CN106994824A - 液体喷射头以及液体喷射头的制造方法 - Google Patents

液体喷射头以及液体喷射头的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种液体喷射头以及液体喷射头的制造方法，即使施加有热量或外力等，也能够对贯穿配线从贯穿孔伸出的情况进行抑制。液体喷射头具备：压力室形成基板(29)，其上设置有压电元件(32)；密封板(33)，其第一面(35)上连接有压力室形成基板(29)，密封板(33)具备在板厚方向上贯穿该密封板(33)的贯穿孔(44)以及形成在该贯穿孔(44)的内部的由导体构成的贯穿配线(45)，贯穿孔(44)以及贯穿配线(45)的在与第一面(35)平行的面上的截面面积从密封板(33)的板厚方向上的中途趋向第一面(35)以及与第一面(35)相反的一侧的第二面(36)而变大。

Description

液体喷射头以及液体喷射头的制造方法
技术领域
本发明涉及一种具备形成有在板厚方向上贯穿的配线的基板的液体喷射头以及液体喷射头的制造方法。
背景技术
液体喷射装置为，具备液体喷射头并从该喷射头喷射各种液体的装置。作为该液体喷射装置，例如存在有喷墨式打印机或喷墨式绘图机等图像记录装置，最近活用能够使极少量的液体准确地喷落于预定位置处这样的特长，从而也被应用于各种制造装置中。例如，应用于对液晶显示器等的滤色器进行制造的显示器制造装置、形成有机EL(ElectroLuminescence，电致发光)显示器或FED(面发光显示器)等的电极的电极形成装置、对生物芯片(生物化学元件)进行制造的芯片制造装置中。并且，在图像记录装置用的记录头中喷射液状的油墨，在显示器制造装置用的颜色材料喷射头中喷射R(Red，红色)、G(Green，绿色)、B(Blue，蓝色)的各种颜色材料的溶液。此外，在电极形成装置用的电极材喷射头中喷射液状的电极材料，在芯片制造装置用的生物体有机物喷射头中喷射生物体有机物的溶液。
在上述的液体喷射头中，层压有形成有与喷嘴连通的压力室的压力室形成基板、使压力室内的液体产生压力变动的压电元件(致动器的一种)以及以相对于该压电元件而隔开间隔的方式被配置的密封板(也称作内插板)等。并且，上述的压电元件通过从驱动IC(也称作驱动器IC)供给的驱动信号而被驱动。这种驱动IC被搭载于与密封板的上表面(与压电元件相反的一侧的面)连接的TCP(带载封装)上或者被直接搭载于密封板的上表面上，并经由形成于密封板上的配线而向压电元件供给驱动信号。对该驱动IC和压电元件进行中继的配线由形成于密封板的上表面以及下表面上的表面配线和形成于贯穿密封板的贯穿孔内的贯穿配线等构成(例如，专利文献1)。
可是，作为在上述的密封板的贯穿孔内形成贯穿配线的方法，例如，存在如下的方法，即，通过溅射法等而在贯穿孔内对使与导体之间的紧贴性提高的紧贴层(种子层)进行制膜，并通过电镀法而使导体(金属)在制成有紧贴层的贯穿孔内生长的方法。但是，当伴随着液体喷射头的小型化，贯穿孔的内径变小从而贯穿孔的长宽比(贯穿孔的长度L(或基板厚度)相对于贯穿孔的开口直径D的比，即L/D)变大时，将难以在贯穿孔的内部形成紧贴层。因此，公开了即使是长宽比较大的贯穿孔，也能够将覆盖(被覆)率较高的紧贴层形成至该贯穿孔的内部的溅射法方法(参照专利文献2)。
当液体喷射头的小型化进一步发展，从而贯穿孔的长宽比更进一步地变大时，存在即使通过专利文献2所公开的方法也无法形成充分的紧贴层的可能。即，存在贯穿孔内的内部的紧贴层的覆盖(被覆)率变差的可能。其结果为，当形成在贯穿孔内的导体与贯穿孔的内壁的紧密性变差，并且由于之后的制造工序或产品的使用环境等而被施加热量时，存在因密封板与导体的热膨胀率之差而导致贯穿孔内的导体从贯穿孔向外侧伸出(突出)或脱落的可能性。此外，即使在贯穿孔内形成有紧贴层，当密封板与导体之间的热膨胀之差较大时，也可能会引起导体的伸出或脱落。
专利文献1：日本特开2012－126028号公报
专利文献2：日本特开2012－111996号公报
发明内容
本发明是鉴于上述的实际情况而完成的发明，其目的在于，提供一种即使施加有热量或外力等也能够对贯穿配线从贯穿孔伸出的情况进行抑制的液体喷射头以及液体喷射头的制造方法。
本发明的液体喷射头是为了实现上述目的而提出的，具备：第一基板，其上设置有压电元件；第二基板，其第一面上连接有所述第一基板，所述第二基板具备在板厚方向上贯穿该第二基板的贯穿孔以及形成在该贯穿孔的内部的由导体构成的贯穿配线，所述贯穿配线由第一端部、第二端部以及连接配线构成，所述第一端部被设置在所述第一面侧，所述第二端部被设置在作为与所述第一面相反的一侧的面的第二面侧，所述连接配线对所述第一端部和所述第二端部进行连接，所述连接配线的在所述第一面的面方向上的截面面积小于所述第一端部以及所述第二端部的在所述面方向上的截面面积。
根据本发明，由于连接配线的截面面积与第一端部以及第二端部的截面面积相比变小，因此，即使在第二基板上施加有热量或外力等也能够对贯穿配线从贯穿孔向外侧伸出的情况进行抑制。
此外，在上述结构中，优选为，所述第一端部或者所述第二端部的在所述第一面的面方向上的截面面积从所述连接配线趋向所述第一面或所述第二面而逐渐增加。
根据该结构，由于能够通过湿蚀刻法而制成贯穿孔的一部分，因此，第二基板的制造变得容易。此外，能够减少贯穿孔内的容易集中电场或应力的角部。
并且，在上述各结构中，优选为，在所述第二基板的所述第一面上形成有与所述第一基板进行电连接的电极端子，所述电极端子被形成在树脂的表面上，所述树脂被形成在所述第一面上。
根据该结构，由于在对电极端子向第一基板侧加压而与第一基板侧的端子连接时，树脂发生弹性变形，因此，能够以较少的载荷可靠地对电极端子进行连接。此外，即使在树脂的形成时施加有热量，也能够对因第二基板与贯穿配线的热膨胀率(线膨胀率)的不同而导致贯穿配线从贯穿孔向外侧伸出的情况进行抑制。
此外，在上述各结构中，优选为，所述贯穿配线在与所述第一面垂直的方向上延伸设置。
根据该结构，贯穿配线的形成变得容易，从而第二基板的制造变得更加容易。
并且，本发明的液体喷射头的制造方法的特征在于，所述液体喷射头具备：第一基板，其上设置有压电元件；第二基板，其第一面上连接有所述第一基板，所述液体喷射头的制造方法包括：第一凹部形成工序，在所述第二基板的所述第一面上形成第一凹部；第二凹部形成工序，在所述第二基板的与所述第一面相反的一侧的第二面上形成第二凹部；贯穿孔形成工序，在所述第一凹部与所述第二凹部之间形成所述第一面的面方向上的截面面积与所述第一凹部以及所述第二凹部相比较小的贯穿通道，并使所述贯穿通道贯穿所述第二基板；贯穿配线形成工序，通过电镀法而在所述第一凹部、所述第二凹部以及所述贯穿通道的内部形成导体。
根据该方法，能够容易地制作出与第一面平行的面上的截面面积从第二基板的板厚方向上的中途趋向第一面以及与第一面相反的一侧的第二面而变大的导体(即贯穿配线)。此外，由于通过电镀法而形成导体，因此，即使在贯穿通道的长宽比较高的情况下，也能够可靠地在贯穿通道内形成导体。
此外，在上述方法中，优选为，所述第一凹部形成工序或所述第二凹部形成工序中的至少一个工序包括通过干蚀刻法而去除所述第二基板的工序。
根据该方法，能够高精度地形成第一凹部或第二凹部。
并且，上述方法中，优选为，所述第一凹部形成工序或所述第二凹部形成工序中的至少一个工序包括通过湿蚀刻法而去除所述第二基板的工序。
根据该方法，能够在短时间内形成第一凹部或第二凹部。此外，如果将蚀刻在相对于第一面而倾斜的方向上推进的结晶性基板用作第二基板，能够将第一凹部或第二凹部的内壁形成为倾斜面。由此，能够减少容易集中电场或应力的角部。
此外，上述各方法中，优选为，所述贯穿配线形成工序包括激光加工法。
根据该方法，能够形成长宽比较高的贯穿通道。
附图说明
图1为对打印机的结构进行说明的立体图。
图2为对记录头的结构进行说明的剖视图。
图3为对密封板的主要部分进行了放大的剖视图。
图4为对贯穿配线的结构进行说明的剖视图。
图5为对贯穿配线的制造工序进行说明的剖视图。
图6为对贯穿配线的制造工序进行说明的剖视图。
图7为对贯穿配线的制造工序进行说明的剖视图。
图8为对贯穿配线的制造工序进行说明的剖视图。
图9为对第二实施方式中的密封板的主要部分进行了放大的剖视图。
图10为对第二实施方式中的贯穿配线的制造工序进行说明的剖视图。
图11为对第二实施方式中的贯穿配线的制造工序进行说明的剖视图。
图12为对第二实施方式中的贯穿配线的制造工序进行说明的剖视图。
图13为对第二实施方式中的贯穿配线的制造工序进行说明的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，在以下所述的实施方式中，作为本发明的优选的具体示例而进行了各种限定，但是，在以下的说明中只要没有特别地对本发明进行限定的记载，则本发明的范围并不限定于这些方式。此外，在下文中，列举作为液体喷射头的一种的喷墨式记录头(以下，称为记录头)以及搭载了该记录头的作为液体喷射装置的一种的喷墨式打印机(以下，称为打印机)为例而进行说明。
参照图1，对打印机1的结构进行说明。打印机1为，向记录纸等记录介质2(喷落对象的一种)的表面喷射油墨(液体的一种)从而实施图像等的记录的装置。该打印机1具备：记录头3；安装有该记录头3的滑架4；使滑架4在主扫描方向上移动的滑架移动机构5；在副扫描方向上对记录介质2进行输送的输送机构6等。在此，上述的油墨被贮存在作为液体供给源的墨盒7内。该墨盒7相对于记录头3以能够拆装的方式被安装。另外，也能够采用墨盒被配置在打印机的主体侧，并且油墨从该墨盒通过油墨供给管而被供给至记录头的结构。
上述的滑架移动机构5具有同步齿型带8。并且，该同步齿型带8通过DC电机等脉冲电机9而被驱动。因此，当脉冲电机9工作时，滑架4将被架设在打印机1上的引导杆10引导，并在主扫描方向(记录介质2的宽度方向)上进行往复移动。滑架4的主扫描方向上的位置通过作为位置信息检测单元的一种的线性编码器(未图示)而被检测。线性编码器将其检测信号，即编码器脉冲(位置信息的一种)向打印机1的控制部发送。
接下来，对记录头3进行说明。图2为对记录头3的结构进行说明的剖视图。图3为对密封板33的主要部分进行了放大的剖视图。图4为对贯穿配线45的结构进行说明的剖视图。如图2所示，本实施方式中的记录头3中，压电装置14以及流道单元15以层压的状态而被安装在头外壳16中。另外，为了便于说明，将各部件的层压方向作为上下方向而进行说明。
头外壳16为，合成树脂制的箱体状部件，在其内部形成有向后述的共用液室25供给油墨的液体导入通道18。该液体导入通道18为，与后述的共用液室25一起对并排设置的多个压力室30所共用的油墨进行贮存的空间。在本实施方式中，与被并排设置为两列的压力室30的列对应地形成有两个液体导入通道18。此外，在两个液体导入通道18之间，形成有从头外壳16的下表面侧以长方体状凹陷至头外壳16的高度方向的中途的收纳空间17。在该收纳空间17内收纳有被层压在连通基板24上的压电装置14(压力室形成基板29、密封板33等)。
被接合在头外壳16的下表面上的流道单元15具有连通基板24以及喷嘴板21。连通基板24为硅制的板材，在本实施方式中，由将表面(上表面以及下表面)的晶面取向设为(110)面的单晶硅基板制作而成。如图2所示，在该连通基板24中通过蚀刻(湿蚀刻法或干蚀刻法)而形成有共用液室25和独立连通通道26，所述共用液室25与液体导入通道18连通，并对各压力室30所共用的油墨进行贮存，所述独立连通通道26经由该共用液室25而将来自液体导入通道18的油墨独立地向各压力室30供给。共用液室25为，沿着喷嘴列方向的长条的中空部，并且对应于被并排设置为两列的压力室30的列而被形成为两列。独立连通通道26在共用液室25的与压力室30相对应的位置处开口形成有多个。即，独立连通通道26沿着压力室30的并排设置方向而形成有多个。该独立连通通道26在连通基板24与压力室形成基板29被接合在一起的状态下，与所对应的压力室30的长边方向上的一侧的端部连通。
此外，在连通基板24的与各喷嘴22相对应的位置处，形成有在连通基板24的板厚方向上贯穿的喷嘴连通通道27。即，喷嘴连通通道27以与喷嘴列相对应的方式而沿着该喷嘴列方向形成有多个。通过该喷嘴连通通道27而使压力室30与喷嘴22连通。本实施方式的喷嘴连通通道27在连通基板24与压力室形成基板29被接合在一起的状态下，与所对应的压力室30的长边方向上的另一侧(与独立连通通道26相反的一侧)的端部连通。
喷嘴板21为，被接合在连通基板24的下表面(与压力室形成基板29相反的一侧的面)上的硅制的基板(例如，单晶硅基板)。在本实施方式中，通过该喷嘴板21而密封了作为共用液室25的空间的下表面侧的开口。此外，在喷嘴板21上，以直线状(列状)开口设置有多个喷嘴22。在本实施方式中，与被形成为两列的压力室30的列相对应地，喷嘴列形成有两列。该并排设置的多个喷嘴22(喷嘴列)从一端侧的喷嘴22至另一端侧的喷嘴22，以与点形成密度相对应的间距，沿着与主扫描方向正交的副扫描方向而以等间隔被设置。另外，也能够将喷嘴板接合在连通基板中的从共用液室偏离至内侧的区域中，并且通过例如具有挠性的可塑性薄片等部件而对成为共用液室的空间的下表面侧的开口进行密封。通过如此设置，能够尽可能地缩小喷嘴板。
如图2所示，本实施方式的压电装置14以压力室形成基板29、振动板31、压电元件32、密封板33以及驱动IC34被层压且被单元化的方式，而被收纳在收纳空间17内。
压力室形成基板29为，硅制的硬质的板材，在本实施方式中，由将表面(上表面以及下表面)的晶面取向设为(110)面的单晶硅基板制作而成。在该压力室形成基板29上，沿着喷嘴列方向而并排设置有多个如下的空间，即，压力室形成基板29的一部分通过蚀刻而在板厚方向上被完全去除，而应成为压力室30的空间。该空间的下方通过连通基板24而被划分，上方通过振动板31而被划分，从而构成压力室30。此外，该空间即压力室30与被形成为两列的喷嘴列相对应地被形成为两列。各压力室30被形成为以与喷嘴列方向正交的方向为长边方向，长边方向的一侧的端部与独立连通通道26连通，并且另一侧的端部与喷嘴连通通道27连通。
振动板31为，具有弹性的薄膜状的部件，并被层压在压力室形成基板29的上表面(与连通基板24侧相反的一侧的面)上。通过该振动板31，应该成为压力室30的空间的上部开口被密封。换言之，通过振动板31，压力室30的上表面被划分。该振动板31中的与压力室30(详细而言，压力室30的上部开口)相对应的部分作为随着压电元件32的挠曲变形向远离喷嘴22的方向或者接近喷嘴22的方向进行位移的位移部而发挥功能。即，振动板31中的与压力室30的上部开口相对应的区域成为容许挠曲变形的驱动区域。通过该驱动区域(位移部)的变形(位移)，压力室30的容积发生变化。另一方面，振动板31中的偏离压力室30的上部开口的区域成为挠曲变形被阻碍的非驱动区域。另外，压力室形成基板29以及层压在该压力室形成基板29上的振动板31相当于本发明中的第一基板。
本实施方式中的压电元件32为，所谓的挠曲模式的压电元件。该压电元件32例如通过在振动板31上的与各压力室30相对应的区域上依次层压有下电极层、压电体层以及上电极层而构成。当在下电极层与上电极层之间施加有与两电极的电位差相对应的电场时，以此方式被构成的压电元件32向在远离喷嘴22的方向或者接近喷嘴22的方向进行挠曲变形。此外，各压电元件32以与沿着喷嘴列方向而被并排设置为两列的压力室30相对应的方式，沿着该喷嘴列方向而被形成为两列。并且，如图2所示，驱动配线37从各压电元件32起被引绕至与压电元件32相比靠外侧(即，非驱动区域)。该驱动配线37为，将用于对压电元件32进行驱动的驱动信号向该压电元件32供给的配线，并从压电元件32起沿着与喷嘴列方向(即，压电元件32的并排设置方向)正交的方向而延伸设置至振动板31的端部。
如图2以及图3所示，密封板33(相当于本发明中的第二基板)为，以在作为下表面的第一面35与振动板31(或者，压电元件32)之间形成有空间的方式而与振动板31连接的平板状的基板。在本实施方式中，密封板33和压力室形成基板29(详细而言，相当于本发明中的第一基板的层压有振动板31的压力室形成基板29)，通过具有热固化性以及感光性这两个特性的感光性粘合剂43而被接合在一起。此外，密封板33由将表面(上表面以及下表面)的晶面取向设为(110)面的单晶硅基板被制作。另外，密封板33的表面例如被由SiO2或SiN等构成的绝缘膜39覆盖。
在该密封板33的作为上表面的第二面36(与第一面35(压电元件32侧的面)相反的一侧的面)上，配置有输出用于对压电元件32进行驱动的驱动信号的驱动IC34。此外，在密封板33的第一面35上，形成有将来自驱动IC34的驱动信号向压电元件32侧输出的多个树脂芯凸块40。如图2所示，该树脂芯凸块40在与从一方的压电元件32的列延伸设置的一方驱动配线37相对应的位置以及与从另一方的压电元件32的列延伸设置的另一方驱动配线37相对应的位置处，分别沿着喷嘴列方向而形成有多个。并且，各树脂芯凸块40分别与所对应的驱动配线37连接。
本实施方式中的树脂芯凸块40具有弹性，并在密封板33的与驱动配线37(具体而言为，驱动配线37的端子部)对置的区域内朝向振动板31侧而突出设置。具体而言，如图2以及图3所示，树脂芯凸块40具备：树脂部40a(相当于本发明中的树脂)，其由被形成(突出设置)在密封板33的第一面35上的弹性体构成；电极层40b(相当于本发明中的电极端子)，其沿着该树脂部40a的振动板31侧的表面而被形成。本实施方式中的树脂部40a在密封板33的下表面上，沿着喷嘴列方向而被形成为突条。此外，电极层40b与沿着喷嘴列方向而被并排设置的压电元件32相对应地，沿着该喷嘴列方向而形成有多个。即，树脂芯凸块40沿着喷嘴列方向而形成有多个。
并且，树脂部40a以及电极层40b的与驱动配线37对置的一侧的面(树脂芯凸块40的下表面)，以在与喷嘴列方向正交的方向上的剖视观察时朝向压力室形成基板29侧而弯曲为圆弧状的方式被形成。这种树脂芯凸块40通过使其下表面的圆弧状的部分按压在所对应的驱动配线37(驱动配线37的端子部)上而发生弹性变形，从而与压力室形成基板29上的驱动配线37导通。即，在向密封板33与压力室形成基板29之间(向使两者相接近的方向)施加载荷而使树脂部40a发生了弹性变形的状态下，电极层40b与驱动配线37(驱动配线37的端子部)电连接。总之，电极层40b作为实施密封板33侧的配线(下表面侧配线47)与压力室形成基板29侧的配线(驱动配线37)之间的电连接的电极端子而发挥功能。如此，通过树脂部40a发生弹性变形，从而即使以较少的载荷也能够可靠地连接电极层40b。
另外，树脂芯凸块40的树脂部40a为，通过在密封板33上对树脂进行图案形成之后施加热量从而被制作。具体而言，在密封板33的下表面上使树脂膜成膜，并通过蚀刻等而在成为树脂部40a的位置处对树脂进行图案形成。之后，例如，加热到大约250℃，并对其角部进行倒圆从而形成顶端部弯曲的树脂部40a。另外，作为树脂部40a，例如，可使用由聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂等构成的具有弹性的树脂。此外，作为电极层40b，例如，可使用金(Au)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)或由这些金属的合金等构成的金属。
此外，各电极层40b在密封板33的下表面上，以从树脂部40a上沿着与喷嘴列方向正交的方向偏离至内侧(压电元件32侧)的方式而延伸设置，并成为下表面侧配线47。该下表面侧配线47为，对树脂芯凸块40和贯穿配线45(后述)进行连接的配线，并从树脂部40a上的作为电极层40b的位置起延伸设置至与贯穿配线45相对应的位置处。换言之，形成在密封板33的下表面上的下表面侧配线47的一部分从与贯穿配线45相对应的位置起沿着与喷嘴列方向正交的方向而延伸设置至树脂部40a上，并形成树脂芯凸块40的电极层40b。
并且，如图2所示，在密封板33的上表面上的中央部(从与树脂芯凸块40相对应的区域偏离出的区域)处，形成有多个(本实施方式中为四个)向驱动IC34供给电源电压等(例如，VDD1(低电压电路的电源)、VDD2(高电压电路的电源)、VSS1(低电压电路的电源)、VSS2(高电压电路的电源))的电源配线53。该电源配线53由被埋入到密封板33的上表面中的上表面侧埋设配线50和以覆盖该上表面侧埋设配线50的方式而被层压的上表面侧配线46构成。在该电源配线53的上表面侧配线46上，电连接有相对应的驱动IC34的电源凸块电极56。另外，上表面侧埋设配线50由铜(Cu)等金属(导体)构成。
此外，如图2以及图3所示，在密封板33的上表面上的两端侧的区域(详细而言，为从形成有电源配线53的区域偏离至外侧的区域且与树脂芯凸块40相对应的区域)内形成有连接端子54，该连接端子54与驱动IC34的驱动凸块电极57连接，并被输入来自该驱动IC34的信号。该连接端子54对应于压电元件32，沿着喷嘴列方向而形成有多个。从各连接端子54起朝向内侧(压电元件32侧)而延伸设置有上表面侧配线46。该上表面侧配线46经由贯穿配线45，而与相对应的下表面侧配线47连接。另外，对于贯穿配线45的结构，将在下文中详细叙述。
配置在密封板33上的驱动IC34为，输出用于对压电元件3进行驱动的信号的IC芯片，并经由各向异性导电薄膜(ACF)等粘合剂59而被层压在密封板33的第二面36上。如图2以及图3所示，在该驱动IC34的密封板33侧的面上，沿着喷嘴列方向而并排设置有多个与电源配线53连接的电源凸块电极56以及与连接端子54连接的驱动凸块电极57。电源凸块电极56为，将来自电源配线53的电压(电力)向驱动IC34内的电路导入的端子。此外，驱动凸块电极57为，输出对各压电元件32进行驱动的信号的端子。本实施方式的驱动凸块电极57以与被并排设置为两列的压电元件32的列相对应的方式，而在电源凸块电极56的两侧形成有两列。
并且，在上述结构的记录头3中，将来自墨盒7的油墨经由液体导入通道18、共用液室25以及独立连通通道26而导入至压力室30。在这种状态下，通过使来自驱动IC34的驱动信号经由被形成于密封板33上的各配线而向压电元件32供给，从而使压电元件32驱动，进而使压力室30产生压力变动。通过利用该压力变动，从而记录头3经由喷嘴连通通道27而从喷嘴22喷射油墨滴。
接下来对贯穿配线45的结构详细地进行说明。如图3以及图4所示，贯穿配线45为，对密封板33的第一面35与第二面36(具体而言，为下表面侧配线47与上表面侧配线46)之间进行中继的、在与第一面35垂直的方向(即，板厚方向)上延伸的配线。该贯穿配线45由金属等导体而构成，并被填充于在板厚方向上贯穿密封板33的贯穿孔44的内部。换言之，贯穿配线45由被形成于在板厚方向上贯穿密封板33的贯穿孔44的内部的导体构成。另外，成为本实施方式的贯穿配线45的导体由于能够通过电镀法而容易地制作，因此使用了铜(Cu)。
如图4所示，贯穿孔44的与第一面35平行的面(即，第一面35的面方向或者与板厚方向垂直的面)上的截面面积从密封板33的板厚方向上的中途趋向第一面35以及第二面36而增大。换言之，贯穿孔44的从第一面35至板厚方向上的预定的范围(后述的第一凹部61的形成范围)为止的截面面积以及从第二面36至板厚方向上的预定的范围(后述的第二凹部62的形成范围)为止的截面面积，与贯穿孔44的剩余的范围(后述的贯穿通道63的形成范围)的截面面积相比较大。因此，被填充于该贯穿孔44内的贯穿配线45的在与第一面35平行的面上的截面面积也从密封板33的板厚方向上的中途趋向第一面35以及第二面36而变大。具体而言，如图4所示，贯穿孔44具备：将密封板33的第一面35的一部分去除直至板厚方向上的中途为止而形成的第一凹部61；将密封板33的第二面36的一部分去除直至板厚方向上的中途为止而形成的第二凹部62；与第一面35平行的面(与板厚方向垂直的面)上的截面面积与第一凹部61以及第二凹部62相比较小的贯穿通道63。本实施方式中的第一凹部61以及第二凹部62通过在与第一面35(或第二面36)垂直的方向上延伸的侧壁和与第一面35(或第二面36)平行的底面而被划分。并且，两凹部61、62的截面面积被统一为大致相同的面积。贯穿通道63为，对该第一凹部61的底面和第二凹部62的底面进行连通的纵长的孔。本实施方式中的贯穿通道63的上端在第一凹部61的底面的中央部处开口，下端在第二凹部62的底面的中央部处开口。
并且，被填充在该贯穿孔44的内部的贯穿配线45由形成在第一凹部61内的第一端部65、形成在第二凹部62内的第二端部66和形成在贯穿通道63内的连接配线67构成。即，贯穿配线45具备：从密封板33的第一面35起延伸至板厚方向上的中途的第一端部65；从密封板33的第二面36起延伸至板厚方向上的中途的第二端部66；从第一端部65延伸至第二端部66的连接配线67。换言之，贯穿配线45具备：设置在第一面35侧的第一端部65；设置在第二面36侧的第二端部66；对第一端部65和第二端部66进行连接的连接配线67。并且，连接配线67的在与第一面35平行的面上的截面面积与第一端部65以及第二端部66的在与第一面35平行的面上的截面面积相比被形成为较小。
另外，本实施方式中的贯穿孔44的长度L(即，密封板33的厚度)例如被设定为大约300μm～400μm。此外，贯穿孔44的开口直径D(第一凹部61的开口直径以及第二凹部62的开口直径)根据喷嘴22的间距，例如，被设定为大约20μm～大约30μm。即，贯穿孔44的长宽比L/D被设定为大约10以上。另外，贯穿通道63的内壁(即，第一凹部61的侧壁以及底面、第二凹部62的侧壁以及底面以及贯穿通道63的侧壁)与密封板33的表面同样地被绝缘膜39覆盖。并且，贯穿配线45被形成在该绝缘膜39上。即，在贯穿配线45与贯穿孔44之间形成有绝缘膜39。而且，贯穿配线45中的露出于第一凹部61的开口部的部分通过相对应的下表面侧配线47而被覆盖。此外，贯穿配线45中的露出于第二凹部62的开口部的部分通过相对应的上表面侧配线46而被覆盖。即，通过该贯穿配线45，而使从连接端子54延伸出的上表面侧配线46和从与之对应的树脂芯凸块40延伸出的下表面侧配线47电连接。
如此，由于贯穿孔44以及贯穿配线45的截面面积趋向第一面35以及第二面36而增大，因此，即使在密封板33上施加有热量或外力等，也能够抑制贯穿配线45从贯穿孔44向外侧伸出的情况(突出的情况)。例如，存在如下的可能，即，在密封板33上形成树脂芯凸块40的树脂部40a时的加热处理中，由于贯穿配线45和密封板33的热膨胀率(线膨胀率)的不同，而有力作用在使贯穿配线45从贯穿孔44排出的方向上的可能。即使作用有这种力，也由于填充在第一凹部61内的贯穿配线45的导体部分或填充在第二凹部62内的贯穿配线45的导体部分不会进入贯穿通道63，因此，它们成为防脱部件，从而能够抑制贯穿配线45从贯穿孔44向外侧伸出的情况。此外，由于通过贯穿孔44以及贯穿配线45的形状而物理性地抑制了贯穿配线45的伸出(突出)，因此，无需形成用于使成为贯穿配线45的导体紧贴在贯穿孔44内的紧贴层。尤其是，即使在贯穿孔44的长宽比L/D较大而无法在贯穿孔44的内部形成紧贴层的情况下，也能够使贯穿配线45稳定地固定在贯穿孔44内。并且，由于贯穿配线45在与第一面35垂直的方向上延伸设置，因此，贯穿配线45的形成变得容易，从而密封板33的制造变得更加容易。
接下来，对贯穿配线45的制造方法进行说明。图5～图8为对贯穿配线45的制造工序进行说明的剖视图。首先，如图5所示，在第一凹部形成工序中，将由单晶硅基板构成的密封板33的第一面35的一部分去除直至板厚方向上的中途为止而形成第一凹部61。具体而言，经过曝光工序以及显影工序，而在密封板33的第一面35上形成与第一凹部61等相对应的位置被开口的掩膜层，之后，通过干蚀刻法而继续挖掘密封板33从而形成第一凹部61。在形成了第一凹部61后，去除掩膜层。接下来，在第二凹部形成工序中，将密封板33的第二面36的一部分去除直至板厚方向上的中途为止而形成第二凹部62。即，与第一凹部形成工序同样地，经过曝光工序以及显影工序，而在密封板33的第二面36上形成与第二凹部62等相对应的位置被开口的掩膜层，之后，通过干蚀刻法而继续挖掘密封板33从而形成第二凹部62。在形成了第二凹部62后，去除掩膜层。另外，第一凹部形成工序和第二凹部形成工序中，可以先实施任意一个工序。
在密封板33上形成了第一凹部61以及第二凹部62后，如图6所示，形成对第一凹部61以及第二凹部62进行连通的贯穿通道63。即，形成贯穿密封板33的贯穿孔44。在此，贯穿通道63以与第一面35平行的面(与板厚方向垂直的面)上的截面面积小于第一凹部61以及第二凹部62的方式而被形成。这种贯穿通道63例如能够通过深挖RIE(Deep RIE)等干蚀刻或激光而被形成。在本实施方式中，由于能够容易地制作出长宽比较高的贯穿通道63，因此，使用了激光加工法。并且，在形成了贯穿孔44后，如图7所示，在密封板33的第一面35、第二面36以及贯穿孔44的内壁上形成绝缘膜39。本实施方式中的绝缘膜39由热氧化膜(SiO2)构成，并通过实施热氧化处理而被形成。
并且，最后，如图8所示，在贯穿配线形成工序中，通过电镀法而在贯穿孔44(即，第一凹部61、第二凹部62以及贯穿通道63)的内部形成成为贯穿配线45(即，第一端部65、第二端部66、连接配线67)的导体(在本实施方式中为铜(Cu))。此外，在本实施方式中，在不于贯穿孔44的内部形成紧贴层(种子层)的条件下，形成贯穿配线45。作为这种方法，能够采用各种方法。例如，在第一凹部61或第二凹部62中的任意一方的开口边缘处通过溅射法等而形成紧贴层(种子层)，并通过电镀法而使导体在该紧贴层上生长，并通过导体而堵塞形成有紧贴层的一方的凹部。然后，通过将堵塞该凹部的导体作为核，并利用电镀法而使导体从一方的凹部生长至另一方的凹部，从而由导体填充贯穿孔44内。另外，与密封板33的第一面35或第二面36相比向外侧析出的导体使用CMP(化学机械研磨)法等而被去除。由此，形成如图8所示的贯穿配线45。
通过这种方法，能够容易地制作与第一面35平行的面上的截面面积从密封板33的板厚方向上的中途趋向第一面35以及第二面36而增大的贯穿配线45。其结果为，即使在之后的制造过程或打印机1的使用环境等中，在密封板33上施加有热量或外力等，也能够抑制贯穿配线45从贯穿孔44向外侧伸出的情况(突出的情况)。此外，由于通过电镀法而形成了贯穿配线45，因此，即使在贯穿通道63的长宽比较高的情况下，也能够在贯穿通道63内可靠地形成导体。而且，由于通过干蚀刻法而形成了第一凹部61或第二凹部62，因此，能够高精度地形成第一凹部61或第二凹部62。并且，由于通过上述的电镀法而形成了贯穿配线45，因此，能够在不于贯穿孔44的内部形成紧贴层的条件下形成贯穿配线45。其结果为，即使在长宽比较高从而难以在贯穿孔44内形成紧贴层的情况下，也能够稳定地形成贯穿配线45。
如在日本特开2011－111996中所公开的那样，在现有的贯穿孔中，在长宽比为3以上的情况下，难以形成覆盖(被覆)率良好的紧贴层。其结果为，即使通过电镀法而在贯穿孔内形成了贯穿配线，也无法确保紧贴力，从而在密封板上施加有热量或外力等时贯穿配线有可能从贯穿孔向外侧伸出。因此，在长宽比L/D为3以上的贯穿孔中形成贯穿配线的情况下，优选应用本发明。此外，在连接配线67的长宽比L′/D′(L′为连接配线67的长度，D′为连接配线67的开口直径，参照图4)为3以上的情况下，优选为，使用上述的不形成紧贴层的电镀法来形成贯穿配线45。
并且，即使在贯穿孔内形成了紧贴层，在长宽比L/D较高的贯穿孔内使导体生长的情况下，也有可能在贯穿配线内产生空隙。但是，在本实施方式中，由于通过不形成紧贴层的电镀法而在贯穿孔44的内部形成了贯穿配线45，因此，能够对这种空隙的产生进行抑制。此外，即使通过这种方法来形成，也由于贯穿配线45的截面面积以从密封板33的板厚方向上的中途趋向第一面35以及第二面36而增大的方式被构成，因此，能够将贯穿配线45稳定地固定在贯穿孔44内。
可是，贯穿孔44以及贯穿配线45的形状并不限定于上述的第一实施方式。只要贯穿孔44以及贯穿配线45的在与第一面35平行的面上的截面面积从密封板33的板厚方向上的中途趋向第一面35以及第二面36而增大，则可以采用任意的形状。例如，在图9所示的第二实施方式中，贯穿孔44的两端部分(从第一面35以及第二面36起分别至板厚方向上的预定的范围的部分)以趋向第一面35以及第二面36而逐渐扩径的方式被构成。换言之，贯穿孔44以及贯穿配线45的在与第一面35平行的面上的截面面积从密封板33的板厚方向上的中途趋向第一面35以及第二面36而连续地扩大。
如图9所示，本实施方式中的贯穿通道63与第一实施方式同样地，为使第一凹部61和第二凹部62相连的纵长的孔。此外，本实施方式中的第一凹部61的第一面35侧的开口面积以及第二凹部62的第二面36侧的开口面积与第一实施方式同样地，被形成为与贯穿通道63的截面面积相比较大。并且，第一凹部61以从第一面35侧的开口趋向贯穿通道63而逐渐缩径的方式被构成。换言之，第一凹部61的在与第一面35平行的面上的截面面积从贯穿通道63趋向第一面35而逐渐增加。即，第一凹部61的侧壁从第一面35侧的开口边缘趋向贯穿通道63的第一凹部61侧的开口边缘而倾斜。并且，随此，填充在第一凹部61内的第一端部65的在与第一面35平行的面上的截面面积也从填充在贯穿通道63内的连接配线67趋向第一面35而逐渐增加。同样地，第二凹部62以从第二面36侧的开口趋向贯穿通道63而逐渐缩径的方式被构成。换言之，第二凹部62的在与第一面35平行的面上的截面面积从贯穿通道63趋向第二面36而逐渐增加。即，第二凹部62的侧壁从第二面36侧的开口边缘趋向贯穿通道63的第二凹部62侧的开口边缘而倾斜。并且，随此，填充在第二凹部62内的第二端部66的在与第一面35平行的面上的截面面积也从连接配线67趋向第二面36而逐渐增加。另外，由于其他的结构与上述的第一实施方式相同，因此省略说明。
由此，与第一实施方式中的第一凹部61或第二凹部62相比，能够减小被形成在贯穿孔44的内壁上的角部。其结果为，能够减少集中电场或应力的部分，从而能够提高密封板33的可靠性。并且，由于这种第一凹部61以及第二凹部62能够与第一实施方式不同地通过湿蚀刻法而制作，因此，贯穿配线45的形成变得容易。以下对具体的贯穿配线45的制造方法进行说明。
图10～图13为对贯穿配线45的制造工序进行说明的剖视图。首先，如图10所示，在第一凹部形成工序中，将由单晶硅基板构成的密封板33的第一面35的一部分去除直至板厚方向上的中途为止而形成第一凹部61。具体而言，经过曝光工序以及显影工序，而在密封板33的第一面35上形成与第一凹部61等相对应的位置被开口的掩膜层，之后，通过湿蚀刻法而继续挖掘密封板33，从而形成第一凹部61。在本实施方式中，如图10所示，由于通过湿蚀刻法而对将表面的晶面取向设为(110)面的单晶硅基板进行继续挖掘，因此，形成有趋向第二面36侧而缩径的第一凹部61。在形成了第一凹部61后，去除掩膜层。接下来，在第二凹部形成工序中，将密封板33的第二面36的一部分去除直至板厚方向上的中途为止而形成第二凹部62。即，与第一凹部形成工序同样地，经过曝光工序以及显影工序，而在密封板33的第二面36上形成与第二凹部62等相对应的位置被开口的掩膜层，之后，通过湿蚀刻法而继续挖掘密封板33，从而形成第二凹部62。由此，与第一凹部61同样地，形成有趋向第一面35侧而缩径的第二凹部62。在形成了第二凹部62后，去除掩膜层。另外，第一凹部形成工序和第二凹部形成工序中，可以先实施任意一个工序。
在密封板33上形成了第一凹部61以及第二凹部62后，与第一实施方式同样地，形成对第一凹部61以及第二凹部62进行连通的贯穿通道63。在本实施方式中，形成对第一凹部61的底部的中心部(缩径的顶端部分)和第二凹部62的底部的中心部(缩径的顶端部分)进行贯穿的贯穿通道63。另外，贯穿通道63的形成方法与第一实施方式相同。由此，如图11所示，形成有与第一面35平行的面(与板厚方向垂直的面)上的截面面积(更详细而言为截面面积的平均値)与第一凹部61以及第二凹部62相比较小的贯穿通道63。并且，形成了贯穿孔44后，如图12所示，在密封板33的第一面35、第二面36以及贯穿孔44的内壁上形成绝缘膜39。在本实施方式中，也通过实施热氧化处理来形成绝缘膜39。最后，如图13所示，在贯穿配线形成工序中，通过电镀法而在贯穿孔44(即，第一凹部61、第二凹部62以及贯穿通道63)的内部形成成为贯穿配线45(即，第一端部65、第二端部66、连接配线67)的导体(本实施方式中为铜(Cu))。另外，由于通过电镀法而在贯穿孔44内形成导体的方法与上述的第一实施方式相同，因此省略说明。
如此，在本实施方式中，由于通过湿蚀刻法而形成了第一凹部61以及第二凹部62，因此，第一凹部61以及第二凹部62能够在短时间内形成。此外，由于将蚀刻在相对于第一面35而倾斜的方向上推进的单晶硅性基板用作密封板33，因此，能够将第一凹部61以及第二凹部62的内壁形成为倾斜面。由此，能够减少容易集中电场或应力的角部。
另外，虽然在上述的第一实施方式中，在第一凹部形成工序以及第二凹部形成工序这两个工序中，通过干蚀刻法形成了第一凹部61以及第二凹部62，但是，并不限定于此。此外，虽然在上述的第二实施方式中，在第一凹部形成工序以及第二凹部形成工序这两个工序中，通过湿蚀刻法而形成了第一凹部61以及第二凹部62，但是，并不限定于此。例如，也可以在第一凹部形成工序或第二凹部形成工序中的任意一个工序中使用干蚀刻法，而在另一个工序中使用湿蚀刻法。
此外，虽然在上述的第一实施方式以及第二实施方式中，在贯穿孔44的内壁与作为导体的贯穿配线45之间仅设置有绝缘膜39，并不限定于此。例如，也可以在贯穿配线45与绝缘膜39之间形成防止导体的扩散的扩散防止膜。该扩散防止膜例如由氮化钛(TiN)等形成。另外，在根据产品的规格等，绝缘膜39的扩散防止能力充分的情况下，也可以如本实施方式那样，不设置扩散防止膜。
并且，压电装置14的结构并不限定于如第一实施方式那样在密封板33上层压有驱动IC34的结构。例如，也能够采用在密封板上未层压有驱动IC，而在密封板的表面上直接形成有驱动电路的结构。换言之，能够将形成有驱动电路的驱动IC用作密封板。除此之外，也能够采用将搭载有驱动IC的TCP(带载封装)等连接在密封板的上表面上的结构。
并且，虽然在上述内容中，作为液体喷射头的一种，列举了记录头3为例而进行说明，但是，只要为具备贯穿基板的贯穿配线的液体喷射头，本发明也能够应用于其他的液体喷射头中。例如，能够将本发明应用于液晶显示器等的滤色器的制造所使用的颜色材料喷出头、有机EL(Electro Luminescence，电致发光)显示器、FED(面发光显示器)等的电极形成所使用的电极材料喷出头、生物芯片(生物化学元件)的制造所使用的生物体有机物喷出头等中。
符号说明
1…打印机；2…记录介质；3…记录头；4…滑架；5…滑架移动机构；6…输送机构；7…墨盒；8…同步齿型带；9…脉冲电机；10…引导杆；14…压电装置；15…流道单元；16…头外壳；17…收纳空间；18…液体导入通道；21…喷嘴板；22…喷嘴；24…连通基板；25…共用液室；26…独立连通通道；27…喷嘴连通通道；29…压力室形成基板；30…压力室；31…振动板；32…压电元件；33…密封板；34…驱动IC；35…第一面；36…第二面；37…驱动配线；39…绝缘膜；40…树脂芯凸块；40a…树脂部；40b…电极层；43…感光性粘合剂；44…贯穿孔；45…贯穿配线；46…上表面侧配线；47…下表面侧配线；50…上表面侧埋设配线；53…电源配线；54…连接端子；56…电源凸块电极；57…驱动凸块电极；59…粘合剂；61…第一凹部；62…第二凹部；63…贯穿通道；65…第一端部；66…第二端部；67…连接配线。

Claims (8)

1.一种液体喷射头，其特征在于，具备：
第一基板，其上设置有压电元件；
第二基板，其第一面上连接有所述第一基板，
所述第二基板具备在板厚方向上贯穿该第二基板的贯穿孔以及被形成在该贯穿孔的内部的由导体构成的贯穿配线，
所述贯穿配线由第一端部、第二端部以及连接配线构成，所述第一端部被设置在所述第一面侧，所述第二端部被设置在作为与所述第一面相反的一侧的面的第二面侧，所述连接配线对所述第一端部和所述第二端部进行连接，
所述连接配线的在所述第一面的面方向上的截面面积小于所述第一端部以及所述第二端部的在所述面方向上的截面面积。
2.如权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，
所述第一端部或所述第二端部的在所述第一面的面方向上的截面面积从所述连接配线趋向所述第一面或所述第二面而逐渐增加。
3.如权利要求1或2所述的液体喷射头，其特征在于，
在所述第二基板的所述第一面上形成有与所述第一基板进行电连接的电极端子，
所述电极端子被形成在树脂的表面上，所述树脂被形成在所述第一面上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的液体喷射头，其特征在于，
所述贯穿配线在与所述第一面垂直的方向上延伸设置。
5.一种液体喷射头的制造方法，其特征在于，
所述液体喷射头具备：
第一基板，其上设置有压电元件；
第二基板，其第一面上连接有所述第一基板，
所述液体喷射头的制造方法包括：
第一凹部形成工序，在所述第二基板的所述第一面上形成第一凹部；
第二凹部形成工序，在所述第二基板的与所述第一面相反的一侧的第二面上形成第二凹部；
贯穿孔形成工序，在所述第一凹部与所述第二凹部之间形成所述第一面的面方向上的截面面积与所述第一凹部以及所述第二凹部相比较小的贯穿通道，并使该贯穿通道贯穿所述第二基板；
贯穿配线形成工序，通过电镀法而在所述第一凹部、所述第二凹部以及所述贯穿通道的内部形成导体。
6.如权利要求5所述的液体喷射头的制造方法，其特征在于，
所述第一凹部形成工序或所述第二凹部形成工序中的至少一个工序包括通过干蚀刻法而去除所述第二基板的工序。
7.如权利要求5所述的液体喷射头的制造方法，其特征在于，
所述第一凹部形成工序或所述第二凹部形成工序中的至少一个工序包括通过湿蚀刻法而去除所述第二基板的工序。
8.如权利要求5至7中任一项所述的液体喷射头的制造方法，其特征在于，
所述贯穿配线形成工序包括激光加工法。
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