CN110114221B - Mems装置、液体喷射头、液体喷射装置以及它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够提高可靠性的MEMS装置、液体喷射头、液体喷射装置、MEMS装置的制造方法、液体喷射头的制造方法以及液体喷射装置的制造方法。该MEMS装置(记录头3)的特征在于，具备：第一基板(压力室形成基板29)，其上层叠有能够进行可挠变形的薄膜部件(振动板31)；第二基板(密封板33)，其以相对于第一基板(压力室形成基板29)而隔开间隔的方式被配置；粘合层(43)，其将第一基板(压力室形成基板29)和第二基板(密封板33)粘合在一起，在第一基板(压力室形成基板29)的面内方向上，薄膜部件(振动板31)的端缘被延伸设置至与第一基板(压力室形成基板29)的端缘相比靠外侧处。

Description

MEMS装置、液体喷射头、液体喷射装置以及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有经由粘合层而被接合在一起的两个基板的MEMS装置、液体喷射头、液体喷射装置、MEMS装置的制造方法、液体喷射头的制造方法以及液体喷射装置的制造方法。
背景技术
作为被应用在液体喷射头等中的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)装置，存在有一种两个基板以隔开间隔的状态通过粘合剂而被接合在一起的装置。例如，在专利文献1中，公开了一种流道形成基板和保护基板通过粘合剂而被接合在一起的液体喷射头。在流道形成基板的保护基板侧的面上，层叠有能够进行可挠变形的振动板以及使压力室产生压力变动的压电元件。而且，压电元件被配置在形成于流道形成基板与保护基板之间的空间内。此外，作为这种液体喷射头的制造方法，已知有如下的方法，即，在将成为流道形成基板的一方的基板和成为保护基板的另一方的基板接合之后，通过蚀刻而去除一方的基板上的成为切断线的区域，之后，通过沿着切断线而进行切断，从而分割成各个流道形成基板以及保护基板的方法(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-223997号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1中，由于在切断线上配置有将两个基板接合在一起的粘合剂，因此存在如下的可能性，即，因制造偏差等而无法利用切断线来进行切断，或者在切断面上产生毛刺。此外，在为了可靠地切断而加强了进行切断的力(例如，扩展断裂中的拉伸力)的情况下，粘合剂等的一部分容易碎裂，从而有可能产生异物。而且，在专利文献1等所公开的现有的液体喷射头中，粘合剂的端缘与流道形成基板的端缘或者保护基板的端缘被对齐，从而使得在不增大流道形成基板以及保护基板的条件下扩大粘合面积较为困难。即，提高基板间的粘合强度较为困难。由于这些主要因素，从而使得提高液体喷射头的可靠性较为困难。
本发明是鉴于这种实际情况而完成的发明，其目的在于，提供一种能够提高可靠性的MEMS装置、液体喷射头、液体喷射装置、MEMS装置的制造方法、液体喷射头的制造方法以及液体喷射装置的制造方法。
用于解决课题的方法
本发明的MEMS装置是为了实现上述目的而提出的装置，其特征在于，具备：
第一基板，其上层叠有能够进行可挠变形的薄膜部件；
第二基板，其以相对于所述第一基板而隔开间隔的方式被配置；
粘合层，其将所述第一基板和所述第二基板粘合在一起，
在所述第一基板的面内方向上，所述薄膜部件的端缘被延伸设置至与所述第一基板的端缘相比靠外侧处。
根据本发明，由于粘合层以及第一基板远离MEMS装置的端缘，因此在切断第一基板以及第二基板来制造MEMS装置时，能够抑制在粘合层以及第一基板的端面上产生毛刺、或者它们板的一部分缺损而产生异物的情况。其结果为，能够提高MEMS装置的可靠性。
在上述结构中，优选为，在所述薄膜部件中的至少与所述第一基板的端缘相比靠外侧的部分处，层叠有保护层。
根据该结构，在对第一基板以及第二基板进行切断之前的状态下，即使在将第一基板暴露在蚀刻液中的情况下，也能够抑制蚀刻液浸入到第一基板与第二基板之间的情况。其结果为，能够抑制粘合层因蚀刻液而受到损害的情况，从而能够抑制粘合强度的降低的情况。因此，能够进一步提高MEMS 装置的可靠性。
此外，在上述结构中，优选为，所述保护层和所述第二基板以分离的方式被设置，
所述保护层与所述第二基板之间有空间。
根据该结构，在对第一基板以及第二基板进行切断来制造MEMS装置时，易于切断。
此外，在上述各结构的任意一个中，优选为，所述保护层为树脂。
根据该结构，能够抑制薄膜部件的一部分缺损而产生异物的情况。其结果为，能够更进一步提高MEMS装置的可靠性。
另外，在上述各结构的任意一个中，优选为，所述保护层的一部分与所述粘合层重叠。
根据该结构，由于粘合层经由保护层而与第一基板或者薄膜部件粘合在一起，因此即使在第一基板或者薄膜部件与粘合层之间未充分地获得紧贴力的情况下，也能够确保第一基板与第二基板之间的接合强度。此外，由于保护层被层叠在与第一基板的端缘相比靠外侧的薄膜部件上，因此与保护层未被形成在第一基板的外侧的情况相比，能够扩大第一基板侧的粘合面积(与保护层之间的粘合面积)。其结果为，能够提高保护层与薄膜部件之间的粘合强度，进而能够提高第一基板与第二基板之间的接合强度。
此外，在上述各结构的任意一个中，优选为，所述保护层和所述粘合层为同一种类的树脂。
根据该结构，能够提高粘合层与保护层之间的紧贴性。其结果为，能够进一步提高第一基板与第二基板之间的接合强度。
另外，本发明的液体喷射头的特征在于，具有上述各结构中的任意一个的MEMS装置的结构。
根据该结构，能够提高液体喷射头的可靠性。
此外，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。
根据该结构，能够提高液体喷射装置的可靠性。
而且，在本发明的MEMS装置的制造方法中，所述MEMS装置具备：第一基板，其上层叠有能够进行可挠变形的薄膜部件；第二基板，其以相对于所述第一基板而隔开间隔的方式被配置；粘合层，其将所述第一基板和所述第二基板粘合在一起，所述MEMS装置的制造方法的特征在于，包括：
保护层形成工序，在所述保护层形成工序中，在成为多个所述第一基板的第一母基板的层叠有所述薄膜部件的面上、且在被设定于相邻的所述第一基板之间的切断区域中形成保护层；
基板接合工序，在所述基板接合工序中，在所述第一母基板的层叠有所述保护层的面、或者成为多个所述第二基板的第二母基板的与所述保护层对置的面中的任意一方上形成所述粘合层，并以将所述粘合层夹于其间的方式而将所述第一母基板和所述第二母基板接合在一起；
蚀刻工序，在所述蚀刻工序中，以留下所述薄膜部件以及所述保护层的方式，通过蚀刻而从与接合了所述第二母基板的面相反一侧的面起将所述切断区域中的所述第一母基板去除；
分割工序，在所述分割工序中，将被接合在一起的所述第一母基板以及所述第二母基板在所述切断区域内进行切断，从而分割成各个第一基板以及第二基板。
根据本发明，由于切断区域中的第一母基板被去除，因此进一步易于切断第一母基板以及第二母基板。由此，能够抑制第一母基板以及第二母基板的切断不良。此外，由于在切断区域中形成了保护层，因此能够抑制在切断时薄膜部件的一部分缺损而产生异物的情况。而且，在对第一母基板以及第二母基板进行切断之前的状态下，能够抑制在薄膜部件上产生裂纹的情况。而且，即使在薄膜部件上产生了裂纹等，由于存在保护层，因此也能够抑制在蚀刻工序中蚀刻液浸入到第一母基板与第二母基板之间的情况。其结果为，能够抑制粘合层因蚀刻液而受到损害的情况，从而能够抑制粘合强度的降低的情况。因此，能够制造出可靠性较高的MEMS装置。
此外，在上述方法中的所述基板接合工序中，优选为，所述粘合层为感光性树脂。
根据该方法，使得粘合层的图案形成变得容易。
另外，优选为，在上述方法中的所述基板接合工序中，所述切断区域中的所述粘合层的一部分被去除。
根据该方法，易于将第一母基板以及第二母基板切断。
此外，本发明的液体喷射头的制造方法的特征在于，经过了上述各方法中的任意一个的MEMS装置的制造方法。
根据该方法，能够制造出可靠性较高的液体喷射头。
另外，本发明的液体喷射装置的制造方法为，具备了液体喷射头的液体喷射装置的制造方法，其特征在于，经过了上述的液体喷射头的制造方法。
根据该方法，能够制造出可靠性较高的液体喷射装置。
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为将致动器单元的主要部分放大了的剖视图。
图4为示意性地表示致动器单元的俯视图。
图5为对致动器单元的制造方法进行说明的放大了切断区域的剖视图。
图6为对致动器单元的制造方法进行说明的放大了切断区域的剖视图。
图7为对致动器单元的制造方法进行说明的放大了切断区域的剖视图。
图8为示意性地表示被接合在一起的第一母基板以及第二母基板的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图来对用于实施本发明的方式进行说明。另外，虽然在以下所叙述的实施方式中，作为本发明的优选的具体示例而进行了各种各样的限定，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，则本发明的范围便不限于这些方式。此外，在下文中，列举了作为MEMS 装置的一个类别的液体喷射头、尤其是作为液体喷射头的一种的喷墨式记录头(以下，称为记录头)3的示例来进行说明。图1为作为搭载了记录头3 的液体喷射装置的一种的喷墨式打印机(以下，称为打印机)1的立体图。
打印机1为，对于记录纸等的记录介质2(喷落对象的一种)的表面喷射油墨(液体的一种)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，上述的油墨被贮留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，也可以采用如下结构，即，墨盒被配置在打印机的主体侧，且从该墨盒通过油墨供给管而向记录头供给的结构。
上述的滑架移动机构5具备有同步齿形带8。而且，该同步齿形带8通过DC电机等的脉冲电机9而被驱动。因此，当脉冲电机9工作时，滑架4 被架设于打印机1上的导向杆10所引导，从而在主扫描方向(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。线性编码器将该检测信号、即编码脉冲(位置信息的一种)向打印机1的控制部进行发送。
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为放大了致动器单元14的一侧的端部(图2中的左侧的端部)的剖视图。图4为示意性地表示致动器单元14的俯视图。另外，为了便于说明，将构成致动器单元14的各部件的层叠方向适当设为上下方向来进行说明。此外，在图4中，为了说明方便，而省略了粘合层43、压电元件32、凸块电极 40的树脂部40a以外的结构。如图2所示那样，在本实施方式中的记录头3 中，致动器单元14以及流道单元15以层叠的状态被安装在头外壳16上。
头外壳16为合成树脂制的箱体状部件，并且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为，与下文所述的共同液室25一起贮留有在被形成为多个的压力室30中共同的油墨的空间。在本实施方式中，以与并列设置成两列的压力室30的列相对应的方式而形成有两个液体导入通道18。此外，在头外壳16的下表面侧上形成有收纳空间17，所述收纳空间17从该下表面起至头外壳16的高度方向的中途而凹陷成长方体状。当下文所述的流道单元15在被定位于头外壳16的下表面上的状态下被接合时，将被构成为，层叠在连通基板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)被收纳于收纳空间17内。而且，虽然省略了图示，但是在头外壳16上形成有如下的插穿孔，在所述插穿孔中插穿有将来自控制部的驱动信号向驱动IC34进行发送的FPC(Flexible Printed Circuit：柔性印刷基板)等的配线基板。收纳空间17经由该插穿孔而与大气连通。
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，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所示那样，在该连通基板24上，通过各向异性蚀刻等而形成有如下的独立连通通道26和喷嘴连通通道27，其中，所述独立连通通道 26与液体导入通道18连通，且向各个压力室30单独地供给来自各个压力室 30的油墨，所述喷嘴连通通道27使压力室30和喷嘴22连通。共同液室25 为沿着喷嘴列方向的长条的空部，且以与并列设置成两列的压力室30的列相对应的方式而形成有两列。
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，从而密封了成为共同液室25的空间的下表面侧的开口。此外，在喷嘴板21上呈直线状(列状)地开口设置有多个喷嘴22。在本实施方式中，以与被形成为两列的压力室30的列相对应的方式而形成有两列喷嘴列。该并列设置的多个喷嘴22(喷嘴列)从一端侧的喷嘴22起至另一端侧的喷嘴22为止，以对应于点形成密度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，也能够将喷嘴板接合在连通基板上的从共同液室偏至内侧的区域上，并利用例如具有可挠性的可塑性薄片等的部件来密封成为共同液室的空间的下表面侧的开口。如果采用这种方式，则能够尽可能地减小喷嘴板。
如图2及图3所示那样，本实施方式的致动器单元14以层叠有压力室形成基板29、振动板31、压电元件32、密封板33以及驱动IC34的方式而被单元化。另外，致动器单元14被形成为小于收纳空间17，以便能够收纳于收纳空间17内。
压力室形成基板29(相当于本发明中的第一基板)为硅制的硬质的板材，在本实施方式中，由以表面(上表面及下表面)的结晶面方位为(110)面的单晶硅基板制作而成。在该压力室形成基板29上，通过各向异性蚀刻等而在板厚方向上完全去除了一部分，从而使应当成为压力室30的空间沿着喷嘴列方向而并列设置有多个。在该空间中，下方通过连通基板24而被划分，且上方通过振动板31而被划分，从而构成压力室30。此外，该空间、即压力室30以与被形成为两列的喷嘴列相对应的方式而形成有两列。各个压力室30 为，在与喷嘴列方向正交的方向上呈长条的中空部，且在长边方向的一侧的端部上连通有独立连通通道26，并且在另一侧的端部上连通有喷嘴连通通道 27。另外，如图3所示那样，本实施方式中的压力室形成基板29的外形被形成为，在俯视观察时与密封板33的外形相比稍小。
振动板31(相对于本发明中的薄膜部件)为能够进行可挠变形的薄膜状的部件、即具有弹性的部件，且被层叠在压力室形成基板29的上表面(与连通基板24侧相反一侧的面)上。如图3所示那样，本实施方式中的振动板 31的外形被形成为，与压力室形成基板29的外形相比较大。换而言之，振动板31的端缘在压力室形成基板29的面内方向上被延伸设置至从下文叙述的粘合层43(外周粘合剂43a)偏离了的位置处，且与压力室形成基板29 的端缘相比靠外侧处。此外，如图4所示那样，本实施方式中的振动板31 在致动器单元14的四边上被延伸设置至与压力室形成基板29相比靠外侧处。而且，通过以此方式形成的振动板31，从而划分出压力室30。即，如图2 以及图3所示那样，应成为压力室30的空间的上部开口通过振动板31而被密封。此外，振动板31上的与压力室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的挠曲变形而在远离喷嘴22的方向或者接近喷嘴22的方向上进行位移的位移部而发挥功能。即，振动板31 上的与压力室30的上部开口相对应的区域成为允许挠曲变形的驱动区域35。另一方面，振动板31上的从压力室30的上部开口偏离了的区域成为阻碍挠曲变形的非驱动区域36。
另外，振动板31例如由如下的弹性膜和绝缘体膜构成，所述弹性膜由被形成在压力室形成基板29的上表面上的二氧化硅(SiO2)构成，所述绝缘体膜由被形成在该弹性膜上的氧化锆(ZrO2)构成。而且，在该绝缘膜上(振动板31的与压力室形成基板29侧相反一侧的面)的外周部分处层叠有保护层50。如图3所示那样，本实施方式中的保护层50从与粘合层43(外周粘合剂43a)重叠的区域起被延伸设置至与压力室形成基板29的端缘相比靠外侧的振动板31的端缘处。此外，本实施方式中的保护层50以相对于密封板 33而分离、即以隔开间隔的方式被设置。而且，本实施方式中的保护层50 由与粘合层43同一种类的树脂构成，从而对该保护层50所重叠的区域的振动板31进行加强。尤其是，在本实施方式中，对振动板31中的从压力室形成基板29的端缘向外侧露出的部分进行加强。在此，作为构成保护层50的材料，从加强振动板31的观点来看，优选为，具有与振动板31相比较大的断裂应力。或者，优选为，具有与振动板31相比较大的断裂点伸长率。或者，优选为，具有与振动板31相比较大的杨氏模量。例如，本实施方式中的保护层50使用了断裂应力约60MPa、断裂点伸长率约4％、杨氏模量约2GPa的树脂。另一方面，从切断容易度的观点来看，优选为，保护层50的厚度与密封板33的厚度、压力室形成基板29的厚度、以及粘合层43的厚度(即，密封板33和压力室形成基板29之间的间隔)相比较薄。例如，本实施方式中的保护层50被形成为1μm～2μm左右的厚度。
此外，在振动板31的绝缘膜上的与各个压力室30相对应的区域、即驱动区域35上，分别层叠有作为驱动元件的一种的压电元件32。压电元件32 以与沿着喷嘴列方向而被并列设置成两列的压力室30相对应的方式，而沿着该喷嘴列方向被形成为两列。本实施方式的压电元件32为，所谓的挠曲模式的压电元件。如图3所示那样，该压电元件32例如在振动板31上依次层叠下电极层37、压电体层38以及上电极层39而形成。以这种方式构成的压电元件32，当在下电极层37与上电极层39之间被施加有与两个电极的电位差相应的电场时，将在远离喷嘴22的方向或者接近喷嘴22的方向上进行挠曲变形。在本实施方式中，下电极层37成为针对每个压电元件32而被独立地形成的独立电极，上电极层39成为跨及多个压电元件32而被连续地形成的共同电极。即，下电极层37以及压电体层38针对每个压力室30而被形成。另一方面，上电极层39跨及多个压力室30而被形成。另外，还可以根据驱动电路或者配线的情况，而将下电极层(即，下层的电极层)设为共同电极，将上电极层(即，上层的电极层)设为独立电极。
如图3所示那样，下电极层37的一侧(压力室形成基板29的外侧)在与喷嘴列方向正交的方向上，被延伸至与压电体层38相比靠外侧处。即，下电极层37的一侧的端部从压电体层38被露出，且在该露出部分上层叠有独立端子41。本实施方式中的独立端子41由以在与喷嘴列方向正交的方向上远离压电元件32的方式而被形成的上电极层39、和被层叠在该上电极层39 上的金属层44构成。构成独立端子41的层中的至少金属层44被延伸至压电体层38上为止。在被层叠于该压电体层38上的金属层44上，连接有下文所述的凸块电极40。另外，在压电元件32的长边方向(即，与喷嘴列方向正交的方向)上的端部处，也层叠有金属层44。即，以跨及驱动区域35与非驱动区域36的边界的方式而层叠有金属层44。由此，抑制了压电元件32的端部处的过度的变形，从而能够抑制在驱动区域35与非驱动区域36的边界处压电体层38等发生破损的情况。
此外，在本实施方式中，从一侧的压电元件32的列起延伸设置的上电极层39、和从另一侧的压电元件32的列起延伸设置的上电极层39在压电元件 32的列间的非驱动区域36中被连接在一起(未图示)。即，在压电元件32 的列间的非驱动区域36中，形成有两侧的压电元件32所共用的上电极层39。如图2所示那样，在该上电极层39上，层叠有成为共同端子42的金属层44。而且，在该金属层44上连接有相对应的凸块电极40。
另外，作为上文所述的下电极层37以及上电极层39，而使用了铱(Ir)、铂(Pt)、钛(Ti)、钨(W)、镍(Ni)、钯(Pd)、金(Au)等的各种金属以及它们的合金或者LaNiO3等合金等。此外，作为压电体层38，而使用了锆钛酸铅(PZT)等铁电性压电性材料、或者向其中添加了铌(Nb)、镍(Ni)、镁(Mg)、铋(Bi)或者钇(Y)等的金属的驰豫铁电体等。此外，还可以使用钛酸钡等的非铅材料。而且，作为金属层44，使用了在由钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)、钨(W)以及它们的合金等构成的紧贴层上层叠了金(Au)、铜(Cu) 等的材料。
如图2所示那样，密封板33(相当于本发明中的第二基板)为，在与压电元件32之间设置了粘合层43的状态下，以相对于压力室形成基板29(更详细而言为，相对于被层叠在压力室形成基板29上的压电元件32)而隔开间隔的方式被配置的平板状的硅基板。通过该密封板33来保护压电元件32。本实施方式中的密封板33由以表面(上表面以及下表面)的结晶面方位为 (110)面的单晶硅基板制作而成。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侧的面)上形成有多个凸块电极40，所述凸块电极40将来自驱动IC34的驱动信号向压电元件32侧进行输出。如图2所示那样，该凸块电极40在如下的位置处分别沿着喷嘴列方向而形成有多个，所述位置为，与被形成在一方的压电元件32的外侧的一方的独立端子41相对应的位置、与被形成在另一方的压电元件32的外侧的另一方的独立端子41相对应的位置、以及与被形成在双方的压电元件32的列间的共同端子42相对应的位置。而且，各个凸块电极40与各自所对应的金属层44(即，独立端子41或者共同端子42)相连接。
本实施方式中的凸块电极40具有弹性，且从密封板33的表面起朝向振动板31侧突出设置。具体而言，如图3所示那样，该凸块电极40具备具有弹性的树脂部40a、和覆盖树脂部40a的至少一部分的表面的导电膜40b。如图4所示那样，该树脂部40a在密封板33的表面上沿着喷嘴列方向(换而言之，压电元件32的并列设置方向)而被形成为突条状。此外，与独立端子 41导通的导电膜40b以与压电元件32相对应的方式沿着喷嘴列方向而被并列设置。如图3所示那样，各个导电膜40b在与喷嘴列方向正交的方向上延伸，从而成为被形成在密封板33的下表面上的下表面侧配线47。换而言之，各个导电膜40b与下表面侧配线47相连接。而且，下表面侧配线47的与凸块电极40相反一侧的端部与贯穿配线45相连接。贯穿配线45为，对密封板 33的下表面与上表面之间进行中继的配线，并且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的导体。贯穿配线45的上表面侧的端部与相对应的上表面侧配线46连接。上表面侧配线46从贯穿配线45起被延伸至与驱动IC34的IC端子51相对应的位置处，并且在该位置处与IC端子51相连接。此外，对于与共同端子42导通的导电膜40b而言，虽然省略了图示，但是沿着喷嘴列方向而被延伸至树脂部40a的外侧处，并与贯穿配线45连接。而且，经由该贯穿配线45而与上表面侧配线46连接，从而与FPC(柔性印刷基板)等的配线基板连接在一起。另外，作为凸块电极，并不限于具有树脂部的凸块电极。还可以采用仅由在内部不具有树脂部的金属构成的凸块电极、或者由焊料构成的凸块电极。
如图4所示那样，将层叠有振动板31以及压电元件32的压力室形成基板29和密封板33接合(粘合)在一起的粘合层43被设置在，密封板33的外周部分以及压电元件32的长边方向的两端部分处。如图3所示那样，被设置在密封板33的外周部分处的外周粘合层43a的外侧(与压电元件32侧相反一侧)的端缘被设置在，与密封板33的外侧的端缘以及振动板31的外侧的端缘相比靠内侧(压电元件32侧)处。而且，在通过该外周粘合层43a、压力室形成基板29以及密封板33而被包围的空间48内配置有压电元件32。即，压电元件32在压力室形成基板29与密封板33之间，被形成在被外周粘合层43a包围的空间48的内侧。另外，在密封板33上。开口有小直径的开放孔(未图示)。经由该开放孔，从而使空间48向大气开放。此外，被设置在压电元件32的两端部分处的空间内粘合层43b沿着凸块电极40的树脂部 40a的延伸方向而延伸。另外，空间内粘合层43b并不限于本实施方式中所例示的配置，还可以根据配线或者压电元件32的配置而配置在任意的位置处。
在此，本实施方式中的粘合层43使用了具有感光性以及热固化性的材料。此外，本实施方式中的粘合层43由与保护层50同一种类的树脂构成，并且在固化之后，具有如上所述的机械特性(即，断裂应力、断裂点伸长率、杨氏模量)。例如，作为保护层50以及粘合层43，优选使用作为主要成分而含有环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、苯乙烯树脂等的树脂。此外，该粘合层43厚于保护层50，例如，被形成为几十μm的厚度。通过该粘合层43，从而以隔开几十μm的间隔的状态而保持了层叠有振动板31等的压力室形成基板29和密封板33。
驱动IC34为，用于对压电元件32进行驱动的IC芯片，并且经由各向异性导电膜(ACF，Anisotropic Conductive Film)等的粘合剂54而被层叠在密封板33的上表面上。如图2以及图3所示那样，在该驱动IC34的下表面 (密封板33侧的面)上，形成有多个与上表面侧配线46的端子部连接的IC 端子51。IC端子51以与独立端子41相对应的方式沿着喷嘴列方向被并列设置。在本实施方式中，以与被并列设置成两列的压电元件32的列相对应的方式，而将IC端子51的列形成为两列。
而且，以上述方式形成的记录头3将来自墨盒7的油墨经由液体导入通道18、共同液室25以及独立连通通道26等而导入至压力室30内。在该状态下，如果将来自驱动IC34的驱动信号经由凸块电极40等而供给至压电元件32，则压电元件32被驱动从而在压力室30内的油墨上产生压力变动。通过利用该压力变动，从而使记录头3从喷嘴22喷射油墨滴。
接下来，对记录头3的制造方法、尤其是致动器单元14的制造方法详细地进行说明。本实施方式中的致动器单元14通过如下方式而获得，即，将成为多个压力室形成基板29的第一母基板56(例如，硅晶圆)、和成为多个密封板33的第二母基板57(例如，硅晶圆)以中间夹着粘合层43的方式进行接合，之后，沿着切断线而进行分割从而进行单片化。图5至图7为，对致动器单元14的制造方法进行说明的切割区域A1(成为相邻的压力室形成基板29的区域A2间的区域)中的剖视图。图8为示意性地表示第一母基板 56以及第二母基板57被接合了的状态的俯视图。另外，在各附图中，虚线表示切断线L(也称为切断预定线)。此外，在图8中，省略了空间内粘合层43b。
首先，在第一母基板56上形成多个压力室形成基板29(即，在切断后成为压力室形成基板29的区域)，且在第二母基板57上形成多个密封板33 (即，在切断后成为密封板33的区域)。具体而言，在第一母基板56中，首先，在表面上层叠振动板31、下电极层37、压电体层38、上电极层39以及金属层44等。另外，这些层经由半导体工艺(即，成膜工序、光刻工序以及蚀刻工序等)而被形成。另一方面，在第二母基板57中，首先，利用激光或者干蚀刻等的加工方法而形成成为贯穿配线45的贯穿孔等，之后，在该贯穿孔的内部通过电解电镀法等而埋入导电材料，从而形成贯穿配线45。此外，经由半导体工艺，而在第二母基板57的下表面(即，与第一母基板56相对置一侧的面)上形成凸块电极40以及下表面侧配线47等，并在第二母基板 57的上表面(即，与第一母基板56相对置的面的相反侧的面)上形成上表面侧配线46等。
如果在第一母基板56上形成了振动板31等，则在保护层形成工序中，在第一母基板56的上表面(即，层叠有振动板31等的面)上的切断区域A1 中形成保护层50。另外，切割区域A1为，成为相邻的压力室形成基板29的区域A2间的区域，且被设定为，包含被预先设定的切断线L的区域。此外，该切割区域A1中的振动板31等，即使在切割后，其一部分也作为与压力室形成基板29的外形相比向外侧漏出的部分而残留下来。如图5所示那样，本实施方式中的保护层50从成为压力室形成基板29的区域A2的形成有外周粘合层43a的预定的区域起，跨及夹着切断区域A1而相邻的成为压力室形成基板29的区域A2的形成有外周粘合层43a的预定的区域而被形成。例如，在第一母基板56的表面上，利用旋涂法等而涂覆了具有感光性以及热固化性的液体状的感光性树脂，并在通过加热而使其暂时固化之后，通过曝光及显影从而在预定的位置上形成保护层50。
接下来，在基板接合工序中，以将粘合层43夹于其间的方式，将第一母基板56和第二母基板57接合在一起。具体而言，在第一母基板56的上表面或者第二母基板57的下表面中的任意一方的面上的、从切断区域A1偏离了的区域且成为压力室形成基板29的区域A2的外周部分以及形成有压电元件 32的区域的两端部分处形成粘合层43。例如，在第一母基板56或者第二母基板57的表面上，利用旋涂法等而涂覆了具有感光性以及热固化性的液体状的感光性树脂，并在通过加热而使其暂时固化之后，通过曝光以及显影而在预定的位置处形成粘合层43。之后，使第一母基板56或者第二母基板57中的任意的一方、或者其双方朝向二者接近的方向进行移动。然后，以将粘合层43以及保护层50夹于其间的方式，从两侧对第一母基板56和第二母基板 57进行加压并进行加热。由此，如图6所示那样，粘合层43以及保护层50 正式固化，从而经由粘合层43以及保护层50而将第一母基板56和第二母基板57接合在一起。即，如图8所示那样，在内部形成有多个成为致动器单元 14的区域的、由第一母基板56和第二母基板57构成的接合基板被制作而成。在此，如图8所示那样，在切断线L上未形成有粘合层43，换而言之，被去除了粘合层43。详细而言，如图6所示那样，切断区域A1中的第一母基板 56与第二母基板57之间成为去除了粘合层43的空间。
如果将第一母基板56和第二母基板57接合在一起了，则转移至蚀刻工序。另外，也可以在蚀刻工序之前，实施如下工序，即，通过利用例如CMP (化学机械研磨)法等的研磨方法而对第一母基板56的下表面(与第二母基板57相反一侧的面)进行磨削，从而减薄第一母基板56的工序。在蚀刻工序中，通过蚀刻而从下表面侧起在板厚方向上将切断区域A1以及与压力室 30相对应的区域(未图示)的第一母基板56去除。例如，在第一母基板56 的下表面侧形成通过被露光及显影而被图案形成的抗蚀层，并在将该抗蚀层作为掩模而进行了蚀刻(例如，湿蚀刻)之后，剥离抗蚀层。另外，此时，可在第二母基板57的上表面上贴附保护膜，以免蚀刻液或者剥离液等浸入到第一母基板56与第二母基板57之间。由此，如图7所示那样，在第一母基板56的切断区域A1中，形成了保留振动板31以及保护层50而去除了第一母基板56的槽58。此外，虽然未进行图示，但是在槽58的形成的同时还形成了成为压力室30的空间。其结果为，在切断区域A1中，仅保留了第二母基板57、保护层50以及振动板31。另外，槽58内的内壁面(侧面)为，在切断后成为压力室形成基板29的外周壁(外形)的面。即，在槽58内，相邻的压力室形成基板29的外周壁彼此相对置。
如果在第一母基板56的切断区域A1中形成了槽58，则在分割工序中，将被接合在一起的第一母基板56以及第二母基板57在切断区域A1处进行切断，从而分割成各个致动器单元14(即，压力室形成基板29以及密封板33)。具体而言，通过激光或者剪切器等，沿着第二母基板57的切断线L而形成脆弱部，并通过扩展断裂而进行分割。扩展断裂为，例如通过在第一母基板56 或者第二母基板57中的任意一方上贴附具有伸展性的薄片部件，并将该薄片部件从中心起放射状地拉伸，从而对第一母基板56以及第二母基板57进行分割的方法。在本实施方式中，由于切断区域A1中的第一母基板56被去除了，而且，在切断区域A1中也未设置有粘合层43，因此实质上是第二母基板57、保护层50以及振动板31被切断。而且，被形成在切割区域A1中的第二母基板57、保护层50以及振动板31的一部分或全部在切断后被保留。即，如图3所示那样，成为在与压力室形成基板29的外形相比靠外侧处露出有密封板33、保护层50以及振动板31的状态。另外，对第一母基板56以及第二母基板57进行分割的方法并不限于扩展断裂，还可以通过切割等的方法来进行切断。
之后，在各个致动器单元14上安装驱动IC34、连通基板24、喷嘴板21 以及头外壳16等。具体而言，经由粘合剂54而将驱动IC34接合在密封板 33的上表面上。此外，在压力室形成基板29的下表面上接合有连通基板24，并且在该连通基板24的下表面上接合有喷嘴板21。而且，在于收纳空间17 内收纳有致动器单元14的状态下，在连通基板24的上表面上安装头外壳16。由此，能够制作出如在上文中进行了说明的那样的保护层50以及振动板31 被延伸设置至与压力室形成基板29的端缘相比靠外侧处的记录头3。
而且，通过以上述方式制作记录头3，从而能够制造出可靠性较高的记录头3。即，由于在偏离了切断区域A1的区域中形成粘合层43，换而言之，由于在切割区域A1中的第一母基板56(详细而言为，保护层50)与第二母基板57之间形成有空间，因此易于对第一母基板56以及第二母基板57进行切断。此外，由于切断区域A1中的第一母基板56被去除了，因此更易于对第一母基板56以及第二母基板57进行切断。由此，能够抑制第一母基板56 以及第二母基板57的切断不良。即，例如，虽然在于切断区域中形成有粘合层的情况下、或在第一母基板未被去除的情况下，有可能产生无法在切割区域中进行切断的不良情况，但是能够抑制这样的不良情况。此外，由于粘合层43(外周粘合层43a)以及第一母基板56(压力室形成基板29)从切断线 L偏离开来，因此能够对在切断时在外周粘合层43a以及压力室形成基板29 的外侧的端面上产生毛刺、或者它们的一部分缺损而产生异物的情况进行抑制。而且，由于在切断区域A1中形成有由树脂构成的保护层50，因此能够对在切断时振动板31的一部分发生缺损而产生异物的情况进行抑制。除此以外，由于保护层50被层叠在振动板31上，因此能够对在切断前的状态下在切断区域A1中的振动板31上产生裂纹的情况进行抑制。而且，即使在例如切断区域A1中的振动板31上产生了裂纹等，由于拥有保护层50，因此也能够在蚀刻工序中对蚀刻液或者剥离液等浸入到第一母基板56与第二母基板57之间的情况进行抑制。其结果为，能够抑制粘合层43因蚀刻液或者剥离液等而受到损害的情况，从而能够抑制粘合强度下降的情况。
此外，由于本实施方式中的致动器单元14从保护层50和粘合层43(外周粘合层43a)重叠的区域起被延伸至与压力室形成基板29的端缘相比靠外侧的振动板31为止，因此与保护层50未被形成在压力室形成基板的外侧的情况相比，能够扩大压力室形成基板29侧的粘合面积(与保护层50的粘合面积)。其结果为，能够提高保护层50与振动板31之间的粘合强度，进而能够提高压力室形成基板29与密封板33之间的接合强度。此外，由于在本实施方式中，将保护层50和粘合层43设为同一种类的树脂，因此能够提高保护层50与粘合层43之间的紧贴性。其结果为，能够进一步提高压力室形成基板29与密封板33之间的接合强度。而且，由于在本实施方式中，作为保护层50以及粘合层43而使用了感光性树脂，因此保护层50以及粘合层 43的图案形成较为容易。其结果为，致动器单元14的制造变得容易。
然而，虽然在上文所述的实施方式中，保护层50以及粘合层43具有感光性，但是并不限于此。也可以采用保护层以及粘合层由不具有感光性的树脂构成的结构。在该情况下，利用点胶机或者液体喷射头，而在预定的位置处形成保护层以及粘合层。此外，保护层和粘合层并不限于同一种类的树脂，还可以由不同种类的树脂来构成。在该情况下，保护层作为粘合层与压力室形成基板(被层叠在压力室形成基板上的振动板)之间的中间层而发挥功能，例如，即使在粘合层与振动板之间的紧贴力较弱的情况下，也能够经由保护层而将粘合层和压力室形成基板粘合在一起。也就是说，即使在振动板与粘合层之间未充分地获得紧贴力的情况下，也能够确保压力室形成基板与密封板之间的接合强度。其结果为，增加了能够作为粘合层来使用的材料的选项，从而增加了设计的自由度。而且，保护层并不限于树脂，还可以是金属等。但是，从加强振动板的观点来看，优选为，断裂应力、断裂点伸长率或者杨氏模量较大的材料。也就说，优选为树脂。由此，例如，即使因来自外部的冲击等而使振动板产生了裂纹，也能够抑制在保护层上产生裂纹的情况。其结果为，在蚀刻工序中，通过保护层而能够抑制蚀刻液浸入到第一母基板与第二母基板之间的情况。
此外，虽然在上文所述的实施方式中，保护层50从与压力室形成基板 29的端缘相比靠外侧的部分(即，切断区域A1)起被延伸设置至与粘合层43(外周粘合层43a)重叠的位置处，但是并不限于此。只要保护层从与凸块电极连接的区域(即，独立端子以及共同端子)、或与压力室相对应的区域(即，驱动区域)偏离即可，也可以被形成在由外周粘合层所包围的空间内。或者，保护层也可以不和外周粘合层重叠，而仅被形成在与压力室形成基板的端缘相比靠外侧的部分处。总之，保护层只需被层叠在至少与压力室形成基板的端缘相比靠外侧的部分(即，切割区域)处即可。此外，虽然在上文所述的实施方式中，保护层50以与密封板33分离的方式被设置，但是并不限于此。例如，还可以采用保护层50的全部或者一部分与密封板33紧贴的结构。而且，虽然在上文所述的实施方式中，保护层和粘合层在不同的工序(保护层形成工序以及基板接合工序)中被形成，但是并不限于此。例如，也可以通过在保护层形成工序中，利用电子束曝光装置等而使感光性树脂的曝光量产生差异，从而同时形成保护层以及粘合层。此外，虽然在基板接合工序中，切断区域A1的粘合层43全部被去除了，但是并不限于此。也可以在切断区域中保留一部分的粘合层。
另外，虽然在图8中例示了致动器单元14以纵向上四个、横向上三个的方式被并列设置在被接合在一起的第一母基板56以及第二母基板57上的图，但是并不限于此。被并列设置在第一母基板以及第二母基板上的致动器单元的数量可以根据致动器单元的大小而适当地进行设计。此外，虽然在上文中，例示了通过使被设置在压力室形成基板29上的作为驱动元件的一种的压电元件32产生位移，从而从喷嘴22喷射作为液体的一种的油墨的结构，但是并不限于此。只要是第一基板以及第二基板通过粘合层而被接合在一起的 MEMS装置，则就能够应用本发明。例如，在将驱动元件应用在用于检测压力变化、振动或者位移等的传感器中的装置之中，也能够应用本发明。
而且，虽然在上文中，作为液体喷射头而列举了喷墨式记录头3的示例而进行了说明，但是本发明也能够应用在其他的液体喷射头以及具备该液体喷射头的液体喷射装置中。例如，在液晶显示器等的滤色器的制造中所使用的颜色材料喷射头、有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)显示器、 FED(面发光显示器)等的电极形成中所使用的电极材料喷射头、生物芯片
(生物化学元件)的制造中所使用的生物体有机物喷射头等中，也能够应用本发明。在显示器制造装置用的颜色材料喷射头中，作为液体的一种而喷射 R(Red)、G(Green)、B(Blue)的各个颜色材料的溶液。此外，在电极形成装置用的电极材料喷射头中，作为液体的一种而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，作为液体的一种而喷射生物体有机物的溶液。
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…同步齿形带；9…脉冲电机；10…导向杆；14…致动器单元；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…树脂部；40b…导电膜；41…独立端子；42…共同端子；43…粘合层；43a…外周粘合层；43b…空间内粘合层；44…金属层；45…贯穿配线；46…上表面侧配线；47…下表面侧配线；48…空间；50…保护层；51…IC端子；54…粘合剂；56…第一母基板；57…第二母基板；58…槽。

Claims (11)

1.一种微机电系统装置，其特征在于，具备：
第一基板，其上层叠有能够进行可挠变形的薄膜部件；
第二基板，其以相对于所述第一基板而隔开间隔的方式被配置；
粘合层，其将所述第一基板和所述第二基板粘合在一起，
在所述第一基板的面内方向上，所述薄膜部件的端缘被延伸设置至与所述第一基板的端缘相比靠外侧处，
在所述薄膜部件的、与所述第一基板的端缘相比靠外侧且所述第二基板一侧处，层叠有保护层，
所述保护层和所述粘合层为同一种类的树脂。
2.如权利要求1所述的微机电系统装置，其特征在于，
所述保护层和所述第二基板以分离的方式被设置，
所述保护层与所述第二基板之间有空间。
3.如权利要求1或权利要求2所述的微机电系统装置，其特征在于，
所述保护层为树脂。
4.如权利要求1或权利要求2所述的微机电系统装置，其特征在于，
所述保护层的一部分与所述粘合层重叠。
5.一种液体喷射头，其特征在于，
具有权利要求1至权利要求4中的任一项所述的微机电系统装置的结构。
6.一种液体喷射装置，其特征在于，
具备权利要求5所述的液体喷射头。
7.一种微机电系统装置的制造方法，所述微机电系统装置具备：第一基板，其上层叠有能够进行可挠变形的薄膜部件；第二基板，其以相对于所述第一基板而隔开间隔的方式被配置；粘合层，其将所述第一基板和所述第二基板粘合在一起，所述微机电系统装置的制造方法的特征在于，包括：
保护层形成工序，在所述保护层形成工序中，在成为多个所述第一基板的第一母基板的层叠有所述薄膜部件的面上、且在被设定于相邻的所述第一基板间的切断区域中形成保护层；
基板接合工序，在所述基板接合工序中，在所述第一母基板的层叠有所述保护层的面、或者成为多个所述第二基板的第二母基板的与所述保护层对置的面中的任意一方上形成所述粘合层，并以将所述粘合层夹于其间的方式而将所述第一母基板和所述第二母基板接合在一起；
蚀刻工序，在所述蚀刻工序中，以留下所述薄膜部件以及所述保护层的方式，通过蚀刻而从与接合了所述第二母基板的面相反一侧的面起将所述切断区域中的所述第一母基板去除；
分割工序，在所述分割工序中，将被接合在一起的所述第一母基板以及所述第二母基板在所述切断区域内进行切割，从而分割成各个第一基板以及第二基板。
8.如权利要求7所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，
在所述基板接合工序中，所述粘合层为感光性树脂。
9.如权利要求8所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，
在所述基板接合工序中，所述切断区域中的所述粘合层的一部分被去除。
10.一种液体喷射头的制造方法，其特征在于，
在所述液体喷射头的制造方法中，经过了权利要求7至权利要求9中的任一项所述的微机电系统装置的制造方法。
11.一种液体喷射装置的制造方法，其为具备液体喷射头的液体喷射装置的制造方法，其特征在于，
在所述液体喷射装置的制造方法中，经过了权利要求10所述的液体喷射头的制造方法。
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