(57)【要約】【課題】安定した強度を有する吐出素子基板を、１つのウェハーから一度に多数生産することが可能な製造方法を提供する。【解決手段】吐出素子基板１１００においては、長手方向のほぼ中央の位置で突出する凸部１１０８と、長手方向の両端部の位置で凸部１１０８と係合可能な面取り部１１０７とを用意する。そして、製造時には、ウェハー１１０９上において、１つの吐出素子基板１１００の凸部１１０８が他の吐出素子基板１１００の面取り部１１０８に係合した状態で複数の吐出素子基板１１００が配列するように、複数の吐出素子基板１１００を形成し、切断する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に配列して液体を吐出するための複数の吐出口と、前記吐出口のそれぞれに液体を導くための複数の液路が形成されたオリフィスプレートと、
前記所定の方向に延在し前記複数の液路に液体を供給するための供給口を備えた支持基板と、
が積層して構成される吐出素子基板の製造方法であって、
前記支持基板は、前記所定の方向のほぼ中央の位置に前記所定の方向と交差する方向に突出する凸部と、前記所定の方向の両端部の位置に前記所定の方向と交差する方向に窪み且つ前記凸部と係合可能な形状になっている面取り部とを有し、
ウェハー上において、１つの前記吐出素子基板の前記凸部が他の前記吐出素子基板の前記面取り部に係合した状態で複数の前記吐出素子基板が配列するように、複数の前記吐出素子基板に対応する前記オリフィスプレートと前記支持基板を形成する形成工程と、
前記形成工程の後、前記ウェハーを切断して前記複数の吐出素子基板を分離する分離工程と、を有することを特徴とする吐出素子基板の製造方法。
【請求項２】
前記分離工程は前記ウェハーをドライエッチングもしくはレーザステルスダイシングを用いる工程を含む、請求項１に記載の吐出素子基板の製造方法。
【請求項３】
前記形成工程は、前記吐出素子基板の複数が前記所定の方向に配列して成る基板列の複数が前記所定の方向に半ピッチずれた状態で前記所定の方向と交差する方向に配列するように、前記複数の吐出素子基板に対応する前記オリフィスプレートと前記支持基板を形成する請求項１または２に記載の吐出素子基板の製造方法。
【請求項４】
前記支持基板には、前記吐出口のそれぞれから液体を吐出するエネルギを付与するための配線が形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の吐出素子基板の製造方法。
【請求項５】
前記吐出素子基板は、１つの前記支持基板に対し複数の前記オリフィスプレートが並列するように積層されて構成される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の吐出素子基板の製造方法。
【請求項６】
前記凸部は、前記支持基板の長手方向の辺に対し１１０度から１６０度の傾斜をもって突出している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の吐出素子基板の製造方法。
【請求項７】
前記凸部と前記面取り部は、曲面形状を介して係合する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の吐出素子基板の製造方法。
【請求項８】
前記吐出素子基板は長方形または平行四辺形である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の吐出素子基板の製造方法。
【請求項９】
所定の方向に配列して液体を吐出するための複数の吐出口と、前記吐出口のそれぞれに液体を導くための複数の液路が形成されたオリフィスプレートと、前記所定の方向に延在し前記複数の液路に液体を供給するための供給口を備えた支持基板と、が積層して構成される吐出素子基板であって、
前記支持基板は、前記所定の方向のほぼ中央の位置に前記所定の方向と交差する方向に突出する凸部と、前記所定の方向の両端部の位置に前記所定の方向と交差する方向に窪み且つ前記凸部と係合可能な形状になっている面取り部とを有することを特徴とする吐出素子基板。
【請求項１０】
所定の方向に配列し吐出信号に従って液体を吐出する複数の吐出口と、前記吐出口のそれぞれに液体を導く複数の液路が形成されたオリフィスプレートと、前記所定の方向に延在し前記複数の液路に液体を供給する供給口を備えた支持基板と、が積層して構成される吐出素子基板を備える液体吐出ヘッドであって、
前記支持基板は、前記所定の方向のほぼ中央の位置に前記所定の方向と交差する方向に突出する凸部と、前記所定の方向の両端部の位置に前記所定の方向と交差する方向に窪み且つ前記凸部と係合可能な形状になっている面取り部とを有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液体を吐出するための吐出素子基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ウェハー上に複数の吐出素子基板を形成し、隣接する吐出素子基板間の境界にドライエッチングを施した後ブレードダイシングで切断する方法が開示されている。特許文献１によれば、エッチング処理された面に対し防食加工を施すことにより、境界側面の表面精度を向上させることができる。結果、吐出素子基板を高精度に配置させた長尺の液体吐出ヘッドを製造することが可能となる。
【０００３】
更に、特許文献１の方法で製造された吐出素子基板においては、長手方向のほぼ中央に短手方向に突出する凸部が形成される。このため、ブレードダイシングのみで切り出したシンプルな長方形型の吐出素子基板に比べて、外力に対しての強度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４０４８８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、個々の吐出素子基板が上記のような凸部を有するため、製造時のウェハー上で短手方向にレイアウトできる吐出素子基板の数が十分に確保できない。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためのものである。よってその目的とするところは、安定した強度を有する吐出素子基板を、１つのウェハーからより多く生産することが可能な製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために本発明は、所定の方向に配列して液体を吐出するための複数の吐出口と、前記吐出口のそれぞれに液体を導くための複数の液路が形成されたオリフィスプレートと、前記所定の方向に延在し前記複数の液路に液体を供給するための供給口を備えた支持基板と、が積層して構成される吐出素子基板の製造方法であって、前記支持基板は、前記所定の方向のほぼ中央の位置に前記所定の方向と交差する方向に突出する凸部と、前記所定の方向の両端部の位置に前記所定の方向と交差する方向に窪み且つ前記凸部と係合可能な形状になっている面取り部とを有し、ウェハー上において、１つの前記吐出素子基板の前記凸部が他の前記吐出素子基板の前記面取り部に係合した状態で複数の前記吐出素子基板が配列するように、複数の前記吐出素子基板に対応する前記オリフィスプレートと前記支持基板を形成する形成工程と、前記形成工程の後、前記ウェハーを切断して前記複数の吐出素子基板を分離する分離工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、安定した強度を有する吐出素子基板を、１つのウェハーから多数生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態で製造する吐出素子基板の斜視図および背面図
【図２】第１の実施形態で製造する吐出素子基板の断面図
【図３】第１の実施形態の吐出素子基板を一括生産する際のレイアウト図
【図４】第１の実施形態の吐出素子基板で組み立てられた液体吐出ヘッドの構造図
【図５】吐出素子基板の変形例を示す図
【図６】第２の実施形態で製造する吐出素子基板の斜視図および背面図
【図７】第３の実施形態で製造する吐出素子基板の上面図
【図８】第３の実施形態の吐出素子基板を一括生産する際のレイアウト図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第一の実施形態）
図１（ａ）および（ｂ）は、本実施形態で製造する吐出素子基板１１００の斜視図および背面図である。また、図２（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）のａ−ａ断面図とｂ−ｂ断面図である。吐出素子基板１１００は、主に、液体を供給するための供給口１１０６や吐出エネルギを発生するための電気配線が形成された支持基板１１０４に、液体を吐出する複数の吐出口が形成されたオリフィスプレート１１０３が積層されて構成される。
【００１１】
供給口１１０６は支持基板１１０４においてＹ方向（長手方向）に沿って延在し、Ｚ方向に貫通している。供給口１１０６から供給された液体は、オリフィスプレート１１０３に形成された複数の液路に分岐し個々の吐出口まで導かれる。支持基板１１０４上の、個々の吐出口に対応する位置には、吐出エネルギを液体に与えるためのヒータ１１０５が配備されている。これらヒータ１１０５に電力を供給するための電極１１０２は、支持基板１１０４のＹ方向両端に設けられている。このような構成のもと、所定の吐出信号に応じてヒータ１１０５に電圧が印加されると、液体に熱エネルギが付与され、吐出口１１０１から液体が吐出されるようになっている。
【００１２】
支持基板１１０４のＹ方向におけるほぼ中央の位置には、Ｙ方向と交差する方向である±Ｘ方向に突出する凸部１１０７が形成されている。一方、Ｙ方向における両端部の位置には、±Ｘ方向に窪む面取り部１１０８が形成されている。凸部１１０７の傾斜角度と面取り部１１０８の傾斜角度はどちらも１３５度と等しく、両者は係合可能な形状になっている。本実施形態では、以上説明したような吐出素子基板１１００の複数を、１つのウェハーで一括生産する。尚、「支持基板１１０４のＹ方向におけるほぼ中央の位置」とは、支持基板１１０４をＹ方向で２等分する、Ｘ方向に沿った線を少なくとも含む位置を意味する。即ち、支持基板１１０４をＹ方向で２等分する線分上に、凸部１１０７が存在する。凸部１１０７は、この線分上に存在し、かつこの線分上から支持基板１１０４のＹ方向に±２０％の位置に形成されていることが好ましい。
【００１３】
図３（ａ）および（ｂ）は、１枚のウェハー１１０９で複数の吐出素子基板１１００を一括生産する際のレイアウトを示す図である。図３（ａ）はウェハー１１０９の全面を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ部の拡大図である。本実施形態のウェハー１１０９はシリコンウェハーであり、ここにフォトリソ技術等によって、複数の吐出素子基板の吐出口１１０１や供給口１１０６などの構造体が、一括して形成される。図では、Ｙ方向に３つの吐出素子基板１１００が配列して成る基板列１１１０が、Ｘ方向に１５列配置されている状態を示している。Ｘ方向に隣接する２つの基板列１１１０は互いにＹ方向に半ピッチ分ずらした状態で交互にレイアウトされている。
【００１４】
この際、図３（ｂ）に示すように、１つの基板列１１１０に含まれる吐出素子基板１１００の凸部１１０７は、隣接する基板列１１１０に含まれる吐出素子基板１１００の面取り部１１０８に係合するようになっている。同時に、当該１つの基板列１１１０に含まれる吐出素子基板１１００の面取り部１１０８は、隣接する基板列１１１０に含まれる吐出素子基板１１００の凸部１１０７に係合するようになっている。このようなレイアウトにすれば、個々の吐出素子基板１１００のＸ方向における占有幅を、より小さくすることができる。すなわち、同じ型のウェハーを使用した場合であっても、本実施形態ではより多くの基板列１１１０を一括に製造することができる。
【００１５】
図３（ａ）および（ｂ）に示すようなレイアウトで複数の吐出素子基板１１００が形成されると、その後、レーザステルスダイシングとテープエキスパンドをこの順に施し、複数の吐出素子基板１１００を分離する。具体的には、ウェハー内部の切断箇所に焦点を合わせ、ここにレーザ光を照射することによって改質領域を形成する。その後、ウェハー１１０９を固定支持していたテープを拡張することにより、上記改質領域でウェハー１１０９を切断し、複数の吐出素子基板１１００を分離する。なお、切断方式としては、ドライエッチング法を採用することもできる。
【００１６】
テープエキスパンドの際、シリコン片のチッピングが懸念されることがある。このような場合には、凸部１１０７および面取り部１１０８の傾斜角度を比較的大きな値に調整すれば、チッピングの発生をある程度抑制することができる。傾斜角度としては、１１０度から１６０度の範囲が好ましいが、本実施形態では、傾斜角度を１３５度にしており、チッピングに伴う傷などを防いでいる。
【００１７】
また、吐出素子基板１１００の中央部の剛性を考慮すると、凸部１１０７のＹ方向の長さＬは大きいほうが好ましい。しかし、本実施形態では隣り合う吐出素子基板１１００の凸部１１０７と面取り部１１０８が係合している為、凸部１１０７をＹ方向に長くしてしまうと、面取り部１１０８の近傍すなわち吐出素子基板１１００の端部の強度は弱くなってしまう。このため、長さＬは吐出素子基板１１００全体の強度を考慮して調整することが好ましい。具体的には、図１（ｂ）に示すように、Ｙ方向において、面取り部１１０８と供給口１１０６の領域が重複しないことが好ましい。
【００１８】
図４（ａ）および（ｂ）は、上記方法で製造された吐出素子基板１１００の１つを用いて組み立てられた液体吐出ヘッド１０００の構造を示す図である。図４（ａ）は液体吐出ヘッド１０００をオリフィスプレート１１０３側から見た図、図４（ｂ）は同図（ｂ）におけるｂ−ｂ断面図である。
【００１９】
液体吐出ヘッド１０００を組み立てる際、まず、吐出素子基板１１００が、その供給口１１０６が予め形成されている流路１３０２と連通するように、支持部材１３００上にレイアウトされ、第１の接着樹脂１３０１を介して接着固定される。その後、液体吐出ヘッド１０００が接着された領域以外の支持部材１３００の領域には、吐出素子基板１１００を取り囲むような開口部が設けられた支持板１４００が、第２の接着樹脂１３０３を介して接着固定される。更に支持部材１３００の上面には、配線基板１２００が第３の接着樹脂１４０１を介して接着固定される。
【００２０】
その後、配線基板１２００のデバイスホールにある端子と吐出素子基板１１００の電極１１０２をワイヤーボンディングなどで電気接続し、吐出素子基板１１００の周囲を第１の封止樹脂１５０１で、電気接続部を第２の封止樹脂１５０２でそれぞれ封止する。この際、第１の封止樹脂１５０１は、図４（ｂ）に示すように、Ｚ方向の高さが吐出素子基板１１００と等しくなる位置まで充填される。
【００２１】
本実施形態の第１の封止樹脂１５０１は、吐出素子基板１１００の材料であるシリコンよりも大きな線膨張率を有するエポキシ樹脂から成り、環境の温度変化によっては、吐出素子基板１１００の側面に対しＸＹ平面の力が発生することがある。このような状況のもと、中空の供給口１１０６がＹ方向に延在する構成では、Ｘ方向の外力に対する剛性が弱くなることが懸念される。しかし、本実施形態のように吐出素子基板１１００の側面に凸部１１０７が形成されていれば、Ｘ方向への強度が増し、吐出素子基板１１００の変形を防ぐことができる。同時に、吐出素子基板１１００の周囲に充填される第１の封止樹脂の量を、凸部１１０７の側面では周囲に比べて少なくできるので、環境温度が変化しても、吐出素子基板１１００に対するＸ方向の力を小さく抑えておくことができる。
【００２２】
さらに、吐出素子基板１１００の中央に凸部１１０７が備えることにより、中央部における支持部材１３００に対する設置面積すなわち第１の接着樹脂を介しての接着面積を増加させることができる。よって、支持部材１３００に対する吐出素子基板１１００の位置も安定させることができる。以上説明したように、本実施形態によれば、安定した強度を有する吐出素子基板を、１つのウェハーから多数生産することが可能となる。
【００２３】
ところで、以上では、一定の傾斜角度を有する凸部１１０７と面取り部１１０８を備える吐出素子基板１１００を例に説明したが、凸部１１０７と面取り部１１０８の形状は、これらが互いに係合すればその形状は特に限定されるものではない。
【００２４】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態における凸部１１０７と面取り部１１０８の変形例を示す図である。図５（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）と同様にＹ方向の長さＬを有する凸部１１０７と面取り部１１０８を有する吐出素子基板を示している。但し、図５（ａ）では、凸部１１０７のＹ方向の両端が曲面になっており、面取り部１１０８もそのような凸部１１０７と係合するような曲面形状になっている。また、図５（ｂ）は、凸部１１０７全体が楕円形状になっており、面取り部１１０８もそのような凸部１１０７と係合する形状になっている。このように、凸部１１０７および面取り部１１０８の表面を曲面形状しておけば、吐出素子基板１１００の切断面も曲面形状になるので、チッピングの発生を更に抑えることができる。
【００２５】
一方、図５（ｃ）および（ｄ）は、Ｙ方向の長さＬが図１（ａ）よりも十分に小さい凸部１１０７と面取り部１１０８を有する吐出素子基板を示している。図５（ｃ）は、半円形状の凸部１１０７と、これと係合可能な面取り部１１０８の例を示している。図５（ｄ）は、山型形状の凸部１１０７と、これと係合可能な面取り部１１０８の例を示している。
【００２６】
いずれの例においても、凸部１１０７と面取り部１１０８とを係合させた状態で複数の吐出素子基板をウェハー上にレイアウトすることができるので、従来に比べ、安定した強度を有するより多くの吐出素子基板１１００を一括して生産することができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、１つの供給口１１０６を有する吐出素子基板１１００を例に説明したが、本発明は、複数の供給口を有する吐出口基板とすることもできる。
【００２８】
図６（ａ）および（ｂ）は、本実施形態で製造する吐出素子基板２１００の上面図および背面図である。Ｙ方向に延在しＸ方向に並列する３つの供給口２１０６ａ、２１０６ｂおよび２１０６ｃは、それぞれが対応する吐出口列に液体を供給する。これら３つの供給口２１０６ａ、２１０６ｂおよび２１０６ｃは等しい液体を供給しても良いし、例えばシアンインク、マゼンタインク、イエローインクのように異なる液体を供給しても良い。
【００２９】
このように、複数の供給口および複数の吐出口列を備えた吐出素子基板であっても、±Ｘ方向に突出する凸部２１０７と、これに係合する面取り部２１０８が形成されていれば、上記実施形態と同じ効果を得ることができる。また、第１の実施形態の凸部１１０７と面取り部１１０８の形状を、本実施形態の凸部２１０７と面取り部２１０８の形状と一致させれば、吐出素子基板１１００と吐出素子基板２１００とを同じウェハー上で高密度にレイアウトすることもできる。
【００３０】
（第３の実施形態）
図７は、本実施形態で製造する吐出素子基板３１００の上面図である。上記実施形態では長方形の吐出素子基板を例に説明してきたが、本実施形態では平行四辺形の吐出素子基板を用いている。平行四辺形の吐出素子基板３１００であっても、その長辺の中央部に凸部３１０７を設け、端部に凸部３１０７と係合する面取り部３１０８を用意すれば、上記実施形態と同様にすることが出来る。
【００３１】
図８は、本実施形態におけるウェハー上の複数の吐出素子基板３１００のレイアウト図である。図８に示すように、隣接する吐出素子基板３１００の凸部３１０７と面取り部３１０８を互いに係合させることにより、複数の吐出素子基板を高密度にレイアウトすることができる。すなわち、本実施形態においても上記実施形態と同様、安定した強度を有する吐出素子基板を、１つのウェハーから多数生産することが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１１００    吐出素子基板
１１０１    吐出口
１１０３    オリフィスプレート
１１０４    支持基板
１１０６    供給口
１１０７    凸部
１１０８    面取り部
１１０９    ウェハー
【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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【図７】
2017124532.tif 000009
【図８】
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