JP6358068B2 - 圧電デバイス、液体噴射ヘッド、圧電デバイスの製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電圧の印加により変形する圧電素子を備えた圧電デバイス、液体噴射ヘッド
、圧電デバイスの製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。

圧電デバイスは、圧電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、圧電デバイスを利用して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、複数のノズルが形成されたノズルプレート、各ノズルに対応
する圧力室が形成された圧力室形成基板、各圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電
素子（アクチュエーターの一種）、及び、圧電素子を収容する凹部が形成された封止板等
が積層されて構成されている。そして、圧電素子に駆動信号を供給することで、圧力室内
の液体に圧力変動（圧力変化）を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を噴
射するように構成されている。ここで、封止板の凹部内における圧電素子に対向する面に
、各圧電素子に駆動信号を送るための駆動回路（ドライバ回路ともいう。）を形成する技
術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この駆動回路が形成された面には、当
該駆動回路と圧電素子とを電気的に接続するためのバンプ電極が形成されている。なお、
封止板は、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）により駆動回路を作成できることからシリコン製の基板（以下、シリコン基板
という。）が用いられる。

特開２００９−２５２８８２号公報

上記の凹部は、エッチング技術により封止板に作成されるため、その内部の表面が粗く
なり易い。このような面に駆動回路が形成されると、所望の性能が得られない虞がある。
このため、凹部が形成されていない平板状のシリコン基板の表面に駆動回路を形成すると
共に、圧電素子が収容できる間隔を開けた状態で、接着剤により当該シリコン基板と圧電
素子が積層された基板とを接着することが考えられている。このとき、バンプ電極を対応
する電極に確実に導通させるために、当該バンプ電極を押し潰した状態で両基板を接着す
る。しかしながら、バンプ電極の反力により接着剤が剥がれる虞があった。

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、接着剤が剥がれ
ることを抑制できる圧電デバイス、液体噴射ヘッド、圧電デバイスの製造方法、及び、液
体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明の圧電デバイスは、上記目的を達成するために提案されたものであり、撓み変形
が許容される第１の領域に設けられた圧電素子と、当該圧電素子に電気的に接続される電
極層と、を備えた第１の基板と、
前記電極層に当接して導通する、弾性を有するバンプ電極が形成され、前記圧電素子に
対向して間隔を開けて配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を保持した状態で接合する接着剤と、を備え
、
前記接着剤は、前記第１の基板又は前記第２の基板の表面に対する高さ方向の中央部に
おける幅が同方向の端部における幅よりも小さいことを特徴とする。

この構成によれば、接着剤の高さ方向の中央部における幅を接着剤の高さ方向の端部に
おける幅よりも小さくしたので、接着剤が高さ方向へ伸張し易くなり、押し潰されたバン
プ電極の反力に起因する接着面に加わる力を抑えることができる。その結果、接着剤が接
着面から剥がれることを抑制できる。

また、本発明の液体噴射ヘッドは、上記構成の圧電デバイスを備えたことを特徴とする
。

さらに、本発明の圧電デバイスの製造方法は、圧電素子および圧電素子に電気的に接続
される電極層が形成された第１の基板と、前記圧電素子に対向して間隔を開けて配置され
、前記電極層に当接して導通する、弾性を有するバンプ電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を保持した状態で接合する、熱硬化性を有する
接着剤と、を備えた圧電デバイスの製造方法であって、
前記第２の基板にバンプ電極を形成するバンプ電極形成工程と、
前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方の基板に接着剤を形成する接着剤積層
工程と、
前記接着剤を前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟んで、加圧により高さ方向に
縮ませた萎縮状態で、加熱により当該接着剤を伸縮可能な硬さに硬化させる仮硬化工程と
、
前記加圧を弱めて前記萎縮状態の接着剤を高さ方向に伸びさせた伸張状態で、加熱によ
り当該接着剤を硬化させて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する本硬化工程と、
を含むことを特徴とする。

この方法によれば、接着剤を加圧により高さ方向に縮ませた萎縮状態で、加熱により当
該接着剤を仮硬化させるため、バンプ電極を押し潰して電極層に確実に導通させることが
できる。その後、加圧を弱めて萎縮状態の接着剤を高さ方向に伸びさせた伸張状態で、加
熱により当該接着剤を本硬化させるため、押し潰されたバンプ電極の反力を弱めることが
できる。その結果、接着剤が剥がれることを抑制できる。

そして、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、上記方法により圧電デバイスを製造す
る工程を含むことを特徴とする。

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。 アクチュエーターユニットの構成を説明する断面図である。 図３における領域Ａの拡大図である。 接着剤による両基板の接合を説明する模式図である。 アクチュエーターユニットの製造工程の流れを説明するフローチャートである。

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、以下の説明では、本発明に係る圧電デバイスとして、液体
吐出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
体吐出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）においてイン
クを噴射するためのアクチュエーターとして用いた場合の例を挙げる。

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１
２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、記録ヘッド３の要部を拡大した断面図、すなわちアクチュエーターユニッ
ト１４（本発明における圧電デバイスに相当）の断面図である。図４は、図３における領
域Ａの拡大図である。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、アクチュ
エーターユニット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
に位置決め状態で接合されると、連通基板２４上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２
６とが、異方性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とが位置決め状態で接合された状態で、
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２
４と圧力室形成基板２９とが位置決めされて接合された状態で、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１
８０ｄｐｉ）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。

アクチュエーターユニット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り、図３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。この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（本発明における支持板に相当）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、異方性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（本発明における弾性板に相当）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に対応する領域は撓み変形が許容される第１の領
域ａ１であり、振動板３１における圧力室３０から外れた領域は撓み変形が阻害される第
２の領域ａ２である。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３
１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
わち第１の領域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２
９およ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。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３
９（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
および下電極層３７の一部は、圧電素子３２に対して電気的に接続される領域（すなわち
、第１の領域ａ１）から圧電体層３８の外側であって、圧力室３０に対応する領域より外
側の領域（すなわち、第２の領域ａ２）まで延在されている。本実施形態では、圧力室３
０の長手方向において、上電極層３９が一側の第２の領域ａ２まで延在され、下電極層３
７が他側の第２の領域ａ２まで延在されている。そして、この延在された部分に、それぞ
れ対応するバンプ４０（後述）が当接している。なお、上電極層３９又は下電極層３７が
本発明における電極層に相当する。

封止板３３（本発明における第２の基板に相当）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。また、本実施形態の封止板３３は、従来の封止板と異なり、圧電素子３２が収
容される凹状の封止空間が形成されておらず、平板状に形成されている。この封止板３３
と、振動板３１が積層された圧力室形成基板２９とは、肉厚な接着剤４３により固定され
ている。これにより、封止板３３は、振動板３１上の圧電素子３２に対して、当該圧電素
子３２の歪み変形を阻害しない程度の間隔を開けて、圧電素子３２の列を覆うように配置
される。すなわち、接着剤４３により、振動板３１が積層された圧力室形成基板２９と封
止板３３とが間隔を保持した状態で接合される。なお、振動板３１と封止板３３との間隔
は、例えば、５μｍ〜２５μｍに設定される。

また、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（ドライバ回路）が形成されている。この駆動回路４６は、封止板
３３となるシリコン単結晶基板（シリコンウエハー）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。さ
らに、駆動回路４６の端部の領域には、圧力室形成基板２９側に突出した、弾性を有する
バンプ４０（本発明におけるバンプ電極に相当）が形成されている。このバンプ４０は、
弾性を有する内部樹脂４１と、駆動回路４６から配線状に引き回されて、内部樹脂４１の
表面を覆う導電膜４２と、からなる。内部樹脂４１としては、例えば、ポリイミド樹脂等
の樹脂が用いられる。また、導電膜４２としては、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属が用いられ
る。

本実施形態のバンプ４０は、圧力室３０の長手方向における一側の第２の領域ａ２に延
在された上電極層３９に対応する位置、および他側の第２の領域ａ２に延在された下電極
層３７に対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、各バンプ４０は、対応する上
電極層３９および下電極層３７にそれぞれ当接して導通している。これにより、駆動回路
４６からの駆動電圧が、各バンプ４０を介して各圧電素子３２に印加される。なお、バン
プ４０の封止板３３からの寸法（高さ）は、振動板３１が積層された圧力室形成基板２９
と封止板３３との接合前の状態において、接合後の振動板３１と封止板３３との間隔より
も大きく、例えば、１０μｍ〜３０μｍに設定される。すなわち、圧力室形成基板２９と
封止板３３との接合後において、バンプ４０が僅かに潰れるように設定されている。また
、封止板３３の表面（下面）のうちバンプ４０以外の表面（下面）は、図示しないシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ_２）等の絶縁性を有する酸化膜で覆われている。

封止板３３と、振動板３１が積層された圧力室形成基板２９とを接合する接着剤４３は
、圧力室形成基板２９の圧電素子３２が形成される側の面において圧力室３０に対応する
領域から外れた領域（第２の領域ａ２）であって、バンプ４０と干渉しない領域、すなわ
ちバンプ４０から外れた領域に配置されている。本実施形態では、上電極層３９および下
電極層３７の一部を跨いで圧電素子３２の周囲を帯状に囲うように配置されている。具体
的には、図３に示すように、圧力室３０の長手方向における一側（図３における左側）に
配置されたバンプ４０より内側（圧電素子３２側）に、圧電素子３２の列に沿って帯状に
接着剤４３が配置されている。また、圧力室３０の長手方向における他側（図３における
右側）に配置されたバンプ４０の内側及び外側に、圧電素子３２の列に沿って接着剤４３
が配置されている。なお、本実施形態では、振動板３１上に接着剤４３が接着されたが、
接着剤４３が接合される領域の振動板３１を除去するようにしても良い。また、本実施形
態では、一部の接着剤４３が電極層上に配置されたが、電極層を避けるように接着剤４３
を配置してもよい。さらに、本実施形態ではバンプ４０が封止空間の外に設けられている
が、バンプ４０が封止空間の中に設けられている場合、接着剤４３は上電極層３９や下電
極層３７の一部を跨ぐことなく配置される。

ここで、接着剤４３は、図４に示すように、振動板３１又は封止板３３の表面に対する
高さ方向（肉厚方向、或いは接着面に対して垂直な方向）の中央部における幅Ｗａ（接着
面に対して平行且つ接着剤４３の延在方向に対して直交する方向の寸法）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、硬化した状態の接着剤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。本実施形態で
は、振動板３１側の接着面における幅と封止板３３側の接着面における幅とがほぼ同じに
揃えられており、両接着面から当該両接着面の略中間の位置まで次第に幅が狭まるように
形成されている。すなわち、接着剤４３の高さ方向の中央部は、端部に比べて、断面積（
接着面に対して平行な面における面積）が狭くなるように形成されている。これにより、
接着剤４３が高さ方向へ伸張し易くなり、押し潰されたバンプ４０の反力に起因する接着
面に加わる力を抑えることができる。その結果、接着剤４３が接着面から剥がれることを
抑制できる。

なお、上記では、図４に示す接着剤４３、すなわち一側（図３における左側）に配置さ
れた接着剤４３に着目して説明したが、封止板３３と振動板３１が積層された圧力室形成
基板２９とを接合するその他の接着剤４３についても、同様の形状に形成されている。ま
た、このような形状の接着剤４３を形成する方法については、後述する。さらに、接着剤
４３としては、感光性かつ熱硬化性を有する樹脂等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望ましい。

上記のように形成された記録ヘッド３では、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
入し、駆動回路４６からの駆動信号を、バンプ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ている。そして、この圧
力変動を利用することで連通基板２４のノズル連通路２７を介してノズル２２からインク
滴を噴射させている。

次に、上記した記録ヘッド３、特にアクチュエーターユニット１４の製造方法について
説明する。図５は、接着剤４３による両基板の接合を説明する模式図であり、図５（ａ）
は、両基板を接合する前の接着剤４３の形状を説明する断面図、図５（ｂ）は、仮硬化工
程における接着剤４３の形状を説明する断面図、図５（ｃ）は、本硬化工程における接着
剤４３の形状を説明する断面図である。また、図６は、アクチュエーターユニット１４の
製造工程の流れを説明するフローチャートである。なお、本実施形態では、封止板３３側
にバンプ４０を形成する工程および圧力室形成基板２９側に接着剤４３を形成する工程を
並行して行っているが、いずれか一方の工程を先に行っても良い。

初めに、封止板３３側の製造工程について説明する。まず、半導体プロセスにより、シ
リコン単結晶基板に駆動回路４６等を作成し、封止板３３を形成する（Ｓａ１）。次に、
バンプ電極形成工程において、封止板３３の駆動回路４６が形成された面側に所定の高さ
（封止板３３の最表面からの寸法）のバンプ４０を形成する。具体的には、まず、封止板
３３の表面に樹脂膜をコーティングし、その後エッチングなどのパターニング処理を行う
ことにより内部樹脂４１を形成する（Ｓａ２）。次に、蒸着やスパッタリング等により金
属膜を成膜し、パターニング処理を行うことにより導電膜４２を形成する（Ｓａ３）。な
お、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌなどで構成された下地の導電膜４２の表面をさらにＡｕメッキ等で
覆うようにしてもよい。これにより、封止板３３の圧力室形成基板２９側の面に同側に突
出したバンプ４０が形成される。このとき、バンプ４０は、接合後における振動板３１の
表面から封止板３３の表面までの高さ（すなわち、振動板３１と封止板３３との間隔）よ
りも高くなるように形成される。例えば、接合後における振動板３１と封止板３３との間
隔は５μｍ〜２５μｍに設定されるのに対し、封止板３３上に形成されたバンプ４０の高
さは、１０μｍ〜３０μｍに設定される。

次に、圧力室形成基板２９側の製造工程について説明する。まず、シリコン単結晶基板
にフォトリソグラフィー及びエッチング技術等により、圧力室３０を形成する。また、当
該シリコン基板上の振動板３１および圧電素子３２等を形成する。これにより、振動板３
１および各層が積層された圧力室形成基板２９が形成される（Ｓｂ１）。なお、振動板３
１および圧電素子３２が積層された圧力室形成基板２９が形成されれば、どのような方法
であっても良く、例えば、シリコン単結晶基板に振動板および圧電素子を積層し、その後
、圧力室を形成してもよい。次に、接着剤積層工程において、この振動板３１および各層
が積層された圧力室形成基板２９上に当該圧力室形成基板２９の表面からの高さＨａがバ
ンプ４０の高さＨｂ以下となる接着剤４３を積層する。例えば、圧力室形成基板２９の表
面からの高さＨａが１０μｍ〜３０μｍになるように接着剤４３を積層する。具体的には
、塗布工程において、感光性および熱硬化性を有する液体状の接着剤４３を、スピンコー
ター等を用いて振動板３１上に塗布し（Ｓｂ２）、ベーク（加熱）することで弾性を有す
る接着剤層を形成する（Ｓｂ３）。そして、露光工程において接着剤層に光を照射し（Ｓ
ｂ４）、その後の現像工程において接着剤層を現像することで、所定の位置に接着剤４３
の形状をパターニングする（Ｓｂ５）。

そして、上記した工程により封止板３３にバンプ４０が形成され、圧力室形成基板２９
に接着剤４３が形成されたならば、仮硬化工程において接着剤４３を封止板３３に当接し
、圧力室形成基板２９と封止板３３とを仮固定する。具体的には、図５（ａ）に示すよう
に、圧力室形成基板２９を封止板３３側に相対的に移動させて、接着剤４３を両基板の間
に挟んで張り合わせる（Ｓｃ１）。この状態で、図５（ｂ）の矢印に示すように、圧力室
形成基板２９側および封止板３３側から加圧することによりバンプ４０の反力に抗して当
該バンプ４０および接着剤４３を高さ方向に縮ませ、この状態（萎縮状態）で加熱を行う
（Ｓｃ２）。例えば、１２０℃〜３００℃の熱を加えて、接着剤４３を伸縮可能な硬さま
で仮硬化させる。これにより、振動板３１、封止板３３等と接着剤４３とが位置決め固定
される。その後、本硬化工程において、仮硬化工程から加圧を弱めて萎縮状態の接着剤４
３を高さ方向に伸びさせると共に、この状態（伸張状態）で引き続き加熱を行う。本実施
形態では、圧力を開放して、例えば、１２０℃〜３００℃の熱を５分〜４時間の間加える
ことで、本硬化させる（Ｓｃ３）。このとき、仮硬化工程で潰されたバンプ４０の反力に
より、図５（ｃ）の破線矢印に示すように、バンプ４０および接着剤４３が高さ方向に僅
かに伸張する。これにより、高さ方向の中央部における幅Ｗａが高さ方向の端部における
幅Ｗｂよりも小さくされた接着剤４３が形成される。そして、この伸張状態で、加熱によ
り本硬化させて両基板を接合する。なお、両基板を接合した後のバンプ４０の高さは、両
基板を接合する前のバンプ４０の高さよりも小さくなっている。すなわち、バンプ４０は
僅かに押しつぶされた状態になっている。これにより、バンプ４０と電極層３７、３９と
が確実に導通する。

そして、上記の過程により製造されたアクチュエーターユニット１４は、接着剤等を用
いて流路ユニット１５（連通基板２４）に位置決め固定される。そして、アクチュエータ
ーユニット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、記録ヘッド３が製造される。

このように、高さがバンプ４０の高さ以下となるように接着剤４３を積層し、加圧によ
り高さ方向に縮ませた萎縮状態で、加熱により当該接着剤４３を仮硬化させるため、バン
プ４０を押し潰して電極層３７、３９に確実に導通させることができる。その後、加圧を
弱めて萎縮状態の接着剤４３を高さ方向に伸びさせた伸張状態で、加熱により当該接着剤
４３を本硬化させるため、押し潰されたバンプ４０の反力を弱めることができる。その結
果、接着剤４３が剥がれることを抑制できる。

ところで、上記実施形態では、封止板３３と圧力室形成基板２９とが接合される前の状
態において、接着剤４３が圧力室形成基板２９側に形成されたが、これには限られない。
例えば、接着剤が封止板側に形成されるように構成してもよい。この場合、接着剤積層工
程において、封止板側に接着剤を形成する。

そして、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圧電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…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…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，４
１…内部樹脂，４２…導電膜，４３…接着剤，４６…駆動回路

Claims (4)

1. 撓み変形が許容される第１の領域に設けられた圧電素子と、当該圧電素子に電気的に接
   続される電極層と、を備えた第１の基板と、
   前記電極層に当接して導通する、弾性を有するバンプ電極が形成され、前記圧電素子に
   対向して間隔を開けて配置された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を保持した状態で接合する接着剤と、を備え
   、
   前記接着剤は、前記第１の基板又は前記第２の基板の表面に対する高さ方向の中央部に
   おける幅が同方向の端部における幅よりも小さいことを特徴とする圧電デバイス。
2. 請求項１に記載の圧電デバイスを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
3. 圧電素子および圧電素子に電気的に接続される電極層が形成された第１の基板と、前記
   圧電素子に対向して間隔を開けて配置され、前記電極層に当接して導通する、弾性を有す
   るバンプ電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を保
   持した状態で接合する、熱硬化性を有する接着剤と、を備えた圧電デバイスの製造方法で
   あって、
   前記第２の基板にバンプ電極を形成するバンプ電極形成工程と、
   前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方の基板に接着剤を形成する接着剤積層
   工程と、
   前記接着剤を前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟んで、加圧により高さ方向に
   縮ませた萎縮状態で、加熱により当該接着剤を伸縮可能な硬さに硬化させる仮硬化工程と
   、
   前記加圧を弱めて前記萎縮状態の接着剤を高さ方向に伸びさせた伸張状態で、加熱によ
   り当該接着剤を硬化させて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する本硬化工程と、
   を含むことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
4. 請求項３に記載の製造方法により圧電デバイスを製造する工程を含むことを特徴とする
   液体噴射ヘッドの製造方法。

Images