KR101972256B1 - Mems 디바이스, 헤드 및 액체 분사 장치 - Google Patents

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Abstract

기판의 휨을 억제하여 제 1 전극과 제 2 전극을 확실히 접속할 수 있는 MEMS 디바이스, 헤드 및 액체 분사 장치를 제공한다. 제 1 전극(34)을 포함하는 범프(32)가 마련된 제 1 기판(30)과, 접착층(35)에 의해 형성된 오목부(36)의 저면에 제 2 전극(91)이 마련된 제 2 기판(10)을 구비한다. 제 1 기판(30)과 제 2 기판(10)이 접착층(35)에 의해 접합되어 있으며, 제 1 전극(34)은, 범프(32)가 오목부(36)에 삽입되는 것에 의해, 제 2 전극(91)과 전기적으로 접속되며, 범프(32)가, 오목부(36)에 삽입되는 방향에서, 범프(32)의 일부와 오목부(36)를 형성하는 접착층(35)이 오버랩되어 있다.

Description

MEMS 디바이스, 헤드 및 액체 분사 장치
본 발명은 MEMS 디바이스, MEMS 디바이스를 갖는 헤드 및 헤드를 구비하는 액체 분사 장치에 관한 것이다.
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스의 일 예인 잉크젯식 기록 헤드는, 액적을 분사하는 노즐에 연통하는 압력 발생실이 형성된 유로 형성 기판과, 유로 형성 기판의 한쪽면측에 마련된 피에조 소자와, 유로 형성 기판의 피에조 소자측에 접합되며, 피에조 소자를 구동하는 구동 회로가 마련된 구동 회로 기판을 구비한다. 잉크젯식 기록 헤드는, 피에조 소자를 구동 회로에 의해 구동하는 것에 의해 압력 발생실 내의 액체에 압력 변화를 일으킴으로써, 노즐로부터 액적을 분사한다.
이와 같은 피에조 소자로서는, 유로 형성 기판 상에 성막 및 리소그래피법에 의해 형성한 박막형의 것이 제안되어 있다. 이와 같이 박막형의 피에조 소자를 이용함으로써, 피에조 소자를 고밀도로 배치하는 것이 가능해지는 반면, 고밀도로 배치한 피에조 소자와 구동 회로의 전기적인 접속이 곤란하게 된다.
이 때문에, 구동 회로 기판에 범프를 마련하고, 구동 회로 기판과 유로 형성 기판을 접착하는 접착층에 오목부를 마련하고, 오목부 내에서 구동 회로와 피에조 소자를 범프를 거쳐서 전기적으로 접속한 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 및 2 등 참조).
이와 같이 구동 회로와 피에조 소자의 접속에 범프를 이용하는 것에 의해, 고밀도로 배치한 피에조 소자와 구동 회로를 용이하게 또한 저비용으로 접속할 수 있다.
일본 특허 공개 제 2014-51008 호 공보 일본 특허 공개 제 2009-117544 호 공보
그렇지만, 범프의 양측에 마련된 접착층이 범프로부터 떨어져 배치되어 있으면, 유로 형성 기판이나 구동 회로 기판에 휨이 생겨 버린다는 문제가 있다.
이 때문에 접착층을 범프에 근접시켜 마련할 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 접착층이 피에조 소자의 구동 영역에 도달하여, 피에조 소자의 진동 특성에 악영향을 미쳐 버린다는 문제가 있다.
또한, 구동 회로 기판과 유로 형성 기판의 접합 강도가 낮으면, 또한 범프와 피에조 소자의 전기적인 접속이 안정되지 않는다는 다른 문제가 있다.
또한, 이러한 문제는, 잉크 등의 액체를 분사하는 헤드 뿐만 아니라, 헤드 이외의 임의의 MEMS 디바이스에서도 마찬가지로 존재한다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여, 기판의 휨을 억제하고 제 1 전극과 제 2 전극을 확실히 접속할 수 있는 MEMS 디바이스, 헤드 및 액체 분사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 제 1 태양은, MEMS 디바이스에 있어서, 제 1 전극을 포함하는 범프가 마련된 제 1 기판; 및 접착층에 의해 형성된 오목부의 저면에 제 2 전극이 마련된 제 2 기판을 구비하고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 상기 접착층에 의해 함께 접합되어 있으며, 상기 제 1 전극은, 상기 범프가 상기 오목부에 삽입되는 것에 의해, 상기 제 2 전극과 전기적으로 접속되며, 상기 범프가 상기 오목부에 삽입되는 방향에 있어서, 상기 범프의 일부와 상기 오목부를 형성하는 상기 접착층이 오버랩되어 있는 MEMS 디바이스를 제공한다.
이러한 태양에서는, 고밀도로 배치된 제 1 전극과 제 2 전극을 범프를 거쳐서 확실하고 또한 저비용으로 접속할 수 있다. 또한, 오목부를 형성하는 접착층과 범프를 오버랩시키는 것에 의해, 접착층을 범프에 근접하여 마련할 수 있으며, 기판의 휨을 억제하여 제 1 전극과 제 2 전극의 접속 불량을 억제할 수 있다. 또한, 접착층을 범프에 오버랩시키는 것에 의해, 접착층을 오목부의 외측으로 넓히는 경우에 비하여, 기판의 소형화를 도모할 수 있다.
여기서, 상기 범프는, 탄성을 갖는 코어부와, 상기 코어부의 표면에 마련된 금속 막을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 유로 형성 기판이나 구동 회로 기판에 휨이나 파도 형상이 있어도, 범프의 코어부가 변형하는 것에 의해 범프와 피에조 소자를 확실히 접속할 수 있다.
또한, 상기 제 1 기판에는, 상기 제 1 전극이 복수 마련되어 있는 동시에, 상기 범프의 상기 코어부는 상기 제 1 전극마다 독립하여 마련되어 있으며, 서로 인접하는 상기 코어부의 사이에는, 상기 접착층이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 기판을 대형화하는 일이 없이, 접착층의 접합 면적을 증대시켜 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 접착층이 감광성 수지로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 접착층을 소정 형상으로 용이하게 또한 고정밀도로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 태양은, 헤드에 있어서, 제 1 태양의 MEMS 디바이스; 상기 제 2 기판에 형성되며, 노즐에 연통하는 압력 발생실; 및 상기 제 2 기판의 상기 제 1 기판측에 부착된 피에조 소자를 포함하며, 상기 피에조 소자는 상기 제 2 전극에 접속되며, 상기 압력 발생실 내의 액체에 압력 변화를 일으키게 하는 헤드를 제공한다.
이러한 태양에서는, 오목부를 형성하는 접착층과 범프를 오버랩시키는 것에 의해, 접착층을 피에조 소자측에 연장시키는 일이 없이, 접착층이 피에조 소자에 부착되는 것을 억제하여, 접착층에 의해 피에조 소자의 변위가 저해되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 태양은 제 2 태양의 헤드를 구비하는 액체 분사 장치이다.
이러한 태양에서는, 전극의 접속을 확실히 실행하여 소형화하는 동시에 피에조 소자의 변위를 방해할 수 있는 것을 억제한 액체 분사 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 따른 헤드의 분해 사시도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 헤드의 평면도이다.
도 3은 실시형태 1에 따른 유로 형성 기판의 요부 평면도이다.
도 4는 실시형태 1에 따른 헤드의 단면도이다.
도 5a는 실시형태 1에 따른 헤드의 요부를 확대한 단면도이다.
도 5b는 실시형태 1에 따른 헤드의 요부를 확대한 단면도이다.
도 6은 실시형태 1에 따른 구동 회로 기판의 평면도이다.
도 7은 실시형태 1에 따른 유로 형성 기판의 요부 사시도이다.
도 8은 실시형태 1에 따른 유로 형성 기판의 요부 사시도이다.
도 9a는 실시형태 1에 따른 접착층의 제조 방법을 도시하는 단면도이다.
도 9b는 실시형태 1에 따른 접착층의 제조 방법을 도시하는 단면도이다.
도 9c는 실시형태 1에 따른 접착층의 제조 방법을 도시하는 단면도이다.
도 10a는 실시형태 2에 따른 헤드의 요부를 확대한 단면도이다.
도 10b는 실시형태 2에 따른 헤드의 요부를 확대한 단면도이다.
도 11은 일 실시형태에 따른 기록 장치의 개략도이다.
이하에 본 발명을 실시형태에 근거하여 상세하게 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 헤드의 일 예인 잉크젯식 기록 헤드의 분해 사시도이며, 도 2는 잉크젯식 기록 헤드의 평면도이다. 또한, 도 3은 유로 형성 기판의 요부 평면도이며, 도 4는 도 2의 A-A'선 단면도이며, 도 5a 및 도 5b는 도 4의 요부를 확대한 단면도이다.
도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 헤드의 일 예인 잉크젯식 기록 헤드(1)는 제 2 기판인 유로 형성 기판(10), 연통판(15), 노즐 플레이트(20), 제 1 기판인 구동 회로 기판(30), 컴플라이언스 기판(45) 등의 복수의 부재를 구비한다.
유로 형성 기판(10)은, 스테인리스강이나 Ni 등의 금속, ZrO2 또는 Al2O3을 대표로 하는 세라믹 재료, 유리 세라믹 재료, MgO, LaAlO3과 같은 산화물 등을 이용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 유로 형성 기판(10)은 실리콘 단결정 기판으로 이루어진다. 이 유로 형성 기판(10)에는, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 바와 같이, 한쪽면측으로부터 이방성 에칭하는 것에 의해, 복수의 격벽에 의해 구획된 압력 발생실(12)이 형성된다. 압력 발생실(12)은 잉크를 토출하는 복수의 노즐(21)이 병설되는 방향을 따라서 병설되어 있다. 이후, 이 방향을 압력 발생실(12)의 병설 방향, 또는 제 1 방향(X)이라 칭한다. 또한, 유로 형성 기판(10)에는, 압력 발생실(12)이 제 1 방향(X)으로 병설된 열이 복수열, 본 실시형태에서는, 2열 마련되어 있다. 이 압력 발생실(12)이 제 1 방향(X)을 따라서 형성된 압력 발생실(12)의 열이 복수열 열설(列設)된 열설 방향을, 이후, 제 2 방향(Y)이라 칭한다. 또한, 제 1 방향(X) 및 제 2 방향(Y)의 쌍방으로 교차하는 방향을 본 실시형태에서는, 제 3 방향(Z)이라 칭한다. 또한, 본 실시형태에서는, 각 방향(X, Y, Z)의 관계를 직교로 하지만, 각 구성의 배치 관계가 반드시 직교하는 것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 유로 형성 기판(10)에는, 압력 발생실(12)의 제 2 방향(Y)의 일 단부측에, 상기 압력 발생실(12)보다 개구 면적이 좁아, 압력 발생실(12)에 유입되는 잉크의 유로 저항을 부여하는 공급로 등이 마련되어 있어도 좋다.
또한, 유로 형성 기판(10)의 한쪽면측(적층 방향이며 -Z 방향)에는, 연통판(15)과 노즐 플레이트(20)가 순차 적층되어 있다. 즉, 잉크젯식 기록 장치(1)는 유로 형성 기판(10)의 한쪽면에 마련된 연통판(15)과, 연통판(15)의 유로 형성 기판(10)은 반대면측에 마련된 노즐(21)을 갖는 노즐 플레이트(20)를 구비한다.
연통판(15)에는, 압력 발생실(12)과 노즐(21)을 연통하는 노즐 연통로(16)가 마련되어 있다. 연통판(15)은 유로 형성 기판(10)보다 큰 면적을 갖고, 노즐 플레이트(20)는 유로 형성 기판(10)보다 작은 면적을 갖는다. 이와 같이 연통판(15)을 마련하는 것에 의해 노즐 플레이트(20)의 노즐(21)과 압력 발생실(12)을 이격시킬 수 있다. 이러한 구성에서, 압력 발생실(12) 내에 있는 잉크는, 노즐(21) 부근의 잉크에서 생기는 잉크 중의 수분의 증발에 의한 증점의 영향을 받기 어려워진다. 또한, 노즐 플레이트(20)는 압력 발생실(12)과 노즐(21)을 연통하는 노즐 연통로(16)의 개구를 덮기만 하여도 되므로, 노즐 플레이트(20)의 면적을 비교적 작게 할 수 있어서, 비용의 삭감을 도모할 수 있다 또한, 본 실시형태에서는, 노즐 플레이트(20)의 노즐(21)이 개구되고, 잉크 방울이 토출되는 면을 액체 분사면(20a)이라 칭한다.
또한, 연통판(15)에는, 매니폴드(100)의 일부를 구성하는 제 1 매니폴드부(17)와 제 2 매니폴드부(18)가 마련되어 있다.
제 1 매니폴드부(17)는, 연통판(15)을 두께 방향(연통판(15)과 유로 형성 기판(10)이 적층되는 적층 방향)으로 관통하여 마련되어 있다.
또한, 제 2 매니폴드부(18)는, 연통판(15)을 두께 방향으로 관통하는 일이 없이, 연통판(15)의 노즐 플레이트(20) 측에 개구되어 마련되어 있다.
또한, 연통판(15)에는, 압력 발생실(12)의 제 2 방향(Y)의 일 단부에 각각 연통되는 공급 연통로(19)가 마련된다. 각각의 공급 연통로(19)는 압력 발생실(12) 마다 독립하여 마련되어 있다. 이 공급 연통로(19)를 통해, 제 2 매니폴드부(18)와 압력 발생실(12)을 연통한다.
이러한 연통판(15)으로서는, 스테인리스나 Ni 등의 금속, 또는 지르코늄의 세라믹 등을 이용할 수 있다. 또한, 연통판(15)은 유로 형성 기판(10)과 선팽창 계수가 동등한 재료가 바람직하다. 즉, 연통판(15)으로서 유로 형성 기판(10)과 선팽창 계수가 크게 상이한 재료 이용한 경우, 가열이나 냉각되는 것에 의해, 유로 형성 기판(10)과 연통판(15)의 선팽창 계수의 차이에 의해 휨이 생겨 버린다. 본 실시형태에서는, 연통판(15)으로서 유로 형성 기판(10)과 동일한 재료, 즉, 실리콘 단결정 기판을 이용하는 것에 의해, 열에 의한 휨이나 열에 의한 크랙, 박리 등의 발생을 억제하도록 했다.
노즐 플레이트(20)에는, 각 압력 발생실(12)과 노즐 연통로(16)를 거쳐서 연통되는 노즐(21)이 형성되어 있다. 이러한 노즐(21)은, 제 1 방향(X)으로 병설되며, 이 제 1 방향(X)으로 병설된 노즐(21)의 열이 제 2 방향(Y)으로 2열 형성되어 있다.
이러한 노즐 플레이트(20)로서는, 예를 들면, 스테인리스강(SUS) 등의 금속, 폴리이미드 수지와 같은 유기물, 또는 실리콘 단결정 기판 등을 이용할 수 있다. 또한, 노즐 플레이트(20)로서 실리콘 단결정 기판을 이용하는 것에 의해, 노즐 플레이트(20)와 연통판(15)의 선팽창 계수를 동등하게 하여, 가열이나 냉각되는 것에 의한 휨이나 열에 의한 크랙, 박리 등의 발생을 억제할 수 있다.
한편, 유로 형성 기판(10)의 연통판(15)과는 반대면측에는, 진동판(50)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 진동판(50)으로서, 유로 형성 기판(10)측에 마련된 산화 실리콘으로 이루어지는 탄성 막(51)과, 탄성 막(51) 상에 마련된 산화 지르코늄으로 이루어지는 절연체 막(52)을 마련하도록 했다. 또한, 압력 발생실(12) 등의 액체 유로는, 유로 형성 기판(10)을 한쪽면측(노즐 플레이트(20)가 접합된 면측)으로부터 이방성 에칭하는 것에 의해 형성되어 있으며, 압력 발생실(12) 등의 액체 유로의 다른쪽면은 탄성 막(51)에 의해 형성되어 있다.
또한, 유로 형성 기판(10)의 진동판(50) 상에는, 본 실시형태의 피에조 소자인 압전 액추에이터(300)가 마련되어 있다. 압전 액추에이터(300)는, 진동판(50)측으로부터 순차 적층된 제 1 전극(60), 압전체층(70) 및 제 2 전극(80)을 갖는다. 압전 액추에이터(300)를 구성하는 제 1 전극(60)은, 본 실시형태에서는, 압력 발생실(12)마다 절단되어 나누어져 있으며, 압전 액추에이터(300)의 실질적인 구동부인 능동부 마다 독립되는 개별 전극을 구성한다. 이 제 1 전극(60)은, 압력 발생실(12)의 제 1 방향(X)에서는, 압력 발생실(12)의 폭보다 좁은 폭으로 형성되어 있다. 즉, 압력 발생실(12)의 제 1 방향(X)에서, 제 1 전극(60)의 양 단부는, 압력 발생실(12)에 대향하는 영역의 내측에 위치하고 있다. 또한, 압력 발생실(12)의 제 2 방향(Y)에서는, 제 1 전극(60)의 양 단부는 압력 발생실(12)의 외측까지 연장되어 있다. 이러한 제 1 전극(60)의 재료는, 금속 재료이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 백금(Pt), 이리듐(Ir) 등이 바람직하게 이용된다.
압전체층(70)은, 제 2 방향(Y)이 소정의 폭이 되도록 제 1 방향(X)에 걸쳐서 연속하여 마련되어 있다. 압전체층(70)의 제 2 방향(Y)의 폭은 압력 발생실(12)의 제 2 방향(Y)의 폭보다 넓다. 이 때문에, 압력 발생실(12)의 제 2 방향(Y)에서는, 압전체층(70)은 압력 발생실(12)의 외측까지 마련되어 있다.
압력 발생실(12)의 제 2 방향(Y)의 일 단부측(매니폴드(100)와는 반대측)에 있어서의 압전체층(70)의 단부는 제 1 전극(60)의 단부보다 외측에 위치하고 있다. 즉, 제 1 전극(60)의 단부는 압전체층(70)에 의해 덮여 있다. 또한, 압력 발생실(12)의 제 2 방향(Y)의 매니폴드(100)측인 타단측에 있어서의 압전체층(70)의 단부는 제 1 전극(60)의 단부보다 내측(압력 발생실(12)측)에 위치하고 있으며, 제 1 전극(60)의 매니폴드(100)측의 단부는 압전체층(70)으로 덮여 있지 않다.
압전체층(70)은 제 1 전극(60) 상에 형성되는 분극 구조를 갖는 산화물의 압전 재료로 이루어지며, 예를 들면, 일반식 ABO3으로 나타나는 페로브스카이트(perovskite)형 산화물로 이루어질 수 있다. 압전체층(70)에 이용되는 페로브스카이트형 산화물로서는, 예를 들면, 납을 포함하는 납계 압전 재료나 납을 포함하지 않는 비납계 압전 재료 등을 이용할 수 있다.
이러한 압전체층(70)에는, 각 격벽에 대응하는 오목부(71)가 형성되어 있다. 이 오목부(71)의 제 1 방향(X)의 폭은, 각 격벽의 제 1 방향(X)의 폭과 대략 동일, 혹은 그것보다 넓게 되어 있다. 이에 의해, 진동판(50)의 압력 발생실(12)의 제 2 방향(Y)의 단부에 대항하는 부분(이른바 진동판(50)의 아암부)의 강성이 가압되기 때문에, 압전 액추에이터(300)를 양호하게 변위시킬 수 있다. 또한, 압전 액추에이터(300)가 양호하게 변위하게 하기 위해서 압전체층(70)에 오목부(71)가 형성되는 것으로 했지만, 특별히 이에 한정되지 않는다. 압전체층(70)이 압전 액추에이터(300)를 양호하게 변위하게 허용한다면, 압전체층(70)은 오목부(71)가 내부에 형성되지 않는 모든 방법으로 형성될 수도 있다.
제 2 전극(80)은 압전체층(70)의 제 1 전극(60)과는 반대면측에 마련되어 있으며, 복수의 능동부에 공통되는 공통 전극을 구성한다. 또한, 제 2 전극(80)은, 오목부(71)의 내면, 즉, 압전체층(70)의 오목부(71)의 측면 내에 마련하도록 하여도 좋고, 마련하지 않도록 하여도 좋다.
이러한 제 1 전극(60), 압전체층(70) 및 제 2 전극(80)으로 구성되는 압전 액추에이터(300)는 제 1 전극(60)과 제 2 전극(80)의 사이에 전압을 인가하는 것에 의해 변위가 생긴다. 즉, 2개의 전극(60, 80)의 사이에 전압을 인가함으로써, 제 1 전극(60)과 제 2 전극(80) 사이에 압착된 압전체층(70)에 압전 뒤틀림이 생긴다. 그리고, 양 전극에 전압을 인가했을 때에, 압전체층(70)에 압전 뒤틀림이 생기는 부분을 능동부(active portion)라 칭한다. 이에 반하여, 압전체층(70)에 압전 뒤틀림이 생기지 않는 부분을 비능동부(inactive portion)라 칭한다.
또한, 도 3, 도 4 및 도 5a에 도시하는 바와 같이, 압전 액추에이터(300)의 제 1 전극(60)으로부터는, 인출 배선인 개별 배선(91)이 인출되어 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 방향(X)으로 병설된 압전 액추에이터(300)(능동부)의 열이 제 2 방향(Y)으로 2열 마련되어 있으며, 각 열의 압전 액추에이터(300)로부터는, 제 2 방향(Y)에서 열의 외측에 개별 배선(91)이 인출되어 있다. 또한, 압전 액추에이터(300)의 제 2 전극(80)으로부터는, 인출 배선인 공통 배선(92)이 인출되어 있다. 본 실시형태에서는, 공통 배선(92) 각각은, 2열의 압전 액추에이터(300)의 양자의 제 2 전극(80)에 도통되어 있다. 또한, 공통 배선(92)은 복수의 능동부에 대하여 1개 공통 배선(92)의 비율로 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 압전 액추에이터(300)의 제 1 전극(60)으로부터 인출된 개별 배선(91), 및 제 2 전극(80)으로부터 인출된 공통 배선(92)을 제 2 전극이라 칭한다. 요약하면, 제 2 기판인 유로 형성 기판(10)에는, 제 2 전극인 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)이 마련되어 있게 된다.
한편, 구동 회로 기판(30)은 압전 액추에이터(300)의 유로 형성 표면(10)의 면에 접합되어 있다. 구동 회로 기판(30)은 유로 형성 기판(10)과 대략 동일한 크기를 갖는다.
여기서, 본 실시형태의 제 1 기판인 구동 회로 기판(30)에 대하여, 도 4, 도 5a, 도 5b 및 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 도 6은 구동 회로 기판을 유로 형성 기판측으로부터 평면에서 보았을 때의 평면도이다.
도면에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 제 1 기판인 구동 회로 기판(30)은, 반도체 기판에 트랜스미션 게이트 등의 스위칭 소자를 갖는 집적 회로인 구동 회로(31)를 반도체 제조 프로세스에 의해 만든 것이며, 예를 들면, 별도 형성한 반도체 집적 회로를 기판에 마련된 배선에 실장한 것은 아니다.
이러한 구동 회로 기판(30)은, 구동 회로(31)가 유로 형성 기판(10)에 상대향하는 면측에 일체적으로 형성되어 있다. 그리고, 구동 회로 기판(30)과 유로 형성 기판(10)은 접착층(35)을 거쳐서 접합되어 있다.
여기서, 구동 회로 기판(30)의 구동 회로(31)와 유로 형성 기판(10)의 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)은 범프(32)를 거쳐서 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 구동 회로 기판(30)의 유로 형성 기판(10)에 상대향하는 면에 범프(32)가 마련된다. 여기서, 범프(32)는 구동 회로(31)의 단자(31a)와 전기적으로 접속된 제 1 전극을 포함한다. 그리고, 범프(32)와 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)을 전기적으로 접속하는 것에 의해, 구동 회로(31)와 압전 액추에이터(300)의 제 1 전극(60) 및 제 2 전극(80)이 전기적으로 접속되어 있다.
이러한 범프(32)는, 예를 들면, 탄성을 갖는 수지 재료로 형성된 코어부(33)와, 코어부(33)의 표면에 형성된 금속 막(34)을 구비한다. 금속 막(34)은 코어부(33)의 표면으로부터 구동 회로 기판(30)의 유로 형성 기판(10)측의 면에 도달할 때까지 마련되어 있다. 금속 막(34)이 구동 회로 기판(30)의 구동 회로(31)의 대응 단자(31a)에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 제 1 전극으로서 금속 막(34)이 마련되어 있다.
코어부(33)는, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 실리콘 변성 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등의 감광성 절연 수지나 열강화성 절연 수지로 형성되어 있다.
또한, 코어부(33)는, 구동 회로 기판(30)과 유로 형성 기판(10)을 접합하기 전에 있어서, 거의 반원 형상(hog-backed shape)으로 형성되어 있다. 여기서, 반원 형상이란, 구동 회로 기판(30)에 접하는 내면(저면)이 평면인 동시에, 비접촉면인 외면측이 만곡면으로 되어 있는 기둥 형상을 말한다. 거의 반원 형상의 특정 예는, 거의 반원 형상, 거의 반타원 형상, 거의 사다리꼴 형상 또는 모든 다른 유사한 형상의 형상이다.
그리고, 구동 회로 기판(30)과 유로 형성 기판(10)이 상대적으로 근접하도록 가압될 때, 코어부(33)는, 코어부(33)의 선단의 형상이 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)의 표면 형상을 따르도록 탄성 변형되어 있다.
이에 의해, 구동 회로 기판(30)이나 유로 형성 기판(10)에 휨이나 파도 형상이 있어도, 코어부(33)가 휨이나 파도 형상에 추종하여 변형되는 것에 의해, 범프(32)와 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)을 확실히 접속할 수 있다.
또한, 코어부(33)는, 본 실시형태에서는, 제 1 방향(X)으로 직선 상에 연속하여 배치되어 있다. 즉, 코어부(33)는 합계 3개가 마련되어, 그 중 2개는, 제 2 방향(Y)에서, 2열의 압전 액추에이터(300)의 외측에 마련되며, 1개는, 제 2 방향(Y)에서, 2열의 압전 액추에이터(300)의 사이에 마련되어 있다. 그리고, 2열의 압전 액추에이터(300)의 외측에 마련된 각 코어부(33)가 압전 액추에이터(300)의 대응 열의 개별 배선(91)과 접속되는 범프(32)를 구성하고, 2열의 압전 액추에이터(300)의 사이에 마련된 코어부(33)가 2열의 압전 액추에이터(300)의 공통 배선(92)에 접속되는 범프(32)를 구성한다.
이러한 코어부(33)는 포토리소그래피 기술이나 에칭 기술에 의해 형성할 수 있다.
금속 막(34)은 코어부(33)의 표면을 피복하고 있다. 금속 막(34)은, 예를 들면 Au, TiW, Cu, Cr(크롬), Ni, Ti, W, NiV, Al, Pd(팔라듐), 납프리 땜납 등의 금속이나 합금 중 어느 하나 또는 모든 조합으로 형성되어 있으며, 이들 단층이어도, 복수종을 적층한 것이어도 좋다. 그리고, 금속 막(34)은, 코어부(33)의 탄성 변형에 의해 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)의 표면 형상을 따라서 변형되어 있으며, 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)과 금속 접합되어 있다. 또한, 개별 배선(91)에 접속되는 금속 막(34)은, 코어부(33)의 표면에 개별 배선(91)과 동일한 피치로 제 1 방향(X)으로 배설되어 있다. 한편, 공통 배선(92)에 접속되는 금속 막(34)은, 코어부(33)의 표면에 공통 배선(92)과 동일한 피치로 제 1 방향(X)으로 배설되어 있다.
이러한 범프(32), 본 실시형태에서는, 코어부(33)의 표면에 마련된 금속 막(34)과 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)은 상온에서 접합되어 있다. 구체적으로는, 본 실시형태의 구동 회로 기판(30)과 유로 형성 기판(10)은 접착층(35)에 의해 접합되는 것에 의해, 범프(32)와 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)과 서로 접촉된 상태로 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)에 고정되어 있다. 여기서 접착층(35)은, 예를 들면, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 스틸렌 수지 등을 주성분으로 하는 수지를 갖는 일정한 점착성을 갖는 접착제나 레지스터 재료 등을 이용할 수 있다. 특히, 포토레지스트(photoresist) 등에 이용되는 감광성 수지를 이용하는 것에 의해 접착층(35)을 용이하게 또한 고정밀도로 형성할 수 있다. 보다 상세하게, 접착층(35)으로서 점도가 낮은 접착제를 이용한 경우, 접착제가 압전 액추에이터(300)의 능동부 및 능동부가 마련된 진동판(50) 상에 유출되어, 접착제가 압전 액추에이터(300)의 변형을 저해시켜 버릴 수 있다. 그러나, 접착층(35)으로서 포토레지스트 등에 이용되는 감광성 수지를 이용하는 것에 의해, 접착층(35)을 소망의 영역에만 형성한다. 이 경우에, 접착제의 유출에 의한 압전 액추에이터(300)의 변형의 저해를 억제할 수 있다. 또한, 감광성 수지로서는, 예를 들면, SU-8_3000(니혼 카야쿠 주식회사제), SU-8_3000CF(니혼 카야쿠 주식회사제), TMMR_s2000(도쿄 오카 공업 주식회사제) 등을 들 수 있다.
본 실시형태에서는, 각 범프(32)의 양측, 즉, 범프(32)를 사이에 둔 제 2 방향(Y)의 양측에 접착층(35)을 마련하도록 했다. 즉, 2개의 접착층(35)의 사이에 오목부(36)를 형성하고, 오목부(36)의 저면, 즉 유로 형성 기판(10)의 진동판(50) 상에 제 2 전극인 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)을 마련한다. 그리고, 오목부(36) 내에 있어서, 범프(32)와 개별 배선(91) 또는 공통 배선(92)을 각각 접속한다. 본 실시형태에서는, 제 1 방향(X)으로 연장된 3개의 범프(32)는 제 2 방향(Y)으로 마련되어 있다. 따라서, 각 범프(32)마다 오목부(36)를 형성하도록, 2개의 접착층(35)은 각 범프(32)의 제 2 방향(Y)의 양측에 제 1 방향(X)을 따라서 연장되도록 마련되어 있다. 즉, 제 1 방향(X)으로 연장된 6개의 접착층(35)은 제 2 방향(Y)으로 마련되어 있다. 또한, 제 2 방향(Y)으로 병설된 6개의 접착층(35)이 제 1 방향(X)의 양 단부에 있어서 연속적으로 연결되도록, 2개 이상의 접착층(35)이 마련되어 있다. 즉, 접착층(35)이 압전 액추에이터(300)의 각 열의 주위에 걸쳐서, 상기 압전 액추에이터(300)의 2개 열의 전체 주위를 둘러싸도록, 접착층(35)은 평면에서 보았을 때에 직사각형의 액자 형상으로 마련되어 있다.
또한, 접착층(35)은, 제 3 방향(Z)에 있어서, 각 범프(32)의 일부와 오버랩되어 있다. 구체적으로는, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 접착층(35)은, 제 2 방향(Y)의 폭이, 유로 형성 기판(10)과 범프(32)가 제 3 방향(Z)과 상대향하는 사이의 영역(w)까지 넓어져 있다. 즉, "접착층(35)이 각 범프(32)의 일부와 오버랩한다는 것"은, 제 3 방향(Z)으로부터 평면에서 보았을 때에, 접착층(35)의 일부와 범프(32)의 일부가 서로 일치한다는 것을 말한다. 또한, 여기서 말하는 범프(32)란, 본 실시형태에서는, 구동 회로 기판(30)으로부터 유로 형성 기판(10)측으로 돌출되어 마련된 부분이며, 코어부(33)와, 코어부(33)의 표면에 마련된 금속 막(34)의 부분을 포함하는 영역(w)을 형성한다. 또한, 접착층(35)은 사다리꼴 형상 단면을 가지며, 보다 상세하게, 제 2 방향(Y)에서 취한 접착층(35)의 단면이 유로 형성 기판(10)측으로 광폭이며, 구동 회로 기판(30)측으로 협폭이다. 즉, 접착층(35)은, 오목부(36)를 형성하는 내측면(35a)이 제 3 방향(Z)에 대하여 경사지도록 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 내측면(35a)이 유로 형성 기판(10)측으로 연장되어 범프(32)에 근접한 방향으로 경사져 마련되는 것에 의해, 범프(32)의 영역(w) 내에 접착층(35)의 일부가 배치되어 있다. 또한, 접착층(35)은, 오목부(36)의 내측면과 범프(32)가 서로 접촉하지 않도록 내측면(35a)이 경사져 마련되어 있다. 이것은, 예를 들면, 접착층(35)이 범프(32)와 접촉해 버리면, 경화된 접착층(35)이 범프(32)의 변형을 저해시키기 때문이다. 보다 상세하게, 접착층(35)이 범프(32)의 측면에 접촉하면, 접착층(35)은 범프(32)의 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)을 따른 변형이 저해되어 버려, 범프(32)와 개별 배선(91) 또는 공통 배선(92)과의 접촉 면적이 감소되어 접속 불량이 발생할 우려가 있다. 또한, 접착층(35)이 범프(32)의 일부에 접촉하여 경화되면, 접착층(35)이 접촉되어 있지 않은 범프(32)의 다른 부분에 변형의 하중이 가해져, 범프(32)와 개별 배선(91) 또는 공통 배선(92)의 복수의 접속 부분에 있어서 동일한 하중으로 접속할 수 없게 되어 버린다. 본 실시형태에서는, 접착층(35)이 범프(32)와 접촉하지 않도록 접착층(35)과 범프(32)의 사이에 공간이 마련된다. 따라서, 접착층(35)이 범프(32)의 변형을 저해시키는 것을 억제하여, 범프(32)와 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)의 전기적인 접속을 확실히 실행할 수 있다.
이와 같이, 오목부(36)의 내측면(35a)을 경사지게 하는 것에 의해, 범프(32)가 접착층(35)과 유로 형성 기판(10)의 함께 접합되는 접합 영역에 근접해져, 범프(32)와 접촉되는 유로 형성 기판(10)의 영역에 있어서 휨을 억제할 수 있다. 또한, 범프(32)가 오목부(36)를 형성하는 접착층(35)과 유로 형성 기판(10)의 접합 영역에서 먼 경우, 오목부(36) 내에서 범프(32)의 가압하는 압력에 의해 유로 형성 기판(10)에 휨이 생겨, 범프(32)와 개별 배선(91) 또는 공통 배선(92)의 접속 불량이 발생할 우려가 있다. 본 실시형태에서는, 유로 형성 기판(10)의 휨을 억제하여, 범프(32)와 개별 배선(91) 또는 공통 배선(92)의 접속 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 접착층(35)의 오목부(36)와는 반대측의 외측면(35b)은, 제 3 방향(Z)을 따른 면, 즉, 유로 형성 기판(10)의 표면에 대하여 수직인 면으로 되어 있다. 이 경우에, 접착층(35)의 유로 형성 기판(10)과의 접합 면적은 접착층(35)의 구동 회로 기판(30)과의 접착 면적보다 넓다. 여기에서, 접착층(35)의 외측면(35b)이 오목부(36)의 내측면(35a)과 마찬가지로 경사질 수 있다. 그러나, 외측면(35b)을 오목부(36)의 내측면(35a)과 동일한 방향으로 경사지게 하면, 접착층(35)과 유로 형성 기판(10)의 접착 면적이 감소되어 버린다. 또한, 외측면(35b)을 오목부(36)의 내측면(35a)과는 반대 방향이 되도록 경사지게 하면, 접착층(35)과 유로 형성 기판(10)의 접착 면적은 증대시킬 수 있지만, 유로 형성 기판(10)의 압전 액추에이터(300)의 능동부나 진동판(50)의 능동부가 마련된 영역 등에 접착층(35)이 부착될 우려가 있으며, 압전 액추에이터(300)나 진동판(50)의 변형을 저해시켜 버릴 우려가 있다. 또한, 접착층(35)이 압전 액추에이터(300)의 능동부나 진동판(50)의 능동부가 마련된 영역에 접착층(35)이 접촉되지 않도록 하기 위해서, 유로 형성 기판(10) 및 구동 회로 기판(30)이 대형화되어 버린다. 본 실시형태에서는, 오목부(36)의 내측면(35a)을 경사지게 하여 접착층(35)과 범프(32)를 제 3 방향(Z)으로 오버랩시키는 동시에 외측면(35b)을 제 3 방향(Z)을 따라서 형성하는 것에 의해, 접착층(35)의 접착 면적을 증가시킨다. 그 결과, 유로 형성 기판(10)과 구동 회로 기판(30)의 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 접착층(35)이 압전 액추에이터(300)의 능동부나 진동판(50)의 능동부가 형성되는 영역 등에 접촉하는 것을 억제하고, 압전 액추에이터(300)의 변위가 저해되는 것에 의한 잉크의 분사 불량이나 분사 특성의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 접착층(35)을 마련하는 영역을 최소한으로 억제하여, 헤드의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 접착층(35)에 의한 오목부(36)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 방향(X)으로 병설된 개별 배선(91)에 걸쳐서 연속하여 마련되어 있다. 물론, 접착층(35)은, 특히 이에 한정되지 않는다. 대신에, 예를 들면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제 1 방향(X)으로 인접하는 개별 배선(91)의 각 쌍 사이에서 연속하도록 연장된 연장부(37)를 마련하도록 하여도 좋다. 즉, 서로 인접하는 코어부(33)의 각 쌍 사이에는, 접착층(35)의 연장부(37)가 마련되어 있으며, 오목부(36)가 각 개별 배선(91) 마다 독립하여 마련되어 있어도 좋다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 접착층(35)에 연장부(37)를 마련한 경우에는, 접착층(35)과 유로 형성 기판(10) 및 구동 회로 기판(30)의 접착 면적이 증대하기 때문에, 유로 형성 기판(10)과 구동 회로 기판(30)의 접합 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 유로 형성 기판(10)과 구동 회로 기판(30)은 각 코어부(33)의 전체 주위에 걸쳐서 접합되기 때문에, 유로 형성 기판(10) 및 구동 회로 기판(30)의 오목부(36) 내에서의 휨을 억제할 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8은 유로 형성 기판(10)의 요부를 도시하는 사시도이다.
이와 같이 유로 형성 기판(10)과 구동 회로 기판(30)을 접합하는 접착층(35)에 의해, 유로 형성 기판(10)과 구동 회로 기판(30) 사이에는 보지부(38)가 형성된다. 각 보지부(38)는 내부에 압전 액추에이터(300)가 배치된 공간이다. 본 실시형태에서는, 접착층(35)은 압전 액추에이터(300)의 각 열의 전체 주위에 걸쳐서 연속하여 마련하도록 했기 때문에, 유로 형성 기판(10)과 구동 회로 기판(30)의 사이에는, 압전 액추에이터(300)의 각 열 마다 대응하여 보지부(38)가 독립하여 마련되어 있다. 이러한 보지부(38)는 밀봉되어 있어도, 또한 밀봉되어 있지 않아도 좋다. 또한, 접착층(35)으로서, 감광성 수지를 이용하는 것에 의해, 밀봉 공간인 보지부(38)를 용이하게 또한 확실히 형성할 수 있다.
또한, 구동 회로 기판(30)으로의 외부 배선의 접속은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 구동 회로 기판(30)에 관통 전극을 마련하고, 구동 회로 기판(30)의 유로 형성 기판(10)에 상대향하는 면과는 반대면에서 관통 전극에 외부 배선을 접속하도록 하여도 좋다. 또한, 구동 회로 기판(30)의 유로 형성 기판(10)에 상대향하는 면에 있어서, 구동 회로(31)가 형성된 영역으로부터 보지부(38)의 외측에 도달할 때까지 배선을 마련하고, 보지부(38)의 외측에 있어서 배선과 외부 배선을 접속하도록 하여도 좋다. 또한, 구동 회로 기판(30)에 관통 구멍을 마련하고, 관통 구멍 내에 삽입한 외부 배선과 구동 회로(31)를 접속하도록 하여도 좋다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 구동 회로(31)가 형성된 구동 회로 기판(30)을 직접 유로 형성 기판(10)에 접합하는 것에 의해, 구동 회로(31)와 압전 액추에이터(300)를 전기적으로 접속할 수 있다. 따라서, 고밀도로 배치된 압전 액추에이터(300)의 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)과 구동 회로(31)를 확실하고 또한 저비용으로 접속할 수 있다.
여기서, 유로 형성 기판(10)과 구동 회로 기판(30)을 접합하는 접착층(35)의 제조 방법에 대해 도 9a를 참조하여 설명한다.
도 9a에 도시하는 바와 같이, 유로 형성 기판(10)의 한쪽면의 전면에 걸쳐서 접착층(35)이 되는 감광성 접착제(135)를 도포하고, 소성하여 용제 성분을 휘발시킨다. 그 후, 감광성 접착제(135)의 상방에 개구부(201)를 갖는 유리 마스크(200)를 배치하여, 경사 방향으로부터 자외선을 조사한다. 따라서, 개구부(201)에 의해 차단되지 못한 자외선이 감광성 접착제(135)에 비스듬하게 조사되고, 감광성 접착제(135)의 일부분의 자외선이 비스듬하게 조사된 부분이 노광된다. 이 비스듬하게 노광된 감광성 접착제(135)의 부분이 오목부(36)의 내측면(35a)이 된다.
다음에, 도 9b에 도시하는 바와 같이, 유리 마스크(200)에 대해 수직 방향으로부터 자외선을 조사한다. 따라서, 개구부(201)에 의해 차단되지 않은 자외선이 감광성 접착제(135)에 수직으로 조사되고, 감광성 접착제(135)의 일부분의 자외선이 수직으로 조사된 부분이 노광된다. 이 수직으로 노광된 감광성 접착제(135)의 부분이 오목부(36)의 외측면(35b)이 된다.
그 후, 도 9c에 도시하는 바와 같이, 감광성 접착제(135)의 노광되어 있지 않은 부분을 제거하는 것에 의해, 한쪽의 내측면(35a)이 경사지고, 다른쪽의 외측면(35b)이 수직인 방향으로 형성된 접착층(35)을 형성할 수 있다. 또한, 상술한 예에서는, 오목부(36)를 형성하는 한쪽의 접착층(35)의 제조 방법을 예시했다. 오목부(36)를 형성하는 다른쪽의 접착층(35)에 대해서도 상술한 예와 마찬가지의 제조 방법에 의해 형성할 수 있다. 이와 같이, 접착층(35)을, 감광성 접착제(135)를 이용하여 유리 마스크(200)로 패터닝하는, 이른바 포토레지스트 공정을 이용하는 것에 의해, 접착층(35)을 용이하고 또한 고정밀도로 형성할 수 있다. 또한, 접착층(35)을 포토레지스트 공정에 의해 고정밀도로 형성하는 것에 의해, 접착층(35)이 범프(32)에 접촉하지 않는 위치 및 폭으로 형성할 수 있다.
이러한 유로 형성 기판(10), 구동 회로 기판(30), 연통판(15) 및 노즐 플레이트(20)의 접합체에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 복수의 압력 발생실(12)에 연통하는 매니폴드(100)를 형성하는 케이스 부재(40)가 고정되어 있다. 케이스 부재(40)는, 평면에서 보아 상술한 연통판(15)과 대략 동일 형상을 갖고, 구동 회로 기판(30)에 접합되는 동시에, 상술한 연통판(15)에도 접합되어 있다. 구체적으로는, 케이스 부재(40)는 구동 회로 기판(30) 상에 오목부(41)를 포함하며, 오목부(41)는 유로 형성 기판(10) 및 구동 회로 기판(30)이 수용되는 깊이를 갖고 있다. 이 오목부(41)의 개구면은 구동 회로 기판(30)의 유로 형성 기판(10)에 접합된 표면보다 넓은 면적을 갖는다. 그리고, 오목부(41)에 유로 형성 기판(10) 등이 수용된 상태에서, 오목부(41)의 노즐 플레이트(20)측의 개구면이 연통판(15)에 의해 밀봉되어 있다. 또한, 케이스 부재(40)에는, 오목부(41)의 제 2 방향(Y)의 양측에 각각 오목 형상을 갖는 제 3 매니폴드부(42)가 형성되어 있다. 이 제 3 매니폴드부(42)와, 연통판(15)에 마련된 제 1 매니폴드부(17) 및 제 2 매니폴드부(18)에 의해 본 실시형태의 매니폴드(100)가 구성되어 있다.
또한, 케이스 부재(40)의 재료로서는, 예를 들면, 수지나 금속 등을 이용할 수 있다. 또한, 케이스 부재(40)로서, 수지 재료를 성형하는 것에 의해, 저비용으로 양산할 수 있다.
또한, 연통판(15)의 제 1 매니폴드부(17) 및 제 2 매니폴드부(18)가 개구되는 면에는, 컴플라이언스 기판(45)이 마련되어 있다. 이 컴플라이언스 기판(45)이, 제 1 매니폴드부(17)와 제 2 매니폴드부(18)의 액체 분사면(20a)측의 개구를 밀봉하고 있다. 이러한 컴플라이언스 기판(45)은, 본 실시형태에서는, 밀봉 막(46)과 고정 기판(47)을 구비한다. 밀봉 막(46)은 가요성을 갖는 박막(예를 들면, 폴리페닐렌 설파이드(PPS)나 스테인리스강(SUS) 등에 의해 형성된 두께가 20㎛ 이하의 박막)으로 이루어진다. 고정 기판(47)은 스테인리스강(SUS) 등의 금속 등의 경질의 재료로 형성된다. 이 고정 기판(47)의 매니폴드(100)에 대향하는 영역은 두께 방향으로 완전하게 제거된 개구부(48)로 되어 있다. 따라서, 매니폴드(100)의 한쪽면은 가요성을 갖는 밀봉 막(46)만으로 밀봉된 가요부인 컴플라이언스부(49)로 되어 있다.
또한, 도입로(44)는 케이스 부재(40)에 마련되어 있다. 도입로(44)는 각 매니폴드(100)에 연통하여 각 매니폴드(100)에 잉크를 공급한다. 또한, 접속구(43)는 케이스 부재(40)에 마련되어 있다. 접속구(43)에 있어서, 구동 회로 기판(30)의 유로 형성 기판(10)과는 반대측의 면을 노출하여, 도시하지 않은 외부 배선이 관통 삽입된다. 접속구(43)에 삽입된 외부 배선이 구동 회로 기판(30)과 전기적으로 접속되어 있다.
이러한 구성의 잉크젯식 기록 헤드(1)에서는, 잉크를 분사할 때에, 잉크가 저류된 액체 저류 수단으로부터 도입로(44)를 거쳐서 잉크를 도입하고, 매니폴드(100)로부터 노즐(21)에 도달할 때까지 전체 유로를 잉크로 채운다. 그 후, 잉크젯식 기록 헤드(1)는, 구동 회로(31)로부터의 신호에 따라서, 압력 발생실(12)에 대응하는 각 압전 액추에이터(300)에 전압을 인가하며, 이에 의해 압전 액추에이터(300)와 함께 진동판(50)을 굽힘 변형시킨다. 이에 의해, 압력 발생실(12) 내의 압력이 높아져 소정의 노즐(21)로부터 잉크 액적이 분사된다.
(실시형태 2)
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시형태 2에 따른 헤드의 요부 단면도이다. 또한, 상술한 실시형태 1과 동일한 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
도 10a 및 도 10b에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 접착층(35)은, 오목부(36)의 내측면(35a), 즉, 범프(32)측의 내측면(35a)이 제 3 방향(Z)에 대하여 경사져 마련되어 있으며, 외측면(35c)이 인접한 내측면(35a)과 동일한 방향으로 경사져 마련되어 있다.
이러한 접착층(35)에서는, 유로 형성 기판(10)과의 접착 면적은, 내측면 및 외측면을 제 3 방향(Z)을 따라서, 즉, 유로 형성 기판(10)의 표면에 대하여 수직면으로 형성한 경우와 동일하다. 한편, 접착층(35)과 유로 형성 기판(10)의 접합 위치는 상기 후자의 경우보다 범프(32)에 근접해진다. 따라서, 접착층(35)은 오목부(36) 내에 있어서 유로 형성 기판(10) 및 구동 회로 기판(30)의 휨을 억제하고, 이에 의해 범프(32)와 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)의 접속 불량을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서도, 상술한 실시형태 1의 도 7과 마찬가지로, 인접하는 범프(32)의 사이에 접착층(35)을 마련하지 않도록 하여도 좋고, 상술한 실시형태 1의 도 8과 마찬가지로, 인접하는 범프(32)의 사이에 접착층(35)을 연장한 연장부(37)를 마련하도록 하여도 좋다.
(다른 실시형태)
이상, 본 발명의 실시형태 1 및 2에 대하여 설명했지만, 본 발명의 기본적인 구성은 상술한 것에 한정되는 것은 아니다.
상술한 실시형태 1 및 2에서는, 범프(32)를 구동 회로 기판(30)에 마련하도록 했지만, 범프(32)는 특히 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 범프(32)는 유로 형성 기판(10)에 마련될 수 있다. 이 경우에는, 제 3 방향(Z)에서 범프(32)에 상대향하는 접착층(35)은 구동 회로 기판(30)에 형성될 수 있다. 또한, 범프(32) 및 접착층(35)이 마련되는 유로 형성 기판(10) 상의 개별 배선(91) 및 공통 배선(92)은, 예를 들면, 압전 액추에이터(300)의 압전체층(70)을 연장하고, 연장한 압전체층(70) 상에 마련하도록 하여도 좋다. 이러한 구성에서, 구동 회로 기판(30)에 오목부 등을 마련하는 일이 없이, 구동 회로 기판(30)과 유로 형성 기판(10)의 사이의 보지부(38)의 제 3 방향(Z)의 높이를 확보할 수 있어서, 압전 액추에이터(300)가 변위했을 때에 구동 회로 기판(30)에 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이러한 구성은, 보지부(38)의 높이를 확보하기 위해서, 범프(32)를 크게 형성하는 것이나 접착층(35)의 폭을 넓게 형성할 필요가 없게 한다. 따라서, 범프(32) 및 접착층(35)의 설치 면적을 감소시켜 비용의 저감 및 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 범프(32)는 탄성 가능한 수지 재료의 코어부(33)와, 코어부(33)의 표면에 마련된 금속 막(34)을 포함한다. 그러나, 범프(32)는 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 범프(32)로서, 내부에 금속 코어부를 포함하는 범프를 이용하도록 하여도 좋다. 이와 같이, 금속 코어부를 포함하는 범프를 이용한 경우에는, 범프가 변형 가능하도록, 비교적 부드러운 재료를 이용하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 땜납이나 금(Au), 백금(Pt), 이리듐(Ir) 등을 이용할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 제 1 전극(60)을 각 능동부의 개별 전극으로서 사용하고, 제 2 전극(80)을 복수의 능동부의 공통 전극으로서 사용했다. 그러나, 이들 전극은 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 전극을 복수의 능동부의 공통 전극으로 하고, 제 2 전극을 각 능동부의 개별 전극으로 할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 탄성 막(51) 및 절연체 막(52)을 포함하는 진동판(50)을 예시했다. 그러나, 진동판(50)은 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 진동판(50)은 탄성 막(51) 및 절연체 막(52) 중 어느 한쪽을 포함하는 진동판일 수 있으며, 또는 진동판(50)은 그 이외의 막을 포함하는 진동판일 수 있다. 또한, 진동판(50)으로서 탄성 막(51) 및 절연체 막(52)을 마련하지 않고, 제 1 전극(60)만이 진동판으로서 작용하도록 하여도 좋다. 또한, 압전 액추에이터(300) 자체가 실질적으로 진동판을 겸하도록 하여도 좋다.
또한, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 구동 회로 기판(30)의 유로 형성 기판(10)에 상대향하는 면측에 구동 회로(31)를 마련하도록 했지만, 구동 회로(31)는 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 구동 회로 기판(30)의 유로 형성 기판(10)과는 반대측의 면에 구동 회로(31)를 마련하도록 하여도 좋다. 이 경우, 구동 회로 기판(30)을 두께 방향인 제 3 방향(Z)으로 관통하여 마련된 관통 전극, 예를 들면, 실리콘 관통 전극(TSV)을 마련하고, 관통 전극을 거쳐서 범프(32)와 구동 회로(31)를 접속하도록 하여도 좋다.
또한, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 구동 회로(31)가 반도체 프로세스에 의해 형성된 구동 회로 기판(30)을 예시했지만, 구동 회로 기판(30)은 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 구동 회로 기판(30)에는, 트랜스미션 게이트 등의 스위칭 소자가 마련되어 있지 않아도 좋다. 즉, 구동 회로 기판(30)은 모든 스위칭 소자가 마련되어 있지 않은 기판일 수 있으며, 스위칭 소자가 마련된 구동 회로가 실장되는 배선이 마련될 수도 있다. 즉, 구동 회로 기판(30)은, 반드시 구동 회로(31)가 반도체 프로세스에 의해 일체적으로 형성된 기판으로 한정되는 것은 아니다.
또한, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 구동 회로(31)와 공통 배선(92)을 접속하는 범프(32)의 제 2 방향(Y)의 양측에도 접착층(35)을 마련하도록 했지만, 접착층(35)은 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 공통 배선(92)과 접속되는 범프(32)의 양측에는, 접착층(35)을 마련하지 않도록 하여도 좋다. 이러한 경우라도, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 공통 배선(92)과 접속되는 범프(32)의 제 2 방향(Y)의 양측에는, 개별 배선(91)과 접속되는 범프(32)의 양측에 2개의 접착층(35)이 마련되어 있다. 따라서, 범프(32)와 공통 배선(92)은 범프(32)의 양측에 마련된 접착층(35)이 없어도 확실히 접속할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 구동 회로 기판(30)은 유로 형성 기판(10)측의 면이 평탄면이 되는 평판 형상의 것을 예시했지만, 구동 회로 기판(30)은 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 구동 회로 기판(30)의 유로 형성 기판(10)측의 면은 압전 액추에이터(300)에 대향하는 영역에 오목부를 마련하도록 하여도 좋다. 이러한 구성에서, 압전 액추에이터(300)와 구동 회로 기판(30)의 간격을 벌리고, 그에 따라 압전 액추에이터(300)가 변위했을 때에 구동 회로 기판(30)과 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 구동 회로 기판(30)에 오목부를 형성하는 바람직한 방법은 구동 회로 기판(30)의 일부분을 절삭하는 것에 의해 형성하여도 좋고, 구동 회로 기판(30)에 오목부가 형성되도록 수지나 성막 등에 의해 볼록부를 구동 회로 기판(30)에 형성하여도 좋다. 또한, 구동 회로 기판(30)을 절삭하는 것에 의해 오목부를 형성하는 경우에는, 구동 회로(31)를 오목부의 저면에 일체적으로 형성하는 것은 곤란하므로, 구동 회로(31)를 유로 형성 기판(10)과는 구동 회로 기판(30)의 반대면측에 일체적으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 오목부로서는, 2열의 압전 액추에이터(300)에 대하여 1개의 오목부가 공통되는 오목부를 마련하도록 하여도 좋고, 압전 액추에이터(300)의 각 열 마다 2개의 오목부를 마련하도록 하여도 좋다.
또한, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 1개의 유로 형성 기판(10)에 대하여 1개의 구동 회로 기판(30)을 마련하도록 했다. 그러나, 구동 회로 기판(30)은 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 압전 액추에이터(300)의 각 열 마다 독립하여 구동 회로 기판(30)을 마련하도록 하여도 좋다. 그러나, 상술한 실시형태 1과 같이, 1개의 유로 형성 기판(10)에 대하여 1개의 구동 회로 기판(30)을 마련하는 것이, 부품 점수를 감소시킬 수 있는 동시에, 공통 배선(92)과 구동 회로 기판(30)의 접속을 2열의 압전 액추에이터(300)에 공통되게 실행할 수 있어서, 접속 개소를 감소시킬 수 있다. 따라서, 상술한 실시형태 1과 같이 1개의 유로 형성 기판(10)에 대하여 1개의 구동 회로 기판(30)을 마련하는 것이 비용을 저감하여 소형화할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태 1 및 2에서는, 압전 액추에이터(300)의 열이 제 2 방향(Y)으로 2열 마련된 구성을 예시했다. 그러나, 압전 액추에이터(300)의 열의 수는 2열로 한정되지 않으며, 1열이어도, 또한 3열 이상이어도 좋다.
또한, 이들 실시형태의 잉크젯식 기록 헤드(1)는, 잉크 카트리지 등과 연통하는 잉크 유로를 구비하는 잉크젯식 기록 헤드 유닛의 일부를 구성하며, 잉크젯식 기록 장치에 탑재된다. 도 11은 잉크젯식 기록 장치의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 11에 도시하는 잉크젯식 기록 장치(I)에 있어서, 잉크 공급 수단을 구성하는 카트리지(2)는 잉크젯식 기록 헤드(1)에 착탈 가능하게 마련되며, 잉크젯식 기록 헤드(1)를 탑재한 캐리지(3)는 장치 본체(4)에 장착된 캐리지 축(5)에 마련된다. 캐리지(3)는 캐리지 축(5)의 축 방향으로 이동 가능하다.
그리고, 구동 모터(6)의 구동력이 도시하지 않은 복수의 치차 및 타이밍 벨트(7)를 거쳐서 캐리지(3)에 전달되는 것에 의해, 잉크젯식 기록 헤드(1)를 탑재한 캐리지(3)는 캐리지 축(5)을 따라서 이동된다. 한편, 장치 본체(4)에는 반송 수단으로서의 반송 롤러(8)가 마련되어 있으며, 반송 롤러(8)는 종이 등의 기록 매체인 기록 시트(S)를 반송한다. 또한, 기록 시트(S)를 반송하는 반송 수단은 반송 롤러로 한정되지 않으며, 벨트나 드럼 등이어도 좋다.
또한, 상술한 잉크젯식 기록 장치(I)에서는, 잉크젯식 기록 헤드(1)가 캐리지(3)에 탑재되고 주 주사 방향으로 이동한다. 그러나, 잉크젯식 기록 장치(I)는 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 잉크젯식 기록 헤드(1)가 고정되고, 종이 등의 기록 시트(S)를 부 주사 방향으로 이동시킴으로써 인쇄를 실행하는, 소위 라인식 기록 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상술한 예에서는, 잉크젯식 기록 장치(I)는, 액체 저류 수단인 카트리지(2)가 캐리지(3)에 탑재된 구성이지만, 액체 저류 수단은 특히 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 잉크 탱크 등의 액체 저류 수단을 장치 본체(4)에 고정하고, 저류 수단과 잉크젯식 기록 헤드(1)를 튜브 등의 공급관을 거쳐서 접속하여도 좋다. 또한, 액체 저류 수단이 잉크젯식 기록 장치에 탑재되어 있지 않아도 좋다.
또한, 본 발명은 폭 넓게 헤드 전반을 대상으로 한 것이며, 예를 들면, 프린터 등의 화상 기록 장치에 이용되는 각종의 잉크젯식 기록 헤드 등의 기록 헤드, 액정 디스플레이 등의 칼라 필터의 제조에 이용되는 색재 분사 헤드, 유기 EL 디스플레이, FED(전계 방출 디스플레이) 등의 전극 형성에 이용되는 전극 재료 분사 헤드, 바이오 칩 제조에 이용되는 생체 유기물 분사 헤드, 및 다른 헤드에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 폭 넓게 MEMS 디바이스를 대상으로 한 것이며, 헤드 이외의 MEMS 디바이스에도 적용할 수 있다. MEMS 디바이스의 예로서는, 초음파 디바이스, 모터, 압력 센서, 초전소자, 강유전체 소자 등을 예로 들 수 있다. 또한, 이들 MEMS 디바이스를 이용한 완성체, 예를 들어, 상기 헤드를 이용한 액체 등 분사 장치, 상기 초음파 디바이스를 이용한 초음파 센서, 상기 모터를 구동원으로서 이용한 로봇, 상기 초전소자를 이용한 IR 센서, 강유전체 소자를 이용한 강유전체 메모리 등도 MEMS 디바이스에 포함된다.
I: 잉크젯식 기록 장치(액체 분사 장치),
1: 잉크젯식 기록 헤드(헤드)
10: 유로 형성 기판(제 2 기판)
15: 연통판
20: 노즐 플레이트
20a: 액체 분사면
21: 노즐
30: 구동 회로 기판(제 1 기판)
31: 구동 회로
31a: 단자
32: 범프
33: 코어부
34: 금속 막(제 1 전극)
35: 접착층
36: 오목부
37: 연장부
38: 보지부
40: 케이스 부재
45: 컴플라이언스 기판
50: 진동판
60: 제 1 전극
70: 압전체층
80: 제 2 전극
91: 개별 배선(제 2 전극)
92: 공통 배선
100: 매니폴드
300: 압전 액추에이터(피에조 소자)

Claims (6)

  1. MEMS 디바이스에 있어서,
    제 1 전극을 포함하는 범프가 마련된 제 1 기판; 및
    접착층에 의해 형성된 오목부의 저면에 제 2 전극이 마련된 제 2 기판을 구비하고,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 상기 접착층에 의해 함께 접합되어 있으며,
    상기 제 1 전극은, 상기 범프가 상기 오목부에 삽입되는 것에 의해, 상기 제 2 전극과 전기적으로 접속되며,
    상기 범프가 상기 오목부와 접촉하지 않고, 또한 상기 범프가 상기 오목부에 삽입되는 방향에 있어서, 상기 범프의 일부와 상기 오목부를 형성하는 상기 접착층이 오버랩되어 있는
    MEMS 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 범프는 탄성을 갖는 코어부와, 상기 코어부의 표면에 마련된 금속 막을 구비하는
    MEMS 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는, 상기 제 1 전극이 복수 마련되어 있으며,
    상기 범프의 상기 코어부는 상기 제 1 전극의 각각마다 독립하여 마련되어 있으며,
    서로 인접하는 상기 코어부의 각 쌍 사이에는, 상기 접착층이 마련되어 있는
    MEMS 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착층이 감광성 수지로 형성되어 있는
    MEMS 디바이스.
  5. 헤드에 있어서,
    제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 MEMS 디바이스;
    상기 제 2 기판에 형성되며, 노즐에 연통하는 압력 발생실; 및
    상기 제 2 기판의 상기 제 1 기판측에 부착된 피에조 소자를 포함하며,
    상기 피에조 소자는 상기 제 2 전극에 접속되며, 상기 압력 발생실 내의 액체에 압력 변화를 일으키게 하는
    헤드.
  6. 제 5 항에 기재된 헤드를 구비하는
    액체 분사 장치.
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