(57)【要約】【課題】  ウエハプロセスによって提供される液滴吐出ヘッドをそれぞれ小型化することで、各ウエハからの取り出し個数を増加してコストの低減を図った、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置を提供する。【解決手段】  複数の圧力発生室１２と圧力発生室１２間をそれぞれ連通させる連通部１３とが形成された流路形成基板１０と、流路形成基板１０の上面側に配設され圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる駆動素子３００と、駆動素子３００を覆って設けられ連通部１３に連通するインクリザーバ２１を備えた封止基板２０と、を備えた液滴吐出ヘッド１である。封止基板２０は段差構造を備えてなり、インクリザーバ２１は、段差構造の上段部を貫通した状態に設けられ、半導体素子２００は、段差構造の下段部の上面に設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧力発生室と該圧力発生室間をそれぞれ連通させる連通部とが形成された流路形成基板と、該流路形成基板の上面側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、該駆動素子を覆って設けられ前記連通部に連通するインクリザーバを備えた封止基板と、を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記封止基板は段差構造を備えてなり、
前記インクリザーバは、前記段差構造の上段部を貫通した状態に設けられ、
前記半導体素子は、前記段差構造の下段部の上面に設けられている、ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記段差構造の下段部には第１開口部が設けられ、該第１開口部内に前記駆動素子に導通する配線部を配置させるように、前記封止基板と前記流路形成基板とが貼りあわされてなり、
前記第１開口部を介して配線が設けられ、該配線は前記半導体素子と前記配線部とを接続していることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１開口部の内側面は、前記流路形成基板の上面に対し鋭角をなす傾斜面となっていて、前記配線は前記傾斜面に沿って引き回されていることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
複数の圧力発生室と該圧力発生室間をそれぞれ連通させる連通部とが形成された流路形成基板と、該流路形成基板の上面側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、該駆動素子を覆って設けられ前記連通部に連通するインクリザーバを備えた封止基板と、該封止基板上に設けら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において、
前記封止基板の前駆体となる前駆体基板に第１の凹部を形成して前記前駆体基板に段差構造を設ける工程と、
前記段差構造の上段部を貫通した状態に前記インクリザーバを形成し、封止基板とする工程と、
前記段差構造の下段部の上面に前記半導体素子を設ける工程と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記半導体素子を設ける工程の前に、
前記段差構造の下段部を貫通する第１開口部を設ける工程と、
前記第１開口部内に前記駆動素子に導通する配線部を配置させるように前記封止基板と前記流路形成基板とを貼りあわせる工程と、
前記第１開口部を介して、前記半導体素子と前記駆動素子とを接続する配線を形成する工程と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記第１開口部の内側面は、前記流路形成基板の上面に対し鋭角をなす傾斜面となっていて、前記配線は前記傾斜面に沿って引き回されていることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記インクリザーバを形成する工程は、前記段差構造の上段部の上面側に第２の凹部を形成した後、前記上段部の下面側から前記第２の凹部に連通し、前記上段部を貫通する第２開口部を設けることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一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、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像の形成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、半導体デバイスにおける配線を形成するための材料を含んだ機能液を液滴状にして液滴吐出ヘッドより吐出し、基体上に所望の配線パターンを形成する方法である。
一般に、液滴吐出ヘッドは、ノズルに連通する圧力発生室と該圧力発生室間を連続させる連通部とを備えた流路形成基板と、この流路形成基板の一方の面側に設けられた駆動素子と、該駆動素子を覆って設けられ、前記連通部に連通するインクリザーバを備えた封止基板と、前記駆動素子を駆動するためのドライバＩＣ（半導体素子）と、を備えていて、前記駆動素子と前記ドライバＩＣとは配線によって電気的に接続されたものとなっている。ところで、上記液滴吐出ヘッドは、流路形成基板上に封止基板が積層された構造となっていることから、前記流路形成基板上に設けられた駆動素子と前記封止基板上に設けられたドライバＩＣとの間には段差が生じている。そのため、前記ドライバＩＣの接続端子と駆動素子に接続する配線部とを接続する際には、段差を介した配線接続を行う必要がある。
【０００３】
このような液滴吐出ヘッドの一例として、前記封止基板に開口部を形成して、該開口部内に駆動素子に接続する配線部を露出させ、段差上部にあるドライバＩＣの接続端子と、段差下部にある駆動素子の配線部との間を、前記開口部を通してワイヤーボンディングによって導通したものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
ところで、一般的に、上記封止基板を形成するに際しては、ウエハ基板上に多数形成した後、各封止基板に個片化するウエハプロセスが用いられている。そのため、各封止基板の平面積を小さくすることで、ウエハ基板からの取り出し個数が増加し、封止基板の低コスト化を図ることができる。ここで、封止基板の平面積が小さくした際に、インクリザーバが小さくなってしまうと、ヘッドに供給されるインク量が減少し、良好にインクを吐出することができなくなる。
【特許文献１】特開２０００−１２７３７９号公報
【特許文献２】特開２０００−１３５７９０号公報
【特許文献３】特開２０００−２９６６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、平面積を小さくした厚みのある封止基板を用いることで、厚み方向に大きなインクリザーバを形成し、封止基板の平面積を小さくしつつ、インクリザーバの容量を確保する方法が考えられる。
しかしながら、このように封止基板の厚みが大きくなると、前記封止基板の上面に設けられたドライバＩＣと前記流路形成基板上に設けられた駆動素子に接続する配線部との間に生じる段差が大きくなってしまう。
このような状態のもとで、前記ドライバＩＣと駆動素子に接続する配線との間をワイヤーボンディングによって接続すると、隣接するワイヤが接触して短絡を起こすおそれがあり、封止基板の低コスト化を図ることができないといった、改善すべき課題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ウエハ基板からの取り出し個数を増加させる封止基板を備え、該封止基板を備えることで低コスト化が図られた、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液滴吐出ヘッドは、複数の圧力発生室と該圧力発生室間をそれぞれ連通させる連通部とが形成された流路形成基板と、該流路形成基板の上面側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、該駆動素子を覆って設けられ前記連通部に連通するインクリザーバを備えた封止基板と、該封止基板上に設けられ前記駆動素子を駆動する半導体素子と、前記駆動素子と前記半導体素子とを接続する配線と、を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記封止基板は段差構造を備えてなり、前記インクリザーバは、前記段差構造の上段部を貫通した状態に設けられ、前記半導体素子は、前記段差構造の下段部の上面に設けられている、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の液滴吐出ヘッドによれば、インクリザーバが前記段差構造の上段部を貫通し、前記段差構造の下段部の上面に半導体素子を設けているので、前記インクリザーバにより前記上段部に設けられる開口面は、前記半導体素子が配置された面より高くなる。よって、例えば前記インクリザーバを平面視した際の大きさ（以下、平面積という）を小さくした場合でも、厚みのある上段部にインクリザーバが設けられているので、厚み方向にインクリザーバの容量を保持することができる。このような構成によれば、各封止基板の平面積を小さくできるので、例えばウエハプロセスによって封止基板を形成する際に、ウエハ基板から取り出せる封止基板の数が増加し、封止基板を低コストなものとすることができる。よって、この封止基板を用いて構成される液滴吐出ヘッドは、低コストなものとなる。
【０００９】
また、前記液滴吐出ヘッドにおいては、前記段差構造の下段部には第１開口部が設けられ、該第１開口部内に前記駆動素子に導通する配線部を配置させるように、前記封止基板と前記流路形成基板とが貼りあわされてなり、前記第１開口部を介して配線が設けられ、該配線は前記半導体素子と前記配線部とを接続していることが好ましい。
このようにすれば、前記下段部に形成した第１開口部内に駆動素子の一部が配置されているので、配線として例えばワイヤーボンディングを用いることで半導体素子と駆動素子とが確実に導通されたものとなる。
【００１０】
また、前記液滴吐出ヘッドにおいては、前記第１開口部の内側面は、前記流路形成基板の上面に対し鋭角をなす傾斜面となっていて、前記配線は前記傾斜面に沿って引き回されていることが好ましい。
このようにすれば、傾斜面に沿って配線を引き回すことで断線が防止され、さらにワイヤーボンディングによる接続に比べて微細なピッチの配線形成が可能となる。
【００１１】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、複数の圧力発生室と該圧力発生室間をそれぞれ連通させる連通部とが形成された流路形成基板と、該流路形成基板の上面側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、該駆動素子を覆って設けられ前記連通部に連通するインクリザーバを備えた封止基板と、該封止基板上に設けられ前記駆動素子を駆動する半導体素子と、前記駆動素子と前記半導体素子とを接続する配線と、を備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記封止基板の前駆体となる前駆体基板に第１の凹部を形成して前記前駆体基板に段差構造を設ける工程と、前記段差構造の上段部を貫通した状態に前記インクリザーバを形成し、封止基板とする工程と、前記段差構造の下段部の上面に前記半導体素子を設ける工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、前駆体基板に段差構造を形成して、この段差構造の上段部を貫通した状態にインクリザーバを形成し、前記段差構造の下段部の上面に半導体素子を設けているので、前記インクリザーバにより前記上段部に設けられる開口面は、前記半導体素子が配置された面より高くなる。よって、封止基板の厚み方向にインクリザーバの容量を大きく取ることでインクリザーバの容量を保持しつつ、平面積が小さい封止基板を備えた液滴吐出ヘッドを提供できる。
ここで、上述した構成によれば、ウエハ状の前駆体基板上に複数の封止基板を形成する際に、各封止基板の平面積を小さくできるので、ウエハ状の前駆体基板から取り出せる封止基板の数が増加し、封止基板の製造コストを低減できる。よって、この封止基板を用いて構成される液滴吐出ヘッドは、低コストなものとなる。
【００１３】
また、前記液滴吐出ヘッドの製造方法においては、前記半導体素子を設ける工程の前に、前記段差構造の下段部を貫通する第１開口部を設ける工程と、前記第１開口部内に前記駆動素子に導通する配線部を配置させるように前記封止基板と前記流路形成基板とを貼りあわせる工程と、前記第１開口部を介して、前記半導体素子と前記駆動素子とを接続する配線を形成する工程と、を備えたことが好ましい。
このようにすれば、前記下段部に形成した第１開口部内に駆動素子の一部を配置しているので、配線として例えばワイヤーボンディングによって半導体素子と駆動素子とが確実に導通する。
【００１４】
また、前記液滴吐出ヘッドの製造方法においては、前記第１開口部の内側面は、前記流路形成基板の上面に対し鋭角をなす傾斜面となっていて、前記配線は前記傾斜面に沿って引き回されていることが好ましい。
このようにすれば、傾斜面に沿って配線を引き回すことで断線が防止され、さらにワイヤーボンディングによる接続に比べて微細なピッチの配線形成が可能となる。
【００１５】
また、前記液滴吐出ヘッドの製造方法においては、前記インクリザーバを形成する工程は、前記段差構造の上段部の上面側に第２の凹部を形成した後、前記上段部の下面側から前記第２の凹部に連通し、前記上段部を貫通する第２開口部を設けることが好ましい。
このようにすれば、例えば異方性エッチングを用いることで前記上段部の下面側から第２開口部を形成して前記第２の凹部に連通して前記インクリザーバを形成することで、厚みのある前駆体基板を確実に貫通した状態にインクリザーバ部を形成することができる。
【００１６】
本発明の液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
本発明の液滴吐出装置によれば、上述したように、低コストかつ小型化が図られた液滴吐出ヘッドを備えているので、これを備えた液滴吐出装置自体のコスト低減及び小型化が図られたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（液滴吐出ヘッド）
まず始めに、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及び図２を参照し説明する。
図１は液滴吐出ヘッドの一実施形態を示す側断面、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である。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、図１に示すように複数の圧力発生室１２と、この圧力発生室１２間をそれぞれ連通させる連通部１３とが形成された流路形成基板１０と、この流路形成基板１０の上面側に配設され前記圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧電素子（駆動素子）３００と、この圧電素子３００を覆って設けられ、前記連通部１３に連通するインクリザーバ２１を備えたリザーバ形成基板（封止基板）２０と、を備えたものであって、前記リザーバ形成基板２０上に設けられ前記圧電素子３００を駆動する半導体素子２００と、前記圧電素子３００と前記半導体素子２００とをワイヤーボンディング（配線）によって接続している。
そして、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ようになっている。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、後述するように、前記リザーバ形成基板２０が段差構造を備えたものとなっていて、前記インクリザーバ２１は、前記段差構造の上段部を貫通した状態に設けられ、前記半導体素子２００は、前記段差構造の下段部の上面に設けられたものとなっている。また、前記段差構造の下段部には、第１開口部４２が設けられていて、この第１開口部４２を通して設けられたワイヤーボンディングにより前記圧電素子３００と前記半導体素子２００とが接続されたものとなっている。
【００２０】
（ノズル）
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１５を、それぞれ第１ノズル群１５Ａ、第２ノズル群１５Ｂ、第３ノズル群１５Ｃ、及び第４ノズル群１５Ｄと称する。
【００２１】
第１ノズル群１５Ａと第２ノズル群１５ＢとはＸ軸方向に並んで配置されている。第３ノズル群１５Ｃは第１ノズル群１５Ａの＋Ｙ側に設けられており、第４ノズル群１５Ｄは第２ノズル群１５Ｂの＋Ｙ側に設けられている。これら第３ノズル群１５Ｃと第４ノズル群１５ＤとはＸ軸方向に並んで配置されている。
なお、図２では各ノズル群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれが６個のノズル１５によって構成されているように示されているが、実際には各ノズル群は例えば７２０個程度のノズル１５によって構成されるものである。
【００２２】
（圧力発生室）
ノズル基板１６の上側（＋Ｚ側）には、流路形成基板（第１部材）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１５から機能液を吐出するようになっている。
【００２３】
各圧力発生室１２は、複数のノズル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ノズル群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれを構成する複数のノズル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。
【００２４】
（圧電素子）
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。この振動板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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、上記圧電素子３００は、複数のノズル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ノズル群１５Ａを構成するノズル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ノズル群１５Ｂを構成するノズル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ノズル軍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ノズル軍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。なお、液滴吐出ヘッド１は、第１〜第４圧電素子群を駆動するために、４個の半導体素子２００Ａ〜２００Ｄを備えたものとなっている。
【００２７】
前記半導体素子２００は、リザーバ形成基板２０上に接続端子面を上方に向けたフェイスアップの状態で接着剤（図示せず）を介して実装されている。また、半導体素子２００の上面側の周縁部には、複数の接続端子４４が設けられている。なお、この半導体素子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）を含んで構成されるものである。
【００２８】
このような圧電素子３００には、半導体素子２００と接続させるための、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が引き出し配線として形成されている。
すなわち、各リード電極９０は、上電極膜８０の各圧力発生室１２の列間側の端部近傍から弾性膜５０上までそれぞれ延設されている。
【００２９】
（リザーバ、リザーバ形成基板）
また、前記流路形成基板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（図２参照）。なお、前記リザーバ１００とは、図３に示されるように、リザーバ形成基板２０に形成されたインクリザーバ２１と流路形成基板１０に形成された、各圧力発生室１２間をそれぞれ連通させる連通部１３とから構成されたものである。
ここで、流路形成基板１０の上面側には、リザーバ形成基板（封止基板）２０が設けられていて、該リザーバ形成基板２０は前記圧電素子３００を覆うように配置されている。
そして、前記流路形成基板１０と前記リザーバ形成基板２０とは、接着樹脂等からなる接着層（図示せず）によって貼り合わされている。
【００３０】
本実施形態のリザーバ形成基板２０は、段差構造を備えたものとなっている。具体的には、前記リザーバ形成基板２０の中央部には凹部（第１の凹部）２０ａが形成されていて、前記凹部２０ａが形成されたリザーバ形成基板２０の面は凹部２０ａが形成されていない面に比べて低くなっていることから、前記凹部２０ａが形成された面を下段部とし、前記凹部２０ａを形成しない面を上段部とする段差構造を備えている。
【００３１】
なお、前記インクリザーバ２１は、前記段差構造の上段部を貫通した状態に設けられている。ここで、下段部とは前記凹部２０ａが形成された面を意味している。
上述したように、前記インクリザーバ２１は前記上段部を貫通した状態に形成されているので、該インクリザーバ２１により前記上段部の上面側には開口面が形成されている。
そして、前記半導体素子２００が、前記段差構造の下段部上に設けられている。よって、前記半導体素子２００が配置される面（段差構造の下段部）は、前記インクリザーバにより前記上段部に設けられる開口面（段差構造の上段部）より低くなる。
【００３２】
また、前記各リード電極９０は、前記リザーバ形成基板２０の備えた段差構造の下段部に設けた第１開口部４２内に配置された状態となっている。そして、前記第１開口部４２内に配置されたリード電極９０の端部近傍と、前記リザーバ形成基板２０が備えた段差構造の上段部に設けられた半導体素子２００の接続端子４４との間が、図１に示すようにワイヤーボンディングによって接続されたものとなっている。
【００３３】
ところで、後述するように、液滴吐出ヘッドを構成するリザーバ形成基板２０は、その製造工程として、ウエハ状の単結晶シリコン基板に複数形成した後、それぞれ個片化することで製造される。よって、上記のウエハ基板からより多くのリザーバ形成基板２０を取り出すことにより、各ヘッドの低コスト化を図ることができる。そのため、リザーバ形成基板２０を平面視した際の大きさ（以下、平面積という）を小さくすることで、リザーバ形成基板２０をウエハ基板から取り出せる個数を増加させることが望ましい。
【００３４】
そこで、例えば前記リザーバ１００の平面積（図２中Ｘ方向の大きさ）を約半分の大きさにし、それに伴ってリザーバ形成基板２０の平面積を半分とすることで、リザーバ形成基板２０の平面積を小さくする。このとき、本構成を採用すれば、インクリザーバ２１が形成されるリザーバ形成基板２０における段差構造の上段部の高さを約２倍にすることで、従来のインクリザーバ２１における容量を確保しつつ、平面積の小さいリザーバ形成基板２０を備えることで、前記液滴吐出ヘッド１は小型化が図られたものとなっている。
また、従来のインクリザーバの形状と比較して、インクリザーバ２１が高さ方向に大きくなっているので、リザーバ１００内に流入したインクに働く重力が大きくなって、圧力発生室１２内にインクがより流れ込み易くなり、リザーバ（インクリザーバ２１）１００の容積をより小さくすることが期待できる。
【００３５】
上述した第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。
また、前記リザーバ形成基板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がシリコンから構成されているので、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できるという利点がある。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。
【００３６】
リザーバ形成基板２０には、前記圧電素子３００を密閉封止する封止部２３を備えている。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と呼ぶことにする。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封止部と呼ぶ。
【００３７】
また、封止部２３には、図２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。なお、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。また、前記圧電素子保持部２４は、異方性エッチングにより形成された高精度なものとなっている。
【００３８】
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封止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。
【００３９】
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が形成されている。すなわち、この開口部は、前記リザーバ形成基板２０に設けられたインクリザーバ２１に対応する平面領域を切り欠いた状態となっている。
【００４０】
このような構成により、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（図示せず）が形成されており、リザーバ形成基板２０には、その機能液導入口とリザーバ１００とを連通する導入路（図示せず）が設けられている。
【００４１】
機能液導入口２５より導入された機能液は、導入路を経てリザーバ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。
【００４２】
（液滴吐出ヘッドの作用）
図１，２に示した液滴吐出ヘッド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１５に至るまでの液滴吐出ヘッド１の内部流路を満たすようになる。
【００４３】
そして、外部コントローラは、リザーバ形成基板２０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１５より液滴が吐出されることとなる。
【００４４】
このような構成の液滴吐出ヘッド１によれば、インクリザーバ２１がリザーバ形成基板２０が備える段差構造の上段部を貫通し、前記段差構造の下段部の上面に半導体素子２００を設けているので、インクリザーバ２１により上段部に設けられた開口面は、前記半導体素子２００が配置された面より高くなる。
このとき、リザーバ形成基板２０の平面積を小さくした場合でも、前記リザーバ形成基板２０に設けられた段差構造の上段部にインクリザーバ２１を備えているので、従来のインクリザーバ２１の容量を確保することができる。このように、リザーバ形成基板２０の面積を小さくすることで、各リザーバ形成基板２０をウエハプロセスによって製造する場合、各ウエハ基板から取り出し個数を増加でき、リザーバ形成基板２０の低コスト化を図ることができる。よって、このリザーバ形成基板２０を備えた液滴吐出ヘッド１も低コスト化が図られたものとなっている。
【００４５】
（液滴吐出ヘッドの製造方法）
次に、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法の一実施形態の説明として、前記液滴吐出ヘッド１を製造する場合について、図３を参照して説明する。また、図３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。なお、本実施形態におけるリザーバ形成基板の製造工程は、１枚のウエハ状のシリコン単結晶基板をエッチングしてインクリザーバ２１等を形成した後、該シリコン単結晶基板を各リザーバ形成基板２０毎に個片化するようにしている。そして、分割したリザーバ形成基板２０に流路形成基板１０及びコンプライアンス基板３０を順次接着して一体化し、液滴吐出ヘッド１を製造する。
【００４６】
まず始めに、封止基板としてのリザーバ形成基板２０を形成する工程を行う。
図３（ａ）に示すように、リザーバ形成基板の前駆体としての、面方位（１，１，０）のウエハ状のシリコン単結晶基板（前駆体基板）１２０を用いて、前記シリコン単結晶基板１２０上面の中央部に異方性エッチングを行うことで凹部２０ａを形成する。前記シリコン単結晶基板１２０の厚みとしては、６００〜８００μｍ程度のものが好適に採用することができる。なお、以下の説明においては、ウエハ状のシリコン単結晶基板１２０に形成される多数のリザーバ形成基板のうちの１つについて説明する。
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前記凹部（第１の凹部）２０ａを形成すべき部分に対応した開口部をレジストに設ける。
【００４７】
次に、レジストの開口部をフッ酸で処理して、酸化シリコン膜に開口部を形成する。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。このとき、前記シリコン単結晶基板１２０に凹部２０ａが形成される。このとき、前記凹部２０ａは、シリコン単結晶基板１２０を貫通することなく、シリコン単結晶基板１２０に約３００〜４００μｍ程度の厚みを残した状態でエッチングを終了させるようにしている。
よって、前記シリコン単結晶基板１２０には、前記凹部２０ａにより相対的に厚みのある部分を上段部とし、前記凹部２０ａにより相対的に厚みの薄い部分を下段部とする段差構造を備えたものとなる。
【００４８】
そして、図３（ａ）に示すように、前記段差構造の上段部の上面側にインクリザーバ２１の一部を形成する第２の凹部４０を前記凹部２０ａと同様の工程を用いることで形成する。なお、前記第１の凹部４０を形成する工程と前記凹部２０ａを形成する工程とを同時に行うようにしてもよい。
次に、図３（ｂ）に示すように、前記段差構造の上段部の下面側から前記第２の凹部４０に連通し、前記上段部を貫通する第２開口部４１を形成する。そして、第２開口部４１及び第２の凹部４０から前記インクリザーバ２１が形成され、このインクリザーバ２１は上述したように前記シリコン単結晶基板１２０の段差構造の上段部を貫通した状態に形成される。
【００４９】
そして、前記段差構造における下段部の所定の位置に、上記凹部２０ａと同様に異方性エッチングを用いることで、前記下段部を貫通する第１開口部４２を形成する。ここで、上記所定の位置とは、後述するリザーバ形成基板２０と流路形成基板１０との貼りあわせ工程で、少なくとも前記第１開口部４２内に圧電素子３００に導通するリード電極９０を配することができる位置を意味している。なお、前記第１開口部４２を形成する工程は、前記第２開口部４１を形成する工程より先に行ってもよいし、同時に形成してもよい。
【００５０】
そして、エッチングが終了した後、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（図示せず）を形成する。同様にして、圧電素子保持部２４をエッチングにより形成する。このようにして、図３に示した段差構造を有したリザーバ形成基板２０が形成される。
このように、前記シリコン単結晶基板１２０にインクリザーバ２１が形成される。なお、本実施形態では、上述したように、ウエハ状のシリコン単結晶基板１２０にインクリザーバ２１を形成している。したがって、前記シリコン単結晶基板１２０を個片化することによりリザーバ形成基板２０が形成される。
【００５１】
次に、前記リザーバ形成基板２０と圧電素子３００を備えた流路形成基板１０とを貼りあわせる。ここで、流路形成基板１０上に設けられる圧電素子３００は、公知の方法によって形成されることから、前記圧電素子３００の製造工程の説明は省略することとする。そして、前記リザーバ形成基板２０に形成された前記第１開口部４２内に圧電素子３００に導通するリード電極９０を配置させるように位置合わせして、前記流路形成基板１０上に前記リザーバ形成基板２０を位置あわせをして設ける。
【００５２】
具体的には、図３（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、及び前記第１開口部４２の位置を合わせた状態で、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０とを接着層（図示せず）を介して貼着する。すなわち、流路形成基板１０上の中央部に延設された圧電素子３００に接続するリード電極９０が、前記リザーバ形成基板２０の中央部に配設され、段差構造の下段部に設けられた第１開口部４２内に配置される。そして、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等を作製し、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、前記圧力発生室１２が設けられた側にノズル基板１６を接合する。
【００５３】
次に、図３（ｄ）に示すように、リザーバ形成基板２０が備えた段差構造の下段部（凹部２０ａの底面）に半導体素子２００を設ける。
具体的には、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下面側に、図示しない接着剤を塗布する。そして、半導体素子２００の接続端子４４を上側に向ける、いわゆるフェースアップの状態で位置合わせして、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。その後、全体を冷却して接着剤４３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。
【００５４】
そして、前記リザーバ形成基板２０が備えた段差構造の下段部に形成された前記第１開口部４２を介して、ワイヤボンディングにより配線１３０を形成して、前記半導体素子２００の接続端子４４と、前記第１開口部４２内に配設された前記リード電極９０とを接続する。このような工程により、液滴吐出ヘッド１が製造される。
【００５５】
以上に詳述したように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１の製造方法によれば、シリコン単結晶基板１２０に段差構造を形成して、この段差構造の上段部を貫通した状態にインクリザーバ２１を形成し、前記段差構造の下段部の上面に半導体素子２００を設けているので、前記インクリザーバ２１により前記上段部に設けられる開口面は、前記半導体素子が配置された面より高くなる。
よって、リザーバ形成基板２０に設けられた段差構造の上段部に容量の大きいインクリザーバ２１を形成し、従来と同等の容量のインクリザーバ２１を備えつつ、平面積を小さくしたリザーバ形成基板２０を製造できる。
また、前記リザーバ形成基板２０はウエハ状のシリコン単結晶基板１２０に複数形成した後、個片化しているので、各リザーバ形成基板２０の面積を小さくしたことにより、前記シリコン単結晶基板１２０から取り出せるリザーバ形成基板２０の個数が増えて、結果としてリザーバ形成基板２０の製造コストを低減できる。
したがって、このリザーバ形成基板２０を用いて形成された液滴吐出ヘッド１も低コスト化が図られたものとなる。
【００５６】
（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４を用いて説明する。なお、前記第１実施形態の液滴吐出ヘッド１は、半導体素子２００と圧電素子３００に導通するリード電極９０とを接続する配線１３０としてワイヤーボンディングを用いていたが、本実施形態における液滴吐出ヘッドは、前記第１開口部４２の内側面に沿って引き回された配線により、前記半導体素子２００と前記リード電極９０とが導通されたものとなっている。なお、前記第１の実施形態における液滴吐出ヘッド１と共通の構成の部分については、同一の符号を付して説明することとし、その説明を省略する。
【００５７】
図４は、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面構造における説明図である。図４に示すように、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ形成基板２０上に半導体素子２００がその接続端子４４側の面を下側にした、いわゆるフェースダウンの状態で実装されている。
具体的には、図４に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、前記リザーバ形成基板２０を貫通する凹部（第１の凹部）２０ａ´が設けられている。そして、この凹部２０ａ´によって流路形成基板１０の上面が一部露出した状態となっている。また、前記凹部２０ａ´が形成された側の封止部２３における側面は、前記流路形成基板１０の上面に対して傾斜していて、その傾斜角が鋭角（０°よりも大きく９０°未満となる角度）となる傾斜面３５となっている。また、前記リザーバ形成基板２０には、前記第１実施形態と同様に、インクリザーバ２１が設けられている。
【００５８】
本実施形態のリザーバ形成基板２０は、面方位（１，０，０）のシリコン単結晶基板から構成されている。
そして、前記傾斜面３５は、後述するように前記シリコン単結晶基板に対してＫＯＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングを行った際の各面方位のエッチングレートの違いを利用することで約５４°の傾斜角を有したものとなっている。
【００５９】
そして、前記第１実施形態と同様に、前記リザーバ形成基板２０が備える段差構造の下段部の上面に半導体素子２００が実装されている。そして、前記傾斜面３５によって、前記半導体素子２００が設けられた下段部の上面と前記流路形成基板１０の上面との間に生じる段差を滑らかに接続している。
また、本実施形態では、配線３４が前記傾斜面３５に沿って引き回されていて、前記半導体素子２００の接続端子４４と前記リード電極９０とを接続している。
【００６０】
本実施形態の配線３４は、メッキの析出を促進させる触媒を含む感光性樹脂からなる下地パターン３４ａと、該下地パターン３４ａに析出したＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む導電材料と含んだものから構成されている。
具体的には、前記下地パターン３４ａとして、Ｐｄ（パラジウム）の微粒子が分散された感光性樹脂材料を用いることで、この樹脂材料に対して露光および現像することにより所望の形状にパターニングすることができ、製造工程を簡略化することができる。そして、触媒が付与された樹脂材料で構成される下地パターン３４ａには、その触媒に対してメッキ３４ｂが析出されている。これらのメッキ３４ｂは、ＣｕやＮｉ、Ａｕなどの金属材料で構成されている。
また、前記下地パターン３４ａはメッキの析出を促進させる触媒を含んでいるので、下地パターン３４ａ上に膜厚のメッキ３４ｂを析出させることで配線として必要な抵抗値を備えたものを形成できる。なお、前記下地パターン３４ａは導電性を有しないため、前記リード電極９０の少なくとも一部を露出させた状態で設けられ、この下地パターン３４ａの端部から析出し前記リード電極９０に設けられたメッキ３４ｂによって、配線３４はリード電極９０と導通可能となる。前記下地パターン３４ａ上に析出したメッキ３４ｂは、前記半導体素子２００の接続端子４４に接触することで、この配線３４によってリード電極９０と接続端子４４が導通されたものとなり、したがって半導体素子２００と圧電素子３００とが電気的に接続されている。
【００６１】
また、半導体素子２００の接続端子４４は、ＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む導電材料、又はこれらが２種類以上組み合わされた金属材料で構成されている。よって、後述するように前記下地パターン３４ａにメッキを析出し配線３４を形成する際に、前記下地パターン３４ａから析出したメッキ３４ｂと前記接続端子４４から析出したメッキとを結合させることにより、半導体素子２００と前記配線３４との間の接合性を高めたものとなっている。
【００６２】
本実施形態の液滴吐出ヘッドによれば、前記第１実施形態のように、ワイヤボンディングを用いて半導体素子２００を実装する場合と比べて、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１５の狭ピッチ化に伴って配線３４が狭ピッチ化する場合においても、傾斜面３５上に沿って配線３４引き回すことで、隣接する配線間の接触による短絡が起こり難く、したがって電気的接続を確保しつつ半導体素子２００を確実に実装することができる。その他にも、ワイヤボンディングによる実装に比べ、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、微細なノズルピッチに対応可能となることで、よりヘッドを構成するリザーバ形成基板２０を小型とし、シリコンウエハから取り出すことのできるリザーバ形成基板２０の数が増加し、さらにヘッドのコストを低減することが考えられる。
【００６３】
（液滴吐出ヘッドの製造方法）
次に、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法のうち、前記第１実施形態の液滴吐出ヘッド１と異なる工程についてのみ説明する。具体的には、リザーバ形成基板２０に傾斜面３５を形成する工程と、配線３４を形成する工程について説明することとし、その他前記第１実施形態と同様の工程については、その説明を省略する。
【００６４】
本実施形態では、リザーバ形成基板の前駆体としての、面方位（１，０，０）のウエハ状のシリコン単結晶基板（前駆体基板）１２０´を用いている。そして、このシリコン単結晶基板１２０´上面の中央部に異方性エッチングを行うことで凹部２０ａ´を形成する。このとき、シリコン単結晶基板１２０´は、各面方位のエッチングレートの違いにより、前記凹部２０ａ´の内側面は、約５４°の傾斜面となる。よって、前記シリコン単結晶基板１２０´には、前記凹部２０ａ´により相対的に厚みのある部分を上段部とし、前記凹部２０ａ´により相対的に厚みの薄い部分を下段部とする段差構造を備えたものとなる。
【００６５】
そして、前記段差構造の上段部の上面側にインクリザーバ２１の一部を形成する第２の凹部４０を前記凹部２０ａ´と同様の工程を用いることで形成する。
その後、前記段差構造の上段部の下面側から前記第２の凹部４０に連通し、前記上段部を貫通する第２開口部４１を形成する。そして、第２開口部４１及び第２の凹部４０から前記インクリザーバ２１が形成され、このインクリザーバ２１は上述したように前記シリコン単結晶基板１２０´の段差構造の上段部を貫通した状態に形成される。
【００６６】
ここで、上段部の上面側から１度のエッチング工程により、インクリザーバを形成すると、面方位（１，０，０）のシリコン単結晶基板１２０´を用いた場合には、上述したように、インクリザーバの内側面が傾斜面となって、インクリザーバが下方に向かうに従って内径が狭まってしまう。そのため、前記シリコン単結晶基板１２０´を貫通した状態にインクリザーバを形成するために、前記下段部の上面側にインクリザーバ形成領域を大きく取る必要が生じて、その結果リザーバ形成基板が大きくなってしまうおそれがある。
そこで、本実施形態では、前記上段部の上面側から第２の凹部４０を設ける工程と、前記上段部の下面側から第２開口部４１を形成する工程との２つの工程によって、インクリザーバ２１を形成している。よって、前記インクリザーバ２１を形成する際に、基板の両面側からエッチングを行うことで、シリコン単結晶基板１２０´の面方位の違いによる影響を少なくしている。したがって、平面視した際の大きさを小さくした、インクリザーバ２１を備えたリザーバ形成基板２０を形成することができる。
【００６７】
そして、前記段差構造における下段部に、上記凹部２０ａと同様に異方性エッチングを用いることで、前記下段部を貫通する第１開口部４２を形成する。この第１開口部４２も同様の傾斜面となる。このようにして、図３に示した段差構造を有したリザーバ形成基板２０が形成される。
次に、前記リザーバ形成基板２０と流路形成基板１０とを貼りあわせ、この流路形成基板１０に異方性エッチングを施すことで、圧力発生室１２等を作製し、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、前記圧力発生室１２が設けられた側にノズル基板１６を接合する。
【００６８】
次に、リザーバ形成基板２０上に半導体素子２００を設ける。
まず、半導体素子２００下面側の中央部に、熱可塑性樹脂材料からなる接着剤を塗布し、半導体素子２００の接続端子４４をリザーバ形成基板２０側に向ける、いわゆるフェースダウンの状態で位置合わせして、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と前記リザーバ形成基板２０との隙間を数μｍ〜１０μｍ程度に設定する。この隙間は、後述する配線３４のメッキ形成により埋め込まれるようになっている。その後、全体を冷却して接着剤４３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。
【００６９】
次いで、配線３４を形成する。具体的には、前記リザーバ形成基板２０に設けられた前記流路形成基板１０の上面と前記段差構造の下段部の上面とを連続する傾斜面３５上を通って、メッキの析出を促進させる、Ｐｄ（パラジウム）の微粒子が分散された感光性樹脂材料の液状体をスプレーコート法等により塗布することで、前記傾斜面３５上にも均一に設けることができる。
【００７０】
そして、前記配線３４のパターンが描画されたマスクを介して前記樹脂材料を露光し、現像する。これにより、シリコン単結晶基板１２０の表面に配線３４を構成するための下地パターン３４ａがパターニングされる。なお、前記下地パターン３４ａは、前記リード電極９０の上面の少なくとも一部を露出させた状態に形成されることが望ましく、これにより下地パターン３４ａ上に析出されたメッキ３４ｂにより前記リード電極９０と半導体素子２００との導通を可能にしている。
このとき、前記傾斜面３５に沿って形成された前記下地パターン３４ａは、前記流路形成基板１０の上面と前記段差構造の下段部の上面とを滑らかに接続される。
なお、上記下地パターン３４ａを形成するに際し、Ｓｉマスクを介したスパッタ法や、インクジェット法を用いることで直接描画するようにしてもよい。
【００７１】
次に、前記下地パターン３４ａの表面に、メッキ３４ｂ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。
まず、上記下地パターン３４ａおよび接続端子４４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。
【００７２】
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粒子を上記下地パターン３４ａおよび接続端子４４の表面に析出させる。
【００７３】
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。
【００７４】
このようにして、上記下地パターン３４ａおよび接続端子４４の表面にＮｉあるいはＮｉ−Ａｕメッキを析出させる。なお、前記下地パターン３４ａ上に析出させるメッキとしては、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む導電材料、又はその中の２種類以上が組み合わされたものを用いてもよい。よって、上述したように前記下地パターン３４ａは前記傾斜面３５に沿って滑らかに形成されているので、この下地パターン３４ａに析出されたメッキ３４ｂによって形成される配線３４は、断線が防止され導通信頼性の高いものとなる。この配線３４により、半導体素子２００と圧電素子３００とを電気的接続し、本実施形態の液滴吐出ヘッドが構成される。
また、メッキの下地である下地パターン３４ａが薄く形成されていても、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。
【００７５】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第３実施形態につき図５を用いて説明する。なお、前記第１、及び第２実施形態における液滴吐出ヘッドと共通の構成の部分については、同一の符号を付して説明することとし、説明を省略する。
図５は、第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面構造における説明図である。図５に示すように、第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ形成基板２０上に半導体素子２００がその接続端子４４側の面を上側にした、いわゆるフェースアップの状態で実装されている点で、第２実施形態と相違している。
【００７６】
第３実施形態では、リザーバ形成基板２０の上面に形成された半導体素子２００上まで配線３８が引き回されており、この配線３８を介して半導体素子２００の接続端子４４と圧電素子３００に導通するリード電極９０との間が導通されている。また、前記半導体素子２００の側面にはスロープ３９が設けられていて、該スロープ３９により半導体素子２００の上面まで配線３８を引き回しやすくしている。なお、前記スロープ３９は絶縁性を備えた材料から構成されていることが好ましい。
【００７７】
前記配線３８は、物理的気相法としての、例えばスパッタ法によって形成された導電性の下地パターン３８ａと、該下地パターン３８ａ上にメッキされたＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む導電材料とから構成されている。本実施形態では、配線３８の下面側が半導体素子２００の接続端子４４と導通しているので、前記下地パターン３８ａには導通性が必要となる。
このような構成により、スパッタ法によって金属膜をパターニングすることで、導電性の下地パターン３８ａが形成できる。また、この下地パターン３８ａ上に導電材料がメッキされているので、このメッキにより膜厚を稼ぐことにより配線３８としての電気抵抗が低減されている。
【００７８】
また、リザーバ形成基板２０には、前記第２実施形態と同様に凹部２０ａ´が設けられていて、該凹部２０ａ´によりリザーバ形成基板２０が段差構造を有したものとなっている。そして、前記第２実施形態と同様に、前記段差構造の下段部上に設けられた半導体素子２００の接続端子４４と、流路形成基板１０の上面に設けられたリード電極９０とを接続する配線３８が傾斜面３５に沿って形成されている。また、本実施形態の液滴吐出ヘッドにおいても、前記第１、第２実施形態と同様に、前記インクリザーバ２１により前記段差構造の上段部に設けられる開口面が、前記半導体素子２００が配置された面より高くなっている。よって、インクリザーバ２１の容量を保持しつつ、リザーバ形成基板２０は小型なものとなって、ウエハ状のシリコン単結晶基板から取り出されるリザーバ形成基板２０の数が増加して低コストなものとなる。よって、このリザーバ形成基板２０を備える本実施形態の液滴吐出ヘッドも前記実施形態と同様に低コストなものとなる。
【００７９】
（液滴吐出ヘッドの製造方法）
次に、第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。
前記第２実施形態と同様に、インクリザーバ２１及び段差構造を備えたリザーバ形成基板２０と流路形成基板１０とを貼り合わせた後、前記段差構造の下段部の上面に半導体素子２００の接続端子４４を上面に向け接着層（図示しない）を介して実装する。そして、前記半導体素子２００の側面にスロープ３９を設ける。ここで、前記段差構造の下段部と前記流路形成基板１０の上面とは、鋭角をなす傾斜面３５となっている。
【００８０】
次に、スパッタ法によって形成された導電性の下地パターン３８ａを構成する、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇ等の導電膜を前記リザーバ形成基板２０の全面に形成する。本実施形態では、前記導電膜として、ＮｉＣｒ／Ａｕをスパッタした。
このとき、前記導電膜は、前記リザーバ形成基板２０に設けられた段差構造の上段部と下段部とを連続する傾斜面３５に沿って形成される。前記傾斜面３５は上述したように前記下段面と流路形成基板１０の上面とを滑らかに接続しているので、この傾斜面３５に沿って導電膜は均一に設けられる。
【００８１】
そして、前記導電膜をパターニングして配線３８の下地パターン３８ａを形成する。本実施形態における下地パターン３８ａは、前記実施形態と異なり導電性を有しているので、前記リード電極９０の全体を覆った状態に形成してもよい。よって、この下地パターン３８ａによって半導体素子２００の接続端子４４とリード電極９０との間が電気的に接続さる。
【００８２】
ここで、前記下地パターン３８ａは薄膜であることから配線として十分に機能させるためには、膜厚が必要となる。そこで、前記下地パターン３８ａの表面に前記実施形態と同様にメッキ３８ｂを析出させる。本実施形態では、前記下地パターン３８ａが導電性を有しているので、電解メッキを施している。これにより、前記下地パターン３８ａ上に十分な膜厚のメッキを析出させることができる。よって、電気抵抗が低減された良好な配線３８を形成することができる。このようにして、第３実施形態の液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００８３】
（液滴吐出装置）
次に、本発明の液滴吐出装置の一実施形態について図６を参照しながら説明する。本実施形態における液滴吐出装置は、前述した液滴吐出ヘッド１を備えたインクジェット式記録装置について説明する。
【００８４】
前記液滴吐出ヘッド１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９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。
【００８５】
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１を備えているので、小型で低コストなインクジェット式記録装置となる。
【００８６】
なお、図９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。
【００８７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態の液滴吐出ヘッドの側断面を示す図である。
【図２】液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視構成の一部破断図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。
【図４】第２実施形態の液滴吐出ヘッドの側断面を示す図である。
【図５】第３実施形態の液滴吐出ヘッドの側断面を示す図である。
【図６】液滴吐出装置の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…液滴吐出ヘッド、１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、１３…連通部、２０…リザーバ形成基板、２０ａ…凹部（第１の凹部）、２１…インクリザーバ、３４…配線、３８…配線、４０…凹部（第２の凹部）、４１…第２開口部、４２…第１開口部、４４…接続端子、１３０…配線、２００…半導体素子、３００…圧電素子（駆動素子）
【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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