JP3972393B2

JP3972393B2 - Surface treatment method and apparatus, piezoelectric element manufacturing method, inkjet printhead manufacturing method, liquid crystal panel manufacturing method, and microsampling method

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Publication number: JP3972393B2
Application number: JP31702596A
Authority: JP
Inventors: 克弘高橋; 正樹加藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2016-11-13
Also published as: JPH09232293A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理材の表面をエッチング、アッシング、改質又は薄膜を形成する表面処理技術に関し、特に大気圧又はその近傍の圧力下でプラズマに生成される励起活性種を用いて表面処理するための方法及び装置に関する。また、本発明は、大気圧付近の圧力下でのプラズマによる表面処理技術を利用して、例えば水晶のような圧電性結晶や圧電セラミック材料で形成された圧電振動子、ＳＡＷ（表面弾性波）デバイス等の圧電素子を製造する方法、インクジェット用プリンタヘッドを製造する方法、及び液晶パネルを製造する方法に関する。更に本発明は、様々な材料の表面に付着又は没入した異物を採取するためのマイクロサンプリング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プラズマ放電により生成される励起活性種を利用して被処理材の表面を様々に処理するための技術が知られている。従来の真空中又は減圧された環境下でプラズマを作るように放電させる表面処理方法は、真空チャンバ等の特別な装置・設備が必要で製造コストが高くなるという問題があった。そこで、最近では、例えば特開平６−２１４９号公報に記載されるように、大気圧付近の圧力下でプラズマ放電させることにより、真空設備を必要とせず、低コストで装置を簡単かつ小型化することができる表面処理技術が提案されている。
【０００３】
この大気圧下でのプラズマによる表面処理には、電極と被処理材との間で直接気体放電を生じさせる直接方式と、電源電極と接地電極間での放電により励起活性種を生成しかつこれを含むガス流を被処理材表面に噴出させる間接方式とがある。直接方式は、高い処理レートが得られる反面、チャージアップにより被処理材を損傷したり、被処理材の形状が複雑であったり凹凸がある場合又は処理範囲を制限したい場合に十分に対応できない虞がある。他方、間接方式は、直接方式に比して処理レートが低いので高出力を要求される場合があるが、チャージアップによる被処理材の損傷の虞が無く、しかもガス流を噴出させるノズルの形状を変えたりガスの流量を調整することによって、被処理材の形状や処理範囲の制限に対応した局所的な表面処理が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来より一般に、被処理材の表面をエッチング、アッシング等により洗浄する場合、有機溶媒やエッチング液を用いたウェット処理が行われている。しかしながら、このような処理液では、制限された狭い領域や部分だけを処理したい場合や周囲に処理したくない部分がある場合には、事前にレジスト材等で周囲をマスク処理する必要があり、工程が面倒で手間を要し、生産性を低下させるという問題がある。また、外部から容易に接近し得ないような狭い隙間、管路や凹部等の内部を処理したい場合には、処理液が入り難く、また気泡が入った場合には抜け難いため、十分に処理できないという問題があった。
【０００５】
また、上述した真空中でのプラズマ処理の場合には、放電が広範囲に広がるために、制限された狭い領域・部分だけを処理しようとすればウエット処理と同様にマスク処理が必要であり、非常に狭い空間内では放電が発生しないため、所望の表面処理ができないという問題がある。
【０００６】
ところが、大気圧プラズマを用いた従来の表面処理装置は、概して被処理材表面の比較的広い面積を効率よく表面処理することを前提としている。このため、極めて狭い領域又は部分だけを処理したい場合にその部分だけを選択して局所的に処理することには限界があった。間接方式の場合でも、大気圧近傍の圧力下で放電ガス中に活性なプラズマを作り、その励起活性種を高密度にして被処理材の極めて狭い部分に選択的に当てることは非常に困難であった。また、外部から容易に接近し得ない狭い隙間や管路等の内部を表面処理したい場合に、その中に電源電極を配置して直接気体放電させたり、高密度の励起活性種を含むガス流を外部から送り込むことは極めて困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、大気圧付近の圧力下で発生させたプラズマの励起活性種を用いて、非常に制限された微小な部分や領域又は外部から容易に接近し得ない隙間・管路等の狭小な内部構造を簡単にかつ良好に表面処理することができる新規な構成の表面処理方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の別の目的は、大気圧付近の圧力下で発生させたプラズマの励起活性種による表面処理を利用して、圧電振動子、ＳＡＷデバイス等の圧電素子を製造する方法、インクジェット用プリントヘッドを製造する方法、液晶パネルの製造方法、又は試料から異物を採取するマイクロサンプリング方法を改善することにある。
【０００９】
より具体的に言えば、圧電体からなる素子片を、その表面に形成した電極のランドにプラグのリード端子をはんだ付けし、ケース内を真空封止して製造される圧電素子の場合、前記電極を腐食させないためにフラックスを使用せずに、熱風を用いたリフロー法等によるはんだ付けが一般的である。しかしながら、はんだ付け面は非常に小さく、また環境空気等により容易に酸化されるため、はんだ付け不良を生じ易く、歩留まりを低下させるという問題がある。
【００１０】
また、圧電体の表面に櫛形電極を形成したＳＡＷ（表面弾性波）片を備えるＳＡＷデバイスの場合、通常ＳＡＷ片をベース内にマウントした後に周波数調整が行われる。周波数調整は、Ａｌ等で形成される前記電極を直接エッチングする方法と、圧電体をエッチングして削り取る方法とが一般的である。微細なＡｌ電極をエッチングする場合には、塩素系のガスを用いたドライエッチングが適当であるが、塩素系のガスはその取扱いや安全上の問題がある。そこで従来は、圧電体のエッチング処理を真空中で行っていたが、装置が高価で大型化し、作業が複雑かつ面倒で生産性が低く、コストを要するという問題があった。
【００１１】
更に、液晶パネルの製造過程では、液晶材料が、２枚のガラス基板をシールド材で一体的に貼り合わせてセル容器を形成した後、その内部の狭ギャップ内に注入されるので、その中に気泡が入り易いという問題がある。従来は、両ガラス基板の表面をそれらを重ね合わせる前に洗浄していたため、接着時に生じるセル容器内の汚れを十分に洗浄できなかった。そこで、セル容器の形成後にその内面を処理して、液晶材料に対するぬれ性を促進できれば、好都合である。しかしながら、前記ギャップは、４、５μｍから１０数μｍ程度であるから、エッチング液などを用いたウェット処理は実質的に不可能である。また、真空中でのプラズマを用いたドライエッチングの場合、前記ギャップが狭すぎるために、セル容器内部では放電が生じない。更に、セル容器内のガラス基板表面には、ラビング処理した配向膜が形成されているので、その配向を壊さないように表面処理する必要がある。
【００１２】
また、特にインク供給口からノズル開口に通じるインク流路を内設した構造のインクジェット用プリントヘッドの場合、インク流路のインクに対するぬれ性が低いと、インク注入時にインク流路内に気泡が入る虞があり、そのために、インクが十分に噴射されず、印刷が不鮮明になったりドット抜け等の印刷不良を生じるという問題がある。この場合にも、インク流路が非常に狭いために、エッチング液などを用いたウェット処理は不可能であり、かつ真空中でのプラズマによる表面処理は、インク流路内で放電が発生しにくいため、有効な処理は期待できない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面処理方法は、上述した目的を達成するためのものであり、大気圧又はその近傍の圧力下で誘電体材料からなる被処理物の内部に所定の放電ガスを流しながら、該被処理物の外部に配置した電極を通電して被処理物内部で気体放電を生じさせ、この気体放電により生成される放電ガスの励起活性種に被処理物内部の表面を曝露させることを特徴とする。
【００１４】
本発明の方法によれば、このように被処理物の内部が外部から容易に接近できない隙間や管路等の狭小な空間であっても、被処理物内部をガス流路として外部から放電ガスを流すことによって、被処理物内部に気体放電を発生させかつこれを良好な状態に維持できるから、被処理物内部に生成される放電ガスの励起活性種によって直接に表面処理することができる。実際、被処理物内部は、その寸法が長さをａ、狭い方の幅をｂとして、ｂ≦１mm、ｂ／ａ≦１／１０の関係にあるような狭小な空間であっても、放電ガスを流通させかつ気体放電を発生させることができ、それによって良好に表面処理することができる。ここで、狭い方の幅ｂとは、被処理物内部が断面円形の場合にはその内径であり、楕円形であればその短径であり、細長いスリット状であれば短辺方向の幅を指すものとする。
【００１５】
本発明の表面処理方法を利用して、インク供給口からノズル開口に通じるインク流路を内設したインクジェット用プリントヘッドを製造する場合、インク供給口からノズル開口に向けて放電ガスを流しながら、プリントヘッドの外側に配置した電極を通電してインク流路内で気体放電を生じさせ、それにより生成される放電ガスの励起活性種にインク流路内面を曝露させる。前記放電ガスとしてヘリウムを含むガスを選択すると好都合である。これにより、インク流路の内面は、ヘリウムの励起活性種に曝露されて洗浄され、かつぬれ性が向上し、インクが流れ易くなるので、使用時に印字不良等の虞が無く、より鮮明な印刷を可能にすることができる。
【００１６】
また、本発明の表面処理方法を利用して液晶パネルを製造する場合には、配向膜を形成した２枚のガラス基板を、それらの間に一定の狭ギャップを有するようにシールド材で一体的に接着してセル容器を形成した後、その中に液晶材料を封入する前に、セル容器内にその液晶注入口から所定の放電ガスを流しながら、セル容器に沿って配置した電極を通電してセル容器内に気体放電を生じさせ、それにより生成される放電ガスの励起活性種にセル容器内部の表面を曝露させる。本発明によれば、前記放電ガスがヘリウムを含むと好都合である。これにより、セル容器内面を洗浄しかつそのぬれ性を向上させることができるので、比較的粘性の高い液晶材料であっても円滑にかつ確実に注入することができる。
【００１７】
本発明の表面処理装置は、狭小な断面の内部空間を有する誘電体材料からなる被処理物について、該被処理物内部を流れるように放電ガスを供給するための手段と、該被処理物に沿って配置され、その内部において大気圧又はその近傍の圧力下で放電ガスに気体放電させるための電極とを有することを特徴とする。ガス供給手段から送給される放電ガスが被処理物の内部を流れる際に電極を通電することによって、気体放電が被処理物の内部空間で放電ガスの流れに沿って発生する。被処理物内部の表面は、この放電により生成される放電ガスの励起活性種に直接曝露されるので、所望の表面処理を良好にかつ簡単に行うことができる。
【００１８】
また、本発明の表面処理装置は、放電ガスの供給源に接続される基端部と被処理物に向けて開口する先端部との間に、狭小な断面のガス流路を画定する誘電体材料からなる放電管と、放電管を挟んで対向するように配置される電源電極及び接地電極とを有し、該電源電極を通電することにより両電極間で放電管内部に大気圧又はその近傍の圧力下で放電ガスに気体放電を生じさせるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、気体放電が放電管内で放電ガスの流れに沿って発生し、生成された放電ガスの励起活性種は、ガス流路の狭小な断面に対応した非常に細いガス流として放電管の先端部から噴射されるので、被処理物表面の非常に狭い部分や領域を限定的に処理したり、狭い凹所の内部を十分に処理することができる。
【００２０】
本発明によれば、放電管は、ガス流路の長さａ及びその狭い方の幅ｂが、ｂ≦１mm、ｂ／ａ≦１／１０の関係にあると、狭小なガス流路内で放電を発生させることができる。例えば、放電管は、その長さａ及び内径ｂが前記関係にある細長いガラス等の円管で形成することができ、それによって被処理物の表面をスポット状に処理することができる。円管は複数本であっても良く、これらを平行に又はそれぞれ所定の向きに配置することによって、多数の部分を同時にスポット処理することができる。また、別の実施例では、その長さａ及び狭い方の幅ｂが前記関係にあるスリット状断面のガス流路を有する放電管を使用することができ、被処理物の表面を非常に細い直線状に処理することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、放電ガスの供給源に接続される基端部と被処理物に向けて開口する先端部との間にガス流路を画定する誘電体材料からなる放電管と、該放電管に沿って配置された電源電極と、放電管及び被処理物を収容しかつ接地された導電材料からなるケーシングとを有することを特徴とする表面処理装置が提供される。電源電極は、放電管の周囲に巻回したコイルで構成することができる。
【００２２】
このようにケーシング自体を接地電極とすることによって、電源電極とケーシングとの間に放射方向に電界が形成されるから、放電管の内部には、ガス流路に沿って気体放電が発生する。特に放電管を細長い円管やスリット状の狭いガス流路を有するように構成した場合には、放電を良好に発生させかつ維持することができる。放電管は、その寸法が長さをａ、狭い方の幅をｂとして、ｂ≦１mm、ｂ／ａ≦１／１０の関係にあるような狭小なガス流路でも、放電を発生させ、極めて狭い部分をスポット状又は直線状に処理できるので好都合である。
【００２３】
更に本発明によれば、放電ガスの供給源に接続される基端部と被処理物に向けて開口する先端部との間にガス流路を画定する誘電体材料からなる放電管と、放電管に沿ってガス流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された電源電極及び接地電極とを有し、電源電極を通電することにより放電管内で大気圧又はその近傍の圧力下で放電ガスに気体放電を生じさせることを特徴とする表面処理装置が提供される。電源電極又は接地電極の少くともいずれか一方は、放電管の周囲に巻回したコイルで構成することができる。
【００２４】
気体放電は、放電管内の放電ガスの流れに沿って概ね電源電極と接地電極との間で発生し、これにより生成される放電ガスの励起活性種は、ガス流路の狭小な断面に対応した非常に細いガス流として放電管の先端部から被処理物表面に噴射される。従って、被処理物表面の非常に狭い部分や領域を限定的に処理し、又は狭い凹所の内部を十分に処理することができる。この場合、放電管は、ガス流路の長さａ及び狭い方の幅ｂが、ｂ≦１mm、ｂ／ａ≦１／１０の関係にあると、狭小なガス流路内で放電を発生させ、極めて狭い部分をスポット状又は直線状に処理できるので好都合である。
【００２５】
また、本発明の別の側面によれば、圧電体からなる素子片の表面に形成した電極にプラグのリード端子をはんだ付けし、該プラグに真空ケースを装着して圧電素子を製造する方法であって、前記はんだ付けの前に、狭小な断面のガス流路を画定する誘電体材料からなる放電管内に、その基端部から先端部のノズル開口に向けて放電ガスを流しながら、放電管に沿って配置された電極を通電することにより、放電管内に大気圧又はその近傍の圧力下で気体放電を生じさせ、それにより生成される放電ガスの励起活性種を含むガス流をノズル開口から、少なくとも素子片の電極の接合面又はプラグ端子の表面のいずれか一方に噴射して表面処理する過程を含むことを特徴とする新規な圧電素子の製造方法が提供される。
【００２６】
上述したように、放電管内には、放電ガスの流れに沿って気体放電が良好に発生し、ガス流路の断面に対応した細いガス流が、放電管先端部のノズル開口から噴射されるので、素子片の電極の接合面又はプラグ端子表面だけを放電ガスの励起活性種に曝露することができる。従って、素子片の圧電体材料や接合面以外の電極部分に励起活性種が作用してその周波数に影響を及ぼすことなく、はんだ付けする部分だけを効果的に表面処理して、ぬれ性の向上を図ることができ、両者をより少ないはんだ量で良好に接続することができる。
【００２７】
更に本発明によれば、圧電体の表面に電極を形成したＳＡＷ（表面弾性波）片をパッケージ内に搭載し、該電極をパッケージの端子と電気的に接続し、パッケージを真空封止することにより圧電素子を製造する方法であって、狭小な断面のガス流路を画定する誘電体材料からなる放電管内に、その基端部から先端部のノズル開口に向けてフッ素化合物を含む放電ガスを流しながら、該放電管に沿って配置された電極を通電することにより、放電管内に大気圧又はその近傍の圧力下で気体放電を生じさせ、それにより生成される放電ガスの励起活性種を含むガス流を放電管先端部のノズル開口から、圧電体の電極形成面に露出する圧電材料の部分に噴射してエッチング処理することにより、ＳＡＷ片の周波数を調整する過程を含むことを特徴とする圧電素子の製造方法が提供される。
【００２８】
この場合にも、上述したように放電管内に放電ガスの流れに沿って気体放電が良好に発生し、ガス流路の断面に対応した細いガス流が放電管先端部のノズル開口から噴射されるので、ＳＡＷ片の周波数をモニタしつつ、その圧電体部分を僅かな量ずつ制御しながら削ることができるので、より精密に周波数調整を行うことができる。特に圧電体が水晶からなる場合には、フッ素化合物を含む放電ガスを用いることにより、容易にエッチングを行うことができる。これにより、より精度の高い圧電素子を大気圧下でのエッチング処理でより簡単かつ低コストで製造することができる。
【００２９】
このエッチング処理は、ＳＡＷ片をパッケージに実装し、その電極をパッケージ端子と電気的に接続した後に行うことができる。また、ＳＡＷ片をパッケージに実装する前にエッチングを行うこともできる。この場合、電極を形成した圧電体のウエハをダイシングした後、切り出したＳＡＷ片の電極をパッケージ端子と接続する前に個々のチップについて、又は電極を形成した圧電体ウエハをダイシングして個々のチップに切り出す前にウエハの状態で、エッチングすることができる。
【００３０】
本発明によれば、ノズル部材と振動板との間に仕切部材によって画定される複数のキャビティ内に注入されるインクを選択的に噴射する型式のインクジェット用プリントヘッドを製造する方法であって、仕切部材を振動板に接着した後に、狭小な断面のガス流路を画定する誘電体材料からなる放電管内に、その基端部から先端部の開口に向けて所定の放電ガスを流しながら、放電管に沿って配置された電極を通電することにより、放電管内に大気圧又はその近傍の圧力下で気体放電を生じさせ、それにより生成される放電ガスの励起活性種を含むガス流を放電管先端部の開口から振動板と仕切部材との接着部付近に噴射して、アッシング処理する過程を含むことを特徴とするインクジェット用プリントヘッドの製造方法が提供される。
【００３１】
インクジェット用プリントヘッドの場合、振動板や仕切部材の表面に接着剤が残存していると、キャビティ内に注入されたインクに気泡が生じ易く、そのために印刷不良を生じたり、残存する接着剤がインク中に溶解してその組成を変化させ、ノズル開口付近に付着してインクの噴射を妨げ、印刷不良を生じる虞があった。しかしながら、隣接する仕切部材の間に画定されるキャビティは非常に狭いため、従来のウェット処理やプラズマ処理では、振動板と仕切部材との接着部付近からはみ出した余分な接着剤を容易に除去することができなかった。そこで、上述したように放電ガスの励起活性種を含む非常に細いガス流を噴射することによって、振動板や仕切部材に付着する余分な接着剤をアッシングして容易に除去することができるので、印刷不良を生じる虞のないプリントヘッドをより簡単に製造することができる。
【００３２】
更に本発明によれば、試料の表面から微小な異物をプローブの先端に係着して採取するマイクロサンプリング方法であって、プローブ先端を異物に接近させる前に、狭小な断面のガス流路を画定する誘電体材料からなる放電管内に、その基端部から先端部の開口に向けて所定の放電ガスを流しながら、該放電管に沿って配置された電極を通電して、放電管内に大気圧又はその近傍の圧力下で気体放電を生じさせ、それにより生成される放電ガスの励起活性種を含むガス流を放電管先端部の開口から試料表面に噴射することにより、異物の周囲から試料を部分的に除去する過程を含むことを特徴とするマイクロサンプリング方法が提供される。
【００３３】
試料の表面に異物が部分的に又は完全に没入している場合、従来のマイクロサンプリング方法では、プローブ先端を異物に接近させることが困難であった。この方法によれば、試料又は異物の性質に応じて放電ガスを適当に選択することによって、その励起活性種を含むガス流を必要な部分にのみ噴射することができるから、試料の他の部分や異物に影響を与えることなく、異物の周囲から試料を部分的にエッチング又はアッシングすることができ、プローブ先端を接近させるのに必要な空間を確保することができ、異物の採取をより簡単にかつ確実に行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明による第１の構成を有する表面処理装置の第１実施例を概略的に示している。この表面処理装置は、内部に狭小な断面のガス流路を画定する例えばガラスのような誘電体材料の細長い円管からなる放電管１と、該放電管を挟んで対向配置された１対の平板状の電源電極２及び接地電極３とを有する。電源電極２は、高圧トランス４を介して高周波電源５に接続されている。放電管１は、その基端部６がガス供給源７に接続され、かつその先端には、ノズル部８が被処理物９に向けて開口している。
【００３５】
被処理物９の狭小な領域１０を表面処理したい場合、その表面処理に対応した所定の放電ガスをガス供給源７から放電管１内に導入し、ノズル部８から噴出させつつ、電源５から電源電極２に所定の電圧を印加する。放電管１内部には、図２に示すように前記両電極に挟まれた領域１１で気体放電が生じる。放電領域１１では、プラズマによる前記放電ガスの解離、電離、励起等によって該放電ガスの励起種、イオン等の活性種が生成される。これら励起活性種は、ノズル部８から細いガス流として領域１０に向けて噴射され、所望の表面処理を行う。
【００３６】
放電管１には、その長さをａ１、内径をｂ１とした場合に、１μｍ≦ｂ１≦１mm、ｂ１／ａ１≦１／１０の関係を有するような極細の毛細管を使用することができる。例えば、放電ガスとしてヘリウム、アルゴン等の希ガスや、酸素、窒素、又はＣＦ4 等のフッ素化合物を基端部において１ｋｇｆ／cm² 程度の圧力で供給し、電源として２０ｋＨｚの高周波電源を使用したところ、何れの場合にも放電管内には安定した良好な放電状態が維持された。また、電源に１３．５６ＭＨｚを使用した場合には、放電ガスにヘリウム等の希ガスと酸素、窒素又はＣＦ4 等のフッ素化合物との混合ガスを用いることによって、同様に良好な放電状態が得られた。処理レートは、電源周波数を１３．５６ＭＨｚとした方が高いことが確認された。
【００３７】
一般に、放電ガスが希ガス単体の場合にはぬれ性の向上、酸素を含むガスの場合にはアッシング、ＣＦ4 等を含むガスであればエッチングを目的とする表面処理がなされる。本発明によれば、放電管１の内径ｂ１に対応した細いガス流によって、被処理物の領域１０だけを、その周囲の部分に実質的に影響を与えることなく良好に表面処理することができた。更に本発明によれば、プラスチック成形用型のように、被処理物９の表面に狭い溝や穴が形成されている場合に、その中に放電管１のノズル部８を挿入してガス流を直接噴射することにより、その内面をより効果的に表面処理することができる。
【００３８】
また、放電管１内部に付着した汚れは、ガス流路が非常に狭いために、従来の洗浄液等を用いたウエット処理では十分に洗浄されない。しかし、本発明によれば、エッチング、アッシング等の洗浄処理を行うための放電ガスを適当に選択して放電管１内部で放電させることによって、そのプラズマ活性種により容易に自己洗浄できることが確認された。従って、被処理物に対する表面処理の終了後に又はその合間に定期的に適宜ガス種を変えて放電させることによって、常に放電管内部を清浄に維持し、ガス流路を確保して放電状態を安定させ、表面処理を良好に行うことができる。
【００３９】
図３は、前記第１の構成を有する表面処理装置の第２実施例を示している。第２実施例の表面処理装置は、放電管１３が、図４によく示されるように、２枚の誘電体材料からなる矩形の薄板、例えばガラス板１４、１５を僅かな隙間をもって互いに対向させ、かつその両側部を接着テープ１６等で接着して形成されている。放電管１３の内部には、ガス供給源７に接続される基端部１７から先端に開口するノズル部１８に向けて、狭いスリット状の長方形断面のガス流路が画定される。平板状の電源電極２及び接地電極３が、放電管１３を挟むようにその両側に配設されている。
【００４０】
ガス供給源７から所定の放電ガスを放電管１３内に導入し、ノズル部１８から噴出させつつ、電源５から電源電極２に所定の電圧を印加する。放電管１３の内部には、前記両電極に挟まれた領域１９で気体放電が生じる。本実施例では、ガス流がスリット状のノズル部１８から細い直線状に噴射され、これに含まれる前記放電ガスの励起活性種によって、被処理物９の細い直線状の領域２０が表面処理される。
【００４１】
放電管１３の寸法は、その長さをａ２、両ガラス板の隙間をｂ２として、第１実施例の放電管１と同様に、１μｍ≦ｂ２≦１mm、ｂ２／ａ２≦１／１０に設定することができる。第１実施例と同様に、放電ガスとしてヘリウム、アルゴン等の希ガスや、酸素、窒素、又はＣＦ4 等のフッ素化合物を基端部６において１ｋｇｆ／cm² 程度の圧力で供給し、電源として２０ｋＨｚの高周波電源を使用したところ、何れの場合にも放電管内には安定した良好な放電状態が維持された。また、電源に１３．５６ＭＨｚを使用した場合には、放電ガスにヘリウム等の希ガスと酸素、窒素又はＣＦ4 等のフッ素化合物との混合ガスを用いることによって、同様に良好な放電状態が得られた。
【００４２】
処理領域２０の長さは、放電管１３の寸法によりガス流路の幅を変えることによって調整される。また、別の実施例では、前記ガス流路の幅又は隙間を基端部１７からノズル部１８に向けて徐々に狭くすることができる。これにより、ガス流に含まれる励起活性種の密度を高めることができる。更に別の実施例では、放電管１３の内部を放電ガスの流れ方向に沿って仕切ることにより、複数のガス流路を並設することができる。
【００４３】
図５には、図１に示す第１実施例の別の変形例が示されている。この変形例では、それぞれ誘電体材料の細長い円管からなる複数の放電管１が、対向配置された１対の電源電極２・接地電極３間に隣接させて平行に１列に配置されている。各放電管１の基端部６は共通のガス供給源７に接続されている。所定の放電ガスを前記ガス供給源から各放電管１内に同時に供給し、各ノズル部８から被処理物９に向けて噴射しつつ、電源５から電源電極２に所定の電圧を印加すると、前記各放電管内で同時に気体放電が生じる。各放電管のノズル部８が、それぞれ対応する被処理物９の狭い領域に向けてガス流を噴射することによって、直線状の領域２２を同時に表面処理することができる。
【００４４】
また、本実施例では、一部の放電管１にのみガス供給源７から放電ガスを供給し、かつ気体放電を発生させることによって、被処理物９の領域２２の一部分だけを選択的に表面処理することもできる。更に本実施例では、被処理物９の処理したい各領域の位置に応じて、放電管と放電管との間を適当に離隔することができる。また、各放電管を両電極２、３間で横方向に移動できると、被処理物の処理したい領域の位置の変動に、容易に対応することができる。別の実施例では、電極２、３間に放電管１を２列又はそれ以上の複数列に配列することができる。更に別の実施例では、複数の放電管の向きを平行ではなく、それぞれ異なる向きに例えば放射方向に配置することによって、被処理物９の湾曲した表面の複数の領域を同時に表面処理することができる。
【００４５】
図６には、図５の更に別の変形例が示されている。横１列に平行に配置された複数の放電管１のノズル部８には、その先端開口を先細に狭くしたノズル部材２３が嵌着されている。同様に図７に示す実施例では、図３の放電管１３のノズル部１８にノズル部材２３が取り付けられている。各ノズル部８、１８からのガス流をノズル部材２３で絞ることによって、被処理物９表面に噴射されるガス流の速度を高め、かつそのプラズマ密度を高くして、処理レートを一層高めることができる。
【００４６】
次に、図８には、本発明による第２の構成を有する表面処理装置の構成が概略的に示されている。この表面処理装置は、導電材料で形成されかつ接地された箱形のケーシング２４を有する。ケーシング２４の中央には、放電管２５が、そのノズル部２６を下向きにして垂直に吊下されている。放電管２５のすぐ下方には、被処理物９を載せたテーブル２７が配置されている。
【００４７】
この放電管２５は、図９に良く示されるように、図１の実施例と同様に狭小な断面のガス流路を画定する細長い円管状の部分２８と、その基端側に連続する拡径された部分２９とからなり、ガラス等の誘電体材料で一体に形成されている。円管部分２８は、先端のノズル部２６を被処理物９表面に向けて配置される。拡径部分２９は、二重構造を有し、同心位置に配置された内管３０との間に環状の空室３１を画定している。空室３１はガス供給源７に接続され、かつ円管部分２８の前記ガス流路に連通している。内管３０の内部には、高圧トランス４を介して電源５に接続された棒状の電源電極３２が挿入されている。
【００４８】
ガス供給源７から環状空室３１内に導入された所定の放電ガスは、円管部分２８を通ってノズル部２６から被処理物９表面に向けて噴出する。これと同時に、電源５から電源電極３２に所定の電圧を印加する。本実施例では、ケーシング２４を接地電極として、その中央に位置する電源電極３２から放射方向に電界が形成される。従って、気体放電は、図９に示されるように拡径部分２９及び円管部分２８内部の比較的広い領域３３に発生する。この放電による前記放電ガスの励起活性種が、ノズル部２６から細いガス流として噴射され、これに曝露される被処理物９の狭小な領域１０を表面処理することができる。
【００４９】
円管部分２８の寸法は、図１の放電管１と同様に、その長さをａ１、内径をｂ１として、１μｍ≦ｂ１≦１mm、ｂ１／ａ１≦１／１０の関係を有するように設定した。放電ガスとして、ヘリウム、アルゴン等の希ガスや、これに酸素、窒素又はＣＦ4 等のフッ素化合物を混合したガスを使用し、電源として２０ｋＨｚの高周波電源を使用したところ、安定した良好な放電状態が得られた。特に放電ガスをヘリウム等の希ガス単体とした場合には、放電領域３３がノズル部２６から外まで伸びて、被処理物９表面を直接曝露する様子が観察された。また、放電ガスに前記混合ガスを使用した場合、それに含まれる酸素、窒素又はＣＦ4 等の流量を増やすと、それにつれて放電領域３３が縮小した。本実施例の表面処理装置を用いてポリイミド被膜の水に対する濡れ性を向上させる表面処理を行ったところ、従来は数十秒要した処理時間を１０秒以下に短縮することができた。
【００５０】
本発明によれば、図９の実施例と異なる放電管及び電極構造を使用することができる。例えば、図１０の実施例では、図１の実施例と同様に円管状の放電管１を使用し、その外周に円筒状の電源電極３４が嵌装されている。図１１の実施例では、円管状の放電管１の外周にコイル電極３５が卷装されている。また、図１２の実施例では、図３の実施例と同様に２枚のガラス板を重ね合わせたスリット状のガス流路を有する板状の放電管１３の一方の側面に、平板状の電源電極２設けられている。これら何れの場合にも、図９の場合と同様に放電管内で気体放電を発生させ、かつそのガス流を用いて表面処理することができる。
【００５１】
次に、本発明による第３の構成を有する表面処理装置について説明する。図１３は、その第１実施例による表面処理装置の構成を概略的に示している。この表面処理装置は、図１の実施例と同様に、ガラスのような誘電体材料の細長い円管からなる放電管１を有する。放電管１の外周には、円筒状の電源電極３４と接地電極３６とが嵌装され、それぞれ基端部６に近い上流側とノズル部８に近い下流側とに適当な距離をもって離隔されている。
【００５２】
ガス供給源７から所定の放電ガスを放電管１内に導入し、ノズル部８から噴出させつつ、電源５から電源電極３４に所定の電圧を印加する。放電管１内には、前記両電極間の領域３７に気体放電が発生する。放電領域３７に生成されるプラズマによる前記放電ガスの励起活性種が、ノズル部８から細いガス流として被処理物９に向けて噴射される。これにより、被処理物９の狭い領域１０だけを、その周囲の部分に何ら影響を与えることなく良好に表面処理することができる。
【００５３】
放電管１の寸法は、図１の実施例と同様に、その長さをａ１、内径をｂ１として、１μｍ≦ｂ１≦１mm、ｂ１／ａ１≦１／１０の範囲内に設定した。放電ガスとして、例えばヘリウム、アルゴン等の希ガス、若しくはこれらと酸素、窒素又はＣＦ4 等のフッ素化合物との混合ガスを使用し、２０ｋＨｚの高周波電源を使用したところ、放電管１内に安定した良好な放電状態が維持された。また、電源電極３４と接地電極３６とは、数十cmの距離まで離隔しても、良好に放電することが確認された。
【００５４】
図１０の実施例のように、放電領域が放電管のノズル部８から外に伸びると、被処理物９表面が放電に直接曝露されて、処理レートは高くなるが、被処理物表面を損傷する等の悪影響を及ぼす虞がある。本実施例の場合には、放電ガスに上記各ガスを適当に選択すること及び接地電極３６の存在によって、放電領域３７を或る程度放電管１内に制限することができる。
【００５５】
図１４は、図１３に示す第１実施例の変形例であり、電源電極３５及び接地電極３８が、それぞれ放電管１の外周に巻回されたコイル電極からなる。放電ガスにヘリウム、アルゴン等の希ガス、若しくはこれらと酸素、窒素又はＣＦ4 等のフッ素化合物との混合ガスを使用し、２０ｋＨｚの高周波電源を使用したところ、電源電極３５からノズル部８付近までの広い領域に気体放電が発生した。特に放電ガスに希ガスを使用し、かつ２０ｋＨｚの高周波電源を使用した場合には、図２の実施例と同様に、放電領域が、ノズル部８から噴射されるガス流に沿って放電管１の外まで伸びた。
【００５６】
また、別の実施例では、電源電極又は接地電極のいずれか一方を図１４のコイル電極とし、かつ他方を図１３の円筒状の電極にすることができる。これら何れの場合にも、図１３の実施例と同様に放電管１内に気体放電を発生させ、被処理物を良好に表面処理することができる。
【００５７】
図１５は、前記第３の構成を有する表面処理装置の第２実施例を示している。この表面処理装置は、図３の実施例と同様に２枚の誘電体材料の薄板を僅かな隙間をもって対向させ、その内部に狭いスリット状のガス流路を画定するように重ね合わせた放電管１３を有する。それぞれ２枚の平板からなる電源電極３９及び接地電極４０が、放電管１３の上流側と下流側とに適当な距離をもって離隔して、放電管１３を挟むようにその両側に配設されている。
【００５８】
放電管１３は、図３の実施例と同様に、その長さをａ２、両ガラス板の隙間をｂ２として、１μｍ≦ｂ２≦１mm、ｂ２／ａ２≦１／１０の範囲内に設定した。図１３の実施例と同様に、放電ガスとしてヘリウム、アルゴン等の希ガス、若しくはこれらと酸素、窒素又はＣＦ4 等のフッ素化合物との混合ガスをガス供給源７から放電管１３内に導入しつつ、電源５として２０ｋＨｚの高周波電源から電源電極３９に所定の電圧を印加したところ、前記両電極間の領域３７で安定した気体放電が得られた。前記放電ガスの励起活性種を含む細い直線状のガス流がスリット状のノズル部１８から噴射され、被処理物９の狭い直線状の領域２０を表面処理することができた。
【００５９】
図１６は、前記第３の構成を有する表面処理装置の第３実施例を示している。この第３実施例の放電管２５は、図９の実施例と同一の構成を有し、内部に狭小な断面のガス流路を画定する細長い円管部分２８と、その基端側に連続する拡径部分２９とからなる。円管部分２８は、先端のノズル部２６を被処理物９表面に向けて配置される。二重構造を有する拡径部分２９は、内管３０の内部に棒状の電源電極３２が挿入され、かつ円管部分２８の外周には、円筒状の接地電極４１がノズル部２６近傍に嵌装されている。
【００６０】
拡径部分２９内部に画定された環状空室３１にガス供給源７から所定の放電ガスを導入し、かつ円管部分２８を通ってノズル部２６から被処理物９に向けて噴出させると同時に、電源５から電源電極３２に所定の電圧を印加する。これにより、拡径部分２９及び円管部分２８内で電源電極３２の先端付近と接地電極４１との間の領域３３で気体放電が発生する。この放電による前記放電ガスの励起活性種が、ノズル部２６から細いガス流として被処理物９に向けて噴射され、その狭小な領域１０を表面処理する。
【００６１】
円管部分２８の寸法は、図１、図９の放電管１と同様に、その長さをａ１、内径をｂ１として、１μｍ≦ｂ１≦１mm、ｂ１／ａ１≦１／１０の関係を有するように設定した。放電ガスとして、上述した他の実施例と同様にヘリウム、アルゴン等の希ガスや、これに酸素、窒素又はＣＦ4 等のフッ素化合物を混合したガスを使用し、電源として２０ｋＨｚの高周波電源を用いたところ、安定した良好な放電状態が得られた。本実施例によれば、このようにして被処理物の領域１０だけを、その周囲の部分に何ら影響を与えることなく良好に表面処理することができた。
【００６２】
上述した本発明の表面処理方法は、以下に説明するように様々な分野に適用することができる。図１７には、本発明の表面処理方法を用いて所謂バーＡＴ型の圧電振動子を製造する方法が示されている。一般にバーＡＴ型圧電振動子は、圧電振動片４２と、これを支持して外部回路と接続部材するためのプラグ４３とを有する。
【００６３】
圧電振動片４２は、長さ約４．５〜７mm、幅約１．５〜２mm程度の小さい長方形をなす圧電体材料、例えば水晶の薄い基板からなる圧電体チップの両面に、長方形の同一パターンの励振電極４４が、それぞれＣｒ下地層の上にＡｇを蒸着又はスパッタリングすることにより、１０００〜４０００Åの厚さに形成されている。前記圧電体チップの下端には、励振電極４４から引き出された接続用ランド４５が左右両側に設けられている。また、前記励振電極はＡｇでなくＡｕの薄膜で形成することができる。
【００６４】
プラグ４３は所謂ハーメチック端子であり、その外周に金属環を嵌めたガラスからなる絶縁体４６を貫通する２本のリード線を有する。前記リード線は、絶縁体４６から上向きに突出する短い偏平なインナリード４７と、前記絶縁体から下向きに延出する細長いピン状のアウタリード４８とを有する。前記プラグのインナリード４７は、はんだ付けで圧電振動片４２のランド４５に接続される。このため、前記インナリードの表面には、前記圧電振動片を接続する前に予めはんだめっきが施されている。前記インナリードの大きさは、長さ約１mm、幅約０．６mmと非常に小さく、前記ランドの大きさも同程度に非常に小さい。
【００６５】
圧電振動片４２は、ランド４５上にインナリード４７を載せるようにプラグ４３を位置合わせし、かつ窒素ガス等の熱風を用いたリフロー法により加熱して前記はんだめっきを溶融させることによってはんだ付けされる。このようにして、前記圧電振動片はプラグ４３に片持ち式に支持され、かつ励振電極４４が前記リード線と電気的に接続される。更に前記圧電振動片は、真空中でケース（図示せず）内に収納され、かつ該ケースの開口にその外面に予めはんだめっきを施した前記金属環を圧入することによって気密に封止される。
【００６６】
本発明によれば、圧電振動片４２とプラグ４３とをはんだ付けする前処理として、ランド４５及びインナリード４７の表面をそれぞれ処理する。本実施例の表面処理装置は、例えば図１３及び図１４に示す実施例と同様に、ガラスのような誘電体材料の細長い円管からなる放電管１を、そのノズル部８を前記圧電振動片のランド表面又は前記プラグのインナリード表面に向けて配置する。放電管１の外周には、コイル状の電源電極３５と円筒状の接地電極３６とが放電ガスの流れ方向に沿って互いに離隔して嵌装されている。放電ガスをガス供給源７から放電管１内に導入してノズル部８から噴出させつつ、電源５から電源電極３５に所定の電圧を印加して、放電管１内に前記両電極間で気体放電を生じさせる。
【００６７】
この気体放電により生成された前記放電ガスの励起活性種は、細いガス流となってノズル部８から前記圧電振動片のランド表面又は前記プラグのインナリード表面に向けて噴射される。本実施例では、放電ガスとしてヘリウムとＣＦ4 との混合ガスを選択する。この結果、ヘリウムにより安定した放電が得られ、かつＣＦ4 の励起活性種を含む細いガス流によって、ランド４５の表面及びインナリード４７に予め施した前記はんだめっきの表面は、先ず酸化膜がエッチングされて除去され、その後に改質されてぬれ性が向上する。
【００６８】
このようにはんだ付け部分のぬれ性を向上させることによって、上述したように非常に小さい圧電振動片４２とプラグ４３とを良好に接続できると共に、使用するはんだ量を従来より少なくすることができる。本発明によれば、特に非常に小さい面積のランド４５を表面処理するとき、それに対応した大きさに表面処理装置のノズル部の口径が設定され、しかも被処理面が直接放電に曝露されないので、その周囲の圧電振動片４２の部分に前記励起活性種の影響が及んだり周波数を変動させる虞がなく、好都合である。
【００６９】
上記実施例ではランド及びインナリード双方を表面処理したが、これらいずれか一方のみを処理しても、同様の効果が得られる。別の実施例では、ヘリウム以外の希ガスとＣＦ4 以外のフッ素化合物（例えばフレオン（商品名））との混合ガスを使用して、同様に安定した放電とぬれ性向上とを実現することができる。また、図１７の表面処理装置は単なる一例であって、上述した様々な放電管又は電極構造を有する本発明の表面処理装置を用いて、同様に圧電素子を製造することができる。更に、これを前処理装置としてはんだ付け装置に組み込んでインライン化することにより、連続的な処理が可能になり、より一層品質及び歩留まりの向上が図られる。当然ながら、本発明の圧電素子の製造方法は、音叉型等の他の圧電振動子、ＳＡＷデバイス等の他の圧電素子についても、圧電振動片又はＳＡＷ片等とリード端子とをはんだ付けにより接続する場合に、同様に適用することができる。
【００７０】
図１８は、本発明による表面処理方法を利用することにより、ＳＡＷデバイスの製造工程において、その周波数を調整する方法を示している。本実施例のＳＡＷデバイスは、その大きさが例えば幅約３mm、長さ約４mm、厚さ約０．５mm程度の小さい長方形の薄板に切り出した水晶（ＳｉＯ2 ）チップからなるＳＡＷ片４９を備える。ＳＡＷ片４９は、前記水晶チップの一方の面（主面）の略中央に１組の櫛型電極を組み合わせた形の交差指電極（ＩＤＴ）が形成され、かつその両側に格子状の反射器が設けられている。
【００７１】
これらの電極及び反射器は、蒸着又はスパッタリングにより前記水晶チップ表面に成膜したＡｌ薄膜を、ホトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることによって形成される。前記ＳＡＷ片の固有振動数、即ちＳＡＷデバイスの周波数は、基本的に前記Ａｌ電極パターンの幅、ピッチ及び膜厚により決定される。このように電極等を形成したＳＡＷ片４９は、セラミック材料等で形成されるベース５０の内部に、銀ペーストなどの導電ペーストや接着剤５１で固定され、かつ前記電極は、ボンディングワイヤ５２によりベース５０の電極と電気的に接続される。
【００７２】
本発明によれば、この状態において、前記ＳＡＷ片の水晶部分をエッチングして僅かな量ずつ削ることによって、ＳＡＷデバイスの周波数を微調整する。本実施例の表面処理装置は、図１に示されるようにガラスのような誘電体材料の細長い円管からなる放電管１を、そのノズル部８をＳＡＷ片４９の水晶が露出する表面に向けて配置する。放電管１の両側には、１対の平板電極２、３が対向配置されている。放電ガスをガス供給源７から放電管１内に導入し、ノズル部８から噴出させつつ、電源５から電源電極２に所定の電圧を印加して、放電管１内で気体放電を生じさせる。
【００７３】
この気体放電により生成された前記放電ガスの励起活性種は、細いガス流となってノズル部８から前記ＳＡＷ片の水晶露出面に向けて噴射される。本実施例の表面処理装置も、ノズル部８の口径が前記水晶露出面の大きさに対応した寸法に設定されている。しかも、被処理面が直接放電に曝露されないので、前記放電がＳＡＷ片４９の前記Ａｌ電極及び反射器に影響を与えることが無い。
【００７４】
本実施例では、放電ガスとしてヘリウムとＣＦ4 との混合ガスを使用する。この結果、ヘリウムにより安定した放電が得られるだけでなく、かつＣＦ4 の励起活性種を含む細いガス流によって、上述したように非常に小さいＳＡＷ片４９の水晶露出面だけを、Ａｌで形成された前記電極又は反射器に何ら影響を与えることなく、エッチングして僅かな量ずつ削り取ることができる。このエッチングは前記ＳＡＷ片の周波数をモニタしながら行われ、所望の周波数に微調整する。周波数調整を終えると、窒素雰囲気中でキャップ部材を装着してベース５０内部を気密に封止する。
【００７５】
従来は、真空中でのドライエッチングによりＳＡＷデバイスの周波数調整を行っていたため、設備が大型かつ高価であり、作業が面倒かつ時間を要するため、生産性が低く、コストを増加させる一因となっていた。これに対し、本発明によれば、上述したように大気圧中で作業できるため、設備を小型化かつ安価にできると共に、インライン化による連続処理が可能となり、生産性の向上及びコストの低減化を図ることができる。
【００７６】
本発明によるＳＡＷデバイスの周波数調整は、ＳＡＷ片をベース内に実装する前に行うことができる。即ち、ホトリソグラフィ技術を用いて水晶ウエハ表面に電極パターンを形成しかつダイシングして個々のチップに切り出した後、これをベース内部に固定してその電極と接続する前に、上述したように個々のチップについて周波数をモニタしながら、その水晶露出面をエッチングする。また、電極パターンを形成した水晶ウエハをダイシングして個々のチップに切り出す前に、ウエハの状態で個々の電極パターンについて周波数をモニタしながら、水晶露出面をエッチングすることもできる。
【００７７】
別の実施例では、ヘリウム以外の希ガスとＣＦ4 以外のフッ素化合物（例えばフレオン（商品名））との混合ガスを使用して、同様に安定した放電とフッ化処理とを実現することができる。また、放電ガスとして塩素又は塩素を含む化合物を用いると、Ａｌ電極を直接エッチングすることにより周波数調整することも可能だが、塩素系のガスはその取扱い、安全性に困難がある。
【００７８】
更に別の実施例では、電極材料としてＡｌ以外にＡｕ、Ａｌ−Ｃｕ合金などの導電性材料を用いたり、ＳＡＷ片４９のチップ材料として、水晶以外にリチウムタンタレート、リチウムニオベートなどの圧電体を用いた場合にも、本発明による周波数調整を同様に行うことができる。
【００７９】
また、本発明による表面処理方法を用いて、ＳＴＮ型、ＴＦＴ型、ＭＩＭ型等各種ＬＣＤの液晶パネルを製造することができる。一般に液晶パネルは、図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、ガラス基板５３の駆動電極を形成した面にポリイミド樹脂を均一に塗布しかつ焼成し、これを一定方向にラビングすることにより配向膜５４を形成する。この配向膜を形成した面の外周に沿って例えばＵＶ（紫外線）硬化性のシール材５５を印刷し、その上にスペーサを介して、同じく配向膜５６を形成した別のガラス基板５７を重ね合わせ、前記シール材の硬化により一体的に接着してセル容器５８を形成する。セル容器５８の中には、後述するように液晶材料を注入する。
【００８０】
本発明によれば、液晶材料を注入する前に、前記セル容器の内面を表面処理して、そのぬれ性を向上させる。本実施例では、シール材５５が、ガラス基板５７の一方の短辺の略中央に設けられるセル容器への液晶注入口５９に加えて、対向する他方の短辺の略中央に放電ガスの排気口６０を設けるために、これらの部分をそれぞれ残すように塗布される。また、セル容器５８のセルギャップ、即ち前記両ガラス基板間の隙間は非常に狭く、ＳＴＮ型パネルの約７μｍから強誘電性液晶を使用する場合の約１．５μｍまであり、通常約５μｍである。
【００８１】
図１９Ａに良く示すように、液晶注入口５９は、連絡管６１を介してガス供給源７に接続される。セル容器５８の上下両側には、これを挟むように平板状の電源電極２及び接地電極３を配設する。ガス供給源７から送給される放電ガスは、液晶注入口５９からセル容器５８内部に導入され、その中を通過して反対側の排気口６０から外部に流出する。このように放電ガスをセル容器５８内部に流しながら、電源５から電源電極２を通電すると、セル容器内に気体放電が生じる。前記両電極の寸法を小さい方のガラス基板５７の寸法に合わせることによって、放電領域をセル容器５８内部の全体に広げることができる。
【００８２】
本実施例では、放電ガスとしてヘリウムを選択する。これにより、その励起活性種にセル容器内面が直接曝露されて、ぬれ性が向上する。図３及び図４に関連して上述した説明から分かるように、本発明によれば、セルギャップが１．５μｍ程度のセル容器においても、良好な放電状態が得られ、良好な表面処理が可能である。これに対し、従来の真空中でのプラズマ放電は、このような狭ギャップのセル容器内では発生しない。
【００８３】
この後、前記排気口を閉塞し、かつ真空槽内に配置して前記セル容器内部を一定の真空状態にする。次に、液晶注入口５９に液晶材料を付け、前記真空槽内を大気圧に戻して、セル容器５８内に液晶を注入する。前記液晶注入口はシール材と同じくＵＶ硬化性の接着剤を用いて閉塞する。
【００８４】
本発明によれば、上述したようにセル容器内面のぬれ性が従来に比して大幅に良くなっているので、粘性の高い液晶材料であっても、セル容器５８内部に気泡を残すことなく、円滑かつ確実に注入することができる。また、従来のようにガラス基板を重ね合わせる前後にそれぞれ洗浄する必要がなく、１回の工程で済ませることができるので、作業効率が良く、生産性が向上する。
【００８５】
また、本発明による表面処理方法を利用して、インクジェット用プリントヘッドを製造することができる。図２０Ａに示すプリントヘッド６２は、口径約３０μｍのノズル６３を多数穿設したノズルプレート６４と振動板６５との間隙を、前記ノズルの位置に合わせて仕切部材６６によって多数のキャビティ６７に分割し、かつ前記各キャビティに対応して振動板６５の背後にピエゾ変換器６８を配置した構造を有する。前記ピエゾ変換器に電気的信号を与えて振動板６５を機械的に振動させることによって、対応する前記キャビティ内のインク６９がノズル６３から噴射される。
【００８６】
各仕切部材６６は、通常接着剤によって振動板６５の所定位置に取り付けられる。前記仕切部材と振動板との接着部付近には、図２０Ｂに示すように、はみ出した余分な接着剤７０が残存することがある。しかしながら、キャビティ６７の大きさは、例えば幅約１００μｍ、高さ約２２０μｍと非常に小さいので、接着剤７０の除去は比較的困難である。
【００８７】
本実施例によれば、上述した本発明の、例えば図１又は図１３に示されるような誘電体材料の細長い円管からなる放電管１を有する様々な構成の表面処理装置を使用し、仕切部材６６を接着した振動板６５の上方に配置した放電管１の内部に流される放電ガス中で気体放電を発生させる。また、別の実施例では、本発明の例えば図９又は図１６に示されるような細長い円管部分と拡径部分とからなる放電管２５を有する表面処理装置を使用することができる。
【００８８】
放電ガスとして、ヘリウム等の希ガスと酸素との混合ガスを使用し、その励起活性種を含むガス流を、ノズル部８から振動板６５の前記仕切部材同士の狭い隙間に向けて噴射する。放電管１又は放電管２５の円管部分に例えば口径５０μｍの毛細管を用いることによって、通常有機系樹脂である接着剤７０を上述したように非常に狭いキャビティ６７からアッシングして除去することができる。このようにして前記キャビティ内部に付着した余分な接着剤を事前に除去した振動板６５を組み付けることによって、キャビティ内での気泡の発生やインクの変質による印字不良を解消した高品質のプリントヘッドを製造することができる。
【００８９】
図２１には、図２０のプリントヘッドと異なる構造を有するインクジェット用プリントヘッド７１が示されている。このプリントヘッド７１は、それぞれガラス又は樹脂等の絶縁材料で形成された厚い第１基板７２と、それに一体的に結合された薄い第２基板７３とからなる。第１基板７２の一方の面には、ホトリソグラフィ技術を用いたウェットエッチングにより、その幅が広い方の基端部から先細の先端部に向けて延長する４本の溝７４が凹設されている。各溝７４には、前記基端部に近い位置に、それぞれ後述するインク溜まりとなる幅広部分が設けられている。溝７４の本数は、必要に応じて適当に設定することができる。
【００９０】
第１基板７２の前記一方の面に、前記溝を塞ぐように同一形状の平板からなる第２基板７３を貼着する。これによって、それぞれ前記基端部に開口するインク供給口７５からインク溜まり７６を経て、前記先端部に開口するノズル７７に連通する４本のインク流路７８を内設したプリントヘッド７１が形成される。前記第２基板の外面には、それぞれインク溜まり７６に対応する位置に、図２０の実施例と同様に、該第２基板を機械的に振動させて前記インク溜まり内のインクをノズル７７から噴射するための公知のピエゾ変換器が取り付けられる。
【００９１】
インク流路７８の内寸は、プリントヘッド７１の大きさが、例えば長さ、幅共に約１０mm程度であることを考えれば、非常に小さい。例えば、最大で図２１Ｂで示すインク溜まり７６の部分が幅約４００μｍ、深さ約８０μｍであり、その他の部分は図２１Ｃで示すノズル近傍で幅及び深さ共に約５０μｍである。従って、前記インク流路内面のぬれ性を良くすることは、常に鮮明で良好な印刷状態を確保する上で重要である。
【００９２】
本発明によれば、ピエゾ変換器を取り付ける前に、前記プリントヘッドのインク流路内面を表面処理して、そのぬれ性を向上させる。本実施例では、大気圧下において、図２２に示すように前記基端部に連絡管７９を接続し、ガス供給源７から放電ガスを送給する。前記放電ガスは、インク供給口７５からインク流路７８内を通過し、ノズル７７から外部に排出される。プリントヘッド７１の上下両側には、これを挟むように平板状の電源電極２及び接地電極３を配設する。電源５から所定の電圧を電源電極２に印加すると、インク流路７８内で気体放電が発生する。
【００９３】
本実施例の場合、良好な放電状態が得られるように、放電ガスとしてヘリウム等の希ガスを選択する。これにより、インク流路内面は、前記放電ガスの励起活性種に直接曝露されて、インクに対するぬれ性が向上する。従って、インク流路７８におけるインクの流れ、及び該流路内でインク中に発生する気泡の抜けが良くなるので、印字不良の虞を解消した高品質のプリントヘッドが得られる。図１及び図５に関連して上述した説明から分かるように、本発明によれば、プリントヘッドの狭いインク流路７８内においても、安定した放電により良好な表面処理が可能である。これに対し、従来の真空中でのプラズマ放電では、インク流路７８内で放電が発生しにくいため、十分な表面処理効果は期待できない。
【００９４】
図２３には、図２２に示す実施例の変形例が示されている。この変形例では、１対の平板電極２、３に代えて、図１１に示す実施例と同様のコイル電極３５がプリントヘッド７１の外周に巻回されている。この場合にも、放電ガスをガス供給源７から連絡管７９を介してインク流路７８内に送給し、その中を流れる前記放電ガス中で生じる気体放電に直接曝露させることによって表面処理し、インク流路７８のインクに対するぬれ性を向上させることができる。
【００９５】
図２４には、図２３に示す実施例の変形例が示されている。この変形例は、プリントヘッド７１の基端部に装着される連絡管８０が誘電体材料で形成され、かつその外周にコイル電極３５が巻回されている。従って、気体放電は連絡管８０内部で発生し、ガス供給源７から供給される放電ガスの励起活性種がガス流となってインク流路７８を流れる際に、間接的にその表面処理を行う。この場合も同様に、インク流路７８のインクに対するぬれ性を向上させることができる。
【００９６】
また、本発明の表面処理方法を用いて、試料の表面に没入している数十〜数百μｍの微小な無機物又は有機物の異物を採取・分析するためのマイクロサンプリングを簡単に行うことができる。先ず、試料が例えばフレキシブル基板に使用されるポリイミドフィルムのような有機系材料で、異物が無機物の場合について説明する。図２５Ａに示すように、試料８１の上方に例えば図１のような誘電体材料の細長い円管からなる放電管１を、そのノズル部８を異物８２が没入している位置に向けて配置する。
【００９７】
放電ガスとしてヘリウム等の希ガスと酸素との混合ガスを使用し、放電管１内で気体放電を生じさせ、前記放電ガスの励起活性種を含むガス流を試料８１表面に噴射する。本実施例では、放電管１に例えば口径５０μｍの毛細管を用いることによって、異物８２の周囲に存在する僅かな試料８１だけを部分的にアッシングして除去することができる。従って、図２５Ｂに示すように、異物８２の周囲に小さな凹み８３が形成され、かつその中に前記異物が露出してくる。従来のマニピュレータ等のサンプリング装置を用いて、そのプローブ８４を凹み８３内に挿入する。プローブ８４は、通常その先端が半径約１μｍ程度の大きさであるから、異物８２に容易に接近させることができ、該異物を係着して簡単に採取することができる。
【００９８】
試料がセラミック、シリコン等の無機系材料で異物が有機物の場合には、放電ガスにヘリウム等の希ガスとＣＦ4 等のフッ素化合物との混合ガスを使用し、図２５Ａと同様に表面処理を行う。この場合、試料８１の表面は、異物８２の周囲が部分的にエッチングされて除去され、同様に凹み８３が形成されてその中に異物８２が露出してくるので、従来のマニピュレータを用いて簡単に採取することができる。
【００９９】
試料及び異物共に有機物又は無機物の場合、上述した図２５の表面処理方法では、異物までがアッシング又はエッチングされて採取できなくなる。このような場合には、図２６Ａに示すように、放電管１のノズル部８を異物８２の周囲の試料８１表面に向けて配置し、表面処理を行う。放電ガスの励起活性種を含むガス流は、放電管１を異物８２の周りに沿って移動させながら、異物８２に直接当たらないように放電管１から試料８１表面に向けて噴射される。これにより、試料８１表面には、異物８２の周囲に環状の凹み８５が形成される。従って、この場合にも、従来のマニピュレータを用いて、そのプローブ８４を凹み８５内に挿入して異物８２に接近させ、その先端に係着して簡単に採取することができる。
【０１００】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はその技術的範囲内において、上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、平板状の電源電極２に対向配置される接地電極３には、メッシュ状のものを使用することができる。また、圧電素子、液晶パネル、インクジェット用プリンヘッドの製造、及びマイクロサンプリングには、上述した各実施例のもの以外に、必要に応じて図１〜図１６に関連して説明した様々な放電管及び電極構造の表面処理装置を用いることができる。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明の表面処理方法は、被処理物の内部をガス流路として外部から放電ガスを流しながら、その外側から電界を作用させることによって、被処理物内部が外部から容易に接近できない隙間や管路等の狭小な空間であっても、被処理物内部に気体放電が発生しかつ良好な状態に維持され、被処理物内部は放電ガスの励起活性種に直接暴露されて、安定して良好に表面処理することができる。従って、より広範な分野において大気圧下でのプラズマによる表面処理が可能となり、高い汎用性が得られる。
【０１０２】
この表面処理方法をインクジェット用プリントヘッドの製造に適用すれば、該ヘッドに内設されたインク流路のぬれ性を改善できるので、インクの流れを良くして、使用時における印字不良等の虞を解消し、より鮮明な印刷が可能になる。また、液晶パネルの製造においては、放電ガスを適当に選択することによって、液晶材料を注入する前に１度の工程でセル容器内部のぬれ性が向上するので、液晶材料の注入作業が円滑にかつ確実に行われ、歩留まりを向上させてより品質の高い液晶パネルを製造することができる。
【０１０３】
本発明の表面処理装置によれば、被処理物の狭小な内部空間内で放電ガスの流れに沿って気体放電を発生させることができ、それにより生成された放電ガスの励起活性種に直接曝露されることによって、被処理物の非常に狭い内部の表面を十分に処理することができる。従って、大気圧下でのプラズマによる表面処理をより広範な用途に用いることができる。
【０１０４】
また、本発明の表面処理装置は、電源電極と接地電極とを放電管を挟んで対向する位置に、または放電管に沿ってガス流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置することによって、ガス流路の狭い空間内に安定した気体放電を発生させることができる。更に、本発明によれば、放電管及び電源電極の周囲に配置したケーシングを接地電極とし、電源電極を中心とする放射方向に電界を形成することによって、同様にガス流路の狭い空間内に安定した気体放電を発生させることができる。
【０１０５】
本発明の圧電素子の製造方法によれば、狭小な断面のガス流路を有する放電管を用いて気体放電を生じさせ、そのガス流により、互いにはんだ付けされる素子片の電極及びプラグ端子だけを、又はそれらのいずれか一方だけを放電ガスの励起活性種に曝露することにより効果的に表面処理して、はんだへのぬれ性を向上できるので、はんだ付けが容易になりかつ少ないはんだ量で良好な接続状態が得られ、歩留まり及び生産性の向上と共にコストの低減化が図られる。また、圧電体材料に励起活性種が作用してその周波数に影響を及ぼす虞がないので、安定した性能が得られる。
【０１０６】
また、本発明によれば、ＳＡＷデバイスの製造工程において、ＳＡＷ片をパッケージ内に搭載する前又は後に、狭小な断面のガス流路を有する放電管を用いてフッ素化合物を含む放電ガスに気体放電を生じさせ、そのガス流を噴射することによって、圧電体材料の露出部分だけを僅かずつ制御してエッチング処理でき、その周波数をモニタしながら簡単に微調整することができるので、従来の真空設備を必要とせず、インライン化による連続処理が可能となり、生産性が向上して、より高品質・高性能のＳＡＷデバイスを低コストで製造することができる。
【０１０７】
本発明のインクジェット用プリントヘッドの製造方法によれば、狭小な断面のガス流路を有する放電管を用いて放電ガスに気体放電を生じさせ、そのガス流を噴射することによって、振動板と仕切部材との接合部から狭いキャビティの表面にはみ出した余分な接着剤をアッシングして比較的簡単に除去できるので、印刷不良を生じる虞がない高品質のプリントヘッドを低コストで製造することができる。
【０１０８】
本発明のマイクロサンプリング方法によれば、大気圧近傍の圧力下で生成したプラズマによる励起活性種を、狭小な断面のガス流路を有する放電管によって非常に細いガス流として試料表面に噴射できるので、試料の表面に部分的に又は完全に没入している異物の周囲から、プローブを接近させるのに十分な僅かな量だけ試料表面を部分的に削除することができるので、異物の採取をより簡単にかつ確実に行うことができる。しかも、表面処理の影響が試料の他の部分や異物自体に及ぶ虞がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の構成を有する表面処理装置の第１実施例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１と異なる放電管を有する表面処理装置の第２実施例を概略的に示す縦断面図である。
【図４】図３の放電管を示す斜視図である。
【図５】図１の更に別の変形例を示す斜視図である。
【図６】図５の変形例を示す平面図である。
【図７】図３の第２実施例の変形例を示す平面図である。
【図８】本発明による第２の構成を有する表面処理装置の実施例を概略的に示す図である。
【図９】図８の放電管を拡大して示す縦断面図である。
【図１０】図９と異なる放電管及び電極構造の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】図１０と異なる電極構造の変形例を示す縦断面図である。
【図１２】図９と更に異なる放電管及び電極構造の変形例を示す縦断面図である。
【図１３】本発明による第３の構成を有する表面処理装置の第１実施例を概略的に示す縦断面図である。
【図１４】図１３の変形例を示す縦断面図である。
【図１５】図１３と異なる放電管を有する表面処理装置の第２実施例を概略的に示す縦断面図である。
【図１６】図１３と更に異なる放電管を有する表面処理装置の第３実施例を概略的に示す縦断面図である。
【図１７】本発明の方法により圧電素子の電極を表面処理する過程を示す斜視図である。
【図１８】本発明の方法により圧電素子の周波数を調整する過程を示す図である。
【図１９】図１９Ａは本発明の方法により液晶パネルのセル内部を表面処理する過程を概略的に示す断面図、図１９Ｂはその平面図である。
【図２０】図２０Ａはインクジェット用プリントヘッドのノズル部分を示す拡大断面図、図２０Ｂは振動板を表面処理する過程を示す図である。
【図２１】図２１Ａは別の構造を有するインクジェット用プリントヘッドの一部を破砕した平面図、図２１ＢはそのＢ−Ｂ線における断面図、図２１ＣはＣ−Ｃ線における断面図である。
【図２２】図２１に示すプリントヘッドのインク流路を表面処理する過程を示す概略断面図である。
【図２３】図２２と異なる電極構造により表面処理する過程を示す平面図である。
【図２４】図２３の変形例を示す平面図である。
【図２５】本発明の方法により試料表面に没入した異物を採取する過程をＡ図、Ｂ図の順に示す断面図である。
【図２６】図２５の変形例による過程を同じくＡ図、Ｂ図の順に示す断面図である。
【符号の説明】
１放電管
２電源電極
３接地電極
４高圧トランス
５高周波電源
６基端部
７ガス供給源
８ノズル部
９被処理物
１０処理領域
１１放電領域
１３放電管
１４、１５矩形板
１６スペーサ
１７基端部
１８ノズル部
１９放電領域
２０処理領域
２２処理領域
２３ノズル部材
２４ケーシング
２５放電管
２６ノズル部
２７テーブル
２８円管部分
２９拡径部分
３０内管
３１環状空室
３２電源電極
３３放電領域
３４、３５電源電極
３６接地電極
３７放電領域
３８接地電極
３９電源電極
４０、４１接地電極
４２圧電振動片
４３プラグ
４４励振電極
４５ランド
４６絶縁体
４７インナリード
４８アウタリード
４９ＳＡＷ片
５０ベース
５１接着剤
５２ボンディングワイヤ
５３ガラス基板
５４配向膜
５５シール材
５６配向膜
５７ガラス基板
５８セル容器
５９液晶注入口
６０排気口
６１連絡管
６２プリントヘッド
６３ノズル
６４ノズルプレート
６５振動板
６６仕切部材
６７キャビティ
６８ピエゾ変換器
６９インク
７０接着剤
７１プリントヘッド
７２第１基板
７３第２基板
７４溝
７５インク供給口
７６インク溜まり
７７ノズル
７８インク流路
７９、８０連絡管
８１試料
８２異物
８３凹み
８４プローブ
８５凹み[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface treatment technique for etching, ashing, modifying, or forming a thin film on the surface of a material to be treated, and in particular, surface treatment is performed using excited active species generated in plasma under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. The present invention relates to a method and an apparatus. In addition, the present invention uses a surface treatment technology using plasma under a pressure near atmospheric pressure, and a piezoelectric vibrator, SAW (surface acoustic wave) formed of a piezoelectric crystal or a piezoelectric ceramic material such as quartz. The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric element such as a device, a method for manufacturing an ink jet printer head, and a method for manufacturing a liquid crystal panel. Furthermore, the present invention relates to a microsampling technique for collecting foreign substances attached to or immersed in the surfaces of various materials.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there are known techniques for variously treating the surface of a material to be processed using excited active species generated by plasma discharge. The conventional surface treatment method for discharging so as to generate plasma in a vacuum or under a reduced pressure environment has a problem that a special apparatus / equipment such as a vacuum chamber is required and the manufacturing cost increases. Therefore, recently, as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-2149, plasma discharge is performed under a pressure near atmospheric pressure, so that vacuum equipment is not required and the apparatus can be easily and miniaturized at low cost. Surface treatment techniques that can do this have been proposed.
[0003]
In the surface treatment with plasma under atmospheric pressure, a direct method in which gas discharge is directly generated between the electrode and the material to be processed, and excited active species are generated by discharge between the power supply electrode and the ground electrode. There is an indirect method in which a gas flow containing gas is ejected to the surface of the material to be treated. While the direct method can achieve a high processing rate, it may not be able to handle the case where the material to be processed is damaged by charge-up, the shape of the material to be processed is complex or uneven, or the processing range is limited. There is. On the other hand, the indirect method requires a higher output because the processing rate is lower than the direct method, but there is no risk of damage to the material to be processed due to charge-up, and the shape of the nozzle that ejects the gas flow By changing the flow rate or adjusting the gas flow rate, local surface treatment corresponding to the shape of the material to be processed and the limitation of the processing range is possible.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when the surface of a material to be processed is washed by etching, ashing, or the like, wet processing using an organic solvent or an etching solution is performed. However, in such a processing solution, when it is desired to process only a limited narrow region or part or when there is a part that does not want to be processed around, it is necessary to mask the periphery with a resist material or the like in advance. There is a problem that the process is cumbersome and time-consuming, and productivity is lowered. Also, if you want to treat the inside of narrow gaps, pipes and recesses that cannot be easily accessed from the outside, it is difficult to enter the treatment liquid, and if bubbles enter, it is difficult to remove it. There was a problem that I could not.
[0005]
In the case of the above-described plasma processing in a vacuum, since the discharge spreads over a wide range, if only a limited narrow region / part is to be processed, a mask processing is necessary as in the wet processing. However, there is a problem in that a desired surface treatment cannot be performed because no discharge occurs in a narrow space.
[0006]
However, the conventional surface treatment apparatus using atmospheric pressure plasma is generally premised on efficiently treating a relatively large area of the surface of the material to be treated. For this reason, when it is desired to process only a very narrow region or part, there is a limit in selecting only that part and processing it locally. Even in the indirect method, it is very difficult to create an active plasma in the discharge gas at a pressure close to atmospheric pressure and to concentrate the excited active species at a high density to selectively apply to an extremely narrow part of the material to be processed. there were. In addition, when it is desired to surface-treat the inside of a narrow gap or pipe line that cannot be easily accessed from the outside, a power supply electrode is placed in the surface to cause direct gas discharge, or a gas flow containing high-density excited active species. It is extremely difficult to send in from the outside.
[0007]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its purpose is to use a very limited microscopically active species of plasma generated under a pressure near atmospheric pressure. To provide a surface treatment method and apparatus having a novel configuration capable of easily and satisfactorily surface-treating a narrow internal structure such as a gap or a pipe line that cannot be easily approached from any part or region or from the outside. .
[0008]
Another object of the present invention is a method for manufacturing a piezoelectric element such as a piezoelectric vibrator or a SAW device by using surface treatment with excited active species of plasma generated under a pressure near atmospheric pressure, and for inkjet. The object is to improve a method for producing a print head, a method for producing a liquid crystal panel, or a microsampling method for collecting foreign matter from a sample.
[0009]
More specifically, in the case of a piezoelectric element manufactured by soldering a lead terminal of a plug to an electrode land formed on the surface of an element piece made of a piezoelectric body and vacuum-sealing the inside of the case, In order not to corrode the electrode, soldering by a reflow method using hot air or the like is generally performed without using a flux. However, since the soldering surface is very small and is easily oxidized by ambient air or the like, there is a problem that soldering failure is likely to occur and the yield is reduced.
[0010]
Further, in the case of a SAW device including a SAW (surface acoustic wave) piece in which a comb-shaped electrode is formed on the surface of a piezoelectric body, frequency adjustment is usually performed after the SAW piece is mounted in the base. The frequency adjustment is generally performed by directly etching the electrode formed of Al or the like and etching the piezoelectric body. In the case of etching a fine Al electrode, dry etching using a chlorine-based gas is appropriate, but the chlorine-based gas has problems in handling and safety. Therefore, conventionally, the etching process of the piezoelectric body has been performed in a vacuum, but there is a problem that the apparatus is expensive and large, the operation is complicated and troublesome, the productivity is low, and the cost is high.
[0011]
Further, in the manufacturing process of the liquid crystal panel, the liquid crystal material is injected into a narrow gap inside the cell container after the two glass substrates are integrally bonded with the shield material, and thus the liquid crystal material is injected therein. There is a problem that air bubbles easily enter. Conventionally, since the surfaces of both glass substrates were washed before they were superposed, the stains in the cell container that occurred during bonding could not be washed sufficiently. Therefore, it is advantageous if the inner surface of the cell container can be treated to promote the wettability with respect to the liquid crystal material. However, since the gap is about 4, 5 μm to about several tens of μm, wet processing using an etching solution or the like is substantially impossible. Further, in the case of dry etching using plasma in vacuum, the gap is too narrow, so that no discharge occurs inside the cell container. Furthermore, since a rubbing-treated alignment film is formed on the glass substrate surface in the cell container, it is necessary to perform a surface treatment so as not to break the alignment.
[0012]
In particular, in the case of an ink jet print head having a structure in which an ink flow path leading from the ink supply port to the nozzle opening is provided, if the wettability of the ink flow path with respect to ink is low, bubbles enter the ink flow path when ink is injected. For this reason, there is a problem in that the ink is not sufficiently ejected and printing is unclear or printing defects such as missing dots occur. Also in this case, since the ink flow path is very narrow, wet processing using an etching solution or the like is impossible, and surface treatment with plasma in vacuum hardly causes discharge in the ink flow path. Therefore, effective processing cannot be expected.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The surface treatment method of the present invention is for achieving the above-described object, and a predetermined discharge gas is allowed to flow inside a workpiece made of a dielectric material under atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure. It is characterized in that a gas discharge is generated inside the workpiece by energizing an electrode disposed outside the workpiece, and the surface inside the workpiece is exposed to the excited active species of the discharge gas generated by this gas discharge. To do.
[0014]
According to the method of the present invention, even if the inside of the object to be processed is a narrow space such as a gap or a pipe that cannot be easily accessed from the outside, the discharge gas is externally used as a gas channel. Since the gas discharge can be generated inside the object to be processed and maintained in a good state, the surface treatment can be performed directly by the excited active species of the discharge gas generated inside the object to be processed. Actually, even if the inside of the object to be processed is a narrow space in which the length is a and the narrower width is b and b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10, A gas can be circulated and a gas discharge can be generated, whereby a good surface treatment can be achieved. Here, the narrower width b is the inner diameter when the inside of the workpiece is circular in cross section, the shorter diameter when it is elliptical, and the width in the short side direction when it is an elongated slit. Shall point to.
[0015]
Using the surface treatment method of the present invention, when manufacturing an ink jet print head having an ink flow path leading from an ink supply port to a nozzle opening, while flowing a discharge gas from the ink supply port toward the nozzle opening, An electrode disposed outside the print head is energized to generate a gas discharge in the ink flow path, and the inner surface of the ink flow path is exposed to the excited active species of the discharge gas generated thereby. It is advantageous to select a gas containing helium as the discharge gas. As a result, the inner surface of the ink flow path is exposed to the helium excited active species and cleaned, and the wettability is improved and the ink can easily flow. Can be made possible.
[0016]
When a liquid crystal panel is manufactured using the surface treatment method of the present invention, two glass substrates on which an alignment film is formed are integrated with a shielding material so as to have a certain narrow gap therebetween. After forming the cell container by adhering to the electrode, before enclosing the liquid crystal material in the cell container, energize the electrodes arranged along the cell container while flowing a predetermined discharge gas from the liquid crystal inlet into the cell container. Then, a gas discharge is generated in the cell container, and the surface inside the cell container is exposed to the excited active species of the discharge gas generated thereby. According to the invention, it is advantageous if the discharge gas comprises helium. As a result, the inner surface of the cell container can be cleaned and its wettability can be improved, so that even a relatively viscous liquid crystal material can be injected smoothly and reliably.
[0017]
The surface treatment apparatus according to the present invention includes a means for supplying a discharge gas so as to flow inside the object to be processed, the object made of a dielectric material having an internal space with a narrow cross section, and the object to be processed. And an electrode for causing gas discharge to the discharge gas under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. When the discharge gas supplied from the gas supply means flows through the inside of the object to be processed, the electrode is energized, whereby a gas discharge is generated along the flow of the discharge gas in the internal space of the object to be processed. Since the surface inside the object to be treated is directly exposed to the excited active species of the discharge gas generated by this discharge, the desired surface treatment can be satisfactorily and easily performed.
[0018]
Further, the surface treatment apparatus of the present invention is a dielectric that defines a gas flow path having a narrow cross section between a proximal end connected to a discharge gas supply source and a distal end that opens toward an object to be processed. It has a discharge tube made of a material, and a power supply electrode and a ground electrode arranged so as to face each other with the discharge tube interposed therebetween. It is characterized in that gas discharge is generated in the discharge gas under the pressure of.
[0019]
With this configuration, a gas discharge is generated in the discharge tube along the flow of the discharge gas, and the excited active species of the generated discharge gas has a very thin gas flow corresponding to a narrow cross section of the gas flow path. As described above, since it is sprayed from the tip of the discharge tube, a very narrow portion or region of the surface of the object to be processed can be limitedly processed, or the inside of the narrow recess can be sufficiently processed.
[0020]
According to the present invention, the discharge tube has a narrow gas flow path when the length a of the gas flow path and the narrow width b thereof are in the relationship of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10. A discharge can be generated. For example, the discharge tube can be formed of a circular tube such as an elongated glass whose length a and inner diameter b are in the above relationship, whereby the surface of the object to be processed can be processed in a spot shape. A plurality of circular tubes may be provided, and by arranging them in parallel or in a predetermined direction, a large number of portions can be spot-processed simultaneously. In another embodiment, a discharge tube having a gas flow path having a slit-like cross section in which the length a and the narrow width b are in the above relationship can be used, and the surface of the object to be processed is very thin. It can be processed linearly.
[0021]
Further, according to the present invention, a discharge tube made of a dielectric material that defines a gas flow path between a proximal end connected to a discharge gas supply source and a distal end opening toward the object to be processed; There is provided a surface treatment apparatus comprising: a power supply electrode disposed along the discharge tube; and a casing made of a conductive material that accommodates the discharge tube and an object to be processed and is grounded. The power electrode can be composed of a coil wound around the discharge tube.
[0022]
By using the casing itself as the ground electrode in this way, an electric field is formed in the radial direction between the power supply electrode and the casing, so that gas discharge occurs along the gas flow path inside the discharge tube. In particular, when the discharge tube is configured to have an elongated circular tube or a slit-like narrow gas flow path, the discharge can be generated and maintained satisfactorily. The discharge tube generates a discharge even in a narrow gas flow path such that the dimension is a length and the narrow width is b, and b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10. This is advantageous because a narrow portion can be processed in the form of spots or straight lines.
[0023]
Furthermore, according to the present invention, a discharge tube made of a dielectric material that defines a gas flow path between a proximal end connected to a discharge gas supply source and a distal end that opens toward the object to be processed; A power supply electrode and a ground electrode arranged on the upstream side and downstream side of the gas flow path along the tube, respectively, and when the power supply electrode is energized, the discharge gas is converted into a discharge gas under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. There is provided a surface treatment apparatus characterized by causing gas discharge. At least one of the power electrode and the ground electrode can be constituted by a coil wound around the discharge tube.
[0024]
The gas discharge is generally generated between the power supply electrode and the ground electrode along the flow of the discharge gas in the discharge tube, and the excited active species of the discharge gas generated thereby corresponds to a narrow cross section of the gas flow path. A very thin gas flow is sprayed from the tip of the discharge tube to the surface of the workpiece. Therefore, a very narrow portion or region on the surface of the object to be processed can be limitedly processed, or the inside of the narrow recess can be sufficiently processed. In this case, the discharge tube generates a discharge in the narrow gas flow path when the length a of the gas flow path and the narrow width b are in the relationship of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10. It is advantageous because a very narrow portion can be processed in a spot shape or a straight line shape.
[0025]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric element by soldering a lead terminal of a plug to an electrode formed on a surface of an element piece made of a piezoelectric body and attaching a vacuum case to the plug. Before the soldering, the discharge tube is made of a dielectric material that defines a gas flow path having a narrow cross section, and the discharge gas is allowed to flow from the base end portion toward the nozzle opening at the tip end portion. By energizing the electrodes arranged along the line, a gas discharge is generated in the discharge tube at or near the atmospheric pressure, and a gas flow containing excited active species of the discharge gas generated thereby is generated from the nozzle opening. In addition, a novel method for manufacturing a piezoelectric element is provided, which includes a step of performing a surface treatment by spraying at least one of the bonding surface of the electrode of the element piece and the surface of the plug terminal.
[0026]
As described above, gas discharge is favorably generated in the discharge tube along the flow of the discharge gas, and a thin gas flow corresponding to the cross section of the gas flow path is injected from the nozzle opening at the tip of the discharge tube. Only the bonding surface of the electrode of the element piece or the surface of the plug terminal can be exposed to the excited active species of the discharge gas. Therefore, we can improve the wettability by effectively surface-treating only the part to be soldered without affecting the frequency of the excited active species acting on the piezoelectric material of the element piece and the electrode part other than the joint surface. It is possible to achieve good connection with a smaller amount of solder.
[0027]
Furthermore, according to the present invention, a SAW (surface acoustic wave) piece in which an electrode is formed on the surface of a piezoelectric body is mounted in a package, the electrode is electrically connected to a package terminal, and the package is vacuum-sealed. A discharge element containing a fluorine compound from a base end portion toward a nozzle opening at a tip end portion of a discharge tube made of a dielectric material that defines a gas flow path having a narrow cross section. By energizing the electrodes arranged along the discharge tube while flowing, a gas discharge is generated in the discharge tube under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and an excited active species of the discharge gas generated thereby is included. It includes a process of adjusting the frequency of the SAW piece by injecting a gas flow from the nozzle opening at the tip of the discharge tube to the portion of the piezoelectric material exposed on the electrode forming surface of the piezoelectric body and performing etching. That the method for manufacturing a piezoelectric element is provided.
[0028]
Also in this case, as described above, gas discharge is favorably generated along the flow of the discharge gas in the discharge tube, and a thin gas flow corresponding to the cross section of the gas flow path is injected from the nozzle opening at the tip of the discharge tube. Therefore, the frequency of the SAW piece can be cut while controlling the piezoelectric portion by a small amount while monitoring the frequency of the SAW piece, so that the frequency can be adjusted more precisely. In particular, when the piezoelectric body is made of quartz, it can be easily etched by using a discharge gas containing a fluorine compound. As a result, a more accurate piezoelectric element can be manufactured more easily and at low cost by an etching process under atmospheric pressure.
[0029]
This etching process can be performed after the SAW piece is mounted on the package and the electrode is electrically connected to the package terminal. In addition, etching can be performed before mounting the SAW piece on the package. In this case, after dicing the piezoelectric wafer on which the electrodes are formed, before connecting the cut-out SAW piece electrodes to the package terminals, the individual chips are diced on the individual chips or on the piezoelectric wafer on which the electrodes are formed. Etching can be performed in the state of the wafer before it is cut out.
[0030]
According to the present invention, a method of manufacturing an ink jet print head of a type that selectively ejects ink injected into a plurality of cavities defined by a partition member between a nozzle member and a diaphragm, After the partition member is bonded to the diaphragm, discharge is performed while flowing a predetermined discharge gas from the base end portion toward the opening of the tip end portion in the discharge tube made of a dielectric material that defines a gas passage having a narrow cross section. By energizing the electrodes arranged along the tube, a gas discharge is generated in the discharge tube at atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and a gas flow containing excited active species of the discharge gas generated thereby is discharged into the discharge tube. There is provided a method for manufacturing an ink jet print head, which includes a step of ashing by spraying from the opening of a tip portion to the vicinity of an adhesive portion between a diaphragm and a partition member.
[0031]
In the case of an ink jet print head, if adhesive remains on the surface of the diaphragm or partition member, bubbles are likely to be generated in the ink injected into the cavity. There is a possibility that the ink is dissolved in the ink to change its composition, adheres to the vicinity of the nozzle opening, obstructs the ejection of the ink, and causes printing failure. However, since the cavity defined between the adjacent partition members is very narrow, the conventional wet process or plasma process easily removes excess adhesive protruding from the vicinity of the bonding portion between the diaphragm and the partition member. I couldn't. Therefore, as described above, by ejecting a very thin gas flow containing the excited active species of the discharge gas, it is possible to easily remove the excess adhesive adhering to the diaphragm and the partition member by ashing, It is possible to more easily manufacture a print head that does not cause a print defect.
[0032]
Furthermore, according to the present invention, there is provided a microsampling method for collecting minute foreign matters from the surface of a sample by attaching them to the tip of the probe, and before the probe tip is brought close to the foreign matter, a gas passage having a narrow cross section is provided. A predetermined discharge gas is allowed to flow from the base end portion toward the opening at the tip end portion of the discharge tube made of the dielectric material to be demarcated, and an electrode disposed along the discharge tube is energized to greatly increase the discharge tube. A gas discharge is generated under atmospheric pressure or a pressure near it, and a gas flow containing excited active species of the discharge gas generated thereby is ejected from the opening at the tip of the discharge tube to the sample surface, so that the sample is taken from around the foreign material. There is provided a microsampling method characterized in that it includes a step of partially removing.
[0033]
When foreign matter is partially or completely immersed on the surface of the sample, it is difficult for the conventional microsampling method to bring the probe tip close to the foreign matter. According to this method, by appropriately selecting the discharge gas according to the properties of the sample or the foreign material, the gas flow containing the excited active species can be injected only to the necessary portion. The sample can be partially etched or ashed from around the foreign material without affecting the foreign material, and the space necessary for approaching the probe tip can be secured, making it easier to collect the foreign material. And it can be done reliably.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 schematically show a first embodiment of a surface treatment apparatus having a first configuration according to the present invention. This surface treatment apparatus includes a discharge tube 1 made of an elongated circular tube made of a dielectric material such as glass, which defines a gas flow path having a narrow cross section inside, and a pair of electrodes disposed opposite to each other with the discharge tube interposed therebetween. A flat power supply electrode 2 and a ground electrode 3 are provided. The power electrode 2 is connected to a high frequency power source 5 through a high voltage transformer 4. The discharge tube 1 has a base end 6 connected to a gas supply source 7, and a nozzle portion 8 that opens toward the workpiece 9 at the tip.
[0035]
When it is desired to surface-treat the narrow region 10 of the workpiece 9, a predetermined discharge gas corresponding to the surface treatment is introduced from the gas supply source 7 into the discharge tube 1 and ejected from the nozzle portion 8, while being supplied from the power source 5. A predetermined voltage is applied to the power supply electrode 2. Inside the discharge tube 1, gas discharge occurs in a region 11 sandwiched between both electrodes as shown in FIG. 2. In the discharge region 11, active species such as excited species and ions of the discharge gas are generated by dissociation, ionization, excitation, and the like of the discharge gas by plasma. These excited active species are ejected from the nozzle portion 8 toward the region 10 as a thin gas flow and perform a desired surface treatment.
[0036]
The discharge tube 1 may be an extremely thin capillary tube having a relationship of 1 μm ≦ b1 ≦ 1 mm and b1 / a1 ≦ 1/10, where the length is a1 and the inner diameter is b1. For example, a rare gas such as helium or argon, or a fluorine compound such as oxygen, nitrogen, or CF4 as the discharge gas is 1 kgf / cm at the base end. ² When a high frequency power source of 20 kHz was used as a power source, the pressure was supplied at a moderate pressure, and a stable and good discharge state was maintained in the discharge tube in any case. In addition, when 13.56 MHz is used for the power source, a good discharge state can be obtained similarly by using a mixed gas of a rare gas such as helium and a fluorine compound such as oxygen, nitrogen or CF4 as the discharge gas. It was. It was confirmed that the processing rate was higher when the power supply frequency was 13.56 MHz.
[0037]
In general, when the discharge gas is a single rare gas, the wettability is improved. When the discharge gas is a gas containing oxygen, ashing is performed. When the discharge gas is a gas containing CF4, surface treatment for etching is performed. According to the present invention, it is possible to satisfactorily surface-treat only the region 10 of the object to be processed without substantially affecting the surrounding portion by the thin gas flow corresponding to the inner diameter b1 of the discharge tube 1. It was. Further, according to the present invention, when a narrow groove or hole is formed on the surface of the workpiece 9 as in a plastic molding die, the nozzle portion 8 of the discharge tube 1 is inserted into the narrow groove or hole so that the gas flow The inner surface can be surface-treated more effectively by spraying directly.
[0038]
Further, the dirt adhering to the inside of the discharge tube 1 is not sufficiently cleaned by a wet process using a conventional cleaning liquid or the like because the gas flow path is very narrow. However, according to the present invention, it is confirmed that the plasma active species can easily perform self-cleaning by appropriately selecting a discharge gas for performing a cleaning process such as etching and ashing and causing discharge inside the discharge tube 1. It was. Therefore, after the surface treatment of the object to be treated is completed or during the period, the discharge is performed by changing the gas type as appropriate, so that the inside of the discharge tube is always kept clean and the gas flow path is secured to stabilize the discharge state. And surface treatment can be performed satisfactorily.
[0039]
FIG. 3 shows a second embodiment of the surface treatment apparatus having the first configuration. In the surface treatment apparatus of the second embodiment, the discharge tube 13 has two rectangular thin plates made of dielectric material such as glass plates 14 and 15 facing each other with a slight gap as shown in FIG. In addition, both side portions thereof are bonded with an adhesive tape 16 or the like. Inside the discharge tube 13, a narrow slit-shaped gas passage having a rectangular cross section is defined from a proximal end portion 17 connected to the gas supply source 7 toward a nozzle portion 18 opening at the distal end. A flat power supply electrode 2 and a ground electrode 3 are disposed on both sides of the discharge tube 13 so as to sandwich the discharge tube 13.
[0040]
A predetermined discharge gas is introduced into the discharge tube 13 from the gas supply source 7, and a predetermined voltage is applied from the power supply 5 to the power supply electrode 2 while being ejected from the nozzle portion 18. Inside the discharge tube 13, gas discharge occurs in a region 19 sandwiched between the two electrodes. In the present embodiment, the gas flow is jetted from the slit-shaped nozzle portion 18 into a thin linear shape, and the thin linear region 20 of the workpiece 9 is surface-treated by the excited active species of the discharge gas contained therein. The
[0041]
The dimensions of the discharge tube 13 are set to 1 μm ≦ b2 ≦ 1 mm and b2 / a2 ≦ 1/10, similarly to the discharge tube 1 of the first embodiment, where the length is a2 and the gap between both glass plates is b2. be able to. As in the first embodiment, a rare gas such as helium or argon or a fluorine compound such as oxygen, nitrogen or CF4 is used as the discharge gas at the base end 6 at 1 kgf / cm. ² When a high frequency power source of 20 kHz was used as a power source, the pressure was supplied at a moderate pressure, and a stable and good discharge state was maintained in the discharge tube in any case. In addition, when 13.56 MHz is used for the power source, a good discharge state can be obtained similarly by using a mixed gas of a rare gas such as helium and a fluorine compound such as oxygen, nitrogen or CF4 as the discharge gas. It was.
[0042]
The length of the processing region 20 is adjusted by changing the width of the gas flow path according to the dimensions of the discharge tube 13. In another embodiment, the width or gap of the gas flow path can be gradually narrowed from the base end portion 17 toward the nozzle portion 18. Thereby, the density of the excited active species contained in the gas flow can be increased. In yet another embodiment, a plurality of gas flow paths can be arranged in parallel by partitioning the inside of the discharge tube 13 along the flow direction of the discharge gas.
[0043]
FIG. 5 shows another modification of the first embodiment shown in FIG. In this modification, a plurality of discharge tubes 1 each made of an elongated circular tube of dielectric material are arranged in parallel in a row adjacent to each other between a pair of opposed power supply electrodes 2 and ground electrodes 3. . The base end portion 6 of each discharge tube 1 is connected to a common gas supply source 7. When a predetermined voltage is applied from the power source 5 to the power supply electrode 2 while simultaneously supplying a predetermined discharge gas from the gas supply source into each discharge tube 1 and spraying from the nozzle portions 8 toward the workpiece 9, Gas discharge occurs simultaneously in each of the discharge tubes. The nozzle portion 8 of each discharge tube injects a gas flow toward a narrow region of the corresponding workpiece 9 so that the linear region 22 can be surface-treated at the same time.
[0044]
Further, in this embodiment, only a part of the region 22 of the workpiece 9 is selectively surfaced by supplying a discharge gas from the gas supply source 7 to only a part of the discharge tubes 1 and generating a gas discharge. It can also be processed. Further, in the present embodiment, the discharge tube and the discharge tube can be appropriately separated according to the position of each region to be processed of the workpiece 9. Further, if each discharge tube can be moved in the lateral direction between the electrodes 2 and 3, it is possible to easily cope with a change in the position of the region to be processed of the workpiece. In another embodiment, the discharge tubes 1 can be arranged between the electrodes 2 and 3 in two or more rows. In yet another embodiment, a plurality of regions on the curved surface of the workpiece 9 can be simultaneously surface-treated by arranging the discharge tubes in different directions, for example, in a radial direction instead of in parallel. it can.
[0045]
FIG. 6 shows still another modification of FIG. A nozzle member 23 whose tip opening is tapered narrowly is fitted to the nozzle portions 8 of the plurality of discharge tubes 1 arranged in parallel in one horizontal row. Similarly, in the embodiment shown in FIG. 7, a nozzle member 23 is attached to the nozzle portion 18 of the discharge tube 13 of FIG. By restricting the gas flow from each nozzle part 8 and 18 with the nozzle member 23, the speed of the gas flow injected to the surface of the workpiece 9 is increased, and the plasma density is increased to further increase the processing rate. Can do.
[0046]
Next, FIG. 8 schematically shows the configuration of a surface treatment apparatus having a second configuration according to the present invention. This surface treatment apparatus has a box-shaped casing 24 formed of a conductive material and grounded. At the center of the casing 24, a discharge tube 25 is suspended vertically with its nozzle portion 26 facing downward. A table 27 on which the workpiece 9 is placed is disposed immediately below the discharge tube 25.
[0047]
As shown well in FIG. 9, the discharge tube 25 has an elongated circular tubular portion 28 that defines a gas passage having a narrow cross section, as in the embodiment of FIG. And is integrally formed of a dielectric material such as glass. The circular tube portion 28 is disposed with the nozzle portion 26 at the tip facing the surface of the workpiece 9. The enlarged diameter portion 29 has a double structure and defines an annular vacant space 31 between the inner diameter tube 30 and the inner tube 30 arranged concentrically. The empty space 31 is connected to the gas supply source 7 and communicates with the gas flow path of the circular pipe portion 28. A rod-shaped power supply electrode 32 connected to the power supply 5 via the high-voltage transformer 4 is inserted into the inner tube 30.
[0048]
The predetermined discharge gas introduced from the gas supply source 7 into the annular vacant chamber 31 is ejected from the nozzle portion 26 toward the surface of the workpiece 9 through the circular tube portion 28. At the same time, a predetermined voltage is applied from the power supply 5 to the power supply electrode 32. In this embodiment, the casing 24 is used as a ground electrode, and an electric field is formed in the radial direction from the power supply electrode 32 located at the center thereof. Therefore, the gas discharge is generated in a relatively wide region 33 inside the enlarged diameter portion 29 and the circular tube portion 28 as shown in FIG. The excited active species of the discharge gas due to this discharge is ejected from the nozzle portion 26 as a thin gas flow, and the narrow region 10 of the object 9 to be exposed can be surface-treated.
[0049]
The dimensions of the circular tube portion 28 are set to have a relationship of 1 μm ≦ b1 ≦ 1 mm and b1 / a1 ≦ 1/10, where the length is a1 and the inner diameter is b1, as in the discharge tube 1 of FIG. . When a rare gas such as helium or argon or a gas mixed with a fluorine compound such as oxygen, nitrogen or CF4 is used as the discharge gas, and a 20 kHz high frequency power source is used as the power source, a stable and good discharge state is obtained. Obtained. In particular, when the discharge gas was a single rare gas such as helium, it was observed that the discharge region 33 extended out of the nozzle portion 26 and directly exposed the surface of the workpiece 9. Further, when the mixed gas was used as the discharge gas, the discharge region 33 was reduced as the flow rate of oxygen, nitrogen or CF4 contained therein was increased. When the surface treatment for improving the wettability of the polyimide coating to water was performed using the surface treatment apparatus of this example, the treatment time which conventionally required several tens of seconds could be reduced to 10 seconds or less.
[0050]
According to the present invention, a discharge tube and electrode structure different from the embodiment of FIG. 9 can be used. For example, in the embodiment of FIG. 10, a circular discharge tube 1 is used as in the embodiment of FIG. 1, and a cylindrical power supply electrode 34 is fitted on the outer periphery thereof. In the embodiment of FIG. 11, a coil electrode 35 is provided on the outer periphery of the circular discharge tube 1. In the embodiment of FIG. 12, as in the embodiment of FIG. 3, a flat plate-like power source is provided on one side surface of a plate-like discharge tube 13 having a slit-like gas flow channel in which two glass plates are stacked. An electrode 2 is provided. In any of these cases, as in the case of FIG. 9, a gas discharge can be generated in the discharge tube, and surface treatment can be performed using the gas flow.
[0051]
Next, a surface treatment apparatus having a third configuration according to the present invention will be described. FIG. 13 schematically shows the configuration of the surface treatment apparatus according to the first embodiment. As in the embodiment of FIG. 1, the surface treatment apparatus has a discharge tube 1 made of an elongated circular tube made of a dielectric material such as glass. A cylindrical power supply electrode 34 and a ground electrode 36 are fitted on the outer periphery of the discharge tube 1, and are separated from each other by an appropriate distance between the upstream side close to the base end portion 6 and the downstream side close to the nozzle portion 8. Yes.
[0052]
A predetermined discharge gas is introduced into the discharge tube 1 from the gas supply source 7, and a predetermined voltage is applied from the power supply 5 to the power supply electrode 34 while being ejected from the nozzle portion 8. In the discharge tube 1, a gas discharge is generated in a region 37 between the electrodes. The excited active species of the discharge gas by the plasma generated in the discharge region 37 is jetted from the nozzle portion 8 toward the object 9 as a thin gas flow. Thereby, only the narrow area | region 10 of the to-be-processed object 9 can be favorably surface-treated without affecting the surrounding part at all.
[0053]
The dimensions of the discharge tube 1 were set in the range of 1 μm ≦ b1 ≦ 1 mm and b1 / a1 ≦ 1/10, where the length is a1 and the inner diameter is b1, as in the embodiment of FIG. As a discharge gas, for example, a rare gas such as helium or argon, or a mixed gas of these and a fluorine compound such as oxygen, nitrogen or CF4 and a high frequency power source of 20 kHz is used. A smooth discharge state was maintained. Further, it was confirmed that the power supply electrode 34 and the ground electrode 36 discharge well even if they are separated to a distance of several tens of centimeters.
[0054]
When the discharge region extends out from the nozzle portion 8 of the discharge tube as in the embodiment of FIG. 10, the surface of the workpiece 9 is directly exposed to the discharge, and the treatment rate is increased, but the surface of the workpiece is damaged. There is a risk of adverse effects such as. In the case of the present embodiment, the discharge region 37 can be limited within the discharge tube 1 to some extent by appropriately selecting each of the above gases as the discharge gas and the presence of the ground electrode 36.
[0055]
FIG. 14 is a modification of the first embodiment shown in FIG. 13, and the power supply electrode 35 and the ground electrode 38 are each composed of a coil electrode wound around the outer periphery of the discharge tube 1. When a rare gas such as helium or argon or a mixed gas of these with a fluorine compound such as oxygen, nitrogen or CF4 is used as a discharge gas and a high frequency power source of 20 kHz is used, the power supply electrode 35 to the vicinity of the nozzle section 8 is used. Gas discharge occurred in a wide area. In particular, when a rare gas is used as the discharge gas and a high frequency power source of 20 kHz is used, the discharge region is formed along the gas flow ejected from the nozzle portion 8 as in the embodiment of FIG. It extended to the outside.
[0056]
In another embodiment, either the power electrode or the ground electrode can be the coil electrode of FIG. 14 and the other can be the cylindrical electrode of FIG. In any of these cases, a gas discharge can be generated in the discharge tube 1 as in the embodiment of FIG. 13 to satisfactorily surface-treat the workpiece.
[0057]
FIG. 15 shows a second embodiment of the surface treatment apparatus having the third configuration. As in the embodiment of FIG. 3, this surface treatment apparatus is a discharge tube in which two thin sheets of dielectric material are opposed to each other with a slight gap and a narrow slit-like gas flow path is defined in the inside. 13 A power supply electrode 39 and a ground electrode 40 each consisting of two flat plates are arranged on both sides of the discharge tube 13 so as to sandwich the discharge tube 13 with an appropriate distance between the upstream side and the downstream side of the discharge tube 13. .
[0058]
The discharge tube 13 was set in the range of 1 μm ≦ b2 ≦ 1 mm and b2 / a2 ≦ 1/10, where the length was a2 and the gap between both glass plates was b2, as in the embodiment of FIG. As in the embodiment of FIG. 13, while introducing a rare gas such as helium or argon or a mixed gas of these with a fluorine compound such as oxygen, nitrogen or CF4 as a discharge gas from the gas supply source 7 into the discharge tube 13. When a predetermined voltage was applied to the power source electrode 39 from a 20 kHz high frequency power source as the power source 5, a stable gas discharge was obtained in the region 37 between the two electrodes. A thin linear gas flow containing the excited active species of the discharge gas was ejected from the slit-shaped nozzle portion 18, and the narrow linear region 20 of the workpiece 9 could be surface-treated.
[0059]
FIG. 16 shows a third embodiment of the surface treatment apparatus having the third configuration. The discharge tube 25 of the third embodiment has the same configuration as that of the embodiment of FIG. 9, and is continuous with an elongated circular tube portion 28 that defines a gas passage having a narrow cross section inside, and a base end side thereof. It consists of an enlarged diameter portion 29. The circular tube portion 28 is disposed with the nozzle portion 26 at the tip facing the surface of the workpiece 9. In the enlarged diameter portion 29 having a double structure, a rod-shaped power supply electrode 32 is inserted into the inner tube 30, and a cylindrical ground electrode 41 is fitted near the nozzle portion 26 on the outer periphery of the circular tube portion 28. Has been.
[0060]
At the same time as a predetermined discharge gas is introduced from the gas supply source 7 into the annular vacant space 31 defined in the enlarged diameter portion 29 and is ejected from the nozzle portion 26 toward the object 9 through the circular tube portion 28. A predetermined voltage is applied from the power source 5 to the power electrode 32. As a result, gas discharge occurs in a region 33 between the vicinity of the tip of the power supply electrode 32 and the ground electrode 41 in the enlarged diameter portion 29 and the circular tube portion 28. The excited active species of the discharge gas due to this discharge is jetted from the nozzle portion 26 toward the object 9 as a thin gas flow, and the narrow region 10 is surface-treated.
[0061]
The dimensions of the circular tube portion 28 have a relationship of 1 μm ≦ b1 ≦ 1 mm and b1 / a1 ≦ 1/10, where the length is a1 and the inner diameter is b1, similarly to the discharge tube 1 of FIGS. Set to. As a discharge gas, a rare gas such as helium or argon or a gas mixed with a fluorine compound such as oxygen, nitrogen or CF4 is used as in the other embodiments described above, and a high frequency power source of 20 kHz is used as a power source. However, a stable and good discharge state was obtained. According to this example, only the region 10 of the object to be processed could be satisfactorily surface-treated without affecting the surrounding portions.
[0062]
The surface treatment method of the present invention described above can be applied to various fields as described below. FIG. 17 shows a method of manufacturing a so-called bar AT type piezoelectric vibrator using the surface treatment method of the present invention. In general, the bar AT type piezoelectric vibrator includes a piezoelectric vibrating piece 42 and a plug 43 for supporting the piezoelectric vibrating piece 42 and connecting to an external circuit.
[0063]
The piezoelectric vibrating piece 42 has the same rectangular pattern on both sides of a piezoelectric material having a small rectangular shape with a length of about 4.5 to 7 mm and a width of about 1.5 to 2 mm, for example, a piezoelectric chip made of a thin quartz substrate. Each of the excitation electrodes 44 is formed to a thickness of 1000 to 4000 mm by vapor-depositing or sputtering Ag on the Cr underlayer. At the lower end of the piezoelectric chip, connection lands 45 drawn from the excitation electrode 44 are provided on both the left and right sides. The excitation electrode can be formed of a thin film of Au instead of Ag.
[0064]
The plug 43 is a so-called hermetic terminal, and has two lead wires penetrating an insulator 46 made of glass with a metal ring fitted on the outer periphery thereof. The lead wire includes a short flat inner lead 47 projecting upward from the insulator 46 and an elongated pin-shaped outer lead 48 extending downward from the insulator. The inner lead 47 of the plug is connected to the land 45 of the piezoelectric vibrating piece 42 by soldering. For this reason, the surface of the inner lead is pre-soldered before connecting the piezoelectric vibrating piece. The inner lead has a very small size of about 1 mm in length and a width of about 0.6 mm, and the size of the land is also very small.
[0065]
The piezoelectric vibrating piece 42 is soldered by aligning the plug 43 so that the inner lead 47 is placed on the land 45 and heating the solder plating by reflow using hot air such as nitrogen gas. The In this way, the piezoelectric vibrating piece is cantilevered by the plug 43, and the excitation electrode 44 is electrically connected to the lead wire. Further, the piezoelectric vibrating piece is housed in a case (not shown) in a vacuum, and is hermetically sealed by press-fitting the metal ring, the outer surface of which is pre-soldered, into the opening of the case. .
[0066]
According to the present invention, as the pretreatment for soldering the piezoelectric vibrating piece 42 and the plug 43, the surfaces of the land 45 and the inner lead 47 are treated. The surface treatment apparatus of the present embodiment is similar to the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, for example, the discharge tube 1 made of a long and thin circular tube made of a dielectric material such as glass, and the nozzle portion 8 of the piezoelectric vibrating piece. It is arranged toward the land surface of the plug or the inner lead surface of the plug. On the outer periphery of the discharge tube 1, a coil-shaped power supply electrode 35 and a cylindrical ground electrode 36 are fitted and separated from each other along the flow direction of the discharge gas. While a discharge gas is introduced into the discharge tube 1 from the gas supply source 7 and ejected from the nozzle portion 8, a predetermined voltage is applied from the power supply 5 to the power supply electrode 35, and a gas is introduced into the discharge tube 1 between the two electrodes. Causes a discharge.
[0067]
The excited active species of the discharge gas generated by the gas discharge is jetted from the nozzle portion 8 toward the land surface of the piezoelectric vibrating piece or the inner lead surface of the plug in a thin gas flow. In this embodiment, a mixed gas of helium and CF4 is selected as the discharge gas. As a result, stable discharge is obtained with helium, and the oxide film is first etched on the surface of the land 45 and the surface of the solder plating previously applied to the inner lead 47 by the thin gas flow containing the excited active species of CF4. Are removed and then modified to improve wettability.
[0068]
Thus, by improving the wettability of the soldered portion, as described above, the very small piezoelectric vibrating piece 42 and the plug 43 can be connected well, and the amount of solder to be used can be reduced as compared with the prior art. According to the present invention, particularly when the land 45 having a very small area is surface-treated, the diameter of the nozzle portion of the surface treatment apparatus is set to a size corresponding to the land 45, and the surface to be treated is not directly exposed to the discharge. It is convenient that there is no possibility that the excited active species may affect the surrounding piezoelectric vibrating piece 42 and the frequency may be fluctuated.
[0069]
In the above embodiment, both the land and the inner lead are surface-treated, but the same effect can be obtained by treating only one of them. In another embodiment, a stable discharge and improved wettability can be achieved using a mixed gas of a rare gas other than helium and a fluorine compound other than CF4 (for example, Freon (trade name)). . Further, the surface treatment apparatus of FIG. 17 is merely an example, and the piezoelectric element can be similarly manufactured using the surface treatment apparatus of the present invention having the various discharge tubes or electrode structures described above. Furthermore, by incorporating this into a soldering apparatus as a pre-processing apparatus and making it inline, continuous processing becomes possible, and quality and yield can be further improved. Needless to say, the piezoelectric element manufacturing method of the present invention also connects other piezoelectric vibrators such as tuning fork type and other piezoelectric elements such as SAW devices by soldering the piezoelectric vibrating piece or SAW piece to the lead terminal. It can be applied in the same way.
[0070]
FIG. 18 shows a method of adjusting the frequency in the manufacturing process of the SAW device by using the surface treatment method according to the present invention. The SAW device of this embodiment includes a SAW piece 49 made of a quartz (SiO2) chip cut into a small rectangular thin plate having a size of about 3 mm in width, about 4 mm in length, and about 0.5 mm in thickness. The SAW piece 49 has an interdigitated electrode (IDT) formed by combining a pair of comb-shaped electrodes in the approximate center of one surface (main surface) of the crystal chip, and a lattice-like reflector on both sides thereof. Is provided.
[0071]
These electrodes and reflectors are formed by patterning an Al thin film formed on the surface of the quartz chip by vapor deposition or sputtering using a photolithography technique. The natural frequency of the SAW piece, that is, the frequency of the SAW device is basically determined by the width, pitch and film thickness of the Al electrode pattern. The SAW piece 49 in which the electrodes and the like are formed in this way is fixed to the inside of the base 50 formed of a ceramic material or the like with a conductive paste such as a silver paste or an adhesive 51, and the electrodes are fixed to the base by the bonding wires 52. It is electrically connected to 50 electrodes.
[0072]
According to the present invention, in this state, the frequency of the SAW device is finely adjusted by etching the crystal portion of the SAW piece and cutting it off by a small amount. In the surface treatment apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 1, the discharge tube 1 made of an elongated circular tube of dielectric material such as glass is directed toward the surface of the SAW piece 49 where the crystal of the SAW piece 49 is exposed. Arrange. On both sides of the discharge tube 1, a pair of flat plate electrodes 2 and 3 are arranged to face each other. A discharge gas is introduced into the discharge tube 1 from the gas supply source 7, and a predetermined voltage is applied from the power supply 5 to the power supply electrode 2 while being ejected from the nozzle portion 8, thereby generating a gas discharge in the discharge tube 1.
[0073]
The excited active species of the discharge gas generated by this gas discharge is jetted from the nozzle portion 8 toward the quartz exposed surface of the SAW piece as a thin gas flow. Also in the surface treatment apparatus of the present embodiment, the diameter of the nozzle portion 8 is set to a size corresponding to the size of the quartz exposed surface. Moreover, since the surface to be processed is not directly exposed to the discharge, the discharge does not affect the Al electrode and the reflector of the SAW piece 49.
[0074]
In this embodiment, a mixed gas of helium and CF4 is used as the discharge gas. As a result, not only a stable discharge is obtained with helium, but also only the quartz exposed surface of the very small SAW piece 49 is formed of Al as described above by the thin gas flow containing the excited active species of CF4. Etching can be done in small amounts without affecting the electrode or reflector. This etching is performed while monitoring the frequency of the SAW piece and finely adjusted to a desired frequency. When the frequency adjustment is finished, the cap member is attached in a nitrogen atmosphere to hermetically seal the inside of the base 50.
[0075]
Conventionally, the frequency of the SAW device is adjusted by dry etching in a vacuum, so the equipment is large and expensive, and the work is troublesome and time consuming. This is a cause of low productivity and increased cost. It was. On the other hand, according to the present invention, as described above, work can be performed at atmospheric pressure, so that the equipment can be reduced in size and cost, and continuous processing by in-line processing is possible, improving productivity and reducing cost. Can be achieved.
[0076]
The frequency adjustment of the SAW device according to the present invention can be performed before the SAW piece is mounted in the base. That is, after forming an electrode pattern on the surface of the quartz wafer using photolithography technology and dicing and cutting into individual chips, before fixing this inside the base and connecting it to the electrodes, as described above While monitoring the frequency of this chip, the exposed quartz surface is etched. Further, before the crystal wafer on which the electrode pattern is formed is diced and cut into individual chips, the exposed crystal surface can be etched while monitoring the frequency of each electrode pattern in the wafer state.
[0077]
In another embodiment, similarly stable discharge and fluorination treatment can be realized by using a mixed gas of a rare gas other than helium and a fluorine compound other than CF4 (for example, Freon (trade name)). . Further, when chlorine or a compound containing chlorine is used as the discharge gas, the frequency can be adjusted by directly etching the Al electrode, but the handling and safety of the chlorine-based gas is difficult.
[0078]
In yet another embodiment, a conductive material such as Au or Al—Cu alloy is used as an electrode material in addition to Al, and a piezoelectric material such as lithium tantalate or lithium niobate is used as a chip material for the SAW piece 49 other than quartz. Even in the case of using the frequency adjustment, the frequency adjustment according to the present invention can be similarly performed.
[0079]
Moreover, liquid crystal panels of various LCDs such as STN type, TFT type, MIM type and the like can be manufactured by using the surface treatment method according to the present invention. In general, as shown in FIGS. 19A and 19B, a liquid crystal panel uniformly coats and fires a polyimide resin on the surface of the glass substrate 53 on which the drive electrodes are formed, and rubs this in a certain direction to form the alignment film 54. Form. For example, a UV (ultraviolet) curable sealing material 55 is printed along the outer periphery of the surface on which the alignment film is formed, and another glass substrate 57 on which the alignment film 56 is also formed is overlapped thereon via a spacer. The cell container 58 is formed by integrally bonding the sealing material by curing. A liquid crystal material is injected into the cell container 58 as described later.
[0080]
According to the present invention, before injecting the liquid crystal material, the inner surface of the cell container is surface-treated to improve the wettability. In this embodiment, the sealing material 55 exhausts the discharge gas at the approximate center of the other short side in addition to the liquid crystal injection port 59 to the cell container provided at the approximate center of one short side of the glass substrate 57. In order to provide the mouth 60, it is applied to leave each of these portions. Further, the cell gap of the cell container 58, that is, the gap between the two glass substrates is very narrow, from about 7 μm of the STN type panel to about 1.5 μm when the ferroelectric liquid crystal is used, and usually about 5 μm. .
[0081]
As well shown in FIG. 19A, the liquid crystal injection port 59 is connected to the gas supply source 7 via the communication pipe 61. On both the upper and lower sides of the cell container 58, the flat power supply electrode 2 and the ground electrode 3 are disposed so as to sandwich the cell container 58 therebetween. The discharge gas supplied from the gas supply source 7 is introduced into the cell container 58 from the liquid crystal injection port 59, passes through the discharge gas, and flows out from the opposite exhaust port 60 to the outside. In this way, when the power supply electrode 2 is energized from the power supply 5 while flowing the discharge gas into the cell container 58, gas discharge occurs in the cell container. By matching the size of both electrodes to the size of the smaller glass substrate 57, the discharge region can be expanded to the entire inside of the cell container 58.
[0082]
In this embodiment, helium is selected as the discharge gas. Thereby, the inner surface of the cell container is directly exposed to the excited active species, and wettability is improved. As can be seen from the description given above with reference to FIGS. 3 and 4, according to the present invention, a good discharge state can be obtained even in a cell container having a cell gap of about 1.5 μm, and a good surface treatment is possible. It is. On the other hand, plasma discharge in a conventional vacuum does not occur in such a narrow gap cell container.
[0083]
Thereafter, the exhaust port is closed, and the inside of the cell container is brought into a certain vacuum state by being placed in a vacuum chamber. Next, a liquid crystal material is attached to the liquid crystal injection port 59, the inside of the vacuum chamber is returned to atmospheric pressure, and liquid crystal is injected into the cell container 58. The liquid crystal injection port is closed using a UV curable adhesive like the sealing material.
[0084]
According to the present invention, as described above, the wettability of the inner surface of the cell container is greatly improved as compared with the prior art, so even if it is a highly viscous liquid crystal material, bubbles do not remain inside the cell container 58. Can be injected smoothly and reliably. Moreover, since it is not necessary to wash | clean before and after each overlapping a glass substrate like the past, it can complete | finish by one process, Therefore Work efficiency is good and productivity improves.
[0085]
In addition, an inkjet printhead can be manufactured using the surface treatment method according to the present invention. The print head 62 shown in FIG. 20A divides the gap between the nozzle plate 64 having a large number of nozzles 63 having a diameter of about 30 μm and the diaphragm 65 into a large number of cavities 67 by partition members 66 in accordance with the positions of the nozzles. The piezoelectric transducer 68 is disposed behind the diaphragm 65 in correspondence with the cavities. By applying an electrical signal to the piezoelectric transducer to mechanically vibrate the diaphragm 65, the corresponding ink 69 in the cavity is ejected from the nozzle 63.
[0086]
Each partition member 66 is attached to a predetermined position of the diaphragm 65 by an ordinary adhesive. As shown in FIG. 20B, excess adhesive 70 that protrudes may remain in the vicinity of the bonding portion between the partition member and the diaphragm. However, since the size of the cavity 67 is very small, for example, about 100 μm in width and about 220 μm in height, it is relatively difficult to remove the adhesive 70.
[0087]
According to the present embodiment, the surface treatment apparatus having various configurations having the discharge tube 1 made of an elongated circular tube made of a dielectric material, for example, as shown in FIG. A gas discharge is generated in a discharge gas flowing inside the discharge tube 1 disposed above the diaphragm 65 to which the member 66 is bonded. In another embodiment, a surface treatment apparatus having a discharge tube 25 composed of an elongated circular tube portion and an enlarged diameter portion as shown in FIG. 9 or FIG. 16 of the present invention can be used.
[0088]
As a discharge gas, a mixed gas of a rare gas such as helium and oxygen is used, and a gas flow containing the excited active species is injected from the nozzle portion 8 toward a narrow gap between the partition members of the diaphragm 65. By using, for example, a capillary tube having a diameter of 50 μm for the circular tube portion of the discharge tube 1 or the discharge tube 25, the adhesive 70, which is usually an organic resin, can be removed by ashing from the very narrow cavity 67 as described above. . In this way, a high-quality print head that eliminates defective printing due to the generation of bubbles in the cavity and the deterioration of the ink by assembling the diaphragm 65 from which the excess adhesive adhered inside the cavity has been removed in advance can be obtained. Can be manufactured.
[0089]
FIG. 21 shows an inkjet print head 71 having a structure different from that of the print head of FIG. The print head 71 includes a thick first substrate 72 formed of an insulating material such as glass or resin, and a thin second substrate 73 integrally bonded thereto. On one surface of the first substrate 72, four grooves 74 extending from the wider base end portion toward the tapered tip end portion are provided by wet etching using a photolithography technique. Yes. Each groove 74 is provided with a wide portion serving as an ink reservoir, which will be described later, at a position close to the base end portion. The number of the grooves 74 can be appropriately set as required.
[0090]
A second substrate 73 made of a flat plate having the same shape is attached to the one surface of the first substrate 72 so as to close the groove. As a result, a print head 71 is formed in which four ink flow paths 78 communicating with the nozzle 77 opened at the tip end from the ink supply port 75 opened at the base end through the ink reservoir 76 are provided. The On the outer surface of the second substrate, ink in the ink reservoir is ejected from the nozzle 77 by mechanically vibrating the second substrate at positions corresponding to the ink reservoir 76, as in the embodiment of FIG. A known piezo transducer for mounting is attached.
[0091]
The inner dimension of the ink flow path 78 is very small considering that the size of the print head 71 is, for example, about 10 mm in both length and width. For example, the maximum portion of the ink reservoir 76 shown in FIG. 21B has a width of about 400 μm and a depth of about 80 μm, and the other portions have a width and a depth of about 50 μm near the nozzle shown in FIG. 21C. Therefore, it is important to improve the wettability of the inner surface of the ink flow path in order to always ensure a clear and good printing state.
[0092]
According to the present invention, before the piezo converter is attached, the inner surface of the ink flow path of the print head is surface-treated to improve the wettability. In this embodiment, a connecting tube 79 is connected to the base end as shown in FIG. 22 under atmospheric pressure, and a discharge gas is supplied from the gas supply source 7. The discharge gas passes through the ink flow path 78 from the ink supply port 75 and is discharged from the nozzle 77 to the outside. On both the upper and lower sides of the print head 71, flat power supply electrodes 2 and ground electrodes 3 are disposed so as to sandwich the print head 71 therebetween. When a predetermined voltage is applied from the power supply 5 to the power supply electrode 2, gas discharge occurs in the ink flow path 78.
[0093]
In this embodiment, a rare gas such as helium is selected as the discharge gas so that a good discharge state can be obtained. Thereby, the inner surface of the ink flow path is directly exposed to the excited active species of the discharge gas, and the wettability with respect to the ink is improved. Therefore, the flow of ink in the ink flow path 78 and the removal of bubbles generated in the ink in the flow path are improved, so that a high-quality print head that eliminates the possibility of printing defects can be obtained. As can be seen from the description given above with reference to FIGS. 1 and 5, according to the present invention, even within the narrow ink flow path 78 of the print head, a good surface treatment is possible by stable discharge. On the other hand, in the conventional plasma discharge in a vacuum, since a discharge is not easily generated in the ink flow path 78, a sufficient surface treatment effect cannot be expected.
[0094]
FIG. 23 shows a modification of the embodiment shown in FIG. In this modification, instead of the pair of flat plate electrodes 2 and 3, a coil electrode 35 similar to the embodiment shown in FIG. Also in this case, the surface treatment is performed by supplying the discharge gas from the gas supply source 7 into the ink flow path 78 through the communication tube 79 and directly exposing to the gas discharge generated in the discharge gas flowing therethrough. In addition, the wettability of the ink flow path 78 with respect to ink can be improved.
[0095]
FIG. 24 shows a modification of the embodiment shown in FIG. In this modification, the connecting tube 80 attached to the base end portion of the print head 71 is formed of a dielectric material, and the coil electrode 35 is wound around the outer periphery thereof. Accordingly, the gas discharge is generated inside the connecting tube 80, and the surface treatment is indirectly performed when the excited active species of the discharge gas supplied from the gas supply source 7 flows as a gas flow through the ink flow path 78. . In this case as well, the wettability of the ink flow path 78 with respect to ink can be improved.
[0096]
In addition, by using the surface treatment method of the present invention, it is possible to easily perform microsampling for collecting and analyzing tens to hundreds of μm of minute inorganic or organic foreign matter immersed in the surface of the sample. . First, a case where the sample is an organic material such as a polyimide film used for a flexible substrate and the foreign matter is an inorganic material will be described. As shown in FIG. 25A, the discharge tube 1 made of, for example, an elongated circular tube made of a dielectric material as shown in FIG. 1 is disposed above the sample 81 with the nozzle portion 8 facing the position where the foreign material 82 is immersed. .
[0097]
A mixed gas of a rare gas such as helium and oxygen is used as a discharge gas, a gas discharge is generated in the discharge tube 1, and a gas flow containing the excited active species of the discharge gas is injected onto the surface of the sample 81. In the present embodiment, for example, by using a capillary tube having a diameter of 50 μm for the discharge tube 1, only a small sample 81 existing around the foreign material 82 can be partially ashed and removed. Therefore, as shown in FIG. 25B, a small dent 83 is formed around the foreign material 82, and the foreign material is exposed therein. The probe 84 is inserted into the recess 83 using a sampling device such as a conventional manipulator. Since the tip of the probe 84 usually has a radius of about 1 μm, the probe 84 can be easily approached to the foreign material 82 and can be easily collected by engaging the foreign material.
[0098]
When the sample is an inorganic material such as ceramic or silicon and the foreign matter is an organic material, a mixed gas of a rare gas such as helium and a fluorine compound such as CF4 is used as the discharge gas, and surface treatment is performed in the same manner as in FIG. 25A. . In this case, the surface of the sample 81 is removed by partially etching the periphery of the foreign material 82, and similarly, a recess 83 is formed and the foreign material 82 is exposed therein, so that it is easy to use a conventional manipulator. Can be collected.
[0099]
In the case where both the sample and the foreign material are organic or inorganic, the surface treatment method shown in FIG. 25 described above cannot be collected by ashing or etching even the foreign material. In such a case, as shown in FIG. 26A, the nozzle portion 8 of the discharge tube 1 is arranged toward the surface of the sample 81 around the foreign material 82, and surface treatment is performed. A gas flow containing excited active species of the discharge gas is jetted from the discharge tube 1 toward the surface of the sample 81 so as not to directly hit the foreign material 82 while moving the discharge tube 1 around the foreign material 82. As a result, an annular recess 85 is formed around the foreign material 82 on the surface of the sample 81. Therefore, also in this case, using a conventional manipulator, the probe 84 can be inserted into the recess 85 to approach the foreign material 82, and can be easily collected by engaging with the tip.
[0100]
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be implemented by adding various modifications and changes to the above embodiments within the technical scope thereof. For example, a mesh-like thing can be used for the ground electrode 3 arranged opposite to the flat power supply electrode 2. In addition to the above-described embodiments, various discharge tubes described with reference to FIGS. 1 to 16 are used for manufacturing piezoelectric elements, liquid crystal panels, inkjet pudding heads, and microsampling. In addition, a surface treatment apparatus having an electrode structure can be used.
[0101]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect as described below.
According to the surface treatment method of the present invention, the inside of the object to be processed cannot be easily accessed from the outside by applying an electric field from the outside while flowing the discharge gas from the outside with the inside of the object to be processed as a gas flow path. Even in a narrow space such as a road, a gas discharge is generated inside the object to be processed and maintained in a good state, and the inside of the object to be processed is directly exposed to the excited active species of the discharge gas, and is stable and good. Can be surface treated. Therefore, surface treatment with plasma under atmospheric pressure is possible in a wider range of fields, and high versatility can be obtained.
[0102]
If this surface treatment method is applied to the manufacture of an ink jet print head, the wettability of the ink flow path built in the head can be improved, so that the ink flow is improved and there is a risk of print defects during use. This eliminates the problem and enables clearer printing. In addition, in the manufacture of the liquid crystal panel, by appropriately selecting the discharge gas, the wettability inside the cell container is improved in one step before injecting the liquid crystal material, so that the liquid crystal material injection operation is smooth. In addition, the liquid crystal panel can be manufactured with higher quality by improving the yield.
[0103]
According to the surface treatment apparatus of the present invention, it is possible to generate a gas discharge along the flow of the discharge gas within the narrow internal space of the object to be processed, and to directly expose the excited active species of the generated discharge gas. By doing so, it is possible to sufficiently treat the very narrow inner surface of the workpiece. Therefore, surface treatment with plasma under atmospheric pressure can be used for a wider range of applications.
[0104]
Further, the surface treatment apparatus of the present invention is arranged such that the power supply electrode and the ground electrode are arranged at positions facing each other with the discharge tube interposed therebetween, or upstream and downstream of the gas flow path along the discharge tube, respectively. A stable gas discharge can be generated in a narrow space of the flow path. Furthermore, according to the present invention, the casing disposed around the discharge tube and the power supply electrode is used as a ground electrode, and an electric field is formed in the radial direction centered on the power supply electrode. A stable gas discharge can be generated.
[0105]
According to the piezoelectric element manufacturing method of the present invention, gas discharge is generated using a discharge tube having a gas passage with a narrow cross section, and only the electrodes and plug terminals of the element pieces soldered to each other by the gas flow. , Or only one of them can be effectively surface-treated by exposure to the excited active species of the discharge gas to improve the wettability of the solder. A good connection state can be obtained, and the yield and productivity can be improved and the cost can be reduced. Further, since there is no possibility that the excited active species act on the piezoelectric material and affect the frequency, stable performance can be obtained.
[0106]
Further, according to the present invention, in the SAW device manufacturing process, before or after mounting the SAW piece in the package, gas discharge is performed on the discharge gas containing the fluorine compound using the discharge tube having the gas passage with a narrow cross section. By injecting the gas flow, the etching process can be performed by slightly controlling only the exposed portion of the piezoelectric material, and the frequency can be easily fine-tuned while monitoring the frequency. Therefore, continuous processing by in-line processing is possible, productivity is improved, and higher-quality and high-performance SAW devices can be manufactured at low cost.
[0107]
According to the method for manufacturing an ink jet print head of the present invention, a gas discharge is generated in a discharge gas using a discharge tube having a gas flow path having a narrow cross section, and the gas flow is jetted to thereby partition the diaphragm and the diaphragm. Excess adhesive that protrudes from the joint with the member to the surface of the narrow cavity can be removed by ashing relatively easily, so that a high-quality print head that does not cause printing defects can be manufactured at low cost. .
[0108]
According to the microsampling method of the present invention, it is possible to inject excited active species generated by plasma generated under a pressure close to atmospheric pressure onto the sample surface as a very thin gas flow by a discharge tube having a gas passage with a narrow cross section. The sample surface can be partially removed from the periphery of a foreign object that is partially or completely immersed in the surface of the sample, so that the sample surface can be removed by a small amount sufficient to approach the probe. It can be done easily and reliably. In addition, there is no possibility that the influence of the surface treatment may affect other parts of the sample or the foreign matter itself.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of a surface treatment apparatus having a first configuration according to the present invention;
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing a second embodiment of a surface treatment apparatus having a discharge tube different from that in FIG. 1;
4 is a perspective view showing the discharge tube of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing still another modification of FIG. 1;
6 is a plan view showing a modification of FIG.
7 is a plan view showing a modification of the second embodiment of FIG. 3. FIG.
FIG. 8 is a diagram schematically showing an embodiment of a surface treatment apparatus having a second configuration according to the present invention.
FIG. 9 is an enlarged longitudinal sectional view showing the discharge tube of FIG.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a modified example of the discharge tube and electrode structure different from FIG.
11 is a longitudinal sectional view showing a modification of the electrode structure different from FIG.
12 is a longitudinal sectional view showing a modified example of the discharge tube and electrode structure further different from FIG. 9; FIG.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view schematically showing a first embodiment of a surface treatment apparatus having a third configuration according to the present invention;
14 is a longitudinal sectional view showing a modification of FIG.
15 is a longitudinal sectional view schematically showing a second embodiment of a surface treatment apparatus having a discharge tube different from that shown in FIG.
16 is a longitudinal sectional view schematically showing a third embodiment of a surface treatment apparatus having a discharge tube further different from that in FIG. 13; FIG.
FIG. 17 is a perspective view showing a process of surface-treating an electrode of a piezoelectric element by the method of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing a process of adjusting the frequency of the piezoelectric element by the method of the present invention.
FIG. 19A is a sectional view schematically showing a process of surface-treating the inside of a cell of a liquid crystal panel by the method of the present invention, and FIG. 19B is a plan view thereof.
20A is an enlarged cross-sectional view showing a nozzle portion of an inkjet print head, and FIG. 20B is a diagram showing a process of surface-treating a diaphragm.
21A is a plan view in which a part of an inkjet print head having another structure is crushed, FIG. 21B is a sectional view taken along line BB, and FIG. 21C is a sectional view taken along line CC.
22 is a schematic cross-sectional view showing a process of surface-treating the ink flow path of the print head shown in FIG.
23 is a plan view showing a process of surface treatment with an electrode structure different from FIG.
24 is a plan view showing a modification of FIG. 23. FIG.
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a process of collecting foreign matter immersed in the sample surface by the method of the present invention in the order of FIG. A and FIG.
26 is a cross-sectional view showing the process according to the modification of FIG. 25 in the same order as FIG. A and FIG.
[Explanation of symbols]
1 Discharge tube
2 Power supply electrode
3 Ground electrode
4 High voltage transformer
5 High frequency power supply
6 Base end
7 Gas supply source
8 Nozzle
9 Workpiece
10 Processing area
11 Discharge area
13 Discharge tube
14, 15 Rectangular plate
16 Spacer
17 Base end
18 Nozzle
19 Discharge area
20 processing area
22 Processing area
23 Nozzle member
24 casing
25 discharge tube
26 Nozzle
27 tables
28 Pipe part
29 Expanded part
30 Inner pipe
31 annular vacancy
32 Power supply electrode
33 Discharge area
34, 35 Power supply electrode
36 Ground electrode
37 Discharge area
38 Ground electrode
39 Power supply electrode
40, 41 Ground electrode
42 Piezoelectric vibrating piece
43 plug
44 Excitation electrode
45 rand
46 Insulator
47 Innerlead
48 Outerlead
49 SAW pieces
50 base
51 Adhesive
52 Bonding wire
53 Glass substrate
54 Alignment film
55 Sealing material
56 Alignment film
57 Glass substrate
58 cell container
59 Liquid crystal inlet
60 exhaust port
61 Connecting pipe
62 Printhead
63 nozzles
64 nozzle plate
65 Diaphragm
66 Partition member
67 cavities
68 Piezo transducer
69 ink
70 Adhesive
71 print head
72 First substrate
73 Second substrate
74 Groove
75 Ink supply port
76 Ink reservoir
77 nozzles
78 Ink channel
79, 80 Connecting pipe
81 samples
82 Foreign matter
83 dent
84 Probe
85 dent

Claims

While a predetermined discharge gas is allowed to flow inside a workpiece made of a dielectric material under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, a gas is discharged inside the workpiece by energizing an electrode disposed outside the workpiece. The surface of the object to be processed is exposed to the excited active species of the discharge gas generated by the gas discharge, and the object to be processed is processed. A surface treatment method characterized in that the internal dimensions have a relationship of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10, where a is the length and b is the narrower width.

Means for supplying a discharge gas so as to flow inside the object to be processed in order to process an inner surface of a narrow cross section of the object to be processed made of a dielectric material, and disposed along the object to be processed; An electrode for generating a gas discharge in the discharge gas under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of the inside of the object to be processed, and the dimension inside the object to be processed has a length a and a narrower width. A surface treatment apparatus characterized by having a relationship of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10 as b.

A discharge tube made of a dielectric material that defines a gas flow path having a narrow cross section between a proximal end connected to a discharge gas supply source and a distal end opening toward the workpiece; A power electrode and a ground electrode disposed opposite to each other across the discharge tube so as to cause a gas discharge in the discharge gas under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and the length a of the gas flow path And a narrower width b is in a relationship of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10.

4. The surface treatment apparatus according to claim 3, wherein the discharge tube comprises at least one elongated circular tube having a length a and an inner diameter b.

The surface treatment apparatus according to claim 3, wherein the discharge tube has a gas flow path having a slit-like cross section having a length of a and a width of b.

A discharge tube made of a dielectric material that defines a gas flow path between a proximal end connected to a discharge gas supply source and a distal end that opens toward the object to be processed, and is disposed along the discharge tube And a casing made of a conductive material that contains the discharge tube and the object to be processed and is grounded, and the length a of the gas flow path and the narrower width b are b ≦ 1 mm, A surface treatment apparatus having a relationship of b / a ≦ 1/10.

7. The surface treatment apparatus according to claim 6, wherein the discharge tube comprises at least one elongated circular tube having a length a and an inner diameter b.

The surface treatment apparatus according to claim 6, wherein the discharge tube has a gas flow path having a slit-like cross section having a length a and a width b.

The surface treatment apparatus according to claim 6, wherein the power supply electrode is a coil wound around the discharge tube.

A discharge tube made of a dielectric material defining a gas flow path between a proximal end connected to a supply source of the discharge gas and a distal end opening toward the object to be processed; and the gas along the discharge tube A power supply electrode and a ground electrode, which are disposed on the upstream side and the downstream side of the flow path, respectively, and cause a gas discharge in the discharge gas under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof in the discharge tube; A surface treatment apparatus, wherein the length a and the narrower width b are in a relationship of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10.

11. The surface treatment apparatus according to claim 10, wherein the discharge tube comprises at least one elongated circular tube having a length a and an inner diameter b.

The surface treatment apparatus according to claim 10, wherein the discharge tube has a gas flow path having a slit-like cross section having a length of a and a width of b.

The surface treatment apparatus according to claim 10, wherein at least one of the power supply electrode and the ground electrode is a coil wound around the discharge tube.

A method of manufacturing a piezoelectric element by soldering a lead terminal of a plug to an electrode formed on a surface of an element piece made of a piezoelectric body, and attaching a vacuum case to the plug,
Prior to the soldering, a predetermined discharge gas flows from the base end portion toward the opening of the tip end portion of the discharge tube made of a dielectric material that defines a gas flow path having a narrow cross section. By energizing the electrodes disposed along the discharge tube, a gas discharge is generated in the discharge tube under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and a gas flow containing excited active species of the discharge gas generated thereby is discharged into the discharge tube. It comprises a process of surface treatment by spraying at least one of the junction surface of the electrode of the element piece or the surface of the plug terminal from the opening of the tip of the tube, and the length a of the gas flow path and the narrower width b Is a relationship of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10.

A SAW (surface acoustic wave) piece in which an electrode is formed on the surface of a piezoelectric body is mounted in a package, the electrode is electrically connected to a terminal of the package, and the package is hermetically sealed to thereby provide a piezoelectric element. A method of manufacturing comprising:
In a discharge tube made of a dielectric material that defines a gas passage having a narrow cross section, a discharge gas containing a fluorine compound flows from the base end portion toward the opening of the tip portion, and is arranged along the discharge tube. By energizing the electrodes, a gas discharge is generated in the discharge tube under atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, and a gas flow containing excited active species of the discharge gas generated thereby is opened at the tip of the discharge tube. From the process of adjusting the frequency of the SAW piece by spraying and etching the portion of the piezoelectric material exposed on the electrode forming surface of the piezoelectric body, and the length a and the narrower width of the gas flow path. b is a relation of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10.

16. The method of manufacturing a piezoelectric element according to claim 15, wherein the etching process using the excited active species of the discharge gas is performed after the electrode of the SAW piece is electrically connected to the package terminal.

The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 15 or 16, wherein the piezoelectric body is quartz.

A cell container is formed by integrally bonding two glass substrates on which an alignment film is formed with a shielding material so as to have a certain narrow gap therebetween, and a liquid crystal material is sealed in the cell container. A method of manufacturing a liquid crystal panel,
Before enclosing the liquid crystal material, a predetermined discharge gas is allowed to flow from the liquid crystal injection port into the cell container, and an electrode disposed along the cell container is energized to generate a gas discharge inside the cell container. The surface of the cell container is exposed to the active species of the discharge gas generated by the gas discharge to expose the surface of the cell container, and the dimension of the cell container A manufacturing method of a liquid crystal panel, wherein a has a relationship of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10, where a is a narrow width and b is b ≦ a mm.

The method of manufacturing a liquid crystal panel according to claim 18, wherein the predetermined discharge gas includes helium.

A method of manufacturing an ink jet print head of a type that selectively ejects ink injected into a plurality of cavities defined by a partition member between a nozzle member and a diaphragm,
After adhering the partition member to the diaphragm, a predetermined discharge gas is allowed to flow from the base end portion toward the opening of the tip end portion in the discharge tube made of a dielectric material that defines a gas passage having a narrow cross section. And energizing an electrode disposed along the discharge tube, thereby causing a gas discharge in the discharge tube at atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, and including an excited active species of the discharge gas generated thereby. The gas flow consists of a process of ashing by injecting a gas flow from the opening at the front end of the discharge tube to the vicinity of the bonding portion between the diaphragm and the partition member, and the length a of the gas flow path and the narrower width b are b. ≦ 1 mm, b / a ≦ 1/10. A method for manufacturing an ink jet print head.

A method of manufacturing an ink jet print head having an ink flow path leading from an ink supply port to a nozzle opening,
While flowing a predetermined discharge gas from the ink supply port to the nozzle opening, an electrode disposed outside the print head is energized to generate a gas discharge in the ink flow path, and the gas generated by the gas discharge The process comprises exposing the inner surface of the ink flow path to the excited active species of the discharge gas. The dimension of the ink flow path is b ≦ 1 mm, b / a ≦ 1, where the length is a and the narrow width is b. A method of manufacturing an ink jet print head, characterized by having a relationship of / 10.

The method of manufacturing an ink jet print head according to claim 21, wherein the predetermined discharge gas contains helium.

A micro-sampling method in which a minute foreign substance is attached to the tip of a probe and collected from the surface of the sample,
Before allowing the probe tip to approach the foreign substance, a predetermined discharge gas is allowed to flow from the base end portion toward the opening of the tip portion in the discharge tube made of a dielectric material that defines a gas flow path having a narrow cross section. A gas containing excited active species of the discharge gas generated by energizing an electrode arranged along the discharge tube to cause a gas discharge in the discharge tube under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof by injecting the sample surface flow from the tip opening of the discharge tube, it consists process of removing the sample partially from the periphery of the foreign matter, the length a and the narrower the width b of the gas flow path Is a relationship of b ≦ 1 mm and b / a ≦ 1/10 .