JP6569358B2 - 電子デバイス、液体噴射ヘッド、および、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１の基板と第２の基板とが感光性樹からなる接合樹脂により接合された電子デバイス、液体噴射ヘッド、および、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、各種の液体吐出装置や振動・圧力センサー等に応用されている。例えば、液体噴射装置では、電子デバイスを搭載した液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する。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（あるいは保護基板とも呼ばれる）等が積層された電子デバイスを備えている。このような基板同士が、間に空間を空けた状態で感光性樹脂からなる接合樹脂（接着剤）により接合されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このほか、各種センサー等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）における半導体パッケージでは、配線の高密度化や小型化に対応するべく基板同士を、接合樹脂により積層した構造が採用される。上記接合樹脂は、フォトリソグラフィー工程、すなわち、基板への塗布、プリベーク（仮硬化）、露光、現像、およびポストベーク（本硬化）等の工程を経て基板上に所定の形状にパターニングされる。

特開２０００−２８９１９７号公報

上記の現像の際に接合樹脂が柔らかいと、接合樹脂が基板から剥がれたり接合樹脂の形状が崩れたりする虞があり、パターニングの精度が低下するという問題があることから、プリベーク工程では、加熱により接合樹脂の硬化がある程度進められる。ところが、このプリベーク工程を経て接合樹脂の硬化が進むと、接着力の低下や、基板における凹凸に対する追従性の低下を招き、その結果、基板同士の接合強度が低下するという問題があった。

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、基板同士を接合する接合樹脂のパターニング精度および接着信頼性を両立することが可能な電子デバイス、液体噴射ヘッド、および、電子デバイスの製造方法を提供することにある。

〔手段１〕
本発明の電子デバイスは、上記目的を達成するために提案されたものであり、駆動素子を第１の面に有する第１の基板と、
感光性樹脂からなる接合樹脂により前記第１の面に接合された第２の基板と、
を備え、前記接合樹脂により、前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記駆動素子が収容される空間が形成された電子デバイスであって、
前記接合樹脂は、前記第１の基板における前記第１の面に形成された第１の樹脂と、前記第２の基板の前記第１の樹脂に対向する位置に形成された第２の樹脂とが接合されてなることを特徴とする。

手段１の構成によれば、感光性樹脂のパターニング精度および接着信頼性を両立することが可能となる。すなわち、接合樹脂は、基板への形成、プリベーク（仮硬化）、露光、現像、およびポストベーク（本硬化）等の工程を経て形成されるが、各基板への第１の樹脂および第２の樹脂となる感光性樹脂材料の形成段階では、樹脂の粘度が比較的低い状態であるため、各基板表面に凹凸があったとしてもこの凹凸に倣って定着する。また、第１の樹脂および第２の樹脂は、同じ感光性樹脂からなるので、現像の前段階で露光や加熱により硬化がある程度進められたとしても、両者は互いに相性が良く接合される。これにより、第１の基板と第２の基板とをより確実に接合することができ、接着信頼性が向上する。そして、現像の前段階で硬化をある程度進めることができるので、パターニングの精度を向上させることができる。

〔手段２〕
また、手段１の構成において、前記第１の基板における前記第１の樹脂が形成される領域、または、前記第２の基板における前記第２の樹脂が形成される領域のうちの少なくとも一方の領域は、凹凸を有する構成を採用することが望ましい。

手段２の構成によれば、基板表面に凹凸があることにより、樹脂の塗布時には凹凸に倣って基板表面に樹脂が定着するので、基板と樹脂との接合面積が増加し、加えて凹部に樹脂が入りこむことによるアンカー効果も奏することにより、接合強度をより向上させることができる。

〔手段３〕
また、上記手段１または手段２の構成に関し、前記第１の樹脂の前記第１の基板との接面が、前記第２の樹脂の前記第２の基板との接面よりも小さい構成を採用することもできる。

手段３の構成によれば、駆動素子等の構造体を有する第１の基板と第１の樹脂との接面が小さくなることにより、第１の基板上の限られたスペースであっても駆動素子等の構造体に干渉することなく接合樹脂を配置することができる。これにより、基板における構造体および接合樹脂の高密度化が可能となり、電子デバイスの小型化に寄与することができる。

〔手段４〕
また、本発明の液体噴射ヘッドは、手段１乃至手段３の何れか一の電子デバイスを備え、
前記駆動素子を駆動することにより、前記第１の基板に形成された圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、当該圧力変動により前記圧力室に通じるノズルから液体を噴射させることを特徴とする。

この構成によれば、感光性樹脂のパターニング精度および接着信頼性を両立することが可能な電子デバイスを備えるので、より小型で信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供することができる。

そして、本発明の電子デバイスの製造方法は、駆動素子を第１の面に有する第１の基板と、前記第１の面に接合樹脂により接合された第２の基板と、を備え、前記接合樹脂により前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記駆動素子が収容される空間が形成された電子デバイスの製造方法であって、
前記第１の基板の前記第１の面に、感光性樹脂からなる第１の樹脂を形成する工程と、
前記第２の基板の前記第１の樹脂に対向する位置に、感光性樹脂からなる第２の樹脂を形成する工程と、
前記第１の樹脂および前記第２の樹脂を、露光、加熱による仮硬化、および現像を経てパターニングする工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とが位置決めされた状態で前記第１の樹脂および前記第２の樹脂を接合して前記接合樹脂とする工程と、
を含むことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために提案される本発明の電子デバイスは、以下の構成を備えたものであってもよい。
すなわち、駆動素子を第１の面に有する第１の基板と、
感光性樹脂からなる接合樹脂により前記第１の面に接合された第２の基板と、
を備え、前記接合樹脂により、前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記駆動素子が収容される空間が形成された電子デバイスであって、
前記第１の基板又は前記第２の基板の一方にバンプ電極が形成され、他方の基板に前記バンプ電極と電気的に接続される電極が形成され、
前記接合樹脂は、前記第１の基板における前記第１の面に形成された第１の樹脂と、前記第２の基板の前記第１の樹脂に対向する位置に形成された第２の樹脂とが接合されてなり、前記バンプ電極の両側にそれぞれ配置されたことを特徴とする（手段１）。
手段１の構成によれば、感光性樹脂のパターニング精度および接着信頼性を両立することが可能となる。すなわち、接合樹脂は、基板への形成、プリベーク（仮硬化）、露光、現像、およびポストベーク（本硬化）等の工程を経て形成されるが、各基板への第１の樹脂および第２の樹脂となる感光性樹脂材料の形成段階では、樹脂の粘度が比較的低い状態であるため、各基板表面に凹凸があったとしてもこの凹凸に倣って定着する。また、第１の樹脂および第２の樹脂は、同じ感光性樹脂からなるので、現像の前段階で露光や加熱により硬化がある程度進められたとしても、両者は互いに相性が良く接合される。これにより、第１の基板と第２の基板とをより確実に接合することができ、接着信頼性が向上する。そして、現像の前段階で硬化をある程度進めることができるので、パターニングの精度を向上させることができる。
また、手段１の構成において、前記第１の基板における前記第１の樹脂が形成される領域、または、前記第２の基板における前記第２の樹脂が形成される領域のうちの少なくとも一方の領域は、凹凸を有する構成を採用することが望ましい（手段２）。
手段２の構成によれば、基板表面に凹凸があることにより、樹脂の塗布時には凹凸に倣って基板表面に樹脂が定着するので、基板と樹脂との接合面積が増加し、加えて凹部に樹脂が入りこむことによるアンカー効果も奏することにより、接合強度をより向上させることができる。
また、上記手段１または手段２の構成に関し、前記第１の樹脂の前記第１の基板との接面が、前記第２の樹脂の前記第２の基板との接面よりも小さい構成を採用することもできる（手段３）。
手段３の構成によれば、駆動素子等の構造体を有する第１の基板と第１の樹脂との接面が小さくなることにより、第１の基板上の限られたスペースであっても駆動素子等の構造体に干渉することなく接合樹脂を配置することができる。これにより、基板における構造体および接合樹脂の高密度化が可能となり、電子デバイスの小型化に寄与することができる。
さらに、上記手段１乃至手段３の何れか一の構成において、前記第１の樹脂と前記第２の樹脂とが同じ感光性樹脂材料で構成された構成を採用することが望ましい（手段４）。
手段４の構成によれば、第１の樹脂と第２の樹脂とが同じ感光性樹脂材料から作製されているため、両者が相性良くより強固に接合される。
また、本発明の液体噴射ヘッドは、手段１乃至手段４の何れか一の電子デバイスを備え、
前記駆動素子を駆動することにより、前記第１の基板に形成された圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、当該圧力変動により前記圧力室に通じるノズルから液体を噴射させることを特徴とする（手段５）。
この構成によれば、感光性樹脂のパターニング精度および接着信頼性を両立することが可能な電子デバイスを備えるので、より小型で信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供することができる。
そして、本発明の電子デバイスの製造方法は、駆動素子を第１の面に有する第１の基板と、前記第１の面に接合樹脂により接合された第２の基板と、を備え、前記第１の基板又は前記第２の基板の一方にバンプ電極が形成され、他方の基板に前記バンプ電極と電気的に接続される電極が形成され、前記接合樹脂により前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記駆動素子が収容される空間が形成された電子デバイスの製造方法であって、
前記他方の基板に前記電極を形成する工程と、
前記一方に前記バンプ電極を形成する工程と、
前記第１の基板の前記第１の面に、感光性樹脂からなる第１の樹脂を形成する工程と、
前記第２の基板の前記第１の樹脂に対向する位置に、感光性樹脂からなる第２の樹脂を形成する工程と、
前記第１の樹脂および前記第２の樹脂を、露光、加熱による仮硬化、および現像を経て、前記バンプ電極の両側に前記接合樹脂をそれぞれパターニングする工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とが位置決めされた状態で前記第１の樹脂および前記第２の樹脂を接合して前記接合樹脂とする工程と、
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。 電子デバイスの要部を拡大した断面図である。 圧力室形成基板の要部平面図である。 電子デバイスの製造工程を説明する模式図である。 電子デバイスの製造工程を説明する模式図である。 第２の実施形態における電子デバイスの要部断面図である。 接合樹脂の変形例について説明する図である。

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の表面に対してインク（液体の一種）を噴射（吐出）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、図示しないリニアエンコーダー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。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。また、図４は、領域Ａにおける圧力室形成基板２９上面図である。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インク導入路１８がケースの高さ方向を貫通して形成されている。このインク導入路１８は、流路ユニット１５の共通液室２５と連通し、インクカートリッジ７側からのインクを共通液室２５に供給する流路である。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およびノズルプレート２１を有している。本実施形態における連通基板２４は、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、インク導入路１８と連通し、各圧力室３０に共通なインクが貯留されるリザーバー（共通液室）２５と、このリザーバー２５を介してインク導入路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とが、エッチングにより形成されている。リザーバー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。個別連通路２６は、各圧力室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を介して圧力室３０とノズル２２とが連通する。本実施形態におけるノズル連通路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あるいはステンレス鋼等の金属製の基板である。本実施形態におけるノズルプレート２１には、複数のノズル２２が列状に開設されている。この列設された複数のノズル２２は、ドット形成密度に対応したピッチで、主走査方向に直交する副走査方向に沿って設けられてノズル列を構成している。

本実施形態における電子デバイス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構成部材が積層されてなる積層構造体を有する。より具体的には、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（本発明における駆動素子に相当）および封止板３３が積層されてユニット化されて、電子デバイス１４が構成されている。

本実施形態における圧力室形成基板２９は、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、エッチングにより圧力室３０となるべき空間が形成されている。この空間は、振動板３１および連通基板２４によって上下面が塞がれることで圧力室３０を区画する。以下、この空間も含めて圧力室３０と称する。圧力室３０は、各ノズル２２に対応して圧力室形成基板２９に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連通基板２４の個別連通路２６が連通し、他側の端部に同じく連通基板２４のノズル連通路２７が連通している。連通基板２４のリザーバー２５に導入されたインクは、それぞれ個別連通路２６を通じて圧力室３０に供給される。

振動板３１（弾性膜）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）に形成されている。この振動板３１によって、圧力室３０の上部開口が封止されている。この振動板３１における圧力室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（或は可撓面）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となる。一方、振動板３１において、圧力室３０の上部開口から外れた領域が、撓み変形が規制される非駆動領域となる。

上記振動板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、この絶縁膜上における各圧力室３０の上部開口に対応する駆動領域に、圧電素子３２の能動部がそれぞれ積層されている。以下においては、適宜、振動板３１を含めて圧力室形成基板２９と言う。また、圧力室形成基板２９（振動板３１を含む）が、本発明における第１の基板に相当する。また、振動板３１において圧電素子３２が形成された面が、本発明における第１の面に相当する。なお、圧力室形成基板と駆動領域（可撓面）が一体である構成を採用することもできる。すなわち、圧力室形成基板の下面側からエッチング処理が施されて、上面側に板厚の薄い薄肉部分を残して圧力室空部が形成され、この薄肉部分が駆動領域として機能する構成を採用することもできる。この構成の場合、圧力室形成基板の上面が第１の面に相当する。

本実施形態の圧電素子３２は、所謂撓み振動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、図示しない下電極層、圧電体層および上電極層が順次積層されてなる。上下の電極のうちの一方の極層が、圧電素子３２毎に個別の電極として機能し、他方の電極が、各圧電素子３２に共通な電極として機能する。このように構成された圧電素子３２は、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、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。この撓み変形する部分が実質的に能動部として機能する。図３に示すように、圧電素子３２の個別電極と導通するリード電極３５および共通電極と導通するリード電極３５が、圧力室３０の上部開口縁を超えて非駆動領域に対応する振動板３１上までそれぞれ延設されている。そして、この非駆動領域におけるリード電極３５（本発明における電極に相当）に、それぞれ対応するバンプ電極４０が電気的に接合されている。なお、リード電極は、圧電素子３２の個別電極および共通電極（下電極層および上電極層）を非駆動領域上にそのまま延長したものであっても良いし、個別電極用および共通電極用とは異なる金属層から構成されたものであっても良い。本実施形態におけるリード電極３５は、例えば金（Ａｕ）若しくはＡｕの合金等から構成される。

封止板３３（本発明における第２の基板に相当）は、圧力室形成基板２９と同程度の大きさのシリコン製の板材である。図３に示すように、本実施形態における封止板３３の圧電素子３２と対向する領域には、各圧電素子３２の駆動に係る駆動回路４６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の表面に、半導体プロセスを用いて形成されている。また、封止板３３の下面、すなわち、圧力室形成基板２９との接合時における圧電素子３２側の面の駆動回路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における振動板３１側の表面、すなわち、振動板３１との接合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、非駆動領域に延設されたリード電極３５に対応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。具体的には、圧電素子３２の個別電極用の配線層４７と、各圧電素子３２の共通電極用の配線層４７が封止板３３の表面にパターニングされている。各配線層４７は、駆動回路４６内の対応する配線端子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を介在させた状態で接合樹脂４３により接合されている。この接合樹脂４３は、基板同士の間隔を確保するスペーサーとしての機能、基板同士の間における圧電素子３２等を収容する空間を区画して当該空間を封止する封止材としての機能、および、基板同士を接合する接着剤としての機能を兼ね備えている。本実施形態における接合樹脂４３は、光の照射により硬化する感光性樹脂であり、圧力室形成基板２９側に形成された第１の樹脂４４と、封止板３３側において第１の樹脂４４と対向する位置に形成された第２の樹脂４５とが接合された積層構造となっている。そして、この接合樹脂４３は、振動板３１と封止板３３との間隙において圧電素子３２の駆動領域が収容される空間と外部空間との間を隔てている。第１の樹脂４４と第２の樹脂４５は、同じ材料から形成されており、当該材料としては、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として光重合開始剤等を含む熱硬化性樹脂が好適に用いられる。

バンプ電極４０は、駆動回路４６と各圧電素子３２のリード電極３５とを接続するための電極であり、非駆動領域まで延在された下電極層及び上電極層のリード電極３５と電気的に接続し得るように配置されている。このバンプ電極４０と、このバンプ電極４０の両側に配置される接合樹脂４３（感光性樹脂）により振動板３１と封止板３３との間に間隙が形成されている。この間隙は、圧電素子３２の歪み変形を阻害しない程度の高さ（深さ）に設定されている。

バンプ電極４０は、圧力室の並設方向（ノズル列方向）に沿って延びる突条としての内部樹脂（樹脂コア）４１と、この内部樹脂４１の表面に部分的に形成された導電膜４２とから構成されている。内部樹脂４１は、例えば、ポリイミド樹脂等の弾性を有する樹脂からなり、封止板３３の接合面において、振動板３１上の非駆動領域に対向する領域に形成されている。また、導電膜４２は、配線層４７の一部分であり、個別電極のリード電極３５に対向する位置と、共通電極のリード電極３５に対向する位置にそれぞれ形成されている。このため、導電膜４２は、ノズル列方向に沿って複数形成されている。

また、図３および図４に示すように、接合樹脂４３は、ノズル列方向（あるいは圧力室並設方向）に対して直交する方向におけるバンプ電極４０の両側に、ノズル列方向に沿って堤状にそれぞれ形成されている。ここで、図４において、ハッチングで示される部分が、接合樹脂４３である。本実施形態においては、第１の樹脂４４の幅（接合樹脂４３の延在方向に直交する方向の寸法）と、第２の樹脂４５の幅とは、ほぼ同じ寸法に設定されている。これにより、第１の樹脂４４の圧力室形成基板２９との接面の面積と、第２の樹脂４５の封止板３３との接面の面積とは、ほぼ同一となっている。

上記接合樹脂４３は、フォトリソグラフィー工程、すなわち、基板への塗布、プリベーク（仮硬化）、露光、現像、およびポストベーク（本硬化）等の工程を経て基板上にパターニングされる。本発明に係る電子デバイス１４では、上記のように接合樹脂４３を第１の樹脂４４と第２の樹脂４５の積層構造とすることで、接合時の凹凸追従性および接着信頼性の向上が図られている。以下、電子デバイス１４の製造工程、特に、圧電素子３２および振動板３１が積層された第１の基板としての圧力室形成基板２９と、第２の基板としての封止板３３との接合工程について説明する。なお、本実施形態における電子デバイス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とを接合した後で、切断して個片化することで得られる。

図５および図６は、電子デバイス１４の製造工程を説明する模式図であり、バンプ電極４０および接合樹脂４３の近傍の構成を示している。まず、圧力室形成基板２９の表面に振動板３１が形成され、その上に下電極層、圧電体層、上電極層、およびリード電極３５等が順次積層およびパターニングされて、圧電素子３２が形成される。本実施形態におけるバンプ電極４０および接合樹脂４３が形成される部分には、図５（ａ）に示すように、振動板３１上にリード電極３５がパターニングされる。なお、図４に示すように、パターニング後のリード電極３５は、ノズル２２若しくは圧力室３０の形成ピッチと同ピッチでノズル列方向に互いに間隔を空けて櫛歯状に複数形成される。このため、振動板３１上には、このリード電極３５が形成された部分と、リード電極３５が形成されていない部分とによって凹凸が生じる。

一方、封止板３３側では、まず、半導体プロセスにより圧力室形成基板２９（振動板３１）との接合面に上記の駆動回路４６が形成される。駆動回路４６が形成されたならば、封止板３３の接合面上にバンプ電極４０の内部樹脂４１が形成される。具体的には、材料である樹脂が所定の厚さで形成された後、プリベーク処理、フォトリソグラフィー処理、エッチング処理、ポストベーク処理等を経て所定の位置に突条を呈する内部樹脂４１がパターニングされる。内部樹脂４１が形成されたならば、図５（ｂ）に示すように、配線層４７およびバンプ電極４０の導電膜４２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および導電膜４２が形成される。この配線層４７も、圧力室形成基板２９側のリード電極３５と同様に、ノズル列方向に互いに間隔を空けて複数形成されるため、封止板３３には、この配線層４７が形成された部分と、配線層４７が形成されていない部分とによって凹凸が生じる。なお、本実施形態においては、封止板３３において配線層４７が形成されていない部分は、シリコン基板の素材が露出している。このシリコン基板と接合樹脂４３となる第２の樹脂４５との密着性を高めるため、封止板３３の圧力室形成基板２９との接合面にＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）処理が施される。

次に、圧力室形成基板２９に積層された振動板３１の表面（封止板３３側の接合面）に、第１の樹脂４４となる感光性樹脂材料４９が形成される（感光性樹脂形成工程）。本実施形態においては、図５（ｃ）に示すように、圧力室形成基板２９および振動板３１上に、圧電素子３２やリード電極３５等の構造体を覆う状態で感光性樹脂材料４９が、スピンコートにより塗布される。同様にして、図５（ｄ）に示すように、封止板３３のバンプ電極４０が形成されている側の面に第２の樹脂４５となる感光性樹脂材料４９が塗布される。この感光性樹脂形成工程の時点では、感光性樹脂材料４９は、比較的柔らかい状態であるため、上記のように基板の表面に凹凸が生じていたとしても、この凹凸に追従して基板表面に定着（密着）し、感光性樹脂材料４９の表面も概ね平坦となる。また、シリコン単結晶基板の表面は親水性を呈することから感光性樹脂材料４９との密着性に劣るところ、本実施形態において封止板３３となるシリコン単結晶基板の表面に対してＨＭＤＳ処理が施されているため、当該表面が疎水性となり、感光性樹脂材料４９との密着性の向上が図られている。

両基板に感光性樹脂材料４９が形成されたならば、続いて、所定のパターンのマスクを介して露光された後、加熱処理により感光性樹脂材料４９が仮硬化させられる（仮硬化工程）。あるいは、感光性樹脂材料４９が形成された後、加熱処理を経てから露光が行われるようにしてもよい。仮硬化工程において、感光性樹脂材料４９の硬化度は、露光時における露光量あるいは加熱時の加熱量により調整され、本硬化時の５０％乃至７０％程度の硬化度に調整される。この仮硬化工程により感光性樹脂材料４９が仮硬化した状態で、現像が行われて所定の位置に感光性樹脂材料４９が所定の形状にパターニングされる（パターニング工程）。本実施形態においては、図６（ａ）に示すように、振動板３１上においてバンプ電極４０が配置される領域を挟んで、当該領域の両側に、それぞれノズル列方向に沿った堤状（バンク状）の第１の樹脂４４がパターニングされる。同様に、図６（ｂ）に示すように、封止板３３においてバンプ電極４０の両側に、それぞれノズル列方向に沿った第２の樹脂４５がパターニングされる。

圧力室形成基板２９に第１の樹脂４４が形成され、封止板３３に第２の樹脂４５が形成されたならば、両基板が接合される（接合工程）。具体的には、図６（ｃ）に示すように、両シリコン単結晶基板の相対位置がアライメントされた状態で、両基板が互いに近接する方向に相対的に移動され、バンプ電極４０や圧電素子３２等の構造体を両基板の間に挟んだ状態で張り合わされる。この際、第１の樹脂４４と第２の樹脂４５とが互いに接合される。これにより、図３に示すように、基板同士の間隔を確保するスペーサー、基板同士の間における圧電素子３２等を収容する空間を封止する封止材、および、基板同士を接合する接着剤として機能する接合樹脂４３が形成される。ここで、接合樹脂４３を構成する第１の樹脂４４および第２の樹脂４５は、仮硬化工程において硬化が進んでいるが、同じ感光性樹脂材料４９から作製されているため、相性良く接合される。このため、一方の基板に感光性樹脂を形成して仮硬化を経て当該感光性樹脂を他方の基板に接着する構成と比較して、接着力の低下を抑制することが可能となる。しかも樹脂４４，４５同士の接合であるため、基板の表面の凹凸の有無に関係なく強固に基板同士を接合することが可能となる。そして、基板同士の加圧が維持された状態で加熱処理（ポストベーク）が行われる。その結果、第１の樹脂４４および第２の樹脂４５が一体化され、リード電極３５に対しバンプ電極４０が電気的に接続された状態で、両基板が接合樹脂４３により接合される。

両シリコン単結晶基板が接合されたならば、圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板に対し、ラッピング工程、フォトリソグラフィー工程、及びエッチング工程を経て圧力室３０が形成される。最後に、シリコン単結晶基板における所定のスクライブラインに沿ってスクライブされて、個々の電子デバイス１４に切断されて分割される。なお、本実施形態では、２枚のシリコン単結晶基板の接合後に個片化される構成を例示したが、これには限られない。例えば、先に封止板及び圧力室形成基板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。

そして、上記の過程により製造された電子デバイス１４は、接着剤等を用いて流路ユニット１５（連通基板２４）に位置決めされて固定される。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記録ヘッド３となる。

このように、接合樹脂４３が第１の樹脂４４と第２の樹脂４５とが接合された積層構造であるため、接合樹脂４３のパターニング精度および接着信頼性を両立することが可能となる。すなわち、各基板への第１の樹脂４４および第２の樹脂４５となる感光性樹脂材料４９の形成段階では、各樹脂４４，４５の粘度が比較的低い状態であるため、各基板表面に凹凸があったとしてもこの凹凸に追従して定着する。また、第１の樹脂４４および第２の樹脂４５は、同じ感光性樹脂からなるので、現像の前段階で露光や加熱により硬化がある程度進められたとしても、両者は互いに相性が良く接合される。これにより、圧力室形成基板２９と封止板３３とをより確実に接合することができ、接着信頼性が向上する。そして、現像の前段階で硬化をある程度進めることができるので、パターニングの精度を向上させることができる。また、接合樹脂４３のパターニング精度および接着信頼性を両立することができるので、電子デバイス１４をより安定して製造することができ、歩留まりの向上が期待できる。さらに、圧電素子３２のように駆動により振動する素子を採用する構成では、この振動による接合部分のダメージを低減することができ、接合部分の剥離を抑制することができる。これにより、電子デバイス１４の信頼性の向上が期待できる。そして、この電子デバイス１４を備えることにより、より小型で信頼性の高い記録ヘッド３およびプリンター１を提供することができる。

さらに、本実施形態においては、圧力室形成基板２９の振動板３１上における第１の樹脂４４が形成される領域、および、封止板３３における第２の樹脂４５が形成される領域には、凹凸が形成されているが、樹脂の塗布時には凹凸に倣って（追従して）基板表面に樹脂が定着するので、基板と樹脂との接合面積が増加し、加えて凹部に樹脂が入りこむことによるアンカー効果も奏することにより、接合強度をより向上させることができる。

図７は、第２の実施形態における圧電デバイス１４の要部断面図である。上記第１の実施形態においては、バンプ電極４０′が、圧力室形成基板２９側の振動板３１上であって圧力室３０の上部開口から外れた非駆動領域に設けられている点が、上記第１の実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態におけるバンプ電極４０′は、振動板３１の非駆動領域上にノズル列方向に沿って延びる内部樹脂４１′と、この内部樹脂４１′の表面に部分的に形成された導電膜４２′とから構成され、この導電膜４２′は、リード電極３５の一部分となっている。また、本実施形態における第１の樹脂４４′の幅（接合樹脂４３′の延在方向に直交する方向の寸法）は、第２の樹脂４５′の幅よりも狭く設定されている。これにより、第１の樹脂４４′の圧力室形成基板２９との接面は、第２の樹脂４５′の封止板３３との接面よりも小さくなっている。すなわち、圧力室形成基板２９上には、圧電素子３２やバンプ電極４０′等の構造体が形成されているため、接合樹脂４３′を設けるスペースが限られているところ、第１の樹脂４４′の圧力室形成基板２９との接面をより小さくすることにより、圧力室形成基板２９上の限られたスペースにも圧電素子３２やバンプ電極４０′等の構造体と干渉することなく接合樹脂４３を配置することができ、電子デバイス１４の小型化に寄与することができる。勿論、封止板３３側において、接合樹脂４３′を設けるスペースが限られている構成では、第２の樹脂４５′の封止板３３との接面が、第１の樹脂４４′の圧力室形成基板２９との接面よりも小さい構成を採用することも可能である。なお、他の構成については、第１の実施形態と同様である。

ここで、第２の実施形態における接合樹脂４３′に関し、第１の樹脂４４′と第２の樹脂４５′とにより断面視で２段の凸状を呈する構成を例示したが、これには限られない。例えば、図８に示す変形例の接合樹脂４３″は、断面視で逆台形状を呈している。すなわち、第１の樹脂４４″の断面形状は、振動板３１側が狭く、封止板３３側が広い逆台形状を呈している。同様に、第２の樹脂４５″の断面形状は、振動板３１側が狭く、封止板３３側が広い逆台形状を呈しており、振動板３１側の辺（下辺）の幅は、第１の樹脂４４″の封止板３３側の辺（上辺）の幅とほぼ等しくなっている。これにより、第１の樹脂４４″と第２の樹脂４５″が接合された状態で、接合樹脂４３″全体として１つの台形形状を呈している。この構成においても第２の実施形態と同様に、第１の樹脂４４″の圧力室形成基板２９との接面がより小さくなり、圧力室形成基板２９上の限られたスペースにも圧電素子３２やバンプ電極４０′等の構造体と干渉することなく接合樹脂４３″を配置することができ、電子デバイス１４の小型化に寄与することができる。

なお、上記各実施形態においては、本発明に係る電子デバイス１４として、駆動素子としての圧電素子３２の駆動によりノズルから液体の一種であるインクを噴射させる構成を例示したが、これには限られず、第１の基板と第２の基板が感光性樹脂により接合された電子デバイスであれば、本発明を適用することが可能である。例えば、駆動素子により振動、あるいは変位等を検出するセンサーに用いられる電子デバイス等にも本発明を適用することができる。

また、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。

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，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，３５…リード電極，４０…バンプ電極，４１…内部樹脂，４２…導電膜，４３…接合樹脂，４４…第１の樹脂，４５…第２の樹脂，４６…駆動回路，４７…配線層，４９…感光性樹脂材料

Claims (6)

1. 駆動素子を第１の面に有する第１の基板と、
   感光性樹脂からなる接合樹脂により前記第１の面に接合された第２の基板と、
   を備え、前記接合樹脂により、前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記駆動素子が収容される空間が形成された電子デバイスであって、
   前記第１の基板又は前記第２の基板の一方にバンプ電極が形成され、他方の基板に前記バンプ電極と電気的に接続される電極が形成され、
   前記接合樹脂は、前記第１の基板における前記第１の面に形成された第１の樹脂と、前記第２の基板の前記第１の樹脂に対向する位置に形成された第２の樹脂とが接合されてなり、前記バンプ電極の両側にそれぞれ配置されたことを特徴とする電子デバイス。
2. 前記第１の基板における前記第１の樹脂が形成される領域、または、前記第２の基板における前記第２の樹脂が形成される領域のうちの少なくとも一方の領域は、凹凸を有することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記第１の樹脂の前記第１の基板との接面が、前記第２の樹脂の前記第２の基板との接面よりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子デバイス。
4. 前記第１の樹脂と前記第２の樹脂とが同じ感光性樹脂材料で構成された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電子デバイス。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の電子デバイスを備え、
   前記駆動素子を駆動することにより、前記第１の基板に形成された圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、当該圧力変動により前記圧力室に通じるノズルから液体を噴射させることを特徴とする液体噴射ヘッド。
6. 駆動素子を第１の面に有する第１の基板と、前記第１の面に接合樹脂により接合された第２の基板と、を備え、前記第１の基板又は前記第２の基板の一方にバンプ電極が形成され、他方の基板に前記バンプ電極と電気的に接続される電極が形成され、前記接合樹脂により前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記駆動素子が収容される空間が形成された電子デバイスの製造方法であって、
   前記他方の基板に前記電極を形成する工程と、
   前記一方に前記バンプ電極を形成する工程と、
   前記第１の基板の前記第１の面に、感光性樹脂からなる第１の樹脂を形成する工程と、
   前記第２の基板の前記第１の樹脂に対向する位置に、感光性樹脂からなる第２の樹脂を形成する工程と、
   前記第１の樹脂および前記第２の樹脂を、露光、加熱による仮硬化、および現像を経て、前記バンプ電極の両側に前記接合樹脂をそれぞれパターニングする工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板とが位置決めされた状態で前記第１の樹脂および前記第２の樹脂を接合して前記接合樹脂とする工程と、
   を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。

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