JP6840969B2 - Ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、接合された２つの基板の間に空間が形成されたＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置に関するものである。

２つの基板を備え、これら２つの基板の間に空間を有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスは、各種の装置（例えば、液体噴射装置やセンサー等）に応用されている。例えば、ＭＥＭＳデバイスの一種である液体噴射ヘッドにおいては、上記した空間に圧電素子等のアクチュエーターを備えている。また、このような液体噴射ヘッドが搭載される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。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液体噴射ヘッドが応用されている。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ＭＥＭＳデバイスとしては、２つの基板のうち何れか一方の基板に、当該基板を板厚方向に貫く配線（以下、貫通配線ともいう）を備えたものがある。ところで、ＭＥＭＳデバイスの貫通配線に限られず、基板等に形成される配線は、腐食を抑制する目的から保護膜で覆われている（例えば、特許文献１参照）。特に、貫通配線を有する基板においては、特許文献１に開示されるように、貫通配線の両端部（基板の上面側の端部及び基板の下面側の端部）が露出するため、これを覆うように基板の両面に保護膜が形成される。

特開平８−１８１２４２号公報

ここで、生産性の向上の観点及び製造コストの抑制の観点から、保護膜の厚さを薄くすること（換言すると、薄膜化）が望まれている。特に、保護膜を配線の一部として機能させるべく、保護膜に導電性及び耐食性がある金属を採用した場合、製造コストが増大し易くなる。すなわち、導電性及び耐食性がある金属は、例えば、チタン（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）等の希少金属を含むことが多く、製造コストが増大し易い。このため、保護膜の薄膜化が一層望まれている。

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、保護膜の薄膜化が可能となり、製造コストの低減が可能となるＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置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、前記第１の基板に対して間隔を空けて配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれた被挟部材と、を備え、前記第１の基板、前記第２の基板、及び、前記被挟部材により区画された空間を有するＭＥＭＳデバイスであって、
前記第１の基板は、前記第２の基板側とは反対側の面である第１の面側から前記第２の基板側の面である第２の面側に向かって延設され、導体からなる配線を備え、
前記配線の前記第１の面側の端部は、前記第１の面側に設けられた第１の保護膜により覆われ、
前記配線の前記第２の面側の端部は、前記空間に臨むことを特徴とする。

この構成によれば、配線の第２の面側の端部が空間に臨むため、この配線の第２の面側の端部が第１の基板及び第２の基板の外側の環境の影響を受けにくくなる。これにより、配線の第２の面側の端部が腐食され難くなり、配線の第２の面側の端部を覆う保護膜を薄くすることができる。或いは、配線の第２の面側の端部を覆う保護膜を無くすことができる。その結果、ＭＥＭＳデバイスの製造コストを抑えることができる。また、保護膜を形成する時間を短縮でき、ＭＥＭＳデバイスの生産性を向上させることができる。

また、上記構成において、前記配線の前記第２の面側の端部は、前記第２の面側に設けられた第２の保護膜により覆われ、
前記第２の保護膜の膜厚は、前記第１の保護膜の膜厚よりも薄いことが望ましい。

この構成によれば、ＭＥＭＳデバイスの製造コストを抑え、且つ、ＭＥＭＳデバイスの生産性を向上させることができる。また、配線の第２の面側の端部を保護膜で覆わない場合と比べて、配線の耐食性を向上させることができる。

さらに、上記構成において、前記第２の保護膜は導電性を有し、
前記第２の面のうち前記配線の前記第２の面側の端部から外れた位置には、前記第２の面から突出した樹脂からなる突起部が形成され、
前記第２の保護膜は、前記配線の前記第２の面側の端部を覆う位置から前記突起部に重なる位置まで延設され、
前記突起部は、前記保護膜を間に挟んで、前記第２の基板に形成された端子と接続されたことが望ましい。

この構成によれば、第２の保護膜を端子に接続するバンプ電極として機能させることができる。そして、第２の保護膜の膜厚が第１の保護膜の膜厚よりも薄く形成されているため、バンプ電極を端子に押し当てて導通をとる際に、第２の保護膜に割れやひびが発生し難くなる。その結果、バンプ電極となる第２の保護膜と端子との接続の信頼性を向上させることができる。

また、上記構成において、前記突起部は、前記第２の面に沿った面である第１の樹脂面と、前記第２の面に対して交差するように設けられた面である第２の樹脂面と、を有し、
前記突起部の前記第１の樹脂面と、前記突起部の前記第２の樹脂面と、の交点における内角は、前記第２の保護膜の延設方向において、９０度以下であることが望ましい。

この構成によれば、第１の基板の第２の面から突起部に重なる位置まで延在された第２の保護膜が第２の面と突起部との境界で断線することを抑制できる。

そして、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、液体噴射ヘッドの製造コストを抑え、且つ、液体噴射ヘッドの生産性を向上させることができる。

また、本発明の液体噴射装置は、上記構成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、液体噴射装置の製造コストを抑え、且つ、液体噴射装置の生産性を向上させることができる。

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。 記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。 封止板の製造方法を説明する状態遷移図である。 封止板の製造方法を説明する状態遷移図である。 封止板の製造方法を説明する状態遷移図である。 封止板の製造方法を説明する状態遷移図である。 第２の実施形態における記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。

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、記録ヘッド３の要部を拡大した断面図である。すなわち、図３は、記録ヘッド３の一方（図２における左側）の端部に位置するバンプ電極３７の周辺を拡大した断面図である。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（流路ユニット１５側）の部分には、当該ヘッドケース１６の下面（流路ユニット１５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。なお、図示を省略するが、収容空間１７の天井面の一部には、ヘッドケース１６の外側の空間と収容空間１７とを連通する開口が開設されている。この開口を通じて図示しないＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等の配線基板が収容空間１７内に挿通され、当該収容空間１７内のアクチュエーターユニット１４に接続される。このため、収容空間１７は大気に開放された空間となっている。

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。

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、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た状態で、連通基板２４に接合されている。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からなる基板が本発明における第２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、図２及び図３に示すように、振動板３１上には、圧電素子３２の個別電極又は共通電極に接続される配線４０が形成されている。この配線４０は、振動板３１の非駆動領域３６まで延在され、この非駆動領域３６において、バンプ電極３７（後述）と接続される端子となる。すなわち、図２に示すように、振動板３１の上面（封止板３３に対向する面）における非駆動領域３６には、圧電素子３２の個別電極に接続される個別端子４１（本発明における端子の一種）及び圧電素子３２の共通電極に接続される共通端子４２（本発明における端子の一種）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の個別電極に接続されるため、圧電素子３２毎に形成されている。すなわち、個別端子４１は、ノズル列方向に沿って複数形成されている。一方、共通端子４２は、圧電素子３２の共通電極に接続されるため、少なくとも１つ以上形成されている。なお、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。

封止板３３（本発明における第１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（本発明における被挟部材に相当）を介在させた状態で、振動板３１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の圧力室形成基板２９側の面である下面（本発明における第２の面に相当）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突起部３８、及び、突起部３８の表面（詳しくは、封止板３３の下面に接触する表面とは反対側の表面）の一部を覆う導電膜３９からなる、いわゆる樹脂コアバンプである。突起部３８は、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等からなる弾性を有する樹脂からなり、封止板３３の下面においてノズル列方向に沿って突条に形成されている。また、図３に示すように、突起部３８は、ノズル列方向に交差する方向における断面において、下方の表面が円弧状に形成されている。すなわち、突起部３８は、封止板３３の下面に沿って延在した、当該封止板３３に接触する第１の樹脂面５７と、この表面の両端から封止板３３の下面に対して交差する方向に立ち上がった円弧状の第２の樹脂面５８とを有している。そして、ノズル列方向に交差する方向の断面（すなわち、導電膜３９の延設方向）において、この円弧状の第２の樹脂面５８の端部の立ち上がり角度θ、換言すると、第１の樹脂面５７と第２の樹脂面５８との交点における内角θは、９０度以下に設定されている。本実施形態では、この角度θは、６０度〜８０度に設定されている。

また、導電膜３９は、封止板３３の下面側から順に、下面側保護膜５２（本発明における第２の保護膜に相当）及び下面側金属膜５３が積層されて成る。下面側保護膜５２は、例えば、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、及び、これらの合金やこれらが積層されたもの等からなり、耐食性及び導電性を有する。また、下面側金属膜５３は、金（Ａｕ）等からなる。このため、下面側保護膜５２は、後述する貫通配線４５を保護する保護膜として機能するほか、下面側金属膜５３の密着性を高める密着層としても機能する。また、下面側保護膜５２は、下面側金属膜５３と貫通配線４５との間に生じる金属拡散を抑制するバリア層としても機能させることができる。金属拡散を抑制することで、抵抗値の変動を低減して信頼性を向上させることができる。本実施形態における下面側保護膜５２の膜厚は、後述する上面側保護膜５５の膜厚よりも薄く、例えば、５０ｎｍ〜１５０ｎｍに形成されている。また、下面側金属膜５３の膜厚は、後述する上面側金属膜５６の膜厚と略同じ膜厚に形成され、例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍに形成されている。

このような２層からなる導電膜３９は、突起部３８の表面における個別端子４１又は共通端子４２に対応する位置に形成されている。具体的には、個別端子４１に導通するバンプ電極３７の導電膜３９は、ノズル列方向に沿って並設された個別端子４１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に導通する導電膜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、突起部３８は、導電膜３９（下面側保護膜５２及び下面側金属膜５３）を間に挟んで、高さ方向に僅かにつぶれた状態で個別端子４１又は共通端子４２に接続されている。すなわち、バンプ電極３７は、高さ方向に僅かにつぶれた状態で、個別端子４１又は共通端子４２に接続されている。

また、導電膜３９は、図３に示すように、封止板３３の下面において、突起部３８から外れた位置に形成された貫通配線４５（本発明における配線に相当）と重なる位置まで、ノズル列方向に交差する方向に沿って延在されている。すなわち、導電膜３９は、貫通配線４５の下面側の端部と重なる位置から突起部３８に重なる位置まで、ノズル列方向に交差する方向に延在されている。そして、貫通配線４５の下面側の端部は、導電膜３９（すなわち、下面側保護膜５２）に覆われ、当該導電膜３９に電気的に接続されている。なお、本実施形態においては、バンプ電極３７の一側に形成された貫通配線４５とバンプ電極３７の他側に形成された貫通配線４５とがノズル列方向に沿って交互に配置されているため、これに対応して、突起部３８と重なる位置から一側に引き出される導電膜３９と突起部３８と重なる位置から他側に引き出される導電膜３９とがノズル列方向に沿って交互に配置されている。

貫通配線４５は、図２及び図３に示すように、封止板３３の下面と上面との間を中継する配線、すなわち封止板３３の下面側から上面側まで延設された配線であり、封止板３３を板厚方向に貫通した貫通孔４９の内部に形成された銅（Ｃｕ）等の金属（導体）からなる。本実施形態における貫通孔４９は、圧力室形成基板２９と封止板３３との間に形成された封止空間４４（後述）に対応する位置に形成されている。すなわち、貫通配線４５は、下面側の端（端部）が封止空間４４内に臨むように配置されている。そして、上記したように、貫通配線４５のうち貫通孔４９の下面側の開口部に露出した部分（換言すると、貫通配線４５の下面側の端）は、対応する導電膜３９により覆われる。一方、貫通配線４５のうち貫通孔４９の上面側の開口部に露出した部分（換言すると、貫通配線４５の上面側の端（端部））は、対応する上面側配線４６により覆われる。この貫通配線４５により、バンプ電極３７から延設された導電膜３９と上面側配線４６とが、電気的に接続される。なお、貫通配線４５は、貫通孔４９内に充填される必要は無く、少なくとも貫通孔４９内の一部において封止板３３の上面から封止板３３の下面まで延在されていればよい。

上面側配線４６は、封止板３３の駆動ＩＣ３４側（圧力室形成基板２９側とは反対側）の面である上面（本発明における第１の面に相当）に積層された配線である。この上面側配線４６は、封止板３３の上面側から順に、上面側保護膜５５（本発明における第１の保護膜に相当）及び上面側金属膜５６が積層されて成る。上面側保護膜５５は、下面側保護膜５２と同様の金属からなり、例えば、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、及び、これらの合金やこれらが積層されたもの等からなる。このため、上面側保護膜５５も下面側保護膜５２と同様に耐食性及び導電性を有する。また、上面側金属膜５６は、下面側金属膜５３と同様の金属からなり、金（Ａｕ）等からなる。そして、上面側保護膜５５は、下面側金属膜５３と同様に、貫通配線４５を保護する保護膜として機能するほか、上面側金属膜５６の密着性を高める密着層としても機能する。また、上面側保護膜５５は、上面側金属膜５６と貫通配線４５との間に生じる金属拡散を抑制するバリア層としても機能させることができる。金属拡散を抑制することで、抵抗値の変動を低減して信頼性を向上させることができる。本実施形態における上面側保護膜５５の膜厚は、下面側保護膜５２の膜厚よりも厚く、例えば、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍに形成されている。また、上面側金属膜５６の膜厚は、上記したように、下面側金属膜５３の膜厚と略同じ膜厚に形成され、例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍに形成されている。なお、上面側配線４６は、貫通配線４５の上面側の端部を覆う位置から後述する駆動ＩＣ３４のＩＣ端子４７に対応する位置まで延在され、当該位置でＩＣ端子４７と接続される端子部となる。

封止板３３と圧力室形成基板２９（より詳しくは圧力室形成基板２９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、図２に示すように、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（本発明における空間の一種）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（振動板３１）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を貫通する小径な大気開放路（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。また、バンプ電極３７の両側に設けられた感光性接着剤４３は、それぞれ突起部３８の延在方向に沿って長尺に形成されている。

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、封止板３３の製造方法について詳しく説明する。図４〜図７は、封止板３３の製造方法を説明する状態遷移図である。まず、図４に示すように、封止板３３となるシリコン基板（以下、単に封止板３３と称する）の所定の位置に、封止板３３を板厚方向に貫通する貫通孔４９を形成する。このような貫通孔４９は、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング、レーザー、又は、これらの方法を組み合わせた方法等により形成される。封止板３３に貫通孔４９を形成したならば、電解めっき法等により、貫通孔４９の内部に貫通配線４５を形成する。具体的には、例えば、スパッタリング法等により貫通孔４９の内部にシード層を形成し、電解めっき法により、このシード層上に金属を成長させて、貫通孔４９内を金属で充填する。なお、封止板３３の上面又は下面よりも外側に析出した金属は、ＣＭＰ（化学機械研磨）法等を用いて除去される。これにより、図５に示すような貫通配線４５が形成される。

次に、封止板３３の下面にバンプ電極３７を形成する。具体的には、例えば、封止板３３の表面に樹脂層を製膜し、フォトリソグラフィー工程等を経て、所定の位置に樹脂層を形成する。すなわち、ノズル列方向に沿って延在した、断面が矩形状の樹脂層を形成する。このような樹脂層を形成したならば、封止板３３を加熱する。この熱により樹脂層の粘度が低くなり、その角がだれる。その後、封止板３３を冷却することで、樹脂層を固化する。その結果、図６に示すように、表面が円弧状となった突起部３８が形成される。次に、突起部３８上に導電膜３９を形成する。具体的には、まず、封止板３３の下面の全面に下面側保護膜５２となる金属層を、例えば、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さに製膜し、その上に下面側金属膜５３となる金属層を、例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍの厚さに製膜する。その後、下面側金属膜５３となる金属層上にレジスト層を形成し、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程等を経て、下面側保護膜５２となる金属層及び下面側金属膜５３となる金属層をエッチングする。これにより、図６に示すように、所定の位置に導電層３９（下面側保護膜５２及び下面側金属膜５３）が形成され、バンプ電極３７が形成される。

最後に封止板３３の上面に上面側配線４６等を形成する。具体的には、封止板３３の上面の全面に上面側保護膜５５となる金属層を、例えば、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの厚さに製膜し、その上に上面側金属膜５６となる金属層を、例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍの厚さに製膜する。その後、上面側金属膜５６となる金属層上にレジスト層を形成し、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程等を経て、上面側保護膜５５となる金属層及び上面側金属膜５６となる金属層をエッチングする。これにより、図７に示すように、所定の位置に上面側配線４６（下面側保護膜５２及び下面側金属膜５３）が形成され、封止板３３が作成される。なお、封止板３３の製造方法としては、上記の方法に限られない。例えば、先に封止板３３の上面に上面側配線４６等を形成し、後から封止板３３の下面にバンプ電極３７等を形成してもよい。

そして、封止板３３を形成したならば、硬化する前の感光性接着剤４３を間に挟んで、振動板３１等が形成された圧力室形成基板２９と封止板３３とを、両者が近づく方向に押圧（加圧）する。この状態で、加熱することにより、感光性接着剤４３を硬化させて圧力室形成基板２９と封止板３３とを接合する。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、上記した記録ヘッド３が作成される。

このように、下面側保護膜５２の膜厚を相対的に薄くしたので、下面側保護膜５２となる金属層の製膜時間を短くすることができる。すなわち、下面側保護膜５２を形成する時間を短縮でき、記録ヘッド３、ひいてはプリンター１の生産性を向上させることができる。また、下面側保護膜５２を薄くした分、下面側保護膜５２を形成する時のコストを抑えることができ、記録ヘッド３、ひいてはプリンター１の製造コストを抑えることができる。そして、このように、下面側保護膜５２を薄くしたとしても、貫通配線４５の下面側の端部は封止空間４４に臨むため、貫通配線４５の下面側の端部が腐食されることを抑制できる。すなわち、貫通配線４５の下面側の端部が封止空間４４内に封止され、アクチュエーターユニット１４の外側の環境と隔離されるため、貫通配線４５の下面側の端部が腐食され難くなる。加えて、本実施形態では、貫通配線４５の下面側の端部を下面側保護膜５２で覆っているため、貫通配線４５の下面側の端部を保護膜で覆わない場合と比べて、貫通配線４５の耐食性を向上させることができる。一方で、貫通配線４５の上面側の端部は、相対的に膜厚が厚い上面側保護膜５５により覆われるため、貫通配線４５の上面側の端部が腐食され難くなる。その結果、記録ヘッド３の信頼性を向上させることができる。

さらに、下面側保護膜５２は、貫通配線４５の下面側の端部を覆う位置から突起部３８に重なる位置まで延在されたので、下面側保護膜５２を個別端子４１又は共通端子４２に接続する電極（バンプ電極）の一部として機能させることができる。そして、下面側保護膜５２の膜厚が上面側保護膜５５の膜厚よりも薄く形成されているため、バンプ電極３７を端子に押し当てて導通をとる際に、下面側保護膜５２に割れやひびが発生し難くなる。その結果、バンプ電極３７となる下面側保護膜５２と個別端子４１又は共通端子４２との接続の信頼性を向上させることができる。さらに、下面側保護膜５２の延在方向において、封止板３３の下面に沿って延在した突起部３８の第１の樹脂面５７と、封止板３３の下面に対して交差する方向に延在した突起部３８の第２の樹脂面５８との交点における内角θが９０度以下に設定されたので、封止板３３の下面から突起部３８に重なる位置まで延在された下面側保護膜５２が封止板３３の下面と突起部３８との境界で断線することを抑制できる。特に、本実施形態では、上記の内角θを６０度〜８０度に設定したので、下面側保護膜５２の膜厚を相対的に薄くした場合でも、下面側保護膜５２が断線することを一層抑制できる。

ところで、上記した実施形態では、貫通配線４５の下面側の端部を下面側保護膜５２で被覆したが、これには限られない。例えば、図８に示す第２の実施形態では、封止板３３の下面に下面側保護膜５２が形成されていない。すなわち、図８に示すように、導電膜３９は、下面側金属膜５３のみからなる。このように、下面側保護膜を無くすことで、下面側保護膜を製膜する工程が不要になり、記録ヘッド３の生産性を一層向上させることができる。また、記録ヘッド３の製造コストを一層抑えることができる。さらに、バンプ電極３７を端子に押し当てて導通をとる際に、下面側保護膜の割れやひび等の問題がなくなる。その結果、バンプ電極３７と個別端子４１又は共通端子４２との接続の信頼性を一層向上させることができる。そして、このように、下面側保護膜を無くしたとしても、貫通配線４５の下面側の端部は封止空間４４に臨むため、貫通配線４５の下面側の端部が腐食されることを抑制できる。なお、その他の構成、すなわち、下面側保護膜を設けず、導電膜３９を一層にしたところ以外は、上記した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

また、以上においては、バンプ電極３７の構成等の説明として、複数のバンプ電極３７のうち一方の個別端子４１に接続されるバンプ電極３７に注目して説明したが、その他のバンプ電極３７（他方の個別端子４１に接続されるバンプ電極３７や共通端子４２に接続されるバンプ電極３７等）の構成等も一方の個別端子４１に接続されるバンプ電極３７とほぼ同じであるため、説明を省略する。さらに、上記した各実施形態では、封止板３３と圧力室形成基板２９との間で封止空間４４を区画する被挟部材として、感光性接着剤４３を例示したが、これには限られない。被挟部材としては、封止板と圧力室形成基板との間で封止空間を区画できれば、どのようなものであっても良い。例えば、封止板と圧力室形成基板との間において、上面が封止板に接着され、下面が圧力室形成基板に接着された中空状の部材（基板）であっても良い。

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、第１の基板と第２の基板とが間隔を空けた状態で接合された構造を有する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…突起部，３９…導電膜，４０…配線，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，４９…貫通孔，５２…下面側保護膜，５３…下面側金属膜，５５…上面側保護膜，５６…上面側金属膜，５７…第１の樹脂面，５８…第２の樹脂面

Claims (8)

1. 第１の基板と、前記第１の基板に対して間隔を空けて配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれた被挟部材と、を備え、前記第１の基板、前記第２の基板、及び、前記被挟部材により区画された空間を有するＭＥＭＳデバイスであって、
   前記第１の基板は、前記第２の基板側とは反対側の面である第１の面側から前記第２の基板側の面である第２の面側に向かって延設され、導体からなる貫通配線を備え、
   前記貫通配線の前記第１の面側の端部は、前記第１の面側に設けられた第１の保護膜により覆われ、
   前記第１の保護膜の前記貫通配線とは反対の側には、第１の配線が設けられ、
   前記第１の配線と前記第１の保護膜とは、異なる材料により形成され、
   前記貫通配線の前記第２の面側の端部は、前記第２の面側に設けられた第２の保護膜により覆われ、
   前記第２の保護膜の前記貫通配線とは反対の側には、第２の配線が設けられ、
   前記第２の配線と前記第２の保護膜とは、異なる材料により形成され、
   前記第２の保護膜の膜厚は、前記第１の保護膜の膜厚よりも薄く、
   前記貫通配線の前記第２の面側の端部は、前記空間に臨み、
   前記被挟部材は第１の被挟部材と、第２の被挟部材とを含み、
   前記空間は前記第１の被挟部材と前記第２の被挟部材の間に区画され、
   前記第１の基板と前記第２の基板とが重なる方向に見て、
   前記第２の保護膜により覆われた前記貫通配線の前記第２の面側の端部は、
   前記空間に位置する
   ことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
2. 前記空間内には前記第１の被挟部材および前記第２の被挟部材とは異なる前記被挟部材は設けられていないことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
3. 前記第２の保護膜は前記空間内に位置し、
   且つ、前記空間外には位置しないことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
4. 前記第２の保護膜は導電性を有し、
   前記第２の面のうち前記貫通配線の前記第２の面側の端部から外れた位置には、前記第２の面から突出した樹脂からなる突起部が形成され、
   前記第２の保護膜は、前記貫通配線の前記第２の面側の端部を覆う位置から前記突起部に重なる位置まで延設され、
   前記突起部は、前記第２の保護膜を間に挟んで、前記第２の基板に形成された端子と接続されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
5. 前記被挟部材は第１の被挟部材と、第２の被挟部材とを含み、
   前記空間は前記第１の被挟部材と前記第２の被挟部材の間に区画され、
   前記第１の基板と前記第２の基板とが重なる方向に見て、
   前記突起部は、
   前記空間に位置することを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
6. 前記突起部は、前記第２の面に沿った面である第１の樹脂面と、前記第２の面に対して
   交差するように設けられた面である第２の樹脂面と、を有し、
   前記突起部の前記第１の樹脂面と、前記突起部の前記第２の樹脂面と、の交点における
   内角は、前記第２の保護膜の延設方向において、９０度以下であることを特徴とする請求
   項４または５に記載のＭＥＭＳデバイス。
7. 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６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。
8. 請求項７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。

Images