JP2006310500A - 配線基板、圧電性セラミック素子及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリパラキシリレン保護膜の密着性を向上でき、信頼性に優れる配線基板を提供すること。
【解決手段】基板１００上に配線電極１０１を有し、該配線電極１０１上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜１０３を有する配線基板において、前記基板１００上に設けられた配線電極１０１の基板１００と接している側とは反対側の電極表面に対して、一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物の層１０２を形成してなることを特徴とする配線基板。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線基板、圧電性セラミック素子及びそれらの製造方法に関し、詳しくはポリパラキシリレン保護膜の密着性を向上でき、信頼性に優れる配線基板、圧電性セラミック素子及びそれらの製造方法に関する。

インクジェットヘッドの電極保護において、ポリパラキシリレン膜を電極保護膜として設ける技術は、従来より知られているが、保護膜の金属膜に対する密着性はそれ程高いものではないために圧電体の駆動に伴う電極表面近傍の振動に耐えられずに膜剥れを起こし電流リーク発生、電極の腐食切断のトラブル要因となっている。

この問題の対策として、電極表面とポリパラキシリレンとの密着性を高めるいくつかの方法が提案されている（特許文献１、２、３参照）。
特開平５−１４０７５０ プラズマ重合膜＋パリレン膜 特開２００２−２１９８０４ クロム層＋パリレン膜 特開２００４−１２２６８４ 電着重合＋パリレン膜

しかしながら、特許文献１、２、３に記載の方法では、新たな製膜をするための装置、費用や手間を必要とする欠点がある。

また、インクジェットヘッドの電極として、メッキ電極は蒸着電極と比べて装置コストや製造コストが安いという利点があるが、パリレン膜の密着性に関しては充分でない欠点がある。

具体的には、メッキ電極は圧電材料表面に均一に滑らかに成長するために、空隙の多い蒸着表面に比べてパリレン膜被覆時のアンカー効果が発揮されない問題がある。

また金属表面とパリレン膜との化学的な接合力は元来弱いため、アンカー効果が発揮されないメッキ表面への付着力の低下はインクジェットヘッドとしての信頼性を失わせるという重大な問題となる。

このことはインクジェットヘッドに限らず、基板にパリレン膜を保護膜として形成するデバイス全般に言える。

そこで、本発明は、ポリパラキシリレン保護膜の密着性を向上でき、信頼性に優れる配線基板、圧電性セラミック素子及びそれらの製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は、パリレンの付着力が元々弱い金属表面、特に表面が滑らかなめっき電極表面の付着力を高めるには、化学的な結合力を付与することが有効と考え、種々の材料を評価した結果、特定構造を有する化合物の層を形成した後、ポリパラキシリレン又はその誘導体の樹脂被覆からなる保護膜を設けることが有効であることを見出し、本発明に至った。

即ち、上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
基板上に配線電極を有し、該配線電極上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を有する配線基板において、
前記基板上に設けられた配線電極の基板と接している側とは反対側の電極表面に対して、一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物の層を形成してなることを特徴とする配線基板。

（請求項２）
基板上に配線電極を有し、該配線電極上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を有する配線基板において、
該配線電極上に一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層が自己組織化した状態で設けられており、前記配線電極を構成する原子と前記化合物からなる層を構成する原子又は分子とが化学結合を形成し、前記化合物からなる層を構成する原子又は分子と前記保護膜を構成する原子又は分子が化学結合してなることを特徴とする配線基板。

（請求項３）
基板上に配線電極を有し、該配線電極上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を有する配線基板において、
該配線電極上に一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層が自己組織化した状態で設けられており、
前記配線電極を構成する原子と前記化合物からなる層中の前記硫黄原子を含む構造を構成する原子又は分子とが化学結合を形成し、前記化合物からなる層中の前記メタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を構成する原子又は分子と前記ポリパラキシリレン又はその誘導体を構成する原子又は分子が化学結合してなることを特徴とする配線基板。

（請求項４）
圧電性セラミック基板上に電極膜を有し、該電極上に該電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を有する圧電性セラミック素子において、
前記圧電性セラミック基板上に設けられた電極膜の該基板と接している側とは反対側の電極表面に対して、一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物の層を形成してなることを特徴とする圧電性セラミック素子。

（請求項５）
圧電性セラミック基板上に電極膜を有し、該電極上に該電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体の樹脂皮膜からなる保護膜を有する圧電性セラミック素子において、
前記圧電性セラミック基板上に設けられた電極膜の該基板と接している側とは反対側の電極表面に、一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層が自己組織化した状態で設けられており、
前記電極膜を構成する原子と前記化合物からなる層中の前記硫黄原子を含む構造を構成する原子又は分子とが化学結合を形成し、前記化合物からなる層中の前記メタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を構成する原子又は分子と前記ポリパラキシリレン又はその誘導体を構成する原子又は分子が化学結合してなることを特徴とする圧電性セラミック素子。

（請求項６）
前記圧電性セラミック基板上に設けられた電極膜の圧電性セラミック素子と接している側とは反対側の電極表面が、電解メッキ又は無電解メッキにより形成され、該メッキがニッケルメッキ、金メッキ、銅メッキ、パラジウムメッキ、銀メッキ又は白金メッキの何れかから選択されることを特徴とする請求項４又は５記載の圧電性セラミック素子。

（請求項７）
請求項４〜６の何れかに記載の圧電性セラミック素子を用い、前記圧電性セラミック基板上に設けられた前記電極膜に駆動電圧を印加して該素子を駆動し、インクを加圧して微小液滴として吐出することを特徴とするインクジェットヘッド。

（請求項８）
基板上に配線電極を形成する工程と、該配線電極上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を形成する工程を有する配線基板の製造方法において、
該配線電極上に一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層を自己組織化した状態で設ける工程を有することを特徴とする配線基板の製造方法。

（請求項９）
前記化合物からなる層を自己組織化した状態で設ける工程が、６０℃以上１５０℃以下の加熱処理を行うことを特徴とする請求項８記載の配線基板の製造方法。

（請求項１０）
圧電性セラミック基板上に電極膜を形成する工程と、該電極膜上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を形成する工程を有する圧電性セラミック素子の製造方法において、
該電極膜上に一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層を自己組織化した状態で設ける工程を有することを特徴とする圧電性セラミック素子の製造方法。

（請求項１１）
前記化合物からなる層を自己組織化した状態で設ける工程が、６０℃以上１５０℃以下の加熱処理を行うことを特徴とする請求項１０記載の圧電性セラミック素子の製造方法。

本発明によれば、ポリパラキシリレン保護膜の密着性を向上でき、信頼性に優れる配線基板、圧電性セラミック素子及びそれらの製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

（配線基板の説明）
本発明の配線基板の一例は、図１に示す構成を有しており、１００は基板であり、１０１は配線電極である。配線電極は、特に限定されないが、ニッケル、金、銅、パラジウム、銀又は白金の何れかから選択される金属電極が好ましく、さらに電解メッキ又は無電解メッキにより形成され、該メッキがニッケルメッキ、金メッキ、銅メッキ、パラジウムメッキ、銀メッキ又は白金メッキの何れかから選択されることが好ましい。導電性が高く電極としての性能に優れるためである。

１０２は一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物（以下、必要により本発明化合物という）からなる層である。

１０３はポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜である。保護膜１０３は、ポリパラキシリレン又はその誘導体からなり、これらの保護膜を必要により「パリレン膜」と言う。パリレン膜の詳細はインクジェットヘッドの項で詳述する。

本発明化合物からなる層１０２は自己組織化した状態で形成されていることが好ましい態様である。

ここで、「自己組織化」とは、電極の表面を構成する原子と本発明化合物からなる層を構成する原子又は分子とが化学的に結合されていて、自発的選択的に形成された秩序ある構造を有していることである。

本発明化合物が、電極表面に自発的選択的に形成された秩序ある構造を有した状態で被覆されていることを確認するために、以下の実験を行った。

単位面積当たりに塗布される本発明化合物の量を制御するために、塗布液の濃度を変化させて、本発明化合物を塗布した電極表面の接触角の値を測定した。電極表面に本発明化合物からなる層が自己組織化した状態で設けられるとすると、疎水性のメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造で電極表面が覆われるために、水の接触角が大きくなると考えられる。本発明化合物の塗布量を変化させた時の接触角の値を測定すると、塗布量に比例して接触角の値は上昇していき、塗布量がある量以上になると接触角の値は変化しなくなる。このときの塗布量と塗布面積から計算すると、２０〜４０Ų当たりに本発明化合物１分子が配置されていることになる。

このことは、単分子膜を形成する場合の計算値に相当する量の本発明化合物を塗布しただけで、電極表面に本発明化合物が配向した状態をとることを意味するものであり、本発明化合物が電極表面上に自発的選択的に形成された秩序ある構造を有していると考えられる。

本発明化合物は、一般式Ｘ―Ｒ―Ｙで表される。

一般式において、Ｘはメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造であり、メタクリル酸誘導体構造は置換されていてもよいＨ₂Ｃ＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯ−基であり、またビニル基構造は置換されていてもよいＨ₂Ｃ＝ＣＨ−基である。

Ｒは脂肪族アルキレン、又は芳香族を含むスペーサーを表し、アミノ基又はエーテル基等を含んでもよい。アミノ基はアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基など）などによって置換されていてもよい。

Ｙは硫黄原子を一つ以上含む原子団であり、メルカプト基、スルフィド基、ポリスルフィド基、スルホキシド基、チオケトン基、チオアルデヒド基、チオアセタール基、チオカルボキシル基、チオリン酸基、チオ炭酸基、チイラン基及びチオラン基よりなる群より選ばれる硫黄含有基を少なくとも一つ含むものである。

Ｙの好ましい態様は、２，４−ジメルカプト−１，３，５−トリアジン基、２，４−ジメルカプト−１，３−ピミジン基、チオウラシル基等が挙げられ、またこれらの化合物のジチオン型又はチオン型でもよい。

メルカプト基を有する化合物は保存安定性に問題があるが、トリアジンチオールやピリミジンチオンなどは「チオール型」と「チオン型」の互変異性があるため保存安定性に優れる。

本発明化合物の例示化合物としては、以下の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。

本発明化合物からなる層１０２の厚みは、薄膜であれば特に限定されないが、０．３ｎｍ〜０．１μｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．５ｎｍ〜０．０１μｍの範囲である。単分子膜を形成する程度の厚みがあれば十分効果があり、厚みが分子長より厚いと本発明化合物からなる層１０２内で膜剥がれが発生するからである。

本発明化合物からなる層１０２は、配線電極１０１とパリレン膜１０３との間に形成されて、配線電極１０１とパリレン膜１０３との間の付着性を向上させているが、その機構は以下のように考えられる。

第１には、前記配線電極１０１と本発明化合物からなる層１０２の化学結合、特に共有結合によるものである。即ち、前記配線電極１０１を構成する原子と前記化合物からなる層中の前記硫黄原子を含む構造を構成する官能基中の原子又は分子とが共有結合を形成する。

第２には、本発明化合物からなる層１０２とパリレン膜１０３の化学結合、特に共有結合によるものである。即ち、前記化合物からなる層中の前記メタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を構成する原子又は分子と前記ポリパラキシリレン又はその誘導体を構成する原子又は分子が共有結合する。

前記配線電極１０１と本発明化合物からなる層１０２の化学結合に関しては、（１）ニッケル、金、銅などの金属表面と硫黄原子を含む化合物の化学結合についてその反応機構を以下に説明する。以下の反応機構のように化学結合が形成されることにより、膜付性向上に寄与しているものと考えられる。

本発明化合物からなる層１０２とパリレン膜１０３の化学結合に関しては、（２）メタクリル酸エステル構造とパリレン膜の成長時における膜の一部との化学反応、（３）ビニル基構造とパリレン膜の成長時における膜の一部との化学反応についてその反応機構を以下に説明する。以下の反応機構のように化学結合が形成されることにより、本発明化合物からなる層１０２とパリレン膜１０３の化学結合が形成され、パリレン膜１０３が強固に形成され、膜付性向上に寄与しているものと考えられる。

（反応機構）
（１）ニッケル、金、銅などの金属表面と硫黄原子を含む化合物の化学結合。

硫黄原子の非共有電子対と金属表面の正の電荷を持った金属原子との間に、配位結合が形成される。この化学結合により、前記配線電極１０１と本発明化合物からなる層１０２が強固に結合し、膜付性向上に寄与しているものと考えられる。

（２）メタクリル酸誘導体構造とパリレン膜の成長時における膜の一部との化学反応。

パリレン膜の成長時において、ジパラキシリレンダイマーの熱分解により発生するラジカルが、メタクリル酸誘導体のＣ＝Ｃ二重結合部分と反応し、本発明化合物とパリレン膜１０３との間に共有結合が形成される。そして、メタクリル酸誘導体部分に生成したラジカルから、さらにパリレン膜が再成長する。この結果、パリレン膜と本発明化合物が化学結合により強固に結合することになる。

（３）ビニル基構造とパリレン膜の成長時における膜の一部との化学反応。

パリレン膜の成長時において、ジパラキシリレンダイマーの熱分解により発生するラジカルが、ビニル基と反応して、本発明化合物とパリレン膜１０３との間に共有結合が形成される。そして、ビニル基に生成したラジカルから、さらにパリレン膜が再成長する。この結果、パリレン膜と本発明化合物が化学結合により強固に結合することになる。

本発明において、本発明化合物からなる層１０２を形成する手法は、特に限定されないが、以下に好ましい方法を説明する。

（１）本発明化合物を溶解可能な溶剤に溶かし、基板１００に設けた配線電極１０１上に層１０２を形成する。この場合、スプレーなどの塗布方法のほかに、浸漬法などが有効である。また、付着量は微量でも上記反応が可能であるので、塗布後に溶媒ですすぎをすることで、余分を除去することも有効である。

（２）次に、本発明化合物が十分な揮発性を有する場合、常圧あるいは減圧下で蒸気処理して蒸着により層１０２を形成する。

基板１００を本発明化合物とともに密閉した容器中に保管し、一定時間の暴露処理をするものである。また減圧下で処理する場合、本発明化合物と基板１００を減圧チャンバー内において、ポンプで適当圧力まで減圧をする。比較的蒸気圧の低い材料においてもこの方法であれば層１０２の形成が可能である。

（３）次に、減圧下での蒸気による処理方法においては、パリレンの減圧チャンバー内でパリレン製膜の直前に行なうことも出来る。この方法であれば、層１０２の形成に続いてパリレン製膜が連続的に行なえるメリットがある。

また、本発明において、層１０２の形成における反応を促進するために、層形成時に加熱処理をすることも有効である。本発明化合物と電極金属表面との反応には加熱が有効であり、膜付性を安定したものとする。

熱処理は６０℃〜１５０℃程度が適当で、塗布方法の場合は塗布工程の後に加熱処理を行い、蒸気処理の場合は同時に加熱処理することができる。６０℃未満では加熱による反応性向上効果が見られず、１５０℃をこえると脱離反応が優位に進行してしまい効果が低減する。

本発明の配線電極の形成方法は、金属、セラミック、プラスチック等の種々の材料を基板とし、或いはそれら種々の材料を表面に設けた基板を用いた各種半導体素子等の電子部品やインクジェットヘッド等のデバイスに適用が可能である。

（圧電性セラミック素子及びインクジェットヘッドの説明）
次に、本発明の圧電性セラミック素子及びそれを用いたインクジェットヘッドについて詳細に説明する。

図２は本発明の一実施形態であるインクジェットヘッドの要部斜視図、図３は同上のインクジェットヘッドにおけるインクチャネル１個分の断面模式図である。

この実施の形態のインクジェットヘッド１は、圧電性セラミック基板にインク流路であるインクチャネル４が形成された圧電性セラミック素子２とカバープレート３とノズルプレート７とを備えている。インクチャネル４の両側には側壁５を有しており、該側壁５の内面には電極６が設けられ、この電極６の表面とカバープレート３の内壁は本発明化合物からなる層１０２とパリレン膜１０３によって被覆されている（図３参照）。８はノズルプレート７に設けられインク吐出孔となるノズル孔である。なお、以下の説明では圧電性セラミック素子２は圧電性セラミック素子基板ともいう。

圧電性セラミック素子２に用いられるセラミック基板としては、例えば、ＰＺＴ、ＢａＴｉＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃等を使用することができる。その中でも、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）を含有し、圧電特性を有する圧電性セラミック基板であるＰＺＴ基板が、圧電定数やその高周波応答性などの圧電特性に優れるので好ましい。

また、カバープレート３としては、機械的強度が高く、耐インク性を備えたものであれば、例えばガラス、セラミック、金属或いはプラスチックなどのような種々の材質のものを用いることができるが、セラミック基板を用いることが好ましい。更に変形されるＰＺＴ基板等の圧電性セラミック基板と接合された態様を考慮すると、非圧電性のセラミック基板を用いることが好ましい。非圧電性セラミック基板としては、例えば、シリコン、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化シリコン、シリコンカーバイト、石英の少なくとも１つを主成分とした基板等を挙げることができる。特に、酸化アルミニウム又は酸化ジルコニウム等を主成分とするセラミック基板は、板厚が薄くても優れた基板特性を有し、駆動時の発熱や環境温度の変化に伴う基板の膨張によるそりやストレスでの破壊を低下できるので好ましく、酸化アルミニウムを主成分とする基板は安価で高絶縁性であるので特に好ましい。

本発明におけるインクジェットヘッドは、特に限定されないが、圧電性セラミック素子と非圧電性のセラミック基板を用いて形成されるシェアモードのピエゾ型インクジェットヘッドが好ましく、非圧電性のセラミック基板として酸化アルミニウム基板を用いると、インクジェットヘッドがより安価に製造し得るのでより好ましい。

電極６としては、例えば、蒸着、スパッタリングあるいはメッキ等により形成できる。

電極６は、電解メッキ又は無電解メッキにより形成されることが好ましく、該メッキに用いられる金属は、耐食性、導電性等を考慮すると、ニッケル、金、銅、パラジウム、銀又は白金の何れかから選択されることが好ましい。

電極６の厚みは、０．１〜１０μｍ程度に形成され、この範囲が通常使用される範囲であり好ましい。

また、電極６の耐食性及び安定性を向上するのに陽極酸化処理を施すのが有効である。陽極酸化処理の具体例を次に示す。電解液として、３００ｍｌのエチレングリコール及び３０ｍｌの３％酒石酸からなるｐＨ７．０±０．５（アンモニア水で調整）の液を用い、厚さ２．０μｍのアルミニウム電極膜を形成した圧電性基板を浸漬し、電極膜をプラスにして電流密度１ｍＡ／ｃｍ²で電極が１００Ｖに達するまでは定電流で、電圧１００Ｖに達した後は１００Ｖの定電圧で陽極酸化を行い、電流密度が０．１Ａ／ｃｍ²以下となったとき処理を終了させる。

ノズルプレート７としては、例えば、ポリアルキレン、エチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸セルロース等のプラスチックが好適である。

図４は、図２のインクチャネル１個分における圧電性セラミック素子２の一部を示すもので、厚さ１ｍｍの圧電性セラミック素子２の一面に微少な溝部（例えばＬ：３０ｍｍ、Ｈ：３６０μｍ、Ｂ：７０μｍ）が加工されている。

この圧電性セラミック素子２の加工面にカバープレート３（図２参照）を接合することにより、インク流路となるインクチャネル４（例えばＬ：３０ｍｍ、Ｈ：３６０μｍ、Ｂ：７０μｍ）が溝部（側壁５と５の間）に形成される。

インクチャネル４の一端は、図示しないインク供給部（インクマニフォールド）に連結され、他端は、図２に示すようにノズル孔８を備えたノズルプレート７により構成されたインク吐出部と連結される。

尚、インク供給部及びインク吐出部との連結は、後述の本発明化合物からなる層１０２とパリレン膜１０３の形成工程の後に行うとインクジェットヘッドの製造がし易くなり好ましい。

電極６の形成後または電極６の陽極酸化処理後、保護膜形成工程前に、カバープレート３を圧電性セラミック素子２に接着することが好ましい。

この接着工程では、接着剤を塗布する前に、圧電性セラミック素子２の溝部が設けられた加工面及び前記溝部を覆うカバープレート３の接着面は、その状態に応じて洗浄や研磨等の前処理を行うことが好ましい。接着面の前処理により良好な接着を行うことができる。

圧電性セラミック素子２の接着面とカバープレート３の接着面とを、例えばエポキシ系接着剤で接着して、圧電性セラミック素子２とカバープレート３は一体に組み立てられる。組立後、例えば、接着面は加圧状態で、約１２０℃まで加熱され、さらにこの加圧・加熱状態が約２時間保持されて、接着剤が硬化される。

この接着工程により厚さ１．０〜２．０μｍの範囲の接着剤層が接着面に形成され、また一体化された圧電性セラミック素子２とカバープレート３間にインク流路となるインクチャネル４が形成される。

上記のような接着終了後、一体化された圧電性セラミック素子２に対し、本発明化合物からなる層１０２とパリレン膜１０３を形成する。

本発明化合物からなる層１０２の形成方法については、前記配線基板の説明で詳述したので、その説明を援用し、ここでは省略する。

パリレン膜は、ポリパラキシリレン樹脂及び／又はその誘導体樹脂からなる被膜であり、固体のジパラキシリレンダイマー又はその誘導体を蒸着源とする気相合成法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）により形成する。

即ち、ジパラキシリレンダイマーが気化、熱分解して発生したジラジカルパラキシリレンモノマーが、本発明化合物からなる層１０２上に吸着して重合反応し、被膜を形成するものである。

従って、本発明化合物からなる層１０２とパリレン膜１０３の化学結合に関しては、前述の（２）メタクリル酸エステル構造とパリレン膜の成長時における膜の一部との化学反応、（３）ビニル基構造とパリレン膜の成長時における膜の一部との化学反応が起こり、上述の反応機構のように化学結合が形成される。このため本発明化合物からなる層１０２とパリレン膜１０３の化学結合が形成され、パリレン膜１０３が強固に形成され、膜付性向上に寄与しているものと考えられる。

また本発明では、種々のパリレン膜を用いることができ、例えばパラキシレンの２量体であるジパラキシリレンダイマーを用いて膜形成した「パリレンＮ」や、パラキシレンのモノクロロ置換体の２量体であるジパラキシリレンダイマー（従ってダイマー中には二つの塩素原子をもつ）を用いて膜形成したポリクロロパラキシリレンである「パリレンＣ」を用いることができる。

さらに本発明では、その他、種々の置換したジパラキシリレンダイマー又はその誘導体を用いた種々のパリレン膜を用いることができ、必要な性能等に応じて、各種のパリレン膜やそれら種々のパリレン膜を複数積層したような多層構成のパリレン膜等を所望のパリレン膜として適用することができる。

（パリレンＮの構造式）

（パリレンＣの構造式）

インクジェットヘッドにおいては、パリレン膜の膜厚を１μm以上１０μm以下とすることでインク吐出性能にも優れたインクジェットヘッドを得ることができる。

以上、本発明の好ましいインクジェットヘッドについて説明したが、本発明のインクジェットヘッドは上記に限定されず、種々の態様を採用できる。

たとえば、図５、図６に示す平坦部と曲線部とからなるインクチャネルを有するインクジェットヘッドを採用することもできる。

図示のインクジェットヘッド１は、カバープレート３にインク供給口１０が形成され、該インク供給口１０にインクチューブ１１が接続されている構成で、インクチャネル４は側壁５とカバープレート３及び圧電性セラミック素子基板２によって形成されている。

図６に示すようなせん断モードインクジェットヘッド１では、カバープレート３と圧電性セラミック素子基板２の間に複数の側壁５で隔てられたインクチャネル４が多数構成されている。図６では多数のインクチャネル４の一部である３本が示されている。側壁５の側面には、側壁の上部（カバープレート３側）から側壁高さの略半分の位置まで電極６ａ、６ｂ、６ｃが密着形成されている。

電極６ａ、６ｂ、６ｃは、図示のようにインクチャネル４に臨む内側の対向する電極を共通に接続し、該対向する電極に印字パルスを印加すると、以下に述べる動作によってインク滴をノズル孔８から飛翔する。即ち、側壁５は、図６（ａ）の矢印で示すように、図示上方向に分極された圧電材料で構成されていて、電極６ａ、６ｂ、６ｃのいずれにも印字パルスが印加されない時は、側壁５は変形しないが、図６（ｂ）に示すように電極６ａに印字パルスが印加されると共に電極６ｂ、６ｃを接地すると、圧電材料の分極方向に直角な方向の電界が生じ、側壁５がズリ変形を生じて、それによりインクの圧力が変化することによってインクチャネル４を満たしているインクの一部がノズル孔８から飛翔する。また、印字パルスの極性を変え、電界の向きを変えることによって、側壁の変形する向きを変えることができる。

本発明の他の好ましい態様としては、図７、図８に示すインクジェットヘッドを採用することもできる。この態様は、図５、図６の態様をさらに改良したもので、このせん断モードインクジェットヘッドでは、側壁５は、図８（ａ）の矢印で示すように、接合部を挟んで分極方向が異なる２個の圧電素子からなる側壁５Ａと５Ｂとから構成されていて、電極６ａ、６ｂ、６ｃのいずれにも印字パルスが印加されない時は、側壁５Ａ、５Ｂは変形しないが、図８（ｂ）に示すように電極６ａに印字パルスが印加されると共に電極６ｂ、６ｃを接地すると、圧電物質の分極方向に直角な方向の電界が生じ、側壁５Ａ、５Ｂの接合面にズリ変形を生じて、それによりインクの圧力が変化することによってインクチャネル４を満たしているインクの一部をノズル孔８から飛翔する。また、印字パルスの極性を変え、電界の向きを変えることによって、側壁の変形する向きを変えることができる。

以上の説明はインクジェットヘッドの形状の一例を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例によって何ら制限されるものではない。

実施例１−６及び比較例１、２
アルミナ基板上に２ｃｍ×２ｃｍサイズの電極をパターン形成し、下記前処理条件にて表１に示す前処理材料を用いて本発明化合物からなる層を形成後、パリレン製膜を行って、電極保護膜を形成した。

次いで、塩酸によってｐＨが２となるように調整した海水中に電極保護膜形成部分を浸漬し、直流バイアス１５ｖを一定時間印加して、強制劣化試験を実施した。

電圧印加後のリーク電流を測定し、絶縁性が保たれているか否かで保護膜性能を評価した。

（前処理条件）
（ア）前処理材料の１％ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶液を作成し、電極形成部材を前記溶液中に浸漬する。その後、ＴＨＦですすぎ洗浄した後、常温で乾燥させる。
（イ）前処理材料の１％ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶液を作成し、電極形成部材を前記溶液中に浸漬する。その後、ＴＨＦですすぎ洗浄した後、６０℃３時間の加熱処理を行う。
（ウ）前処理材料の１％ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶液を作成し、電極形成部材を前記溶液中に浸漬する。その後、ＴＨＦですすぎ洗浄した後、１００℃１時間の加熱処理を行う。
（エ）前処理材料の１％ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶液を作成し、電極形成部材を前記溶液中に浸漬する。その後、ＴＨＦですすぎ洗浄した後、１５０℃１５分間の加熱処理を行う。
（オ）前処理材料０．５ｇをガラスビーカに取り、減圧チャンバ内に電極形成部材と共存させ、１／１００気圧まで減圧した状態を維持して１００℃１時間の加熱処理を行う。

（評価基準）
１４４時間経過後リーク電流値が１μＡ以下の場合 ◎
９６時間経過後リーク電流値が１μＡ以下の場合 ○
７２時間経過後リーク電流値が１μＡ以下の場合 ×
７２時間経過後リーク電流値が１μＡを超える場合 ××

（評価結果）
表１に示す。

（表１中の前処理材料）
表１中に示した前処理材料を以下に示す。

＜前処理材料Ａの合成方法＞
６-（４-ビニルベンジル-n-プロピル）アミノ-２，４-ジメルカプト-１，３，５-トリアジンは以下のようにして合成できる。

まずクロロメチルスチレンとn-プロピルアミンに、水酸化ナトリウムが溶解されたメタノールを加え、５０℃程度の温度で反応させて得られた反応混合物を減圧蒸留することで、（４‐ビニルベンジル-n-プロピル）アミンを合成する。

次に、塩化シアヌルをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解し、これに上記のようにして得られた（４‐ビニルベンジル-n-プロピル）アミンをＴＨＦに溶解したものを、攪拌しながら氷水で冷却しながら、ゆっくりと滴下する。滴下終了後１時間放置し、反応させ、得られた反応混合物に炭酸ナトリウム水溶液をゆっくりと滴下する。

滴下終了後に５０℃程度の温度で１時間攪拌する。得られた黄褐色の反応液に塩酸水溶液を加えて酸性とし、塩化ナトリウムで塩析しながらＴＨＦ層と水層とを分液する。

次に、ＴＨＦ層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、ＴＨＦを留去する。得られたオイル状物をアセトンに溶解させ、エーテル／n-ヘキサンの混合溶媒中に攪拌しながら滴下すると、６-（４-ビニルベンジル-n-プロピル）アミノ-２，４-ジメルカプト-１，３，５-トリアジンが得られる。

実施例７及び比較例３
下記表２に示す前処理材料及び前処理条件で保護膜形成を行った６４ノズルのインクジェットヘッドを図２のように作成し、下記処方のインクを使用し、インク浸漬６０℃保管試験を１ヶ月行い、その後２４時間の連続射出試験を行い、正常な射出状態が保たれているかで保護膜性能を評価した。またパリレン膜厚は５μｍとした。

（インク組成）
水 ４４．８ｗｔ％
グリセリン ３０．０ｗｔ％
エチレングリコール ２０．０ｗｔ％
界面活性剤 ０．１ｗｔ％
ｐＨ緩衝剤 ０．１ｗｔ％
染料 ５．０ｗｔ％

（評価基準）
２４時間の連続射出試験中、正常射出が保たれている場合 ◎
２４時間の連続射出試験中、射出不良が発生した場合 ×

（評価結果）
表２に示す。

また、実施例７では正常な射出状態が保たれたが、比較例３では６４ノズル中１０ノズルにおいて射出不良が発生した。これは保護膜剥離による電極腐食が原因の射出不良であった。

本発明に係る配線基板の一例を示す図 本発明に係るインクジェットヘッドの一実施形態を示す要部斜視図 本発明に係るインクジェットヘッドにおけるインクチャネル１個分の断面模式図 本発明に係るインクチャネル１個分における圧電性セラミック素子の一部を示す斜視図 本発明の他の実施形態であるインクジェットヘッドの構成の一例を示す断面図 （ａ）（ｂ）は図５に示すインクジェットヘッドの基本動作を示す図 本発明の他の実施形態であるインクジェットヘッドの構成の一例を示す断面図 （ａ）（ｂ）は図７に示すインクジェットヘッドの基本動作を示す図

符号の説明

１：インクジェットヘッド
２：圧電性セラミック素子、圧電性セラミック素子基板
３：カバープレート
４：インクチャネル
５：側壁
６：電極
７：ノズルプレート
８：ノズル孔
１００：基板
１０１：配線電極
１０２：層
１０３：保護膜

Claims (11)

1. 基板上に配線電極を有し、該配線電極上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を有する配線基板において、
   前記基板上に設けられた配線電極の基板と接している側とは反対側の電極表面に対して、一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物の層を形成してなることを特徴とする配線基板。
2. 基板上に配線電極を有し、該配線電極上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を有する配線基板において、
   該配線電極上に一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層が自己組織化した状態で設けられており、前記配線電極を構成する原子と前記化合物からなる層を構成する原子又は分子とが化学結合を形成し、前記化合物からなる層を構成する原子又は分子と前記保護膜を構成する原子又は分子が化学結合してなることを特徴とする配線基板。
3. 基板上に配線電極を有し、該配線電極上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を有する配線基板において、
   該配線電極上に一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層が自己組織化した状態で設けられており、
   前記配線電極を構成する原子と前記化合物からなる層中の前記硫黄原子を含む構造を構成する原子又は分子とが化学結合を形成し、前記化合物からなる層中の前記メタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を構成する原子又は分子と前記ポリパラキシリレン又はその誘導体を構成する原子又は分子が化学結合してなることを特徴とする配線基板。
4. 圧電性セラミック基板上に電極膜を有し、該電極上に該電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を有する圧電性セラミック素子において、
   前記圧電性セラミック基板上に設けられた電極膜の該基板と接している側とは反対側の電極表面に対して、一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物の層を形成してなることを特徴とする圧電性セラミック素子。
5. 圧電性セラミック基板上に電極膜を有し、該電極上に該電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体の樹脂皮膜からなる保護膜を有する圧電性セラミック素子において、
   前記圧電性セラミック基板上に設けられた電極膜の該基板と接している側とは反対側の電極表面に、一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層が自己組織化した状態で設けられており、
   前記電極膜を構成する原子と前記化合物からなる層中の前記硫黄原子を含む構造を構成する原子又は分子とが化学結合を形成し、前記化合物からなる層中の前記メタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を構成する原子又は分子と前記ポリパラキシリレン又はその誘導体を構成する原子又は分子が化学結合してなることを特徴とする圧電性セラミック素子。
6. 前記圧電性セラミック基板上に設けられた電極膜の圧電性セラミック素子と接している側とは反対側の電極表面が、電解メッキ又は無電解メッキにより形成され、該メッキがニッケルメッキ、金メッキ、銅メッキ、パラジウムメッキ、銀メッキ又は白金メッキの何れかから選択されることを特徴とする請求項４又は５記載の圧電性セラミック素子。
7. 請求項４〜６の何れかに記載の圧電性セラミック素子を用い、前記圧電性セラミック基板上に設けられた前記電極膜に駆動電圧を印加して該素子を駆動し、インクを加圧して微小液滴として吐出することを特徴とするインクジェットヘッド。
8. 基板上に配線電極を形成する工程と、該配線電極上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を形成する工程を有する配線基板の製造方法において、
   該配線電極上に一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層を自己組織化した状態で設ける工程を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
9. 前記化合物からなる層を自己組織化した状態で設ける工程が、６０℃以上１５０℃以下の加熱処理を行うことを特徴とする請求項８記載の配線基板の製造方法。
10. 圧電性セラミック基板上に電極膜を形成する工程と、該電極膜上に電極表面と外部との絶縁のためにポリパラキシリレン又はその誘導体からなる保護膜を形成する工程を有する圧電性セラミック素子の製造方法において、
    該電極膜上に一つの末端にメタクリル酸誘導体構造又はビニル基構造を有し、且つ他の末端に硫黄原子を含む構造を有する化合物からなる層を自己組織化した状態で設ける工程を有することを特徴とする圧電性セラミック素子の製造方法。
11. 前記化合物からなる層を自己組織化した状態で設ける工程が、６０℃以上１５０℃以下の加熱処理を行うことを特徴とする請求項１０記載の圧電性セラミック素子の製造方法。
    
    

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