(57)【要約】【課題】配線が狭ピッチ化しても半導体素子を実装することが可能な、液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】圧力発生室１２の上面に形成され圧電素子３００に導通接続された第１配線３６と、リザーバ形成基板２０の上面に形成された第２配線３４と、リザーバ形成基板２０の側面に形成された第３配線３５と、半導体素子２００の接続端子４４とが、各配線および接続素子の表面に析出させたメッキ４６により導通接続されている構成とした。【選択図】図３
2006289943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、前記第１部材の一方面に配置された第２部材と、前記第１部材の前記一方面または前記第２部材の前記一方面に配置された半導体素子とを備え、
前記第１部材の前記一方面に形成された第１配線と、前記第２部材の前記一方面に形成された第２配線と、前記第２部材の前記一方面の端部から前記第１部材の前記一方面にかけて配置される前記第２部材の側面に形成された第３配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続端子に析出させたメッキにより導通接続されていることを特徴とする実装構造。
【請求項２】
前記第２部材の側面は、傾斜面とされていることを特徴とする請求項１に記載の実装構造。
【請求項３】
前記各配線は、触媒が付与された感光性樹脂で構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に記載の実装構造。
【請求項４】
第１部材と、前記第１部材の一方面に配置された第２部材と、前記第１部材の前記一方面または前記第２部材の前記一方面に配置された半導体素子とを備えたデバイスの製造方法であって、
前記第１部材の前記一方面に形成された第１配線、前記第２部材の前記一方面に形成された第２配線、前記第２部材の前記一方面の端部から前記第１部材の前記一方面にかけて配置される前記第２部材の側面に形成された第３配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を導通接続することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項５】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板と、前記保護基板の前記一方面に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子とを備え、
前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に導通接続された第１配線と、前記保護基板の前記一方面に形成された第２配線と、前記保護基板の前記一方面の端部から前記圧力発生室の前記一方面にかけて配置される前記保護基板の側面に形成された第３配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続素子に析出させたメッキにより導通接続されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記保護基板は、面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成され、
前記保護基板の側面は、前記シリコン基板をエッチングして形成された傾斜面であることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記各配線は、触媒が付与された感光性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第２配線は、前記半導体素子の接続端子と対向する位置まで延設され、
前記半導体素子の接続端子には、導電性を有する突起が前記第２配線に向かって突出形成されていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板と、前記保護基板の前記一方面に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に導通接続された第１配線、前記保護基板の前記一方面に形成された第２配線、前記保護基板の前記一方面の端部から前記圧力発生室の前記一方面にかけて配置される前記保護基板の側面に形成された第３配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を導通接続することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
階段状体の下段面に形成された第１配線と、前記階段状体の上段面に形成された第２配線と、前記階段状体の前記下段面と前記上段面とを結ぶ側面に配置された半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続端子に析出させたメッキにより電気的接続されていることを特徴とする実装構造。
【請求項１１】
前記階段状体の前記側面は、傾斜面とされていることを特徴とする請求項１０に記載の実装構造。
【請求項１２】
前記各配線は、触媒が付与された樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の実装構造。
【請求項１３】
階段状体の下段面に形成された第１配線、前記階段状体の上段面に形成された第２配線、前記階段状体の前記下段面と前記上段面とを結ぶ側面に配置された半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を電気的接続することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１４】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板とを備え、
前記保護基板の前記一方面と前記圧力発生室の前記一方面とを結ぶ前記保護基板の側面に、半導体素子が配置され、
前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に電気的接続された第１配線と、前記保護基板の前記一方面に形成された第２配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続素子に析出させたメッキにより電気的接続されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記保護基板は、面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成され、
前記保護基板の前記側面は、前記シリコン基板をエッチングして形成された傾斜面であることを特徴とする請求項１４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１６】
前記各配線は、触媒が付与された樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の液滴突出ヘッド。
【請求項１７】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板とを備え、前記保護基板の前記一方面と前記圧力発生室の前記一方面とを結ぶ前記保護基板の側面に半導体素子が配置された液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に電気的接続された第１配線、前記保護基板の前記一方面に形成された第２配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を電気的接続することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
第１部材と、前記第１部材の一方面に配置された第２部材と、前記第２部材の前記一方面に配置された半導体素子とを備え、
前記第２部材の前記一方面に形成された第１配線と、前記第２部材の他方面に形成された第２配線と、前記第１配線の端部近傍から前記第２配線の端部近傍にかけて前記第２部材の側面に形成された第３配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続端子に析出させたメッキにより導通接続され、
析出させた前記メッキと、前記第１部材の前記一方面に配置された第４配線とが、導通接続されていることを特徴とする実装構造。
【請求項１９】
前記第２部材の側面は、傾斜面とされていることを特徴とする請求項１８に記載の実装構造。
【請求項２０】
前記各配線は、触媒が付与された感光性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の実装構造。
【請求項２１】
前記第２部材の側面は、前記一方側を向いた傾斜面が前記第２部材の前記一方側に配置され、前記他方側を向いた傾斜面が前記第２部材の前記他方側に配置されて構成されていることを特徴とする請求項１８ないし請求項２０のいずれか１項に記載の実装構造。
【請求項２２】
前記第２部材の側面は、前記第２部材の前記一方面と前記第２部材の前記他方面とを鈍角または曲面で結ぶように形成されていることを特徴とする請求項１８ないし請求項２１のいずれか１項に記載の実装構造。
【請求項２３】
第１部材と、前記第１部材の一方面に配置された第２部材と、前記第２部材の前記一方面に配置された半導体素子とを備えたデバイスの製造方法であって、
前記第２部材の前記一方面に形成された第１配線、前記第２部材の他方面に形成された第２配線、前記第１配線の端部近傍から前記第２配線の端部近傍にかけて前記第２部材の側面に形成された第３配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を導通接続する工程と、
析出させた前記メッキと、前記第１部材の前記一方面に配置された第４配線とを導通接続する工程と、
を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項２４】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板と、前記保護基板の前記一方面に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子とを備え、
前記保護基板の前記一方面に形成された第１配線と、前記保護基板の他方面に形成された第２配線と、前記第１配線の端部近傍から前記第２配線の端部近傍にかけて前記保護基板の側面に形成された第３配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続素子に析出させたメッキにより導通接続され、
析出させた前記メッキと、前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に導通接続された第４配線とが、導通接続されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２５】
前記保護基板は、面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成され、
前記保護基板の側面は、前記シリコン基板をエッチングして形成された傾斜面であることを特徴とする請求項２４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項２６】
前記各配線は、触媒が付与された感光性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項２４または請求項２５に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項２７】
前記保護基板の側面は、前記一方側を向いた傾斜面が前記保護基板の前記一方側に配置され、前記他方側を向いた傾斜面が前記保護基板の前記他方側に配置されて構成されていることを特徴とする請求項２４ないし請求項２６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項２８】
前記保護基板の側面は、前記保護基板の前記一方面と前記保護基板の前記他方面とを鈍角または曲面で結ぶように形成されていることを特徴とする請求項２４ないし請求項２７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項２９】
析出させた前記メッキと前記第４配線とが、異方導電性フィルムを介して導通接続されていることを特徴とする請求項２４ないし請求項２８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３０】
前記半導体素子が封止されていることを特徴とする請求項２４ないし請求項２９のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３１】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板と、前記保護基板の前記一方面に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記保護基板の前記一方面に形成された第１配線、前記保護基板の他方面に形成された第２配線、前記第１配線の端部近傍から前記第２配線の端部近傍にかけて前記保護基板の側面に形成された第３配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を導通接続する工程と、
析出させた前記メッキと、前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に導通接続された第４配線とを導通接続する工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３２】
請求項５ないし請求項８のいずれか１項、請求項１４ないし請求項１６のいずれか１項、または請求項２４ないし請求項３０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装構造、デバイスの製造方法、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像の形成装置やマイクロデバイスの製造に際して液滴吐出法（インクジェット法）が提案されている。この液滴吐出法は、画像形成のためのインクやデバイスを形成するための材料を含む機能液を液滴状にして液滴吐出ヘッドより吐出して基体上に所望のパターンを形成する方法である。
【０００３】
下記特許文献１には、液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）に関する技術の一例が開示されている。この特許文献１に開示されている液滴吐出ヘッドにおいては、段差上部に配置された半導体素子（ドライバＩＣ）の接続端子と、段差下部に配置された駆動素子（圧電素子）の配線とが、ワイヤボンディングの手法によって接続されている。
【特許文献１】特開２０００−１２７３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液滴吐出ヘッドを用いて画像形成装置やマイクロデバイス製造を行う方法にあっては、画像の高精細化やマイクロデバイスの微細化を実現するために、液滴吐出ヘッドに設けられたノズル開口部同士の間の距離（ノズルピッチ）をできるだけ小さく（狭く）することが好ましい。上記圧電素子はノズル開口部に対応して複数形成されるため、ノズルピッチを小さくすると、そのノズルピッチに応じて圧電素子同士の間の距離も小さくする必要がある。ところが、圧電素子同士の間の距離が小さくなると、それら複数の圧電素子に接続された配線のそれぞれとドライバＩＣとをワイヤボンディングの手法によって接続することが困難となる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、配線が狭ピッチ化しても半導体素子を実装することが可能な実装構造、デバイスの製造方法、液滴吐出ヘッドおよびその製造方法の提供を目的としている。また本発明は、上記液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の実装構造は、第１部材と、前記第１部材の一方面に配置された第２部材と、前記第１部材の前記一方面または前記第２部材の前記一方面に配置された半導体素子とを備え、前記第１部材の前記一方面に形成された第１配線と、前記第２部材の前記一方面に形成された第２配線と、前記第２部材の前記一方面の端部から前記第１部材の前記一方面にかけて配置される前記第２部材の側面に形成された第３配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続端子に析出させたメッキにより導通接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、段差下部の第１配線に対して段差上部の半導体素子を電気的接続することが可能になり、ワイヤボンディングのためにワイヤを引き回す空間を設ける必要がない。そのため、第１配線が狭ピッチ化しても、その第１配線との電気的接続を確保しつつ半導体素子を実装することができる。
【０００７】
また、前記第２部材の側面は、傾斜面とされていることが望ましい。
この構成によれば、第２部材の側面が垂直面である場合と比べて、第３配線を容易に形成することができる。
【０００８】
また、前記各配線は、触媒が付与された感光性樹脂で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、フォトリソグラフィのみで配線をパターニングすることが可能になり、製造工程を簡略化することができる。しかも、触媒にメッキを析出させて導通を確保することが可能である。
【０００９】
一方、本発明のデバイスの製造方法は、第１部材と、前記第１部材の一方面に配置された第２部材と、前記第１部材の前記一方面または前記第２部材の前記一方面に配置された半導体素子とを備えたデバイスの製造方法であって、前記第１部材の前記一方面に形成された第１配線、前記第２部材の前記一方面に形成された第２配線、前記第２部材の前記一方面の端部から前記第１部材の前記一方面にかけて配置される前記第２部材の側面に形成された第３配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を導通接続することを特徴とする。
この構成によれば、接続端子と配線との間や配線相互間に位置ずれや隙間があっても、メッキを析出させて電気的接続を確保することができる。また、半導体素子の実装および各配線の電気的接続を同時に実施することが可能になり、製造工程を簡略化することができる。
【００１０】
一方、本発明の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板と、前記保護基板の前記一方面に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子とを備え、前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に導通接続された第１配線と、前記保護基板の前記一方面に形成された第２配線と、前記保護基板の前記一方面の端部から前記圧力発生室の前記一方面にかけて配置される前記保護基板の側面に形成された第３配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続素子に析出させたメッキにより導通接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、圧力発生室上の第１配線に対して保護基板上の半導体素子を電気的接続することができるので、ワイヤボンディングのためにワイヤを引き回す空間を設ける必要がない。そのため、ノズル開口の狭ピッチ化に伴って駆動素子に導通接続された第１配線が狭ピッチ化しても、第１配線との電気的接続を確保しつつ半導体素子を実装することができる。
【００１１】
また、前記保護基板は、面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成され、前記保護基板の側面は、前記シリコン基板をエッチングして形成された傾斜面であることが望ましい。
この構成によれば、傾斜面を簡単に形成することができる。また、第３配線を容易に形成することができる。
【００１２】
また、前記各配線は、触媒が付与された樹脂で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、フォトリソグラフィのみで配線をパターニングすることが可能になり、製造工程を簡略化することができる。しかも、触媒にメッキを析出させて導通を確保することが可能である。
【００１３】
また、前記第２配線は、前記半導体素子の接続端子と対向する位置まで延設され、前記半導体素子の接続端子には、導電性を有する突起が前記第２配線に向かって突出形成されていることが望ましい。
この構成によれば、突起および第２配線に析出させたメッキを確実に結合させることができる。これにより、半導体素子の接続端子と第２配線とを確実に電気的接続することが可能になり、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
一方、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板と、前記保護基板の前記一方面に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に導通接続された第１配線、前記保護基板の前記一方面に形成された第２配線、前記保護基板の前記一方面の端部から前記圧力発生室の前記一方面にかけて配置される前記保護基板の側面に形成された第３配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を導通接続することを特徴とする。
この構成によれば、接続端子と配線との間や配線相互間に位置ずれや隙間があっても、メッキを析出させて電気的接続を確保することができる。また、半導体素子の実装および各配線の電気的接続を同時に実施することが可能になり、製造工程を簡略化することができる。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の実装構造は、階段状体の下段面に形成された第１配線と、前記階段状体の上段面に形成された第２配線と、前記階段状体の前記下段面と前記上段面とを結ぶ側面に配置された半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続端子に析出させたメッキにより電気的接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、階段状体の下段面の第１配線および上段面の第２配線のそれぞれに対して半導体素子を電気的接続することが可能になり、ワイヤボンディングのためにワイヤを引き回す空間を設ける必要がない。そのため、配線が狭ピッチ化しても、その配線との電気的接続を確保しつつ半導体素子を実装することができる。
【００１６】
また、前記階段状体の側面は、傾斜面とされていることが望ましい。
この構成によれば、階段状体の側面が垂直面である場合と比べて、その側面に対する半導体素子の加圧を容易に実行することができる。したがって、半導体素子を容易に実装することができる。
【００１７】
また、前記各配線は、触媒が付与された感光性樹脂で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、フォトリソグラフィのみで配線をパターニングすることが可能になり、製造工程を簡略化することができる。しかも、触媒にメッキを析出させて導通を確保することが可能である。
【００１８】
一方、本発明のデバイスの製造方法は、階段状体の下段面に形成された第１配線、前記階段状体の上段面に形成された第２配線、前記階段状体の前記下段面と前記上段面とを結ぶ側面に配置された半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を電気的接続することを特徴とする。
この構成によれば、製造誤差等により半導体素子の接続端子と各配線との間に位置ずれが生じても、メッキを析出させることにより電気的接続を確保することができる。また、階段状体の側面に配線を形成することなく、半導体素子を実装することにより全ての配線接続が完成するので、製造工程を簡略化することができる。
【００１９】
一方、本発明の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板とを備え、前記保護基板の前記一方面と前記圧力発生室の前記一方面とを結ぶ前記保護基板の側面に、半導体素子が配置され、前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に電気的接続された第１配線と、前記保護基板の前記一方面に形成された第２配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続素子に析出させたメッキにより電気的接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、圧力発生室上の第１配線および保護基板上の第２配線に対して半導体素子を電気的接続することができるので、ワイヤボンディングのためにワイヤを引き回す空間を設ける必要がない。そのため、ノズル開口の狭ピッチ化に伴って駆動素子に電気的接続された第１配線が狭ピッチ化しても、第１配線との電気的接続を確保しつつ半導体素子を実装することができる。
【００２０】
また、前記保護基板は、面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成され、前記保護基板の前記側面は、前記シリコン基板をエッチングして形成された傾斜面であることが望ましい。
この構成によれば、傾斜面を簡単に形成することができる。また、半導体素子を容易に実装することができる。
【００２１】
また、前記各配線は、触媒が付与された感光性樹脂で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、フォトリソグラフィのみで配線をパターニングすることが可能になり、製造工程を簡略化することができる。しかも、触媒にメッキを析出させて導通を確保することが可能である。
【００２２】
一方、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板とを備え、前記保護基板の前記一方面と前記圧力発生室の前記一方面とを結ぶ前記保護基板の側面に半導体素子が配置された液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に電気的接続された第１配線、前記保護基板の前記一方面に形成された第２配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を電気的接続することを特徴とする。
この構成によれば、製造誤差等により半導体素子の接続端子と各配線との間に位置ずれが生じても、メッキを析出させることにより電気的接続を確保することができる。また、保護基板の側面に配線を形成することなく、半導体素子を実装することにより全ての配線接続が完成するので、製造工程を簡略化することができる。
【００２３】
上記目的を達成するため、本発明の実装構造は、第１部材と、前記第１部材の一方面に配置された第２部材と、前記第２部材の前記一方面に配置された半導体素子とを備え、前記第２部材の前記一方面に形成された第１配線と、前記第２部材の他方面に形成された第２配線と、前記第１配線の端部近傍から前記第２配線の端部近傍にかけて前記第２部材の側面に形成された第３配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続端子に析出させたメッキにより導通接続され、析出させた前記メッキと、前記第１部材の前記一方面に配置された第４配線とが、導通接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、段差下部の第４配線に対して段差上部の半導体素子を電気的接続することが可能になり、ワイヤボンディングのためにワイヤを引き回す空間を設ける必要がない。そのため、第４配線が狭ピッチ化しても、その第４配線との電気的接続を確保しつつ半導体素子を実装することができる。また、第２部材のみにメッキを析出させれば足り、第１部材にメッキ処理の影響が及ぶのを回避することができる。したがって、実装構造の電気的信頼性を向上させることができる。
【００２４】
また、前記第２部材の側面は、傾斜面とされていることが望ましい。
この構成によれば、第２部材の側面が垂直面である場合と比べて、第３配線を容易に形成することができる。
【００２５】
また、前記各配線は、触媒が付与された感光性樹脂で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、フォトリソグラフィのみで各配線をパターニングすることが可能になり、製造工程を簡略化することができる。しかも、触媒にメッキを析出させて導通を確保することができる。
【００２６】
また前記第２部材の側面は、前記一方側を向いた傾斜面が前記第２部材の前記一方側に配置され、前記他方側を向いた傾斜面が前記第２部材の前記他方側に配置されて構成されていることが望ましい。
この構成によれば、第２部材の側面の露光を一方側と他方側とに分けて行うことができるので、側面全体を一度に露光する場合と比べて、露光装置の焦点深度の調整が容易になる。したがって、第３配線を簡単かつ低コストで形成することができる。
【００２７】
また前記第２部材の側面は、前記第２部材の前記一方面と前記第２部材の前記他方面とを鈍角または曲面で結ぶように形成されていることが望ましい。
この構成によれば、第２部材の一方面から他方面にかけて、各配線を連続して形成することができる。また各配線間に隙間が生じた場合でも、隣接する配線から成長させたメッキを容易に結合させることができる。したがって、実装構造の電気的信頼性を向上させることができる。
【００２８】
一方、本発明のデバイスの製造方法は、第１部材と、前記第１部材の一方面に配置された第２部材と、前記第２部材の前記一方面に配置された半導体素子とを備えたデバイスの製造方法であって、前記第２部材の前記一方面に形成された第１配線、前記第２部材の他方面に形成された第２配線、前記第１配線の端部近傍から前記第２配線の端部近傍にかけて前記第２部材の側面に形成された第３配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を導通接続する工程と、析出させた前記メッキと、前記第１部材の前記一方面に配置された第４配線とを導通接続する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、接続端子と配線との間や配線相互間に位置ずれや隙間があっても、メッキを析出させて電気的接続を確保することができる。また、第２部材における半導体素子の実装および各配線の電気的接続を同時に実施することが可能になり、製造工程を簡略化することができる。
【００２９】
一方、本発明の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板と、前記保護基板の前記一方面に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子とを備え、前記保護基板の前記一方面に形成された第１配線と、前記保護基板の他方面に形成された第２配線と、前記第１配線の端部近傍から前記第２配線の端部近傍にかけて前記保護基板の側面に形成された第３配線と、前記半導体素子の接続端子とが、前記各配線および前記接続素子に析出させたメッキにより導通接続され、析出させた前記メッキと、前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に導通接続された第４配線とが、導通接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、圧力発生室上の第４配線に対して保護基板上の半導体素子を電気的接続することができるので、ワイヤボンディングのためにワイヤを引き回す空間を設ける必要がない。そのため、ノズル開口の狭ピッチ化に伴って駆動素子に導通接続された第４配線が狭ピッチ化しても、その第４配線との電気的接続を確保しつつ半導体素子を実装することができる。また、保護基板のみにメッキを析出させれば足り、高精度が要求される駆動素子にメッキ処理の影響が及ぶのを回避することができる。したがって、液滴吐出ヘッドの電気的信頼性を向上させることができる。
【００３０】
また、前記保護基板は、面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成され、前記保護基板の側面は、前記シリコン基板をエッチングして形成された傾斜面であることが望ましい。
この構成によれば、傾斜面を簡単に形成することができる。また、第３配線を容易に形成することができる。
【００３１】
また、前記各配線は、触媒が付与された樹脂で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、フォトリソグラフィのみで配線をパターニングすることが可能になり、製造工程を簡略化することができる。しかも、触媒にメッキを析出させて導通を確保することが可能である。
【００３２】
また前記保護基板の側面は、前記一方側を向いた傾斜面が前記保護基板の前記一方側に配置され、前記他方側を向いた傾斜面が前記保護基板の前記他方側に配置されて構成されていることが望ましい。
この構成によれば、保護基板の側面の露光を一方側と他方側とに分けて行うことができるので、側面全体を一度に露光する場合と比べて、露光装置の焦点深度の調整が容易になる。したがって、第３配線を簡単かつ低コストで形成することができる。
【００３３】
また前記保護基板の側面は、前記保護基板の前記一方面と前記保護基板の前記他方面とを鈍角または曲面で結ぶように形成されていることが望ましい。
この構成によれば、保護基板の一方面から他方面にかけて、各配線を連続して形成することができる。また各配線間に隙間が生じた場合でも、隣接する配線から成長させたメッキを容易に結合させることができる。したがって、液滴吐出ヘッドの電気的信頼性を向上させることができる。
【００３４】
また、析出させた前記メッキと前記第４配線とが、異方導電性フィルムを介して導通接続されていることが望ましい。
この構成によれば、第４配線が狭ピッチ化しても、析出させたメッキとの電気的接続を確保することができる。
【００３５】
また前記半導体素子が封止されていることが望ましい。
この構成によれば、液滴吐出ヘッドの製造工程において半導体素子を保護することができる。また液滴吐出ヘッドの完成後にも半導体素子を保護することができる。
【００３６】
一方、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の一方面に配設され前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記圧力発生室の前記一方面に配設され前記駆動素子を覆う保護基板と、前記保護基板の前記一方面に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記保護基板の前記一方面に形成された第１配線、前記保護基板の他方面に形成された第２配線、前記第１配線の端部近傍から前記第２配線の端部近傍にかけて前記保護基板の側面に形成された第３配線、および前記半導体素子の接続端子にメッキを析出させて、前記各配線および前記接続端子を導通接続する工程と、析出させた前記メッキと、前記圧力発生室の前記一方面に形成され前記駆動素子に導通接続された第４配線とを導通接続する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、接続端子と配線との間や配線相互間に位置ずれや隙間があっても、メッキを析出させて電気的接続を確保することができる。また、保護基板における半導体素子の実装および各配線の電気的接続を同時に実施することが可能になり、製造工程を簡略化することができる。
【００３７】
一方、本発明の液滴吐出装置は、上述した液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ノズル開口を狭ピッチ化した液滴吐出ヘッドを備えているので、高精細なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。
【００３９】
（第１実施形態）
本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態について図１から図３を参照しつつ説明する。図１は液滴吐出ヘッドの一実施形態を示す斜視構成図、図２は液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視構成図の一部破断図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面構成図である。
図３に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、機能液を液滴状にしてノズルから吐出するものである。液滴吐出ヘッド１は、液滴が吐出されるノズル開口１５に連通する圧力発生室（第１部材）１２と、圧力発生室１２の上面に配設され圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧電素子（駆動素子）３００と、圧力発生室１２の上面に配設され圧電素子３００を覆うリザーバ形成基板（保護基板、第２部材）２０と、リザーバ形成基板２０の上面に配設され圧電素子３００を駆動する半導体素子２００とを備えて構成されている。なお液滴吐出ヘッド１の動作は、半導体素子２００に接続された図示略の外部コントローラによって制御される。
【００４０】
（ノズル開口）
図２に示すように、液滴吐出ヘッド１の下側（−Ｚ側）には、ノズル基板１６が装着されている。ノズル基板１６には、液滴を吐出する複数のノズル開口１５が、Ｙ軸方向に配列して設けられている。本実施形態では、ノズル基板１６上の複数の領域に配列された一群のノズル開口１５を、それぞれ第１ノズル開口群１５Ａ、第２ノズル開口群１５Ｂ、第３ノズル開口群１５Ｃ、及び第４ノズル開口群１５Ｄと称する。
【００４１】
第１ノズル開口群１５Ａと第２ノズル開口群１５ＢとはＸ軸方向に並んで配置されている。第３ノズル開口群１５Ｃは第１ノズル開口群１５Ａの＋Ｙ側に設けられており、第４ノズル開口群１５Ｄは第２ノズル開口群１５Ｂの＋Ｙ側に設けられている。これら第３ノズル開口群１５Ｃと第４ノズル開口群１５ＤとはＸ軸方向に並んで配置されている。
なお、図２では各ノズル開口群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれが６個のノズル開口１５によって構成されているように示されているが、実際には各ノズル開口群は例えば７２０個程度のノズル開口１５によって構成されるものである。
【００４２】
（圧力発生室）
ノズル基板１６の上側（＋Ｚ側）には、流路形成基板１０が配置されている。流路形成基板１０の下面とノズル基板１６とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。流路形成基板１０はシリコンやガラス、セラミックス材料等で構成することが可能であり、本実施形態の場合にはシリコンによって形成されている。流路形成基板１０の内側には、その中央部からＸ方向に延びる複数の隔壁１１が形成されている。この隔壁１１は、流路形成基板１０の母材であるシリコン単結晶基板を異方性エッチングにより部分的に除去して形成されている。この隔壁１１により、流路形成基板１０には、複数の平面視略櫛歯状の開口領域が区画形成されている。これらの開口領域のうち、Ｘ軸方向に延びて形成された部分が、ノズル基板１６と振動板４００とにより囲まれて圧力発生室（第１部材）１２を構成する。この圧力発生室１２は、機能液を収容し、液滴吐出ヘッド１の動作時に印加される圧力によってノズル開口１５から機能液を吐出するようになっている。
【００４３】
各圧力発生室１２は、複数のノズル開口１５に対応して設けられている。すなわち、圧力発生室１２は、第１〜第４ノズル開口群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれを構成する複数のノズル開口１５に対応するように、Ｙ軸方向に複数並んで設けられている。そして、第１ノズル開口群１５Ａに対応して複数形成された圧力発生室１２が第１圧力発生室群１２Ａを構成し、第２ノズル開口群１５Ｂに対応して複数形成された圧力発生室１２が第２圧力発生室群１２Ｂを構成し、第３ノズル開口群１５Ｃに対応して複数形成された圧力発生室１２が第３圧力発生室群１２Ｃを構成し、第４ノズル開口群１５Ｄに対応して複数形成された圧力発生室１２が第４圧力発生室群１２Ｄを構成している。第１圧力発生室群１２Ａと第２圧力発生室群１２ＢとはＸ軸方向に並んで配置されており、それらの間にはＹ軸方向に伸びる隔壁１０Ｋが形成されている。同様に、第３圧力発生室群１２Ｃと第４圧力発生室群１２ＤとはＸ軸方向に並んで配置されており、それらの間にもＹ軸方向に伸びる隔壁１０Ｋが形成されている。
【００４４】
（リザーバ）
また、流路形成基板１０に形成された平面視略櫛歯状の開口領域のうち、図示Ｙ方向に延びて形成された部分が、リザーバ１００を構成している。第１圧力発生室群１２Ａを形成する複数の圧力発生室１２における基板外縁部側（＋Ｘ側）の端部は、上述したリザーバ１００に接続されている。リザーバ１００は、圧力発生室１２に供給する機能液を予備的に保持するものであって、第１圧力発生室群１２Ａを構成する複数の圧力発生室１２の共通の機能液保持室（インク室）となっている。なお、第２、第３、第４圧力発生室群１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれにも、上述と同様のリザーバ１００が接続されており、それぞれ圧力発生室群１２Ｂ〜１２Ｄに供給される機能液の一時貯留部を構成している。
【００４５】
図３に示すように、リザーバ１００は、リザーバ形成基板２０に形成されたリザーバ部２１と、流路形成基板１０に形成された連通部１３とから構成されている。この連通部１３は、リザーバ部２１を各圧力発生室１２のそれぞれに接続する機能を有する。リザーバ形成基板２０の外側（流路形成基板１０と反対側）には、封止膜３１と固定板３２とを積層した構造のコンプライアンス基板３０が接合されている。このコンプライアンス基板３０において、内側に配される封止膜３１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さ６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルム）からなる。他方、外側に配される固定板３２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼）からなる。この固定板３２には、リザーバ１００に対応する平面領域を切り欠いてなる開口部３３が形成されている。この構成により、リザーバ１００の上部は、可撓性を有する封止膜３１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部２２となっている。また、コンプライアンス基板３０には、リザーバ１００に機能液を供給するための機能液導入口２５が形成されており、リザーバ形成基板２０には、その機能液導入口２５とリザーバ１００とを連通する導入路２６が設けられている。
【００４６】
機能液導入口２５より導入された機能液は、導入路２６を経てリザーバ１００に流れ込み、さらに供給路１４を経て第１圧力発生室群１２Ａを構成する複数の圧力発生室１２のそれぞれに供給されるようになっている。なお、圧電素子３００の駆動時における機能液の流れや周囲の熱などにより、リザーバ１００の内部に圧力変化が生じるおそれがある。ところが、リザーバ１００の可撓部２２が撓み変形してその圧力変化を吸収するので、リザーバ１００内を常に一定の圧力に保持することができるようになっている。
【００４７】
（駆動素子）
一方、流路形成基板１０の図示上面側（＋Ｚ側）には、振動板４００が配置されている。振動板４００は、流路形成基板１０側から順に弾性膜５０と下電極膜６０とを積層した構造となっている。流路形成基板１０側に配される弾性膜５０は、例えば１〜２μｍ程度の厚さの酸化シリコン膜からなるものであり、下電極膜６０は、例えば０．２μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。本実施形態において、下電極膜６０は、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０との間に配される複数の圧電素子３００の共通電極として機能するものとなっている。
【００４８】
振動板４００の図示上面側（＋Ｚ側）には、振動板４００を変形させるための圧電素子３００が配置されている。圧電素子３００は、下電極膜６０側から順に圧電体膜７０と上電極膜８０とを積層した構造となっている。圧電体膜７０は、例えば１μｍ程度の厚さのＰＺＴ膜等からなるものであり、上電極膜８０は、例えば０．１μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。
なお、圧電素子３００の概念としては、圧電体膜７０及び上電極膜８０に加えて、下電極膜６０を含むものであってもよい。下電極膜６０は圧電素子３００として機能する一方、振動板４００としても機能するからである。本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板４００として機能する構成を採用しているが、弾性膜５０を省略して下電極膜６０が弾性膜５０を兼ねる構成とすることもできる。
【００４９】
圧電素子３００（圧電体膜７０及び上電極膜８０）は、複数のノズル開口１５及び圧力発生室１２に対応するように複数設けられている。本実施形態では、便宜的に、第１ノズル開口群１５Ａを構成するノズル開口１５のそれぞれに対応するようにＹ軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子３００を第１圧電素子群と呼び、第２ノズル開口群１５Ｂを構成するノズル開口１５のそれぞれに対応するようにＹ軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子３００を第２圧電素子群と呼ぶこととする。また、第３ノズル開口群に対応する一群の圧電素子を第３圧電素子群と呼び、第４ノズル開口群に対応する一群の圧電素子を第４圧電素子群と呼ぶ。上記第１圧電素子群と第２圧電素子群とはＸ軸方向に並んで配置され、同様に第３圧電素子群と第４圧電素子群とはＸ軸方向に並んで配置されている。
【００５０】
（保護基板）
そして、圧電素子３００を覆うように、流路形成基板１０の図示上面側（＋Ｚ側）にリザーバ形成基板（保護基板、第２部材）２０が配置されている。リザーバ形成基板２０は、流路形成基板１０とともに液滴吐出ヘッド１の基体を成す部材であるから、その構成材料として、流路形成基板１０と略同一の熱膨張率を有する剛性材料を用いることが好ましい。本実施形態の場合、流路形成基板１０がシリコンからなるので、それと同一材料のシリコン単結晶基板が好適に用いられる。シリコン基板は、異方性エッチングにより容易に高精度の加工を施すことが可能であるため、次述する圧電素子保持部２４等を容易に形成できるという利点が得られる。なお、流路形成基板１０と同様に、ガラスやセラミック材料等を用いてリザーバ形成基板２０を構成することも可能である。
【００５１】
リザーバ形成基板２０には、圧電素子３００を密閉封止する封止部２３が設けられている。本実施形態の場合、第１圧電素子群を封止している部分を第１封止部２３Ａとし、第２圧電素子群を封止ししている部分を第２封止部２３Ｂとする。同様に、第３圧電素子群を封止している部分を第３封止部とし、第４圧電素子群を封止ししている部分を第４封止部とする。封止部２３には、図３の紙面垂直方向に延びる平面視略矩形状の凹部からなる圧電素子保持部（素子保持部）２４が設けられている。この圧電素子保持部２４は、圧電素子３００の周囲に圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する機能を有している。この圧電素子保持部２４は、圧電素子３００のうち少なくとも圧電体膜７０を封止できる寸法とされている。また圧電素子保持部２４は、複数の圧電素子３００ごとに区画されていてもよい。
【００５２】
このように、リザーバ形成基板２０は、圧電素子３００を外部環境から遮断する保護基板としての機能を有している。リザーバ形成基板２０によって圧電素子３００を封止することで、外部の水分等による圧電素子３００の特性劣化等を防止することができる。また本実施形態では、圧電素子保持部２４の内部を密封状態にしただけであるが、その内部を真空にするか、または窒素もしくはアルゴン等の雰囲気とすることにより、圧電素子保持部２４内を低湿度に保持することができる。これらの構成により、圧電素子３００の劣化をさらに効果的に防止することができる。
【００５３】
（配線）
リザーバ形成基板２０における第１封止部２３Ａと第２封止部２３Ｂとの間には、リザーバ形成基板２０を貫通する溝部２０ａが設けられている。この溝部２０ａを通して、流路形成基板１０の上面が外部に露出している。そして、露出した流路形成基板１０の上面から、リザーバ形成基板２０の封止部２３の上面にかけて、段差部が形成されている。
リザーバ形成基板２０の溝部２０ａの側面２０ｂは、傾斜面とされている。特に、リザーバ形成基板２０を面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成し、このシリコン基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングすれば、各面方位のエッチングレートの違いにより、溝部２０ａの側面２０ｂを約５４°の傾斜面とすることができる。
【００５４】
リザーバ形成基板２０の圧電素子保持部２４によって封止されている圧電素子３００のうち、上電極膜８０の−Ｘ側の端部は、露出した流路形成基板１０の上面まで延設されて第１配線３６が構成されている。この第１配線３６は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料で構成されているが、第２配線３４および第３配線３５と同様に触媒が付与された感光性樹脂材料で構成することも可能である。なお、流路形成基板１０上に概略ベタ状に下電極膜６０が配置されている場合においては、圧電素子保持部２４の外側に延設された上電極膜８０と下電極膜６０との間に、両者の短絡を防止するための絶縁膜６００が介挿されている。また、上電極膜８０をそのまま延設する代わりに、上電極膜８０と電気的に接続された電極配線を流路形成基板１０上に形成し、この電極配線を圧電素子保持部２４の外側に引き出して、第１配線３６としてもよい。
【００５５】
一方、リザーバ形成基板２０の上面には第２配線３４が形成され、リザーバ形成基板２０の側面には第３配線３５が形成されている。図１に示すように、第１配線３６と同数の第２配線３４および第３配線３５が、第１配線３６と同じＹ方向位置に形成されている。なお、第２配線３４と第３配線３５との間は連結されているが、数μｍ〜１０μｍ程度の隙間が形成されていてもよい。
【００５６】
図３に示す第２配線３４および第３配線３５は、触媒が付与された樹脂材料で構成することが望ましい。具体的には、Ｐｄ（パラジウム）の微粒子が分散された感光性樹脂材料で構成する。この場合、第２配線３４および第３配線３５をフォトリソグラフィによって形成することが可能である。すなわち、この樹脂材料をリザーバ形成基板２０の上面および側面に塗布し、露光および現像することにより、第２配線３４および第３配線３５をパターニングすることができる。
【００５７】
なお、第２配線３４および第３配線３５は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料で構成することも可能である。しかしながら、金属材料をパターニングするにはレジストをマスクとしたエッチングが必要であり、製造工程が煩雑化する。これに対して、触媒が付与された感光性樹脂材料で構成すれば、フォトリソグラフィのみによって第２配線３４および第３配線３５をパターニングすることが可能であり、製造工程を簡略化することができる。
【００５８】
（半導体素子、実装構造）
そして、リザーバ形成基板２０の図示上面側（＋Ｚ側）には、半導体素子２００がフェイスダウンの状態で配置されている。半導体素子２００は、例えば回路基板あるいは駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）を含んで構成されている。図１に示すように、本実施形態では、第１〜第４圧電素子群を駆動するため、４個の半導体素子２００Ａ〜２００Ｄが配設されている。
図３に示す半導体素子２００の図示下面側（−Ｚ側）の中央部には、ポリイミド等の熱可塑性材料からなる接着剤４２が配置されている。そして、半導体素子２００を加熱しつつリザーバ形成基板２０に加圧することにより、半導体素子２００がリザーバ形成基板２０の上面に固着されている。
【００５９】
また、半導体素子２００の図示下面側（−Ｚ側）の周縁部には、複数の接続端子４４が設けられている。この接続端子４４は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料で構成されている。半導体素子２００Ａの−Ｘ側の端部には、圧電素子との電気的接続に使用するため、第２配線３４と同数の接続端子４４が第２配線３４と同じピッチで整列配置されている。また、半導体素子２００Ａの＋Ｘ側の端部には、外部コントローラとの電気的接続に使用される接続端子４４が形成されている。そして、半導体素子２００の下面に配置する接着剤量、および接着時の加熱・加圧量を調整することにより、接続端子４４と第２配線３４との間に数μｍ〜１０μｍ程度の隙間が形成されている。
【００６０】
このように、接続端子４４と第２配線３４との間には隙間が存在する。またリザーバ形成基板２０と流路形成基板１０との間は接着剤（不図示）を介して固着されているので、第３配線３５と第１配線３６との間にも隙間が存在する。しかも、第２配線３４および第３配線３５を構成する触媒が付与された樹脂材料は電気絶縁性材料である。したがって、上記の状態では半導体素子２００と圧電素子３００とが電気的接続されていない。
【００６１】
そこで、第１〜第３配線および接続端子の表面にメッキ４６が析出されている。具体的には、第１配線３６の表面にメッキ３６ａが、第３配線３５の表面にメッキ３５ａが、第２配線３４の表面にメッキ３４ａが、接続端子４４の表面にメッキ４４ａが、それぞれ析出されている。なお、触媒が付与された樹脂材料で構成される第２配線３４および第３配線３５では、その触媒に対してメッキ３４ａおよびメッキ３５ａが析出されている。これらのメッキ４６は、ＣｕやＮｉ、Ａｕなどの金属材料で構成されている。なお、各配線および接続端子の表面に異なる材料のメッキが析出されていてもよい。
【００６２】
図４は、第１実施形態に係る実装構造の説明図であり、図６のＢ部の拡大図である。図４に示すように、半導体素子２００の接続端子４４の表面にはメッキ４４ａが析出され、第２配線３４の表面にはメッキ３４ａが析出されている。そして、成長したメッキ４４ａおよび３４ａが結合することによって、接続端子４４と第２配線３４とが電気的接続され、半導体素子２００が実装されている。同様に、図３に示す第３配線３５の表面に析出・成長したメッキ３５ａと、第１配線３６の表面に析出・成長したメッキ３６ａとが結合して、第３配線３５と第１配線３６とが電気的接続されている。これにより、半導体素子２００と圧電素子３００とが電気的接続されている。
【００６３】
（作用）
図３に示す液滴吐出ヘッド１により機能液の液滴を吐出するには、当該液滴吐出ヘッド１に接続された外部コントローラ（図示略）によって機能液導入口２５に接続された不図示の外部機能液供給装置を駆動する。外部機能液供給装置から送出された機能液は、機能液導入口２５を介してリザーバ１００に供給された後、ノズル開口１５に至るまでの液滴吐出ヘッド１の内部流路を満たす。
【００６４】
また外部コントローラは、リザーバ形成基板２０上に実装された半導体素子２００に駆動電力や指令信号を送信する。指令信号等を受信した半導体素子２００は、外部コントローラからの指令に基づく駆動信号を、各圧電素子３００に送信する。
すると、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧が印加される結果、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体膜７０に変位が生じ、この変位によって各圧力発生室１２の容積が変化して内部圧力が高まり、ノズル開口１５より液滴が吐出される。
【００６５】
（液滴吐出ヘッドの製造方法）
次に、液滴吐出ヘッドの製造方法について、図５のフローチャート図および図６の断面工程図を参照して説明する。
【００６６】
まず、液滴吐出ヘッドの製造工程の概略につき、図５および図３を参照して説明する。
液滴吐出ヘッドを製造するには、まず図３に示すエッチング加工前の流路形成基板１０上に弾性膜５０と下電極膜６０とを積層形成し、次いで下電極膜６０上に圧電体膜７０及び上電極膜８０をパターン形成することで、圧電素子３００を形成する（ステップＳＡ１）。
【００６７】
また、ステップＳＡ１と並行して、シリコン単結晶基板に異方性エッチングを施すことで、溝部２０ａや圧電素子保持部２４、導入路２６、リザーバ部２１等を備えたリザーバ形成基板２０を作製する（ステップＳＡ２）。次いで、リザーバ形成基板２０の上面に第２配線３４を形成し、側面に第３配線３５をパターン形成する（ステップＳＡ３）。
【００６８】
次に、ステップＳＡ１を経た流路形成基板１０上の圧電素子３００を覆う位置に、ステップＳＡ３を経たリザーバ形成基板２０を位置合わせして固着する（ステップＳＡ４）。その後、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０に異方性エッチングを施すことで、図３に示す圧力発生室１２や供給路１４、連通部１３等を作製する（ステップＳＡ５）。その後、リザーバ形成基板２０の上面に半導体素子２００を接着する（ステップＳＡ６）。次に、第１〜第３配線および半導体素子の接続端子上にメッキを析出させて、半導体素子２００と圧電素子３００とを導通接続する（ステップＳＡ７）。
以上の工程により、半導体素子２００が実装された液滴吐出ヘッド１を製造することができる。
【００６９】
次に、図６を参照してリザーバ形成基板２０の製造工程および半導体素子の実装工程について詳細に説明する。なお、図６に示す各図は、図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面構成に対応する図である。
【００７０】
まず図６（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板１２０の図示上面（＋Ｚ側面）の中央部をエッチングにより除去して、溝部２０ａを形成する。具体的には、まずシリコン単結晶基板１２０の表面を熱酸化して酸化シリコン膜を形成する。次に、シリコン単結晶基板１２０の表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィにより溝部２０ａを形成すべき部分にレジストの開口部を形成する。次に、レジストの開口部をフッ酸で処理して、酸化シリコン膜の開口部を形成する。次に、シリコン単結晶基板１２０を３５重量％程度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸漬して、酸化シリコン膜の開口部から露出したシリコン単結晶基板１２０の異方性エッチングを行う。なお、酸化シリコン膜がエッチングストッパとして機能するので、エッチングはシリコン単結晶基板１２０を貫通したところで停止する。エッチング終了後には、シリコン単結晶基板１２０の表面を再度熱酸化して酸化シリコン膜を形成する。
同様にして、リザーバ部２１および圧電素子保持部２４をエッチングにより形成する。
【００７１】
次に図６（ｂ）に示すように、シリコン単結晶基板１２０の上面に第２配線３４を形成し、溝部２０ａの側面２０ｂに第３配線３５を形成する。具体的には、まずシリコン単結晶基板１２０の表面に、触媒が付与された樹脂材料の液状体をスピンコート法やスプレーコート法等により塗布する。次に、第２配線３４および第３配線３５のパターンが描画されたマスクを介して樹脂材料を露光し、現像する。これにより、シリコン単結晶基板１２０の表面に第２配線３４および第３配線３５がパターニングされる。
なお、第２配線３４および第３配線３５を金属材料で構成する場合には、スパッタにより金属膜を形成し、レジストマスクを介したエッチングによりパターニングする。なお、Ｓｉマスクを介したスパッタ法や、インクジェット法等により、第２配線３４を直接描画してもよい。以上により、リザーバ形成基板２０が形成される。
【００７２】
次に図６（ｃ）に示すように、エッチング加工前の流路形成基板１０上の圧電素子３００を覆う位置に、リザーバ形成基板２０を位置合わせして固着する。なお、流路形成基板１０上の中央部に延設された圧電素子３００の第１配線３６が、リザーバ形成基板２０の中央部に形成された溝部２０ａを通して露出するように、予め第１配線３６をパターニングした上で両基板を配置する。次に、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０に異方性エッチングを施すことで、圧力発生室１２等を作製する。その後、リザーバ形成基板２０にコンプライアンス基板３０を接合し、流路形成基板１０にノズル基板１６を接合する。
【００７３】
次に図６（ｄ）に示すように、リザーバ形成基板２０の上面に半導体素子２００を接着する。具体的には、まず半導体素子２００の下面中央部に、熱可塑性樹脂材料からなる接着剤４２を塗布する。次に、半導体素子２００の接続端子４４をリザーバ形成基板２０の第２配線に位置合わせして、半導体素子２００を加熱しつつリザーバ形成基板２０に対して加圧する。ここで、接着剤の塗布量や接着時の加熱・加圧量を調整することにより、接続端子４４と第２配線３４との隙間を数μｍ〜１０μｍ程度に設定する。その後、全体を冷却して接着剤４２を硬化させ、半導体素子２００をリザーバ形成基板２０の上面に固着する。なお、半導体素子２００をリザーバ形成基板２０に接着した後に、リザーバ形成基板２０を流路形成基板１０に固着してもよい。
【００７４】
次に図６（ｅ）に示すように、第１配線３６、第３配線３５、第２配線３４、および接続端子４４の表面に、メッキ４６を析出させる。具体的には、以下の処理プロセスにより無電解メッキを施す。
【００７５】
まず、各配線および接続端子の表面の濡れ性の向上、残さ除去の目的で、フッ酸を０.０１〜０.１％、硫酸を０.０１〜１％含有した水溶液中に１〜５分浸漬する。あるいは、０.１〜１０％の水酸化ナトリウムなどのアルカリベースの水溶液に１〜１０分浸漬しても良い。
次に、水酸化ナトリウムベースでｐＨ９〜１３のアルカリ性水溶液を２０〜６０℃に加温した中に１秒〜５分浸漬し、表面の酸化膜を除去する。なお、５〜３０％硝酸をベースとしたｐＨ１〜３の酸性水溶液を２０〜６０℃に加温した中に１秒から５分浸漬しても良い。
【００７６】
次に、ＺｎＯを含有したｐＨ１１〜１３のジンケート液中に１秒〜２分浸漬し、各配線および接続端子の表面をＺｎに置換する。次に、５〜３０％の硝酸水溶液に１〜６０秒浸漬し、Ｚｎを剥離する。そして、再度ジンケート浴中に１秒〜２分浸漬し、緻密なＺｎ粒子を各配線および接続端子の表面に析出させる。
【００７７】
次に、無電解Ｎｉメッキ浴に浸漬し、Ｎｉメッキを析出させる。このメッキは、２〜３０μｍ程度の高さまで析出させる。また、メッキ浴は次亜リン酸を還元剤とした浴であり、ｐＨ４〜５、浴温８０〜９５℃である。次亜リン酸浴のため、リンが共析する。
さらに、置換Ａｕメッキ欲中に浸漬し、Ｎｉ表面をＡｕに置換しても良い。なお、Ａｕは０.０５μｍ〜０.３μｍ程度の厚さに形成する。またＡｕ浴は、シアンフリータイプを用い、ｐＨ６〜８、浴温５０〜８０℃とし、１〜３０分浸漬する。
【００７８】
このようにして、各配線および接続端子の表面にＮｉあるいはＮｉ−Ａｕメッキを析出させる。また、Ｎｉ−Ａｕ配線上に厚付けのＡｕメッキを施しても良い。メッキの下地となる各配線が薄くても、メッキを厚付けすることで電気抵抗を低減することができるからである。
なお、各化学処理の間には水洗処理を行う。水洗槽としては、オーバーフロー構造あるいはＱＤＲ機構を有したものを用い、最下面からＮ２バブリングを行う。なお、バブリング方法は樹脂製のチューブなどに穴をあけてＮ２を出す方法や、燒結体などを通じてＮ２を出す方法がある。これらにより、短時間で十分効果のあるリンスを行うことができる。
【００７９】
上記工程により、図４に示すように、半導体素子２００の接続端子４４の表面にメッキ４４ａが析出し、第２配線３４の表面にメッキ３４ａが析出する。これらのメッキ４４ａおよびメッキ３４ａが相互に結合するまで両メッキを成長させることにより、接続端子４４と第２配線３４とが電気的接続される。同様に、図３に示す第３配線３５の表面に析出したメッキ３５ａと、第１配線３６の表面に析出したメッキ３６ａとが結合するまで両メッキを成長させることにより、第３配線３５と第１配線３６とが電気的接続される。これにより、半導体素子２００と圧電素子３００とを電気的接続することができる。
以上により、本実施形態の液滴吐出ヘッドが形成される。
【００８０】
以上に詳述したように、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、流路形成基板の上面に形成され圧電素子に導通接続された第１配線と、リザーバ形成基板の上面に形成された第２配線と、リザーバ形成基板の側面に形成された第３配線と、半導体素子の接続端子とが、各配線および接続素子の表面に析出させたメッキにより導通接続されている構成とした。
この構成によれば、ワイヤボンディングにより半導体素子と第１配線とを接続する場合のように、ワイヤを引き回す空間を設ける必要がない。そのため、ノズル開口の狭ピッチ化に伴って第１配線が狭ピッチ化しても、その第１配線との電気的接続を確保しつつ半導体素子を実装することができる。その他にも、従来のワイヤボンディングによる実装と比べて、短ＴＡＴ、低コスト、および高歩留まりの実装が可能になる。
また、接続端子と配線との間や配線相互間に位置ずれや隙間があっても、メッキを析出させて電気的接続を確保することができる。また、半導体素子の実装および各配線の電気的接続を同時に実施することが可能になり、製造工程を簡略化することができる。
【００８１】
しかも、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、リザーバ形成基板の側面が傾斜面とされているので、第３配線を容易に形成することができる。したがって、半導体素子と圧電素子とを確実に電気的接続することができる。
【００８２】
そして、本実施形態の液滴吐出ヘッドによれば、ノズル開口を狭ピッチ化することが可能になり、かかる液滴吐出ヘッドを用いてデバイスを製造すれば、デバイスの高精細化および微細化を実現することができる。
また、本実施形態の実装構造によれば、段差下部の配線と段差上部の半導体素子とを確実に電気的接続することができるので、液滴吐出ヘッドのみならず他のデバイスにおいても段差部を介しての実装が可能になり、電子機器や輸送機器、印刷機器等に対して広く応用することができる。
【００８３】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態につき図７を用いて説明する。
図７は、第２実施形態に係る実装構造の説明図であり、図８のＣ部の拡大図である。図７に示すように、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、第２配線３４が半導体素子２００の接続端子４４と対向する位置まで延設されるとともに、その接続端子４４には導電性を有する突起４５が第２配線３４に向かって突出形成されている点で、第１実施形態と相違している。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００８４】
第２実施形態では、リザーバ形成基板２０の上面に形成された第２配線３４が、半導体素子２００の接続端子４４と対向する位置まで延設されている。また接続端子４４の表面には、導電性を有する突起（バンプ）４５が第２配線３４に向かって突出形成されている。この突起４５は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料により、高さ数μｍ〜１０μｍ程度に形成されている。そして、第２配線３４および突起４５を覆うように、メッキ４６が析出されている。
【００８５】
次に、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法につき、図８の断面工程図を参照して説明する。なお、リザーバ形成基板２０の形成工程から、流路形成基板１０との固着工程までは、図６（ａ）ないし図６（ｃ）に示す第１実施形態と同様である。
図８（ｄ）に示すように、第２実施形態では、予め半導体素子２００の接続端子の表面に突起４５を形成しておく。そして、その突起４５の先端が第２配線３４に当接するように、半導体素子２００をリザーバ形成基板に加圧しつつ、接着剤４２により固着する。なお、突起４５の高さのばらつき等により、突起４５の先端と第２配線３４との間に若干の隙間があってもよい。
【００８６】
次に、図８（ｅ）に示すように、各配線および突起４５の表面にメッキ４６を析出させる。具体的には、第１実施形態と同様の処理による無電解メッキを施す。ここで、突起４５の先端を第２配線３４に当接させているので、両者の表面に析出したメッキ４６を確実に結合させることができる。これは、突起４５の先端と第２配線３４との間に若干の隙間があっても同様である。これにより、接続端子と第２配線３４とが確実に電気的接続される。
【００８７】
以上に詳述したように、第２実施形態では、第２配線３４が半導体素子２００の接続端子と対向する位置まで延設されるとともに、その接続端子には導電性を有する突起４５が第２配線３４に向かって突出形成されている構成とした。そして、突起４５の先端を第２配線３４に当接させて、両者の表面にメッキを析出させる構成とした。
この構成によれば、半導体素子２００の接続端子と第２配線３４とを確実に電気的接続することが可能になり、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
しかも、少ないメッキ量で電気的接続することができるので、短ＴＡＴ、低コストおよび高歩留まりの実装が可能になる。なお、メッキを厚付けする場合には、配線の横方向にもメッキが成長するので、配線の狭ピッチ化は困難である。この点、第２実施形態では、少ないメッキ量で電気的接続することができるので、配線の狭ピッチ化が可能であり、ひいては液滴吐出ヘッドのノズル開口を狭ピッチ化することができる。
【００８８】
なお、触媒が付与された感光性樹脂により第２配線３４を構成した場合には、第２配線３４が弾性を示すので、突起３５との当接による破壊を防止することができる。また、突起３５により第２配線３４に初期圧縮を与えた状態で、半導体素子をリザーバ形成基板に固着することも可能になり、電気的接続の信頼性をさらに向上させることができる。
【００８９】
（第３実施形態）
本発明に係る液滴吐出ヘッドの第３実施形態について図９から図１１を参照しつつ説明する。図９は液滴吐出ヘッドの第３実施形態を示す斜視構成図、図１０は液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視構成図の一部破断図、図１１は図９のＡ−Ａ線に沿う断面構成図である。
図１１に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、機能液を液滴状にしてノズルから吐出するものである。液滴吐出ヘッド１は、液滴が吐出されるノズル開口１５に連通する圧力発生室１２と、圧力発生室１２の上面に配設され圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧電素子（駆動素子）３００と、圧力発生室１２の上面に配設され圧電素子３００を覆うリザーバ形成基板（保護基板）２０と、リザーバ形成基板２０の側面２０ｂに配設され圧電素子３００を駆動する半導体素子２００とを備えて構成されている。なお液滴吐出ヘッド１の動作は、半導体素子２００に接続された図示略の外部コントローラによって制御される。
【００９０】
（ノズル開口）
図１０に示すように、液滴吐出ヘッド１の下側（−Ｚ側）には、ノズル基板１６が装着されている。ノズル基板１６には、液滴を吐出する複数のノズル開口１５が、Ｙ軸方向に配列して設けられている。本実施形態では、ノズル基板１６上の複数の領域に配列された一群のノズル開口１５を、それぞれ第１ノズル開口群１５Ａ、第２ノズル開口群１５Ｂ、第３ノズル開口群１５Ｃ、及び第４ノズル開口群１５Ｄと称する。
【００９１】
第１ノズル開口群１５Ａと第２ノズル開口群１５ＢとはＸ軸方向に並んで配置されている。第３ノズル開口群１５Ｃは第１ノズル開口群１５Ａの＋Ｙ側に設けられており、第４ノズル開口群１５Ｄは第２ノズル開口群１５Ｂの＋Ｙ側に設けられている。これら第３ノズル開口群１５Ｃと第４ノズル開口群１５ＤとはＸ軸方向に並んで配置されている。
なお、図１０では各ノズル開口群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれが６個のノズル開口１５によって構成されているように示されているが、実際には各ノズル開口群は例えば７２０個程度のノズル開口１５によって構成されるものである。
【００９２】
（圧力発生室）
ノズル基板１６の上側（＋Ｚ側）には、流路形成基板１０が配置されている。流路形成基板１０の下面とノズル基板１６とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。流路形成基板１０はシリコンやガラス、セラミックス材料等で構成することが可能であり、本実施形態の場合にはシリコンによって形成されている。流路形成基板１０の内側には、その中央部からＸ方向に延びる複数の隔壁１１が形成されている。この隔壁１１は、流路形成基板１０の母材であるシリコン単結晶基板を異方性エッチングにより部分的に除去して形成されている。この隔壁１１により、流路形成基板１０には、複数の平面視略櫛歯状の開口領域が区画形成されている。これらの開口領域のうち、Ｘ軸方向に延びて形成された部分が、ノズル基板１６と振動板４００とにより囲まれて圧力発生室１２を構成する。この圧力発生室１２は、機能液を収容し、液滴吐出ヘッド１の動作時に印加される圧力によってノズル開口１５から機能液を吐出するようになっている。
【００９３】
各圧力発生室１２は、複数のノズル開口１５に対応して設けられている。すなわち、圧力発生室１２は、第１〜第４ノズル開口群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれを構成する複数のノズル開口１５に対応するように、Ｙ軸方向に複数並んで設けられている。そして、第１ノズル開口群１５Ａに対応して複数形成された圧力発生室１２が第１圧力発生室群１２Ａを構成し、第２ノズル開口群１５Ｂに対応して複数形成された圧力発生室１２が第２圧力発生室群１２Ｂを構成し、第３ノズル開口群１５Ｃに対応して複数形成された圧力発生室１２が第３圧力発生室群１２Ｃを構成し、第４ノズル開口群１５Ｄに対応して複数形成された圧力発生室１２が第４圧力発生室群１２Ｄを構成している。第１圧力発生室群１２Ａと第２圧力発生室群１２ＢとはＸ軸方向に並んで配置されており、それらの間にはＹ軸方向に伸びる隔壁１０Ｋが形成されている。同様に、第３圧力発生室群１２Ｃと第４圧力発生室群１２ＤとはＸ軸方向に並んで配置されており、それらの間にもＹ軸方向に伸びる隔壁１０Ｋが形成されている。
【００９４】
（リザーバ）
また、流路形成基板１０に形成された平面視略櫛歯状の開口領域のうち、図示Ｙ方向に延びて形成された部分が、リザーバ１００を構成している。第１圧力発生室群１２Ａを形成する複数の圧力発生室１２における基板外縁部側（＋Ｘ側）の端部は、上述したリザーバ１００に接続されている。リザーバ１００は、圧力発生室１２に供給する機能液を予備的に保持するものであって、第１圧力発生室群１２Ａを構成する複数の圧力発生室１２の共通の機能液保持室（インク室）となっている。なお、第２、第３、第４圧力発生室群１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれにも、上述と同様のリザーバ１００が接続されており、それぞれ圧力発生室群１２Ｂ〜１２Ｄに供給される機能液の一時貯留部を構成している。
【００９５】
図１１に示すように、リザーバ１００は、リザーバ形成基板２０に形成されたリザーバ部２１と、流路形成基板１０に形成された連通部１３とから構成されている。この連通部１３は、リザーバ部２１を各圧力発生室１２のそれぞれに接続する機能を有する。リザーバ形成基板２０の外側（流路形成基板１０と反対側）には、封止膜３１と固定板３２とを積層した構造のコンプライアンス基板３０が接合されている。このコンプライアンス基板３０において、内側に配される封止膜３１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さ６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルム）からなる。他方、外側に配される固定板３２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼）からなる。この固定板３２には、リザーバ１００に対応する平面領域を切り欠いてなる開口部３３が形成されている。これにより、リザーバ１００の上部は、可撓性を有する封止膜３１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部２２となっている。また、コンプライアンス基板３０には、リザーバ１００に機能液を供給するための機能液導入口２５が形成されており、リザーバ形成基板２０には、その機能液導入口２５とリザーバ１００とを連通する導入路２６が設けられている。
【００９６】
機能液導入口２５より導入された機能液は、導入路２６を経てリザーバ１００に流れ込み、さらに供給路１４を経て第１圧力発生室群１２Ａを構成する複数の圧力発生室１２のそれぞれに供給されるようになっている。なお、圧電素子３００の駆動時における機能液の流れや周囲の熱などにより、リザーバ１００の内部に圧力変化が生じるおそれがある。ところが、リザーバ１００の可撓部２２が撓み変形してその圧力変化を吸収するので、リザーバ１００内を常に一定の圧力に保持することができるようになっている。
【００９７】
（駆動素子）
一方、流路形成基板１０の図示上面側（＋Ｚ側）には、振動板４００が配置されている。振動板４００は、流路形成基板１０側から順に弾性膜５０と下電極膜６０とを積層した構造となっている。流路形成基板１０側に配される弾性膜５０は、例えば１〜２μｍ程度の厚さの酸化シリコン膜からなるものであり、下電極膜６０は、例えば０．２μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。本実施形態において、下電極膜６０は、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０との間に配される複数の圧電素子３００の共通電極として機能するものとなっている。
【００９８】
振動板４００の図示上面側（＋Ｚ側）には、振動板４００を変形させるための圧電素子３００が配置されている。圧電素子３００は、下電極膜６０側から順に圧電体膜７０と上電極膜８０とを積層した構造となっている。圧電体膜７０は、例えば１μｍ程度の厚さのＰＺＴ膜等からなるものであり、上電極膜８０は、例えば０．１μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。
【００９９】
なお、圧電素子３００の概念としては、圧電体膜７０及び上電極膜８０に加えて、下電極膜６０を含むものであってもよい。下電極膜６０は圧電素子３００として機能する一方、振動板４００としても機能するからである。本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板４００として機能する構成を採用しているが、弾性膜５０を省略して下電極膜６０が弾性膜５０を兼ねる構成とすることもできる。
【０１００】
圧電素子３００（圧電体膜７０及び上電極膜８０）は、複数のノズル開口１５及び圧力発生室１２に対応するように複数設けられている。本実施形態では、便宜的に、第１ノズル開口群１５Ａを構成するノズル開口１５のそれぞれに対応するようにＹ軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子３００を第１圧電素子群と呼び、第２ノズル開口群１５Ｂを構成するノズル開口１５のそれぞれに対応するようにＹ軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子３００を第２圧電素子群と呼ぶこととする。また、第３ノズル開口群に対応する一群の圧電素子を第３圧電素子群と呼び、第４ノズル開口群に対応する一群の圧電素子を第４圧電素子群と呼ぶ。上記第１圧電素子群と第２圧電素子群とはＸ軸方向に並んで配置され、同様に第３圧電素子群と第４圧電素子群とはＸ軸方向に並んで配置されている。
【０１０１】
（保護基板）
そして、圧電素子３００を覆うように、流路形成基板１０の図示上面側（＋Ｚ側）にリザーバ形成基板（保護基板）２０が配置されている。リザーバ形成基板２０は、流路形成基板１０とともに液滴吐出ヘッド１の基体を成す部材であるから、その構成材料として、流路形成基板１０と略同一の熱膨張率を有する剛性材料を用いることが好ましい。本実施形態の場合、流路形成基板１０がシリコンからなるので、それと同一材料のシリコン単結晶基板が好適に用いられる。シリコン基板は、異方性エッチングにより容易に高精度の加工を施すことが可能であるため、次述する圧電素子保持部２４等を容易に形成できるという利点が得られる。なお、流路形成基板１０と同様に、ガラスやセラミック材料等を用いてリザーバ形成基板２０を構成することも可能である。
【０１０２】
リザーバ形成基板２０には、圧電素子３００を密閉封止する封止部２３が設けられている。本実施形態の場合、第１圧電素子群を封止している部分を第１封止部２３Ａと呼び、第２圧電素子群を封止ししている部分を第２封止部２３Ｂと呼ぶこととする。同様に、第３圧電素子群を封止している部分を第３封止部と呼び、第４圧電素子群を封止ししている部分を第４封止部と呼ぶ。封止部２３には、図１１の紙面垂直方向に延びる平面視略矩形状の凹部からなる圧電素子保持部（素子保持部）２４が設けられている。この圧電素子保持部２４は、圧電素子３００の周囲に圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する機能を有している。この圧電素子保持部２４は、圧電素子３００のうち少なくとも圧電体膜７０を封止できる寸法とされている。また圧電素子保持部２４は、複数の圧電素子３００ごとに区画されていてもよい。
【０１０３】
このように、リザーバ形成基板２０は、圧電素子３００を外部環境から遮断する保護基板としての機能を有している。リザーバ形成基板２０によって圧電素子３００を封止することで、外部の水分等による圧電素子３００の特性劣化等を防止することができる。また本実施形態では、圧電素子保持部２４の内部を密封状態にしただけであるが、その内部を真空にするか、または窒素もしくはアルゴン等の雰囲気とすることにより、圧電素子保持部２４内を低湿度に保持することができる。これらの構成により、圧電素子３００の劣化をさらに効果的に防止することができる。
【０１０４】
（配線）
リザーバ形成基板２０における第１封止部２３Ａと第２封止部２３Ｂとの間には、リザーバ形成基板２０を貫通する溝部２０ａが設けられている。この溝部２０ａを通して、流路形成基板１０の上面が外部に露出している。そして、露出した流路形成基板１０の上面を下段面とし、リザーバ形成基板２０の封止部２３の上面を上段面として、階段状体が構成されている。
【０１０５】
リザーバ形成基板２０の封止部２３の上面と流路形成基板１０の上面とを結ぶリザーバ形成基板２０の溝部２０ａの側面２０ｂは、傾斜面となっている。特に、リザーバ形成基板２０を面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成し、このシリコン基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングすれば、各面方位のエッチングレートの違いにより、溝部２０ａの側面２０ｂを約５４°の傾斜面とすることができる。
【０１０６】
リザーバ形成基板２０の圧電素子保持部２４によって封止されている圧電素子３００のうち、上電極膜８０の−Ｘ側の端部は、露出した流路形成基板１０の上面まで延設されて第１配線３６が構成されている。この第１配線３６は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料で構成されているが、次述する第２配線３４と同様に触媒が付与された感光性樹脂材料で構成することも可能である。なお、流路形成基板１０上に概略ベタ状に下電極膜６０が配置されている場合においては、圧電素子保持部２４の外側に延設された上電極膜８０と下電極膜６０との間に、両者の短絡を防止するための絶縁膜６００が介挿されている。また、上電極膜８０をそのまま延設する代わりに、上電極膜８０と電気的に接続された電極配線を流路形成基板１０上に形成し、この電極配線を圧電素子保持部２４の外側に引き出して、第１配線３６としてもよい。
【０１０７】
一方、リザーバ形成基板２０の上面には、後述する半導体素子を外部コントローラに電気的接続するための第２配線３４が形成されている。この第２配線３４は、触媒が付与された樹脂材料で構成することが望ましい。具体的には、Ｐｄ（パラジウム）の微粒子が分散された感光性樹脂材料で構成する。この場合、第２配線３４をフォトリソグラフィによって形成することが可能である。すなわち、この樹脂材料をリザーバ形成基板２０の上面および側面に塗布し、露光および現像することにより、第２配線３４をパターニングすることができる。
【０１０８】
なお、第２配線３４は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料で構成することも可能である。しかしながら、金属材料をパターニングするにはレジストをマスクとしたエッチングが必要であり、製造工程が煩雑化する。これに対して、触媒が付与された感光性樹脂材料で構成すれば、フォトリソグラフィのみによって第２配線３４をパターニングすることが可能であり、製造工程を簡略化することができる。
【０１０９】
（半導体素子、実装構造）
そして、リザーバ形成基板２０に形成された溝部２０ａの側面２０ｂには、半導体素子２００がフェイスダウンの状態で配置されている。半導体素子２００は、例えば回路基板あるいは駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）を含んで構成されている。半導体素子２００の幅は、リザーバ形成基板２０の側面２０ｂの高さと同等に形成されている。図９に示すように、本実施形態では、第１〜第４圧電素子群を駆動するため、４個の半導体素子２００Ａ〜２００Ｄが配設されている。
【０１１０】
図１１に示す半導体素子２００の図示下面側（−Ｚ側）の中央部には、ポリイミド等の熱可塑性材料からなる接着剤４２が配置されている。そして、半導体素子２００を加熱しつつリザーバ形成基板２０に加圧することにより、半導体素子２００がリザーバ形成基板２０の側面２０ｂに固着されている。
【０１１１】
また、半導体素子２００の図示下面側（−Ｚ側）の周縁部には、複数の接続端子４４が設けられている。この接続端子４４は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料で構成されている。半導体素子２００Ａの−Ｘ側の周縁部には、圧電素子との電気的接続に使用するため、第１配線３６と同数の接続端子４４ｓが第１配線３６と同じピッチで整列配置されている。また、半導体素子２００Ａの＋Ｘ側の周縁部には、外部コントローラとの電気的接続に使用するため、第２配線３４と同数の接続端子４４ｒが第２配線３４と同じピッチで整列配置されている。そして、半導体素子２００の下面に配置する接着剤量、および接着時の加熱・加圧量を調整することにより、接続端子４４ｓと第１配線３６との間および接続端子４４ｒと第２配線３４との間に、それぞれ数μｍ〜１０μｍ程度の隙間が形成されている。
【０１１２】
このように、接続端子４４ｓと第１配線３６との間には隙間が存在するので、この状態では半導体素子２００と圧電素子３００とが電気的接続されていない。そこで、各配線および接続端子の表面に、メッキ４６が析出されている。具体的には、第１配線３６の表面にメッキ３６ａが、第２配線３４の表面にメッキ３４ａが、接続端子４４ｒ，４４ｓの表面にメッキ４４ａが、それぞれ析出されている。なお、触媒が付与された樹脂材料で構成される第２配線３４では、その触媒に対してメッキ３４ａが析出されている。これらのメッキ４６は、ＣｕやＮｉ、Ａｕなどの金属材料で構成されている。なお、各配線および接続端子の表面に異なる材料のメッキが析出されていてもよい。
【０１１３】
図１２は、本実施形態に係る実装構造の説明図であり、図１４のＢ部の拡大図である。図１２に示すように、半導体素子２００の接続端子４４ｒの表面にはメッキ４４ａが析出され、第２配線３４の表面にはメッキ３４ａが析出されている。そして、成長したメッキ４４ａおよび３４ａが結合することによって、接続端子４４と第２配線３４とが電気的接続されている。同様に、図１１に示す半導体素子２００の接続端子４４ｓの表面に析出・成長したメッキ４４ａと、第１配線３６の表面に析出・成長したメッキ３６ａとが結合して、接続端子４４ｓと第１配線３６とが電気的接続されている。これにより、半導体素子２００が実装されて、半導体素子２００と圧電素子３００とが電気的接続されている。
【０１１４】
（作用）
図１１に示す液滴吐出ヘッド１により機能液の液滴を吐出するには、当該液滴吐出ヘッド１に接続された外部コントローラ（図示略）によって機能液導入口２５に接続された不図示の外部機能液供給装置を駆動する。外部機能液供給装置から送出された機能液は、機能液導入口２５を介してリザーバ１００に供給された後、ノズル開口１５に至るまでの液滴吐出ヘッド１の内部流路を満たす。
【０１１５】
また外部コントローラは、リザーバ形成基板２０上に実装された半導体素子２００に駆動電力や指令信号を送信する。指令信号等を受信した半導体素子２００は、外部コントローラからの指令に基づく駆動信号を、各圧電素子３００に送信する。
すると、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧が印加される結果、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体膜７０に変位が生じ、この変位によって各圧力発生室１２の容積が変化して内部圧力が高まり、ノズル開口１５より液滴が吐出される。
【０１１６】
（液滴吐出ヘッドの製造方法）
次に、液滴吐出ヘッドの製造方法について、図１３のフローチャート図および図１４の断面工程図を参照して説明する。
【０１１７】
まず、液滴吐出ヘッドの製造工程の概略につき、図１３および図１１を参照して説明する。
液滴吐出ヘッドを製造するには、まず図１１に示すエッチング加工前の流路形成基板１０上に弾性膜５０と下電極膜６０とを積層形成し、次いで下電極膜６０上に圧電体膜７０及び上電極膜８０をパターン形成することで、圧電素子３００を形成する（ステップＳＡ１）。
【０１１８】
また、ステップＳＡ１と並行して、シリコン単結晶基板に異方性エッチングを施すことで、溝部２０ａや圧電素子保持部２４、導入路２６、リザーバ部２１等を備えたリザーバ形成基板２０を作製する（ステップＳＡ２）。次いで、リザーバ形成基板２０の上面に第２配線３４を形成する（ステップＳＡ３）。
【０１１９】
次に、ステップＳＡ１を経た流路形成基板１０上の圧電素子３００を覆う位置に、ステップＳＡ３を経たリザーバ形成基板２０を位置合わせして固着する（ステップＳＡ４）。その後、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０に異方性エッチングを施すことで、図１１に示す圧力発生室１２や供給路１４、連通部１３等を作製する（ステップＳＡ５）。その後、リザーバ形成基板２０の溝部２０ａの側面２０ｂに半導体素子２００を接着する（ステップＳＡ６）。次に、第１、第２配線および半導体素子の接続端子上にメッキを析出させて、半導体素子２００と圧電素子３００とを電気的接続する（ステップＳＡ７）。
以上の工程により、半導体素子２００が実装された液滴吐出ヘッド１を製造することができる。
【０１２０】
次に、図１４を参照してリザーバ形成基板２０の製造工程および半導体素子の実装工程について詳細に説明する。なお、図１４に示す各図は、図９のＡ−Ａ線に沿う概略断面構成に対応する図である。
【０１２１】
まず図１４（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板１２０の図示上面（＋Ｚ側面）の中央部をエッチングにより除去して、溝部２０ａを形成する。具体的には、まずシリコン単結晶基板１２０の表面を熱酸化して酸化シリコン膜を形成する。次に、シリコン単結晶基板１２０の表面にレジストを塗布し、溝部２０ａを形成すべき部分にレジストの開口部を形成する。次に、レジストの開口部をフッ酸で処理して、溝部２０ａを形成すべき部分に酸化シリコン膜の開口部を形成する。次に、シリコン単結晶基板１２０を３５重量％程度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸漬して、酸化シリコン膜の開口部から露出したシリコン単結晶基板１２０の異方性エッチングを行う。なお、酸化シリコン膜がエッチングストッパとして機能するので、エッチングはシリコン単結晶基板１２０を貫通したところで停止する。エッチング終了後には、シリコン単結晶基板１２０の表面を再度熱酸化して酸化シリコン膜を形成する。
同様にして、リザーバ部２１および圧電素子保持部２４をエッチングにより形成する。
【０１２２】
次に図１４（ｂ）に示すように、シリコン単結晶基板１２０の上面に第２配線３４を形成する。具体的には、まずシリコン単結晶基板１２０の表面に、触媒が付与された樹脂材料の液状体をスピンコート法等により塗布する。次に、第２配線３４のパターンが描画されたマスクを介して樹脂材料を露光し、現像する。これにより、シリコン単結晶基板１２０の表面に第２配線３４がパターニングされる。
【０１２３】
なお、第２配線３４を金属材料で構成する場合には、スパッタにより金属膜を形成し、レジストマスクを介したエッチングによりパターニングする。なお、Ｓｉマスクを介したスパッタ法や、インクジェット法等により、第２配線３４を直接描画してもよい。以上により、リザーバ形成基板２０が形成される。
【０１２４】
次に図１４（ｃ）に示すように、エッチング加工前の流路形成基板１０上の圧電素子３００を覆う位置に、リザーバ形成基板２０を位置合わせして固着する。なお、流路形成基板１０上の中央部に延設された圧電素子３００の第１配線３６が、リザーバ形成基板２０の中央部に形成された溝部２０ａを通して露出するように、予め第１配線３６をパターニングした上で両基板を配置する。次に、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０に異方性エッチングを施すことで、圧力発生室１２等を作製する。その後、リザーバ形成基板２０にコンプライアンス基板３０を接合し、流路形成基板１０にノズル基板１６を接合する。
【０１２５】
次に図１４（ｄ）に示すように、リザーバ形成基板２０の上面に半導体素子２００を接着する。具体的には、まず半導体素子２００の下面中央部に、熱可塑性樹脂材料からなる接着剤４２を塗布する。次に、半導体素子２００の接続端子４４ｓを第１配線３６に位置合わせし、接続端子４４ｒを第２配線３４に位置合わせして、半導体素子２００を加熱しつつリザーバ形成基板２０に対して加圧する。ここで、接着剤４２の塗布量や接着時の加熱・加圧量を調整することにより、接続端子４４ｓと第１配線３６との隙間および接続端子４４ｒと第２配線３４との隙間を、それぞれ数μｍ〜１０μｍ程度に設定する。その後、全体を冷却して接着剤４２を硬化させ、半導体素子２００をリザーバ形成基板２０の上面に固着する。なお、半導体素子２００をリザーバ形成基板２０に接着した後に、リザーバ形成基板２０を流路形成基板１０に固着してもよい。
【０１２６】
次に図１４（ｅ）に示すように、第１配線３６、第２配線３４、および接続端子４４ｒ，４４ｓの表面に、メッキ４６を析出させる。具体的には、以下の処理プロセスにより無電解メッキを施す。
【０１２７】
まず、各配線および接続端子の表面の濡れ性の向上、残さ除去の目的で、フッ酸を０.０１〜０.１％、硫酸を０.０１〜１％含有した水溶液中に１〜５分浸漬する。あるいは、０.１〜１０％の水酸化ナトリウムなどのアルカリベースの水溶液に１〜１０分浸漬しても良い。
次に、水酸化ナトリウムベースでｐＨ９〜１３のアルカリ性水溶液を２０〜６０℃に加温した中に１秒〜５分浸漬し、表面の酸化膜を除去する。なお、５〜３０％硝酸をベースとしたｐＨ１〜３の酸性水溶液を２０〜６０℃に加温した中に１秒から５分浸漬しても良い。
【０１２８】
次に、ＺｎＯを含有したｐＨ１１〜１３のジンケート液中に１秒〜２分浸漬し、各配線および接続端子の表面をＺｎに置換する。次に、５〜３０％の硝酸水溶液に１〜６０秒浸漬し、Ｚｎを剥離する。そして、再度ジンケート浴中に１秒〜２分浸漬し、緻密なＺｎ粒子を各配線および接続端子の表面に析出させる。
【０１２９】
次に、無電解Ｎｉメッキ浴に浸漬し、Ｎｉメッキを析出させる。このメッキは、２〜３０μｍ程度の高さまで析出させる。また、メッキ浴は次亜リン酸を還元剤とした浴であり、ｐＨ４〜５、浴温８０〜９５℃である。次亜リン酸浴のため、リンが共析する。
さらに、置換Ａｕメッキ欲中に浸漬し、Ｎｉ表面をＡｕに置換しても良い。なお、Ａｕは０.０５μｍ〜０.３μｍ程度の厚さに形成する。またＡｕ浴は、シアンフリータイプを用い、ｐＨ６〜８、浴温５０〜８０℃とし、１〜３０分浸漬する。
【０１３０】
このようにして、各配線および接続端子の表面にＮｉあるいはＮｉ−Ａｕメッキを析出させる。また、Ｎｉ−Ａｕ配線上に厚付けのＡｕメッキを施しても良い。メッキの下地となる各配線が薄くても、メッキを厚付けすることで電気抵抗を低減することができるからである。
【０１３１】
なお、各化学処理の間には水洗処理を行う。水洗槽としては、オーバーフロー構造あるいはＱＤＲ機構を有したものを用い、最下面からＮ２バブリングを行う。なお、バブリング方法は樹脂製のチューブなどに穴をあけてＮ２を出す方法や、燒結体などを通じてＮ２を出す方法がある。これらにより、短時間で十分効果のあるリンスを行うことができる。
【０１３２】
上記工程により、図１２に示すように、半導体素子２００の接続端子４４ｒの表面にメッキ４４ａが析出し、第２配線３４の表面にメッキ３４ａが析出する。これらのメッキ４４ａおよびメッキ３４ａが相互に結合するまで両メッキを成長させることにより、接続端子４４ｒと第２配線３４とが電気的接続される。同様に、図１１に示す接続端子４４ｓの表面に析出したメッキ４４ａと、第１配線３６の表面に析出したメッキ３６ａとが結合するまで両メッキを成長させることにより、接続端子４４ｓと第１配線３６とが電気的接続される。これにより、半導体素子２００が実装されて、半導体素子２００と圧電素子３００とを電気的接続することができる。
以上により、本実施形態の液滴吐出ヘッドが形成される。
【０１３３】
以上に詳述したように、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、流路形成基板の上面に形成され圧電素子に電気的接続された第１配線と、リザーバ形成基板の上面に形成された第２配線と、リザーバ形成基板の側面に配置された半導体素子の接続端子とが、各配線および接続素子の表面に析出させたメッキにより電気的接続されている構成とした。
この構成によれば、圧力発生室上の第１配線およびリザーバ形成基板上の第２配線に対して半導体素子を電気的接続することができるので、ワイヤボンディングのためにワイヤを引き回す空間を設ける必要がない。そのため、ノズル開口の狭ピッチ化に伴って第１配線が狭ピッチ化しても、その第１配線との電気的接続を確保しつつ半導体素子を実装することができる。その他にも、従来のワイヤボンディングによる実装と比べて、短ＴＡＴ、低コスト、および高歩留まりの実装が可能になる。
【０１３４】
また、製造誤差等により半導体素子の接続端子と配線との間に位置ずれが生じても、メッキを析出させることにより電気的接続を確保することができる。また、リザーバ形成基板の側面に配線を形成しないので、スプレーコータ等の特殊な塗布装置や、特殊な露光技術等を使用する必要がない。そして、半導体素子を実装することにより全ての配線接続が完成するので、製造工程を簡略化することができる。
【０１３５】
しかも、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、リザーバ形成基板の側面が傾斜面とされているので、側面が垂直面である場合と比べて、側面に対する半導体素子の加圧を容易に実行することができる。したがって、半導体素子を容易に実装することができる。
【０１３６】
そして、本実施形態の液滴吐出ヘッドによれば、ノズル開口を狭ピッチ化することが可能になり、かかる液滴吐出ヘッドを用いてデバイスを製造すれば、デバイスの高精細化および微細化を実現することができる。
また、本実施形態の実装構造によれば、階段状体の下段面および上段面の配線と半導体素子とを確実に電気的接続することができるので、液滴吐出ヘッドのみならず他のデバイスにおいても階段状体への半導体素子の実装が可能になり、電子機器や輸送機器、印刷機器等に対して広く応用することができる。
【０１３７】
（第４実施形態）
本発明に係る液滴吐出ヘッドの第４実施形態について図１５から図１７を参照しつつ説明する。図１５は第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドの斜視構成図、図１６は液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視構成図の一部破断図、図１７は図１５のＡ−Ａ線に沿う断面構成図である。
図１７に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、機能液を液滴状にしてノズルから吐出するものである。液滴吐出ヘッド１は、液滴が吐出されるノズル開口１５に連通する圧力発生室（第１部材）１２と、圧力発生室１２の上面に配設され圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧電素子（駆動素子）３００と、圧力発生室１２の上面に配設され圧電素子３００を覆うリザーバ形成基板（保護基板、第２部材）２０と、リザーバ形成基板２０の上面に配設され圧電素子３００を駆動する半導体素子２００とを備えて構成されている。なお液滴吐出ヘッド１の動作は、半導体素子２００に接続された図示略の外部コントローラによって制御される。
【０１３８】
（ノズル開口）
図１６に示すように、液滴吐出ヘッド１の下側（−Ｚ側）には、ノズル基板１６が装着されている。ノズル基板１６には、液滴を吐出する複数のノズル開口１５が、Ｙ軸方向に配列して設けられている。本実施形態では、ノズル基板１６上の複数の領域に配列された一群のノズル開口１５を、それぞれ第１ノズル開口群１５Ａ、第２ノズル開口群１５Ｂ、第３ノズル開口群１５Ｃ、及び第４ノズル開口群１５Ｄと称する。
【０１３９】
第１ノズル開口群１５Ａと第２ノズル開口群１５ＢとはＸ軸方向に並んで配置されている。第３ノズル開口群１５Ｃは第１ノズル開口群１５Ａの＋Ｙ側に設けられており、第４ノズル開口群１５Ｄは第２ノズル開口群１５Ｂの＋Ｙ側に設けられている。これら第３ノズル開口群１５Ｃと第４ノズル開口群１５ＤとはＸ軸方向に並んで配置されている。
なお、図１６では各ノズル開口群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれが６個のノズル開口１５によって構成されているように示されているが、実際には各ノズル開口群は例えば７２０個程度のノズル開口１５によって構成されるものである。
【０１４０】
（圧力発生室）
ノズル基板１６の上側（＋Ｚ側）には、流路形成基板１０が配置されている。流路形成基板１０の下面とノズル基板１６とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。流路形成基板１０はシリコンやガラス、セラミックス材料等で構成することが可能であり、本実施形態の場合にはシリコンによって形成されている。流路形成基板１０の内側には、その中央部からＸ方向に延びる複数の隔壁１１が形成されている。この隔壁１１は、流路形成基板１０の母材であるシリコン単結晶基板を異方性エッチングにより部分的に除去して形成されている。この隔壁１１により、流路形成基板１０には、複数の平面視略櫛歯状の開口領域が区画形成されている。これらの開口領域のうち、Ｘ軸方向に延びて形成された部分が、ノズル基板１６と振動板４００とにより囲まれて圧力発生室（第１部材）１２を構成する。この圧力発生室１２は、機能液を収容し、液滴吐出ヘッド１の動作時に印加される圧力によってノズル開口１５から機能液を吐出するようになっている。
【０１４１】
各圧力発生室１２は、複数のノズル開口１５に対応して設けられている。すなわち、圧力発生室１２は、第１〜第４ノズル開口群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれを構成する複数のノズル開口１５に対応するように、Ｙ軸方向に複数並んで設けられている。そして、第１ノズル開口群１５Ａに対応して複数形成された圧力発生室１２が第１圧力発生室群１２Ａを構成し、第２ノズル開口群１５Ｂに対応して複数形成された圧力発生室１２が第２圧力発生室群１２Ｂを構成し、第３ノズル開口群１５Ｃに対応して複数形成された圧力発生室１２が第３圧力発生室群１２Ｃを構成し、第４ノズル開口群１５Ｄに対応して複数形成された圧力発生室１２が第４圧力発生室群１２Ｄを構成している。第１圧力発生室群１２Ａと第２圧力発生室群１２ＢとはＸ軸方向に並んで配置されており、それらの間にはＹ軸方向に伸びる隔壁１０Ｋが形成されている。同様に、第３圧力発生室群１２Ｃと第４圧力発生室群１２ＤとはＸ軸方向に並んで配置されており、それらの間にもＹ軸方向に伸びる隔壁１０Ｋが形成されている。
【０１４２】
（リザーバ）
また、流路形成基板１０に形成された平面視略櫛歯状の開口領域のうち、図示Ｙ方向に延びて形成された部分が、リザーバ１００を構成している。第１圧力発生室群１２Ａを形成する複数の圧力発生室１２における基板外縁部側（＋Ｘ側）の端部は、上述したリザーバ１００に接続されている。リザーバ１００は、圧力発生室１２に供給する機能液を予備的に保持するものであって、第１圧力発生室群１２Ａを構成する複数の圧力発生室１２の共通の機能液保持室（インク室）となっている。なお、第２、第３、第４圧力発生室群１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれにも、上述と同様のリザーバ１００が接続されており、それぞれ圧力発生室群１２Ｂ〜１２Ｄに供給される機能液の一時貯留部を構成している。
【０１４３】
図１７に示すように、リザーバ１００は、リザーバ形成基板２０に形成されたリザーバ部２１と、流路形成基板１０に形成された連通部１３とから構成されている。この連通部１３は、リザーバ部２１を各圧力発生室１２のそれぞれに接続する機能を有する。リザーバ形成基板２０の外側（流路形成基板１０と反対側）には、封止膜３１と固定板３２とを積層した構造のコンプライアンス基板３０が接合されている。このコンプライアンス基板３０において、内側に配される封止膜３１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さ６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルム）からなる。他方、外側に配される固定板３２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼）からなる。この固定板３２には、リザーバ１００に対応する平面領域を切り欠いてなる開口部３３が形成されている。この構成により、リザーバ１００の上部は、可撓性を有する封止膜３１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部２２となっている。また、コンプライアンス基板３０には、リザーバ１００に機能液を供給するための機能液導入口２５が形成されており、リザーバ形成基板２０には、その機能液導入口２５とリザーバ１００とを連通する導入路２６が設けられている。
【０１４４】
機能液導入口２５より導入された機能液は、導入路２６を経てリザーバ１００に流れ込み、さらに供給路１４を経て第１圧力発生室群１２Ａを構成する複数の圧力発生室１２のそれぞれに供給されるようになっている。なお、圧電素子３００の駆動時における機能液の流れや周囲の熱などにより、リザーバ１００の内部に圧力変化が生じるおそれがある。ところが、リザーバ１００の可撓部２２が撓み変形してその圧力変化を吸収するので、リザーバ１００内を常に一定の圧力に保持することができるようになっている。
【０１４５】
（駆動素子）
一方、流路形成基板１０の図示上面側（＋Ｚ側）には、振動板４００が配置されている。振動板４００は、流路形成基板１０側から順に弾性膜５０と下電極膜６０とを積層した構造となっている。流路形成基板１０側に配される弾性膜５０は、例えば１〜２μｍ程度の厚さの酸化シリコン膜からなるものであり、下電極膜６０は、例えば０．２μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。本実施形態において、下電極膜６０は、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０との間に配される複数の圧電素子３００の共通電極として機能するものとなっている。
【０１４６】
振動板４００の図示上面側（＋Ｚ側）には、振動板４００を変形させるための圧電素子３００が配置されている。圧電素子３００は、下電極膜６０側から順に圧電体膜７０と上電極膜８０とを積層した構造となっている。圧電体膜７０は、例えば１μｍ程度の厚さのＰＺＴ膜等からなるものであり、上電極膜８０は、例えば０．１μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。
なお、圧電素子３００の概念としては、圧電体膜７０及び上電極膜８０に加えて、下電極膜６０を含むものであってもよい。下電極膜６０は圧電素子３００として機能する一方、振動板４００としても機能するからである。本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板４００として機能する構成を採用しているが、弾性膜５０を省略して下電極膜６０が弾性膜５０を兼ねる構成とすることもできる。
【０１４７】
圧電素子３００（圧電体膜７０及び上電極膜８０）は、複数のノズル開口１５及び圧力発生室１２に対応するように複数設けられている。本実施形態では、便宜的に、第１ノズル開口群１５Ａを構成するノズル開口１５のそれぞれに対応するようにＹ軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子３００を第１圧電素子群と呼び、第２ノズル開口群１５Ｂを構成するノズル開口１５のそれぞれに対応するようにＹ軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子３００を第２圧電素子群と呼ぶこととする。また、第３ノズル開口群に対応する一群の圧電素子を第３圧電素子群と呼び、第４ノズル開口群に対応する一群の圧電素子を第４圧電素子群と呼ぶ。上記第１圧電素子群と第２圧電素子群とはＸ軸方向に並んで配置され、同様に第３圧電素子群と第４圧電素子群とはＸ軸方向に並んで配置されている。
【０１４８】
（保護基板）
そして、圧電素子３００を覆うように、流路形成基板１０の図示上面側（＋Ｚ側）にリザーバ形成基板（保護基板、第２部材）２０が配置されている。リザーバ形成基板２０は、流路形成基板１０とともに液滴吐出ヘッド１の基体を成す部材であるから、その構成材料として、流路形成基板１０と略同一の熱膨張率を有する剛性材料を用いることが好ましい。本実施形態の場合、流路形成基板１０がシリコンからなるので、それと同一材料のシリコン単結晶基板が好適に用いられる。シリコン基板は、異方性エッチングにより容易に高精度の加工を施すことが可能であるため、次述する圧電素子保持部２４等を容易に形成できるという利点が得られる。なお、流路形成基板１０と同様に、ガラスやセラミック材料等を用いてリザーバ形成基板２０を構成することも可能である。
【０１４９】
リザーバ形成基板２０には、圧電素子３００を密閉封止する封止部２３が設けられている。本実施形態の場合、第１圧電素子群を封止している部分を第１封止部２３Ａとし、第２圧電素子群を封止ししている部分を第２封止部２３Ｂとする。同様に、第３圧電素子群を封止している部分を第３封止部とし、第４圧電素子群を封止ししている部分を第４封止部とする。封止部２３には、図１７の紙面垂直方向に延びる平面視略矩形状の凹部からなる圧電素子保持部（素子保持部）２４が設けられている。この圧電素子保持部２４は、圧電素子３００の周囲に圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する機能を有している。この圧電素子保持部２４は、圧電素子３００のうち少なくとも圧電体膜７０を封止できる寸法とされている。また圧電素子保持部２４は、複数の圧電素子３００ごとに区画されていてもよい。
【０１５０】
このように、リザーバ形成基板２０は、圧電素子３００を外部環境から遮断する保護基板としての機能を有している。リザーバ形成基板２０によって圧電素子３００を封止することで、外部の水分等による圧電素子３００の特性劣化等を防止することができる。また本実施形態では、圧電素子保持部２４の内部を密封状態にしただけであるが、その内部を真空にするか、または窒素もしくはアルゴン等の雰囲気とすることにより、圧電素子保持部２４内を低湿度に保持することができる。これらの構成により、圧電素子３００の劣化をさらに効果的に防止することができる。
【０１５１】
（配線）
リザーバ形成基板２０における第１封止部２３Ａと第２封止部２３Ｂとの間には、リザーバ形成基板２０を貫通する溝部２０ａが設けられている。そして、この溝部２０ａを通して流路形成基板１０の上面が外部に露出し、露出した流路形成基板１０の上面からリザーバ形成基板２０の封止部２３の上面にかけて段差部が形成されている。
リザーバ形成基板２０の溝部２０ａの側面２０ｂは、傾斜面とされている。特に、リザーバ形成基板２０を面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成し、このシリコン基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングすれば、各面方位のエッチングレートの違いにより、溝部２０ａの側面２０ｂを約５４°の傾斜面とすることができる。
【０１５２】
リザーバ形成基板２０の上面における溝部２０ａ側の端部には第１配線３４が形成され、リザーバ形成基板２０の下面における溝部２０ａ側の端部には第２配線３６が形成されている。また第１配線３４の溝部２０ａ側の端部から、第２配線３６の溝部２０ａ側の端部にかけて、リザーバ形成基板２０の側面に第３配線３５が形成されている。なおリザーバ形成基板の側面は傾斜面とされているので、その側面が垂直面の場合と比べて第３配線３５を容易に形成することができる。なお図１７では各配線の間が連結されているが、各配線の間に数μｍ〜１０μｍ程度の隙間が形成されていてもよい。また第１配線３４、第２配線３６および第３配線３５は、後述する第４配線３７と同数が形成され、第４配線３７と同じＹ方向位置に配置されている。
【０１５３】
図１７に示す第１配線３４、第２配線３６および第３配線３５は、触媒が付与された樹脂材料で構成することが望ましい。具体的には、Ｐｄ（パラジウム）の微粒子が分散された感光性樹脂材料で構成する。この場合、第１配線３４、第２配線３６および第３配線３５をフォトリソグラフィのみによって形成することが可能である。すなわち、この樹脂材料をリザーバ形成基板２０の上面および側面に塗布し、露光および現像することにより、第１配線３４および第３配線３５をパターニングすることができる。さらにこの樹脂材料をリザーバ形成基板２０の下面に塗布し、露光および現像することにより、第２配線３６をパターニングすることができる。
【０１５４】
なお第１配線３４、第２配線３６および第３配線３５は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料で構成することも可能である。しかしながら、金属材料をパターニングするにはレジストをマスクとしたエッチングが必要であり、製造工程が煩雑化する。これに対して、触媒が付与された感光性樹脂材料で構成すれば、フォトリソグラフィのみによって第１配線３４および第３配線３５をパターニングすることが可能であり、製造工程を簡略化することができる。
【０１５５】
（半導体素子）
一方、リザーバ形成基板２０の図示上面側（＋Ｚ側）には、半導体素子２００がフェイスダウンの状態で配置されている。半導体素子２００は、例えば回路基板あるいは駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）を含んで構成されている。図１５に示すように、本実施形態では、第１〜第４圧電素子群を駆動するため、４個の半導体素子２００Ａ〜２００Ｄが配設されている。
【０１５６】
また半導体素子２００の図示下面側（−Ｚ側）の周縁部には、複数の接続端子４４が設けられている。この接続端子４４は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料で構成されている。半導体素子２００Ａの−Ｘ側の端部には、圧電素子との電気的接続に使用するため、第１配線３４と同数の接続端子４４が第１配線３４と同じピッチで整列配置されている。また、半導体素子２００Ａの＋Ｘ側の端部には、外部コントローラとの電気的接続に使用される接続端子４４が形成されている。
【０１５７】
図１７に示す半導体素子２００の図示下面側（−Ｚ側）の中央部には、ポリイミド等の熱可塑性材料からなる接着剤４２が配置されている。そして、半導体素子２００を加熱しつつリザーバ形成基板２０に加圧することにより、半導体素子２００がリザーバ形成基板２０の上面に固着されている。ここで、半導体素子２００の下面に配置する接着剤量、および接着時の加熱・加圧量を調整することにより、接続端子４４と第１配線３４との間に数μｍ〜１０μｍ程度の隙間が形成されている。
【０１５８】
このように、接続端子４４と第１配線３４との間には隙間が形成されている。また各配線の間には数μｍ〜１０μｍ程度の隙間が形成される場合もあり、特に鋭角で連結される第３配線３５と第２配線３６との間には隙間が形成される可能性が大きい。しかも、各配線を構成する触媒が付与された樹脂材料は電気絶縁性材料である。したがって、上記の状態では半導体素子２００と圧電素子３００とが電気的接続されていない。
【０１５９】
そこで、第１〜第３配線および接続端子の表面にメッキ４６が析出されている。具体的には、接続端子４４の表面にメッキ４４ａが、第１配線３４の表面にメッキ３４ａが、第３配線３５の表面にメッキ３５ａが、第２配線３６の表面にメッキ３６ａが、それぞれ析出されている。なお、触媒が付与された樹脂材料で構成された各配線では、その触媒に対してメッキが析出されている。これらのメッキ４６は、ＣｕやＮｉ、Ａｕなどの金属材料で構成されている。なお、各配線および接続端子の表面に異なる材料のメッキが析出されていてもよい。
【０１６０】
図１８は、第４実施形態に係る半導体素子の実装構造の説明図であり、図１７のＢ部の拡大図である。図１８に示すように、半導体素子２００の接続端子４４の表面にはメッキ４４ａが析出され、第１配線３４の表面にはメッキ３４ａが析出されている。そして、成長したメッキ４４ａおよび３４ａが結合することによって、接続端子４４と第１配線３４とが電気的接続され、半導体素子２００が実装されている。同様に、図１７に示す第１配線３４の表面に析出・成長したメッキ３４ａと、第３配線３５の表面に析出・成長したメッキ３５ａとが結合して、第１配線３４と第３配線３５とが電気的接続されている。また第３配線３５の表面に析出・成長したメッキ３５ａと、第２配線３６の表面に析出・成長したメッキ３６ａとが結合して、第３配線３５と第２配線３６とが電気的接続されている。これにより、半導体素子２００と第２配線３６とが電気的接続されている。
【０１６１】
なお、半導体素子２００の接続端子４４と対向する位置まで第１配線３４を延設するとともに、その第１配線３４に向かって突出する導電性突起を接続端子４４の表面に形成してもよい。この導電性突起は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料により、高さ数μｍ〜１０μｍ程度に形成する。そして、導電性突起の先端が第１配線３４に当接するように半導体素子２００をリザーバ形成基板に加圧しつつ、半導体素子２００を接着剤４２で固着する。なお、導電性突起の先端と第１配線３４との間に若干の隙間があってもよい。この構成によれば、導電性突起および第１配線３４に析出させたメッキを確実に結合させることができる。これにより、半導体素子２００の接続端子４４と第１配線３４とを確実に電気的接続することが可能になり、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【０１６２】
（基板間の実装構造）
一方、流路形成基板１０に形成された圧電素子３００を構成する上電極膜８０の端部は、リザーバ形成基板２０における圧電素子保持部２４の溝部２０ａ側の端部まで延設されて、第４配線３７が構成されている。なお第４配線３７は、溝部２０ａを通して露出した流路形成基板１０の上面まで延設されていてもよい。この第４配線３７は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料で構成されているが、上述した第１〜第３配線と同様に触媒が付与された感光性樹脂材料で構成することも可能である。なお流路形成基板１０上に概略ベタ状に下電極膜６０が配置されている場合には、その下電極膜６０と第４配線３７との間に両者の短絡を防止するための絶縁膜６００が介挿されている。また上電極膜８０をそのまま延設する代わりに、上電極膜８０と電気的に接続された電極配線を流路形成基板１０上に形成し、この電極配線を圧電素子保持部２４の溝部２０ａ側の端部まで延設して、第４配線３７を構成してもよい。
【０１６３】
そして、リザーバ形成基板２０の第２配線３６に析出させたメッキ３６ａと、流路形成基板１０の第４配線３７とが電気的接続されている。電気的接続は、両者間に異方導電性フィルム（ＡＣＦ）５００を介挿することによって実現されている。異方導電性フィルム５００は、熱硬化性樹脂に導電性粒子を分散させたものである。この導電性粒子が、リザーバ形成基板２０のメッキ３６ａと流路形成基板１０の第４配線３７との間に入り込むことにより、隣接する配線と短絡することなく両者が電気的に接続されている。以上により、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０とが実装され、流路形成基板１０に形成された圧電素子３００と、リザーバ形成基板２０に実装された半導体素子２００とが電気的接続されている。
【０１６４】
（作用）
図１７に示す液滴吐出ヘッド１により機能液の液滴を吐出するには、当該液滴吐出ヘッド１に接続された外部コントローラ（図示略）によって機能液導入口２５に接続された不図示の外部機能液供給装置を駆動する。外部機能液供給装置から送出された機能液は、機能液導入口２５を介してリザーバ１００に供給された後、ノズル開口１５に至るまでの液滴吐出ヘッド１の内部流路を満たす。
【０１６５】
また外部コントローラは、フレキシブル基板（不図示）等を介して、リザーバ形成基板２０上に実装された半導体素子２００に駆動電力や指令信号を送信する。指令信号等を受信した半導体素子２００は、外部コントローラからの指令に基づく駆動信号を各圧電素子３００に送信する。すると、下電極膜６０と上電極膜８０とによって挟持された圧電体膜７０に電圧が印加され、圧電体膜７０に隣接する下電極膜６０および弾性膜５０に変位が生じ、この変位によって各圧力発生室１２の容積が変化して内部圧力が高まり、ノズル開口１５から液滴が吐出される。
【０１６６】
（液滴吐出ヘッドの製造方法）
次に、液滴吐出ヘッドの製造方法について、図１９のフローチャート図や図２０および図２１の断面工程図等を参照して説明する。
【０１６７】
まず液滴吐出ヘッドの製造工程の概略につき、図１９および図１７を参照して説明する。
液滴吐出ヘッドを製造するには、まず図１７に示すエッチング加工前の流路形成基板１０上に弾性膜５０と下電極膜６０とを積層形成し、次いで下電極膜６０上に圧電体膜７０及び上電極膜８０をパターン形成することで、圧電素子３００を形成する（ステップＳＡ１）。
【０１６８】
一方、ステップＳＡ１と並行して、リザーバ形成基板を作製する。まずシリコン単結晶基板に異方性エッチングを施すことで、溝部２０ａや圧電素子保持部２４、導入路２６、リザーバ部２１等を形成する（ステップＳＡ２）。次に、リザーバ形成基板２０の上面に第１配線３４を形成し、側面に第３配線３５を形成し、下面に第２配線３６を形成する（ステップＳＡ３）。また、リザーバ形成基板２０の上面に半導体素子２００を接着する（ステップＳＡ４）。そして、第１〜第３配線および半導体素子の接続端子上にメッキを析出させて、半導体素子２００と第２配線３６とを導通接続する（ステップＳＡ５）。
【０１６９】
次に、ステップＳＡ１を経た流路形成基板１０上の圧電素子３００を覆う位置に、ステップＳＡ５を経たリザーバ形成基板２０を位置合わせして固着する（ステップＳＡ６）。ここで、図２１（ｆ）に示すように半導体素子２００の周囲を樹脂２０１で封止する（ステップＳＡ７）。その後、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０に異方性エッチングを施すことで、図１７に示すように圧力発生室１２や供給路１４、連通部１３等を作製する（ステップＳＡ８）。
以上の工程により、半導体素子２００が実装された液滴吐出ヘッド１を製造することができる。
【０１７０】
次に図２０および図２１を参照して、リザーバ形成基板の製造工程（ＳＡ２，ＳＡ３）、半導体素子の実装工程（ＳＡ４，ＳＡ５）、およびリザーバ形成基板の実装工程（ＳＡ６）について詳細に説明する。なお、図２０および図２１に示す各図は、図１５のＡ−Ａ線に沿う概略断面構成に対応する図である。
【０１７１】
まず図２０（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板９２０の図示上面（＋Ｚ側面）の中央部をエッチングにより除去して、溝部２０ａを形成する。具体的には、まずシリコン単結晶基板９２０の表面を熱酸化して酸化シリコン膜を形成する。次に、シリコン単結晶基板９２０の表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィにより溝部２０ａを形成すべき部分にレジストの開口部を形成する。次に、レジストの開口部をフッ酸で処理して、酸化シリコン膜の開口部を形成する。次に、シリコン単結晶基板９２０を３５重量％程度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸漬して、酸化シリコン膜の開口部から露出したシリコン単結晶基板９２０の異方性エッチングを行う。なお、酸化シリコン膜がエッチングストッパとして機能するので、エッチングはシリコン単結晶基板９２０を貫通したところで停止する。エッチング終了後には、シリコン単結晶基板９２０の表面を再度熱酸化して酸化シリコン膜を形成する。
同様にして、リザーバ部２１および圧電素子保持部２４をエッチングにより形成する。
【０１７２】
次に図２０（ｂ）に示すように、シリコン単結晶基板９２０の上面に第１配線３４を形成し、溝部２０ａの側面２０ｂに第３配線３５を形成する。具体的には、まずシリコン単結晶基板９２０の上面および溝部２０ａの側面２０ｂに、触媒が付与された樹脂材料の液状体をスピンコート法やスプレーコート法等により塗布する。次に、第１配線３４および第３配線３５のパターンが描画されたマスクを介して樹脂材料を露光し、現像する。これにより、シリコン単結晶基板９２０の上面に第１配線３４がパターニングされ、側面に第３配線３５がパターニングされる。
【０１７３】
次に上記と同様の方法により、シリコン単結晶基板９２０の下面に第２配線３６を形成する。具体的には、まずシリコン単結晶基板９２０の下面に、触媒が付与された樹脂材料の液状体をスピンコート法やスプレーコート法等により塗布する。次に、第２配線３６のパターンが描画されたマスクを介して樹脂材料を露光し、現像する。これにより、シリコン単結晶基板９２０の下面に第２配線３６がパターニングされる。
【０１７４】
なお各配線を金属材料で構成する場合には、スパッタにより金属膜を形成し、レジストマスクを介したエッチングによりパターニングする。またＳｉマスクを介したスパッタ法やインクジェット法等により、第１配線３４を直接描画してもよい。以上により、リザーバ形成基板２０が形成される。
【０１７５】
次に図２０（ｃ）に示すように、リザーバ形成基板２０の上面に半導体素子２００を接着する。具体的には、まず半導体素子２００の下面中央部に、熱可塑性樹脂材料からなる接着剤４２を塗布する。次に、半導体素子２００の接続端子４４をリザーバ形成基板２０の第１配線３４に位置合わせして、半導体素子２００を加熱しつつリザーバ形成基板２０に対して加圧する。ここで、接着剤の塗布量や接着時の加熱・加圧量を調整することにより、接続端子４４と第１配線３４との隙間を数μｍ〜１０μｍ程度に設定する。その後、全体を冷却して接着剤４２を硬化させることにより、半導体素子２００をリザーバ形成基板２０の上面に固着する。
【０１７６】
次に図２０（ｄ）に示すように、第１配線３４、第２配線３６、第３配線３５および接続端子４４の表面に、メッキ４６を析出させる。具体的には、以下の処理プロセスにより無電解メッキを施す。
【０１７７】
まず、各配線および接続端子の表面の濡れ性の向上、残さ除去の目的で、フッ酸を０.０１〜０.１％、硫酸を０.０１〜１％含有した水溶液中に１〜５分浸漬する。あるいは、０.１〜１０％の水酸化ナトリウムなどのアルカリベースの水溶液に１〜１０分浸漬しても良い。
次に、水酸化ナトリウムベースでｐＨ９〜１３のアルカリ性水溶液を２０〜６０℃に加温した中に１秒〜５分浸漬し、表面の酸化膜を除去する。なお、５〜３０％硝酸をベースとしたｐＨ１〜３の酸性水溶液を２０〜６０℃に加温した中に１秒から５分浸漬しても良い。
【０１７８】
次に、ＺｎＯを含有したｐＨ１１〜１３のジンケート液中に１秒〜２分浸漬し、各配線および接続端子の表面をＺｎに置換する。次に、５〜３０％の硝酸水溶液に１〜６０秒浸漬し、Ｚｎを剥離する。そして、再度ジンケート浴中に１秒〜２分浸漬し、緻密なＺｎ粒子を各配線および接続端子の表面に析出させる。
【０１７９】
次に、無電解Ｎｉメッキ浴に浸漬し、Ｎｉメッキを析出させる。このメッキは、２〜３０μｍ程度の高さまで析出させる。また、メッキ浴は次亜リン酸を還元剤とした浴であり、ｐＨ４〜５、浴温８０〜９５℃である。次亜リン酸浴のため、リンが共析する。
さらに、置換Ａｕメッキ欲中に浸漬し、Ｎｉ表面をＡｕに置換しても良い。なお、Ａｕは０.０５μｍ〜０.３μｍ程度の厚さに形成する。またＡｕ浴は、シアンフリータイプを用い、ｐＨ６〜８、浴温５０〜８０℃とし、１〜３０分浸漬する。
【０１８０】
このようにして、各配線および接続端子の表面にＮｉあるいはＮｉ−Ａｕメッキを析出させる。また、Ｎｉ−Ａｕ配線上に厚付けのＡｕメッキを施しても良い。メッキの下地となる各配線が薄くても、メッキを厚付けすることで電気抵抗を低減することができるからである。
なお、各化学処理の間には水洗処理を行う。水洗槽としては、オーバーフロー構造あるいはＱＤＲ機構を有したものを用い、最下面からＮ２バブリングを行う。バブリング方法には、樹脂製のチューブなどに穴をあけてＮ２を出す方法や、燒結体などを通じてＮ２を出す方法等がある。これらにより、短時間で十分効果のあるリンスを行うことができる。
【０１８１】
上記工程により、図１８に示すように、半導体素子２００の接続端子４４の表面にメッキ４４ａが析出し、第１配線３４の表面にメッキ３４ａが析出する。これらのメッキ４４ａおよびメッキ３４ａが相互に結合するまで両メッキを成長させることにより、接続端子４４と第１配線３４とが電気的接続される。同様に、図１７に示す第１配線３４の表面に析出したメッキ３４ａと、第３配線３５の表面に析出したメッキ３５ａと、第２配線３６の表面に析出したメッキ３６ａとが結合するまで各メッキを成長させることにより、第１配線３４、第３配線３５および第２配線３６が電気的接続される。以上により、半導体素子２００と第２配線３６とを電気的接続することができる。
【０１８２】
次に図２１（ｅ）に示すように、リザーバ形成基板２０を流路形成基板１０に実装する。すなわち、リザーバ形成基板２０における第２配線３６の表面に析出させたメッキ３６ａと、流路形成基板１０に形成された第４配線３７とを電気的接続しつつ、両基板を機械的接続する。具体的には、電気的接続部となるメッキ３６ａと第４配線３７との間に異方導電性フィルム５００を配置するとともに、機械的接続部に熱硬化性接着剤５０１を塗布する。そして、リザーバ形成基板２０を加熱しつつ流路形成基板１０に向かって押圧する。これにより、メッキ３６ａと第４配線３７との間が電気的接続されるとともに、熱硬化性接着剤５０１が硬化して両基板が機械的接続される。
【０１８３】
次に図２１（ｆ）に示すように、半導体素子２００を封止する。次述する流路形成基板１０の圧力発生室１２等の作製工程では、流路形成基板１０とともにリザーバ形成基板２０および半導体素子２００もエッチング液に浸漬されることになる。そのエッチング液から半導体素子２００を保護するため、半導体素子２００を封止する。その封止には、熱硬化性樹脂等の樹脂材料２０１を採用することが望ましい。具体的には、固着されたリザーバ形成基板２０および流路形成基板１０をモールド内に配置し、半導体素子２００の周囲に樹脂材料２０１を射出成型すればよい。このように半導体素子２００を封止すれば、液滴吐出ヘッドの完成後にも、光等の有害な環境条件から半導体素子２００を保護することができる。ただし環境条件に問題がなければ、液滴吐出ヘッドの完成後に封止樹脂を除去してもよい。
【０１８４】
次に図２１（ｇ）に示すように、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０に異方性エッチングを施すことで、圧力発生室１２等を作製する。このエッチングの具体的な方法は、リザーバ形成基板２０のエッチング方法と同様である。その後、リザーバ形成基板２０にコンプライアンス基板３０を接合し、流路形成基板１０にノズル基板１６を接合する。なお、流路形成基板１０に圧力発生室１２等を作製した後に、リザーバ形成基板２０と接続してもよい。
以上により、本実施形態の液滴吐出ヘッドが形成される。
【０１８５】
以上に詳述したように、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、半導体素子の接続端子と、リザーバ形成基板の上面に形成された第１配線と、側面に形成された第３配線と、下面に形成された第２配線とが、各配線および接続素子の表面に析出させたメッキにより導通接続され、さらに析出させたメッキと、流路形成基板の圧電素子に導通接続された第４配線とが、導通接続されている構成とした。
この構成によれば、ワイヤボンディングにより半導体素子と第４配線とを接続する場合のように、ワイヤを引き回す空間を設ける必要がない。そのため、ノズル開口の狭ピッチ化に伴って第４配線が狭ピッチ化しても、その第４配線との電気的接続を確保しつつ半導体素子を実装することができる。その他にも、従来のワイヤボンディングによる実装と比べて、短ＴＡＴ、低コスト、および高歩留まりの実装が可能になる。
【０１８６】
また、接続端子と配線との間や配線相互間に位置ずれや隙間があっても、メッキを析出、成長および結合させることにより、電気的接続を確保することができる。また、半導体素子の実装および各配線の電気的接続を同時に実施することが可能になり、製造工程を簡略化することができる。また、下地となる各配線を薄く形成しても、メッキを厚付けすることで電気抵抗を低減することができる。
【０１８７】
ところで、流路形成基板に形成された圧電素子には高精度が要求されている。しかしながら、この圧電素子をメッキ液に浸漬させると、メッキ液に含まれるＮａ等がマイグレーションを引き起こすなど、電気的信頼性を低下させることになる。なお、圧電素子をメッキ液から保護するために樹脂封止すると、製造工程を複雑化させることになる。
【０１８８】
これに対して本実施形態では、リザーバ形成基板のみにメッキを析出させれば足り、流路形成基板に形成された圧電素子をメッキ液に浸漬する必要がない。したがって、高精度が要求される圧電素子にメッキ処理の影響が及ぶのを回避することが可能になり、液滴吐出ヘッドの電気的信頼性を向上させることができる。また、ワイヤボンディングを行う従来技術と同様に流路形成基板を形成すれば足りるので、流路形成基板を設計し直す必要がなく、また製造プロセスを変更する必要もない。したがって、製造コストを低減することができる。
【０１８９】
そして本実施形態によれば、ノズル開口を狭ピッチ化した液滴吐出ヘッドを提供することが可能になり、かかる液滴吐出ヘッドを用いてデバイスを製造すれば、デバイスの高精細化および微細化を実現することができる。
また、本実施形態の実装構造によれば、段差下部の配線と段差上部の半導体素子とを確実に電気的接続することができるので、液滴吐出ヘッドのみならず他のデバイスにおいても段差部を介しての実装が可能になり、電子機器や輸送機器、印刷機器等に対して広く応用することができる。
【０１９０】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第５実施形態につき、図２２および図２３を用いて説明する。
図２２は第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドの説明図であり、図１７のＣ部に相当する部分の拡大図である。図２２に示す第５実施形態の液滴吐出ヘッドでは、リザーバ形成基板２０の側面が複数の傾斜面で構成されている点で、１個の傾斜面で構成されている第４実施形態と相違している。なお第４実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【０１９１】
図２２（ａ）に示す第５実施形態の液滴吐出ヘッドでは、リザーバ形成基板２０に形成された溝部２０ａの側面２０ｂが複数の傾斜面で構成されている。すなわち、上側を向いた第１傾斜面１１０はリザーバ形成基板２０の上側に配置され、下側を向いた第２傾斜面１２０はリザーバ形成基板２０の下側に配置されている。なおリザーバ形成基板２０を面方位（１，０，０）のシリコン基板で構成し、このシリコン基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングすることにより、第１傾斜面１１０および第２傾斜面１２０をいずれも約５４°の傾斜面とすることができる。そして、第１傾斜面１１０の表面には第３配線１１５が形成され、第２傾斜面１２０の表面には第３配線１２５が形成されている。
【０１９２】
図２２（ｂ）は、第５実施形態の液滴吐出ヘッドの第１変形例である。この第１変形例では、上側を向いた第１傾斜面１１０が角度の異なる複数の傾斜面（緩斜面１１１および急斜面１１２）で構成され、各傾斜面１１１，１１２はリザーバ形成基板２０の上側に配置されている。また下側を向いた第２傾斜面１２０も角度の異なる複数の傾斜面（緩斜面１２１および急斜面１２２）で構成され、各傾斜面１２１，１２２はリザーバ形成基板２０の下側に配置されている。なお、隣接する傾斜面の内角が９０°以上となるように各傾斜面が配置されて、リザーバ形成基板２０の上面と下面とが鈍角で結ばれている。そして、第１傾斜面１１０の表面には第３配線１１５が形成され、第２傾斜面１２０の表面には第３配線１２５が形成されている。
【０１９３】
図２２（ｃ）は、第５実施形態の液滴吐出ヘッドの第２変形例である。この第２変形例では、リザーバ形成基板２０の上面と下面とが半円柱状の曲面１３０で結ばれている。この場合にも、上側を向いた第１傾斜面１１０はリザーバ形成基板２０の上側に配置され、下側を向いた第２傾斜面１２０はリザーバ形成基板２０の下側に配置されている。そして、曲面１３０の表面には第３配線１３５が形成されている。
【０１９４】
（製造方法）
図２３は、第５実施形態の第１変形例に係る液滴吐出ヘッドの製造工程図である。図２２（ｂ）に示す第１変形例の液滴吐出ヘッドを製造するには、まず図２３（ａ）に示すように、リザーバ形成基板２０の上面にマスク１１８を形成し、下面にマスク１２８を形成する。そして第４実施形態と同様に、リザーバ形成基板２０に対してウエットエッチングを行う。このウエットエッチングは時間管理下で行い、リザーバ形成基板２０の上面に連続して緩斜面１１１が形成され、下面に連続して緩斜面１２１が形成された時点で終了する。このように図２２（ａ）に示す約５４°の傾斜面を備えたリザーバ形成基板２０を形成することが可能である。
【０１９５】
次に図２３（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板２０の上面から緩斜面１１１にかけて新たなマスク１１９を形成し、下面から緩斜面１２１にかけて新たなマスク１２９を形成する。そして、上述したウエットエッチングを再開する。このウエットエッチングも時間管理下で行い、上側の緩斜面１１１に連続して急斜面１１２が形成され、下側の緩斜面１２１に連続して急斜面１２２が形成された時点で終了する。以上により、図２２（ｂ）に示す第１変形例のリザーバ形成基板２０が形成される。
【０１９６】
次に図２３（ｃ）に示すように、リザーバ形成基板２０の上面から第１傾斜面１１０にかけて、第１配線３４および第３配線１１５を形成する。具体的には、触媒が付与された感光性樹脂材料を塗布して、まずリザーバ形成基板２０の上面および側面を露光する。ここで、リザーバ形成基板の側面を正確に露光するには、露光装置の焦点深度の調整が必要になる。しかしながら第５実施形態では、リザーバ形成基板２０の側面が上側を向いた第１傾斜面１１０および下側を向いた第２傾斜面１２０で構成されているので、リザーバ形成基板２０の上面とともに、まずは第１傾斜面１１０のみを露光すれば足りる。その後、現像を行うことにより、第１配線３４および第３配線１１５が形成される。
【０１９７】
次に図２３（ｄ）に示すように、リザーバ形成基板２０の下面から第２傾斜面１２０にかけて、第２配線３６および第３配線１２５を形成する。具体的には、触媒が付与された感光性樹脂材料を塗布して、リザーバ形成基板２０の下面および側面を露光する。ここでは、リザーバ形成基板２０の下面とともに、第２傾斜面１２０のみを露光すれば足りる。その後、現像を行うことにより、第２配線３６および第３配線１２５が形成される。
その後は、第４実施形態と同様の工程を経ることにより、図２２（ｂ）に示す第１変形例の液滴吐出ヘッドが形成される。
【０１９８】
以上に詳述したように、第５実施形態の液滴吐出ヘッドでは、リザーバ形成基板の側面が複数の傾斜面で構成され、上側を向いた第１傾斜面はリザーバ形成基板の上側に配置され、下側を向いた第２傾斜面はリザーバ形成基板の下側に配置されている構成とした。この構成によれば、リザーバ形成基板の側面の露光を上側と下側とに分けて行うことができるので、側面全体を一度に露光する第４実施形態に比べて、露光装置の焦点深度の調整が容易になる。これにより、露光装置の設備コストを低減することが可能になる。また製造プロセスが簡略化されるので、製造コストを低減することができる。したがって、第３配線を簡単かつ低コストで形成することができる。
【０１９９】
また第５実施形態の液滴吐出ヘッドでは、リザーバ形成基板の側面が、リザーバ形成基板の上面と下面とを鈍角または曲面で結ぶように形成されている構成とした。この構成によれば、リザーバ形成基板の上面から下面にかけて、各下地配線を連続して形成することができる。また各下地配線間に隙間が生じた場合でも、隣接する下地配線から成長させたメッキを容易に結合させることができる。したがって、電気的信頼性に優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【０２００】
（液滴吐出装置）
次に、上述した液滴吐出ヘッド１を備えた液滴吐出装置の一例について図２４を参照しながら説明する。本例では、その一例として、前述の液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット式記録装置について説明する。
【０２０１】
液滴吐出ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載されている。図２４に示すように、液滴吐出ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられており、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３が、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に取り付けられている。
【０２０２】
記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３がキャリッジ軸５に沿って移動するようになっている。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上に搬送されるようになっている。上記構成を具備したインクジェット式記録装置は、前述の液滴吐出ヘッドを備えているので、小型で信頼性が高く、更に低コストなインクジェット式記録装置となっている。
【０２０３】
なお、図２４では、本発明の液滴吐出装置の一例としてプリンタ単体としてのインクジェット式記録装置を示したが、本発明はこれに限らず、係る液滴吐出ヘッドを組み込むことによって実現されるプリンタユニットに適用することも可能である。このようなプリンタユニットは、例えば、テレビ等の表示デバイスやホワイトボード等の入力デバイスに装着され、該表示デバイス又は入力デバイスによって表示若しくは入力された画像を印刷するために使用される。
【０２０４】
また上記液滴吐出ヘッドは、液相法により各種デバイスを形成するための液滴吐出装置にも適用することができる。この形態においては、液滴吐出ヘッドより吐出される機能液として、液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機ＥＬ表示デバイスを形成するための有機ＥＬ形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パターン形成用材料などを含むものが用いられる。これらの機能液を液滴吐出装置により基体上に選択配置する製造プロセスによれば、フォトリソグラフィ工程を経ることなく機能材料のパターン配置が可能であるため、液晶表示装置や有機ＥＬ装置、回路基板等を安価に製造することができる。
【０２０５】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの斜視構成図である。
【図２】液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視構成図の一部破断図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面構成図である。
【図４】第１実施形態に係る実装構造の説明図である。
【図５】液滴吐出ヘッドの製造方法のフローチャート図である。
【図６】液滴吐出ヘッドの製造方法の断面工程図である。
【図７】第２実施形態に係る実装構造の説明図である。
【図８】液滴吐出ヘッドの製造方法の断面工程図である。
【図９】第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドの斜視構成図である。
【図１０】液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視構成図の一部破断図である。
【図１１】図９のＡ−Ａ線に沿う断面構成図である。
【図１２】第３実施形態に係る実装構造の説明図である。
【図１３】液滴吐出ヘッドの製造方法のフローチャート図である。
【図１４】液滴吐出ヘッドの製造方法の断面工程図である。
【図１５】第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドの斜視構成図である。
【図１６】液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視構成図の一部破断図である。
【図１７】図１５のＡ−Ａ線に沿う断面構成図である。
【図１８】第４実施形態に係る実装構造の説明図である。
【図１９】液滴吐出ヘッドの製造方法のフローチャート図である。
【図２０】液滴吐出ヘッドの製造方法の断面工程図である。
【図２１】液滴吐出ヘッドの製造方法の断面工程図である。
【図２２】第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドの説明図である。
【図２３】第５実施形態の第１変形例に係る液滴吐出ヘッドの製造工程図である。
【図２４】液滴吐出装置の一例であるインクジェット式記録装置の斜視構成図である。
【符号の説明】
【０２０７】
１２‥圧力発生室  ２０‥リザーバ形成基板  ３４‥第２配線  ３５‥第３配線  ３６‥第１配線  ４４‥接続端子  ４６‥メッキ  ２００‥半導体素子  ３００‥圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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