(57)【要約】【課題】段差のあるドライバＩＣと駆動素子との間を断線することなく導通できる信頼性の高い、配線構造、デバイス、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、及び液滴吐出装置を提供する。【解決手段】下部基体１０上に接着層３を介して上部基体２０が設けられてなり、上部基体２０の上面から上部基体２０の側面３５を通って下部基体１０の上面にまで引き回される配線３４を備え、配線３４により下部基体１０の上面に設けられた第１導電部９０と、上部基体２０に設けられた第２導電部４４とを電気的に接続する配線構造である。この配線３４は、上部基体２０の下面側から突出し、突出した部分が第１導電部９０に接触している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部基体上に接着層を介して上部基体が設けられてなり、前記上部基体の上面から該上部基体の側面を通って前記下部基体の上面にまで引き回される配線を備え、該配線により前記下部基体の上面に設けられた第１導電部と、前記上部基体に設けられた第２導電部とを電気的に接続する配線構造であって、
前記配線は、前記上部基体の下面側から突出し、該突出した部分が前記第１導電部に接触していることを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記上部基体の側面は、前記下部基体の上面に対して傾斜して形成され、その傾斜角が鋭角とされていることを特徴とする請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の配線構造を備え、前記第２導電部が半導体素子の接続端子であることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
前記配線は、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と、該下地パターンに析出した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ことを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記配線は、物理的気相法によって形成された導電性の下地パターンと、該下地パターン上に析出した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ことを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項６】
前記半導体素子の接続端子は、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む導電材料、又は２種類以上の前記導電材料が組み合わされたもので形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記半導体素子は前記上部基体の上面に他の接着層を介して保持されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
下部基体上に上部基体を設け、前記下部基体の上面に設けられた第１導電部と、前記上部基体上に設けられた半導体素子の接続端子と、を配線により接続するデバイスの製造方法において、
前記上部基体上に前記半導体素子を設ける工程と、
前記上部基体の上面側から該上部基体の側面に沿って下地パターンを引き回す工程と、
前記上部基体の下面をエッチングし、前記下地パターンを前記下面から突出させる工程と、
前記上部基体のエッチング処理面と前記下部基体とを接着層を介して貼り合せ、前記下面側から突出する前記下地パターンを前記第１導電部に接触させる工程と、
前記下地パターンに導電性材料を析出させて前記配線を形成する工程と、を備えたことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項９】
前記上部基体をエッチングする工程において、ウエットエッチングを行うことを特徴とする請求項８に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記上部基体をエッチングするに際し、少なくとも前記下地パターンを覆うようにして、前記上部基体の上面及び側面に保護層を設ける工程を備えることを特徴とする請求項８又は９に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記導電性材料を無電解メッキにより析出させることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１２】
メッキの析出を促進させる触媒を含む感光性樹脂を用いて前記下地パターンを形成し、前記導電性材料として、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む材料を前記下地パターン上に析出させ、前記配線を形成することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記接続端子側を上方に向けて、前記上部基体上に前記半導体素子を設けた場合、半導体素子の接続端子及び側面に沿わせるようにして前記下地パターンを形成することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１４】
物理的気相法を用いることで、前記下地パターンとして導電性を有したものを形成し、前記下地パターン上に、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む材料を析出させ前記配線を形成することを特徴とする請求項１３に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記上部基体として面方位（１，０，０）のシリコン基板を用い、該シリコン基板を異方性エッチングすることにより前記上部基体の側面を形成することを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１６】
液滴を吐出するノズルに連通する圧力発生室が設けられた下部基体と、該下部基体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、前記下部基体に設けられた前記駆動素子を覆って設けられる上部基体と、該上部基体の上面側に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子と、前記上部基体の上面から該上部基体の側面を通って前記下部基体の上面にまで引き回され、前記駆動素子と前記半導体素子とを導通させる配線と、を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記配線は、前記下部基体の下面側から突出し、該突出した部分が前記駆動素子に接続していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１７】
液滴を吐出するノズルに連通する圧力発生室が設けられた下部基体と、該下部基体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、前記下部基体に設けられた前記駆動素子を覆って設けられる上部基体と、該上部基体の上面側に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子と、前記上部基体の上面側から該上部基体の側面を通って前記下部基体の上面にまで引き回され、前記駆動素子と前記半導体素子とを導通させる配線と、を備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記上部基体上に前記半導体素子を設ける工程と、
前記上部基体の上面側から該上部基体の側面に沿って下地パターンを引き回す工程と、
前記上部基体の下面をエッチングし、前記下地パターンを前記下面から突出させる工程と、
前記上部基体のエッチング処理面と前記下部基体とを接着層を介して貼り合せ、前記下面側から突出する前記下地パターンを前記駆動素子に接触させる工程と、
前記下地パターンに導電性材料を析出させて前記配線を形成する工程と、を備え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】
請求項１６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、配線構造、デバイス、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、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（下部基体）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、前記流路形成基板の前記駆動素子側に接合されて、前記駆動素子を駆動するためのドライバＩＣ（半導体素子）を備えたリザーバ形成基板（上部基体）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、流路形成基板上にリザーバ形成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リザーバ形成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、前記リザーバ形成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で導通させ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、近年、高精細な画素形成やマイクロデバイスの配線形成といった微細なパターン形成を行う際にも、液滴吐出法が用いられることから、このような微細化に対応すべく、液滴吐出ヘッドに設けられたノズル同士の間の距離（ノズルピッチ）をできるだけ小さく（狭く）形成することが要望されている。また、前記駆動素子はノズル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る各配線とドライバＩＣとをワイヤボンディングによってそれぞれ接続させることが難しく、例えば隣接するワイヤーボンディングが接触して短絡するおそれがある。
【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、ワイヤーボンディングに代えて配線パターンを引き回すことが考えられ、その際、例えば前記開口部を形成した前記流路形成基板の内側面を傾斜面とし、前記リザーバ形成基板と前記流路形成基板とを滑らかに接続させる構造が考えられる。すなわち、前記リザーバ形成基板の上面から前記傾斜面上を通って前記流路形成基板の上面に配線を形成することで、上段のドライバＩＣと下段の駆動素子との間を良好に導通させることができる。ところで、図１２（ａ）に示すように、通常、リザーバ形成基板２０は、図示しない振動板が形成された流路形成基板１０上に接着層３を介して実装している。
【０００６】
しかしながら、前記流路形成基板１０上に接着層３を介して前記リザーバ形成基板２０を密着させても、接着層３が硬化した際に収縮することで、この接着層３が内側に引き込まれ、結果として前記流路形成基板１０と前記リザーバ形成基板２０との間の外周側に、図１２（ａ）に示したような、接着層３が充填されていない空隙部Ｔが形成されてしまう。
このような状態のもとで、前記リザーバ形成基板２０の斜面上を通って、前記リザーバ形成基板２０の上面及び流路形成基板１０の上面まで引き回される配線パターンを形成しようとすると、例えば図１２（ｂ）に示すように、配線パターンを形成するためのレジスト４５が前記空隙部Ｔに入り込んでしまう。よって、上述した流路形成基板の内側面を傾斜面とする構造においても、前記リザーバ形成基板２０の傾斜面と前記流路形成基板１０の上面との接続部分に形成される配線パターンが断線するおそれがあるという、改善すべき課題が生じてしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、段差のあるドライバＩＣと駆動素子との間を断線することなく導通できる信頼性の高い、配線構造、デバイス、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、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】
【０００８】
本発明の配線構造は、下部基体上に接着層を介して上部基体が設けられてなり、前記上部基体の上面から該上部基体の側面を通って前記下部基体の上面にまで引き回される配線を備え、該配線により前記下部基体の上面に設けられた第１導電部と、前記上部基体に設けられた第２導電部とを電気的に接続する配線構造であって、前記配線は、前記上部基体の下面側から突出し、該突出した部分が前記第１導電部に接触していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の配線構造によれば、下部基体と上部基体との間を貼り合せる接着層に上述した空隙部（隙間）が生じた場合でも、上部基体の下面側から突出した部分が第１導電部に接触する配線を備えているので、該配線は前記空隙部に入り込むことがなく第１導電部と第２導電部との間を確実に導通している。
また、下部基体の上面と上部基体の上面との間には段差が生じているが、本構成によれば、段差の下段に設けられた第１導電部と段差の上段に設けられた第２導電部とを断線することなく確実に接続できる。また、上部基体の側面に沿って配線が形成されるので、微細なピッチの配線接続を行う際にも、隣接する配線間が接触しショートするのを防止できる。
【００１０】
また、上記配線構造においては、前記上部基体の側面は、前記下部基体の上面に対して傾斜して形成され、その傾斜角が鋭角とされているのが好ましい。
このようにすれば、傾斜面に沿って形成された配線の前記下面側から突出する部分が前記第２導電部に接触する際に急激に曲げられるのを防止できる。よって、この配線によって第１導電部と第２導電部との間を良好に接続できる。
【００１１】
本発明のデバイスは、上記配線構造を備え、前記第２導電部が半導体素子の接続端子であることを特徴とする。
【００１２】
本発明のデバイスによれば、第１導電部と第２導電部としての半導体素子の接続端子との間を上述した配線構造によって確実に接続している。よって、上部基体上に半導体素子を実装する際の歩留まりを向上でき、信頼性の高いデバイスとなる。
【００１３】
また、上記デバイスにおいては、前記配線は、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と、該下地パターンに析出した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のが好ましい。
このようにすれば、例えばフォトリソグラフィ法を用いて感光性樹脂をパターニングすることで、所望の形状の下地パターンを得ることが可能となる。
また、前記下地パターンはメッキの析出を促進させる触媒を含んでいるので、例えば下地パターン上に導電材料を膜厚にメッキすることで、電気抵抗が低減された配線となる。
【００１４】
また、上記デバイスにおいては、前記配線は、物理的気相法によって形成された導電性の下地パターンと、該下地パターン上に析出した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のが好ましい。
このようにすれば、物理的気相法として例えば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が形成される。また、例えば下地パターン上に導電材料を膜厚にメッキすることで、電気抵抗が低減された配線となる。
【００１５】
また、上記デバイスにおいては、前記半導体素子の接続端子は、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む導電材料、又は２種類以上の前記導電材料が組み合わされたもので形成されているのが好ましい。
このようにすれば、該下地パターン上に導電材料を析出させてメッキすることで配線が形成される際、前記メッキを構成する導電材料により接続端子を形成しているので、前記下地パターンから析出したメッキが前記接続端子との間で結合し、半導体素子が確実に実装されたものとなる。
【００１６】
また、上記デバイスにおいては、前記半導体素子は前記上部基体の上面に他の接着層を介して保持されているのが好ましい。
このようにすれば、上部基体上に半導体素子を容易で、かつ安価に実装することが可能となる。
【００１７】
本発明のデバイスの製造方法は、下部基体上に上部基体を設け、前記下部基体の上面に設けられた第１導電部と、前記上部基体上に設けられた半導体素子の接続端子と、を配線により接続するデバイスの製造方法において、前記上部基体上に前記半導体素子を設ける工程と、前記上部基体の上面側から該上部基体の側面に沿って下地パターンを引き回す工程と、前記上部基体の下面をエッチングし、前記下地パターンを前記下面から突出させる工程と、前記上部基体のエッチング処理面と前記下部基体とを接着層を介して貼り合せ、前記下面側から突出する前記下地パターンを前記第１導電部に接触させる工程と、
前記下地パターンに導電性材料を析出させて前記配線を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明のデバイスの製造方法によれば、上部基体の下面側から突出し、第２導電部に接触する下地パターンに導電性材料を析出させて配線を形成するので、下部基体と上部基体との間を貼り合せる接着層に上述したような空隙部（隙間）が生じた場合でも、前記配線の空隙部への入り込みが防止されたものとなる。よって、前記配線によって、第１導電部と第２導電部との間を確実に導通させることができる。
また、下部基体の上面と上部基体の上面との間には段差が生じているが、本構成によれば、段差の下段に設けられた第１導電部と段差の上段に設けられた第２導電部とを断線することなく確実に接続できるので、デバイスを製造する際の歩留まりを向上できる。また、上部基体の側面に沿って配線を形成することで、隣接する配線間の接触によるショートを防止し、したがって微細なピッチの配線接続を確実に行うことができる。
【００１９】
また、上記デバイスの製造方法においては、前記上部基体をエッチングする工程において、ウエットエッチングを行うのが好ましい。
このようにすれば、エッチング処理面へのダメージを低減させることが可能となる。
【００２０】
また、上記デバイスの製造方法においては、前記上部基体をエッチングするに際し、少なくとも前記下地パターンを覆うようにして、前記上部基体の上面及び側面に保護層を設ける工程を備えるのが好ましい。
このようにすれば、下地パターンが保護層によって覆われているので、上部基体のエッチング時に下地パターンがエッチングによるダメージを受けるのを防止できる。
【００２１】
また、上記デバイスの製造方法においては、前記導電性材料を無電解メッキにより析出させるのが好ましい。
このようにすれば、例えば前記下地パターンが独立した状態に設けられていてもメッキ処理を行うことができ、しかもメッキ膜形成時の温度上昇を抑制することができ、基体の反り発生を抑制できる。
【００２２】
また、上記デバイスの製造方法においては、メッキの析出を促進させる触媒を含む感光性樹脂を用いて前記下地パターンを形成し、前記導電性材料として、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む材料を前記下地パターン上に析出させ、前記配線を形成するのが好ましい。
このようにすれば、レジストとしての感光性樹脂を塗布した後、例えばフォトリソグラフィ法によって所望の形状の下地パターンを形成することができる。よって、この下地パターン上に厚膜のメッキをすることで、このメッキ層によって配線の抵抗値を低減することができる。
【００２３】
また、上記デバイスの製造方法においては、前記接続端子側を上方に向けて、前記上部基体上に前記半導体素子を設けた場合、半導体素子の接続端子及び側面に沿わせるようにして前記下地パターンを形成するのが好ましい。
このようにすれば、下地パターンを上部基体上に設けた半導体素子の接続端子に接続した状態に形成することができる。よって、半導体素子をフェースアップで実装した半導体素子と第１導電部との間を配線により確実に接続できる。
【００２４】
また、上記デバイスの製造方法においては、物理的気相法を用いることで、前記下地パターンとして導電性を有したものを形成し、前記下地パターン上に、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、又はＡｇを含む材料を析出させ前記配線を形成するのが好ましい。
このようにすれば、物理的気相法として例えばスパッタ法によって金属膜をパターニングすることで、上述したフェースアップ実装をした半導体素子の接続端子上に導電性の下地パターンを形成できる。これにより、半導体素子と第１導電部とを接続する配線を形成することができる。また、この下地パターン上に導電材料をメッキしているので、このメッキにより膜厚のある配線となり、電気抵抗の低い配線を提供することができる。
【００２５】
また、上記デバイスの製造方法においては、前記上部基体として面方位（１，０，０）のシリコン基板を用い、該シリコン基板を異方性エッチングすることにより前記上部基体の側面を形成するのが好ましい。
このようにすれば、面方位（１，０，０）のシリコン基板に対し、例えばＫＯＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングを行うことで、各面方位のエッチングレートの違いによりエッチング処理面の側面を傾斜面とすることができる。
【００２６】
本発明の液滴吐出ヘッドによれば、液滴を吐出するノズルに連通する圧力発生室が設けられた下部基体と、該下部基体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、前記下部基体に設けられた前記駆動素子を覆って設けられる上部基体と、該上部基体の上面側に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子と、前記上部基体の上面から該上部基体の側面を通って前記下部基体の上面にまで引き回され、前記駆動素子と前記半導体素子とを導通させる配線と、を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記配線は、前記下部基体の下面側から突出し、該突出した部分が前記駆動素子に接続していることを特徴とする。
【００２７】
本発明の液滴吐出ヘッドによれば、上部基体の下面側から突出する配線が駆動素子に接触しているので、下部基体と上部基体との間を貼り合せる接着層に上述したような空隙部（隙間）が生じた場合でも、この配線は前記空隙部に入り込むことがなく、駆動素子と半導体素子との間を確実に導通する。
また、下部基体の上面と上部基体の上面との間には段差が生じているが、本構成によれば、段差の下段に設けられた駆動素子と段差の上段に設けられた半導体素子とを断線することなく確実に接続できる。また、上部基体の側面に沿って配線が形成されているので、微細なピッチの配線接続を行う際にも、隣接する配線間が接触しショートするのを防止できる。
【００２８】
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に連通する圧力発生室が設けられた下部基体と、該下部基体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、前記下部基体に設けられた前記駆動素子を覆って設けられる上部基体と、該上部基体の上面側に配設され前記駆動素子を駆動する半導体素子と、前記上部基体の上面側から該上部基体の側面を通って前記下部基体の上面にまで引き回され、前記駆動素子と前記半導体素子とを導通させる配線と、を備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記上部基体上に前記半導体素子を設ける工程と、前記上部基体の上面側から該上部基体の側面に沿って下地パターンを引き回す工程と、前記上部基体の下面をエッチングし、前記下地パターンを前記下面から突出させる工程と、前記上部基体のエッチング処理面と前記下部基体とを接着層を介して貼り合せ、前記下面側から突出する前記下地パターンを前記駆動素子に接触させる工程と、前記下地パターンに導電性材料を析出させて前記配線を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、上部基体の下面側から突出し、駆動素子に接触する配線を形成しているので、該配線により駆動素子と半導体素子との間を確実に導通することができる。
また、下部基体の上面と上部基体の上面との間には段差が生じているが、本構成によれば、段差の下段に設けられた駆動素子と段差の上段に設けられた半導体素子とを断線することなく確実に接続できる。また、上部基体の側面に沿って配線を形成するので、微細なピッチの配線接続を行う場合の隣接する配線間での接触によるショートが防止された液滴吐出ヘッドを提供できる。
【００３０】
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
【００３１】
本発明の液滴吐出装置によれば、上述したように、半導体素子との接続端子と各駆動素子とが配線により確実に接続されてなる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は信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
（液滴吐出ヘッド）
はじめに、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。
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。図３に示すように、液滴吐出ヘッド１は、液滴が吐出されるノズル１５に連通する圧力発生室１２が形成された流路形成基板（下部基体）１０と、前記圧力発生室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（上部基体）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、流路形成基板１０は、基板本体４１０と該基板本体４１０上に貼り合わされた振動板４００とから構成されるものである。
【００３４】
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。
ここで、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１は、デバイス、及び配線構造を備えたものであって、液滴吐出ヘッドの実施形態は、配線構造、及びデバイスの一実施形態を含むものである。
具体的に、液滴吐出ヘッド１は、本発明のデバイス、及び配線構造における上部基体を前記リザーバ形成基板２０として備えたものである。さらには、圧電素子３００に導通する端子部を第１導電部とし、半導体素子２００の接続端子を第２導電部として備えている。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
（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、例えば接着層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を構成する基板本体４１０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１５から機能液を吐出するようになっている。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
図３に示すように、上記リザーバ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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
このような圧電素子３００には、半導体素子２００と接続するための、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極（第１導電部）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。なお、詳しくは後述するが、各リード電極９０は、リザーバ形成基板２０に設けられた貫通溝２７に対向する領域まで延設されており、その端部近傍と半導体素子２００とが配線３４によって電気的に接続されたものとなっている。
【００４５】
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。
【００４６】
（リザーバ形成基板）
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（上部基体）２０が配置されている。また、前記流路形成基板１０とリザーバ形成基板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。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。
【００４７】
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。
【００４８】
また、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。
【００４９】
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。
【００５０】
ところで、上記第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を貫通する貫通溝２７が設けられている。この貫通溝２７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、前記貫通溝２７が形成された封止部２３の側面は、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。ここで、前記傾斜角とは、封止部２３の下面と側面とがなす角度を意味している。なお、前記封止部２３はリザーバ形成基板２０から構成されており、封止部２３の側面とはリザーバ形成基板２０の側面も意味している。
【００５１】
後述するように、前記傾斜面３５は面方位（１，０，０）のシリコン基板に対して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して形成されたもので、約５４°の傾斜角を有したものである。そして、前記リザーバ形成基板２０の上面には、半導体素子２００が実装されている。
【００５２】
この傾斜面３５により、前記リザーバ形成基板２０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。よって、前記リザーバ形成基板２０の上面に設けられた半導体素子２００と前記流路形成基板１０の上面に設けられた圧電素子３００とを接続する配線が鋭角の傾斜面３５に沿って良好に形成できるようになっている。
【００５３】
そして、前記第１封止部２３Ａを例に挙げて説明すると、第１封止部２３Ａ，２３の上面から、この第１封止部２３Ａの側面の傾斜面３５を通って、貫通溝２７により露出した流路形成基板１０の上面まで配線３４が引き回されている。また、前記リザーバ形成基板２０に形成された貫通溝２７によって流路形成基板１０上には圧電素子３００に導通するリード電極９０が露出している。
【００５４】
（配線構造、及びデバイス）
ここで、液滴吐出ヘッド１を構成する、本発明の配線構造、及びデバイスの一実施形態について説明する。図４は、液滴吐出ヘッド１の一部を構成する配線構造（デバイス）を示す図であり、図中符号５００はデバイス、５００ａは配線構造である。
なお、図４中においては、図示を簡略化するため、圧電素子３００、及び圧電素子保持部２４の図示を省略している。なお、液滴吐出ヘッド１は、後述するように振動板４００が設けられた流路形成基板（下部基体）１０上に設けられたリード電極９０とリザーバ形成基板２０の上面に設けられる第２導電部を配線により接続する配線構造５００ａ、及び前記第２導電部を半導体素子２００の接続端子４４とするデバイス５００を備えたものである。
【００５５】
ところで、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０とは互いが積層された構造となっている。そして、図１に示したように、前記第１封止部２３Ａと第２封止部２３Ｂとの間、すなわちリザーバ形成基板２０には貫通溝２７が設けられている（図３参照）。よって、液滴吐出ヘッド１は、前記貫通溝２７が形成されていない面を上段面とし、前記貫通溝２７によって露出した流路形成基板１０の上面を下段面とする段差構造を有したものとなっている。
【００５６】
具体的には、段差構造の上段のリザーバ形成基板２０の上面には半導体素子２００が設けられ、段差構造の下段の前記貫通溝２７によって露出した流路形成基板１０上には、圧電素子３００に導通するリード電極（第１導電部）９０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等の半導体集積回路（ＩＣ）を含むものである。
【００５７】
そして、前記半導体素子２００は、リザーバ形成基板２０上に接続端子面を下方に向けたフェイスダウンの状態で実装されている。また、半導体素子２００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層（他の接着層）４２が配置されていて、加熱しつつリザーバ形成基板２０に加圧することでリザーバ形成基板２０の上面に半導体素子２００が固着されたものとなっている。
【００５８】
本実施形態における配線構造５００ａは、前記リザーバ形成基板２０の上面から該リザーバ形成基板２０の側面を通って前記流路形成基板１０の上面にまで引き回される配線３４を有している。そして、この配線３４により半導体素子２００と圧電素子３００に導通するリード電極９０との間を接続している。
【００５９】
前記貫通溝２７が形成されたリザーバ形成基板２０の側面は、上述したように傾斜面３５となっている。この傾斜面３５は、流路形成基板１０の上面に対して鋭角をなす傾斜面となっていて、前記傾斜面３５に沿って配線３４が形成されている。このような傾斜面３５を採用することで、前記下面側から突出した配線３４が流路形成基板１０上に設けられたリード電極９０に接触する際に急激に曲げられるのを防止できる。
【００６０】
また、前記流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０とは接着層３を介して貼り合わされている。
ところで、前記接着層３が硬化した際に収縮することで、この接着層３が内側に引き込まれ、結果として前記流路形成基板１０と前記リザーバ形成基板２０との間の外周側（前記傾斜面３５側）に、図１２を参照して説明した接着層３が充填されていない空隙部Ｔが生じてしまう。すると、流路形成基板１０の上面とリザーバ形成基板２０の上面（リード電極９０と半導体素子２００の接続端子４４）とを接続する配線が空隙部により断線するおそれがある。
【００６１】
そこで、本実施形態に係る配線構造（液滴吐出ヘッド１）５００ａは、前記配線３４がリザーバ形成基板２０の下面側から突出した状態に設けられている。また、前記下面側からの突出量は少なくとも前記接着層３の厚みよりも大きくなっている。具体的に本実施形態では、前記接着層３の厚みが２μｍとなっている。これにより、リザーバ形成基板２０と流路形成基板１０とを貼り合わせた際に、後述するように前記下面側から突出する配線３４が流路形成基板１０の上面に設けられたリード電極９０に接触させることが可能となっている。
【００６２】
このように、前記配線３４は、リザーバ形成基板２０の下面側から突出した部分が空隙部Ｔを覆った状態となっている。したがって、上記基板１０，２０が貼りあわされた際に、下面側から突出する配線３４が確実にリード電極９０に接触されたものとなるので、前記空隙部Ｔによる断線を防止できる。よって、前記リザーバ形成基板２０上に設けられた半導体素子２００の接続端子４４と前記流路形成基板１０の上面に設けられたリード電極９０とを良好に導通できる。
【００６３】
ここで、前記配線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たものである。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。
【００６４】
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。本実施形態では、前記下地パターン３４ａが導電性を備えていないので、図４に示したように、前記下地パターン３４ａは圧電素子３００に導通するリード電極９０の少なくとも一部を露出させた状態に設けられている。このようにすれば、前記下地パターン３４ａから析出したメッキ３４ｂが前記リード電極９０上に接触することで配線３４は、前記リード電極９０と導通可能となる。
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上に膜厚のある導電材料をメッキ３４ｂすることで配線として必要な抵抗値を備えることができる。
【００６５】
また、半導体素子２００の下面側（接着層４２が設けられた側）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、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、前記下地パターン３４ａ上にメッキ３４ｂを析出して配線３４を形成する際には、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が結合することで、半導体素子２００とリード電極９０との間が確実に導通される。
【００６６】
図５は、上述した配線３４と前記半導体素子２００の接続端子４４とのメッキ接合部分における拡大説明図である。図５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、前記下地パターン３４ａ上にはメッキ３４ｂが析出されている。なお、前記下地パターン３４ａは、圧電素子３００に接続するリード電極９０上に形成されている。よって、このようにして成長したメッキ４４ａおよびメッキ３４ｂとが結合することで、接続端子４４と前記配線３４とが電気的に接続される。すなわち、この配線３４により本発明の配線構造を用いることで、半導体素子２００が実装されたデバイスとしての液滴吐出ヘッド１が構成されている。
【００６７】
（液滴吐出ヘッドの作用）
図３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。
【００６８】
そして、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１５より液滴が吐出されることとなる。
【００６９】
このような構成の液滴吐出ヘッド１によれば、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０とを貼り合せる接着層３に空隙部Ｔが生じた場合でも、リザーバ形成基板２０の下面側から突出する部分が接続端子４４に接触する配線３４を備えているので、前記空隙部Ｔへの入り込みによる断線が防止され、リード電極９０と接続端子４４との間を確実に導通させることができる。
よって、流路形成基板１０の上面とリザーバ形成基板２０の上面との間には段差が生じているものの、圧電素子３００と半導体素子２００の接続端子４４との間を配線３４によって確実に導通することができる。
このように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、接続信頼性の高い配線構造５００ａにより半導体素子２００が実装されたデバイス５００を搭載しているので、信頼性が高いものとなっている。
【００７０】
また、従来のようにワイヤボンディングを用いることなく半導体素子２００を実装しているので、ワイヤを引き回す空間が不要となる。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も、リザーバ形成基板２０の側面（傾斜面３５）上に直接配線３４を引き回すことで、ワイヤーボンディングを用いた配線接続のように隣接する配線間で接触が生じてショートするといった不具合を生じさせることなく、電気的接続を確保しつつ半導体素子２００を実装することができる。よって、従来の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、本実施形態の配線構造５００ａによれば、段差下部の第１導電部（リード電極９０）と段差上部の第２導電部（接続端子４４）とを良好に接続できる。
【００７１】
（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６を参照して説明する。なお、前記液滴吐出ヘッド１は、上述したように本発明のデバイス自体を含むものであるため、以下の液滴吐出ヘッドを製造する工程によりデバイスを製造する方法についても説明する。また、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。
【００７２】
はじめに、面方位（１，０，０）のシリコン基板１２０の中央部を異方性エッチングにより除去して、貫通溝２７を形成する。
具体的には、シリコン基板１２０の表面を熱酸化して酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）を形成する。次に、シリコン基板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貫通溝２７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基板１２０を貫通したところで停止する。このとき、各面方位のエッチングレートの違いにより、貫通溝２７の内側面には約５４°の傾斜面３５が形成される。よって、リザーバ形成基板２０には、その側面が鋭角の傾斜面３５となる封止部２３が形成される。
そして、エッチングが終了した後、シリコン基板１２０の表面を再度熱酸化して、膜厚が３μｍの酸化シリコン膜（図示せず）を形成する。ここで、同様にエッチングを用いて、リザーバ部２１、圧電素子保持部２４を形成する。このようにして図６（ａ）に示すリザーバ形成基板２０を形成する。
【００７３】
続いて、前記リザーバ形成基板２０の上面側から傾斜面３５となっている側面に下地パターン３４ａを形成する。
具体的には、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板１２０の表面に、メッキの析出を促進させる触媒を含む感光性樹脂、例えば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上にも前記感光性樹脂３６を均一に設ける。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感光性樹脂３６を露光し、現像する。これにより、図６（ｃ）に示すように、シリコン基板１２０の表面に配線３４を構成するための下地パターン３４ａをパターニングする。なお、Ｓｉマスクを介したスパッタ法や、インクジェット法を用いることで上記下地パターン３４ａを直接描画するようにしてもよい。
【００７４】
続いて、前記リザーバ形成基板２０を下面側からエッチングし、前記リザーバ形成基板２０の下面側から前記下地パターン３４ａを突出させる工程について図７を参照して説明する。なお、図７は、図６（ｃ）中に示される領域Ａに対応する拡大図である。また、図７中、一点鎖線で示される領域Ｓ１は、上記熱酸化工程によって形成された熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）の境界を示すもので、前記一点鎖線で示される外側の領域が熱酸化膜となっている。
【００７５】
上述した工程により、下地パターン３４ａを形成した後、少なくとも前記下地パターン３４ａを覆うようにして、前記リザーバ形成基板２０の上面及び側面にレジスト（保護層）Ｒを設ける。このレジストＲは、リザーバ形成基板２０の裏面側以外、すなわち後の工程でエッチングする面（下面）以外を覆っている。これにより、エッチング時に前記下地パターン３４ａがエッチングによるダメージを受けるの防止している。
【００７６】
ところで、本実施形態では、エッチング液として弗酸を用い、流路形成基板２０の下面側をウエットエッチングした。このようにウエットエッチングを採用することで、エッチング処理面のダメージを低減している。
具体的に本実施形態では、前記リザーバ形成基板２０に形成されている３μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ２）のうち、２μｍを除去した。これにより、図７（ｂ）に示すように、前記リザーバ形成基板２０の底面側から前記下地パターン３４ａが少なくとも２μｍ以上突出させた。ここで、上記エッチングによって除去したリザーバ形成基板２０の膜厚は、該リザーバ形成基板２０と流路形成基板１０とを貼り合せる際に使用する接着層３の厚みに対応するものである。
【００７７】
一方、シリコン基板からなる基板本体４１０に振動板４００を備えてなる流路形成基板（下部基体）１０を公知の方法により形成し、該流路形成基板１０上に圧電素子３００を形成しておく。
続いて、前記リザーバ形成基板２０の研磨面と前記流路形成基板１０とを接着層３を介して貼り合せる。このとき、前記リザーバ形成基板２０の下面側から突出している前記下地パターン３４ａと、流路形成基板１０に形成された圧電素子３００に接続するリード電極９０とを接続させる（図４参照）。
【００７８】
この時、基板１０，２０間を接着する接着層３が収縮することで内側に引き込まれ、前記流路形成基板１０と前記リザーバ形成基板２０との間の外周側（傾斜面３５側）に接着層が充填されない空隙部Ｔが形成される（図４参照）。本実施形態では、リザーバ形成基板２０の下面側から予め下地パターン３４ａが突出した状態となっているので、該下地パターン３４ａは前記空隙部Ｔに引き込まれることがない。また、前記基板１０，２０を貼り合せる際に、前記下地パターン３４ａの突出した部分がリード電極９０に接触することで、該下地パターン３４ａはリザーバ形成基板２０の上面側と流路形成基板１０の上面との間を確実に接続することとなる。
【００７９】
このようにして、基板１０，２０間を接合した後、図８（ａ）に示すように、流路形成基板１０に異方性エッチングを施し圧力発生室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、流路形成基板１０にノズル基板１６を接合する。
【００８０】
次に、リザーバ形成基板２０上に半導体素子２００を設ける。
具体的には、図８（ｂ）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下面側の中央部に、熱可塑性樹脂材料からなる接着層４２を塗布する。そして、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。
【００８１】
ここで、接着層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層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、本実施形態では、前記下地パターン３４ａを形成して基板１０，２０を貼り合わせた後に、前記リザーバ形成基板２０上に半導体素子２００を実装したが、半導体素子２００をリザーバ形成基板２０上に実装した後、前記下地パターン３４ａを形成し、基板１０，２０を貼り合せるようにしてもよい。
【００８２】
次いで、図８（ｃ）に示すように、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。このように無電解メッキを用いることで、前記下地パターン３４ａが独立した状態に設けられていてもメッキ処理を行うことができ、しかもメッキ膜形成時の温度上昇を抑制することで、基体の反り発生を抑制できる。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
このとき、半導体素子２００の接続端子４４の形成材料としては、上述したように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を採用している。
【００８７】
上記工程により、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メッキを析出させている。
具体的には、図４、図５に示したように半導体素子２００の接続端子４４の表面にメッキ４４ａが析出し、下地パターン３４ａの表面にメッキ３４ｂが析出する。また、前記リード電極９０の近傍の下地パターン３４ａから析出したメッキ３４ｂは、前記リード電極９０上に形成するようになる。このように、メッキ３４ｂおよびメッキ４４ａが相互に結合するまで両メッキを成長させることで配線３４が形成され、該配線３４によって半導体素子２００の接続端子４４と前記圧電素子３００に導通するリード電極９０とが電気的に接続される。よって、配線３４は、半導体素子２００と圧電素子３００とを電気的接続する。
【００８８】
このとき、上述したように前記下地パターン３４ａは、上述したように、前記リザーバ形成基板２０の下面側から突出した部分がリード電極９０に接触しているので、前記接着層３に生じた隙間による断線を防止できる。よって、この下地パターン３４ａ上にメッキが析出して形成された配線３４は、断線が防止された信頼性の高いものとなる。なお、上記工程により本発明の配線構造５００ａ、及びデバイス５００を形成できる。
【００８９】
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。
以上の工程により、液滴吐出ヘッド１が形成される。
【００９０】
本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、リザーバ形成基板２０の下面側から突出し、圧電素子３００に接触させた下地パターン３４ａにメッキ３４ｂを析出させることで配線３４を形成するので、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０との間を貼り合せる接着層３に空隙部Ｔが生じた場合でも、空隙部Ｔへの入り込みによって配線３４の断線を防止できる。
また、段差の下段に設けられた圧電素子３００と段差の上段に設けられた半導体素子２００とを断線することなく接続できるので、デバイスを製造する際の歩留まりが向上する。また、リザーバ形成基板２０の側面に沿って配線３４を形成することで、隣接する配線３４間の接触によるショートを防止し、したがって微細なピッチの配線接続を確実に行うことができる。
【００９１】
（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９を用いて説明する。なお、本実施形態における液滴吐出ヘッドは、上記第１実施形態の液滴吐出ヘッド１を構成している配線構造、及びデバイスとは別のものから構成されている。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、説明を省略する。
図９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９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側の面を上にした、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１実施形態と相違している。なお、図９においては、前記リザーバ形成基板２０及び流路形成基板１０を接着する接着層の図示を省略している。
【００９２】
第２実施形態では、リザーバ形成基板２０上に設けられた半導体素子２００上まで配線３８が引き回されており、該配線３８により半導体素子２００の接続端子４４と圧電素子３００に導通するリード電極９０との間が接続される。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、このスロープ３９は絶縁性材料から構成されている。
【００９３】
前記配線３８は、物理的気相法として、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に析出した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。ここで、配線３８の下面側を半導体素子２００の接続端子４４と導通させる必要があり、本実施形態では前記下地パターン３８ａとして導通性を備えたものを用いた。
このように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を形成できる。また、この下地パターン３８ａにはメッキが析出されているので、このメッキにより膜厚を稼ぐことで配線３８としての電気抵抗を低減している。
【００９４】
また、リザーバ形成基板２０には、第１実施形態と同様に貫通溝２７が設けられている。そして、リザーバ形成基板２０における、前記貫通溝２７が設けられた側の側面は、流路形成基板１０の上面に対し鋭角をなす傾斜面３５となっている。また、前記流路形成基板１０と前記リザーバ形成基板２０とは、上記第１実施形態と同様に接着層を介して接合されている。また、前記配線３８は、リザーバ形成基板２０の下面側から突出した状態に形成されていて、この突出した部分が前記流路形成基板１０上に設けられたリード電極９０に接続している。これにより、前記リザーバ形成基板２０の側面と前記流路形成基板１０の上面との間での配線３８の断線が防止されたものとなっている。
【００９５】
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１０を参照して説明する。
はじめに、上記実施形態と同様にリザーバ形成基板２０を形成した後、図１０（ａ）に示すように、前記リザーバ形成基板２０の所定の位置に半導体素子２００をフェースアップの状態で接着層（図示しない）を介して実装し、該半導体素子２００の周辺をモールドする。そして、前記半導体素子２００の側面にスロープ３９を設ける。
【００９６】
続いて、図１０（ｂ）に示すように、物理的気相法、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、半導体素子２００をフェースアップの実装していることから、半導体素子２００の接続端子４４及び側面に沿わせるようにして下地パターンの基となる導電膜を形成する。
【００９７】
具体的には、前記導電膜として、ＮｉＣｒ／Ａｕをスパッタした。そして、前記導電膜上に配線３８の下地パターン形状にパターニングされたレジストマスクを形成し、該レジストマスクを介してエッチングすることで前記下地パターン３８ａをパターニングする。この下地パターン３８ａは、半導体素子２００の上面側から該半導体素子２００の側面に設けられたスロープ３９上を通って、リザーバ形成基板２０の側面まで引き回される。
【００９８】
ところで、上記リザーバ形成基板２０には、熱酸化処理によって表面に酸化膜（ＳｉＯ２）が形成されたものとなっている。
続いて、上記実施形態と同様にリザーバ形成基板２０の下面側以外をレジストで覆って、リザーバ形成基板２０の下面側の酸化膜をウエットエッチングにより除去し、リザーバ形成基板２０の下面側から前記下地パターン３８ａを突出した状態とする。
【００９９】
続いて、図１０（ｃ）に示すように、前記リザーバ形成基板２０のエッチング処理面と前記流路形成基板１０とを接着層（図示せず）を介して貼り合せ、前記下面側から突出した前記下地パターン３８ａと流路形成基板１０の上面に設けられているリード電極９０とを接続させる。この下地パターン３８ａは、傾斜面３５と流路形成基板１０の上面との間を下地パターン３８ａによって良好に導通させ、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とを電気的に導通させる（図４参照）。
【０１００】
前記下地パターン３８ａは薄膜であることから配線として機能させるには、膜厚が必要となる。そこで、図１０（ｄ）に示すように、前記下地パターン３８ａの表面にメッキ３８ｂを析出させる。本実施形態では、前記下地パターン３８ａ上に第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、配線３８としての電気抵抗を低減し、良好な電気的接続を可能とする。また、配線３８は、断線が防止された下地パターン３８ａ上にメッキが析出されて構成されたものであることから、この配線３８自体も断線が防止された接続信頼性が高いものとなる。
【０１０１】
このように、第２実施形態では、半導体素子２００をフェースアップの状態でリザーバ形成基板２０上に実装する構成とした。そして、前記流路形成基板１０上のリード電極９０と、リザーバ形成基板２０上に実装された半導体素子２００の上面まで配線３８を引き回すことで、半導体素子２００の接続端子４４と前記リード電極９０とを導通させた。このように、流路形成基板１０の上面から傾斜面３５を介しリザーバ形成基板２０の上面まで引き回された配線３８は断線が防止されているので、前記第１実施形態と同様に、電気的接続の信頼性が高い、デバイス、及び配線構造を提供することができる。
【０１０２】
なお、上述した配線構造、デバイスについては上記実施形態に限定されることはなく、上記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た配線接続、及び配線を介した半導体素子の実装が可能であり、例えば電子機器や、印刷機器等に対して広く応用することができる。
【０１０３】
（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１１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。
【０１０４】
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１１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，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９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。
【０１０５】
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９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９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、上述したように断線が防止された液滴吐出ヘッド１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る。
【０１０６】
なお、図１１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。
【０１０７】
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、例えば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】
【０１０８】
【図１】液滴吐出ヘッドの一実施形態を示す斜視構成図である。
【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線矢視における断面構成図である。
【図４】接続構造を説明する図である。
【図５】配線と半導体素子の接続端子とのメッキ接合部分の拡大説明図である。
【図６】液滴吐出ヘッドの製造工程の一実施形態を示す図である。
【図７】リザーバ形成基板をエッチングする工程を説明する図である。
【図８】図６，７に続く液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。
【図１１】液滴吐出装置の一実施形態を示す図である。
【図１２】従来の液滴吐出ヘッドの構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…液滴吐出ヘッド、３…接着層、１０…流路形成基板（下部基体）、１２…圧力発生室、２０…リザーバ形成基板（上部基体）、２４…圧電素子保持部、３４…配線、３４ａ…下地パターン、３４ｂ…メッキ（導電性材料）、３５…傾斜面、３８…配線、３８ａ…下地パターン、３８ｂ…メッキ（導電性材料）、４２…接着層（他の接着層）、４４…接続端子（第２導電部）、９０…リード電極（第１導電部）、１２０…シリコン基板、２００…半導体素子、３００…駆動素子（圧電素子）、５００…デバイス、５００ａ…配線構造
【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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