JP2018034458A - Ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、ｍｅｍｓデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反り等が抑制されたＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、ＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】
第１の基板（圧力室形成基板２９）と第２の基板（封止板３３）とを備え、第１の基板（圧力室形成基板２９）と第２の基板（封止板３３）とが間隔を空けた状態で接着剤（感光性接着剤４３）により接合された液体噴射ヘッドであって、接着剤（感光性接着剤４３）は、第１の部分（コア部５２）と、第１の部分（コア部５２）と隣り合い、一部が第１の部分（コア部５２）と接続された第２の部分（外殻部５３）と、からなり、第１の部分（コア部５２）と第２の部分（外殻部５３）との間に空隙（５１）が形成されたことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【選択図】図３

Description

本発明は、接着された２つの基板からなる接合構造体を備えたＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、ＭＥＭＳデバイスの製造方法に関するものである。

ＭＥＭＳデバイスの一種である液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置は、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、画像記録装置では、液体噴射ヘッドから液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置では、液体噴射ヘッドからＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置では、液体噴射ヘッドから液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置では、液体噴射ヘッドから生体有機物の溶液を噴射する。

上記の液体噴射ヘッドは、アクチュエーターの一種である圧電素子が設けられた一方の部材（例えば、流路ユニット）と、この一方の部材の圧電素子が形成された面に対向する他方の部材（例えば、ドライバＩＣ）とが接着剤により接合された構成を有している（例えば、特許文献１）。また、一方の部材における圧電素子が積層された面、すなわち一方の部材の他方の部材側の最表面は、可撓性を有する振動板で構成されている。このため、接着剤は、一方の部材の振動板に接着される（特許文献１参照）。

特開２０１４−０５１００８号公報

しかしながら、上記のような構成において、両部材を接着する際における接着剤の収縮（硬化収縮）により、振動板に反りやうねりが発生する虞がある。また、接着剤の一方の部材と接している面積と他方の部材と接している面積とが異なる場合、接着剤の収縮により接合された一方の部材及び他方の部材が反る虞もある。このような、一方の部材及び他方の部材の反りは、特に、両部材を接着する接着剤として感光性接着剤を用いた場合に顕著になる。この点について、図７及び図８を参照して、より詳しく説明する。図７及び図８は、従来の感光性接着剤を用いた部材（基板）の接合方法を説明する模式図である。

まず、感光性接着剤９３を一方の基板９１又は他方の基板９２の何れかに形成する。例えば、一方の基板９１の全面に感光性接着剤９３を塗布し、露光および現像して所定の位置に感光性接着剤９３を形成する。その後、図７に示すように、感光性接着剤９３を間に挟んだ状態で一方の基板９１と他方の基板９２とを、両者が近づく方向に押圧すると共に、加熱して、感光性接着剤９３を硬化させる。この押圧により、感光性接着剤９３が押し潰され、他方の基板９２側の界面において感光性接着剤９３が一方の基板９１側よりも広がった状態となる。そして、この状態で一方の基板９１と他方の基板９２とが接着される。その後、加熱を停止し、感光性接着剤９３が冷却されると、当該感光性接着剤９３が収縮する（図８における矢印参照）。この際、接着剤の一方の基板９１と接している面積よりも他方の基板９２と接している面積の方が大きいため、接着剤の収縮により一方の基板９１に働く応力よりも接着剤の収縮により他方の基板９２に働く応力の方が大きくなる。その結果、図８に示すように、一方の基板９１及び他方の基板９２に反りが発生する。なお、このような問題は、感光性接着剤を用いた部材の接合時のみならず、通常の接着剤を用いた部材の接合時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てなされたものであり、その目的は、反り等が抑制されたＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、ＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供することにある。

本発明のＭＥＭＳデバイスは、上記目的を達成するために提案されたものであり、第１の基板と第２の基板とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが間隔を空けた状態で接着剤により接合されたＭＥＭＳデバイスであって、
前記接着剤は、第１の部分と、前記第１の部分と隣り合い、一部が前記第１の部分と接続された第２の部分と、からなり、
前記第１の部分と前記第２の部分との間に空隙が形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、空隙により接着剤の収縮に伴う第１の基板及び第２の基板に働く応力を緩和することができる。これにより、第１の基板及び第２の基板の反りを抑制できる。その結果、反りによる液体の噴射異常を抑制でき、ＭＥＭＳデバイスの信頼性を高めることができる。また、第１の基板と第２の基板との間に接着剤で囲う空間を形成した場合において、温度変化等により当該空間内の気圧が変化したとしても、空隙によりこの気圧の変化を吸収することができる。その結果、接着剤が第１の基板又は第２の基板から剥離する不具合等を抑制できる。

また、上記構成において、前記接着剤は、前記第１の基板と接している面積よりも前記第２の基板と接している面積の方が大きくなるように形成され、
前記空隙は、前記第１の部分と前記第２の部分との間の間隔が前記第２の基板側に向けて広がるように形成されていることが望ましい。

この構成によれば、接着剤と接している面積がより大きい第２の基板側の応力を緩和することができる。

さらに、上記各構成の何れかにおいて、前記空隙は、前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方の界面に接していることが望ましい。

この構成によれば、空隙が接している基板に働く応力を一層緩和することができる。

また、上記各構成の何れかにおいて、前記空隙は、前記接着剤により閉鎖された空間であることが望ましい。

この構成によれば、第１の基板と第２の基板との間に接着剤で囲う空間を形成した場合において、温度変化等による空間内の気圧の変化を空隙で一層吸収することができる。その結果、接着剤が第１の基板又は第２の基板から剥離する不具合等を一層抑制できる。

さらに、上記各構成の何れかにおいて、前記接着剤は、光の照射により硬化度が変化する感光性接着剤であることが望ましい。

この構成によれば、接着剤の内部に空隙を容易に作製できる。

本発明の液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルを備えた液体噴射ヘッドであって、
上記各構成の何れかに記載のＭＥＭＳデバイスの構造を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、液体噴射ヘッドの信頼性を高めることができる。

さらに、本発明の液体噴射装置は、上記構成に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、液体噴射装置の信頼性を高めることができる。

そして、本発明におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、第１の基板と第２の基板とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが、間隔を空けた状態で、第１の部分及び前記第１の部分と隣り合う第２の部分とからなる接着剤により接合されたＭＥＭＳ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の基板に、前期第１の部分となる接着剤と、前記第１の部分となる接着剤よりも硬化度が低い前記第２の部分となる接着剤とを連続した状態に形成する接着剤形成工程と、
前記接着剤を挟んだ状態で前記第１の基板と前記第２の基板とを両者が近づく方向に押圧して、前記第１の部分となる接着剤と前記第２の部分となる接着剤との間に空隙を形成しつつ、前記第１の部分となる接着剤と前記第２の部分となる接着剤とを硬化させる接合工程と、
を含むことを特徴とする。

この方法によれば、接着剤が硬化した後に、当該接着剤が収縮したとしても、この接着剤の収縮に伴う第１の基板及び第２の基板に働く応力を緩和することができる。これにより、第１の基板及び第２の基板の反りを抑制できる。

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。 図２における領域Ａの拡大図である。 圧力室形成基板と封止板との接合方法を説明する模式図である。 圧力室形成基板と封止板との接合方法を説明する模式図である。 圧力室形成基板と封止板との接合方法を説明する模式図である。 従来の一方の部材と他方の部材との接合方法を説明する模式図である。 従来の一方の部材と他方の部材との接合方法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、ＭＥＭＳデバイスの一つのカテゴリーである液体噴射ヘッド、特に、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）３を例に挙げて説明する。図１は、記録ヘッド３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）１の斜視図である。

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。

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。また、図３は、図２における領域Ａの拡大図である。なお、以下の説明においては、適宜、各部材の積層方向を上下方向として説明する。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、アクチュエーターユニット１４及び流路ユニット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。

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液体導入路１８が形成されている。この液体導入路１８は、後述する共通液室２５と共に、複数形成された圧力室３０に共通なインクが貯留される空間である。本実施形態においては、２列に並設された圧力室３０の列に対応して液体導入路１８が２つ形成されている。また、ヘッドケース１６の下側（ノズルプレート２１側）の部分には、当該ヘッドケース１６の下面（ノズルプレート２１側の面）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に積層されたアクチュエーターユニット１４（圧力室形成基板２９、封止板３３、駆動ＩＣ３４等）が収容空間１７内に収容されるように構成されている。

本実施形態における流路ユニット１５は、連通基板２４及びノズルプレート２１を有している。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である。本実施形態では、このノズルプレート２１により、後述する共通液室２５となる空間の下面側の開口が封止されている。また、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。この複数のノズル２２からなるノズル２２の列（すなわち、ノズル列）は、ノズルプレート２１に２列形成されている。各ノズル列を構成するノズル２２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で、例えば副走査方向に沿って等間隔に設けられている。なお、ノズルプレートを連通基板における共通液室から内側に外れた領域に接合し、共通液室となる空間の下面側の開口を、例えば可撓性を有するコンプライアンスシート等の部材で封止することもできる。このようにすれば、ノズルプレートを可及的に小さくできる。

連通基板２４は、流路ユニット１５の上部（ヘッドケース１６側の部分）を構成するシリコン製の基板である。この連通基板２４には、図２に示すように、液体導入路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を介して液体導入路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、圧力室３０とノズル２２とを連通するノズル連通路２７とが、エッチング等により形成されている。個別連通路２６及びノズル連通路２７は、ノズル列方向に沿って複数形成されている。また、共通液室２５は、ノズル列方向に沿った長尺な空部であり、図２に示すように、２列に並設された圧力室３０の列に対応して２列に形成されている。

本実施形態におけるアクチュエーターユニット１４は、連通基板２４の上面に接合された、複数の部材（基板）からなる接合構造体の一種である。このアクチュエーターユニット１４は、図２に示すように、圧力室形成基板２９、振動板３１、アクチュエーターの一種である圧電素子３２、封止板３３及び駆動ＩＣ３４等が積層されてユニット化されている。なお、アクチュエーターユニット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、アクチュエーターユニット１４の下部（流路ユニット１５側の部分）を構成するシリコン製の基板である。この圧力室形成基板２９には、エッチング等により一部が板厚方向に除去されて、圧力室３０となるべき空間がノズル列方向に沿って複数並設されている。この空間は、下方が連通基板２４により区画され、上方が振動板３１により区画されて、圧力室３０を構成する。また、この空間、すなわち圧力室３０は、２列に形成されたノズル列に対応して２列に形成されている。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が連通すると共に、他側の端部にノズル連通路２７が連通する。

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（流路ユニット１５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３５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３６となる。なお、振動板３１等が積層された圧力室形成基板２９、すなわち、振動板３１及び圧力室形成基板２９等からなる構造体が本発明における第１の基板に相当する。

また、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、からなる。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３５に圧電素子３２がそれぞれ積層されている。本実施形態における圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は、例えば、振動板３１上に、下電極層、圧電体層及び上電極層が順次積層されてなる。この上電極膜または下電極膜のうち何れか一方が各圧電素子３２に共通に形成された共通電極となり、他方が各圧電素子３２に個別に形成された個別電極となっている。そして、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、圧電素子３２はノズル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。なお、本実施形態における圧電素子３２は、ノズル列方向に沿って２列に並設された圧力室３０に対応して、当該ノズル列方向に沿って２列に形成されている。

また、本実施形態における振動板３１の非駆動領域３６には、個別端子４１及び共通端子４２が積層されている。すなわち、振動板３１の上面（封止板３３に対向する面）には、個別端子４１及び共通端子４２が形成されている。具体的には、ノズル列方向に直交する方向において、一方の圧電素子３２の列の外側及び他方の圧電素子３２の列の外側に個別端子４１が形成され、両圧電素子３２の列間に共通端子４２が形成されている。個別端子４１は、圧電素子３２の個別電極から延在された配線の端子部分であり、当該個別電極と電気的に接続されている。この個別端子４１は、圧電素子３２毎に形成されている。一方、共通端子４２は、圧電素子３２の共通電極から延在された配線の端子部分であり、当該共通電極と電気的に接続されている。本実施形態における共通端子４２は、一方の圧電素子３２の列の共通電極及び他方の圧電素子３２の列の共通電極の両方に接続されている。そして、これらの個別端子４１及び共通端子４２には、それぞれ対応するバンプ電極３７（後述）の導電層３９が当接されている。

封止板３３（本発明における第２の基板に相当）は、図２及び図３に示すように、振動板３１との間に絶縁性を有する感光性接着剤４３（接着剤の一種）を介在させた状態で、振動板３１（より詳しくは圧電素子３２）に対して間隔を開けて配置されたシリコン製の基板である。本実施形態における封止板３３の下面（圧力室形成基板２９側の面）には、駆動ＩＣ３４からの駆動信号を圧電素子３２側に出力するバンプ電極３７が複数形成されている。このバンプ電極３７は、図２に示すように、一方の圧電素子３２の外側に形成された一方の個別端子４１に対応する位置、他方の圧電素子３２の外側に形成された他方の個別端子４１に対応する位置、及び両方の圧電素子３２の列間に形成された共通端子４２に対応する位置等に形成されている。そして、各バンプ電極３７は、それぞれ対応する個別端子４１又は共通端子４２に接続されている。なお、封止板３３と圧力室形成基板２９とは、各バンプ電極３７とこれに対応する個別端子４１及び共通端子４２とが確実に導通されるように、両者が近づく方向に加圧された状態で接合されている。

本実施形態におけるバンプ電極３７は、図３に示すように、封止板３３の下面から突出した樹脂からなる樹脂部３８、及び、樹脂部３８の表面（詳しくは、封止板３３の下面とは反対側の表面）の一部を覆う導電層３９からなる、いわゆる樹脂コアバンプである。個別端子４１に導通するバンプ電極３７の導電層３９は、ノズル列方向に沿って並設された圧電素子３２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。また、共通端子４２に導通する導電層３９は、共通端子４２に対応して、少なくとも１つ以上形成されている。そして、これらの導電層３９は、図３に示すように、封止板３３の下面において、樹脂部３８から外れた位置まで延在されている。導電層３９の樹脂部３８と重なる部分（すなわち、バンプ電極３７となる部分）とは反対側の端部は、図２に示すように、樹脂部３８から外れた位置に形成された、封止板３３を板厚方向に貫通する貫通配線４５に接続されている。また、貫通配線４５は、封止板３３の上面（圧力室形成基板２９とは反対側の面）において、当該封止板３３の上面に積層された上面側配線４６に接続されている。すなわち、封止板３３の下面に形成された導電層３９は、貫通配線４５を介して封止板３３の上面に形成された上面側配線４６に接続されている。

封止板３３と圧力室形成基板２９（より詳しくはこれに積層された振動板３１）とを接着する感光性接着剤４３は、光の照射により硬化度が変化する感光性、及び、加熱により硬化度が変化する熱硬化性を有する接着剤である。このような感光性接着剤４３としては、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。また、本実施形態における感光性接着剤４３は、封止板３３の外周部分、及び、ノズル列方向に直交する方向におけるバンプ電極３７の両側に設けられている。そして、封止板３３の外周部分に設けられた感光性接着剤４３により、封止板３３と圧力室形成基板２９との間に封止空間４４が形成される。すなわち、封止空間４４は、封止板３３、圧力室形成基板２９及び封止板３３の外周部分に設けられた感光性接着剤４３により区画される。このため、圧電素子３２は、この封止空間４４内に収容される。なお、封止空間４４は、封止板３３を貫通する大気開放路（図示せず）を介して大気に開放されているため、完全に密封された空間ではない。バンプ電極３７の両側に設けられた感光性接着剤４３は、それぞれバンプ電極３７の延在方向に沿って長尺に形成されている。図２及び図３に示すように、本実施形態においては、バンプ電極３７の両側に設けられた感光性接着剤４３は、封止板３３の外周部分に設けられた感光性接着剤４３よりも幅（バンプ電極３７の延在方向に対して直交する方向における寸法）が狭く（小さく）なるように形成されている。なお、感光性接着剤４３の幅は、これに限られず、設計に応じて任意の幅に変更可能である。

感光性接着剤４３の形状について、図３を参照して、より詳しく説明する。図３に示すように、感光性接着剤４３の内部には、バンプ電極３７の延在方向に沿って長尺な空隙５１が形成されている。感光性接着剤４３は、この空隙５１により、当該感光性接着剤４３の内側を構成するコア部５２（本発明における第１の部分に相当）と当該感光性接着剤４３の外側を構成する外殻部５３（本発明における第２の部分に相当）とに分割されている。換言すると、コア部５２とこのコア部５２と隣り合う外殻部５３との間に空隙５１が形成されている。コア部５２は感光性接着剤４３の中央部に形成された感光性接着剤４３の大半を占める部分であり、その幅は外殻部５３の幅よりも広く形成されている。外殻部５３は、コア部５２を覆うようにコア部５２の外周に形成されている。本実施形態におけるコア部５２と外殻部５３とは、振動板３１側において接続されている。すなわち、本実施形態における空隙５１の下方（すなわち、振動板３１側）の端は、振動板３１の表面（換言すると、振動板３１と感光性接着剤４３との界面）に接していない。一方で、空隙５１の上方（すなわち、封止板３３側）の端は、封止板３３の表面（換言すると、封止板３３と感光性接着剤４３との界面）に接している。要するに、空隙５１は、感光性接着剤４３の高さ方向において、封止板３３の表面から振動板３１側の途中までスリット状に形成されている。また、本実施形態における空隙５１は、感光性接着剤４３の外側の空間と隔絶された空間、換言すると、感光性接着剤４３により閉鎖された空間となっている。

また、本実施形態における感光性接着剤４３の空隙５１を除いた部分の幅（すなわち、コア部５２の幅と外殻部５３の幅とを加算した値）は、振動板３１側から封止板３３側に向けて次第に広がるように形成されている。このため、感光性接着剤４３が振動板３１と接している領域の面積は、感光性接着剤４３が封止板３３と接している領域の面積よりも大きくなっている。そして、空隙５１は、コア部５２と外殻部５３との間の間隔が封止板３３側に向けて次第に広がるように形成されている。

このように、感光性接着剤４３の内部に空隙５１を形成したので、この空隙５１により感光性接着剤４３の収縮に伴う振動板３１、これが積層された圧力室形成基板２９、及び、封止板３３等に働く応力を緩和することができる。これにより、振動板３１、圧力室形成基板２９、及び、封止板３３等の反りを抑制できる。例えば、記録ヘッド３の製造時において、感光性接着剤４３により圧力室形成基板２９と封止板３３とを接合する際に、当該感光性接着剤４３の収縮により振動板３１に反りやうねりが発生したり、圧力室形成基板２９や封止板３３に反りが発生したりすることを抑制できる。また、記録ヘッド３の製造後においても、環境温度の変化や駆動ＩＣ３４の発熱等により感光性接着剤４３の温度が変化し、これに伴って感光性接着剤４３が膨張したり、収縮したりしたとしても、圧力室形成基板２９や封止板３３に反り等が発生することを抑制できる。その結果、反りによるインクの噴射異常を抑制でき、記録ヘッド３の信頼性、ひいてはプリンター１の信頼性を高めることができる。また、温度変化等により封止空間４４内の気圧が変化したとしても、空隙５１によりこの気圧の変化を吸収することができる。その結果、感光性接着剤４３が振動板３１又は封止板３３から剥離する不具合等を抑制できる。

また、空隙５１の幅が封止板３３側に向けて次第に広がるように形成されたので、感光性接着剤４３と接している面積がより大きい封止板３３側において、感光性接着剤４３の膨張や収縮に伴う当該封止板３３に働く応力を緩和することができる。さらに、空隙５１が封止板３３の表面に接しているため、封止板３３に働く応力を一層緩和することができる。その結果、封止板３３の反りを一層抑制できる。そして、空隙５１を感光性接着剤４３により閉鎖された空間としたので、温度変化等による封止空間４４内の気圧の変化を空隙５１で一層吸収することができる。その結果、感光性接着剤４３が振動板３１又は封止板３３から剥離する不具合等を一層抑制できる。また、感光性接着剤４３により圧力室形成基板２９と封止板３３とを接合（接着）したので、感光性接着剤４３内の空隙５１の形成が容易になる。なお、圧力室形成基板２９と封止板３３との接合方法に関し、詳しくは後述する。

封止板３３の上面には、駆動ＩＣ３４が積層されている。駆動ＩＣ３４は、圧電素子３２を駆動するためのＩＣチップであり、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）等の接着剤４８を介して封止板３３の上面に固定されている。図２に示すように、この駆動ＩＣ３４の下面（封止板３３側の面）には、上面側配線４６の端子部に接続されるＩＣ端子４７が、複数形成されている。ＩＣ端子４７のうち個別端子４１に対応するＩＣ端子４７は、ノズル列方向に沿って複数並設されている。本実施形態では、２列に並設された圧電素子３２の列に対応して、ＩＣ端子４７の列が２列形成されている。

そして、上記のような構成の記録ヘッド３は、インクカートリッジ７からのインクを、液体導入路１８、共通液室２５及び個別連通路２６等を介して圧力室３０に導入する。この状態で、駆動ＩＣ３４からの駆動信号を、バンプ電極３７等を介して圧電素子３２に供給すれば、圧電素子３２が駆動されて圧力室３０内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動を利用することで、記録ヘッド３はノズル２２からインク滴を噴射する。

次に、記録ヘッド３の製造法、特に、圧力室形成基板２９と封止板３３との接合方法について詳しく説明する。図４〜図６は、圧力室形成基板２９と封止板３３との接合過程を模式的に表した状態遷移図である。本実施形態においては、封止板３３となる領域が複数形成されたシリコンウェハー（以下、単に封止板３３と称する）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ウェハー（以下、単に圧力室形成基板２９と称する）とを感光性接着剤４３により接合し、その後、切断して個片化する。なお、図４〜図６においては、感光性接着剤４３に注目し、バンプ電極３７等のその他の構成を省略している。

まず、接着剤形成工程において、圧力室形成基板２９に積層された振動板３１上の所定の位置に本硬化する前の感光性接着剤４３′を形成する。例えば、液体状の感光性接着剤を、スピンコーター等を用いて振動板３１の全面に塗布し、圧力室形成基板２９の下面側（振動板３１とは反対側）から熱を加えることである程度の硬さに硬化された感光性接着剤層を形成する。次に、露光工程において、感光性接着剤層に例えば紫外線等の光を照射して所定の位置における感光性接着剤層の硬化度を高めた後、現像工程において、その他の感光性接着剤層を除去する。これにより、図４に示すように、所定の位置に感光性接着剤４３′が形成される。ここで、露光工程において、露光量を僅かに異ならせることにより、感光性接着剤４３′に硬化度が比較的高い部分（図４におけるドットが濃い（色が濃い）部分）と、硬化度が比較的低い部分（図４におけるドットが薄い（色が淡い）部分）と、を形成する。硬化度が比較的高い部分は、コア部となる感光性接着剤５２′であり、硬化度が比較的低い部分（具体的には、コア部となる感光性接着剤５２′よりも硬化度が低い部分）は、外殻部となる感光性接着剤５３′である。現像工程後においては、コア部となる感光性接着剤５２′と外殻部となる感光性接着剤５３′との間に隙間が形成されず、両者が連続した状態になっている。なお、本実施形態においては、液体状の感光性接着剤の塗布後の加熱において、圧力室形成基板２９の下面側（振動板３１とは反対側）から加熱を行ったので、感光性接着剤４３′のうち圧力室形成基板２９側に近い部分ほど硬化が進んだ状態になっている。すなわち、コア部となる感光性接着剤５２′の下側（圧力室形成基板２９側）の幅は、コア部となる感光性接着剤５２′の上側（圧力室形成基板２９とは反対側）の幅よりも広くなっている。換言すると、コア部となる感光性接着剤５２′は、上方に向けて幅狭になっている。

接着剤形成工程において感光性接着剤４３′（すなわち、コア部となる感光性接着剤５２′及び外殻部となる感光性接着剤５３′）を形成したならば、感光性接着剤４３′を間に挟んだ状態で圧力室形成基板２９と封止板３３とを接合する接合工程に移行する。まず、加熱・加圧工程において、図５に示すように、感光性接着剤４３′を間に挟んで圧力室形成基板２９と封止板３３とを対向させ、圧力室形成基板２９と封止板３３とを両者が近づく方向に押圧（加圧）すると共に、加熱する。この押圧により、感光性接着剤４３′が高さ方向に押し潰され、封止板３３側の界面において感光性接着剤４３′が圧力室形成基板２９側の界面よりも広がった状態となる。特に、硬化度が低い部分（すなわち、外殻部となる感光性接着剤５３′）は、より外側に押し出される。これにより、硬化度が異なる部分、すなわち、コア部となる感光性接着剤５２′と外殻部となる感光性接着剤５３′との境界で感光性接着剤４３′が割れる。換言すると、コア部となる感光性接着剤５２′と外殻部となる感光性接着剤５３′との間に空隙５１が形成される。この際、図５に示すように、コア部となる感光性接着剤５２′は上方に向けて幅狭な状態となっているため、空隙５１は上方に向けて幅広な状態となる。すなわち、感光性接着剤４３′は、圧力室形成基板２９側に近い部分ほど硬化が進んだ状態になっているため、圧力室形成基板２９側に近い部分ほど空隙５１が広がり難くなっている。そして、加熱により、感光性接着剤４３′（すなわち、コア部となる感光性接着剤５２′及び外殻部となる感光性接着剤５３′）が本硬化し、圧力室形成基板２９と封止板３３とが接合される。感光性接着剤４３′が本硬化したならば、押圧及び加熱を停止し、冷却工程において、接合された圧力室形成基板２９と封止板３３とを常温まで冷却する。これにより感光性接着剤４３が収縮し、感光性接着剤４３と接する圧力室形成基板２９及び封止板３３に応力が働く（図６における矢印参照）。

ここで、圧力室形成基板２９及び封止板３３にこのような応力が働いたとしても、空隙５１により応力を緩和することができる。すなわち、図６に示すように、感光性接着剤４３がコア部５２と外殻部５３とに分かれるため、収縮による応力もコア部５２と外殻部５３とに分散させることができる。これにより、感光性接着剤４３が収縮したとしても、この感光性接着剤４３の収縮に伴う圧力室形成基板２９及び封止板３３に働く応力を緩和することができる。その結果、圧力室形成基板２９及び封止板３３の反りを抑制できる。また、空隙５１が上方（封止板３３側）に向けて広がるように形成されたので、感光性接着剤４３と接する面積がより大きい封止板３３側において、感光性接着剤４３の収縮に伴う応力をより一層緩和することができる。その結果、封止板３３に働く応力と、圧力室形成基板２９に働く応力とを近づけることができ、圧力室形成基板２９及び封止板３３の反りを一層抑制できる。

そして、上記のように、封止板３３（すなわち、封止板３３となる領域が複数形成されたシリコンウェハー）と、圧力室形成基板２９（すなわち、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ウェハー）とが接合されたならば、これらを切断し、個々の封止板３３及び圧力室形成基板２９等からなる接合構造体に分割する。その後、封止板３３に駆動ＩＣ３４を接合し、アクチュエーターユニット１４を作成する。そして、アクチュエーターユニット１４と流路ユニット１５とを接合した後、アクチュエーターユニット１４が接合された流路ユニット１５をヘッドケース１６の下面に接合する。これにより、収容空間１７内にアクチュエーターユニット１４が収容され、記録ヘッド３が作成される。

ところで、上記した実施形態では、感光性接着剤４３が振動板３１と接している領域の面積を、感光性接着剤４３が封止板３３と接している領域の面積よりも大きくしたが、これには限られない。例えば、感光性接着剤が振動板と接している領域の面積を、感光性接着剤が封止板と接している領域の面積よりも小さくすることもできる。すなわち、感光性接着剤の空隙を除いた部分の幅を、封止板側から振動板側に向けて次第に広がるように形成することもできる。この場合、振動板３１等が積層された圧力室形成基板２９が本発明における第２の基板に相当し、封止板が本発明における第１の基板に相当する。また、感光性接着剤の高さ方向の途中における断面積が、高さ方向の両端における断面積（すなわち、積感光性接着剤が振動板と接している領域の面積、及び、感光性接着剤が封止板と接している領域の面積）よりも大きくなるように形成することもできる。

また、空隙５１の形状は、上記した実施形態に限られない。例えば、空隙の下端が振動板の表面に接する形状、空隙の上下方向の両端がそれぞれ封止板及び振動板に接する形状、或いは、空隙の上下方向の両端が封止板及び振動板に接しない形状等を採用し得る。また、空隙の幅が下方（振動板側）に向けて広がる形状、空隙の幅が中央部から上下方向に広がる形状、空隙の幅が中央部から上下方向に狭まる形状、空隙の幅が略同じ幅で上下方向に延在する形状等も採用し得る。さらに、空隙は、接着剤の延在方向に沿って連続的に形成されたり、断続的に形成されたりしてもよい。要するに、空隙の形状は種々の形状を取り得る。また、上記した実施形態では、空隙が感光性接着剤４３の外側の空間と隔絶された状態に形成されたが、これには限られない。例えば、空隙が感光性接着剤４３の外側の空間と連通された状態に形成することもできる。

さらに、上記した実施形態では、封止板３３と圧力室形成基板２９とを接合する接着剤として感光性接着剤４３を例示したが、これには限られない。例えば、時間の経過と共に硬化する一般的な接着剤を使用することもできる。この場合、圧力室形成基板となるシリコンウェハーにコア部となる接着剤と外殻部となる接着剤とを異なるタイミングで塗布して両者に硬化度の差をつけた状態で、封止板となるシリコンウェハーと圧力室形成基板となるシリコンウェハーとを接合することにより、空隙を形成する。

そして、上記した記録ヘッド３の製造方法では、封止板３３となるシリコンウェハーと、圧力室形成基板２９となるシリコンウェハーとを感光性接着剤４３により接合した後、切断して個片化したが、これには限られない。例えば、封止板となるシリコンウェハー及び圧力室形成基板となるシリコンウェハーを、それぞれ個々の封止板及び圧力室形成基板に個片化した後、感光性接着剤により封止板及び圧力室形成基板を接合するようにしてもよい。また、上記した接着剤形成工程では、圧力室形成基板２９側に感光性接着剤４３′を形成したが、これには限られない。例えば、封止板側に感光性接着剤を形成してもよい。

なお、以上においては、封止板３３上に駆動ＩＣ３４を設けた記録ヘッド３を例示したが、これには限られない。例えば、封止板上に駆動ＩＣを設けず、封止板自体に駆動回路を形成した構成を採用することもできる。また、上記した実施形態では、封止板３３にバンプ電極３７を形成したが、これには限られない。例えば、圧力室形成基板（具体的には振動板）にバンプ電極を形成し、封止板側の端子に当該バンプ電極を当接する構成を採用することもできる。

そして、以上においては、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッド３を例に挙げて説明したが、本発明は、その他の液体噴射ヘッド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。ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは液体の一種として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体の一種として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液体の一種として生体有機物の溶液を噴射する。

その他、液体噴射ヘッドに限られず、第１の基板と第２の基板とが間隔を空けた状態で接着剤により接合された接合構造体を備えた他のＭＥＭＳデバイスにも本発明を適用できる。例えば、第１の基板又は第２の基板の何れか一方に駆動領域及び圧電素子を備え、この圧電素子を駆動領域の圧力変化、振動、あるいは変位等を検出するセンサー等に応用したＭＥＭＳデバイスにも本発明を適用することができる。

１…プリンター，２…記録媒体，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，６…搬送機構，７…インクカートリッジ，８…タイミングベルト，９…パルスモーター，１０…ガイドロッド，１４…アクチュエーターユニット，１５…流路ユニット，１６…ヘッドケース，１７…収容空間，１８…液体導入路，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，２７…ノズル連通路，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，３４…駆動ＩＣ，３５…駆動領域，３６…非駆動領域，３７…バンプ電極，３８…樹脂部，３９…導電層，４１…個別端子，４２…共通端子，４３…感光性接着剤，４４…封止空間，４５…貫通配線，４６…上面側配線，４７…ＩＣ端子，４８…接着剤，５１…空隙，５２…コア部，５３…外殻部，９１…一方の基板，９２…他方の基板，９３…感光性接着剤

Claims (8)

1. 第１の基板と第２の基板とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが間隔を空けた状態で接着剤により接合されたＭＥＭＳデバイスであって、
   前記接着剤は、第１の部分と、前記第１の部分と隣り合い、一部が前記第１の部分と接続された第２の部分と、からなり、
   前記第１の部分と前記第２の部分との間に空隙が形成されたことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
2. 前記接着剤は、前記第１の基板と接している面積よりも前記第２の基板と接している面積の方が大きくなるように形成され、
   前記空隙は、前記第１の部分と前記第２の部分との間の間隔が前記第２の基板側に向けて広がるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
3. 前記空隙は、前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方の界面に接していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＥＭＳデバイス。
4. 前記空隙は、前記接着剤により閉鎖された空間であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
5. 前記接着剤は、光の照射により硬化度が変化する感光性接着剤であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
6. 液体を噴射するノズルを備えた液体噴射ヘッドであって、
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイスの構造を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 請求項６に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
8. 第１の基板と第２の基板とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが、間隔を空けた状態で、第１の部分及び前記第１の部分と隣り合う第２の部分とからなる接着剤により接合されたＭＥＭＳ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の基板に、前期第１の部分となる接着剤と、前記第１の部分となる接着剤よりも硬化度が低い前記第２の部分となる接着剤とを連続した状態に形成する接着剤形成工程と、
   前記接着剤を挟んだ状態で前記第１の基板と前記第２の基板とを両者が近づく方向に押圧して、前記第１の部分となる接着剤と前記第２の部分となる接着剤との間に空隙を形成しつつ、前記第１の部分となる接着剤と前記第２の部分となる接着剤とを硬化させる接合工程と、
   を含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。

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