JPH07299909A - 記録ヘッド用基体 - Google Patents

記録ヘッド用基体

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JPH07299909A
JPH07299909A JP6094743A JP9474394A JPH07299909A JP H07299909 A JPH07299909 A JP H07299909A JP 6094743 A JP6094743 A JP 6094743A JP 9474394 A JP9474394 A JP 9474394A JP H07299909 A JPH07299909 A JP H07299909A
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JP
Japan
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film
substrate
recording head
recording
anodic oxidation
Prior art date
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Pending
Application number
JP6094743A
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English (en)
Inventor
Seiichi Tamura
清一 田村
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱伝導効率が高く、消費電力が少なく、かつ
電極配線のヒロックによるリークを防止する記録ヘッド
用基体を提供する。 【構成】 電力熱交換素子周囲の支持基体の少なくとも
一部がアモルファスな酸化膜で該酸化膜が陽極酸化によ
って作成されたシリコン酸化膜であることを特徴とする
記録ヘッド用基体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気記録熱交換素子と記
録用機能素子を基板上に形成した記録ヘッド用基体、お
よびこの記録ヘッド用基体を採用した記録ヘッドの構造
に関し、特に複写機、ファクシミリ、ワードプロセッ
サ、出力用プリンタ等に用いられるインクジェット記録
装置に採用される記録ヘッド用基体に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録法(液体噴射記録
法)は、記録時における騒音の発生が小さく、高速記録
が可能であり、しかも所謂普通紙に定着という特別な処
理を必要とせずに記録を行える点において近年注目を集
め、種々の分野で使用される記録ヘッドに採用されてい
る。
【0003】その中で、例えば特開昭54−51837
号公報、ドイツ公開(DOLS)第2843064号公
報に記載されている液体噴射記録法は、熱エネルギーの
作用を受けた液体が急峻な体積の増大を伴う状態変化を
起こし、該状態変化に基づく作用力によって、記録ヘッ
ド先端部のオリフィスより液体が吐出されて、飛翔液滴
が形成され、該液滴が被記録部材に付着し、記録が行わ
れるという特徴を有している。
【0004】そして、熱エネルギーを発生するための電
気熱変換体は図1に示すように一対の電極と、これら電
極に接続し、これらの電極間に発熱する領域を有する発
熱抵抗層とを具備している。又、これら発熱発生部上及
び少なくとも記録ヘッド内の液体が流れる領域下に設け
られた電極上には保護膜及び液体の状態変化によって生
ずる発泡による衝撃を防止するための対キャビテーショ
ン膜が設けられている。この保護膜は、これら電極及び
熱発生部を形成している発熱抵抗層をそれらの上部にあ
る液体から化学的、物理的に保護すると共に、液体を通
じて起こる前記電極間のリーフを防止し、発熱層の酸
化、インクによる腐食を防ぐために設けられている。
【0005】従来、記録ヘッドの構成は、単結晶シリコ
ン基板上に電気熱変換素子アレイ、駆動回路であるトラ
ンジスタアレイを形成しており、その層構造は図1に示
すように厚さ600〜700μmのSi基板上に蓄熱層
であるところのPSGあるいはP−SiOあるいはP−
SiNが厚さ0.5〜2.0μmに成膜され及び層間膜
であるところのP−SiO及びP−SiNが厚さ0.5
〜1.0μmに成膜されたのち、発熱層及び配線電極が
成膜される。
【0006】該記録方式のヘッド構造に於いて低電力で
安定に、かつ高速で液体を発泡させるためには、(1)
駆動周波数を高くする(2)発泡形状をだ円状から真円
状へと近づける(3)液体へ伝達する熱エネルギーの割
合を高めることが必須であり、該記録ヘッド構造の改良
が進められている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例に於いては、高速にて該記録用液体を吐出するため
には、それぞれ次の様な問題点があった。すなわち、 (1)駆動周波数を高めることによって、発熱抵抗層に
対する負荷が増大し、該発熱抵抗層の寿命の短命化が起
こる。
【0008】(2)発泡形状を真円形へと近づけるため
には、発熱抵抗層の形状をより正方形へと近づける必要
がある。同材質の発熱抵抗層を用い、設計上の制約とし
て発熱抵抗層の抵抗値を等しくしなければならない場
合、該発熱抵抗層の膜厚を薄くして、シート抵抗値(ρ
s)を上げなければならない。
【0009】(3)該記録用液体への熱伝達効率を上げ
るためには、発熱抵抗層上をおおっている保護膜及び対
キャビテーション膜を薄くする方法がある。しかしなが
ら、前者は、電極配線のヒロックによる電極間リークあ
るいは、電極−該記録用液体間のリークによる腐食、あ
るいは保護膜の薄膜化に伴う発熱抵抗層の寿命の短化が
生じる。又、後者は、発泡衝撃による対キャビテーショ
ン膜の破壊が生じ、やはり安定な発泡が不可能となって
しまう。
【0010】以上述べた問題点に於いて、(1)及び
(2)は発熱抵抗層の改質によって解決を計る事が可能
であり、既にHfB2 ,TaN膜等の耐久性が高い発熱
抵抗層が見出されている。
【0011】本発明の目的は、問題点(3)を解決する
ため、熱伝導効率が高く、消費電力の少ない記録ヘッド
用基体及び記録ヘッドの製造方法及び構造を提供するこ
とである。又、本発明の別の目的は、電極配線のヒロッ
クによるリークを防ぐ記録ヘッドの製造方法及び構造を
提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、Si基
板への予分な熱伝達を少なくするため、発熱部下部のS
i基板を陽極酸化法によってアモルファスなSiO2
変えることで熱伝導率を下げ、発熱抵抗層上部への発熱
量を高めた。
【0013】又、同時に陽極酸化法を対キャビテーショ
ン膜であるTa膜に施すことで、Ta膜を酸化し、キャ
ビテーション膜を絶縁膜として電極配線のヒロックによ
るリーク発生を抑えることができた。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明について詳
細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるこ
とはなく、本発明目的が達成され得るものであればよ
い。
【0015】実施例1 図1(c)及び(e)は本発明により製造される記録ヘ
ッド用基板の模式的断面図であり、図4に示した従来の
方法により製造された記録ヘッド用基板と以下の点で異
なっている。すなわち、本実施例の特徴は、発熱抵抗層
下部の裏面Si基板1を陽極酸化法によりアモルファス
なSiO2 膜210へ変えていることである。
【0016】酸化するSi基板領域203はフォトリソ
グラフィー技術によりパターニングされており、駆動素
子等が作り込まれるSi基板領域は逆に温度上昇を防ぐ
ため放熱しやすいよう酸化されない。又、陽極酸化を行
う際は、基板表面全体がレジスト膜201によって覆わ
れており、トランジスタアレイ及び電気熱変換素子アレ
イに悪影響を与えない。上記陽極酸化法によって成膜さ
れるアモルファスなSiO2 膜210の熱伝導率はバル
ク−Siの150(W・m-1,k-1)から、約100分
の1の1.5(W・m-1,k-1)へと減少した。これに
より、発熱抵抗層にて発した熱エネルギーはそのほとん
どが上層の保護膜105及び対キャビテーション膜10
6に対してのみ伝達され、該記録用液体を効率よく発泡
することが可能となった。
【0017】次に、本実施例の特徴である陽極酸化によ
るアモルファスSiO2 作成工程を以下に示す。
【0018】図1(a)及び(b)に示すように、前記
駆動用素子及び電気熱変換素子アレイをSi基板に作り
込んだ後、裏面に前記各素子作成時に成長させたシリコ
ン酸化膜202をフォトリソグラフィーによってパター
ニングし、陽極酸化によりアモルファスSiO2 領域と
なる部分のSiO2 膜を除去する。前記各素子領域が作
り込まれた裏面をレジスト及び治具で保護した後、例え
ば硫酸あるいはショウ酸のような酸性の電界液中におい
て陽極酸化を行うと、前記パターニング工程で露出した
発熱層下部のSiのみを選択的にアモルファスSiO2
210とする事ができる。このとき、図1(d)に示す
ようにウェハー及び各チップの強度が低下しない状態に
予め陽極酸化する部分を数100μmエッチングしてお
いてから、上記工程を図1(e)のように行ってもよ
い。なお、エッチング液としては、TMAH(テトラメ
チルアンモニウムハイドロオキサイド)22%溶液ある
いはKOH溶液を用いてもよい。又、上記裏面エッチン
グ時のマスクとしてLP−SiNxを用いてもよい。
【0019】実施例2 図2−bはもっとも良く本実施例を表す図である。
【0020】本実施例に於いては、実施例1で示した方
法で裏面にパターニングを行い陽極酸化を、対キャビテ
ーション膜であるところのTa膜106を成膜してから
行っている。Ta膜106は陽極酸化によってほぼ化学
量論比に近い安定なTa2 5 膜107となり、完全な
絶縁膜となる。
【0021】上記Ta25 膜107を作製する事によ
り、配線電極104のヒロックによるTa膜を介しての
リークによる不良が減少する。さらに、保護膜105を
さらに薄膜化する事が可能となるため、成膜時のスルー
プットを上げ、又、既記録用インクへの熱伝達効率をア
ップさせることが可能となる。
【0022】本実施例2は実施例1で述べた裏面アモル
ファスSiO2 膜210の形成と同時にTa25 膜1
07を形成できるため、工程を増やすことなく配線電極
104のヒロックによるリーク及び保護膜105の薄膜
化を行うことができ、ウェハーイールドのアップ及び該
記録液体の発泡効率のアップが可能となる。
【0023】実施例3 図3(a)はもっとも良く本実施例3を表す図である。
【0024】図3(b)から図3(c)に工程を示す。
図3(b)に示すように、発熱抵抗層103及び配線電
極104を成膜、フォトリソグラフィーにより所定の形
状へパターニングした後実施例1及び2に示した様に基
板下部211を陽極酸化するとき、図3(c)に示すよ
うに発熱抵抗層103及び配線電極104も同時に陽極
酸化されるため、たとえば、発熱抵抗層103にTa
N、配線電極104にAlといった材料を用いた場合、
それぞれTaN→Ta25 ,Al→Al23と導伝
性から絶縁性の材料212,213に変化する。もちろ
ん発熱抵抗層103及び配線電極104あある抵抗値か
ら表面の陽極酸化により抵抗値は上昇してしまうので、
陽極酸化される量を見積って膜厚を厚くする必要があ
る。
【0025】上記工程の後、保護膜105をP−CVD
法などで成膜するのであるが、上述した工程において配
線電極104上のAl23 膜213によって保護膜1
05成膜時に発生する熱ストレスによる配線電極104
のヒロックを防止することができる。さらに、保護膜1
05は配線電極104のヒロックが生じないため、薄膜
化が可能であり、該記録用インクに対する熱伝達効率を
向上させることができる。
【0026】さらに本実施例3は、レジストワークなど
の工程が不要であるため、実施例1及び2にも簡単に適
用が可能である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱抵抗層下部領域をSi基板の陽極酸化法によって作
成したアモルファスSiO2 膜にすることによって、発
熱抵抗層下部の熱伝達率をウェハーの強度を保ちながら
約100分の1にまで減少させ、発熱抵抗層上部の記録
用インクのみ熱伝達を行うことが可能となった。すなわ
ち、発熱抵抗層に対し同一の印加電力を加える際により
効率的に発泡を生じさせることで吐出スピードのアップ
を計ることができた。
【0028】上記効果に加えて、対キャビテーション膜
であるところのTa膜を成膜したのち、裏面Si陽極酸
化と同時にTa膜をTa25 膜へと絶縁膜化するこ
と、及びAl配線及び発熱抵抗層を陽極酸化することも
配線電極のヒロックにより生ずるリークを防ぎ、リーク
消失に伴う保護膜薄膜化を計ることができた。
【0029】上記保護膜薄膜化により、さらに熱効率ア
ップを実現でき、発熱抵抗層の高抵抗化すなわち薄膜化
による高速吐出が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)(b)(c)(d)(e)は本発明
による記録用ヘッドの製造方法の一例を説明するための
模式的断面図。
【図2】図2(a)(b)は本発明による記録用ヘッド
の製造方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図3】図3(a)(b)(c)は本発明による記録用
ヘッドの製造方法の一例を説明するための模式的断面
図。
【図4】従来の方法により製造される記録ヘッド用基体
の模式的断面図。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 N型コレクタ埋込領域 3 P型アイソレーション埋込領域 4 N型エピタキシャル領域 5 P型ベース領域 6 P型アイソレーション領域 7 N型コレクタ領域 8 高濃度P型ベース領域 9 高濃度P型アイソレーション領域 10 高濃度N型エミッタ領域 11 高濃度N型コレクタ領域 12 コレクタ・ベース共通電極 13 エミッタ電極 14 アイソレーション電極 100 記録ヘッド 101 蓄熱層 102 層間膜 103 発熱抵抗層 104 配線電極 105 保護膜 106 Ta膜 107 Ta25 膜 110 発熱部 201 表面保護レジスト 202 裏面熱酸化膜 203 裏面熱酸化膜開口部 210 アモルファスSiO2 膜 211 基板Siエッチング領域 212 配線上多孔質Al23 213 発熱抵抗膜上多孔質Ta25

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の電気熱交換素子と該各電気熱交換
    素子をそれぞれ駆動する駆動用素子と該各駆動用素子と
    前記各電気熱交換素子とをそれぞれ接続する複数の配線
    電極とを有する記録ヘッド用基体に於いて、前記電気熱
    交換素子周囲の支持基体の少なくとも一部がアモルファ
    スな酸化膜であることを特徴とする記録ヘッド用基体。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された支持基体がシリコ
    ンを主材料とすることを特徴とする記録ヘッド用基体。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載されたアモルファスな酸
    化膜が陽極酸化によって作成されたシリコン酸化膜であ
    ることを特徴とする記録ヘッド用基体。
  4. 【請求項4】 複数の電気熱交換素子と該各電気熱交換
    素子をそれぞれ駆動する駆動用素子と該各駆動用素子と
    前記各電気熱交換素子とをそれぞれ接続する複数の配線
    電極と記録用液体の発泡に伴う衝撃及び腐食作用から前
    記各素子を保護する対キャビテーション膜を有する記録
    ヘッド用基体に於いて、前記電気熱交換素子周囲の支持
    基体の少なくとも一部がアモルファスな酸化膜であり、
    かつ前記対キャビテーション膜が絶縁物であるTa2
    5 膜であることを特徴とする記録ヘッド用基体。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載された支持基体がシリコ
    ンを主材料とすることを特徴とする記録ヘッド用基体。
  6. 【請求項6】 請求項4に記載されたアモルファスな酸
    化膜が陽極酸化によって作成されたシリコン酸化膜であ
    ることを特徴とする記録ヘッド用基体。
  7. 【請求項7】 請求項4に記載された絶縁物であるTa
    25 膜がTa膜の陽極酸化によって作成されたことを
    特徴とする記録ヘッド用基体。
  8. 【請求項8】 請求項4または7に記載された絶縁物で
    あるTa25 膜は請求項4または6に記載されたアモ
    ルファスなシリコン酸化膜と陽極酸化によって同時に作
    成されたことを特徴とする記録ヘッド用基体。
JP6094743A 1994-05-09 1994-05-09 記録ヘッド用基体 Pending JPH07299909A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020123748A (ja) * 2017-11-22 2020-08-13 株式会社村田製作所 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020123748A (ja) * 2017-11-22 2020-08-13 株式会社村田製作所 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法
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