(57)【要約】【課題】圧電体層３８に積層された上電極層３９の端部における焼損等の破損が抑制されたＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置を提供する。【解決手段】下電極層３７、圧電体層３８、及び上電極層３９がこの順に積層された積層構造体を有する駆動領域３５を備え、下電極層３７、圧電体層３８、及び上電極層３９は、駆動領域３５から当該駆動領域３５よりも外側の非駆動領域３６まで延在され、少なくとも非駆動領域３６における上電極層３９の圧電体層３８とは反対側には、当該圧電体層３８と電気的に接続される共通金属層４０ｂが形成され、上電極層３９の延在方向において、共通金属層４０ｂの駆動領域３５とは反対側の端は、上電極層３９の駆動領域３５とは反対側の端よりも駆動領域３５側に形成されたことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。【選択図】図５
2017077708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層、絶縁体層、及び第２の電極層がこの順に積層された積層構造体を有する駆動領域を備え、
前記第１の電極層、前記絶縁体層、及び前記第２の電極層は、前記駆動領域から当該駆動領域よりも外側の非駆動領域まで延在され、
少なくとも前記非駆動領域における前記第２の電極層の前記絶縁体層とは反対側には、当該第２の電極層と電気的に接続される第３の電極層が形成され、
前記第２の電極層の延在方向において、前記第３の電極層の前記駆動領域とは反対側の端は、前記第２の電極層の前記駆動領域とは反対側の端よりも前記駆動領域側に形成されたことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記第３の電極層の前記駆動領域とは反対側の端よりも外側に形成された前記第２の電極層の膜厚は、前記第３の電極層が形成された領域の前記第２の電極層の膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記第２の電極層は、導電性を有する複数の層からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイスと、
前記駆動領域により少なくとも一部が区画された圧力室と、
前記圧力室に連通するノズルと、を備え、
前記絶縁体層が圧電体層であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記第３の電極層に当接するバンプが形成され、前記ＭＥＭＳデバイスに対して間隔を空けて配置された配線基板を備えたことを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記バンプは、配線基板に突設された樹脂部と、当該樹脂部の表面に形成された導電層と、を備えたことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記バンプは、配線基板に突設された導電部からなることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項４から請求項７の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えた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、第１の電極層、第２の電極層、及び、これらの電極層間に挟まれた絶縁体層を備えたＭＥＭＳデバイス、このＭＥＭＳデバイスを備えた液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第１の電極層、第２の電極層、及び、これらの電極層間に挟まれた絶縁体層を備えたＭＥＭＳデバイスは、各種の装置（例えば、液体噴射装置やセンサー等）に応用されている。例えば、液体噴射装置においては、絶縁体層の一種として圧電体層を備えたＭＥＭＳデバイスが、液体を噴射する液体噴射ヘッドに組み込まれている。このような液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記の液体噴射ヘッドは、第１の電極層、第２の電極層との間に挟まれた圧電体層が両電極層への電圧（電気信号）の印加により駆動される。そして、この駆動により圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を噴射するように構成されている。すなわち、両電極層及びこれらに挟まれた部分が、圧力室に圧力変動を生じさせる圧電素子として機能する。ここで、各電極層には、配線基板に形成された配線及びバンプを介して制御部からの電圧が供給される。このため、両電極層のうち少なくとも圧電体層よりも上方に積層された第２の電極層の端部には、配線基板に形成されたバンプと接続されるパッド（電極）が積層されている。そして、このようなバンプとパッドとの接続は圧電体層上において行われる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４―１３６６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、外部から加えられた力や圧電素子の駆動による圧電体層自体の変形等により圧電体層にダメージが加わると、パッドの端部、すなわち圧電体層よりも上方に形成された第２の電極層の端部と、圧電体層よりも下方に形成された第１の電極層等の電極との間にリーク電流が流れ、圧電体層及び第２の電極層等が破壊される虞があった。具体的には、第２の電極層の端部において焼損が起こる虞があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁体層に積層された第２の電極層の端部における焼損等の破損が抑制されたＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＭＥＭＳデバイスは、上記目的を達成するために提案されたものであり、第１の電極層、絶縁体層、及び第２の電極層がこの順に積層された積層構造体を有する駆動領域を備え、
前記第１の電極層、前記絶縁体層、及び前記第２の電極層は、前記駆動領域から当該駆動領域よりも外側の非駆動領域まで延在され、
少なくとも前記非駆動領域における前記第２の電極層の前記絶縁体層とは反対側には、当該第２の電極層と電気的に接続される第３の電極層が形成され、
前記第２の電極層の延在方向において、前記第３の電極層の前記駆動領域とは反対側の端は、前記第２の電極層の前記駆動領域とは反対側の端よりも前記駆動領域側に形成されたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第３の電極層の駆動領域とは反対側の端よりも外側に形成された第２の電極層における電気抵抗が、第２の電極層と第３の電極層とが積層された領域よりも高くなるため、この第３の電極層よりも外側の第２の電極層に流れる電流を抑制することができる。これにより、第２の電極層の端部における電圧の上昇を抑えて、この端部にリーク電流が流れることによる絶縁体層及び第２の電極層の破損を抑制することができる。その結果、ＭＥＭＳデバイスの信頼性が向上する。
【０００９】
上記構成において、前記第３の電極層の前記駆動領域とは反対側の端よりも外側に形成された前記第２の電極層の膜厚は、前記第３の電極層が形成された領域の前記第２の電極層の膜厚よりも薄いことが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、第３の電極層の駆動領域とは反対側の端よりも外側に形成された第２の電極層における電気抵抗を一層高めることができる。これにより、第２の電極層の端部における絶縁体層及び第２の電極層の破損を一層抑制することができる。
【００１１】
また、上記各構成において、前記第２の電極層は、導電性を有する複数の層からなることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、第３の電極層の駆動領域とは反対側の端よりも外側の電気抵抗が高められた第２の電極層を容易に形成できる。
【００１３】
また、本発明の液体噴射ヘッドは、上記各構成のＭＥＭＳデバイスと、
前記駆動領域により少なくとも一部が区画された圧力室と、
前記圧力室に連通するノズルと、を備え、
前記絶縁体層が圧電体層であることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、ＭＥＭＳデバイスの信頼性の向上により、液体噴射ヘッドの信頼性が向上する。
【００１５】
上記構成において、前記第３の電極層に当接するバンプが形成され、前記ＭＥＭＳデバイスに対して間隔を空けて配置された配線基板を備えたことが望ましい。
【００１６】
この構成によれば、圧電素子を保護するように配線基板を配置することができる。これにより、圧電素子を保護する保護基板を別途設ける必要が無く、液体噴射ヘッドの構成が簡単になる。
【００１７】
また、上記構成において、前記バンプは、配線基板に突設された樹脂部と、当該樹脂部の表面に形成された導電層と、を備えたことが望ましい。
【００１８】
この構成によれば、第３の電極層にバンプを接合する際に、樹脂部が弾性変形することにより第３の電極層とバンプ（導電層）との接合面積を確保して両者をより確実に導通させることができる。
【００１９】
さらに、上記構成において、前記バンプは、配線基板に突設された導電部からなることが望ましい。
【００２０】
この構成によれば、バンプを容易に形成できる。
【００２１】
そして、本発明の液体噴射装置は、上記各構成の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの構成を説明する断面図である。
【図３】圧電デバイスの構成を説明する断面図である。
【図４】圧電デバイスの構成を説明する平面図である。
【図５】圧電デバイスの要部を拡大した断面図である。
【図６】第２の実施形態における圧電デバイスの構成を説明する断面図である。
【図７】第３の実施形態における圧電デバイスの構成を説明する断面図である。
【図８】第４の実施形態における圧電デバイスの構成を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明に係るＭＥＭＳデバイスの一種である圧電デバイスを備えた液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）、及び、これを搭載した液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。
【００２４】
プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。
【００２５】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によって検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。
【００２６】
次に記録ヘッド３について説明する。図２は、記録ヘッド３の構成を説明する断面図である。図３は、記録ヘッド３の要部を拡大した断面図、すなわち圧電デバイス１４の断面図である。図４は、圧電デバイス１４の要部（図３における左側の端部）を拡大した平面図である。図５は、圧電デバイス１４の要部を拡大した断面図である。なお、図５における白抜き矢印は、電流の流れを表している。また、便宜上、圧電デバイス１４を構成する各部材の積層方向を上下方向として説明する。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、配線基板３３、圧電デバイス１４、及び流路ユニット１５が積層された状態でヘッドケース１６に取り付けられている。
【００２７】
ヘッドケース１６は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その内部には各圧力室３０にインクを供給する液体導入路１８が形成されている。この液体導入路１８は、後述する共通液室２５と共に、複数形成された圧力室３０に共通なインクが貯留される空間である。本実施形態においては、２列に並設された圧力室３０の列に対応して液体導入路１８が２つ形成されている。また、ヘッドケース１６の下面側には、当該下面からヘッドケース１６の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空間１７が形成されている。後述する流路ユニット１５がヘッドケース１６の下面に位置決めされた状態で接合されると、連通基板２４上に積層された圧電デバイス１４、及び、配線基板３３が収容空間１７内に収容されるように構成されている。
【００２８】
ヘッドケース１６の下面に接合される流路ユニット１５は、複数のノズル２２が列状に開設されたノズルプレート２１、及び共通液室２５等が設けられた連通基板２４を有している。列状に開設された複数のノズル２２（ノズル列）は、一端側のノズル２２から他端側のノズル２２までドット形成密度に対応したピッチで等間隔に設けられている。共通液室２５は、複数の圧力室３０に共通の流路として圧力室３０の並設方向（ノズル列方向）に沿って長尺に形成されている。各圧力室３０と共通液室２５とは、連通基板２４に形成された個別連通路２６を介して連通する。すなわち、共通液室２５内のインクが、個別連通路２６を介して各圧力室３０に分配される。また、ノズル２２とこれに対応する圧力室３０とは、連通基板２４を板厚方向に貫通したノズル連通路２７を介して連通する。
【００２９】
ＭＥＭＳデバイスの一種である圧電デバイス１４は、図２及び図３に示すように、圧力室形成基板２９、振動板３１、及び圧電素子３２がこの順に積層されている。また、この圧電デバイス１４の上面には、圧電素子３２の駆動を阻害しない程度の間隔を空けて、配線基板３３が配置されている。なお、本実施形態における圧電デバイス１４及び配線基板３３は、接着剤４８により接合されて、ユニット化された状態で、収容空間１７内に収容されている。
【００３０】
圧力室形成基板２９は、シリコン製の硬質な板材であり、例えば、表面（上面および下面）を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室形成基板２９には、エッチングにより一部が板厚方向に除去されて、圧力室３０となるべき空間がノズル列方向に沿って複数形成されている。この空間は、下側が連通基板２４により区画され、上側が振動板３１により区画されて、圧力室３０を構成する。また、この空間、すなわち圧力室３０は、２列に形成されたノズル列に対応して２列に形成されている。各圧力室３０は、ノズル列方向に直交する方向に長尺に形成され、長手方向の一側の端部に個別連通路２６が連通し、他側の端部にノズル連通路２７が連通する。なお、本実施形態における圧力室３０の側壁は、シリコン単結晶基板の結晶性に起因して、圧力室形成基板２９の上面或いは下面に対して傾斜している。
【００３１】
振動板３１は、弾性を有する薄膜状の部材であり、圧力室形成基板２９の上面（連通基板２４とは反対側の面）に積層されている。この振動板３１によって、圧力室３０となるべき空間の上部開口が封止されている。換言すると、振動板３１によって、圧力室３０の一部である上面が区画されている。この振動板３１における圧力室３０の上面を区画する領域は、圧電素子３２の撓み変形に伴ってノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に変形（変位）する変位部として機能する。すなわち、振動板３１における圧力室３０の一部、具体的には上面を区画する領域が、撓み変形が許容される駆動領域３５となる。一方、振動板３１における圧力室３０の上部開口から外れた領域（駆動領域３５から外れた領域）は撓み変形が阻害される非駆動領域３６となる。なお、振動板３１は、例えば、圧力室形成基板２９の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜と、から成る。そして、この絶縁膜上（振動板３１の圧力室３０側とは反対側の面）における駆動領域３５に対応する位置に圧電素子３２がそれぞれ積層されている。
【００３２】
本実施形態の圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は、２列に並設された圧力室３０の列に対応して２列に並設されている。各圧電素子３２は、図３に示すように、振動板３１上に、下電極層３７（本発明における第１の電極層に相当）、絶縁体層（誘電体層）の一種である圧電体層３８、上電極層３９（本発明における第２の電極層に相当）が順次積層されてなる。すなわち、圧電素子３２は、下電極層３７、圧電体層３８、上電極層３９からなる積層構造体の一種である。本実施形態では、下電極層３７が圧電素子３２毎に独立して形成される個別電極となっており、上電極層３９が複数の圧電素子３２に亘って連続して形成される共通電極となっている。すなわち、図４に示すように、下電極層３７及び圧電体層３８は、圧力室３０毎に形成されている。一方、上電極層３９は、複数の圧力室３０に亘って形成されている。また、本実施形態では、図３に示すように、圧力室３０の列が２列に並設されているため、これに対応して下電極層３７及び圧電体層３８が２列に並設されている。さらに、上電極層３９は、一方の圧力室３０の列に対応する位置から他方の圧力室３０列に対応する位置に亘って形成されている。
【００３３】
各層３７、３８、３９の形状に関し、以下で詳しく説明する。図４に示すように、本実施形態における下電極層３７は、駆動領域３５（圧力室３０）の幅（ノズル列方向における寸法）よりも狭い幅で圧力室３０の長手方向に沿って延在されている。本実施形態では、駆動領域３５の端部から非駆動領域３６まで延在された下電極層３７の幅が駆動領域３５の中央部に形成された下電極層３７の幅よりも狭く（小さく）形成されている。換言すると、下電極層３７の端部における幅は、中央部における幅よりも狭くなっている。なお、この下電極層３７の端部における幅は、後述する共通バンプ４２ａの幅よりも狭くなっている。また、下電極層３７の延在方向（長手方向）における両端は、駆動領域３５から非駆動領域３６まで延設されている。具体的には、本実施形態における下電極層３７の一側（圧電デバイス１４における外側）の端は、図３に示すように、同側における圧電体層３８の端よりも外側まで延設されている。この圧電体層３８の端よりも外側の下電極層３７には、後述する個別金属層４０ｃが積層されて、当該個別金属層４０ｃと同電位になっている。また、下電極層３７の延在方向における他側（圧電デバイス１４における内側）の端は、図３に示すように、同側における駆動領域３５の端と圧電体層３８の端との間の非駆動領域３６まで延設されている。
【００３４】
また、本実施形態における圧電体層３８は、図４に示すように、駆動領域３５の幅よりも狭い幅で圧力室３０の長手方向に沿って延在されている。この圧電体層３８の延在方向（長手方向）における両端は、図３に示すように、駆動領域３５から非駆動領域３６まで延設されている。具体的には、本実施形態における圧電体層３８の一側の端は、図３に示すように、同側における駆動領域３５の端と下電極層３７の端との間の非駆動領域３６まで延設されている。そして、この非駆動領域３６における圧電体層３８の端部には、下電極層３７と重なる位置から延在された個別金属層４０ｃが積層されている。また、圧電体層３８の延在方向における他側の端は、図３に示すように、同側における下電極層３７の端よりも外側まで延設されている。
【００３５】
さらに、本実施形態における上電極層３９は、図４に示すように、ノズル列方向において、その両端が一群の圧力室３０の列と重なる領域よりも外側まで延在されている。また、上電極層３９は、図３に示すように、圧力室３０の長手方向において、圧電デバイス１４における一端側の非駆動領域３６から他端側の非駆動領域３６に亘って形成されている。具体的には、上電極層３９の延在方向における一側の端は、２列に並設された圧電体層３８のうち一方の圧電体層３８と重なる領域であって、一方の駆動領域３５よりも外側の非駆動領域３６まで延設されている。より詳しくは、上電極層３９の延在方向における一側の端は、一方の駆動領域３５の外側の端と一方の圧電体層３８の外側の端との間の領域まで延設されている。また、上電極層３９の延在方向における他側の端は、２列に並設された圧電体層３８のうち他方の圧電体層３８と重なる領域であって、他方の駆動領域３５よりも外側の非駆動領域３６まで延設されている。より詳しくは、上電極層３９の延在方向における他側の端は、他方の駆動領域３５の外側の端と他方の圧電体層３８の外側の端との間の領域まで延設されている。
【００３６】
そして、下電極層３７、圧電体層３８及び上電極層３９の全てが積層された領域、換言すると下電極層３７と上電極層３９との間に圧電体層３８が挟まれた領域が、圧電素子３２として機能することになる。すなわち、下電極層３７と上電極層３９との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、圧電体層３８がノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形し、駆動領域３５の振動板３１を変形させる。本実施形態における圧電素子３２の両端は、圧電素子３２の長手方向において、駆動領域３５よりも外側の非駆動領域３６まで延在されている。なお、圧電素子３２のうち非駆動領域３６と重なる部分は、圧力室形成基板２９により変形（変位）が阻害される。
【００３７】
なお、上記した下電極層３７及び上電極層３９としては、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の各種金属、及び、これらの合金やＬａＮｉＯ３等の合金等が用いられる。また、圧電体層３８としては、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（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ビスマス（Ｂｉ）又はイットリウム（Ｙ）等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その他、チタン酸バリウムなどの非鉛材料も用いることができる。
【００３８】
このように形成された圧電素子３２の各電極層３７、３９上には、それぞれ金属層４０が積層されている。本実施形態では、駆動領域３５の他側の端の変形を抑制する金属錘層４０ａ、後述する共通バンプ４２ａが接続されるパッドとなる共通金属層４０ｂ、及び、後述する個別バンプ４２ｂが接続されるパッドとなる個別金属層４０ｃが形成されている。なお、金属層４０としては、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及び、これらの合金等が用いられる。また、金属層４０が金（Ａｕ）等からなる場合には、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、及び、これらの合金等からなる密着層を金属層４０の下方に設けても良い。
【００３９】
金属錘層４０ａは、図３に示すように、圧電素子３２の長手方向における他側（圧電デバイス１４における内側）の端部であって、圧電素子３２を構成する上電極層３９上に積層されている。これにより、金属錘層４０ａは、上電極層３９と電気的に接続される。本実施形態における金属錘層４０ａは、圧電素子３２の長手方向において、駆動領域３５の他側の端部と重なる領域から圧電素子３２（圧電体層３８）の他側の端より外側の非駆動領域３６と重なる領域まで延設されている。すなわち、金属錘層４０ａは、駆動領域３５の長手方向における他側の駆動領域３５と非駆動領域３６との境界に形成されている。これにより、駆動領域３５と非駆動領域３６との境界における変形が抑制され、当該境界における圧電体層３８の破損を抑制できる。なお、金属錘層４０ａのノズル列方向における両端は、上電極層３９と同様に、一群の圧力室３０の列と重なる領域よりも外側まで延設されている。
【００４０】
共通金属層４０ｂ（本発明における第３の電極層に相当）は、図３に示すように、圧電素子３２の長手方向における一側（圧電デバイス１４における外側）の端部であって、圧電素子３２を構成する上電極層３９上に積層されている。すなわち、上電極層３９の絶縁体層３８とは反対側に積層されている。これにより、共通金属層４０ｂは、上電極層３９と電気的に接続される。本実施形態における共通金属層４０ｂは、圧電素子３２の長手方向において、駆動領域３５の一側の端部と重なる領域から上電極層３９の一側の端より内側の非駆動領域３６と重なる領域まで延設されている。より詳しく説明すると、図４及び図５に示すように、圧電素子３２の長手方向（上電極層３９の延在方向）において、共通金属層４０ｂの駆動領域３５とは反対側の端は、上電極層３９の駆動領域３５とは反対側の端よりも駆動領域３５側に形成されている。換言すると、上電極層３９の一側の端は、共通金属層４０ｂの一側の端よりも外側に形成されている。すなわち、圧電デバイス１４における圧電体層３８よりも上方（下電極層３７側とは反対側）に形成された金属部分が、後述する共通バンプ４２ａが接続される領域から外側（駆動領域３５とは反対側）に向けて薄くなるように形成されている。なお、共通金属層４０ｂのノズル列方向における両端は、金属錘層４０ａと同様に、一群の圧力室３０の列と重なる領域よりも外側まで延設されている。また、駆動領域３５と非駆動領域３６との境界は、この金属錘層４０ａにより変形が抑制される。そして、非駆動領域３６における金属錘層４０ａ上に、共通バンプ４２ａが接続される。
【００４１】
個別金属層４０ｃは、図３及び図４に示すように、圧電素子３２の長手方向における一側の端よりも外側の圧電体層３８及び下電極層３７上に積層されている。具体的には、個別金属層４０ｃは、圧電素子３２の長手方向において、上電極層３９の一側の端から外れた領域であって圧電体層３８の一側の端部と重なる領域から当該領域を越えて下電極層３７の一側の端部と重なる領域まで延設されている。本実施形態における個別金属層４０ｃは、図４に示すように、下電極層３７の端部における幅よりも広い幅に形成され、ノズル列方向に沿って複数形成されている。なお、個別金属層４０ｃ上には、後述する個別バンプ４２ｂが接続される。
【００４２】
圧電デバイス１４に接続された配線基板３３は、複数のバンプ４２を介在させた状態で、圧電素子３２を保護するように振動板３１（或いは、圧電素子３２）に対して間隔を開けて配置された平板状の部材である。なお、この間隔は、圧電素子３２の変形が阻害されない程度の間隔に設定されている。配線基板３３は、例えば、表面（上面および下面）が（１１０）面のシリコン単結晶基板から成り、平面視において圧力室形成基板２９（圧電デバイス１４）の外形と略同じに揃えられている。図３に示すように、この配線基板３３の圧電素子３２と対向する領域には、各圧電素子３２を個々に駆動する信号（駆動信号）を出力する駆動回路４６（ドライバー回路）が形成されている。駆動回路４６は、配線基板３３となるシリコン単結晶基板（シリコンウェハ）の表面に、半導体プロセス（即ち、成膜工程、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程など）を用いて作成される。
【００４３】
また、配線基板３３における駆動領域３５と対向する領域から外れた領域（非駆動領域３６と対向する領域）であって、圧電体層３８上に形成された共通金属層４０ｂおよび個別金属層４０ｃに対向する領域には、圧力室形成基板２９側に突出したバンプ４２が形成されている。このバンプ４２は、図３及び図５に示すように、配線基板３３に突設された弾性を有する樹脂部４３と、駆動回路４６内の対応する配線と電気的に接続され、樹脂部４３の表面に形成された導電層４４と、からなる。本実施形態では、２列に形成された圧電素子３２のそれぞれの個別金属層４０ｃに接続される個別バンプ４２ｂが２列に形成されている。また、２列に形成された圧電素子３２のそれぞれの共通金属層４０ｂに接続される共通バンプ４２ａが、２列に形成されている。なお、樹脂部４３としては、例えば、ポリイミド樹脂等の樹脂が用いられる。また、導電層４４としては、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等やこれらの合金等からなる金属が用いられる。
【００４４】
詳しく説明すると、個別バンプ４２ｂの樹脂部４３は、配線基板３３の表面における個別金属層４０ｃに対向する領域に、ノズル列方向に沿って突条に形成されている。個別バンプ４２ｂの導電層４４は、ノズル列方向に沿って並設された圧電素子３２に対応して、当該ノズル列方向に沿って複数形成されている。すなわち、個別バンプ４２ｂは、ノズル列方向に沿って複数形成されている。そして、各個別バンプ４２ｂは、圧電体層３８上において対応する個別金属層４０ｃに接続されている。これにより、各個別バンプ４２ｂは、個別金属層４０ｃを介して下電極層３７と電気的に接続される。
【００４５】
また、共通バンプ４２ａの樹脂部４３は、配線基板３３の表面における共通金属層４０ｂに対向する領域に、ノズル列方向に沿って突条に形成されている。本実施形態における共通バンプ４２ａの導電層４４は、ノズル列方向に沿って並設された圧電素子３２に対応して、当該ノズル列方向に沿って複数形成されている。図４に示すように、各共通バンプ４２ａ（導電層４４）の幅（ノズル列方向における寸法）は、この共通バンプ４２ａと重なる領域における下電極層３７（すなわち、下電極層３７の端部）の幅よりも広く（大きく）形成されている。そして、各共通バンプ４２ａは、圧電体層３８上のノズル列方向に沿った複数箇所で共通金属層４０ｂと接続されている。これにより、各共通バンプ４２ａは、共通金属層４０ｂを介して上電極層３９と電気的に接続される。なお、共通バンプ４２ａの導電層４４は、圧電素子３２毎に形成されなくても良い。例えば、複数の圧電素子３２に亘って形成されても良い。
【００４６】
配線基板３３と、ＭＥＭＳデバイス１４（振動板３１及び圧電素子３２が積層された圧力室形成基板２９）とは、各バンプ４２を介在させた状態で接着剤４８により接合されている。接着剤４８としては、感光性を有する樹脂が好適に用いられる。なお、このような樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、スチレン樹脂等を主成分に含む樹脂が望ましい。このような接着剤４８は、硬化前の状態で配線基板３３又は振動板３１上に塗布され、その後、露光工程及び現像工程を経ることで、所定の位置に精度よく形成される。そして、接着剤４８を挟んで配線基板３３とＭＥＭＳデバイス１４とが接合された状態で、当該接着剤４８は本硬化される。
【００４７】
このように構成された記録ヘッド３では、インクカートリッジ７からのインクが液体導入路１８、共通液室２５および個別連通路２６等を介して圧力室３０に導入される。この状態で、駆動回路４６からの信号が各バンプ４２を介して圧電素子３２に供給されると、圧電素子３２が駆動し、圧力室３０内に圧力変動が生じる。記録ヘッド３は、この圧力変動を利用することで、ノズル連通路２７を介してノズル２２からインク滴を噴射する。
【００４８】
そして、上記したように、本実施形態における記録ヘッド３のでは、上電極層３９の延在方向において、共通金属層４０ｂの駆動領域３５とは反対側の端は、上電極層３９の駆動領域３５とは反対側の端よりも駆動領域３５側に形成されたので（図５参照）、共通金属層４０ｂの駆動領域３５とは反対側の端よりも外側に形成された上電極層３９における電気抵抗が、上電極層３９と共通金属層４０ｂとが積層された領域よりも高くなる。これにより、この共通金属層４０ｂよりも外側の上電極層３９に流れる電流を抑制することができる。すなわち、図５における白抜き矢印で示すように、上電極層３９及び共通金属層４０ｂから共通バンプ４２ａへ比較的大きな電流が流れる一方、共通金属層４０ｂよりも外側の上電極層３９には比較的小さな電流しか流れない。このため、上電極層３９の端部における電圧の上昇が抑えられ、この上電極層３９の端から圧電体層３８に向けてリーク電流が流れることによる圧電体層３８及び上電極層３９の破損（焼損等）を抑制することができる。その結果、圧電デバイス１４の信頼性が向上し、記録ヘッド３の信頼性が向上する。このような効果は、特に、電圧の変化が激しいパルス駆動を行う記録ヘッド３において、より高められる。すなわち、パルス駆動においては、上電極層３９及び共通金属層４０ｂに流れる電流の変化（電荷の充放電）が激しいため、この上電極層３９及び共通金属層４０ｂに一定の電圧を印加したとしても、電流が流れ難い上電極層３９の端部においては、電圧の上昇が抑制される。
【００４９】
また、本実施形態では、バンプ４２が形成された配線基板３３が、圧電デバイス１４に対して間隔を空けて配置されたので、配線基板３３により圧電素子３２を保護することができる。すなわち、配線基板３３を、圧電素子３２を保護する保護基板として機能させることができるので、保護基板を別途設ける必要が無く、記録ヘッド３の構成が簡単になる。なお、本発明における配線基板は、上記したような駆動回路４６を備えた配線基板３３に限られない。例えば、駆動回路を配線基板とは異なる他の部材（例えば、配線基板の上方に設けられた駆動ＩＣ等）に設け、この駆動回路からの信号を中継する配線のみを配線基板に形成してもよい。すなわち、本発明における配線基板には、駆動回路を備えた配線基板に限られず、単に配線のみが形成された配線基板も含まれる。そして、本実施形態では、バンプ４２が配線基板３３に突設された樹脂部４３と、当該樹脂部４３の表面に形成された導電層４４と、を備えたので、樹脂部４３が弾性変形することにより金属層４０とバンプ４２（導電層４４）との接合面積を確保して両者をより確実に導通させることができる。また、圧電デバイス１４と配線基板３３とを接合する際において、バンプ４２と金属層４０とを確実に導通させるために圧電デバイス１４と配線基板３３との間に加える圧力を抑制できる。その結果、圧電デバイス１４或いは配線基板３３が破損することを抑制できる。
【００５０】
ところで、上記した第１の実施形態では、上電極層３９の膜厚は略一定に揃えられたが、これには限られない。図６に示す第２の実施形態では、上電極層３９の端部の膜厚が薄くなるように形成されている。具体的には、図６に示すように、共通金属層４０ｂの駆動領域３５とは反対側の端よりも外側に形成された上電極層３９の膜厚が、共通金属層４０ｂが形成された領域を含む、その他の領域に形成された上電極層３９の膜厚よりも薄く形成されている。これにより、共通金属層４０ｂの駆動領域３５とは反対側の端よりも外側に形成された上電極層３９における電気抵抗を一層高めることができる。その結果、上電極層３９の端部における圧電体層３８及び上電極層３９の破損（焼損等）を一層抑制することができる。また、その他の領域における上電極層３９の膜厚を厚くできるため、上電極層３９及び共通金属層４０ｂから共通バンプ４２ａへ向かう経路における電気抵抗（配線抵抗）を抑えることができる。なお、その他の構成は上記した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００５１】
また、上記した各実施形態では、単一の層からなる上電極層３９を例示したが、これには限られない。上電極層３９が導電性を有する複数の層からなる構成を採用することもできる。例えば、図７に示す第３の実施形態における上電極層３９は、圧電体層３８側から順に第１の層３９ａ、第２の層３９ｂ、第３の層３９ｃ、及び、第４の層３９ｄが積層されてなる。そして、第２の実施形態と同様に共通金属層４０ｂの駆動領域３５とは反対側の端よりも外側に形成された上電極層３９の膜厚が、その他の領域に形成された上電極層３９の膜厚よりも薄くなるように、共通金属層４０ｂよりも外側の領域では、第３の層３９ｃ及び第４の層３９ｄが除去されて第１の層３９ａ及び第２の層３９ｂにより上電極層３９が形成されている。なお、このような構成の上電極層３９は、半導体プロセス（即ち、成膜工程、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程など）を用いて各層３９ａ〜３９ｄを形成することで、容易に作製することができる。すなわち、共通金属層４０ｂの駆動領域３５とは反対側の端よりも外側の電気抵抗が高められた上電極層３９を容易に形成できる。
【００５２】
なお、第１の層３９ａ〜第４の層３９ｄは、同じ導電材料から形成されても良いし、それぞれ異なる導電材料から形成されても良い。また、金属層４０が金（Ａｕ）等からなる場合には、上電極層３９の最も上に位置する第４の層３９ｄを、金属層４０と密着しやすい導電材料で形成することが望ましい。本実施形態では、第１の層３９ａ及び第３の層３９ｃをイリジウム（Ｉｒ）で形成し、第２の層３９ｂ及び第４の層３９ｄをチタン（Ｔｉ）で形成している。また、上電極層３９を構成する層（導電性を有する層）は４層に限られず、２層以上の複数の層であればよい。さらに、共通金属層４０ｂの外側の領域に残される電極層は、２層に限られず、少なくとも１層以上形成されていればよい。なお、その他の構成は上記した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００５３】
さらに、上記した各実施形態では、バンプ４２が樹脂部４３と導電層４４とから形成されたが、これには限られない。バンプ４２としては、種々の構成を採用できる。例えば、図８に示す第４の実施形態では、配線基板３３に突設された金属等の導電部４５からなるバンプ４２が採用されている。すなわち、内部に樹脂を有さない金属製のバンプ４２が採用されている。これにより、バンプ４２の形成が容易になる。なお、このようなバンプ４２に採用される金属としては、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及び、これらの合金等が用いられる。その他、はんだからなるバンプを金属層に溶着する構成や、銀（Ａｇ）を含有する樹脂を金属層に溶着する構成を採用することもできる。すなわち、本発明における導電部には、上記した金属のほか、金属を含む樹脂も含まれる。
【００５４】
また、上記した第１の実施形態では、２列に形成された圧力室３０の列に共通な上電極層３９が１列形成されたが、これには限られない。２列に形成された圧力室の列に対応して、それぞれの圧力室の列に対応する領域に別個に上電極層が形成される構成を採用することもできる。さらに、上記した第１の実施形態では、圧力室３０や圧電素子３２等が２列に形成されたが、これには限られない。圧力室や圧電素子等は、１列に形成されてもよい。また、上記した第１の実施形態では、共通金属層４０ｂが、駆動領域３５の一側の端部とこれより外側の非駆動領域３６との間に亘って形成されていたがこれには限られない。共通金属層は少なくとも非駆動領域における上電極層上に形成されていればよい。
【００５５】
さらに、上記した第１の実施形態では、下電極層３７が圧電素子３２毎に独立して形成される個別電極、上電極層３９が複数の圧電素子３２に亘って連続して形成された共通電極であったが、これには限られない。下電極層が複数の圧電素子に亘って連続して形成された共通電極、上電極層が圧電素子毎に独立して形成される個別電極となる構成を採用することもできる。この場合、個別電極となる上電極層が本発明における第２の電極層となり、この上電極層の端部上に積層される個別金属層が本発明における第３の電極層となる。そして、この場合でも、上電極層の延在方向において、個別金属層の駆動領域とは反対側の端は、上電極層の駆動領域とは反対側の端よりも駆動領域側に形成される。
【００５６】
そして、以上では、ＭＥＭＳデバイスの一種として、記録ヘッド３に組み込まれた圧電デバイス１４を例に挙げて説明したが、本発明は、第１の電極層、絶縁体層、及び、第２の電極層、並びに、駆動領域を備えたその他のＭＥＭＳデバイスにも適用することができる。例えば、記録ヘッドに組み込まれたものの他に、駆動領域をセンサーの一部として機能させるＭＥＭＳデバイスにも適用することができる。さらに、液体噴射ヘッドとしては、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材吐出ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物吐出ヘッド等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…プリンター，２…記録媒体，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，６…搬送機構，７…インクカートリッジ，８…タイミングベルト，９…パルスモーター，１０…ガイドロッド，１４…圧電デバイス，１５…流路ユニット，１６…ヘッドケース，１７…収容空間，１８…液体導入路，２１…ノズルプレート，２２…ノズル，２４…連通基板，２５…共通液室，２６…個別連通路，２７…ノズル連通路，２９…圧力室形成基板，３０…圧力室，３１…振動板，３２…圧電素子，３３…配線基板，３５…駆動領域，３６…非駆動領域，３７…下電極層，３８…圧電体層，３９…上電極層，３９ａ…第１の層，３９ｂ…第２の層，３９ｃ…第３の層，３９ｄ…第４の層，４０…金属層，４０ａ…金属錘層，４０ｂ…共通金属層，４０ｃ…個別金属層，４２…バンプ，４２ａ…共通バンプ，４２ｂ…個別バンプ，４３…樹脂部，４４…導電層，４５…導電部，４６…駆動回路，４８…接着剤
【図１】
2017077708.tif 000003
【図２】
2017077708.tif 000004
【図３】
2017077708.tif 000005
【図４】
2017077708.tif 000006
【図５】
2017077708.tif 000007
【図６】
2017077708.tif 000008
【図７】
2017077708.tif 000009
【図８】
2017077708.tif 000010