JP6269164B2

JP6269164B2 - 配線実装構造、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

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Publication number: JP6269164B2
Application number: JP2014036413A
Authority: JP
Inventors: 博司杉田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JP2015160360A

Description

本発明は、配線と半導体素子とを接続する配線実装構造、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

液滴を噴射する液体噴射ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板（第２基体）と、流路形成基板の一方面側に設けられた圧電アクチュエーターと、流路形成基板の圧電アクチュエーター側に接合された保護基板（第１基体）とを具備し、圧電アクチュエーターによって圧力発生室内の液体に圧力変化を生じさせることで、ノズル開口から液体を噴射する。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、保護基板の流路形成基板とは反対面側に駆動回路を実装し、保護基板に開口部を形成して、開口部内に圧電アクチュエーターから引き出されたリード電極を露出させ、リード電極と駆動回路とを保護基板上及び開口部の内面に形成された配線によって接続するようにしたものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２９０２３２号公報

しかしながら、流路形成基板と保護基板とは接着剤によって接着されているため、駆動回路と圧電アクチュエーターとを接続する配線を接着剤上に亘って形成しなくてはならず、保護基板や流路形成基板と接着剤との線膨張係数の違いによっての吸湿等によって配線が断線する虞があるという問題がある。

また、接着剤上に設けられた配線は、接着剤の吸湿等によってマイグレーションが発生し易いという問題がある。

なお、このような問題は液体噴射ヘッドだけではなく、他のデバイスに用いられる配線実装構造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、配線の断線やマイグレーションを抑制した配線実装構造、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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、第１主面と、該第１主面とは反対側の裏面とされる第２主面と、該第２主面に開口する凹部と、該凹部内に設けられた第１配線端子と、該第１配線端子と電気的に接続されて前記第２主面に設けられた第２配線端子と、を有する第１基体と、前記第１基体の前記凹部内に配置され、前記第１配線端子と電気的に接続される端子を有する半導体素子と、前記第１基体の前記第２主面と対向配置される第３主面を有し、該第３主面に前記第２配線端子と電気的に接続される接続端子が設けられ、前記半導体素子によって駆動される駆動素子を有する第２基体と、を備え、前記半導体素子は、前記第１基体の前記凹部と前記第２基体の前記第３主面との間で構成される空間に収納されており、前記第２配線端子と前記接続端子とは対向して配置されることで電気的に接続されていることを特徴とする配線実装構造にある。
かかる態様では、第２配線端子と接続端子とを対向配置させて接続することで、第１基体と第２基体とを接着する接着剤等上に跨がって接続配線を形成する必要がなく、第２配線端子と接続端子とを確実に接続することができ、接続配線の断線やマイグレーションの発生を抑制することができる。また、半導体素子を空間内に配置することで、半導体素子が液体や湿気によって破壊されるのを抑制することもできる。

ここで、前記半導体素子が、前記凹部の前記第１基体と前記第２基体との積層方向の深さ内に収められており、前記第１基体の前記第２主面と前記第２基体の前記第３主面とが接合されることで、前記第２配線端子と前記接続端子とが電気的に接続されていることが好ましい。これによれば、部品点数を減らしてコストを低減することができると共に、第２配線端子と接続端子とを容易に接続することができる。

また、前記凹部は、底部と、該底部と前記第２主面との間で側壁を構成する斜面と、を具備し、前記斜面には、一端側が前記第１配線端子と接続されると共に、他端が前記第２主面に設けられた前記第２配線端子に向けて導出された傾斜面配線が設けられており、前記第２基体の前記第３主面には、前記接続端子から前記駆動素子の側に向けて導出されると共に、前記駆動素子と電気的に接続される引き出し配線が設けられていることが好ましい。これによれば、駆動素子と第２配線端子とを引き出し配線によって容易に接続することができる。

また、前記空間内には、前記第２基体の前記第３主面に設けられた前記駆動素子が収容されており、前記引き出し配線は、前記接続端子から前記空間内に導出されて設けられていることが好ましい。これによれば、駆動素子を液体や湿気などの外部環境から保護することができ、駆動素子の外部環境に起因する破壊を抑制することができる。

また、前記第１基体の前記凹部内には、前記半導体素子の端子と接続される第３配線端子と、該第３配線端子と電気的に接続されて前記第２主面に設けられた第４配線端子と、を具備し、前記第２基体の前記第３主面には、前記空間の外側において、前記第４配線端子と接続される第１連絡端子と、該第１連絡端子に電気的に接続されて、前記第１基体に設けられた開口部に導出される第２連絡端子と、をさらに具備することが好ましい。これによれば、駆動回路に外部配線を容易に接続することができると共に凹部によって形成された空間を容易に密封することが可能となる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の前記第２基体には、液体を噴射するノズル開口に連通する流路、及び前記駆動素子として前記流路内に圧力変化を生じさせる前記駆動素子が設けられてい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、第２配線端子と接続端子とを確実に接続して、信頼性を向上した液体噴射ヘッドを実現できる。

また、本発明の他の態様は、第１主面と、該第１主面とは反対側の裏面とされる第２主面と、該第２主面に開口する凹部と、該凹部内に設けられた第１配線端子と、該第１配線端子と電気的に接続されて前記第２主面に設けられた第２配線端子と、を有する第１基体と、前記第１基体の前記凹部内に配置され、前記第１配線端子と電気的に接続される端子を有する半導体素子と、前記第１基体の前記第２主面と対向配置される第３主面と、該第３主面に前記第２配線端子と電気的に接続される接続端子と、液体を噴射するノズル開口に連通する流路と、前記接続端子が電気的に接続され、前記半導体素子によって駆動されて前記流路内に圧力変化を生じさせる駆動素子と、第２基体と、を備え、前記半導体素子は、前記第１基体の前記凹部と前記第２基体の前記第３主面との間で構成される空間に収納されており、前記第２配線端子と前記接続端子とは対向して配置されることで電気的に接続されてい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、第２配線端子と接続端子とを対向配置させて接続することで、第１基体と第２基体とを接着する接着剤等上に跨がって接続配線を形成する必要がなく、第２配線端子と接続端子とを確実に接続することができ、接続配線の断線やマイグレーションの発生を抑制することができる。また、半導体素子を空間内に配置することで、半導体素子が液体や湿気によって破壊されるのを抑制することもできる。

さらに、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、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。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。実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。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他の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。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の要部を拡大した図であり、図５は図２のＢ−Ｂ′線断面図であり、図６は、図５の要部を拡大した図である。

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１は、流路形成基板１０、連通板１５、ノズルプレート２０、保護基板３０、コンプライアンス基板４５等の複数の部材を備える。

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の双方に交差する方向を本実施形態では、第３の方向Ｚと称する。なお、本実施形態では、説明理解を容易にするために各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の関係を直交とするが、各構成の配置関係が必ずしも直交するものに限定されるべきものでないことを言及しておく。

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（積層方向であって−Ｚ方向）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（絞り流路、オリフィス流路）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、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。

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。このようなノズル開口２１は、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。

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２００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。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の各電極６０、８０には、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の列の間とは反対側に引き出されている。ここで、引き出されたリード電極９０の他端部が、詳しくは後述する半導体素子である駆動回路２００に接続される接続端子９１となっている。本実施形態では、圧電アクチュエーター３００の列毎に接続端子９１が本実施形態の基準方向である第１の方向Ｘに並設された接続端子列９１Ａが形成されている。すなわち、接続端子９１が第１の方向Ｘに並設されて構成された接続端子列９１Ａは、第２の方向Ｙに２列並設されている。すなわち、本実施形態では、リード電極９０は、圧電アクチュエーター３００の端部から第１の方向Ｘに沿って直線状に延設されている。また、このように接続端子９１が設けられた流路形成基板１０が第２基体に相当し、流路形成基板１０の保護基板３０側の面、すなわち振動板５０の保護基板３０側の面を第３主面１０１と称する。

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。本実施形態では、保護基板３０が第１基体に相当し、保護基板３０の流路形成基板１０に接合される面とは反対側の面を第１主面３０１と称し、流路形成基板１０に接合される面を第２主面３０２と称する。すなわち、第２基体である流路形成基板１０の第３主面１０１は、第１基体である保護基板３０の第２主面３０２と接合されている。

このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。また、流路形成基板１０と保護基板３０との接合方法は特に限定されず、例えば、本実施形態では、流路形成基板１０と保護基板３０とを接着剤３５を介して接合されている。

ここで、保護基板３０は、図４〜図６に示すように、第２主面３０２に開口する凹部３１を有する。凹部３１は、保護基板３０を厚さ方向である第３の方向Ｚに貫通することなく形成されており、流路形成基板１０の第３主面１０１との間で空間である保持部３２を形成する。

凹部３１は、第３主面１０１に相対向する底部３１１と、第２の方向Ｙの両側の壁面である第１側壁部３１２（図４参照）と、第１の方向Ｘの両側の壁面である第２側壁部３１３（図６参照）と、を具備する。

第１側壁部３１２は、底部３１１と第２主面３０２との間で傾斜して設けられた斜面となっている。すなわち、斜面である第１側壁部３１２は、基準方向である第１の方向Ｘに延在している。ここで、第１側壁部３１２が斜面になっているとは、第２主面３０２に対して傾斜して設けられていることを言う。すなわち、第１側壁部３１２が第２主面３０２と同じ面方向で形成されておらず、また、第１側壁部３１２が第２主面３０２に直交する第３の方向Ｚと同じ面方向に設けられていないことを言う。つまり、第１側壁部３１２は、第３の方向Ｚに対しても傾斜して設けられている。このような第１側壁部３１２の傾斜角度は特に限定されないが、例えば、保護基板３０をシリコン単結晶基板で形成した場合、シリコン単結晶基板の面方位にもよるが、例えば、第１側壁部３１２は、第２主面３０２に対して５４．７度となる。また、第２の方向Ｙで相対向する２つの第１側壁部３１２の間隔は、第３の方向Ｚにおいて流路形成基板１０とは離れる方向に向かって漸小して設けられている。

なお、本実施形態では、図６に示すように、凹部３１の第１の方向Ｘの両側の壁面である２つの第２側壁部３１３についても第１側壁部３１２と同様に第２主面３０２に対して傾斜して設けられている。このように第１側壁部３１２と第２側壁部３１３とを傾斜して設けることにより、凹部３１を例えば異方性エッチングによって容易に高精度に形成することができる。

このような凹部３１内の底部３１１には、本実施形態の半導体素子である駆動回路２００が設けられている。駆動回路２００は、各圧電アクチュエーター３００に接続される端子２０１を有する。本実施形態では、２列の圧電アクチュエーター３００の列に対して、１つの駆動回路２００を設けるようにした。そして、駆動回路２００は、第１の方向Ｘに所定の間隔で端子２０１が並設された列が、第２の方向Ｙの両側に設けられている。

また、圧電アクチュエーター３００は、凹部３１によって形成された空間である保持部３２内に保持されている。すなわち、圧電アクチュエーター３００は、凹部３１に相対向する領域に形成されている。そして、圧電アクチュエーター３００から引き出された引き出し配線であるリード電極９０は、凹部３１の外側、すなわち、第２主面３０２に相対向する領域まで延設されている。具体的には、リード電極９０は、圧電アクチュエーター３００から凹部３１に相対向しない領域まで第２の方向Ｙに直線上に引き出されている。このリード電極９０の第２主面３０２に相対向する端部が接続端子９１となっている。

また、保護基板３０には、駆動回路２００の端子２０１とリード電極９０の接続端子９１とを接続する接続配線３３が設けられている。

接続配線３３は、底部３１１に設けられた第１接続配線３３１と、第２主面３０２に設けられた第２接続配線３３２と、斜面である第１側壁部３１２に形成されて第１接続配線３３１と第２接続配線３３２とを接続する傾斜面配線３３３と、を具備する。

接続配線３３は、凹部３１の第１の方向Ｘの両側に、第１の方向Ｘに複数並設されている。すなわち、接続配線３３は、圧電アクチュエーター３００の列毎に第１の方向Ｘに並設されている。

ここで、第１接続配線３３１は、凹部３１の底部３１１に第１の方向Ｘに並設されている。本実施形態では、第１接続配線３３１は、第２の方向Ｙに直線上に延設されている。このような第１接続配線３３１の一端部が、半導体素子である駆動回路２００の端子２０１が接続される第１配線端子３３１ａとなっている。本実施形態では、第１接続配線３３１は、リード電極９０の隣り合う接続端子９１のピッチよりも狭いピッチで第１の方向Ｘに並設されている。

各第２接続配線３３２は、各リード電極９０の接続端子９１に相対向する位置に設けられて、接続端子９１に電気的に接続されている。すなわち、第２接続配線３３２と接続端子９１とは対向配置されて電気的に接続されている。このような第２接続配線３３２は、リード電極９０と同じピッチで第１の方向Ｘに並設されている。つまり、第２接続配線３３２が、実質的にリード電極９０の接続端子９１と電気的に接続される第２配線端子となっている。

なお、第２接続配線３３２（第２配線端子）とリード電極９０（接続端子９１）との接続方法は、特に限定されず、例えば、ハンダ付けやろう付けなどのろう接や、共晶接合、溶接、導電性粒子を含む導電性接着剤（ＡＣＰ、ＡＣＦ）、非導電性接着剤（ＮＣＰ、ＮＣＦ）等が挙げられる。例えば、接続配線３３とリード電極９０とが同じ材料、特に金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）で形成されている場合には、間に接着剤を介在させずに直接接着するいわゆる金（Ａｕ）−金（Ａｕ）接合や、銅（Ｃｕ）−銅（Ｃｕ）接合などの熱圧着を用いるようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００や駆動回路２００が保持される空間である保持部３２を密封する場合には、例えば、金属バンプ等の導電性粒子を含む導電性接着剤や非導電性接着剤によって流路形成基板１０と保護基板３０とを接着することで、接続配線３３とリード電極９０とを電気的に接続すると共に保持部３２を密封することができる。もちろん、金（Ａｕ）−金（Ａｕ）等の直接接続と保持部３２を密封する接着剤とを同時に用いるようにしてもよい。また、導電性接着剤を用いた場合であっても、保持部３２は必ずしも密封していなくてもよい。ちなみに、圧電アクチュエーター３００の高密度化に伴いリード電極９０が高密度に配置されている場合には、リード電極９０と接続配線３３とのろう接による接続は困難であるため、直接接合、導電性接着剤、非導電性接着剤等によって接合するのが好ましい。本実施形態では、流路形成基板１０と保護基板３０とを非導電性接着剤である接着剤３５によって接合すると共に、リード電極９０と接続配線３３とを直接接触させて電気的に接合するようにした。

傾斜面配線３３３は、第１接続配線３３１と第２接続配線３３２とを繋ぐように形成されている。なお、傾斜面配線３３３は、第２配線端子である第２接続配線３３２のピッチを第１接続配線３３１の第１配線端子３１１ａのピッチに変換するように、第２の方向Ｙに対して傾斜して設けられている。

もちろん、駆動回路２００の端子２０１をリード電極９０と同じピッチで設け、接続配線３３の傾斜面配線３３３を第２の方向Ｙに対して傾斜させずに直線上に形成してもよい。ただし、駆動回路２００は、電子回路がケース内に納められたものであるため、第１の方向Ｘにおいて、複数の端子２０１をリード電極９０の列と同じ長さで形成すると、駆動回路２００の全体の長さがリード電極９０の列よりも長くなってしまう。このように大型化した駆動回路２００を保持部３２内に納めるには、保護基板３０を大型化する必要があり、インクジェット式記録ヘッド１が大型化してしまう。本実施形態では、端子２０１のピッチをリード電極９０のピッチよりも狭くすることで、駆動回路２００を小型化して、駆動回路２００が収まる保持部３２を小さくすることができ、インクジェット式記録ヘッド１を小型化することができる。

このような構成では、上述のように駆動回路２００と圧電アクチュエーター３００との接続を、駆動回路２００に直接接続された第２主面３０２の接続配線３３と、圧電アクチュエーター３００に直接接続された第３主面１０１のリード電極９０と、を直接電気的に接続することで行うため、接続配線３３等が保護基板３０と流路形成基板１０とを接着する接着剤３５上に亘って形成する必要がない。すなわち、予め接続配線３３が形成された保護基板３０をリード電極９０が形成された流路形成基板１０に接合するだけで、接続配線３３とリード電極９０とを電気的に接続することができるため、接続配線３３を接着剤３５上に跨がって形成する必要がない。したがって、接続配線３３を接着剤３５上に形成することによる断線やマイグレーションの発生を抑制して、信頼性の高いインクジェット式記録ヘッド１を実現することができる。

また、本実施形態では、予め接続配線３３が形成された保護基板３０を流路形成基板１０に接合するだけで、接続配線３３とリード電極９０との電気的接合を行うことができるため、流路形成基板１０と保護基板３０とを接合した後、成膜及びリソグラフィー法によって接続配線を接合する場合に比べて製造工程を簡略化して、接続配線３３とリード電極９０とを電気的に確実に接続することができる。

また、保持部３２を密封すれば、駆動回路２００をインクや湿気から保護することができ、駆動回路２００の外部環境に起因する破壊を抑制することができる。同様に、保持部３２を密封すれば、圧電アクチュエーター３００をインクや湿気から保護することができ、圧電アクチュエーター３００の外部環境に起因する破壊を抑制することができる。

なお、図５及び図６に示すように、保持部３２内に設けられた駆動回路２００は、保護基板３０に設けられた外部接続配線３６と、この外部接続配線３６に接続された流路形成基板１０上に設けられた連絡配線９２とを介して外部配線４００に接続される。

具体的には、保護基板３０の凹部３１から第１の方向Ｘの一端側に外部接続配線３６が導出されている。外部接続配線３６は、底部３１１に設けられた第１外部接続配線３６１と、凹部３１の第１の方向Ｘの一端側の第２主面３０２に設けられた第２外部接続配線３６２と、第２側壁部３１３上に設けられて第１外部接続配線３６１と第２外部接続配線３６２とを接続する傾斜面外部接続配線３６３と、を具備する。

このような外部接続配線３６の第１外部接続配線３６１の一端部に駆動回路２００の第１の方向Ｘに設けられた端子２０１が電気的に接続される。したがって、第１外部接続配線３６１の一端部が第３配線端子３６１ａとなる。

また、流路形成基板１０の第３主面１０１には、第２外部接続配線３６２に相対向する位置に設けられた第２外部接続配線３６２に第３の方向Ｚで当接して電気的に接続される連絡配線９２が設けられている。

連絡配線９２は、第１の方向Ｘに直線上に延設されており、一端が第２外部接続配線３６２に電気的に接続される第１連絡端子９２ａとなっている。すなわち、第２外部接続配線３６２が連絡配線９２の第１連絡端子９２ａに接続される第４配線端子となる。

また、連絡配線９２の他端は、保護基板３０に第３の方向Ｚに貫通して設けられた開口部である貫通孔３７内に露出して設けられている。この貫通孔３７内に露出した連絡配線９２の他端が外部配線４００の接続される第２連絡端子９２ｂとなっている。なお、本実施形態では、第２連絡端子９２ｂを露出する開口部を貫通孔３７によって形成したが、特にこれに限定されず、保護基板３０の第１の方向Ｘの長さを流路形成基板１０よりも短くして、保護基板３０の外側に開口部が形成されてもよい。

このように駆動回路２００に外部接続配線３６及び連絡配線９２を介して外部配線４００を接続することで、保持部３２を密封した状態で、駆動回路２００と外部配線４００とを電気的に接続することができる。また、本実施形態のように流路形成基板１０の第３主面１０１に設けられた連絡配線９２を介して駆動回路２００と外部配線４００とを接続することで、流路形成基板１０と保護基板３０との接合体に第３の方向Ｚの一方面側からアクセスして外部配線４００を接続することができる。したがって、外部配線４００を接続する工程を簡略化することができる。もちろん、駆動回路２００が設けられた凹部３１を外部に連通して、凹部３１の底部３１１において、外部配線４００と外部接続配線３６とを接続することもできるが、凹部３１の底部３１１において、外部配線４００と接続するのは困難であり、保持部３２が外部に連通してインク等が侵入した際に配線の短絡や圧電アクチュエーター３００の破壊が発生する虞がある。また、駆動回路２００に接続される外部接続配線３６を第１主面３０１側に引き出すこともできるが、外部接続配線３６の製造が困難になり、高コストになってしまう。本実施形態では、流路形成基板１０上に設けられた連絡配線９２を介して接続することで、保持部３２を容易に密封することができると共に外部接続配線３６の製造を簡略化してコストを低減することができる。なお、外部接続配線３６は、接続配線３３と共に成膜及びリソグラフィー法により同時に形成することができる。これによってもコストを低減することができる。また、連絡配線９２についても、リード電極９０と同時に形成することでコストを低減することができる。また、外部接続配線３６と連絡配線９２との接続は、上述した接続端子９１と接続配線３３との接続と同様である。また、外部接続配線３６と連絡配線９２との接続を接続端子９１と接続配線３３との接続と同時に行うことでさらにコストを低減することができる。

なお、このような流路形成基板１０、保護基板３０、連通板１５及びノズルプレート２０の接合体には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００を形成するケース部材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。また、ケース部材４０には、凹部４１の第２の方向Ｙの両側に凹形状を有する第３マニホールド部４２が形成されている。この第３マニホールド部４２と、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の第１主面３０１を露出してフレキシブル基板２１０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１では、インクを噴射する際に、インクが貯留された液体貯留手段から導入路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２００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。

（他の実施形態）
以上、本発明の一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、上述した実施形態１では、凹部３１の底部３１１に駆動回路２００を設けるようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、他の例を図７に示す。なお、図７は、本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。

図７に示すように、圧電アクチュエーター３００の列毎に駆動回路２００が設けられており、各駆動回路２００は、第１側壁部３１２に固定されている。このような構成であっても、上述した実施形態１と同様の効果を奏することができる。

また、上述した実施形態１では、２列の圧電アクチュエーター３００の列を１つの保持部３２内に保持させるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電アクチュエーター３００の列毎に独立した凹部３１を設け、各凹部３１によって形成された保持部３２内のそれぞれに駆動回路２００を設けるようにしてもよい。もちろん、第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００の列において途中で分割する凹部３１を設けるようにしてもよい。つまり、２以上の圧電アクチュエーター３００を圧電アクチュエーター群として、圧電アクチュエーター群毎に凹部３１を形成してもよい。

また、上述した実施形態１では、１つの流路形成基板１０に対して１つの保護基板３０を設けるようにしたが、例えば、圧電アクチュエーター３００の列毎に凹部３１が設けられている場合には、凹部３１毎に保護基板３０を設けるようにしてもよい。すなわち、１つの流路形成基板１０に対して２つの保護基板３０を設けるようにしてもよい。また、上述した実施形態１では、１枚の保護基板３０に厚さ方向である第３の方向Ｚに貫通しない凹部３１を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、保護基板３０として、２枚の基板を第３の方向Ｚに積層して構成し、一方の基板に厚さ方向に貫通する貫通孔を設けることで凹部を形成するようにしてもよい。ただし、上述した実施形態１のように、１枚の保護基板３０に凹部３１を形成することで、部品点数を減らしてコストを低減することができる。

さらに、上述した実施形態１では、圧電アクチュエーター３００の列が第２の方向Ｙに２列設けられた構成を例示したが、圧電アクチュエーター３００の列の数は特にこれに限定されず、３列以上であってもよい。そして、凹部３１は、３列以上の圧電アクチュエーター３００の列に対して１つ設けるようにしてもよい。

また、上述した実施形態１では、凹部３１によって形成された保持部３２内に圧電アクチュエーター３００を収容するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、駆動回路２００を収容する凹部３１によって形成された保持部３２とは別に、圧電アクチュエーター３００を収容する凹部を設けてもよい。

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１は、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する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８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８に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、インクジェット式記録ヘッド１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、インクジェット式記録ヘッド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。

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、インクジェット式記録ヘッド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１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１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、本発明は、広く配線実装構造全般を対象としたものであり、液体噴射ヘッド以外の他のデバイスに適用することができる。

Ｉインクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、１０流路形成基板、１０１第３主面、１５連通板、２０ノズルプレート、２０ａ液体噴射面、２１ノズル開口、３０保護基板、３０１第１主面、３０２第２主面、３１凹部、３１１底部、３１２第１側壁部、３１３第２側壁部、３２保持部、３３接続配線、３３１第１接続配線、３３１ａ第１配線端子、３３２第２接続配線（第２配線端子）、３３３傾斜面配線、３５接着剤、３６外部接続配線、３６１第１外部接続配線、３６１ａ第３配線端子、３６２第２外部接続配線（第４配線端子）、３６３傾斜面外部接続配線、３７貫通孔、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、９０リード電極、９１接続端子、９２連絡配線、９２ａ第１配線端子、９２ｂ第２配線端子、１００マニホールド、２００駆動回路（半導体素子）、２０１端子、３００圧電アクチュエーター（圧力発生手段：駆動素子）

Claims

第１主面と、該第１主面とは反対側の裏面とされる第２主面と、該第２主面に開口する凹部と、該凹部内に設けられた第１配線端子と、該第１配線端子と電気的に接続されて前記第２主面に設けられた第２配線端子と、を有する第１基体と、
前記第１基体の前記凹部内に配置され、前記第１配線端子と電気的に接続される端子を有する半導体素子と、
前記第１基体の前記第２主面と対向配置される第３主面と、該第３主面に設けられて前記第２配線端子と電気的に接続される接続端子と、液体を噴射するノズル開口に連通する流路と、前記接続端子が電気的に接続され、前記半導体素子によって駆動されて前記流路内に圧力変化を生じさせる駆動素子と、を有する第２基体と、
を備え、
前記半導体素子は、前記第１基体の前記凹部と前記第２基体の前記第３主面との間で構成される空間に収納されており、前記第２配線端子と前記接続端子とは対向して配置されることで電気的に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記半導体素子が、前記凹部の前記第１基体と前記第２基体との積層方向の深さ内に収められており、
前記第１基体の前記第２主面と前記第２基体の前記第３主面とが接合されることで、前記第２配線端子と前記接続端子とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
前記凹部は、底部と、該底部と前記第２主面との間で側壁を構成する斜面と、を具備し、前記斜面には、一端側が前記第１配線端子と接続されると共に、他端が前記第２主面に設けられた前記第２配線端子に向けて導出された傾斜面配線が設けられており、
前記第２基体の前記第３主面には、前記接続端子から前記駆動素子の側に向けて導出されると共に、前記駆動素子と電気的に接続される引き出し配線が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
前記空間内には、前記第２基体の前記第３主面に設けられた前記駆動素子が収容されており、
前記引き出し配線は、前記接続端子から前記空間内に導出されて設けられていることを特徴とする請求項３記載の液体噴射ヘッド。
前記第１基体の前記凹部内には、前記半導体素子の端子と接続される第３配線端子と、該第３配線端子と電気的に接続されて前記第２主面に設けられた第４配線端子と、を具備し、
前記第２基体の前記第３主面には、前記空間の外側において、前記第４配線端子と接続される第１連絡端子と、該第１連絡端子に電気的に接続されて、前記第１基体に設けられた開口部に導出される第２連絡端子と、をさらに具備することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
請求項１〜５の何れか一項に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。