JP6520233B2 - 電子デバイスの製造方法、および、電子デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、駆動領域を変形させる駆動素子が設けられた電子デバイスの製造方法、および、電子デバイスに関するものである。
電子デバイスは、電圧の印加により変形する圧電素子等の駆動素子を備えたデバイスであり、各種の装置やセンサー等に応用されている。例えば、液体噴射装置では、電子デバイスを利用した液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射している。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
上記の液体噴射ヘッドは、ノズルに連通する圧力室が形成された圧力室形成基板、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電素子（駆動素子の一種）、及び、当該圧電素子に対して間隔を開けて配置された封止板（あるいは保護基板とも呼ばれる）等が積層された電子デバイスを備えている。近年、圧電素子の駆動に係る駆動回路を封止板に設ける技術も開発されている。そして、このような駆動素子やその駆動に係る回路や配線等の何らかの構造体を備えた基板同士が、構造体を間に挟んだ状態で感光性樹脂からなる接着剤（接着樹脂）により接合されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の構成では、基板における構造体が設けられた面に接着剤が塗布され、その上にもう一方の基板が接合されている。
特開２００７−１５８２３１号公報
図６は従来における基板同士の接合工程を説明する工程図である。図６（ａ）に示すように、構造体５１（バンプ電極）を有する第１の基板５２上に、この構造体５１を覆う状態で感光性接着剤５３を塗布した場合、塗布後の感光性接着剤５３の層には、構造体５１上から当該構造体５１が形成されていない部分にかけて傾斜（スロープＳ）が生じる。つまり、構造体５１上の感光性接着剤５３は丘陵状に盛り上がって形成される。感光性接着剤５３は、加熱により仮硬化を経て露光及び現像されることで、図６（ｂ）に示すように所定の形状にパターニングされる。このため、構造体に近い位置に接着剤がパターニングされて配置される構成ではスロープＳが残った状態である程度硬化してしまうので、接合時に基板同士を接合方向に加圧した際において接着剤が弾性変形し難い。これにより、図６（ｃ）に示すように基板同士を接合した状態において、感光性接着剤５３の有効な接合面積が十分に確保できず、接着信頼性を損ねる虞があった。このような問題に対し、スロープＳを避けて接着剤をパターニングする場合には、図６（ｂ）において破線よりも外側の平坦な部分を使うことになり、図６（ｄ）に示すように構造体５１から離れた位置に接着剤が配置されることになり、その結果、電子デバイスの小型化・微細化を妨げとなるという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接着信頼性を確保しつつ小型化が可能な電子デバイスの製造方法、および、電子デバイスを提供することにある。
〔手段１〕
本発明の電子デバイスの製造方法は、上記目的を達成するために提案されたものであり、撓み変形が許容される駆動領域に当該駆動領域を変形させる駆動素子が設けられた第１の基板と、前記駆動素子とその他の構造体とを間に介在させた状態で前記第１の基板に対して間隔を開けて配置された第２の基板と、が熱硬化性を有する接着剤により接合された電子デバイスの製造方法であって、
前記第１の基板又は前記第２の基板のうち、各々の接合面に形成された構造体を覆う状態で前記接着剤を接合面に塗布したときに、前記構造体を覆う前記接着剤の頂部からスロープを経て前記接着剤の表面が平坦となるまでの距離が短い側の基板に前記接着剤を塗布する工程と、
前記第１基板と前記第２基板との間に前記構造体及び前記接着剤を挟んだ状態で、前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、
を含むことを特徴とする。
手段１の方法によれば、基板に塗布された感光性接着剤の表面にスロープが生じることが抑制される。このため、構造体に対して接着剤をできるだけ近づけて配置することができるため、設計自由度が向上し、構造体や接着剤が高密度に配置されるレイアウトを採用することができる。これにより、電子デバイスの小型化に寄与することができる。また、例えば、シリコン単結晶基板から複数の電子デバイスに対応するチップを切り分ける場合においてチップ１つあたりの面積が小さくなり、シリコン単結晶基板内のチップの取り数を増加させることが可能となる。その結果、電子デバイスの１つあたりのコストを削減することが可能となる。さらに、接着剤の接着信頼性が向上するので、電子デバイスをより安定して製造することができ、歩留まりの向上が期待できる。
〔手段２〕
また、上記手段１の方法に関し、パターニングする工程において、前記接着剤は、前記第１基板と前記第２基板との間において高低差が最も大きい構造体が配置される領域を挟んで、当該領域の両側に配置されることが望ましい。
手段２の方法によれば、高低差が最も大きい構造体の配置予定領域においても接着剤の表面にスロープが生じにくいので、当該構造体の配置予定位置にできるだけ近い位置に接着剤を配置することができ、さらなる設計自由度の向上、小型化が期待できる。
〔手段３〕
そして、本発明の電子デバイスは、上記手段１または手段２の製造方法により製造されたことを特徴とする。
手段３の構成によれば、より小型で信頼性の高い電子デバイスを提供することが可能となる。
さらに、上記目的を達成するために提案される本発明は、以下の構成を備えたものであってもよい。
すなわち、撓み変形が許容される駆動領域に当該駆動領域を変形させる駆動素子が設けられた第１の基板と、前記駆動素子とその他の構造体とを間に介在させた状態で前記第１の基板に対して間隔を開けて配置された第２の基板と、が熱硬化性を有する接着剤により接合された電子デバイスの製造方法であって、
前記第１の基板又は前記第２の基板のうち、各々の接合面に形成された構造体を覆う状態で前記接着剤を接合面に塗布したときに、前記構造体を覆う前記接着剤の頂部からスロープを経て前記接着剤の表面が平坦となるまでの距離が短い側の基板に、前記構造体のうちの最も高いものの高さよりも厚く前記接着剤を塗布する工程と、
前記第１基板と前記第２基板との間において高低差が最も大きい構造体が配置される領域を挟んで、当該領域の両側に対応する位置に前記接着剤をパターニングする工程と、
前記第１基板と前記第２基板との間に前記構造体及び前記接着剤を挟んだ状態で、前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、
を含み、
高低差が最も大きい前記構造体は、内部樹脂と、当該内部樹脂の表面に形成された導電膜と、を有するバンプ電極であることを特徴とする。
本発明によれば、基板に塗布された感光性接着剤の表面にスロープが生じることが抑制される。このため、構造体に対して接着剤をできるだけ近づけて配置することができるため、設計自由度が向上し、構造体や接着剤が高密度に配置されるレイアウトを採用することができる。これにより、電子デバイスの小型化に寄与することができる。また、例えば、シリコン単結晶基板から複数の電子デバイスに対応するチップを切り分ける場合においてチップ１つあたりの面積が小さくなり、シリコン単結晶基板内のチップの取り数を増加させることが可能となる。その結果、電子デバイスの１つあたりのコストを削減することが可能となる。さらに、接着剤の接着信頼性が向上するので、電子デバイスをより安定して製造することができ、歩留まりの向上が期待できる。
また、高低差が最も大きい構造体の配置予定領域においても接着剤の表面にスロープが生じにくいので、当該構造体の配置予定位置にできるだけ近い位置に接着剤を配置することができ、さらなる設計自由度の向上、小型化が期待できる。
また、本発明の電子デバイスは、上記手段１または手段２の製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、より小型で信頼性の高い電子デバイスを提供することが可能となる。
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。 電子デバイスの製造工程を説明する模式図である。 第２実施形態における電子デバイスの要部を拡大した断面図である。 従来における電子デバイスの製造工程を説明する模式図である。
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明に係る電子デバイスを備えた液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載した液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。
プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２の表面に対してインク（液体の一種）を噴射・吐出して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走査方向の位置は、図示しないリニアエンコーダーによって検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルスをプリンター１の制御部に送信する。
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。図３は、図２における領域Ａの拡大図であり、記録ヘッド３に組み込まれた電子デバイス１４の要部を拡大した断面図である。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、電子デバイス１４および流路ユニット１５が積層された状態でヘッドケース１６に取り付けられている。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。
ヘッドケース１６は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その内部には各圧力室３０にインクを供給する第１リザーバー１８が形成されている。この第１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、ノズル列方向に沿って形成されている。なお、ヘッドケース１６の上方には、インクカートリッジ７側からのインクを第１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、ノズルプレート２１およびコンプライアンス基板２８を有している。本実施形態における連通基板２４は、シリコン単結晶基板から作製されている。この連通基板２４には、図２に示すように、第１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第２リザーバー２５と、この第２リザーバー２５を介して第１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。第２リザーバー２５は、ノズル列方向（圧力室３０の並設方向）に沿った長尺な空部である。個別連通路２６は、各圧力室３０に対応して当該圧力室３０の並設方向に沿って複数形成されている。この個別連通路２６は、連通基板２４と圧力室形成基板２９とが接合された状態で、対応する圧力室３０の長手方向における一側の端部と連通する。
また、連通基板２４の各ノズル２２に対応する位置には、連通基板２４の板厚方向を貫通したノズル連通路２７が形成されている。すなわち、ノズル連通路２７は、ノズル列に対応して当該ノズル列方向に沿って複数形成されている。このノズル連通路２７を介して圧力室３０とノズル２２とが連通する。本実施形態におけるノズル連通路２７は、連通基板２４と圧力室形成基板２９とが接合された状態で、対応する圧力室３０の長手方向における他側（個別連通路２６とは反対側）の端部と連通する。
ノズルプレート２１は、連通基板２４の下面（圧力室形成基板２９とは反対側の面）に接合されたシリコン製あるいはステンレス鋼等の金属製の基板である。本実施形態のノズルプレート２１は、連通基板２４におけるコンプライアンス基板２８（第２リザーバー２５）から外れた領域に接合されている。このノズルプレート２１には、複数のノズル２２が列状に開設されている。この列設された複数のノズル２２（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で、主走査方向に直交する副走査方向に沿って設けられている。
コンプライアンス基板２８は、連通基板２４のノズルプレート２１が接合された領域から外れた領域であって、第２リザーバー２５に対応する領域に、当該第２リザーバー２５となる空間の下面側の開口を塞ぐ状態で接合されている。このコンプライアンス基板２８は、可撓面であるコンプライアンス部２８ａによって、リザーバー１８，２５内のインクに発生する圧力変化を吸収する。
本実施形態における電子デバイス１４は、各圧力室３０内のインクに圧力変動を生じさせるアクチュエーターとして機能する薄板状の構成部材を積層してなるデバイスである。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および封止板３３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。
本実施形態における圧力室形成基板２９は、シリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室形成基板２９には、エッチングにより一部が板厚方向に完全に除去されて、圧力室３０となるべき空間が形成されている。この空間、すなわち圧力室３０は、各ノズル２２に対応して複数並設されている。各圧力室３０は、ノズル列方向に直交する方向に長尺な空部であり、長手方向の一側の端部に個別連通路２６が連通し、他側の端部にノズル連通路２７が連通している。
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となる。
上記振動板３１は、例えば、圧力室形成基板２９の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ２）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（ＺｒＯ２）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、すなわち駆動領域に圧電素子３２がそれぞれ積層されている。なお、圧力室形成基板２９及びこれに積層された振動板３１が本発明における第１の基板に相当する。また、振動板３１において圧電素子３２が形成された面が、封止板３３が接合される接合面である。
本実施形態の圧電素子３２は、所謂撓み振動モードの圧電素子である。図３に示すように、この圧電素子３２は、例えば、振動板３１上に、下電極層３７、圧電体層３８および上電極層３９が順次積層されてなる。本実施形態においては、下電極層３７が、圧電素子３２毎に個別の電極として機能し、上電極層３９が、各圧電素子３２に共通な電極として機能する。なお、駆動回路や配線の都合によってこれらを逆にする構成とすることもできる。このように構成された圧電素子３２は、下電極層３７と上電極層３９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３に示すように、上電極層３９の他側（図３における左側）の端部は、圧力室３０の上部開口縁を超えて非駆動領域に対応する振動板３１上まで延在されている。また、図示されていないが、下電極層３７の一側（図２における右側）の端部も同様に、駆動領域から圧力室３０の上部開口縁を超えて、上電極層３９が積層された非駆動領域とは反対側の非駆動領域に対応する振動板３１上まで延在されている。すなわち、圧力室３０の長手方向において、下電極層３７が一側の非駆動領域まで延在され、上電極層３９が他側の非駆動領域まで延在されている。そして、この延在された下電極層３７及び上電極層３９に、それぞれ対応するバンプ電極４０が電気的に接合されている。なお、振動板３１の接合面上に形成されている圧電素子３２や非駆動領域に形成されている下電極層３７は、本発明における構造体に相当する。同様に封止板３３側の構造体であるバンプ電極４０については後述する。
封止板３３（本発明における第２の基板に相当）は、平板状に形成されたシリコン製の板材である。図３に示すように、この封止板３３の圧電素子３２と対向する領域には、各圧電素子３２の駆動に係る駆動回路４６が形成されている。駆動回路４６は、封止板３３となるシリコン単結晶基板の表面に、半導体プロセス（即ち、成膜工程、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程等）を用いて作成される。また、封止板３３の圧電素子３２側の面における駆動回路４６上には、当該駆動回路４６に接続される配線層４７が、封止板３３における振動板３１側の表面、すなわち、振動板３１との接合面に露出した状態で形成されている。配線層４７は、駆動回路４６よりも外側であって、非駆動領域に延設された下電極層３７及び上電極層３９に対応するする位置まで引き回されている。なお、配線層４７は、図３において便宜上一体的に表されているが、複数の配線を含んでいる。具体的には、圧電素子３２の個別電極（下電極層３７）用の配線層４７と、各圧電素子３２の共通電極（上電極層３９）用の配線層４７が封止板３３の表面にパターニングされている。各配線層４７は、駆動回路４６内の対応する配線端子と電気的に接続されている。
振動板３１及び圧電素子３２が積層された圧力室形成基板２９と封止板３３とは、バンプ電極４０を介在させた状態で、感光性接着剤４３により接合されている。このバンプ電極４０は、駆動回路４６と各圧電素子３２の個別電極（下電極層３７）および共通電極（上電極層３９）とを接続するための電極であり、非駆動領域まで延在された下電極層３７及び上電極層３９にそれぞれ接触して電気的に接続し得るように配置されている。このバンプ電極４０と、このバンプ電極４０の両側に配置される感光性接着剤４３により振動板３１と封止板３３との間に間隙が形成されている。この間隙は、圧電素子３２の歪み変形を阻害しない程度に設定されている。感光性接着剤４３は、感光性および熱硬化性を有し、振動板３１と封止板３３との間の間隙において圧電素子３２の駆動領域が収容される空間と外部空間との間を隔てている。この感光性接着剤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。
バンプ電極４０は、圧力室の並設方向（ノズル列方向）に沿って延びる突条としての内部樹脂（樹脂コア）４１と、この内部樹脂４１の表面に部分的に形成された導電膜４２とから構成されている。内部樹脂４１は、例えば、ポリイミド樹脂等の弾性を有する樹脂からなり、封止板３３の接合面において振動板３１の下電極層３７が形成された非駆動領域に対向する領域、および、上電極層３９が形成された非駆動領域と対向する領域にそれぞれ形成されている。また、導電膜４２は、配線層４７の一部分であり、下電極層３７（個別電極）に対向する位置にそれぞれ形成されている。このため、導電膜４２は、ノズル列方向に沿って複数形成されている。同様に、上電極層３９（共通電極）に対応する導電膜４２は、ノズル列方向に沿って複数形成されている。
また、感光性接着剤４３は、図３に示すように、ノズル列方向に対して直交する方向におけるバンプ電極４０の両側に、ノズル列方向に沿って帯状にそれぞれ形成されている。そして、本実施形態においては、ノズル列方向に対して直交する方向におけるバンプ電極４０の一側と他側にそれぞれ感光性接着剤４３がパターニングされている。これらの感光性接着剤４３は、バンプ電極４０に対し、当該バンプ電極４０に接触しない範囲内でできるだけ近づけて配置されている。
ここで、封止板３３における振動板３１との接合面、および、振動板３１における封止板３３との接合面にそれぞれ形成されている構成部材は、本発明における構造体に相当する。すなわち、封止板３３の接合面に形成されている配線層４７およびバンプ電極４０、振動板３１の接合面に形成されている圧電素子３２（下電極層３７、圧電体層３８、および上電極層３９）は、いずれも構造体に相当する。本実施形態において、これらの構造体の中で最も高さが高い（接合面からの突出長が最も大きい）ものは、バンプ電極４０である。先述したように、ある程度の高さを有する構造体を覆う状態で感光性接着剤４３を塗布した場合、塗布後の感光性接着剤４３は構造体の形状に倣って盛り上がり、この感光性接着剤４３の層には、構造体上の頂部から構造体が形成されていない部分（平坦な部分）にかけてスロープが生じる。感光性接着剤４３の場合、後述するように加熱により仮硬化を経て露光及び現像されることで所定の形状にパターニングされるので、封止板３３においてバンプ電極４０のような比較的高さが高い構造体に近い位置に感光性接着剤４３がパターニングされると、パターニング後の感光性接着剤４３にスロープが残る。感光性接着剤４３にスロープが残ると接着面積が十分に確保できずに接着不良が生じやすくなる問題がある。また、平坦部と比較してスロープにおいては露光が均一となりにくいという問題もある。一方、封止板３３において、スロープが残らないように感光性接着剤４３をパターニングする場合には、バンプ電極４０から離れた位置に感光性接着剤４３が配置されることになり、その分のスペースを確保する必要が生じる。その結果、電子デバイス１４の小型化・微細化を妨げとなるという問題がある。ここで「平坦」とは、感光性接着剤４３が形成される基板の接合面に対して当該感光性接着剤４３の表面が完全に平行である状態と、接着性に影響を及ぼさない程度に基板に対して感光性接着剤４３の表面が多少傾斜した状態とが含まれる意味である。
本発明に係る電子デバイス１４の製造方法では、振動板３１と封止板３３のうち、それぞれの接合面における構造体の高低差の最大値同士を比較して、当該最大値が低い方の基板の接合面に感光性接着剤４３が塗布されることで、上記の問題が抑制されている。すなわち、仮に、各基板の接合面における構造体をそれぞれ覆うように感光性接着剤４３を塗布したときに、感光性接着剤４３の層において構造体に対応する山の頂部からスロープを経て平坦となる（基板の接合面と概ね平行となる）までの距離がより短い側の基板に感光性接着剤４３が塗布される。ここで、「高低差」とは、基板の接合面において構造体によって形成される凹凸の高低差（基板に垂直な方向の寸法）を意味する。
以下、電子デバイス１４の製造工程、特に、圧電素子３２および振動板３１が積層された第１の基板としての圧力室形成基板２９と、第２の基板としての封止板３３との接合工程について説明する。なお、本実施形態における電子デバイス１４は、封止板３３となる領域が複数形成されたシリコン単結晶基板と、振動板３１及び圧電素子３２が積層されて圧力室形成基板２９となる領域が複数形成されたシリコン単結晶基板とを接合した後で、切断して個片化することで得られる。
図４は、電子デバイス１４の製造工程を説明する模式図であり、バンプ電極４０および感光性接着剤４３の近傍の構成を示している。まず、圧力室形成基板２９に対して、表面（封止板３３との接合面）に振動板３１が積層され、その上に下電極層３７、圧電体層３８及び上電極層３９等が順次積層およびパターニングされて、圧電素子３２が形成される。これにより、シリコン単結晶基板に、圧力室形成基板２９となる領域が複数形成される。一方、封止板３３側のシリコン単結晶基板では、まず、半導体プロセスにより振動板３１との接合面に駆動回路４６が形成される。駆動回路４６が形成されたならば、封止板３３の接合面上にバンプ電極４０の内部樹脂４１が形成される。具体的には、材料である樹脂（例えばポリイミド樹脂）が所定の厚さで塗布された後、プリベーク処理、フォトリソグラフィー処理、およびエッチング処理を経て所定の位置に突条を呈する内部樹脂４１がパターニングされる。内部樹脂４１が形成されたならば、配線層４７およびバンプ電極４０の導電膜４２となる金属を製膜した後で、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、配線層４７および導電膜４２が形成される。これにより、シリコン単結晶基板に、封止板３３となる領域が複数形成される。
次に、圧力室形成基板２９に積層された振動板３１の表面（封止板３３側の接合面）または封止板３３の表面（振動板３１側の接合面）のいずれか一方に、感光性接着剤４３が塗布される（接着剤塗布工程）。上述したように、各基板の接合面における構造体をそれぞれ覆うように感光性接着剤４３を塗布したときに、感光性接着剤４３の層において構造体に対応する山の頂部からスロープを経て平坦となるまでの距離がより短い側の基板に感光性接着剤４３が塗布される。すなわち、振動板３１の接合面における構造体の高低差の最大値と、封止板３３の接合面における構造体の高低差の最大値とが比較され、高低差の最大値が小さい方の基板の接合面に感光性接着剤４３が塗布される。図３に示すように、本実施形態において振動板３１の接合面における構造体の高低差Ｄ１が最大となるのは、圧電素子３２の駆動領域に相当する部分である。これに対し、封止板３３の接合面における構造体の高低差Ｄ２が最大となるのは、バンプ電極４０に相当する部分である。そして、これらの最大値を比較すると、Ｄ１＜Ｄ２となる。このため、本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、圧力室形成基板２９および振動板３１上（封止板３３との接合面上）に、圧電素子３２等の構造物を覆う状態で感光性接着剤４３が塗布される。具体的には、ゲル状あるいは液状の感光性接着剤４３が、スピンコートにより振動板３１上に塗布される。
感光性接着剤４３が塗布されたならば、続いて、露光された後、加熱により当該接着剤４３が仮硬化させられる（仮硬化工程）。仮硬化された感光性接着剤４３の硬化度は、露光時における露光量あるいは加熱時の加熱量により調整される。また、感光性接着剤４３が仮硬化した状態で、図４（ｂ）に示すように、現像を経て所定の位置に感光性接着剤４３が所定の形状にパターニングされる（パターニング工程）。本実施形態においては、バンプ電極４０が配置される領域を挟んで、当該領域の圧力室長手方向（ノズル列方向に直交する方向）の両側に、それぞれノズル列方向に沿った土手状（バンク状）にパターニングされる。
そして、感光性接着剤４３がパターニングされたならば、両シリコン単結晶基板が接合される（接合工程）。具体的には、図４（ｃ）に示すように、両シリコン単結晶基板の相対位置がアライメントされた状態で、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、バンプ電極４０や圧電素子３２等の構造体および感光性接着剤４３を両シリコン単結晶基板の間に挟んで張り合わせる。この際、一対の感光性接着剤４３の間の領域にバンプ電極４０が配置される。さらにこの状態で、バンプ電極４０および感光性接着剤４３の弾性復元力に抗しつつ両シリコン単結晶基板が上下方向から加圧され、この加圧が維持された状態で、感光性接着剤４３の硬化温度まで加熱される。その結果、非駆動領域における下電極層３７及び上電極層３９に対しバンプ電極４０が電気的に接続された状態で、両基板が感光性接着剤４３により接合される。
両シリコン単結晶基板が接合されたならば、圧力室形成基板２９側のシリコン単結晶基板に対し、ラッピング工程、フォトリソグラフィー工程、及びエッチング工程を経て圧力室３０が形成される。最後に、シリコン単結晶基板における所定のスクライブラインに沿ってスクライブされて、個々の電子デバイス１４に切断されて分割される。なお、本実施形態では、２枚のシリコン単結晶基板の接合後に個片化される構成を例示したが、これには限られない。例えば、先に封止板及び圧力室形成基板をそれぞれ個片化してから、これらを接合するようにしてもよい。
そして、上記の過程により製造された電子デバイス１４は、接着剤等を用いて流路ユニット１５（連通基板２４）に位置決めされて固定される。そして、電子デバイス１４をヘッドケース１６の収容空間１７に収容した状態で、ヘッドケース１６と流路ユニット１５とを接合することで、上記の記録ヘッド３が製造される。
このように、各基板の接合面における構造体をそれぞれ覆うように感光性接着剤４３を塗布したときに、感光性接着剤４３の層において構造体に対応する山の頂部からスロープを経て平坦となるまでの距離がより短い側の基板（圧力室形成基板２９に積層された振動板３１の表面）に感光性接着剤４３が塗布されるので、当該感光性接着剤４３の表面には、スロープが生じにくく、あるいはスロープが生じたとしても、バンプ電極４０側に感光性接着剤４３が塗布される場合と比較して小さいものとなる。このため、バンプ電極４０等の構造体の配置予定位置にできるだけ近い位置に感光性接着剤４３を配置することができため、設計自由度が向上し、バンプ電極４０や感光性接着剤４３が高密度に配置されるレイアウトを採用することができる。これにより、電子デバイス１４の小型化に寄与することができる。また、シリコン単結晶基板における電子デバイス１４の１つあたりの面積が小さくなり、シリコン単結晶基板内のチップの取り数を増加させることが可能となる。その結果、電子デバイス１４の１つあたりのコストを削減することが可能となる。また、感光性接着剤４３の接着信頼性が向上するので、電子デバイス１４をより安定して製造することができ、歩留まりの向上が期待できる。さらに、高低差が最も大きい構造体（本実施形態においてはバンプ電極４０）の配置予定領域において感光性接着剤４３の表面にスロープが生じにくいので、本実施形態のように、構造体の中でも最も高いバンプ電極４０の両側に感光性接着剤４３が可及的に近接させて配置されるレイアウトを採用することができる。これにより、さらなる設計自由度の向上、電子デバイス１４の小型化が期待できる。そして、上記の製造方法により電子デバイスを製造することにより、より小型で信頼性の高い電子デバイスを提供することが可能となる。
ところで、上記実施形態では、バンプ電極４０が封止板３３側の設けられた構成を例示したが、これには限られない。図５に示す、第２実施形態における電子デバイス１４′では、バンプ電極４０′が振動板３１側に設けられている。具体的には、圧電素子３２が形成される前の段階で振動板３１上にバンプ電極４０′の内部樹脂４１′がパターニングされ、その後の圧電素子３２の形成工程で上電極層３９および下電極層３７が振動板３１および内部樹脂４１′上に成膜されてパターニングされることで、バンプ電極４０′が形成される。この構成においては、上記の接着剤塗布工程の際、封止板３３の接合面に感光性樹脂４３が塗布されることになる。なお、その他の構成は、上記した実施形態と同じであるため説明を省略する。
また、以上では、液体噴射ヘッドとして、インクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドを例示したが、インク以外の液体を噴射するものにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
そして、本発明は、液体噴射ヘッドにアクチュエーターとして用いられるものには限られず、例えば、各種センサー等に使用される電子デバイス等にも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，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…下電極層，３８…圧電体層，３９…上電極層，４０…バンプ電極，４１…内部樹脂，４２…導電膜，４３…感光性接着剤，４６…駆動回路，４７…配線層

Claims (2)

  1. 撓み変形が許容される駆動領域に当該駆動領域を変形させる駆動素子が設けられた第１の基板と、前記駆動素子とその他の構造体とを間に介在させた状態で前記第１の基板に対して間隔を開けて配置された第２の基板と、が熱硬化性を有する接着剤により接合された電子デバイスの製造方法であって、
    前記第１の基板又は前記第２の基板のうち、各々の接合面に形成された構造体を覆う状態で前記接着剤を接合面に塗布したときに、前記構造体を覆う前記接着剤の頂部からスロープを経て前記接着剤の表面が平坦となるまでの距離が短い側の基板に、前記構造体のうちの最も高いものの高さよりも厚く前記接着剤を塗布する工程と、
    前記第１基板と前記第２基板との間において高低差が最も大きい構造体が配置される領域を挟んで、当該領域の両側に対応する位置に前記接着剤をパターニングする工程と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に前記構造体及び前記接着剤を挟んだ状態で、前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、
    を含み、
    高低差が最も大きい前記構造体は、内部樹脂と、当該内部樹脂の表面に形成された導電膜と、を有するバンプ電極であることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
  2. 請求項１に記載の電子デバイスの製造方法により製造されたことを特徴とする電子デバイス。
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