JP7286349B2 - 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド用基板の製造方法、および液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド用基板の製造方法、および液体吐出ヘッドに関する。

現在、発熱抵抗素子に通電することで液室の内部の液体を加熱し液体に膜沸騰を生じさせ、この発泡エネルギーを用いて吐出口から液滴を吐出させる液体吐出ヘッドが搭載された液体吐出装置が多く採用されている。このような液体吐出装置によって記録が行われる場合には、発熱抵抗素子上の領域で液体が発泡、収縮、消泡する際に生じるキャビテーションによる衝撃といった物理的作用が発熱抵抗素子上の領域に及ぼされることがある。また、液体が吐出される際に発熱抵抗素子は高温となるため、液体の成分が熱分解して発熱抵抗素子の表面に付着して固着・堆積するといった化学的作用が発熱抵抗素子上の領域に及ぼされることがある。これらの発熱抵抗素子への物理的作用あるいは化学的作用から発熱抵抗素子を保護するために、発熱抵抗素子上には発熱抵抗素子を覆う被覆部としての保護層が配置されている。

保護層は、通常、タンタルやイリジウムといった金属材料から構成され、液体と接する位置に配置される。また、発熱抵抗素子と保護層との間の絶縁を図るため、発熱抵抗素子と保護層との間には絶縁層が配置される。

ところが、何らかの原因によって絶縁層の機能が損なわれて（偶発故障）しまい、発熱抵抗素子あるいは配線から、保護層へ直接的に電気が流れてしまう導通が生じる可能性がある。発熱抵抗素子に供給される電気の一部が保護層に流れた場合には、保護層と液体との間で電気化学反応が生じ、保護層が変質したり溶出したりして、保護層の耐久性が低下する恐れがある。さらに、複数の保護層が電気的に接続されている場合は、発熱抵抗素子との導通が生じた保護層とは別の保護層にも電流が流れてしまい、液体吐出ヘッド内で変質の影響が広がる恐れがある。

ここで、特許文献１には、複数の保護層と電気的に接続された共通配線に対し、ヒューズ部を介してそれぞれの保護層が接続された構成が記載されている。このような構成において上記の導通が生じて１つの保護層に電流が流れた場合に、この電流によってヒューズ部が切断されることで、他の保護層との電気的な接続が切断される。これにより、保護層の変質の影響が液体吐出ヘッド内で広がることを抑えることができる。

特開２０１４－１２４９２３号公報

しかし、ヒューズ部までの共通配線の配線抵抗が高いとヒューズ部に流れる電流値が小さくなって、ヒューズ部の切断に必要な電流を流すことが困難となり、ヒューズ部の機能が損なわれる恐れがある。特に、液体吐出ヘッド用基板の長さが長く共通配線が基板の長さ方向に沿って延在していると、共通配線の配線抵抗がより高くなりやすい。また、液体吐出ヘッド用基板の幅が小さいと共通配線の幅も小さくなり、その配線抵抗が高くなりやすい。そのため、ヒューズ部の設けられる位置によってはヒューズ部に流れる電流値がより小さくなり、ヒューズ部が切断されなくなる可能性が高まる。

そこで、本発明は、液体吐出ヘッド用基板に設けられたヒューズ部の切断性を確保し、発熱抵抗素子と被覆部とが導通した場合に被覆部の変質の影響が広がることを抑えることを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッド用基板は、液体を吐出するために発熱する第１発熱抵抗素子および第２発熱抵抗素子が設けられた表面を備える基体と、前記第１発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第１被覆部と、前記第２発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第２被覆部と、前記第１発熱抵抗素子と前記第１被覆部との間および前記第２発熱抵抗素子と前記第２被覆部との間に配された絶縁層と、ヒューズ部と、前記ヒューズ部を介して前記第１被覆部と電気的に接続された第１配線であって、前記第１被覆部と前記第２被覆部とを電気的に接続するための第１配線と、前記第１配線を介して前記第１被覆部および前記第２被覆部と電気的に接続された端子と、を有する液体吐出ヘッド用基板において、前記基体の前記表面に直交する方向において前記第１配線とは異なる位置に設けられた第２配線と、前記第１配線を通る電流の経路における前記ヒューズ部と前記端子との間に設けられ、前記第１配線と前記第２配線とを並列接続するための複数の電気接続部と、を有することを特徴とする。

本発明によると、液体吐出ヘッド用基板に設けられたヒューズ部の切断性を確保し、発熱抵抗素子と被覆部とが導通した場合に被覆部の変質の影響が広がることを抑えることができる。

記録装置の概略構成図 記録ヘッドの斜視図 記録素子基板を概念的に示す斜視図 液体吐出ヘッド用基板の模式的平面図 液体吐出ヘッド用基板の部分断面図 記録素子基板の部分断面図 液体吐出ヘッド用基板の製造工程を示す部分断面図 液体吐出ヘッド用基板の模式的平面図 液体吐出ヘッド用基板の部分断面図 端子とヒューズ部との間の配線抵抗値を示すグラフ

以下、図面を用いて本発明の実施の形態の例を説明する。ただし、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。

本実施形態は、インク等の液体をタンクと液体吐出装置間で循環させる形態のインクジェット記録装置（記録装置）であるが、その他の形態であっても良い。例えばインクを循環せずに、液体吐出装置上流側と下流側に２つのタンクを設け、一方のタンクから他方のタンクへインクを流すことで、圧力室内のインクを流動させる形態であっても良い。

本実施形態は被記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂ライン型ヘッドであるが、被記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出装置にも本発明を適用できる。シリアル型の液体吐出装置としては、例えばブラックインク用、およびカラーインク用記録素子基板を各１つずつ搭載する構成があげられる。これに限らず、数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口をオーバーラップさせるよう配置した、被記録媒体の幅よりも短い、短尺のラインヘッドを作成し、それを被記録媒体に対してスキャンさせる形態のものであっても良い。

（インクジェット記録装置）
本実施形態の液体吐出装置、特にはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置１０００（以下、記録装置とも称す）の概略構成を図１に示す。記録装置１０００は、被記録媒体１０２を搬送する搬送部１０１と、被記録媒体の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッド１０３とを備えている。この記録装置１０００は、複数の被記録媒体１０２を連続もしくは間欠に搬送しながら１パスで連続記録を行うライン型記録装置である。被記録媒体１０２はカット紙に限らず、連続したロール紙であってもよい。記録装置１０００は、ＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の４種類のインクにそれぞれ対応した４つの単色用の液体吐出ヘッド１０３を備えている。また、記録装置１０００はキャップ１００７を備えており、非記録時にキャップ１００７で液体吐出ヘッド１０３の吐出口面の側を覆うことで、吐出口からのインクの蒸発を防ぐことができる。

（記録ヘッド）
本実施形態に係る記録ヘッド１０３（液体吐出ヘッド１０３）の構成について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は本実施形態に係る液体吐出ヘッド１０３の斜視図である。液体吐出ヘッド１０３は１つの記録素子基板１０で１色のインクを吐出可能な記録素子基板１０が直線上に１６個配列（インラインに配置）されたライン型の液体吐出ヘッドである。各色のインクを吐出する液体吐出ヘッド１０３は同様の構成となっている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド１０３は、記録素子基板１０と、フレキシブル配線基板４０と、信号入力端子９１と電力供給端子９２が設けられた電気配線基板９０と、を備える。信号入力端子９１及び電力供給端子９２は記録装置１０００の制御部と電気的に接続され、それぞれ、吐出駆動信号及び吐出に必要な電力を記録素子基板１０に供給する。電気配線基板９０内の電気回路によって配線を集約することで、信号入力端子９１及び電力供給端子９２の数を記録素子基板１０の数に比べて少なくできる。これにより、記録装置１０００に対して液体吐出ヘッド１０３を組み付ける時又は液体吐出ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部の数が少なくて済む。液体吐出ヘッド１０３の両端部に設けられた接続部９３は、記録装置１０００のインク供給系と接続される。記録装置１０００の供給系から一方の接続部９３を介して液体吐出ヘッド１０３にインクが供給され、液体吐出ヘッド１０３内を通ったインクは他方の接続部９３を介して記録装置１０００の供給系へ回収されるようになっている。このように、液体吐出ヘッド１０３は、インクが記録装置１０００の経路と液体吐出ヘッド１０３の経路を介して循環可能な構成となっている。

（記録素子基板）
図３は、本発明の実施形態に係る記録素子基板１０を模式的に示した斜視図である。なお、本明細書においては、基板や層における液体を吐出する側の面を基板や層の表面と称し、基板や層における液体を吐出する側のことを基板や層の上側と称している。なお、記録素子基板１０を液体吐出ヘッドと称することもある。

記録素子基板１０は、液体供給路１８および液体回収路１９が形成された基板１１（液体吐出ヘッド用基板）と、基板１１の表面側に流路形成部材１２、基板１１の裏面側にカバープレート２０が形成されている。記録素子基板１０の流路形成部材１２に、各インク色に対応する４列の吐出口列が形成されている。基板１１には、吐出口列に対する一方側に液体供給路１８が設けられ、吐出口列に対する他方側に液体回収路１９が設けられており、液体供給路１８および液体回収路１９は吐出口列の方向に沿って延在している。また、基板１１には、液体供給路１８と連通する供給口１７ａが吐出口列方向に沿って複数設けられており、液体回収路１９と連通する回収口１７ｂも吐出口列方向に沿って複数設けられている。

図３に示すように、各吐出口１３に対応した位置に、液体を熱エネルギーにより発泡させるための熱作用部３１が配置されている。この熱作用部３１は発熱抵抗素子１５（図５（ａ））による発熱を液体に付与する部分である。なお、熱作用部３１は後述する第１電極３１としても用いられる。

流路形成部材１２によりの熱作用部３１を内部に備える圧力室２３（流路）が区画されている。熱作用部３１に対応する発熱抵抗素子１５は、基板１１に設けられた電気配線によって、外部との電気接続のための端子１６と電気的に接続されている。電気配線基板９０からフレキシブル配線基板４０を介して端子１６から入力されるパルス信号に基づいて発熱抵抗素子１５が発熱して圧力室２３内の液体を沸騰させる。この沸騰による発泡の力で液体を吐出口１３から吐出する。

また、カバープレート２０には液体供給路１８に連通する開口２１および液体回収路に連通する開口２１が設けられており、インクは、開口２１、液体供給路１８、供給口１７ａを順に通って圧力室２３へと供給される。圧力室２３に供給されたインクは、回収口１７ｂ、液体回収路１９、開口２１を通って回収される。

＜第１の実施形態＞
（液体吐出ヘッド用基板の構成）
図４（ａ）に本発明の実施形態に係る基板１１の平面模式図を示す。また、図４（ｂ）に図４（ａ）における破線で示す領域Ａ内を拡大した平面模式図を示す。

図４（ｂ）に示すように、発熱抵抗素子１５をキャビテーションから保護するための保護層７（被覆部）が発熱抵抗素子１５を被覆して設けられている。この保護層７は、例えば、タンタルやイリジウムなどの金属膜や、これらの金属膜を複数積層した積層膜として構成することができる。この保護層７の表面が圧力室２３内の液体と接するように設けられており、この保護層７の表面を含む部分は、発熱抵抗素子１５上に位置する第１電極３１として機能する。また、この第１電極３１に対応する第２電極３２が圧力室２３内に配置されており、この第２電極３２の表面は圧力室２３内の液体と接するように設けられている。

本実施形態では、第１電極３１と第２電極３２との間に液体を介して電圧を印加可能な構成となっている。これにより、第１電極３１と第２電極３２との間に液体を介して電圧を印加して、第１電極３１の表面に付着したコゲを第１電極３１とともに液体に溶出させたり、第１電極３１の表面からコゲの原因となる荷電粒子を反発させたりすることができる。以下、本実施形態では、コゲの除去やコゲの付着抑制の観点から、第１電極３１および第２電極３２の液体と接する表面を含む部分がイリジウムで構成されている例を用いて説明する。

第１電極３１および第２電極３２は、後述する配線を介してそれぞれ端子１６（図４（ａ））に接続されており、端子１６を通して基板１１の外部から第１電極３１と第２電極３２との間に電圧が印加される。

図４（ｂ）に示すように、発熱抵抗素子１５を挟むように供給口１７ａと回収口１７ｂとが配置されている。また、２つの発熱抵抗素子１５に対して、１対の供給口１７ａと回収口１７ｂが配置されている。複数の供給口１７ａが吐出口列方向（発熱抵抗素子１５の配列方向）に沿って複数設けられており、複数の回収口１７ｂも吐出口列方向に沿って複数設けられている。

第１電極３１は、隣接する供給口１７ａの間の梁部を通るように設けられた、第１電極３１用の個別配線３３と接続されている。また、複数の個別配線３３は、第１電極３１用の共通配線３４（第１配線）と電気的に接続されている。複数の第２電極３２は、第２電極３２用の配線３６と電気的に接続されている。

図４（ａ）に示すように、共通配線３４および配線３６は各吐出口列（発熱抵抗素子１５の列）の方向に延在しており、また、この共通配線３４および配線３６は１つの発熱抵抗素子１５の列に対応して１つずつ設けられている。発熱抵抗素子１５の列に対する供給口１７ａ側には共通配線３４が設けられ、発熱抵抗素子１５の列に対する回収口１７ｂ側には配線３６が設けられている。複数の共通配線３４および複数の配線３６は、基板１１上に櫛歯状に配置されており、複数の共通配線３４は端子接続配線４１を介して端子１６に接続され、複数の配線３６は端子接続配線４２を介して別の端子１６に接続されている。また、共通配線３４や配線３６は、発熱抵抗素子１５の列に挟まれて配置されているものもある。

図４（ｂ）に示すように、共通配線３４と個別配線３３とは、それらの間に設けられたヒューズ部３５を介して接続されている。すなわち、共通配線３４は、発熱抵抗素子１５（第１発熱抵抗素子１５ａ）を覆う保護層７（第１被覆部７ａ）と、別の発熱抵抗素子１５（第２発熱抵抗素子１５ｂ）を覆う保護層７（第２被覆部７ｂ）とに電気的に接続されている。共通配線３４と複数の保護層７との間の電流経路にはヒューズ部３５がそれぞれ設けられている。

偶発故障が起きて発熱抵抗素子１５とこれを覆う保護層７とが導通した場合に、発熱抵抗素子１５から保護層７を通ってヒューズ部３５に電流が流れることで、ヒューズ部３５が切断される。これにより、発熱抵抗素子１５との導通が生じた保護層７を共通配線３４から電気的に分離し、保護層７の変質が他の発熱抵抗素子１５を覆う保護層７に及ぶことを抑えることができる。

ヒューズ部３５の幅は、発熱抵抗素子１５から端子１６へ電流が流れた場合に溶断されるように個別配線３３の幅よりも狭くなっている。ヒューズ部３５の幅は、数μｍ以下の加工寸法が必要で、切断性を確保するために３μｍ以下とすることが好ましい。

本実施形態では、２つの発熱抵抗素子１５を覆う保護層７に対して１つのヒューズ部３５を設けている。発熱抵抗素子１５とヒューズ部３５との組み合わせ方については、発熱抵抗素子１５の偶発故障が生じた場合に他の発熱抵抗素子１５で補完できるように組み合わせを決定すればよい。

しかし、上述のように、共通配線３４は隣接する発熱抵抗素子１５の列の間に配置されるものもある。このため、基板１１の小型化のために隣接する発熱抵抗素子１５の列の間隔を小さくすると、その列間に配置される共通配線３４の幅も小さくする必要があるため、共通配線３４の配線抵抗が高くなる。また、吐出口１３（発熱抵抗素子１５）の数が多く吐出口列（発熱抵抗素子列）が長い場合、複数のヒューズ部３５のうちの、端子１６から共通配線３４を通るヒューズ部３５までの距離が長いヒューズ部３５は、共通配線３４における配線抵抗が高くなる。このように共通配線３４の配線抵抗が高いと、ヒューズ部３５に流れる電流が少なく、ヒューズ部３５が切断されない恐れがある。

そこで、本実施形態では、共通配線３４（第１配線）とは積層方向（基体の表面に直交する方向）において異なる層に配線３７（第２配線）を設けている（図４（ｂ））。さらに、共通配線３４と配線３７とを絶縁層５を貫通して設けられた複数の電気接続部３９を介して電気的に接続している。そして、複数の電気接続部３９は、共通配線３４を通る電流の経路において端子１６とヒューズ部３５との間に設けられ、共通配線３４と配線３７とを並列接続している。これにより、端子１６とヒューズ部３５との間の電流の経路における配線抵抗を低くしている（図４（ａ）、後述の図５（ｂ））。これにより、共通配線３４における電圧降下を抑え、ヒューズ部３５に流れる電流量の低下を抑えてその切断性を確保することができる。すなわち、発熱抵抗素子１５と保護層７とが導通した際に、発熱抵抗素子１５から流れる電流が配線３７を通って流れることが可能となり、ヒューズ部３５が切断されやすくなる。したがって、発熱抵抗素子１５と保護層７とが導通した場合の影響が他の発熱抵抗素子１５を覆う保護層７へ及ぶことを抑制することができる。

ここで、図４（ａ）に記載のように、本実施形態では、１つの共通配線３４に対してその両端部に配線３７との電気接続部３９がそれぞれ設けられている。また、端子１６の近傍には、複数の共通配線３４を端子１６と接続するための端子接続配線４１と、配線３７とを接続するための電気接続部３９が設けられている。

なお、端子１６とヒューズ部３５との間の電流の経路における配線抵抗をより低くするために、配線３７は共通配線３４のシート抵抗よりも低くなるように設けることが好ましい。例えば、アルミニウムと銅の合金を用いて配線３７を設けることが好ましい。例えば、保護層７にイリジウム層を用いる場合、十分な耐久性を得るためにイリジウム層の膜厚は３０～１００ｎｍが好ましく、製造負荷を抑えるためにこの保護層７を構成するイリジウム層を含んで構成された共通配線３４のシート抵抗は、数Ω／□程度となる。一方、配線３７をアルミニウムと銅の合金を用いて形成すると、例えば２００ｎｍの厚さで１Ω／□以下のシート抵抗となる。したがって、両者を電気的に接続することで端子１６とヒューズ部３５との間の電流の経路における配線抵抗を抑える効果を十分に得ることができる。

また、基板１１の大型化を抑えるために、基板１１を平面視した場合に、互いに少なくとも一部が重なるように共通配線３４と配線３７とを設けることが好ましい。

本実施形態では、図４（ａ）に示すように、例えば、複数の共通配線３４のうちの端子１６から最も離れた共通配線３４と端子１６とを接続する端子接続配線４１の長さを７ｍｍとし、その幅を７０μｍとしている。また、例えば、発熱抵抗素子１５の列の間に配された共通配線３４の長さを２０ｍｍとし、その幅を２００μｍとしている。

次に、液体吐出ヘッド用基板１１の積層構成について説明する。図５（ａ）は、図４（ａ）のＸ－Ｘ線で切断した場合の基板１１の部分断面図であり、発熱抵抗素子１５や端子１６を含むその周辺を示す図である。図５（ｂ）は、図４（ａ）のＹ－Ｙ線で切断した場合の基板１１の部分断面図であり、共通配線３４と配線３７とを電気接続する電気接続部３９を含むその周辺を示す断面図である。

基体１は、駆動素子や駆動素子用の配線（ともに不図示）が設けられたシリコン基板の表面にＳｉＯなどの絶縁層（好ましくは厚さ数１００ｎｍ）が設けられて構成されている。さらに、絶縁層の表面側には、例えばアルミニウムと銅との合金からなる配線層２が設けられている。この配線層２は発熱抵抗素子１５を駆動するための電力配線を構成するため、その厚さは２００～２０００ｎｍであることが好ましい。ここでは、例えば、配線層２の厚さは１０００ｎｍとする。

配線層２の表面には、例えばＳｉＯからなる絶縁層３が好ましくは厚さ１～２μｍ（例えば本実施形態では１．５μｍ）で設けられている。絶縁層３の表面には例えばＴａＳｉＮなどで構成された発熱抵抗層１４が設けられている。この発熱抵抗層１４のうちの、配線層２から電力が供給される部分が発熱抵抗素子１５として機能する。この発熱抵抗素子１５の大きさは、例えば１５μｍ×１５μｍである。発熱抵抗素子１５と配線層２とは、絶縁層３内に設けられた、例えばタングステンからなるプラグ４を介して電気的に接続されている。なお、絶縁層３が設けられた基体１、すなわち基体１と絶縁層３とを合わせた部材を基体と称する場合もある。この場合、基体は発熱抵抗素子１５が設けられた表面を備える。

また、絶縁層３の上には、発熱抵抗層１４を介して金属層が形成されている。この金属層によって上述した配線３７と、外部接続のための端子１６の一部を構成する端子構成層１６ａとが形成されている。この金属層は例えばアルミニウムと銅の合金からなるアルミニウム層を用いることができる。

発熱抵抗素子１５および配線３７を覆うようにＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮなどからなる絶縁層５（例えば厚さ２００ｎｍ）が設けられている。

さらに、絶縁層５の表面側の発熱抵抗素子１５に対応する位置には、発熱抵抗素子１５をキャビテーションから保護するための導電性材料で構成された保護層７が設けられている。本実施形態では、この保護層７は、絶縁層５の側からタンタル層、イリジウム層を積層した積層膜としている。例えば、この保護層７の厚さは、タンタル層を３０ｎｍ、イリジウム層を７０ｎｍとしている。

また、配線３７の上側には、絶縁層５を介して共通配線３４が設けられている。本実施形態では、製造負荷を抑えるために、共通配線３４は保護層７を形成する少なくとも一部の層を含んで構成されている。本実施形態では、共通配線３４は、保護層７を構成するタンタル層とイリジウム層とに加え、このイリジウム層の上側に設けられたタンタル層の三層構成となっている。例えば、この共通配線３４の各層の厚さは、絶縁層５の側からタンタル層を３０ｎｍ、イリジウム層を７０ｎｍ、タンタル層を７０ｎｍとしている。なお、共通配線３４を保護層７と異なる材料を用い、別の製造プロセスで形成することも可能である。

なお、図５（ａ）に記載のように、共通配線３４が配線３７の端部によって形成される絶縁層５の段差部分を被覆するように設けられていることが好ましい。これは、配線３７の端部によって形成される絶縁層５の段差部分よりも内側に共通配線３４の端部が形成されるように共通配線３４をエッチングすると、この段差部分にエッチング残りが発生する恐れがあるためである。

また、共通配線３４や絶縁層５の上に流路形成部材１２との密着性を確保するため、Ｓｉを含む中間層６を配置している。例えば、本実施形態では、液体による腐食を抑えるために、中間層６として耐液性の高いＳｉＣＮ膜を１５０ｎｍの厚さで設けている。なお、図５（ａ）の断面図に記載のように、発熱抵抗素子１５の上の領域では、表層側のタンタル層と中間層６とに貫通孔が形成されるようにタンタル層と中間層６とが除去されており、イリジウム層が露出している。このイリジウム層によって第１電極３１が構成されている。同様に、第２電極３２（図５（ａ）の断面図では不図示）も、表層側のタンタル層と中間層が除去されて露出するイリジウム層によって構成されている。

また、図５（ｂ）に示すように、共通配線３４と配線３７とを電気接続部３９を介して接続している。この電気接続部３９は、共通配線３４の表層側のタンタル層と中間層６とが除去されて露出したイリジウム層の表面と、絶縁層５と中間層６とが除去されて露出した配線３７の表面とを接続している。すなわち、電気接続部３９は、共通配線３４における配線３７と対向する面の裏面側と、配線３７の共通配線３４と対向する面とを接続するように設けられている。また、この電気接続部３９は、図５（ａ）に示す端子１６の一部を構成する端子構成層１６ｂと同じ材料で形成されている。例えば、電気接続部３９や端子構成層１６ｂは、表面側に金で形成された層、バリアメタルとして金層の下にＴｉＷ層が設けられた積層膜として構成される。なお、図５（ａ）は発熱抵抗素子１５に電気的に接続された端子１６を図示しているが、共通配線３４に接続された端子１６も同様の積層構成であり、端子構成層１６ａと端子構成層１６ｂが積層されている。

図６（ａ）、（ｂ）は、図５（ｂ）の液体吐出ヘッド用基板１１の部分断面に対応する記録素子基板１０の部分断面図を示している。

本実施形態では、基板１１の上層側に電気接続部３９を設けているため、液体が電気接続部３９に触れる恐れがある。そのため、図６（ａ）に示す例では、液体から電気接続部３９を保護するために、電気接続部３９を流路形成部材１２で覆う構成としている。なお、電気接続部３９を液体から保護できればよいので、流路形成部材１２が電気接続部３９に接するように電気接続部３９を覆う構成でもよく、流路形成部材１２が電気接続部３９から間隔をあけて設けられ、電気接続部３９の周囲を覆う構成でもよい。

図６（ｂ）に示す例では、電気接続部３９の周囲に設けられた流路形成部材１２が電気接続部３９から間隔を空けて設けられており、さらに電気接続部３９の上方に開口が設けられ、部分的に電気接続部３９を覆う構成である。流路形成部材１２と金を含む電気接続部３９との剥がれを抑制するために、流路形成部材１２と電気接続部３９とが直接接しない構成としている。

なお、電気接続部３９の数が多いと液体が電気接続部３９に触れる恐れが高まる。そこで、本実施形態では、上述のように共通配線３４の両端部にそれぞれ１つずつ電気接続部３９を設けている（図４（ａ））。これにより、液体が侵入する恐れを抑えつつ、共通配線３４の配線抵抗を抑え、端子１６から離れた位置に配置されたヒューズ部３５の切断性を確保することができる。なお、共通配線３４の両端部に設けた電気接続部３９のうちの少なくとも一方が、発熱抵抗素子１５の列よりも列方向における外側に位置する部分を有することで、液体が電気接続部３９の周囲へ侵入する恐れをより抑えることができる。また、共通配線３４の両端部に設けられた電気接続部３９のうちの少なくとも一方が、発熱抵抗素子１５の列方向に沿って設けられたヒューズ部３５の列よりも列方向における外側に位置する部分を有することが好ましい。これにより、配線３７と電気接続することによる共通配線３４の抵抗を抑制する効果を向上することができるからである。

なお、図４（ａ）で示す基板１１（記録素子基板１０）の平面形状は矩形であるが、基板１１の形状はこれに限定されない。基板１１の平面形状は例えば台形や直角をもたない平行四辺形であってもよく、このような形状であると図２で示した複数の記録素子基板１０が直線上に配置されたライン型の液体吐出ヘッドを構成しやすくなる。

（液体吐出ヘッド用基板の製造方法）
図７は、本実施形態の液体吐出ヘッド用基板の製造工程を説明するための断面図である。図７（ａ１）～（ｇ１）は、図４（ａ）のＸ－Ｘ線で切断した場合の基板１１の部分断面図を示し、図７（ａ２）から（ｇ２）は、図４（ａ）のＹ－Ｙ線で切断した場合の基板１１の部分断面図を示す。

まず、駆動素子や駆動素子用の配線（ともに不図示）が設けられたシリコン基板の表面にＳｉＯなどの絶縁層が設けられて構成された基体１を用意する。そして、基体１の絶縁層の表面側に、例えばアルミニウムと銅との合金からなる配線層２を形成する。そして、この配線層２を覆う、例えばＳｉＯからなる絶縁層３を形成し、ＣＭＰ法により絶縁層３の表面を平坦化する（図７（ａ１）、（ａ２））。

次に、絶縁層３にスルーホールを形成し、例えばタングステンをＣＶＤ法で形成してスルーホールを埋め、さらにＣＭＰ法で絶縁層３の表面を平坦化し、プラグ４を形成する。さらに、例えばＴａＳｉＮからなる発熱抵抗層１４と、例えばアルミニウムと銅との合金からなる金属層と、をスパッタ法で形成し、パターニングを行う。これにより、端子構成層１６ａと配線３７とを形成する（図７（ｂ１）、（ｂ２））。

次に、発熱抵抗素子１５となる発熱抵抗層１４上の金属層をウェットエッチングで除去し、発熱抵抗素子１５を設ける（図７（ｃ１））。

次に、発熱抵抗素子１５と金属層とを覆うように、例えばＳｉＮからなる絶縁層５を形成し、さらに、例えば、タンタル層／イリジウム層／タンタル層の積層膜をスパッタ法で形成する。共通配線３４（図７（ｄ１））やヒューズ部３５、第２電極３２用の配線３６などを形成するためにこの積層膜をパターニングする。この際、配線３７と後の工程で形成する電気接続部３９との接続領域を設けるため、共通配線３４（積層膜）をパターニングしてその一部を除去して共通配線３４に貫通孔３４ａを形成する（図７（ｄ２））。

次に、絶縁層５や共通配線３４などを構成する積層膜を覆うように、例えばＳｉＣＮからなる中間層６を形成する（図７（ｅ１）、（ｅ２））。

次に、積層膜から第１電極３１および第２電極３２（図４（ｂ））を形成する。このため、積層膜のうちのこれらの電極となる部分の上側に形成された、中間層６と積層膜のうちの最表層のタンタル層とをドライエッチングにより除去し、これらの層を貫通する貫通孔８を形成する（図７（ｆ１））。これにより、発熱抵抗素子１５上に位置する第１電極３１と、これに対応する第２電極３２とが形成される。すなわち、発熱抵抗素子１５上にタンタル層とイリジウム層の２層が積層されて構成された保護層７が形成される。また、これと同じプロセスで、共通配線３４と後の工程で形成する電気接続部３９との接続領域を設けるため、中間層６と積層膜のうちの最表層のタンタル層とを除去し、これらの層を貫通する貫通孔９を形成する（図７（ｆ２））。

次に、端子構成層１６ａの表面を露出するために、絶縁層５と中間層６とを貫通する貫通孔を設ける。これと同じプロセスで、配線３７の表面の一部を露出するために、共通配線３４の貫通孔３４ａ（図７（ｄ２））の内部に設けられた絶縁層５と中間層６とを貫通する貫通孔を形成する。そして、端子構成層１６ａ上に、例えば下地にバリアメタルとしてのＴｉＷ層が設けられ、その上に金層が設けられた端子構成層１６ｂを形成する（図７（ｇ１））。これにより、端子１６が形成される。また、これと同じプロセスで、例えば、下地にＴｉＷ層が設けられ、その上に金層が設けられた電気接続部３９を形成する。この電気接続部３９によって、露出された配線３７の表面の一部と、露出された共通配線３４のうちのイリジウム層の表面とが接続される（図７（ｇ２））。

このように、本実施形態では、端子１６とヒューズ部３５との間で共通配線３４と並列接続される配線３７は、端子１６（端子構成層１６ａ）を形成する工程と同じ工程で形成される。また、共通配線３４と配線３７とを接続する電気接続部３９も、端子１６（端子構成層１６ｂ）を形成する工程と同じ工程で形成される。これにより、製造工程の負荷を抑えつつ、共通配線３４における電圧降下を抑え、ヒューズ部３５の切断性を確保することができる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態の液体吐出ヘッド用基板について、主に上述の実施形態と異なる点について説明する。

図８（ａ）に本発明の実施形態に係る基板１１の平面模式図を示す。また、図８（ｂ）に図８（ａ）における破線で示す領域Ａ内を拡大した平面模式図を示す。

図９は、図８（ａ）のＸ－Ｘ線で切断した場合の基板１１の部分断面図であり、発熱抵抗素子１５や端子１６、共通配線３４と配線３７とを電気接続する電気接続部４９を含むその周辺を示す図である。

本実施形態では、電気接続部４９の構成が上述の実施形態と異なっており、図９に記載のように、共通配線３４と配線３７との間の絶縁層５にスルーホール５ａを設けて、共通配線３４と配線３７とが直接接することで電気接続部４９が形成されている。

本実施形態では、基板１１の表面側に流路形成部材１２との接合性の高い中間層６が設けられ、上述の実施形態のような電気接続部３９が基板１１の表面側に露出していないため、流路形成部材１２と基板１１との密着性を確保することができる。そこで、図８（ｂ）に記載のように１つのヒューズ部３５に対応して１つの電気接続部４９を設けることも可能である。これにより、共通配線３４における電圧降下をより抑制し、ヒューズ部３５の切断性をより向上することができる。

本実施形態では、絶縁層５を形成した後に絶縁層５にスルーホール５ａを形成するが、このスルーホール５ａを設けた状態では配線３７の表面の一部がこのスルーホール５ａの開口から露出されて、表面に絶縁膜が形成される恐れがある。共通配線３４と配線３７との電気接続を十分に確保するためには、スルーホール５ａを形成した後、共通配線３４を構成する層を形成する前に、逆スパッタリングを行い、表面の絶縁膜を除去することが好ましい。なお、この逆スパッタリング工程により、発熱抵抗素子１５上の絶縁層５も削られる恐れがある。このため、発熱抵抗素子１５と保護層７との絶縁性を確保するために、本実施形態は絶縁層５が厚い場合に有効な構成であるといえる。

＜実施形態と比較例のヒューズ部までの配線抵抗＞
図１０は、上述の実施形態と比較例について、端子１６と各ヒューズ部３５との間の配線抵抗値を示すグラフである。なお、比較例は、上述の実施形態と異なり、配線３７を設けていない構成であり、端子１６とヒューズ部３５との間は共通配線３４と端子接続配線４１とで接続されている。図１０は、端子１６から＋Ｘ方向（図４（ａ）、図８（ａ））において最も離れた位置に配された発熱抵抗素子１５の列に対応する各ヒューズ部３５の、端子１６からの配線抵抗値を示している。また、図１０の横軸は＋Ｙ方向（図４（ａ）、図８（ａ））におけるヒューズ部３５の位置を示しており、グラフの右側ほど端子１６から共通配線３４を通る距離が長くなっている。

なお、共通配線３４のシート抵抗は１．６Ω／□であり、これに比べ、配線３７のシート抵抗は０．１Ω／□と非常に小さくなっている。

第１の実施形態および第２の実施形態では、端子１６の近傍に配線３７に接続するための電気接続部３９や電気接続部４９を設けている（図４（ａ）、図８（ａ））。このため、いずれのヒューズ部３５についても端子１６からの配線抵抗値が比較例と比べて低くなっている。また、第１の実施形態では、共通配線３４の両端の近傍に配線３７との電気接続部３９を設けているため、電気接続部３９の近傍に位置するヒューズ部３５の、端子１６からの配線抵抗値が低くなっている。第２の実施形態では、ヒューズ部３５のそれぞれに対応するように電気接続部４９を設けているため、端子１６からヒューズ部３５までの配線抵抗が第１の実施形態よりもさらに低くなっている。このように、本実施形態によると、ヒューズ部３５までの配線抵抗を抑えることができるため、ヒューズ部３５の切断性を確保することができる。

１ 基体
５ 絶縁層
７ 保護層（被覆部）
１１ 液体吐出ヘッド用基板
１５ 発熱抵抗素子
３４ 共通配線（第１配線）
３５ ヒューズ部
３７ 配線（第２配線）
３９ 電気接続部

Claims (21)

1. 液体を吐出するために発熱する第１発熱抵抗素子および第２発熱抵抗素子が設けられた表面を備える基体と、
   前記第１発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第１被覆部と、
   前記第２発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第２被覆部と、
   前記第１発熱抵抗素子と前記第１被覆部との間および前記第２発熱抵抗素子と前記第２被覆部との間に配された絶縁層と、
   ヒューズ部と、
   前記ヒューズ部を介して前記第１被覆部と電気的に接続された第１配線であって、前記第１被覆部と前記第２被覆部とを電気的に接続するための第１配線と、
   前記第１配線を介して前記第１被覆部および前記第２被覆部と電気的に接続された端子と、
   を有する液体吐出ヘッド用基板において、
   前記基体の前記表面に直交する方向において前記第１配線とは異なる位置に設けられた第２配線と、
   前記第１配線を通る電流の経路における前記ヒューズ部と前記端子との間に設けられ、前記第１配線と前記第２配線とを並列接続するための複数の電気接続部と、
   を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
2. 前記第１発熱抵抗素子と前記第２発熱抵抗素子とを含む複数の発熱抵抗素子が配列された素子列を有し、
   前記第１配線と前記第２配線とが前記素子列の方向に沿って延在している、請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
3. 前記第１配線の前記素子列の方向における両端部にそれぞれ前記電気接続部が設けられている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
4. 前記第１被覆部と前記第２被覆部とを含み、前記複数の発熱抵抗素子を覆う複数の被覆部と、
   前記複数の被覆部と前記第１配線とをそれぞれ接続するヒューズ部が前記素子列の方向に沿って設けられたヒューズ部の列と、
   を有し、
   前記複数の電気接続部のうちの少なくとも一つは、前記ヒューズ部の列の列方向における外側に位置する、請求項２または請求項３に記載の液体吐出ヘッド用基板。
5. 前記第２被覆部は、前記ヒューズ部とは別のヒューズ部を介して前記第１配線と電気的に接続されており、
   前記電気接続部は、前記ヒューズ部および前記別のヒューズ部のそれぞれに対応して設けられている、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
6. 前記第２配線は、前記第１配線よりもシート抵抗が低い、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
7. 前記直交する方向における前記第１配線と前記第２配線との間には前記絶縁層が配されており、
   前記複数の電気接続部は、少なくとも一部が前記絶縁層を貫通して設けられている、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
8. 前記直交する方向から見て、前記第１配線と前記第２配線とは少なくとも一部が互いに重なっている、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
9. 前記直交する方向において、前記第２配線、前記絶縁層、前記第１配線が前記基体の側からこの順に配されており、
   前記第１配線は、前記第２配線の端部を覆う前記絶縁層の段差部分を被覆している、請求項８に記載の液体吐出ヘッド用基板。
10. 前記第２配線は、前記端子を構成する少なくとも一つの端子構成層と同じ材料で構成され、前記直交する方向において少なくとも一つの前記端子構成層と同じ層として構成されている、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
11. 前記複数の電気接続部は、前記第１配線と前記第２配線とは別の層として設けられている、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
12. 前記第１配線は前記第２配線よりも前記直交する方向において前記基体から離れて位置しており、
    前記複数の電気接続部は、前記第１配線の前記第２配線と対向する面の裏面側と、前記第２配線の前記第１配線と対向する面と、を接続する、請求項１１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
13. 前記複数の電気接続部は、前記端子を構成する少なくとも一つの端子構成層と同じ材料で構成され、前記直交する方向において少なくとも一つの前記端子構成層と同じ層として構成されている、請求項１１または請求項１２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
14. 前記直交する方向における前記第１配線と前記第２配線との間には前記絶縁層が配置されており、
    前記絶縁層に設けられた複数のスルーホールを介して前記第１配線と前記第２配線とが接することで、前記複数の電気接続部が構成されている、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
15. 液体を吐出するために発熱する第１発熱抵抗素子および第２発熱抵抗素子を備える基体と、
    前記第１発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第１被覆部と、
    前記第２発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第２被覆部と、
    前記第１発熱抵抗素子と前記第１被覆部との間および前記第２発熱抵抗素子と前記第２被覆部との間に配された絶縁層と、
    ヒューズ部と、
    前記ヒューズ部を介して前記第１被覆部と電気的に接続された第１配線であって、前記第１被覆部と前記第２被覆部とを電気的に接続するための第１配線と、
    前記第１配線を介して前記第１被覆部および前記第２被覆部と電気的に接続された端子と、
    を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
    表面に第２配線を備える前記基体を用意する工程と、
    前記第２配線を覆うように前記絶縁層を形成する工程と、
    前記絶縁層の上に前記第１配線を形成する工程と、
    少なくとも一部が前記絶縁層を貫通する複数の電気接続部であって、前記第１配線を通る電流の経路における前記ヒューズ部と前記端子との間に設けられ、前記第１配線と前記第２配線とを並列接続するための前記複数の電気接続部を形成する工程と、
    を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
16. 前記基体を用意する工程では、前記基体の前記表面に形成した金属層をパターニングし、前記金属層から、前記第２配線と、前記端子を構成する少なくとも一つの端子構成層と、を形成する、請求項１５に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
17. 前記複数の電気接続部を形成する工程では、前記端子を構成する少なくとも一部の端子構成層を合わせて形成する、請求項１５に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
18. 液体を吐出するために発熱する第１発熱抵抗素子および第２発熱抵抗素子が設けられた表面を備える基体と、前記第１発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第１被覆部と、前記第２発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第２被覆部と、前記第１発熱抵抗素子と前記第１被覆部との間および前記第２発熱抵抗素子と前記第２被覆部との間に配された絶縁層と、ヒューズ部と、前記ヒューズ部を介して前記第１被覆部と電気的に接続された第１配線であって、前記第１被覆部と前記第２被覆部とを電気的に接続するための第１配線と、前記第１配線を介して前記第１被覆部および前記第２被覆部と電気的に接続された端子と、を備える液体吐出ヘッド用基板と、
    前記液体吐出ヘッド用基板の前記第１被覆部の側に設けられ、前記液体吐出ヘッド用基板とともに液体を流す流路を形成する流路形成部材と、
    を有する液体吐出ヘッドにおいて、
    前記液体吐出ヘッド用基板は、前記基体の前記表面に直交する方向において前記第１配線とは異なる層に設けられた第２配線と、前記第１配線を通る電流の経路における前記ヒューズ部と前記端子との間に設けられ、前記第１配線と前記第２配線とを並列接続するための複数の電気接続部と、を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
19. 前記複数の電気接続部は、前記液体吐出ヘッド用基板における前記流路形成部材の側の面に設けられ、
    前記流路形成部材は前記複数の電気接続部の少なくとも一部を被覆している、請求項１８に記載の液体吐出ヘッド。
20. 前記流路形成部材は前記複数の電気接続部と接している、請求項１９に記載の液体吐出ヘッド。
21. 前記流路形成部材は前記複数の電気接続部から間隔を空けて設けられている、請求項１９に記載の液体吐出ヘッド。

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