JP2016055504A - マイクロデバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属膜の成膜及びパターニングを容易に行って、２つの部材を容易に且つ確実に接合することができるマイクロデバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及びマイクロデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】凹部１２が設けられた第１部材１０と、前記第１部材１０の前記凹部１２が開口する面側に接合された第２部材１５と、を具備するマイクロデバイスであって、前記第１部材１０の前記第２部材１５との接合領域にめっきによって形成された第１金属膜２１０と、前記第２部材１５の前記第１部材１０との接合領域にめっきによって形成された第２金属膜２２０と、前記第１金属膜２１０と前記第２金属膜２２０とに挟まれた半田層２５０と、を具備し、溶解した前記半田層２５０の前記第１金属膜２１０及び前記第２金属膜２２０に対する接触角は、溶解した前記半田層２５０の前記第１金属膜２１０及び前記第２金属膜２２０の下地２０１、２０２に対する接触角よりも小さい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、２つの部材を接合したマイクロデバイス、液体を噴射する液体噴射ヘッド、液体噴射装置及びマイクロデバイスの製造方法に関する。

液体噴射ヘッドなどのマイクロデバイスの代表的な例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、圧力発生室が形成された流路形成基板と、ノズル開口が形成されたノズルプレートとが、直接又は連通板などを介して接着剤によって接合されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、２つの部材の接合面に金属膜を設け、金属膜同士を半田で接合するようにしたマイクロパッケージ構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−１５６８４５号公報 特開２００３−１７５５００号公報

しかしながら、インクジェット式記録ヘッドの部材同士を接合する部分において、接着剤によって接合すると、２つの部材を押圧した際に接着剤が流路内にはみ出ることや、流路内の壁面をせり上がるなどの接着剤の流出が発生するという問題がある。そして、流路内に接着剤がはみ出すと、流路を通過するインクに含まれる気泡が接着剤に捕捉されて、気泡が徐々に成長し、予期せぬタイミングで下流に流れ出してインク滴の吐出不良が発生するという問題がある。なお、接着剤は、流路内に突出するだけではなく、流路内に表面が露出されているだけでも、接着剤の表面に気泡が捕捉される虞がある。また、接着剤が流路内をせり上がり、振動板等の圧力発生手段に付着すると、接着剤によって圧力発生手段の変形が阻害されて、圧力発生手段の変位特性が低下してしまうという問題がある。

また、特許文献２の構成では、接合面として平坦面を有する部材の場合、スパッタリング法やＣＶＤ法などの気相法によって金属膜を成膜することができるものの、接合面に流路等の凹部が設けられている部材の場合、気相法によって金属膜を成膜及びパターニングするのが困難であるという問題がある。

なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、他のマイクロデバイスにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、金属膜の成膜及びパターニングを容易に行って、２つの部材を容易に且つ確実に接合することができるマイクロデバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及びマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、凹部が設けられた第１部材と、前記第１部材の前記凹部が開口する面側に接合された第２部材と、を具備するマイクロデバイスであって、前記第１部材の前記第２部材との接合領域にめっきによって形成された第１金属膜と、前記第２部材の前記第１部材との接合領域にめっきによって形成された第２金属膜と、前記第１金属膜と前記第２金属膜とに挟まれた半田層と、を具備し、溶解した前記半田層の前記第１金属膜及び前記第２金属膜に対する接触角は、溶解した前記半田層の前記第１金属膜及び前記第２金属膜の下地に対する接触角よりも小さいことを特徴とするマイクロデバイスにある。
かかる態様では、溶解した半田層は下地への濡れ性が低いことから、溶解した半田層が第１金属膜及び第２金属膜の外側の下地に流出するのを抑制することができる。また、第１金属膜及び第２金属膜を溶解した半田層で接合することができるため、両者を高い圧力で押圧する必要がないことから半田層が下地側に流出するのを抑制することができる。さらに、第１金属膜をめっきによって形成することで、第１部材に気相法で金属膜を形成するのに比べて容易に且つ高精度に形成することができる。また、半田層が溶解することによる表面張力で第１部材と第２部材とのアライメントを自動で行わせることができ、高精度なアライメントを行うことができる。

ここで、前記第１金属膜は、前記第１凹部の開口の周縁に亘って連続して設けられていることが好ましい。これにより、第１金属膜にエッジを効率的に形成することができると共に第１凹部の周縁を確実に接合することができる。

また、前記第１金属膜及び前記第２金属膜は、前記半田層よりも融点が高い金属で形成されていることが好ましい。これにより、第１金属膜及び第２金属膜を溶解することなく、半田層のみを溶解して第１金属膜と第２金属膜とを半田層によって接合することができる。

また、前記半田層は、鉛を含まない合金で形成されていることが好ましい。これによれば、環境や人体への悪影響を抑制することができる。

また、前記半田層は、錫、銀、及び、銅を主成分とする合金であることが好ましい。これによれば、半田層として、一般的な半田を用いることで、コストを低減することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の第１部材と第２部材と、を具備し、前記第１部材の前記凹部が液体を噴射するノズル開口に連通する流路であることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、半田層の流れ出しによる液体の噴射不良等を抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体の噴射不良を抑制した液体噴射装置を実現できる。

また、本発明の他の態様は、凹部が設けられた第１部材と、前記第１部材の前記凹部が開口する面側に接合された第２部材と、を具備するマイクロデバイスの製造方法であって、前記第１部材の前記第２部材との接合領域に第１金属膜をめっきによって形成する工程と、前記第２部材の前記第１部材との接合領域に第２金属膜をめっきによって形成する工程と、前記第１金属膜と前記第２金属膜とを半田層によって接合する工程と、を具備し、前記第１金属膜及び前記第２金属膜は、溶解した前記半田層の前記第１金属膜及び第２金属膜に対する接触角が、溶解した前記半田層の前記第１金属膜及び前記第２金属膜の下地に対する接触角よりも小さい材料で形成することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法にある。
かかる態様では、溶解した半田層は下地への濡れ性が低いことから、溶解した半田層が第１金属膜及び第２金属膜の外側の下地に流出するのを抑制することができる。また、第１金属膜及び第２金属膜を溶解した半田層で接合することができるため、両者を高い圧力で押圧する必要がないことから半田層が下地側に流出するのを抑制することができる。さらに、第１金属膜をめっきによって形成することで、第１部材に気相法で金属膜を形成するのに比べて容易に且つ高精度に形成することができる。また、半田層が溶解することによる表面張力で第１部材と第２部材とのアライメントを自動で行わせることができ、高精度なアライメントを行うことができる。

ここで、前記凹部が、前記第１金属膜をマスクとして前記第１部材をエッチングすることにより形成されることが好ましい。これによれば、第１部材をエッチングする際のマスクを形成する工程が不要となって、製造工程を短縮することができると共に、コストを低減することができる。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。 本発明の実施形態１に係る流路形成基板の平面図である。 本発明の実施形態１に係る連通板の平面図である。 本発明の実施形態１に係る連通板の平面図である。 本発明の実施形態１に係るノズルプレートの平面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ′線断面図であり、図４は図３の要部を拡大した断面図である。
さらに、図５は流路形成基板の平面図であり、図６及び図７は連通板の平面図であり、図８はノズルプレートの平面図である。

図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩＩは、ヘッド本体１１、ヘッド本体１１の一方面側に固定されたケース部材４０、ヘッド本体１１の他方面側に固定されたカバーヘッド１３０等の複数の部材を備える。本実施形態では、ヘッド本体１１は、流路形成基板１０と、連通板１５と、ノズルプレート２０と、保護基板３０と、コンプライアンス基板４５と、を具備する。

ヘッド本体１１を構成する流路形成基板１０は、ステンレス鋼やＮｉなどの金属、ＺｒＯ_２あるいはＡｌ_２Ｏ_３を代表とするセラミック材料、ガラスセラミック材料、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ_３のような酸化物などを用いることができる。本実施形態では、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１０には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された本実施形態の凹部である圧力発生室１２がインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室１２が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。さらに、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの両方に直交する方向を第３の方向Ｚと称する。なお、第１の方向Ｘ、第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚは、互いのそれぞれ直交する方向としたが、特にこれに限定されず、直交以外の角度で交差する方向であってもよい。

また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側に、当該圧力発生室１２よりも開口面積が狭く、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を付与する供給路等が設けられていてもよい。

また、流路形成基板１０の一方面側には、連通板１５と、ノズルプレート２０とが順次積層されている。すなわち、流路形成基板１０の一方面に設けられた連通板１５と、連通板１５の流路形成基板１０とは反対面側に設けられたノズル開口２１を有するノズルプレート２０と、を具備する。

連通板１５には、圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このように連通板１５を設けることによってノズルプレート２０のノズル開口２１と圧力発生室１２とを離せるため、圧力発生室１２の中にあるインクは、ノズル開口２１付近のインクで生じるインク中の水分の蒸発による増粘の影響を受け難くなる。また、ノズルプレート２０は圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６の開口を覆うだけで良いので、ノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることができ、コストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート２０のノズル開口２１が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面２０ａと称する。

また、連通板１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８とが設けられている。

第１マニホールド部１７は、連通板１５を厚さ方向（連通板１５と流路形成基板１０との積層方向）に貫通して設けられている。

また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を厚さ方向に貫通することなく、連通板１５のノズルプレート２０側に開口して設けられている。

さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１９が、各圧力発生室１２毎に独立して設けられている。この供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。

このような連通板１５としては、ステンレスやＮｉなどの金属、またはジルコニウムなどのセラミックなどを用いることができる。なお、連通板１５は、流路形成基板１０と線膨張係数が同等の材料が好ましい。すなわち、連通板１５として流路形成基板１０と線膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合、加熱や冷却されることで、流路形成基板１０と連通板１５との線膨張係数の違いにより反りが生じてしまう。本実施形態では、連通板１５として流路形成基板１０と同じ材料、すなわち、シリコン単結晶基板を用いることで、熱による反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。なお、本実施形態では、流路形成基板１０が第１部材に相当し、連通板１５が第２部材に相当する。

ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２とノズル連通路１６を介して連通するノズル開口２１が形成されている。すなわち、ノズル開口２１は、同じ種類の液体（インク）を噴射するものが第１の方向Ｘに並設され、この第１の方向Ｘに並設されたノズル開口２１の列が第２の方向Ｙに２列形成されている。

このようなノズルプレート２０としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。なお、ノズルプレート２０としてシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート２０と連通板１５との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。本実施形態では、ノズルプレート２０として、連通板１５と同じシリコン単結晶基板を用いた。

このような流路形成基板１０と連通板１５との接合は、流路形成基板１０の連通板１５との接合面に設けられた第１金属膜２１０と、連通板１５の流路形成基板１０との接合面に設けられた第２金属膜２２０と、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０の間に挟まれた第１半田層２５０と、で行われている。

ここで、図４に示すように、流路形成基板１０の圧力発生室１２の内面には、第１保護膜２０１が設けられている。第１保護膜２０１は、耐インク性（耐液体性）、すなわち、圧力発生室１２に供給されるインク（液体）に対して優れた耐エッチング性を有し、特に、アルカリ性のインクに対して優れた耐エッチング性を有することが好ましい。このような第１保護膜２０１は、窒化膜、酸化膜、金属膜等が挙げられる。第１保護膜２０１の具体的な材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等が挙げられる。ただし、酸性のインク（液体）を用いる場合には、もちろん耐酸性の第１保護膜２０１を用いることになる。

また、第１保護膜２０１は、例えば、流路形成基板１０を熱酸化することにより形成してもよく、ＣＶＤ法（化学蒸着法）等により形成してもよい。本実施形態では、流路形成基板１０に五酸化タンタルからなる第１保護膜２０１を原子層堆積法（ＡＬＤ）によって形成した。

このような第１保護膜２０１は、圧力発生室１２の内面から連通板１５と接合される接合面、すなわち、第３の方向Ｚの連通板１５側の面に亘って連続して設けられている。なお、第１保護膜２０１は、溶解した第１半田層２５０の第１保護膜２０１に対する接触角が、溶解した第１半田層２５０の詳しくは後述する第１金属膜２１０の表面に対する接触角よりも大きい材料を用いるのが好ましい。これにより、第１金属膜２１０上で溶解した第１半田層２５０が、第１保護膜２０１上に流出するのを抑制することができる。したがって、第１保護膜２０１としては、溶解した第１半田層２５０に対して接触角が比較的大きな材料、例えば、窒化膜又は酸化物を用いるのが好適である。なお、第１保護膜２０１は、連通板１５との接合領域に設けられることで、流路形成基板１０と第１金属膜２１０との密着性を向上する密着膜としての機能を有する材料を用いるのが好ましい。もちろん、第１金属膜２１０の最下層に選択的に密着層を設けるようにしてもよく、第１保護膜２０１は、連通板１５との接合領域に設けないようにしてもよい。

第１金属膜２１０は、流路形成基板１０の連通板１５との接合面の第１保護膜２０１上に、めっきによって形成されたものである。第１金属膜２１０を形成するめっきは、電解めっき及び無電界めっきの何れか一方又は両方であってもよい。すなわち、第１金属膜２１０は、単層であっても複数層が積層されているものであってもよく、積層された複数層の少なくとも１層がめっきによって形成されていればよい。また、第１金属膜２１０は、第１半田層２５０よりも融点が高い金属材料を用いることができる。また、第１金属膜２１０は、溶解した第１半田層２５０の第１金属膜２１０の少なくとも連通板１５側の表面に対する接触角が、当該第１金属膜２１０の下地、本実施形態では、第１保護膜２０１への溶解した第１半田層２５０の接触角よりも小さい材料で形成されている。つまり、溶解した第１半田層２５０の第１金属膜２１０に対する接触角が小さい第１金属膜２１０の材料とは、溶解した第１半田層２５０の第１金属膜２１０に対する濡れ性が高いことを言う。本実施形態では、詳しくは後述するが、第１保護膜２０１側から触媒となるパラジウムを含む第１層２１１、第１層２１１上に無電界めっきにより形成したニッケルからなる第２層２１２、第２層２１２上に電解めっきにより形成した金からなる第３層２１３を順次積層することで、第１金属膜２１０を形成した。

このような第１金属膜２１０は、本実施形態では、図５に示すように、流路形成基板１０の圧力発生室１２の開口の周縁に亘って連続して設けられている。なお、第１金属膜２１０は圧力発生室１２が開口する領域に矩形状に開口して設けられている。これにより、詳しくは後述するが、第１金属膜２１０の第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに沿ったエッジの長さを十分に確保して、第１半田層２５０が溶解した際の表面張力による第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙにおける流路形成基板１０と連通板１５とを相対移動させる力を向上して、確実にセルフアライメントを行うことができる。

一方、図４に示すように、連通板１５の流路、すなわち、ノズル連通路１６、第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８等の内面には、第２保護膜２０２が設けられている。第２保護膜２０２は、第１保護膜２０１と同様の材料を用いることができる。もちろん、第１保護膜２０１と第２保護膜２０２とは異なる材料を用いてもよい。

このような第２保護膜２０２は、連通板１５の流路の内面から第３の方向Ｚの両面に亘って連続して設けられている。すなわち、第２保護膜２０２は、連通板１５の略全ての表面に亘って連続して設けられている。なお、第２保護膜２０２は、第１保護膜２０１と同様に、溶解した第１半田層２５０の第２保護膜２０２に対する接触角が、溶解した第１半田層２５０の詳しくは後述する第２金属膜２２０の表面に対する接触角よりも大きい材料を用いるのが好ましい。これにより、第２金属膜２２０上で溶解した第１半田層２５０が、第２保護膜２０２上に流出するのを抑制することができる。したがって、第２保護膜２０２としては、溶解した第１半田層２５０の第２保護膜２０２に対する接触角が比較的大きな材料、例えば、窒化膜又は酸化物を用いるのが好適である。なお、第２保護膜２０２は、流路形成基板１０との接合領域に設けられることで、連通板１５と第２金属膜との密着性を向上する密着膜としての機能を有するものが好ましい。もちろん、第２金属膜２２０の最下層に選択的に密着層を設けるようにしてもよく、第２保護膜２０２は、流路形成基板１０との接合領域に延設しないようにしてもよい。

第２金属膜２２０は、連通板１５の流路形成基板１０の接合領域の第２保護膜２０２上に、めっきによって形成されたものである。第２金属膜２２０は、第１金属膜２１０と同様に、電解めっき及び無電界めっきの何れか一方又は両方で形成されたものであってもよい。すなわち、第２金属膜２２０は、単層であっても複数層が積層されたものであってもよく、積層された複数層の少なくとも１層がめっきによって形成されていればよい。また、第２金属膜２２０は、第１半田層２５０よりも融点が高い金属材料を用いることができる。また、第２金属膜２２０は、溶解した第１半田層２５０の第２金属膜２２０の少なくとも連通板１５側の表面に対する接触角が、当該第２金属膜２２０の下地、本実施形態では、第２保護膜２０２への溶解した第１半田層２５０の接触角よりも小さい材料で形成されている。本実施形態の第２金属膜２２０は、第１金属膜２１０と同様に、第１保護膜２０１側から触媒となるパラジウムを含む第１層２２１、第１層２２１上に無電界めっきにより形成したニッケルからなる第２層２２２、第２層２２２上に電解めっきにより形成した金からなる第３層２２３を順次積層することで、第２金属膜２２０を形成した。

このような第２金属膜２２０は、本実施形態では、図６に示すように、連通板１５の流路形成基板１０側の面のノズル連通路１６及び供給連通路１９の周縁に亘って連続して設けられている。なお、連通板１５のノズル連通路１６と供給連通路１９との間は、流路形成基板１０と接合された際に、圧力発生室１２の底面となるため、第２金属膜２２０は形成されていない。すなわち、第２金属膜２２０は、流路形成基板１０の圧力発生室１２の周縁に設けられた第１金属膜２１０に相対向して、第１金属膜２１０と略同じ形状及び同じ面積で形成されている。つまり、第２金属膜２２０は、ノズル連通路１６及び供給連通路１９が開口する領域に矩形状に開口して設けられている。

そして、図４に示すように、流路形成基板１０と連通板１５とは、第１金属膜２１０と第２金属膜２２０との間に設けられた第１半田層２５０によって接合されている。第１半田層２５０は、上述したように、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０よりも融点が低い材料であればよい。このように第１半田層２５０として、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０よりも融点が低い材料を用いることで、第１半田層２５０のみを選択的に溶解させて、第１金属膜２１０と第２金属膜２２０とを接合することができる。また、第１半田層２５０は、鉛（Ｐｂ）を含まない合金を用いるのが好ましい。このように第１半田層２５０として鉛を含まない合金を用いることで、環境や人体への悪影響を抑制することができる。このような第１半田層２５０の材料としては、例えば、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、及び、銅（Ｃｕ）を主成分とする合金が挙げられる。すなわち、第１半田層２５０として、一般的な半田を用いることで、コストを低減することができる。

このように第１金属膜２１０と第２金属膜２２０とを接合する第１半田層２５０は、溶解した際の第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０に対する接触角よりも第１保護膜２０１及び第２保護膜２０２に対する接触角の方が大きい角度であって、第１保護膜２０１及び第２保護膜２０２に対する濡れ性が低いため、第１半田層２５０は、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０の間から第１保護膜２０１及び第２保護膜２０２上に流れ出すことなく形成されている。また、第１半田層２５０は、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０に対して濡れ性が高いため、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０の端面も覆うように形成される。

このように、流路形成基板１０に第１金属膜２１０を設け、連通板１５に第２金属膜２２０を設け、第１金属膜２１０と第２金属膜２２０とを第１半田層２５０によって接合することで、接着剤による接合に比べて、接着剤の流れ出しを抑制して、接着剤の流路内への流れ出しによる気泡の捕捉を抑制することができる。ちなみに、接着剤が流路内に露出していると、インクに含まれる気泡が接着剤の表面に捕捉され、捕捉された気泡が成長してしまう。そして、成長した気泡は、圧力発生室１２内のインクの圧力変動を吸収したり、ノズル開口２１に付着してインクのメニスカスを破壊したりすることで、インク滴が正常に噴射されなくなってしまう。本実施形態では、接着剤を用いずに、第１半田層２５０によって流路形成基板１０と連通板１５とを接合している。そして、インクの第１半田層２５０に対する接触角は、接着剤等の樹脂に比べて小さく、第１半田層２５０はインクの濡れ性が高いため、第１半田層２５０にはインクに含まれる気泡が捕捉され難い。また、接着剤を用いた場合、接着剤が接合領域の外側に流出すると、流路内、特に圧力発生室１２の内面を介して後述する振動板５０に付着し、振動板５０の変位が阻害されてしまう。本実施形態では、溶解した第１半田層２５０の接触角が第１保護膜２０１及び第２保護膜２０２に対する接触角よりも小さい第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０を設けることで、第１半田層２５０の接着領域以外への流れ出しを抑制することができる。また、流路形成基板１０と連通板１５とは、第１半田層２５０を溶解して接合するため、流路形成基板１０と連通板１５とを互いに高い圧力で押圧する必要がなく、低い圧力、実際には当接状態を維持するために部品の自重程度の押圧で接合することができる。したがって、接着剤に比べて第１半田層２５０は流路内に流れ出し難く、第１半田層２５０が振動板５０に付着するのを抑制して、振動板５０の変位が阻害されるのを抑制することができる。

また、流路形成基板１０と連通板１５とは、第１半田層２５０を溶解して接合するため、詳しくは後述するが、第１半田層２５０の表面張力によって流路形成基板１０と連通板１５とは高精度にアライメントされる。すなわち、流路形成基板１０と連通板１５とを光学的又は機械的に高精度にアライメントしなくても、流路形成基板１０と連通板１５とは、第１半田層２５０を溶解した際に第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０のパターニングに合わせて第１半田層２５０の表面張力によって第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに自動的に位置調整（セルフアライメント）される。したがって、光学的及び機械的な大がかりなアライメント装置が不要となると共に、アライメント工程が不要となって短時間で製造することができ、コストを低減することができる。

また、本実施形態では、連通板１５とノズルプレート２０との接合にも、流路形成基板１０と連通板１５との接合と同様に金属膜と半田とを用いた。具体的には、連通板１５のノズルプレート２０との接合面には、第３金属膜２３０が形成されている。第３金属膜２３０は、第２金属膜２２０と同様に、めっきによって形成されたものである。なお、第３金属膜２３０は、電解めっき及び無電界めっきの何れか一方又は両方で形成されたものであってもよい。すなわち、第３金属膜２３０は、単層であっても複数層が積層されたものであってもよく、積層された複数層の少なくとも１層がめっきによって形成されていればよい。また、第３金属膜２３０は、詳しくは後述する第２半田層２６０よりも融点が高い金属材料を用いることができる。また、第３金属膜２３０は、溶解した第２半田層２６０の第３金属膜２３０の少なくとも連通板１５側の表面に対する接触角が、当該第３金属膜２３０の下地、本実施形態では、第２保護膜２０２への溶解した第２半田層２６０の接触角よりも小さい材料で形成されている。本実施形態では、第３金属膜２３０は、第２金属膜２２０と同様に、第２保護膜２０２側から触媒となるパラジウムを含む第１層２３１、第１層２３１上に無電界めっきにより形成したニッケルからなる第２層２３２、第２層２３２上に電解めっきにより形成した金からなる第３層２３３を順次積層することで、第３金属膜２３０を形成した。

第３金属膜２３０は、図７に示すように、ノズル連通路１６の周縁に亘って連続して設けられている。なお、第３金属膜２３０は、ノズル連通路１６が開口する領域に矩形状に開口して設けられている。

さらに、図４に示すように、ノズルプレート２０には、第３保護膜２０３が設けられている。第３保護膜２０３は、第１保護膜２０１と同様の材料を用いることができる。もちろん、第１保護膜２０１と第３保護膜２０３とは異なる材料を用いてもよい。

このような第３保護膜２０３は、ノズル開口２１の内面から連通板１５との接合面とに亘って連続して設けられている。

また、ノズルプレート２０の連通板１５との接合領域には、第４金属膜２４０が設けられている。第４金属膜２４０は、第３金属膜２３０と同様にめっきによって形成されたものである。なお、第４金属膜２４０は、電解めっき及び無電界めっきの何れか一方又は両方で形成されたものであってもよい。すなわち、第４金属膜２４０は、単層であっても複数層が積層されたものであってもよく、積層された複数層の少なくとも１層がめっきによって形成されていればよい。また、第４金属膜２４０は、詳しくは後述する第２半田層２６０よりも融点が高い金属材料を用いることができる。また、第４金属膜２４０は、溶解した第２半田層２６０の第４金属膜２４０の少なくとも連通板１５側の表面に対する接触角が、当該第４金属膜２４０の下地、本実施形態では、第３保護膜２０３への溶解した第２半田層２６０の接触角よりも小さい材料で形成されている。本実施形態では、第４金属膜２４０は、第３金属膜２３０と同様に、第３保護膜２０３側から触媒となるパラジウムを含む第１層２４１、第１層２４１上に無電界めっきにより形成したニッケルからなる第２層２４２、第２層２４２上に電解めっきにより形成した金からなる第３層２４３を順次積層することで、第４金属膜２４０を形成した。

このような第４金属膜２４０は、本実施形態では、図８に示すように、ノズル開口２１の周縁に亘って連続して設けられている。なお、第４金属膜２４０は、第３金属膜２３０に相対向して第３金属膜２３０と略同じ形状及び面積で形成されている。また、本実施形態では、第４金属膜２４０は、ノズル開口２１が開口する領域に矩形状の開口となるように形成されている。これにより、詳しくは後述するが、第２半田層２６０を溶解した際の表面張力によって、ノズルプレート２０と連通板１５とをセルフアライメントさせる力を増大させることができる。

そして、連通板１５とノズルプレート２０とは、第３金属膜２３０と第４金属膜２４０との間に設けられた第２半田層２６０によって接合されている。第２半田層２６０は、第１半田層２５０と同様に、第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０よりも融点が低い材料であればよい。このように第２半田層２６０として、第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０よりも融点が低い材料を用いることで、第２半田層２６０のみを選択的に溶解させて、第３金属膜２３０と第４金属膜２４０とを接合することができる。また、第２半田層２６０は、鉛（Ｐｂ）を含まない合金を用いるのが好ましい。このように第２半田層２６０として鉛を含まない合金を用いることで、環境や人体への悪影響を抑制することができる。このような第２半田層２６０の材料としては、例えば、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、及び、銅（Ｃｕ）を主成分とする合金が挙げられる。すなわち、第２半田層２６０として、一般的な半田を用いることで、コストを低減することができる。

このように連通板１５とノズルプレート２０との接合においても、上述した流路形成基板１０と連通板１５との接合と同様に、第３金属膜２３０と第４金属膜２４０とこれら２つの金属膜の間に設けられた第２半田層２６０とを用いることで、上述した流路形成基板１０と連通板１５との接合と同様の効果を奏することができる。

一方、流路形成基板１０の連通板１５とは反対面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態では、振動板５０として、流路形成基板１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５２と、を設けるようにした。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面側（ノズルプレート２０が接合された面側）から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室１２等の液体流路の他方面は、弾性膜５１によって画成されている。

また、流路形成基板１０の振動板５０上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを有する圧電アクチュエーター３００が設けられている。本実施形態では、圧電アクチュエーター３００が流路内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段であって、詳しくは後述する半導体素子である駆動回路１２０によって駆動される駆動素子となっている。ここで、圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電アクチュエーター３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極を圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第１電極６０を複数の圧電アクチュエーター３００に亘って連続して設けることで共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエーター３００毎に独立して設けることで個別電極としている。もちろん、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。すなわち、第１電極６０を複数の圧電アクチュエーター３００に亘って連続して設けることで共通電極とし、第２電極を圧電アクチュエーター３００毎に独立して設けることで個別電極としてもよい。なお、上述した例では、振動板５０が弾性膜５１及び絶縁体膜５２で構成されたものを例示したが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板５０として弾性膜５１及び絶縁体膜５２の何れか一方を設けたものであってもよく、また、振動板５０として弾性膜５１及び絶縁体膜５２を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。

圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。

また、圧電アクチュエーター３００の第２電極８０からは、引き出し配線であるリード電極９０の一端がそれぞれ接続されている。リード電極９０の他端部は、振動板５０上であって、第２の方向Ｙで隣り合う圧電アクチュエーター３００の列の間に引き出されている。

また、流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００側の面には、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接合されている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護するための空間である保持部３１を有する。保持部３１は、第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００の列の間に第２の方向Ｙに２つ並んで形成されている。また、保護基板３０には、第２の方向Ｙで並設された２つの保持部３１の間に第３の方向Ｚに貫通する貫通孔３２が設けられている。圧電アクチュエーター３００の電極から引き出されたリード電極９０の端部は、この貫通孔３２内に露出するように延設され、リード電極９０と駆動ＩＣ等の駆動回路１２０を実装した配線基板１２１とが、貫通孔３２内で電気的に接続されている。なお、流路形成基板１０と保護基板３０とは、例えば、接着剤によって接合することができる。

また、このような構成のヘッド本体１１には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００をヘッド本体１１と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接合されると共に、上述した連通板１５にも接合されている。具体的には、ケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。この凹部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部４１に流路形成基板１０等が収容された状態で凹部４１のノズルプレート２０側の開口面が連通板１５によって封止されている。これにより、流路形成基板１０の外周部には、ケース部材４０とヘッド本体１１とによって第３マニホールド部４２が画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、ケース部材４０とヘッド本体１１とによって画成された第３マニホールド部４２と、によって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。

なお、ケース部材４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。ちなみに、ケース部材４０として、樹脂材料を成形することにより、低コストで量産することができる。

また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口する面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の液体噴射面２０ａ側の開口を封止している。このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、封止膜４６と、固定基板４７と、を具備する。封止膜４６は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成された厚さが２０μｍ以下の薄膜）からなり、固定基板４７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板４７のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４８となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。

なお、ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入路４４が設けられている。また、ケース部材４０には、保護基板３０の貫通孔３２に連通して配線基板１２１が挿通される接続口４３が設けられている。

このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩＩでは、インクを噴射する際に、インクカートリッジ２から導入路４４を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路１２０からの信号に従い、圧力発生室１２に対応する各圧電アクチュエーター３００に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター３００と共に振動板５０をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり所定のノズル開口２１からインク滴が噴射される。なお、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩＩでは、接続口４３からノズル開口２１までを液体流路と称する。すなわち、液体流路は、接続口４３、マニホールド１００、供給連通路１９、圧力発生室１２、ノズル連通路１６、第２ノズル連通路２６及びノズル開口２１で構成されている。

また、ヘッド本体１１の液体噴射面２０ａ側には、本実施形態の保護板であるカバーヘッド１３０が設けられている。カバーヘッド１３０は、コンプライアンス基板４５の連通板１５とは反対面側に接合されており、コンプライアンス部４９の流路（マニホールド１００）とは反対側の空間を封止する。なお、カバーヘッド１３０には、ノズル開口２１を露出する露出開口部１３１が設けられている。本実施形態では、露出開口部１３１は、ノズルプレート２０を露出する大きさ、つまり、コンプライアンス基板４５と同じ開口を有する。

また、カバーヘッド１３０は、本実施形態では、ヘッド本体１１の側面（液体噴射面２０ａとは交差する面）を覆うように、液体噴射面２０ａ側から端部が屈曲して設けられている。

ここで、このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法について図９〜図１４を参照して説明する。なお、図９〜図１４は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。

まず、流路形成基板１０を形成する。具体的には、図９（ａ）に示すように、流路形成基板１０に圧電アクチュエーター３００、リード電極９０、圧力発生室１２及び第１保護膜２０１を形成すると共に流路形成基板１０に保護基板３０を接合する。圧電アクチュエーター３００やリード電極９０は、例えば、成膜及びリソグラフィー法によって形成することができる。また、圧力発生室１２は、流路形成基板１０をＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いたウェットエッチング（異方性エッチング）を行うことで形成することができる。なお、保護基板３０を流路形成基板１０に接合した後で流路形成基板１０に圧力発生室１２を形成することで、比較的厚さの薄い流路形成基板１０のハンドリングを向上して、流路形成基板１０に容易に圧力発生室１２を形成することができる。また、第１保護膜２０１は、上述したように、本実施形態では、酸化タンタルを原子層堆積法によって形成した。

次に、流路形成基板１０に所定形状の第１金属膜２１０を形成する。具体的には、図９（ｂ）に示すように、第１保護膜２０１上にパラジウム（Ｐｄ）を含む第１層２１１を形成する。この第１層２１１は、後の無電界めっきの触媒（アクチベーター）として機能するものであり、パラジウム以外の材料を用いることもできる。その他の材料としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルトなどの鉄属元素や白金族元素が挙げられる。また、第１層２１１は、第１金属膜２１０を形成する領域のみに設けるのが好ましく、本実施形態では、転写法によって第１層２１１を流路形成基板１０の連通板１５と接合される領域のみに形成するようにした。具体的には、例えば、塩化パラジウムの塩酸溶液からなるアクチベーター溶液を樹脂フィルム、例えば、ＰＥＴフィル上に塗布し、スキージーでアクチベーター溶液を一定厚に伸展させた後、流路形成基板１０の連通板１５側に接合される面に転写する。これにより、圧力発生室１２内にアクチベーター溶液が塗布されることなく、流路形成基板１０の連通板１５との接合領域のみに第１層２１１を選択的に形成することができる。なお、第１層２１１の形成方法は、特にこれに限定されず、例えば、ディップ式やスプレー式（スピン式）であってもよいが、ディップ式やスプレー式では、圧力発生室１２内にも第１層２１１が形成されてしまうため、第１層２１１又は後の工程で第１層２１１上に形成する第１金属膜２１０のパターニングが必要になってしまう。本実施形態では、転写法によって第１層２１１を形成することで、第１層２１１を所望の領域のみに選択的に形成することができ、第１層２１１又は第１金属膜２１０をパターニングする工程が不要となる。なお、第１層２１１を所望の領域に選択的に形成する他の方法としては、例えば、アクチベーター溶液をインクジェット式記録ヘッドで流路形成基板１０上に噴射して塗布するインクジェット方式が挙げられる。

次に、図９（ｃ）に示すように、第１層２１１上に無電界めっきによって第２層２１２を形成する。第２層２１２としては、例えば、主成分としてニッケル（Ｎｉ）を含む材料を用いることができる。また、第２層２１２は、無電界めっきによって形成することで、第１層２１１上のみに選択的に形成することができる。本実施形態では、第２層２１２として、ニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）を１μｍの厚さで形成した。

次に、図１０（ａ）に示すように、第２層２１２上に第３層２１３を形成する。本実施形態では、第３層２１３として、金（Ａｕ）を電解めっきによって形成した。これにより、第３層２１３は、第２層２１２上のみに選択的に形成することができる。もちろん、第３層２１３を無電界めっきによって形成するようにしてもよい。また、第２層２１２と第３層２１３との間にパラジウム（Ｐｄ）等の中間層を設けるようにしてもよい。このように第３層２１３を形成することで、第１層２１１、第２層２１２及び第３層２１３が積層された第１金属膜２１０が形成される。

次に、図１０（ｂ）に示すように、第１金属膜２１０上に第１半田層２５０ａを形成する。本実施形態では、半田ペーストを転写法によって塗布することで第１半田層２５０ａを形成した。もちろん、第１半田層２５０ａの形成方法は、転写法に限定されず、例えば、加熱することで溶解した半田を第１金属膜２１０上に塗布するようにしてもよい。ただし、転写法によって第１半田層２５０ａを形成することで、第１半田層２５０ａを第１金属膜２１０上に亘って均一な厚さで形成することができる。

次に、連通板１５を形成する。具体的には、図１１（ａ）に示すように、連通板１５に、ノズル連通路１６、第１マニホールド部１７、第２マニホールド部１８及び供給連通路１９等を形成する。これらノズル連通路１６、第１マニホールド部１７、第２マニホールド部１８及び供給連通路１９等は、連通板１５をＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いたウェットエッチング（異方性エッチング）することで形成できる。また、連通板１５の流路の内面を含む表面に亘って酸化タンタルからなる第２保護膜２０２を原子層堆積で形成する。

次に、連通板１５に第２金属膜２２０及び第３金属膜２３０を形成する。本実施形態では、第２金属膜２２０及び第３金属膜２３０を同時に形成するようにした。このように第２金属膜２２０と第３金属膜２３０とを同時に形成することで、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。もちろん、第２金属膜２２０と第３金属膜２３０とは個別に形成するようにしてもよい。ここで、第２金属膜２２０及び第３金属膜２３０の形成方法は、上述した第１金属膜２１０と同様の工程によって形成することができる。具体的には、図１１（ｂ）に示すように、第２保護膜２０２上に第２金属膜２２０を構成する第１層２２１と第３金属膜２３０を構成する第１層２３１とを形成する。第１層２２１及び第１層２３１は、第１金属膜２１０の第１層２１１と同様に、パラジウム（Ｐｄ）を用いた。もちろん、第１層２２１及び第１層２３１は、パラジウム以外の材料、例えば、鉄、ニッケル、コバルトなどの鉄属元素や白金族元素を用いてもよい。また、第１層２２１及び第１層２３１は、第２金属膜２２０及び第３金属膜２３０を形成する領域のみに選択的に設けるのが好ましく、本実施形態では、上述した第１金属膜２１０の第１層２１１と同様に、転写法によって第１層２２１及び第１層２３１を選択的に形成するようにした。もちろん、第１層２２１及び第１層２３１の形成方法は、特にこれに限定されず、例えば、ディップ式、スプレー式（スピン式）、インクジェット式等であってもよい。なお、転写法による第１層２２１及び第１層２３１は、転写法によってそれぞれ形成されるものであるが、次の無電界めっきを行う工程の前に第１層２２１と第１層２３１とを形成しておくことで、次の無電界めっきを行った際に第１層２２１及び第１層２３１のそれぞれに同時に第２層２２２及び第２層２３２を同時に形成することができる。

次に、図１１（ｃ）に示すように、第１層２２１及び第１層２３１上に無電界めっきによって第２層２２２及び第２層２３２を形成する。第２層２２２及び第２層２３２としては、上述した第１金属膜２１０の第２層２１２と同様に、例えば、主成分としてニッケル（Ｎｉ）を含む材料を用いることができる。本実施形態では、ニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）からなる第２層２２２及び第２層２３２を１ミクロンの厚さで形成した。

次に、図１２（ａ）に示すように、第２層２２２及び第２層２３２上にそれぞれ第３層２２３及び第３層２３３を形成する。本実施形態では、第１金属膜２１０の第３層２１３と同様に、第３層２２３及び第３層２３３として、金（Ａｕ）を電解めっきによって形成した。もちろん、第３層２２３及び第３層２３３を無電界めっきによって形成するようにしてもよい。また、第２層２２２と第３層２２３との間や、第２層２３２と第３層２３３との間にパラジウム（Ｐｄ）等の中間層を設けるようにしてもよい。これにより、第１層２２１、第２層２２２及び第３層２２３が積層された第２金属膜２２０と、第１層２３１、第２層２３２及び第３層２３３が積層された第３層２３３とが形成される。

次に、図１２（ｂ）に示すように、第２金属膜２２０上に第１半田層２５０ｂを形成すると共に第３金属膜２３０上に第２半田層２６０ａを形成する。本実施形態では、半田ペーストを転写法によって塗布することで第１半田層２５０ｂ及び第２半田層２６０ａを形成した。

次に、ノズルプレート２０を形成する。具体的には、図１３（ａ）に示すように、ノズルプレート２０にノズル開口２１を形成する。また、ノズルプレート２０に、酸化タンタルからなる第３保護膜２０３を原子層堆積で形成する。

次に、ノズルプレート２０に第４金属膜２４０を形成する。第４金属膜２４０の形成方法は、上述した第２金属膜２２０と同様の工程によって形成することができる。具体的には、まず、図１３（ｂ）に示すように、第３保護膜２０３上に第４金属膜２４０を構成する第１層２４１を形成する。第１層２４１は、第２金属膜２２０の第１層２２１と同様に、パラジウム（Ｐｄ）を用いた。もちろん、第１層２４１は、パラジウム以外の材料、例えば、鉄、ニッケル、コバルトなどの鉄属元素や白金族元素を用いてもよい。また、第１層２４１は、第４金属膜２４０を形成する領域のみに選択的に設けるのが好ましく、本実施形態では、転写法によって第１層２４１を選択的に形成するようにした。もちろん、第１層２４１の形成方法は、特にこれに限定されず、例えば、ディップ式、スプレー式（スピン式）、インクジェット式等であってもよい。

次に、図１３（ｃ）に示すように、第１層２４１上に無電界めっきによって第２層２４２を形成する。第２層２４２としては、上述した第２金属膜２２０の第２層２２２と同様に、例えば、主成分としてニッケル（Ｎｉ）を含む材料を用いることができる。本実施形態では、ニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）からなる第２層２４２を１ミクロンの厚さで形成した。

次に、図１３（ｄ）に示すように、第２層２４２上に第３層２４３を形成する。本実施形態では、第３層２４３として、第２金属膜２２０の第３層２２３と同様に、金（Ａｕ）を電解めっきによって形成した。もちろん、第３層２４３を無電界めっきによって形成するようにしてもよい。また、第２層２４２と第３層２４３との間にパラジウム（Ｐｄ）等の中間層を設けるようにしてもよい。これにより、第１層２４１、第２層２４２及び第３層２４３が積層された第４金属膜２４０が形成される。

次に、図１３（ｅ）に示すように、第４金属膜２４０上に第２半田層２６０ｂを形成する。本実施形態では、半田ペーストを転写法によって塗布することで第２半田層２６０ｂを形成した。

このように流路形成基板１０、連通板１５及びノズルプレート２０を形成した後は、図１４（ａ）に示すように、流路形成基板１０上に連通板１５を載置すると共に連通板１５上にノズルプレート２０を載置する。このとき、流路形成基板１０と連通板１５との位置決めを行うと共に、連通板１５とノズルプレート２０との位置決めを行う。ここで、流路形成基板１０と連通板１５との位置決め及び連通板１５とノズルプレート２０との位置決めは、製品として使用する際の精度よりも低い精度で行えばよい。すなわち、流路形成基板１０と連通板１５との位置決めは、例えば、圧力発生室１２とノズル連通路１６とのずれ量が、第１の方向Ｘにおいて１ピッチより小さくなる程度の精度で行えばよい。これは、後の工程で、第１半田層２５０を溶解した際に、第１半田層２５０の表面張力によってセルフアライメントされて高精度に位置決めされるからである。つまり、セルフアライメントを行わせる前の本工程においては、高い精度で位置決めしなくてもよい。同様の理由から、連通板１５とノズルプレート２０との位置決めは、例えば、ノズル連通路１６とノズル開口２１とのずれ量が第１の方向Ｘにおいて１ピッチより小さくなる程度の精度で行えばよい。

次に、図１４（ｂ）に示すように、第１半田層２５０ａ、２５０ｂ及び第２半田層２６０ａ、２６０ｂを溶解して、流路形成基板１０と連通板１５とノズルプレート２０とを接合する。本実施形態では、積層した３つの部材を恒温槽において２４０℃で１０分間加熱することで、第１金属膜２１０、第２金属膜２２０、第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０を溶解することなく第１半田層２５０ａ、２５０ｂ及び第２半田層２６０ａ、２６０ｂのみを溶解させることができる。その後は、常温にて冷却することで、溶解した第１半田層２５０及び第２半田層２６０を固化させて３つの部材を相互に接合した。

また、第１半田層２５０及び第２半田層２６０は、溶解された際にその表面張力によって流路形成基板１０、連通板１５及びノズルプレート２０を高精度にセルフアライメントする。すなわち、第１半田層２５０を溶解することで、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０のパターニングに合わせて第１半田層２５０の表面張力によって流路形成基板１０及び連通板１５が相互に第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに移動されて、自動的に位置調整（セルフアライメント）される。また、同様に、第２半田層２６０を溶解することで、第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０のパターニングに合わせて第２半田層２６０の表面張力によって連通板１５及びノズルプレート２０が相互に第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに移動されて、自動的に位置調整（セルフアライメント）される。したがって、上述した図１４（ａ）の工程において、流路形成基板１０、連通板１５及びノズルプレート２０を高精度にアライメントする必要がなく、光学的及び機械的な大がかりなアライメント装置が不要となると共に、高精度なアライメント工程が不要となって、時間を短縮すると共にコストを低減することができる。

なお、第１半田層２５０及び第２半田層２６０の表面張力によるセルフアライメントは、第１金属膜２１０、第２金属膜２２０、第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０のエッジが第１の方向Ｘ及び第２の方向の両方向に沿って形成されていることで可能である。すなわち、第１金属膜２１０、第２金属膜２２０、第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０の表面張力によって部材を第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに移動させる力は、各金属膜２１０〜２４０のエッジの方向及び長さによって規定される。本実施形態では、第１金属膜２１０は、図５に示すように、圧力発生室１２の周縁に矩形状の開口を有するように設けられているため、圧力発生室１２の開口周縁に第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに沿ったエッジが形成されている。また、第２金属膜２２０は、図６に示すように、連通板１５のノズル連通路１６及び供給連通路１９の周縁に矩形状の開口を有するように形成されているため、ノズル連通路１６及び供給連通路１９の周縁に第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに沿ったエッジが形成されている。したがって、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０には第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに沿ったエッジが十分に形成されていることから、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０の間で溶解した第１半田層２５０の表面張力によって流路形成基板１０と連通板１５とを相互に第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに移動させることができ、高精度なセルフアライメントを行わせることができる。なお、圧力発生室１２は、第２の方向Ｙが長手方向となる開口形状を有するため、第１金属膜２１０のエッジは、第２の方向Ｙに沿ったエッジが長い。したがって、第２の方向Ｙに直交する第１の方向Ｘへの移動する力が強くなるため、圧力発生室１２の並設方向Ｘにおけるセルフアライメントを確実に行うことができる。

同様に、第３金属膜２３０は、図７に示すように、連通板１５のノズル連通路１６の開口の周縁に矩形状の開口を有するように設けられているため、各ノズル連通路１６の周縁に第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに沿ったエッジが形成されている。また、第４金属膜２４０は、図８に示すように、ノズル開口２１の周縁に矩形状の開口を有するように設けられているため、第４金属膜２４０は、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに沿ったエッジが形成されている。したがって、第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０の間で溶解した第２半田層２６０の表面張力によって連通板１５とノズルプレート２０とを相互に第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに移動させることができ、高精度なセルフアライメントを行うことができる。なお、第１金属膜２１０、第２金属膜２２０、第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０には、さらなるエッジを設けるようにしてもよい。すなわち、接合領域の流路に関係のない領域に三角形状、矩形状、多角形状に開口する開口部を設けるようにすれば、エッジを増やすことも可能である。

また、第１半田層２５０は、溶解した際の第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０に対する接触角が、第１保護膜２０１及び第２保護膜２０２に対する接触角よりも小さいため、溶解した第１半田層２５０は第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０の外側、すなわち、第１保護膜２０１及び第２保護膜２０２上に流出し難い。また、連通板１５は、流路形成基板１０上に載置されるだけで、連通板１５及びノズルプレート２０の自重のみで押圧されることから、溶解した第１半田層２５０は、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０の外側に流出し難い。したがって、溶解した第１半田層２５０は、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０上のみに選択的に形成することができ、接着剤を用いた場合において、接着剤の流出によって発生するインクの噴射不良や振動板５０の変位低下を抑制することができる。同様に、第２半田層２６０は、第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０上のみに選択的に形成することができるため、接着剤を用いた場合において、接着剤の流出によって発生するインクの噴射不良や振動板５０の変位低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、溶解する前の第１半田層２５０ａ、２５０ｂを第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０の両方に設け、溶解する前の第２半田層２６０ａ、２６０ｂを第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０の両方に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、第１半田層２５０ａ、２５０ｂを第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０の何れか一方のみに設け、第２半田層２６０ａ、２６０ｂを第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０の何れか一方のみに設けるようにしてもよい。

以上説明したように、流路形成基板１０にめっきによって第１金属膜２１０を設け、連通板１５にめっきによって第２金属膜２２０を設け、第１金属膜２１０と第２金属膜２２０とを第１半田層２５０で接合することで、第１半田層２５０の流れ出しを抑制して、第１半田層２５０の接合領域以外への流れ出しを抑制すると共に、接着剤のように流れ出しによる不具合を抑制することができる。

また、第１金属膜２１０及び第２金属膜２２０をめっきによって形成することで、接合面に流路等の凹部が設けられている流路形成基板１０及び連通板１５に気相法によって金属膜を成膜及びパターニングするのに比べて、容易に且つ確実に金属膜２１０及び２２０を形成することができる。

ちなみに、本実施形態では、第２部材である連通板１５にも第１部材である流路形成基板１０に接合される面に開口するノズル連通路１６等の凹部が設けられたものであるため、第２金属膜２２０をめっきによって形成することで、凹部が設けられた連通板１５に気相法によって金属膜を成膜及びパターニングするのに比べて、容易に且つ確実に第２金属膜２２０を形成することができるものである。

さらに、第１半田層２５０の溶解した際の表面張力によって、流路形成基板１０と連通板１５とをセルフアライメントすることができるため、光学的及び機械的なアライメント装置が不要となって、アライメント作業を簡略化してコストを低減することができる。

また、本実施形態では、連通板１５とノズルプレート２０とにおいても、流路形成基板１０と連通板１５との接合と同様に、２つのめっきによって形成された第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０と、この２つの第３金属膜２３０及び第４金属膜２４０の間に設けられた第２半田層２６０とによる接合を行うようにしたため、連通板１５とノズルプレート２０との接合においても、上述した流路形成基板１０と連通板１５との接合と同様の効果を奏することができる。つまり、本実施形態においては、特許請求の範囲における第１部材及び第１金属膜は、連通板１５及び第３金属膜２３０に相当し、第２部材及び第２金属膜は、ノズルプレート２０及び第４金属膜２４０に相当するものとすることもできる。ちなみに、連通板１５を第１部材とし、ノズルプレート２０を第２部材とする場合には、連通板１５のノズル連通路１６等が第１部材の凹部に相当する。すなわち、第１部材の凹部とは、第１部材を厚さ方向に貫通したものであっても、もちろん、第１部材を厚さ方向に貫通していないものであってもよい。

（実施形態２）
図１５及び図１６は、本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施形態では、第１金属膜２１０を流路形成基板１０に圧力発生室１２を形成する際のマスクとして使用するものである。

具体的には、図１５（ａ）に示すように、流路形成基板１０に振動板５０、圧電アクチュエーター３００、リード電極９０等を形成した後、流路形成基板１０に保護基板３０を接合する。

次に、図１５（ｂ）に示すように、流路形成基板１０に第１層２１１を形成する。第１層２１１の材料及び形成方法は、上述した実施形態１と同様であり、第１金属膜２１０が形成される領域のみに選択的に第１層２１１を形成する。なお、第１層２１１と流路形成基板１０との間には、第１層２１１の密着性を向上する密着層等を設けるようにしてもよい。

次に、図１５（ｃ）に示すように、第１層２１１上に無電界めっきによって第２層２１２を形成する。第２層２１２は、上述した実施形態１と同様の材料を用いることができる。

次に、図１６（ａ）に示すように、第２層２１２上に金（Ａｕ）からなる第３層２１３を電解めっきによって形成する。これにより、第１層２１１、第２層２１２及び第３層２１３が積層された第１金属膜２１０が形成される。

次に、図１６（ｂ）に示すように、第１金属膜２１０をマスクとして流路形成基板１０をＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いたウェットエッチング（異方性エッチング）することで、圧力発生室１２を形成する。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１０にエッチング用のマスクを形成することがないため、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。

その後は、流路形成基板１０の圧力発生室１２内等に第１保護膜２０１を形成し、第１金属膜２１０に第１半田層２５０ａを形成する。そして、上述した実施形態１と同様の工程によって第２金属膜２２０が形成された連通板１５に、流路形成基板１０を第１半田層２５０を介して接合する。

もちろん、連通板１５を形成する際にも、連通板１５の第２金属膜２２０及び第３金属膜２３０を、連通板１５をエッチングする際のマスクとして用いてもよい。

また、連通板１５と流路形成基板１０とを接合する際に、上述した実施形態１と同様に連通板１５とノズルプレート２０とを接合すればよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。

例えば、上述した各実施形態では、流路形成基板１０が第１部材に相当し、連通板１５が第２部材に相当すると共に、連通板１５が第１部材、連通板１５の第３金属膜２３０が第１金属膜に相当し、ノズルプレート２０が第２部材、ノズルプレート２０の第４金属膜２４０が第２金属膜に相当するものであるが、特にこれに限定されず、金属膜及び半田による接合は、流路形成基板１０と連通板１５との接合及び連通板１５とノズルプレート２０との接合の何れか一方のみで行うようにしてもよい。特に、ノズルプレート２０として、ステンレス鋼等の金属材料を用いた場合には、例えば、連通板１５とノズルプレート２０との接合は、接着剤によって行えばよい。

また、上述した各実施形態では、流路形成基板１０と保護基板３０とは接着剤によって接合されているものとしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板１０を第１部材として、保護基板３０との接合領域にめっきによって第１金属膜を形成し、保護基板３０を第２部材として、流路形成基板１０との接合領域にめっきによって第２金属膜を形成し、流路形成基板１０と保護基板３０とを第１金属膜と第２金属膜との間に設けた半田層によって接合するようにしてもよい。ただし、流路形成基板１０と保護基板３０との接合領域には、リード電極９０が設けられているため、流路形成基板１０に第１金属膜を形成する際には、リード電極９０と第１金属膜との絶縁を図る絶縁層等を設ける必要がある。また、２つの金属膜と、２つの金属膜の間に設けられた半田層とによる接合は、その他の領域にも用いることができる。例えば、連通板１５とケース部材４０との接合部分においても適用することが可能である。

さらに、上述した各実施形態では、流路形成基板１０とノズルプレート２０とが連通板１５を介して接合された構成を例示したが、特にこれに限定されず、流路形成基板１０とノズルプレート２０とが直接接合されていてもよい。

また、上述した各実施形態では、流路形成基板１０、連通板１５及びノズルプレート２０を同時に接合するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、第１半田層２５０と第２半田層２６０とを、融点の異なる材料で設けるようにすれば、異なる温度で加熱することで、流路形成基板１０と連通板１５との接合と、連通板１５とノズルプレート２０と接合とを個別に行うことができる。ただし、上述した実施形態のように、流路形成基板１０と連通板１５とノズルプレート２０とを同時に接合することで、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。

また、上述した各実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電アクチュエーター３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電アクチュエーターや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。

また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩＩ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インクジェット式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る。図１７は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。

図１７に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッドＩＩを有するインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニット１とも言う）は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、このヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３は、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設けられている。この記録ヘッドユニット１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、駆動モーター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３に伝達されることで、ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。

なお、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッドＩＩ（ヘッドユニット１）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

また、上述した例では、インクジェット式記録装置Ｉは、液体貯留手段であるインクカートリッジ２がキャリッジ３に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体４に固定して、貯留手段とインクジェット式記録ヘッドＩＩとをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。

さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。

また、本実施形態では、液体噴射ヘッドに限定されず、少なくとも凹部が設けられた第１部材と、第１部材の凹部が開口する面に接合される第２部材とを具備するマイクロデバイス及びその製造方法に広く適用することができるものである。ちなみに、上述した実施形態では、第１部材である流路形成基板１０に対する第２部材である連通板１５や、第１部材である連通板１５に対する第２部材であるノズルプレート２０には、ノズル連通路１６やノズル開口２１などの凹部が設けられたものであるが、もちろんこれに限定されず、少なくとも第１部材に凹部が設けられていれば、第２部材に凹部が設けられていなくてもよい。

Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 ＩＩ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １ インクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニット）、 １０ 流路形成基板（第１部材）、 １１ ヘッド本体、 １２ 圧力発生室（凹部）、 １５ 連通板（第２部材、第１部材）、 １６ ノズル連通路（凹部）、 １７ 第１マニホールド部、 １８ 第２マニホールド部、 １９ 供給連通路、 ２０ ノズルプレート（第２部材）、 ２０ａ 液体噴射面、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ４０ ケース部材、 ４５ コンプライアンス基板、 ５０ 振動板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 １００ マニホールド、 １２０ 駆動回路、 １３０ カバーヘッド、 ２０１ 第１保護膜（下地）、 ２０２ 第２保護膜（下地）、 ２０３ 第３保護膜（下地）、 ２１０ 第１金属膜（第１金属膜）、 ２２０ 第２金属膜（第２金属膜）、 ２３０ 第３金属膜（第１金属膜）、 ２４０ 第４金属膜（第２金属膜）、 ２５０、２５０ａ、２５０ｂ 第１半田層、 ２６０、２６０ａ、２６０ｂ 第２半田層

Claims (9)

1. 凹部が設けられた第１部材と、
   前記第１部材の前記凹部が開口する面側に接合された第２部材と、を具備するマイクロデバイスであって、
   前記第１部材の前記第２部材との接合領域にめっきによって形成された第１金属膜と、前記第２部材の前記第１部材との接合領域にめっきによって形成された第２金属膜と、前記第１金属膜と前記第２金属膜とに挟まれた半田層と、を具備し、
   溶解した前記半田層の前記第１金属膜及び前記第２金属膜に対する接触角は、溶解した前記半田層の前記第１金属膜及び前記第２金属膜の下地に対する接触角よりも小さいことを特徴とするマイクロデバイス。
2. 前記第１金属膜は、前記第１凹部の開口の周縁に亘って連続して設けられていることを特徴とする請求項１記載のマイクロデバイス。
3. 前記第１金属膜及び前記第２金属膜は、前記半田層よりも融点が高い金属で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロデバイス。
4. 前記半田層は、鉛を含まない合金で形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のマイクロデバイス。
5. 前記半田層は、錫、銀、及び、銅を主成分とする合金であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のマイクロデバイス。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の第１部材と第２部材と、を具備し、前記第１部材の前記凹部が液体を噴射するノズル開口に連通する流路であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 請求項６記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
8. 凹部が設けられた第１部材と、前記第１部材の前記凹部が開口する面側に接合された第２部材と、を具備するマイクロデバイスの製造方法であって、
   前記第１部材の前記第２部材との接合領域に第１金属膜をめっきによって形成する工程と、
   前記第２部材の前記第１部材との接合領域に第２金属膜をめっきによって形成する工程と、
   前記第１金属膜と前記第２金属膜とを半田層によって接合する工程と、を具備し、
   前記第１金属膜及び前記第２金属膜は、溶解した前記半田層の前記第１金属膜及び第２金属膜に対する接触角が、溶解した前記半田層の前記第１金属膜及び前記第２金属膜の下地に対する接触角よりも小さい材料で形成することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
9. 前記凹部が、前記第１金属膜をマスクとして前記第１部材をエッチングすることにより形成されることを特徴とする請求項８記載のマイクロデバイスの製造方法。

Images