(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラム上に配置した圧電体を用いて電圧と力学的変形との間の変換を行う圧電モジュールであって、
支持層上にダイヤフラム層が形成され、前記支持層には窓空間が設けられた複合基板と、
前記窓空間に対応して前記ダイヤフラム層上に選択的に形成された下電極層と、
前記下電極層上に選択的に形成された圧電素子層と、
前記圧電素子層上に形成された上電極層と、
前記上電極層上に形成されたバンプと、
前記複合基板と所定の間隔を隔てて前記上電極層よりも上方に配置され、前記バンプを介した前記上電極層への給電経路を有する配線基板と、
前記複合基板と前記配線基板との間の空間のうち、平面的な広がりにおいて、前記圧電素子層が存在しない領域と前記下電極層のエッジ部との双方を覆いつつも前記圧電素子層から離れた範囲で前記ダイヤフラム層上に形成されることにより、前記下電極層の前記エッジ部を固定しつつ前記複合基板と前記配線基板との上下間隔を維持する絶縁性のスペーサ層と、
を備えることを特徴とする圧電モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電モジュールであって、
前記スペーサ層が前記下電極層を覆う幅が３０μｍ以上であることを特徴とする圧電モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電モジュールであって、
前記スペーサ層が感光性樹脂層であることを特徴とする圧電モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧電モジュールであって、
前記圧電素子層が、薄膜の圧電層であることを特徴とする圧電モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電モジュールであって、
前記圧電素子層がＰＺＴの薄膜層であり、
前記下電極層が、白金によって形成されていることを特徴とする圧電モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電モジュールであって、
前記下電極層は、前記ダイヤフラム層上に選択的に形成した下地層と、前記下地層上の本体層との複合構造となっており、前記下地層がチタンまたは酸化チタンで形成されていることを特徴とする圧電モジュール。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の圧電モジュールを備え、前記圧電モジュールによって電気信号と力学的変位量との間の変換を行うことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の圧電デバイスであって、前記圧電モジュールをインクの吐出駆動機構として備えることにより、インクジェットヘッドとして構成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項９】
（１−ａ）  支持層上にダイヤフラム層が形成され、平面的な広がり範囲として、第１領域と、前記第１領域を平面的に囲む第２領域とが規定された複合基板材を準備する工程と、
（１−ｂ）  前記ダイヤフラム層上に、前記第１および第２領域の双方にわたって広がる所定領域内に下電極層を形成する工程と、
（１−ｃ）  前記下電極層上の前記所定領域内に圧電素子層を形成する工程と、
（１−ｄ）  前記圧電素子層上に上電極層を形成する工程と、
を含む第１工程群と、
前記第１工程群とは独立して実行され、
（２−ａ）  所定の配線基板上に絶縁性のスペーサ層を形成する工程と、
（２−ｂ）  前記スペーサ層をパターニンングして前記スペーサ層の一部に窓状の空隙部を形成し、それによって、前記空隙部を有する前記スペーサ層が前記配線基板上に配置された構造体を得る工程と、
を含む第２工程群と、
前記第１工程群および前記第２工程群の後に実行され、
（３−ａ）  前記構造体の前記スペーサ層側と前記複合基板の前記ダイヤフラム側とを対向させて相互に結合し、かつ前記配線基板と前記上電極層とを電気的に接続することにより、前記構造体と前記複合基板が組み合わされた組合体を得る工程と、
（３−ｂ）  前記組合体を用いて圧電モジュールを得る工程と、
を含む第３工程群と、
を備え、
前記工程（３−ａ）における前記組合体は、
前記圧電素子層が前記空隙部に収容され、
前記スペーサ層が、前記圧電素子層が存在しない領域と前記下電極層のエッジ部との双方を覆いつつも前記圧電素子層から離れた範囲で前記ダイヤフラム上に固定され、かつ
前記スペーサ層が前記下電極層の前記エッジ部を固定しつつ前記複合基板と前記配線基板との上下間隔を維持する状態、
として生成されることを特徴とする圧電モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電モジュール、圧電デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アクチュエータやセンサなどにＰＺＴをはじめとする圧電体が用いられている。このような圧電モジュールは下電極、圧電体、上電極、振動板（ダイヤフラム）などにより構成されているが、電圧を印加して圧電素子を変位させるため、振動板と下電極、圧電体と上電極などの各層間の密着力が重要である。
【０００３】
従来では、圧電体としてバルク材料が使われているが、近年では小型化、薄型化のニーズにより薄膜の圧電体が研究されてきている。特に、インクジェットヘッドのアクチュエータとして用いる場合には、印刷画像の高精細化のためにノズルを高密度に搭載する必要があるため、圧電素子の小型化は重要である。
【０００４】
上述した圧電モジュールの要望に応えるべく、例えば、特許文献１が開示する構成では、下電極の下の密着層の形状、厚みを最適化することによって密着性や耐久性を向上させ、また、振動板部の密着層を薄くすることで、密着層による変位量の低下を軽減している。また、特許文献２が開示する構成では、下電極の下の密着層の形状および厚みを最適化して剥がれを防止する構成をとり、特許文献３が開示する構成では、圧電素子の全体を絶縁膜で覆うことによって、圧電層（酸化物）が特性劣化（還元）しないように保護する構成をとる。さらに、特許文献４が開示する構成では、下電極と圧電体との間に絶縁体層を挿入した構成にすることで、圧電体の絶縁破壊を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６６０６号公報
【特許文献２】特開２００８−１７２１００号公報
【特許文献３】特開２００７−５９７０５号公報
【特許文献４】特開２００８−８７４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、圧電体を薄膜化した場合、サイズ効果などによりバルクとは異なる特性を示すものがあり、駆動安定性の低下を引き起こす。これは、薄膜では圧電体の結晶制御が非常に難しく、下地の影響を大きく受けるためである。すなわち、インクジェットヘッドのアクチュエータとして用いられる場合、結晶性が良いと圧電体の変位量が大きくかつバラツキが小さくなり、良好なインクの射出特性が得られるのに対して、結晶性が悪いと、圧電体の変位量は小さくなりかつバラツキも大きくなり、インクの射出特性が悪くなる。そのため、薄膜の圧電体の場合、結晶性を良くするための下地膜（相性の良い下地膜）が必要となり、結晶性を上げる構成としては、Pt（白金）等を用いた下地膜が知られている。しかし、この組み合わせで圧電素子を作製した場合、Ptが剥がれやすいという欠点があり、駆動安定性が悪くなるという問題があった。
【０００７】
そして、このような問題は、インクジェットヘッドのアクチュエータに限らず、種々の圧電モジュールについて共通の課題となっている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、下電極の剥がれを抑制し、かつ、高い圧電性をもつ圧電モジュール、圧電デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ダイヤフラム上に配置した圧電体を用いて電圧と力学的変形との間の変換を行う圧電モジュールであって、支持層上にダイヤフラム層が形成され、前記支持層には窓空間が設けられた複合基板と、前記窓空間に対応して前記ダイヤフラム層上に選択的に形成された下電極層と、前記下電極層上に選択的に形成された圧電素子層と、前記圧電素子層上に形成された上電極層と、前記上電極層上に形成されたバンプと、前記複合基板と所定の間隔を隔てて前記上電極層よりも上方に配置され、前記バンプを介した前記上電極層への給電経路を有する配線基板と、前記複合基板と前記配線基板との間の空間のうち、平面的な広がりにおいて、前記圧電素子層が存在しない領域と前記下電極層のエッジ部との双方を覆いつつも前記圧電素子層から離れた範囲で前記ダイヤフラム層上に形成されることにより、前記下電極層の前記エッジ部を固定しつつ前記複合基板と前記配線基板との上下間隔を維持する絶縁性のスペーサ層と、を備えることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の圧電モジュールであって、前記スペーサ層が前記下電極層を覆う幅が３０μｍ以上であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の圧電モジュールであって、前記スペーサ層が感光性樹脂層であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧電モジュールであって、前記圧電素子層が、薄膜の圧電層であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の圧電モジュールであって、前記圧電素子層がＰＺＴの薄膜層であり、前記下電極層が、白金によって形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の圧電モジュールであって、前記下電極層は、前記ダイヤフラム層上に選択的に形成した下地層と、前記下地層上の本体層との複合構造となっており、前記下地層がチタンまたは酸化チタンで形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の圧電モジュールを備え、前記圧電モジュールによって電気信号と力学的変位量との間の変換を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の圧電デバイスであって、前記圧電モジュールをインクの吐出駆動機構として備えることにより、インクジェットヘッドとして構成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明は、第１工程群〜第３工程群を備える。
【００１７】
このうち第１工程群は、（１−ａ）支持層上にダイヤフラム層が形成され、平面的な広がり範囲として、第１領域と、前記第１領域を平面的に囲む第２領域とが規定された複合基板材を準備する工程と、（１−ｂ）前記ダイヤフラム層上に、前記第１および第２領域の双方にわたって広がる所定領域内に下電極層を形成する工程と、（１−ｃ）前記下電極層上の前記所定領域内に圧電素子層を形成する工程と、（１−ｄ）前記圧電素子層上に上電極層を形成する工程とを含む。
【００１８】
また第２工程群は、前記第１工程群とは独立して実行され、（２−ａ）所定の配線基板上に絶縁性のスペーサ層を形成する工程と、（２−ｂ）前記スペーサ層をパターニンングして前記スペーサ層の一部に窓状の空隙部を形成し、それによって、前記空隙部を有する前記スペーサ層が前記配線基板上に配置された構造体を得る工程とを含む。
【００１９】
さらに第３群は、第２工程群と、前記第１工程群および前記第２工程群の後に実行され、（３−ａ）前記構造体の前記スペーサ層側と前記複合基板の前記ダイヤフラム側とを対向させて相互に結合し、かつ前記配線基板と前記上電極層とを電気的に接続することにより、前記構造体と前記複合基板が組み合わされた組合体を得る工程と、（３−ｂ）前記組合体を用いて圧電モジュールを得る工程とを含んでいる。
【００２０】
そして、前記工程（３−ａ）における前記組合体は、前記圧電素子層が前記空隙部に収容され、前記スペーサ層が、前記圧電素子層が存在しない領域と前記下電極層のエッジ部との双方を覆いつつも前記圧電素子層から離れた範囲で前記ダイヤフラム上に固定され、かつ前記スペーサ層が前記下電極層の前記エッジ部を固定しつつ前記複合基板と前記配線基板との上下間隔を維持する状態、として生成されることを特徴とする圧電モジュールの製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１ないし請求項７に記載の発明によれば、絶縁性のスペーサ層が下電極層のエッジ部を覆う構成をとることで、下電極層の剥がれを抑制することが可能となる。また、このスペーサ層は圧電素子層から離れた範囲で形成されており、圧電素子層上では開口していることになるため、スペーサ層によって圧電素子層の変位が阻害されることもない。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、スペーサ層が感光性樹脂であることによって、フォトリソグラフィ技術によるパターニングが可能であり、微細な形状とすることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、圧電素子膜および下電極層が、それぞれ薄膜ＰＺＴと白金である構成をとることによって、連続駆動安定性に優れた圧電モジュールが得られる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、下電極層の下地層がチタンまたは酸化チタンで形成されているため、本体層である白金との密着性を改善し、白金の結晶性を向上させることが可能となる。このため、結晶性に優れた白金上に形成される薄膜ＰＺＴは優れた圧電性を示すことになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態で製造されるインクジェットヘッドの外観を示した図である。
【図２】本発明の実施形態で製造される圧電モジュールの構成を示した図である。
【図３】本発明の実施形態で製造される圧電デバイスの要部構成を示した一断面図である。
【図４】本発明の実施形態で製造される圧電モジュールを示した一断面図である。
【図５】本発明の実施形態における一工程を示した図である。
【図６】本発明の実施形態における一工程を示した図である。
【図７】本発明の実施形態における一工程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜１．圧電デバイスおよび圧電モジュールの概要＞
本発明の実施の形態は、インクジェットヘッドに内蔵されてインクの吐出駆動機構として使用される圧電モジュールとして構成される。
【００２７】
この明細書では、圧電素子を含んで構成されて一体化された機能構造体を「圧電モジュール」と呼び、圧電モジュールとは独立した他の部品と圧電モジュールとを組み合わせて完成する装置を「圧電デバイス」と呼んでいる。
【００２８】
＜１−１．基本構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る圧電モジュール１０を適用したインクジェットヘッド）１００を示す斜視図である。また、図２および図３は、インクジェットヘッド１００のうち圧電モジュール１０の付近を示した図であって、そのうちの図２は上面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ’−Ａ”−Ａ”’線で切断した断面図である。
【００２９】
図１において、インクジェットヘッド１００は、インクジェットプリンタ（図示略）に搭載されるものであり、略矩形のハウジングＨＳの内に、後述するプロセスで製造された１または複数の圧電モジュール（圧電変換モジュール）１０のほか、ドライバ回路やインターフェイス回路などの回路部品および、インクの主タンクなどの機構部品を内蔵して構成される。インクジェットプリンタ本体からのプリント制御信号に応答して、インクの吐出駆動機構としての圧電モジュール１０が、所定の記録媒体上にインクを吐出しつつ走査を行うことにより、記録媒体上に印字あるいは画像記録を行う。圧電モジュール１０は、ダイヤフラム上に配置した圧電体への印加電圧と圧電体（およびダイヤフラム）の力学的変形との間の変換を行うことによってインクの吐出を行う。
【００３０】
図３に示すように、インクジェットヘッド（圧電デバイス）１００は、大別すると、ノズルプレートＬ１とガラス基板層Ｌ２とボディプレートＬ３と回路基板層Ｌ４と共通インク室層Ｌ５とから構成され、この順で底部から積層されている。本実施形態に係る圧電モジュール１０は、ボディプレートＬ３と回路基板層Ｌ４とを指すものとする。
【００３１】
ノズルプレートＬ１は、平板状のSi（ケイ素）基板から形成されている。Si基板を面直方向に貫通する透孔によって、インク滴を吐出するノズル開口１１が複数並んで形成される（ただし、図２（ｂ）では１つのみ示す）。ノズル開口１１は、吐出先端口１１ａとその上に連結する吐出導入口１１ｂとさらにその上に連結する吐出導入口１１ｃとの３段孔となっている。
【００３２】
ノズルプレートＬ１上に設けられたガラス基板Ｌ２にも面直方向に貫通する透孔１２ａが形成され、それが圧力発生室１４およびノズル開口１１の導入口１１ｃの上部と連通する。また、後述するインレット１３から圧力発生室１４に送る連通路１２ｂを備える。
【００３３】
ボディプレートＬ３は、ダイヤフラム層ＬＤが支持層ＬＳによって支持される構成となっている。３層構造の複合基板１を構成する３層すなわち、下から、支持層ＬＳ、ボックス層（図示略）および活性層ＬＤの３層のうち、支持層ＬＳとボックス層とが選択的に除去されることによって、支持層ＬＳおよびボックス層には窓空間ＷＳが形成される。窓空間ＷＳが存在することによって、平面的な広がり範囲として、窓空間ＷＳに相当する第１領域Ａ１と、窓空間ＷＳを平面的に囲む第２領域Ａ２とが概念的に規定される。
【００３４】
また、活性層ＬＤのうち主として窓空間ＷＳ上の部分は下方からの支持を失うことにより、比較的容易に変形可能となり、ダイヤフラム層ＬＤとして機能する。
【００３５】
圧電素子モジュール１０のうち圧電変換駆動部およびその周辺部は、
(1)  窓空間ＷＳに対応して（より具体的には窓空間ＷＳを含む広がりで）ダイヤフラム層ＬＤ上に選択的に形成された下電極層ＬＬと、
(2)  下電極層ＬＬ上に選択的に形成された圧電素子層ＬＰと、
(3)  圧電素子層ＬＰ上に形成された上電極層ＬＵと、
(4)  複合基板１と後述する配線基板２との間の空間に選択的に形成された絶縁性のスペーサ層ＬＢと、
を備える。
【００３６】
このうち、圧電素子層ＬＰは、典型的にはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）によって形成される。また、スペーサ層ＬＢは、平面的な広がりにおいて、圧電素子層ＬＰが存在しない領域ＮＡと下電極層ＬＬのエッジ部ＥＧとの双方を覆いつつも当該圧電素子層ＬＰから離れた範囲でダイヤフラム層ＬＤ上に形成される。これにより、スペーサ層ＬＢは、当該下電極層ＬＬの当該エッジ部ＥＧを固定しつつ当該複合基板１と当該配線基板２との上下間隔を維持する。
【００３７】
ここで、窓空間ＷＳは圧力発生室１４として機能し、上述の透孔１２ａと連通路１２ｂとの間に介在する形で連通している。またその上方の複合基板１には、第２領域Ａ２内に、インク供給路であるインレット１３が形成され、連通路１２ｂと連通している。またその上方のスペーサ層ＬＢには、第２領域Ａ２内にインク供給路である貫通穴１３ａが形成され、インレット１３と連通している。
【００３８】
なお、上電極層ＬＵ上にはバンプ１５が設けられており、当該バンプ１５が回路基板２上の半田パット１６と電気的に接続される。すなわち、電気の流れＥＦは、回路基板Ｌ４の電極配線ＥＬを通って、半田パット１６とバンプ１５とを介して、ボディプレートＬ３の電極に導通することになる（図３参照）。
【００３９】
回路基板層Ｌ４は、複合基板１と所定の間隔を隔てて上電極層ＬＵよりも上方に配置され、上電極層ＬＵへの給電経路を有する配線基板２と、当該配線基板２の上部に第２スペーサ層ＬＢ２とを備える。また、後述する共通インク室１８から貫通穴１３ａにインクを通すために、配線基板２内に貫通穴１３ｂおよび第２スペーサ層ＬＢ２内に貫通穴１３ｃが貫通穴１３ａと連通するように形成されている。
【００４０】
共通インク室層Ｌ５は、インクの充填された共通インク室１８となっており、取付板１７を介して、配線基板２に取り付けられている。共通インク室１８から流出するインクの流れＩＦは、貫通穴１３ｃ、１３ｂ、１３ａを通り、インレット１３に送られ、連通路１２ｂを通って、圧力発生室１４に送られる。そして、圧力発生室１４から流出したインクは、透孔１２ａを通って、ノズル１１に送られ、インクが吐出される（図３参照）。
【００４１】
＜１−２．基本動作＞
インクジェットプリンタ本体からのプリント制御信号に応じて下電極層ＬＬと上電極層ＬＵとの間に電圧が印加され、それによって圧電素子層ＬＰは下に凸となるように変形する。その変形力によってダイヤフラム層ＬＤも下に凸となるように変形し、圧力発生室１４の容積を減少させる。これによって、圧力発生室１４内に供給されているインクがインク滴としてノズル開口１１から吐出する。下電極層ＬＬと上電極層ＬＵとの間に印加する電圧の極性を反転させることにより、圧電素子ＬＰおよびダイヤフラム層ＬＤは上に凸となるように変形し、圧力発生室１４の容積を増加させてインク滴の吐出を止めるとともに、インクの補充分を圧力発生室１４に導入する。
【００４２】
記録媒体とインクジェットヘッドとを相対的に走査させるとともに、プリント制御信号をオン／オフさせながらこのような動作を繰り返すことにより、記録媒体上に画像や文字がプリントされてゆく。
【００４３】
＜２．圧電モジュールの製造方法＞
図４は、図２のＡ−Ａ’−Ａ”−Ａ”’線で切断した圧電モジュール１０の断面図であり、本発明の実施形態による圧電モジュールの製造方法により作製されたものである。また、図５〜図７は、図２のＡ−Ａ’−Ａ”−Ａ”’線で切断した、本発明による圧電モジュールの製造方法の実施形態の各ステップを示す断面図である。
【００４４】
以下、図５〜図７を参照して、図４の圧電モジュール１０の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る圧電モジュール１０は、上述したインクジェット用のアクチュエータヘッドとして用いられる場合を想定して作製する。
【００４５】
＜２−１．第１工程群＞
第１工程群では、ボディプレートＬ３を作製する工程を下記のように実施する。
【００４６】
（第１ａ工程）支持層ＬＳ上にダイヤフラム層ＬＤが形成され、平面的な広がり範囲として、第１領域Ａ１と、当該第１領域Ａ１を平面的に囲む第２領域Ａ２とが規定された複合基板材を準備する。
【００４７】
まず、半導体を含む複合基板材として図５に示すように、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１を準備する。このＳＯＩ基板１は、熱酸化膜が両主面上に形成されており、それらの熱酸化膜の間が、上から、活性層（ダイヤフラム層）ＬＤ、ボックス層（図示略）、支持層ＬＳの順で構成されている。
【００４８】
このＳＯＩ基板１は、平面的な広がり範囲として、図２に示す第１領域Ａ１と、当該第１領域Ａ１を平面的に囲む第２領域Ａ２とを包含している。
【００４９】
（第１ｂ工程）ダイヤフラム層ＬＤ上に、第１および第２領域Ａ１，Ａ２の双方にわたって広がる下電極層ＬＬを形成する。ここで、下電極層ＬＬは、ダイヤフラム層ＬＤ上に選択的に形成した下地層（図示略）と、当該下地層上の本体層との複合構造とし、当該下地層をチタンまたは酸化チタンで形成する。
【００５０】
図５の下電極層ＬＬに示されるように、ダイヤフラム層ＬＤ上に、第１および第２領域Ａ１，Ａ２の双方にわたり形成される。具体的には、酸化Ti／Pt（酸化チタン／白金）をダイヤフラム層ＬＤ上に一様にスパッタ成膜して、酸化Tiの厚さが20nm、Ptの厚さが100nmとなるように、それぞれフォトリソグラフィ技術によるパターニング加工を施して、下電極層ＬＬを形成する。
【００５１】
ここで、酸化Tiは、その下地のSiO2（二酸化ケイ素）とPtとの密着性を向上させるための膜に相当する。酸化Tiの厚みは、薄すぎると密着性が悪くなり、また、厚すぎると、Ptの結晶性が悪くなってしまうため、厚さ5nm〜40nm程度が好ましい。なお、ここでは酸化Tiを用いているが、Tiで代用することも可能である。
【００５２】
また、Ptは、圧電素子層ＬＰに電圧を印加するための下電極としての役割と、圧電素子層ＬＰのＰＺＴの結晶性を向上させるための配向制御膜としての役割との両方を担っている。下電極を厚くすると、抵抗面では好ましいが、厚くしすぎると表面の平滑性が悪くなり、上に形成するＰＺＴの結晶状態が悪くなるため、Ptの厚さは100nm程度が好ましい。基板１の面に対してPtが＜111＞面となる場合が好適であり、この時、ＰＺＴは＜001＞面となりやすい。
【００５３】
（第１ｃ工程）下電極層ＬＬ上に圧電素子層ＬＰを形成する。
【００５４】
図５の圧電素子層ＬＰに示されるように、下電極層ＬＬ上に圧電素子層ＬＰを選択的に形成する。具体的には、第１ｂ工程で形成された構成の表面に、薄膜ＰＺＴをスパッタ成膜して、ＰＺＴの厚さが5μmとなるように、フォトリソグラフィ技術によるパターニング加工を施して圧電素子層ＬＰを形成する。
【００５５】
ここで、圧電素子層ＬＰは、薄膜の圧電層であり、前述のPtからなる下電極層ＬＬとの積層構成で、良好な圧電特性を維持できる。具体的に、圧電薄膜の厚みは、薄すぎると十分な変位量が得られず、厚すぎると膜が破損しやすくなるため、2μm〜10μm程度が好ましく、基板１の面に対してＰＺＴが＜001＞面となる場合が好適である。
【００５６】
（第１ｄ工程）圧電素子層ＬＰ上に上電極層ＬＵを形成する。
【００５７】
図５の上電極層ＬＵに示されるように、圧電素子層ＬＰ上に上電極層ＬＵを形成する。具体的には、第１ｃ工程で形成された構成の表面に、Ti／Au（チタン／金）を一様にスパッタ成膜して、Tiの厚さが20nm、Auの厚さが300nmとなるように、フォトリソグラフィ技術でパターニング加工して上電極層ＬＵを形成する。
【００５８】
ここで、上電極層ＬＵはTi／Auの構成であり、TiはAuとＰＺＴの密着性を上げるための接着層としての役割がある。また、上電極層ＬＵの一部にAuバンプ１５が形成され、Auバンプ１５は回路基板Ｌ４と導通をとる役割を担う。
【００５９】
＜２−２．第２工程群＞
第２工程群では、回路基板Ｌ４を作製する工程を下記のように実施する（図６）。ただし、図３の組み立て終了時と比較して、図６の段階での回路基板Ｌ４は、上下面が逆になるように転置された状態で各工程が実施される。
【００６０】
また、第２工程群は第１工程群とは独立して実行される。すなわち、第２工程群は、第１工程群の後で行ってもよく、第１工程群の前に行ってもよく、第１工程群と並行して行ってもよい。
【００６１】
（第２ａ工程）所定の配線基板２上に絶縁性のスペーサ層ＬＢ０を形成する。
【００６２】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示されるように、配線基板２上に感光性樹脂層からなる絶縁性のスペーサ層ＬＢ０を形成する。具体的には、配線基板２として電極配線付きのインターポーザー基板を使用し、上電極層ＬＵのAuバンプ１５と導通をとるための半田パッド１６を配線基板２の電極配線ＥＬ上に形成する（図６（ａ）参照）。なお、共通インク室１８からインレット１３にインクを通すために、インターポーザー基板には貫通穴１３ｂが形成されている。その後、ボディプレートＬ３と向かい合う方の面に、スペーサ層ＬＢ０として粘着性を有す絶縁膜（接着層）を形成する（図６（ｂ）参照）。
【００６３】
ここで、スペーサ層ＬＢ０（粘着性絶縁膜）は、感光性樹脂、例えば、デュポン（Du Pont）社（アメリカ合衆国デラウェア州）のPerMXシリーズ(登録商標)などを使用することで、次の工程で用いるフォトリソグラフィ技術によるパターニングが可能となる。
【００６４】
（第２ｂ工程）スペーサ層ＬＢ０をパターニンングして当該スペーサ層ＬＢ０の一部に窓状の空隙部Ｅ１，Ｅ２および段差部Ｅ３，Ｅ４を形成し、それによって、当該空隙部Ｅ１，Ｅ２および段差部Ｅ３，Ｅ４を有するスペーサ層ＬＢが配線基板２上に配置された構造体Ｓを得る。
【００６５】
図６（ｃ）に示されるように、スペーサ層ＬＢ０に対しフォトリソグラフィ技術によるパターニング加工を２回施して、当該スペーサ層ＬＢ０の一部に窓状の空隙部Ｅ１，Ｅ２および段差部Ｅ３，Ｅ４を形成する。
【００６６】
まず、１回目のパターニングに（深い選択的エッチング）より、圧電素子層ＬＰ上が開口するような形状に空隙部Ｅ１およびインターポーザー基板の貫通穴１３ｂからインレット１３にインクを通すための空隙部Ｅ２（貫通穴１３ａ）が形成される。
【００６７】
続いて、２回目のパターニング（浅い選択的エッチング）により、下電極層ＬＬの形状に応じた形状、すなわち、ボディプレートＬ３と組み合わせた際に下電極層ＬＬのエッジを覆う形状にするために段差部Ｅ３，Ｅ４が形成される。
【００６８】
このように２回のフォトリソグラフィ技術によるパターニング加工により、空隙部Ｅ１，Ｅ２および段差部Ｅ３，Ｅ４を有するスペーサ層ＬＢが配線基板２上に配置された構造体Ｓ（図６（ｃ）参照）が得られる。
【００６９】
以上のように、スペーサ層ＬＢ０が感光性樹脂であることによって、フォトリソグラフィ技術によるパターニングが可能であり、微細な形状とすることができる。
【００７０】
なお、スペーサ層ＬＢ０を形成する粘着性絶縁膜に柔軟性がある場合には、段差部Ｅ３，Ｅ４をあらかじめエッチングで形成する工程を省略可能である。すなわち、そのような場合には、スペーサ層ＬＢ０を複合基板１に押し当てる段階（後述する図７）において、粘着性絶縁膜の一部が下電極層ＬＬに押圧されて変形するため、それによって、実質的に段差部Ｅ３，Ｅ４に相当する形状を実現してもよい。
【００７１】
＜２−３．第３工程群＞
第３工程群では、第１工程群で作製されたボディプレートＬ３と第２工程群で作製された回路基板Ｌ４とを接合し圧電モジュール１０を作製する工程を下記のように実施する。
【００７２】
（第３ａ工程）構造体Ｓのスペーサ層ＬＢ側と複合基板１のダイヤフラム側とを対向させて相互に結合し、かつ配線基板２と上電極層ＬＵとを電気的に接続することにより、構造体Ｓと複合基板１が組み合わされた組合体ＡＳを得る。
【００７３】
すなわち、図７で示されるように、回路基板Ｌ４とボディプレートＬ３とを加圧して接着する際、粘着性絶縁膜であるスペーサ層ＬＢが接着の役割を担う。スペーサ層ＬＢが、下電極層ＬＬのエッジ部ＥＧを覆い、かつ、圧電素子層ＬＰを間隙Ｅ１内に収容するように、回路基板Ｌ４とボディプレートＬ３とを接合させる。その際には、粘着性絶縁膜が軟化する程度の高温雰囲気とされるため、粘着性絶縁膜は下電極層ＬＬのエッジ部ＥＧに沿って密着する。また、高温雰囲気であるために上電極層ＬＵの半田パッド１５も溶解し、配線基板２の電極配線ＥＬ上のAuバンプ１６と結合して電気的に接続される（図４および図７参照）。
【００７４】
（第３ｂ工程）組合体ＡＳを用いて圧電モジュール１０を得る。
【００７５】
すなわち、図４に示されるように、組合体ＡＳは、圧電素子層ＬＰが空隙部Ｅ１（図７参照）に収容され、スペーサ層ＬＢが、圧電素子が存在しない領域ＮＡ（図７参照）と下電極層ＬＬのエッジ部ＥＧ（図７参照）との双方（図７の空隙部Ｅ３，Ｅ４の領域に相当）を覆いつつも、圧電素子層ＬＰから離れた範囲でダイヤフラム層ＬＤ上に固定される。また、スペーサ層ＬＢが下電極層ＬＬのエッジ部ＥＧ（図７の空隙部Ｅ３，Ｅ４の領域に相当）を固定しつつ複合基板１と配線基板２との上下間隔を維持する状態で組合体ＡＳが生成される。
【００７６】
ここで、スペーサ層ＬＢが下電極層ＬＬを覆う幅、すなわち、図７において下電極層ＬＬのエッジ部ＥＧの限界線（エッジ端ＬＴ）からスペーサ層ＬＢの形成限界線ＢＴまでの重なり幅ΔＤ（図２参照）は、好ましくは数μm以上であり、貼り合せ精度のマージンおよびパターニング精度のマージンを考慮すれば、さらに好ましくは30μm以上である。また、幅ΔＤの最も好ましい値は50μm程度である。
【００７７】
以上までの第１工程群〜第３工程群を含む製造プロセスによって、図４に示されるような圧電モジュール１０を製造することができる。
【００７８】
また、インクジェットヘッド１００を製造する場合は、圧電モジュール１０をノズルプレートＬ１、ガラス基板Ｌ２および共通インク室層Ｌ５など他の部品群とともに図１のようなハウジングＨＳに組み込んで、電気的な配線と、構造的なパッケージングとを行うことにより、インクジェットヘッド１００を製造することになる。
【００７９】
＜３．本実施形態による圧電モジュール（圧電デバイス）の性能検証＞
上述の本実施形態による圧電モジュール１０の性能検証を行うため、本発明による圧電モジュール１０を適用したインクジェットヘッド（圧電デバイス）１００と下電極（Pt）のエッジをスペーサ層（絶縁膜）で覆っていない比較例としての圧電モジュールからなるインクジェットヘッドとにより比較試験を行った。両者ともに、縦8列、横16列並んだ計128個のノズルを備えるインクジェットヘッドであり、信頼性試験のための連続射出実験として、100万回のインク吐出を実施した。試験の結果、本実施形態によるインクジェットヘッド（圧電デバイス）１００は、下電極層ＬＬの剥がれは発生せず、全ノズルが安定して動作した。これに対し、Ptのエッジを絶縁膜で覆っていない比較例のインクジェットヘッドでは、Pt剥がれが14箇所発生し、吐出不良となった。
【００８０】
以上のように、比較例と本実施形態による圧電モジュール１０（圧電デバイス１００）とを比較し検討した結果、下記の点で優れていることを検証した。
【００８１】
（１）まず、絶縁性のスペーサ層ＬＢが下電極のエッジ部ＥＧを覆う構成をとることで、下電極ＬＬの剥がれを抑制することが可能となる。加えて、このスペーサ層ＬＢは圧電素子層ＬＰから離れた範囲で形成されており、圧電素子層ＬＰ上では開口していることになるため、スペーサ層ＬＢによって圧電素子層ＬＰの変位が阻害されることもない。
【００８２】
（２）また、圧電素子膜ＬＰおよび下電極が、それぞれ薄膜ＰＺＴと白金である構成をとることによって、連続駆動安定性に特に優れた圧電モジュールが得られる。
【００８３】
（３）さらに、下電極の下地層がチタンまたは酸化チタンで形成されているため、本体層である白金との密着性を改善し、白金の結晶性を特に向上させることが可能となる。このため、結晶性に優れた白金上に形成される薄膜ＰＺＴは優れた圧電性を示すことになる。
【００８４】
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００８５】
※  本実施形態に係る第１工程群では、ＳＯＩ基板上に成膜してフォトリソグラフィ技術で加工したが、シリコンウェハを加工してボディプレートを作成してもよい。
【００８６】
※  スペーサ層自身が熱接着性を有することにより、複合基板１との結合が容易となるが、別途の接着層を用いることも可能であり、電気的絶縁性を有し、かつパターニングが可能な材料であれば他の材料でも利用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１  複合基板（ＳＯＩ基板）
１０  圧電モジュール
１００  圧電デバイス（インクジェットヘッド）
Ａ１  第１エリア
Ａ２  第２エリア
ＥＧ  エッジ部
ＮＡ  圧電素子が存在しない範囲
ＬＳ  支持層
ＬＤ  ダイヤフラム層
ＬＬ  下電極層
ＬＢ  スペーサ層
ＬＰ  圧電素子層
ＬＵ  上電極層
【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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