CN108656748A - 压电器件、mems器件、液体喷射头以及液体喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在抑制大型化的同时抑制了对置的配线间的短路的压电器件、MEMS器件、液体喷射头以及液体喷出装置。压电器件(致动器单元14)具有：第一基板(压力室形成基板29、振动板31)，其具备压电体层(38)以及至少一部分层压在压电体层(38)上的第一配线(上电极层39)；以及第二基板(密封板33)，其具备被施加与第一配线(上电极层39)不同的电信号的第二配线(下表面侧配线47)，第一配线(上电极层39)与第二配线(下表面侧配线47)以隔开间隔的方式对置，所述压电器件(致动器单元14)的特征在于，第一配线(上电极层39)和第二配线(下表面侧配线47)中的至少一方的配线中的至少一部分被具有绝缘性的保护层(55)覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备第一基板和第二基板且被形成在各个基板上的配线被对置配置的压电器件、MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置。
背景技术
具备压电器件的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)器件被应用在各种装置中，其中，所述压电器件具有压电元件。例如，作为MEMS器件的一种的液体喷射头，通过使所述压电元件发生变形而使压力室内的液体随着该变形而产生压力变动，从而从喷嘴喷射出(喷出)液滴。此外，作为搭载有这样的液体喷射头的液体喷射装置，除了以喷墨式打印机或喷墨式绘图仪等为代表的图像记录装置之外，还被应用在各种制造装置中。例如，被应用在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(Electro Luminescence：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、制造生物芯片(生物化学元件)的芯片制造装置中。并且，通过图像记录装置用的记录头而喷射液状的油墨，并通过显示器制造装置用的颜色材料喷射头而喷射R(Red，红色)、G(Green，绿色)、B(Blue，蓝色)的各个颜色材料的溶液。此外，通过电极形成装置用的电极材喷射头而喷射液状的电极材料，并通过生物芯片制造装置用的生物体有机物喷射头而喷射生物体有机物的溶液。
此外，作为液体喷射头，具有如下的喷射头，即，具备形成有压电元件及从压电元件起而延伸的配线(例如，独立电极)的一个基板(例如，液室基板)和以相对于该基板而空开间隔的方式配置的另一个基板(例如，驱动元件)，并且使一个基板的配线与另一个基板的端子连接(例如，参照专利文献1)的喷射头。此外，近年来，开发出了在另一个基板的一个基板侧的面上形成各种配线的喷射头。
在如上文所述那样的一个基板以及另一个基板这双方上均形成有配线的结构中，存在如下的情况，即，一个基板的配线与另一个基板的配线对置，并向两个配线施加不同的电信号。在这种情况下，当形成有专利文献1所公开的那种露出于相对置的基板侧的配线时，有可能会在一个基板的配线与另一个基板的配线之间放电从而导致两者发生短路(short)。虽然为了对相对置的配线间的短路进行抑制而考虑到扩大一个基板与另一个基板的间隔，但是在该情况下会使液体喷射头大型化。此外，虽然也考虑到以使一个基板的配线与另一个基板的配线不对置的方式而对配线进行布局，但是设计的自由度受到限制，从而在该情况下也有可能导致液体喷射头大型化。
专利文献
专利文献1：日本特开2012-171149号公报
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的发明，其目的在于提供一种在抑制大型化的同时抑制了相对置的配线之间的短路的压电器件、MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置。
本发明的压电器件是为了达成上述目的而提出的，本发明的压电器件具有：第一基板，其具备压电体层以及至少一部分层压在所述压电体层上的第一配线；以及第二基板，其具备被施加与所述第一配线不同的电信号的第二配线，并且，所述第一配线与所述第二配线对置，所述压电器件的特征在于，所述第一配线和所述第二配线中的至少一方的配线中的至少一部分被具有绝缘性的保护层覆盖。
根据该结构，通过保护层而抑制了第一配线与第二配线之间的短路。即，保护层成为相对于电子流的能量壁垒，从而抑制了第一配线与第二配线之间的放电。由此，能够缩窄第一配线与第二配线的间隔。此外，由于第一配线与第二配线对置配置，因此增加了设计的自由度。其结果是，能够对压电器件大型化的情况进行抑制。此外，由于能够抑制第一配线与第二配线之间的短路，因此使压电器件的可靠性提高。
在上述结构中，优选为，所述保护层由氧化物、氮化物或者树脂中的任意一种而形成。
根据该结构，能够比较容易地制作出保护层。
此外，在上述结构中，优选为，所述第一基板和所述第二基板经由粘接剂而被接合在一起，所述保护层由与所述粘接剂相同种类的树脂而形成。
根据该结构，易于使粘接剂与保护层紧贴。由此，能够提高第一基板与第二基板的粘接强度(接合强度)。
进一步地，在上述各个结构中的任意一个中，优选为，在至少向所述第一配线或所述第二配线中的任意一方进行的电压施加中，所述第一配线与所述第二配线之间的最大电位差为10V以上。
根据该结构，即使在第一配线与第二配线之间的最大电位差在10V以上的情况下，也能够抑制第一配线与第二配线之间的短路。即，即使在第一配线与第二配线之间产生了容易短路的电位差，也能够对两个配线间的短路进行抑制。
此外，在上述各个结构中的任意一个中，优选为，在至少向所述第一配线或所述第二配线中的任意一方进行的电压施加中，被形成在所述第一配线与所述第二配线之间的最大电场强度为1MV/m以上。
该结构根据，即使在第一配线与第二配线之间的电场强度为1MV/m以上的情况下，也能够对第一配线与第二配线之间的短路进行抑制。即，即使在第一配线与第二配线之间产生了容易短路的电场强度，也能对两个配线之间的短路进行抑制。
进一步地，在上述各个结构中的任意一个中，优选为，所述第一配线的端或所述第二配线中的与所述第一配线的端对置的部分中的至少任意一方被所述保护层覆盖。
根据该结构，由于容易产生放电的第一配线的端或与之对置的部分被保护层覆盖，因此进一步抑制了第一配线与第二配线之间的短路。
此外，在上述各个结构中的任意一个中，优选为，所述第一基板具备被层压在所述第一配线上的第三配线，所述第三配线的端或所述第二配线中的与所述第三配线的端对置的部分中的至少任意一方被所述保护层覆盖。
根据该结构，由于容易产生放电的第三配线的端或与之对置的部分被保护层覆盖，因此进一步抑制了第一配线与第二配线之间的短路。
并且，本发明的MEMS器件的特征在于，具备上述各个结构中的任意一个的压电器件。
根据本发明，使MEMS器件的可靠性提高。
此外，本发明的液体喷射头的特征在于，具备上述各个结构中的任意一个的压电器件。
根据本发明，使液体喷射头的可靠性提高。
进一步地，本发明的液体喷射装置的特征在于，具备上述结构的液体喷射头。
根据本发明，使液体喷射装置的可靠性提高。
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为将记录头的主要部分放大了的剖视图。
图4为将第二实施方式中的记录头的主要部分放大了的剖视图。
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，虽然在以下所描述的实施方式中作为本发明的优选的具体例而进行了各种限定，但是只要在以下的说明中不存在特别地对本发明进行限定的主旨的记载，则本发明的范围就不局限于这些实施方式。此外，在下文中，列举作为MEMS器件的一种的液体喷射头，尤其是搭载于作为液体喷射装置的一种的喷墨式打印机(以下，记为打印机)1中的喷墨式记录头(以下，记为记录头)3为例而进行说明。
图1为打印机1的立体图。打印机1为对记录纸等记录介质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在主扫描方向上进行移动的滑架移动机构5、将记录介质2向副扫描方向进行移送的输送机构6等。在此，上述的油墨被贮存在作为液体供给源的墨盒7中。该墨盒7以可拆装的方式被安装在记录头3上。另外，也能够采用将墨盒配置在打印机的主体侧，并通过油墨供给管而从该墨盒向记录头供给油墨的结构。
上述的滑架移动机构5具备同步带8。并且，该同步带8通过DC电机等脉冲电机9而被驱动。因此当脉冲电机9进行工作时，滑架4被架设在打印机1上的导向杆10引导而在主扫描方向(记录介质2的宽度方向)上往复移动。滑架4的主扫描方向上的位置通过作为位置信息检测构件的一种的线性编码器(未图示)而进行检测。线性编码器将其检测信号即编码器脉冲(位置信息的一种)发送到打印机1的控制部中。
接下来对记录头3进行说明。图2为记录头3的剖视图。图3为将记录头3的主要部分即致动器单元14(相当于本发明中的压电器件)放大了的剖视图。另外，为了便于说明，将构成记录头3的各个部件的层压方向作为上下方向而进行说明。如图2所示，本实施方式中的记录头3在层压了致动器单元14以及流道单元15的状态下被安装于头壳体16上。
头壳体16为合成树脂制的箱体状部件，在其内部形成有向各个压力室30供给油墨的液体导入通道18。该液体导入通道18与后述的共同液室25一起成为贮存有被形成多个的压力室30所共用的油墨的空间。在本实施方式中，与并列设置成两列的压力室30的列相对应地形成有两条液体导入通道18。此外，在头壳体16的下表面侧形成有从该下表面起到头壳体16的高度方向的中途为止而以长方体状凹陷的收纳空间17。并且，该收纳空间17被构成为，当后述的流道单元15以被定位的状态而与头壳体16的下表面接合时，被层压在流道单元15(具体而言，连通基板24)上的致动器单元14(压力室形成基板29、密封板33、驱动IC34等)被收纳在收纳空间17内。
与头壳体16的下表面接合的流道单元15具有连通基板24以及喷嘴板21。连通基板24为构成流道单元15的上部的硅制的基板(例如，单晶硅基板)。如图2所示，在该连通基板24上，通过各向异性蚀刻而形成有：与液体导入通道18连通并贮存有各个压力室30所共用的油墨的共同液室25；经由该共同液室25而向各个压力室30单独供给来自液体导入通道18的油墨的独立连通通道26；以及使压力室30和喷嘴22连通的喷嘴连通通道27。共同液室25为沿着喷嘴列方向的长条的空腔部，并与并列设置成两列的压力室30的列相对应地被形成为两列。
喷嘴板21为与连通基板24的下表面(与压力室形成基板29为相反侧的面)接合的硅制的基板(例如，单晶硅基板)。在本实施方式中，通过该喷嘴板21而使成为共同液室25的空间的下表面侧的开口被密封。此外，在喷嘴板21上以直线状(列状)而开设有多个喷嘴22。在本实施方式中，与被形成为两列的压力室30的列相对应地形成两列喷嘴列。另外，该并列设置的多个喷嘴22(喷嘴列)从一端侧的喷嘴22起到另一端侧的喷嘴22为止，以与点形成密度相对应的间距而沿着与主扫描方向正交的副扫描方向等间隔地设置。另外，也能够使喷嘴板与连通基板上的从共同液室向内侧偏离了的区域接合，并通过例如具有挠性的可塑性薄片等部件而对成为共同液室的空间的下表面侧的开口进行密封。
如图2及图3所示，本实施方式的致动器单元14通过对压力室形成基板29、振动板31、压电元件32、密封板33以及驱动IC34进行层压而被单元化。另外，致动器单元14被形成为小于收纳空间17，以便能够被收纳在收纳空间17中。
压力室形成基板29为与基板24的上表面(与喷嘴板21为相反侧的面)接合的硅制的基板(例如，单晶硅基板)。在该压力室被形成基板29上，通过利用各向异性蚀刻法而在板厚方向上使一部分被完全去除，从而沿着喷嘴列方向而并列设置有多个应该成为压力室30的空间。在该空间内，通过连通基板24而划分出下方，通过振动板31而划分出上方，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相对应地被形成为两列。各个压力室30为在与喷嘴列方向正交的方向(图2或图3中的左右方向)上较长的空腔部，独立连通通道26与长度方向上的一侧的端部连通，并且，喷嘴连通通道27与另一侧的端部连通。
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为相反侧的面)上。通过该振动板31而使应该成为压力室30的空间的上部开口被密封。换言之，通过振动板31而划分出压力室30。该振动板31中的与压力室30(详细而言，为压力室30的上部开口)相对应的部分，作为随着压电元件32的挠曲变形而向与喷嘴22远离的方向或与喷嘴22接近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35。另一方面，振动板31中的从压力室30的上部开口偏离开的区域成为阻碍挠曲变形的非驱动区域36。
另外，振动板31例如由弹性膜和绝缘膜构成，所述弹性膜被形成在压力室形成基板的上表面上且由二氧化硅(SiO2)构成，所述绝缘膜被形成在该弹性膜上且由氧化锆(ZrO2)构成。并且，在该绝缘膜上(振动板31的与压力室形成基板29为相反侧的面上)的与各个压力室30相对应的区域即驱动区域35内分别层压有压电元件32。即，压力室形成基板29在上表面侧具备振动板31以及压电元件32。各个压电元件32与沿着喷嘴列方向而并列设置成两列的压力室30相对应地沿着该喷嘴列方向而被形成为两列。另外，压力室形成基板29以及被层压在该压力室形成基板29上的振动板31，即，由压力室形成基板29和振动板31而构成的层压基板，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。如图3所示，该压电元件32例如通过在振动板31上依次层压下电极层37、压电体层38以及上电极层39(相当于本发明中的第一配线)而形成。换言之，在驱动区域35内，在下电极层37上层压有压电体层38，且在该压电体层38上层压有上电极层39，从而形成压电元件32。以这种方式构成的压电元件32在下电极层37与上电极层39之间被施加了与两个电极的电位差相对应的电场时，会向与喷嘴22远离的方向(上方)或者与喷嘴22接近的方向(下方)而发生挠曲变形。并且，通过利用随着该变形而产生的压力室30的容积的变化，从而能够经由喷嘴连通通道27而从与压力室30连通的喷嘴22中喷射出墨滴。在本实施方式中，下电极层37成为按照每个压电元件32而独立形成的独立电极，上电极层39成为跨及多个压电元件32而连续形成的共同电极。即，下电极层37及压电体层38按照每个压力室30而形成。另一方面，上电极层39跨及多个压力室30而形成。另外，也能够根据驱动电路或配线的情况而将下电极层(即下层的电极层)设为共同电极，而将上电极层(即，上层的电极层)设为独立电极。
如图3所示，本实施方式中的下电极层37的与喷嘴列方向正交的方向上的两侧的端延伸至与驱动区域35相比而靠外侧处。具体而言，下电极层37的一侧(致动器单元14的外侧)的端从驱动区域35起而超过上电极层39的一侧的端(即，压电元件32的一侧的端)的位置并延伸至非驱动区域36内。在该非驱动区域36内的下电极层37的一侧的端部处形成有通过去除压电体层38而使该下电极层37从压电体层38露出的接触区域56。在该接触区域56内，下电极层37与独立端子41连接。并且，在该独立端子41上电连接有后述的独立凸块电极40a。即，来自独立凸块电极40a的电信号(具体而言，被供给到每个压电元件32的独立电压)经由独立端子41而被施加到下电极层37上。此外，下电极层37的另一侧(致动器单元14的内侧)的端从驱动区域35稍稍延伸至外侧。通过该下电极层37的另一侧的端而对压电元件32的另一侧的端的位置进行了限定。
此外，本实施方式中的压电体层38的与喷嘴列方向正交的方向上的两侧的端延伸至与驱动区域35相比而靠外侧处。具体而言，压电体层38的一侧的端超过下电极层37的一侧的端的位置而延伸至凸块电极40所对置的区域的外侧处。该延伸的压电体层38中的与下电极层37的一侧的端部相对应的区域(具体而言，为接触区域56)的压电体层38以上述的方式而被去除。此外，压电体层38的另一侧的端延伸至与上电极层37的另一侧的端的位置相比而靠外侧处。在本实施方式中，构成一个压电元件32的列的压电体层38和构成另一个压电元件32的列的压电体层压38在压电元件32的列之间连接，从而成为两个压电元件32的列所共用的压电体层38。即，压电体层38从一个压电元件32的列的外侧延伸至另一个压电元件32的列的外侧。另外，喷嘴列方向上的压电体层38的两端延伸至与并列设置有压电元件32的区域相比而靠外侧处。并且，压电元件32间的非驱动区域36成为去除了压电体层38的开口部(未图示)。即，通过该开口部而使压电体层38按照各个压电元件32而被分割。
并且，本实施方式中的上电极层39的与喷嘴列方向正交的方向上的两侧的端延伸至与驱动区域35相比而靠外侧处。具体而言，上电极层39的一侧的端从驱动区域35起稍稍延伸至外侧。通过该上电极层39的一侧的端而对压电元件32的一侧的端的位置进行规定。此外，上电极层39的另一侧的端，从驱动区域35起超过下电极层37的另一侧的端部(即，压电元件32的另一侧的端)的位置而延伸至非驱动区域36内的与后述的共同凸块电极40b相对应的位置。并且，在该上电极层39的另一侧的端部处电连接有共同凸块电极40b。由此，来自共同凸块电极40b的电信号(具体而言，各个压电元件32所共用的共同电压)被施加到成为压电元件32的区域的上电极层39上。另外，上电极层39也会在与接触区域56相对应的位置处，以与被形成在每个压电元件32中的下电极层37相对应的方式而被形成在每个压电元件32中。被形成在该接触区域56内的上电极层39为构成各个独立端子41的层，并且以覆盖从压电体层38露出的下电极层37的方式而被形成。此外，被形成在接触区域56内的上电极层39与成为压电元件32的区域内的上电极层39电隔离。
此外，在本实施方式中，在上电极层39上层压有金属层44(相当于本发明中的第三配线)。具体而言，金属层44被层压在与接触区域56相对应的位置以及压电元件32的长度方向(与喷嘴列方向正交的方向)上的两端部处。被形成在与接触区域56相对应的位置处的金属层44为构成各个独立端子41的层，并被形成在每个压电元件32中。该接触区域56的金属层44从与上电极层39重叠的位置起而延伸至从接触区域56的上电极层39偏离并与压电体层38重叠的位置。并且，在该延伸的部分上抵接有独立凸块电极40a。另外，在本实施方式中，由于独立凸块电极40a沿着喷嘴列方向而以交错状(以空开间隔且相对于并列方向而左右交替的方式配置的状态)配置，因此与此相应，从接触区域56延伸到一侧(远离压电元件32的一侧)的金属层44以及从接触区域56延伸到另一侧(靠近压电元件32的一侧)的金属层44沿着喷嘴列方向而交替地被配置。被配置在压电元件32的长度方向的两端部处的金属层44以跨驱动区域35和非驱动区域36的边界的方式而配置。由此，抑制了压电元件32的两端部处的过度变形，从而能够对压电体层38等在驱动区域35和非驱动区域36的边界处发生破损的情况进行抑制。此外，被配置在压电元件32中的金属层44由于被层压在成为压电元件32的区域的上电极层39上，因此成为与该上电极层39相同的电位。即，与成为压电元件32的区域的上电极层39一起被施加有共同电压。而且，这些被配置在压电元件32中的金属层44之中的另一侧的金属层44b与上电极层39的另一侧的端部同样地延伸到与共同凸块电极40b相对应的位置处。并且，在该延伸的部分处抵接有共同凸块电极40b。
另外，作为上述的下电极层37以及上电极层39，而使用铱(Ir)、铂(Pt)、钛(Ti)、钨(W)、镍(Ni)、钯(Pd)、金(Au)等各种金属以及这些金属的合金或LaNiO3等合金等。此外，作为压电体层38而使用锆钛酸铅(PZT)等强介电性压电性材料或者向该材料中添加了铌(Nb)、镍(Ni)、镁(Mg)、铋(Bi)或钇(Y)等金属的弛豫铁电体等。除此之外，也能够使用钛酸钡等无铅材料。并且，作为金属层44，而使用在由钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)、钨(W)以及它们的合金而构成的紧贴层上层压了金(Au)、铜等的金属层。
如图2及图3所示，密封板33(相当于本发明中的第二基板)为，在与振动板31之间夹设有具有绝缘性的粘接剂43的状态下以相对于压电元件32隔开间隔的方式而被配置的平板状的硅基板。在本实施方式中，由将表面(上表面和下表面)的结晶面取向设为(110)面的单晶硅基板制作而成。本实施方式中的粘接剂43被配置在与喷嘴列方向正交的方向上的各个凸块电极40的两侧的位置处。另外，被配置在最外侧的粘接剂43以包围致动器单元14的外周的方式而形成。由此，多个压电元件32被密封在由压力室形成基板29(具体为振动板39)、密封板33以及粘接剂43包围而成的空间内。另外，作为粘接剂43，优选使用具有感光性的材料。例如，作为粘接剂43而优选使用主要成分包含环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、苯乙烯树脂等的树脂。通过该粘接剂43而使层压了振动板31等的压力室形成基板29和密封板33在隔开了间隔的状态下被粘接(接合)在一起。
此外，在本实施方式中的密封板33的下表面(压力室形成基板29侧的表面)上，形成有多个将来自驱动器IC34的驱动信号向压电元件32侧输出的凸块电极40。该凸块电极40被设置在从压电元件32向一侧偏离的位置中的与非驱动区域36相对置的位置、以及从压电元件32向另一侧偏离的位置中的与非驱动区域36相对置的位置处。被形成在从压电元件32向一侧偏离的位置处的凸块电极40为，向下电极层37供给独立电压的独立凸块电极40a。本实施方式中的独立凸块电极40a沿着喷嘴列方向而以交错状配置。换言之，被配置在一侧(与压电元件32为相反侧)的独立凸块电极40a和被配置在另一侧(压电元件32侧)的独立凸块电极40a沿着喷嘴列方向而交替配置。即，独立凸块电极40a相对于一个压电元件32的列而并列设置有两列。被形成在从压电元件32向另一侧偏离的位置处的凸块电极40为，向上电极层39供给共同电压的共同凸块电极40b。共同凸块电极40b相对于一个压电元件32的列而并列设置有一列。
本实施方式中的凸块电极40具有弹性，并从密封板33的表面而朝向振动板31侧突出设置。具体而言，如图3所示，凸块电极40具备具有弹性的内部树脂48和由对内部树脂48的至少一部分表面进行覆盖的下表面侧配线47而构成的导电膜49。该内部树脂48在密封板33的表面上沿着喷嘴列方向而被形成为突条。此外，导电膜49沿着喷嘴列方向而被形成有多个。特别是，一侧的独立凸块电极40a的导电膜49以及另一侧的独立凸块电极40a的导电膜49按照所对应的独立端子41而形成。另一方面，共同凸块电极40b的导电膜49按照每个由多个压电元件32构成的组而形成。另外，也能够按照每个压电元件而形成共同凸块电极。并且，各个导电膜49从内部树脂48上向压电元件32侧或与压电元件32侧相反的一侧延伸，从而成为下表面侧配线47。具体而言，一侧的独立凸块电极40a的导电膜49延伸至密封板33的端部，从而成为被形成于密封板33的外侧的下表面侧配线47。另一侧的独立凸块电极40a的导电膜49延伸至与和金属层44a对置的位置相比而靠内侧处，从而成为与压电元件32的一部分对置的下表面侧配线47。因此，下表面侧配线47和一侧的金属层44a或成为压电元件32的区域的上电极层39成为隔开间隔而对置的状态。另外，从凸块电极40起延伸的导电膜49，换言之即下表面侧配线47相当于本发明中的第二配线。此外，与独立凸块电极40a连接的下表面侧配线47在从凸块电极40偏离的位置处与后述的贯穿配线45连接。
共同凸块电极40b的导电膜49延伸到与和另一侧的金属层44b对置的位置相比而靠内侧处，从而成为与压电元件32的一部分对置的下表面侧配线47。本实施方式中的共同凸块电极40b的下表面侧配线47在从共同凸块电极40b偏离的位置处与埋设配线52连接。该埋设配线52为，被埋设在密封板33的下表面侧的由金属等构成的配线，并被形成在与共同凸块电极40b的下表面侧配线47重叠的位置处。即，埋设配线52被共同凸块电极40b的下表面侧配线47覆盖。此外，该埋设配线52和共同凸块电极40b的下表面侧配线47沿着喷嘴列方向而延伸至密封板33的端部，并与贯穿配线45连接。另外，作为凸块电极40的内部树脂48，例如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，作为凸块电极40的导电膜49，例如使用金(Au)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)或者这些金属的合金等构成的金属。
贯穿配线45为在密封板33的下表面和上表面之间进行中继的配线，并通过在于板厚方向上贯穿密封板33的贯穿孔的内部形成金属等导体而形成。与独立凸块电极40a连接的贯穿配线45的露出于下表面侧的部分被所对应的下表面侧配线47覆盖。另一方面，与独立凸块电极40a连接的贯穿配线45的露出于上表面侧的部分被所对应的上表面侧配线46覆盖。这些上表面侧配线46从贯穿配线45延伸到连接有驱动IC34的IC端子51的IC连接端子50处，从而对贯穿配线45和IC连接端子50进行连接。即，通过由上表面侧配线46、贯穿配线45以及下表面侧配线47所构成的一系列配线，而使IC连接端子50和独立凸块电极40a连接。由此，从IC连接端子50供给的电信号(即，独立电压)经由密封板33侧的一系列的导线而被施加到下电极层37上。另外，本实施方式中的被施加到下电极层37的电信号为电位(电压)反复变动的振动波形，其最大电位(最大电压)例如被设定为约25[V]。此外，与共同凸块电极40b连接的贯穿配线45的露出于上表面侧的部分被未图示的上表面侧配线覆盖。该上表面侧配线与对电信号(即，共同电压)进行供给的未图示的端子连接。因此，从该端子供给的电信号经由通过上表面侧配线、贯穿配线45、下表面侧配线47以及共同凸块电极40b而构成的密封板33侧的一系列配线而被施加到压电元件32上的上电极层39上。另外，本实施方式中的被施加到上电极层39上的电信号例如被设定为大约5[V]的固定电位(固定电压)。此外，也能够不向上电极层39施加电压而使其接地。
在此，本实施例中的下表面侧配线47的下表面与一侧的金属层44a的上表面的间隔被设定为大约20μm，下表面侧的配线47的下表面与压电元件32上的上电极层39的上表面的间隔被设定为大约21μm。此外，在对压电元件32进行驱动时(即，向下表面侧配线47和压电元件32上的上电极层39施加电压时)，与另一侧的独立凸块电极40a连接的下表面侧配线47的最大电位大约为25[V]，而与该下表面侧配线47对置的一侧的金属层44a以及压电元件32上的上电极层39的电位大约为5V。因此，下表面侧配线47的下表面与一侧的金属层44a以及压电元件32上的上电极层39之间的最大电位差大约为20[V]。并且，被形成在下表面侧配线47的下表面与一侧的金属层44a的上表面之间的最大电场强度大约为1.25[MV/m]。一般来说，在空气中引起放电的电场强度大约为3[MV/m]，此时的两个电极之间的最大电位差大约为63[V]。此外，对于下表面侧配线47的下表面与一侧的金属层44a的上表面之间的空间，即由振动板31、密封板33以及粘接剂43而划分出的空间，除了空气以外，还容易被油墨中包含的成分(水分或溶剂)的一部分透过振动板31而气化了的气体充满。在这种环境下，引起放电的电场强度具有下降的倾向。例如，在水蒸汽于空气中饱和了的环境下，引起放电的电场强度为约1[MV/m]以下，此时的两个电极之间的最大电位差为约20[V]以下。此外，由于一侧的金属层44a的一部分与驱动区域35重叠配置，且有可能根据驱动区域35的位移或来自外部的冲击等而使两个电极之间的距离发生变动，因此即使在两个电极之间的最大电位差为大约10[V]的情况下也有可能引起放电。因此，在本实施方式中的电场强度下，容易引起放电。即，在被连接到另一侧的独立凸块电极40a上的下表面侧配线47与金属层44之间容易产生短路(short)。为了对这种不良情况进行抑制，在本发明中于密封板33的下表面处设置了具有绝缘性的保护层55。
具体而言，本实施方式中的保护层55被形成在密封板33的下表面中除了形成有凸块电极40(更具体为内部树脂48)的区域以外的大致整个表面上。因此，通过该保护层55覆盖了从凸块电极40偏离开的下表面侧配线47的大致全部。另外，粘接剂43紧贴在该保护层55的表面上。这种保护层55优选为由氧化物、氮化物或者树脂中的任意一种而形成。作为氧化物的示例，列举了氧化硅膜(SiOX)或氧化锆(ZrO2)等，作为氮化物的示例，列举了氮化硅膜(SiNX)或氮化铝(AlN)等。这些膜利用溅射法等一般在半导体中使用的成膜方法而形成。此外，在成膜后，能够通过涂敷抗蚀剂并经过曝光工序、显影工序、蚀刻工序等而将保护层55形成在预定的位置处。作为树脂的示例，列举了主要成分包括环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、苯乙烯树脂等的树脂。这些树脂通过在使用旋涂机等涂敷在密封板33的下表面之后进行加热或照射光(例如紫外线)而成膜。此外，在成膜之后，能够经过曝光工序、显影工序等而在预定的位置处形成保护层55。通过以这种方式使用氧化物、氮化物或者树脂中的任意一种来作为保护层55，从而使保护层55的形成变得容易。并且，优选为通过与粘接剂43同种类的树脂而形成保护层55。若如此设置，则会使保护层55和粘接剂43容易紧密贴合。由此，能够提高第一基板与第二基板的粘接强度(接合强度)。另外，在此所述的同种类的树脂，并不限定于树脂的组成完全一致的情况，而是指主成分的材料相同的意思，也包括两者的添加物等不同的情况。
由于以这种方式而通过保护层55对下表面侧配线47，尤其是与产生电位差的一侧的金属层44a及压电元件32上的上电极层39对置的区域内的下表面侧配线47进行覆盖，因此能够通过该保护层55而对下表面侧配线47与金属层44a或上电极层39之间的短路进行抑制。即，保护层55成为相对于电子流的能量壁垒，从而抑制了下表面侧配线47与金属层44a或上电极层39之间的放电。由此，能够缩窄下表面侧配线47与金属层44a(压电元件32)之间的间隔，从而能够对致动器单元14乃至记录头3大型化的情况进行抑制。此外，由于不需要将下表面侧配线47配置为与一侧的金属层44a以及压电元件32上的上电极层39不对置，因此使设计的自由度增加。其结果是，能够对致动器单元14乃至记录头3大型化的情况进行抑制。此外，由于抑制了下表面侧配线47与金属层44a或上电极层39之间的短路，因此使致动器单元14乃至记录头3的可靠性提高。其结果为，打印机1的可靠性提高。另外，在本实施方式中，由于以将一侧的金属层44a的一侧的端以及压电元件32上的上电极层39的一侧的端覆盖的方式而设置粘接剂43，因此能够进一步抑制该部分内的下表面侧配线47与一侧的金属层44a或压电元件32上的上电极层39之间的放电。
被接合在密封板33的上表面的驱动IC34为用于对压电元件32进行驱动的IC芯片。在本实施方式中，经由各向异性导电膜(ACF)等粘接剂54而被层压在密封板33的上表面上。如图2及图3所示，在该驱动IC34的下表面(密封板33侧的面)上形成有多个与IC连接端子50连接的IC端子51。IC端子51中的与独立端子41相对应的IC端子51沿着喷嘴列方向而并列设置有多个。在本实施方式中，与并列设置成两列的压电元件32的列相对应地形成有两列IC端子51的列。另外，在IC端子51的列内，IC端子51的并列设置间距(即，相邻的IC端子51的中心间距离)被形成为小于压电元件32的并列设置间距。
然而，下表面侧配线47的下表面与一侧的金属层44a(压电元件32上的上电极层39)的间隔、电位差以及被形成在两者间的电场强度并不局限于上述的第一实施方式中例示的内容，能够取各种值。尤其是，优选为，在下表面侧配线47的下表面与一侧的金属层44a或压电元件32上的上电极层39之间的最大电位差至少为大约20[V]以上的情况或者被形成在两者之间的最大电场强度至少成为大约1[MV/m]以上的情况下应用本发明。此外，更优选为，在下表面侧配线47的下表面与一侧的金属层44a或压电元件32上的上电极层39之间的最大电位差为大约110[V]以上的情况下应用本发明。即，即使在下表面侧配线47的下表面与一侧的金属层44a(压电元件32上的上电极层39)之间容易发生短路的情况下，通过应用本发明，也能够对两者之间的短路进行抑制。
此外，虽然在上述的第一实施方式中，在密封板33的下表面内的形成有凸块电极40的区域以外的大致整个表面上形成了保护层55，但是并不局限于此。例如，在图4所示的第二实施方式中，保护层55以覆盖密封板33的下表面内的一部分的下表面侧配线47的方式而配置。
具体而言，如图4所示，本实施方式中的保护层55在与喷嘴列方向正交的方向上被形成在，从与压电元件32的一侧的端(即，压电元件32上的上层电极39的一侧的端)相比而向同侧偏离的区域所对置的密封板33的下表面的位置起，到覆盖与一侧的金属层44a所对置的位置相比而靠另一侧(共同凸块电极40b侧)形成的下表面侧配线47的端的位置为止。即，保护层55被形成为，对与压电元件32上的上电极层39以及一侧的金属层44a对置的区域内的下表面侧配线47进行覆盖。另外，其他区域成为未形成保护层55从而使下表面侧配线47等露出的状态。如此，由于通过保护层55而对密封板33侧的配线中的会在与压力室形成基板29侧的配线之间产生电位差的部分，具体为与一侧的金属层44a以及压电元件32上的上电极层39对置的、与独立凸块电极40a连接的下表面侧配线47进行了覆盖，因此能够抑制下表面侧配线47与一侧的金属层44a或压电元件32上的上电极层39之间的短路。尤其是，使与容易发生放电的压电元件32上的上电极层39的一侧的端对置的下表面侧配线47被保护层55覆盖，因此进一步抑制了上电极层39与下表面侧配线47之间的短路。此外，使与容易发生放电的一侧的金属层44a的另一侧的端对置的下表面侧配线47被保护层55覆盖，因此进一步抑制了金属层44a与下表面侧配线47之间的短路。并且，由于其他的区域未形成保护层55，因此扩宽了保护层55的材料的选择的范围。即，由于能够通过被设置在未设置有保护层55的区域内的粘接剂43来确保粘接强度，因此不需要选择与粘接剂43的紧贴性良好的材料作为保护层55。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。
另外，虽然在上述的第一实施方式以及第二实施方式中，在密封板33侧形成了保护层55，但是并不局限于此。也能够将保护层设置在压力室形成基板侧。例如，也能够以从压电元件上的上电极层的一侧的端起跨越至一侧的金属层的另一侧的端而将两者覆盖的方式来设置保护层。或者，也能够在密封板侧和压力室形成基板侧这两侧设置保护层。
此外，在上文中例示了在密封板33上层压有驱动IC34的结构，但并不局限于此。例如，也能够在密封板本身上形成成为驱动IC的电路。并且，虽然例示了通过利用压电元件32的驱动而使驱动区域35发生位移从而从喷嘴22喷射出作为液体的一种的油墨的结构，但是并不局限于此。只要是一个基板的配线与另一个基板的配线对置的MEMS器件，就能够应用本发明。例如，在对驱动区域内的压力变化、振动或者位移等进行检测的传感器等中也能够应用本发明。
并且，虽然在上文中作为液体喷射装置而列举了具备作为液体喷射头的一种的喷墨式记录头3的喷墨式打印机1为例而进行说明，但是本发明也能够应用到具备其他的液体喷射头的液体喷射装置中。例如，在具备用于液晶显示器等的彩色滤光片的制造中的颜色材料喷射头的液体喷射装置、具备用于有机EL(电致发光)显示器、FED(面发光显示器)等的电极形成中的电极材料喷射头的液体喷射装置、具备用于生物芯片(生物化学元件)的制造中的生物有机物喷射头的液体喷射装置等中，也能够应用本发明。通过显示器制造装置用的颜色材料喷射头而对作为液体的一种的R(Red，红色)、G(Green，绿色)、B(Blue，蓝色)的各种颜色材料的溶液进行喷射。此外，通过电极形成装置用的电极材料喷射头而对作为液体的一种的液状的电极材料进行喷射，通过生物芯片制造装置用的生物体有机物喷射头而对作为液体的一种的生物体有机物的溶液进行喷射。
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…同步带；9…脉冲电机；10…导向杆；14…致动器单元；15…流道单元；16…头壳体；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…共同液室；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…驱动区域；36…非驱动区域；37…下电极层；38…压电体层；39…上电极层；40…凸块电极；40a…独立凸块电极；40b…共同凸块电极；41…独立端子；43…粘接剂；44…金属层；44a…一侧的金属层；44b…另一侧的金属层；45…贯穿配线；46…上表面侧配线；47…下表面侧配线；48…内部树脂；49…导电膜；50…IC连接端子；51…IC端子；54…粘接剂；55…保护层；56…接触区域。
Claims (10)
1.一种压电器件，其特征在于，具有：
第一基板，其具备压电体层以及至少一部分层压在所述压电体层上的第一配线；以及
第二基板，其具备被施加与所述第一配线不同的电信号的第二配线，
并且，所述第一配线与所述第二配线对置，
在所述压电器件中，
所述第一配线和所述第二配线中的至少一方的配线中的至少一部分被具有绝缘性的保护层覆盖。
2.如权利要求1所述的压电器件，其特征在于，
所述保护层由氧化物、氮化物或者树脂中的任意一种而形成。
3.如权利要求2所述的压电器件，其特征在于，
所述第一基板和所述第二基板经由粘接剂而被接合在一起，
所述保护层由与所述粘接剂相同种类的树脂而形成。
4.如权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的压电器件，其特征在于，
在至少向所述第一配线或所述第二配线中的任意一方进行的电压施加中，所述第一配线与所述第二配线之间的最大电位差为10V以上。
5.如权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的压电器件，其特征在于，
在至少向所述第一配线或所述第二配线中的任意一方进行的电压施加中，被形成在所述第一配线与所述第二配线之间的最大电场强度为1MV/m以上。
6.如权利要求1至权利要求5中的任意一项所述的压电器件，其特征在于，
所述第一配线的端或所述第二配线中的与所述第一配线的端对置的部分中的至少任意一方被所述保护层覆盖。
7.如权利要求1至权利要求6中的任意一项所述的压电器件，其特征在于，
所述第一基板具备被层压在所述第一配线上的第三配线，
所述第三配线的端或所述第二配线中的与所述第三配线的端对置的部分中的至少任意一方被所述保护层覆盖。
8.一种微机电系统器件，其特征在于，具备权利要求1至权利要求7中的任意一项所述的压电器件。
9.一种液体喷射头，其特征在于，具备权利要求1至权利要求7中的任意一项所述的压电器件。
10.一种液体喷射装置，其特征在于，具备权利要求9所述的液体喷射头。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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