JP6635332B2 - 電気機械変換部材、液滴吐出部材、画像形成装置、及び、電気機械変換部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気機械変換部材、液滴吐出部材、画像形成装置、及び、電気機械変換部材の製造方法に関するものである。

この種の電気機械変換部材としては、例えば、インクジェット記録装置等の画像形成装置の液滴吐出部材のノズル孔から液滴を吐出させるために液滴吐出部材の加圧液室を加圧するものが知られている。

例えば、特許文献１には、複数の圧電素子（電気機械変換素子）それぞれが引き出し配線を介して駆動ＩＣ（接続先部材）に電気的に接続された圧電素子基板が備わった電気機械変換部材を有する液滴吐出ヘッド（液滴吐出部材）が開示されている。その圧電素子基板上には、圧電素子に対向する部分に凹部を有する保持基板（接着対象部材）が接着剤によって接合されている。

従来、複数の電気機械変換素子それぞれが配線を介して駆動ＩＣ等の電子部品（接続先部材）に接続された基板を有する電気機械変換部材において、その電子部品を実装する際に用いる液状硬化性樹脂（アンダーフィル）が電気機械変換素子側に流入する場合がある。この場合、電気機械変換素子あるいはその周囲の部材等にアンダーフィルが付着して種々の問題を引き起こす。例えば、電気機械変換素子にアンダーフィルが付着すると、電気機械変換素子の変形が阻害され、その電気機械変換部材の正常動作が困難になる。また、電気機械変換素子の周囲に配置される接触端子等にアンダーフィルが付着すると、その接触端子に対する電気的接触が阻害され、その電気機械変換部材の正常動作が困難になる。

前記特許文献１に記載の電気機械変換部材は、凹部を有する保持基板の脚部が、複数の圧電素子が配置される圧電素子領域と駆動ＩＣとの間に位置する圧電素子基板上の接着領域に対して接着剤によって接着される。そのため、圧電素子領域と駆動ＩＣとの間が保持基板の脚部及び接着剤によって適切に遮断できれば、駆動ＩＣのアンダーフィルが圧電素子領域へ流入するのを安定して抑制できる。

しかしながら、保持基板の脚部が接着される接着領域には、各圧電素子と駆動ＩＣとを電気的に接続する複数の引き出し配線が存在する。この引き出し配線の厚み（圧電素子基板の面から引き出し配線の高さ）によって、保持基板脚部の接着面と圧電素子基板の面との間に離間スペースが生じる。一般に、接着剤の付着量には多少のムラがあることから、接着剤が全体的に不足していると、接着剤の付着量が相対的に少ない部分では接着剤が離間スペースに充填されず、その離間スペースに隙間が生じてアンダーフィルの流入を抑制できなくなる。一方、接着剤の付着量が相対的に少ない部分でも離間スペースに接着剤が充填されるように多くの接着剤を使用すると、接着剤の付着量が相対的に多い部分で接着剤が過剰となり、余剰分の接着剤が圧電素子領域へ流入して、アンダーフィルの流入と同様の問題を引き起こす。

上述した課題を解決するため、本発明は、複数の電気機械変換素子と該複数の電気機械変換素子のそれぞれに電気的に接続される複数の配線とを備えた基板と、前記複数の配線にまたがって存在する接着領域に接着剤によって接着された接着対象部材とを有する電気機械変換部材において、前記複数の配線は、前記電気機械変換素子へ信号を送る駆動部が接続される駆動部側電極部と、前記電気機械変換素子に接続される素子側電極部と、前記接着領域を通って前記駆動部側電極部及び前記素子側電極部の間を連結する配線部とから構成され、前記配線部は、前記駆動部側電極部及び前記素子側電極部よりも幅が狭く、前記接着領域における前記配線部の間に、配線間構造体を有することを特徴とする。

本発明によれば、接着剤やアンダーフィル等が複数の電気機械変換素子側（圧電素子領域）へ流入することによって生じ得る各種問題を安定して抑制することができるという優れた効果が奏される。

実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す透視斜視図である。 同インクジェット記録装置の機構部の側面図である。 液滴吐出ヘッド及びインクカートリッジが一体化したカートリッジの例を示す斜視図である。 同インクジェット記録装置における液滴吐出ヘッドの内部構成を示す部分破断した斜視図である。 同液滴吐出ヘッドを構成するアクチュエータ基板の上面図である。 図５中Ａ−Ａ’における液滴吐出ヘッドの断面図である。 図５中Ｃ−Ｃ’における液滴吐出ヘッド５０の断面図である。 下部電極を個別電極層１０１−２とし、上部電極を共通電極層１０１−１とした圧電素子の変形例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、同液滴吐出ヘッドの製造工程の前段部分を説明するため、ノズル孔の並び方向に対して直交する断面を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、同液滴吐出ヘッドの製造工程の中段部分を説明するため、ノズル孔の並び方向に対して直交する断面を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、同液滴吐出ヘッドの製造工程の後段部分を説明するため、ノズル孔の並び方向に対して直交する断面を示す断面図である。 同アクチュエータ基板に接着される保持基板の上面図である。 （ａ）は、同アクチュエータ基板に同保持基板を接着する接着剤が不足した状態の接着部を示す説明図である。（ｂ）は、十分な量の接着剤が付着している状態の接着部を示す説明図である。 圧電素子側へのアンダーフィルの流入経路を示す説明図である。 シリコンウェア上に同アクチュエータ基板が形成された状態を示す平面図である。 圧電素子列の列方向に隣り合う２つの圧電素子と配線間構造体のサイズを説明するための説明図である。 圧電素子列の列方向で隣り合う２つの圧電素子とその引き出し配線と配線間構造体のサイズを説明するための説明図である。 保持基板が接続される前のアクチュエータ基板の断面図である。 実施例２におけるアクチュエータ基板の上面図である。 実施例２におけるアクチュエータ基板上で圧電素子列の列方向に隣り合う２つの圧電素子とその引き出し配線と配線間構造体のサイズを説明するための説明図である。 比較例におけるアクチュエータ基板の上面図である。 実施例２におけるアクチュエータ基板上で圧電素子列の列方向に隣り合う２つの圧電素子とその引き出し配線のサイズを説明するための説明図である。 効果確認試験の結果をまとめたグラフである。

以下、本発明に係る電気機械変換部材を有する液体吐出部材としての液滴吐出ヘッドを、画像形成装置としてのインクジェット記録装置に適用した一実施形態について説明する。
なお、本実施形態においては、インクを吐出する例であるが、吐出する液体は、インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。

図１は、本実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す透視斜視図である。
図２は、本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
図１及び図２に示すインクジェット記録装置は、装置本体の内部に主走査方向へ移動可能なキャリッジ１を備えている。このキャリッジ１には、液滴吐出ヘッド５０及び液滴吐出ヘッド５０に対してインクを供給するインクカートリッジ２等が搭載されている。

液滴吐出ヘッド５０及びインクカートリッジ２は、図３に示すようには、これらを一体化した構成としてもよい。このように液滴吐出ヘッド５０及びインクカートリッジ２が一体となった構成では、液滴吐出ヘッド５０のアクチュエータ基板を高精度化、高密度化、および高信頼化することが容易となる。よって、歩留まりや信頼性を向上することができ、低コスト化を図ることができる。

装置本体の下方部には、前方側（図２中左側）から多数枚の記録材３０を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）４が抜き差し自在に装着されている。また、記録材３０を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ５も有している。給紙カセット４あるいは手差しトレイ５から給送される記録材３０は、印字機構部３によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙される。なお、記録材３０は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の材質の媒体を含むものとする。

印字機構部３は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド７と従ガイドロッド８とでキャリッジ１を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ１には、複数のインク吐出口（ノズル孔）が主走査方向と直交する副走査方向に配列され、液滴吐出方向が下方に向くように、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴（液滴）を吐出する液滴吐出ヘッド５０が装着されている。また、キャリッジ１には、液滴吐出ヘッド５０に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ２を交換可能に装着している。

インクカートリッジ２は、上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド５０へインクを供給する供給口が設けられている。内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド５０へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド５０としては、色ごとに異なる液滴吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。

キャリッジ１は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド７に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド８に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９ａで回転駆動される駆動プーリ１０と従動プーリ１１との間にタイミングベルト１２を張装している。このタイミングベルト１２をキャリッジ１に固定し、主走査モータ９ａの正逆回転によりキャリッジ１が往復に走査される。

また、本インクジェット記録装置は、給紙カセット４から記録材３０を分離給装する給紙ローラ１３及びフリクションパッド１４、記録材３０を案内するガイド部材１５、給紙された記録材３０を反転させて搬送する搬送ローラ１６なども備えている。更に、この搬送ローラ１６の周面に押し付けられる搬送コロ１７及び搬送ローラ１６からの記録材３０の送り出し角度を規定する先端コロ１８も有している。搬送ローラ１６は副走査モータ９ｂによってギヤ列を介して回転駆動される。

また、キャリッジ１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１６から送り出された記録材３０を液滴吐出ヘッド５０の下方側で案内するため、用紙ガイド部材である印写受け部材１９も有している。この印写受け部材１９の用紙搬送方向下流側には、記録材３０を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ２０と拍車２１を設け、さらに記録材３０を排紙トレイ６に送り出す排紙ローラ２３と拍車２４と、排紙経路を形成するガイド部材２５，２６とを配設している。

インクジェット記録装置で画像を記録する際、キャリッジ１を移動させながら、画像信号に応じて液滴吐出ヘッド５０を駆動することにより、停止している記録材３０にインクを吐出して１行分を記録し、その後、記録材３０を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号または記録材３０の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ、記録材３０を排紙する。

また、キャリッジ１の移動方向一端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド５０の吐出不良を回復するための回復装置２７を配置している。回復装置２７はそれぞれ図示していないキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１は、印字待機中には回復装置２７側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド５０をキャッピングしてノズル孔の湿潤状態を保つことによりインクの乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、すべてのノズル孔のインクの粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

更に、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド５０のノズル孔を密封し、チューブを通して吸引手段でノズル孔からインクとともに気泡等を吸い出す。これにより、ノズル面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

次に、液滴吐出ヘッド５０の構成について説明する。
図４は、本実施形態の液滴吐出ヘッド５０の内部構成を示す部分破断した斜視図である。
図５は、液滴吐出ヘッド５０を構成するアクチュエータ基板の上面図である。
図６は、図５中Ａ−Ａ’における液滴吐出ヘッド５０の断面図である。
図７は、図５中Ｃ−Ｃ’における液滴吐出ヘッド５０の断面図である。
なお、図５では、説明のため、アクチュエータ基板上に接着される接着対象部材である保持基板２００が取り除かれた状態になっている。

本実施形態の液滴吐出ヘッド５０は、主に、アクチュエータ基板１００と、保持基板２００と、ノズル基板３００とから構成されている。アクチュエータ基板１００は、変位板としての振動板１０２の素子取付面（図中上面）上に、液体吐出エネルギーを発生させる電気機械変換素子としての圧電素子１０１を備えている。本実施形態における圧電素子１０１は、図６に示すように、下部電極である共通電極層１０１−１と上部電極である個別電極層１０１−２との間に圧電体層１０１−３が挟まれた構成となっている。ただし、図８に示すように、下部電極を個別電極層１０１−２とし、上部電極を共通電極層１０１−１とした圧電素子であってもよい。

また、アクチュエータ基板１００は、振動板１０２の素子取付面とは反対側の面（図中下面）に隔壁部１０３を備えている。振動板１０２と隔壁部１０３とノズル基板３００によって囲まれる空間が加圧液室１０４となる。また、アクチュエータ基板１００により、流体抵抗部１０５及び共通液室１０６も形成される。

保持基板２００は、インクカートリッジ２からのインクを供給するインク供給口を備えており、アクチュエータ基板１００に接着されることにより、共通インク流路２０２と、アクチュエータ基板１００の振動板１０２が撓んで変位できる空間を形成する凹部２０３とを形成する。保持基板２００は、シリコンエッチング、プラスチック成型品等により形成できる。

ノズル基板３００は、個々の加圧液室１０４に対応した位置にノズル孔３０１が形成されている。ノズル基板３００は、例えばＳＵＳからなる板に対して、パンチ加工、エッチング、シリコンエッチング、ニッケル電気鋳造、樹脂レーザー加工などを施すことにより形成されたものを用いることができる。

本実施形態の液滴吐出ヘッド５０は、各加圧液室１０４内にインクを満たした状態で、制御部（不図示）の制御の下、駆動ＩＣ１２０から駆動電圧信号を各個別電極層１０１−２に印加する。この駆動電圧信号としては、発振回路により生成した２０［Ｖ］のパルス電圧を用いることができる。このような電圧パルスを印加することにより、圧電体層１０１−３は、圧電効果により圧電体層１０１−３そのものが振動板１０２と平行方向に縮む。これにより、振動板１０２が加圧液室１０４側へ凸になるように撓む結果、加圧液室１０４内の圧力が急激に上昇し、加圧液室１０４に連通するノズル孔３０１からインクが吐出される。

パルス電圧が印加された後は、縮んだ圧電体層１０１−３が元に戻り、これに伴って撓んだ振動板１０２も元の位置に戻る。このため、加圧液室１０４内が共通液室１０６内に比べて負圧となり、インクカートリッジ２からインク供給口を介して供給されているインクが共通インク流路２０２、共通液室１０６から流体抵抗部１０５を介して加圧液室１０４へ供給される。これを繰り返すことにより、インクの液滴を連続的に吐出でき、液滴吐出ヘッド５０に対向して配置される記録材に画像を形成する。

次に、本実施形態における液滴吐出ヘッド５０の製造方法について説明する。
図９〜図１１は、本実施形態の液滴吐出ヘッド５０の製造工程を説明するため、ノズル孔の並び方向に対して直交する断面を示す断面図である。

アクチュエータ基板１００の基材としては、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、通常１００〜６００μｍの厚みを持つことが好ましい。面方位としては、（１００）、（１１０）、（１１１）と３種類あるが、半導体産業では一般的に（１００）、（１１１）が広く使用されており、本実施形態では、主に（１００）の面方位を持つ単結晶基板を使用する。また、加圧液室１０４を作製する段階では、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工していくが、この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが一般的である。異方性エッチングとは、結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。例えば、ＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬させる異方性エッチングでは、（１００）面に比べて（１１１）面は約１/４００程度のエッチング速度となる。従って、面方位（１００）では約５４°の傾斜を持つ構造体が作製できるのに対して、面方位（１１０）では深い溝をほることができ、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができる。そのため、(１１０)の面方位を持った単結晶基板を使用することも可能である。ただし、この場合、マスク材であるＳｉＯ_２もエッチングされてしまうので、この点の留意が必要である。

はじめに、図９（ａ）に示すように、このシリコン単結晶基板上に振動板１０２となる膜を成膜する。振動板１０２は、圧電素子１０１によって発生した力を受けて変形を繰り返すため、これに耐えうる十分な強度を有したものであることが好ましい。材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４をＣＶＤ法により作製したものが挙げられる。また、振動板１０２は、これに接合される個別電極層１０１−２や圧電体層１０１−３の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。特に、本実施形態では、圧電体層１０１−３としてＰＺＴが使用されることから、その線膨張係数である８×１０^-6［１／Ｋ］に近い線膨張係数として、５×１０^-6［１／Ｋ］〜１０×１０^-6［１／Ｋ］の線膨張係数を有した材料が好ましく、さらには７×１０^-6［１／Ｋ］〜９×１０^-6［１／Ｋ］の線膨張係数を有した材料がより好ましい。具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びそれらの化合物等であり、これらをスパッタ法もしくは、Ｓｏｌ−ｇｅｌ法を用いてスピンコーターにて作製することができる。膜厚としては、０．１〜１０μｍが好ましく、０．５〜３μｍがさらに好ましい。この範囲より小さいと、加圧液室１０４の加工が難しくなり、この範囲より大きいと振動板１０２が変形変位しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になりやすい。

次に、このようにして成膜した振動板１０２上には、共通電極層１０１−１が成膜される。共通電極層１０１−１は、金属膜単層もしくは金属膜と酸化物膜とからなる複数層であることが好ましく、いずれの場合でも、振動板１０２と金属膜との間に密着層を入れて剥がれ等を抑制することが好ましい。

密着層としては、Ｔｉをスパッタ成膜後、ＲＴＡ（ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いて、６５０〜８００℃、１〜３０分、Ｏ_２雰囲気でチタン膜を熱酸化し、チタン膜を酸化チタン膜にする。酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいが、チタン膜の高温による熱酸化法が望ましい。反応性スパッタによる作製では、シリコン基板を高温で加熱する必要があるため、特別なスパッタチャンバ構成を必要とする。さらに、一般の炉による酸化よりも、ＲＴＡ装置による酸化の方がチタン酸化膜の結晶性が良好になる。なぜなら、通常の加熱炉による酸化によれば、酸化しやすいチタン膜は、低温においてはいくつもの結晶構造を作るため、一旦、それを壊す必要が生じるためである。したがって、昇温速度の速いＲＴＡによる酸化の方が良好な結晶を形成するために有利になる。またＴｉ以外の材料としては、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕ等の材料でも好ましい。膜厚としては、１０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、１５ｎｍ〜３０ｎｍがさらに好ましい。この範囲以下の場合においては、密着性に懸念があるのと、この範囲以上になってくるとその上で作製する電極膜の結晶の質に影響が出てくる。

また、共通電極層１０１−１を作成するときの金属膜としては、従来から高い耐熱性と低い反応性を有する白金が用いられているが、鉛に対しては十分なバリア性を持つとはいえない場合もあり、イリジウムや白金−ロジウムなどの白金族元素や、これらの合金膜を用いてもよい。また、白金を使用する場合には、下地（特にＳｉＯ_２）との密着性が悪いため、上述した密着層を先に積層しておくことが好ましい。作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が一般的である。膜厚としては、８０〜２００ｎｍが好ましく、１００〜１５０ｎｍがさらに好ましい。この範囲より薄い場合においては、共通電極として十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生する。また、この範囲より厚い場合には、白金族元素の高価な材料を使用する場合においては、コストアップとなる点、白金を材料とした場合においては膜厚を厚くしていったときに表面粗さが大きくなり、その上に作製する酸化物電極膜やＰＺＴの表面粗さや結晶配向性に影響を及ぼして、インク吐出に十分な変位が得られない点が、不具合として発生する。

共通電極層１０１−１を作成するときの金属酸化膜としては、材料として、ＳｒＲｕＯ_３を用いることが好ましい。これ以外でも、Ｓｒ_ｘＡ_{（１−ｘ）}Ｒｕ_ｙＢ_{（１−ｙ）}で記述されるような材料も挙げられる（Ａ＝Ｂａ，Ｃａ、Ｂ＝Ｃｏ，Ｎｉ、ｘ，ｙ＝０〜０．５）。成膜方法はスパッタ法を採用できる。スパッタ条件によってＳｒＲｕＯ_３薄膜の膜質が変わるが、特に結晶配向性を重視し、金属膜で用いるＰｔ（１１１）にならってＳｒＲｕＯ_３膜についても（１１１）で配向させるために、成膜温度については５００℃以上での基板加熱を行い、成膜することが好ましい。成膜条件については、室温成膜でその後、ＲＴＡ処理にて結晶化温度（６５０℃）で熱酸化している。この場合、ＳｒＲｕＯ_３薄膜としては、十分結晶化され、電極としての比抵抗としても十分な値が得られるが、膜の結晶配向性は（１１０）が優先配向しやすくなり、その上に成膜されるＰＺＴについても（１１０）配向しやすくなる。

Ｐｔ（１１１）上に作製されるＳｒＲｕＯ_３薄膜の結晶性については、ＰｔとＳｒＲｕＯ_３で格子定数が近いため、通常の２θ／θ測定では、ＳｒＲｕＯ_３（１１１）とＰｔ（１１１）の２θ位置が重なってしまい、判別が難しい。Ｐｔについては、消滅則の関係から、Ｐｓｉ方向を３５°傾けた２θが約３２°付近の位置には回折線が打ち消し合い、回折強度が見られない。そのため、Ｐｓｉ方向を約３５°傾けて、２θが約３２°付近のピーク強度で判断することで、ＳｒＲｕＯ_３が（１１１）に優先配向しているかを確認することができる。２θ＝３２°に固定してＰｓｉを振ったとき、Ｐｓｉ＝０°では、ＳｒＲｕＯ_３（１１０）ではほとんど回折強度が見られず、Ｐｓｉ＝３５°付近において、回折強度が見られることから、本実施形態の成膜条件にて作製したものについては、ＳｒＲｕＯ_３が（１１１）で配向していることが確認された。また、このように作製されたＳｒＲｕＯ_３膜については、Ｐｓｉ＝０°のときにＳｒＲｕＯ_３（１１０）の回折強度が見られる。

圧電素子１０１を連続変位させたときに、一定駆動後の変位量が、初期変位量に比べてどのくらい劣化したかを見積もったところ、ＰＺＴの配向性が非常に影響しており、（１１０）では変位劣化抑制において不十分である。さらに、ＳｒＲｕＯ_３膜の表面粗さを見たとき、成膜温度が影響し、室温から３００℃では表面粗さが非常に小さく２ｎｍ以下になる。この場合、ＳｒＲｕＯ_３膜の表面粗さとしては非常にフラットにはなっているが、結晶性が十分でなく、その後成膜した圧電素子１０１の初期変位量や連続駆動後の変位量劣化については十分な特性が得られない。表面粗さとしては、４ｎｍ〜１５ｎｍになっていることが好ましく、６ｎｍ〜１０ｎｍがさらに好ましい。この範囲を超えると、その後成膜したＰＺＴの絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。したがって、良好な結晶性や表面粗さを得るためには、成膜温度としては５００℃〜７００℃、好ましくは５２０℃〜６００℃の範囲で成膜を実施するのがよい。なお、表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定される表面粗さ（平均粗さ）を指標としたものである。

ＳｒＲｕＯ_３膜の成膜後のＳｒとＲｕの組成比については、Ｓｒ／Ｒｕが０．８２以上１．２２以下であることが好ましい。この範囲から外れると比抵抗が大きくなり、共通電極層１０１−１として十分な導電性が得られなくなる。また、ＳｒＲｕＯ_３膜の膜厚は、４０ｎｍ〜１５０ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜８０ｎｍがさらに好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと、初期変位量や連続駆動後の変位量劣化については十分な特性が得られない点、ＰＺＴのオーバーエッチングを抑制するためのストップエッチング層としての機能が得られにくくなる点で不具合が出る。一方、この膜厚範囲よりも厚いと、その後成膜したＰＺＴの絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。また、ＳｒＲｕＯ_３膜の比抵抗としては、５×１０^−３Ω・ｃｍ以下になっていることが好ましく、１×１０^−３Ω・ｃｍ以下になっていることが更に好ましい。この範囲よりも大きくなると、共通電極層１０１−１として、これに接触する電極との界面で接触抵抗が大きくなり、共通電極層１０１−１として十分な電流を供給することができず、インク吐出をする際に不具合が発生する。

次に、図９（ｂ）に示すように、共通電極層１０１−１上に圧電体層１０１−３を形成する。圧電体層１０１−３の材料として、本実施形態ではＰＺＴを用いる。ＰＺＴとは、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３）とチタン酸（ＰｂＴｉＯ_３）の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ_３とＰｂＴｉＯ_３の比率が５３：４７の割合で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ_０．５３，Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３と示される。ＰＺＴ以外の複合酸化物としては、チタン酸バリウムなどが挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。これら材料は、一般式ＡＢＯ_３で記述され、Ａ＝Ｐｂ，Ｂａ，Ｓｒ、Ｂ＝Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｎｂを主成分とする複合酸化物が該当し、その具体的な記述は、例えば、（Ｐｂ_１−ｘ，Ｂａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３、（Ｐｂ_１−ｘ，Ｓｒ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３となる。これらは、ＡサイトのＰｂを部分的にＢａやＳｒで置換した場合を意味する。このような置換は、２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。

圧電体層１０１−３の作製方法としては、スパッタ法もしくはＳｏｌ−ｇｅｌ法を用いて、スピンコーターにて作製することができる。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。ＰＺＴをＳｏｌ−ｇｅｌ法により作製した場合、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させて均一溶液を得ることで、ＰＺＴ前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は、大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定剤として、アセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどの安定化剤を適量、添加しても良い。

下地基板全面にＰＺＴ膜を得る場合、スピンコートなどの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００ｎｍ以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。圧電体層１０１−３の層厚としては、０．５〜５μｍが好ましく、さらに好ましくは１μｍ〜２μｍとなる。この範囲より小さいと、十分な変位を発生することができなくなり、この範囲より大きいと、何層も積層させていくため、工程数が多くなりプロセス時間が長くなる。

また、圧電体層１０１−３の比誘電率としては、６００以上２０００以下になっていることが好ましく、さらに１２００以上１６００以下になっていることが好ましい。この範囲よりも小さいと、十分な変位特性が得られにくく、またこの範囲より大きくなると、分極処理が十分行われず、連続駆動後の変位劣化により十分な特性が得られにくい。

圧電体層１０１−３を成膜した後は、次に、個別電極層１０１−２を成膜する。個別電極層１０１−２も、共通電極層１０１−１と同様、金属膜単層もしくは金属膜と酸化物膜とからなる複数層であることが好ましい。酸化物膜としては、共通電極層１０１−１で説明した酸化物膜を用いることができる。このとき、ＳｒＲｕＯ_３膜の膜厚としては、２０ｎｍ〜８０ｎｍが好ましく、４０ｎｍ〜６０ｎｍがさらに好ましい。また、金属膜も、共通電極層１０１−１で説明した金属膜を用いることができる。このとき、膜厚としては、３０〜２００ｎｍが好ましく、５０〜１２０ｎｍがさらに好ましい。

次に、図９（ｃ）に示すように、共通電極層１０１−１及び圧電素子１０１と、後に形成する引き出し配線１０８との間を絶縁するために、層間絶縁膜１１０を成膜する。また、層間絶縁膜１１０は、成膜、エッチングの工程による圧電素子１０１へのダメージを防ぐとともに、大気中の水分が透過しづらい材料を選定する必要があるため、緻密な無機材料とする必要がある。有機材料では、十分な保護性能を得るために膜厚を厚くする必要があるため、適さない。層間絶縁膜１１０を厚い膜とした場合、振動板１０２の変形を阻害してしまうため、吐出性能の低いインクジェットヘッドなってしまうからである。

層間絶縁膜１１０について、薄膜で高い保護性能を得るには、酸化物、窒化物、炭化物を用いるのが好ましいが、層間絶縁膜１１０の下地となる電極材料、圧電体材料、振動板材料との密着性が高い材料を選定することが必要になる。また、成膜法も、圧電素子１０１を損傷しない成膜方法を選定する必要がある。すなわち、反応性ガスをプラズマ化して基板上に堆積するプラズマＣＶＤ法や、プラズマをターゲット材に衝突させて飛ばすことで成膜するスパッタリング法は好ましくない。好ましい成膜方法としては、蒸着法、ＡＬＤ法などが例示できるが、使用できる材料の選択肢が広いＡＬＤ法が好ましい。好ましい材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２などのセラミクス材料に用いられる酸化膜が例として挙げられる。特にＡＬＤ法を用いることで、膜密度の非常に高い薄膜を作製し、プロセス中でのダメージを抑制することができる。

層間絶縁膜１１０の膜厚は、圧電素子１０１の保護性能を確保できる十分な薄膜とする必要があると同時に、振動板１０２の変形を阻害しないように可能な限り薄くする必要がある。そのため、層間絶縁膜１１０の膜厚の好ましい範囲は、２０ｎｍ〜１００ｎｍである。１００ｎｍより厚い場合は、振動板１０２の変形量が低下するため、吐出効率の低いインクジェットヘッドとなる。一方、２０ｎｍより薄い場合は、圧電素子１０１の保護層としての機能が不足してしまうため、圧電素子１０１の性能が低下してしまう。

また、層間絶縁膜１１０を２層構成としてもよい。この場合は、図７に示すように、２層目の絶縁保護膜１１０ｂを厚くするとともに、振動板１０２の変形を阻害しないように、圧電素子１０１に重なる付近では２層目の絶縁保護膜を除去して１層目の絶縁保護膜１１０ａのみとする構成としてもよい。このとき、２層目の絶縁保護膜１１０ｂとしては、任意の酸化物、窒化物、炭化物またはこれらの複合化合物を用いることができるが、半導体デバイスで一般的に用いられるＳｉＯ_２を用いることができる。成膜は、任意の手法を用いることができ、ＣＶＤ法、スパッタリング法が例示でき、段差被覆を考慮すると、等方的に成膜できるＣＶＤ法を用いることが好ましい。層間絶縁膜１１０の膜厚は、共通電極層１０１−１と個別電極層１０１−２の間に印加される電圧で絶縁破壊されない程度の膜厚とする必要がある。すなわち、絶縁保護膜に印加される電界強度を、絶縁破壊しない範囲に設定する必要がある。さらには、層間絶縁膜１１０の下地の表面性やピンホール等を考慮すると、層間絶縁膜１１０の膜厚は２００ｎｍ以上であるのが好ましく、さらに好ましくは５００ｎｍ以上である。

層間絶縁膜１１０を成膜した後、個別電極層１０１−２と引き出し配線１０８とを接続するための接続孔１１１をリソエッチ法で形成する。また、共通電極層１０１−１を別の引き出し配線と接続する場合には、同様に接続孔を層間絶縁膜１１０に形成する。その後、図９（ｄ）に示すように、引き出し配線１０８を形成する。

引き出し配線１０８の材料としては、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒのいずれかからなる金属電極材料であることが好ましい。作製方法としては、スパッタ法、スピンコート法を用いて作製し、その後フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。引き出し配線１０８の膜厚は、０．１〜２０μｍが好ましく、０．２〜１０μｍがさらに好ましい。この範囲より小さいと、抵抗が大きくなって個別電極層１０１−２に十分な電流を流すことができなくなり、ヘッド吐出が不安定になる。また、この範囲より大きいと、プロセス時間が長くなる。また、接続孔１１１における個別電極層１０１−２との接触抵抗は、１Ω以下が好ましく、さらに好ましくは０．５Ω以下である。また、接続孔における共通電極層１０１−１との接触抵抗は、１０Ω以下が好ましく、さらに好ましくは５Ω以下である。これらの範囲を超えると、十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生する。

また、引き出し配線１０８は、後述するように、保持基板２００の接着領域内にも介在することになる。そのため、本実施形態では、保持基板２００の接着領域における高さ均一性を確保するために、図７に示すように、圧電素子１０１を挟んで引き出し配線１０８とは反対側（共通インク流路２０２側）で保持基板２００が接着される接着領域１０９においても、引き出し配線１０８側の接着領域と同一の層構成を残し、保持基板２００の接着の信頼性を高めている。

次に、図１０（ａ）に示すように、引き出し配線１０８の保護層として機能するパッシベーション膜１１２を成膜する。このようなパッシベーション膜１１２を設けることで、引き出し配線１０８の材料として、安価なＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金材料を用いることができる。その結果、低コストかつ信頼性の高いインクジェットヘッドとすることができる。パッシベーション膜１１２の材料としては、任意の無機材料、有機材料を使用することができるが、透湿性の低い材料とする必要がある。無機材料としては、酸化物、窒化物、炭化物等が例示でき、有機材料としては、ポリイミド、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が例示できる。ただし、有機材料の場合には厚膜とすることが必要となるため、後述のパターニングには適さない。そのため、薄膜で配線保護機能を発揮できる点で、無機材料とすることが好ましい。特に、Ａｌの引き出し配線１０８に対してＳｉ_３Ｎ_４のパッシベーション膜１１２を用いることが、半導体デバイスで実績のある技術であり、好適である。また、パッシベーション膜１１２の膜厚は２００ｎｍ以上とすることが好ましく、さらに好ましくは５００ｎｍ以上である。膜厚が薄い場合は十分なパッシベーション機能を発揮できないため、引き出し配線１０８の腐食による断線が発生し、インクジェットの信頼性を低下させてしまう。

また、パッシベーション膜１１２は、振動板１０２の変形を阻害しないように、圧電素子１０１及びその周囲に重なる部分を除去するのが好ましい。これにより、高効率かつ高信頼性のインクジェットヘッドとすることが可能になる。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法やドライエッチング法を用いて、駆動ＩＣ１２０に接続される個別電極パッド１０７となる引き出し配線１０８の端部と、圧電素子１０１の上面の一部と、共通インク流路２０２との箇所におけるパッシベーション膜１１２及び層間絶縁膜１１０を除去する。そして、図１０（ｃ）に示すように、リソエッチ法により、共通インク流路２０２と共通液室１０６とを連通させる箇所の振動板１０２を除去する。

引き出し配線１０８の端部には、駆動ＩＣ１２０を接続するためのバンプ電極からなる個別電極パッド１０７を形成する。この個別電極パッド１０７の形成方法としては、電解めっき法、無電解メッキ法及びスタッドバンプ法などがある。個別電極パッド１０７の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、はんだなどがある。駆動ＩＣ１２０を個別電極パッド１０７に接続する方法としては、例えば、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を用いたＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）接合、ハンダ接合、ワイヤボンディング接合、駆動ＩＣ１２０の出力端子と直接接合するフリップチップ接合などを選択的に用いることができる。ただし、ＦＰＣを用いると、ＦＰＣの部品コストがかかるため、ワイヤボンディング接合やフリップチップ接合の方がコスト的に有利である。また、ワイヤボンディング接合は、フリップチップ接合と比較してタクトが遅いため、生産性が悪く、狭ピッチ化にも不利である。そのため、本実施形態においては、フリップチップ接合により駆動ＩＣ１２０を個別電極パッド１０７に接続し、駆動ＩＣ１２０をフリップチップ実装している。

次に、図１１（ａ）に示すように、振動板変位領域１１３に対応した位置に凹部２０３を形成した保持基板２００の脚部２００ａと、アクチュエータ基板１００上の接着領域１０９とを、接着剤１１４で接着する。アクチュエータ基板１００は、加圧液室１０４等の形成のために２０〜１００μｍ程度の厚みにすると、十分な剛性を確保することができないので、保持基板２００を接着して剛性を確保している。そのため、保持基板２００は、樹脂などの低剛性材料ではなく、シリコンなどの高剛性材料であるのが好ましい。また、アクチュエータ基板１００の反りを防止するために、アクチュエータ基板１００に対して熱膨張係数の近い材料を選定する必要がある。そのため、ガラス、シリコンやＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミクス材料とすることが好ましい。

また、保持基板２００の圧電素子１０１に対向する振動板変位領域１１３に対応した位置には、凹部２０３が形成されている。この凹部２０３により、圧電素子１０１が変形するための空間が確保される。保持基板２００の各凹部２０３は、図１２に示すように、１つの圧電素子１０１ごとに区画されている。これにより、板厚の薄いアクチュエータ基板１００でも十分な剛性を確保することができるとともに、各圧電素子１０１を駆動した際に隣接する加圧液室１０４間の相互干渉を低減することが可能となる。また、図１２に示すように、保持基板２００の凹部２０３については、圧電素子１０１ごとに区画されるため、圧電素子１０１の高密度化のためには高度な加工精度が要求され、例えば３００ｄｐｉの画像記録が可能な液滴吐出ヘッドを実現する場合には、保持基板２００の凹部２０３を区画する隔壁の幅は５〜２０μｍとするのが好ましい。

次に、図１１（ｂ）に示すように、リソ法により、加圧液室１０４、共通液室１０６、流体抵抗部１０５以外の隔壁部１０３をレジストで被覆した後、アルカリ溶液（ＫＯＨ溶液あるいはＴＭＨＡ溶液）で異方性ウェットエッチングを行い、加圧液室１０４、共通液室１０６、流体抵抗部１０５を形成する。アルカリ溶液による異方エッチング以外にも、例えばＩＣＰエッチャーを用いたドライエッチングで、加圧液室１０４、共通液室１０６、流体抵抗部１０５を形成してもよい。その後、図１１（ｃ）に示すように、各加圧液室１０４に対応した位置にノズル孔３０１が開口したノズル基板３００を接合する。

なお、以上の説明は、液滴吐出ヘッド５０の製造方法の一例であり、これに限られない。

次に、保持基板２００をアクチュエータ基板１００に接着する接着領域の構成について説明する。
駆動ＩＣ１２０と引き出し配線１０８の端部に形成されている個別電極パッド１０７との接続部は、曲げや衝撃などの外力が加わると、駆動ＩＣ１２０と個別電極パッド１０７との接続が外れやすい。また、熱応力により、駆動ＩＣ１２０と個別電極パッド１０７との接続が外れるおそれもある。また、温度や湿度変化により、駆動ＩＣ１２０と個別電極パッド１０７との接続部に水分が付着して、接続部が腐食するおそれもある。そのため、駆動ＩＣ１２０と個別電極パッド１０７との接続部は、液状硬化性樹脂（アンダーフィル）等の封止剤で封止する必要がある。

本実施形態において、保持基板２００には、図１２に示すように、駆動ＩＣ１２０を収容するためのＩＣ収容部２０１が形成されている。アンダーフィル１３０は、図７に示すように、保持基板２００のＩＣ収容部２０１内に入れられ、駆動ＩＣ１２０と個別電極パッド１０７との接続部がアンダーフィル１３０によって覆われて封止される。

アンダーフィル１３０は液体状であるため、ＩＣ収容部２０１の下部が密閉状態でないと、ＩＣ収容部２０１からアンダーフィル１３０が流出することがある。本実施形態では、図７に示すように、ＩＣ収容部２０１の下部において、保持基板２００の脚部２００ａとアクチュエータ基板１００とが接着剤１１４で接着される接着部が存在する。そのため、この接着部において接着剤１１４が不足していると、接着部に隙間が生じ、その隙間からＩＣ収容部２０１内のアンダーフィル１３０が流出する場合がある。この場合、流出したアンダーフィル１３０は、圧電素子１０１及びその周囲の振動板変位領域１１３へ達することがある。ここでいう振動板変位領域１１３は、圧電素子１０１の伸縮によって振動板１０２が撓む（変位する）領域であり、図１１（ｂ）又は図１１（ｃ）に示すように、加圧液室１０４の壁面を構成する振動板１０２の部分に相当する。この振動板変位領域１１３までアンダーフィル１３０が流出すると、の剛性が変化し、圧電素子１０１の伸縮によって振動板１０２の撓む量（変位量）が変わってくる。その結果、振動板１０２を所望のとおり撓ませる（変位させる）ことができず、吐出動作不良を引き起こすおそれがある。

特に、本実施形態における接着部は、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、保持基板２００の脚部２００ａが接着されるアクチュエータ基板１００上の接着領域に、各圧電素子１０１と駆動ＩＣ１２０とを接続する複数の引き出し配線１０８が存在する。そのため、接着部では、この引き出し配線１０８の厚み（基板面からの引き出し配線１０８の高さ）によって、保持基板２００の脚部２００ａにおける接着面と基板面との間が離間した状態になる。一般に、接着剤１１４の付着量には多少のムラが生じるので、接着剤１１４が全体的に不足していると、図１３（ａ）に示すように、接着剤１１４の付着量が相対的に少ない部分で、脚部２００ａの接着面と基板面との離間スペースに接着剤が充填されず、ＩＣ収容部２０１からアンダーフィルが流出可能な隙間ができてしまう。この場合、図１４の矢印で示すように、引き出し配線１０８間にける離間スペースを通って、アンダーフィルが、圧電素子１０１の配置されている振動板変位領域１１３へ流入する。

一方、図１３（ｂ）に示すように、接着剤１１４の付着量が相対的に少ない部分でも脚部２００ａの接着面と基板面との離間スペースに接着剤１１４が充填されるように多くの接着剤１１４を使用すれば、ＩＣ収容部２０１からのアンダーフィルの流出を防ぐことができる。しかしながら、この場合、接着剤１１４の付着量が相対的に多い部分では、接着剤１１４の量が過剰となり、アンダーフィル１３０の代わりに、接着剤１１４が振動板変位領域１１３へ流入して吐出動作不良を引き起こすおそれがある。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、保持基板２００の脚部２００ａが接着されるアクチュエータ基板１００上の接着領域における引き出し配線１０８の間に、配線間構造体１３１を設けた。このような配線間構造体１３１が接着領域内の引き出し配線１０８間に存在すると、この配線間構造体１３１が存在しない従来構成よりも、保持基板２００の脚部２００ａの接着面と基板面との離間スペースが減る。これにより、接着剤１１４の付着量ムラにより接着剤付着量が相対的に多くなる部分でも接着剤１１４が振動板変位領域１１３側へ流入しない程度の少なめの接着剤１１４を使用しても、接着剤付着量が相対的に少ない部分の離間スペースを接着剤１１４で充填することができるようになる。したがって、接着剤１１４及びアンダーフィル１３０の両方について、振動板変位領域１１３側への流入を安定して抑制でき、接着剤１１４やアンダーフィル１３０が振動板変位領域１１３側へ流入することによって生じ得る吐出動作不良を安定して抑制することができる。

なお、保持基板２００の脚部２００ａの接着面と基板面との離間スペースを減らす方法としては、引き出し配線１０８間の距離を短くする方法も考えられる。しかしながら、この方法では、引き出し配線１０８間の電流リークなど、配線間の電気的関係性（抵抗成分、容量成分、誘導成分など）の問題が顕著なるので、配線間の距離を短くするにも限度があり、配線間構造体１３１を用いずに、配線間の離間スペースを十分に減らすことは困難である。

また、本実施形態において、配線間構造体１３１と引き出し配線１０８との間の距離が近すぎると、両者間の電気的関係性が問題となり得る。しかしながら、配線間構造体１３１は、引き出し配線１０８間の離間スペースを減らす機能さえあればよいので、その機能に特化した配線間構造体１３１、すなわち、引き出し配線１０８との間の電気的関係性の影響が少ない材料、構成の配線間構造体１３１を用いることができる。配線間構造体１３１は、実質的に、配線とは電気的に独立したものであるのが好ましく、例えば絶縁性材料で形成するのが好ましいが、導電性材料であっても引き出し配線１０８との間の電気的関係性の影響が少なければ問題ない。

〔実施例１〕
以下、上述した実施形態のアクチュエータ基板１００及び保持基板２００からなる電気機械変換部材についての一実施例（以下、本実施例を「実施例１」という。）を説明する。
アクチュエータ基板１００に関しては、６インチのシリコンウェハ上に、振動板１０２となる熱酸化膜（膜厚１μｍ）を形成した後、共通電極層１０１−１を形成する（図９（ａ））。共通電極層１０１−１の形成では、まず、密着層として、チタン膜（膜厚３０ｎｍ）をスパッタ装置にて成膜した後にＲＴＡを用いて７５０℃にて熱酸化し、引き続き、金属膜として白金膜（膜厚１００ｎｍ）、酸化物膜としてＳｒＲｕＯ_３膜（膜厚６０ｎｍ）をスパッタ成膜した。スパッタ成膜時の基板加熱温度は５５０℃とした。

次に、圧電体層１０１−３として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１４：５３：４７に調整された溶液（ＰＺＴ前駆体溶液）を準備し、スピンコート法により圧電体膜を成膜して形成した。具体的なＰＺＴ前駆体溶液は、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、ノルマルプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水は、メトキシエタノールに溶解後に脱水した。化学量論組成に対して鉛量は過剰にしてある。これは、熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。イソプロポキシドチタン、ノルマルポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、前記酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することで、ＰＺＴ前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ前駆体溶液のＰＺＴ濃度は、０．５モル／Ｌとした。このＰＺＴ前駆体溶液を用い、スピンコートにより成膜し、成膜後、１２０℃で乾燥した後、５００℃で熱分解を行った。３層目の熱分解処理後、結晶化熱処理（温度７５０℃）をＲＴＡ（急速熱処理）にて行った。このときの膜厚は２４０ｎｍであった。この工程を計８回（２４層）実施し、最終的に、約２μｍの圧電体層１０１−３を得た。

次に、個別電極層１０１−２を形成する。個別電極層１０１−２の形成では、まず、酸化物膜としてＳｒＲｕＯ_３膜（膜厚４０ｎｍ）、金属膜としてＰｔ膜（膜厚１２５ｎｍ）をスパッタ成膜した。その後、東京応化社製フォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィ法でレジストパターンを形成した後、ＩＣＰエッチング装置（サムコ社製）を用いてＰｔ膜、酸化物膜をエッチングした後、セミツール社製のレジスト剥離装置にて、アミン系の剥離液を用いて３０分レジスト剥離処理、およびキャノン社製のアッシャーにて３分のアッシング処理を行い、個別電極層１０１−２のパターニングを行った（図９（ｂ））。

また、同様にフォトリソグラフィ法でレジストパターンを形成した後、圧電体層１０１−３をエッチングし、レジスト剥離処理、アッシング処理を行い、圧電体層１０１−３及び配線間構造体１３１をパターニングした（図９（ｂ））。すなわち、本実施例１において、配線間構造体１３１は、圧電体層１０１−３と同じ材料で形成される。

本実施例１においては、３００個の圧電素子１０１からなる圧電素子列を２列セットで１チップとしており、図１５に示すように、１つのシリコンウェハから６４個のチップが作製される。
また、図１６に示すように、圧電素子１０１の配列ピッチ（圧電素子１０１の中心間距離）は８５μｍとし、圧電素子列の列方向における圧電素子１０１の長さ（圧電素子１０１の短手方向長さ）は４０μｍであり、配線間構造体１３１は７０μｍ×７０μｍの正方形の角を丸めた形状である。

次に、フォトリソグラフィ法で、共通電極層１０１−１のパターンを形成した後（図９（ｂ））、レジスト剥離処理、アッシング処理を行い、共通電極層１０１−１をパターニングした後、２層からなる層間絶縁膜１１０を形成する（図９（ｃ））。層間絶縁膜１１０の形成では、まず、ＡＬＤ工法を用いてＡｌ_２Ｏ_３膜を５０ｎｍで成膜した後、ＣＶＤ法を用いてＳｉＯ_２膜を１μｍで成膜した。Ａｌ_２Ｏ_３膜は、原材料のＡｌであるＴＭＡ（シグマアルドリッチ社）とオゾンジェネレーターによって発生させたＯ_３とを交互に積層させることで、成膜を進めた。層間絶縁膜１１０の成膜後、エッチングにより、個別電極層１０１−２と引き出し配線１０８とを接続するための接続孔１１１を形成した（図９（ｃ））。

次に、引き出し配線１０８と共通電極用の配線として、Ａｌをスパッタ成膜し、エッチングよりパターニングした（図９（ｄ））。本実施例１において、個別電極用の引き出し配線１０８は、図１７に示すように、接続孔１１１に位置する７５μｍの正方形状配線部から、８μｍ幅の配線が延び、その端部に個別電極パッド１０７となる２０μｍの正方形状配線部が形成された構成となっている。配線間構造体１３１と引き出し配線１０８との間隔は、３．５μｍになっている。

本実施例１では、上述したように、圧電体層１０１−３と同じ材料で配線間構造体１３１を形成し、圧電体層１０１−３の形成時に配線間構造体１３１も一緒に形成しているが、例えば、引き出し配線１０８と同じ材料で配線間構造体１３１を形成し、引き出し配線１０８の形成時に配線間構造体１３１も一緒に形成するようにしてもよい。

次に、パッシベーション膜１１２を形成する（図１０（ａ））。パッシベーション膜１１２の形成では、Ｓｉ_３Ｎ_４をプラズマＣＶＤ法により５００ｎｍで成膜し、個別電極パッド１０７を形成する箇所等をエッチングした（図１０（ｂ））。次に、共通インク流路２０２となる振動板１０２の部分をドライエッチングにより除去した（図１０（ｃ））。その後、引き出し配線１０８や共通電極用の配線上に駆動ＩＣ等との接続のための個別電極パッド１０７等を、Ａｕからなるスタッドバンプ１２１で形成し、図１８に示すように、保持基板２００が接着されるアクチュエータ基板１００を形成した。

次に、保持基板２００の作成について説明する。
まず、ウェハを厚さ４００μｍに研磨し、保持基板２００のアクチュエータ基板１００側に酸化膜を形成した。次に、凹部２０３、ＩＣ収容部２０１、共通インク流路２０２となる箇所の酸化膜を、フォトリソパターニングにより除去した。その後、パターニングされた酸化膜上にレジストを形成し、ＩＣ収容部２０１及び共通インク流路２０２などの保持基板２００を貫通する貫通孔を形成するためのレジストをフォトリソパターニングした。そして、図１２に示すように、ＩＣＰエッチングでＩＣ収容部２０１や共通インク流路２０２等の貫通孔を形成した。

続いて、保持基板２００のアクチュエータ基板１００側のレジストのみを除去し、はじめにパターニングした酸化膜パターンをマスクとして、アクチュエータ基板１００側をＩＣＰエッチングでハーフエッチングすることで、凹部２０３を形成した。最後に、酸化膜を除去することで、ＩＣ収容部２０１、共通インク流路２０２、凹部２０３が形成された保持基板２００を形成した。

このようにして形成された保持基板２００の接着面（脚部２００ａの面）にエポキシ系接着剤１１４をフレキソ印刷機により塗布したものを、上述したアクチュエータ基板１００上の接着領域に当てた後、その接着剤１１４を硬化させることで、保持基板２００をアクチュエータ基板１００に接着した。その後、駆動ＩＣ１２０をアクチュエータ基板１００の個別電極パッド１０７上にフリップチップ実装し、ＩＣ収容部２０１と駆動ＩＣ１２０の隙間からＩＣ収容部２０１内にアンダーフィル１３０を注入し、硬化させた。

〔実施例２〕
次に、上述した実施形態のアクチュエータ基板１００及び保持基板２００からなる電気機械変換部材についての他の実施例（以下、本実施例を「実施例２」という。）を説明する。
本実施例２は、図１９及び図２０に示すように、配線間構造体１３１のサイズを６５μｍ×６５μｍの正方形の角を丸めた形状であり、配線間構造体１３１と引き出し配線１０８との間隔が６．０μｍである点を除き、前記実施例１と同様の電気機械変換部材を形成した。

〔比較例〕
また、後述する効果確認試験のため、比較例とする電気機械変換部材も形成した。
比較例では、図２１及び図２２に示すように、配線間構造体１３１を設けない点を除き、前記実施例１と同様の電気機械変換部材を形成した。

〔効果確認試験〕
本実施例１及び２並びに比較例で形成した電機機械変換部材を用い、ＩＲ顕微鏡を用いて、保持基板２００側からアンダーフィル１３０の圧電素子１０１側への流入状況、保持基板２００とアクチュエータ基板１００とを接着する接着剤１１４の圧電素子１０１側への流入状況を検査し、流入箇所の数をカウントする効果確認試験を行った。この効果確認試験では、本実施例１及び２並びに比較例で形成する電機機械変換部材について、保持基板２００の接着面に接着剤１１４をフレキソ印刷機により塗布するときの厚みを１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、２．５μｍ、３．０μｍの５水準でそれぞれ５枚ずつ形成した。上述したとおり、１枚のウェハから６４個のチップが作成されるため、本効果確認試験で用いた電機機械変換部材の数は、各実施例１及び２並びに比較例について、６４チップ×５枚＝３２０個である。そして、アンダーフィル１３０及び接着剤１１４それぞれについての圧電素子１０１側への流入状況を、その流入が発生したチップの発生率（アンダーフィルｏｒ接着剤の流入発生チップ数÷３２０個）として算出した。

図２３は、本効果確認試験の結果をまとめたグラフである。
まず、アンダーフィル１３０の流入状況についてみると、配線間構造体１３１が設けられた実施例１及び２と、配線間構造体１３１が設けられていない比較例との間で、明らかな差が確認できた。また、配線間構造体１３１のサイズを大きくするほど、アンダーフィル１３０の流入状況が改善されることも確認された。これは、引き出し配線１０８の厚みによって生じる保持基板２００の接着面と基板面との離間スペースが、配線間構造体１３１が大きいほど減り、接着剤１１４が少なくても離間スペースに接着剤が安定して充填され、アンダーフィル１３０の流入経路を封じたためである。

また、接着剤１１４の流入状況についてみると、配線間構造体１３１が設けられた実施例１及び２と、配線間構造体１３１が設けられていない比較例との間では、大きな差は確認されなかった。一方、接着剤１１４の厚みが厚いほど、接着剤１１４の流入状況が悪化することが確認された。これにより、接着剤１１４の流入については、配線間構造体１３１の有無よりも、接着剤１１４の厚み（量）が支配的であると考えられる。

以上より、実施例１や２のように接着領域内の引き出し配線１０８の間に配線間構造体１３１を設けることにより、接着剤１１４及びアンダーフィル１３０の両方について、振動板変位領域１１３側への流入を安定して抑制でき、チップの取れ数を増やすことができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
複数の圧電素子１０１等の電気機械変換素子と該複数の電気機械変換素子のそれぞれに電気的に接続される複数の配線１０８等の配線とを備えたアクチュエータ基板１００等の基板と、前記複数の配線にまたがって存在する接着領域に接着剤１１４によって接着された保持基板２００等の接着対象部材とを有する電気機械変換部材において、前記接着領域における前記配線の間に、配線間構造体１３１を有することを特徴とする。
本態様によれば、接着領域における配線間に配線間構造体が存在するため、配線の厚みによって接着対象部材と基板面との間に生じ得る離間スペースの一部が配線間構造体によって埋められ、配線間構造体が存在しない従来構成よりも離間スペースが減る。これにより、接着剤の付着量ムラにより接着剤付着量が相対的に多くなる部分でも接着剤が複数の電気機械変換素子側へ流入しない程度の少なめの接着剤を使用しても、接着剤付着量が相対的に少ない部分の離間スペースを接着剤で充填することが可能になる。したがって、接着剤及びアンダーフィルの両方について、複数の電気機械変換素子側への流入を安定して抑制でき、接着剤やアンダーフィルが複数の電気機械変換素子側へ流入することによって生じ得る各種問題を安定して抑制することができる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記接着対象部材は、前記電気機械変換素子と対向する部分に凹部２０３を備え、該凹部の側壁を形成する脚部２００ａが前記基板上の接着領域に接着されるものであることを特徴とする。
これによれば、電気機械変換素子の変形を阻害することなく基板の強度を確保する等の目的で基板に接着される接着対象部材の接着領域で、接着剤及びアンダーフィルの両方について複数の電気機械変換素子側へ流入することを安定して抑制できる。

（態様Ｃ）
前記態様Ａ又はＢにおいて、前記配線と前記配線間構造体との隙間は６．０μｍ以下であることを特徴とする。
これによれば、上述した効果確認試験より、接着剤及びアンダーフィルの両方について複数の電気機械変換素子側へ流入することを安定して抑制できる。

（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記配線間構造体は、前記電気機械変換素子と同じ材料で形成されていることを特徴とする。
これによれば、基板上に電気機械変換素子を形成する工程で、配線間構造体も一緒に形成することができ、製造が容易な電気機械変換部材を提供できる。

（態様Ｅ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記配線間構造体は、前記配線と同じ材料で形成されていることを特徴とする。
これによれば、基板上に前記配線を形成する工程で、配線間構造体も一緒に形成することができ、製造が容易な電気機械変換部材を提供できる。

（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記接着領域に対して前記複数の電気機械変換素子の反対側で前記複数の配線にフリップチップ実装される駆動ＩＣ１２０等の電子部品を有することを特徴とする。
これによれば、フリップチップ実装された電子部品と基板との接続部に充填されるアンダーフィルが複数の電気機械変換素子側へ流入することによって生じ得る各種問題を安定して抑制することができる。

（態様Ｇ）
前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、前記配線の厚みは４．０μｍ以下であることを特徴とする。
これによれば、複数の電気機械変換素子側への接着剤の流入を抑制できる少なめの接着剤で、複数の電気機械変換素子側へのアンダーフィルの流入経路を良好に遮蔽できる。

（態様Ｈ）
前記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様に係る電気機械変換部材の電気機械変換素子を変形させることによりインク滴等の液滴を吐出させることを特徴とする液滴吐出ヘッド５０等の液滴吐出部材。
これによれば、複数の電気機械変換素子側への接着剤やアンダーフィルの流入によって生じ得る吐出動作不良が抑制された液滴吐出部材を実現することができる。

（態様Ｉ）
液滴吐出ヘッド５０等の液滴吐出部材から液滴を吐出して画像を形成するインクジェット記録装置等の画像形成装置において、前記液滴吐出部材として、前記態様Ｈに係る液滴吐出部材を用いたことを特徴とする。
これによれば、複数の電気機械変換素子側への接着剤やアンダーフィルの流入によって生じ得る吐出動作不良が抑制された画像形成装置を実現することができる。

（態様Ｊ）
前記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様に係る電気機械変換部材の製造方法であって、前記基板と前記接着対象部材とを接着する接着工程で、前記基板又は前記接着対象部材に付着させる接着剤の厚みが１．５μｍ以上２．５μｍ以下であることを特徴とする。
これによれば、上述した効果確認試験より、接着剤及びアンダーフィルの両方について複数の電気機械変換素子側へ流入することを安定して抑制できる。

１ キャリッジ
２ インクカートリッジ
３ 印字機構部
４ 給紙カセット
５０ 液滴吐出ヘッド
１００ アクチュエータ基板
１０１ 圧電素子
１０１−１ 共通電極層
１０１−２ 個別電極層
１０１−３ 圧電体層
１０２ 振動板
１０４ 加圧液室
１０６ 共通液室
１０７ 個別電極パッド
１０８ 引き出し配線
１１０ 層間絶縁膜
１１１ 接続孔
１１２ パッシベーション膜
１１３ 振動板変位領域
１１４ 接着剤
１２１ スタッドバンプ
１３０ アンダーフィル
１３１ 配線間構造体
２００ 保持基板
２００ａ 脚部
２０１ ＩＣ収容部
２０２ 共通インク流路
２０３ 凹部
３００ ノズル基板
３０１ ノズル孔

特開２０１４−１７２２８１号公報

Claims (11)

1. 複数の電気機械変換素子と該複数の電気機械変換素子のそれぞれに電気的に接続される複数の配線とを備えた基板と、
   前記複数の配線にまたがって存在する接着領域に接着剤によって接着された接着対象部材とを有する電気機械変換部材において、
   前記複数の配線は、前記電気機械変換素子へ信号を送る駆動部が接続される駆動部側電極部と、前記電気機械変換素子に接続される素子側電極部と、前記接着領域を通って前記駆動部側電極部及び前記素子側電極部の間を連結する配線部とから構成され、
   前記配線部は、前記駆動部側電極部及び前記素子側電極部よりも幅が狭く、
   前記接着領域における前記配線部の間に、配線間構造体を有することを特徴とする電気機械変換部材。
2. 請求項１に記載の電気機械変換部材において、
   前記配線間構造体は、前記電気機械変換素子の並び方向の位置が、前記電気機械変換素子と部分的に重なるように配置されることを特徴とする電気機械変換部材。
3. 請求項１又は２に記載の電気機械変換部材において、
   前記接着対象部材は、前記電気機械変換素子と対向する部分に凹部を備え、該凹部の側壁を形成する脚部が前記基板上の接着領域に接着されるものであることを特徴とする電気機械変換部材。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気機械変換部材において、
   前記配線部と前記配線間構造体との隙間は６．０μｍ以下であることを特徴とする電気機械変換部材。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気機械変換部材において、
   前記配線間構造体は、前記電気機械変換素子と同じ材料で形成されていることを特徴とする電気機械変換部材。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気機械変換部材において、
   前記配線間構造体は、前記配線部と同じ材料で形成されていることを特徴とする電気機械変換部材。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気機械変換部材において、
   前記駆動部は、前記複数の配線における前記駆動部側電極部にフリップチップ実装される電子部品であることを特徴とする電気機械変換部材。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気機械変換部材において、
   前記配線部の厚みは４．０μｍ以下であることを特徴とする電気機械変換部材。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電気機械変換部材の電気機械変換素子を変形させることにより液滴を吐出させることを特徴とする液滴吐出部材。
10. 液滴吐出部材から液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、
    前記液滴吐出部材として、請求項９に記載の液滴吐出部材を用いたことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電気機械変換部材の製造方法であって、
    前記基板と前記接着対象部材とを接着する接着工程で、前記基板又は前記接着対象部材に付着させる接着剤の厚みが１．５μｍ以上２．５μｍ以下であることを特徴とする電気機械変換部材の製造方法。