスムーズな流れが実現し、高品位の印字が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図示の実施例に基いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
本実施例１について図１、図２を参考に説明する。
【００１２】
図１に本発明の接合プロセスを表す断面図を示した。
【００１３】
貼り合わされる一方の基体（Si 300μm厚）に個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１０、振動板２、圧電素子６が形成されている。またオリフィスプレート５との接合面には固体状接着層７（AuSn＝８０wt％：２０wt％ ２．５μm）が設けられている。本実施例では固体状接着層として低融点の金属材料を用いたが、有機の接着剤でも常温で固体のものであれば特に限定されないが、金属の方がインクによる膨潤やハガレがなくより好適である。一方オリフィスプレートには、吐出口１１が形成され、基体１との接合面には固体状接着層７（AuSn ２．５μm）が設けられ、更にその上に直径５μm のガラススペーサ４が散布されている。これら二枚の基板を専用アライナーにてアライメントした後、専用接合機にて接合する。図１に示したように、真空チャンバー１３内にスペーサを介して貼り合わされた二枚の基板がセットされている。この状態で真空引きを開始し、５E−３Paまで排気を行う。この排気により、個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１０及び接合界面もスペーサによって保持された空間を通って排気される。その後、これらの基板に対して0.4MPaの力で押し、同時に３００℃に加熱することによりAuSnが溶解して接合される (図２)。固体状接着層７（AuSn＝８０wt％：２０wt％ ２．５μm）の融点は２７８℃であるので、加熱温度はAuSnが十分溶解する３００℃とした。AuSnはトータル５μmの厚さで膜が設けられており、溶解して接合するときに押し圧力が加えられてもスペーサで厚さを確保することができる為、個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１０にはみ出すことはない。最終形態としてスペーサ４は、接着材料の中に埋もれるかたちとなる。
【００１４】
この様にして形成されたインクジェットヘッドは、接着強度も十分であり、かつ、液室のつまりもなく良好なものであった。また、固体状接着層７にAuSnを用いているのでインクへの接着剤材料であるAuSnの溶質も検出されなかった。
【実施例２】
【００１５】
本実施例は、基体２００μm厚 、オリフィスプレート１００μm厚 、固体状接着層７（AuSi：96.85wt%：3.15wt%）２μm  、スペーサ径４μm について説明する。
【００１６】
基体２００μm厚にフォトリソグラフィー工程により個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１０を形成する。加工方法は高密度プラズマドライエッチングでおこなった。装置はアルカテルAMS200を使用した。そして振動板２、電極を含む圧電素子６を個別液室９を覆うように形成する。ここで用いる振動板２は厚さ３μｍ、材料はSD2ガラス（HOYA製品）を用いた。また、Siとの接着は陽極接合法を用いて行った。そして、反対面に固体状接着層７（AuSi）をスパッタリングにより２μｍ厚成膜した。一方、オリフィスプレート１００μm厚に吐出口１１Φ３０μｍを貫通加工した。加工方法はフォトリソグラフィー技術を用い、基体  と同様に高密度プラズマドライエッチングを用いた。そして、固体状接着層７（AuSi）をスパッタリングにより２μｍ厚成膜した。その後、ガラススペーサ４（直径４μｍ）をIPAに分散させ、スピンコート法により固体状接着層７上に塗布した。このようにして形成された基体とオリフィスプレート５を貼り合わせる為、両者のアライメントを行った。アライナーはズースマイクロテック社製品  BA6を使用した。また、接合にはズースマイクロテック社製品  SB6を用いた。この接合の概略を図１に示した。互いにアライメントされた基体１とオリフィスプレート５をSB6の真空チャンバー１３内にセットした。その後チャンバー内を真空排気し５E−３Paまで排気を行った。４μｍ径のスペーサがあることにより、排気経路が確保され個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１１の空間も真空引きすることができる。その後、プレスプレート３を介して加圧する。押し圧は0.4MPaで行い。同時に加熱も行った。加熱温度は３８０℃とし保持時間は一時間とした。加熱温度は接着層材料により適宜決定されるが、金属よりなる場合は融点よりより高くする必要があり、好ましくは数十度高い温度が望ましい。また、有機の接着剤を用いる場合には両者が一旦動かなくなるいわゆる仮接着されれば良く本硬化は後でおこなっても良い。この加熱により固体状接着層７（AuSi）が溶解し図２に示したようにスペーサが固体状接着層７に埋もれるかたちとなる。固体状接着層７の厚さはスペーサの径である４μｍとなった。この様にして得られたインクジェットヘッドは、固体状接着層７に空隙が無く接着力の強いものであった。また、スペーサで固体状接着層厚さを決めているので、溶解したAuSiも液室にはみ出すことが無く品位に優れたものが得られた。そして、AuSi材料のインク中への溶出は検出されなかった。
【実施例３】
【００１７】
本実施例はガラスビーズを用いず。オリフィスプレートに凸を設けることによりスペーサの役割を持たせたものである。また、固体状接着層７にAuSn（70wt%:30wt%）を用いた。凸の高さは２μｍとし、固体状接着層であるAuSnは基体側のみに設けた。
【００１８】
図５、図６に概略を示す。本実施例は実施例１とほぼ同様のプロセスで形成したが、スペーサ４をオリフィスプレート５の接合面を凸に加工することによって得ている。加工方法は実施例１の個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１０を形成したのと同じドライエッチングを用いた。図５に示したようにオリフィスプレート５の一部をスペーサ４として使用した為、個別液室９、共通液室８、オリフィス連通口１０、及び接合界面を効率良く真空排気することができた。また、加圧、加熱後は、図６に示すように、２μｍのスペーサ４がAuSnに埋もれるかたちとなった。この様にして得られたインクジェットヘッドは、固体状接着層に空隙が無く接着力の強いものであった。また、スペーサで固体状接着層厚さを決めているので、溶解したAuSnも個別液室、共通液室、オリフィス連通口にはみ出すことが無く品位に優れたものが得られた。またインク中への耐インク性に関してもAuSnの溶出がなく良好であった。
【実施例４】
【００１９】
本実施例はAuSn 60 wt%:40wt%を用いた。その他構成、形成プロセスは実施例１と同様の条件で実施した。この様にして得られたインクジェットヘッドは、固体状接着層に空隙が無く接着力の強いものであった。また、スペーサで固体状接着層厚さを決めているので、溶解したAuSnも個別液室、共通液室、オリフィス連通口にはみ出すことが無く品位に優れたものが得られた。またインク中への耐インク性に関してもAuSnの溶出がなく良好であった。
【実施例５】
【００２０】
本実施例はAuSn 50 wt%:50wt%を用いた。その他構成、形成プロセスは実施例１と同様の条件で実施した。この様にして得られたインクジェットヘッドは、固体状接着層に空隙が無く接着力の強いものであった。また、スペーサで固体状接着層厚さを決めているので、溶解したAuSnも個別液室、共通液室、オリフィス連通口にはみ出すことが無く品位に優れたものが得られた。一方、耐インク性に関しては、若干の検出が確認されたが実用上問題ないレベルであった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の接合前の状態を表す断面図
【図２】本発明の接合後の状態を表す断面図
【図３】従来の接合状態を表す断面図
【図４】従来の接合不良状態を表す断面図
【図５】本発明の接合前の状態を表す断面図
【図６】本発明の接合後の状態を表す断面図
【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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【図６】
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