(57)【要約】【課題】  ワイヤボンディング時に端子部が剥離するのを防止することができると共に、端子部と接続配線とを比較的容易に且つ確実に接続することができて歩留まりを向上することができるアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置を提供する。【解決手段】  無機絶縁材料からなり表面に端子部９０ａが設けられると共にその端子部９０ａの周囲の少なくとも一部に端子部９０ａよりも高さが相対的に低い段差部１２０が設けられる第１の絶縁膜１００によって少なくとも圧電素子が覆われており、段差部１２０内には、端子部９０ａを構成する金属層（９１，９２）がその端子部９０ａから段差部１２０内の少なくとも端子部９０ａの表面に対して交差する壁面１２０ａまで連続的に設けられ、段差部１２０内の金属層（９１，９２）の縁部９０ｂの少なくとも一部が無機絶縁材料からなる第２の絶縁膜１１０で覆われ、且つ端子部９０ａの表面が、段差部１２０内の金属層（９１，９２）の縁部９０ｂを覆った第２の絶縁膜１１０の端部よりも相対的に高い位置に設けられている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力発生室が形成される基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる複数の圧電素子と、前記圧電素子に電気的に接続されると共にワイヤボンディングにより接続配線が接続される端子部とを具備するアクチュエータ装置において、
無機絶縁材料からなり表面に前記端子部が設けられると共に当該端子部の周囲の少なくとも一部に該端子部よりも高さが相対的に低い段差部が設けられる第１の絶縁膜によって少なくとも前記圧電素子が覆われており、前記段差部内には、前記端子部を構成する金属層が当該端子部から前記段差部内の少なくとも該端子部の表面に対して交差する壁面まで連続的に設けられ、前記段差部内の前記金属層の縁部の少なくとも一部が無機絶縁材料からなる第２の絶縁膜で覆われ、且つ前記端子部の表面が、前記段差部内の前記金属層の縁部を覆った前記第２の絶縁膜の端部よりも相対的に高い位置に設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記圧電素子から前記第１の絶縁膜上に引き出されたリード電極を具備し、前記端子部が当該リード電極の先端部に設けられ、且つ前記段差部が、前記リード電極の少なくとも先端面側に設けられ、少なくとも前記リード電極の先端面側の前記段差部内に延設された前記金属層の縁部が前記第２の絶縁膜によって覆われていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項３】
請求項１において、前記圧電素子から前記第１の絶縁膜上に引き出されたリード電極を具備し、前記端子部が当該リード電極の先端部に設けられ、且つ前記段差部が、前記リード電極の少なくとも幅方向両側に設けられ、少なくとも前記リード電極の幅方向両側の前記段差部内に延設された前記金属層の縁部が前記第２の絶縁膜によって覆われていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記段差部が、前記端子部の周りを囲んで設けられ、当該段差部内に延設された前記金属層の縁部が前記第２の絶縁膜によって覆われていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記端子部は、前記第１の絶縁膜側に設けられる第１の金属層と、該第１の金属層上に設けられて当該第１の金属層よりも外形が小さい第２の金属層とで構成されていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記端子部には、駆動ＩＣの端子部に一端が接続された前記接続配線の他端が接続されることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかにおいて、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とが同一材料からなることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項８】
請求項７において、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とが酸化アルミニウムからなることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかのアクチュエータ装置の前記基板の他方面側に、前記圧力発生室に連通するノズル開口を有するノズルプレートが接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
請求項９の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力発生室が形成された基板の一面側に振動板を設け、この振動板を介して設けられる圧電素子を備えたアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印加することにより変位する圧電素子を具備するアクチュエータ装置は、例えば、液滴を噴射する液体噴射ヘッド等に搭載される。このような液体噴射ヘッドとしては、例えば、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが知られている。そして、インクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータ装置を搭載したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータ装置を搭載したものの２種類が実用化されている。
【０００３】
ここで、後者のインクジェット式記録ヘッドとしては、圧力発生室が形成された流路形成基板に接合される基板、例えば、リザーバ形成基板上に駆動ＩＣが搭載され、各圧電素子から引き出されたリード電極と駆動ＩＣとをワイヤボンディングにより接続する構造が採用されている（例えば、特許文献１参照）。このようなインクジェット式記録ヘッドの製造において行われるワイヤボンディングは、キャピラリー等を用いて、駆動ＩＣの端子部に接続配線の一端を接続した後に、その接続配線の他端をリード電極の端子部に接続することで行われるが、この際、リード電極側の端子部が剥離し易いという問題がある。
【０００４】
また、従来から知られている半導体側のボンディングパッド構造として、例えば、ボンディングパッドを構成する配線層の周縁部を保護酸化膜で覆った構造がある（例えば、特許文献２参照）。このような構造をリード電極の端子部に採用することで、端子部の剥離を防止することはできる。しかしながら、ボンディングパッドの開口をキャピラリーの先端外径よりも大きくする必要があり、端子部を比較的大きく形成する必要があり、端子部を高密度に配列することができないという問題がある。また、端子部の周縁部をこのように保護酸化膜で覆うと、ワイヤボンディング時に、キャピラリーの先端が保護酸化膜に接触した場合に、端子部と接続配線との接続不良が発生する虞もある。
【０００５】
さらに、半導体装置のボンディングパッド構造として、ボンディングパッドを構成するパッド層の周縁部を絶縁性のカバー膜で覆い、これらパッド層及びカバー膜の表面を研磨処理して、パッド層の表面とカバー膜の表面とが面一となるようにした構造がある（例えば、特許文献３参照）。このような構造をリード電極の端子部に採用することによっても端子部の剥離を防止することはできる。しかしながら、このような構造においても、ワイヤボンディング時にキャピラリー先端が端子部上で沈み込むことにより、カバー膜に当ってしまい、端子部と接続配線との接続不良が発生する虞がある。また、ワイヤボンディングした後は、通常、端子部と接続配線とを樹脂でモールド（ポッティング）する。このとき、端子部とカバー膜とが面一となっていると、接続配線だけがモールド樹脂から力を受けてしまい、接続配線が端子部から剥離してしまうという虞がある。
【０００６】
なお、上述した問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置においても同様に存在する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１６０３６６号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】特開平６−５６５３号公報（第４図）
【特許文献３】特開２０００−５８５８０号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、ワイヤボンディング時に端子部が剥離するのを防止することができると共に、端子部と接続配線とを比較的容易に且つ確実に接続することができて歩留まりを向上することができるアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、圧力発生室が形成される基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる複数の圧電素子と、前記圧電素子に電気的に接続されると共にワイヤボンディングにより接続配線が接続される端子部とを具備するアクチュエータ装置において、無機絶縁材料からなり表面に前記端子部が設けられると共に当該端子部の周囲の少なくとも一部に該端子部よりも高さが相対的に低い段差部が設けられる第１の絶縁膜によって少なくとも前記圧電素子が覆われており、前記段差部内には、前記端子部を構成する金属層が当該端子部から前記段差部内の少なくとも該端子部の表面に対して交差する壁面まで連続的に設けられ、前記段差部内の前記金属層の縁部の少なくとも一部が無機絶縁材料からなる第２の絶縁膜で覆われ、且つ前記端子部の表面が、前記段差部内の前記金属層の縁部を覆った前記第２の絶縁膜の端部よりも相対的に高い位置に設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第１の態様では、段差部内の金属層の縁部が第２の絶縁膜で覆われているので、ワイヤボンディング時に端子部が剥離するのを防止することができる。また、その端子部の表面が、段差部内の金属層の縁部を覆った第２の絶縁膜の端部よりも相対的に高い位置に設けられているので、例えば、キャピラリー先端の外径が端子部表面の幅より大きい場合でも、ワイヤボンディング時にキャピラリーが第２の絶縁膜に接触することはなく、端子部と接続配線とを確実に接続することができ、歩留まりを向上することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記圧電素子から前記第１の絶縁膜上に引き出されたリード電極を具備し、前記端子部が当該リード電極の先端部に設けられ、且つ前記段差部が、前記リード電極の少なくとも先端面側に設けられ、少なくとも前記リード電極の先端面側の前記段差部内に延設された前記金属層の縁部が前記第２の絶縁膜によって覆われていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第２の態様では、リード電極の先端面側の段差部内に延設された金属層の縁部が第２の絶縁膜で覆われるので、ワイヤボンディング時に端子部が剥離するのを防止することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記圧電素子から前記第１の絶縁膜上に引き出されたリード電極を具備し、前記端子部が当該リード電極の先端部に設けられ、且つ前記段差部が、前記リード電極の少なくとも幅方向両側に設けられ、少なくとも前記リード電極の幅方向両側の前記段差部内に延設された前記金属層の縁部が前記第２の絶縁膜によって覆われていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第３の態様では、リード電極の幅方向両側の段差部内に延設された金属層の縁部が第２の絶縁膜で覆われるので、ワイヤボンディング時に端子部が剥離するのを防止することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記段差部が、前記端子部の周りを囲んで設けられ、当該段差部内に延設された前記金属層の縁部が前記第２の絶縁膜によって覆われていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第４の態様では、段差部内に延設された金属層の周縁部が第２の絶縁膜で覆われているので、端子部が剥離するのをより確実に防止することができる。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記端子部は、前記第１の絶縁膜側に設けられる第１の金属層と、該第１の金属層上に設けられて当該第１の金属層よりも外形が小さい第２の金属層とで構成されていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第５の態様では、第１の金属層よりも第２の金属層の外形を小さくすることで、第１及び第２の金属層と第２の絶縁膜との接触面積が大きくなるため、密着力を向上することができ、端子部の剥離をより確実に防止することができる。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記端子部には、駆動ＩＣの端子部に一端が接続された前記接続配線の他端が接続されることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第６の態様では、キャピラリーによって接続配線を端子部に押圧しながらボンディング接続を行う、いわゆるセカンドボンディング側の端子部の剥離を防止することができる。
【００１５】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とが同一材料からなることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第７の態様では、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との密着性を高めることができる。
【００１６】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とが酸化アルミニウムからなることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第８の態様では、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とが水分透過率の極めて低い酸化アルミニウムからなるので、圧電素子（圧電体層）の水分に起因する破壊を長期に亘って防止することができる。
【００１７】
本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様のアクチュエータ装置の前記基板の他方面側に、前記圧力発生室に連通するノズル開口を有するノズルプレートが接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第９の態様では、ワイヤボンディングしても端子部が剥離することがなく、歩留まりを向上した液体噴射装置を比較的容易に且つ確実に実現することができる。
【００１８】
本発明の第１０の態様は、第９の態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第１０の態様では、高い信頼性を有する液体噴射装置を比較的容易に且つ確実に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図である。また、図２は、図１の平面図及びＡ−Ａ’断面図である。さらに、図３は、図２（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板３０のリザーバ部３２と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００２０】
また、流路形成基板１０の開口面側には、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられたマスク膜５１を介して、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。
【００２１】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板としての役割を果たす。
【００２２】
例えば、本実施形態では、図２に示すように、下電極膜６０は、圧力発生室１２の長手方向では圧力発生室１２に対向する領域内に形成され、複数の圧力発生室１２に対応する領域に連続的に設けられている。圧電体層７０及び上電極膜８０は、基本的には圧力発生室１２に対向する領域内に設けられているが、圧力発生室１２の長手方向では、下電極膜６０の端部よりも外側まで延設されており、下電極膜６０の端面は圧電体層７０によって覆われている。なお、圧力発生室１２の長手方向端部近傍には、圧電体層７０を有するが実質的に駆動されない圧電体非能動部３３０が形成されている。
【００２３】
なお、圧電素子３００を構成する圧電体層７０を形成する材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイッテルビウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その組成は、圧電素子３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ３（ＰＺ）、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｔａ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。
【００２４】
また、このような圧電素子３００を構成する各層の表面は、後述するリード電極９０との接続孔１００ａを除いて、無機絶縁材料からなる第１の絶縁膜１００によって覆われている。具体的には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１の絶縁膜１００は、圧電素子３００を構成する各層のパターン領域に設けられ、上電極膜８０の長手方向端部近傍に対向する領域に、リード電極９０と上電極膜８０との接続部となる接続孔１００ａが設けられている。すなわち、少なくとも圧電素子３００を構成する各層のパターン領域は、この接続孔１００ａを除いて、第１の絶縁膜１００によって完全に覆われている。
【００２５】
さらに、この第１の絶縁膜１００の表面上には、接続孔１００ａを介して各圧電素子３００の上電極膜８０に接続されるリード電極９０が延設されている。具体的には、リード電極９０は、各上電極膜８０の長手方向一端部近傍、本実施形態では、圧電体非能動部３３０に相当する部分から流路形成基板１０の端部近傍まで引き出されている。また、リード電極９０は、本実施形態では、第１の絶縁膜１００側に形成される第１の金属層９１と、この第１の金属層９１上に形成される第２の金属層９２とからなる。なお、第１の金属層９１の材料としては、例えば、ニッケル、チタン、銅、ニッケルクロム合金、チタンタングステン合金等が挙げられ、第２の金属層９２の材料としては、例えば、金、アルミニウム合金等が挙げられる。このようなリード電極９０の先端部は、後述する保護基板３０上に実装される駆動ＩＣ２００の端子部２００ａに一端が接続されたボンディングワイヤからなる接続配線２１０の他端が接続される、いわゆるセカンドボンディング側の端子部９０ａとなっている。
【００２６】
また、図３に示すように、第１の絶縁膜１００には、端子部９０ａの周囲の少なくとも一部に、その端子部９０ａよりも高さが相対的に低い段差部１２０が設けられ、この段差部１２０の端子部９０ａの表面に対して交差する少なくとも壁面１２０ａには、端子部９０ａを構成する第１及び第２の金属層９１，９２が延設されている。例えば、本実施形態では、段差部１２０は、第１の絶縁膜１００表面の隣接するリード電極９０の端子部９０ａの周りを囲むように連続的に設けられ、端子部９０ａを構成する第１及び第２の金属層９１，９２は、段差部１２０の壁面１２０ａから底面１２０ｂの一部まで連続的に延設されている。
【００２７】
さらに、このようなリード電極９０及び第１の絶縁膜１００上には、無機絶縁材料からなる第２の絶縁膜１１０が設けられている。例えば、本実施形態では、リード電極９０及び圧電素子３００を構成する各層のパターン領域は、端子部９０ａに対向する領域を除いて、第２の絶縁膜１１０によって覆われている。すなわち、第２の絶縁膜１１０は、端子部９０ａの周りを囲んで設けられ、段差部１２０内に延設された第１及び第２の金属層９１，９２の縁部９０ｂを覆っている。また、第２の絶縁膜１１０は、リード電極９０の周囲に露出された第１の絶縁膜１００についても覆っている。そして、端子部９０ａの表面は、本発明では、段差部１２０内の第１及び第２の金属層９１，９２の縁部９０ｂを覆う第２の絶縁膜１１０の端部よりも相対的に高い位置に設けられている。
【００２８】
このように、本発明では、端子部９０ａを構成する第１及び第２の金属層９１，９２を段差部１２０内に延設して、その段差部１２０内の第１及び第２の金属層９１，９２の縁部９０ｂを第２の絶縁膜１１０で覆うようにしたので、ワイヤボンディング時に端子部９０ａが剥離するのを防止することができる。詳細には、第１及び第２の金属層９１，９２を段差部１２０内に延設することで、端子部９０ａと第１の絶縁膜１００との接合面積を大きくすることができる。また、段差部１２０内の第１及び第２の金属層９１，９２の縁部９０ｂと、段差部１２０の底面に露出した第１の絶縁膜１００とを連続的に第２の絶縁膜１１０で覆うことにより、端子部９０の周囲の剛性が高められる。これにより、端子部９０ａにワイヤボンディング（セカンドボンディング）しても、その端子部９０ａが剥離するのを防止することができる。
【００２９】
特に、本実施形態のように、端子部９０ａを段差部１２０の壁面１２０ａから底面１２０ｂの一部まで延設することで、第２の絶縁膜１１０によって端子部９０の縁部９０ｂを覆う領域が大きくなり、端子部９０ａの周囲の剛性がさらに高められるので、端子部９０ａが剥離するのをより確実に防止することができる。
【００３０】
また、本発明では、上述したように、このリード電極９０の端子部９０ａの上面を段差部１２０内の第１及び第２の金属層９１，９２の縁部９０ｂを覆う第２の絶縁膜１１０の端部よりも相対的に高い位置に設けるようにしたので、第１及び第２の金属層９１，９２の縁部９０ｂを覆った第２の絶縁膜１１０が、端子部９０ａの上面よりも高く突出することがない。このため、ワイヤボンディング時に、例えば、キャピラリーの先端外径が端子部９０ａ表面の幅よりも大きい場合や、キャピラリーと端子部９０ａとの相対位置が多少ずれた場合、あるいはキャピラリー先端が端子部９０ａ上で沈み込んだ場合でも、第２の絶縁膜１１０にキャピラリーの先端が接触することがないため、端子部９０ａと接続配線２１０とを比較的容易に且つ確実に接続することができ、歩留まりを向上することができる。
【００３１】
さらに、このような構造とすることで、端子部９０ａの上面の接続領域をキャピラリーの先端の外径よりも大きく確保しつつ、隣接するリード電極９０のピッチを狭くすることができ、圧電素子３００の高密度化に対応することができる。
【００３２】
なお、第１及び第２の絶縁膜１００，１１０によって圧電素子３００を構成する各層を覆っているため、圧電体層７０の水分（湿気）に起因する破壊を防止することができる。また、第２の絶縁膜１１０によって、リード電極９０の端子部９０ａを除いて、圧電素子３００を構成する各層及びリード電極９０の表面を覆うようにすることで、第２の絶縁膜１１０の端部側から水分が侵入した場合でも、圧電体層７０まで水分が達するのを防ぐことができ、圧電体層７０の水分に起因する破壊をより確実に防止することができる。
【００３３】
ここで、このような第１及び第２の絶縁膜１００，１１０の材料としては、無機絶縁材料であればよいが、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、及び酸化タンタル（ＴａＯｘ）等の無機絶縁材料を用いるのが好ましい。例えば、第１及び第２の絶縁膜１００，１１０の何れか一方あるいは両方の材料として酸化アルミニウムを用いれば、これら第１及び第２の絶縁膜１００，１１０の膜厚が比較的薄く形成されていても、高湿度環境下での水分透過を十分に防ぐことができる。特に、第１及び第２の絶縁膜１００，１１０のそれぞれが酸化アルミニウムで形成されている場合には、それぞれの膜厚が５０ｎｍ程度であっても、水分の透過を十分に防ぐことができる。
【００３４】
また、第１の絶縁膜１００と第２の絶縁膜１１０とを同一材料で形成するのが好ましい。第１の絶縁膜１００と第２の絶縁膜１１０との密着性を高めることができ、圧電素子３００の水分による破壊を長期に亘って防止することができるからである。
【００３５】
なお、流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。そして、上述したように、各リード電極９０が圧電素子保持部３１の外側まで延設されて端子部９０ａが形成され、保護基板３０上に実装された駆動ＩＣ２００の端子部２００ａに一端が接続された接続配線２１０の他端が各リード電極９０の端子部９０ａに接続されている。
【００３６】
さらに、保護基板３０には、流路形成基板１０の連通部１３に対応する領域にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の並設方向に沿って設けられており、上述したように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１３０を構成している。保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３７】
また、保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１３０に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１３０の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３８】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１３０からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ２００からの記録信号に従い、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との間に電圧を印加し、振動板及び圧電素子３００をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３９】
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図４〜図７を参照して説明する。なお、図４〜図７は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板である流路形成基板１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、流路形成基板１０の表面に弾性膜５０及びマスク膜５１を構成する二酸化シリコン膜５２を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、ジルコニウム（Ｚｒ）層を形成した後、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）からなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図４（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。
【００４０】
次に、図４（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板１０の全面に形成する。次いで、図５（ａ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。
【００４１】
次いで、図５（ｂ）に示すように、本実施形態では、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）からなる第１の絶縁膜１００を形成すると共に所定形状にパターニングする。すなわち、第１の絶縁膜１００を流路形成基板１０の全面に厚膜で形成し、所定のマスクを介してエッチングを行うことにより、後述する工程で形成されるリード電極９０の端子部９０ａの周りを囲む領域に段差部１２０を形成すると共に、各上電極膜８０に対向する領域に接続孔１００ａを形成する。
【００４２】
次に、図５（ｃ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、流路形成基板１０の全面に亘って、例えば、チタンタングステン合金からなる第１の金属層９１を形成した後、この上からアルミニウム合金からなる第２の金属層９２を形成し、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して、第２の金属層９２を所定のエッチング液によって選択的にウェットエッチングして所定形状にパターニングする。次に、第２の金属層９２のパターニングで使用したマスクパターンと第２の金属層９２とを介して第１の金属層９１を、第２の金属層９２をエッチングする際に使用したものとは異なる所定のエッチング液によって選択的にウェットエッチングして所定形状にパターニングする。これにより、第１の金属層９１と第２の金属層９２とからなるリード電極９０が形成される。
【００４３】
次に、図５（ｄ）に示すように、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）からなる第２の絶縁膜１１０を形成すると共に所定形状にパターニングする。すなわち、第２の絶縁膜１１０を流路形成基板１０の全面に形成し、その後、リード電極９０の端子部９０ａに対向する領域の第２の絶縁膜１１０を除去する。この際、端子部９０ａの周囲に存在する第２の絶縁膜１１０が、端子部９０ａの表面よりも相対的に低くなるように、第２の絶縁膜１１０をパターニングする。
【００４４】
次いで、図６（ａ）に示すように、流路形成基板１０の圧電素子３００側に保護基板３０を接着剤３５によって接合し、図６（ｂ）に示すように、所定形状にパターニングしたマスク膜５１を介して流路形成基板１０を異方性エッチングすることにより圧力発生室１２等を形成する。
【００４５】
なお、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割する。その後は、流路形成基板１０にマスク膜５１を介してノズルプレート２０を接合し、図６（ｃ）に示すように、保護基板３０上に駆動ＩＣ２００を実装すると共にコンプライアンス基板４０を接合する。
【００４６】
次に、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０と駆動ＩＣ２００とをワイヤボンディングにより接続する。具体的には、図７（ａ）に示すように、キャピラリー２５０を用いて、駆動ＩＣ２００の端子部２００ａに接続配線２１０の一端を接続する。次いで、図７（ｂ）に示すように、キャピラリー２５０を移動させると共に接続配線２１０を延設し、そのキャピラリー２５０の先端で、リード電極９０の端子部９０ａ（接続面）に対して接続配線２１０の他端を押圧し、その接続配線２１０の他端を端子部９０ａに接続する。
【００４７】
このように、キャピラリー２５０を用いて、各リード電極９０の端子部９０ａに接続配線２１０をワイヤボンディングする際には、その端子部９０ａの表面よりも第２の絶縁膜１１０の端部が相対的に低い位置にある。このため、ワイヤボンディング時に、例えば、キャピラリーの先端外径が端子部９０ａ表面の幅よりも大きい場合や、キャピラリー位置が多少ずれた場合、あるいはキャピラリー先端が端子部９０ａ上で沈み込んだ場合でも、キャピラリー２５０の先端が第２の絶縁膜１１０に接触することはなく、接続配線２１０と端子部９０ａとを確実に接続することができる。したがって、歩留まりを向上することができる。また、段差部１２０内の第１及び第２の金属層９１，９２の縁部９０ｂを第２の絶縁膜１１０によって覆っているので、ワイヤボンディング時に端子部９０ａが剥離するのを防止することができる。
【００４８】
なお、その後は、図示しないが、駆動ＩＣ２００とリード電極９０とを接続配線２１０によって接続した領域を樹脂でモールドすることで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドが製造される。ここで、リード電極９０の各端子部９０ａを含む流路形成基板１０の端部の上面は、各圧電素子３００の並設方向に亘って凹凸面となっているため、モールド樹脂による面方向の力は、接続配線２１０と端子部９０ａとに分散されて作用するため、モールド後に接続配線２１０と端子部９０ａとが剥離する虞は少なくなる。
【００４９】
（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの要部拡大平面図である。上述した実施形態１では、隣接する端子部９０ａの周りを囲むように連続的に段差部１２０を設け、この段差部１２０内に延接された第１及び第２の金属層９１，９２の縁部９０ｂを第２の絶縁膜１１０で覆うようにした例を説明したが、本実施形態では、隣接する端子部９０ａの間の領域に第２の絶縁膜１１０を設けないようにした例である。このような構造としても、リード電極９０の長手方向両端部側が第２の絶縁膜１１０で覆われるため、端子部９０ａの剥離を防止することができる。また、隣接するリード電極９０、特に、端子部９０ａの間隔を狭くすることができるため、端子部９０ａの剥離を防止しつつ、圧電素子の高密度化に対応することができる。
【００５０】
（実施形態３）
図９は、本発明の実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの要部拡大断面図である。上述した実施形態１では、第１の絶縁膜１００をエッチングして段差部１２０を形成した例を説明したが、本実施形態では、絶縁体膜５５上に配線４００を設け、この配線４００上に第１の絶縁膜１００Ｂを均一な厚さで設けることで、第１の絶縁膜１００Ｂの端子部９０ａの周囲に段差部１２０Ａを設けるようにした例である。このように絶縁体膜５５上の所定部分に配線４００を設けてその上から第１の絶縁膜１００Ｂを形成することで、この第１の絶縁膜１００Ｂに段差部１２０Ａを比較的容易に形成することができる。
【００５１】
また、図１０に示すように、圧電素子３００の長手方向一端部から第１のリード電極９５Ａを絶縁体膜５５上に引き出し、この第１のリード電極９５Ａの先端部を上述した配線４００として利用するようにしてもよい。具体的には、第１のリード電極９５Ａを絶縁体膜５５上に引き出して、この上から、第１の絶縁膜１００Ｂを略均一な厚さで設ける。そして、このような構造においては、第１の絶縁膜１００Ｂが接続孔１００ａを介して第２のリード電極９５Ｂに接続され、この上から、端子部９０ａを除いて、第２の絶縁膜１１０Ｂによって覆われる。
【００５２】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した各実施形態では、リード電極９０，９５Ｂの先端部に端子部９０ａを設けることで、端子部９０ａと圧電素子３００とを電気的に接続するようにしたが、これに限定されず、端子部と圧電素子とをその他の配線等で接続してもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態１では、端子部９０ａの周りを囲むように段差部１２０を設け、段差部１２０内の第１及び第２の金属層９１，９２の縁部９０ｂを第２の絶縁膜１１０で覆うようにしたが、これに限定されず、リード電極の先端面側、あるいは、リード電極の幅方向両側に段差部を少なくとも設け、これらの段差部の少なくとも壁面に端子部を構成する金属層を延設すると共に、段差部内の金属層の縁部を第２の絶縁膜で覆うようにしてもよい。このような構造としても、ワイヤボンディング時に端子部が剥離するのを防止することができる。
【００５４】
さらに、上述した実施形態１では、上電極膜８０の面上から引き出されたリード電極９０（上電極用リード電極）に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されず、下電極膜から引き出されるリード電極（下電極用リード電極）に本発明を適用するようにしてもよい。
【００５５】
なお、上述した実施形態１では、リード電極９０（端子部９０ａ）を構成する第１の金属層９１上に第２の金属層９２を略同一形状で設けるようにした例を説明したが、これに限定されず、例えば、第２の金属層を第１の金属層の外形よりも小さくしてもよい。これにより、第１及び第２の金属層の縁部と第２の絶縁膜との接触面積が大きくなるため、密着力が向上し、ワイヤボンディング時に端子部が剥離するのをより確実に防止することができる。
【００５６】
また、例えば、上述の実施形態１では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００５７】
さらに、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、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る。図１１は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００５８】
図１１に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂ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、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は、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設けられている。この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。
【００５９】
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はキャリッジ軸５に沿って移動される。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上を搬送されるようになっている。
【００６０】
また、上述した実施形態においては、本発明の液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを説明したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射するものにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。また、本発明は、液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）に搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの要部拡大断面図。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図８】実施形態２に係る記録ヘッドの要部拡大平面図。
【図９】実施形態３に係る記録ヘッドの要部拡大断面図。
【図１０】実施形態３に係る記録ヘッドの要部拡大断面図。
【図１１】一実施形態に係る記録装置の概略図。
【符号の説明】
【００６２】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  ４０  コンプライアンス基板、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  １００  第１の絶縁膜、  １１０  第２の絶縁膜、  １２０  段差部、  １３０  リザーバ、  ２００  駆動ＩＣ、  ２１０  接続配線、  ２５０  キャピラリー、  ３００  圧電素子、  ４００  配線
【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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