JP2007283691A - Wiring structure, device, manufacturing method of device, droplet discharge head, manufacturing method of droplet discharge head and droplet discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線構造、デバイス、デバイスの製造方法、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a wiring structure, a device, a device manufacturing method, a droplet discharge head, a droplet discharge head manufacturing method, and a droplet discharge apparatus.
画像の形成やマイクロデバイスの製造に際して液滴吐出法(インクジェット法)が提案されている。この液滴吐出法は、半導体デバイスにおける配線を形成するための材料を含んだ機能液を液滴状にして液滴吐出ヘッドより吐出し、基体上に所望の配線パターンを形成する方法である。
一般に、液滴吐出ヘッドは、ノズルに連通する圧力発生室と該圧力発生室間を連続させる連通部とを備えた流路形成基板(下部基体)と、この流路形成基板の一方の面側に設けられた駆動素子と、前記流路形成基板の前記駆動素子側に接合されて、前記駆動素子を駆動するためのドライバIC(半導体素子)を備えたリザーバ形成基板(上部基体)と、を備えていて、前記駆動素子と前記ドライバICとは配線によって電気的に接続されたものとなっている。ところで、上記液滴吐出ヘッドは、流路形成基板上にリザーバ形成基板が積層された構造となっていることから、前記流路形成基板上に設けられた駆動素子と前記リザーバ形成基板上に設けられたドライバICとの間には段差が生じている。そのため、前記ドライバICの接続端子と駆動素子に接続する配線部とを接続する際には、段差を介した配線接続を行う必要がある。
A droplet discharge method (inkjet method) has been proposed for image formation and microdevice manufacturing. This droplet discharge method is a method of forming a desired wiring pattern on a substrate by discharging a functional liquid containing a material for forming wirings in a semiconductor device into droplets from a droplet discharge head.
In general, a droplet discharge head includes a flow path forming substrate (lower base) including a pressure generating chamber communicating with a nozzle and a communicating portion that continues between the pressure generating chambers, and one surface side of the flow path forming substrate. And a reservoir forming substrate (upper substrate) provided with a driver IC (semiconductor element) for driving the driving element, which is bonded to the driving element side of the flow path forming substrate. The drive element and the driver IC are electrically connected by wiring. By the way, since the droplet discharge head has a structure in which a reservoir forming substrate is laminated on a flow path forming substrate, a driving element provided on the flow path forming substrate and a reservoir forming substrate are provided. A step is generated between the driver IC and the driver IC. Therefore, when connecting the connection terminal of the driver IC and the wiring portion connected to the driving element, it is necessary to perform wiring connection through a step.
このような液滴吐出ヘッドの一例として、前記リザーバ形成基板に開口部を形成して、該開口部内に駆動素子に接続する配線部を露出させ、段差上部にあるドライバICの接続端子と、段差下部にある駆動素子の配線部との間を、前記開口部を通してワイヤーボンディングで導通させたものが知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。
As an example of such a droplet discharge head, an opening is formed in the reservoir forming substrate, a wiring portion connected to the driving element is exposed in the opening, a connection terminal of the driver IC above the step, and a step A device is known that is connected to a wiring portion of a driving element at a lower portion by wire bonding through the opening (for example, see
ところで、近年、高精細な画素形成やマイクロデバイスの配線形成といった微細なパターン形成を行う際にも、液滴吐出法が用いられることから、このような微細化に対応すべく、液滴吐出ヘッドに設けられたノズル同士の間の距離(ノズルピッチ)をできるだけ小さく(狭く)形成することが要望されている。また、前記駆動素子はノズルに対応して複数形成されるため、ノズルピッチを小さくすると、そのノズルピッチに応じて圧電素子同士間の距離も小さくする必要がある。ところが、圧電素子同士の間の距離が小さくなると、それら複数の圧電素子に接続される各配線とドライバICとをワイヤボンディングによってそれぞれ接続させることが難しく、例えば隣接するワイヤーボンディングが接触して短絡するおそれがある。
そこで、ワイヤーボンディングに代えて配線パターンを引き回すことが考えられ、その際、例えば前記開口部を形成した前記流路形成基板の内側面を傾斜面とし、前記リザーバ形成基板と前記流路形成基板とを滑らかに接続させる構造が考えられる。すなわち、前記リザーバ形成基板の上面から前記傾斜面上を通って前記流路形成基板の上面に配線を形成することで、上段のドライバICと下段の駆動素子との間を良好に導通させることができる。ところで、図12(a)に示すように、通常、リザーバ形成基板20は、図示しない振動板が形成された流路形成基板10上に接着層3を介して実装している。
Therefore, it is conceivable to route the wiring pattern instead of wire bonding. In this case, for example, the inner surface of the flow path forming substrate in which the opening is formed is an inclined surface, and the reservoir forming substrate, the flow path forming substrate, A structure that smoothly connects the two can be considered. That is, by forming wiring on the upper surface of the flow path forming substrate from the upper surface of the reservoir forming substrate through the inclined surface, the upper driver IC and the lower driving element can be favorably connected. it can. By the way, as shown in FIG. 12A, the
しかしながら、前記流路形成基板10上に接着層3を介して前記リザーバ形成基板20を密着させても、接着層3が硬化した際に収縮することで、この接着層3が内側に引き込まれ、結果として前記流路形成基板10と前記リザーバ形成基板20との間の外周側に、図12(a)に示したような、接着層3が充填されていない空隙部Tが形成されてしまう。
このような状態のもとで、前記リザーバ形成基板20の斜面上を通って、前記リザーバ形成基板20の上面及び流路形成基板10の上面まで引き回される配線パターンを形成しようとすると、例えば図12(b)に示すように、配線パターンを形成するためのレジスト45が前記空隙部Tに入り込んでしまう。よって、上述した流路形成基板の内側面を傾斜面とする構造においても、前記リザーバ形成基板20の傾斜面と前記流路形成基板10の上面との接続部分に形成される配線パターンが断線するおそれがあるという、改善すべき課題が生じてしまう。
However, even when the
Under such a state, when an attempt is made to form a wiring pattern that passes through the slope of the
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、段差のあるドライバICと駆動素子との間を断線することなく導通できる信頼性の高い、配線構造、デバイス、デバイスの製造方法、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a highly reliable wiring structure, device, device manufacturing method, and droplet discharge head that can be conducted without disconnecting a driver IC having a step and a driving element. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a droplet discharge head and a droplet discharge device.
本発明の配線構造は、下部基体上に接着層を介して上部基体が設けられてなり、前記上部基体の上面から該上部基体の側面を通って前記下部基体の上面にまで引き回される配線を備え、該配線により前記下部基体の上面に設けられた第1導電部と、前記上部基体に設けられた第2導電部とを電気的に接続する配線構造であって、前記配線は、前記上部基体の下面側から突出し、該突出した部分が前記第1導電部に接触していることを特徴とする。 In the wiring structure of the present invention, an upper substrate is provided on the lower substrate via an adhesive layer, and the wiring is routed from the upper surface of the upper substrate to the upper surface of the lower substrate through the side surface of the upper substrate. A wiring structure for electrically connecting a first conductive portion provided on the upper surface of the lower base and a second conductive portion provided on the upper base by the wiring, wherein the wiring is It protrudes from the lower surface side of the upper substrate, and the protruding portion is in contact with the first conductive portion.
本発明の配線構造によれば、下部基体と上部基体との間を貼り合せる接着層に上述した空隙部(隙間)が生じた場合でも、上部基体の下面側から突出した部分が第1導電部に接触する配線を備えているので、該配線は前記空隙部に入り込むことがなく第1導電部と第2導電部との間を確実に導通している。
また、下部基体の上面と上部基体の上面との間には段差が生じているが、本構成によれば、段差の下段に設けられた第1導電部と段差の上段に設けられた第2導電部とを断線することなく確実に接続できる。また、上部基体の側面に沿って配線が形成されるので、微細なピッチの配線接続を行う際にも、隣接する配線間が接触しショートするのを防止できる。
According to the wiring structure of the present invention, even when the above-described gap (gap) is generated in the adhesive layer for bonding the lower base and the upper base, the portion protruding from the lower surface side of the upper base is the first conductive portion. Since the wiring is in contact with the first conductive portion and the second conductive portion, the wiring is surely conducted without entering the gap.
Further, a step is generated between the upper surface of the lower base and the upper surface of the upper base. According to this configuration, the first conductive portion provided at the lower stage of the step and the second conductive part provided at the upper stage of the step. The conductive portion can be reliably connected without disconnection. Further, since the wiring is formed along the side surface of the upper substrate, it is possible to prevent the adjacent wirings from coming into contact with each other and short-circuiting even when wiring connection with a fine pitch is performed.
また、上記配線構造においては、前記上部基体の側面は、前記下部基体の上面に対して傾斜して形成され、その傾斜角が鋭角とされているのが好ましい。
このようにすれば、傾斜面に沿って形成された配線の前記下面側から突出する部分が前記第2導電部に接触する際に急激に曲げられるのを防止できる。よって、この配線によって第1導電部と第2導電部との間を良好に接続できる。
In the wiring structure, it is preferable that the side surface of the upper substrate is formed to be inclined with respect to the upper surface of the lower substrate, and the inclination angle is an acute angle.
If it does in this way, it can prevent that the part which protrudes from the said lower surface side of the wiring formed along the inclined surface is bent suddenly, when contacting the said 2nd electroconductive part. Therefore, the first conductive part and the second conductive part can be satisfactorily connected by this wiring.
本発明のデバイスは、上記配線構造を備え、前記第2導電部が半導体素子の接続端子であることを特徴とする。 The device of the present invention comprises the above wiring structure, and the second conductive portion is a connection terminal of a semiconductor element.
本発明のデバイスによれば、第1導電部と第2導電部としての半導体素子の接続端子との間を上述した配線構造によって確実に接続している。よって、上部基体上に半導体素子を実装する際の歩留まりを向上でき、信頼性の高いデバイスとなる。 According to the device of the present invention, the first conductive portion and the connection terminal of the semiconductor element as the second conductive portion are reliably connected by the above-described wiring structure. Therefore, the yield when the semiconductor element is mounted on the upper substrate can be improved, and the device becomes highly reliable.
また、上記デバイスにおいては、前記配線は、メッキの析出を促進させる触媒を含む感光性樹脂からなる下地パターンと、該下地パターンに析出したAl、Ni−Cr、Cu、Ni、Au、又はAgを含む導電材料とから構成されているのが好ましい。
このようにすれば、例えばフォトリソグラフィ法を用いて感光性樹脂をパターニングすることで、所望の形状の下地パターンを得ることが可能となる。
また、前記下地パターンはメッキの析出を促進させる触媒を含んでいるので、例えば下地パターン上に導電材料を膜厚にメッキすることで、電気抵抗が低減された配線となる。
In the above device, the wiring includes a base pattern made of a photosensitive resin containing a catalyst that promotes deposition of plating, and Al, Ni-Cr, Cu, Ni, Au, or Ag deposited on the base pattern. It is preferable that the conductive material is included.
If it does in this way, it will become possible to obtain the ground pattern of a desired shape by patterning photosensitive resin, for example using a photolithographic method.
In addition, since the base pattern contains a catalyst that promotes the deposition of plating, for example, a conductive material is plated on the base pattern to have a film thickness, thereby reducing the electrical resistance.
また、上記デバイスにおいては、前記配線は、物理的気相法によって形成された導電性の下地パターンと、該下地パターン上に析出したAl、Ni−Cr、Cu、Ni、Au、又はAgを含む導電材料とから構成されているのが好ましい。
このようにすれば、物理的気相法として例えばスパッタ法によって金属膜をパターニングすることで、導電性の下地パターンが形成される。また、例えば下地パターン上に導電材料を膜厚にメッキすることで、電気抵抗が低減された配線となる。
Further, in the above device, the wiring includes a conductive base pattern formed by a physical vapor phase method, and Al, Ni-Cr, Cu, Ni, Au, or Ag deposited on the base pattern. It is preferably composed of a conductive material.
In this way, the conductive base pattern is formed by patterning the metal film by sputtering, for example, as the physical vapor phase method. Further, for example, by plating a conductive material on the base pattern to a film thickness, a wiring with reduced electrical resistance is obtained.
また、上記デバイスにおいては、前記半導体素子の接続端子は、Al、Ni−Cr、Cu、Ni、Au、又はAgを含む導電材料、又は2種類以上の前記導電材料が組み合わされたもので形成されているのが好ましい。
このようにすれば、該下地パターン上に導電材料を析出させてメッキすることで配線が形成される際、前記メッキを構成する導電材料により接続端子を形成しているので、前記下地パターンから析出したメッキが前記接続端子との間で結合し、半導体素子が確実に実装されたものとなる。
In the above device, the connection terminal of the semiconductor element is formed of a conductive material containing Al, Ni-Cr, Cu, Ni, Au, or Ag, or a combination of two or more types of the conductive materials. It is preferable.
In this way, when the wiring is formed by depositing and plating the conductive material on the base pattern, the connection terminal is formed by the conductive material constituting the plating. The plated portion is bonded to the connection terminal, and the semiconductor element is securely mounted.
また、上記デバイスにおいては、前記半導体素子は前記上部基体の上面に他の接着層を介して保持されているのが好ましい。
このようにすれば、上部基体上に半導体素子を容易で、かつ安価に実装することが可能となる。
In the above device, the semiconductor element is preferably held on the upper surface of the upper substrate via another adhesive layer.
In this way, the semiconductor element can be easily and inexpensively mounted on the upper base.
本発明のデバイスの製造方法は、下部基体上に上部基体を設け、前記下部基体の上面に設けられた第1導電部と、前記上部基体上に設けられた半導体素子の接続端子と、を配線により接続するデバイスの製造方法において、前記上部基体上に前記半導体素子を設ける工程と、前記上部基体の上面側から該上部基体の側面に沿って下地パターンを引き回す工程と、前記上部基体の下面をエッチングし、前記下地パターンを前記下面から突出させる工程と、前記上部基体のエッチング処理面と前記下部基体とを接着層を介して貼り合せ、前記下面側から突出する前記下地パターンを前記第1導電部に接触させる工程と、
前記下地パターンに導電性材料を析出させて前記配線を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
According to the device manufacturing method of the present invention, an upper base is provided on a lower base, and a first conductive portion provided on the upper surface of the lower base and a connection terminal of a semiconductor element provided on the upper base are wired. In the method of manufacturing a device to be connected, the step of providing the semiconductor element on the upper base, the step of drawing a base pattern along the side surface of the upper base from the upper side of the upper base, and the lower surface of the upper base Etching and projecting the base pattern from the lower surface, the etching surface of the upper substrate and the lower base are bonded together via an adhesive layer, and the base pattern protruding from the lower surface side is the first conductive A step of contacting the part,
And a step of depositing a conductive material on the base pattern to form the wiring.
本発明のデバイスの製造方法によれば、上部基体の下面側から突出し、第2導電部に接触する下地パターンに導電性材料を析出させて配線を形成するので、下部基体と上部基体との間を貼り合せる接着層に上述したような空隙部(隙間)が生じた場合でも、前記配線の空隙部への入り込みが防止されたものとなる。よって、前記配線によって、第1導電部と第2導電部との間を確実に導通させることができる。
また、下部基体の上面と上部基体の上面との間には段差が生じているが、本構成によれば、段差の下段に設けられた第1導電部と段差の上段に設けられた第2導電部とを断線することなく確実に接続できるので、デバイスを製造する際の歩留まりを向上できる。また、上部基体の側面に沿って配線を形成することで、隣接する配線間の接触によるショートを防止し、したがって微細なピッチの配線接続を確実に行うことができる。
According to the device manufacturing method of the present invention, the conductive material is deposited on the base pattern that protrudes from the lower surface side of the upper base and is in contact with the second conductive portion, so that the wiring is formed. Even when a gap (gap) as described above is generated in the adhesive layer to which the wire is bonded, the entry of the wiring into the gap is prevented. Therefore, it is possible to reliably conduct between the first conductive portion and the second conductive portion by the wiring.
Further, a step is generated between the upper surface of the lower base and the upper surface of the upper base. According to this configuration, the first conductive portion provided at the lower stage of the step and the second conductive part provided at the upper stage of the step. Since the conductive portion can be reliably connected without disconnection, the yield in manufacturing the device can be improved. Further, by forming the wiring along the side surface of the upper base, it is possible to prevent a short circuit due to contact between adjacent wirings, and thus to reliably connect the wiring with a fine pitch.
また、上記デバイスの製造方法においては、前記上部基体をエッチングする工程において、ウエットエッチングを行うのが好ましい。
このようにすれば、エッチング処理面へのダメージを低減させることが可能となる。
In the device manufacturing method, it is preferable to perform wet etching in the step of etching the upper substrate.
In this way, it is possible to reduce damage to the etched surface.
また、上記デバイスの製造方法においては、前記上部基体をエッチングするに際し、少なくとも前記下地パターンを覆うようにして、前記上部基体の上面及び側面に保護層を設ける工程を備えるのが好ましい。
このようにすれば、下地パターンが保護層によって覆われているので、上部基体のエッチング時に下地パターンがエッチングによるダメージを受けるのを防止できる。
The device manufacturing method preferably includes a step of providing a protective layer on the upper surface and side surfaces of the upper substrate so as to cover at least the base pattern when the upper substrate is etched.
In this way, since the base pattern is covered with the protective layer, it is possible to prevent the base pattern from being damaged by etching when the upper substrate is etched.
また、上記デバイスの製造方法においては、前記導電性材料を無電解メッキにより析出させるのが好ましい。
このようにすれば、例えば前記下地パターンが独立した状態に設けられていてもメッキ処理を行うことができ、しかもメッキ膜形成時の温度上昇を抑制することができ、基体の反り発生を抑制できる。
In the device manufacturing method, the conductive material is preferably deposited by electroless plating.
In this way, for example, the plating process can be performed even if the base pattern is provided in an independent state, the temperature rise during the formation of the plating film can be suppressed, and the occurrence of warping of the substrate can be suppressed. .
また、上記デバイスの製造方法においては、メッキの析出を促進させる触媒を含む感光性樹脂を用いて前記下地パターンを形成し、前記導電性材料として、Al、Ni−Cr、Cu、Ni、Au、又はAgを含む材料を前記下地パターン上に析出させ、前記配線を形成するのが好ましい。
このようにすれば、レジストとしての感光性樹脂を塗布した後、例えばフォトリソグラフィ法によって所望の形状の下地パターンを形成することができる。よって、この下地パターン上に厚膜のメッキをすることで、このメッキ層によって配線の抵抗値を低減することができる。
In the device manufacturing method, the base pattern is formed using a photosensitive resin containing a catalyst that promotes the deposition of plating, and the conductive material includes Al, Ni—Cr, Cu, Ni, Au, Alternatively, it is preferable that a material containing Ag is deposited on the base pattern to form the wiring.
In this way, after applying the photosensitive resin as a resist, a base pattern having a desired shape can be formed by, for example, a photolithography method. Therefore, by plating a thick film on the base pattern, the resistance value of the wiring can be reduced by this plating layer.
また、上記デバイスの製造方法においては、前記接続端子側を上方に向けて、前記上部基体上に前記半導体素子を設けた場合、半導体素子の接続端子及び側面に沿わせるようにして前記下地パターンを形成するのが好ましい。
このようにすれば、下地パターンを上部基体上に設けた半導体素子の接続端子に接続した状態に形成することができる。よって、半導体素子をフェースアップで実装した半導体素子と第1導電部との間を配線により確実に接続できる。
In the device manufacturing method, when the semiconductor element is provided on the upper base with the connection terminal side facing upward, the base pattern is formed so as to be along the connection terminal and the side surface of the semiconductor element. Preferably formed.
If it does in this way, it can form in the state where the base pattern was connected to the connection terminal of the semiconductor element provided on the upper base. Therefore, the semiconductor element on which the semiconductor element is mounted face-up and the first conductive portion can be reliably connected by the wiring.
また、上記デバイスの製造方法においては、物理的気相法を用いることで、前記下地パターンとして導電性を有したものを形成し、前記下地パターン上に、Al、Ni−Cr、Cu、Ni、Au、又はAgを含む材料を析出させ前記配線を形成するのが好ましい。
このようにすれば、物理的気相法として例えばスパッタ法によって金属膜をパターニングすることで、上述したフェースアップ実装をした半導体素子の接続端子上に導電性の下地パターンを形成できる。これにより、半導体素子と第1導電部とを接続する配線を形成することができる。また、この下地パターン上に導電材料をメッキしているので、このメッキにより膜厚のある配線となり、電気抵抗の低い配線を提供することができる。
Further, in the device manufacturing method, by using a physical vapor phase method, a conductive material is formed as the base pattern, and Al, Ni—Cr, Cu, Ni, It is preferable to form the wiring by depositing a material containing Au or Ag.
In this way, by patterning the metal film by sputtering, for example, as a physical vapor phase method, a conductive base pattern can be formed on the connection terminals of the semiconductor element that has been face-up mounted as described above. Thereby, the wiring which connects a semiconductor element and a 1st electroconductive part can be formed. In addition, since the conductive material is plated on the base pattern, the plating becomes a wiring having a film thickness, and a wiring having a low electric resistance can be provided.
また、上記デバイスの製造方法においては、前記上部基体として面方位(1,0,0)のシリコン基板を用い、該シリコン基板を異方性エッチングすることにより前記上部基体の側面を形成するのが好ましい。
このようにすれば、面方位(1,0,0)のシリコン基板に対し、例えばKOH等のアルカリ溶液でウエットエッチングを行うことで、各面方位のエッチングレートの違いによりエッチング処理面の側面を傾斜面とすることができる。
In the device manufacturing method, a silicon substrate having a plane orientation (1, 0, 0) is used as the upper substrate, and the side surface of the upper substrate is formed by anisotropic etching of the silicon substrate. preferable.
In this way, by performing wet etching with an alkaline solution such as KOH on a silicon substrate having a plane orientation of (1, 0, 0), the side surface of the etching processing surface is changed depending on the etching rate of each plane orientation. It can be an inclined surface.
本発明の液滴吐出ヘッドによれば、液滴を吐出するノズルに連通する圧力発生室が設けられた下部基体と、該下部基体の上面側に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記下部基体に設けられた前記駆動素子を覆って設けられる上部基体と、該上部基体の上面側に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子と、前記上部基体の上面から該上部基体の側面を通って前記下部基体の上面にまで引き回され、前記駆動素子と前記半導体素子とを導通させる配線と、を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記配線は、前記下部基体の下面側から突出し、該突出した部分が前記駆動素子に接続していることを特徴とする。 According to the droplet discharge head of the present invention, a lower base provided with a pressure generation chamber communicating with a nozzle for discharging a droplet, and a pressure change is generated in the pressure generation chamber disposed on the upper surface side of the lower base. A driving element to be driven, an upper base provided to cover the driving element provided on the lower base, a semiconductor element disposed on the upper surface side of the upper base and driving the driving element, and an upper face of the upper base In a droplet discharge head comprising a wiring that passes through a side surface of the upper base and is routed to an upper surface of the lower base and electrically connects the driving element and the semiconductor element, the wiring is connected to the lower base. It protrudes from the lower surface side, and the protruding portion is connected to the drive element.
本発明の液滴吐出ヘッドによれば、上部基体の下面側から突出する配線が駆動素子に接触しているので、下部基体と上部基体との間を貼り合せる接着層に上述したような空隙部(隙間)が生じた場合でも、この配線は前記空隙部に入り込むことがなく、駆動素子と半導体素子との間を確実に導通する。
また、下部基体の上面と上部基体の上面との間には段差が生じているが、本構成によれば、段差の下段に設けられた駆動素子と段差の上段に設けられた半導体素子とを断線することなく確実に接続できる。また、上部基体の側面に沿って配線が形成されているので、微細なピッチの配線接続を行う際にも、隣接する配線間が接触しショートするのを防止できる。
According to the droplet discharge head of the present invention, since the wiring protruding from the lower surface side of the upper base is in contact with the driving element, the gap portion as described above is formed in the adhesive layer that bonds the lower base and the upper base. Even when a (gap) occurs, the wiring does not enter the gap, and the conduction between the driving element and the semiconductor element is ensured.
In addition, although a step is generated between the upper surface of the lower base and the upper surface of the upper base, according to this configuration, the driving element provided at the lower stage of the step and the semiconductor element provided at the upper stage of the step are provided. Reliable connection without disconnection. Further, since the wiring is formed along the side surface of the upper base, it is possible to prevent a short circuit due to contact between adjacent wirings even when wiring connection with a fine pitch is performed.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズルに連通する圧力発生室が設けられた下部基体と、該下部基体の上面側に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記下部基体に設けられた前記駆動素子を覆って設けられる上部基体と、該上部基体の上面側に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子と、前記上部基体の上面側から該上部基体の側面を通って前記下部基体の上面にまで引き回され、前記駆動素子と前記半導体素子とを導通させる配線と、を備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記上部基体上に前記半導体素子を設ける工程と、前記上部基体の上面側から該上部基体の側面に沿って下地パターンを引き回す工程と、前記上部基体の下面をエッチングし、前記下地パターンを前記下面から突出させる工程と、前記上部基体のエッチング処理面と前記下部基体とを接着層を介して貼り合せ、前記下面側から突出する前記下地パターンを前記駆動素子に接触させる工程と、前記下地パターンに導電性材料を析出させて前記配線を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 The method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a lower base provided with a pressure generation chamber communicating with a nozzle for discharging droplets, and a pressure change in the pressure generation chamber disposed on the upper surface side of the lower base. A drive element to be generated; an upper base provided to cover the drive element provided on the lower base; a semiconductor element disposed on the upper surface side of the upper base; and driving the drive element; and an upper face of the upper base In the method of manufacturing a droplet discharge head comprising: a wiring routed from a side to a top surface of the lower base through the side surface of the upper base and electrically connecting the driving element and the semiconductor element. A step of providing the semiconductor element thereon, a step of drawing a base pattern from the upper surface side of the upper base along the side surface of the upper base, etching the lower surface of the upper base, and applying the base pattern to the lower surface And a step of bonding the etching surface of the upper substrate and the lower substrate through an adhesive layer, bringing the base pattern protruding from the lower surface side into contact with the driving element, and And depositing a conductive material to form the wiring.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、上部基体の下面側から突出し、駆動素子に接触する配線を形成しているので、該配線により駆動素子と半導体素子との間を確実に導通することができる。
また、下部基体の上面と上部基体の上面との間には段差が生じているが、本構成によれば、段差の下段に設けられた駆動素子と段差の上段に設けられた半導体素子とを断線することなく確実に接続できる。また、上部基体の側面に沿って配線を形成するので、微細なピッチの配線接続を行う場合の隣接する配線間での接触によるショートが防止された液滴吐出ヘッドを提供できる。
According to the method for manufacturing a droplet discharge head of the present invention, the wiring that protrudes from the lower surface side of the upper base and contacts the driving element is formed, so that the wiring reliably connects the driving element and the semiconductor element. can do.
In addition, although a step is generated between the upper surface of the lower base and the upper surface of the upper base, according to this configuration, the driving element provided at the lower stage of the step and the semiconductor element provided at the upper stage of the step are provided. Reliable connection without disconnection. In addition, since the wiring is formed along the side surface of the upper substrate, it is possible to provide a droplet discharge head in which short-circuiting due to contact between adjacent wirings in the case of wiring connection with a fine pitch is prevented.
本発明の液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする A droplet discharge apparatus according to the present invention includes the above-described droplet discharge head.
本発明の液滴吐出装置によれば、上述したように、半導体素子との接続端子と各駆動素子とが配線により確実に接続されてなる液滴吐出ヘッドを備えているので、これを備えた液滴吐出装置は信頼性の高いものとなる。 According to the liquid droplet ejection apparatus of the present invention, as described above, the liquid droplet ejection head in which the connection terminal with the semiconductor element and each drive element are securely connected by the wiring is provided. The droplet discharge device is highly reliable.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内における所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. A predetermined direction in the horizontal plane is defined as the X-axis direction, a direction orthogonal to the X-axis direction in the horizontal plane is defined as the Y-axis direction, and a direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction (that is, the vertical direction) is defined as the Z-axis direction.
(液滴吐出ヘッド)
はじめに、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第1実施形態について図1から図3を参照しつつ説明する。
図1は液滴吐出ヘッドの一実施形態を示す斜視構成図、図2は液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視構成図の一部破断図、図3は図1のA−A線に沿う断面構成図である。
本実施形態の液滴吐出ヘッド1は、機能液を液滴状にしてノズルから吐出するものである。図3に示すように、液滴吐出ヘッド1は、液滴が吐出されるノズル15に連通する圧力発生室12が形成された流路形成基板(下部基体)10と、前記圧力発生室12の上面に配設され圧力発生室12に圧力変化を生じさせる圧電素子(駆動素子)300と、圧力発生室12の上面に配設され圧電素子300を覆うリザーバ形成基板(上部基体)20と、リザーバ形成基板20の上面に配設され圧電素子300を駆動する半導体素子200とを備えて構成されている。なお、流路形成基板10は、基板本体410と該基板本体410上に貼り合わされた振動板400とから構成されるものである。
(Droplet ejection head)
First, a first embodiment of a droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a perspective configuration diagram showing an embodiment of a droplet discharge head, FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the droplet discharge head viewed from below, and FIG. 3 is taken along line AA in FIG. FIG.
The
そして、液滴吐出ヘッド1の動作は、半導体素子200に接続された図示略の外部コントローラによって制御されるようになっている。
ここで、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド1は、デバイス、及び配線構造を備えたものであって、液滴吐出ヘッドの実施形態は、配線構造、及びデバイスの一実施形態を含むものである。
具体的に、液滴吐出ヘッド1は、本発明のデバイス、及び配線構造における上部基体を前記リザーバ形成基板20として備えたものである。さらには、圧電素子300に導通する端子部を第1導電部とし、半導体素子200の接続端子を第2導電部として備えている。
The operation of the
Here, the
Specifically, the
(ノズル)
図2に示すように、液滴吐出ヘッド1の下側(−Z側)には、ノズル基板16が装着されている。ノズル基板16には、液滴を吐出する複数のノズル15が、Y軸方向に配列して設けられている。本実施形態では、ノズル基板16上の複数の領域に配列された一群のノズル15を、それぞれ第1ノズル群15A、第2ノズル群15B、第3ノズル群15C、及び第4ノズル群15Dと称する。
(nozzle)
As shown in FIG. 2, a
第1ノズル群15Aと第2ノズル群15BとはX軸方向に並んで配置されている。第3ノズル群15Cは第1ノズル群15Aの+Y側に設けられており、第4ノズル群15Dは第2ノズル群15Bの+Y側に設けられている。これら第3ノズル群15Cと第4ノズル群15DとはX軸方向に並んで配置されている。
なお、図2では各ノズル群15A〜15Dのそれぞれが6個のノズル15によって構成されているように示されているが、実際には各ノズル群は例えば720個程度のノズル15によって構成されるものである。
The
In FIG. 2, each of the
(圧力発生室)
ノズル基板16の上側(+Z側)には、流路形成基板10が配置されている。流路形成基板10の下面とノズル基板16とは、例えば接着層や熱溶着フィルム等を介して固定されている。流路形成基板10を構成する基板本体410は、シリコンやガラス、セラミックス材料等で構成することが可能であり、本実施形態の場合にはシリコンによって形成されている。流路形成基板10の内側には、その中央部からX方向に延びる複数の隔壁11が形成されている。この隔壁11は、流路形成基板10の母材であるシリコン基板を異方性エッチングにより部分的に除去して形成されている。この隔壁11により、流路形成基板10には、複数の平面視略櫛歯状の開口領域が区画形成されている。これらの開口領域のうち、X軸方向に延びて形成された部分が、ノズル基板16と振動板400とにより囲まれて圧力発生室12を構成する。この圧力発生室12は、機能液を収容し、液滴吐出ヘッド1の動作時に印加される圧力によってノズル15から機能液を吐出するようになっている。
(Pressure generation chamber)
The flow
各圧力発生室12は、複数のノズル15に対応して設けられている。すなわち、圧力発生室12は、第1〜第4ノズル群15A〜15Dのそれぞれを構成する複数のノズル15に対応するように、Y軸方向に複数並んで設けられている。そして、第1ノズル群15Aに対応して複数形成された圧力発生室12が第1圧力発生室群12Aを構成し、第2ノズル群15Bに対応して複数形成された圧力発生室12が第2圧力発生室群12Bを構成し、第3ノズル群15Cに対応して複数形成された圧力発生室12が第3圧力発生室群12Cを構成し、第4ノズル群15Dに対応して複数形成された圧力発生室12が第4圧力発生室群12Dを構成している。第1圧力発生室群12Aと第2圧力発生室群12BとはX軸方向に並んで配置されており、それらの間にはY軸方向に伸びる隔壁10Kが形成されている。同様に、第3圧力発生室群12Cと第4圧力発生室群12DとはX軸方向に並んで配置されており、それらの間にもY軸方向に伸びる隔壁10Kが形成されている。
Each
(リザーバ)
また、流路形成基板10に形成された平面視略櫛歯状の開口領域のうち、図示Y方向に延びて形成された部分が、リザーバ100を構成している。第1圧力発生室群12Aを形成する複数の圧力発生室12における基板外縁部側(+X側)の端部は、上述したリザーバ100に接続されている。リザーバ100は、圧力発生室12に供給する機能液を予備的に保持するものであって、第1圧力発生室群12Aを構成する複数の圧力発生室12の共通の機能液保持室(インク室)となっている。なお、第2、第3、第4圧力発生室群12B、12C、12Dのそれぞれにも、上述と同様のリザーバ100が接続されており、それぞれ圧力発生室群12B〜12Dに供給される機能液の一時貯留部を構成している。
(Reservoir)
In addition, a portion extending in the Y direction in the drawing in the planar comb-shaped opening region formed in the flow
図3に示すように、上記リザーバ100は、リザーバ形成基板20に形成されたリザーバ部21と、流路形成基板10に形成された連通部13とから構成されている。この連通部13は、リザーバ部21を各圧力発生室12のそれぞれに接続する機能を有する。リザーバ形成基板20の外側(流路形成基板10と反対側)には、封止膜31と固定板32とを積層した構造のコンプライアンス基板30が接合されている。このコンプライアンス基板30において、内側に配される封止膜31は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さ6μm程度のポリフェニレンスルフィドフィルム)からなる。他方、外側に配される固定板32は、金属等の硬質の材料(例えば、厚さ30μm程度のステンレス鋼)からなる。この固定板32には、リザーバ100に対応する平面領域を切り欠いてなる開口部33が形成されている。この構成により、リザーバ100の上部は、可撓性を有する封止膜31のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部22となっている。また、コンプライアンス基板30には、リザーバ100に機能液を供給するための機能液導入口25が形成されており、リザーバ形成基板20には、その機能液導入口25とリザーバ100とを連通する導入路26が設けられている。
As shown in FIG. 3, the
機能液導入口25より導入された機能液は、導入路26を経てリザーバ100に流れ込み、さらに供給路14を経て第1圧力発生室群12Aを構成する複数の圧力発生室12のそれぞれに供給されるようになっている。なお、圧電素子300の駆動時における機能液の流れや周囲の熱などにより、リザーバ100の内部に圧力変化が生じるおそれがある。
ところが、リザーバ100の可撓部22が撓み変形してその圧力変化を吸収するので、リザーバ100内を常に一定の圧力に保持することができるようになっている。
The functional liquid introduced from the functional
However, since the
(圧電素子)
一方、流路形成基板10の図示上面側(+Z側)には、振動板400が配置されている。この振動板400は、流路形成基板10側から順に弾性膜50と下電極膜60とを積層した構造となっている。流路形成基板10側に配される弾性膜50は、例えば1〜2μm程度の厚さの酸化シリコン膜からなるものであり、下電極膜60は、例えば0.2μm程度の厚さの金属膜からなるものである。本実施形態において、下電極膜60は、流路形成基板10とリザーバ形成基板20との間に配される複数の圧電素子300の共通電極として機能するものとなっている。
(Piezoelectric element)
On the other hand, a
振動板400の図示上面側(+Z側)には、振動板400を変形させるための圧電素子300が配置されている。圧電素子300は、下電極膜60側から順に圧電体膜70と上電極膜80とを積層した構造となっている。圧電体膜70は、例えば1μm程度の厚さのPZT膜等からなるものであり、上電極膜80は、例えば0.1μm程度の厚さの金属膜からなるものである。
なお、圧電素子300の概念としては、圧電体膜70及び上電極膜80に加えて、下電極膜60を含むものであってもよい。下電極膜60は圧電素子300として機能する一方、振動板400としても機能するからである。本実施形態では、弾性膜50及び下電極膜60が振動板400として機能する構成を採用しているが、弾性膜50を省略して下電極膜60が弾性膜50を兼ねる構成とすることもできる。
A
The concept of the
このような圧電素子300には、半導体素子200と接続するための、例えば、金(Au)等からなるリード電極(第1導電部)90が引き出し配線として形成されている。すなわち、各リード電極90は、上電極膜80の各圧力発生室12の列間側の端部近傍から弾性膜50上までそれぞれ延設されている。なお、詳しくは後述するが、各リード電極90は、リザーバ形成基板20に設けられた貫通溝27に対向する領域まで延設されており、その端部近傍と半導体素子200とが配線34によって電気的に接続されたものとなっている。
In such a
また、上記圧電素子300は、複数のノズル15及び圧力発生室12に対応するように複数設けられている。本実施形態では、便宜的に、第1ノズル群15Aを構成するノズル15のそれぞれに対応するようにY軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子300を第1圧電素子群と呼び、第2ノズル群15Bを構成するノズル15のそれぞれに対応するようにY軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子300を第2圧電素子群と呼ぶこととする。また、第3ノズル軍に対応する一群の圧電素子を第3圧電素子群と呼び、第4ノズル軍に対応する一群の圧電素子を第4圧電素子群と呼ぶ。上記第1圧電素子群と第2圧電素子群とはX軸方向に並んで配置され、同様に第3圧電素子群と第4圧電素子群とはX軸方向に並んで配置されている。なお、液滴吐出ヘッド1は、第1〜第4圧電素子群を駆動するために、4個の半導体素子200A〜200Dを備えたものとなっている。
A plurality of the
(リザーバ形成基板)
そして、圧電素子300を覆うように、流路形成基板10の図示上面側(+Z側)にリザーバ形成基板(上部基体)20が配置されている。また、前記流路形成基板10とリザーバ形成基板20とは、接着樹脂等からなる接着層(図示せず)によって貼り合わされている。リザーバ形成基板20は、流路形成基板10とともに液滴吐出ヘッド1の基体を成す部材であるから、その構成材料として、流路形成基板10と略同一の熱膨張率を有する剛性材料を用いることが好ましい。本実施形態の場合、流路形成基板10がシリコンからなるので、それと同一材料のシリコン基板が好適に用いられる。シリコン基板は、異方性エッチングにより容易に高精度の加工を施すことが可能であるため、次述する圧電素子保持部24等を容易に形成できるという利点が得られる。なお、流路形成基板10と同様に、ガラスやセラミック材料等を用いてリザーバ形成基板20を構成することも可能である。
(Reservoir forming substrate)
A reservoir forming substrate (upper substrate) 20 is disposed on the upper surface side (+ Z side) of the flow
リザーバ形成基板20には、圧電素子300を密閉封止する封止部23が設けられている。本実施形態の場合、第1圧電素子群を封止している部分を第1封止部23Aとし、第2圧電素子群を封止ししている部分を第2封止部23Bと呼ぶことにする。同様に、第3圧電素子群を封止している部分を第3封止部とし、第4圧電素子群を封止ししている部分を第4封止部と呼ぶ。
The
また、封止部23には、図3の紙面垂直方向に延びる平面視略矩形状の凹部からなる圧電素子保持部24が設けられている。この圧電素子保持部24は、圧電素子300の周囲に圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する機能を有している。この圧電素子保持部24は、圧電素子300のうち少なくとも圧電体膜70を封止できる寸法とされている。また圧電素子保持部24は、複数の圧電素子300ごとに区画されていてもよい。
In addition, the sealing
このように、リザーバ形成基板20は、圧電素子300を外部環境から遮断する封止基板としての機能を有している。リザーバ形成基板20によって圧電素子300を封止することで、外部の水分等による圧電素子300の特性劣化等を防止することができる。また本実施形態では、圧電素子保持部24の内部を密封状態にしただけであるが、その内部を真空にするか、または窒素もしくはアルゴン等の雰囲気とすることにより、圧電素子保持部24内を低湿度に保持することができる。これらの構成により、圧電素子300の劣化をさらに効果的に防止することができる。
Thus, the
ところで、上記第1封止部23Aと第2封止部23Bとの間には、リザーバ形成基板20を貫通する貫通溝27が設けられている。この貫通溝27によって流路形成基板10の上面が一部露出した状態となっている。また、前記貫通溝27が形成された封止部23の側面は、前記流路形成基板10の上面に対して傾斜していて、その傾斜角が鋭角(0°よりも大きく90°未満となる角度)となる傾斜面35となっている。ここで、前記傾斜角とは、封止部23の下面と側面とがなす角度を意味している。なお、前記封止部23はリザーバ形成基板20から構成されており、封止部23の側面とはリザーバ形成基板20の側面も意味している。
By the way, a through
後述するように、前記傾斜面35は面方位(1,0,0)のシリコン基板に対してKOH等のアルカリ溶液でウエットエッチングを行った際の各面方位のエッチングレートの違いを利用して形成されたもので、約54°の傾斜角を有したものである。そして、前記リザーバ形成基板20の上面には、半導体素子200が実装されている。
As will be described later, the
この傾斜面35により、前記リザーバ形成基板20の上面と前記流路形成基板10の上面との間に生じる段差を滑らかに接続している。よって、前記リザーバ形成基板20の上面に設けられた半導体素子200と前記流路形成基板10の上面に設けられた圧電素子300とを接続する配線が鋭角の傾斜面35に沿って良好に形成できるようになっている。
The
そして、前記第1封止部23Aを例に挙げて説明すると、第1封止部23A,23の上面から、この第1封止部23Aの側面の傾斜面35を通って、貫通溝27により露出した流路形成基板10の上面まで配線34が引き回されている。また、前記リザーバ形成基板20に形成された貫通溝27によって流路形成基板10上には圧電素子300に導通するリード電極90が露出している。
The first sealing portion 23A will be described as an example. From the upper surfaces of the
(配線構造、及びデバイス)
ここで、液滴吐出ヘッド1を構成する、本発明の配線構造、及びデバイスの一実施形態について説明する。図4は、液滴吐出ヘッド1の一部を構成する配線構造(デバイス)を示す図であり、図中符号500はデバイス、500aは配線構造である。
なお、図4中においては、図示を簡略化するため、圧電素子300、及び圧電素子保持部24の図示を省略している。なお、液滴吐出ヘッド1は、後述するように振動板400が設けられた流路形成基板(下部基体)10上に設けられたリード電極90とリザーバ形成基板20の上面に設けられる第2導電部を配線により接続する配線構造500a、及び前記第2導電部を半導体素子200の接続端子44とするデバイス500を備えたものである。
(Wiring structure and device)
Here, an embodiment of the wiring structure and device of the present invention constituting the
In FIG. 4, the illustration of the
ところで、流路形成基板10とリザーバ形成基板20とは互いが積層された構造となっている。そして、図1に示したように、前記第1封止部23Aと第2封止部23Bとの間、すなわちリザーバ形成基板20には貫通溝27が設けられている(図3参照)。よって、液滴吐出ヘッド1は、前記貫通溝27が形成されていない面を上段面とし、前記貫通溝27によって露出した流路形成基板10の上面を下段面とする段差構造を有したものとなっている。
By the way, the flow
具体的には、段差構造の上段のリザーバ形成基板20の上面には半導体素子200が設けられ、段差構造の下段の前記貫通溝27によって露出した流路形成基板10上には、圧電素子300に導通するリード電極(第1導電部)90が設けられている。なお、この半導体素子200は、例えば回路基板あるいは駆動回路等の半導体集積回路(IC)を含むものである。
Specifically, the
そして、前記半導体素子200は、リザーバ形成基板20上に接続端子面を下方に向けたフェイスダウンの状態で実装されている。また、半導体素子200の中央部には、ポリイミド等の熱可塑性材料からなる接着層(他の接着層)42が配置されていて、加熱しつつリザーバ形成基板20に加圧することでリザーバ形成基板20の上面に半導体素子200が固着されたものとなっている。
The
本実施形態における配線構造500aは、前記リザーバ形成基板20の上面から該リザーバ形成基板20の側面を通って前記流路形成基板10の上面にまで引き回される配線34を有している。そして、この配線34により半導体素子200と圧電素子300に導通するリード電極90との間を接続している。
The
前記貫通溝27が形成されたリザーバ形成基板20の側面は、上述したように傾斜面35となっている。この傾斜面35は、流路形成基板10の上面に対して鋭角をなす傾斜面となっていて、前記傾斜面35に沿って配線34が形成されている。このような傾斜面35を採用することで、前記下面側から突出した配線34が流路形成基板10上に設けられたリード電極90に接触する際に急激に曲げられるのを防止できる。
The side surface of the
また、前記流路形成基板10とリザーバ形成基板20とは接着層3を介して貼り合わされている。
ところで、前記接着層3が硬化した際に収縮することで、この接着層3が内側に引き込まれ、結果として前記流路形成基板10と前記リザーバ形成基板20との間の外周側(前記傾斜面35側)に、図12を参照して説明した接着層3が充填されていない空隙部Tが生じてしまう。すると、流路形成基板10の上面とリザーバ形成基板20の上面(リード電極90と半導体素子200の接続端子44)とを接続する配線が空隙部により断線するおそれがある。
Further, the flow
By the way, when the
そこで、本実施形態に係る配線構造(液滴吐出ヘッド1)500aは、前記配線34がリザーバ形成基板20の下面側から突出した状態に設けられている。また、前記下面側からの突出量は少なくとも前記接着層3の厚みよりも大きくなっている。具体的に本実施形態では、前記接着層3の厚みが2μmとなっている。これにより、リザーバ形成基板20と流路形成基板10とを貼り合わせた際に、後述するように前記下面側から突出する配線34が流路形成基板10の上面に設けられたリード電極90に接触させることが可能となっている。
Therefore, the wiring structure (droplet ejection head 1) 500a according to the present embodiment is provided in a state where the
このように、前記配線34は、リザーバ形成基板20の下面側から突出した部分が空隙部Tを覆った状態となっている。したがって、上記基板10,20が貼りあわされた際に、下面側から突出する配線34が確実にリード電極90に接触されたものとなるので、前記空隙部Tによる断線を防止できる。よって、前記リザーバ形成基板20上に設けられた半導体素子200の接続端子44と前記流路形成基板10の上面に設けられたリード電極90とを良好に導通できる。
In this manner, the
ここで、前記配線34は、メッキの析出を促進させる触媒を含む感光性樹脂からなる下地パターン34aと、該下地パターン34a上にメッキされたAl、Ni−Cr、Cu、Ni、Au、又はAgを含む導電材料とから構成されたものである。具体的には、前記下地パターン34aとして、Pd(パラジウム)の微粒子が分散された感光性樹脂材料を用いることで、この樹脂材料に対して露光および現像することにより所望の形状にパターニングすることができ、製造工程を簡略化することができる。そして、触媒が付与された樹脂材料で構成される下地パターン34aには、その触媒に対してメッキ34bが析出されている。これらのメッキ34bは、CuやNi、Auなどの金属材料で構成されている。
Here, the
なお、各配線および接続端子の表面に異なる材料のメッキが析出されていてもよい。本実施形態では、前記下地パターン34aが導電性を備えていないので、図4に示したように、前記下地パターン34aは圧電素子300に導通するリード電極90の少なくとも一部を露出させた状態に設けられている。このようにすれば、前記下地パターン34aから析出したメッキ34bが前記リード電極90上に接触することで配線34は、前記リード電極90と導通可能となる。
また、前記下地パターン34aはメッキの析出を促進させる触媒を含んでいるので、下地パターン34a上に膜厚のある導電材料をメッキ34bすることで配線として必要な抵抗値を備えることができる。
In addition, plating of a different material may be deposited on the surface of each wiring and connection terminal. In the present embodiment, since the
In addition, since the
また、半導体素子200の下面側(接着層42が設けられた側)の周縁部には、複数の接続端子44が設けられている。この接続端子44は、AlやNi−Cr、Cu、Ni、Au、又はAgを含む導電材料、又はこれらが2種類以上組み合わされた金属材料で構成されている。よって、前記下地パターン34a上にメッキ34bを析出して配線34を形成する際には、前記下地パターン34aから析出したメッキ34bと前記接続端子44から析出したメッキとが結合することで、半導体素子200とリード電極90との間が確実に導通される。
In addition, a plurality of
図5は、上述した配線34と前記半導体素子200の接続端子44とのメッキ接合部分における拡大説明図である。図5に示すように、半導体素子200の接続端子44の表面にはメッキ44aが析出され、前記下地パターン34a上にはメッキ34bが析出されている。なお、前記下地パターン34aは、圧電素子300に接続するリード電極90上に形成されている。よって、このようにして成長したメッキ44aおよびメッキ34bとが結合することで、接続端子44と前記配線34とが電気的に接続される。すなわち、この配線34により本発明の配線構造を用いることで、半導体素子200が実装されたデバイスとしての液滴吐出ヘッド1が構成されている。
FIG. 5 is an enlarged explanatory view of a plating joint portion between the
(液滴吐出ヘッドの作用)
図3に示した液滴吐出ヘッド1により機能液の液滴を吐出するには、当該液滴吐出ヘッド1に接続された外部コントローラ(図示略)によって機能液導入口25に接続された不図示の外部機能液供給装置を駆動する。外部機能液供給装置から送出された機能液は、機能液導入口25を介してリザーバ100に供給された後、ノズル15に至るまでの液滴吐出ヘッド1の内部流路を満たすようになる。
(Operation of droplet discharge head)
In order to eject liquid droplets of the functional liquid by the liquid
そして、外部コントローラは、リザーバ形成基板20上に実装された半導体素子200に駆動電力や指令信号を送信する。指令信号等を受信した半導体素子200は、外部コントローラからの指令に基づく駆動信号を、各圧電素子300に送信する。
すると、圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極膜60と上電極膜80との間に電圧が印加される結果、弾性膜50、下電極膜60及び圧電体膜70に変位が生じ、この変位によって各圧力発生室12の容積が変化して内部圧力が高まり、ノズル15より液滴が吐出されることとなる。
Then, the external controller transmits drive power and a command signal to the
Then, as a result of applying a voltage between the
このような構成の液滴吐出ヘッド1によれば、流路形成基板10とリザーバ形成基板20とを貼り合せる接着層3に空隙部Tが生じた場合でも、リザーバ形成基板20の下面側から突出する部分が接続端子44に接触する配線34を備えているので、前記空隙部Tへの入り込みによる断線が防止され、リード電極90と接続端子44との間を確実に導通させることができる。
よって、流路形成基板10の上面とリザーバ形成基板20の上面との間には段差が生じているものの、圧電素子300と半導体素子200の接続端子44との間を配線34によって確実に導通することができる。
このように、本実施形態の液滴吐出ヘッド1は、接続信頼性の高い配線構造500aにより半導体素子200が実装されたデバイス500を搭載しているので、信頼性が高いものとなっている。
According to the
Therefore, although there is a step between the upper surface of the flow
Thus, the
また、従来のようにワイヤボンディングを用いることなく半導体素子200を実装しているので、ワイヤを引き回す空間が不要となる。そのため、ノズル15の狭ピッチ化に伴って配線34が狭ピッチ化する場合にも、リザーバ形成基板20の側面(傾斜面35)上に直接配線34を引き回すことで、ワイヤーボンディングを用いた配線接続のように隣接する配線間で接触が生じてショートするといった不具合を生じさせることなく、電気的接続を確保しつつ半導体素子200を実装することができる。よって、従来のワイヤボンディングによる実装に比べ、短TAT、低コスト、および高歩留まりの実装が可能になる。
また、本実施形態の配線構造500aによれば、段差下部の第1導電部(リード電極90)と段差上部の第2導電部(接続端子44)とを良好に接続できる。
Further, since the
Further, according to the
(液滴吐出ヘッドの製造方法)
次に、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法の一実施形態の説明として、前記液滴吐出ヘッド1を製造する場合について、図6を参照して説明する。なお、前記液滴吐出ヘッド1は、上述したように本発明のデバイス自体を含むものであるため、以下の液滴吐出ヘッドを製造する工程によりデバイスを製造する方法についても説明する。また、図6に示す各図は、図1のA−A線に沿う概略断面構成に対応する図である。
(Method for manufacturing droplet discharge head)
Next, as an embodiment of the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the case of manufacturing the
はじめに、面方位(1,0,0)のシリコン基板120の中央部を異方性エッチングにより除去して、貫通溝27を形成する。
具体的には、シリコン基板120の表面を熱酸化して酸化シリコン膜(SiO2膜)を形成する。次に、シリコン基板120の表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィにより貫通溝27を形成すべき部分にレジストの開口部を形成する。次に、レジストの開口部をフッ酸で処理して、酸化シリコン膜の開口部を形成する。次に、シリコン基板120を35重量%程度の水酸化カリウム(KOH)水溶液に浸漬して、酸化シリコン膜の開口部から露出したシリコン基板120の異方性エッチングを行う。なお、酸化シリコン膜がエッチングストッパとして機能するので、エッチングはシリコン基板120を貫通したところで停止する。このとき、各面方位のエッチングレートの違いにより、貫通溝27の内側面には約54°の傾斜面35が形成される。よって、リザーバ形成基板20には、その側面が鋭角の傾斜面35となる封止部23が形成される。
そして、エッチングが終了した後、シリコン基板120の表面を再度熱酸化して、膜厚が3μmの酸化シリコン膜(図示せず)を形成する。ここで、同様にエッチングを用いて、リザーバ部21、圧電素子保持部24を形成する。このようにして図6(a)に示すリザーバ形成基板20を形成する。
First, the central portion of the
Specifically, the surface of the
Then, after the etching is completed, the surface of the
続いて、前記リザーバ形成基板20の上面側から傾斜面35となっている側面に下地パターン34aを形成する。
具体的には、図6(b)に示すように、シリコン基板120の表面に、メッキの析出を促進させる触媒を含む感光性樹脂、例えばPd(パラジウム)の微粒子が分散された感光性樹脂材料の液状体をスプレーコート法等により塗布することで、前記傾斜面35上にも前記感光性樹脂36を均一に設ける。そして、前記配線34のパターンが描画されたマスクを介して前記感光性樹脂36を露光し、現像する。これにより、図6(c)に示すように、シリコン基板120の表面に配線34を構成するための下地パターン34aをパターニングする。なお、Siマスクを介したスパッタ法や、インクジェット法を用いることで上記下地パターン34aを直接描画するようにしてもよい。
Subsequently, a
Specifically, as shown in FIG. 6B, a photosensitive resin containing a catalyst that promotes the deposition of plating, for example, Pd (palladium) fine particles is dispersed on the surface of the
続いて、前記リザーバ形成基板20を下面側からエッチングし、前記リザーバ形成基板20の下面側から前記下地パターン34aを突出させる工程について図7を参照して説明する。なお、図7は、図6(c)中に示される領域Aに対応する拡大図である。また、図7中、一点鎖線で示される領域S1は、上記熱酸化工程によって形成された熱酸化膜(SiO2膜)の境界を示すもので、前記一点鎖線で示される外側の領域が熱酸化膜となっている。
Next, a process of etching the
上述した工程により、下地パターン34aを形成した後、少なくとも前記下地パターン34aを覆うようにして、前記リザーバ形成基板20の上面及び側面にレジスト(保護層)Rを設ける。このレジストRは、リザーバ形成基板20の裏面側以外、すなわち後の工程でエッチングする面(下面)以外を覆っている。これにより、エッチング時に前記下地パターン34aがエッチングによるダメージを受けるの防止している。
After the
ところで、本実施形態では、エッチング液として弗酸を用い、流路形成基板20の下面側をウエットエッチングした。このようにウエットエッチングを採用することで、エッチング処理面のダメージを低減している。
具体的に本実施形態では、前記リザーバ形成基板20に形成されている3μmの熱酸化膜(SiO2)のうち、2μmを除去した。これにより、図7(b)に示すように、前記リザーバ形成基板20の底面側から前記下地パターン34aが少なくとも2μm以上突出させた。ここで、上記エッチングによって除去したリザーバ形成基板20の膜厚は、該リザーバ形成基板20と流路形成基板10とを貼り合せる際に使用する接着層3の厚みに対応するものである。
By the way, in this embodiment, hydrofluoric acid was used as an etchant, and the lower surface side of the flow
Specifically, in this embodiment, 2 μm of the 3 μm thermal oxide film (SiO 2 ) formed on the
一方、シリコン基板からなる基板本体410に振動板400を備えてなる流路形成基板(下部基体)10を公知の方法により形成し、該流路形成基板10上に圧電素子300を形成しておく。
続いて、前記リザーバ形成基板20の研磨面と前記流路形成基板10とを接着層3を介して貼り合せる。このとき、前記リザーバ形成基板20の下面側から突出している前記下地パターン34aと、流路形成基板10に形成された圧電素子300に接続するリード電極90とを接続させる(図4参照)。
On the other hand, a flow path forming substrate (lower base) 10 including a
Subsequently, the polishing surface of the
この時、基板10,20間を接着する接着層3が収縮することで内側に引き込まれ、前記流路形成基板10と前記リザーバ形成基板20との間の外周側(傾斜面35側)に接着層が充填されない空隙部Tが形成される(図4参照)。本実施形態では、リザーバ形成基板20の下面側から予め下地パターン34aが突出した状態となっているので、該下地パターン34aは前記空隙部Tに引き込まれることがない。また、前記基板10,20を貼り合せる際に、前記下地パターン34aの突出した部分がリード電極90に接触することで、該下地パターン34aはリザーバ形成基板20の上面側と流路形成基板10の上面との間を確実に接続することとなる。
At this time, the
このようにして、基板10,20間を接合した後、図8(a)に示すように、流路形成基板10に異方性エッチングを施し圧力発生室12等を作製し、リザーバ形成基板20にコンプライアンス基板30を接合し、流路形成基板10にノズル基板16を接合する。
After joining the
次に、リザーバ形成基板20上に半導体素子200を設ける。
具体的には、図8(b)に示すように、リザーバ形成基板20の上面に半導体素子200を接着する。具体的には、まず半導体素子200下面側の中央部に、熱可塑性樹脂材料からなる接着層42を塗布する。そして、半導体素子200の接続端子44をリザーバ形成基板20側に向ける、いわゆるフェースダウンの状態で位置合わせして、半導体素子200を加熱しつつリザーバ形成基板20に対して加圧する。
Next, the
Specifically, as shown in FIG. 8B, the
ここで、接着層の塗布量や接着時の加熱・加圧量を調整することにより、接続端子44と前記リザーバ形成基板20との隙間を数μm〜10μm程度に設定する。この隙間は、後述する配線34のメッキ形成により埋め込まれるようになっている。その後、全体を冷却して接着層42を硬化させ、半導体素子200をリザーバ形成基板20の上面に固着する。
なお、本実施形態では、前記下地パターン34aを形成して基板10,20を貼り合わせた後に、前記リザーバ形成基板20上に半導体素子200を実装したが、半導体素子200をリザーバ形成基板20上に実装した後、前記下地パターン34aを形成し、基板10,20を貼り合せるようにしてもよい。
Here, the gap between the
In the present embodiment, the
次いで、図8(c)に示すように、前記下地パターン34aの表面に、メッキ34bを析出させる。具体的には、以下の処理プロセスにより無電解メッキを施す。このように無電解メッキを用いることで、前記下地パターン34aが独立した状態に設けられていてもメッキ処理を行うことができ、しかもメッキ膜形成時の温度上昇を抑制することで、基体の反り発生を抑制できる。
Next, as shown in FIG. 8C, plating 34b is deposited on the surface of the
まず、上記下地パターン34aおよび接続端子44の表面の濡れ性の向上、残さ除去の目的で、フッ酸を0.01〜0.1%、硫酸を0.01〜1%含有した水溶液中に1〜5分浸漬する。あるいは、0.1〜10%の水酸化ナトリウムなどのアルカリベースの水溶液に1〜10分浸漬しても良い。
次に、水酸化ナトリウムベースでpH9〜13のアルカリ性水溶液を20〜60℃に加温した中に1秒〜5分浸漬し、表面の酸化膜を除去する。なお、5〜30%硝酸をベースとしたpH1〜3の酸性水溶液を20〜60℃に加温した中に1秒から5分浸漬しても良い。
First, in order to improve the wettability of the surface of the
Next, an alkaline aqueous solution with a pH of 9 to 13 based on sodium hydroxide is immersed in 20 to 60 ° C. for 1 second to 5 minutes to remove the oxide film on the surface. In addition, you may immerse the acidic aqueous solution of pH 1-3 based on 5-30% nitric acid for 1 second to 5 minutes in the temperature heated at 20-60 degreeC.
次に、ZnOを含有したpH11〜13のジンケート液中に1秒〜2分浸漬し、各配線および接続端子の表面をZnに置換する。次に、5〜30%の硝酸水溶液に1〜60秒浸漬し、Znを剥離する。そして、再度ジンケート浴中に1秒〜2分浸漬し、緻密なZn粒子を上記下地パターン34aおよび接続端子44の表面に析出させる。
Next, it is immersed in a zincate solution having a pH of 11 to 13 containing ZnO for 1 second to 2 minutes, and the surface of each wiring and connection terminal is replaced with Zn. Next, it is immersed in a 5 to 30% nitric acid aqueous solution for 1 to 60 seconds to separate Zn. Then, it is again immersed in a zincate bath for 1 second to 2 minutes, and dense Zn particles are deposited on the surface of the
次に、無電解Niメッキ浴に浸漬し、Niメッキを析出させる。このメッキは、2〜30μm程度の高さまで析出させる。また、メッキ浴は次亜リン酸を還元剤とした浴であり、pH4〜5、浴温80〜95℃である。次亜リン酸浴のため、リンが共析する。
さらに、置換Auメッキ欲中に浸漬し、Ni表面をAuに置換しても良い。なお、Auは0.05μm〜0.3μm程度の厚さに形成する。またAu浴は、シアンフリータイプを用い、pH6〜8、浴温50〜80℃とし、1〜30分浸漬する。
Next, it is immersed in an electroless Ni plating bath to deposit Ni plating. This plating is deposited to a height of about 2 to 30 μm. The plating bath is a bath using hypophosphorous acid as a reducing agent, and has a pH of 4 to 5 and a bath temperature of 80 to 95 ° C. Due to the hypophosphorous acid bath, phosphorus co-deposits.
Further, the Ni surface may be replaced with Au by dipping in a replacement Au plating cradle. Au is formed to a thickness of about 0.05 μm to 0.3 μm. The Au bath is a cyan-free type, has a pH of 6 to 8, a bath temperature of 50 to 80 ° C., and is immersed for 1 to 30 minutes.
このとき、半導体素子200の接続端子44の形成材料としては、上述したようにAlやNi−Cr、Cu、Ni、Au、又はAgを含む導電材料、又はこれらが2種類以上組み合わされた金属材料を採用している。
At this time, as a material for forming the
上記工程により、下地パターン34aおよび接続端子44の表面にNiあるいはNi−Auメッキを析出させている。
具体的には、図4、図5に示したように半導体素子200の接続端子44の表面にメッキ44aが析出し、下地パターン34aの表面にメッキ34bが析出する。また、前記リード電極90の近傍の下地パターン34aから析出したメッキ34bは、前記リード電極90上に形成するようになる。このように、メッキ34bおよびメッキ44aが相互に結合するまで両メッキを成長させることで配線34が形成され、該配線34によって半導体素子200の接続端子44と前記圧電素子300に導通するリード電極90とが電気的に接続される。よって、配線34は、半導体素子200と圧電素子300とを電気的接続する。
Through the above process, Ni or Ni—Au plating is deposited on the surface of the
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the
このとき、上述したように前記下地パターン34aは、上述したように、前記リザーバ形成基板20の下面側から突出した部分がリード電極90に接触しているので、前記接着層3に生じた隙間による断線を防止できる。よって、この下地パターン34a上にメッキが析出して形成された配線34は、断線が防止された信頼性の高いものとなる。なお、上記工程により本発明の配線構造500a、及びデバイス500を形成できる。
At this time, as described above, the
また、Ni−Au配線上に厚付けのAuメッキを施しても良い。メッキの下地である下地パターン34aが薄く形成されていても、メッキを厚付けすることで電気抵抗を低減することができるからである。
なお、各化学処理の間には水洗処理を行う。水洗槽としては、オーバーフロー構造あるいはQDR機構を有したものを用い、最下面からN2バブリングを行う。なお、バブリング方法は樹脂製のチューブなどに穴をあけてN2を出す方法や、燒結体などを通じてN2を出す方法がある。これらにより、短時間で十分効果のあるリンスを行うことができる。
以上の工程により、液滴吐出ヘッド1が形成される。
Further, a thick Au plating may be applied on the Ni—Au wiring. This is because even if the
In addition, a water washing process is performed between each chemical process. As the washing tank, one having an overflow structure or a QDR mechanism is used, and N 2 bubbling is performed from the bottom surface. Incidentally, bubbling method is a method, and a method of issuing a N 2 through such sintered bodies issue a N 2 a hole such as resin tube. Thus, it is possible to perform a sufficiently effective rinse in a short time.
Through the above steps, the
本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、リザーバ形成基板20の下面側から突出し、圧電素子300に接触させた下地パターン34aにメッキ34bを析出させることで配線34を形成するので、流路形成基板10とリザーバ形成基板20との間を貼り合せる接着層3に空隙部Tが生じた場合でも、空隙部Tへの入り込みによって配線34の断線を防止できる。
また、段差の下段に設けられた圧電素子300と段差の上段に設けられた半導体素子200とを断線することなく接続できるので、デバイスを製造する際の歩留まりが向上する。また、リザーバ形成基板20の側面に沿って配線34を形成することで、隣接する配線34間の接触によるショートを防止し、したがって微細なピッチの配線接続を確実に行うことができる。
According to the manufacturing method of the droplet discharge head of this embodiment, the
In addition, since the
(第2実施形態)
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第2実施形態につき図9を用いて説明する。なお、本実施形態における液滴吐出ヘッドは、上記第1実施形態の液滴吐出ヘッド1を構成している配線構造、及びデバイスとは別のものから構成されている。なお、前記第1の実施形態における液滴吐出ヘッド1と共通の構成の部分については、同一の符号を付して説明することとし、説明を省略する。
図9は、第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面構造における説明図である。図9に示すように、第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ形成基板20上に半導体素子200がその接続端子44側の面を上にした、いわゆるフェースアップの状態で実装されている点で、第1実施形態と相違している。なお、図9においては、前記リザーバ形成基板20及び流路形成基板10を接着する接着層の図示を省略している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the droplet discharge head in this embodiment is comprised from the thing different from the wiring structure and device which comprise the
FIG. 9 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of a droplet discharge head according to the second embodiment. As shown in FIG. 9, in the droplet discharge head according to the second embodiment, the
第2実施形態では、リザーバ形成基板20上に設けられた半導体素子200上まで配線38が引き回されており、該配線38により半導体素子200の接続端子44と圧電素子300に導通するリード電極90との間が接続される。また、前記半導体素子200の側面にはスロープ39が設けられていて、該スロープ39により半導体素子200の上面まで配線38を引き回しやすくしている。なお、このスロープ39は絶縁性材料から構成されている。
In the second embodiment, the
前記配線38は、物理的気相法として、例えばスパッタ法によって形成された導電性の下地パターン38aと、該下地パターン38aに析出したAl、Ni−Cr、Cu、Ni、Au、又はAgを含む導電材料とから構成されている。ここで、配線38の下面側を半導体素子200の接続端子44と導通させる必要があり、本実施形態では前記下地パターン38aとして導通性を備えたものを用いた。
このようにスパッタ法によって金属膜をパターニングすることで、導電性の下地パターン38aを形成できる。また、この下地パターン38aにはメッキが析出されているので、このメッキにより膜厚を稼ぐことで配線38としての電気抵抗を低減している。
The
In this way, by patterning the metal film by the sputtering method, the
また、リザーバ形成基板20には、第1実施形態と同様に貫通溝27が設けられている。そして、リザーバ形成基板20における、前記貫通溝27が設けられた側の側面は、流路形成基板10の上面に対し鋭角をなす傾斜面35となっている。また、前記流路形成基板10と前記リザーバ形成基板20とは、上記第1実施形態と同様に接着層を介して接合されている。また、前記配線38は、リザーバ形成基板20の下面側から突出した状態に形成されていて、この突出した部分が前記流路形成基板10上に設けられたリード電極90に接続している。これにより、前記リザーバ形成基板20の側面と前記流路形成基板10の上面との間での配線38の断線が防止されたものとなっている。
The
次に、第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法につき、図10を参照して説明する。
はじめに、上記実施形態と同様にリザーバ形成基板20を形成した後、図10(a)に示すように、前記リザーバ形成基板20の所定の位置に半導体素子200をフェースアップの状態で接着層(図示しない)を介して実装し、該半導体素子200の周辺をモールドする。そして、前記半導体素子200の側面にスロープ39を設ける。
Next, a method for manufacturing a droplet discharge head according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
First, after forming the
続いて、図10(b)に示すように、物理的気相法、例えばスパッタ法によって形成された導電性の下地パターン38aを構成する、Al、Ni−Cr、Cu、Ni、Au、又はAg等の導電膜を前記リザーバ形成基板20の全面に形成する。本実施形態では、半導体素子200をフェースアップの実装していることから、半導体素子200の接続端子44及び側面に沿わせるようにして下地パターンの基となる導電膜を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 10B, Al, Ni—Cr, Cu, Ni, Au, or Ag constituting the
具体的には、前記導電膜として、NiCr/Auをスパッタした。そして、前記導電膜上に配線38の下地パターン形状にパターニングされたレジストマスクを形成し、該レジストマスクを介してエッチングすることで前記下地パターン38aをパターニングする。この下地パターン38aは、半導体素子200の上面側から該半導体素子200の側面に設けられたスロープ39上を通って、リザーバ形成基板20の側面まで引き回される。
Specifically, NiCr / Au was sputtered as the conductive film. Then, a resist mask patterned into a base pattern shape of the
ところで、上記リザーバ形成基板20には、熱酸化処理によって表面に酸化膜(SiO2)が形成されたものとなっている。
続いて、上記実施形態と同様にリザーバ形成基板20の下面側以外をレジストで覆って、リザーバ形成基板20の下面側の酸化膜をウエットエッチングにより除去し、リザーバ形成基板20の下面側から前記下地パターン38aを突出した状態とする。
By the way, the
Subsequently, as in the above-described embodiment, the portion other than the lower surface side of the
続いて、図10(c)に示すように、前記リザーバ形成基板20のエッチング処理面と前記流路形成基板10とを接着層(図示せず)を介して貼り合せ、前記下面側から突出した前記下地パターン38aと流路形成基板10の上面に設けられているリード電極90とを接続させる。この下地パターン38aは、傾斜面35と流路形成基板10の上面との間を下地パターン38aによって良好に導通させ、半導体素子200の接続端子44と圧電素子300に導通するリード電極90とを電気的に導通させる(図4参照)。
Subsequently, as shown in FIG. 10C, the etching processing surface of the
前記下地パターン38aは薄膜であることから配線として機能させるには、膜厚が必要となる。そこで、図10(d)に示すように、前記下地パターン38aの表面にメッキ38bを析出させる。本実施形態では、前記下地パターン38a上に第1実施形態と同様の処理による無電解メッキを施す。これにより、前記下地パターン38a上に十分な膜厚のメッキを析出させることができる。よって、配線38としての電気抵抗を低減し、良好な電気的接続を可能とする。また、配線38は、断線が防止された下地パターン38a上にメッキが析出されて構成されたものであることから、この配線38自体も断線が防止された接続信頼性が高いものとなる。
Since the
このように、第2実施形態では、半導体素子200をフェースアップの状態でリザーバ形成基板20上に実装する構成とした。そして、前記流路形成基板10上のリード電極90と、リザーバ形成基板20上に実装された半導体素子200の上面まで配線38を引き回すことで、半導体素子200の接続端子44と前記リード電極90とを導通させた。このように、流路形成基板10の上面から傾斜面35を介しリザーバ形成基板20の上面まで引き回された配線38は断線が防止されているので、前記第1実施形態と同様に、電気的接続の信頼性が高い、デバイス、及び配線構造を提供することができる。
Thus, in the second embodiment, the
なお、上述した配線構造、デバイスについては上記実施形態に限定されることはなく、上記液滴吐出ヘッドのみならず他のデバイスにおいても段差部を介した配線接続、及び配線を介した半導体素子の実装が可能であり、例えば電子機器や、印刷機器等に対して広く応用することができる。 Note that the above-described wiring structure and device are not limited to the above-described embodiment, and the wiring connection via the stepped portion and the semiconductor element via the wiring not only in the droplet discharge head but also in other devices. For example, it can be widely applied to electronic devices, printing devices, and the like.
(液滴吐出装置)
次に、本発明の液滴吐出装置の一実施形態について図11を参照しながら説明する。本実施形態における液滴吐出装置は、前述した液滴吐出ヘッド1を備えたインクジェット式記録装置について説明する。
(Droplet discharge device)
Next, an embodiment of the droplet discharge device of the present invention will be described with reference to FIG. As the liquid droplet ejection apparatus according to this embodiment, an ink jet recording apparatus including the above-described liquid
前記液滴吐出ヘッド1は、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載されている。図11に示すように、液滴吐出ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bには、インク供給手段を構成するカートリッジ2A,2Bが着脱可能に設けられており、この記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ9が、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に取り付けられている。
The
記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ9に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ9がキャリッジ軸5に沿って移動するようになっている。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8上に搬送されるようになっている。上記構成を具備したインクジェット式記録装置は、上述したように断線が防止された液滴吐出ヘッド1を備えているので、小型で信頼性が高く、更に低コストなインクジェット式記録装置となる。
The
なお、図11では、本発明の液滴吐出装置の一例としてプリンタ単体としてのインクジェット式記録装置を示したが、本発明はこれに限らず、係る液滴吐出ヘッドを組み込むことによって実現されるプリンタユニットに適用することも可能である。このようなプリンタユニットは、例えば、テレビ等の表示デバイスやホワイトボード等の入力デバイスに装着され、該表示デバイス又は入力デバイスによって表示若しくは入力された画像を印刷するために使用される。 FIG. 11 shows an ink jet recording apparatus as a single printer as an example of the liquid droplet ejection apparatus of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and a printer realized by incorporating such a liquid droplet ejection head. It can also be applied to units. Such a printer unit is attached to a display device such as a television or an input device such as a whiteboard, and is used to print an image displayed or input by the display device or the input device.
また上記液滴吐出ヘッドは、液相法により各種デバイスを形成するための液滴吐出装置にも適用することができる。この形態においては、液滴吐出ヘッドより吐出される機能液として、液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機EL表示デバイスを形成するための有機EL形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パターン形成用材料などを含むものが用いられる。これらの機能液を液滴吐出装置により基体上に選択配置する製造プロセスによれば、フォトリソグラフィ工程を経ることなく機能材料のパターン配置が可能であるため、例えば液晶表示装置や有機EL装置、回路基板等を安価に製造することができる。 The droplet discharge head can also be applied to a droplet discharge apparatus for forming various devices by a liquid phase method. In this embodiment, as the functional liquid discharged from the droplet discharge head, a liquid crystal display device forming material for forming a liquid crystal display device, an organic EL forming material for forming an organic EL display device, an electronic circuit A material including a wiring pattern forming material for forming a wiring pattern is used. According to the manufacturing process in which these functional liquids are selectively arranged on the substrate by the droplet discharge device, the pattern arrangement of the functional material can be performed without going through the photolithography process. For example, a liquid crystal display device, an organic EL device, a circuit, etc. A board | substrate etc. can be manufactured cheaply.
1…液滴吐出ヘッド、3…接着層、10…流路形成基板(下部基体)、12…圧力発生室、20…リザーバ形成基板(上部基体)、24…圧電素子保持部、34…配線、34a…下地パターン、34b…メッキ(導電性材料)、35…傾斜面、38…配線、38a…下地パターン、38b…メッキ(導電性材料)、42…接着層(他の接着層)、44…接続端子(第2導電部)、90…リード電極(第1導電部)、120…シリコン基板、200…半導体素子、300…駆動素子(圧電素子)、500…デバイス、500a…配線構造
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記配線は、前記上部基体の下面側から突出し、該突出した部分が前記第1導電部に接触していることを特徴とする配線構造。 An upper substrate is provided on the lower substrate via an adhesive layer, and includes a wiring routed from the upper surface of the upper substrate through the side surface of the upper substrate to the upper surface of the lower substrate. A wiring structure for electrically connecting a first conductive portion provided on an upper surface of a lower base and a second conductive portion provided on the upper base;
The wiring structure is characterized in that the wiring protrudes from the lower surface side of the upper base, and the protruding portion is in contact with the first conductive portion.
前記上部基体上に前記半導体素子を設ける工程と、
前記上部基体の上面側から該上部基体の側面に沿って下地パターンを引き回す工程と、
前記上部基体の下面をエッチングし、前記下地パターンを前記下面から突出させる工程と、
前記上部基体のエッチング処理面と前記下部基体とを接着層を介して貼り合せ、前記下面側から突出する前記下地パターンを前記第1導電部に接触させる工程と、
前記下地パターンに導電性材料を析出させて前記配線を形成する工程と、を備えたことを特徴とするデバイスの製造方法。 In a method for manufacturing a device in which an upper base is provided on a lower base, and a first conductive portion provided on an upper surface of the lower base and a connection terminal of a semiconductor element provided on the upper base are connected by wiring.
Providing the semiconductor element on the upper substrate;
Drawing a base pattern from the upper surface side of the upper substrate along the side surface of the upper substrate;
Etching the lower surface of the upper substrate and projecting the base pattern from the lower surface;
Bonding the etching surface of the upper substrate and the lower substrate through an adhesive layer, and contacting the base pattern protruding from the lower surface side with the first conductive portion;
And a step of depositing a conductive material on the base pattern to form the wiring.
前記配線は、前記下部基体の下面側から突出し、該突出した部分が前記駆動素子に接続していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A lower base provided with a pressure generating chamber communicating with a nozzle for discharging droplets; a drive element disposed on the upper surface of the lower base for causing a pressure change in the pressure generating chamber; and provided in the lower base. An upper base provided to cover the drive element; a semiconductor element disposed on the upper surface side of the upper base to drive the drive element; and the lower base from the upper face of the upper base through the side of the upper base. In a droplet discharge head comprising a wiring that is routed to the upper surface of the substrate and that electrically connects the driving element and the semiconductor element,
The droplet discharge head according to claim 1, wherein the wiring protrudes from a lower surface side of the lower base, and the protruding portion is connected to the drive element.
前記上部基体上に前記半導体素子を設ける工程と、
前記上部基体の上面側から該上部基体の側面に沿って下地パターンを引き回す工程と、
前記上部基体の下面をエッチングし、前記下地パターンを前記下面から突出させる工程と、
前記上部基体のエッチング処理面と前記下部基体とを接着層を介して貼り合せ、前記下面側から突出する前記下地パターンを前記駆動素子に接触させる工程と、
前記下地パターンに導電性材料を析出させて前記配線を形成する工程と、を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A lower base provided with a pressure generating chamber communicating with a nozzle for discharging droplets; a drive element disposed on the upper surface of the lower base for causing a pressure change in the pressure generating chamber; and provided in the lower base. An upper base provided to cover the drive element; a semiconductor element disposed on the upper surface of the upper base to drive the drive element; and the lower part from the upper face of the upper base through the side of the upper base. In a method of manufacturing a droplet discharge head comprising a wiring routed to the upper surface of a base and electrically connecting the driving element and the semiconductor element,
Providing the semiconductor element on the upper substrate;
Drawing a base pattern from the upper surface side of the upper substrate along the side surface of the upper substrate;
Etching the lower surface of the upper substrate and projecting the base pattern from the lower surface;
Bonding the etching surface of the upper substrate and the lower substrate through an adhesive layer, and contacting the drive pattern with the base pattern protruding from the lower surface side;
And a step of depositing a conductive material on the base pattern to form the wiring.
A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 16.
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