JP2016165847A - 液体噴射ヘッド、及び液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止板上に形成された配線の抵抗を下げつつ、配線領域を小さくできる液体噴射ヘッド、及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】圧電素子３２を複数備えた圧力室形成基板２９が第１の面４１に接続され、圧電素子３２を駆動する信号を出力する駆動ＩＣ３４が第１の面４１とは反対側の第２の面４２に設けられた封止板３３を備え、封止板３３の第２の面４２には、圧電素子３２に電力を供給する電源配線５３が形成され、電源配線５３の少なくとも一部は、封止板３３内に埋設され、表面が第２の面側４２に露出している。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動ＩＣと接続される配線が形成された配線基板を備えた液体噴射ヘッド、及び液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。

液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

上記の液体噴射ヘッドは、ノズルに連通する圧力室が形成された圧力室形成基板、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電素子（駆動素子の一種）、及び、当該圧電素子に対して間隔を開けて配置された封止板等が積層されて構成されている。上記の圧電素子は、駆動ＩＣ（ドライバーＩＣともいう。）から供給される駆動信号により駆動される。この駆動ＩＣは、従来、液体噴射ヘッドの外側に設けられていた。例えば、液体噴射ヘッドに接続されるフレキシブル基板に駆動ＩＣを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１１５９７２号公報

近年、液体噴射ヘッドの小型化に伴い、圧電素子を覆う封止板上に駆動ＩＣを接合する技術が開発されている。この様な構成では、封止板の一側（駆動ＩＣ側）の面に、駆動ＩＣに電力を供給する配線が形成される。ところで、ノズルの高密度化に伴ってノズルの数が増えると、駆動ＩＣへ供給する電力が増大する。このため、封止板上に形成された配線の電気抵抗（以下、単に抵抗という。）を下げることが検討されている。しかしながら、配線の抵抗を下げるべく、配線の幅を広くすると、配線領域が大きくなっていた。このため、封止板の大きさを変えずに配線の抵抗を下げることが困難になっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、封止板等の配線基板上に形成された配線の抵抗を下げつつ、配線領域を小さくできる液体噴射ヘッド、及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、駆動素子を複数備えた駆動素子形成基板が第１の面に接続され、前記駆動素子を駆動する信号を出力する駆動ＩＣが前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた配線基板を備え、
前記配線基板の前記第２の面には、前記駆動素子に電力を供給する配線が形成され、
前記配線の少なくとも一部は、前記配線基板内に埋設され、表面が前記第２の面側に露出していることを特徴とする。

この構成によれば、配線が配線基板内に埋設されたので、配線の幅を広げることなく、配線の断面積を大きくすることができる。これにより、配線の抵抗を下げることができる。また、配線の幅を可及的に狭めることができるため、配線レイアウトの自由度が増し、ひいては配線領域を小さくできる。さらに、配線の表面が第２の面側に露出されたので、配線とは別に端子を設けることなく、当該配線上に直接駆動ＩＣのバンプ電極を接続することができる。その結果、配線距離を短くでき、配線抵抗を下げることができる。

また、上記構成において、前記配線は、前記配線基板内に埋設された導電材料からなる埋設配線と、当該埋設配線の前記第２の面側を被覆する前記導電材料とは異なる導電材料からなる表層配線と、を備えることが望ましい。

この構成によれば、環境の変化により埋設配線の電気的な特性が変化することを抑制できる。また、マイグレーション等により埋設配線が断線することを抑制できる。これにより、信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供できる。

さらに、上記各構成において、前記駆動ＩＣは、前記駆動素子を個別に駆動する信号を生成する回路ブロックと、前記回路ブロックに接続されるバンプ電極とを、第１の方向に複数備え、
前記配線は、前記第１の方向に延設され、前記複数のバンプ電極と接続されることが望ましい。

この構成によれば、回路ブロックの並設方向である第１の方向に沿って形成された複数のバンプ電極により、配線と回路ブロックとが接続されるため、各回路ブロックに供給される電力の低下を抑制できる。これにより、並設された各回路ブロックに供給される電力を略均等に揃えることができる。

また、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、駆動素子を複数備えた駆動素子形成基板が第１の面に接続され、前記駆動素子を駆動する信号を出力する駆動ＩＣが前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられ、前記第２の面において前記駆動素子に電力を供給する配線と、前記第１の面と前記第２の面との間を中継する貫通配線と、が形成された配線基板を備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記配線基板の前記第２の面に板厚方向に凹んだ凹部と、前記配線基板を貫通させた貫通孔とを形成する配線基板加工工程と、
前記凹部内に導電材料を埋め込んだ前記配線と、前記貫通孔内に導電材料を埋め込んだ前記貫通配線とを形成する配線形成工程と、を含むことを特徴とする。

この方法によれば、配線基板内に埋設された配線を作製することができる。これにより、配線の幅を広げることなく、配線の断面積を大きくすることができる。また、配線と貫通配線とを同じ工程で形成できるため、配線基板の製造が容易になる。さらに、配線基板を安価に作製することが可能になる。

また、上記方法において、前記配線形成工程は、電界めっき法により前記凹部内及び前記貫通孔内に導電材料を形成することが望ましい。

この構成によれば、配線及び貫通配線を一層容易に形成できる。その結果、配線基板の製造が一層容易になる。また、配線基板を更に安価に作製することが可能になる。

さらに、上記各方法において、前記配線基板内に埋設された前記配線の前記第２の面側を前記導電材料とは異なる導電材料で被覆する表層配線形成工程を含むことが望ましい。

この構成によれば、環境の変化により配線の電気的な特性が変化することを抑制できる。また、マイグレーション等により配線が断線することを抑制できる。これにより、信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供できる。

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。 電子デバイスの要部を拡大した断面図である。 電源配線と回路ブロックとの接続を説明する斜視図である。 （ａ）は従来における電源配線と回路ブロックとの接続を説明する模式図であり、（ｂ）は本実施形態における電源配線と回路ブロックとの接続を説明する模式図である。 封止板の製造過程を説明する断面図である。 封止板の製造過程を説明する断面図である。

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、本発明に係る液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載した液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。

プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。

上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によって検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。

また、キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリッジ４の走査の基点となるホームポジションが設定されている。このホームポジションには、端部側から順に、記録ヘッド３のノズル面（ノズルプレート２１）に形成されたノズル２２を封止するキャップ１１、及び、ノズル面を払拭するためのワイピングユニット１２が配置されている。

次に記録ヘッド３について説明する。図２は、記録ヘッド３の構成を説明する断面図である。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、電子デバイス１４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。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。

ヘッドケース１６は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その内部には各圧力室３０にインクを供給するリザーバー１８が形成されている。このリザーバー１８は、複数並設された圧力室３０に共通なインクが貯留される空間であり、２列に並設された圧力室３０の列に対応して２つ形成されている。なお、ヘッドケース１６の上方には、インクカートリッジ７側からのインクをリザーバー１８に導入するインク導入路（図示せず）が形成されている。また、ヘッドケース１６の下面側には、当該下面からヘッドケース１６の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空間１７が形成されている。後述する流路ユニット１５がヘッドケース１６の下面に位置決めされた状態で接合されると、連通基板２４上に積層された電子デバイス１４（圧力室形成基板２９、封止板３３等）が収容空間１７内に収容されるように構成されている。

ヘッドケース１６の下面に接合される流路ユニット１５は、連通基板２４及びノズルプレート２１を有している。連通基板２４は、シリコン製の板材であり、本実施形態では、表面（上面及び下面）の結晶面方位を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この連通基板２４には、図２に示すように、リザーバー１８と連通し、各圧力室３０に共通なインクが貯留される共通液室２５と、この共通液室２５を介してリザーバー１８からのインクを各圧力室３０に個別に供給する個別連通路２６とが、エッチングにより形成されている。共通液室２５は、ノズル列方向（本発明における第１の方向に相当）に沿った長尺な空部であり、２列に並設された圧力室３０の列に対応して２列形成されている。この共通液室２５は、連通基板２４の板厚方向を貫通した第１液室２５ａと、連通基板２４の下面側から上面側に向けて当該連通基板２４の板厚方向の途中まで窪ませ、上面側に薄板部を残した状態で形成された第２液室２５ｂと、から構成される。個別連通路２６は、第２液室２５ｂの薄板部において、圧力室３０に対応して当該圧力室３０の並設方向に沿って複数形成されている。この個別連通路２６は、連通基板２４と圧力室形成基板２９とが接合された状態で、対応する圧力室３０の長手方向における一側の端部と連通する。

また、連通基板２４の各ノズル２２に対応する位置には、連通基板２４の板厚方向を貫通したノズル連通路２７が形成されている。すなわち、ノズル連通路２７は、ノズル列に対応して当該ノズル列方向に沿って複数形成されている。このノズル連通路２７によって、圧力室３０とノズル２２とが連通する。本実施形態のノズル連通路２７は、連通基板２４と圧力室形成基板２９とが接合された状態で、対応する圧力室３０の長手方向における他側（個別連通路２６とは反対側）の端部と連通する。

ノズルプレート２１は、連通基板２４の下面（圧力室形成基板２９とは反対側の面）に接合されたシリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）である。本実施形態では、このノズルプレート２１により、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。本実施形態では、２列に形成された圧力室３０の列に対応して、ノズル列が２列形成されている。この並設された複数のノズル２２（ノズル列）は、一端側のノズル２２から他端側のノズル２２までドット形成密度に対応したピッチ（例えば６００ｄｐｉ）で、主走査方向に直交する副走査方向に沿って等間隔に設けられている。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。このようにすれば、ノズルプレートを可及的に小さくできる。

本実施形態の電子デバイス１４は、各圧力室３０内のインクに圧力変動を生じさせるアクチュエーターとして機能する薄板状のデバイスである。この電子デバイス１４は、図２に示すように、圧力室形成基板２９、振動板３１、圧電素子３２（本発明における駆動素子に相当）、封止板３３及び駆動ＩＣ３４が積層されてユニット化されている。なお、電子デバイス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、シリコン製の硬質な板材であり、本実施形態では、表面（上面及び下面）の結晶面方位を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室形成基板２９には、エッチングにより一部が板厚方向に完全に除去されて、圧力室３０となるべき空間が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（連通基板２４側とは反対側の面）に積層されている。この振動板３１によって、圧力室３０となるべき空間の上部開口が封止されている。換言すると、振動板３１によって、圧力室３０が区画されている。この振動板３１における圧力室３０（詳しくは、圧力室３０の上部開口）に対応する部分は、圧電素子３２の撓み変形に伴ってノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に変位する変位部として機能する。すなわち、振動板３１における圧力室３０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は、例えば、圧力室形成基板２９の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜と、から成る。そして、この絶縁膜上（振動板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。各圧電素子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。なお、圧力室形成基板２９及びこれに積層された振動板３１が本発明における駆動素子形成基板に相当する。

本実施形態の圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は、例えば、振動板３１上に、下電極層（個別電極）、圧電体層及び上電極層（共通電極）が順次積層されてなる。このように構成された圧電素子３２は、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、ノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形する。図２に示すように、圧電素子３２を構成する下電極層は、圧電素子３２より外側の非駆動領域３６まで延設されて個別配線３７を構成する。一方、圧電素子３２を構成する上電極層は、圧電素子３２の列間における非駆動領域３６まで延設されて共通配線３８を構成する。すなわち、圧電素子３２の長手方向において、当該圧電素子３２よりも外側に個別配線３７が形成され、内側に共通配線３８が形成されている。そして、この個別配線３７及び共通配線３８に、それぞれ対応する樹脂コアバンプ４０（後述）が接合されている。なお、本実施形態では、一側の圧電素子３２の列から延設された共通配線３８と、他側の圧電素子３２の列から延設された共通配線３８とは、圧電素子３２の列間における非駆動領域３６で接続されている。すなわち、圧電素子３２の列間における非駆動領域３６には、両側の圧電素子３２に共通な共通配線３８が形成されている。

封止板３３（本発明における配線基板に相当）は、図２に示すように、振動板３１（或いは、圧電素子３２）に対して間隔を開けて配置された平板状のシリコン基板である。本実施形態では、表面（上面及び下面）の結晶面方位を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この封止板３３の振動板３１側の面である第１の面４１（下面）とは反対側の第２の面４２（上面）には、圧電素子３２を駆動する信号を出力する駆動ＩＣ３４が配置されている。すなわち、封止板３３の第１の面４１には、圧電素子３２が積層された振動板３１が接続され、第２の面４２には、駆動ＩＣ３４が設けられている。

本実施形態における封止板３３の第１の面４１には、駆動ＩＣ３４等からの駆動信号を圧電素子３２側に出力する複数の樹脂コアバンプ４０が形成されている。この樹脂コアバンプ４０は、図２に示すように、一方の圧電素子３２の外側まで延設された一方の個別配線３７に対応する位置、他方の圧電素子３２の外側まで延設された他方の個別配線３７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複数の圧電素子３２に共通の共通配線３８に対応する位置に、それぞれノズル列方向に沿って複数形成されている。そして、各樹脂コアバンプ４０は、それぞれ対応する個別配線３７及び共通配線３８に接続されている。

本実施形態における樹脂コアバンプ４０は、弾性を有しており、封止板３３の表面から振動板３１側に向けて突設されている。具体的には、図２に示すように、樹脂コアバンプ４０は、弾性を有する内部樹脂４０ａと、内部樹脂４０ａの少なくとも一部の表面を覆う下面側配線４７からなる導電膜４０ｂと、を備えている。この内部樹脂４０ａは、封止板３３の表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、個別配線３７に導通する導電膜４０ｂは、ノズル列方向に沿って並設された圧電素子３２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。すなわち、個別配線３７に導通する樹脂コアバンプ４０は、ノズル列方向に沿って複数形成されている。各導電膜４０ｂは、内部樹脂４０ａ上から内側（圧電素子３２側）に延びて、下面側配線４７となる。そして、下面側配線４７の樹脂コアバンプ４０とは反対側の端部は、後述する貫通配線４５に接続されている。

本実施形態の共通配線３８に対応する樹脂コアバンプ４０は、図２に示すように、封止板３３の第１の面４１に埋め込まれた下面側埋設配線５１上に複数形成されている。具体的には、ノズル列方向に沿って延設された下面側埋設配線５１上に当該下面側埋設配線５１の幅（ノズル列方向に直交する方向の寸法）よりも狭い幅で内部樹脂４０ａが同方向に沿って形成されている。そして、導電膜４０ｂは、この内部樹脂４０ａ上から当該内部樹脂４０ａの幅方向の両側にはみ出て下面側埋設配線５１と導通するように形成されている。この導電膜４０ｂは、ノズル列方向に沿って複数形成されている。すなわち、共通配線３８に導通する樹脂コアバンプ４０は、ノズル列方向に沿って複数形成されている。なお、内部樹脂４０ａとしては、例えば、ポリイミド樹脂等の樹脂が用いられる。また、下面側埋設配線５１は、銅（Ｃｕ）等の金属からなる。

このような封止板３３と圧力室形成基板２９（詳しくは、振動板３１及び圧電素子３２が積層された圧力室形成基板２９）とは、図２に示すように、樹脂コアバンプ４０を介在させた状態で、熱硬化性及び感光性の両方の特性を有する感光性接着剤４３により接合されている。本実施形態では、ノズル列方向に対して直交する方向における各樹脂コアバンプ４０の両側に、感光性接着剤４３が形成されている。また、各感光性接着剤４３は、樹脂コアバンプ４０に対して離間した状態でノズル列方向に沿って帯状に形成されている。なお、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、封止板３３の第２の面４２における中央部には、図２に示すように、駆動ＩＣ３４に電力（電源電圧）等（例えば、ＶＤＤ１（低電圧回路の電源）、ＶＤＤ２（高電圧回路の電源）、ＶＳＳ１（低電圧回路の電源）、ＶＳＳ２（高電圧回路の電源））を供給する電源配線５３（配線の一種）が複数（本実施形態では４つ）形成されている。各電源配線５３は、ノズル列方向、すなわち駆動ＩＣ３４の長手方向に沿って延設され、当該長手方向における端部においてフレキシブルケーブル等の配線基板（図示せず）を介して外部電源等（図示せず）と接続されている。そして、この電源配線５３上に、対応する駆動ＩＣ３４の電源バンプ電極５６（本発明におけるバンプ電極に相当）が電気的に接続される。なお、電源配線５３及び電源バンプ電極５６との接続位置に関し、詳しくは後述する。

さらに、封止板３３の第２の面４２における両端側の領域（電源配線５３が形成された領域から外側に外れた領域）には、図２に示すように、駆動ＩＣ３４の個別バンプ電極５７が接続されて、当該駆動ＩＣ３４からの信号が入力される個別接続端子５４が形成されている。この個別接続端子５４は、圧電素子３２に対応して、ノズル列方向に沿って複数形成されている。各個別接続端子５４からは、内側（圧電素子３２側）に向けて上面側配線４６が延設されている。この上面側配線４６の個別接続端子５４側とは反対側の端部は、後述する貫通配線４５を介して、対応する下面側配線４７と接続されている。

貫通配線４５は、封止板３３の第１の面４１と第２の面４２との間を中継する配線であり、封止板３３を板厚方向に貫通した貫通孔４５ａと、当該貫通孔４５ａの内部に形成された金属等の導体からなる導体部４５ｂとからなる。本実施形態の導体部４５ｂは、銅（Ｃｕ）等の金属からなり、貫通孔４５ａ内に充填されている。この導体部４５ｂのうち貫通孔４５ａの第１の面４１側の開口部に露出した部分は、対応する下面側配線４７により被覆される。一方、導体部４５ｂのうち貫通孔４５ａの第２の面４２側の開口部に露出した部分は、対応する上面側配線４６により被覆される。このため、貫通配線４５により、個別接続端子５４から延設された上面側配線４６と、これに対応する樹脂コアバンプ４０から延設された下面側配線４７とが電気的に接続される。すなわち、上面側配線４６、貫通配線４５及び下面側配線４７からなる一連の配線により、個別接続端子５４と樹脂コアバンプ４０とが接続される。なお、貫通配線４５の導体部４５ｂは、貫通孔４５ａ内に充填される必要は無く、少なくとも貫通孔４５ａ内の一部に形成されていればよい。

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５９を介して封止板３３の第２の面４２上に積層されている。図２に示すように、この駆動ＩＣ３４の封止板３３側の面には、電源配線５３に接続される電源バンプ電極５６及び個別接続端子５４に接続される個別バンプ電極５７が、ノズル列方向に沿って複数並設されている。この電源バンプ電極５６により、電源配線５３からの電圧（電力）が駆動ＩＣ３４内に形成された回路ブロック６１（図４参照）に供給される。回路ブロック６１は、各圧電素子３２を個別に駆動するための信号（駆動信号）を生成する回路であり、ノズル列方向に沿って複数形成されている。各回路ブロック６１の出力側には、個別バンプ電極５７が接続され、各回路ブロック６１からの信号が各個別バンプ電極５７、各個別接続端子５４及び封止板３３に形成された配線等を介して対応する圧電素子３２へ出力される。本実施形態の個別バンプ電極５７及び回路ブロック６１は、２列に並設された圧電素子３２の列に対応して、電源バンプ電極５６の両側に２列形成されている。なお、個別バンプ電極５７の列内において、隣り合う個別バンプ電極５７の中心間距離（すなわち、ピッチ）は、可及的に小さく形成され、本実施形態では、樹脂コアバンプ４０のピッチよりも小さく形成されている。

そして、上記のように形成された記録ヘッド３は、インクカートリッジ７からのインクをインク導入路、リザーバー１８、共通液室２５及び個別連通路２６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、封止板３３に形成された各配線を介して圧電素子３２に供給することで、圧電素子３２を駆動させて圧力室３０に圧力変動を生じさせる。この圧力変動を利用することで、記録ヘッド３はノズル連通路２７を介してノズル２２からインク滴を噴射する。

次に、電源配線５３の構成及び電源配線５３と電源バンプ電極５６との接続に関して、詳しく説明する。図３は、電源配線５３と駆動ＩＣ３４との接合部を説明する図であり、電子デバイス１４の要部を拡大した断面図である。図４は、電源配線５３と回路ブロック６１との接続を説明する模式図であり、駆動ＩＣ３４を封止板３３側から見た斜視図である。なお、図４では、封止板３３及び駆動ＩＣ３４を省略して、配線及び回路のみを表わしている。また、以下では、複数の電源配線５３のうち一の電源配線５３に着目して説明する。

初めに、電源配線５３の構成について説明する。電源配線５３は、少なくとも一部が封止板３３内に埋設されると共に、その表面が第２の面４２側に露出されている。具体的には、電源配線５３は、図３に示すように、第２の面４２において封止板３３内に埋設された導電材料からなる上面側埋設配線５０（本発明における埋設配線に相当）と、当該上面側埋設配線５０の第２の面４２側を被覆する導電材料からなる上面側配線４６（本発明における表層配線に相当）とを備えている。本実施形態における上面側埋設配線５０及び上面側配線４６は、ノズル列方向に沿って駆動ＩＣ３４の長手方向の外側まで延設され、駆動ＩＣ３４より外側でフレキシブルケーブル等と接続されている。なお、上面側埋設配線５０としては、銅（Ｃｕ）等の金属が用いられる。また、上面側配線４６としては、上面側埋設配線５０とは異なる導電材料が用いられる。この導電材料としては、環境（温度、湿度等）の変化に対する耐性が上面側埋設配線５０に用いられる金属よりも優れたものが望ましく、例えば、金（Ａｕ）等の金属が用いられる。

このように、電源配線５３を封止板３３内に埋設することで、電源配線５３の幅を広げることなく、電源配線５３の断面積を大きくすることができる。これにより、電源配線５３の抵抗を下げることができる。また、電源配線５３の幅を可及的に狭めることができるため、電源配線５３のレイアウトの自由度が増し、ひいては配線領域を小さくできる。さらに、電源配線５３の封止板３３の表面からの高さを抑えることができるため、封止板３３の表面の凹凸を抑えることができる。これにより、駆動ＩＣ３４の封止板３３への実装が容易になる。また、電源配線５３の表面が第２の面４２側に露出されたので、電源配線５３とは別に端子を設けることなく、当該電源配線５３上に直接駆動ＩＣ３４の電源バンプ電極５６を接続することができる。その結果、図示しない電源等から駆動ＩＣ３４までの配線距離を短くでき、配線抵抗を下げることができる。加えて、電源配線５３の上面側埋設配線５０は、上面側配線４６により被覆されたので、環境の変化により上面側埋設配線５０の電気的な特性が変化することを抑制できる。また、マイグレーション等により上面側埋設配線５０が断線することを抑制できる。これにより、信頼性の高い記録ヘッド３を提供できる。

次に、電源配線５３と電源バンプ電極５６との接続について説明する。本実施形態では、図３及び図４に示すように、ノズル列方向に沿って形成された複数の電源バンプ電極５６が、電源配線５３（上面側配線４６）上に直接接続されている。換言すると、駆動ＩＣ３４の下面側（封止板３３側）の表面に形成された電源バンプ電極５６は、電源配線５３（上面側配線４６）のノズル列方向に沿った複数の箇所に接続されている。ここで、各電源バンプ電極５６は、駆動ＩＣ３４内において、ノズル列方向に沿って並設された複数の回路ブロック６１のうち少なくとも１つ以上の回路ブロック６１に接続されている。本実施形態では、図４に示すように、１つの電源バンプ電極５６に対して４つの回路ブロック６１が駆動ＩＣ３４内の接続配線６２（例えば、アルミ配線）を介して接続されている。これにより、電源配線５３から供給された電力は、各電源バンプ電極５６を介してそれぞれの回路ブロック６１に分配される。その結果、従来の構成と比較して、各回路ブロック６１間の電力差を抑えることができ、ひいては各ノズル２２から噴射されるインクの噴射特性の差を抑えることができる。この点に関し、以下で詳しく説明する。

図５は、電源配線５３と回路ブロック６１との接続に関し、本実施形態と従来の形態とを比較した図である。図５（ａ）は本実施形態における電源配線５３と回路ブロック６１との接続を表した模式図である。図５（ｂ）は、従来における電源配線５３と回路ブロック６１との接続を表した模式図である。

図５（ｂ）に示すように、従来の封止板９０に形成された電源配線９３は、駆動ＩＣ９１の回路ブロック９５の並設方向（ノズル列方向）に沿って延在されず、電源配線９３と電源バンプ電極９２とは回路ブロック９５の列から外れた位置で接続されていた。そして、電源配線９３からの電力は、回路ブロック９５の並設方向に沿って延在された駆動ＩＣ９１内の接続配線９４（例えば、アルミ配線）を介して、各回路ブロック９５に供給されていた。このため、駆動ＩＣ９１内の接続配線９４が長くなり、当該接続配線９４の抵抗により、電源バンプ電極９２から遠い回路ブロック９５ほど、供給される電力が低下していた。その結果、回路ブロック９５から出力される電圧波形（駆動波形）がなまり、圧電素子の駆動特性が変化していた。そして、この駆動特性の変化により、インクの噴射特性が変化し、各ノズルから噴射されるインクの噴射特性に差が出る虞があった。

これに対して、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、電源配線５３が回路ブロック６１の並設方向に沿って延在されており、当該方向に複数並設された電源バンプ電極５６を介してそれぞれの回路ブロック６１に電力が分配されるため、各回路ブロック６１に供給される電力の低下を抑制できる。すなわち、電源配線５３が封止板３３内に埋設されているため、当該電源配線５３の抵抗を下げることができ、回路ブロック６１の並設方向に沿って電力が低下することを抑制できる。そして、電源バンプ電極５６を回路ブロック６１の並設方向に沿って複数設け、電源配線５３に対して複数の接点を設けることで、各回路ブロック６１と電源配線５３との配線距離を短くでき、この間の抵抗を下げることができる。これにより、並設された各回路ブロック６１に供給される電力を略均等に揃えることができる。なお、上記では、一の電源配線５３及びこれに接続される電源バンプ電極５６を例示したが、その他の電源配線５３及びこれに接続される電源バンプ電極５６についても同様であるため、その説明を省略する。

次に、上記した記録ヘッド３、特に封止板３３の製造方法について説明する。本実施形態の電子デバイス１４は、封止板３３となる領域が複数形成されたシリコン単結晶基板（シリコンウェハ）と、振動板３１及び圧電素子３２が積層されて圧力室形成基板２９となる領域が複数形成されたシリコン単結晶基板（シリコンウェハ）とを接合し、駆動ＩＣ３４を対応する位置に接合した後で、切断して個片化することで得られる。

詳しく説明すると、封止板３３側のシリコン単結晶基板３３′では、まず、配線基板加工工程において、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により上面側埋設配線５０と下面側埋設配線５１を形成するための凹部６４をシリコン単結晶基板３３′の両面に形成すると共に、封止板３３を貫通させた貫通孔４５ａを形成する。具体的には、シリコン単結晶基板３３′の何れか一方の面にフォトレジストをパターニングし、ドライエッチングを行い板厚方向に凹んだ凹部６４を形成する。同様に、他方の面にフォトレジストをパターニングし、ドライエッチングを行い板厚方向に凹んだ凹部６４を形成する（図６（ａ）参照）。次に、フォトレジストをパターニングして、シリコン単結晶基板３３′の表面のうち貫通孔４５ａを形成する箇所を露出させる。続いて、この露出部をドライエッチングにより板厚方向に掘り込むことで貫通孔４５ａを形成する。その後、フォトレジストを剥離し、貫通孔４５ａの側壁に絶縁膜（図示せず）を形成する（図６（ｂ）参照）。なお、絶縁膜の形成方法としては、ＣＶＤ法、熱酸化によりシリコン酸化膜を形成する方法、樹脂を塗布し硬化させる方法等の種々の方法を用いることができる。

次に、配線形成工程において凹部６４内に導電材料６５を埋め込んで上面側埋設配線５０及び下面側埋設配線５１を形成すると共に、貫通孔４５ａ内に導電材料６５を埋め込んで貫通配線４５を形成する。具体的には、シリコン単結晶基板３３′の両面及び貫通孔４５ａ内に上面側埋設配線５０、下面側埋設配線５１及び貫通配線４５の導体部４５ｂとなる導電材料６５を電解めっき法で形成する。すなわち、導電材料６５を形成するためのシード層を形成し、シード層を電極として電解銅めっきにより導電材料６５を形成する（図６（ｃ）参照）。なお、シード層の下には基板との密着性及びバリア性を向上させる膜を形成することが好ましい。また、シード層としては銅（Ｃｕ）、密着膜又はバリア膜としては、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等をスパッタ法やＣＶＤ法を用いて形成することが望ましい。さらに、導電材料を形成する方法としては、電解銅めっきによらず、無電解めっきや導電性ペーストの印刷等の方法により、上下の導通を形成できる材料を凹部６４及び貫通孔４５ａに埋め込むことで形成してもよい。

次に、シリコン単結晶基板３３′の上面に析出した導電材料６５（銅（Ｃｕ））を、ＣＭＰ（化学機械研磨）法を用いて除去し、シリコン単結晶基板３３′の表面を露出させる。また、シリコン単結晶基板３３′の下面をバックグラインド法等で所定の厚みまで除去し、最終的にＣＭＰ法等を用いてシリコン単結晶基板３３′を研削することで貫通配線４５の導体部４５ｂを露出させる（図７（ａ）参照）。このようにして、シリコン単結晶基板３３′に上面側埋設配線５０、下面側埋設配線５１及び貫通配線４５が形成される。これらの配線５０、５１、４５が形成されたならば、シリコン単結晶基板３３′の下面にシリコン酸化膜等の絶縁膜（図示せず）を形成する。そして、フォトレジストをパターニングし、ドライエッチングやウェットエッチングにより下面側埋設配線５１及び貫通配線４５を露出させた後、フォトレジストを剥離する。その後、シリコン単結晶基板３３′の下面に樹脂膜を製膜し、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、内部樹脂４０ａを形成した後、加熱により当該内部樹脂４０ａを溶融してその角を丸める（図７（ｂ）参照）。

内部樹脂４０ａが形成されたならば、表層配線形成工程において、シリコン単結晶基板３３′の上面の全面に上記した導電材料６５とは異なる導電材料からなる再配線層を形成し、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、再配線層をパターニングすることで、上面側埋設配線５０を被覆する上面側配線４６を形成する。同様に、シリコン単結晶基板３３′の下面の全面に上記した導電材料６５とは異なる導電材料からなる再配線層を形成し、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、再配線層をパターニングすることで、下面側埋設配線５１を被覆する下面側配線４７を形成する。なお、これと同時に、導電膜４０ｂも形成されるため、樹脂コアバンプ４０も形成される（図７（ｃ）参照）。これにより、シリコン単結晶基板３３′に、個々の記録ヘッド３に対応した封止板３３となる領域が複数形成される。なお、再配線層の材料としては、最表面を金（Ａｕ）で形成することが好ましいが、これには限られず、一般的に用いられる材料（Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ等）を用いて形成してもよい。また、封止板３３に上面側配線４６、下面側配線４７及び貫通配線４５を形成する法は、上記に記載した方法に限られず、一般的に利用可能な製造方法で作成することもできる。

一方、圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板では、まず、表面（封止板３３側と対向する側の面）に振動板３１を積層する。次に、半導体プロセスにより、個別配線３７を含む下電極層、圧電体層及び共通配線３８を含む上電極層等を順次パターニングし、圧電素子３２を形成する。これにより、シリコン単結晶基板に、個々の記録ヘッド３に対応した圧力室形成基板２９となる領域が複数形成される。そして、それぞれのシリコン単結晶基板に封止板３３及び圧力室形成基板２９が形成されたならば、圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板の表面（封止板３３側の面）に感光性接着剤層を製膜し、フォトリソグラフィー工程により、所定の位置に感光性接着剤４３を形成する。具体的には、感光性及び熱硬化性を有する液体状の感光性接着剤を、スピンコーター等を用いて振動板３１上に塗布し、加熱することで感光性接着剤層を形成する。そして、露光及び現像することで、所定の位置に感光性接着剤４３の形状をパターニングする。

感光性接着剤４３が形成されたならば、両シリコン単結晶基板を接合する。具体的には、何れか一方のシリコン単結晶基板を他方のシリコン単結晶基板側に向けて相対的に移動させて、感光性接着剤４３を両シリコン単結晶基板の間に挟んで張り合わせる。この状態で、樹脂コアバンプ４０の弾性復元力に抗して、両シリコン単結晶基板を上下方向から加圧する。これにより、樹脂コアバンプ４０が押し潰され、圧力室形成基板２９側の個別配線３７及び共通配線３８等と確実に導通をとることができる。そして、加圧しながら、感光性接着剤４３の硬化温度まで加熱する。その結果、樹脂コアバンプ４０が押し潰された状態で、感光性接着剤４３が硬化し、両シリコン単結晶基板が接合される。

両シリコン単結晶基板が接合されたならば、圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板を下面側（封止板３３側のシリコン単結晶基板側とは反対側）から研磨し、当該圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板を薄くする。その後、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、薄くなった圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板に圧力室３０を形成する。そして、封止板３３側のシリコン単結晶基板側の上面側に、接着剤５９を用いて駆動ＩＣ３４を接合する。最後に、所定のスクライブラインに沿ってスクライブし、個々の電子デバイス１４に切断する。なお、上記の方法では、２枚のシリコン単結晶基板を接合してから個片化することで電子デバイス１４を作製したが、これには限られない。例えば、先に封止板３３及び圧力室形成基板２９をそれぞれ個片化してから、これらを接合するようにしてもよい。また、それぞれのシリコン単結晶基板側を個片化してから、これらの個片化された基板に封止板３３及び圧力室形成基板２９を形成するようにしても良い。

そして、上記の過程により製造された電子デバイス１４は、接着剤等を用いて流路ユニット１５（連通基板２４）に位置決めされて固定される。そして、電子デバイス１４をヘッドケース１６の収容空間１７に収容した状態で、ヘッドケース１６と流路ユニット１５とを接合することで、上記の記録ヘッド３が製造される。

このように、板厚方向に凹んだ凹部６４を作製し、この凹部６４内に導電材料６５を埋め込んだので、封止板３３内に埋設された電源配線５３を作製することができる。これにより、電源配線５３の幅を広げることなく、電源配線５３の断面積を大きくすることができる。その結果、電源配線５３の抵抗を下げることができる。また、電源配線５３と貫通配線４５とを同じ工程で形成できるため、封止板３３の製造が容易になる。さらに、封止板３３を安価に作製することが可能になる。また、電界めっき法により凹部６４内及び貫通孔４５ａ内に導電材料６５を形成したので、電源配線５３及び貫通配線４５を一層容易に形成できる。その結果、封止板３３の製造が一層容易になる。また、封止板３３を更に安価に作製することが可能になる。さらに表層配線形成工程において、上面側埋設配線５０の第２の面４２側を上面側配線４６で被覆したので、環境の変化により上面側埋設配線５０の電気的な特性が変化することを抑制できる。また、マイグレーション等により上面側埋設配線５０が断線することを抑制できる。これにより、信頼性の高い記録ヘッド３を提供できる。

ところで、上記した実施形態では、１つの電源バンプ電極５６に対して４つの回路ブロック６１が駆動ＩＣ３４内の接続配線６２を介して接続されていたが、これには限られない。例えば、１つの電源バンプ電極に対して１つの回路ブロックが接続されるように構成してもよい。この場合でも、回路ブロック及び電源バンプ電極はノズル列方向に沿って配設され、それぞれ電源配線に接続される。要するに、回路ブロックと少なくとも１つ以上の回路ブロックに接続される電源バンプ電極とがノズル列方向に沿って複数設けられ、各電源バンプ電極が電源配線に接続されていればよい。

また、上記した実施形態では、個別接続端子５４及びバンプ電極４０が、ノズル列方向（第１の方向）に沿って等間隔に配置されていたが、これには限られない。ノズル列方向に沿って等間隔に配置されていない個別接続端子及びバンプ電極においても、本発明を適用できる。要は、個別接続端子及びバンプ電極が、間隔を開けて配置されていればよい。また、上記した実施形態では、樹脂コアバンプ４０を封止板３３側に設けたが、これには限られない。例えば、樹脂コアバンプを圧力室基板側に設けることもできる。さらに、上記した実施形態では、バンプ電極として、内部樹脂４０ａと導電膜４０ｂとから構成された樹脂コアバンプ４０を用いたが、これには限られない。例えば、金（Ａｕ）やハンダ等の金属からなるバンプ電極を用いることも可能である。また、上記した製造方法では、圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板に感光性接着剤４３を塗布したが、これには限られない。例えば、感光性接着剤を封止板側のシリコン単結晶基板に塗布することもできる。

そして、以上では、液体噴射ヘッドとして、インクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドを例示したが、インク以外の液体を噴射するものにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。

１…プリンター，３…記録ヘッド，１４…電子デバイス，１５…流路ユニット，１６…ヘッドケース，１７…収容空間，１８…リザーバー，２１…ノズルプレート，２２…ノズル，２４…連通基板，２５…共通液室，２６…個別連通路，２８…コンプライアンスシート，２９…圧力室形成基板，３０…圧力室，３１…振動板，３２…圧電素子，３３…封止板，３７…個別配線，３８…共通配線，４０…樹脂コアバンプ，４１…第１の面，４２…第２の面，４３…感光性接着剤，４５…貫通配線，４６…上面側配線，４７…下面側配線，５０…上面側埋設配線，５１…下面側埋設配線，５３…電源配線，５４…個別接続端子，５６…電源バンプ電極，５７…個別バンプ電極，５９…接着剤，６１…回路ブロック，６２…接続配線，６４…凹部，６５…導電材料

Claims (6)

1. 駆動素子を複数備えた駆動素子形成基板が第１の面に接続され、前記駆動素子を駆動する信号を出力する駆動ＩＣが前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた配線基板を備え、
   前記配線基板の前記第２の面には、前記駆動素子に電力を供給する配線が形成され、
   前記配線の少なくとも一部は、前記配線基板内に埋設され、表面が前記第２の面側に露出していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記配線は、前記配線基板内に埋設された導電材料からなる埋設配線と、当該埋設配線の前記第２の面側を被覆する前記導電材料とは異なる導電材料からなる表層配線と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記駆動ＩＣは、前記駆動素子を個別に駆動する信号を生成する回路ブロックと、前記回路ブロックに接続されるバンプ電極とを、第１の方向に複数備え、
   前記配線は、前記第１の方向に延設され、前記複数のバンプ電極と接続されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 駆動素子を複数備えた駆動素子形成基板が第１の面に接続され、前記駆動素子を駆動する信号を出力する駆動ＩＣが前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられ、前記第２の面において前記駆動素子に電力を供給する配線と、前記第１の面と前記第２の面との間を中継する貫通配線と、が形成された配線基板を備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、
   前記配線基板の前記第２の面に板厚方向に凹んだ凹部と、前記配線基板を貫通させた貫通孔とを形成する配線基板加工工程と、
   前記凹部内に導電材料を埋め込んだ前記配線と、前記貫通孔内に導電材料を埋め込んだ前記貫通配線とを形成する配線形成工程と、を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
5. 前記配線形成工程は、電界めっき法により前記凹部内及び前記貫通孔内に導電材料を形成することを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
6. 前記配線基板内に埋設された前記配線の前記第２の面側を前記導電材料とは異なる導電材料で被覆する表層配線形成工程を含むことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。

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