KR100742447B1 - 실장 구조, 장치의 제조 방법, 액적 토출 헤드, 액적 토출 헤드의 제조 방법 및 액적 토출 장치 - Google Patents

실장 구조, 장치의 제조 방법, 액적 토출 헤드, 액적 토출 헤드의 제조 방법 및 액적 토출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 액적 토출 헤드(1)는, 액적을 토출하는 노즐 개구(15)와, 구동 소자(300)에 도통 접속된 제 1 배선(36)이 형성된 제 1 면을 갖는 압력 발생실(12)과, 상기 압력 발생실(12)의 상기 제 1 면에 배치되고 또한 상기 구동 소자(300)를 덮는 보호 기판(20)이며, 상기 압력 발생실(12)과는 반대쪽에 배치되고 또한 제 2 배선(34)이 형성된 제 2 면과, 상기 제 1 배선(36)과 상기 제 2 배선(34)을 연결하는 제 3 배선(35)이 형성된 측면(20b)을 갖는 상기 보호 기판(20)과, 상기 보호 기판(20)의 상기 제 2 면에 배치되어, 상기 구동 소자(300)를 구동하는 반도체 소자(200)와, 상기 제 1 배선(36)과, 상기 제 2 배선(34)과, 상기 제 3 배선(35)과, 상기 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)를 서로 도통시키는 도금(46)을 구비한다.

Description

실장 구조, 장치의 제조 방법, 액적 토출 헤드, 액적 토출 헤드의 제조 방법 및 액적 토출 장치{MOUNTED STRUCTURE, MANUFACTURING METHOD OF DEVICE, LIQUID DROPLET EJECTION HEAD, LIQUID DROPLET EJECTION APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD OF LIQUID DROPLET EJECTION HEAD}
도 1은 제 1 실시예에 따른 액적 토출 헤드를 나타내는 사시 구성도,
도 2는 액적 토출 헤드를 하측으로부터 본 사시 구성도,
도 3은 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구성도,
도 4는 제 1 실시예에 따른 실장 구조를 나타내는 부분 확대도,
도 5는 액적 토출 헤드의 제조 방법을 나타내는 플로우차트,
도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 액적 토출 헤드의 제조 방법을 나타내는 단면 공정도,
도 7은 제 2 실시예에 따른 실장 구조를 나타내는 부분 확대도,
도 8a 및 도 8b는 액적 토출 헤드의 제조 방법을 나타내는 단면 공정도,
도 9는 제 3 실시예에 따른 액적 토출 헤드를 나타내는 사시 구성도,
도 10은 액적 토출 헤드를 하측으로부터 본 사시 구성도,
도 11은 도 9의 A-A 선에 따른 단면 구성도,
도 12는 제 3 실시예에 따른 실장 구조를 나타내는 부분 확대도,
도 13은 액적 토출 헤드의 제조 방법을 나타내는 플로우차트,
도 14a, 도 14b, 도 14b, 도 14d 및 도 14e는 액적 토출 헤드의 제조 방법을 나타내는 단면 공정도,
도 15는 제 4 실시예에 따른 액적 토출 헤드를 나타내는 사시 구성도,
도 16은 액적 토출 헤드를 하측으로부터 본 사시 구성도,
도 17은 도 15의 A-A 선에 따른 단면 구성도,
도 18은 제 4 실시예에 따른 실장 구조의 부분 확대도,
도 19는 액적 토출 헤드의 제조 방법의 플로우차트,
도 20a, 도 20b, 도 20c, 도 20d, 도 20e, 도 20f 및 도 20g는 액적 토출 헤드의 제조 방법을 나타내는 단면 공정도,
도 21a는 제 5 실시예에 따른 액적 토출 헤드를 나타내는 부분 확대도,
도 21b는 제 5 실시예의 액적 토출 헤드의 제 1 변형예를 나타내는 부분 확대도,
도 21c는 제 5 실시예의 액적 토출 헤드의 제 2 변형예를 나타내는 부분 확대도,
도 22a, 도 22b, 도 22c 및 도 22d는 제 5 실시예의 제 1 변형예에 따른 액적 토출 헤드의 제조 공정을 도시하는 도면,
도 23은 액적 토출 장치의 일례인 잉크젯식 기록 장치의 사시 구성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 액적 토출 헤드 10 : 유로 형성 기판
12 : 압력 발생실 13 : 연통부
15 : 개구부 16 : 노즐 기판
20 : 리서버 형성 기판 21 : 리서버부
22 : 가환부 25 : 기능액 도입구
26 : 도입구
본 발명은, 실장 구조, 장치의 제조 방법, 액적 토출 헤드, 액적 토출 헤드의 제조 방법 및 액적 토출 장치에 관한 것이다.
화상의 형성 장치나 마이크로디바이스의 제조 시에 있어서 액적 토출법(잉크젯법)이 제안되어 있다. 액적 토출법은, 화상 형성을 위한 잉크나 장치를 형성하기 위한 재료를 포함하는 기능액을 액적 형상으로 하여 액적 토출 헤드로부터 토출해서 기체 상에 소망하는 패턴을 형성하는 방법이다.
일본 특허 공개 2000-127379 호 공보에 개시되어 있는 액적 토출 헤드(잉크젯식 기록 헤드)에 있어서는, 단차 상부에 배치된 반도체 소자(드라이버 IC)의 접속 단자와, 단차 하부에 배치된 구동 소자(압전 소자)의 배선이, 와이어 본딩의 방 법에 의해서 접속되어 있다.
액적 토출 헤드를 이용하여 화상 형성 장치나 마이크로디바이스 제조를 행하는 방법에 있어서는, 화상의 고 선명화나 마이크로디바이스의 미세화를 실현하기 위해서, 액적 토출 헤드에 마련된 노즐 개구부끼리 사이의 거리(노즐 피치)를 가능한 한 작게(좁게) 하는 것이 바람직하다. 상기 압전 소자는 노즐 개구부에 대응하여 복수 형성되기 때문에, 노즐 피치를 작게 하면, 그 노즐 피치에 따라 압전 소자끼리의 거리도 작게 할 필요가 있다. 압전 소자끼리의 거리가 작아지면, 복수의 압전 소자에 접속된 배선의 각각과 드라이버 IC를 와이어 본딩의 방법에 의해서 접속하는 것이 곤란하게 된다.
본 발명은, 배선이 협(狹)피치화하더라도 반도체 소자를 실장하는 것이 가능한 실장 구조, 장치의 제조 방법, 액적 토출 헤드 및 그 제조 방법의 제공을 목적으로 하고 있다. 또한 본 발명은, 상기 액적 토출 헤드를 구비한 액적 토출 장치의 제공을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 실장 구조는, 제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 제 1 부재와, 상기 제 1 부재의 상기 제 1 면에 배치된 제 2 부재로서, 상기 제 1 부재와는 반대쪽에 배치되고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선을 연결하는 제 3 배선이 형성된 측면을 갖는 상기 제 2 부재와, 상기 제 1 부재의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 부재의 상기 제 2 면에 배치된 반도체 소자와, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 제 3 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 배선이 협피치화하더라도, 와이어 본딩을 위해 와이어를 라우팅할 공간을 마련하지 않고, 반도체 소자를 실장할 수 있다.
또한, 상기 제 2 부재의 상기 측면이, 경사면인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제 2 부재의 측면이 수직면인 경우와 비교해서, 제 2 부재의 측면에 제 3 배선을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선, 및 상기 제 3 배선 중 적어도 하나가, 촉매가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 포토리소그래피만으로 배선을 패터닝하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다. 또한, 촉매에 의해서 도금이 확실하게 석출된다.
본 발명의 장치의 제조 방법은, 제 1 부재의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과, 상기 제 1 부재의 상기 제 1 면에 제 2 부재를 배치하여, 상기 제 1 부재와는 반대쪽에 배치된 상기 제 2 부재의 제 2 면에 제 2 배선과, 상기 제 2 부재의 측면에 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선을 연결하는 제 3 배선을 형성하는 공정과, 상기 제 1 부재의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 부재의 상기 제 2 면에 반도체 소자를 배치하는 공정과, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 제 3 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 접속 단자와 배선과의 사이나 배선 상호 간에 위치 어긋남이나 극간이 있더라도, 도금에 의해서 전기적 접속이 확실하게 확보된다. 또한, 반도체 소자의 실장 및 각 배선의 전기적 접속을 동시에 실시하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다.
본 발명의 액적 토출 헤드는, 구동 소자의 변형에 의해서 액적을 토출하는 액적 토출 헤드로서, 상기 액적을 토출하는 노즐 개구와, 상기 구동 소자에 도통 접속된 제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 압력 발생실과, 상기 압력 발생실의 상기 제 1 면에 배치되고 또한 상기 구동 소자를 덮는 보호 기판으로서, 상기 압력 발생실과는 반대쪽에 배치되고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선을 연결하는 제 3 배선이 형성된 측면을 갖는 상기 보호 기판과, 상기 보호 기판의 상기 제 2 면에 배치되어, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자와, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 제 3 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 노즐 개구의 협피치화에 따라 구동 소자에 도통 접속된 제 1 배선이 협피치화하더라도, 와이어 본딩을 위해 와이어를 라우팅하는 공간을 마련하지 않고, 반도체 소자를 실장할 수 있다.
또한, 상기 보호 기판이, 면 방위(1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성되고, 상기 보호 기판의 상기 측면이, 상기 실리콘 기판을 에칭하여 형성된 경사면인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 경사면을 간단하게 형성할 수 있다. 또한, 보호 기판의 경사면에 제 3 배선을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선, 및 상기 제 3 배선이, 촉매가 부여된 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 포토리소그래피만으로 배선을 패터닝하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다. 또한, 촉매에 의해서 도금이 확실하게 석출된다.
또한, 상기 제 2 배선의 일부가, 상기 반도체 소자의 상기 접속 단자와 대향하여 배치되고, 상기 반도체 소자의 상기 접속 단자가, 도전성을 갖고 또한 상기 제 2 배선을 향하여 돌출하는 돌기를 갖는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 반도체 소자의 돌기에 의해서, 반도체 소자와 제 2 배선이 도금에 의해서 확실하게 결합되어, 전기적 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 액적 토출 헤드의 제조 방법은, 구동 소자의 변형에 의해서 액적을 토출하는 액적 토출 헤드의 제조 방법으로서, 상기 액적을 토출하는 노즐 개구를 갖는 압력 발생실의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과, 상기 압력 발생실의 상기 제 1 면에 상기 구동 소자를 덮는 보호 기판을 배치하여, 상기 압력 발생실과는 반대쪽에 배치된 상기 보호 기판의 제 2 면에 제 2 배선과, 상기 보호 기판의 측면에 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선을 연결하는 제 3 배선을 형성하는 공정과, 상기 보호 기판의 상기 제 2 면에, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자를 배치하는 공정과, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 제 3 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정을 구비하 는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 접속 단자와 배선과의 사이나 배선 상호 간에 위치 어긋남이나 극간이 있더라도, 도금에 의해서 전기적 접속이 확실하게 확보된다. 또한, 반도체 소자의 실장 및 각 배선의 전기적 접속을 동시에 실시하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다.
본 발명의 실장 구조는, 상단면과, 하단면과, 상기 상단면과 상기 하단면을 연결하는 측면을 갖는 계단 형상체와, 상기 계단 형상체의 상기 하단면에 형성된 제 1 배선과, 상기 계단 형상체의 상기 상단면에 형성된 제 2 배선과, 상기 계단 형상체의 상기 측면에 배치된 반도체 소자와, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 배선이 협피치화하더라도, 와이어 본딩을 위해 와이어를 라우팅하는 공간을 마련하지 않고, 반도체 소자를 실장할 수 있다.
또한, 상기 계단 형상체의 측면이, 경사면인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 계단 형상체의 측면이 수직면인 경우와 비교해서, 반도체 소자를 용이하게 실장할 수 있다.
또한, 상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선, 및 상기 제 3 배선 중 적어도 하나가, 촉매가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 포토리소그래피만으로 배선을 패터닝하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다. 또한, 촉매에 의해서 도금이 확실하게 석출된다.
본 발명의 장치의 제조 방법은, 계단 형상체의 하단면에 제 1 배선을 형성하는 공정과, 상기 계단 형상체의 상단면에 제 2 배선을 형성하는 공정과, 상기 계단 형상체의 상기 상단면과 상기 하단면을 연결하는 측면에 반도체 소자를 배치하는 공정과, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 제조 오차 등에 의해 반도체 소자의 접속 단자와 각 배선과의 사이에 위치 어긋남이 발생하더라도, 도금에 의해서 전기적 접속이 확실하게 확보된다. 또한, 계단 형상체의 측면에 배선을 형성할 필요가 없고, 제조 공정이 간략화된다.
본 발명의 액적 토출 헤드는, 구동 소자의 변형에 의해서 액적을 토출하는 액적 토출 헤드로서, 상기 액적을 토출하는 노즐 개구와, 상기 구동 소자에 도통 접속된 제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 압력 발생실과, 상기 압력 발생실의 상기 제 1 면에 배치되고 또한 상기 구동 소자를 덮는 보호 기판으로서, 상기 압력 발생실과는 반대쪽에 배치되고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 제 2 면과 상기 압력 발생실의 상기 제 1 면을 연결하는 측면을 갖는 상기 보호 기판과, 상기 보호 기판의 측면에 배치되어, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자와, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 노즐 개구의 협피치화에 따라 구동 소자에 전기적 접속된 제 1 배선이 협피치화하더라도, 와이어 본딩을 위해 와이어를 라우팅하는 공간을 마련하지 않고, 반도체 소자를 실장할 수 있다.
또한, 상기 보호 기판이, 면 방위(1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성되고, 상기 보호 기판의 상기 측면이, 상기 실리콘 기판을 에칭하여 형성된 경사면인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 경사면을 간단하게 형성할 수 있다. 또한, 보호 기판의 측면에 반도체 소자를 용이하게 실장할 수 있다.
또한, 상기 제 1 배선, 및 상기 제 2 배선 중 적어도 하나가, 촉매가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 포토리소그래피만으로 배선을 패터닝하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다. 또한, 촉매에 의해서 도금이 확실하게 석출된다.
본 발명의 액적 토출 헤드의 제조 방법은, 구동 소자의 변형에 의해서 액적을 토출하는 액적 토출 헤드의 제조 방법으로서, 상기 액적을 토출하는 노즐 개구를 갖는 압력 발생실의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과, 상기 압력 발생실의 상기 제 1 면에 상기 구동 소자를 덮는 보호 기판을 배치하여, 상기 압력 발생실과는 반대쪽에 배치된 상기 보호 기판의 제 2 면에 제 2 배선을 형성하는 공정과, 상기 보호 기판의 측면에, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자를 배치하는 공정과, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 제조 오차 등에 의해 반도체 소자의 접속 단자와 각 배선과의 사이에 위치 어긋남이 발생하더라도, 도금에 의해서 전기적 접속이 확실하게 확보된다. 또한, 보호 기판의 측면에 배선을 형성할 필요가 없고, 제조 공정이 간략화된다.
본 발명의 실장 구조는, 제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 제 1 부재와, 상기 제 1 부재의 상기 제 1 면에 배치된 제 2 부재로서, 상기 제 1 부재와는 반대쪽에 배치되고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 제 1 부재의 측에 배치되고 또한 제 3 배선이 형성된 제 3 면과, 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선을 연결하는 제 4 배선이 형성된 측면을 갖는 상기 제 2 부재와, 상기 제 2 부재의 상기 제 2 면에 배치된 반도체 소자와, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 제 3 배선과, 상기 제 4 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 배선이 협피치화하더라도, 와이어 본딩을 위해 와이어를 라우팅하는 공간을 마련하지 않고, 반도체 소자를 실장할 수 있다. 또한, 제 2 부재에만 도금을 석출시키면 충분하고, 제 1 부재에 도금 처리의 영향이 미치는 것이 회피된다. 따라서, 실장 구조의 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 2 부재의 상기 측면이, 경사면인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제 2 부재의 측면이 수직면인 경우와 비교해서, 제 2 부재의 측면에 배선을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선, 상기 제 3 배선, 및 상기 제 4 배선 중 적어도 하나가, 촉매가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 포토리소그래피만으로 각 배선을 패터닝하는 것이 가능하 게 되어, 제조 공정이 간략화된다. 또한, 촉매에 의해서 도금이 확실하게 석출된다.
또한, 상기 제 2 부재의 상기 측면이, 상기 제 2 면에 대한 각도가 서로 다른 복수의 경사면을 갖는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제 2 부재의 측면의 노광을 한쪽 측과 다른쪽 측으로 나누어 실행하는 것이 가능해져, 측면 전체를 한번에 노광하는 경우와 비교해서, 노광 장치의 초점 심도의 조정이 용이하게 된다. 따라서, 제 2 부재의 측면에 배선을 간단하고 또한 저 비용으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 2 부재의 상기 측면이, 서로의 협각이 둔각인 복수의 경사면, 또는 곡면을 갖는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제 2 부재의 한쪽 면으로부터 다른쪽 면에 걸쳐서, 각 배선을 연중하여 형성할 수 있다. 또한 각 배선 사이에 극간이 발생한 경우에도, 인접하는 배선으로부터 성장한 도금에 의해서 배선 사이가 확실하게 도통 접속된다. 따라서, 실장 구조의 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 장치의 제조 방법은, 제 1 부재의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과, 제 2 부재의 제 2 면에 제 2 배선과, 상기 제 2 면의 반대쪽에 배치되는 상기 제 2 부재의 제 3 면에 제 3 배선과, 상기 제 2 부재의 측면에 제 4 배선을 형성하는 공정과, 상기 제 2 부재의 상기 제 2 면에 반도체 소자를 배치하는 공정과, 상기 제 2 배선과, 상기 제 3 배선과, 상기 제 4 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정과, 상기 제 1 부재의 상 기 제 1 면에 상기 제 2 부재를 배치하여, 상기 도금과 상기 제 1 배선을 도통 접속하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 접속 단자와 배선과의 사이나 배선 상호 간에 위치 어긋남이나 극간이 있더라도, 도금에 의해서 전기적 접속이 확실하게 확보된다. 또한, 반도체 소자의 실장 및 각 배선의 전기적 접속을 동시에 실시하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다.
본 발명의 액적 토출 헤드는, 구동 소자의 변형에 의해서 액적을 토출하는 액적 토출 헤드로서, 상기 액적을 토출하는 노즐 개구와, 상기 구동 소자에 도통 접속된 제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 압력 발생실과, 상기 압력 발생실의 상기 제 1 면에 배치되고 또한 상기 구동 소자를 덮는 보호 기판으로서, 상기 압력 발생실과는 반대쪽에 배치되고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 압력 발생실의 상기 제 1 면에 접촉되고 또한 제 3 배선이 형성된 제 3 면과, 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선을 연결하는 제 4 배선이 형성된 측면을 갖는 상기 보호 기판과, 상기 보호 기판의 상기 제 2 면에 배치되어, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자와, 상기 제 1 배선과, 상기 제 2 배선과, 상기 제 3 배선과, 상기 제 4 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 노즐 개구의 협피치화에 따라 구동 소자에 도통 접속된 제 4 배선이 협피치화하더라도, 와이어 본딩을 위해 와이어를 라우팅하는 공간을 마련하지 않고, 반도체 소자를 실장할 수 있다. 또한, 보호 기판에만 도금을 석출 시키면 충분하여, 고 밀도가 요구되는 구동 소자에 도금 처리의 영향이 미치는 것이 회피된다. 따라서, 액적 토출 헤드의 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 보호 기판이, 면 방위(1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성되고, 상기 보호 기판의 상기 측면이, 상기 실리콘 기판을 에칭하여 형성된 경사면인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 경사면을 간단하게 형성할 수 있다. 또한, 보호 기판의 측면에 배선을 용이하게 형성할 수 있다.
또, 상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선, 상기 제 3 배선, 및 상기 제 4 배선이, 촉매가 부여된 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 포토리소그래피만으로 배선을 패터닝하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다. 또한, 촉매에 의해서 도금이 확실하게 석출된다.
또한, 상기 보호 기판의 상기 측면이, 상기 제 2 면에 대한 각도가 서로 다른 복수의 경사면을 갖는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 보호 기판의 측면의 노광을 한쪽 측과 다른쪽 측으로 나누어 실행하는 것이 가능해져, 측면 전체를 한번에 노광하는 경우와 비교해서, 노광 장치의 초점 심도의 조정이 용이하게 된다. 따라서, 배선을 간단하고 또한 저 비용으로 형성하는 것이 가능하다.
또한, 상기 보호 기판의 상기 측면이, 서로의 협각이 둔각인 복수의 경사면, 또는 곡면을 갖는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 보호 기판의 한쪽 면으로부터 다른쪽 면에 걸쳐서, 각 배 선을 연중하여 형성할 수 있다. 또한 각 배선 사이에 극간이 발생한 경우에도, 인접하는 배선으로부터 성장시킨 도금에 의해서 배선 사이가 확실하게 도통 접속된다. 따라서, 액적 토출 헤드의 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 석출시킨 상기 도금과 상기 제 1 배선이, 이방 도전성 필름을 거쳐서 도통 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제 1 배선이 협피치화하더라도, 이방 도전성 필름을 거쳐서 제 1 배선과 도금이 확실하게 전기적 접속된다.
또한 상기 반도체 소자가 밀봉되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 액적 토출 헤드의 제조 공정에 있어서 반도체 소자를 보호할 수 있다. 또한 액적 토출 헤드의 완성 후에도 반도체 소자를 보호할 수 있다.
본 발명의 액적 토출 헤드의 제조 방법은, 구동 소자의 변형에 의해서 액적을 토출하는 액적 토출 헤드의 제조 방법으로서, 상기 액적을 토출하는 노즐 개구를 갖는 압력 발생실의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과, 보호 기판의 제 2 면에 제 2 배선과, 상기 제 2 면의 반대쪽에 배치되는 상기 보호 기판의 제 3 면에 제 3 배선과, 상기 보호 기판의 측면에 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선을 연결하는 제 4 배선을 형성하는 공정과, 상기 보호 기판의 상기 제 2 면에, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자를 배치하는 공정과, 상기 제 2 배선과, 상기 제 3 배선과, 상기 제 4 배선과, 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정과, 상기 구동 소자를 덮도록, 상기 압력 발생실의 상기 제 1 면에 상기 보호 기판을 배치하여, 상기 도금과 상기 제 1 배선을 도통 접속하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 접속 단자와 배선과의 사이나 배선 상호 간에 위치 어긋남이나 극간이 있더라도, 도금에 의해서 전기적 접속이 확실하게 확보된다. 또한, 보호 기판에 있어서의 반도체 소자의 실장 및 각 배선의 전기적 접속을 동시에 실시하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다.
본 발명의 액적 토출 장치는, 상술한 액적 토출 헤드를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 노즐 개구를 협피치화한 액적 토출 헤드를 구비하고 있기 때문에, 고 선명의 패턴 묘화가 가능하다.
(바람직한 실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
이하의 설명에 있어서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하여, XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대하여 설명한다. 수평면 내에 있어서의 소정 방향을 X축 방향, 수평면 내에서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향의 각각에 직교하는 방향(즉, 연직 방향)을 Z축 방향으로 한다.
(제 1 실시예)
본 발명에 따른 액적 토출 헤드의 제 1 실시예에 대해 도 1 내지 도 3을 참 조하면서 설명한다. 도 1은 액적 토출 헤드의 일 실시예를 나타내는 사시 구성도, 도 2는 액적 토출 헤드를 하측으로부터 본 사시 구성도의 일부 파선도, 도 3은 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구성도이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 액적 토출 헤드(1)는, 기능액을 액적 형상으로 하여 노즐로부터 토출한다. 액적 토출 헤드(1)는, 유로 형성 기판(10)(제 1 부재, 제 1 기판), 액적이 토출되는 노즐 개구(15)에 연통하는 압력 발생실(제 1 부재, 제 1 기판)(12)과, 압력 발생실(12)의 상면에 배치되어 압력 발생실(12)에 압력 변화를 생기게 하는 압전 소자(구동 소자)(300)와, 압력 발생실(12)의 상면에 배치되어 압전 소자(300)를 덮는 리저버 형성 기판(보호 기판, 제 2 부재, 제 2 기판)(20)과, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 배치되어 압전 소자(300)를 구동하는 반도체 소자(200)를 구비한다. 액적 토출 헤드(1)의 동작은, 반도체 소자(200)에 접속된 도시하지 않은 외부 콘트롤러에 의해서 제어된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 액적 토출 헤드(l)의 하측(-Z측)에는, 노즐 기판(16)이 장착되어 있다. 노즐 기판(16)에는, 액적을 토출하는 복수의 노즐 개구(15)가, Y축 방향으로 배열하여 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 노즐 기판(16) 상의 복수의 영역으로 배열된 1군의 노즐 개구(15)를, 각각 제 1 노즐 개구군(15A), 제 2 노즐 개구군(15B), 제 3 노즐 개구군(15C), 및 제 4 노즐 개구군(15D)이라 칭한다.
제 1 노즐 개구군(15A)과 제 2 노즐 개구군(15B)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있다. 제 3 노즐 개구군(15C)은 제 1 노즐 개구군(15A)의 +Y측에 마련되 어 있고, 제 4 노즐 개구군(15D)은 제 2 노즐 개구군(15B)의 +Y측에 마련되어 있다. 제 3 노즐 개구군(15C)과 제 4 노즐 개구군(15D)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있다.
도 2에서는 각 노즐 개구군(15A∼15D)의 각각이 6개의 노즐 개구(15)에 의해서 구성되어 있도록 도시되어 있지만, 실제로는 각 노즐 개구군은, 예컨대 720개 정도의 노즐 개구(15)에 의해서 구성된다.
노즐 기판(16)의 상측(+Z측)에는, 유로 형성 기판(10)이 배치되어 있다. 유로 형성 기판(10)의 하면과 노즐 기판(16)은, 예컨대 접착제나 열 용착 필름 등을 거쳐서 고정되어 있다. 유로 형성 기판(10)은 실리콘이나 글래스, 세라믹 재료 등으로 구성하는 것이 가능하고, 본 실시예의 경우에는 실리콘에 의해서 형성되어 있다. 유로 형성 기판(10)의 내측에는, 그 중앙부로부터 X 방향으로 연장하는 복수의 격벽(11)이 형성되어 있다. 격벽(11)은, 유로 형성 기판(10)의 모재인 실리콘 단결정 기판을 이방성 에칭에 의해 부분적으로 제거하여 형성되어 있다. 격벽(1l)에 의해, 유로 형성 기판(10)에는, 복수의 평면에서 보아 대략 빗살 무늬 형상의 개구 영역이 구획 형성되어 있다. 이들 개구 영역 중, X축 방향으로 연장하여 형성된 부분이, 노즐 기판(16)과 진동판(400)에 의해 둘러싸이고 압력 발생실(제 1 부재)(12)을 구성한다. 압력 발생실(12)은, 기능액을 수용하여, 액적 토출 헤드(1)의 동작 시에 인가되는 압력에 의해서 노즐 개구(15)로부터 기능액을 토출한다.
각 압력 발생실(12)은, 복수의 노즐 개구(15)에 대응하여 마련되어 있다. 즉, 압력 발생실(12)은, 제 1∼제 4 노즐 개구군(15A∼15D)의 각각을 구성하는 복 수의 노즐 개구(l5)에 대응하도록, Y축 방향으로 복수 나열되어 마련되어 있다. 제 1 노즐 개구군(15A)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 1 압력 발생실군(12A)을 구성하고, 제 2 노즐 개구군(15B)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 2 압력 발생실군(12B)을 구성하며, 제 3 노즐 개구군(15C)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 3 압력 발생실군(12C)을 구성하고, 제 4 노즐 개구군(15D)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 4 압력 발생실군(12D)을 구성하고 있다. 제 1 압력 발생실군(12A)과 제 2 압력 발생실군(12B)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있고, 이들 사이에는 Y축 방향으로 신장하는 격벽(10K)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 제 3 압력 발생실군(12C)과 제 4 압력 발생실군(12D)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있고, 이들 사이에도 Y축 방향으로 신장하는 격벽(10K)이 형성되어 있다.
또한, 유로 형성 기판(10)에 형성된 평면에서 보아 대략 빗살 무늬 형상의 개구 영역 중, 도시하는 Y 방향으로 연장하여 형성된 부분이, 리저버(100)를 구성하고 있다. 제 1 압력 발생실군(12A)을 형성하는 복수의 압력 발생실(12)에 있어서의 기판 외연부측(+X측)의 단부는, 상술한 리저버(100)에 접속되어 있다. 리저버(100)는, 압력 발생실(12)에 공급하는 기능액을 예비적으로 유지하는 것으로서, 제 1 압력 발생실군(12A)을 구성하는 복수의 압력 발생실(12)의 공통의 기능액 유지실(잉크실)로 되어 있다. 제 2, 제 3, 제 4 압력 발생실군(12B, 12C, 12D)의 각각에도, 상술한 것과 마찬가지의 리저버(100)가 접속되어 있고, 각각 압력 발생실군(12B∼12D)에 공급되는 기능액의 일시 저류부를 구성하고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 리저버(100)는, 리저버 형성 기판(20)에 형성된 리저버부(21)와, 유로 형성 기판(10)에 형성된 연통부(13)로 구성되어 있다. 연통부(13)는, 리저버부(21)를 각 압력 발생실(12)의 각각에 접속하는 기능을 갖는다. 리저버 형성 기판(20)의 외측(유로 형성 기판(10)과 반대쪽)에는, 밀봉막(31)과 고정판(32)을 적층한 구조의 컴플라이언스(compliance) 기판(30)이 접합되어 있다. 컴플라이언스 기판(30)에 있어서, 내측에 배치되는 밀봉막(31)은, 강성이 낮고 가환성을 갖는 재료(예컨대, 두께 6㎛ 정도의 폴리페닐렌설피드 필름)로 이루어진다. 다른 한편, 외측에 배치되는 고정판(32)은, 금중 등의 경질의 재료(예컨대, 두께 30㎛ 정도의 스테인리스강)로 이루어진다. 고정판(32)에는, 리저버(100)에 대응하는 평면 영역을 절결하여 이루어지는 개구부(33)가 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 리저버(100)의 상부는, 가환성을 갖는 밀봉막(31)만으로 밀봉되고, 내부 압력의 변화에 의해서 변형 가능한 가환부(22)로 되어 있다. 또한, 컴플라이언스 기판(30)에는, 리저버(100)에 기능액을 공급하기 위한 기능액 도입구(25)가 형성되어 있다. 리저버 형성 기판(20)에는, 그 기능액 도입구(25)와 리저버(100)를 연통하는 도입로(26)가 마련되어 있다.
기능액 도입구(25)로부터 도입된 기능액은, 도입로(26)를 거쳐서 리저버(100)에 유입하고, 또한 공급로(14)를 거쳐서 제 1 압력 발생실군(12A)을 구성하는 복수의 압력 발생실(12)의 각각에 공급된다. 압전 소자(300)의 구동 시에 있어서의 기능액의 흐름이나 주위의 열 등에 의해, 리저버(100)의 내부에 압력 변화가 발생할 우려가 있지만, 리저버(100)의 가환부(22)가 연소 변형하여 그 압력 변화를 흡수하기 때문에, 리저버(100) 내가 항상 일정한 압력으로 유지된다.
한편, 유로 형성 기판(10)의 도시하는 상면측(+Z측)에는, 진동판(400)이 배치되어 있다. 진동판(400)은, 유로 형성 기판(10)측으로부터 순서대로 탄성막(50)과 하부 전극막(60)을 적층한 구조를 갖는다. 유로 형성 기판(10)측에 배치되는 탄성막(50)은, 예컨대 1∼2㎛ 정도의 두께의 산화실리콘막으로 이루어진다. 하부 전극막(60)은, 예컨대 0.2㎛ 정도의 두께의 금속막으로 이루어진다. 본 실시예에 있어서, 하부 전극막(60)은, 유로 형성 기판(10)과 리저버 형성 기판(20)과의 사이에 배치되는 복수의 압전 소자(300)의 공통 전극으로서 기능한다.
진동판(400)의 도시하는 상면측(+Z측)에는, 진동판(400)을 변형시키기 위한 압전 소자(300)가 배치되어 있다. 압전 소자(300)는, 하부 전극막(60)측으로부터 순서대로 압전체막(70)과 상부 전극막(80)을 적층한 구조를 갖는다. 압전체막(70)은, 예컨대 1㎛ 정도의 두께의 PZT막 등으로 이루어진다. 상부 전극막(80)은, 예컨대 0.1㎛ 정도의 두께의 금속막으로 이루어진다.
압전 소자(300)의 개념으로서는, 압전체막(70) 및 상부 전극막(80)에 부가하여, 하부 전극막(60)을 포함하는 것이어도 좋다. 하부 전극막(60)은 압전 소자(300)로서 기능하는 한편, 진동판(400)으로서도 기능하기 때문이다. 본 실시예에서는, 탄성막(50) 및 하부 전극막(60)이 진동판(400)으로서 기능하는 구성을 채용하고 있지만, 탄성막(50)을 생략하여 하부 전극막(60)이 탄성막(50)을 겸하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
압전 소자(300)(압전체막(70) 및 상부 전극막(80))는, 복수의 노즐 개구(15) 및 압력 발생실(12)에 대응하도록 복수 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 편의적으로, 제 1 노즐 개구군(15A)을 구성하는 노즐 개구(15)의 각각에 대응하도록 Y축 방향으로 복수 나열하여 마련된 1군의 압전 소자(300)를 제 1 압전 소자군이라고 부르고, 제 2 노즐 개구군(15B)을 구성하는 노즐 개구(15)의 각각에 대응하도록 Y축 방향으로 복수 나열하여 마련된 1군의 압전 소자(300)를 제 2 압전 소자군이라고 부르는 것으로 한다. 또한, 제 3 노즐 개구군에 대응하는 1군의 압전 소자를 제 3 압전 소자군이라고 부르고, 제 4 노즐 개구군에 대응하는 1군의 압전 소자를 제 4 압전 소자군이라고 부른다. 상기 제 1 압전 소자군과 제 2 압전 소자군은 X축 방향으로 나열되어 배치되고, 마찬가지로 제 3 압전 소자군과 제 4 압전 소자군은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있다.
압전 소자(300)를 덮도록, 유로 형성 기판(10)의 도시하는 상면측(+Z측)에 리저버 형성 기판(보호 기판, 제 2 부재)(20)이 배치되어 있다. 리저버 형성 기판(20)은, 유로 형성 기판(10)과 함께 액적 토출 헤드(1)의 기체를 이루는 부재이므로, 그 구성 재료로서, 유로 형성 기판(10)과 대략 동일한 열 팽창율을 갖는 강성 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우, 유로 형성 기판(10)이 실리콘으로 이루어지기 때문에, 그것과 동일한 재료의 실리콘 단결정 기판이 적합하게 이용된다. 실리콘 기판은, 이방성 에칭에 의해 용이하게 고 밀도의 가공을 실시하는 것이 가능하므로, 후술하는 압전 소자 유지부(24) 등을 용이하게 형성할 수 있다고 하는 이점을 갖는다. 유로 형성 기판(10)과 마찬가지로, 글래스나 세라믹 재료 등을 이용하여 리저버 형성 기판(20)을 구성하는 것도 가능하다.
리저버 형성 기판(20)에는, 압전 소자(300)를 밀폐 밀봉하는 밀봉부(23)가 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 제 1 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 1 밀봉부(23A)로 하고, 제 2 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 2 밀봉부(23B)로 한다. 마찬가지로, 제 3 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 3 밀봉부로 하고, 제 4 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 4 밀봉부로 한다. 밀봉부(23)에는, 도 3의 지면 수직 방향으로 연장하는 평면에서 보아 대략 직사각형 형상의 오목부로 이루어지는 압전 소자 유지부(소자 유지부)(24)가 마련되어 있다. 압전 소자 유지부(24)는, 압전 소자(300)의 주위에 압전 소자(300)의 운동을 저해하지 않는 정도의 공간을 확보함과 동시에, 그 공간을 밀봉하는 기능을 갖고 있다. 압전 소자 유지부(24)는, 압전 소자(300) 중 적어도 압전체막(70)을 밀봉할 수 있는 치수로 되어 있다. 또한 압전 소자 유지부(24)는, 복수의 압전 소자(300)마다 구획되어 있더라도 좋다.
이와 같이, 리저버 형성 기판(20)은, 압전 소자(300)를 외부 환경으로부터 차단하는 보호 기판으로서의 기능을 갖고 있다. 리저버 형성 기판(20)에 의해서 압전 소자(300)를 밀봉함으로써, 외부의 수분 등에 의한 압전 소자(300)의 특성 열화 등을 방지할 수 있다. 또한 본 실시예에서는, 압전 소자 유지부(24)의 내부를 밀봉 상태로 하였을 뿐이지만, 그 내부를 진공으로 할지, 또는 질소 또는 아르곤 등의 분위기로 하는 것에 의해, 압전 소자 유지부(24) 내를 저 습도로 유지할 수 있다. 이들의 구성에 의해, 압전 소자(300)의 열화를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
리저버 형성 기판(20)에 있어서의 제 1 밀봉부(23A)와 제 2 밀봉부(23B)와의 사이에는, 리저버 형성 기판(20)을 관통하는 그루브부(20a)가 마련되어 있다. 그루브부(20a)를 통해서, 유로 형성 기판(10)의 상면이 외부에 노출하고 있다. 노출한 유로 형성 기판(10)의 상면으로부터, 리저버 형성 기판(20)의 밀봉부(23)의 상면에 걸쳐서, 단차부가 형성되어 있다.
리저버 형성 기판(20)의 그루브부(20a)의 측면(20b)은, 경사면으로 되어 있다. 특히, 리저버 형성 기판(20)을 면 방위(1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성하고, 실리콘 기판을 KOH 등의 알칼리 용액으로 습식 에칭하면, 각 면 방위의 에칭 레이트의 차이에 의해, 그루브부(20a)의 측면(20b)을 약 54°의 경사면으로 할 수 있다.
리저버 형성 기판(20)의 압전 소자 유지부(24)에 의해서 밀봉되어 있는 압전 소자(300) 중, 상부 전극막(80)의 -X측의 단부는, 노출한 유로 형성 기판(10)의 상면까지 연장되어 마련되어 제 1 배선(36)이 구성되어 있다. 제 1 배선(36)은, A1이나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료로 구성되어 있지만, 촉매가 부여된 감광성 수지 재료로 구성하는 것도 가능하다. 유로 형성 기판(10) 상에 평면 시트 형상으로 하부 전극막(60)이 배치되어 있는 경우에 있어서는, 압전 소자 유지부(24)의 외측으로 연장하여 마련된 상부 전극막(80)과 하부 전극막(60)과의 사이에, 양자의 단락을 방지하기 위한 절연막(600)이 배치되어 있다. 또한, 상부 전극막(80)을 그대로 연장하여 마련하는 대신에, 상부 전극막(80)과 전기적으로 접속된 전극 배선을 유로 형성 기판(10) 상에 형성하여, 전극 배선을 압전 소자 유지부 (24)의 외측으로 인출하여, 제 1 배선(36)으로 해도 좋다.
한편, 리저버 형성 기판(20)의 상면에는 제 2 배선(34)이 형성되고, 리저버 형성 기판(20)의 측면에는 제 3 배선(35)이 형성되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 제 1 배선(36)과 동일 수의 제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)이, 제 1 배선(36)과 동일한 Y 방향 위치에 형성되어 있다. 제 2 배선(34)과 제 3 배선(35)과의 사이는 연결되어 있지만, 수㎛∼1O㎛ 정도의 극간이 형성되어 있더라도 좋다.
도 3에 나타내는 제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)은, 촉매가 부여된 수지 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Pd(팔라듐)의 미립자가 분산된 감광성 수지 재료로 구성한다. 이 경우, 제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)을 포토리소그래피에 의해서 형성하는 것이 가능하다. 즉, 수지 재료를 리저버 형성 기판(20)의 상면 및 측면에 도포하여, 노광 및 현상함으로써, 제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)을 패터닝할 수 있다.
제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)은, Al이나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료로 구성하는 것도 가능하다. 그러나, 금중 재료를 패터닝하기 위해서는 레지스트를 마스크로 한 에칭이 필요하여, 제조 공정이 번잡화한다. 이것에 대해, 촉매가 부여된 감광성 수지 재료로 구성하면, 포토리소그래피에 의해서만 제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)을 패터닝하는 것이 가능하고, 제조 공정이 간략화된다.
리저버 형성 기판(20)의 도시하는 상면측(+Z측)에는, 반도체 소자(200)가 페이스 다운의 상태로 배치되어 있다. 반도체 소자(200)는, 예컨대 회로 기판 혹은 구동 회로를 포함하는 반도체 집적 회로(IC)를 포함하여 구성되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는, 제 1∼제 4 압전 소자군을 구동하기 위해서, 4개의 반도체 소자(200A∼200D)가 배치되어 있다.
도 3에 나타내는 반도체 소자(200)의 도시하는 하면측(-Z측)의 중앙부에는, 폴리이미드 등의 열가소성 재료로 이루어지는 접착제(42)가 배치되어 있다. 반도체 소자(200)를 가열하면서 리저버 형성 기판(20)에 가압함으로써, 반도체 소자(200)가 리저버 형성 기판(20)의 상면에 고착되어 있다.
또, 반도체 소자(200)의 도시하는 하면측(-Z측)의 주연부에는, 복수의 접속 단자(44)가 마련되어 있다. 접속 단자(44)는, Al이나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료로 구성되어 있다. 반도체 소자(200A)의 -X측의 단부에는, 압전 소자와의 전기적 접속에 사용하기 위해서, 제 2 배선(34)과 동일 수의 접속 단자(44)가 제 2 배선(34)과 동일한 피치로 정렬 배치되어 있다. 또한, 반도체 소자(200A)의 +X측의 단부에는, 외부 콘트롤러와의 전기적 접속에 사용되는 접속 단자(44)가 형성되어 있다. 반도체 소자(200)의 하면에 배치하는 접착제량, 및 접착 시의 가열·가압량을 조정함으로써, 접속 단자(44)와 제 2 배선(34)과의 사이에 수㎛∼1O㎛ 정도의 극간이 형성되어 있다.
이와 같이, 접속 단자(44)와 제 2 배선(34)과의 사이에는 극간이 존재한다. 또한 리저버 형성 기판(20)과 유로 형성 기판(10)과의 사이에는 접착제(도시하지 않음)를 거쳐서 고착되어 있기 때문에, 제 3 배선(35)과 제 1 배선(36)과의 사이에도 극간이 존재한다. 또한, 제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)을 구성하는 촉매가 부여된 수지 재료는 전기 절연성 재료이다. 따라서, 상기의 상태에서는 반도체 소 자(200)와 압전 소자(300)가 전기적으로 접속되어 있지 않다.
그래서, 제 1∼제 3 배선 및 접속 단자의 표면에 도금(46)이 석출되어 있다. 구체적으로는, 제 1 배선(36)의 표면에 도금(36a)이, 제 3 배선(35)의 표면에 도금(35a)이, 제 2 배선(34)의 표면에 도금(34a)이, 접속 단자(44)의 표면에 도금(44a)이, 각각 석출되어 있다. 촉매가 부여된 수지 재료로 구성되는 제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)에서는, 그 촉매에 대하여 도금(34a) 및 도금(35a)이 석출되어 있다. 이들 도금(46)은, Cu나 Ni, Au 등의 금중 재료로 구성되어 있다. 각 배선 및 접속 단자의 표면에 상이한 재료의 도금이 석출되어 있더라도 좋다.
도 4는, 제 1 실시예에 따른 실장 구조의 설명도이며, 도 6e의 B부의 확대도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)의 표면에는 도금(44a)이 석출되고, 제 2 배선(34)의 표면에는 도금(34a)이 석출되어 있다. 성장한 도금(44a 및 34a)이 결합함으로써, 접속 단자(44)와 제 2 배선(34)이 전기적 접속되고, 반도체 소자(200)가 실장되어 있다. 마찬가지로, 도 3에 나타내는 제 3 배선(35)의 표면에 석출·성장한 도금(35a)과, 제 1 배선(36)의 표면에 석출·성장한 도금(36a)이 결합하고, 제 3 배선(35)과 제 1 배선(36)이 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 반도체 소자(200)와 압전 소자(300)가 전기적으로 접속되어 있다.
도 3에 나타내는 액적 토출 헤드(1)에 의해 기능액의 액적을 토출하기 위해서는, 당해 액적 토출 헤드(1)에 접속된 외부 콘트롤러(도시 생략)에 의해서 기능액 도입구(25)에 접속된 도시하지 않은 외부 기능액 공급 장치를 구동한다. 외부 기능액 공급 장치로부터 송출된 기능액은, 기능액 도입구(25)를 거쳐서 리저버(100)에 공급된 후, 노즐 개구(15)에 이르기까지의 액적 토출 헤드(1)의 내부 유로를 채운다.
또한 외부 콘트롤러는, 리저버 형성 기판(20) 상에 실장된 반도체 소자(200)에 구동 전력이나 지령 신호를 송신한다. 지령 신호 등을 수신한 반도체 소자(200)는, 외부 콘트롤러로부터의 지령에 근거하는 구동 신호를, 각 압전 소자(300)에 송신한다.
그러면, 압력 발생실(12)에 대응하는 각각의 하부 전극막(60)과 상부 전극막(80)과의 사이에 전압이 인가되는 결과, 탄성막(50), 하부 전극막(60) 및 압전체막(70)에 변위가 발생하여, 이 변위에 의해서 각 압력 발생실(12)의 용적이 변화되어 내부 압력이 높아져, 노즐 개구(15)로부터 액적이 토출된다.
다음에, 액적 토출 헤드의 제조 방법에 대해, 도 5의 플로우차트 및 도 6a∼도 6b의 단면 공정도를 참조하여 설명한다.
우선, 액적 토출 헤드의 제조 공정의 개략에 관하여, 도 5 및 도 3을 참조하여 설명한다.
액적 토출 헤드를 제조하기 위해서는, 우선 도 3에 나타내는 에칭 가공 전의 유로 형성 기판(10) 상에 탄성막(50)과 하부 전극막(60)을 적층 형성하고, 이어서 하부 전극막(60) 상에 압전체막(70) 및 상부 전극막(80)을 패턴 형성함으로써, 압전 소자(300)를 형성한다(단계 SA1).
또한, 단계 SA1과 병행하여, 실리콘 단결정 기판에 이방성 에칭을 실시함으 로써, 그루브부(20a)나 압전 소자 유지부(24), 도입로(26), 리저버부(21) 등을 구비한 리저버 형성 기판(20)을 제작한다(단계 SA2). 이어서, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 제 2 배선(34)을 형성하여, 측면에 제 3 배선(35)을 패턴 형성한다(단계 SA3).
다음에, 단계 SA1를 거친 유로 형성 기판(10)상의 압전 소자(300)를 덮는 위치에, 단계 SA3를 거친 리저버 형성 기판(20)을 위치 정렬하여 고착한다(단계 SA4). 그 후, 실리콘 단결정 기판으로 이루어지는 유로 형성 기판(10)에 이방성 에칭을 실시함으로써, 도 3에 나타내는 압력 발생실(12)이나 공급로(14), 연통부(13) 등을 제작한다(단계 SA5). 그 후, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 반도체 소자(200)를 접착한다(단계 SA6). 다음에, 제 1∼제 3 배선 및 반도체 소자의 접속 단자 상에 도금을 석출시켜, 반도체 소자(200)와 압전 소자(300)를 도통 접속한다(단계 SA7).
이상의 공정에 의해, 반도체 소자(200)가 실장된 액적 토출 헤드(1)를 제조할 수 있다.
다음에, 도 6a∼도 6b를 참조하여 리저버 형성 기판(20)의 제조 공정 및 반도체 소자의 실장 공정에 대하여 상세하게 설명한다. 도 6a∼도 6b는, 도 1의 A-A 선에 따른 개략 단면 구성에 대응하는 도면이다.
우선 도 6a에 도시하는 바와 같이, 실리콘 단결정 기판(920)의 도시하는 상면(+Z측면)의 중앙부를 에칭에 의해 제거하여, 그루브부(20a)를 형성한다. 구체적으로는, 우선 실리콘 단결정 기판(920)의 표면을 열 산화하여 산화 실리콘막을 형 성한다. 다음에, 실리콘 단결정 기판(920)의 표면에 레지스트를 도포하여, 포토리소그래피에 의해 그루브부(20a)를 형성해야 할 부분에 레지스트의 개구부를 형성한다. 다음에, 레지스트의 개구부를 불산으로 처리하여, 산화 실리콘막의 개구부를 형성한다. 다음에, 실리콘 단결정 기판(920)을 35중량% 정도의 수산화칼륨(KOH) 수용액에 침지하여, 산화 실리콘막의 개구부로부터 노출한 실리콘 단결정 기판(920)의 이방성 에칭을 행한다. 산화 실리콘막이 에칭 스토퍼로서 기능하기 때문에, 에칭은 실리콘 단결정 기판(920)을 관통한 곳에서 정지한다. 에칭 종료 후에는, 실리콘 단결정 기판(920)의 표면을 재차 열 산화하여 산화 실리콘막을 형성한다.
마찬가지로 해서, 리저버부(21) 및 압전 소자 유지부(24)를 에칭에 의해 형성한다.
다음에 도 6b에 도시하는 바와 같이, 실리콘 단결정 기판(920)의 상면에 제 2 배선(34)을 형성하고, 그루브부(20a)의 측면(20b)에 제 3 배선(35)을 형성한다. 구체적으로는, 우선 실리콘 단결정 기판(920)의 표면에, 촉매가 부여된 수지 재료의 액상체를 스핀 코트법이나 스프레이 코트법 등에 의해 도포한다. 다음에, 제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)의 패턴이 묘화된 마스크을 거쳐서 수지 재료를 노광하여, 현상한다. 이에 따라, 실리콘 단결정 기판(920)의 표면에 제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)이 패터닝된다.
제 2 배선(34) 및 제 3 배선(35)을 금중 재료로 구성하는 경우에는, 스퍼터에 의해 금속막을 형성하여, 레지스트 마스크를 거친 에칭에 의해 패터닝한다. Si 마스크를 거친 스퍼터법이나, 잉크젯법 등에 의해, 제 2 배선(34)을 직접 묘화하더라도 좋다. 이상에 의해, 리저버 형성 기판(20)이 형성된다.
다음에 도 6c에 도시하는 바와 같이, 에칭 가공 전의 유로 형성 기판(10) 상의 압전 소자(300)를 덮는 위치에, 리저버 형성 기판(20)을 위치 정렬하여 고착한다. 유로 형성 기판(10) 상의 중앙부에 연장되어 마련된 압전 소자(300)의 제 1 배선(36)이, 리저버 형성 기판(20)의 중앙부에 형성된 그루브부(20a)를 통해서 노출하도록, 미리 제 1 배선(36)을 패터닝한 후에 양 기판을 배치한다. 다음에, 실리콘 단결정 기판으로 이루어지는 유로 형성 기판(10)에 이방성 에칭을 실시함으로써, 압력 발생실(12) 등을 제작한다. 그 후, 리저버 형성 기판(20)에 컴플라이언스 기판(30)을 접합하여, 유로 형성 기판(10)에 노즐 기판(16)을 접합한다.
다음에 도 6b에 도시하는 바와 같이, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 반도체 소자(200)를 접착한다. 구체적으로는, 우선 반도체 소자(200)의 하면 중앙부에, 열가소성 수지 재료로 이루어지는 접착제(42)를 도포한다. 다음에, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)를 리저버 형성 기판(20)의 제 2 배선(34)에 위치 정렬하여, 반도체 소자(200)를 가열하면서 리저버 형성 기판(20)에 대하여 가압한다. 여기서, 접착제의 도포량이나 접착 시의 가열·가압량을 조정함으로써, 접속 단자(44)와 제 2 배선(34)과의 극간을 수㎛∼10㎛ 정도로 설정한다. 그 후, 전체를 냉각하여 접착제(42)를 경화시켜, 반도체 소자(200)를 리저버 형성 기판(20)의 상면에 고착한다. 반도체 소자(200)를 리저버 형성 기판(20)에 접착한 후에, 리저버 형성 기판(20)을 유로 형성 기판(10)에 고착하더라도 좋다.
다음에 도 6b에 도시하는 바와 같이, 제 1 배선(36), 제 3 배선(35), 제 2 배선(34), 및 접속 단자(44)의 표면에, 도금(46)을 석출시킨다. 구체적으로는, 이하의 처리 프로세스에 의해 무전해 도금을 실시한다.
우선, 각 배선 및 접속 단자 표면의 습윤성의 향상, 잔류물 제거의 목적으로, 불산을 0.01∼0.1%, 황산을 0.01∼1% 함유한 수용액 중에 1∼5분 침지한다. 혹은, 0.1∼10%의 수산화나트륨 등의 알칼리베이스의 수용액에 1∼10분 침지하더라도 좋다.
다음에, 수산화나트륨 베이스로 pH9∼13의 알칼리성 수용액을 20∼60℃로 가온한 중에 1초∼5분 침지하여, 표면의 산화막을 제거한다. 5∼30% 초산을 베이스로 한 pH1∼3의 산성 수용액을 20∼60℃로 가온한 중에 1초 내지 5분 침지하더라도 좋다.
다음에, ZnO를 함유한 pH11∼13의 진케이트액 중에 1초∼2분 침지하여, 각 배선 및 접속 단자의 표면을 Zn으로 치환한다. 다음에, 5∼30%의 초산 수용액에 1∼60초 침지하여, Zn을 박리한다. 재차 진케이트액 중에 1초∼2분 침지하여, 기밀한 Zn 입자를 각 배선 및 접속 단자의 표면에 석출시킨다.
다음에, 무전해 Ni 도금욕에 침지하여, Ni 도금을 석출시킨다. 이러한 도금은, 2∼30㎛ 정도의 높이까지 석출시킨다. 또한, 도금욕은 차아인산을 환원제로 한 욕이며, pH4∼5, 욕온 80∼95℃이다. 차아인산 때문에, 인이 공석한다.
또한, 치환 Au 도금욕 중에 침지하여, Ni 표면을 Au로 치환하더라도 좋다. Au는 0.05㎛∼0.3㎛ 정도의 두께로 형성한다. 또한 Au 욕은, 시안 프리 타입을 이 용하여, pH6∼8, 욕온 50∼80℃로 하여, 1∼30분 침지한다.
이렇게 하여, 각 배선 및 접속 단자의 표면에 Ni 혹은 Ni-Au 도금을 석출시킨다. 또한, Ni-Au 배선 상에 두껍게 부착하는 Au 도금을 실시하더라도 좋다. 도금의 기초로 되는 각 배선이 얇더라도, 도금을 두껍게 부착함으로써 전기 저항을 저감할 수 있기 때문이다.
각 화학 처리 동안에는 수세 처리를 행한다. 수세 조로서는, 오버플로우 구조 혹은 QDR 기구를 가진 것을 이용하여, 최하면으로부터 N2 버블링을 행한다. 버블링 방법은 수지제의 튜브 등에 구멍을 뚫어 N2를 내는 방법이나, 소결체 등을 통해 N2를 내는 방법이 있다. 이들에 의해, 단시간에 충분한 효과가 있는 린스를 행할 수 있다.
상기 공정에 의해, 도 4에 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)의 표면에 도금(44a)이 석출되고, 제 2 배선(34)의 표면에 도금(34a)이 석출된다. 이들 도금(44a) 및 도금(34a)이 서로 결합할 때까지 양 도금을 성장시킴으로써, 접속 단자(44)와 제 2 배선(34)이 전기적 접속된다. 마찬가지로, 도 3에 나타내는 제 3 배선(35)의 표면에 석출한 도금(35a)과, 제 1 배선(36)의 표면에 석출한 도금(36a)이 결합할 때까지 양 도금을 성장시킴으로써, 제 3 배선(35)과 제 1 배선(36)이 전기적 접속된다. 이에 따라, 반도체 소자(200)와 압전 소자(300)가 전기적 접속된다.
이상에 의해, 본 실시예의 액적 토출 헤드가 형성된다.
이상으로 상술한 바와 같이, 본 실시예의 액적 토출 헤드(1)는, 유로 형성 기판(10)의 상면에 형성되어 압전 소자(300)에 도통 접속된 제 1 배선(36)과, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 형성된 제 2 배선(34)과, 리저버 형성 기판(20)의 측면에 형성된 제 3 배선(35)과, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)가, 각 배선(34∼36) 및 접속 소자(44)의 표면에 석출시킨 도금(46)에 의해 도통 접속되어 있는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 의하면, 와이어 본딩에 의해 반도체 소자(200)와 제 1 배선(36)을 접속하는 경우와 같이, 와이어를 라우팅하는 공간을 마련할 필요가 없다. 그 때문에, 노즐 개구(15)의 협피치화에 따라 제 1 배선(36)이 협피치화하더라도, 그 제 1 배선(36)과의 전기적 접속을 확보하면서 반도체 소자(200)를 실장할 수 있다. 그 외에도, 종래의 와이어 본딩에 의한 실장과 비교해서, 단 TAT, 저 비용, 및 고 양품률의 실장이 가능하게 된다.
또한, 접속 단자(44)와 배선(36)과의 사이나 배선 상호 간에 위치 어긋남이나 극간이 있더라도, 도금을 석출시켜 전기적 접속을 확보할 수 있다. 또한, 반도체 소자(200)의 실장 및 각 배선의 전기적 접속을 동시에 실시하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다.
또한, 본 실시예의 액적 토출 헤드(1)는, 리저버 형성 기판(20)의 측면(20b)이 경사면으로 되어 있기 때문에, 제 3 배선(35)을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 반도체 소자(200)와 압전 소자(300)를 확실하게 전기적 접속할 수 있다.
본 실시예의 액적 토출 헤드(1)에 의하면, 노즐 개구(15)를 협피치화하는 것 이 가능하게 되어, 이러한 액적 토출 헤드(1)를 이용하여 장치를 제조하면, 장치의 고 선명화 및 미세화를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예의 실장 구조에 의하면, 단차 하부의 배선(36)과 단차 상부의 반도체 소자(200)를 확실하게 전기적 접속할 수 있기 때문에, 액적 토출 헤드 뿐만 아니라 다른 장치에 있어서도 단차부를 거쳐서의 실장이 가능하게 되어, 전자 기기나 수송 기기, 인쇄 기기 등에 대해 널리 응용할 수 있다.
(제 2 실시예)
다음에, 본 발명에 따른 액적 토출 헤드의 제 2 실시예에 관하여 도 7을 이용하여 설명한다.
도 7은, 제 2 실시예에 따른 실장 구조의 설명도이며, 도 8b의 C부의 확대도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 액적 토출 헤드는, 제 2 배선(34)이 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)와 대향하는 위치까지 연장되어 마련됨과 동시에, 그 접속 단자(44)에는 도전성을 갖는 돌기(45)가 제 2 배선(34)을 향하여 돌출 형성되어 있는 점에서, 제 1 실시예와 상위하고 있다. 제 1 실시예와 마찬가지의 구성으로 되는 부분에 대해서는, 그 상세한 설명을 생략한다.
제 2 실시예에서는, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 형성된 제 2 배선(34)이, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)와 대향하는 위치까지 연장되어 마련되어 있다. 또한 접속 단자(44)의 표면에는, 도전성을 갖는 돌기(범프)(45)가 제 2 배선(34)을 향하여 돌출 형성되어 있다. 돌기(45)는, A1나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등 의 금중 재료에 의해, 높이 수㎛∼10㎛ 정도로 형성되어 있다. 제 2 배선(34) 및 돌기(45)를 덮도록, 도금(46)이 석출되어 있다.
다음에, 제 2 실시예에 따른 액적 토출 헤드의 제조 방법에 관하여, 도 8a 및 도 8b의 단면 공정도를 참조하여 설명한다. 리저버 형성 기판(20)의 형성 공정으로부터, 유로 형성 기판(10)과의 고착 공정까지는, 도 6a∼도 6c에 나타내는 제 1 실시예와 마찬가지이다.
도 8a에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시예에서는, 미리 반도체 소자(200)의 접속 단자의 표면에 돌기(45)를 형성해 놓는다. 그 돌기(45)의 선단이 제 2 배선(34)에 접촉하도록, 반도체 소자(200)를 리저버 형성 기판에 가압하면서, 접착제(42)에 의해 고착한다. 돌기(45)의 높이 편차 등에 의해, 돌기(45)의 선단과 제 2 배선(34)과의 사이에 약간의 극간이 있더라도 좋다.
다음에, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 각 배선 및 돌기(45)의 표면에 도금(46)을 석출시킨다. 구체적으로는, 제 1 실시예와 마찬가지의 처리에 의한 무전해 도금을 실시한다. 여기서, 돌기(45)의 선단을 제 2 배선(34)에 접촉시키고 있기 때문에, 양자의 표면에 석출한 도금(46)을 확실하게 결합시킬 수 있다. 이것은, 돌기(45)의 선단과 제 2 배선(34)과의 사이에 약간의 극간이 있더라도 마찬가지이다. 이에 따라, 접속 단자와 제 2 배선(34)이 확실하게 전기적 접속된다.
이상으로 상술한 바와 같이, 제 2 실시예에서는, 제 2 배선(34)이 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)와 대향하는 위치까지 연장되어 마련됨과 동시에, 그 접속 단자(44)에는 도전성을 갖는 돌기(45)가 제 2 배선(34)을 향하여 돌출 형성되어 있 는 구성으로 하였다. 또한, 돌기(45)의 선단을 제 2 배선(34)에 접촉시켜, 양자의 표면에 도금(46)을 석출시키는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 의하면, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)와 제 2 배선(34)을 확실하게 전기적 접속하는 것이 가능하게 되어, 전기적 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전기적 접속 시의 도금량이 적아도 되며, 단 TAT, 저 비용 및 고 양품 률의 실장이 가능하게 된다. 또한, 도금을 두껍게 부착하는 경우에는, 배선의 가로 방향으로도 도금이 성장하기 때문에, 배선의 협피치화는 곤란한 데 비해, 제 2 실시예에서는, 전기적 접속 시의 도금량이 적기 때문에, 배선의 협피치화 및 액적 토출 헤드(1)의 노즐 개구(15)의 협피치화가 용이하다.
촉매가 부여된 감광성 수지에 의해 제 2 배선(34)을 구성한 경우에는, 제 2 배선(34)이 탄성을 나타내기 때문에, 돌기(45)와의 접촉에 의한 파괴를 방지할 수 있다. 또한, 돌기(45)에 의해 제 2 배선(34)에 초기 압축을 부여한 상태로, 반도체 소자(200)를 리저버 형성 기판(20)에 고착하는 것도 가능하게 되어, 전기적 접속의 신뢰성이 더욱 향상한다.
(제 3 실시예)
본 발명에 따른 액적 토출 헤드의 제 3 실시예에 대하여 도 9 내지 도 11을 참조하면서 설명한다. 도 9는 액적 토출 헤드의 제 3 실시예를 나타내는 사시 구성도, 도 10은 액적 토출 헤드를 하측으로부터 본 사시 구성도의 일부 파선도, 도 11은 도 9의 A-A 선에 따른 단면 구성도이다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 액적 토출 헤드(1)는, 기능액을 액적 형상으로 하여 노즐로부터 토출한다. 액적 토출 헤드(1)는, 액적이 토출되는 노즐 개구(15)에 연통하는 압력 발생실(12)과, 압력 발생실(12)의 상면에 배치되어 압력 발생실(12)에 압력 변화를 생기게 하는 압전 소자(구동 소자)(300)와, 압력 발생실(12)의 상면에 배치되어 압전 소자(300)를 덮는리저버 형성 기판(보호 기판)(20)과, 리저버 형성 기판(20)의 측면(20b)에 배치되어 압전 소자(300)를 구동하는 반도체 소자(200)를 구비하여 구성되어 있다. 또 액적 토출 헤드(1)의 동작은, 반도체 소자(200)에 접속된 도시하지 않은 외부 콘트롤러에 의해서 제어된다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 액적 토출 헤드(1)의 하측(-Z측)에는, 노즐 기판(16)이 장착되어 있다. 노즐 기판(16)에는, 액적을 토출하는 복수의 노즐 개구(15)가, Y축 방향으로 배열하여 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 노즐 기판(16)상의 복수의 영역으로 배열된 1군의 노즐 개구(15)를, 각각 제 1 노즐 개구군(15A), 제 2 노즐 개구군(15B), 제 3 노즐 개구군(15C), 및 제 4 노즐 개구군(15D)이라 칭한다.
제 1 노즐 개구군(15A)과 제 2 노즐 개구군(15B)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있다. 제 3 노즐 개구군(15C)은 제 1 노즐 개구군(15A)의 +Y측에 마련되어 있고, 제 4 노즐 개구군(15D)은 제 2 노즐 개구군(15B)의 +Y측에 마련되어 있다. 제 3 노즐 개구군(15C)과 제 4 노즐 개구군(15D)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있다.
도 10에서는 각 노즐 개구군(15A∼15D)의 각각이 6개의 노즐 개구(15)에 의해서 구성되도록 도시되어 있지만, 실제로는 각 노즐 개구군은, 예컨대 720개 정도의 노즐 개구(15)에 의해서 구성된다.
노즐 기판(16)의 상측(+Z측)에는, 유로 형성 기판(10)이 배치되어 있다. 유로 형성 기판(10)의 하면과 노즐 기판(16)은, 예컨대 접착제나 열 용착 필름 등을 거쳐서 고정되어 있다. 유로 형성 기판(10)은 실리콘이나 글래스, 세라믹 재료 등으로 구성하는 것이 가능하고, 본 실시예의 경우에는 실리콘에 의해서 형성되어 있다. 유로 형성 기판(10)의 내측에는, 그 중앙부로부터 X 방향으로 연장하는 복수의 격벽(11)이 형성되어 있다. 격벽(11)은, 유로 형성 기판(10)의 모재인 실리콘 단결정 기판을 이방성 에칭에 의해 부분적으로 제거하여 형성되어 있다. 격벽(11)에 의해, 유로 형성 기판(10)에는, 복수의 평면에서 보아 대략 빗살 무늬 형상의 개구 영역이 구획 형성되어 있다. 이들 개구 영역 중, X축 방향으로 연장하여 형성된 부분이, 노즐 기판(16)과 진동판(400)에 의해 둘러싸이고 압력 발생실(12)을 구성한다. 압력 발생실(12)은, 기능액을 수용하여, 액적 토출 헤드(1)의 동작 시에 인가되는 압력에 의해서 노즐 개구(15)로부터 기능액을 토출한다.
각 압력 발생실(12)은, 복수의 노즐 개구(15)에 대응하여 마련되어 있다. 즉, 압력 발생실(12)은, 제 1∼제 4 노즐 개구군(15A∼15D)의 각각을 구성하는 복수의 노즐 개구(15)에 대응하도록, Y축 방향으로 복수 나열하여 마련되어 있다. 제 1 노즐 개구군(15A)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 1 압력 발생실군(12A)을 구성하고, 제 2 노즐 개구군(15B)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생 실(12)이 제 2 압력 발생실군(12B)을 구성하며, 제 3 노즐 개구군(15C)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 3 압력 발생실군(12C)을 구성하고, 제 4 노즐 개구군(15D)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 4 압력 발생실군(12D)을 구성하고 있다. 제 1 압력 발생실군(12A)과 제 2 압력 발생실군(12B)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있고, 그들의 사이에는 Y축 방향으로 신장하는 격벽(10K)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 제 3 압력 발생실군(12C)과 제 4 압력 발생실군(12D)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있고, 이들의 사이에도 Y축 방향으로 신장하는 격벽(10K)이 형성되어 있다.
또한, 유로 형성 기판(10)에 형성된 평면에서 보아 대략 빗살 무늬 형상의 개구 영역 중, 도시하는 Y 방향으로 연장하여 형성된 부분이, 리저버(100)를 구성하고 있다. 제 1 압력 발생실군(12A)을 형성하는 복수의 압력 발생실(12)에 있어서의 기판 외연부측(+X측)의 단부는, 상술한 리저버(100)에 접속되어 있다. 리저버(100)는, 압력 발생실(12)에 공급하는 기능액을 예비적으로 유지하는 것으로서, 제 1 압력 발생실군(12A)을 구성하는 복수의 압력 발생실(12)의 공통의 기능액 유지실(잉크실)로 되어 있다. 제 2, 제 3, 제 4 압력 발생실군(12B, 12C, 12D)의 각각도, 상술한 것과 마찬가지의 리저버(100)가 접속되어 있고, 각각 압력 발생실군(12B∼12D)에 공급되는 기능액의 일시 저류부를 구성하고 있다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 리저버(100)는, 리저버 형성 기판(20)에 형성된 리저버부(21)와, 유로 형성 기판(10)에 형성된 연통부(13)로 구성되어 있다. 연통부(13)는, 리저버부(21)를 각 압력 발생실(12)의 각각에 접속하는 기능을 갖는 다. 리저버 형성 기판(20)의 외측(유로 형성 기판(10)과 반대쪽)에는, 밀봉막(31)과 고정판(32)을 적층한 구조의 컴플라이언스 기판(30)이 접합되어 있다. 컴플라이언스 기판(30)에 있어서, 내측에 배치되는 밀봉막(31)은, 강성이 낮고 가환성을 갖는 재료(예컨대, 두께 6㎛ 정도의 폴리페닐렌설피드 필름)로 이루어진다. 다른 한편, 외측에 배치되는 고정판(32)은, 금중 등의 경질의 재료(예컨대, 두께 30㎛ 정도의 스테인리스강)로 이루어진다. 고정판(32)에는, 리저버(100)에 대응하는 평면 영역을 절결하여 이루어지는 개구부(33)가 형성되어 있다. 이에 따라, 리저버(100)의 상부는, 가환성을 갖는 밀봉막(31)만으로 밀봉되어, 내부 압력의 변화에 의해서 변형 가능한 가환부(22)로 되어 있다. 또한, 컴플라이언스 기판(30)에는, 리저버(100)에 기능액을 공급하기 위한 기능액 도입구(25)가 형성되어 있다. 리저버 형성 기판(20)에는, 그 기능액 도입구(25)와 리저버(100)를 연통하는 도입로(26)가 마련되어 있다.
기능액 도입구(25)로부터 도입된 기능액은, 도입로(26)를 거쳐서 리저버(100)에 유입하고, 또한 공급로(14)를 거쳐서 제 1 압력 발생실군(12A)을 구성하는 복수의 압력 발생실(12)의 각각에 공급된다. 압전 소자(300)의 구동 시에 있어서의 기능액의 흐름이나 주위의 열 등에 의해, 리저버(100)의 내부에 압력 변화가 발생할 우려가 있지만, 리저버(100)의 가환부(22)가 연소 변형하여 그 압력 변화를 흡수하기 때문에, 리저버(100) 내가 항상 일정한 압력으로 유지된다.
한편, 유로 형성 기판(10)의 도시하는 상면측(+Z측)에는, 진동판(400)이 배치되어 있다. 진동판(400)은, 유로 형성 기판(10)측으로부터 순서대로 탄성막(50) 과 하부 전극막(60)을 적층한 구조를 갖는다. 유로 형성 기판(10)측에 배치되는 탄성막(50)은, 예컨대 1∼2㎛ 정도 두께의 산화 실리콘막으로 이루어지는 것이고, 하부 전극막(60)은, 예컨대 0.2㎛ 정도의 두께의 금속막으로 이루어진다. 본 실시예에 있어서, 하부 전극막(60)은, 유로 형성 기판(10)과 리저버 형성 기판(20)과의 사이에 배치되는 복수의 압전 소자(300)의 공통 전극으로서 기능한다.
진동판(400)의 도시하는 상면측(+Z측)에는, 진동판(400)을 변형시키기 위한 압전 소자(300)가 배치되어 있다. 압전 소자(300)는, 하부 전극막(60)측으로부터 순서대로 압전체막(70)과 상부 전극막(80)을 적층한 구조를 갖는다. 압전체막(70)은, 예컨대 1㎛ 정도 두께의 PZT막 등으로 이루어지는 것이고, 상부 전극막(80)은, 예컨대 O.1㎛ 정도의 두께의 금속막으로 이루어진다.
압전 소자(300)의 개념으로서는, 압전체막(70) 및 상부 전극막(80)에 부가하여, 하부 전극막(60)을 포함하는 것이라도 좋다. 하부 전극막(60)은 압전 소자(300)로서 기능하는 한편, 진동판(400)으로서도 기능하기 때문이다. 본 실시예에서는, 탄성막(50) 및 하부 전극막(60)이 진동판(400)으로서 기능하는 구성을 채용하고 있지만, 탄성막(50)을 생략하여 하부 전극막(60)이 탄성막(50)을 겸하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
압전 소자(300)(압전체막(70) 및 상부 전극막(80))는, 복수의 노즐 개구(15) 및 압력 발생실(12)에 대응하도록 복수 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 편의적으로, 제 1 노즐 개구군(15A)을 구성하는 노즐 개구(15)의 각각에 대응하도록 Y축 방향으로 복수 나열되어 마련된 1군의 압전 소자(300)를 제 1 압전 소자군이라고 부르고, 제 2 노즐 개구군(15B)을 구성하는 노즐 개구(15)의 각각에 대응하도록 Y축 방향으로 복수 나열되어 마련된 1군의 압전 소자(300)를 제 2 압전 소자군이라고 부르는 것으로 한다. 또한, 제 3 노즐 개구군에 대응하는 1군의 압전 소자를 제 3 압전 소자군이라고 부르고, 제 4 노즐 개구군에 대응하는 1군의 압전 소자를 제 4 압전 소자군이라고 부른다. 상기 제 1 압전 소자군과 제 2 압전 소자군은 X축 방향으로 나열되어 배치되고, 마찬가지로 제 3 압전 소자군과 제 4 압전 소자군은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있다.
압전 소자(300)를 덮도록, 유로 형성 기판(10)의 도시하는 상면측(+Z측)에 리저버 형성 기판(보호 기판)(20)이 배치되어 있다. 리저버 형성 기판(20)은, 유로 형성 기판(10)과 함께 액적 토출 헤드(1)의 기체를 이루는 부재이므로, 그 구성 재료로서, 유로 형성 기판(10)과 대략 동일한 열 팽창율을 갖는 강성 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우, 유로 형성 기판(10)이 실리콘으로 이루어지기 때문에, 그것과 동일한 재료의 실리콘 단결정 기판이 적합하게 이용된다. 실리콘 기판은, 이방성 에칭에 의해 용이하게 고 밀도의 가공을 실시하는 것이 가능하기 때문에, 다음에 서술하는 압전 소자 유지부(24) 등을 용이하게 형성할 수 있다고 하는 이점을 얻을 수 있다. 유로 형성 기판(10)과 마찬가지로, 글래스나 세라믹 재료 등을 이용하여 리저버 형성 기판(20)을 구성하는 것도 가능하다.
리저버 형성 기판(20)에는, 압전 소자(300)를 밀폐 밀봉하는 밀봉부(23)가 마련되어 있다. 본 실시예의 경우, 제 1 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 1 밀봉부(23A)라고 부르고, 제 2 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 2 밀봉부 (23B)라고 부르는 것으로 한다. 마찬가지로, 제 3 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 3 밀봉부라고 부르고, 제 4 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 4 밀봉부라고 부른다. 밀봉부(23)에는, 도 11의 지면 수직 방향으로 연장하는 평면에서 보아 대략 직사각형 형상의 오목부로 이루어지는 압전 소자 유지부(소자 유지부)(24)가 마련되어 있다. 압전 소자 유지부(24)는, 압전 소자(300)의 주위에 압전 소자(300)의 운동을 저해하지 않는 정도의 공간을 확보함과 동시에, 그 공간을 밀봉하는 기능을 갖고 있다. 압전 소자 유지부(24)는, 압전 소자(300) 중 적어도 압전체막(70)을 밀봉할 수 있는 치수로 되어 있다. 또한 압전 소자 유지부(24)는, 복수의 압전 소자(300)마다 구획되어 있더라도 좋다.
이와 같이, 리저버 형성 기판(20)은, 압전 소자(300)를 외부 환경으로부터 차단하는 보호 기판으로서의 기능을 갖고 있다. 리저버 형성 기판(20)에 의해서 압전 소자(300)를 밀봉함으로써, 외부의 수분 등에 의한 압전 소자(300)의 특성 열화 등을 방지할 수 있다. 또한 본 실시예에서는, 압전 소자 유지부(24)의 내부를 밀봉 상태로 하였을 뿐이지만, 그 내부를 진공으로 할지, 또는 질소 또는 아르곤 등의 분위기로 하는 것에 의해, 압전 소자 유지부(24) 내를 저 습도로 유지할 수 있다. 이들의 구성에 의해, 압전 소자(300)의 열화를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
리저버 형성 기판(20)에 있어서의 제 1 밀봉부(23A)와 제 2 밀봉부(23B)와의 사이에는, 리저버 형성 기판(20)을 관통하는 그루브부(20a)가 마련되어 있다. 그루브부(20a)를 통해서, 유로 형성 기판(10)의 상면이 외부에 노출하고 있다. 노출 한 유로 형성 기판(10)의 상면을 하단면으로 하고, 리저버 형성 기판(20)의 밀봉부(23)의 상면을 상단면으로 하여, 계단 형상체가 구성되어 있다.
리저버 형성 기판(20)의 밀봉부(23)의 상면과 유로 형성 기판(10)의 상면을 연결하는 리저버 형성 기판(20)의 그루브부(20a)의 측면(20b)은, 경사면으로 되어 있다. 특히, 리저버 형성 기판(20)을 면 방위(1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성하고, 실리콘 기판을 KOH 등의 알칼리 용액으로 습식 에칭하면, 각 면 방위의 에칭 레이트의 차이에 의해, 그루브부(20a)의 측면(20b)을 약 54°의 경사면으로 할 수 있다.
리저버 형성 기판(20)의 압전 소자 유지부(24)에 의해서 밀봉되어 있는 압전 소자(300) 중, 상부 전극막(80)의 -X측의 단부는, 노출한 유로 형성 기판(10)의 상면까지 연장되어 마련되어 제 1 배선(36)이 구성되어 있다. 제 1 배선(36)은, Al나 Ni, Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료로 구성되어 있지만, 후술하는 제 2 배선(34)과 마찬가지로 촉매가 부여된 감광성 수지 재료로 구성하는 것도 가능하다. 유로 형성 기판(10) 상에 개략 플랫 형상으로 하부 전극막(60)이 배치되어 있는 경우에 있어서는, 압전 소자 유지부(24)의 외측으로 연장되어 마련된 상부 전극막(80)과 하부 전극막(60)과의 사이에, 양자의 단락을 방지하기 위한 절연막(600)이 배치되어 있다. 또한, 상부 전극막(80)을 그대로 연장하여 마련하는 대신에, 상부 전극막(80)과 전기적으로 접속된 전극 배선을 유로 형성 기판(10) 상에 형성하고, 전극 배선을 압전 소자 유지부(24)의 외측으로 인출하여, 제 1 배선(36)으로 해도 좋다.
한편, 리저버 형성 기판(20)의 상면에는, 후술하는 반도체 소자를 외부 콘트롤러에 전기적 접속하기 위한 제 2 배선(34)이 형성되어 있다. 제 2 배선(34)은, 촉매가 부여된 수지 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Pd(팔라듐)의 미립자가 분산된 감광성 수지 재료로 구성한다. 이 경우, 제 2 배선(34)을 포토리소그래피에 의해서 형성하는 것이 가능하다. 즉, 수지 재료를 리저버 형성 기판(20)의 상면 및 측면에 도포하여, 노광 및 현상함으로써, 제 2 배선(34)을 패터닝할 수 있다.
제 2 배선(34)은, Al나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료로 구성하는 것도 가능하다. 그러나, 금중 재료를 패터닝하기 위해서는 레지스트를 마스크로 한 에칭이 필요하여, 제조 공정이 번잡화한다. 이에 대하여, 촉매가 부여된 감광성 수지 재료로 구성하면, 포토리소그래피에 의해서만 제 2 배선(34)을 패터닝하는 것이 가능하여, 제조 공정이 간략화된다.
리저버 형성 기판(20)에 형성된 그루브부(20a)의 측면(20b)에는, 반도체 소자(200)가 페이스 다운의 상태로 배치되어 있다. 반도체 소자(200)는, 예컨대, 회로 기판 혹은 구동 회로를 포함하는 반도체 집적 회로(IC)를 포함하여 구성되어 있다. 반도체 소자(200)의 폭은, 리저버 형성 기판(20)의 측면(20b)의 높이와 동등하게 형성되어 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는, 제 1∼제 4 압전 소자군을 구동하기 위해서, 4개의 반도체 소자(200A∼200D)가 배치되어 있다.
도 11에 나타내는 반도체 소자(200)의 도시하는 하면측(-Z측)의 중앙부에는, 폴리이미드 등의 열 가소성 재료로 이루어지는 접착제(42)가 배치되어 있다. 반도 체 소자(200)를 가열하면서 리저버 형성 기판(20)에 가압함으로써, 반도체 소자(200)가 리저버 형성 기판(20)의 측면(20b)에 고착되어 있다.
또한, 반도체 소자(200)의 도시하는 하면측(-Z측)의 주연부에는, 복수의 접속 단자(44)가 마련되어 있다. 접속 단자(44)는, Al나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료로 구성되어 있다. 반도체 소자(200A)의 -X측의 주연부에는, 압전 소자와의 전기적 접속에 사용하기 위해서, 제 1 배선(36)과 동일 수의 접속 단자(44s)가 제 1 배선(36)과 동일한 피치로 정렬 배치되어 있다. 또한, 반도체 소자(200A)의 +X측의 주연부에는, 외부 콘트롤러와의 전기적 접속에 사용하기 위해서, 제 2 배선(34)과 동일 수의 접속 단자(44r)가 제 2 배선(34)과 동일한 피치로 정렬 배치되어 있다. 반도체 소자(200)의 하면에 배치하는 접착제량, 및 접착 시의 가열·가압량을 조정함으로써, 접속 단자(44s)와 제 1 배선(36)과의 사이 및 접속 단자(44r)와 제 2 배선(34)과의 사이에, 각각 수㎛∼10㎛ 정도의 극간이 형성되어 있다.
이와 같이, 접속 단자(44s)와 제 1 배선(36)과의 사이에는 극간이 존재하기 때문에, 이 상태에서는 반도체 소자(200)와 압전 소자(300)가 전기적으로 접속되어 있지 않다. 그래서, 각 배선 및 접속 단자의 표면에, 도금(46)이 석출되어 있다. 구체적으로는, 제 1 배선(36)의 표면에 도금(36a)이, 제 2 배선(34)의 표면에 도금(34a)이, 접속 단자(44r, 44s)의 표면에 도금(44a)이, 각각 석출되어 있다. 촉매가 부여된 수지 재료로 구성되는 제 2 배선(34)에서는, 그 촉매에 대하여 도금(34a)이 석출되어 있다. 이들 도금(46)은, Cu나 Ni, Au 등의 금중 재료로 구성되 어 있다. 각 배선 및 접속 단자의 표면에 상이한 재료의 도금이 석출되어 있더라도 좋다.
도 12는, 본 실시예에 따른 실장 구조의 설명도이며, 도 14b의 B부의 확대도이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44r)의 표면에는 도금(44a)이 석출되고, 제 2 배선(34)의 표면에는 도금(34a)이 석출되어 있다. 성장한 도금(44a 및 34a)이 결합함으로써, 접속 단자(44)와 제 2 배선(34)이 전기적으로 접속되어 있다. 마찬가지로, 도 11에 나타내는 반도체 소자(200)의 접속 단자(44s)의 표면에 석출·성장한 도금(44a)과, 제 1 배선(36)의 표면에 석출·성장한 도금(36a)이 결합하여, 접속 단자(44s)와 제 1 배선(36)이 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 반도체 소자(200)가 실장되고, 반도체 소자(200)와 압전 소자(300)가 전기적으로 접속되어 있다.
도 11에 나타내는 액적 토출 헤드(1)에 의해 기능액의 액적을 토출하기 위해서는, 해당 액적 토출 헤드(1)에 접속된 외부 콘트롤러(도시 생략)에 의해서 기능액 도입구(25)에 접속된 도시하지 않은 외부 기능액 공급 장치를 구동한다. 외부 기능액 공급 장치로부터 송출된 기능액은, 기능액 도입구(25)를 거쳐서 리저버(100)에 공급된 후, 노즐 개구(15)에 이르기까지의 액적 토출 헤드(1)의 내부 유로를 채운다.
또한 외부 콘트롤러는, 리저버 형성 기판(20) 상에 실장된 반도체 소자(200)에 구동 전력이나 지령 신호를 송신한다. 지령 신호 등을 수신한 반도체 소자(200)는, 외부 콘트롤러로부터의 지령에 근거하는 구동 신호를, 각 압전 소자(300) 에 송신한다.
그러면, 압력 발생실(12)에 대응하는 각각의 하부 전극막(60)과 상부 전극막(80)과의 사이에 전압이 인가되는 결과, 탄성막(50), 하부 전극막(60) 및 압전체막(70)에 변위가 발생하여, 이 변위에 의해서 각 압력 발생실(12)의 용적이 변화되어 내부 압력이 높아져, 노즐 개구(15)로부터 액적이 토출된다.
다음에, 액적 토출 헤드의 제조 방법에 대하여, 도 13의 플로우차트 및 도 14a∼도 14b의 단면 공정도를 참조하여 설명한다.
우선, 액적 토출 헤드의 제조 공정의 개략에 관하여, 도 13 및 도 1l을 참조하여 설명한다.
액적 토출 헤드를 제조하기 위해서는, 우선 도 11에 나타내는 에칭 가공 전의 유로 형성 기판(10) 상에 탄성막(50)과 하부 전극막(60)을 적층 형성하고, 이어서 하부 전극막(60) 상에 압전체막(70) 및 상부 전극막(80)을 패턴 형성함으로써, 압전 소자(300)를 형성한다(단계 SAl).
또한, 단계 SA1과 병행하여, 실리콘 단결정 기판에 이방성 에칭을 실시함으로써, 그루브부(20a)나 압전 소자 유지부(24), 도입로(26), 리저버부(21) 등을 구비한 리저버 형성 기판(20)을 제작한다(단계 SA2). 이어서, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 제 2 배선(34)을 형성한다(단계 SA3).
다음에, 단계 SA1를 거친 유로 형성 기판(10)상의 압전 소자(300)를 덮는 위치에, 단계 SA3를 거친 리저버 형성 기판(20)을 위치 정렬하여 고착한다(단계 SA4). 그 후, 실리콘 단결정 기판으로 이루어지는 유로 형성 기판(10)에 이방성 에칭을 실시함으로써, 도 11에 나타내는 압력 발생실(12)이나 공급로(14), 연통부(13) 등을 제작한다(단계 SA5). 그 후, 리저버 형성 기판(20)의 그루브부(20a)의 측면(20b)에 반도체 소자(200)를 접착한다(단계 SA6). 다음에, 제 1, 제 2 배선 및 반도체 소자의 접속 단자 상에 도금을 석출시켜, 반도체 소자(200)와 압전 소자(300)를 전기적 접속한다(단계 SA7).
이상의 공정에 의해, 반도체 소자(200)가 실장된 액적 토출 헤드(1)를 제조할 수 있다.
다음에, 도 14a∼도 14b를 참조하여 리저버 형성 기판(20)의 제조 공정 및 반도체 소자의 실장 공정에 대하여 상세하게 설명한다. 도 14a∼도 14b는, 도 9의 A-A 선에 따른 개략 단면 구성에 대응하는 도면이다.
우선, 도 14a에 도시하는 바와 같이, 실리콘 단결정 기판(920)의 도시하는 상면(+Z 측면)의 중앙부를 에칭에 의해 제거하여, 그루브부(20a)를 형성한다. 구체적으로는, 우선 실리콘 단결정 기판(920)의 표면을 열 산화하여 산화 실리콘막을 형성한다. 다음에, 실리콘 단결정 기판(920)의 표면에 레지스트를 도포하여, 그루브부(20a)를 형성해야 할 부분에 레지스트의 개구부를 형성한다. 다음에, 레지스트의 개구부를 불산으로 처리하여, 그루브부(20a)를 형성해야 할 부분에 산화 실리콘막의 개구부를 형성한다. 다음에, 실리콘 단결정 기판(920)을 35 중량% 정도의 수산화칼륨(KOH) 수용액에 침지하여, 산화 실리콘막의 개구부로부터 노출한 실리콘 단결정 기판(920)의 이방성 에칭을 행한다. 산화 실리콘막이 에칭 스토퍼로서 기능하기 때문에, 에칭은 실리콘 단결정 기판(920)을 관통한 곳에서 정지한다. 에칭 종료 후에는, 실리콘 단결정 기판(920)의 표면을 재차 열 산화하여 산화 실리콘막을 형성한다.
마찬가지로 하여, 리저버부(21) 및 압전 소자 유지부(24)를 에칭에 의해 형성한다.
다음에 도 14b에 도시하는 바와 같이, 실리콘 단결정 기판(920)의 상면에 제 2 배선(34)을 형성한다. 구체적으로는, 우선 실리콘 단결정 기판(920)의 표면에, 촉매가 부여된 수지 재료의 액상체를 스핀 코트법 등에 의해 도포한다. 다음에, 제 2 배선(34)의 패턴이 묘화된 마스크를 거쳐서 수지 재료를 노광하여, 현상한다. 이에 따라, 실리콘 단결정 기판(920)의 표면에 제 2 배선(34)이 패터닝된다.
제 2 배선(34)을 금중 재료로 구성하는 경우에는, 스퍼터에 의해 금속막을 형성하여, 레지스트 마스크를 거친 에칭에 의해 패터닝한다. Si 마스크를 거친 스퍼터법이나, 잉크젯법 등에 의해, 제 2 배선(34)을 직접 묘화하더라도 좋다. 이상에 의해, 리저버 형성 기판(20)이 형성된다.
다음에 도 14c에 도시하는 바와 같이, 에칭 가공 전의 유로 형성 기판(10) 상의 압전 소자(300)를 덮는 위치에, 리저버 형성 기판(20)을 위치 정렬하여 고착한다. 유로 형성 기판(10) 상의 중앙부에 연장되어 마련된 압전 소자(300)의 제 1 배선(36)이, 리저버 형성 기판(20)의 중앙부에 형성된 그루브부(20a)를 통해서 노출하도록, 미리 제 1 배선(36)을 패터닝한 후에 양 기판을 배치한다. 다음에, 실리콘 단결정 기판으로 이루어지는 유로 형성 기판(10)에 이방성 에칭을 실시함으로써, 압력 발생실(12) 등을 제작한다. 그 후, 리저버 형성 기판(20)에 컴플라이언 스 기판(30)을 접합하여, 유로 형성 기판(10)에 노즐 기판(16)을 접합한다.
다음에 도 14d에 도시하는 바와 같이, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 반도체 소자(200)를 접착한다. 구체적으로는, 우선 반도체 소자(200)의 하면 중앙부에, 열 가소성 수지 재료로 이루어지는 접착제(42)를 도포한다. 다음에, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44s)를 제 1 배선(36)에 위치 정렬하고, 접속 단자(44r)를 제 2 배선(34)에 위치 정렬하며, 반도체 소자(200)를 가열하면서 리저버 형성 기판(20)에 대하여 가압한다. 여기서, 접착제(42)의 도포량이나 접착 시의 가열·가압량을 조정함으로써, 접속 단자(44s)와 제 1 배선(36)과의 극간 및 접속 단자(44r)와 제 2 배선(34)과의 극간을, 각각 수㎛∼1O㎛ 정도로 설정한다. 그 후, 전체를 냉각하여 접착제(42)를 경화시켜, 반도체 소자(200)를 리저버 형성 기판(20)의 상면에 고착한다. 반도체 소자(200)를 리저버 형성 기판(20)에 접착한 후에, 리저버 형성 기판(20)을 유로 형성 기판(10)에 고착하더라도 좋다.
다음에 도 14e에 도시하는 바와 같이, 제 1 배선(36), 제 2 배선(34), 및 접속 단자(44r, 44s)의 표면에, 도금(46)을 석출시킨다. 구체적으로는, 이하의 처리 프로세스에 의해 무전해 도금을 실시한다.
우선, 각 배선 및 접속 단자 표면의 습윤성의 향상, 잔류물 제거 목적으로, 불산을 0.01∼0.1%, 황산을 0.01∼1% 함유한 수용액 중에 1∼5분 침지한다. 혹은, O.1∼10%의 수산화나트륨 등의 알칼리 베이스의 수용액에 1∼10분 침지하더라도 좋다.
다음에, 수산화나트륨 베이스로 pH9∼13의 알칼리성 수용액을 20∼60℃로 가 온한 중에 1초∼5분 침지하여, 표면의 산화막을 제거한다. 5∼30% 초산을 베이스로 한 pH1∼3의 산성 수용액을 20∼60℃로 가온한 중에 1초 내지 5분 침지하더라도 좋다.
다음에, ZnO를 함유한 pHl1∼13의 진케이트액 중에 1초∼2분 침지하여, 각 배선 및 접속 단자의 표면을 Zn으로 치환한다. 다음에, 5∼30%의 초산 수용액에 1∼60초 침지하여, Zn을 박리한다. 재차 진케이트액 중에 1초∼2분 침지하여, 기밀한 Zn 입자를 각 배선 및 접속 단자의 표면에 석출시킨다.
다음에, 무전해 Ni 도금욕에 침지하여, Ni 도금을 석출시킨다. 이 도금은, 2∼30㎛ 정도의 높이까지 석출시킨다. 또한, 도금욕은 차아인산을 환원제로 한 욕이며, pH4∼5, 욕온 80∼95℃이다. 차아인산 때문에, 인이 공석한다.
또한, 치환 Au 도금욕 중에 침지하여, Ni 표면을 Au로 치환하더라도 좋다. Au는 0.05㎛∼0.3㎛ 정도의 두께로 형성한다. 또한 Au 욕은, 시안 프리 타입을 이용하여, pH6∼8, 욕온 50∼80으로 하여, 1∼30분 침지한다.
이와 같이 하여, 각 배선 및 접속 단자의 표면에 Ni 혹은 Ni-Au 도금을 석출시킨다. 또한, Ni-Au 배선 상에 두껍게 부착한 Au 도금을 실시하더라도 좋다. 도금의 기초로 되는 각 배선이 얇더라도, 도금을 두껍게 부착함으로써 전기 저항을 저감할 수 있기 때문이다.
각 화학 처리 동안에는 수세 처리를 행한다. 수세 조로서는, 오버플로우 구조 혹은 QDR 기구를 가진 것을 이용하여, 최하면으로부터 N2 버블링을 행한다. 버블 링 방법은 수지제의 튜브 등에 구멍을 뚫어 N2를 내는 방법이나, 소결체 등을 통하여 N2를 내는 방법이 있다. 이들에 의해, 단시간에 충분한 효과가 있는 린스를 행할 수 있다.
상기 공정에 의해, 도 12에 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44r)의 표면에 도금(44a)이 석출되고, 제 2 배선(34)의 표면에 도금(34a)이 석출된다. 이들의 도금(44a) 및 도금(34a)이 서로 결합할 때까지 양 도금을 성장시킴으로써, 접속 단자(44r)와 제 2 배선(34)이 전기적 접속된다. 마찬가지로, 도 11에 나타내는 접속 단자(44s)의 표면에 석출한 도금(44a)과, 제 1 배선(36)의 표면에 석출한 도금(36a)이 결합할 때까지 양 도금을 성장시킴으로써, 접속 단자(44s)와 제 1 배선(36)이 전기적 접속된다. 이에 따라, 반도체 소자(200)가 실장되어, 반도체 소자(200)와 압전 소자(300)가 전기적 접속된다.
이상에 의해, 본 실시예의 액적 토출 헤드가 형성된다.
이상으로 상술한 바와 같이, 본 실시예의 액적 토출 헤드(1)는, 유로 형성 기판(10)의 상면에 형성되어 압전 소자(300)에 전기적 접속된 제 1 배선(36)과, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 형성된 제 2 배선(34)과, 리저버 형성 기판(20)의 측면(20b)에 배치된 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)가, 각 배선(34, 36) 및 접속 소자(44)의 표면에 석출시킨 도금(46)에 의해 전기적으로 접속되어 있는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 의하면, 압력 발생실(12) 상의 제 1 배선(36) 및 리저버 형성 기판(20) 상의 제 2 배선(34)에 대하여 반도체 소자(200)를 전기적 접속할 수 있기 때문에, 와이어 본딩을 위해 와이어를 라우팅하는 공간을 마련할 필요가 없다. 그 때문에, 노즐 개구(15)의 협피치화에 따라 제 1 배선(36)이 협피치화하더라도, 그 제 1 배선(36)과의 전기적 접속을 확보하면서 반도체 소자(200)를 실장할 수 있다. 그 외에도, 종래의 와이어 본딩에 의한 실장과 비교해서, 단 TAT, 저 비용, 및 고 양품률의 실장이 가능하게 된다.
또한, 제조 오차 등에 의해 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)와 배선(34, 36)과의 사이에 위치 어긋남이 발생하더라도, 도금(46)을 석출시킴으로써 전기적 접속을 확보할 수 있다. 또한, 리저버 형성 기판(20)의 측면(20b)에 배선을 형성하지 않기 때문에, 스프레이 코터 등의 특수한 도포 장치나, 특수한 노광 기술 등을 사용할 필요가 없다. 반도체 소자(200)를 실장함으로써 모든 배선 접속이 완성되기 때문에, 제조 공정이 간략화된다.
또한, 본 실시예의 액적 토출 헤드(1)는, 리저버 형성 기판(20)의 측면(20b)이 경사면으로 되어 있기 때문에, 측면(20b)이 수직면인 경우와 비교해서, 측면(20b)에 대한 반도체 소자(200)의 가압을 용이하게 실행할 수 있다. 따라서, 반도체 소자(200)를 용이하게 실장할 수 있다.
본 실시예의 액적 토출 헤드(1)에 의하면, 노즐 개구(15)를 협피치화하는 것이 가능하게 되어, 이러한 액적 토출 헤드(1)를 이용하여 장치를 제조하면, 장치의 고 선명화 및 미세화를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예의 실장 구조에 의하면, 계단 형상체의 하단면의 배선(36) 및 상단면의 배선(34)과 반도체 소자(200)를 확실하게 전기적 접속할 수 있기 때문에, 액적 토출 헤드 뿐만 아니라 다른 장치에 있어서도 계단 형상체로의 반도체 소자의 실장이 가능하게 되어, 전자 기기나 수송 기기, 인쇄 기기 등에 대하여 널리 응용할 수 있다.
(제 4 실시예)
본 발명에 따른 액적 토출 헤드의 제 4 실시예에 대하여 도 15 내지 도17을 참조하면서 설명한다. 도 15는 제 4 실시예에 따른 액적 토출 헤드의 사시 구성도, 도 16은 액적 토출 헤드를 하측으로부터 본 사시 구성도의 일부파선도, 도 17은 도 15의 A-A 선에 따른 단면 구성도이다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 액적 토출 헤드(1)는, 기능액을 액적 형상으로 하여 노즐로부터 토출한다. 액적 토출 헤드(1)는, 액적이 토출되는 노즐 개구(15)에 연통하는 압력 발생실(제 1 부재)(12)과, 압력 발생실(12)의 상면에 배치되어 압력 발생실(12)에 압력 변화를 생기게 하는 압전 소자(구동 소자)(300)와, 압력 발생실(12)의 상면에 배치되어 압전 소자(300)를 덮는 리저버 형성 기판(보호 기판, 제 2 부재)(20)과, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 배치되어 압전 소자(300)를 구동하는 반도체 소자(200)를 구비하여 구성되어 있다. 또 액적 토출 헤드(1)의 동작은, 반도체 소자(200)에 접속된 도시하지 않은 외부 콘트롤러에 의해서 제어된다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 액적 토출 헤드(1)의 하측(-Z측)에는, 노즐 기 판(16)이 장착되어 있다. 노즐 기판(16)에는, 액적을 토출하는 복수의 노즐 개구(15)가, Y축 방향으로 배열하여 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 노즐 기판(16) 상의 복수의 영역으로 배열된 1군의 노즐 개구(15)를, 각각 제 1 노즐 개구군(15A), 제 2 노즐 개구군(15B), 제 3 노즐 개구군(15C), 및 제 4 노즐 개구군(15D)이라 칭한다.
제 1 노즐 개구군(15A)과 제 2 노즐 개구군(15B)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있다. 제 3 노즐 개구군(15C)은 제 1 노즐 개구군(15A)의 +Y측에 마련되어 있고, 제 4 노즐 개구군(15D)은 제 2 노즐 개구군(15B)의 +Y측에 마련되어 있다. 제 3 노즐 개구군(15C)과 제 4 노즐 개구군(15D)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있다.
도 16에서는 각 노즐 개구군(15A∼15D)의 각각이 6개의 노즐 개구(15)에 의해서 구성되어 있도록 도시되어 있지만, 실제로는 각 노즐 개구군은, 예컨대 720개 정도의 노즐 개구(15)에 의해서 구성된다.
노즐 기판(16)의 상측(+Z측)에는, 유로 형성 기판(10)이 배치되어 있다. 유로 형성 기판(10)의 하면과 노즐 기판(16)은, 예컨대 접착제나 열 용착 필름 등을 거쳐서 고정되어 있다. 유로 형성 기판(10)은 실리콘이나 글래스, 세라믹 재료 등으로 구성하는 것이 가능하고, 본 실시예의 경우에는 실리콘에 의해서 형성되어 있다. 유로 형성 기판(10)의 내측에는, 그 중앙부로부터 X 방향으로 연장하는 복수의 격벽(11)이 형성되어 있다. 격벽(11)은, 유로 형성 기판(10)의 모재인 실리콘 단결정 기판을 이방성 에칭에 의해 부분적으로 제거하여 형성되어 있다. 격벽(11) 에 의해, 유로 형성 기판(10)에는, 복수의 평면에서 보아 대략 빗살 무늬 형상의 개구 영역이 구획 형성되어 있다. 이들 개구 영역 중, X축 방향으로 연장하여 형성된 부분이, 노즐 기판(16)과 진동판(400)에 의해 둘러싸이고 압력 발생실(제 1 부재)(12)을 구성한다. 압력 발생실(12)은, 기능액을 수용하여, 액적 토출 헤드(1)의 동작 시에 인가되는 압력에 의해서 노즐 개구(15)로부터 기능액을 토출한다.
각 압력 발생실(12)은, 복수의 노즐 개구(15)에 대응하여 마련되어 있다. 즉, 압력 발생실(12)은, 제 1∼제 4 노즐 개구군(15A∼15D)의 각각을 구성하는 복수의 노즐 개구(15)에 대응하도록, Y축 방향으로 복수 나열되어 마련되어 있다. 제 1 노즐 개구군(15A)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 1 압력 발생실군(12A)을 구성하고, 제 2 노즐 개구군(15B)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 2 압력 발생실군(12B)을 구성하며, 제 3 노즐 개구군(15C)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 3 압력 발생실군(12C)을 구성하고, 제 4 노즐 개구군(15D)에 대응하여 복수 형성된 압력 발생실(12)이 제 4 압력 발생실군(12D)을 구성하고 있다. 제 1 압력 발생실군(12A)과 제 2 압력 발생실군(12B)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있고, 그들의 사이에는 Y축 방향으로 신장하는 격벽(10K)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 제 3 압력 발생실군(12C)과 제 4 압력 발생실군(12D)은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있고, 그들의 사이에도 Y축 방향으로 신장하는 격벽(10K)이 형성되어 있다.
또한, 유로 형성 기판(10)에 형성된 평면에서 보아 대략 빗살 무늬 형상의 개구 영역 중, 도시하는 Y 방향으로 연장하여 형성된 부분이, 리저버(100)를 구성 하고 있다. 제 1 압력 발생실군(12A)을 형성하는 복수의 압력 발생실(12)에 있어서의 기판 외연부측(+X측)의 단부는, 상술한 리저버(100)에 접속되어 있다. 리저버(100)는, 압력 발생실(12)에 공급하는 기능액을 예비적으로 유지하는 것으로서, 제 1 압력 발생실군(12A)을 구성하는 복수의 압력 발생실(12)의 공통의 기능액 유지실(잉크실)로 되어 있다. 제 2, 제 3, 제 4 압력 발생실군(12B, 12C, 12D)의 각각에도, 상술한 것과 마찬가지의 리저버(100)가 접속되어 있고, 각각의 압력 발생실군(12B∼12D)에 공급되는 기능액의 일시 저류부를 구성하고 있다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 리저버(100)는, 리저버 형성 기판(20)에 형성된 리저버부(21)와, 유로 형성 기판(10)에 형성된 연통부(13)로 구성되어 있다. 연통부(13)는, 리저버부(21)를 각 압력 발생실(12)의 각각에 접속하는 기능을 갖는다. 리저버 형성 기판(20)의 외측(유로 형성 기판(10)과 반대쪽)에는, 밀봉막(31)과 고정판(32)을 적층한 구조의 컴플라이언스 기판(30)이 접합되어 있다. 컴플라이언스 기판(30)에 있어서, 내측에 배치되는 밀봉막(31)은, 강성이 낮고 가환성을 갖는 재료(예컨대, 두께 6㎛ 정도의 폴리페닐렌설피드 필름)로 이루어진다. 다른 한편, 외측에 배치되는 고정판(32)은, 금중 등의 경질의 재료(예컨대, 두께 30㎛ 정도의 스테인리스강)로 이루어진다. 고정판(32)에는, 리저버(100)에 대응하는 평면 영역을 절결하여 이루어지는 개구부(33)가 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 리저버(100)의 상부는, 가환성을 갖는 밀봉막(31)만으로 밀봉되어, 내부 압력의 변화에 의해서 변형 가능한 가환부(22)로 되어 있다. 또한, 컴플라이언스 기판(30)에는, 리저버(100)에 기능액을 공급하기 위한 기능액 도입구(25)가 형성되어 있다. 리저버 형성 기판(20)에는, 그 기능액 도입구(25)와 리저버(100)를 연통하는 도입로(26)가 마련되어 있다.
기능액 도입구(25)로부터 도입된 기능액은, 도입로(26)를 거쳐서 리저버(100)에 유입하고, 또한 공급로(14)를 거쳐서 제 1 압력 발생실군(12A)을 구성하는 복수의 압력 발생실(l2)의 각각에 공급된다. 압전 소자(300)의 구동 시에 있어서의 기능액의 흐름이나 주위의 열 등에 의해, 리저버(100)의 내부에 압력 변화가 발생할 우려가 있지만, 리저버(100)의 가환부(22)가 연소 변형하여 그 압력 변화를 흡수하기 때문에, 리저버(100) 내가 항상 일정한 압력으로 유지된다.
한편, 유로 형성 기판(10)의 도시하는 상면측(+Z측)에는, 진동판(400)이 배치되어 있다. 진동판(400)은, 유로 형성 기판(10)측으로부터 순서대로 탄성막(50)과 하부 전극막(60)을 적층한 구조를 갖는다. 유로 형성 기판(10)측에 배치되는 탄성막(50)은, 예컨대 1∼2㎛ 정도 두께의 산화 실리콘막으로 이루어지는 것이고, 하부 전극막(60)은, 예컨대 0.2㎛ 정도 두께의 금속막으로 이루어진다. 본 실시예에 있어서, 하부 전극막(60)은, 유로 형성 기판(10)과 리저버 형성 기판(20)과의 사이에 배치되는 복수의 압전 소자(300)의 공통 전극으로서 기능한다.
진동판(400)의 도시하는 상면측(+Z측)에는, 진동판(400)을 변형시키기 위한 압전 소자(300)가 배치되어 있다. 압전 소자(300)는, 하부 전극막(60)측으로부터 순서대로 압전체막(70)과 상부 전극막(80)을 적층한 구조를 갖는다. 압전체막(70)은, 예컨대 1㎛ 정도 두께의 PZT막 등으로 이루어지는 것이고, 상부 전극막(80)은, 예컨대 O.1㎛ 정도의 두께의 금속막으로 이루어진다.
압전 소자(300)의 개념으로서는, 압전체막(70) 및 상부 전극막(80)에 부가하여, 하부 전극막(60)을 포함하는 것이라도 좋다. 하부 전극막(60)은 압전 소자(300)로서 기능하는 한편, 진동판(400)으로서도 기능하기 때문이다. 본 실시예에서는, 탄성막(50) 및 하부 전극막(60)이 진동판(400)으로서 기능하는 구성을 채용하고 있지만, 탄성막(50)을 생략하여 하부 전극막(60)이 탄성막(50)을 겸하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
압전 소자(300)(압전체막(70) 및 상부 전극막(80))는, 복수의 노즐 개구(15) 및 압력 발생실(12)에 대응하도록 복수 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 편의적으로, 제 1 노즐 개구군(15A)을 구성하는 노즐 개구(15)의 각각에 대응하도록 Y축 방향으로 복수 나열되어 마련된 1군의 압전 소자(300)를 제 1 압전 소자군이라고 부르고, 제 2 노즐 개구군(15B)을 구성하는 노즐 개구(15)의 각각에 대응하도록 Y축 방향으로 복수 나열되어 마련된 1군의 압전 소자(300)를 제 2 압전 소자군이라고 부르는 것으로 한다. 또한, 제 3 노즐 개구군에 대응하는 1군의 압전 소자를 제 3 압전 소자군이라고 부르고, 제 4 노즐 개구군에 대응하는 1군의 압전 소자를 제 4 압전 소자군이라고 부른다. 상기 제 1 압전 소자군과 제 2 압전 소자군은 X축 방향으로 나열되어 배치되고, 마찬가지로 제 3 압전 소자군과 제 4 압전 소자군은 X축 방향으로 나열되어 배치되어 있다.
압전 소자(300)를 덮도록, 유로 형성 기판(10)의 도시하는 상면측(+Z측)에 리저버 형성 기판(보호 기판, 제 2 부재)(20)이 배치되어 있다. 리저버 형성 기판(20)은, 유로 형성 기판(10)과 함께 액적 토출 헤드(1)의 기체를 이루는 부재이므 로, 그 구성 재료로서, 유로 형성 기판(10)과 대략 동일한 열 팽창율을 갖는 강성 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우, 유로 형성 기판(10)이 실리콘으로 이루어지기 때문에, 그것과 동일한 재료의 실리콘 단결정 기판이 적합하게 이용된다. 실리콘 기판은, 이방성 에칭에 의해 용이하게 고 밀도의 가공을 실시하는 것이 가능하므로, 후술하는 압전 소자 유지부(24) 등을 용이하게 형성할 수 있다고 하는 이점을 얻을 수 있다. 유로 형성 기판(10)과 마찬가지로, 글래스나 세라믹 재료 등을 이용하여 리저버 형성 기판(20)을 구성하는 것도 가능하다.
리저버 형성 기판(20)에는, 압전 소자(300)를 밀폐 밀봉하는 밀봉부(23)가 마련되어 있다. 본 실시예의 경우, 제 1 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 1 밀봉부(23A)로 하고, 제 2 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 2 밀봉부(23B)로 한다. 마찬가지로, 제 3 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 3 밀봉부로 하고, 제 4 압전 소자군을 밀봉하고 있는 부분을 제 4 밀봉부로 한다. 밀봉부(23)에는, 도 17의 지면 수직 방향으로 연장하는 평면에서 보아 대략 직사각형 형상의 오목부로 이루어지는 압전 소자 유지부(소자 유지부)(24)가 마련되어 있다. 압전 소자 유지부(24)는, 압전 소자(300)의 주위에 압전 소자(300)의 운동을 저해하지 않는 정도의 공간을 확보함과 동시에, 그 공간을 밀봉하는 기능을 갖고 있다. 압전 소자 유지부(24)는, 압전 소자(300) 중 적어도 압전체막(70)을 밀봉할 수 있는 치수로 되어 있다. 또한 압전 소자 유지부(24)는, 복수의 압전 소자(300)마다 구획되어 있더라도 좋다.
이와 같이, 리저버 형성 기판(20)은, 압전 소자(300)를 외부 환경으로부터 차단하는 보호 기판으로서의 기능을 갖고 있다. 리저버 형성 기판(20)에 의해서 압전 소자(300)를 밀봉함으로써, 외부의 수분 등에 의한 압전 소자(300)의 특성 열화 등을 방지할 수 있다. 또한 본 실시예에서는, 압전 소자 유지부(24)의 내부를 밀봉 상태로 하였을 뿐이지만, 그 내부를 진공으로 할지, 또는 질소 또는 아르곤 등의 분위기로 하는 것에 의해, 압전 소자 유지부(24) 내를 저 습도로 유지할 수 있다. 이들의 구성에 의해, 압전 소자(300)의 열화를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
리저버 형성 기판(20)에 있어서의 제 1 밀봉부(23A)와 제 2 밀봉부(23B)와의 사이에는, 리저버 형성 기판(20)을 관통하는 그루브부(20a)가 마련되어 있다. 그루브부(20a)를 통해서 유로 형성 기판(10)의 상면이 외부에 노출하여, 노출한 유로 형성 기판(10)의 상면으로부터 리저버 형성 기판(20)의 밀봉부(23)의 상면에 걸쳐서 단차부가 형성되어 있다.
리저버 형성 기판(20)의 그루브부(20a)의 측면(20b)은, 경사면으로 되어 있다. 특히, 리저버 형성 기판(20)을 면 방위(1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성하고, 실리콘 기판을 KOH 등의 알칼리 용액으로 습식 에칭하면, 각 면 방위의 에칭 레이트의 차이에 의해, 그루브부(20a)의 측면(20b)을 약 54°의 경사면으로 할 수 있다.
리저버 형성 기판(20)의 상면에 있어서의 그루브부(20a) 측의 단부에는 제 2 배선(234)이 형성되고, 리저버 형성 기판(20)의 하면에 있어서의 그루브부(20a) 측의 단부에는 제 3 배선(236)이 형성되어 있다. 또한 제 2 배선(234)의 그루브부 (20a) 측의 단부로부터, 제 3 배선(236)의 그루브부(20a) 측의 단부에 걸쳐서, 리저버 형성 기판(20)의 측면에 제 4 배선(235)이 형성되어 있다. 또 리저버 형성 기판의 측면은 경사면으로 되어 있기 때문에, 그 측면이 수직면인 경우와 비교해서 제 3 배선(35)을 용이하게 형성할 수 있다. 또 도 17에서는 각 배선 사이가 연결되어 있지만, 각 배선의 사이에 수㎛∼10㎛ 정도의 극간이 형성되어 있더라도 좋다. 또한 제 2 배선(234), 제 3 배선(236) 및 제 4 배선(235)은, 후술하는 제 1 배선(237)과 동일 수가 형성되고, 제 1 배선(237)과 동일한 Y 방향 위치에 배치되어 있다.
도 17에 나타내는 제 2 배선(234), 제 3 배선(236) 및 제 4 배선(235)은, 촉매가 부여된 수지 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Pd(팔라듐)의 미립자가 분산된 감광성 수지 재료로 구성한다. 이 경우, 제 2 배선(234), 제 3 배선(236) 및 제 4 배선(235)을 포토리소그래피에 의해서만 형성하는 것이 가능하다. 즉, 수지 재료를 리저버 형성 기판(20)의 상면 및 측면에 도포하여, 노광 및 현상함으로써, 제 2 배선(234) 및 제 4 배선(235)을 패터닝할 수 있다. 또한 수지 재료를 리저버 형성 기판(20)의 하면에 도포하여, 노광 및 현상함으로써, 제 3 배선(236)을 패터닝할 수 있다.
또 제 2 배선(234), 제 3 배선(236) 및 제 4 배선(235)은, Al나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료로 구성하는 것도 가능하다. 그러나, 금중 재료를 패터닝하기 위해서는 레지스트를 마스크로 한 에칭이 필요하여, 제조 공정이 번잡화한다. 이것에 대하여, 촉매가 부여된 감광성 수지 재료로 구성하면, 포토리소그래피 에 의해서만 제 2 배선(234) 및 제 4 배선(235)을 패터닝하는 것이 가능하여, 제조 공정이 간략화된다.
한편, 리저버 형성 기판(20)의 도시하는 상면측(+Z측)에는, 반도체 소자(200)가 페이스 다운의 상태로 배치되어 있다. 반도체 소자(200)는, 예컨대 회로 기판 혹은 구동 회로를 포함하는 반도체 집적 회로(IC)를 포함하여 구성되어 있다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는, 제 1∼제 4 압전 소자군을 구동하기 위해서, 4개의 반도체 소자(200A∼200D)가 배치되어 있다.
또한, 반도체 소자(200)의 도시하는 하면측(-Z측)의 주연부에는, 복수의 접속 단자(44)가 마련되어 있다. 접속 단자(44)는, Al나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료로 구성되어 있다. 반도체 소자(200A)의 -X측의 단부에는, 압전 소자와의 전기적 접속에 사용하기 위해서, 제 2 배선(234)과 동일 수의 접속 단자(44)가 제 2 배선(234)과 동일한 피치로 정렬 배치되어 있다. 또, 반도체 소자(200A)의 +X측의 단부에는, 외부 콘트롤러와의 전기적 접속에 사용되는 접속 단자(44)가 형성되어 있다.
도 17에 나타내는 반도체 소자(200)의 도시하는 하면측(-Z측)의 중앙부에는, 폴리이미드 등의 열 가소성 재료로 이루어지는 접착제(42)가 배치되어 있다. 반도체 소자(200)를 가열하면서 리저버 형성 기판(20)에 가압함으로써, 반도체 소자(200)가 리저버 형성 기판(20)의 상면에 고착되어 있다. 여기서, 반도체 소자(200)의 하면에 배치하는 접착제량, 및 접착 시의 가열·가압량을 조정함으로써, 접속 단자(44)와 제 2 배선(234)과의 사이에 수㎛∼10㎛ 정도의 극간이 형성되어 있다.
이와 같이, 접속 단자(44)와 제 2 배선(234)과의 사이에는 극간이 형성되어 있다. 또한 각 배선의 사이에는 수㎛∼1O㎛ 정도의 극간이 형성되는 경우도 있어, 특히 예각으로 연결되는 제 4 배선(235)과 제 3 배선(236)과의 사이에는 극간이 형성될 가능성이 크다. 또한, 각 배선을 구성하는 촉매가 부여된 수지 재료는 전기 절연성 재료이다. 따라서, 상기 상태에서는 반도체 소자(200)와 압전 소자(300)가 전기적으로 접속되어 있지 않다.
그래서, 제 1∼제 3 배선 및 접속 단자의 표면에 도금(246)이 석출되어 있다. 구체적으로는, 접속 단자(44)의 표면에 도금(244a)이, 제 2 배선(234)의 표면에 도금(234a)이, 제 4 배선(235)의 표면에 도금(235a)이, 제 3 배선(236)의 표면에 도금(236a)이, 각각 석출되어 있다. 촉매가 부여된 수지 재료로 구성된 각 배선에서는, 그 촉매에 대하여 도금이 석출되어 있다. 이들의 도금(246)은, Cu나 Ni, Au 등의 금중 재료로 구성되어 있다. 각 배선 및 접속 단자의 표면에 상이한 재료의 도금이 석출되어 있더라도 좋다.
도 18은, 제 4 실시예에 따른 반도체 소자의 실장 구조의 설명도이며, 도 17의 B부의 확대도이다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)의 표면에는 도금(244a)이 석출되고, 제 2 배선(234)의 표면에는 도금(234a)이 석출되어 있다. 성장한 도금(244a 및 34a)이 결합함으로써, 접속 단자(44)와 제 2 배선(234)이 전기적 접속되고, 반도체 소자(200)가 실장되어 있다. 마찬가지로, 도 17에 나타내는 제 2 배선(234)의 표면에 석출·성장한 도금(234a)과, 제 4 배선(235)의 표면에 석출·성장한 도금(235a)이 결합하고, 제 2 배선(234)과 제 4 배선(235)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한 제 4 배선(235)의 표면에 석출·성장한 도금(235a)과, 제 3 배선(236)의 표면에 석출·성장한 도금(236a)이 결합하고, 제 4 배선(235)과 제 3 배선(236)이 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 반도체 소자(200)와 제 3 배선(236)이 전기적으로 접속되어 있다.
반도체 소자(200)의 접속 단자(44)와 대향하는 위치까지 제 2 배선(234)을 연장하여 마련함과 동시에, 그 제 2 배선(234)을 향하여 돌출하는 도전성 돌기를 접속 단자(44)의 표면에 형성하더라도 좋다. 도전성 돌기는, Al나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료에 의해, 높이 수㎛∼10㎛ 정도로 형성한다. 도전성 돌기의 선단이 제 2 배선(234)에 접촉하도록 반도체 소자(200)를 리저버 형성 기판에 가압하면서, 반도체 소자(200)를 접착제(42)로 고착한다. 도전성 돌기의 선단과 제 2 배선(234)과의 사이에 약간의 극간이 있더라도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 도전성 돌기 및 제 2 배선(234)에 석출시킨 도금을 확실하게 결합시킬 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)와 제 2 배선(234)을 확실하게 전기적 접속하는 것이 가능하게 되어, 전기적 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 유로 형성 기판(10)에 형성된 압전 소자(300)를 구성하는 상부 전극막(80)의 단부는, 리저버 형성 기판(20)에 있어서의 압전 소자 유지부(24)의 그루브부(20a) 측의 단부까지 연장되어 마련되어, 제 1 배선(237)이 구성되어 있다. 또 제 1 배선(237)은, 그루브부(20a)를 통해서 노출한 유로 형성 기판(10)의 상면까지 연장되어 마련되어 있더라도 좋다. 제 1 배선(237)은, Al나 Ni-Cr, Cu, Ni, Au, Ag 등의 금중 재료로 구성되어 있지만, 상술한 제 2∼제 4 배선(234∼236)과 마찬가지로 촉매가 부여된 감광성 수지 재료로 구성하는 것도 가능하다. 또 유로 형성 기판(10) 상에 개략 플랫 형상으로 하부 전극막(60)이 배치되어 있는 경우에는, 그하부 전극막(60)과 제 1 배선(237)과의 사이에 양자의 단락을 방지하기 위한 절연막(600)이 배치되어 있다. 또한 상부 전극막(80)을 그대로 연장하여 마련하는 대신에, 상부 전극막(80)과 전기적으로 접속된 전극 배선을 유로 형성 기판(10) 상에 형성하여, 전극 배선을 압전 소자 유지부(24)의 그루브부(20a)측의 단부까지 연장하여 마련하여, 제 1 배선(237)을 구성하더라도 좋다.
리저버 형성 기판(20)의 제 3 배선(236)에 석출시킨 도금(236a)과, 유로 형성 기판(10)의 제 1 배선(237)이 전기적으로 접속되어 있다. 전기적 접속은, 양자사이에 이방 도전성 필름(ACF)(500)을 배치함으로써 실현되어 있다. 이방 도전성 필름(500)은, 열 경화성 수지에 도전성 입자를 분산시켜 형성된 것이다. 도전성 입자가, 리저버 형성 기판(20)의 도금(236a)와 유로 형성 기판(10)의 제 1 배선(237)과의 사이로 들어가는 것에 의해, 인접하는 배선과 단락하지 않고 양자가 전기적으로 접속되어 있다. 이상에 의해, 유로 형성 기판(10)과 리저버 형성 기판(20)이 실장되어, 유로 형성 기판(10)에 형성된 압전 소자(300)와, 리저버 형성 기판(20)에 실장된 반도체 소자(200)가 전기적으로 접속되어 있다.
도 17에 나타내는 액적 토출 헤드(1)에 의해 기능액의 액적을 토출하기 위해서는, 해당 액적 토출 헤드(1)에 접속된 외부 콘트롤러(도시 생략)에 의해서 기능액 도입구(25)에 접속된 도시하지 않은 외부 기능액 공급 장치를 구동한다. 외부 기능액 공급 장치로부터 송출된 기능액은, 기능액 도입구(25)를 거쳐서 리저버(100)에 공급된 후, 노즐 개구(15)에 이르기까지의 액적 토출 헤드(1)의 내부 유로를 채운다.
또한 외부 콘트롤러는, 플렉서블 기판(도시하지 않음) 등을 거쳐서, 리저버 형성 기판(20) 상에 실장된 반도체 소자(200)에 구동 전력이나 지령 신호를 송신한다. 지령 신호 등을 수신한 반도체 소자(200)는, 외부 콘트롤러로부터의 지령에 근거하는 구동 신호를 각 압전 소자(300)에 송신한다. 그러면, 하부 전극막(60)과 상부 전극막(80)에 의해서 협지된 압전체막(70)에 전압이 인가되고, 압전체막(70)에 인접하는 하부 전극막(60) 및 탄성막(50)에 변위가 발생하여, 이 변위에 의해서 각 압력 발생실(12)의 용적이 변화되어 내부 압력이 높아져서, 노즐 개구(15)로부터 액적이 토출된다.
다음에, 액적 토출 헤드의 제조 방법에 대하여, 도 19의 플로우차트 및 도 20a∼도 20d의 단면 공정도 등을 참조하여 설명한다.
우선 액적 토출 헤드의 제조 공정의 개략에 관하여, 도 19 및 도 17을 참조하여 설명한다.
액적 토출 헤드를 제조하기 위해서는, 우선 도 17에 나타내는 에칭 가공 전의 유로 형성 기판(10) 상에 탄성막(50)과 하부 전극막(60)을 적층 형성하고, 이어서 하부 전극막(60) 상에 압전체막(70) 및 상부 전극막(80)을 패턴 형성함으로써, 압전 소자(300)를 형성한다(단계 SAl).
한편, 단계 SA1과 병행하여, 리저버 형성 기판을 제작한다. 우선 실리콘 단 결정 기판에 이방성 에칭을 실시함으로써, 그루브부(20a)나 압전 소자 유지부(24), 도입로(26), 리저버부(21) 등을 형성한다(단계 SA2). 다음에, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 제 2 배선(234)을 형성하고, 측면에 제 4 배선(235)을 형성하며, 하면에 제 3 배선(236)을 형성한다(단계 SA3). 또한, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 반도체 소자(200)를 접착한다(단계 SA4). 제 2∼제 4 배선 및 반도체 소자의 접속 단자 상에 도금을 석출시켜, 반도체 소자(200)와 제 3 배선(236)을 도통 접속한다(단계 SA5).
다음에, 단계 SA1을 거친 유로 형성 기판(10) 상의 압전 소자(300)를 덮는 위치에, 단계 SA5를 거친 리저버 형성 기판(20)을 위치 정렬하여 고착한다(단계 SA6). 여기서, 도 20f에 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(200)의 주위를 수지(201)로 밀봉한다(단계 SA7). 그 후, 실리콘 단결정 기판으로 이루어지는 유로 형성 기판(10)에 이방성 에칭을 실시함으로써, 도 17에 도시하는 바와 같이, 압력 발생실(12)이나 공급로(14), 연통부(13) 등을 제작한다(단계 SA8).
이상의 공정에 의해, 반도체 소자(200)가 실장된 액적 토출 헤드(1)를 제조할 수 있다.
다음에 도 20a∼도 20d를 참조하여, 리저버 형성 기판의 제조 공정(SA2, SA3), 반도체 소자의 실장 공정(SA4, SA5), 및 리저버 형성 기판의 실장 공정(SA6)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 20aA∼도 20g에 나타내는 각 도면은, 도 15의 A-A선에 따른 개략 단면 구성에 대응하는 도면이다.
우선 도 20a에 도시하는 바와 같이, 실리콘 단결정 기판(920)의 도시하는 상 면(+Z측면)의 중앙부를 에칭에 의해 제거하여, 그루브부(20a)를 형성한다. 구체적으로는, 우선 실리콘 단결정 기판(920)의 표면을 열 산화하여 산화 실리콘막을 형성한다. 다음에, 실리콘 단결정 기판(920)의 표면에 레지스트를 도포하여, 포토리소그래피에 의해 그루브부(20a)를 형성해야 할 부분에 레지스트의 개구부를 형성한다. 다음에, 레지스트의 개구부를 불산으로 처리하여, 산화 실리콘막의 개구부를 형성한다. 다음에, 실리콘 단결정 기판(920)을 35중량% 정도의 수산화칼륨(KOH)수용액에 침지하여, 산화 실리콘막의 개구부로부터 노출한 실리콘 단결정 기판(920)의 이방성 에칭을 행한다. 산화 실리콘막이 에칭 스토퍼로서 기능하기 때문에, 에칭은 실리콘 단결정 기판(920)을 관통한 바로 정지한다. 에칭 종료 후에는, 실리콘 단결정 기판(920)의 표면을 재차 열 산화하여 산화 실리콘막을 형성한다.
마찬가지로 해서, 리저버부(21) 및 압전 소자 유지부(24)를 에칭에 의해 형성한다.
다음에 도 20b에 도시하는 바와 같이, 실리콘 단결정 기판(920)의 상면에 제 2 배선(234)을 형성하고, 그루브부(20a)의 측면(20b)에 제 4 배선(235)을 형성한다. 구체적으로는, 우선 실리콘 단결정 기판(920)의 상면 및 그루브부(20a)의 측면(20b)에, 촉매가 부여된 수지 재료의 액상체를 스핀 코트법이나 스프레이 코트법 등에 의해 도포한다. 다음에, 제 2 배선(234) 및 제 4 배선(235)의 패턴이 묘화된 마스크를 거쳐서 수지 재료를 노광하여, 현상한다. 이에 따라, 실리콘 단결정 기판(920)의 상면에 제 2 배선(234)이 패터닝되고, 측면에 제 4 배선(235)이 패터닝된다.
다음에 상기와 마찬가지의 방법에 의해, 실리콘 단결정 기판(920)의 하면에 제 3 배선(236)을 형성한다. 구체적으로는, 우선 실리콘 단결정 기판(920)의 하면에, 촉매가 부여된 수지 재료의 액상체를 스핀 코트법이나 스프레이 코트법 등에 의해 도포한다. 다음에, 제 3 배선(236)의 패턴이 묘화된 마스크를 거쳐서 수지 재료를 노광하여, 현상한다. 이에 따라, 실리콘 단결정 기판(920)의 하면에 제 3 배선(236)이 패터닝된다.
또 각 배선을 금중 재료로 구성하는 경우에는, 스퍼터에 의해 금속막을 형성하여, 레지스트 마스크를 거친 에칭에 의해 패터닝한다. 또한 Si 마스크를 거친 스퍼터법이나 잉크젯법 등에 의해, 제 2 배선(234)을 직접 묘화하더라도 좋다. 이상에 의해, 리저버 형성 기판(20)이 형성된다.
다음에 도 20c에 도시하는 바와 같이, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 반도체 소자(200)를 접착한다. 구체적으로는, 우선 반도체 소자(200)의 하면 중앙부에, 열 가소성 수지 재료로 이루어지는 접착제(42)를 도포한다. 다음에, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)를 리저버 형성 기판(20)의 제 2 배선(234)에 위치 정렬하여, 반도체 소자(200)를 가열하면서 리저버 형성 기판(20)에 대하여 가압한다. 여기서, 접착제의 도포량이나 접착 시의 가열·가압량을 조정함으로써, 접속 단자(44)와 제 2 배선(234)과의 극간을 수㎛∼10㎛ 정도로 설정한다. 그 후, 전체를 냉각하여 접착제(42)를 경화시킴으로써, 반도체 소자(200)를 리저버 형성 기판(20)의 상면에 고착한다.
다음에 도 20b에 도시하는 바와 같이, 제 2 배선(234), 제 3 배선(236), 제 4 배선(235) 및 접속 단자(44)의 표면에, 도금(246)을 석출시킨다. 구체적으로는, 이하의 처리 프로세스에 의해 무전해 도금을 실시한다.
우선, 각 배선 및 접속 단자 표면의 습윤성의 향상, 잔류물 제거의 목적으로, 불산을 0.01∼0.1%, 황산을 0.01∼1% 함유한 수용액 중에 1∼5분 침지한다. 혹은, O.1∼10%의 수산화나트륨 등의 알칼리 베이스의 수용액에 1∼10분 침지하더라도 좋다.
다음에, 수산화나트륨 베이스로 pH9∼13의 알칼리성 수용액을 20∼60℃로 가온한 중에 1초∼5분 침지하여, 표면의 산화막을 제거한다. 5∼30% 초산을 베이스로 한 pH1∼3의 산성 수용액을 20∼60℃로 가온한 중에 1초 내지 5분 침지하더라도 좋다.
다음에, ZnO를 함유한 pHl1∼13의 진케이트액 중에 1초∼2분 침지하여, 각 배선 및 접속 단자의 표면을 Zn로 치환한다. 다음에, 5∼30%의 초산 수용액에 1∼60초 침지하여, Zn을 박리한다. 재차 진케이트액 중에 1초∼2분 침지하여, 기밀한 Zn 입자를 각 배선 및 접속 단자의 표면에 석출시킨다.
다음에, 무전해 Ni 도금욕에 침지하여, Ni 도금을 석출시킨다. 이 도금은, 2∼30㎛ 정도의 높이까지 석출시킨다. 또한, 도금욕은 차아인산을 환원제로 한 욕이며, pH4∼5, 욕온 80∼95℃이다. 차아인산욕 때문에, 인이 공석한다.
또한, 치환 Au 도금욕 중에 침지하여, Ni 표면을 Au로 치환하더라도 좋다. Au는 0.05㎛∼0.3㎛ 정도의 두께로 형성한다. 또한 Au 욕은, 시안 프리 타입을 이용하여, pH6∼8, 욕온 50∼80℃로 하여, 1∼30분 침지한다.
이와 같이 하여, 각 배선 및 접속 단자의 표면에 Ni 혹은 Ni-Au 도금을 석출시킨다. 또한, Ni-Au 배선 상에 두껍게 부착한 Au 도금을 실시하더라도 좋다. 도금의 기초로 되는 각 배선이 얇더라도, 도금을 두껍게 부착함으로써 전기 저항을 저감할 수 있기 때문이다.
각 화학 처리 동안에는 수세 처리를 행한다. 수세 조로서는, 오버플로우 구조 혹은 QDR 기구를 가진 것을 이용하여, 최하면으로부터 N2 버블링을 행한다. 버블링 방법에는, 수지제의 튜브 등에 구멍을 뚫어 N2를 내는 방법이나, 소결체 등을 통하여 N2를 내는 방법 등이 있다. 이들에 의해, 단시간에 충분한 효과가 있는 린스를 행할 수 있다.
상기 공정에 의해, 도 18에 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)의 표면에 도금(244a)이 석출되고, 제 2 배선(234)의 표면에 도금(234a)이 석출된다. 이들의 도금(244a) 및 도금(234a)이 서로 결합할 때까지 양 도금을 성장시킴으로써, 접속 단자(44)와 제 2 배선(234)이 전기적 접속된다. 마찬가지로, 도 17에 나타내는 제 2 배선(234)의 표면에 석출한 도금(234a)과, 제 4 배선(235)의 표면에 석출한 도금(235a)과, 제 3 배선(236)의 표면에 석출한 도금(236a)이 결합할 때까지 각 도금을 성장시킴으로써, 제 2 배선(234), 제 4 배선(235) 및 제 3 배선(236)이 전기적 접속된다. 이상에 의해, 반도체 소자(200)와 제 3 배선(236)이 전기적 접속된다.
다음에 도 20e에 도시하는 바와 같이, 리저버 형성 기판(20)을 유로 형성 기 판(10)에 실장한다. 즉, 리저버 형성 기판(20)에 있어서의 제 3 배선(236)의 표면에 석출시킨 도금(236a)과, 유로 형성 기판(10)에 형성된 제 1 배선(237)을 전기적 접속하면서, 양 기판을 기계적 접속한다. 구체적으로는, 전기적 접속부로 되는 도금(236a)과 제 1 배선(237)과의 사이에 이방 도전성 필름(500)을 배치함과 동시에, 기계적 접속부에 열 경화성 접착제(501)를 도포한다. 리저버 형성 기판(20)을 가열하면서 유로 형성 기판(10)을 향하여 누른다. 이에 따라, 도금(236a)과 제 1 배선(237)과의 사이가 전기적 접속됨과 동시에, 열 경화성 접착제(501)가 경화하여 양 기판이 기계적 접속된다.
다음에 도 20f에 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(200)를 밀봉한다. 후술하는 유로 형성 기판(10)의 압력 발생실(12) 등의 제작 공정에서는, 유로 형성 기판(10)과 함께 리저버 형성 기판(20) 및 반도체 소자(200)도 에칭액으로 침지된다. 그 에칭액으로부터 반도체 소자(200)를 보호하기 위해서, 반도체 소자(200)를 밀봉한다. 그 밀봉에는, 열 경화성 수지 등의 수지 재료(201)를 채용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 고착된 리저버 형성 기판(20) 및 유로 형성 기판(10)을 몰드 내에 배치하여, 반도체 소자(200)의 주위에 수지 재료(201)를 사출 성형하면 좋다. 이와 같이 반도체 소자(200)를 밀봉하면, 액적 토출 헤드의 완성 후에도, 광 등의 유해한 환경 조건으로부터 반도체 소자(200)를 보호할 수 있다. 단 환경 조건에 문제가 없으면, 액적 토출 헤드의 완성 후에 밀봉 수지를 제거하더라도 좋다.
다음에 도 20g에 도시하는 바와 같이, 실리콘 단결정 기판으로 이루어지는 유로 형성 기판(10)에 이방성 에칭을 실시함으로써, 압력 발생실(12) 등을 제작한 다. 이 에칭의 구체적인 방법은, 리저버 형성 기판(20)의 에칭 방법과 마찬가지이다. 그 후, 리저버 형성 기판(20)에 컴플라이언스 기판(30)을 접합하여, 유로 형성 기판(10)에 노즐 기판(16)을 접합한다. 유로 형성 기판(10)에 압력 발생실(12) 등을 제작한 후에, 리저버 형성 기판(20)과 접속하더라도 좋다.
이상에 의해, 본 실시예의 액적 토출 헤드가 형성된다.
이상으로 상술한 바와 같이, 본 실시예의 액적 토출 헤드(1)는, 반도체 소자(200)의 접속 단자(44)와, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 형성된 제 2 배선(234)과, 하면에 형성된 제 3 배선(235)과, 측면(20b)에 형성된 제 4 배선(235)이, 각 배선 및 접속 소자(44)의 표면에 석출시킨 도금(246)에 의해 도통 접속되고, 또한 석출시킨 도금(246)과, 유로 형성 기판(10)의 압전 소자(300)에 도통 접속된 제 1 배선(237)이, 도통 접속되어 있는 구성으로 했다.
이러한 구성에 의하면, 와이어 본딩에 의해 반도체 소자(200)와 제 1 배선(237)을 접속하는 경우와 같이, 와이어를 라우팅하는 공간을 마련할 필요가 없다. 그 때문에, 노즐 개구(15)의 협피치화에 따라 제 1 배선(237)이 협피치화하더라도, 그 제 1 배선(237)과의 전기적 접속을 확보하면서 반도체 소자(200)를 실장할 수 있다. 그 외에도, 종래의 와이어 본딩에 의한 실장과 비교해서, 단 TAT, 저 비용, 및 고 양품률의 실장이 가능하게 된다.
또한, 접속 단자(44)와 배선(234)과의 사이나 배선 상호 간에 위치 어긋남이나 극간이 있더라도, 도금(246)을 석출, 성장 및 결합시킴으로써, 전기적 접속을 확보할 수 있다. 또한, 반도체 소자(200)의 실장 및 각 배선의 전기적 접속을 동 시에 실시하는 것이 가능하게 되어, 제조 공정이 간략화된다. 또한, 기초로 되는 각 배선을 얇게 형성하더라도, 도금(246)을 두껍게 부착함으로써 전기 저항을 저감할 수 있다.
유로 형성 기판(10)에 형성된 압전 소자(300)에는 고 밀도가 요구되고 있다. 그러나, 압전 소자(300)를 도금액에 침지시키면, 도금액에 포함되는 Na 등이 마이그레이션을 야기하는 등, 전기적 신뢰성이 저하하는 경우가 있다. 압전 소자(300)를 도금액으로부터 보호하기 위해서 수지 밀봉하면, 제조 공정이 복잡화한다.
이에 대하여 본 실시예에서는, 리저버 형성 기판(20)에만 도금(246)을 석출시키면 충분하며, 유로 형성 기판(10)에 형성된 압존 소자(300)를 도금액에 침지할 필요가 없다. 따라서, 고 밀도가 요구되는 압전 소자(300)에 도금 처리의 영향이 미치는 것을 회피하는 것이 가능하게 되어, 액적 토출 헤드(1)의 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 와이어 본딩을 행하는 종래 기술과 마찬가지로 유로 형성 기판(10)을 형성하면 충분하기 때문에, 유로 형성 기판(10)을 다시 설계할 필요가 없고, 또한 제조 프로세스를 변경할 필요도 없다. 따라서, 제조 비용을 저감할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 노즐 개구(15)를 협피치화한 액적 토출 헤드(1)를 제공하는 것이 가능하게 되어, 이러한 액적 토출 헤드(1)를 이용하여 장치를 제조하면, 장치의 고 선명화 및 미세화를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예의 실장 구조에 의하면, 단차 하부의 배선(237)과 단차 상부의 반도체 소자(200)를 확실하게 전기적 접속할 수 있기 때문에, 액적 토출 헤드 뿐만 아니라 다른 장치에 있어서도 단차부를 거쳐서의 실장이 가능하게 되어, 전자 기기나 수송 기기, 인쇄 기기 등에 대하여 널리 응용할 수 있다.
(제 5 실시예)
다음에, 본 발명에 따른 액적 토출 헤드의 제 5 실시예에 관하여, 도 21a∼도 21c 및 도 22a∼ 도 22d를 이용하여 설명한다.
도 21a는 제 5 실시예에 따른 액적 토출 헤드의 설명도이며, 도 17의 C부에 상당하는 부분의 확대도이다. 도 21a에 나타내는 제 5 실시예의 액적 토출 헤드에서는, 리저버 형성 기판(20)의 측면이 복수의 경사면으로 구성되어 있는 점에서, 1개의 경사면으로 구성되어 있는 제 4 실시예와 상위하고 있다. 또한 제 4 실시예와 마찬가지의 구성으로 되는 부분에 대해서는, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 21a에 나타내는 제 5 실시예의 액적 토출 헤드에서는, 리저버 형성 기판(20)에 형성된 그루브부(20a)의 측면(20b)가 복수의 경사면으로 구성되어 있다. 즉, 상측을 향한 제 1 경사면(110)은 리저버 형성 기판(20)의 상측에 배치되고, 하측을 향한 제 2 경사면(120)은 리저버 형성 기판(20)의 하측에 배치되어 있다. 또 리저버 형성 기판(20)을 면 방위(1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성하고, 실리콘 기판을 KOH 등의 알칼리 용액으로 습식 에칭함으로써, 제 1 경사면(110) 및 제 2 경사면(120)을 모두 약 54°의 경사면으로 할 수 있다. 제 1 경사면(110)의 표면에는 제 4 배선(235A)이 형성되고, 제 2 경사면(120)의 표면에는 제 4 배선(235B)이 형성되어 있다.
도 21b는, 제 5 실시예의 액적 토출 헤드의 제 1 변형예이다. 제 1 변형예에서는, 상측을 향한 제 1 경사면(110)이 각도가 상이한 복수의 경사면(완사면(111) 및 급사면(112))으로 구성되고, 각 경사면(111, 112)은 리저버 형성 기판(20)의 상측에 배치되어 있다. 또한 하측을 향한 제 2 경사면(120)도 각도가 상이한 복수의 경사면(완사면(121) 및 급사면(122))으로 구성되고, 각 경사면(121, 122)은 리저버 형성 기판(20)의 하측에 배치되어 있다. 인접하는 경사면의 내각이 90°이상으로 되도록 각 경사면이 배치되어, 리저버 형성 기판(20)의 상면과 하면이 둔각으로 연결되어 있다. 제 1 경사면(110)의 표면에는 제 4 배선(235A)이 형성되고, 제 2 경사면(120)의 표면에는 제 4 배선(235B)이 형성되어 있다.
도 21c는, 제 5 실시예의 액적 토출 헤드의 제 2 변형예이다. 제 2 변형예에서는, 리저버 형성 기판(20)의 상면과 하면이 반원 형상의 단면을 갖는 곡면(130)으로 연결되어 있다. 이 경우에도, 상측을 향한 제 1 경사면(110)은 리저버 형성 기판(20)의 상측에 배치되고, 하측을 향한 제 2 경사면(120)은 리저버 형성 기판(20)의 하측에 배치되어 있다. 곡면(130)의 표면에는 제 3 배선(135)이 형성되어 있다.
도 22a∼도 22d는, 제 5 실시예의 제 1 변형예에 따른 액적 토출 헤드의 제조 공정도이다. 도 21d에 나타내는 제 1 변형예의 액적 토출 헤드를 제조하기 위해서는, 우선 도 22a에 도시하는 바와 같이, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 마스크(118)를 형성하고, 하면에 마스크(128)를 형성한다. 그리고 제 4 실시예와 마찬가지로, 리저버 형성 기판(20)에 대하여 습식 에칭을 행한다. 습식 에칭은 시간 관리 하에서 실행하여, 리저버 형성 기판(20)의 상면에 연중하여 완사면(111)이 형성되고, 하면에 연중하여 완사면(121)이 형성된 시점에서 종료한다. 이와 같이 도 21a에 나타내는 약 54°의 경사면을 구비한 리저버 형성 기판(20)을 형성하는 것이 가능하다.
다음에 도 22b에 도시하는 바와 같이, 리저버 형성 기판(20)의 상면으로부터 완사면(111)에 걸쳐서 새로운 마스크(119)를 형성하고, 하면으로부터 완사면(121)에 걸쳐서 새로운 마스크(129)를 형성한다. 상술한 습식 에칭을 재개한다. 이 습식 에칭도 시간 관리 하에서 실행하여, 상측의 완사면(111)에 연중하여 급사면(112)이 형성되고, 하측의 완사면(121)에 연중하여 급사면(122)이 형성된 시점에서 종료한다. 이상에 의해, 도 21b에 나타내는 제 1 변형예의 리저버 형성 기판(20)이 형성된다.
다음에 도 22c에 도시하는 바와 같이, 리저버 형성 기판(20)의 상면으로부터 제 1 경사면(110)에 걸쳐서, 제 2 배선(234) 및 제 4 배선(235A)을 형성한다. 구체적으로는, 촉매가 부여된 감광성 수지 재료를 도포하여, 우선 리저버 형성 기판(20)의 상면 및 측면을 노광한다. 여기서, 리저버 형성 기판의 측면을 정확하게 노광하기 위해서는, 노광 장치의 초점 심도의 조정이 필요하게 된다. 그러나 제 5 실시예에서는, 리저버 형성 기판(20)의 측면이 상측을 향한 제 1 경사면(110) 및 하측을 향한 제 2 경사면(120)으로 구성되어 있기 때문에, 리저버 형성 기판(20)의 상면과 함께, 우선은 제 1 경사면(110)만을 노광하면 충분하다. 그 후, 현상을 행하는 것에 의해, 제 2 배선(234) 및 제 4 배선(235A)이 형성된다.
다음에 도 22d에 도시하는 바와 같이, 리저버 형성 기판(20)의 하면으로부터 제 2 경사면(120)에 걸쳐서, 제 3 배선(236) 및 제 4 배선(235B)을 형성한다. 구체적으로는, 촉매가 부여된 감광성 수지 재료를 도포하여, 리저버 형성 기판(20)의 하면 및 측면을 노광한다. 여기서는, 리저버 형성 기판(20)의 하면과 함께, 제 2경사면(120)만을 노광하면 충분하다. 그 후, 현상을 행하는 것에 의해, 제 3 배선(236) 및 제 4 배선(235B)이 형성된다.
그 후에는, 제 4 실시예와 마찬가지의 공정을 거치는 것에 의해, 도 21d에 나타내는 제 1 변형예의 액적 토출 헤드가 형성된다.
이상으로 상술한 바와 같이, 제 5 실시예의 액적 토출 헤드(1)에서는, 리저버 형성 기판(20)의 측면(20b)이 복수의 경사면으로 구성되고, 상측을 향한 제 1 경사면(110)은 리저버 형성 기판(20)의 상측에 배치되고, 하측을 향한 제 2 경사면(120)은 리저버 형성 기판(20)의 하측에 배치되어 있는 구성으로 하였다. 이러한 구성에 의하면, 리저버 형성 기판(20)의 측면의 노광을 상측과 하측으로 나누어 실행할 수 있기 때문에, 측면 전체를 한번에 노광하는 제 4 실시예에 비교해서, 노광 장치의 초점 심도의 조정이 용이하게 된다. 이에 따라, 노광 장치의 설비 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한 제조 프로세스가 간략화되기 때문에, 제조 비용을 저감할 수 있다. 따라서, 제 3 배선을 간단하고 또한 저 비용으로 형성할 수 있다.
또한 제 5 실시예의 액적 토출 헤드에서는, 리저버 형성 기판(20)의 측면(20b)이, 리저버 형성 기판(20)의 상면과 하면을 둔각 또는 곡면으로 연결하도록 형성되어 있는 구성으로 하였다. 이러한 구성에 의하면, 리저버 형성 기판(20)의 상면으로부터 하면에 걸쳐서, 각 기초 배선을 연중하여 형성할 수 있다. 또한 각 기초 배선 사이에 극간이 발생한 경우에도, 인접하는 기초 배선으로부터 성장시킨 도금(246)을 용이하게 결합시킬 수 있다. 따라서, 전기적 신뢰성이 우수한 액적 토출 헤드를 제공할 수 있다.
(액적 토출 장치)
다음에, 상술한 액적 토출 헤드(1)를 구비한 액적 토출 장치의 일례에 대해 도 23을 참조하면서 설명한다. 본 예에서는, 그 일례로서, 전술한 액적 토출 헤드를 구비한 잉크젯식 기록 장치에 대해 설명한다.
액적 토출 헤드는, 잉크 캐리지 등과 연통하는 잉크 유로를 구비하는 기록 헤드 유닛의 일부를 구성하고, 잉크젯식 기록 장치에 탑재되어 있다. 도 23에 도시하는 바와 같이, 액적 토출 헤드를 갖는 기록 헤드 유닛(1A 및 1B)에는, 잉크 공급 수단을 구성하는 카트리지(2A 및 2B)가 착탈 가능하게 마련되어 있고, 기록 헤드 유닛(1A 및 1B)를 탑재한 캐리지(3)가, 장치 본체(4)에 부착된 캐리지축(5)에 축 방향 이동 자유롭게 부착되어 있다.
기록 헤드 유닛(1A 및 1B)는, 예컨대, 각각 블랙 잉크 조성물 및 컬러 잉크 조성물을 토출하는 것으로 하고 있다. 구동 모터(6)의 구동력이 도시하지 않는 복수의 기어 및 타이밍 벨트(7)를 거쳐서 캐리지(3)에 전달됨으로써, 기록 헤드 유닛(1A 및 1B)을 탑재한 캐리지(3)가 캐리지축(5)에 따라 이동한다. 한편, 장치 본체 (4)에는 캐리지축(5)에 따라 플래튼(8)이 마련되어 있고, 도시하지 않는 급지 롤러 등에 의해 급지된 종이 등의 기록 매체인 기록 시트(S)가 플래튼(8) 상으로 반송된다. 상기 구성을 구비한 잉크젯식 기록 장치는, 전술의 액적 토출 헤드를 구비하고 있기 때문에, 소형으로 신뢰성이 높고, 또한 저 비용의 잉크젯식 기록 장치로 되어 있다.
도 23에서는, 본 발명의 액적 토출 장치의 일례로서 프린터 단체로서의 잉크젯식 기록 장치를 도시하였지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 관련 액적 토출 헤드를 내장하는 것에 의해 실현되는 프린터 유닛에 적용하는 것도 가능하다. 이러한 프린터 유닛은, 예컨대, 텔레비전 등의 표시 장치나 화이트 보드 등의 입력 장치에 장착되어, 해당 표시 장치 또는 입력 장치에 의해서 표시 혹은 입력된 화상을 인쇄하기 위해서 사용된다.
또한 상기 액적 토출 헤드는, 액상법에 의해 각종 장치를 형성하기 위한 액적 토출 장치에도 적용할 수 있다. 이 형태에 있어서는, 액적 토출 헤드로부터 토출되는 기능액으로서, 액정 표시 장치를 형성하기 위한 액정 표시 장치 형성용 재료, 유기 EL 표시 장치를 형성하기 위한 유기 EL 형성용 재료, 전자 회로의 배선 패턴을 형성하기 위한 배선 패턴 형성용 재료 등을 포함하는 것이 이용된다. 이들의 기능액을 액적 토출 장치에 의해 기체 상에 선택 배치하는 제조 프로세스에 의하면, 포토리소그래피 공정을 거치지 않고 기능 재료의 패턴 배치가 가능하므로, 액정 표시 장치나 유기 EL 장치, 회로 기판 등을 저렴하게 제조할 수 있다.
이상, 본 발명이 바람직한 실시예를 설명했지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지는 않는다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되지는 않고, 첨부의 청구항의 범위에 의해서만 한정된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 배선이 협피치화하더라도, 와이어 본딩을 위해 와이어를 라우팅할 공간을 마련하지 않고, 반도체 소자를 실장할 수 있게 된다.

Claims (34)

  1. 실장 구조로서,
    제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 제 1 부재와,
    상기 제 1 부재의 상기 제 1 면에 배치된 제 2 부재로서, 상기 제 1 부재의 제 1 면과 같은 방향을 향하고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선을 연결하는 제 3 배선이 형성된 측면을 갖는 상기 제 2 부재와,
    상기 제 1 부재의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 부재의 상기 제 2 면에 배치된 반도체 소자와,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금
    을 구비하는 실장 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부재의 상기 측면은 경사면인 실장 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선 및 상기 제 3 배선 중 적어도 하나는 촉매가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 실장 구조.
  4. 반도체 소자를 갖는 장치의 제조 방법으로서,
    제 1 부재의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 부재의 상기 제 1 면에 제 2 부재를 배치하고, 상기 제 1 부재의 상기 제 1 면과 같은 방향을 향한 상기 제 2 부재의 제 2 면에 제 2 배선을 형성하며, 상기 제 2 부재의 측면에 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선을 연결하는 제 3 배선을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 부재의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 부재의 상기 제 2 면에 상기 반도체 소자를 배치하는 공정과,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정
    을 구비하는 반도체 소자를 갖는 장치의 제조 방법.
  5. 구동 소자의 변형에 의해 액적을 토출하는 액적 토출 헤드로서,
    상기 액적을 토출하는 노즐 개구를 갖는 압력 발생실과, 상기 구동 소자에 도통 접속된 제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 제 1 기판과,
    상기 제 1 기판의 상기 제 1 면에 배치되고 또한 상기 구동 소자를 덮는 제 2 기판으로서, 상기 제 1 기판의 상기 제 1 면과 같은 방향을 향하고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선을 연결하는 제 3 배선이 형성된 측면을 갖는 상기 제 2 기판과,
    상기 제 2 기판의 상기 제 2 면에 배치되어, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자와,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금
    을 구비하는 액적 토출 헤드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 면 방위 (1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성되고,
    상기 제 2 기판의 상기 측면은 상기 실리콘 기판을 에칭하여 형성된 경사면인
    액적 토출 헤드.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선 및 상기 제 3 배선 중 적어도 하나는 촉매 가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 액적 토출 헤드.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 배선의 일부는 상기 반도체 소자의 상기 접속 단자와 대향하여 배치되고,
    상기 반도체 소자의 상기 접속 단자는 도전성을 갖고, 또한 상기 제 2 배선을 향하여 돌출하는 돌기를 갖는
    액적 토출 헤드.
  9. 구동 소자의 변형에 의해 액적을 토출하는 액적 토출 헤드의 제조 방법으로서,
    상기 액적을 토출하는 노즐 개구를 포함하는 압력 발생실을 갖는 제 1 기판의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 기판의 상기 제 1 면에 상기 구동 소자를 덮는 보호 기판을 배치하고, 상기 제 1 기판의 상기 제 1 면과 동일한 방향을 향한 상기 제 2 기판의 제 2 면에 제 2 배선을 형성하며, 상기 제 2 기판의 측면에 상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선을 연결하는 제 3 배선을 형성하는 공정과,
    상기 제 2 기판의 상기 제 2 면에, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자 를 배치하는 공정과,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정
    을 구비하는 액적 토출 헤드의 제조 방법.
  10. 실장 구조로서,
    상단면과, 하단면과, 상기 상단면과 상기 하단면을 연결하는 측면을 갖는 계단 형상체와,
    상기 계단 형상체의 상기 하단면에 형성된 제 1 배선과,
    상기 계단 형상체의 상기 상단면에 형성된 제 2 배선과,
    상기 계단 형상체의 상기 측면에 배치된 반도체 소자와,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금
    을 구비한 실장 구조.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 계단 형상체의 상기 측면은 경사면인 실장 구조.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 배선 및 상기 제 2 배선 중 적어도 하나는 촉매가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 실장 구조.
  13. 반도체 소자를 갖는 장치의 제조 방법으로서,
    계단 형상체의 하단면에 제 1 배선을 형성하는 공정과,
    상기 계단 형상체의 상단면에 제 2 배선을 형성하는 공정과,
    상기 계단 형상체의 상기 상단면과 상기 하단면을 연결하는 측면에 반도체 소자를 배치하는 공정과,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정
    을 구비하는 반도체 소자를 갖는 장치의 제조 방법.
  14. 구동 소자의 변형에 의해 액적을 토출하는 액적 토출 헤드로서,
    상기 액적을 토출하는 노즐 개구를 갖는 압력 발생실과, 상기 구동 소자에 도통 접속된 제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 제 1 기판과,
    상기 제 1 기판의 상기 제 1 면에 배치되고 또한 상기 구동 소자를 덮는 제 2 기판으로서, 상기 제 1 기판의 상기 제 1 면과 같은 방향을 향하고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 제 2 면에 형성된 홈부를 갖는 상기 제 2 기판과,
    상기 제 2 기판의 상기 홈부의 측면에 배치되어, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자와,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금
    을 구비하는 액적 토출 헤드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 면 방위 (1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성되고,
    상기 제 2 기판의 상기 측면은 상기 실리콘 기판을 에칭하여 형성된 경사면인
    액적 토출 헤드.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선 중 적어도 하나는 촉매가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 액적 토출 헤드.
  17. 구동 소자의 변형에 의해 액적을 토출하는 액적 토출 헤드의 제조 방법으로서,
    상기 액적을 토출하는 노즐 개구를 포함하는 압력 발생실을 갖는 제 1 기판의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과,
    제 2 기판에 홈부를 형성하는 공정과,
    상기 제 1 기판의 상기 제 1 면에 상기 구동 소자를 덮는 상기 제 2 기판을 배치하고, 상기 제 1 기판의 상기 제 1 면과 같은 방향을 향한 상기 제 2 기판의 제 2 면에 제 2 배선을 형성하는 공정과,
    상기 제 2 기판의 상기 홈부의 측면에, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자를 배치하는 공정과,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정
    을 구비하는 액적 토출 헤드의 제조 방법.
  18. 실장 구조로서,
    제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 제 1 부재와,
    상기 제 1 부재의 상기 제 1 면에 배치된 제 2 부재로서, 상기 제 1 부재의 상기 제 1 면과 동일한 방향을 향하고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 제 1 부재에 인접하여 배치되고 또한 제 3 배선이 형성된 제 3 면과, 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선을 연결하는 제 4 배선이 형성된 측면을 갖는 상기 제 2 부재와,
    상기 제 2 부재의 상기 제 2 면에 배치된 반도체 소자와,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선과 상기 제 4 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금
    을 구비하는 실장 구조.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 부재의 상기 측면은 경사면인 실장 구조.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선, 상기 제 3 배선, 및 상기 제 4 배선 중 적어도 하나는 촉매가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 실장 구조.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 부재의 상기 측면은 상기 제 2 면에 대한 각도가 서로 다른 복수 의 경사면을 갖는 실장 구조.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 부재의 상기 측면은 서로의 협각(夾角)이 둔각인 복수의 경사면 또는 곡면을 갖는 실장 구조.
  23. 반도체 소자를 갖는 장치의 제조 방법으로서,
    제 1 부재의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과,
    제 2 부재의 제 2 면에 제 2 배선을 형성하고, 상기 제 2 면의 반대쪽인 상기 제 2 부재의 제 3 면에 제 3 배선을 형성하며, 상기 제 2 부재의 측면에 제 4 배선을 형성하는 공정과,
    상기 제 2 부재의 상기 제 2 면에 상기 반도체 소자를 배치하는 공정과,
    상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선과 상기 제 4 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정과,
    상기 제 1 부재의 상기 제 1 면에 상기 제 2 부재를 배치하고, 상기 도금과 상기 제 1 배선을 도통 접속하는 공정
    을 구비하는 반도체 소자를 갖는 장치의 제조 방법.
  24. 구동 소자의 변형에 의해 액적을 토출하는 액적 토출 헤드로서,
    상기 액적을 토출하는 노즐 개구를 갖는 압력 발생실과, 상기 구동 소자에 도통 접속된 제 1 배선이 형성된 제 1 면을 갖는 제 1 기판과,
    상기 제 1 기판의 상기 제 1 면에 배치되고 또한 상기 구동 소자를 덮는 제 2 기판으로서, 상기 제 1 기판의 상기 제 1 면과 동일한 방향을 향하고 또한 제 2 배선이 형성된 제 2 면과, 상기 제 1 기판의 상기 제 1 면에 접촉되고 또한 제 3 배선이 형성된 제 3 면과, 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선을 연결하는 제 4 배선이 형성된 측면을 갖는 상기 제 2 기판과,
    상기 제 2 기판의 상기 제 2 면에 배치되어, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자와,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선과 상기 제 4 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금
    을 구비하는 액적 토출 헤드.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 면 방위 (1,0,0)의 실리콘 기판으로 구성되고,
    상기 제 2 기판의 상기 측면은 상기 실리콘 기판을 에칭하여 형성된 경사면인
    액적 토출 헤드.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선, 상기 제 3 배선 및 상기 제 4 배선 중 적어도 하나는 촉매가 부여된 감광성 수지로 구성되어 있는 액적 토출 헤드.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 상기 측면은 상기 제 2 면에 대한 각도가 서로 다른 복수의 경사면을 갖는 액적 토출 헤드.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 보호 기판의 상기 측면은 서로의 협각이 둔각인 복수의 경사면 또는 곡면을 갖는 액적 토출 헤드.
  29. 제 24 항에 있어서,
    상기 도금과 상기 제 1 배선은 이방 도전성 필름을 통해 도통 접속되어 있는 액적 토출 헤드.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 밀봉되어 있는 액적 토출 헤드.
  31. 구동 소자의 변형에 의해 액적을 토출하는 액적 토출 헤드의 제조 방법으로서,
    상기 액적을 토출하는 노즐 개구를 포함하는 압력 발생실을 갖는 제 1 기판의 제 1 면에 제 1 배선을 형성하는 공정과,
    제 2 기판의 제 2 면에 제 2 배선을 형성하고, 상기 제 2 면의 반대쪽인 상기 제 2 기판의 제 3 면에 제 3 배선을 형성하며, 상기 제 2 기판의 측면에 상기 제 4 배선을 형성하는 공정과,
    상기 제 2 기판의 상기 측면에, 상기 구동 소자를 구동하는 반도체 소자를 배치하는 공정과,
    상기 제 2 배선과 상기 제 3 배선과 상기 제 4 배선과 상기 반도체 소자의 접속 단자를 서로 도통시키는 도금을 석출시키는 공정과,
    상기 제 1 기판의 상기 제 1 면에 상기 제 2 기판을 배치하고, 상기 구동 소자를 덮고 또한 상기 도금과 상기 제 1 배선을 도통 접속하는 공정
    을 구비하는 액적 토출 헤드의 제조 방법.
  32. 청구항 5에 기재된 액적 토출 헤드를 구비하는 액적 토출 장치.
  33. 청구항 14에 기재된 액적 토출 헤드를 구비하는 액적 토출 장치.
  34. 청구항 24에 기재된 액적 토출 헤드를 구비하는 액적 토출 장치.
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