JP6613717B2 - 電子デバイス、液体噴射ヘッド、および、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１の基板と第２の基板とが間にスペーサーを介在させた状態で接着剤により接合された電子デバイス、液体噴射ヘッド、および、電子デバイスの製造方法に関するものである。

電子デバイスは、圧電素子等の駆動素子を備えたデバイスであり、各種の液体噴射装置や圧力・振動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する。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、複数の基板等が積層された電子デバイスを備えている。このほか、各種センサー等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）における半導体パッケージでは、配線の高密度化や小型化に対応するべく基板同士が、感光性樹脂等のスペーサーにより互いに間隔を空けた状態で積層された構造が採用されている。例えば、特許文献１に開示されている液体吐出ヘッドにおいては、流路ユニット上に駆動素子としての圧電素子とバンプ電極を備えるアクチュエーター基板（アクチュエーターユニット）が積層され、このアクチュエーター基板に、圧電素子およびバンプ電極等を間に介在させた状態で、圧電素子に給電するための基板が接合されている。この給電用の基板と圧電素子とは導電性樹脂からなるバンプ電極を介して電気的に接続される。そして、このバンプ電極の周囲を囲むように接着剤が塗布されることで、アクチュエーター基板と給電用基板とが接合されている。すなわち、バンプ電極は、圧電素子と給電用基板とを電気的に接続するだけでなく、アクチュエーター基板と給電用の基板との間に圧電素子等を収容する間隙を形成するスペーサーとしても機能する。このようにバンプ電極のみで基板を支える構造では、基板同士を接合する際に、バンプ電極と給電側の基板とをより確実に導通させるために基板間に力（荷重）を付与した場合に、基板が破損する虞があった。また、上記構成では、バンプ電極の周囲に接着剤が集まるため、接合力も比較的弱いという問題があった。このため、バンプ電極とは別にスペーサーが設けられ、このスペーサーを介して基板同士が接着剤により接合される構成も提案されている。

特開２０１２−１０６３８６号公報

しかしながら、近年では、電子デバイスの小型化が進み、基板上には圧電素子の駆動に係る構造物、すなわち、例えば駆動素子の駆動により変位する駆動領域や電極等が一層高い密度で形成されている。このため、基板同士を接着する際の接着領域（接着代となる部分）が限られているところ、接着剤が流れ出して基板上の広範囲に広がってしまうと、電子デバイスの小型化に支障をきたすことになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接着剤の濡れ広がりを抑制して小型化に寄与することが可能な電子デバイス、液体噴射ヘッド、および、電子デバイスの製造方法を提供することにある。

〔手段１〕
本発明の電子デバイスは、上記目的を達成するために提案されたものであり、一方面から突出した構造体を有する第１の基板と、
前記一方面と対向しスペーサーを介して積層配置された第２の基板と、を備えた電子デバイスであって、
前記第１の基板と前記スペーサーとが接着剤により接合され、
前記接着剤は、前記一方面に沿って前記構造体まで延在していることを特徴とする。

手段１の構成によれば、構造体によって接着剤の塗布時の濡れ広がりが規制されているので、第１の基板上の限られたスペースであってもスペーサーを介して第２の基板と接合することができる。これにより、電子デバイスの小型化・高密度化に寄与することができる。

〔手段２〕
また、手段１の構成において、前記接着剤の前記構造体に対する静的接触角は、９０°以下であり、
前記接着剤の前記第１の基板に対する静的接触角は、前記接着剤の前記構造体に対する静的接触角よりも小さい構成を採用することが望ましい。

手段２の構成によれば、構造体から第１の基板上への接着剤の濡れ広がりを必要以上に妨げない程度で接着剤が構造体に引き留められるので、接着剤の濡れ広がりを効果的に抑制することができる。

〔手段３〕
また、上記手段１または手段２の構成に関し、前記接着剤が、非導電性である構成を採用することが望ましい。

手段３の構成によれば、第１の基板とスペーサーとの接着領域に複数の配線が設けられている構成であっても、異なる配線間の短絡を防止することができる。

〔手段４〕
また、手段１乃至手段３の構成において、前記第１の基板は前記一方面に駆動領域を有し、
前記構造体および前記スペーサーが、前記駆動領域から外れた位置に形成されている構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、構造体およびスペーサーが、駆動領域から外れた位置に設けられていることにより、駆動領域の駆動による振動等の影響が低減されるので、当該影響による接合不良を防止することができる。

〔手段５〕
また、手段１乃至手段４の構成において、前記スペーサーが、前記駆動領域と前記構造体との間に設けられた構成を採用することが望ましい。

手段５の構成によれば、接着剤からアウトガスが生じたとしても当該ガスが駆動領域側に進入することをスペーサーが阻止するので、接着剤からのアウトガスによって駆動領域の特性に悪影響が生じることが抑制される。

〔手段６〕
また、本発明の液体噴射ヘッドは、手段１乃至手段５の何れか一項に記載の電子デバイスを備え、
前記駆動領域を駆動することにより前記第１の基板に形成された圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電素子が設けられ、
前記構造体は、前記第２の基板側に湾曲した曲面を有し、
前記曲面には、前記圧電素子の駆動に係る金属層が形成されていることを特徴とする。

手段６の構成によれば、上記何れかの構成の電子デバイスを備えることにより、液体噴射ヘッドの小型化が可能となる。また、接着剤の塗布対象となる構造体、圧電素子の駆動に係る金属層が形成された部材が使用されているので、接着剤の濡れ広がりを規制する構造体を別途設ける必要がなく、これにより、電子デバイスおよびこれを備える液体吐出ヘッドの一層の小型化が可能となる。

〔手段７〕
そして、本発明の電子デバイスの製造方法は、一方面から突出した構造体を有する第１の基板と、前記第１の基板の前記構造体が設けられた面と対向しスペーサーを介して積層配置された第２の基板とを備えた電子デバイスの製造方法であって、
前記第１の基板における前記構造体に、前記接着剤を塗布する塗布工程と、
前記接着剤が、前記構造体から第１の基板と前記スペーサーとの接着領域に至った状態で前記第１の基板と前記スペーサーとが接合される接合工程と、
を含むことを特徴とする。

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。 アクチュエーター基板の平面図である。 比較例の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工程図である。 電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。 第２の実施形態におけるアクチュエーター基板の平面図である。 第３の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。

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）を吐出・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、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。

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。また、図４は、アクチュエーター基板１３の平面図（上面図）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インク導入路１８がケースの高さ方向を貫通して形成されている。このインク導入路１８は、流路ユニット１５の共通液室２５と連通し、インクカートリッジ７側からのインクを共通液室２５に供給する流路である。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およびノズルプレート２１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、インク導入路１８と連通し、各圧力室３０に共通なインクが貯留されるリザーバー（共通液室）２５と、このリザーバー２５を介してインク導入路１８からのインクを各圧力室３０に個別に供給する個別連通路２６とが、エッチングにより形成されている。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。本実施形態におけるノズルプレート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は、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ノズル列を構成している。

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が積層されてなるアクチュエーター基板１３を有する。より具体的には、図２に示すように、圧力室形成基板２９、振動板３１、および圧電素子３２（駆動素子・アクチュエーターの一種）等が積層されてアクチュエーター基板１３が構成されている。さらに、このアクチュエーター基板１３の一方面（圧電素子３２や後述するバンプ電極４０が形成された側の面）に、圧電素子３２を保護すると共に当該圧電素子３２に駆動信号を供給する封止板３３が接合されて、電子デバイス１４が構成されている。アクチュエーター基板１３と封止板３３との間には、スペーサー４３が介在しており、このスペーサー４３により間隙が形成された状態で、アクチュエーター基板１３の一方面に封止板３３が積層配置されている。このスペーサー４３は、封止板３３の下面（アクチュエーター基板１３との接合面）に形成されており、このスペーサー４３の先端面とアクチュエーター基板１３とが接着剤４９を介して接合されている。このスペーサー４３については後述する。

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、エッチングにより圧力室３０となるべき空間が形成されている。この空間は、振動板３１および連通基板２４によって上下面が塞がれることで圧力室３０を区画する。以下、この空間も含めて圧力室３０と称する。圧力室３０は、各ノズル２２に対応して圧力室形成基板２９に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連通基板２４の個別連通路２６が連通し、他側の端部に同じく連通基板２４のノズル連通路２７が連通している。連通基板２４のリザーバー２５に導入されたインクは、それぞれ個別連通路２６を通じて圧力室３０に供給される。

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）に形成されている。この振動板３１によって、圧力室３０の上部開口が封止されている。この振動板３１における圧力室３０の上部開口に対応する部分は、圧電素子３２の能動部（後述）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可撓面として機能する。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、圧電素子３２の駆動によって撓み変形が許容される駆動領域となる。一方、振動板３１において、圧力室３０の上部開口から外れた領域が、撓み変形が規制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（ＳｉＯ_２）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成されたジルコニア（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、この絶縁膜上における各圧力室３０の上部開口に対応する駆動領域に、圧電素子３２の能動部がそれぞれ積層されている。なお、圧力室形成基板と駆動領域（可撓面）が一体である構成を採用することもできる。すなわち、圧力室形成基板の下面側からエッチング処理が施されて、上面側に板厚の薄い薄肉部分を残して圧力室空部が形成され、この薄肉部分が駆動領域として機能する構成を採用することもできる。

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。この圧電素子３２は、例えば、振動板３１上に、図示しない下電極層、圧電体層および上電極層が順次積層されてなる。上下の電極のうちの一方の極層が、圧電素子３２毎に個別の電極として機能し、他方の電極が、各圧電素子３２に共通な電極として機能する。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。この撓み変形する部分が、圧電素子３２の能動部として機能する。圧電素子３２は、各ノズル２２に対応してノズル列方向に沿って複数並設されており、図４に示すように、２条のノズル列に対応して２つの圧電素子群が、基板中央部に形成されたバンプ電極４０を間に挟んでアクチュエーター基板１３上にそれぞれ形成されている。

図３に示すように、圧電素子３２の個別電極と導通する個別リード電極３５ａおよび共通電極と導通する共通リード電極３５ｂが、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上までそれぞれ延設されている。非駆動領域における各リード電極３５の途中には、それぞれバンプ電極４０が封止板３３側に向けて突設されている。このバンプ電極４０は、後述する封止板３３の駆動回路４６と圧電素子３２のリード電極３５（３５ａ，３５ｂ）とを接続するための接点であり、アクチュエーター基板１３の一方面から突出した構造体の一種である。本実施形態におけるバンプ電極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の表面に沿って圧力室長手方向に延在して圧電素子３２と導通する導電膜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、振動板３１上の非駆動領域に形成されている。内部樹脂４１は、断面視で封止板３３側に向けて湾曲した曲面を有している。また、導電膜４２は、リード電極３５の一部分であり、リード電極３５の幅と同じ幅を有し、内部樹脂４１の表面形状に倣って断面視でアーチ状を呈している。この導電膜４２は、各リード電極３５に対応して非駆動領域において互いに一定の間隔を空けてノズル列方向に沿って複数形成されている。すなわち、バンプ電極４０は、駆動領域から外れた位置に設けられている。同様に、スペーサー４３も、駆動領域から外れた非駆動領域に設けられている。これにより、駆動領域の駆動による振動等の影響が低減されるので、当該影響によるバンプ電極４０およびスペーサー４３における接合不良等を防止することができる。

図４に示すように、本実施形態におけるアクチュエーター基板１３には、圧力室長手方向において両端部（外周側）の非駆動領域にそれぞれ形成されたバンプ電極４０ａ，４０ｂと、圧電素子群の間の非駆動領域に形成されたバンプ電極４０ｃとの合計３つのバンプ電極４０が設けられている。本実施形態において、両端部のバンプ電極４０ａ，４０ｂは、個別リード電極３５ａ用のバンプ電極であり、バンプ電極４０ｃは、共通リード電極３５ｂ用のバンプ電極である。

封止板３３（本発明における第２の基板に相当）は、圧力室形成基板２９と同程度の大きさのシリコン基板製の板材である。本実施形態における封止板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、半導体プロセスを用いて形成されている。また、封止板３３の下面、すなわち、圧力室形成基板２９との接合時における圧電素子３２側の面の駆動回路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、アクチュエーター基板１３の非駆動領域におけるバンプ電極４０に対応する位置まで引き回されている。具体的には、圧電素子３２の個別リード電極３５ａのバンプ電極４０に対応する配線層４７と、各圧電素子３２の共通リード電極３５ｂのバンプ電極４０に対応する配線層４７が、封止板３３の表面（圧力室形成基板２９側の面）にそれぞれ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。

図３に示すように、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、圧電素子３２、および封止板３３に設けられたスペーサー４３を間に介在させた状態で、スペーサー４３とアクチュエーター基板１３との間の接着剤４９により接合されている。本実施形態におけるスペーサー４３は、光の照射により硬化する感光性樹脂によって作製されており、封止板３３におけるアクチュエーター基板１３との接合面に形成されている。スペーサー４３の材料としては、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として光重合開始剤等を含む熱硬化性樹脂が好適に用いられる。特に、耐薬品性の観点から、エポキシ樹脂を主成分とするものがより好ましい。

上記スペーサー４３は、フォトリソグラフィー工程、すなわち、基板への塗布、プリベーク（仮硬化）、露光、現像、およびポストベーク（本硬化）等の工程を経て基板上にパターニングされる。図３および図４に示すように、本実施形態におけるスペーサー４３は、バンプ電極４０の周囲を囲むように、ノズル列方向に長尺な矩形の環状に形成されている。このスペーサー４３により、上述したようにアクチュエーター基板１３と封止板３３との間には間隙が形成されている。このスペーサー４３の高さ（基板垂直方向の寸法）は、バンプ電極４０の高さ（リード電極３５からの突出長）と同程度か、若しくは僅かに低く設定されている。このスペーサー４３およびバンプ電極４０によって封止板３３とアクチュエーター基板１３との間に形成される間隙は、圧電素子３２の変形を阻害しない程度の高さに設定されている。また、封止板３３とアクチュエーター基板１３とが接合された状態において、バンプ電極４０が形成された空間と圧電素子３２の能動部が形成された空間とは、スペーサー４３により隔てられている。

接着剤４９としては、非導電性のエポキシ系接着剤が用いられる。これにより、本実施形態のように、アクチュエーター基板１３とスペーサー４３との接着領域（基板垂直方向においてアクチュエーター基板１３とスペーサー４３とが重なる部分）に複数の配線、すなわち複数のリード電極３５が設けられている構成であっても、異なる配線間の短絡を防止することができる。この接着剤４９は、封止板３３側のスペーサー４３とアクチュエーター基板１３とを接合するためのものであるが、図３に示すように、これらのスペーサー４３の接合面（封止板３３側とは反対側の面）とアクチュエーター基板１３との間の接着領域だけでなく、当該接着領域からアクチュエーター基板１３の一方面に沿ってバンプ電極４０までに延在している。換言すると、バンプ電極４０に塗布された接着剤４９がアクチュエーター基板１３の一方面上に濡れ広がることで、バンプ電極４０から接着領域までに連続している。接着剤４９のアクチュエーター基板１３に対する静的接触角は、接着剤４９のバンプ電極４０に対する静的接触角よりも小さい。ただし、接着剤４９のバンプ電極４０に対する静的接触角は９０°以下である。このため、バンプ電極４０からアクチュエーター基板１３上への接着剤４９の濡れ広がりを必要以上に妨げない程度で当該接着剤４９がバンプ電極４０に引き留められるので、図５に示すようにアクチュエーター基板１３に接着剤４９が直接塗布される場合と比較して、アクチュエーター基板１３上での濡れ広がりが抑制される。このため、アクチュエーター基板１３上の限られたスペースであっても封止板３３と接合することができる。本実施形態においては、特に、接着剤４９およびスペーサー４３が駆動領域に干渉することなく封止板３３と接合することができる。これにより、電子デバイス１４の小型化・高密度化に寄与することができる。そして、この濡れ広がった接着剤４９が、スペーサー４３の接合面（封止板３３側とは反対側の面）とアクチュエーター基板１３との間の接着領域を超えないように接着剤４９の塗布量や接着領域とバンプ電極４０との距離が設定されている。これにより、接着剤４９は、スペーサー４３を境としてバンプ電極側とは反対側の駆動領域側には露出しない。また、アクチュエーター基板１３の一方面において、スペーサー４３が、駆動領域とバンプ電極４０との間に設けられているので、接着剤４９からアウトガスが生じたとしても当該ガスが駆動領域側に進入することをスペーサー４３が障壁となって阻止する。このため、接着剤４９からのアウトガスによって圧電素子３２の特性に悪影響が生じることが抑制される。

以下、電子デバイス１４の製造工程、特に、駆動領域を有する第１の基板としてのアクチュエーター基板１３と、第２の基板としての封止板３３のスペーサー４３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が積層されてアクチュエーター基板１３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６および図７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およびスペーサー４３の近傍の構成を示している。まず、圧力室形成基板２９の表面に振動板３１が形成され、さらに当該振動板３１の非駆動領域には、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、エッチング処理、ポストベーク処理等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、下電極層、圧電体層、上電極層、リード電極３５、および導電膜４２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。本実施形態における振動板３１上の非駆動領域には、振動板３１上にリード電極３５が形成され、また、内部樹脂４１上には導電膜４２が内部樹脂４１の表面に沿って形成される。これにより、振動板３１上の非駆動領域には、図６（ａ）に示すように、圧電素子３２に導通するバンプ電極４０が形成される。

一方、封止板３３側では、まず、半導体プロセスにより圧力室形成基板２９（振動板３１）との接合面に上記の駆動回路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の接合面上に配線層４７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がパターニングされる。次に、図６（ｂ）に示すように、封止板３３の接合面上に、スペーサー４３が形成される。具体的には、スペーサー４３の材料である感光性樹脂材料の塗布、加熱によるプリベーク、露光および現象によるパターニング、およびポストベークを経て、アクチュエーター基板１３側のバンプ電極４０を囲む環状にスペーサー４３がパターニングされる。

次に、図６（ｃ）に示すように、アクチュエーター基板１３のバンプ電極４０の周囲にディスペンサー５０により接着剤４９が塗布される（塗布工程）。本実施形態における構造体としてのバンプ電極４０は、ノズル列に沿った長尺な凸条であるので、アクチュエーター基板１３の上面（封止板３３との接合面）とバンプ電極４０の側面とで形成される両側の隅角部分にバンプ電極４０の延在方向に沿って接着剤４９がそれぞれ塗布される。あるいは、バンプ電極４０の頂部に接着剤４９を塗布して、当該接着剤４９が頂部から曲面に沿ってバンプ電極４０の両側に流れるようにしてもよい。バンプ電極４０の頂部に接着剤４９を塗布した場合でも、封止板３３との接合時に封止板３３側の配線層４７との間で押圧されることで接着剤４９は逃げていくので、バンプ電極４０の導電膜４２と配線層４７とは問題なく導通される。バンプ電極４０に塗布された接着剤４９は、図６（ｃ）における矢印で示すように、バンプ電極４０からアクチュエーター基板１３の一方面上に濡れ広がる。この際、接着剤４９は、バンプ電極４０にも濡れるので、図７（ａ）に示すように、スペーサー４３の接合面とアクチュエーター基板１３との接着領域Ｄａを超えて駆動領域側に濡れ広がることが抑制される。

アクチュエーター基板１３に接着剤４９が塗布されたならば、続いてアクチュエーター基板１３と封止板３３とが接合される（接合工程）。具体的には、図７（ｂ）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、両基板が互いに近接する方向に相対的に移動され、バンプ電極４０や圧電素子３２等を両基板の間に挟んだ状態で、スペーサー４３の接合面とアクチュエーター基板１３とが接着剤４９を介して張り合わされる。なお、接着剤４９は、スペーサー４３の接合面とアクチュエーター基板１３との間で押し広げられるが、接着領域Ｄａ内に納まってスペーサー４３の接合面とアクチュエーター基板１３とで覆い隠されるので、駆動領域側には殆ど露出しない。そして、図７（ｃ）に示すように、バンプ電極４０およびスペーサー４３の弾性力に抗しつつ基板がスペーサー４３を挟む方向の力（荷重）が維持された状態で加熱されて、接着剤４９の硬化が促進される。

このような各工程を経て、スペーサー４３により間隙が形成され、リード電極３５側のバンプ電極４０と封止板３３の配線層４７とが電気的に接続された状態で、両基板が接着剤４９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、アクチュエーター基板１３側のシリコン単結晶基板（圧力室形成基板２９）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記録ヘッド３となる。

以上のような構成により、電子デバイス１４の小型化が可能となる。すなわち、接着剤４９を塗布した際の濡れ広がりの面積が小さくなることにより、アクチュエーター基板１３上の限られたスペースであっても駆動領域等に干渉することなく封止板３３のスペーサー４３とアクチュエーター基板１３とを接合することができる。これにより、電子デバイス１４の小型化・高密度化に寄与することができる。また、アクチュエーター基板１３の一方面において、バンプ電極４０と駆動領域との間にスペーサー４３が設けられているので、接着剤４９からアウトガスが生じたとしても当該ガスが駆動領域側に進入することをスペーサー４３が障壁となって阻止する。このため、接着剤４９からのアウトガスによる駆動領域に対する弊害（特性劣化等）を抑制することが可能となる。さらに、本実施形態においては、スペーサー４３により封止板３３とアクチュエーター基板１３とを支持する構成であるため、基板同士を接合する際に荷重を付与した際にクラック等の破損が生じにくく、歩留まりが向上する。

また、本実施形態においては、接着剤４９の塗布対象となる構造体としてバンプ電極４０が使用されているので、接着剤４９の濡れ広がりを規制する構造体を別途設ける必要がなく、これにより、電子デバイス１４の一層の小型化が可能となる。
そして、この電子デバイス１４を備えることにより、記録ヘッド３およびプリンター１の小型化が可能となる。

なお、上記実施形態においては、接着剤４９の塗布対象となる構造体としてバンプ電極４０が使用される構成を例示したが、これには限られず、アクチュエーター基板１３の一方面から封止板３３側に突出した構造体であって、接着領域により近い位置において当該接着領域に沿って形成されたものであればよい。

また、上記実施形態においては、スペーサー４３が、接着剤４９の塗布対象となる構造体であるバンプ電極４０の周囲を囲繞するように配置された構成を例示したが、これには限らない。例えば、図８に示す第２の実施形態では、圧電素子３２の能動部が並設された駆動領域を囲む枠状にスペーサー４３が配設されている。また、この枠状のスペーサー４３よりもバンプ電極４０を挟んでアクチュエーター基板１３の外周側には、ノズル列方向に沿った壁状のスペーサー４３が形成されている。このように、駆動領域を囲む枠状にスペーサー４３によって封止板３３とアクチュエーター基板１３との間に、駆動領域を収容する空間が画成されて封止されているので、駆動領域を接着剤４９のアウトガスや外気等の影響からより確実に保護することが可能となる。なお、他の構成については、上記第１の実施形態と同様である。

さらに、上記実施形態では、封止板３３とアクチュエーター基板１３との間に間隙を形成するスペーサーとして、封止板３３に形成された感光性樹脂からなるスペーサー４３を例示したが、これには限られない。例えば、図９に示す第３の実施形態においては、封止板３３′が、側壁４３′を有しており、この側壁４３′が、本発明におけるスペーサーとして機能する。側壁４３′は、封止板３３′の四方の縁からアクチュエーター基板１３側にそれぞれ突設されている。この側壁４３′の先端面とアクチュエーター基板１３とが接着剤４９により接合されることで、封止板３３′の本体（ベース基板）とアクチュエーター基板１３との間に間隙が形成される。本実施形態においては、駆動領域とはバンプ電極４０を挟んで反対側のみに封止板３３′の側壁４３′とアクチュエーター基板１３との接着領域が設けられており、バンプ電極４０よりも駆動領域側には接着領域が設けられていない。このため、駆動領域をよりバンプ電極４０に近づけることができ、これにより電子デバイス１４の一層の小型化が可能となる。なお、他の構成については、上記第１の実施形態と同様である。

さらに、上記各実施形態においては、本発明に係る電子デバイス１４として、駆動素子としての圧電素子３２の駆動によりノズルから液体の一種であるインクを噴射させる構成を例示したが、これには限られず、第１の基板と第２の基板とがスペーサーを介在させて接着剤により接合された電子デバイスであれば、本発明を適用することが可能である。例えば、駆動素子により振動、あるいは変位等を検出するセンサーに用いられる電子デバイス等にも本発明を適用することができる。

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。

１…プリンター，３…記録ヘッド，１４…電子デバイス１４…アクチュエーター基板，１４…電子デバイス，１５…流路ユニット，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，３５…リード電極，４０…バンプ電極，４１…内部樹脂，４２…導電膜，４３…スペーサー，４９…接着剤

Claims (7)

1. 一方面から突出した構造体を有する第１の基板と、
   前記一方面と対向しスペーサーを介して積層配置された第２の基板と、を備えた電子デバイスであって、
   前記第１の基板と前記スペーサーとが接着剤により接合され、
   前記接着剤は、前記一方面に沿って前記構造体まで延在しており
   前記接着剤の前記構造体に対する静的接触角は、９０°以下であり、
   前記接着剤の前記第１の基板に対する静的接触角は、前記接着剤の前記構造体に対する静的接触角よりも小さいことを特徴とする電子デバイス。
2. 前記接着剤が、非導電性であることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記第１の基板は前記一方面に駆動領域を有し、
   前記構造体および前記スペーサーが、前記駆動領域から外れた位置に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか一項に記載の電子デバイス。
4. 前記スペーサーが、前記駆動領域と前記構造体との間に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の電子デバイス。
5. 前記第１の基板は前記一方面に駆動領域を有し、
   前記構造体および前記スペーサーが、前記駆動領域から外れた位置に形成されている請求項１に記載の電子デバイスを備え、
   前記駆動領域を駆動することにより前記第１の基板に形成された圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電素子が設けられ、
   前記構造体は、前記第２の基板側に湾曲した曲面を有し、
   前記曲面には、前記圧電素子の駆動に係る金属層が形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
6. 一方面から突出した構造体を有する第１の基板と、前記第１の基板の前記構造体が設けられた面と対向しスペーサーを介して積層配置された第２の基板とを備えた電子デバイスの製造方法であって、
   前記第１の基板における前記構造体に、接着剤を塗布する塗布工程と、
   前記接着剤が、前記構造体から第１の基板と前記スペーサーとの接着領域に至った状態で前記第１の基板と前記スペーサーとが接合される接合工程と、
   を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
7. 前記接着剤の前記構造体に対する静的接触角は、９０°以下であり、
   前記接着剤の前記第１の基板に対する静的接触角は、前記接着剤の前記構造体に対する静的接触角よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の電子デバイスの製造方法。

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