JP2016157773A - 電子デバイス、及び、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤の濡れ広がりを抑え、小型化が可能な電子デバイス、及び、電子デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】圧力室形成基板２９又は封止板３３の何れか一方にバンプ電極４０を形成する導電材料形成工程と、圧力室形成基板２９又は封止板３３の何れか一方に接着剤４３を形成する接着剤形成工程と、圧力室形成基板２９と封止板３３との間にバンプ電極４０及び接着剤４３を挟んだ状態で、圧力室形成基板２９と封止板３３との間隔を狭める方向に加圧する加圧工程と、加熱によりバンプ電極４０を溶融させる溶融工程と、圧力室形成基板２９と封止板３３との間隔を溶融工程における間隔よりも広げる圧力開放工程と、圧力室形成基板２９と封止板３３との間隔を広げた状態で、接着剤４３の硬化温度まで加熱する接着剤硬化工程と、を含むこと。
【選択図】図４

Description

本発明は、駆動領域を変形させる駆動素子が設けられた電子デバイス、及び、電子デバイスの製造方法に関するものである。

電子デバイスは、電圧の印加により変形する圧電素子等の駆動素子を備えたデバイスであり、各種の装置やセンサー等に応用されている。例えば、液体噴射装置では、電子デバイスを利用した液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射している。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

上記の液体噴射ヘッドは、ノズルに連通する圧力室が形成された圧力室形成基板、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電素子（駆動素子の一種）、及び、当該圧電素子に対して間隔を開けて配置された封止板等が積層された電子デバイスを備えている。近年、この封止板に、圧電素子を駆動するための駆動回路（ドライバー回路ともいう。）を設ける技術が開発されている。そして、この封止板と圧電素子が積層された圧力室形成基板とは、バンプ電極を介在させた状態で熱硬化性を有する接着剤により接合されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−５１００８号公報

ところで、封止板と圧力室形成基板とを接合する際において、接着剤が硬化するまでの間に接着剤が接合面方向に濡れ広がる虞があった。例えば、この接着剤の濡れ広がった部分が、振動板の振動領域（駆動領域）に重なった場合、当該振動領域の振動が阻害される虞があった。このため、振動板の振動領域等の電子デバイスを構成する他の部分と接着剤とが干渉しないように、接着剤の濡れ広がる領域を考慮して接着領域を設けていた。その結果、接着領域が広くなり、電子デバイスの小型化が困難になっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接着剤の濡れ広がりを抑え、小型化が可能な電子デバイス、及び、電子デバイスの製造方法を提供することにある。

本発明の電子デバイスの製造方法は、上記目的を達成するために提案されたものであり、撓み変形が許容される駆動領域に当該駆動領域を変形させる駆動素子が設けられた第１の基板と、導電材料を介在させた状態で前記第１の基板に対して間隔を開けて配置された第２の基板とを、熱硬化性を有する接着剤により接合した電子デバイスの製造方法であって、
前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方に導電材料を形成する導電材料形成工程と、
前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方に接着剤を形成する接着剤形成工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に導通材料及び接着剤を挟んだ状態で、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を狭める方向に加圧する加圧工程と、
加熱により前記導通材料を溶融させる溶融工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を前記溶融工程における間隔よりも広げる圧力開放工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を広げた状態で、前記接着剤の硬化温度まで加熱する接着剤硬化工程と、を含むことを特徴とする。

この方法によれば、第１の基板と第２の基板との間隔が広がった状態で接着剤が硬化するため、第１の基板又は第２の基板との接着面において接着剤の濡れ広がりを抑えることができる。これにより、接着剤が予定した領域からはみ出でることを抑制でき、駆動領域等の電子デバイスを構成する他の部分と接着剤とが干渉することを抑制できる。その結果、電子デバイスをより安定して製造することができる。また、駆動領域等の電子デバイスを構成する他の部分に対して、接着剤を可及的に近づけることができ、電子デバイスを小型化することができる。

また、上記方法において、前記導電材料の融点が前記接着剤の硬化温度よりも低いことが望ましい。

この方法によれば、接着剤硬化工程の際に第１の基板と第２の基板との間隔を広げても、導電材料が溶融しているため、当該導電材料が第１の基板及び第２の基板から離れることを抑制できる。

さらに、本発明の電子デバイスは、撓み変形が許容される駆動領域に当該駆動領域を変形させる駆動素子が設けられた第１の基板と、
導電材料を介在させた状態で前記第１の基板に対して間隔を開けて配置された第２の基板と、
前記駆動領域から外れた非駆動領域において、前記第１の基板と前記第２の基板とを両基板の間隔を保持した状態で接合する接着剤と、を備え、
前記第１の基板又は前記第２の基板の表面と前記導電材料との接する面積が、前記第１の基板と前記第２の基板との間における前記導電材料の断面積よりも大きいことを特徴とする。

この構成によれば、例えば、接着剤の内部応力等により第１の基板と第２の基板とが離れる方向に応力が働いたとしても、第１の基板と第２の基板との間における導電材料の断面積が小さいので、この部分が伸張して応力を受けることができる。その結果、第１の基板又は第２の基板の表面と導電材料との接合面にかかる応力を緩和でき、第１の基板又は第２の基板の表面から導電材料が剥がれることを抑制できる。

また、上記構成において、前記導電材料と前記接着剤とが離間して設けられた構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、導電材料と接着剤とが干渉することを抑制できる。これにより、第１の基板と第２の基板との間における導電率の低下を抑制できる。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 電子デバイスの要部を拡大した断面図である。 電子デバイスの製造工程を説明する模式図である。 第２実施形態における電子デバイスの要部を拡大した断面図である。 第２実施形態における電子デバイスの製造工程を説明する模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明に係る電子デバイスを備えた液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載した液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。

プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。

上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によって検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。

また、キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリッジ４の走査の基点となるホームポジションが設定されている。このホームポジションには、端部側から順に、記録ヘッド３のノズル面（ノズルプレート２１）に形成されたノズル２２を封止するキャップ１１、及び、ノズル面を払拭するためのワイピングユニット１２が配置されている。

次に記録ヘッド３について説明する。図２は、記録ヘッド３の構成を説明する断面図である。図３は、図２における領域Ａの拡大図であり、記録ヘッド３に組み込まれた電子デバイス１４の要部を拡大した断面図である。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、電子デバイス１４および流路ユニット１５が積層された状態でヘッドケース１６に取り付けられている。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。

ヘッドケース１６は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その内部には各圧力室３０にインクを供給するリザーバー１８が形成されている。このリザーバー１８は、複数並設された圧力室３０に共通なインクが貯留される空間であり、ノズル列方向に沿って形成されている。なお、ヘッドケース１６の上方には、インクカートリッジ７側からのインクをリザーバー１８に導入するインク導入路（図示せず）が形成されている。また、ヘッドケース１６の下面側には、当該下面からヘッドケース１６の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空間１７が形成されている。後述する流路ユニット１５がヘッドケース１６の下面に位置決めされた状態で接合されると、連通基板２４上に積層された電子デバイス１４（圧力室形成基板２９、封止板３３等）が収容空間１７内に収容されるように構成されている。

ヘッドケース１６の下面に接合される流路ユニット１５は、連通基板２４、ノズルプレート２１およびコンプライアンスシート２８を有している。連通基板２４は、シリコン製の板材であり、本実施形態では、表面（上面および下面）を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この連通基板２４には、図２に示すように、リザーバー１８と連通し、各圧力室３０に共通なインクが貯留される共通液室２５と、この共通液室２５を介してリザーバー１８からのインクを各圧力室３０に個別に供給する個別連通路２６とが、エッチングにより形成されている。共通液室２５は、ノズル列方向（圧力室３０の並設方向）に沿った長尺な空部である。この共通液室２５は、連通基板２４の板厚方向を貫通した第１液室２５ａと、連通基板２４の下面側から上面側に向けて当該連通基板２４の板厚方向の途中まで窪ませ、上面側に薄板部を残した状態で形成された第２液室２５ｂと、から構成される。個別連通路２６は、第２液室２５ｂの薄板部において、圧力室３０に対応して当該圧力室３０の並設方向に沿って複数形成されている。この個別連通路２６は、連通基板２４と圧力室形成基板２９とが接合された状態で、対応する圧力室３０の長手方向における一側の端部と連通する。

また、連通基板２４の各ノズル２２に対応する位置には、連通基板２４の板厚方向を貫通したノズル連通路２７が形成されている。すなわち、ノズル連通路２７は、ノズル列に対応して当該ノズル列方向に沿って複数形成されている。このノズル連通路２７によって、圧力室３０とノズル２２とが連通する。本実施形態のノズル連通路２７は、連通基板２４と圧力室形成基板２９とが接合された状態で、対応する圧力室３０の長手方向における他側（個別連通路２６とは反対側）の端部と連通する。

ノズルプレート２１は、連通基板２４の下面（圧力室形成基板２９とは反対側の面）に接合されたシリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）である。本実施形態のノズルプレート２１は、連通基板２４におけるコンプライアンスシート２８（共通液室２５）から外れた領域に接合されている。このノズルプレート２１には、複数のノズル２２が直線状（列状）に開設されている。この列設された複数のノズル２２（ノズル列）は、一端側のノズル２２から他端側のノズル２２までドット形成密度に対応したピッチ（例えば６００ｄｐｉ）で、主走査方向に直交する副走査方向に沿って等間隔に設けられている。

コンプライアンスシート２８は、連通基板２４のノズルプレート２１が接合された領域から外れた領域であって、共通液室２５に対応する領域に、当該共通液室２５となる空間の下面側の開口を塞ぐ状態で接合されている。このコンプライアンスシート２８は、可撓性を有する可撓膜２８ａと、この可撓膜２８ａが上面に固定される硬質な固定板２８ｂと、からなる。固定板２８ｂの共通液室２５に対応する位置には、可撓膜２８ａの可撓変形が阻害されないように開口が設けられている。これにより、共通液室２５の下面側は、可撓膜２８ａのみによって区画されたコンプライアンス部となる。このコンプライアンス部によって、リザーバー１８および共通液室２５内のインクに発生する圧力変化を吸収することができる。

本実施形態の電子デバイス１４は、各圧力室３０内のインクに圧力変動を生じさせるアクチュエーターとして機能する薄板状のデバイスである。この電子デバイス１４は、図２に示すように、圧力室形成基板２９、振動板３１、圧電素子３２および封止板３３が積層されてユニット化されている。なお、電子デバイス１４は、収容空間１７内に収容可能なように、収容空間１７よりも小さく形成されている。

圧力室形成基板２９は、シリコン製の硬質な板材であり、本実施形態では、表面（上面および下面）を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室形成基板２９には、エッチングにより一部が板厚方向に完全に除去されて、圧力室３０となるべき空間が形成されている。この空間、すなわち圧力室３０は、各ノズル２２に対応して複数並設されている。各圧力室３０は、ノズル列方向に直交する方向に長尺な空部であり、長手方向の一側の端部に個別連通路２６が連通し、他側の端部にノズル連通路２７が連通している。

振動板３１は、弾性を有する薄膜状の部材であり、圧力室形成基板２９の上面（連通基板２４側とは反対側の面）に積層されている。この振動板３１によって、圧力室３０となるべき空間の上部開口が封止されている。換言すると、振動板３１によって、圧力室３０が区画されている。この振動板３１における圧力室３０（詳しくは、圧力室３０の上部開口）に対応する部分は、圧電素子３２の撓み変形に伴ってノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に変位する変位部として機能する。すなわち、振動板３１における圧力室３０の上部開口に対応する領域が、撓み変形が許容される駆動領域ａ１となる。一方、振動板３１における圧力室３０の上部開口から外れた領域が、撓み変形が阻害される非駆動領域ａ２となる。

なお、振動板３１は、例えば、圧力室形成基板２９の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜と、から成る。そして、この絶縁膜上（振動板３１の圧力室形成基板２９側とは反対側の面）における各圧力室３０に対応する領域、すなわち駆動領域ａ１に圧電素子３２がそれぞれ積層されている。なお、圧力室形成基板２９及びこれに積層された振動板３１が本発明における第１の基板に相当する。

本実施形態の圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。図３に示すように、この圧電素子３２は、例えば、振動板３１上に、下電極層３７（個別電極）、圧電体層３８および上電極層３９（共通電極）が順次積層されてなる。このように構成された圧電素子３２は、下電極層３７と上電極層３９との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、ノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形する。図３に示すように、上電極層３９の他側（図３における左側）の端部は、駆動領域ａ１から圧電体層３８が積層された領域を超えて、非駆動領域ａ２まで延在されている。一方、図示はしていないが、下電極層３７の一側（図２における右側）の端部は、駆動領域ａ１から圧電体層３８が積層された領域を超えて、上電極層３９が積層された非駆動領域ａ２とは反対側の非駆動領域ａ２まで延在されている。すなわち、圧力室３０の長手方向において、下電極層３７が一側の非駆動領域ａ２まで延在され、上電極層３９が他側の非駆動領域ａ２まで延在されている。そして、この延在された下電極層３７及び上電極層３９に、それぞれ対応するバンプ電極４０（後述）が接合されている。

封止板３３（本発明における第２の基板に相当）は、平板状に形成されたシリコン製の板材である。本実施形態では、表面（上面および下面）を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製されている。図３に示すように、この封止板３３の圧電素子３２と対向する領域には、各圧電素子３２を個々に駆動するための駆動回路４６（ドライバー回路）が形成されている。駆動回路４６は、封止板３３となるシリコン単結晶基板（シリコンウェハ）の表面に、半導体プロセス（即ち、成膜工程、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程など）を用いて作成される。また、封止板３３の圧電素子３２側の面における駆動回路４６上には、当該駆動回路４６に接続される配線層４７が、封止板３３の表面に露出した状態で形成されている。配線層４７は、駆動回路４６よりも外側であって、非駆動領域ａ２に積層された下電極層３７及び上電極層３９と対向する位置まで引き回されている。なお、配線層４７は、図３において便宜上一体的に表されているが、複数の配線を含んでいる。配線層４７に含まれる各配線は、駆動回路４６内の対応する配線と電気的に接続されている。

振動板３１及び圧電素子３２が積層された圧力室形成基板２９と封止板３３とは、バンプ電極４０（本発明における導電材料に相当）を介在させた状態で、接着剤４３により接合されている。具体的には、図２に示すように、圧電素子３２を挟んで圧力室３０の長手方向の両側に形成された非駆動領域ａ２において、バンプ電極４０及び接着剤４３により振動板３１と封止板３３との間隔が保持されている。なお、この間隔は、圧電素子３２の歪み変形を阻害しない程度に設定され、例えば、約５μｍ〜約２５μｍに設定されている。また、接着剤４３は、熱硬化性を有するものが用いられる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、スチレン樹脂等を主成分に含む接着剤が好適に用いられる。図３に示すように、本実施形態の接着剤４３は、バンプ電極４０の周囲に密着した状態で形成されている。

バンプ電極４０は、接着剤４３の硬化温度よりも低い融点を有する金属等の導電材料が用いられる。本実施形態では、バンプ電極４０としてハンダ（鉛を含有しないものも含む）が用いられている。このバンプ電極４０によって、非駆動領域ａ２における下電極層３７及び上電極層３９と、これらに対応する配線層４７とが電気的に接合されている。これにより、駆動回路４６からの駆動電圧（駆動信号）が、各バンプ電極４０を介して各圧電素子３２に印加（供給）される。

ここで、図３に示すように、振動板３１の表面（詳しくは、下電極層３７又は上電極層３９の表面）又は封止板３３の表面（詳しくは、配線層４７の表面）におけるバンプ電極４０の断面積（すなわち、振動板３１又は封止板３３とバンプ電極４０との接する面積）は、振動板３１と封止板３３との間におけるバンプ電極４０の断面積（接着面に対して平行な面における面積）よりも大きく形成されている。すなわち、バンプ電極４０は、高さ方向（接着面に対して垂直な方向）の中央部における幅Ｗａが同方向の端部における幅Ｗｂよりも小さく形成されている。換言すると、バンプ電極４０は、振動板３１と封止板３３との中間部分が、内側に萎んで形成されている。これにより、例えば、接着剤４３の内部応力等により圧力室形成基板２９と封止板３３とが離れる方向に応力が働いたとしても、バンプ電極４０の高さ方向の中央部分が伸張して応力を受けることができる。その結果、振動板３１又は封止板３３の表面とバンプ電極４０との接合面にかかる応力を緩和でき、振動板３１又は封止板３３の表面からバンプ電極４０が剥がれることを抑制できる。なお、接着剤４３の外形は、バンプ電極４０の表面に沿って、同様の形状に形成されている。すなわち、バンプ電極４０を挟んで両側に形成される接着剤４３は、それぞれ高さ方向の中央部がバンプ電極４０側に凹んで形成されている。

なお、上記では、図３に示すバンプ電極４０及び接着剤４３、すなわち他側（図２における左側）に配置されたバンプ電極４０及び接着剤４３に着目して説明したが、一側（図２における右側）に配置されたバンプ電極４０及び接着剤４３についても、同様の形状に形成されている。また、図示されていないその他のバンプ電極及び接着剤についても、同様の形状に形成されている。なお、このような形状のバンプ電極４０及び接着剤４３を形成する方法については、後述する。

そして、上記のように形成された記録ヘッド３は、インクカートリッジ７からのインクをインク導入路、リザーバー１８、共通液室２５および個別連通路２６を介して圧力室３０に導入する。この状態で、駆動回路４６からの駆動信号を、バンプ電極４０を介して圧電素子３２に供給することで、圧電素子３２を駆動させて圧力室３０に圧力変動を生じさせる。この圧力変動を利用することで、記録ヘッド３はノズル連通路２７を介してノズル２２からインク滴を噴射する。

次に、上記した記録ヘッド３、特に電子デバイス１４の製造方法について説明する。図４は、電子デバイス１４の製造工程を説明する模式図である。本実施形態の電子デバイス１４は、封止板３３となる領域が複数形成されたシリコン単結晶基板（シリコンウェハ）と、振動板３１及び圧電素子３２が積層されて圧力室形成基板２９となる領域が複数形成されたシリコン単結晶基板（シリコンウェハ）とを接合した後で、切断して個片化することで得られる。

詳しく説明すると、封止板３３側のシリコン単結晶基板では、まず、半導体プロセスにより、表面（圧力室形成基板２９側と対向する側の面）に駆動回路４６を形成する。駆動回路４６が形成されたならば、配線層４７となる金属を製膜した後で、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、配線層４７をパターニングする。これにより、シリコン単結晶基板に、個々の記録ヘッド３に対応した封止板３３となる領域が複数形成される。一方、圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板では、まず、表面（封止板３３側と対向する側の面）に振動板３１を積層する。次に、半導体プロセスにより、下電極層３７、圧電体層３８及び上電極層３９等を順次パターニングし、圧電素子３２を形成する。これにより、シリコン単結晶基板に、個々の記録ヘッド３に対応した圧力室形成基板２９となる領域が複数形成される。

それぞれのシリコン単結晶基板に封止板３３及び圧力室形成基板２９が形成されたならば、導電材料形成工程において、封止板３３となるシリコン単結晶基板又は圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板の何れか一方の表面にバンプ電極４０となるハンダを塗布する。詳しくは、封止板３３となるシリコン単結晶基板側にハンダを塗布する場合、非駆動領域ａ２における下電極層３７及び上電極層３９に対応する領域の配線層４７上にハンダを形成する。或いは、圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板側にハンダを塗布する場合、非駆動領域ａ２における下電極層３７上及び上電極層３９上にハンダを形成する。次に、両基板の互いの位置を合わせつつ、何れか一方のシリコン単結晶基板を他方のシリコン単結晶基板側に向けて相対的に移動させて、ハンダを両基板に仮固定する。これにより、封止板３３側の配線層４７と圧力室形成基板２９側の電極層３７、３９とがバンプ電極４０により確実に接続される（図４ａ参照）。

次に、接着剤形成工程において、封止板３３となるシリコン単結晶基板又は圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板の何れか一方の表面に接着剤４３を塗布する。本実施形態では、熱硬化性を有する液体状の接着剤４３をニードル等により基板間から注入する。注入された接着剤４３は、表面張力にバンプ電極４０の表面に沿って一方の基板から他方の基板に亘って広がると共に、バンプ電極４０に対して接着剤４３の注入位置側とは反対側に回り込む。これにより、バンプ電極４０の周囲に接着剤４３が充填される（図４ｂ参照）。このように、バンプ電極４０を両基板に仮固定した後、接着剤４３を形成することで、接着剤４３がバンプ電極４０とシリコン単結晶基板との接合面に進入することによるバンプ電極４０の接続不良を防止することができる。

封止板３３となるシリコン単結晶基板と圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板との間にバンプ電極４０及び接着剤４３が挟まれたならば、加圧工程により、両基板の間隔を狭める方向（図４（ｂ）における矢印参照）に加圧する。さらに、溶融工程において、この状態から加熱することで、バンプ電極４０を溶融させる。そして、バンプ電極４０が溶融したならば、圧力開放工程において、例えば、溶融工程（加圧工程）で加えた圧力を弱める、或いは、両基板を加圧方向とは反対側に引っ張る、等を行うことで、両基板の間隔を溶融工程における間隔よりも広げる（図４（ｃ）参照）。これにより、バンプ電極４０および接着剤４３が高さ方向に伸張する。その結果、バンプ電極４０の側面が内側に湾曲し、即ちくびれて、高さ方向の中央部が凹んだ形状になる。すなわち、封止板３３となるシリコン単結晶基板の表面又は圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板の表面におけるバンプ電極４０の断面積（シリコン単結晶基板とバンプ電極４０との接する面積）が、両基板間におけるバンプ電極４０の断面積よりも大きくなる。また、接着剤４３の側面もバンプ電極４０の側面に沿って、内側に湾曲する。この状態で、接着剤硬化工程において、接着剤４３の硬化温度まで更に加熱し、接着剤４３を硬化させる。そして、接着剤４３が硬化したならば、加熱を停止し、バンプ電極４０の融点以下の温度まで冷却することで当該バンプ電極４０を硬化させる。このようにして、両基板、すなわち、振動板３１及び圧電素子３２が積層された圧力室形成基板２９と封止板３３とが接合される。

その後、圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板を裏面側（封止板３３側のシリコン単結晶基板側とは反対側）から研磨し、当該圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板を薄くする。その後、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、薄くなった圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板に圧力室３０を形成する。最後に、所定のスクライブラインに沿ってスクライブし、個々の電子デバイス１４に切断する。なお、上記の方法では、２枚のシリコン単結晶基板を接合してから個片化することで電子デバイス１４を作製したが、これには限られない。例えば、先に封止板３３および圧力室形成基板２９をそれぞれ個片化してから、これらを接合するようにしてもよい。この場合でも、バンプ電極４０及び接着剤４３による封止板３３と圧力室形成基板２９との接合は、上記の方法と同様になる。

そして、上記の過程により製造された電子デバイス１４は、接着剤４３等を用いて流路ユニット１５（連通基板２４）に位置決めされた状態で固定される。そして、電子デバイス１４をヘッドケース１６の収容空間１７に収容した状態で、ヘッドケース１６と流路ユニット１５とを接合することで、上記の記録ヘッド３が製造される。

このように、加熱によりバンプ電極４０を溶融させて、圧力室形成基板２９と封止板３３との間隔を広げ、更に加熱により接着剤４３を硬化させるため、圧力室形成基板２９又は封止板３３との接着面において接着剤４３の濡れ広がりを抑えることができる。これにより、接着剤４３が予定した領域からはみ出でることを抑制でき、はみ出た接着剤４３が駆動領域ａ１で硬化することによるインクの噴射不良を抑制できる。その他、電子デバイス１４を構成する他の部分と接着剤４３とが干渉することを抑制できる。その結果、電子デバイス１４をより安定して製造することができる。また、駆動領域ａ１等の電子デバイス１４を構成する他の部分に対して、接着剤４３を可及的に近づけることができ、電子デバイス１４を小型化することができる。その結果、記録ヘッド３ひいてはプリンター１を小型化することができる。また、バンプ電極４０の融点が、熱硬化性を有する接着剤４３の硬化温度よりも低いので、接着剤硬化工程の際に圧力室形成基板２９と封止板３３との間隔を広げても、バンプ電極４０が溶融しているため、当該バンプ電極４０が圧力室形成基板２９及び封止板３３から離れることを抑制できる。

ところで、上記実施形態では、接着剤４３をバンプ電極４０の周囲に密着させた状態に形成したが、これには限られない。図５に示す、第２実施形態における電子デバイス１４′では、バンプ電極４０′と接着剤４３′とが離間して設けられている。

具体的には、圧力室３０の長手方向においてバンプ電極４０′を挟んだ両側に、当該バンプ電極４０′に対して間隔を開けて接着剤４３′が配置されている。そして、上記した実施形態と同様に、振動板３１の表面（詳しくは、下電極層３７又は上電極層３９の表面）又は封止板３３の表面（詳しくは、配線層４７の表面）におけるバンプ電極４０′の断面積（すなわち、振動板３１又は封止板３３とバンプ電極４０′との接する面積）は、振動板３１と封止板３３との間におけるバンプ電極４０′の断面積（接着面に対して平行な面における面積）よりも大きく形成されている。すなわち、バンプ電極４０′は、高さ方向（接着面に対して垂直な方向）の中央部における幅Ｗａ′が同方向の端部における幅Ｗｂ′よりも小さく形成されている。換言すると、バンプ電極４０′は、振動板３１と封止板３３との中間部分が、内側に萎んで形成されている。これにより、本実施形態でも、振動板３１又は封止板３３の表面とバンプ電極４０′との接合面にかかる応力を緩和でき、振動板３１又は封止板３３の表面からバンプ電極４０′が剥がれることを抑制できる。

また、バンプ電極４０′の両側に形成された接着剤４３′も、バンプ電極４０′と同様の形状に形成されている。具体的には、振動板３１の表面（詳しくは、下電極層３７又は上電極層３９の表面）又は封止板３３の表面（詳しくは、配線層４７の表面）における接着剤４３′の断面積（すなわち、振動板３１又は封止板３３と接着剤４３′との接する面積）は、振動板３１と封止板３３との間における接着剤４３′の断面積よりも大きく形成されている。すなわち、接着剤４３′は、振動板３１又は封止板３３の表面に対する高さ方向（接着面に対して垂直な方向）の中央部における幅が同方向の端部における幅よりも小さく形成されている。換言すると、接着剤４３′は、振動板３１と封止板３３との中間部分が、内側に萎んで形成されている。なお、その他の構成は、上記した実施形態と同じであるため説明を省略する。

次に、本実施形態の電子デバイス１４′の製造方法について説明する。図６は、本実施形態の電子デバイス１４′の製造工程を説明する模式図である。本実施形態の製造方法では、バンプ電極４０′が圧力室形成基板２９及び封止板３３に接続される前に、接着剤４３′が塗布される。

具体的には、上記した実施形態と同様に、一方のシリコン単結晶基板に封止板３３を形成し、他方のシリコン単結晶基板に振動板３１及び圧電素子３２が積層された圧力室形成基板２９を形成する。そして、導電材料形成工程において、封止板３３となるシリコン単結晶基板又は圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板の何れか一方の表面にバンプ電極４０′となるハンダを塗布する。本実施形態では、封止板３３となるシリコン単結晶基板の配線層４７上にハンダを形成する。また、接着剤形成工程において、封止板３３となるシリコン単結晶基板又は圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板の何れか一方の表面に接着剤４３′を塗布する。本実施形態では、圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板の下電極層３７上及び上電極層３９上に接着剤４３′を形成する。ここで、本実施形態の接着剤４３′は、熱硬化性及び感光性を有するものが好適に用いられる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、スチレン樹脂等を主成分に含む樹脂が好適に用いられる。これにより、接着剤４３′を半導体プロセスにより形成できるため、精度よくパターニングすることができる。すなわち、液体状の接着剤４３′を、スピンコーター等を用いて振動板３１上に塗布した後、加熱により仮硬化させて接着剤層を形成する。次に、露光及び現像することで、所定の位置に接着剤４３′の形状をパターニングすることができる（図６（ａ）参照）。なお、導電材料形成工程と接着剤形成工程とは何れか一方を先に行っても良いし、平行して同時に行っても良い。

このように、バンプ電極４０′となるハンダ及び接着剤４３′が形成されたならば、両基板の互いの位置を合わせつつ、何れか一方のシリコン単結晶基板を他方のシリコン単結晶基板側に向けて相対的に移動させて、ハンダ及び接着剤４３′を両基板に挟ませる。次に、加圧工程により、両基板の間隔を狭める方向（図６（ｂ）における矢印参照）に加圧する。さらに、溶融工程において、この状態から加熱することで、ハンダを溶融させる。これにより、図６（ｂ）に示すように、ハンダが両基板に接続され、バンプ電極４０′となる。また、接着剤４３′も両基板に接着される。この時、両基板の間隔を狭める方向に加圧されているため、バンプ電極４０′及び接着剤４３′の側面が外側に湾曲し、高さ方向の中央部が膨らんだ形状になる。

そして、バンプ電極４０′及び接着剤４３′が両基板に接続されたならば、上記した実施形態と同様に、圧力開放工程において、両基板の間隔を溶融工程における間隔よりも広げる（図６（ｃ）参照）。これにより、バンプ電極４０′及び接着剤４３′が高さ方向に伸張する。その結果、バンプ電極４０′及び接着剤４３′の側面が内側に湾曲し、高さ方向の中央部が凹んだ形状になる。すなわち、封止板３３となるシリコン単結晶基板の表面又は圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板の表面におけるバンプ電極４０′の断面積（シリコン単結晶基板とバンプ電極４０′との接する面積）が、両基板間におけるバンプ電極４０′の断面積よりも大きくなる。同様に、封止板３３となるシリコン単結晶基板の表面又は圧力室形成基板２９となるシリコン単結晶基板の表面における接着剤４３′の断面積（シリコン単結晶基板と接着剤４３′との接する面積）が、両基板間における接着剤４３′の断面積よりも大きくなる。この状態で、接着剤硬化工程において、接着剤４３′の硬化温度まで更に加熱し、接着剤４３′を硬化させる。そして、接着剤４３′が硬化したならば、加熱を停止し、バンプ電極４０′の融点以下の温度まで冷却することで当該バンプ電極４０′を硬化させる。このようにして、両基板、すなわち、振動板３１及び圧電素子３２が積層された圧力室形成基板２９と封止板３３とが接合される。なお、その他の製造工程は、上記した実施形態と同じであるため説明を省略する。

このように、本実施形態でも、加熱によりバンプ電極４０′を溶融させて、圧力室形成基板２９と封止板３３との間隔を広げ、更に加熱により接着剤４３′を硬化させるため、圧力室形成基板２９又は封止板３３との接着面において接着剤４３′の濡れ広がりを抑えることができる。これにより、接着剤４３′が予定した領域からはみ出でることを抑制でき、駆動領域ａ１等の電子デバイス１４′を構成する他の部分と接着剤４３′とが干渉することを抑制できる。その結果、電子デバイス１４′をより安定して製造することができる。また、駆動領域ａ１等の電子デバイス１４′を構成する他の部分に対して、接着剤４３′を可及的に近づけることができ、電子デバイス１４′を小型化することができる。そして、本実施形態の電子デバイス１４′では、バンプ電極４０′と接着剤４３′とを離間させたので、バンプ電極４０′と接着剤４３′とが干渉することを抑制できる。これにより、圧力室形成基板２９と封止板３３との間における導電率の低下を抑制できる。

さらに、以上では、液体噴射ヘッドとして、インクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドを例示したが、インク以外の液体を噴射するものにも適用することができる。例えば、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（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。

また、本発明は、液体噴射ヘッドにアクチュエーターとして用いられるものには限られず、例えば、各種センサー等に使用される電子デバイス等にも適用することができる。

１…プリンター，３…記録ヘッド，１４…電子デバイス，１５…流路ユニット，１６…ヘッドケース，１７…収容空間，１８…リザーバー，２１…ノズルプレート，２２…ノズル，２４…連通基板，２５…共通液室，２６…個別連通路，２８…コンプライアンスシート，２９…圧力室形成基板，３０…圧力室，３１…振動板，３２…圧電素子，３３…封止板，３７…下電極層，３８…圧電体層，３９…上電極層，４０…バンプ電極，４３…接着剤，４６…駆動回路，４７…配線層

Claims (4)

1. 撓み変形が許容される駆動領域に当該駆動領域を変形させる駆動素子が設けられた第１の基板と、導電材料を介在させた状態で前記第１の基板に対して間隔を開けて配置された第２の基板とを、熱硬化性を有する接着剤により接合した電子デバイスの製造方法であって、
   前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方に導電材料を形成する導電材料形成工程と、
   前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方に接着剤を形成する接着剤形成工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に導通材料及び接着剤を挟んだ状態で、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を狭める方向に加圧する加圧工程と、
   加熱により前記導通材料を溶融させる溶融工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を前記溶融工程における間隔よりも広げる圧力開放工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を広げた状態で、前記接着剤の硬化温度まで加熱する接着剤硬化工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
2. 前記導電材料の融点が前記接着剤の硬化温度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
3. 撓み変形が許容される駆動領域に当該駆動領域を変形させる駆動素子が設けられた第１の基板と、
   導電材料を介在させた状態で前記第１の基板に対して間隔を開けて配置された第２の基板と、
   前記駆動領域から外れた非駆動領域において、前記第１の基板と前記第２の基板とを両基板の間隔を保持した状態で接合する接着剤と、を備え、
   前記第１の基板又は前記第２の基板の表面と前記導電材料との接する面積が、前記第１の基板と前記第２の基板との間における前記導電材料の断面積よりも大きいことを特徴とする電子デバイス。
4. 前記導電材料と前記接着剤とが離間して設けられたことを特徴とする請求項３に記載の電子デバイス。
   
   

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