JP4051228B2 - Recording head manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリやビデオプリンタ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマルヘッドやインクジェットヘッド等の記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ファクシミリやビデオプリンタ等のプリンタ機構として組み込まれる記録デバイスとして、サーマルヘッドやインクジェットヘッド等の記録ヘッドが用いられている。
【0003】
かかる従来の記録ヘッドとしては、図8に示すようなサーマルヘッドが知られており、かかるサーマルヘッドは、酸化珪素からなる絶縁層12が被着されている長尺状を成すシリコン基板11の上面に、その長辺に沿って多数の発熱抵抗体13を配列するとともに、これら各発熱抵抗体13に一対の電極を被着した構造を有しており、例えばインクリボンを用いて印画を行う場合、インクリボンと記録紙を重ね合わせた状態でプラテンローラ等で発熱抵抗体13上に搬送しながら、発熱抵抗体13を外部からの印画信号に基づいて個々に選択的に発熱させるととともに、該発熱した熱を発熱抵抗体13上のインクリボンに伝導させてインクリボンのインクを加熱・溶融させ、これを記録紙に押圧・転写させることによってサーマルヘッドとして機能する。
【0004】
このようなサーマルヘッドは、1枚の単結晶シリコンウエハから複数個のサーマルヘッドを得る“複数個取り”による手法が採用されており、かかる“複数個取り”による製造方法は、まず、
長尺状を成す複数の区画に区分される単結晶シリコンウエハの上面に酸化珪素からなる絶縁層を熱酸化法により形成し、
次に、前記各区画上に、その長辺に沿って多数の発熱抵抗体を取着・配列するとともに、該発熱抵抗体に電気的に接続される図示しない電極等を被着させ、
最後に、前記単結晶シリコンウエハをダイヤモンドブレード等を用いてダイシングすることにより各区画に分断する
ことによって複数のサーマルヘッドが同時に得られる。
【0005】
尚、上述のサーマルヘッドにおいては、シリコン基板の幅をできるだけ小さくするため、あるいは、記録動作時、発熱抵抗体の熱によって溶融したインクリボンのインクを良好に記録紙に転写させるため、前記発熱抵抗体13をシリコン基板11の長辺に対してできるだけ近づけて配置させるようにしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のサーマルヘッドを製造する際に使用される単結晶シリコンウエハは比較的脆い性質を有していることから、単結晶シリコンウエハを各区画毎に分断する際、ダイヤモンドブレード等によって単結晶シリコンウエハに印加される押圧力により、得られるサーマルヘッドの角にチッピングが生じることがある。それ故、かかるチッピングがシリコン基板11の長辺近傍に配列される発熱抵抗体13に到達し、発熱抵抗体13の一部が欠けて印画不良を起こしてしまい、サーマルヘッドの歩留まり低下を招く欠点を有していた。
【0007】
また、上述した従来のサーマルヘッドの製造方法に使用される単結晶シリコンウエハは、その上面に形成された絶縁層12を構成する酸化珪素と線膨張係数が大きく異なることから、単結晶シリコンウエハ上面に絶縁層12を形成する際に印加された熱によって、単結晶シリコンウエハ内部には大きな熱応力が蓄積された状態にある。このため、単結晶シリコンウエハを長尺状に分断すると、単結晶シリコンウエハ内部に蓄積された熱応力が一度に多量に開放され、単結晶シリコンウエハより分断して得られるサーマルヘッドが弓状に湾曲してしまい、かかるサーマルヘッドを用いて記録紙に形成された画像に歪みを生じる欠点を有していた。
【0008】
本発明は、上記欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は、歩留まりが高く、しかも記録紙に鮮明な印画を形成することができる記録ヘッドを得ることが可能な記録ヘッドの製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る記録ヘッドの製造方法は、複数の長尺状を成す区画に区分されている単結晶シリコンウエハの上面に絶縁層を形成する工程と、前記各区画の長辺に沿って多数の発熱抵抗体を薄膜形成技術によって直線状に取着・配列させる工程と、前記隣接する区画間の境界部に位置する絶縁層にエッチングにより溝を形成し、該溝の底面にシリコンを露出させるとともに、該溝の底面と側面との間に形成される角部を曲面状とする工程と、前記単結晶シリコンウエハを溝の底面でダイシングすることにより各区画に分断して複数の記録ヘッドを得る工程と、を含むことを特徴とする。
【0010】
本製造方法において前記長尺状を成す区画は、その長辺が前記単結晶シリコンウエハの<110>方向に対して略平行に配されているのが好ましい。本製造方法において前記絶縁層は、前記単結晶シリコンウエハの上面を熱酸化法により酸化して形成されているのが好ましい。本製造方法は、前記角部における曲率半径は5.0μm〜50.0μmに設定されるのが好ましい。
【0011】
本製造方法において少なくとも前記発熱抵抗体を被覆し且つ窒化珪素や酸化珪素からなる保護膜を、薄膜形成技術によって形成する工程と、前記保護膜における前記溝の位置する部位に凹部を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成する工程と、を更に含むのが好ましい。また、この製造方法において前記保護膜の凹部の幅は前記溝の幅より広く設定されるのが好ましい。
【0012】
本発明の記録ヘッドの製造方法によれば、長尺状を成す複数の区画に区分されている単結晶シリコンウエハの上面に絶縁層を形成するとともに、隣接する区画間の境界部に位置する絶縁層に溝を形成し、該溝の底面にシリコンを露出させるようにしたことから、単結晶シリコンウエハの内部に蓄積されている熱応力の一部が前記境界部より適度に開放されることとなり、分断時に一度に開放される単結晶シリコンウエハ内の熱応力の量を減少させることができる。従って、単結晶シリコンウエハをダイシングして得られる記録ヘッドの湾曲度合いを低減して、発熱抵抗体の配列の直線性を良好に保持することができ、記録紙に対して歪みの少ない良好な画像を記録する記録ヘッドを得ることが可能となる。
【0013】
しかもこの場合、熱応力の蓄積量が小さい溝の底面で単結晶シリコンウエハをダイシングするようにしたことから、得られる記録ヘッドの角にチッピングが生じ、発熱抵抗体が欠けてしまうといった不具合が有効に防止され、記録ヘッドの歩留まりを向上させることができる。
【0014】
また、本発明の記録ヘッドの製造方法によれば、隣接する区画間の境界部に溝を形成したことから、溝の底面と該溝近傍の絶縁層の上面との間に段差が存在することとなり、単結晶シリコンウエハをダイシングする際に、過度に大きな押圧力が単結晶シリコンウエハに印加される等して、万一、記録ヘッドにチッピングが発生したとしても、かかるチッピングが絶縁層の上面まで到達して発熱抵抗体に欠けが生じることはほとんどなく、記録ヘッドの歩留まりを更に高めることができる。
【0015】
更に、本発明の記録ヘッドの製造方法によれば、単結晶シリコンウエハ上面に形成される長尺状を成す複数の区画の長辺を、単結晶シリコンウエハの機械的強度が高い<110>方向に対して略平行となるように配することにより、単結晶シリコンウエハより得られる記録ヘッドにチッピングが生じる頻度が更に少なくなり、記録ヘッドの歩留まりが飛躍的に向上する上に、記録ヘッドに生じる反りの量が更に低減され、記録紙に形成される画像をより鮮明にすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の記録ヘッドの製造方法を用いて製作されたサーマルヘッドの平面図、図2は図1のサーマルヘッドの断面図であり、かかるサーマルヘッドは、シリコン基板1上に形成された絶縁層2の上面に、多数の発熱抵抗体3を配列させた構造を有している。
【0017】
前記シリコン基板1は、単結晶シリコンにより形成された後述の単結晶シリコンウエハ1aを分断して長尺状に形成されており、その上面の面方位が(100)面に、長辺が<110>方向に合致させてあり、上面に絶縁層2や多数の発熱抵抗体3、図示しない一対の電極等が形成され、これらを支持するための支持母材として機能する。
【0018】
また、前記シリコン基板1上に設けられる絶縁層2は、シリコン基板1を形成する単結晶シリコンと発熱抵抗体3等とを電気的に絶縁するとともに、その内部で発熱抵抗体3の発する熱の一部を蓄積して発熱抵抗体3の熱応答性を高めるためのものであり、酸化珪素を主成分とする無機質材料により1.0μm〜20.0μmの厚みに形成されている。
【0019】
このような絶縁層2の上面には、シリコン基板1の外縁に沿った領域に溝2aが環状に形成されており、その溝2aの底面にはシリコン基板1が露出した形となっている。
【0020】
更に、前記絶縁層2の上面に設けられる多数の発熱抵抗体3は、前記シリコン基板1の長辺に沿って、例えば300dpi(dot per inch)の密度で直線状に被着・配列されており、各々がTaSiO系、TiSiO系、TiCSiO系等の電気抵抗材料により形成されているため、両端に接続される一対の電極を介して所定の電力が印加されるとジュール発熱を起こし、記録紙に印画を形成するのに適した所定の温度に発熱する。
【0021】
かくして上述したサーマルヘッドは、インクリボン及び記録紙を重ね合わせた状態で、これらをプラテンローラ等で発熱抵抗体3上に搬送しながら、発熱抵抗体3に図示しない一対の電極を介して所定の電力を印加し、発熱抵抗体3を外部からの印画信号に基づいて個々に選択的に発熱させるととともに、該発熱した熱を発熱抵抗体3上のインクリボンに伝導させてインクリボンのインクを加熱・溶融させ、これを記録紙に押圧・転写させることによってサーマルヘッドとして機能する。
【0022】
次に本発明の一実施形態にかかる記録ヘッドの製造方法を図3及び図4を用いて詳述する。
まず、図3(a)に示す如く、単結晶シリコンウエハ1aの上面に絶縁層2を形成する。
【0023】
前記単結晶シリコンウエハ1aは、まず従来周知のチョコラルスキー法(引き上げ法)を採用することにより、単結晶シリコンからなるインゴット(塊)を得、これを所定厚みにスライスした上、表面を研磨することにより製作される。
【0024】
かかる単結晶シリコンウエハ1aは、その上面が後述する溝2aによって長尺状を成す複数の区画に区分され、更にこれら各区画の長辺は単結晶シリコンウエハ1aの<110>方向と略平行に配されており、これら各区画内に多数の発熱抵抗体3や図示しない電極等がそれぞれ形成される。
【0025】
また、前記絶縁層2は、従来周知の熱酸化法や薄膜形成技術等を採用することにより、単結晶シリコンウエハ1aの上面を酸化することにより例えば1.0μm〜20.0μmの厚みに形成される。このとき、単結晶シリコンウエハ1aの内部には、絶縁層2を形成する酸化珪素との線膨張係数の違いに起因した熱応力が多量に印加された状態となる。
次に、図3(b)及び図4に示す如く、前記絶縁層2を従来周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を採用することにより所定パターンに加工する。
【0026】
前記絶縁層2は、隣接する区画間の境界部を帯状にエッチング除去することによって該境界部に沿って溝2aが形成され、該溝2aの底面にはシリコンが露出されることとなり、かかる溝2aより単結晶シリコンウエハ1aの内部に蓄積された熱応力の一部が適度に開放される。
【0027】
尚、前記絶縁層2に形成される溝2aは、断面四角形状を成しており、その幅が50μm〜200μmに、深さが2.0μm〜50μmにそれぞれ設定される。
次に、図3(c)に示す如く、前記絶縁層2の上面に、発熱抵抗体3や図示しない一対の電極を被着させる。
【0028】
前記発熱抵抗体3は、各区画の長辺に沿って直線状に被着・配列されており、このような発熱抵抗体3や図示しない一対の電極は、従来周知の薄膜形成技術、具体的には、スパッタリング、フォトリソグラフィー及びエッチング等によって各区画に所定パターンに形成される。
(4)最後に、図3(d)に示す如く、単結晶シリコンウエハ1aを前記溝2aの底面でダイシングする。
【0029】
このダイシングは、例えば、回転可能に支持されたダイヤモンドブレードを具備するカッティング装置等が好適に用いられ、これにより単結晶シリコンウエハ1aが区画毎に分断され、複数のサーマルヘッドが得られる。
【0030】
以上のような製造方法によれば、長尺状を成す複数の区画に区分されている単結晶シリコンウエハ1aの上面に絶縁層2を形成するとともに、隣接する区画間の境界部に位置する絶縁層2に溝2aを形成し、該溝2aの底面にシリコンを露出させるようにしたことから、単結晶シリコンウエハの内部に蓄積されている熱応力の一部が前記境界部より適度に開放され、単結晶シリコンウエハ1aの分断時に一度に開放される単結晶シリコンウエハ内部の熱応力の量を減少させることができる。従って、単結晶シリコンウエハ1aをダイシングして得られるサーマルヘッドの湾曲度合いを低減して、発熱抵抗体3の配列の直線性を良好に保持することができ、記録紙に対して歪みの少ない良好な画像を記録するサーマルヘッドを得ることが可能となる。
【0031】
しかもこの場合、熱応力の蓄積量が小さい溝2aの底面で単結晶シリコンウエハ1aをダイシングするようにしたことから、得られるサーマルヘッドの角にチッピングが生じ、発熱抵抗体3が欠けてしまうといった不具合が有効に防止され、サーマルヘッドの歩留まりを向上させることができる。
【0032】
また、上述したサーマルヘッドの製造方法によれば、隣接する区画間の境界部に溝2aを形成したことから、溝2aの底面と該溝近傍の絶縁層2の上面との間に段差が存在することとなり、単結晶シリコンウエハ1aをダイシングする際に、過度に大きな押圧力が単結晶シリコンウエハ1aに印加される等して、万一、サーマルヘッドにチッピングが発生したとしても、かかるチッピングが絶縁層2の上面まで到達して発熱抵抗体3に欠けが生じることはほとんどなく、サーマルヘッドの歩留まりを更に高めることができる。
【0033】
更に、上述したサーマルヘッドの製造方法によれば、単結晶シリコンウエハ上面に形成される長尺状を成す複数の区画の長辺を、機械的強度が比較的高い<110>方向に対して略平行となるように配したことから、単結晶シリコンウエハ1aより得られるサーマルヘッドにチッピングが生じる頻度が更に少なくなり、サーマルヘッドの歩留まりが飛躍的に向上する上に、サーマルヘッドに生じる反り量が更に低減され、記録紙に形成される画像をより鮮明にすることができる。
【0034】
尚、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良が可能である。
【0035】
例えば、上述の形態においては、前記溝2aを、前記各区画内に発熱抵抗体3や図示しない一対の電極等を被着させる前に設けるようにしたが、これに代えて、図5に示す如く、前記溝2aを、各区画内に発熱抵抗体3や図示しない一対の電極等を被着させた後に設けるようにしても構わない。
【0036】
また、上述の形態においては、本発明の記録ヘッドの製造方法をサーマルヘッドに適用した場合について説明したが、これに代えて、本発明の製造方法をインクジェットヘッドに適用しても良く、この場合も同様の効果が得られる。尚、インクジェットヘッドを製造する場合は、上述した製造方法によりヘッド基板を得た後、該ヘッド基板上に、発熱抵抗体3に対応する多数のインク吐出孔を有したノズル部材を間に所定の間隙を形成するように配設するとともに、該間隙にインクを充填すれば良い。
【0037】
更に、上述の形態において、前記絶縁層2に形成される溝2aの底面と側面との間に形成される角部を曲面状に成すとともに、その曲率半径を5.0μm〜50.0μmに設定しておけば、溝の内面が角の無い滑らかな曲面状となり、それ故、溝の内面に存在する角部を起点として単結晶シリコンウエハにひび割れが発生することはほとんどなく、これによってもサーマルヘッド等をはじめとする記録ヘッドの品質を高めることができる。
【0038】
また更に、上述の実施形態において、前記発熱抵抗体3や図示しない一対の電極を窒化珪素や酸化珪素等からなる保護膜で被覆するようにしても良い。このとき、隣接する区画間の境界部に位置する保護膜に凹部を設けるようにしても良く、この場合、保護膜を構成する窒化珪素等と単結晶シリコンウエハ1aとの間の線膨張係数の違いに起因した熱応力の一部が保護膜に形成された凹部からも適度に開放されることとなり、サーマルヘッドのチッピングや反りをより効果的に防止できる。更に、図6(c)に示す如く、前記凹部5aを溝2aよりも幅広に形成しておけば、単結晶シリコンウエハ1aをダイシングする時に、ダイヤモンドブレードが凹部5aの側面に当たって保護膜5が剥がれるといった不具合を有効に防止することができるという利点もある。従って、前記凹部5aを溝2aよりも幅広に形成しておくことが好ましい。尚、前記保護膜5は、従来周知のCVD(Chemical Vapor Deposition)法やスパッタリング等の薄膜形成技術を採用することにより形成され、また前記凹部5aは、図6または図7に示す如く、保護膜5を形成した後、かかる保護膜5を従来周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術により所定パターンに加工することにより形成される。
【0039】
【発明の効果】
本発明の記録ヘッドの製造方法によれば、長尺状を成す複数の区画に区分されている単結晶シリコンウエハの上面に絶縁層を形成するとともに、隣接する区画間の境界部に位置する絶縁層に溝を形成し、該溝の底面にシリコンを露出させるようにしたことから、単結晶シリコンウエハの内部に蓄積されている熱応力の一部が前記境界部より適度に開放されることとなり、分断時に一度に開放される単結晶シリコンウエハ内の熱応力の量を減少させることができる。従って、単結晶シリコンウエハをダイシングして得られる記録ヘッドの湾曲度合いを低減して、発熱抵抗体の配列の直線性を良好に保持することができ、記録紙に対して歪みの少ない良好な画像を記録する記録ヘッドを得ることが可能となる。
【0040】
しかもこの場合、熱応力の蓄積量が小さい溝の底面で単結晶シリコンウエハをダイシングするようにしたことから、得られる記録ヘッドの角にチッピングが生じ、発熱抵抗体が欠けてしまうといった不具合が有効に防止され、記録ヘッドの歩留まりを向上させることができる。
【0041】
また、本発明の記録ヘッドの製造方法によれば、隣接する区画間の境界部に溝を形成したことから、溝の底面と該溝近傍の絶縁層の上面との間に段差が存在することとなり、単結晶シリコンウエハをダイシングする際に、過度に大きな押圧力が単結晶シリコンウエハに印加される等して、万一、記録ヘッドにチッピングが発生したとしても、かかるチッピングが絶縁層の上面まで到達して発熱抵抗体に欠けが生じることはほとんどなく、記録ヘッドの歩留まりを更に高めることができる。
【0042】
更に、本発明の記録ヘッドの製造方法によれば、単結晶シリコンウエハ上面に形成される長尺状を成す複数の区画の長辺を、単結晶シリコンウエハの機械的強度が高い<110>方向に対して略平行となるように配することにより、単結晶シリコンウエハより得られる記録ヘッドにチッピングが生じる頻度が更に少なくなり、記録ヘッドの歩留まりが飛躍的に向上する上に、記録ヘッドに生じる反りの量が更に低減され、記録紙に形成される画像をより鮮明にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の記録ヘッドの製造方法を用いて製作されたサーマルヘッドの断面図である。
【図2】図1の製造方法によって製作されたサーマルヘッドの断面図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかる記録ヘッドの製造方法を説明するための各工程毎の断面図である。
【図4】図3の記録ヘッドの製造方法に用いられるシリコンウエハの平面図である。
【図5】(a)〜(e)は記録ヘッドの製造方法を説明するための各工程毎の断面図である。
【図6】(a)〜(c)は保護膜及び凹部の形成方法を説明するための各工程毎の断面図である。
【図7】(a)及び(b)は保護膜及び凹部の他の形成方法を説明するための各工程毎の断面図である。
【図8】従来の製造方法によって製作されたサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
1・・・シリコン基板
1a・・・単結晶シリコンウエハ
2・・・絶縁層
2a・・・溝
3・・・発熱抵抗体
5・・・保護膜
5a・・・凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a recording head such as a thermal head or an ink jet head incorporated as a printer mechanism such as a facsimile or a video printer.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a recording head such as a thermal head or an ink jet head has been used as a recording device incorporated as a printer mechanism such as a facsimile or a video printer.
[0003]
As such a conventional recording head, a thermal head as shown in FIG. 8 is known, and this thermal head has an upper surface of a
[0004]
Such a thermal head employs a “multiple picking” method for obtaining a plurality of thermal heads from one single crystal silicon wafer.
An insulating layer made of silicon oxide is formed on the upper surface of a single crystal silicon wafer divided into a plurality of long sections by a thermal oxidation method,
Next, on each of the sections, a number of heating resistors are attached and arranged along their long sides, and electrodes (not shown) electrically connected to the heating resistors are attached,
Finally, a plurality of thermal heads can be obtained simultaneously by dividing the single crystal silicon wafer into each section by dicing using a diamond blade or the like.
[0005]
In the above thermal head, in order to make the width of the silicon substrate as small as possible, or in order to transfer the ink of the ink ribbon melted by the heat of the heating resistor to the recording paper during the recording operation, the heating resistor is used. The body 13 is arranged as close as possible to the long side of the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the single crystal silicon wafer used in manufacturing the above-described conventional thermal head has a relatively brittle property, when the single crystal silicon wafer is divided into sections, a diamond blade or the like is used. Chipping may occur at the corners of the resulting thermal head due to the pressing force applied to the single crystal silicon wafer. Therefore, such chipping reaches the heat generating resistor 13 arranged in the vicinity of the long side of the
[0007]
In addition, the single crystal silicon wafer used in the above-described conventional thermal head manufacturing method has a linear expansion coefficient significantly different from that of silicon oxide constituting the
[0008]
The present invention has been devised in view of the above drawbacks, and its object is high yield, yet the production of the recording head capable of obtaining the recording heads capable of forming a clear printed on the recording paper It is to provide a method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a recording head according to the present invention includes a step of forming an insulating layer on the upper surface of a single crystal silicon wafer divided into a plurality of elongated sections, and a plurality of sections along the long sides of each section. A step of attaching and arranging the heating resistors in a straight line by a thin film forming technique, a groove is formed by etching in an insulating layer located at a boundary portion between the adjacent sections, and silicon is exposed on a bottom surface of the groove. A step of making a corner formed between the bottom surface and the side surface of the groove into a curved surface, and dicing the single crystal silicon wafer at the bottom surface of the groove to divide each section to obtain a plurality of recording heads And a process .
[0010]
In the present manufacturing method, it is preferable that the long section of the long section is arranged substantially parallel to the <110> direction of the single crystal silicon wafer. In the present manufacturing method, the insulating layer is preferably formed by oxidizing the upper surface of the single crystal silicon wafer by a thermal oxidation method. In the present manufacturing method, the radius of curvature at the corner is preferably set to 5.0 μm to 50.0 μm .
[0011]
In this manufacturing method, a step of forming a protective film covering at least the heating resistor and made of silicon nitride or silicon oxide by a thin film forming technique, and forming a concave portion at a position of the groove in the protective film, a photolithography technique And a step of forming by an etching technique. In this manufacturing method, it is preferable that the width of the concave portion of the protective film is set wider than the width of the groove .
[0012]
According to the recording head manufacturing method of the present invention, the insulating layer is formed on the upper surface of the single crystal silicon wafer divided into a plurality of elongated sections, and the insulation located at the boundary between adjacent sections is formed. Since a groove is formed in the layer and silicon is exposed on the bottom surface of the groove, a part of the thermal stress accumulated in the single crystal silicon wafer is appropriately released from the boundary portion. The amount of thermal stress in the single crystal silicon wafer that is released at one time during the cutting can be reduced. Therefore, the degree of curvature of the recording head obtained by dicing the single crystal silicon wafer can be reduced, the linearity of the arrangement of the heating resistors can be maintained well, and a good image with little distortion with respect to the recording paper Can be obtained.
[0013]
In addition, in this case, since the single crystal silicon wafer is diced at the bottom surface of the groove where the accumulated amount of thermal stress is small, the problem that chipping occurs at the corner of the obtained recording head and the heating resistor is missing is effective. Therefore, the yield of the recording head can be improved.
[0014]
According to the recording head manufacturing method of the present invention, since the groove is formed at the boundary portion between adjacent sections, there is a step between the bottom surface of the groove and the upper surface of the insulating layer in the vicinity of the groove. Thus, when dicing a single crystal silicon wafer, if an excessively large pressing force is applied to the single crystal silicon wafer and chipping occurs in the recording head, such chipping may occur on the top surface of the insulating layer. The heating resistor is hardly chipped and the yield of the recording head can be further increased.
[0015]
Furthermore, according to the recording head manufacturing method of the present invention, the long sides of the plurality of elongated sections formed on the upper surface of the single crystal silicon wafer are in the <110> direction where the mechanical strength of the single crystal silicon wafer is high. By arranging so as to be substantially parallel to the recording head, the frequency of occurrence of chipping in the recording head obtained from the single crystal silicon wafer is further reduced, and the yield of the recording head is remarkably improved, and the recording head is generated. The amount of warpage is further reduced, and the image formed on the recording paper can be made clearer.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view of a thermal head manufactured by using the recording head manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thermal head of FIG. 1. The thermal head is formed on a
[0017]
The
[0018]
The insulating
[0019]
On the upper surface of the insulating
[0020]
Further, a large number of heating resistors 3 provided on the upper surface of the insulating
[0021]
Thus, in the thermal head described above, the ink ribbon and the recording paper are superposed on the heating resistor 3 with a platen roller or the like, and the heating resistor 3 is connected to the heating resistor 3 via a pair of electrodes (not shown). Electric power is applied, and the heating resistors 3 are selectively heated individually based on an external print signal, and the generated heat is conducted to the ink ribbon on the heating resistor 3 so that the ink on the ink ribbon is discharged. It functions as a thermal head by heating and melting and pressing and transferring it onto a recording sheet.
[0022]
Next, a method for manufacturing a recording head according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 3A, the insulating
[0023]
First, the single crystal silicon wafer 1a employs a conventionally known chocolate ski method (pulling method) to obtain an ingot (lumps) made of single crystal silicon, which is sliced into a predetermined thickness and then polished on the surface. It is manufactured by.
[0024]
The single crystal silicon wafer 1a is divided into a plurality of long sections whose upper surfaces are formed by grooves 2a described later, and the long sides of these sections are substantially parallel to the <110> direction of the single crystal silicon wafer 1a. A large number of heating resistors 3, electrodes (not shown), and the like are formed in each of these sections.
[0025]
Further, the insulating
Next, as shown in FIGS. 3B and 4, the insulating
[0026]
The insulating
[0027]
The groove 2a formed in the insulating
Next, as shown in FIG. 3C, the heating resistor 3 and a pair of electrodes (not shown) are deposited on the upper surface of the insulating
[0028]
The heat generating resistors 3 are linearly attached and arranged along the long sides of each section. Such a heat generating resistor 3 and a pair of electrodes (not shown) are conventionally known thin film forming techniques. First, a predetermined pattern is formed in each section by sputtering, photolithography, etching, or the like.
(4) Finally, as shown in FIG. 3D, the single crystal silicon wafer 1a is diced on the bottom surface of the groove 2a.
[0029]
For this dicing, for example, a cutting device having a diamond blade supported in a rotatable manner or the like is preferably used, whereby the single crystal silicon wafer 1a is divided into sections and a plurality of thermal heads are obtained.
[0030]
According to the manufacturing method as described above, the insulating
[0031]
Moreover, in this case, since the single crystal silicon wafer 1a is diced at the bottom surface of the groove 2a where the accumulated amount of thermal stress is small, chipping occurs at the corners of the obtained thermal head and the heating resistor 3 is missing. Problems can be effectively prevented and the yield of the thermal head can be improved.
[0032]
Further, according to the above-described thermal head manufacturing method, since the groove 2a is formed at the boundary between adjacent sections, there is a step between the bottom surface of the groove 2a and the upper surface of the insulating
[0033]
Furthermore, according to the above-described thermal head manufacturing method, the long sides of the plurality of long sections formed on the upper surface of the single crystal silicon wafer are substantially the same with respect to the <110> direction where the mechanical strength is relatively high. Since they are arranged in parallel, the frequency of chipping in the thermal head obtained from the single crystal silicon wafer 1a is further reduced, the yield of the thermal head is dramatically improved, and the amount of warp generated in the thermal head is reduced. Further reduction is achieved, and the image formed on the recording paper can be made clearer.
[0034]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
[0035]
For example, in the above-described embodiment, the groove 2a is provided before the heating resistor 3 and a pair of electrodes (not shown) are attached in the respective sections. Instead, the groove 2a is shown in FIG. As described above, the groove 2a may be provided after the heating resistor 3 or a pair of electrodes (not shown) are attached in each section.
[0036]
In the above embodiment, the case where the recording head manufacturing method of the present invention is applied to a thermal head has been described. Alternatively, the manufacturing method of the present invention may be applied to an ink jet head. The same effect can be obtained. In the case of manufacturing an ink jet head, after obtaining a head substrate by the above-described manufacturing method, a nozzle member having a large number of ink discharge holes corresponding to the heating resistor 3 is provided on the head substrate with a predetermined gap therebetween. It is only necessary that the gap is formed and the gap is filled with ink.
[0037]
Furthermore, in the above-described embodiment, the corner formed between the bottom surface and the side surface of the groove 2a formed in the insulating
[0038]
Furthermore, in the above-described embodiment, the heating resistor 3 and a pair of electrodes (not shown) may be covered with a protective film made of silicon nitride, silicon oxide, or the like. At this time, a recess may be provided in the protective film located at the boundary between adjacent sections. In this case, the linear expansion coefficient between the silicon nitride or the like constituting the protective film and the single crystal silicon wafer 1a is reduced. A part of the thermal stress resulting from the difference is also released moderately from the concave portion formed in the protective film, so that chipping and warping of the thermal head can be more effectively prevented. Further, as shown in FIG. 6 (c), if the concave portion 5a is formed wider than the groove 2a, when the single crystal silicon wafer 1a is diced, the diamond blade hits the side surface of the concave portion 5a and the
[0039]
【The invention's effect】
According to the recording head manufacturing method of the present invention, the insulating layer is formed on the upper surface of the single crystal silicon wafer divided into a plurality of elongated sections, and the insulation located at the boundary between adjacent sections is formed. Since a groove is formed in the layer and silicon is exposed on the bottom surface of the groove, a part of the thermal stress accumulated in the single crystal silicon wafer is appropriately released from the boundary portion. The amount of thermal stress in the single crystal silicon wafer that is released at one time during the cutting can be reduced. Therefore, the degree of curvature of the recording head obtained by dicing the single crystal silicon wafer can be reduced, the linearity of the arrangement of the heating resistors can be maintained well, and a good image with little distortion with respect to the recording paper Can be obtained.
[0040]
In addition, in this case, since the single crystal silicon wafer is diced at the bottom surface of the groove where the accumulated amount of thermal stress is small, the problem that chipping occurs at the corner of the obtained recording head and the heating resistor is missing is effective. Therefore, the yield of the recording head can be improved.
[0041]
According to the recording head manufacturing method of the present invention, since the groove is formed at the boundary portion between adjacent sections, there is a step between the bottom surface of the groove and the upper surface of the insulating layer in the vicinity of the groove. Thus, when dicing a single crystal silicon wafer, if an excessively large pressing force is applied to the single crystal silicon wafer and chipping occurs in the recording head, such chipping may occur on the top surface of the insulating layer. The heating resistor is hardly chipped and the yield of the recording head can be further increased.
[0042]
Furthermore, according to the recording head manufacturing method of the present invention, the long sides of the plurality of elongated sections formed on the upper surface of the single crystal silicon wafer are in the <110> direction where the mechanical strength of the single crystal silicon wafer is high. By arranging so as to be substantially parallel to the recording head, the frequency of occurrence of chipping in the recording head obtained from the single crystal silicon wafer is further reduced, and the yield of the recording head is remarkably improved, and the recording head is generated. The amount of warpage is further reduced, and the image formed on the recording paper can be made clearer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermal head manufactured by using the recording head manufacturing method of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a thermal head manufactured by the manufacturing method of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view for each step for explaining a method of manufacturing a recording head according to an embodiment of the invention.
4 is a plan view of a silicon wafer used in the method for manufacturing the recording head of FIG. 3. FIG.
FIGS. 5A to 5E are cross-sectional views for each step for explaining a method of manufacturing a recording head.
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views for each step for explaining a method of forming a protective film and a recess.
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views for each step for explaining another method of forming a protective film and a recess. FIGS.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a thermal head manufactured by a conventional manufacturing method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記各区画の長辺に沿って多数の発熱抵抗体を薄膜形成技術によって直線状に取着・配列させる工程と、
前記隣接する区画間の境界部に位置する絶縁層にエッチングにより溝を形成し、該溝の底面にシリコンを露出させるとともに、該溝の底面と側面との間に形成される角部を曲面状とする工程と、
前記単結晶シリコンウエハを溝の底面でダイシングすることにより各区画に分断して複数の記録ヘッドを得る工程と、を含むことを特徴とする記録ヘッドの製造方法。Forming an insulating layer on the upper surface of the single crystal silicon wafer divided into a plurality of elongated sections;
Attaching and arranging a number of heating resistors in a straight line by a thin film forming technique along the long side of each section; and
A groove is formed by etching in the insulating layer located at the boundary between the adjacent sections, and silicon is exposed on the bottom surface of the groove, and the corner formed between the bottom surface and the side surface of the groove is curved. And a process of
And a step of dicing the single crystal silicon wafer at the bottom surface of the groove to divide the single crystal silicon wafer into respective sections to obtain a plurality of recording heads.
前記保護膜における前記溝の位置する部位に凹部を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成する工程と、を更に含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに一つに記載の記録ヘッドの製造方法。Forming a protective film covering at least the heating resistor and made of silicon nitride or silicon oxide by a thin film forming technique;
Wherein a recess portion which is located in the groove in the protective layer, a recording head according forming by photolithography and etching, from claim 1, further comprising a One to either 4 Manufacturing method.
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