JP2013095088A

JP2013095088A - Inkjet head, manufacturing method thereof, and inkjet plotter

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Publication number: JP2013095088A
Application number: JP2011241049A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Miyai; 三嘉宮井; Takeshi Kitamura; 健北村
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-05-20

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent significant reduction in piezoelectric property, and to prevent film separation or dielectric breakdown of a piezoelectric body 15a even when the piezoelectric body 15a is in continuous operation, thereby achieving high yield and low cost.SOLUTION: A head substrate 10 and a wiring substrate 20 of an inkjet head 1 are bonded with each other via an adhesive resin layer 30. The head substrate 10 includes: pressure chambers 13a configured to store ink; diaphragms 14; and piezoelectric elements 15. The diaphragm 14 is provided to cover the pressure chamber 13a from the side of the wiring substrate 20, and configured to eject the ink stored in the pressure chamber 13a to the outside by vibration. The piezoelectric element 15 is provided on the side of the wiring substrate 20 with reference to the diaphragm 14, and configured to vibrate the diaphragm 14, and includes at least the piezoelectric body 15a located above the pressure chamber 13a. The adhesive resin layer 30 is formed to cover at least the edge of the piezoelectric body 15a, and to include an opening 30a through which a portion of the piezoelectric element 15 is exposed toward the wiring substrate 20 above the pressure chamber 13a.

Description

本発明は、圧力室からインクを吐出させるインクジェットヘッドおよびその製造方法と、上記のインクジェットヘッドによって被記録材に対して描画を行うインクジェット描画装置とに関するものである。 The present invention relates to an ink jet head that discharges ink from a pressure chamber, a manufacturing method thereof, and an ink jet drawing apparatus that performs drawing on a recording material using the ink jet head.

複数の微細なノズルからインクを吐出して各種記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドにおいては、より高精度、高精細な画像形成を実現するために、ノズルのより一層の高密度配置が求められている。 Ink jet heads that eject ink from a plurality of fine nozzles to form images on various recording media are required to have a higher density of nozzles in order to achieve more accurate and finer image formation. ing.

インクジェットヘッドには、インクの共通流路がノズル列ごとに設けられているほか、インクに吐出圧力を付与するための圧力室や、共通流路から圧力室へインクを供給するための個別流路が、複数のノズルに対して個別に設けられている。そのため、これら共通流路、圧力室および個別流路を、ノズルの配列方向（例えば水平方向）に並設してしまうと、複数のノズルを高密度に配置することが困難となる。 Ink jet heads are provided with a common ink flow path for each nozzle row, a pressure chamber for applying discharge pressure to the ink, and an individual flow path for supplying ink from the common flow path to the pressure chamber Are individually provided for a plurality of nozzles. Therefore, if these common flow paths, pressure chambers, and individual flow paths are arranged side by side in the nozzle arrangement direction (for example, the horizontal direction), it is difficult to arrange a plurality of nozzles at high density.

そこで、従来から、インクジェットヘッド本体を積層体とする、つまり、ノズルの上方に圧力室を設け、その圧力室の上方に、共通流路に代わる共通インク室を設ける積層構造とすることにより、ノズルの間隔が配列方向に広がるのを抑えてノズルの高密度配置を可能にしたインクジェットヘッドが提案されている（例えば特許文献１参照）。このインクジェットヘッドでは、積層体中の各圧力室の上壁を薄板状に形成して振動板とし、この振動板の上面に各圧力室に対応するように圧電素子を積層している。 Therefore, conventionally, the inkjet head main body is a laminated body, that is, a nozzle having a pressure chamber provided above the nozzle and a common ink chamber replacing the common flow path above the pressure chamber. Ink jet heads have been proposed in which nozzles are prevented from spreading in the arrangement direction and nozzles can be arranged at high density (see, for example, Patent Document 1). In this ink jet head, the upper wall of each pressure chamber in the laminate is formed into a thin plate to form a vibration plate, and piezoelectric elements are stacked on the upper surface of the vibration plate so as to correspond to the pressure chambers.

このように積層体を有するインクジェットヘッドでは、各圧電素子に給電するための各配線も高密度に形成する必要がある。しかし、各圧電素子が設置されている基板（ヘッド基板）上には、圧電素子そのもののほかに、各圧力室にインク供給を行うための流路がすでに配置されているため、配線を引きまわすだけの面積的な余裕はない。 In such an inkjet head having a laminate, it is necessary to form wirings for supplying power to the piezoelectric elements at high density. However, on the substrate (head substrate) on which each piezoelectric element is installed, in addition to the piezoelectric element itself, a flow path for supplying ink to each pressure chamber has already been arranged. There is not enough room.

このため、特許文献１では、各圧電素子に給電するための各配線が形成された配線基板（インターポーザ）を別途形成し、これをヘッド基板に対して各圧電素子の上方から積層して、各圧電素子に形成されている電極（上部電極）と各配線とを電気的に接続することにより、配線の高密度化を図っている。しかも、配線基板とヘッド基板との間に、感光性樹脂からなるリブ隔壁を圧電素子の周囲を取り囲むように立設することで、配線基板と圧電素子との間に所定の空間を形成して、配線基板が圧電素子の機械的変位を阻害しないようにしている。また、配線基板側の配線にヘッド基板側に向けて突出するバンプを形成することで、バンプを介して、配線基板側の配線とヘッド基板側の圧電素子の電極との間の電気的接続を図っている。 For this reason, in Patent Document 1, a wiring substrate (interposer) on which wirings for supplying power to each piezoelectric element is formed is separately formed, and this is stacked on the head substrate from above each piezoelectric element. By electrically connecting the electrodes (upper electrodes) formed on the piezoelectric element and the respective wirings, the wiring density is increased. In addition, a rib partition made of a photosensitive resin is provided between the wiring board and the head board so as to surround the periphery of the piezoelectric element, thereby forming a predetermined space between the wiring board and the piezoelectric element. The wiring board does not hinder the mechanical displacement of the piezoelectric element. In addition, by forming bumps that protrude toward the head substrate side on the wiring on the wiring substrate side, electrical connection between the wiring on the wiring substrate side and the electrodes of the piezoelectric elements on the head substrate side is made via the bumps. I am trying.

また、圧電素子は、大気中の湿気に弱く、水分によって劣化しやすい。このため、連続駆動時に、圧電体の膜剥がれや絶縁破壊などが発生しやすい。この点、特許文献１では、圧電素子の表面に低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ）を保護膜として形成することにより、水分が圧電素子の内部に侵入して信頼性不良（圧電体としてのＰＺＴ膜内の酸素の還元による圧電特性の劣化）が生じるのを防止している。なお、ＳｉＯｘは、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）による成膜、レジストのフッ酸エッチングによるパターニング、酸素プラズマによるレジスト剥離等の処理を経て形成されている。 In addition, the piezoelectric element is vulnerable to moisture in the atmosphere and easily deteriorates due to moisture. For this reason, piezoelectric film peeling or dielectric breakdown is likely to occur during continuous driving. In this regard, in Patent Document 1, by forming a low water-permeable insulating film (SiOx) as a protective film on the surface of the piezoelectric element, moisture enters the inside of the piezoelectric element, resulting in poor reliability (PZT film as a piezoelectric body). (Deterioration of piezoelectric characteristics due to reduction of oxygen in the inside) is prevented. Note that SiOx is formed through processes such as film formation by CVD (Chemical Vapor Deposition), patterning by resist hydrofluoric acid etching, and resist removal by oxygen plasma.

特開２００６−２６４３２２号公報（請求項１、段落〔００４３〕、〔００６０〕、図４−１等参照）JP 2006-264322 A (refer to claim 1, paragraphs [0043], [0060], FIG. 4-1, etc.)

ところが、特許文献１の構成では、圧電素子の表面全体を保護膜で覆っているため、圧力室上方に位置する圧電体の駆動が大きく阻害され、圧電体の圧電特性が大幅に低下する。また、ＣＶＤ法による保護膜の成膜や、酸素プラズマによるレジスト剥離においては、真空プロセスが必要となるが、このような真空プロセスでは、電圧印加時にチャンバ内の電子やイオンが圧電素子の表面に衝突したり、圧電素子の表面に電荷がチャージされることによって、繊細な圧電素子にダメージが付与されるため、歩留りが低下する。さらに、保護膜の形成は、上述したように、成膜、レジストパターニング、レジスト剥離の複数の工程を経て行われるため、インクジェットヘッド全体の製造コストが増大する。 However, in the configuration of Patent Document 1, since the entire surface of the piezoelectric element is covered with a protective film, the driving of the piezoelectric body located above the pressure chamber is greatly hindered, and the piezoelectric characteristics of the piezoelectric body are greatly deteriorated. In addition, a vacuum process is required for the formation of a protective film by the CVD method and the resist stripping by oxygen plasma. In such a vacuum process, electrons and ions in the chamber are applied to the surface of the piezoelectric element when a voltage is applied. The collision or charging of the surface of the piezoelectric element causes damage to the delicate piezoelectric element, so that the yield decreases. Furthermore, since the protective film is formed through a plurality of steps of film formation, resist patterning, and resist stripping as described above, the manufacturing cost of the entire inkjet head increases.

なお、上記の問題は、圧電素子が形成された基板（第１の基板とする）に対して、その上方に別の基板（第２の基板とする）を配置して、これらの基板を接着樹脂層を介して接着する構成であれば同様に起こり得る。つまり、第２の基板が、圧電素子に給電するための配線を有する配線基板ではなく、例えば第２の基板側に設けられたインク室から第１の基板の圧力室にインクを供給するためのインク供給路が形成された基板であったり、配線やインク供給路を有さない単なる基板（この場合、配線やインク供給路は第１の基板側に形成されている）であっても、上記の問題は起こり得る。 Note that the above problem is that, with respect to the substrate on which the piezoelectric element is formed (referred to as the first substrate), another substrate (referred to as the second substrate) is disposed above and the substrates are bonded. This can occur in the same manner as long as the structure is bonded through the resin layer. That is, the second substrate is not a wiring substrate having wiring for supplying power to the piezoelectric element, but for supplying ink from, for example, an ink chamber provided on the second substrate side to the pressure chamber of the first substrate. Even if it is a substrate on which an ink supply path is formed or a simple substrate having no wiring or ink supply path (in this case, the wiring or ink supply path is formed on the first substrate side) Problems can occur.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、圧電素子の一部を保護することで、圧電特性の大幅な低下を回避しながら、圧電体を連続動作させた場合でも、圧電体の膜剥がれや絶縁破壊を抑えることができ、しかも、高歩留り、低コスト化を図ることができるインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドを備えたインクジェット描画装置と、上記インクジェットヘッドの製造方法とを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to protect a part of the piezoelectric element so that the piezoelectric body can be continuously operated while avoiding a significant decrease in piezoelectric characteristics. In this case, the piezoelectric film peeling and dielectric breakdown can be suppressed, and the inkjet head capable of achieving high yield and low cost, the inkjet drawing apparatus including the inkjet head, and the inkjet head It is to provide a manufacturing method.

本発明のインクジェットヘッドは、第１の基板と、該第１の基板を保護するための第２の基板とが、接着樹脂層を介して接着されてなり、前記第１の基板が、インクを収容する圧力室と、前記圧力室を前記第２の基板側から覆うように設けられ、振動によって前記圧力室内のインクを外部に吐出させるための振動板と、前記振動板に対して前記第２の基板側に設けられ、前記振動板を振動させる圧電素子とを備えたインクジェットヘッドであって、前記圧電素子は、少なくとも前記圧力室の上方に位置する圧電体を有しており、前記接着樹脂層は、前記圧電体の少なくともエッジを覆い、かつ、前記圧電素子の一部が前記圧力室の上方で前記第２の基板側に露出する開口部を有して形成されていることを特徴としている。 In the inkjet head of the present invention, a first substrate and a second substrate for protecting the first substrate are bonded via an adhesive resin layer, and the first substrate receives ink. A pressure chamber to be accommodated, a diaphragm provided so as to cover the pressure chamber from the second substrate side, and discharging ink in the pressure chamber to the outside by vibration; and the second relative to the diaphragm. An inkjet head provided with a piezoelectric element that vibrates the vibration plate, the piezoelectric element having a piezoelectric body positioned at least above the pressure chamber, and the adhesive resin The layer covers at least an edge of the piezoelectric body, and has a portion in which the piezoelectric element is exposed to the second substrate side above the pressure chamber. Yes.

上記の構成によれば、第１の基板と第２の基板とを接着する接着樹脂層が圧電体のエッジを少なくとも覆っていることにより、圧電体のエッジが大気中の水分と反応して劣化するのを抑えることができる。これにより、圧力室内のインクを振動板によって外部に吐出させるべく、圧電素子を連続駆動させた場合でも、圧電体の膜剥がれや絶縁破壊を抑えることができる。 According to the above configuration, since the adhesive resin layer that bonds the first substrate and the second substrate covers at least the edge of the piezoelectric body, the edge of the piezoelectric body deteriorates by reacting with moisture in the atmosphere. Can be suppressed. Thereby, even when the piezoelectric element is continuously driven so that the ink in the pressure chamber is ejected to the outside by the vibration plate, it is possible to suppress peeling of the piezoelectric body and dielectric breakdown.

また、接着樹脂層は、圧電素子の一部が圧力室の上方で第２の基板側に露出する開口部を有しているので、圧電素子において、開口部で露出している部分については、接着樹脂層によってその駆動が阻害されることはない。これにより、圧電体の圧電特性が大幅に低下するのを抑えることができる。 In addition, since the adhesive resin layer has an opening part of the piezoelectric element exposed to the second substrate side above the pressure chamber, the part of the piezoelectric element exposed at the opening is The driving is not hindered by the adhesive resin layer. Thereby, it can suppress that the piezoelectric characteristic of a piezoelectric material falls significantly.

さらに、接着樹脂層を用いて圧電素子を保護する構成とすることにより、例えば接着樹脂層の加熱、硬化によって、圧電素子を保護することが可能となり、従来のような圧電素子を保護するための薄膜を形成する真空プロセスは不要となる。したがって、圧電素子形成後に、真空プロセスによって繊細な圧電素子にダメージが付与されるという事態はなくなり、製造工程も簡略化される。その結果、インクジェットヘッドを製造するにあたり、高歩留り、低コストを実現することができる。 Furthermore, by adopting a configuration in which the piezoelectric element is protected by using the adhesive resin layer, it becomes possible to protect the piezoelectric element by, for example, heating and curing the adhesive resin layer. A vacuum process for forming a thin film is not necessary. Therefore, after the piezoelectric element is formed, there is no situation in which the delicate piezoelectric element is damaged by the vacuum process, and the manufacturing process is simplified. As a result, it is possible to achieve a high yield and a low cost in manufacturing the inkjet head.

本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記第１の基板は、前記圧力室からのインクの吐出口となるノズルをさらに備えているとともに、前記圧力室を複数備えており、前記圧電体および前記ノズルは、各圧力室のそれぞれに対応して設けられていてもよい。 In the inkjet head according to the aspect of the invention, the first substrate further includes a nozzle serving as an ejection port for ink from the pressure chamber, and includes a plurality of the pressure chambers. It may be provided corresponding to each pressure chamber.

この場合、各圧力室および各ノズルを１次元的または２次元的に配置したインクジェットヘッドにおいて、各圧力室ごとに、対応する圧電体によってインクの吐出を制御することができる。 In this case, in the ink jet head in which each pressure chamber and each nozzle are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, the ejection of ink can be controlled by the corresponding piezoelectric body for each pressure chamber.

本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記第２の基板は、前記圧電素子に給電するための配線を有していてもよい。 In the ink jet head of the present invention, the second substrate may have a wiring for supplying power to the piezoelectric element.

この場合、圧電素子に給電するための配線を第１の基板に設けなくても済むため、第１の基板にて、複数の圧力室を高密度で配置するとともに、各圧力室に対応して、圧電体およびノズルを高密度で配置することが可能となる。その結果、高精細な画像形成を行うインクジェットヘッドを実現することができる。 In this case, since it is not necessary to provide wiring for supplying power to the piezoelectric element on the first substrate, a plurality of pressure chambers are arranged at high density on the first substrate, and corresponding to each pressure chamber. In addition, the piezoelectric body and the nozzle can be arranged with high density. As a result, it is possible to realize an ink jet head that performs high-definition image formation.

本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記第２の基板は、（インクを貯留する）インク室から前記圧力室に供給されるインクの流路となるインク供給路を有していてもよい。 In the ink jet head of the present invention, the second substrate may have an ink supply path serving as a flow path of ink supplied from an ink chamber (which stores ink) to the pressure chamber.

この場合、インク供給路を第１の基板に設けなくても済むため、第１の基板にて、複数の圧力室を高密度で配置するとともに、各圧力室に対応して、圧電体およびノズルを高密度で配置することが可能となる。その結果、高精細な画像形成を行うインクジェットヘッドを実現することができる。 In this case, since it is not necessary to provide the ink supply path on the first substrate, a plurality of pressure chambers are arranged at high density on the first substrate, and a piezoelectric body and a nozzle are provided corresponding to each pressure chamber. Can be arranged at high density. As a result, it is possible to realize an ink jet head that performs high-definition image formation.

本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子は、前記圧電体に対して前記第２の基板とは反対側に位置する下部電極と、前記圧電体に対して前記第２の基板側に位置し、かつ、前記圧電体の形成領域よりも内側に形成される上部電極とを有しており、前記接着樹脂層は、前記圧電体のエッジと前記上部電極のエッジとを両方とも覆うように設けられていることが望ましい。 In the inkjet head of the present invention, the piezoelectric element is located on the second substrate side with respect to the piezoelectric body, a lower electrode located on the opposite side of the second substrate with respect to the piezoelectric body, And an upper electrode formed on the inner side of the formation region of the piezoelectric body, and the adhesive resin layer is provided so as to cover both the edge of the piezoelectric body and the edge of the upper electrode. It is desirable that

この構成では、圧電体における上部電極が存在しない領域において、周囲の湿気との反応による圧電体の劣化を確実に抑えることができ、圧電体の絶縁破壊による上部電極と下部電極との間でのリーク電流の発生を確実に抑えることができる。 In this configuration, in the region where the upper electrode of the piezoelectric body does not exist, deterioration of the piezoelectric body due to the reaction with the surrounding moisture can be surely suppressed, and between the upper electrode and the lower electrode due to dielectric breakdown of the piezoelectric body. Generation of leakage current can be reliably suppressed.

本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記開口部の内部の空間は、前記第１の基板と前記第２の基板との間で、周囲の前記接着樹脂層によって密閉されていることが望ましい。 In the ink jet head according to the aspect of the invention, it is preferable that the space inside the opening is sealed by the surrounding adhesive resin layer between the first substrate and the second substrate.

この場合、上記の密閉空間に、水分を含まない気体（例えば不活性ガス）を封入して閉じ込めることができる。これにより、接着樹脂層による圧電体のエッジの保護とも相まって、圧電体のエッジの水分による劣化を確実に抑えることができる。 In this case, a gas that does not contain moisture (for example, an inert gas) can be enclosed and confined in the sealed space. Thereby, coupled with the protection of the edge of the piezoelectric body by the adhesive resin layer, the deterioration of the edge of the piezoelectric body due to moisture can be reliably suppressed.

本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記空間内に、不活性ガスまたは乾燥空気が充填されていることが望ましい。 In the ink jet head of the present invention, it is desirable that the space is filled with an inert gas or dry air.

不活性ガスは、水分（水蒸気）を含んでいないため、圧電体が上記水分との反応によって劣化するということはない。また、乾燥空気は、空気中の水蒸気量（水蒸気圧）を著しく低下させたものであるため、圧電体が周囲の水分との反応によって劣化するのを抑えることができる。 Since the inert gas does not contain moisture (water vapor), the piezoelectric body does not deteriorate due to the reaction with the moisture. Further, since the dry air is a remarkably reduced amount of water vapor (water vapor pressure) in the air, it is possible to suppress deterioration of the piezoelectric body due to a reaction with surrounding moisture.

本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子は、前記圧電体に対して前記第２の基板とは反対側に位置する下部電極と、前記圧電体に対して前記第２の基板側に位置する上部電極とを有しており、前記第１の基板は、前記圧電素子の前記上部電極と電気的に接続されて前記第２の基板側に突出する第１のバンプをさらに有しており、前記第２の基板は、前記配線と電気的に接続されて前記第１の基板側に突出するとともに、前記第１のバンプと電気的に接続される第２のバンプをさらに有しており、前記第１のバンプおよび前記第２のバンプは、前記第１の基板と前記第２の基板との間で、前記接着樹脂層によって囲まれて密閉された空間内に位置していることが望ましい。 In the ink jet head of the present invention, the piezoelectric element includes a lower electrode positioned on the opposite side of the piezoelectric substrate from the second substrate, and an upper portion positioned on the second substrate side of the piezoelectric body. The first substrate further includes a first bump that is electrically connected to the upper electrode of the piezoelectric element and protrudes toward the second substrate; The second substrate is electrically connected to the wiring and protrudes toward the first substrate, and further includes a second bump electrically connected to the first bump, It is desirable that the first bump and the second bump are located in a sealed space surrounded by the adhesive resin layer between the first substrate and the second substrate.

この場合、第１のバンプおよび第２のバンプが密閉される空間に、水分を含まない気体（例えば不活性ガス）を封入して閉じ込めることができる。これにより、第１のバンプ、第２のバンプおよびこれらの接続部の水分との反応による劣化を抑えることができ、第２の基板から第１の基板への給電によって圧電体を連続動作させても、第１のバンプと第２のバンプとの接続部で接点不良が発生するのを抑えて、電気的接続の信頼性を向上させることができる。 In this case, a gas not containing moisture (for example, an inert gas) can be enclosed and confined in a space where the first bump and the second bump are sealed. As a result, the deterioration of the first bump, the second bump, and the connection portion due to the reaction with moisture can be suppressed, and the piezoelectric body is continuously operated by feeding power from the second substrate to the first substrate. However, it is possible to suppress the occurrence of contact failure at the connection portion between the first bump and the second bump, and to improve the reliability of electrical connection.

不活性ガスは、水分（水蒸気）を含んでいないため、第１のバンプ、第２のバンプおよびこれらの接続部が上記水分との反応によって劣化するということはない。また、乾燥空気は、空気中の水蒸気量（水蒸気圧）を著しく低下させたものであるため、上記の接続部が周囲の水分との反応によって劣化するのを抑えることができる。 Since the inert gas does not contain moisture (water vapor), the first bump, the second bump, and the connection portion thereof are not deteriorated by the reaction with the moisture. Further, since the dry air is a remarkably reduced amount of water vapor (water vapor pressure) in the air, it is possible to suppress the deterioration of the connection portion due to the reaction with the surrounding water.

本発明のインクジェット描画装置は、上述した本発明のインクジェットヘッドと、被記録材が載置されるステージとを備え、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクにより、前記ステージ上の前記被記録材に対して描画を行うことを特徴としている。 An ink jet drawing apparatus of the present invention includes the above-described ink jet head of the present invention and a stage on which a recording material is placed, and with respect to the recording material on the stage by ink ejected from the ink jet head. It is characterized by drawing.

この場合、被記録材に対して描画を行うインクジェット描画装置として、信頼性の高い（圧電体の膜剥がれや絶縁破壊が生じにくい）装置を実現することができる。 In this case, as an ink jet drawing apparatus that performs drawing on a recording material, an apparatus with high reliability (piezoelectric film peeling and dielectric breakdown hardly occur) can be realized.

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、インクを収容する圧力室と、振動によって前記圧力室内のインクを外部に吐出させるための振動板と、少なくとも前記圧力室の上方に位置する圧電体を含み、前記振動板を振動させる圧電素子とを備えた第１の基板と、前記第１の基板を保護するための第２の基板とを、接着樹脂層を介して接着する接着工程を有し、前記接着工程では、前記接着樹脂層が、前記圧電体の少なくともエッジを覆い、かつ、前記圧電素子の一部が前記圧力室の上方で前記第２の基板側に露出する開口部を有するように、前記接着樹脂層をパターニング形成した後、前記第１の基板と前記第２の基板とを前記接着樹脂層を介して接着することを特徴としている。 The inkjet head manufacturing method of the present invention includes a pressure chamber for storing ink, a vibration plate for ejecting ink in the pressure chamber to the outside by vibration, and a piezoelectric body positioned at least above the pressure chamber, A bonding step of bonding a first substrate including a piezoelectric element that vibrates the vibration plate and a second substrate for protecting the first substrate through an adhesive resin layer; In the bonding step, the adhesive resin layer covers at least an edge of the piezoelectric body, and a part of the piezoelectric element has an opening exposed to the second substrate above the pressure chamber. After the adhesive resin layer is formed by patterning, the first substrate and the second substrate are bonded via the adhesive resin layer.

この場合、上述した本発明のインクジェットヘッドの構成による効果と同様の効果を得ることができる。 In this case, it is possible to obtain the same effect as that of the above-described configuration of the inkjet head of the present invention.

本発明のインクジェットヘッドの製造方法において、前記接着工程では、前記第２の基板側に前記接着樹脂層をパターニング形成した後、前記第１の基板と前記第２の基板とを前記接着樹脂層を介して接着することが望ましい。 In the method for manufacturing an inkjet head of the present invention, in the bonding step, the adhesive resin layer is patterned on the second substrate side, and then the first substrate and the second substrate are bonded to the adhesive resin layer. It is desirable to bond via.

例えば、第１の基板側に接着樹脂層をパターニング形成する手法では、そのパターニング形成の際に、第１の基板の圧電素子を損傷させて圧電特性を低下させる可能性が高くなる。しかし、第２の基板側に接着樹脂層をパターニング形成して、第１の基板と第２の基板とを接着樹脂層を介して接着することにより、接着樹脂層の形成による圧電素子の損傷を回避することができ、これによる圧電特性の低下を回避することができる。 For example, in the technique of patterning and forming the adhesive resin layer on the first substrate side, there is a high possibility of damaging the piezoelectric element of the first substrate and reducing the piezoelectric characteristics during the patterning. However, the adhesive resin layer is formed by patterning on the second substrate side, and the first substrate and the second substrate are bonded via the adhesive resin layer, so that the piezoelectric element is damaged by the formation of the adhesive resin layer. This can be avoided, and the deterioration of the piezoelectric characteristics due to this can be avoided.

本発明によれば、第１の基板と第２の基板とを接着する接着樹脂層を圧電素子の保護に利用することにより、真空プロセスを用いずに（省プロセスで）圧電素子を保護する構成を実現することができ、高歩留り、低コストを実現できるとともに、信頼性の高い（連続駆動時に圧電体の膜剥がれや絶縁破壊が生じにくく）、圧電体の圧電特性に優れたインクジェットヘッドを実現することができる。 According to the present invention, the adhesive resin layer that bonds the first substrate and the second substrate is used for protecting the piezoelectric element, thereby protecting the piezoelectric element without using a vacuum process (in a process-saving manner). Realizes an ink jet head with high yield, low cost, high reliability (piezoelectric film peeling and dielectric breakdown less likely to occur during continuous driving), and excellent piezoelectric characteristics of the piezoelectric body can do.

本発明の実施の一形態に係るインクジェットヘッドの概略の構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. 上記インクジェットヘッドの主要部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the principal part of the said inkjet head. 上記インクジェットヘッドの接着樹脂層がない状態での圧電体および上部電極の平面図である。It is a top view of the piezoelectric body and upper electrode in the state without the adhesive resin layer of the said inkjet head. （ａ）および（ｂ）は、上記インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows the manufacturing process of the said inkjet head. 上記接着樹脂層のパターニング形状の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the patterning shape of the said adhesive resin layer. 上記接着樹脂層のパターニング形状の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the patterning shape of the said adhesive resin layer. 上記インクジェットヘッドを搭載したインクジェット描画装置の概略の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the inkjet drawing apparatus carrying the said inkjet head.

本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（インクジェットヘッドについて）
図１は、本実施形態のインクジェットヘッド１の概略の構成を示す断面図であり、図２は、インクジェットヘッド１の主要部を拡大して示す断面図である。インクジェットヘッド１は、ヘッド基板１０（第１の基板）と配線基板２０（第２の基板）とを接着樹脂層３０を介して接着し、これらを一体化して形成されている。配線基板２０の上面には、インクが貯留される共通インク室４１を構成する箱型形状のマニホールド４０が設けられている。 (Inkjet head)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an ink jet head 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an enlarged main part of the ink jet head 1. The inkjet head 1 is formed by bonding a head substrate 10 (first substrate) and a wiring substrate 20 (second substrate) through an adhesive resin layer 30 and integrating them. A box-shaped manifold 40 constituting a common ink chamber 41 in which ink is stored is provided on the upper surface of the wiring board 20.

（ヘッド基板について）
ヘッド基板１０は、下層側から、Ｓｉ（シリコン）基板によって形成されたノズルプレート１１と、ガラス基板によって形成された中間プレート１２と、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板の支持層のＳｉによって形成された圧力室プレート１３と、ＳＯＩ基板の活性層のＳｉおよびＳｉＯ_２によって形成された振動板１４と、圧電素子１５と有している。ノズルプレート１１の下面には、後述する圧力室１３ａ内のインクの吐出孔となるノズル１１ａが開口している。 (About the head substrate)
The head substrate 10 is formed from the lower layer side by a nozzle plate 11 formed of a Si (silicon) substrate, an intermediate plate 12 formed of a glass substrate, and Si of a support layer of an SOI (Silicon on Insulator) substrate. It has a pressure chamber plate 13, a diaphragm 14 formed of Si and SiO _{2 as} an active layer of the SOI substrate, and a piezoelectric element 15. On the lower surface of the nozzle plate 11, a nozzle 11a serving as an ink discharge hole in a pressure chamber 13a described later is opened.

圧力室プレート１３には、吐出のためのインクを収容する圧力室１３ａが複数形成されている。上記したノズル１１ａおよび圧電素子１５（特に後述する圧電体１５ａ）は、複数の圧力室１３ａのそれぞれに対応して設けられている。圧力室プレート１３の上壁は、振動板１４によって構成されており、下壁は中間プレート１２によって構成されている。中間プレート１２には、圧力室１３ａの内部とノズル１１ａとを連通する連通路１２ａが貫通形成されている。振動板１４は、圧力室１３ａを配線基板２０側から覆うように設けられ、振動によって圧力室１３ａ内のインクをノズル１１ａを介して外部に吐出させる。 The pressure chamber plate 13 is formed with a plurality of pressure chambers 13a for containing ink for ejection. The nozzle 11a and the piezoelectric element 15 (particularly, a piezoelectric body 15a described later) are provided corresponding to each of the plurality of pressure chambers 13a. The upper wall of the pressure chamber plate 13 is constituted by the vibration plate 14, and the lower wall is constituted by the intermediate plate 12. The intermediate plate 12 is formed with a communication passage 12a through which the inside of the pressure chamber 13a communicates with the nozzle 11a. The vibration plate 14 is provided so as to cover the pressure chamber 13a from the wiring board 20 side, and causes the ink in the pressure chamber 13a to be discharged to the outside through the nozzle 11a by vibration.

圧電素子１５は、振動板１４に対して配線基板２０側に設けられて振動板１４を振動させるアクチュエータである。この圧電素子１５は、アクチュエータ本体としての薄膜ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）からなる圧電体１５ａを上部電極１５ｂと下部電極１５ｃとで挟持して構成されている。つまり、圧電素子１５は、圧電体１５ａと、圧電体１５ａに対して配線基板２０とは反対側に位置する下部電極１５ｃと、圧電体１５ａに対して配線基板２０側に位置する上部電極１５ｂとをこの順で積層して構成されている。 The piezoelectric element 15 is an actuator that is provided on the wiring board 20 side with respect to the diaphragm 14 and vibrates the diaphragm 14. The piezoelectric element 15 is configured by sandwiching a piezoelectric body 15a made of a thin film PZT (Pb (Zr, Ti) O ₃ ) as an actuator body between an upper electrode 15b and a lower electrode 15c. In other words, the piezoelectric element 15 includes a piezoelectric body 15a, a lower electrode 15c located on the opposite side of the wiring board 20 with respect to the piezoelectric body 15a, and an upper electrode 15b located on the wiring board 20 side with respect to the piezoelectric body 15a. Are stacked in this order.

下部電極１５ｃは、振動板１４の表面に形成されており、この下部電極１５ｃ上に、圧力室１３ａと１対１に対応するように個別に圧電体１５ａとその上面の上部電極１５ｂとが積層されている。圧電体１５ａは、少なくとも圧力室１３ａの上方（配線基板２０側）に位置しており、本実施形態では、圧力室１３ａの上方から圧力室１３ａの側壁上方にわたって（圧力室１３ａとその側壁との境界をまたぐように）下部電極１５ｃ上に設けられている。上部電極１５ｂ上には、融点が１０６３℃の金スタッドバンプ１６（第１のバンプ）が、配線基板２０に向けて突出形成されている。金スタッドバンプ１６は、上部電極１５ｂと電気的に接続されている。 The lower electrode 15c is formed on the surface of the vibration plate 14, and the piezoelectric body 15a and the upper electrode 15b on the upper surface thereof are individually laminated on the lower electrode 15c so as to correspond to the pressure chamber 13a. Has been. The piezoelectric body 15a is located at least above the pressure chamber 13a (on the wiring board 20 side). In this embodiment, the piezoelectric body 15a extends from above the pressure chamber 13a to above the side wall of the pressure chamber 13a (the pressure chamber 13a and its side wall). It is provided on the lower electrode 15c (so as to straddle the boundary). A gold stud bump 16 (first bump) having a melting point of 1063 ° C. is formed on the upper electrode 15 b so as to protrude toward the wiring substrate 20. The gold stud bump 16 is electrically connected to the upper electrode 15b.

図３は、接着樹脂層３０がない状態での圧電体１５ａおよび上部電極１５ｂの配線基板２０側からの平面図である。このように、上部電極１５ｂは、圧電体１５ａ上で、圧電体１５ａの形成領域の内側に形成されている。この結果、圧電体１５ａは、上部電極１５ｂから周囲（エッジ）がはみ出る形状となっている。また、同図における領域Ｄは、圧電素子１５が主に駆動される領域を示しており、圧力室１３ａは、ノズル１１ａの形成領域を含んで領域Ｄよりも一回り大きい形状で形成されている。 FIG. 3 is a plan view from the wiring board 20 side of the piezoelectric body 15a and the upper electrode 15b without the adhesive resin layer 30. FIG. As described above, the upper electrode 15b is formed on the piezoelectric body 15a inside the formation area of the piezoelectric body 15a. As a result, the piezoelectric body 15a has a shape in which the periphery (edge) protrudes from the upper electrode 15b. In addition, a region D in the figure shows a region where the piezoelectric element 15 is mainly driven, and the pressure chamber 13a is formed in a shape that is slightly larger than the region D including the formation region of the nozzle 11a. .

（配線基板について）
配線基板２０は、Ｓｉ基板からなる基板本体２１の上面に、ＳｉＯ_２からなる配線保護層２２を介して形成される上部配線２３を有している。この上部配線２３は、配線基板２０の端部において、駆動ＩＣ２４が実装されたＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）２５とＡＣＦ（異方性導電フィルム）によって電気的に接続されている。上部配線２３は、ＳｉＯ_２からなる配線保護層２６で覆われている。 (About wiring board)
The wiring board 20 has an upper wiring 23 formed on the upper surface of a substrate body 21 made of a Si substrate via a wiring protective layer 22 made of SiO ₂ . The upper wiring 23 is electrically connected to an FPC (flexible printed circuit board) 25 on which a driving IC 24 is mounted at an end of the wiring board 20 by an ACF (anisotropic conductive film). The upper wiring 23 is covered with a wiring protective layer 26 made of SiO ₂ .

また、上部配線２３の一部は、基板本体２１に形成された貫通孔２１ａを介して基板本体２１の下面に臨んでおり、該基板本体２１の下面にＳｉＯ_２からなる配線保護層２２を介して形成された下部配線２７と導通している。下部配線２７上には、ＳｉＯ_２からなる配線保護層２８が形成されているが、圧電素子１５と面する位置に形成された開口部２８ａを介して、下部配線２７の一部が露出している。開口部２８ａの位置で露出した下部配線２７には、該下部配線２７と電気的に接続されるはんだバンプ２９（第２のバンプ）が、ヘッド基板１０に向けて突出形成されている。はんだバンプ２９と上記した金スタッドバンプ１６とは、ヘッド基板１０と配線基板２０との間で電気的に接続されている。 Part of the upper wiring 23, faces the bottom surface of the substrate body 21 via the through hole 21a formed in the substrate main body 21, through the wiring protective layer 22 made of SiO ₂ on the lower surface of the substrate main body 21 The lower wiring 27 formed in this manner is electrically connected. A wiring protective layer 28 made of SiO ₂ is formed on the lower wiring 27, but a part of the lower wiring 27 is exposed through an opening 28 a formed at a position facing the piezoelectric element 15. Yes. Solder bumps 29 (second bumps) that are electrically connected to the lower wiring 27 are formed to protrude toward the head substrate 10 in the lower wiring 27 exposed at the position of the opening 28a. The solder bump 29 and the gold stud bump 16 are electrically connected between the head substrate 10 and the wiring substrate 20.

はんだバンプ２９は、例えばＳｎ−Ｂｉ系共晶はんだ（融点１３９℃）で構成されており、下部配線２７の表面から圧電素子１５に向けて半球状に盛り上がり、その先端面（下端面）は球面状となっている。 The solder bump 29 is made of, for example, Sn—Bi eutectic solder (melting point: 139 ° C.), swells in a hemispherical shape from the surface of the lower wiring 27 toward the piezoelectric element 15, and its front end surface (lower end surface) is spherical. It has become a shape.

また、配線基板２０には、インク供給路２１ｂが形成されている。インク供給路２１ｂは、配線基板２０の上面に開口しており、その開口部２６ａから共通インク室４１内のインクを流入させて圧力室１３ａに供給することが可能となっている。 In addition, an ink supply path 21 b is formed in the wiring board 20. The ink supply path 21b is opened on the upper surface of the wiring board 20, and the ink in the common ink chamber 41 can be introduced into the pressure chamber 13a through the opening 26a.

（接着樹脂層について）
接着樹脂層３０は、ヘッド基板１０と配線基板２０とを接着するための接着層である。本実施形態の接着樹脂層３０は、接着前の状態では所定の弾性率（例えば０．１〜２．５ＧＰａ）を有し、接着時に所定の硬化温度（例えば２００℃）に加熱されることによって硬化して接着機能を発揮する熱硬化性接着樹脂層であり、例えば熱硬化性の感光性接着樹脂シートで構成されている。このような接着樹脂層３０としては、例えば東レ社製感光性ポリイミド接着シート、デュポン社製ＰｅｒＭＸシリーズ（商品名）等を用いることができる。 (About adhesive resin layer)
The adhesive resin layer 30 is an adhesive layer for bonding the head substrate 10 and the wiring substrate 20 together. The adhesive resin layer 30 of the present embodiment has a predetermined elastic modulus (for example, 0.1 to 2.5 GPa) in a state before bonding, and is heated to a predetermined curing temperature (for example, 200 ° C.) during bonding. It is a thermosetting adhesive resin layer that exhibits an adhesive function when cured, and is composed of, for example, a thermosetting photosensitive adhesive resin sheet. As such an adhesive resin layer 30, for example, a photosensitive polyimide adhesive sheet manufactured by Toray Industries, Inc., PerMX series (trade name) manufactured by DuPont, or the like can be used.

接着樹脂層３０は、ヘッド基板１０と配線基板２０との間に、接着樹脂層３０の厚み分の間隔を確保すべく、配線基板２０の配線保護層２８の表面（下面）に予め貼着され、その後、ヘッド基板１０と接着される。接着樹脂層３０は、配線基板２０への貼着後でヘッド基板１０との積層前に、露光、現像によって所望の形状にパターニングされる。なお、接着樹脂層３０のパターニング形状の詳細については後述する。接着樹脂層３０として、上述した感光性接着樹脂シートを用いることにより、接着樹脂層３０の不要部分を露光、現像処理によって容易に除去することができ、所望パターンの層形成が容易となる。 The adhesive resin layer 30 is attached in advance to the surface (lower surface) of the wiring protective layer 28 of the wiring substrate 20 in order to ensure a gap corresponding to the thickness of the adhesive resin layer 30 between the head substrate 10 and the wiring substrate 20. Thereafter, it is bonded to the head substrate 10. The adhesive resin layer 30 is patterned into a desired shape by exposure and development after being attached to the wiring substrate 20 and before being laminated with the head substrate 10. The details of the patterning shape of the adhesive resin layer 30 will be described later. By using the above-described photosensitive adhesive resin sheet as the adhesive resin layer 30, unnecessary portions of the adhesive resin layer 30 can be easily removed by exposure and development processes, and a desired pattern layer can be easily formed.

また、接着樹脂層３０には、予め上下に貫通する貫通孔３２が同じく露光、現像によって形成されている。貫通孔３２の一端（上端）は、上記した配線基板２０のインク供給路２１ｂと連通している。一方、貫通孔３２の他端（下端）は、ヘッド基板１０の振動板１４に形成された開口１４ａと、圧力室プレート１３に形成された貫通孔１３ｂと、中間プレート１２に形成された連通路１２ｂとを介して圧力室１３ａと連通している。 The adhesive resin layer 30 is previously formed with a through hole 32 penetrating vertically in the same manner by exposure and development. One end (upper end) of the through hole 32 communicates with the ink supply path 21b of the wiring board 20 described above. On the other hand, the other end (lower end) of the through hole 32 has an opening 14 a formed in the vibration plate 14 of the head substrate 10, a through hole 13 b formed in the pressure chamber plate 13, and a communication path formed in the intermediate plate 12. It communicates with the pressure chamber 13a through 12b.

なお、接着樹脂層３０としては、圧電体１５ａを湿気から保護する防湿性、およびヘッド基板１０と配線基板２０とを確実に接着する接着性が求められる。防湿性があり、接着性のある樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、などを用いることができる。また、高密度に配列された圧電素子１５をカバーすべく、接着樹脂層３０をパターニング形成する場合の方法としては、スクリーン印刷、凸版印刷、ディスペンサー塗布、ＩＪ（インクジェット）塗布、フォトリソ法、などを用いることができる。 The adhesive resin layer 30 is required to have moisture resistance for protecting the piezoelectric body 15a from moisture and adhesiveness for reliably bonding the head substrate 10 and the wiring substrate 20. As the moisture-proof and adhesive resin, acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, polyimide resin, novolac resin, and the like can be used. Further, as a method for patterning the adhesive resin layer 30 so as to cover the piezoelectric elements 15 arranged at high density, screen printing, letterpress printing, dispenser coating, IJ (inkjet) coating, photolithography method, etc. Can be used.

（動作について）
ヘッド基板１０側の金スタッドバンプ１６と、配線基板２０側のはんだバンプ２９とが電気的に接続されているので、配線基板２０の駆動ＩＣ２４からの駆動電圧（駆動信号）は、上部配線２３、下部配線２７、はんだバンプ２９および金スタッドバンプ１６を順に介して、圧電素子１５の上部電極１５ｂに供給される。このように、圧電素子１５の下部電極１５ｃに対して上部電極１５ｂに駆動電圧が供給されると、圧電体１５ａが圧電効果によって変形して振動板１４を振動させる。これにより、圧力室１３ａ内のインクに対して吐出のための圧力が付与される。そして、圧力室１３ａ内のインクが連通路１２ａを通ってノズル１１ａから微小液滴として吐出される。 (About operation)
Since the gold stud bump 16 on the head substrate 10 side and the solder bump 29 on the wiring substrate 20 side are electrically connected, the drive voltage (drive signal) from the drive IC 24 of the wiring substrate 20 is the upper wiring 23, It is supplied to the upper electrode 15b of the piezoelectric element 15 through the lower wiring 27, the solder bump 29, and the gold stud bump 16 in this order. As described above, when a drive voltage is supplied to the upper electrode 15b with respect to the lower electrode 15c of the piezoelectric element 15, the piezoelectric body 15a is deformed by the piezoelectric effect to vibrate the diaphragm 14. Thereby, a pressure for ejection is applied to the ink in the pressure chamber 13a. Then, the ink in the pressure chamber 13a is ejected as fine droplets from the nozzle 11a through the communication path 12a.

本実施形態では、ヘッド基板１０が、圧力室１３ａを複数備え、圧電体１５ａおよびノズル１１ａが各圧力室１３ａのそれぞれに対応して設けられている。これにより、各圧力室１３ａおよび各ノズル１１ａを１次元的または２次元的に配置したインクジェットヘッド１において、各圧力室１３ａごとに、対応する圧電体１５ａによってインクの吐出を制御することができる。 In the present embodiment, the head substrate 10 includes a plurality of pressure chambers 13a, and the piezoelectric body 15a and the nozzle 11a are provided corresponding to each of the pressure chambers 13a. Accordingly, in the inkjet head 1 in which the pressure chambers 13a and the nozzles 11a are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, the ejection of ink can be controlled by the corresponding piezoelectric body 15a for each pressure chamber 13a.

また、本実施形態では、配線基板２０が、圧電素子１５に給電するための配線（上部配線２３、下部配線２７）、およびインク供給路２１ｂを有しており、これらをヘッド基板１０に設けなくても済むため、ヘッド基板１０にて、複数の圧力室１３ａを高密度で配置するとともに、各圧力室１３ａに対応して、圧電体１５ａおよびノズル１１ａを高密度で配置することが可能となる。その結果、高精細な画像形成を行うインクジェットヘッド１を実現することができる。なお、給電のための配線およびインク供給路２１ｂのうちの少なくとも一方が、ヘッド基板１０と対向する基板側に設けられていれば、上記の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the wiring board 20 has wirings (upper wiring 23 and lower wiring 27) for supplying power to the piezoelectric element 15, and an ink supply path 21b. These are not provided on the head substrate 10. Therefore, the plurality of pressure chambers 13a can be arranged with high density on the head substrate 10, and the piezoelectric bodies 15a and the nozzles 11a can be arranged with high density corresponding to each pressure chamber 13a. . As a result, it is possible to realize the inkjet head 1 that performs high-definition image formation. If at least one of the power supply wiring and the ink supply path 21b is provided on the substrate side facing the head substrate 10, the above effect can be obtained.

（インクジェットヘッドの製造方法について）
次に、上記したインクジェットヘッド１の製造方法について説明する。図４（ａ）（ｂ）は、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造工程を示す断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、ヘッド基板１０と配線基板２０とを各々別々に作製した後、配線基板２０側に接着樹脂層３０を所定の形状でパターニング形成する。なお、接着樹脂層３０のパターニング形状については後述する。その後、図４（ｂ）に示すように、接着樹脂層３０の貼着面がヘッド基板１０側を向くようにして、ヘッド基板１０と配線基板２０とを対向配置し、接着樹脂層３０を所定の硬化温度に加熱して両基板を圧着する。これにより、ヘッド基板１０、配線基板２０および接着樹脂層３０が積層、一体化されたインクジェットヘッド１が完成する。 (Inkjet head manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the above-described inkjet head 1 will be described. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the inkjet head 1 of the present embodiment. First, as shown in FIG. 4A, after the head substrate 10 and the wiring substrate 20 are separately manufactured, the adhesive resin layer 30 is patterned and formed in a predetermined shape on the wiring substrate 20 side. The patterning shape of the adhesive resin layer 30 will be described later. Thereafter, as shown in FIG. 4B, the head substrate 10 and the wiring substrate 20 are arranged to face each other so that the bonding surface of the adhesive resin layer 30 faces the head substrate 10 side, and the adhesive resin layer 30 is set to a predetermined position. Both substrates are pressure-bonded by heating to the curing temperature. Thereby, the inkjet head 1 in which the head substrate 10, the wiring substrate 20, and the adhesive resin layer 30 are laminated and integrated is completed.

このように、ヘッド基板１０と配線基板２０との接着工程では、接着樹脂層３０を所定の形状にパターニング形成した後、ヘッド基板１０と配線基板２０とを接着樹脂層３０を介して接着する。このとき、ヘッド基板１０側に接着樹脂層３０をパターニング形成して配線基板２０と貼り合せると、そのパターニング形成の際に、ヘッド基板１０の圧電素子１５を損傷させる可能性が高くなり、これが圧電特性を低下させる要因となる。しかし、本実施形態のように、配線基板２０側に接着樹脂層３０をパターニング形成した後、ヘッド基板１０と配線基板２０とを接着樹脂層３０を介して接着することで、接着樹脂層３０の形成時に圧電素子１５を損傷させることがなくなり、圧電素子１５の損傷による圧電特性の低下を回避することができる。 As described above, in the bonding process between the head substrate 10 and the wiring substrate 20, the adhesive resin layer 30 is patterned and formed in a predetermined shape, and then the head substrate 10 and the wiring substrate 20 are bonded via the bonding resin layer 30. At this time, if the adhesive resin layer 30 is formed by patterning on the head substrate 10 side and bonded to the wiring substrate 20, there is a high possibility of damaging the piezoelectric element 15 of the head substrate 10 during the patterning formation. It becomes a factor which reduces a characteristic. However, as in the present embodiment, after the adhesive resin layer 30 is formed by patterning on the wiring substrate 20 side, the head substrate 10 and the wiring substrate 20 are bonded via the adhesive resin layer 30, so that the adhesive resin layer 30 The piezoelectric element 15 is not damaged at the time of formation, and the deterioration of the piezoelectric characteristics due to the damage of the piezoelectric element 15 can be avoided.

（接着樹脂層のパターニング形状について）
図５は、接着樹脂層３０がある状態での圧電体１５ａおよび上部電極１５ｂの配線基板２０側からの平面図であって、接着樹脂層３０のパターニング形状の一例を示す平面図である。なお、図５において、便宜上、接着樹脂層３０が覆っている部分をハッチングで示す。このように、本実施形態では、接着樹脂層３０は、圧電体１５ａの少なくともエッジを覆い、かつ、開口部３０ａおよび開口部３０ｂを有する形状となるように、パターニングされている。 (About patterning shape of adhesive resin layer)
FIG. 5 is a plan view from the side of the wiring board 20 of the piezoelectric body 15a and the upper electrode 15b in a state where the adhesive resin layer 30 is present, and is a plan view illustrating an example of a patterning shape of the adhesive resin layer 30. In FIG. 5, for convenience, a portion covered with the adhesive resin layer 30 is indicated by hatching. Thus, in the present embodiment, the adhesive resin layer 30 is patterned so as to cover at least the edge of the piezoelectric body 15a and to have a shape having the opening 30a and the opening 30b.

ここで、開口部３０ａは、圧電素子１５（例えば上部電極１５ｂ）の一部を圧力室１３ａの上方で配線基板２０側に露出させるための開口である。この開口部３０ａの開口領域は、図３で示した領域Ｄ（圧電素子１５の主たる駆動領域）に対応している。また、開口部３０ｂは、金スタッドバンプ１６およびはんだバンプ２９の収容空間を形成するための開口である。特に、本実施形態では、接着樹脂層３０は、圧電体１５ａのエッジと上部電極１５ｂのエッジとを両方とも覆うように設けられている。なお、接着樹脂層３０は、ノズル１１ａを覆うように設けられていてもよいし、ノズル１１ａの上方を外れるように設けられていてもよい。 Here, the opening 30a is an opening for exposing a part of the piezoelectric element 15 (for example, the upper electrode 15b) to the wiring substrate 20 side above the pressure chamber 13a. The opening area of the opening 30a corresponds to the area D (the main driving area of the piezoelectric element 15) shown in FIG. The opening 30 b is an opening for forming a space for accommodating the gold stud bump 16 and the solder bump 29. In particular, in the present embodiment, the adhesive resin layer 30 is provided so as to cover both the edge of the piezoelectric body 15a and the edge of the upper electrode 15b. The adhesive resin layer 30 may be provided so as to cover the nozzle 11a, or may be provided so as to be away from the upper side of the nozzle 11a.

ここで、圧電素子１５の一部が露出する開口部３０ａの内部の空間Ｓ１（図２参照）は、ヘッド基板１０と配線基板２０との間で、周囲の接着樹脂層３０によって密閉されている。そして、この密閉された空間Ｓ１内に、乾燥窒素が充填されている。また、開口部３０ｂの内部の空間Ｓ２（図２参照）についても、ヘッド基板１０と配線基板２０との間で、周囲の接着樹脂層３０によって密閉されており、この密閉された空間Ｓ２内に、乾燥窒素が充填されている。したがって、上記した金スタッドバンプ１６およびはんだバンプ２９は、接着樹脂層３０によって囲まれて密閉された空間Ｓ２内に位置していることになる。なお、上記したインクジェットヘッド１の製造において、接着樹脂層３０をパターニング形成した配線基板２０と、ヘッド基板１０との貼り付け工程を乾燥窒素雰囲気中で行うことにより、開口部３０ａ・３０ｂの内部の密閉された空間Ｓ１・Ｓ２に乾燥窒素をそれぞれ充填させることができる。 Here, the space S1 (see FIG. 2) inside the opening 30a from which a part of the piezoelectric element 15 is exposed is sealed between the head substrate 10 and the wiring substrate 20 by the surrounding adhesive resin layer 30. . The sealed space S1 is filled with dry nitrogen. In addition, the space S2 (see FIG. 2) inside the opening 30b is also sealed between the head substrate 10 and the wiring substrate 20 by the surrounding adhesive resin layer 30, and the sealed space S2 is included in the sealed space S2. Filled with dry nitrogen. Therefore, the gold stud bump 16 and the solder bump 29 described above are located in a sealed space S2 surrounded by the adhesive resin layer 30. In the manufacture of the ink jet head 1 described above, the bonding process between the wiring substrate 20 on which the adhesive resin layer 30 is formed by patterning and the head substrate 10 is performed in a dry nitrogen atmosphere, whereby the inside of the openings 30a and 30b. The sealed spaces S1 and S2 can be filled with dry nitrogen, respectively.

本実施形態のように、接着樹脂層３０が圧電体１５ａのエッジを覆っていることにより、圧電体１５ａのエッジが大気中の水分と反応して劣化するのを抑えることができる。これにより、圧力室１３ａ内のインクを振動板１４によって外部に吐出させるべく、圧電素子１５を連続駆動させた場合でも、圧電体１５ａの膜剥がれや絶縁破壊を抑えることができる。 Since the adhesive resin layer 30 covers the edge of the piezoelectric body 15a as in this embodiment, it is possible to prevent the edge of the piezoelectric body 15a from reacting with moisture in the atmosphere and deteriorating. As a result, even when the piezoelectric element 15 is continuously driven so that the ink in the pressure chamber 13a is ejected to the outside by the vibration plate 14, film peeling and dielectric breakdown of the piezoelectric body 15a can be suppressed.

また、接着樹脂層３０は、圧電素子１５の一部が圧力室１３ａの上方で配線基板２０側に露出する開口部３０ａを有しているので、圧電素子１５の開口部３０ａで露出している部分については、接着樹脂層３０によってその駆動が阻害されることはない。これにより、圧電素子の全面を保護層で覆う従来のように圧電特性が大幅に低下するのを抑えることができる。 Further, since the adhesive resin layer 30 has an opening 30a where a part of the piezoelectric element 15 is exposed to the wiring board 20 above the pressure chamber 13a, the adhesive resin layer 30 is exposed at the opening 30a of the piezoelectric element 15. The driving of the portion is not hindered by the adhesive resin layer 30. As a result, it is possible to suppress a significant decrease in piezoelectric characteristics as in the conventional case where the entire surface of the piezoelectric element is covered with the protective layer.

さらに、接着樹脂層３０の加熱、硬化により、ヘッド基板１０と配線基板２０との接着と同時に圧電素子１５を保護することが可能となるため、従来のような圧電素子を保護する薄膜を形成するための別途の真空プロセスは不要となる。したがって、圧電素子１５の形成後に、真空プロセスによって繊細な圧電素子１５にダメージが付与されるという事態はなくなり、製造工程も簡略化される。その結果、インクジェットヘッド１を製造するにあたり、高歩留り、低コストを実現することができる。 Further, since the piezoelectric element 15 can be protected simultaneously with the adhesion between the head substrate 10 and the wiring substrate 20 by heating and curing the adhesive resin layer 30, a conventional thin film for protecting the piezoelectric element is formed. A separate vacuum process is not required. Therefore, after the piezoelectric element 15 is formed, there is no situation that the delicate piezoelectric element 15 is damaged by the vacuum process, and the manufacturing process is simplified. As a result, in manufacturing the inkjet head 1, a high yield and low cost can be realized.

つまり、接着樹脂層３０を圧電素子１５の保護に利用することにより、真空プロセスを用いない省プロセスで、圧電素子１５を保護する構成を実現することができ、高歩留り、低コストを実現できるとともに、連続駆動時に圧電体１５ａの膜剥がれや絶縁破壊が生じにくく、信頼性の高い、圧電特性に優れたインクジェットヘッド１を実現することができる。 That is, by using the adhesive resin layer 30 for protecting the piezoelectric element 15, it is possible to realize a configuration for protecting the piezoelectric element 15 in a process that does not use a vacuum process, and to achieve a high yield and low cost. In addition, it is possible to realize a highly reliable ink jet head 1 with excellent piezoelectric characteristics, which is unlikely to cause film peeling or dielectric breakdown of the piezoelectric body 15a during continuous driving.

また、接着樹脂層３０は、圧電体１５ａのエッジと上部電極１５ｂのエッジとを両方とも覆うように設けられているので、圧電体１５ａにおける上部電極１５ｂが存在しない領域において、周囲の湿気との反応による圧電体１５ａの劣化を確実に抑えることができる。その結果、圧電体１５ａの絶縁破壊による上部電極１５ｂと下部電極１５ｃとの間でのリーク電流の発生を確実に抑えることができる。 Further, since the adhesive resin layer 30 is provided so as to cover both the edge of the piezoelectric body 15a and the edge of the upper electrode 15b, in the region where the upper electrode 15b does not exist in the piezoelectric body 15a, Deterioration of the piezoelectric body 15a due to reaction can be reliably suppressed. As a result, it is possible to reliably suppress the occurrence of leakage current between the upper electrode 15b and the lower electrode 15c due to the dielectric breakdown of the piezoelectric body 15a.

また、開口部３０ａの内部の空間Ｓ１は、周囲の接着樹脂層３０によって密閉されているので、本実施形態のように、乾燥窒素を空間Ｓ１内に充填して閉じ込めることができる。乾燥窒素は、水分を含まない不活性ガスであるため、この乾燥窒素が圧電体１５ａに水分を供給して圧電体１５ａを劣化させるということはない。したがって、接着樹脂層３０による圧電体１５ａのエッジの保護とも相まって、圧電体１５ａのエッジの水分による劣化を確実に抑えることができる。 Further, since the space S1 inside the opening 30a is sealed by the surrounding adhesive resin layer 30, it can be confined by filling the space S1 with dry nitrogen as in this embodiment. Since dry nitrogen is an inert gas that does not contain moisture, the dry nitrogen does not supply moisture to the piezoelectric body 15a to deteriorate the piezoelectric body 15a. Therefore, coupled with the protection of the edge of the piezoelectric body 15a by the adhesive resin layer 30, it is possible to reliably suppress the deterioration of the edge of the piezoelectric body 15a due to moisture.

また、金スタッドバンプ１６およびはんだバンプ２９は、周囲の接着樹脂層３０によって囲まれて密閉された空間Ｓ２内に位置しているので、本実施形態のように、乾燥窒素を空間Ｓ２内に充填して閉じ込めることができる。これにより、金スタッドバンプ１６、はんだバンプ２９およびこれらの接続部の水分との反応による劣化を抑えることができ、配線基板２０からヘッド基板１０への給電によって圧電体１５ａを連続動作させても、金スタッドバンプ１６とはんだバンプ２９との接続部で接点不良が発生するのを抑えて、電気的接続の信頼性を向上させることができる。 Further, since the gold stud bump 16 and the solder bump 29 are located in the sealed space S2 surrounded by the surrounding adhesive resin layer 30, the dry nitrogen is filled in the space S2 as in this embodiment. And can be trapped. As a result, it is possible to suppress the deterioration due to the reaction of the gold stud bumps 16, the solder bumps 29, and the connection portions thereof with moisture, and even if the piezoelectric body 15 a is continuously operated by feeding power from the wiring substrate 20 to the head substrate 10, It is possible to improve the reliability of electrical connection by suppressing the occurrence of contact failure at the connection portion between the gold stud bump 16 and the solder bump 29.

なお、本実施形態では、開口部３０ａ・３０ｂの空間Ｓ１・Ｓ２内に充填する不活性ガスとして、乾燥窒素を用いているが、例えば、アルゴン、ヘリウム、クリプトンなどの希ガスを不活性ガスとして用いてもよい。窒素や希ガスは、他の物質と反応を起こさない化学的に安定したガスであるため、圧電体１５ａ、および金スタッドバンプ１６とはんだバンプ２９との接続部分が充填ガスと何らかの化学反応を起こして劣化するということがない。 In this embodiment, dry nitrogen is used as the inert gas filled in the spaces S1 and S2 of the openings 30a and 30b. For example, a rare gas such as argon, helium, or krypton is used as the inert gas. It may be used. Since nitrogen and rare gas are chemically stable gases that do not react with other substances, the piezoelectric body 15a and the connecting portion between the gold stud bump 16 and the solder bump 29 cause some chemical reaction with the filling gas. It will never deteriorate.

また、空間Ｓ１・Ｓ２には、不活性ガスの代わりに、乾燥空気を充填してもよい。乾燥空気とは、空気中の水蒸気量（水蒸気圧）を著しく低下させて、湿度を１０％以下、望ましくは１％以下まで低下させたものである。このように、空間Ｓ１・Ｓ２に乾燥空気を充填することによっても、圧電体１５ａが周囲の水分との反応によって劣化するのを抑えることができ、また、金スタッドバンプ１６とはんだバンプ２９との接続部が周囲の水分との反応によって劣化するのを抑えることができる。 The spaces S1 and S2 may be filled with dry air instead of the inert gas. The dry air is one in which the amount of water vapor (water vapor pressure) in the air is significantly reduced, and the humidity is reduced to 10% or less, preferably 1% or less. In this way, filling the spaces S1 and S2 with dry air can also suppress the deterioration of the piezoelectric body 15a due to the reaction with the surrounding moisture, and the gold stud bump 16 and the solder bump 29 It can suppress that a connection part deteriorates by reaction with the surrounding water | moisture content.

なお、上記の乾燥空気は、例えば以下の手法（１）〜（３）によって得ることができる。
（１）湿潤空気を冷却して一旦結露させ、その後必要に応じて加熱することにより、乾燥空気を得る。
（２）湿潤空気を吸湿剤に接触させて水蒸気を吸収させることにより、乾燥空気を得る。
（３）湿潤空気を中空糸膜に通して水蒸気を分離することで、乾燥空気を得る。 In addition, said dry air can be obtained with the following methods (1)-(3), for example.
(1) Moist air is cooled to condense, and then heated as necessary to obtain dry air.
(2) Dry air is obtained by bringing wet air into contact with a hygroscopic agent to absorb water vapor.
(3) Dry air is obtained by passing wet air through the hollow fiber membrane to separate water vapor.

ところで、図６は、接着樹脂層３０のパターニング形状の他の例を示す平面図である。同図のように、接着樹脂層３０は、圧電体１５ａのエッジを覆い、かつ、開口部３０ａ・３０ｂが圧電体１５ａの形成領域の内側で開口部３０ｃを介して連通するように、パターニング形成されていてもよい。この場合でも、圧電素子１５（例えば上部電極１５ｂ）の一部が圧力室１３ａの上方で開口部３０ａを介して配線基板２０側に露出することに変わりはなく、圧電素子１５の露出部分の駆動が接着樹脂層３０によって阻害されることはない。したがって、この場合でも、圧電素子の全面を保護層で覆う従来と比べて、圧電特性が大幅に低下するのを抑えることができる。 FIG. 6 is a plan view showing another example of the patterning shape of the adhesive resin layer 30. As shown in the figure, the adhesive resin layer 30 is formed by patterning so as to cover the edge of the piezoelectric body 15a and the openings 30a and 30b communicate with each other through the opening 30c inside the region where the piezoelectric body 15a is formed. May be. Even in this case, a part of the piezoelectric element 15 (for example, the upper electrode 15b) is exposed to the wiring substrate 20 side through the opening 30a above the pressure chamber 13a, and the exposed portion of the piezoelectric element 15 is driven. Is not inhibited by the adhesive resin layer 30. Therefore, even in this case, it is possible to suppress a significant decrease in piezoelectric characteristics as compared with the conventional case where the entire surface of the piezoelectric element is covered with a protective layer.

（ヘッド基板と対向させる基板について）
本実施形態では、ヘッド基板１０と配線基板２０とを接着樹脂層３０で接着した構成について説明したが、ヘッド基板１０と接着される基板は、配線を有する基板でなくてもよい。つまり、ヘッド基板１０を保護するための基板であれば、例えば配線を有さず、圧力室１３ａへのインク供給路２１ｂを有する基板であってもよく（この場合はヘッド基板１０側に配線が形成される）、配線もインク供給路も有さない単なる保護基板であってもよい（この場合はヘッド基板１０側に配線およびインク供給路が形成される）。これらの基板を第２の基板として用い、第１の基板としてのヘッド基板１０と接着樹脂層３０を介して接着する構成であっても、接着樹脂層３０を用いる限り、接着樹脂層３０に対して上述した本実施形態のパターニング形状を適用することができ、これによって、ヘッド基板１０側の圧電体１５ａの水分による劣化を抑えるなどの効果を得ることができる。 (Substrate facing the head substrate)
In the present embodiment, the configuration in which the head substrate 10 and the wiring substrate 20 are bonded by the adhesive resin layer 30 has been described. However, the substrate bonded to the head substrate 10 may not be a substrate having wiring. That is, as long as it is a substrate for protecting the head substrate 10, for example, it may be a substrate that does not have wiring and has an ink supply path 21 b to the pressure chamber 13 a (in this case, wiring is on the head substrate 10 side). It may be a simple protective substrate having neither wiring nor ink supply path (in this case, wiring and ink supply path are formed on the head substrate 10 side). Even if these substrates are used as the second substrate and bonded to the head substrate 10 as the first substrate via the adhesive resin layer 30, the adhesive resin layer 30 is used as long as the adhesive resin layer 30 is used. Thus, the patterning shape of the present embodiment described above can be applied, and thereby, an effect of suppressing deterioration due to moisture of the piezoelectric body 15a on the head substrate 10 side can be obtained.

（ヘッド基板についての補足）
次に、本実施形態で用いたヘッド基板１０を構成する各材料の一例について説明する。なお、構成材料は、以下の材料に限定されるわけではない。 (Supplement about the head substrate)
Next, an example of each material constituting the head substrate 10 used in this embodiment will be described. The constituent materials are not limited to the following materials.

圧電素子１５は、圧電体１５ａ（スパッタ成膜した薄膜ＰＺＴ）を挟持する形で、Ｔｉ／Ａｕをこの順で積層した上部電極１５ｂと、酸化チタン（以下、酸化Ｔｉと記載）／Ｐｔをこの順で積層した下部電極１５ｃとがスパッタ成膜され、それぞれをフォトリソ法でパターニング加工することによって形成されている。各層の膜厚は、下から（圧力室１３ａ側から）、酸化Ｔｉ：２０ｎｍ、Ｐｔ：１００ｎｍ、ＰＺＴ：５μｍ、Ｔｉ：２０ｎｍ、Ａｕ：３００ｎｍである。 The piezoelectric element 15 sandwiches a piezoelectric body 15a (a thin film PZT formed by sputtering), an upper electrode 15b in which Ti / Au is laminated in this order, and titanium oxide (hereinafter referred to as Ti oxide) / Pt. The lower electrode 15c laminated in order is formed by sputtering, and each is formed by patterning using a photolithographic method. The thickness of each layer is as follows (from the pressure chamber 13a side): Ti oxide: 20 nm, Pt: 100 nm, PZT: 5 μm, Ti: 20 nm, Au: 300 nm.

酸化Ｔｉは、その下地のＳｉＯ_２と上層のＰｔとの密着性を向上させるための膜である。酸化Ｔｉの厚みは、５ｎｍ〜４０ｎｍ程度が好ましく、薄すぎると密着性が悪くなり、また、厚すぎると、その上層のＰｔの結晶性が悪くなってしまう。なお、ここでは、酸化Ｔｉを用いているが、酸化Ｔｉの代わりにＴｉを用いてもよい。 Ti oxide is a film for improving the adhesion between the underlying SiO ₂ and the upper Pt. The thickness of the Ti oxide is preferably about 5 nm to 40 nm. If it is too thin, the adhesion will be poor, and if it is too thick, the crystallinity of the upper Pt will be poor. Here, Ti oxide is used, but Ti may be used instead of Ti oxide.

Ｐｔは、圧電体１５ａに電圧を印加するための電極としての役割と、圧電体１５ａを構成するＰＺＴの結晶性を向上させるための配向制御膜としての役割とを有する。電極（Ｐｔ）を厚くすると、抵抗面では好ましいが、厚くしすぎると表面の平滑性が悪くなり、その上に形成されるＰＺＴの結晶状態が悪くなる。基板面に対してＰｔが＜１１１＞配向となる場合が好適であり、このとき、ＰＺＴは＜１００＞配向となりやすい。 Pt has a role as an electrode for applying a voltage to the piezoelectric body 15a and a role as an orientation control film for improving the crystallinity of PZT constituting the piezoelectric body 15a. If the electrode (Pt) is thick, it is preferable in terms of resistance, but if it is too thick, the smoothness of the surface deteriorates and the crystal state of PZT formed thereon deteriorates. It is preferable that Pt has a <111> orientation with respect to the substrate surface. At this time, PZT tends to have a <100> orientation.

ＰＺＴの厚みは、２μｍ〜１０μｍ程度が好ましく、薄すぎると十分な変位量が得られず、厚すぎると膜が破損しやすくなる。ＰＺＴが＜１００＞配向となる場合が好適であり、この場合は良好な圧電特性を示す。 The thickness of PZT is preferably about 2 μm to 10 μm. If it is too thin, a sufficient amount of displacement cannot be obtained, and if it is too thick, the film tends to be damaged. PZT is preferably in the <100> orientation. In this case, good piezoelectric characteristics are exhibited.

上部電極１５ｂは、Ｔｉ／Ａｕの層構成であり、ＴｉはＡｕとＰＺＴとの密着性を上げるための接着層としての役割がある。上部電極１５ｂの一部に形成されるＡｕバンプ（金スタッドバンプ１６）は、回路基板（配線基板２０）との導通をとる役割がある。 The upper electrode 15b has a Ti / Au layer structure, and Ti has a role as an adhesive layer for improving the adhesion between Au and PZT. The Au bump (gold stud bump 16) formed on a part of the upper electrode 15b has a role of conducting with the circuit board (wiring board 20).

本実施形態では、ＳＯＩ基板を用いて、圧電素子１５の成膜およびフォトリソ法による加工を行っているが、シリコンウェハを加工してボディープレートを作成してもよい。また、圧力室プレート１３と中間プレート１２、中間プレート１２とノズルプレート１１との接合は、シリコンとガラスとの接合になるため、陽極接合によって行われる。 In this embodiment, the SOI substrate is used to form the piezoelectric element 15 and perform the processing by the photolithography method. However, the body plate may be formed by processing a silicon wafer. Further, the pressure chamber plate 13 and the intermediate plate 12 and the intermediate plate 12 and the nozzle plate 11 are bonded to each other by anodic bonding because silicon and glass are bonded.

（インクジェット描画装置について）
次に、上述した構成のインクジェットヘッド１を搭載したインクジェット描画装置５０について説明する。 (Inkjet drawing device)
Next, an inkjet drawing apparatus 50 equipped with the inkjet head 1 having the above-described configuration will be described.

図７は、インクジェット描画装置５０の概略の構成を示す斜視図である。インクジェット描画装置５０は、インクジェット描画を行うためのインクジェットヘッド１と、基台５１とを備えている。基台５１上には、ステージ５２と、θ回転機構５３と、Ｙ移動機構５４と、Ｘ移動機構５５とがそれぞれ設けられている。なお、Ｘ方向とＹ方向とは、水平面上で互いに直交する方向とし、ＸＹ面内での回転方向をθ方向とする。また、Ｘ方向およびＹ方向と直交する方向をＺ方向とする。 FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration of the ink jet drawing apparatus 50. The ink jet drawing apparatus 50 includes an ink jet head 1 for performing ink jet drawing and a base 51. On the base 51, a stage 52, a θ rotation mechanism 53, a Y movement mechanism 54, and an X movement mechanism 55 are provided. The X direction and the Y direction are directions orthogonal to each other on the horizontal plane, and the rotation direction in the XY plane is the θ direction. A direction orthogonal to the X direction and the Y direction is taken as a Z direction.

ステージ５２は、Ｘ方向に延びるＸ移動機構５５上に、θ回転機構５３を介して設けられた平面視矩形状の定盤であり、その上面は被記録材Ｗを載置するための水平な載置面とされ、該載置面がインクジェットヘッド１のノズル面に対して所定の高さ位置となるように配設されている。θ回転機構５３は、インクジェットヘッド１のノズル面に対して平行を維持したまま、ステージ５２をθ方向に回転移動させる。Ｙ移動機構５４は、ステージ５２、θ回転機構５３およびＸ移動機構５５をともにＹ方向に直線移動させる。Ｘ移動機構５５は、ステージ５２およびθ回転機構５３をともにＸ方向に直線移動させる。 The stage 52 is a surface plate having a rectangular shape in plan view provided on an X movement mechanism 55 extending in the X direction via a θ rotation mechanism 53, and the upper surface thereof is a horizontal surface on which the recording material W is placed. The mounting surface is disposed such that the mounting surface is at a predetermined height with respect to the nozzle surface of the inkjet head 1. The θ rotation mechanism 53 rotates the stage 52 in the θ direction while maintaining parallel to the nozzle surface of the inkjet head 1. The Y moving mechanism 54 linearly moves the stage 52, the θ rotating mechanism 53, and the X moving mechanism 55 together in the Y direction. The X movement mechanism 55 linearly moves both the stage 52 and the θ rotation mechanism 53 in the X direction.

インクジェットヘッド１は、基台５１上の端部近傍において、Ｘ方向に架設されたガントリ５６に、スライダ５７、Ｚ移動機構５８およびθ回転機構５９を介して、そのノズル面が下面となるように取り付けられ、その下方に配置されるステージ５２上の被記録材Ｗの表面と対向するように配置されている。 The ink jet head 1 is arranged so that its nozzle surface is on the bottom surface of the gantry 56 installed in the X direction near the end on the base 51 via the slider 57, the Z moving mechanism 58 and the θ rotating mechanism 59. Attached and disposed so as to face the surface of the recording material W on the stage 52 disposed below.

上記の構成において、インクジェットヘッド１は、スライダ５７がガントリ５６に沿ってスライド移動することにより、Ｘ方向に往復移動し、また、Ｚ移動機構５８によって、θ回転機構５９とともにＺ方向に昇降移動し、さらに、θ回転機構５９によって、Ｚ方向を軸としてθ方向に回転移動する。 In the above configuration, the inkjet head 1 reciprocates in the X direction when the slider 57 slides along the gantry 56, and moves up and down in the Z direction together with the θ rotation mechanism 59 by the Z moving mechanism 58. Further, the θ rotation mechanism 59 rotates in the θ direction about the Z direction.

一方、被記録材Ｗが載置されたステージ５２は、Ｘ移動機構５５により、θ回転機構５３とともにＸ方向に直線移動する。また、Ｘ移動機構５５は、Ｙ移動機構５４によって、θ回転機構５３とともにＹ方向に直線移動する。さらに、ステージ５２は、θ回転機構５３によって、Ｚ方向を軸としてθ方向に回転移動する。これにより、ステージ５２上の被記録材Ｗは、Ｘ方向およびＹ方向に移動するとともにθ方向に回転移動する。 On the other hand, the stage 52 on which the recording material W is placed is linearly moved in the X direction together with the θ rotation mechanism 53 by the X movement mechanism 55. Further, the X moving mechanism 55 linearly moves in the Y direction together with the θ rotating mechanism 53 by the Y moving mechanism 54. Furthermore, the stage 52 is rotationally moved in the θ direction about the Z direction by the θ rotation mechanism 53. As a result, the recording material W on the stage 52 moves in the X and Y directions and rotates in the θ direction.

このように、インクジェットヘッド１とステージ５２とを相対的に移動させ、そのときの各位置情報に応じて、所定の吐出パターンデータに基づいてインクジェットヘッド１からの液滴（インク）の吐出を制御し、ステージ５２上の被記録材Ｗの表面に着弾させることにより、被記録材Ｗに対して所望の描画を行うことができる。 In this way, the inkjet head 1 and the stage 52 are relatively moved, and ejection of droplets (ink) from the inkjet head 1 is controlled based on predetermined ejection pattern data according to each position information at that time. Then, desired drawing can be performed on the recording material W by landing on the surface of the recording material W on the stage 52.

このように上述したインクジェットヘッド１を用いることにより、圧電体の膜剥がれや絶縁破壊が生じにくく、信頼性の高いインクジェット描画装置５０を実現することができる。 By using the inkjet head 1 as described above, it is possible to realize a highly reliable inkjet drawing apparatus 50 in which piezoelectric film peeling and dielectric breakdown are unlikely to occur.

本発明のインクジェットヘッドは、インクジェット描画装置に利用可能である。 The ink jet head of the present invention can be used in an ink jet drawing apparatus.

１インクジェットヘッド
１０ヘッド基板（第１の基板）
１１ａノズル
１３ａ圧力室
１４振動板
１５圧電素子
１５ａ圧電体
１５ｂ上部電極
１５ｃ下部電極
１６金スタッドバンプ（第１のバンプ）
２０配線基板（第２の基板）
２１ｂインク供給路
２３上部配線（配線）
２７下部配線（配線）
２９はんだバンプ（第２のバンプ）
３０接着樹脂層
３０ａ開口部
３０ｂ開口部
４１共通インク室（インク室）
５０インクジェット描画装置
５２ステージ
Ｓ１空間
Ｓ２空間
Ｗ被記録材 1 Inkjet head 10 Head substrate (first substrate)
11a Nozzle 13a Pressure chamber 14 Diaphragm 15 Piezoelectric element 15a Piezoelectric body 15b Upper electrode 15c Lower electrode 16 Gold stud bump (first bump)
20 Wiring board (second board)
21b Ink supply path 23 Upper wiring (wiring)
27 Lower wiring (wiring)
29 Solder bump (second bump)
30 Adhesive resin layer 30a Opening 30b Opening 41 Common ink chamber (ink chamber)
50 Inkjet drawing device 52 Stage S1 space S2 space W Recording material

Claims

A first substrate and a second substrate for protecting the first substrate are bonded via an adhesive resin layer;
The first substrate is
A pressure chamber containing ink;
A vibration plate provided so as to cover the pressure chamber from the second substrate side, and for ejecting ink in the pressure chamber to the outside by vibration;
An inkjet head provided on the second substrate side with respect to the diaphragm, and comprising a piezoelectric element that vibrates the diaphragm;
The piezoelectric element has a piezoelectric body positioned at least above the pressure chamber,
The adhesive resin layer covers at least an edge of the piezoelectric body, and is formed to have an opening that exposes a part of the piezoelectric element to the second substrate side above the pressure chamber. An inkjet head characterized by the above.

The first substrate further includes a nozzle serving as an ejection port for ink from the pressure chamber, and includes a plurality of the pressure chambers.
The inkjet head according to claim 1, wherein the piezoelectric body and the nozzle are provided corresponding to each pressure chamber.

The inkjet head according to claim 2, wherein the second substrate has wiring for supplying power to the piezoelectric element.

The inkjet head according to claim 2, wherein the second substrate has an ink supply path serving as a flow path for ink supplied from an ink chamber to the pressure chamber.

The piezoelectric element is located on a side opposite to the second substrate with respect to the piezoelectric body, and is located on the second substrate side with respect to the piezoelectric body, and the piezoelectric body is formed. An upper electrode formed inside the region,
The inkjet head according to any one of claims 1 to 4, wherein the adhesive resin layer is provided so as to cover both an edge of the piezoelectric body and an edge of the upper electrode.

6. The space inside the opening is sealed between the first substrate and the second substrate by the surrounding adhesive resin layer. 6. The inkjet head as described.

The inkjet head according to claim 6, wherein the space is filled with an inert gas or dry air.

The piezoelectric element has a lower electrode located on the opposite side of the piezoelectric body from the second substrate, and an upper electrode located on the second substrate side of the piezoelectric body. ,
The first substrate further includes a first bump that is electrically connected to the upper electrode of the piezoelectric element and protrudes toward the second substrate;
The second substrate further includes a second bump electrically connected to the wiring and protruding toward the first substrate, and electrically connected to the first bump.
The first bump and the second bump are located in a sealed space surrounded by the adhesive resin layer between the first substrate and the second substrate. The inkjet head according to claim 3.

The inkjet head according to claim 8, wherein the space is filled with an inert gas or dry air.

An ink jet head according to any one of claims 1 to 9;
A stage on which a recording material is placed,
An ink jet drawing apparatus that performs drawing on the recording material on the stage with ink ejected from the ink jet head.

A pressure chamber containing ink, a vibration plate for ejecting ink in the pressure chamber to the outside by vibration, and a piezoelectric element including at least a piezoelectric body located above the pressure chamber and vibrating the vibration plate A first substrate comprising:
An adhesion step of adhering a second substrate for protecting the first substrate via an adhesive resin layer;
In the bonding step, the adhesive resin layer covers at least an edge of the piezoelectric body, and a part of the piezoelectric element has an opening exposed to the second substrate side above the pressure chamber. A method of manufacturing an ink-jet head, comprising: patterning and forming the adhesive resin layer; and bonding the first substrate and the second substrate through the adhesive resin layer.

The bonding step is characterized in that, after the adhesive resin layer is patterned and formed on the second substrate side, the first substrate and the second substrate are bonded via the adhesive resin layer. Item 12. A method for manufacturing an inkjet head according to Item 11.