JPH03142248A - インクジェット印字ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧電素子によりインクの充満した圧力室に圧力
を加え、その圧力により射出口からインク滴を記録紙に
射出するインクジェット印字ヘッドの製造方法に関する
。

［従来技術］ この種のインクジェット印字ヘッドでは、圧電素子の振
動を金属振動板に伝達するため圧電素子と金属板とを接
合する必要がある。この接合面は圧電素子に電圧信号を
印加する電極面を兼ねることが好ましく、はんだ接合が
多く用いられる。特開昭５８−１２７６６号公報には、
金属薄膜が蒸着された圧電素子とはんだメツキが施され
た金属板とを積層した構造のインクジェット印字ヘッド
が開示されている。

従来のこの種のはんだ接合方法は、第２図に示す様に、
圧電素子１の金属蒸着薄膜３と金属振動板２のはんだ層
４１とを接合面とし、接合面にフラックスを塗布して両
者を密着し、金属振動板２の下方からヒータで加熱して
はんだ層４１を溶融させ、接合する方法であった。

接合面にフラックスを塗布するのは次の理由による。圧
電素子１のキュリー点は３１５℃〜３４０℃と比較的低
いため、はんだ層４１には上記キユリー点以下の温度で
溶融する低融点の共晶はんだ合金を用いる必要がある。

低融点はんだを接合面全体に行き渡らせ、はんだ層４１
をできるだけ薄くし、かつ、ボイド（空隙）４２を生じ
ないようにするためには、はんだの濡れ性を向上させる
フラックスの使用が不可欠と考えられたからである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、フラックスを使用すると接合後のフラッ
クスの除去が問題になる。

はんだ接合後には接合面の周辺に溢れたフラックスが固
着し、微細なインク通路を埋めてしまう。

また、フラックスには、例えば塩化アンモニウム、塩化
亜鉛、フッ化水素酸等の無機系塩類・酸類といった腐食
性のものが多く含有されているため、フラックスが残っ
てしまうと接合部に腐食が起こり、接合強度を損ってし
まう。

このフラックスを除去するため、はんだ接合された部品
を加熱し溶剤で洗い流すという工程を何度も繰り返す必
要があった。

また、フラックスを用いても低融点はんだが接合面の全
面に薄く均一に行き渡らないこともあり、圧電素子１と
金属振動板２との密着性に対する信頼度が必ずしも十分
とはいえないという問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、その目的とするところは、接合後の除去処置が面
倒なフラックスを用いることなく、圧電素子と金属板と
の信頼性の高い金属ろう材による接合を可能とするイン
クジェット印字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］ 上記の目的を達成するため、本発明では、金属板と圧電
素子とを接合した構造を有するインクジェット印字ヘッ
ドの製造方法において、金属薄膜が蒸着された圧電素子
と金属板との間にろう材層を介在させて積層密着し、そ
の積層物に熱及び超音波振動を加えることにより前記ろ
う材層を溶融し金属板と圧電素子とを接合するようにし
たことを特徴とするインクジェット印字ヘッドの製造方
法が提供される。

［作用］ 上記の方法によれば、ろう材層を有する積層物に超音波
振動を加えることにより、金属板へのキャビテーション
作用によって金属板表面の酸化皮膜を物理的に破壊する
ため、ろう材は金属板表面に均一に拡散する。また、同
時に超音波振動によって、ろう材中の気泡が脱泡されろ
う材中にボイドが生じることを防ぐ。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図はインクジェット印字ヘッドの圧電素子積層物及
び接合装置を示す断面図である。

予め分極処理が施されたセラミック系の圧電素子１１の
表面には、スパッタリングにより金属蒸着膜１３が形成
されている。蒸着する金属にはクロム、ニッケル、スズ
などが用いられる。一方、金属振動板１２の圧電素子１
１との接合面には、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金から成
るろう材層１４が形成されている。上記合金は、通常の
はんだにＺｎ及びｓｂを加えて４元系合金としたもので
、本実施例では、旭硝子社製の商品名セラソルザを用い
た。このセラソルザは、濡れ性が良いという特性を有し
ており、フラックスを用いずに使用することができるも
のである。

これら圧電素子１１．金属蒸着膜１３．ろう材層１４．
及び金属振動板１２から構成される圧電素子積層物１０
を接合する接合方法について説明する。超音波振動発生
装置付ホットプレート１５には、ヒータ１５ａが設けら
れるとともに超音波振動発生部１６が接続されており、
該発生部１６は超音波振動発振器１７に接続されている
。このホットプレート１５上に積層物１０を設置させ、
さらにその上に加圧装置１８を載置する。この加圧装置
１８は、分極された圧電素子１１を破壊しない程度の圧
力が加えられるように設定されている。また、ホットプ
レート１５の加熱温度は、圧電素子のキュリー点３１５
℃〜３４０℃より低く、Ｐｂ−５ｎ−Ｚｎ−８ｂ合金（
セラソルザ）の溶融温度１７０℃〜２４０℃（４元素の
成分比により異なる）よりも高い温度に設定されている
。

次に、本実施例における作用を説明する。上記の超音波
振動発生装置付ホットプレート１５上に、ろう材層１４
を予め介在させた圧電素子積層物１０を設置し、さらに
その上に加圧装置１８を載置する。すると、積層物１０
にホットプレート１５からの熱が伝わり、ろう材層１４
は加熱溶融される。他方、金属振動板１２及び金属蒸着
膜１３の接合面には、ホットプレート１５からの超音波
振動が与えられ、接合面表面の酸化皮膜が物理的に破壊
される現象が生じる。溶融されたろう材ｐｂ−Ｓｎ−Ｚ
ｎ−８ｂ合金はその特性である濡れ性の良さ、接合面の
酸化皮膜が破壊され除去されたこと、及び超音波振動が
ろう材にも伝わり拡散作用が生じることという３つの要
因により、接合面全体に充分に拡散し、かつ冷却後強力
な接合力を呈するよう接合面内部の金属分子間に作用す
る。

また、ろう材層１４内に発生しがちな気泡は、ろう材層
１４に伝達される超音波振動の脱泡作用により、接合部
外部へ除去されるのでボイドも生じない。従って、フラ
ックスを用いることなく圧電素子１１と金属振動板１２
とを強力に接合することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、フラックスを用いることなく圧電素子と金属板との信
頼性の高い金属ろう材による接合が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット印字ヘッドの圧電素子
積層物及び接合装置を示す断面図、第２図は従来のはん
だ接合方法を示す断面図である。 図中、１０は圧電素子積層物、１１は圧電素子、１２は
金属振動板、１３は金属蒸着膜、１４はろう材層、１５
は超音波振動発生装置付ホットプレート、１５ａはヒー
タ、１６は超音波振動発生部、１７は超音波発振器であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属板と圧電素子とを接合した構造を有するインク
   ジェット印字ヘッドの製造方法において、金属薄膜が蒸
   着された圧電素子と金属板との間にろう材層を介在させ
   て積層密着し、 その積層物に熱及び超音波振動を加えることにより前記
   ろう材層を溶融し、金属板と圧電素子とを接合するよう
   にしたことを特徴とするインクジェット印字ヘッドの製
   造方法。 ２、前記ろう材層はＰｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金から成
   る請求項１記載のインクジェット印字ヘッドの製造方法
   。