Search

JP-2026077927-A - 基板接合体および液体吐出ヘッド

JP2026077927AJP 2026077927 AJP2026077927 AJP 2026077927AJP-2026077927-A

Abstract

【課題】 基板の強度を確保しながらも基板の大型化を抑制できる基板接合体を提供すること。 【解決手段】 基板接合体１４は、第１の流路８ａおよび第２の流路８ｂを有する第１の基板１と、第１の基板１と接着剤３を介して接合されている第２の基板２と、を有する。第１の基板１は、第１の流路８ａと連通している凹部１２をさらに有する。第１の基板１と直交する方向から見たときに、凹部１２は、第１の流路８ａと第２の流路８ｂとの間の領域１７に第１の流路８ａから第２の流路８ｂに向かって形成されており、凹部１２には、接着剤３が収容されている。 【選択図】 図２

Inventors

  • 笹木 弘司
  • 平本 篤司

Assignees

  • キヤノン株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260305

Claims (10)

  1. 第１の流路および該第１の流路に隣接して形成されている第２の流路を有する第１の基板と、 前記第１の基板と接着剤を介して接合されている第２の基板と、 を有する基板接合体において、 前記第１の基板は、前記第１の流路と連通している凹部をさらに有し、 前記第１の基板と直交する方向から見たときに、前記凹部は、前記第１の流路と前記第２の流路との間の領域に前記第１の流路から前記第２の流路に向かって形成されており、 前記凹部には、前記接着剤が収容されていることを特徴とする基板接合体。
  2. 前記凹部は、前記第１の流路にのみ連通している請求項１に記載の基板接合体。
  3. 前記凹部は、前記第１の流路および前記第２の流路と連通している請求項１に記載の基板接合体。
  4. 前記凹部の前記第１の基板の主面からの深さは、該第１の基板の厚さの０．５倍以上０．９倍以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の基板接合体。
  5. 前記第２の基板は、前記第２の流路と連通している第２の凹部をさらに有し、 前記第１の基板と直交する方向から見たときに、前記第２の凹部は、前記第１の流路と前記第２の流路との間の領域に前記第２の流路から前記第１の流路に向かって形成されており、 前記第２の凹部には、前記接着剤が収容されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の基板接合体。
  6. 前記凹部および前記第２の凹部は、前記第１の流路と前記第２の流路との間の領域の中心線を対象軸にして線対称に形成されている請求項５に記載の基板接合体。
  7. 前記第１の凹部および前記第２の凹部は、前記第１の流路と前記第２の流路との間の領域の中心線を超えて形成されている請求項５または６に記載の基板接合体。
  8. 前記凹部の幅は、前記第２の流路に向かって小さくなっている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の基板接合体。
  9. 前記第２の凹部の幅は、前記第１の流路に向かって小さくなっている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の基板接合体。
  10. 液体を吐出する吐出口と、 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の基板接合体と、 を有する液体吐出ヘッドにおいて、 前記第１の流路は、前記吐出口に液体を供給する流路である供給流路であり、 前記第２の流路は、前記吐出口から吐出されなかった液体を回収する回収流路であることを特徴とする液体吐出ヘッド。

Description

本発明は、基板接合体およびその基板接合体を用いた液体吐出ヘッドに関する。 シリコン等を微細加工した構造体は、ＭＥＭＳ分野や電気機械の機能デバイスに幅広く用いられている。その一例として、液体を吐出する液体吐出ヘッドが挙げられる。その使用例としては、吐出液滴を被記録媒体に着弾させて記録を行う液体吐出記録方式の液体吐出ヘッドがある。液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために利用するエネルギーを発生させるエネルギー発生素子が設けられた基板と、基板に設けられた液体の供給口から供給されたインクを吐出する吐出口を備えている。 液体吐出ヘッドの製造方法の一例として、複数の基板を接着剤により接合することで形成する方法が挙げられる。この場合、液体吐出ヘッドは、複数の基板が接合された基板接合体を有することになる。複数の基板の接合は、接着剤を塗布した状態で基板どうしを押圧することで行う。この押圧により、接着剤が接合面からはみ出て、例えば流路に侵入してしまうことがある。接着剤が流路に侵入すると、流路が接着剤により埋まり、液体吐出ヘッドの記録品位に影響が及ぶことがある。 そこで、特許文献１は、複数の基板を接合する際に生じる、吐出口や流路への接着剤のはみ出しを抑え、インク目詰まりに対する信頼性や吐出特性を向上させた液体吐出ヘッドを提案している。この液体吐出ヘッドでは、複数の基板の接合面に、接合により押し出された接着剤が進入可能な接着剤進入領域（以下、接着剤の逃げ溝、または単に逃げ溝と称する）が設けられている。これにより、基板の接合により押し出された接着剤は逃げ溝に入り込むため、接着剤の流路等へのはみ出しが抑制される。 特開２００１－１６２８０２号公報 液体吐出ヘッドを示す斜視図。第１の基板および第２の基板を示す概略図。第２の実施形態における第１の基板および第２の基板を示す概略図。その他の実施形態における第１の基板を示す概略図。その他の実施形態における第１の基板を示す概略図。その他の実施形態における第１の基板を示す概略図。従来例を示す概略模式図である。 （第１の実施形態） 図１は、本発明の第１の実施形態における液体吐出ヘッド１５の構成例を示す概略図である。図１において、第１の基板１と第２の基板２が接着剤３を介して接合された形態である。図１（ａ）は、液体吐出ヘッド１５の上面図である。図１（ｂ）は、第２の基板２の接合面側の上面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）（ｂ）のＡ―Ａ’断面の断面図である。図１（ｃ）において、第１の基板１の表面にはエネルギー発生素子５、特には液体を吐出するための電気熱変換素子や圧電素子を有し、また吐出エネルギー発生素子を駆動させるための配線など（不図示）を含むことができる。エネルギー発生素子５は吐出口４の位置に対応するように第１の基板１に形成されている。第１の基板１には、吐出口形成部材６と電極７が形成されている。 液体は第２の基板２、第１の基板１に形成された第１の流路８ａを通り、エネルギー発生素子５で吐出エネルギーを付与され、吐出口４より吐出される。吐出口４から吐出されなかった液体は、第２の流路８ｂから回収される。したがって、第１の流路８ａは吐出口に液体を供給するための供給流路、第２の流路８ｂは吐出口から液体を回収する回収流路として機能する。第２の流路８ｂは、第１の流路８ａに隣接して形成されている流路である。 第１、第２の基板の材料にはシリコンが好適だが、その他、炭化シリコン、窒化シリコン、石英ガラスやホウケイ酸ガラスなどの各種ガラス、アルミナ、ガリウム砒素などの各種セラミック、樹脂を用いてもよい。 基板を貫通する第１の流路８ａ、第２の流路８ｂの形成方法としては、ドライエッチング、ウェットエッチング、レーザー加工などが挙げられる。また、流路の断面方向の高さを調節するため、バックグラインドやＣＭＰによる研磨により部材を薄化することもできる。 接着剤３としては、基板に対して密着性が高い材料が好適に用いられる。また、気泡などの混入が少なく、塗布性の高い材料が好ましく、接着剤３の厚さを薄くしやすい低粘度な材料が好ましい。接着剤３の材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、およびウレタン樹脂からなる群より選択されるいずれかの樹脂を含むことが好ましい。 接着剤３の硬化方式としては、熱硬化方式、および紫外線遅延硬化方式が挙げられる。なお、基板のいずれかに紫外線透過性がある場合は、紫外線硬化方式も使用できる。第１の基板１と第２の基板２の接合は、接合装置内で所定の温度まで基板を加温した後、所定の時間及び圧力で加圧することで行う。これらの接合パラメータは接着材料に応じて適切に設定される。また、接合部への気泡の混入を抑制することから真空中で接合することが好適である。また、基板接合体は、接合後、さらに加温することで十分に硬化を促進させることが好ましい。第１の基板１上に吐出口形成部材６を形成する工程は基板接合の前であっても後ろであってもよい。 図２（ａ）は、第１の基板１の吐出口４と反対側の面である接合面の平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ－Ｂ’の断面図である。図２（ｃ）は図２（ａ）のＣ－Ｃ’断面の断面図である、図２（ｄ）は、第２の基板２の接合面と反対側の平面図である。図２（ｅ）は、図２（ｄ）のＤ－Ｄ’断面の断面図である。図２（ｆ）は、図２（ａ）の点線内の拡大図である。図２（ｇ）は、第１の基板１と第２の基板２が接着剤３を介して接合した後の図２（ａ）のＢ－Ｂ’断面の断面図である。図２（ｈ）は、第１の基板１と第２の基板２が接着剤３を介して接合した後の図２（ａ）のＣ－Ｃ’断面の断面図である。 本発明においては、第１の基板と直交する方向から見たときに（図２（ａ）に示す平面図を見たときに）、第１の流路８ａから第２の流路８ｂに向かって凹部（接着剤の逃げ溝）１２が形成されていることを特徴とする。凹部１２は、接着剤の逃げ溝として機能する。凹部１２が形成されている領域は、第１の流路８ａと第２の流路８ｂとの間の領域１７である。このような構成にすることで、第１の流路８ａと第２の流路８ｂとの間には、凹部１２がまったく形成されていない領域１６が存在することとなる。領域１６には凹部が形成されていないため領域１６の剛性は高く、その結果、領域１６の部分により第１の基板１に必要な強度を確保することができる。よって、基板を強度確保のために大型化しなくても済むため、本発明により、基板の大型化を抑制しながらも基板の強度を確保することができる。 図７に示したような一般的な逃げ溝は、流路（第１の流路８ａ、第２の流路８ｂ）とは連通せず、独立して形成されている。この場合には、逃げ溝内の接着剤に気泡が入り込んだ状態で基板が加熱されると、接着剤内の気泡が膨張し、接着信頼性が低下する恐れがある。一方、本発明によれば、凹部が流路（第１の流路８ａ、第２の流路８ｂ）と一部連通する構成とすることで、接着剤内に気泡が入り込んだとしても、流路内に気泡を逃がすことができる。これにより、接着信頼性の低下も抑制することができる。 第１の基板１と第２の基板２とを接合する前は、凹部１２を介して第１の流路８ａと第２の流路８ｂと互いに連通している。しかしながら、第１の流路８ａと第２の流路８ｂとの内部を液体が流動する際は、液体が第１の流路８ａから凹部１２を通って第２の流路８ｂに流れないようにすることが好ましい。仮に第１の流路８ａから凹部１２を通って第２の流路８ｂに液体が流れてしまうと、例えば、予め想定していた流量とは異なる流量が流路を流動することにより不具合が生じることがある。そこで、第１の基板１と第２の基板２との接合後においては、第１の流路８ａと第２の流路８ｂとは連通しないほうが好ましい。そのため、本実施形態においては、図２（ｈ）に示すように、基板の接合後には、凹部１２が接着剤により埋められることが好ましい。これにより、第１の流路８ａと第２の流路８ｂはそれぞれ独立するようになる。 凹部１２は、第１の流路８ａと第２の流路８ｂとの間の領域１７内であって、第１の流路８ａから第２の流路８ｂに向かって形成されているものであれば、その配置場所や配置数は問わない。第１の流路８ａ、第２の流路８ｂに余分の接着剤が流動しないような適切な数を配置すればよい。 凹部１２は、第１の流路８ａや第２の流路８ｂを加工する際に同時に加工してもよいし、別途加工しても構わない。また、凹部１２の配置数は問わない。基板の接合に使用する接着剤３の量を勘案し、適宜調整することが好ましい。 （第２の実施形態） 第２の実施形態について説明する。ただし、第１の実施形態と同様の箇所については同一の符号を付し、説明は省略する。図３（ａ）は、第１の基板１の吐出口４と反対側の面である接合面の平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＥ－Ｅ’の断面図である。図３（ｃ）は図３（ａ）のＦ－Ｆ’断面の断面図である、図３（ｄ）は、第２の基板２の接合面と反対側の平面図である。図３（ｅ）は、図３（ｄ）のＧ－Ｇ’断面の断面図である。図３（ｆ）は、図３（ａ）の点線内の拡大図である。図３（ｇ）は、第１の基板１と第２の基板２が接着剤３を介して接合した後の図３（ａ）のＥ－Ｅ’断面の断面図である。図３（ｈ）は、第１の基板１と第２の基板２が接着剤３を介して接合した後の図３（ａ）のＦ－Ｆ’断面の断面図である。 本実施形態は、片方の流路（図では第１の流路８ａ）にのみ凹部１２が連通することを特徴とする。第１の実施形態においては、凹部１２が第１の流路８ａと第２の流路８ｂの両方の流路と連通している構成となっていた。そのため、第１の流路８ａと第２の流路８ｂとを独立した流路とするためには、接着剤により凹部１２を塞ぐ必要があった。しかしながら、本実施形態においては、第１の流路８ａにのみ凹部１２が連通しているため、最初から第１の流路８ａと第２の流路８ｂはそれぞれ独立して形成されていることになる。このため、接着剤３により凹部１２を塞ぐ必要がなくなり、歩留まりの向上につながる。 上述したように、第１の実施形態においては、第１の流路８ａと第２の流路８ｂとを互いに独立させるために、凹部１２を接着剤３により塞ぐ必要があった。そのため、凹部１２が接着剤３で埋まりやすいように、凹部１２の深さは浅くする必要があった。ここで、凹部１２の深さとは、第１の基板１の接着剤が塗布される面（主面）１８（図３（ｃ））からの深さのことをいう。一方、本実施形態においては、予め第１の流路８ａと第２の流路８ｂは独立しているため、凹部１２を接着剤で塞ぐ必要がない。それため、凹部１２を深く形成することができる。 凹部１２の深さは、深くなるほど接着剤３の収容体積は大きくなり、はみ出した接着剤をより多く収容することができる。しかしながら、凹部１２を深く形成しすぎると、基板の強度が低下してしまう恐れがある。そのため、凹部１２の深さは、第１の基板１の厚さ（Ｚ方向の長さ）の０．５倍以上０．９倍以下が好ましい。これにより、接着剤３の収容量を大きくしながらも、基板の強度の低下も抑制することができる。 （その他の実施形態） その他の実施形態について説明する。上述の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。図４ないし図６は、図２（ｆ）に対応する図面を示す図であり、凹部が第２の流路８ｂにも形成されている形態を示している。第２の流路８に形成されている凹部（第２の凹部）は凹部１２’と表記する。図４は、第１の流路８ａに形成されている凹部１２と第２の流路８ｂに形成されている凹部１２’が、それぞれ対象に形成されている例を示す。図４では、領域１７の中心線を対象軸にして、凹部１２と凹部１２´は線対称である。凹部１２および凹部１２’が線対称に形成されていることにより、余分な接着剤がある一部分に偏って凹部に収容されることを