JP6645173B2 - 貫通配線、液体噴射ヘッド、貫通配線の製造方法、ｍｅｍｓデバイスの製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、基板を貫通して設けられた貫通配線、貫通配線を有する液体噴射ヘッド、貫通配線の製造方法、ＭＥＭＳデバイスの製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
液体噴射ヘッドなどに代表されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスは、基板に設けられた貫通孔と、貫通孔内に設けられた貫通配線とを具備するものがある。
このような貫通配線では、基板にエッチング、ドリル又はサンドブラスト法で貫通孔を形成し、貫通孔内に貫通配線を形成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、貫通孔を基板の表面からレーザー加工で形成すると、バリやデブリが発生するという問題がある。
また、貫通内に設けられた貫通配線と基板との線膨張係数の違いから、温度変化によって貫通配線の貫通孔に対する位置ずれが生じ、貫通配線の位置ずれによって基板の表面に形成された配線が断線するという問題がある。
そして、ＭＥＭＳデバイス等に用いられる貫通配線が設けられる貫通孔は、開口の小型化や高密度化が求められる場合もあり、貫通孔及び貫通配線の自由度が望まれている。
本発明はこのような事情に鑑み、バリやデブリによる汚染を抑制して、貫通配線の貫通孔に対する位置ずれを抑制し、貫通孔及び貫通配線の形成の自由度を向上した貫通配線、ＭＥＭＳデバイス、液体噴射ヘッド、貫通配線の製造方法、ＭＥＭＳデバイスの製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の態様は、貫通孔と、該貫通孔に形成された貫通配線であって、前記貫通孔は、当該貫通孔の一端に形成された第１凹部と、当該貫通孔の前記一端とは反対側の他端に形成された第２凹部と、を有し、前記第１凹部の内壁は、当該貫通孔の貫通方向に対して前記一端から前記他端に向かうにつれて傾きが大きくなり、前記第２凹部の内壁は、当該貫通孔の貫通方向に対して前記他端から前記一端に向かうにつれて傾きが大きくなることを特徴とする貫通配線にある。
かかる態様では、第１凹部と第２凹部とによって貫通孔の内壁面と貫通配線との接触面積が増大し、貫通孔の内壁面と貫通配線との密着力を向上することができる。また、第１凹部と第２凹部との接続部分においてくびれた形状とすることで、貫通配線の貫通孔に対する位置ずれを抑制することができる。さらに、貫通配線を第１凹部と第２凹部との内側に設けることで、横断面積を増大させて配線抵抗を低減することができる。
ここで、前記貫通孔は、前記第１凹部と連通する第３凹部と、前記第２凹部と連通する第４凹部と、をさらに有し、前記第３凹部と前記第４凹部は、前記第１凹部と前記第２凹部との間に設けられ、前記第１凹部の前記第３凹部側の内壁の傾きは、前記第３凹部の前記第１凹部側の傾きよりも大きく、前記第２凹部の前記第４凹部側の傾きは、前記第４凹部の前記第２凹部側の傾きよりも大きいことが好ましい。これによれば、貫通孔の開口を大きくすることなく、さらに第３凹部と第４凹部とによって貫通孔と貫通配線との接触面積をさらに増大させて、密着力を向上することができる。
また、前記第１凹部と前記第２凹部とは、連通孔によって連通されていることが好ましい。これによれば、連通孔を設けることによって貫通孔の開口を大きくすることなく、貫通孔の貫通方向の長さを延長することができる。
また、前記第３凹部と前記第４凹部とは、連通孔によって連通されていることが好ましい。これによれば、連通孔を設けることによって貫通孔の開口を大きくすることなく、貫通孔の貫通方向の長さを延長することができる。
また、前記第１凹部、および、前記第２凹部のそれぞれの開口径が、前記連通孔の最大径よりも大きいことが好ましい。これによれば、第１凹部及び第２凹部の内部に設けられた貫通配線の電気抵抗値を低下させて配線抵抗を低減することができる。また、第１凹部と第２凹部とを連通する連通孔においてくびれた形状とすることで、貫通配線の貫通孔に対する位置ずれを抑制することができる。
さらに、本発明の他の態様は、外部からの信号を検知し、検知前後で電流値が変化するＭＥＭＳデバイスであって、前記電流が通る配線の一部が上記態様の貫通配線であることを特徴とするＭＥＭＳデバイスにある。
かかる態様では、微少電流を検出することが可能となる。
また、本発明の他の態様は、上記態様の貫通配線を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、小型化を図ると共に、配線抵抗を低減して、高周波数で圧力発生手段を駆動することが可能となる。
さらに、本発明の他の態様は、貫通孔に形成された貫通配線の製造方法であって、前記貫通孔の貫通方向に対して、当該貫通孔の一端の内壁が他端に向けて傾きが大きくなる第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、前記貫通孔の前記他端の内壁が、前記一端に向かうにつれ傾きが大きくなる第２凹部を形成する第２凹部形成工程と、前記貫通孔に貫通配線を形成する配線形成工程と、を含み、前記第１凹部形成工程と前記第２凹部形成工程は、サンドブラスト法を用いることを特徴とする貫通配線の製造方法にある。
かかる態様では、第１凹部と第２凹部とをサンドブラスト法によって形成することで、第１凹部の内壁は、貫通孔の貫通方向に対して一端から他端に向かうにつれて傾きが大きくなり、第２凹部の内壁は、貫通孔の貫通方向に対して他端から一端に向かうにつれて傾きが大きくなるように形成することができる。また、サンドブラスト法によって第１凹部及び第２凹部を形成することで、ＩＣＰによる加工に比べて短時間で加工することができる。さらに、サンドブラスト法によって第１凹部及び第２凹部を形成することで、レーザー加工に比べて開口の小さな貫通孔を比較的厚い基板に容易に且つ高密度に形成することができる。さらに、サンドブラスト法を行うサンドブラスト装置は、レーザー加工を行う装置やＩＣＰ加工を行うエッチング装置に比べて安価であるため、設備投資を抑えることができる。
ここで、前記第１凹部形成工程が、前記第１凹部と連通する第３凹部を形成する第３凹部形成工程を含み、前記第２凹部形成工程は、前記第２凹部と連通する第４凹部を形成する第４凹部形成工程を含むことが好ましい。これによれば、サンドブラスト法によって第１凹部の第３凹部側の内壁の傾きは、第３凹部の第１凹部側の傾きよりも大きく、第２凹部の第４凹部側の傾きは、第４凹部の第２凹部側の傾きよりも大きい形状で容易に形成することができる。
また、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する連通孔を形成する連通孔形成工程をさらに含むことが好ましい。これによれば、連通孔を形成することができる。
また、前記第３凹部と前記第４凹部とを接続する連通孔を形成する連通孔形成工程をさらに含むことが好ましい。これによれば、連通孔を形成することができる。
また、前記配線形成工程がめっき法を含むことが好ましい。これによれば、めっき法によって貫通配線を形成することができる。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の貫通配線の製造方法を含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法にある。
かかる態様では、開口が小さな貫通孔及び貫通配線を高密度に形成することができ、小型化を図ることができる。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様のＭＥＭＳデバイスの製造方法を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、開口が小さな貫通孔及び貫通配線を高密度に形成することができ、小型化を図ることができる。
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）
本発明を実施形態１に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドとも言う）について説明する。
本発明を実施形態１に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドとも言う）について説明する。
図１は本実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は記録ヘッドの平面図（液体噴射面２０ａ側の平面図）であり、図３は図２のＡ−Ａ′線断面図であり、図４は図３の要部を拡大した断面図であり、図５は流路形成基板１０の要部の平面図である。
図示するように、本実施形態の記録ヘッド１は、流路形成基板１０、連通板１５、ノズルプレート２０、本実施形態の配線基板である駆動回路基板３０、コンプライアンス基板４５等の複数の部材を備える。
流路形成基板１０は、ステンレス鋼やＮｉなどの金属、ＺｒＯ２あるいはＡｌ２Ｏ３を代表とするセラミック材料、ガラスセラミック材料、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３のような酸化物などを用いることができる。本実施形態では、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１０には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２がインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室１２が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。さらに、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの双方に交差する方向を本実施形態では、第３の方向Ｚと称する。各図に示した座標軸は第１の方向Ｘ、第２の方向Ｙ、第３の方向Ｚを表しており、矢印の向かう方向を正（＋）方向、反対方向が負（−）方向ともいう。なお、本実施形態では、各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の関係を直交とするが、各構成の配置関係が必ずしも直交するものに限定されるものではない。
流路形成基板１０には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側に、当該圧力発生室１２よりも開口面積が狭く、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を付与する供給路等が設けられていてもよい。
流路形成基板１０の一方面側（駆動回路基板３０とは反対側であって−Ｚ方向）には、連通板１５とノズルプレート２０とが順次積層されている。すなわち、流路形成基板１０の一方面に設けられた連通板１５と、連通板１５の流路形成基板１０とは反対面側に設けられたノズル開口２１を有するノズルプレート２０と、を具備する。
連通板１５には、圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このように連通板１５を設けることによってノズルプレート２０のノズル開口２１と圧力発生室１２とを離せるため、圧力発生室１２の中にあるインクは、ノズル開口２１付近のインクで生じるインク中の水分の蒸発による増粘の影響を受け難くなる。また、ノズルプレート２０は圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６の開口を覆うだけでよいので、ノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることができ、コストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート２０のノズル開口２１が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面２０ａと称する。
また、連通板１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８とが設けられている。
第１マニホールド部１７は、連通板１５を厚さ方向（連通板１５と流路形成基板１０との積層方向）に貫通して設けられている。第２マニホールド部１８は、連通板１５を厚さ方向に貫通することなく、連通板１５のノズルプレート２０側に開口して設けられている。
さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１９が、圧力発生室１２毎に独立して設けられている。この供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。
このような連通板１５としては、ステンレスやＮｉなどの金属、またはジルコニウムなどのセラミックなどを用いることができる。なお、連通板１５は、流路形成基板１０と線膨張係数が同等の材料が好ましい。すなわち、連通板１５として流路形成基板１０と線膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合、加熱や冷却されることで、流路形成基板１０と連通板１５との線膨張係数の違いにより反りが生じてしまう。本実施形態では、連通板１５として流路形成基板１０と同じ材料、すなわち、シリコン単結晶基板を用いることで、熱による反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。
ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２とノズル連通路１６を介して連通するノズル開口２１が形成されている。このようなノズル開口２１は、第１の方向Ｘに並設され、この第１の方向Ｘに並設されたノズル開口２１の列が第２の方向Ｙに２列形成されている。
このようなノズルプレート２０としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。なお、ノズルプレート２０としてシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート２０と連通板１５との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。
一方、流路形成基板１０の連通板１５とは反対面側（駆動回路基板３０側であって＋Ｚ方向）には、振動板５０が形成されている。本実施形態では、振動板５０として、流路形成基板１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５２と、を設けるようにした。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面側（連通板１５が接合された面側）から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室１２等の液体流路の他方面は、弾性膜５１によって画成されている。もちろん、振動板５０は、特にこれに限定されるものではなく、弾性膜５１と絶縁体膜５２との何れか一方を設けるようにしてもよく、その他の膜が設けられていてもよい。
流路形成基板１０の振動板５０上には、本実施形態の圧力発生室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段として圧電アクチュエーター３００が設けられている。上述したように、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに沿って複数並設され、圧力発生室１２の列が第２の方向Ｙに沿って２列並設されている。圧電アクチュエーター３００は、第１の方向Ｘに並設されて圧電アクチュエーター列３１０を構成し、この圧電アクチュエーター列３１０が第２の方向Ｙに２列並設されている。
圧電アクチュエーター３００は、振動板５０側から順次積層された第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を有する。圧電アクチュエーター３００を構成する第１電極６０は、圧力発生室１２毎に切り分けられており、圧電アクチュエーター３００の実質的な駆動部である能動部毎に独立する個別電極を構成する。この第１電極６０は、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいては、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、第１電極６０の端部は、圧力発生室１２に対向する領域の内側に位置している。また、圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいては、第１電極６０の両端部は、それぞれ圧力発生室１２の外側まで延設されている。このような第１電極６０の材料は、金属材料であれば特に限定されず、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適に用いられる。
圧電体層７０は、第２の方向Ｙが所定の幅となるように第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。圧電体層７０の第２の方向Ｙの幅は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの幅よりも広い。このため、圧力発生室１２の第２の方向Ｙでは、圧電体層７０は圧力発生室１２の外側まで設けられている。
圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側（マニホールド１００とは反対側）における圧電体層７０の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０の端部は圧電体層７０によって覆われている。また、圧力発生室１２の第２の方向Ｙのマニホールド１００側である他端側における圧電体層７０の端部は、第１電極６０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置しており、第１電極６０のマニホールド１００側の端部は、圧電体層７０に覆われていない。
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト形酸化物からなることができる。圧電体層７０に用いられるペロブスカイト形酸化物としては、例えば、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。
このような圧電体層７０には、圧力発生室１２間の各隔壁に対応する凹部７１が形成されている。この凹部７１の第１の方向Ｘの幅は、各隔壁の第１の方向の幅と略同一、もしくはそれよりも広くなっている。これにより、振動板５０の圧力発生室１２の第２の方向Ｙの端部に対抗する部分（いわゆる振動板５０の腕部）の剛性が押さえられるため、圧電アクチュエーター３００を良好に変位させることができる。
第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面側に設けられており、複数の能動部に共通する共通電極を構成する。また、第２電極８０は、凹部７１の内面、すなわち、圧電体層７０の凹部７１の側面内に設けるようにしても良く、設けないようにしてもよい。
このような第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０で構成される圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加することで変位が生じる。すなわち両電極の間に電圧を印加することで、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれている圧電体層７０に圧電歪みが生じる。そして、両電極に電圧を印加した際に、圧電体層７０に圧電歪みが生じる部分を能動部と称する。これに対して、圧電体層７０に圧電歪みが生じない部分を非能動部と称する。
上述したように、圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０を複数の能動部毎に独立して設けることで個別電極とし、第２電極８０を複数の能動部に亘って連続して設けることで共通電極とした。もちろん、このような態様に限定されず、第１電極６０を複数の能動部に亘って連続して設けることで共通電極とし、第２電極を能動部毎に独立して設けることで個別電極としてもよい。また、振動板５０としては、弾性膜５１及び絶縁体膜５２を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
図３、図４及び図５に示すように、圧電アクチュエーター３００の第１電極６０からは、引き出し配線である個別配線９１が引き出されている。本実施形態では、第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００の能動部の列が第２の方向Ｙに２列設けられている。個別配線９１は、各列の能動部から第２の方向Ｙにおいて列の外側に引き出されている。
また、圧電アクチュエーター３００の第２電極８０からは、引き出し配線である共通配線９２が引き出されている。本実施形態では、共通配線９２は、２列の圧電アクチュエーター３００のそれぞれの第２電極８０に導通している。また、共通配線９２は、複数の能動部に対して１本の割合で設けられている。
流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００側の面には、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する駆動回路基板３０が接合されている。駆動回路基板３０について、図３〜図７を参照して説明する。なお、図６は駆動回路基板３０を流路形成基板側から平面視した際の平面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ′線断面図である。
駆動回路基板３０は、流路形成基板１０とは反対側の面に圧電アクチュエーター３００を駆動する駆動回路１２０が設けられた半導体基板である。駆動回路基板３０の流路形成基板１０に対向する面を第１主面３０１とし、流路形成基板１０とは反対側の面を第２主面３０２とする。
本実施形態では、半導体基板の第２主面３０２に、集積回路である駆動回路１２０を半導体製造プロセスによって作り込んで駆動回路基板３０としてある。もちろん、このような態様に限定されず、例えば、別途形成した駆動回路を半導体基板に設けて駆動回路基板３０としてもよい。
また、本実施形態に係る駆動回路１２０は、圧電アクチュエーター３００を駆動するための駆動信号を形成し、駆動信号を圧電アクチュエーター３００に伝達することが可能な回路であるが、このような態様に限定されない。駆動回路１２０はこのような駆動信号を形成する能動的な回路であってもよいし、外部の制御装置などから伝達される駆動信号を圧電アクチュエーター３００に伝達する配線のみからなる回路であってもよい。
駆動回路基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、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。
また、第２主面３０２には、駆動回路１２０の端子が露出し、後述する第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２が設けられるコンタクトホール３７ａが設けられている。絶縁膜３７は、このコンタクトホール３７ａを除いて、第２主面３０２を覆っている。また、後述するように駆動回路基板３０には、本実施形態の貫通孔である第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６が設けられているが、絶縁膜３７は第２主面３０２から連続してそれらの第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６の内面も覆っている。
絶縁膜３７は、絶縁性を有する材料から形成されていれば特に限定はないが、例えば、二酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いることができる。
このような駆動回路基板３０の第１主面３０１には、第１バンプ３１及び第２バンプ３２が設けられている。本実施形態では第１主面３０１を覆う絶縁膜３７上に第１バンプ３１及び第２バンプ３２が設けられている。第１バンプ３１及び第２バンプ３２は、流路形成基板１０の個別配線９１及び共通配線９２との接点となる。
第１バンプ３１及び第２バンプ３２は、例えば、弾性を有する樹脂材料で形成されたコア部３３と、コア部３３の表面に形成された金属膜３４とを備える。
コア部３３は、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの感光性絶縁樹脂や熱硬化性絶縁樹脂で形成されている。
また、コア部３３は、駆動回路基板３０と流路形成基板１０とを接合する前において、ほぼ蒲鉾状に形成されている。ここで、蒲鉾状とは、駆動回路基板３０に接する内面（底面）が平面であると共に、非接触面である外面側が湾曲面となっている柱状形状をいう。具体的に、ほぼ蒲鉾状とは、横断面がほぼ半円状、ほぼ半楕円状、ほぼ台形状であるものなどが挙げられる。
そしてコア部３３は、駆動回路基板３０と流路形成基板１０とが相対的に近接するように押圧されることで、その先端形状が個別配線９１及び共通配線９２の表面形状に倣うように弾性変形している。
これにより、駆動回路基板３０や流路形成基板１０に反りやうねりがあっても、コア部３３がこれに追従して変形することにより、第１バンプ３１及び第２バンプ３２と個別配線９１及び共通配線９２とを確実に接続することができる。
コア部３３は、本実施形態では、第１の方向Ｘに直線状に連続して配置されている。また、コア部３３は、第２の方向Ｙにおいて、２列の圧電アクチュエーター列３１０の外側に２本と、２列の圧電アクチュエーター列３１０の間に１本と、の合計３本が設けられている。そして、２列の圧電アクチュエーター列３１０の外側に設けられた各コア部３３が、圧電アクチュエーター列３１０の個別配線９１と接続される第１バンプ３１を構成し、２列の圧電アクチュエーター列３１０の間に設けられたコア部３３が、２列の圧電アクチュエーター列３１０の共通配線９２に接続される第２バンプ３２を構成する。
このようなコア部３３は、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術によって形成することができる。
金属膜３４は、コア部３３の表面を被覆している。金属膜３４は、例えばＡｕ、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、ＮｉＶ、Ａｌ、Ｐｄ（パラジウム）、鉛フリーハンダなどの金属や合金で形成されており、これらの単層であっても、複数種を積層したものであってもよい。そして、金属膜３４は、コア部３３の弾性変形によって個別配線９１及び共通配線９２の表面形状に倣って変形しており、個別配線９１及び共通配線９２と金属接合している。
個別配線９１に接続される金属膜３４は、コア部３３の表面に個別配線９１と同じピッチで第１の方向Ｘに配設されている。また、共通配線９２に接続される金属膜３４は、コア部３３の表面全体を覆うように第１の方向Ｘに沿って延設されている。本実施形態では共通配線９２は複数個形成されているが、これら全てに共通して接触するように金属膜３４が形成されている。
このような第１バンプ３１及び第２バンプ３２を構成するコア部３３の表面に設けられた金属膜３４と個別配線９１及び共通配線９２とは、常温接合されている。具体的には、本実施形態の駆動回路基板３０と流路形成基板１０とは、接着層３９によって接合されることで、第１バンプ３１及び第２バンプ３２と個別配線９１及び共通配線９２とは互いに当接した状態で固定されている。
ここで接着層３９は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の接着剤で形成されている。特に、フォトレジストなどに用いられる感光性樹脂を用いることで、接着層を容易に且つ高精度に形成することができる。
接着層３９は、本実施形態では、第１バンプ３１の両側及び第２バンプ３２の両側、すなわち、第１バンプ３１及び第２バンプ３２のそれぞれを挟んだ第２の方向Ｙの両側に設けられている。第１の方向Ｘに延設された第１バンプ３１及び第２バンプ３２は、第２の方向Ｙに３本設けられているため、第１の方向Ｘに延設された接着層３９は、第２の方向Ｙに６本設けられている。また、第２の方向Ｙで並設された接着層３９は、第１の方向Ｘの両端部において端部同士が連続するように設けられている。すなわち、接着層３９は、圧電アクチュエーター列３１０の各列を囲むように、平面視した際に矩形の額縁状となるように形成されている。
このように流路形成基板１０と駆動回路基板３０とを接合する接着層３９によって、流路形成基板１０と駆動回路基板３０との間には、内部に圧電アクチュエーター３００が配置された空間である保持部３２０が形成されている。本実施形態では、接着層３９は、圧電アクチュエーター列３１０の各列の周囲に亘って連続して設けるようにしたため、流路形成基板１０と駆動回路基板３０との間には、圧電アクチュエーター列３１０毎に対応して保持部３２０が独立して設けられている。
なお、この保持部３２０は、外部とは遮断された密封の空間でもよいし、一部が外部と連通した非密封の空間でもよい。
駆動回路基板３０には、第１主面３０１と第２主面３０２とを連通する本実施形態の貫通孔である第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６が設けられている。
第１貫通孔３５は、当該第１貫通孔３５の一端である第１主面３０１側に設けられた第１凹部３５１と、第１貫通孔３５の他端である第２主面３０２側に設けられた第２凹部３５２とを具備する。
第１凹部３５１の内壁は、第１貫通孔３５の貫通方向である第３の方向Ｚに対して、一端から他端、すなわち、第１主面３０１から第２主面３０２に向かうにつれて傾きが大きくなるように形成されている。すなわち、第１凹部３５１は、第１主面３０１側の開口面積が大きく、第２主面３０２に向かうにつれて開口面積が徐々に小さくなるように、内壁が所謂、凹曲面となるように設けられている。
また、第２凹部３５２の内壁は、第１貫通孔３５の貫通方向である第３の方向Ｚに対して、他端から一端、すなわち、第２主面３０２から第１主面３０１に向かうにつれて傾きが大きくなるように形成されている。すなわち、第２凹部３５２は、第２主面３０２側の開口面積が大きく、第１主面３０１に向かうにつれて開口面積が徐々に小さくなるように、内壁が所謂、凹曲面となるように設けられている。そして、これら第１凹部３５１と第２凹部３５２との底面同士が連通することで、第１貫通孔３５が形成されている。すなわち、第１凹部３５１と第２凹部３５２とが連通する部分は、開口が最も狭く、くびれた形状となっている。
このような第１貫通孔３５は、個別電極である第１電極６０毎に設けられている。すなわち、上述したように、第１電極６０は、第１の方向Ｘに沿った複数の第１電極６０からなる列が第２の方向Ｙに２列設けられている。このため、第１貫通孔３５は、第１電極６０に対応して、第１の方向Ｘに並設された列が、第２の方向Ｙに２列設けられている。
第２貫通孔３６は、第１貫通孔３５と同様に、第１凹部３６１及び第２凹部３６２を有する。すなわち、第２貫通孔３６の第１凹部３６１及び第２凹部３６２は、それぞれ第１貫通孔３５の第１凹部３５１及び第２凹部３５２と同様の形状を有する。
このような第２貫通孔３６は、共通電極である第２電極８０に対応して設けられた少なくとも１つ設けられている。本実施形態では、駆動回路基板３０の第３の方向Ｚからの平面視において、第１の方向Ｘにおいて第２バンプ３２よりも外側に２つの第２貫通孔３６が設けられている。
そして、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６内には、貫通配線としてそれぞれ第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２が形成されている。第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２は、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６の内部に亘って充填されている。また、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の一端は、駆動回路基板３０の第２主面３０２側において、駆動回路１２０の端子に接続している。すなわち、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２は、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６から第２主面３０２（絶縁膜３７）上にまで連続して延設され、さらにコンタクトホール３７ａ内まで延設されて駆動回路１２０の端子に接続されている。
このような第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６と、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２との製造方法については詳しくは後述する。
このように第１貫通孔３５は、第１凹部３５１と第２凹部３５２との連通する部分で内径が狭くなった、くびれが形成されているため、第１貫通孔３５内に形成された第１貫通配線３１１は、くびれ形状によって第１貫通孔３５の貫通方向である第３の方向Ｚへの移動が規制されて、位置ずれし難い。したがって、温度変化が生じた際に、駆動回路基板３０と第１貫通配線３１１との線膨張係数の差によって、第１貫通配線３１１が第１貫通孔３５に対して第３の方向Ｚに位置ずれが生じ、駆動回路基板３０の第１主面３０１又は第２主面３０２から飛び出すのを抑制することができる。ちなみに、第１貫通配線３１１が第１貫通孔３５の第３の方向Ｚに位置ずれが生じ、駆動回路基板３０の第１主面３０１又は第２主面３０２から飛び出してしまうと、駆動回路基板３０の表面に形成された配線、例えば、第１貫通配線３１１の第２主面３０２上に延設された一部や、第１主面３０１において第１貫通配線３１１と接続された金属膜３４等が断線してしまう虞がある。本実施形態では、第１貫通配線３１１の第１貫通孔３５に対する位置ずれが抑制されるため、駆動回路基板３０の表面に形成された配線の断線を抑制することができる。なお、第２貫通孔３６とこの第２貫通孔３６内に設けられた第２貫通配線３１２についても同様に、第２貫通孔３６によって第２貫通配線３１２の第２貫通孔３６の第３の方向Ｚに対する位置ずれを抑制して、配線の断線を抑制することができる。
また、第１貫通孔３５に第１凹部３５１と第２凹部３５２とを設けることで、第１貫通孔３５を貫通方向である第３の方向Ｚにストレートに形成した場合に比べて、第１貫通配線３１１が密着する内壁面の面積を増大させることができる。したがって、第１貫通配線３１１と第１貫通孔３５の内壁との密着力を向上して、第１貫通配線３１１の第１貫通孔３５に対する位置ずれを抑制することができる。
さらに、第１貫通孔３５内に形成された第１貫通配線３１１及び第２貫通孔３６内に形成された第２貫通配線３１２は、第１凹部３５１、３６１の第１主面３０１の開口及び第２凹部３５２、３６２の第２主面３０２の開口が大きくなるように設けられている。このため、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６内における第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の電気抵抗値を下げることができ、圧電アクチュエーター３００を高周波数で駆動した際に配線抵抗による信号遅延を抑制することができる。ちなみに、第１貫通孔３５に第１凹部３５１と第２凹部３５２とを設けずに、第１凹部３５１と第２凹部３５２とが連通する最も狭い開口面積で、貫通方向である第３の方向Ｚに亘って第１貫通孔３５を設けた場合、本実施形態に比べて第１貫通配線３１１の電気抵抗値が上がるため、圧電アクチュエーター３００を高周波数で駆動した際に配線抵抗による信号遅延が発生し、印刷品質が低下してしまう虞がある。
また、駆動回路基板３０の第１主面３０１では、第１バンプ３１及び第２バンプ３２の金属膜３４が第２の方向Ｙの中央側に延設されている。第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の他端は、駆動回路基板３０の第１主面３０１側において、第１バンプ３１及び第２バンプ３２の金属膜３４が延設された部分に接続している。すなわち、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２により、第１バンプ３１及び第２バンプ３２が駆動回路１２０に電気的に接続されている。
第１貫通配線３１１、第２貫通配線３１２、及び駆動回路１２０には、これらを保護する保護膜３４０が設けられている。本実施形態では、保護膜３４０は、駆動回路１２０を水分から保護するために設けられたものであり、湿気（水分）に対して変質し難い性質であるとともに、湿気（水分）を透過（透湿）させ難い性質を有する。
保護膜３４０は、耐湿性を有する材料であれば特に限定はない。例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等の無機絶縁材料、ポリイミド（ＰＩ）やポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系樹脂等の材料を用いることができる。また、保護膜３４０は一層である場合に限定されず、複数層であってもよい。この場合、同一の材料で複数の保護膜３４０を形成してもよいし、異なる材料で複数の保護膜３４０を形成してもよい。
また、詳細は後述するが、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２は、めっき法により形成することができる。第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２をめっき法によって形成することで、微細な開口である第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６内に第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２を充填するように形成することが可能となる。
なお、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２は、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６内を充填する態様に限定されない。例えば、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６の内面のみに、スパッタリング法等の気相法によって形成した金属膜を第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２としてもよい。
このような第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２は、第１バンプ３１及び第２バンプ３２を介して第１電極６０及び第２電極８０に接続されている。具体的には、各第１電極６０に接続された個別配線９１と第１貫通配線３１１とが第１バンプ３１により電気的に接続されている。また、第２電極８０に接続された共通配線９２と第２貫通配線３１２とが第２バンプ３２により電気的に接続されている。
なお、個別配線９１及び共通配線９２を介さず、第１電極６０及び第２電極８０に第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２を直接的に接続してもよい。
以上に説明したように、本実施形態に係る記録ヘッド１は、保持部３２０内に圧電アクチュエーター３００が収容され、駆動回路基板３０の第２主面３０２側に駆動回路１２０が設けられている。駆動回路１２０は、圧電アクチュエーター３００とは反対側に面した、いわゆるフェイスアップ配置である。そして、これらの圧電アクチュエーター３００と駆動回路１２０とは、駆動回路基板３０を貫通して第３の方向Ｚに延びる第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２により電気的に接続されている。
仮に、駆動回路１２０がフェイスダウン配置であると、従来技術で述べたように、駆動回路基板３０の第１主面３０１側に、保持部３２０よりも外側に、外部の制御回路等からの配線が接続される入力部を設けなければならない。すなわち、水平面（第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙで規定される面）で駆動回路基板３０が大型化してしまう。
しかしながら、本実施形態の記録ヘッド１は、駆動回路１２０をフェイスアップ配置としたことで、外部の制御回路等からの外部配線が接続される入力部を駆動回路１２０に設けるための領域を必要としない。したがって、そのような入力部を形成するための領域は駆動回路基板３０に不要となり、駆動回路基板３０を小型化することができる。
また、本実施形態に係る記録ヘッド１は、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２が駆動回路基板３０を貫通する第３の方向Ｚに延設されている。これにより、駆動回路１２０をフェイスアップ配置とすることで圧電アクチュエーター３００と駆動回路１２０とが保持部３２０の内外で離隔されても、これらを電気的に接続することができる。
ここで、仮に、圧電アクチュエーター３００と駆動回路１２０とを接続する配線を、駆動回路基板３０を貫通せずに設ける場合では次のような態様となる。まず、個別配線９１、共通配線９２を第１の方向Ｘ又は第２の方向Ｙに保持部３２０の外側まで引き延ばす。そして、その引き延ばした個別配線９１と共通配線９２とをボンディングワイヤー等の配線によって駆動回路１２０に接続する。このような態様では、個別配線９１及び共通配線９２を保持部３２０の外側まで引き出す領域が必要となり、水平面（第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙで規定される面）で記録ヘッド１が大型化してしまう。
しかしながら、本実施形態に係る記録ヘッド１では、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２が駆動回路基板３０を貫通する第３の方向Ｚに延設されているため、水平面で大型化することを回避することができる。また、本実施形態では、比較的微細な開口を有する第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を高密度に配置することができるため、これによっても記録ヘッド１の水平方向の小型化を図ることができる。
以上に述べたように、本実施形態に係る記録ヘッド１は、水平面で小型化することができる。そして、記録ヘッド１は小型化が可能であるので、ノズル開口２１の高密度にも対応することができ、高密度にインクを吐出することができる。
また、２列の圧電アクチュエーター列３１０の間には、共通電極である第２電極８０から引き出された共通配線９２が設けられている。つまり、２列の圧電アクチュエーター列３１０の第２電極８０が一体化されている。このため、これに接続される第２バンプ３２も一列ですむ。結局、第１バンプ３１及び第２バンプ３２と合わせて合計３本のバンプですみ、駆動回路基板３０の第２の方向Ｙにおける幅を小型化することができる。
仮に、２列の圧電アクチュエーター列３１０の間に、個別電極である第１電極６０から引き出された個別配線９１を設けた場合、各個別配線９１を一体化することはできない。したがって、２列の圧電アクチュエーター列３１０の間には、各圧電アクチュエーター列３１０に対応した２列の第１バンプ３１を配置しなければならない。そして、２列の圧電アクチュエーター列３１０の外側には、それぞれの第２電極８０に対応して２列の第２バンプ３２を配置しなければならない。結局、４本の第１バンプ３１及び第２バンプ３２が必要となり、駆動回路基板３０の第２の方向Ｙにおける幅が大型化してしまう。
さらに、第２バンプ３２は、２列の圧電アクチュエーター列３１０の間に設けられている。すなわち、第２バンプ３２は、圧電アクチュエーター列３１０の第１の方向Ｘの長さと同じ又はそれ以下の長さで形成されている。これにより、第２バンプ３２の第１の方向Ｘの長さを、圧電アクチュエーター列３１０の間以外の領域に第２バンプ３２を設ける場合に比べて短くすることができ、第２バンプ３２が設けられる駆動回路基板３０についても第１の方向Ｘに小型化することができる。
また、本実施形態に係る記録ヘッド１は、第１バンプ３１及び第２バンプ３２のそれぞれの第２の方向Ｙにおける両側に接着層３９が設けられている。このような構成とすることで、第１バンプ３１及び第２バンプ３２と個別配線９１及び共通配線９２との電気的接続をより確実に維持することができる。
さらに、上述したように、第２バンプ３２を構成する金属膜３４は、複数個の共通配線９２の全てに共通して接触するように形成されている。このような金属膜３４を備える第２バンプ３２としたことで、当該金属膜３４を駆動回路１２０に接続するための第２貫通孔３６及びこれに形成される第２貫通配線３１２は少なくとも一つ形成すればよい。これにより、駆動回路基板３０に第２貫通孔３６を設ける領域を必要最小限とすることができ、駆動回路基板３０の小型化を図ることができる。
また、駆動回路基板３０には、第２貫通孔３６及び第２貫通配線３１２を第１の方向Ｘにおいて第２バンプ３２の両側に設けた。これにより、各共通配線９２から駆動回路１２０までの距離の差が小さくなり、電圧降下のばらつきを抑えることができる。これにより、圧電アクチュエーター３００におけるインクの吐出特性にばらつきが生じることを抑制することができる。
このように、電圧降下のばらつきを抑えるためには、複数の第２貫通孔３６及び第２貫通配線３１２を設ければよいことになるが、上述したように、駆動回路基板３０にそれらを形成するための領域を要してしまう。本実施形態では、２つの第２貫通孔３６及び第２貫通配線３１２を第１の方向Ｘにおいて第２バンプ３２の両側に配置した。すなわち、第２貫通孔３６及び第２貫通配線３１２を設ける領域を、第１の方向Ｘにおいて第２バンプ３２よりも外側に限定している。これにより、２つの第２貫通孔３６及び第２貫通配線３１２により電圧降下のばらつきを抑えるとともに、駆動回路基板３０を第２の方向Ｙにおいて小型化することができる。
また、図４に示すように、流路形成基板１０と駆動回路基板３０とを接合する接着層３９は、第１バンプ３１の接続方向、すなわち、第３の方向Ｚにおいて、第１バンプ３１の一部とオーバーラップしている。具体的には、接着層３９は、第２の方向Ｙの幅が、流路形成基板１０側で第１バンプ３１と個別配線９１との接続を阻害しない範囲に広がっている。すなわち、本実施形態では、接着層３９は、横断面、つまり第２の方向Ｙの断面形状が、流路形成基板１０側が幅広で、駆動回路基板３０側が幅狭となる台形状となっている。このように接着層３９と第１バンプ３１とを第３の方向Ｚでオーバーラップさせることにより、接着層３９の接着領域を増加させて、流路形成基板１０と駆動回路基板３０との接合強度を向上することができる。また、本実施形態では、接着層３９の接着面積を第１バンプ３１と個別配線９１との接続を阻害しない程度に第１バンプ３１側に広げるようにしたため、接着層３９を第１バンプ３１とは反対側に広げる場合に比べて小型化を図ることができる。なお、特に図示していないが、共通配線９２における接着層３９においても同様の構成とすることにより、流路形成基板１０と駆動回路基板３０との接合強度をさらに向上することができる。
図１〜図３に示すように、このような流路形成基板１０、駆動回路基板３０、連通板１５及びノズルプレート２０の接合体には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００を形成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、駆動回路基板３０に接合されると共に、上述した連通板１５にも接合されている。具体的には、ケース部材４０は、駆動回路基板３０側に流路形成基板１０及び駆動回路基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。この凹部４１は、駆動回路基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部４１に流路形成基板１０等が収容された状態で凹部４１のノズルプレート２０側の開口面が連通板１５によって封止されている。また、ケース部材４０には、凹部４１の第２の方向Ｙの両側に凹形状を有する第３マニホールド部４２が形成されている。この第３マニホールド部４２と、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８とによって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。
ケース部材４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。ちなみに、ケース部材４０として、樹脂材料を成形することにより、低コストで量産することができる。
連通板１５のノズルプレート２０側の面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８のノズルプレート２０側の開口を封止している。このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、封止膜４６と、固定基板４７と、を具備する。封止膜４６は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成された厚さが２０μｍ以下の薄膜）からなり、固定基板４７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板４７のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４８となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。
ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入路４４が設けられている。また、ケース部材４０には、駆動回路基板３０が露出し、外部配線（図示せず）が挿通される接続口４３が設けられており、接続口４３に挿入された外部配線が駆動回路１２０と接続されている。
このような構成の記録ヘッド１では、インクを噴射する際に、インクが貯留された液体貯留手段から導入路４４を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路１２０からの信号に従い、圧力発生室１２に対応する各圧電アクチュエーター３００に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター３００と共に振動板５０をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり所定のノズル開口２１からインク滴が噴射される。
ここで、本実施形態に係る記録ヘッドの製造方法について図８〜図２７を参照して説明する。なお、図８〜図２７は、本実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
まず、本実施形態の配線基板である駆動回路基板３０の製造方法について説明する。本実施形態では、シリコンウェハーである駆動回路基板用ウェハー１３０に複数の駆動回路基板３０を一体的に形成する。
具体的には、図８に示すように、駆動回路基板用ウェハー１３０を熱酸化することによって二酸化シリコンからなる第１絶縁膜４０１を形成し、一方面（第２主面３０２）に駆動回路１２０を一体的に形成する。
次に、図９に示すように、第１絶縁膜４０１のうち第１貫通孔３５となる部分を除去する。具体的には、駆動回路基板用ウェハー１３０の第１主面３０１及び第２主面３０２上に、レジスト層４１０を設け、第１貫通孔３５となる部分を除去するよう、所定形状に露光する。特に図示しないが、第２貫通孔３６についても同様に形成する。そして、ドライエッチングにより第１絶縁膜４０１のうち、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６となる部分を除去する。その後、残ったレジスト層４１０を除去する。
次に、図１０に示すように、駆動回路基板用ウェハー１３０の両面、すなわち、第１主面３０１及び第２主面３０２のそれぞれに第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６となる部分に開口部を有するレジスト層４１１を形成する。レジスト層４１１としては、例えば、ドライフィルムなどの感光性レジストを用いて、フォトリソグラフィー法によって所定形状に形成することができる。なお、本実施形態では、レジスト層４１０とレジスト層４１１とを別途形成するようにしたが、特にこれに限定されず、レジスト層４１１を設けずに、レジスト層４１１の代わりにレジスト層４１０を用いるようにしてもよい。すなわち、レジスト層４１０を除去することなく、次の工程で用いるようにしてもよい。
次に、図１１に示すように、駆動回路基板用ウェハー１３０をその両面である第１主面３０１及び第２主面３０２からレジスト層４１１を介してサンドブラスト法を行うことにより、第１凹部３５１及び第２凹部３５２を有する第１貫通孔３５を形成する。すなわち、駆動回路基板用ウェハー１３０の第１主面３０１からサンドブラスト法を行うことで第１凹部３５１を形成する（第１凹部形成工程）。また、駆動回路基板用ウェハー１３０の第２主面３０２からサンドブラスト法を行うことで第２凹部３５２を形成する（第２凹部形成工程）。本実施形態では、第１凹部形成工程と第２凹部形成工程とによって第１凹部３５１と第２凹部３５２とが互いに底面で連通した第１貫通孔３５を形成することができる。なお、第１凹部形成工程と第２凹部形成工程との順番は特に限定されない。また、シリコンウェハーである駆動回路基板用ウェハー１３０のサンドブラスト法では、例えば、研磨材として炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を用いることができる。もちろん、サンドブラスト法で用いる研磨材は炭化ケイ素に限定されず、酸化アルミニウムやガラスなどを用いるようにしてもよい。このように第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を形成した後は、残ったレジスト層４１１を除去する。
このように第１凹部３５１及び第２凹部３５２をサンドブラスト法で形成することによって、第１凹部３５１の内壁を第３の方向Ｚに対して第１主面３０１から第２主面３０２に向かうにつれて傾きが大きくなるように、いわゆる凹曲面で形成することができる。また、第２凹部３５２の内壁を第３の方向Ｚに対して第２主面３０２から第１主面３０１に向かうにつれて傾きが大きくなるように、いわゆる凹曲面で形成することができる。
これに対して、第１貫通孔３５をレーザー加工や、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma ；誘導結合プラズマ）加工、エッチング、ドリルによって形成すると、貫通方向である第３の方向Ｚに亘って概形状がストレートな形状で形成される
ちなみに、本実施形態のようにサンドブラスト法によって第１凹部３５１及び第２凹部３５２を有する第１貫通孔３５を形成する場合、例えば、厚さ３００μｍ以上の駆動回路基板３０に、第１凹部３５１及び第２凹部３５２の第１主面３０１及び第２主面３０２における開口径を８０μｍ以下で３００ｄｐｉ程度の密度で形成することが可能となる。
また、特に図示していないが、第１貫通孔３５を形成する際に、同時に駆動回路基板用ウェハー１３０に第２貫通孔３６を形成する。つまり、第１貫通孔３５の第１凹部３５１と、第２貫通孔３６の第１凹部３６１とは同じマスクであるレジスト層４１１を介して同時にサンドブラスト法によって形成することができる。また、第１貫通孔３５の第２凹部３５２と、第２貫通孔３６の第２凹部３６２とは、同じマスクであるレジスト層４１１を介して同時にサンドブラスト法によって形成することができる。これにより、工程数を減らしてコストを低減することができる。
次に、図１２に示すように、駆動回路基板用ウェハー１３０に第２絶縁膜４０２を形成する。具体的には、ＣＶＤ法により、駆動回路基板用ウェハー１３０の全面に例えば、二酸化シリコンからなる第２絶縁膜４０２を形成する。これにより、シリコンウェハーである駆動回路基板用ウェハー１３０の第１貫通孔３５の内面は、第２絶縁膜４０２により絶縁される。特に図示しないが、第２貫通孔３６の内面も第２絶縁膜４０２により絶縁される。
次に、図１３に示すように、第１貫通孔３５内に、第１貫通配線３１１の一部を構成する第１貫通配線３１１ａを形成する（配線形成工程）。ここでは銅を含む第１貫通配線３１１を形成する。
具体的には、ＣＶＤ法やスパッタ法により、第１貫通孔３５内に銅からなるシード層を形成する。このシード層は、後の無電界めっきの触媒（アクチベーター）として機能するものである。次に、シード層に無電界めっきによって銅からなる第１貫通配線３１１を形成する。これにより、第１貫通孔３５内に充填された銅からなる第１貫通配線３１１ａが形成される。また、特に図示しないが、同様にして第２貫通孔３６内にも銅からなる第２貫通配線３１２の一部を形成しておく。その後、駆動回路基板用ウェハー１３０の両面を化学的機械研磨（ＣＭＰ）処理しておくことが好ましい。
ここで、上述したように、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を構成する第１凹部３５１、３６１及び第２凹部３５２、３６２は、その内壁面が貫通方向である第３の方向Ｚに対して傾斜、すなわち、内壁面が表面に向かって配置されている。したがって、この第１凹部３５１、３６１及び第２凹部３５２、３６２内にシード層、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２を形成する際に、シード層、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６の内壁面への付き周りを向上して比較的容易に形成することができる。ちなみに、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６の内壁面を第３の方向Ｚに沿って直線状、すなわち、ストレートに設けられている場合、この第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６の内壁面へのシード層、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の付き周りが低下し、シード層、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の形成不良や剥離が発生する虞がある。本実施形態では、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６内へのシード層、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の付き周りを向上して、形成不良や剥離を抑制することができる。
次に、図１４に示すように、駆動回路１２０の端子部分を露出させる。具体的には、駆動回路基板用ウェハー１３０の第２主面３０２側に駆動回路１２０の端子が露出するようにレジスト層４１２を形成する。そして、ドライエッチングをすることで、第２主面３０２上の第２絶縁膜４０２の一部を除去してコンタクトホール３７ａを形成し、駆動回路１２０の端子を露出させる。その後、レジスト層４１２を除去する。
次に、図１５に示すように、駆動回路基板用ウェハー１３０の第２主面３０２側に第１貫通配線３１１の一部を構成する第１貫通配線３１１ｂを形成する。具体的には、駆動回路基板用ウェハー１３０の第２主面３０２の全面に密着層（特に図示せず）を形成し、当該密着層上に金からなる配線層４１３を形成する。密着層としては、配線層４１３に金や銅を用いる場合、ニッケルやニッケル・クロムの合金（ニクロム）、チタンタングステンなどを用いることができる。
次に、図１６に示すように、配線層４１３をパターニングすることで、第１貫通配線３１１ａ及び第１貫通配線３１１ｂからなる第１貫通配線３１１を形成する。なお、配線層４１３のパターニングは、例えば、配線層４１３上に所定形状のレジストを形成した後、レジストを介してエッチングすることによって行うことができる。第１貫通配線３１１の他の製法としては、レーザー光を用いたレーザーパターニングを行うようにしてもよい。レーザーパターニングによれば、高精度なパターニングが可能になる。また、特に図示しないが、第２貫通配線３１２についても同様に形成する。
次に、図１７に示すように、駆動回路基板用ウェハー１３０の第２主面３０２側、すなわち、第２絶縁膜４０２及び第１貫通配線３１１を覆うように、保護膜３４０を形成する。ここでは、保護膜３４０として、ポリイミドを用いる。保護膜３４０の製法に特に限定はなく、例えば、ＣＶＤ法、スピンコート法、スパッタ法などが挙げられる。
次に、図１８に示すように、第１バンプ３１及び第２バンプ３２を形成する。具体的には第１主面３０１側に、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの感光性絶縁樹脂や熱硬化性絶縁樹脂などの樹脂を塗布し、所定形状にパターニングすることで、コア部３３を形成する。次に、コア部３３上に、金属膜３４を形成する。具体的には、スパッタ法により密着層（図示せず）を形成し、当該密着層上に及び金からなる配線層（特に図示せず）を形成する。そして、密着層及び配線層をフォトリソグラフィー法により所定形状にパターニングして第１バンプ３１及び第２バンプ３２を形成する。
流路形成基板１０における第２バンプ３２の配置に特に限定はないが、２列の圧電アクチュエーター列３１０の間、すなわち、圧電アクチュエーター列３１０の第１の方向Ｘの長さと同じ又はそれ以下の長さで第２バンプ３２を形成することが好ましい。これにより、第２バンプ３２の第１の方向Ｘの長さを、圧電アクチュエーター列３１０の間以外の領域に第２バンプ３２を設ける場合に比べて短くすることができ、第２バンプ３２が設けられる駆動回路基板３０についても第１の方向Ｘに小型化することができる。
なお、第２バンプ３２を、圧電アクチュエーター列３１０の延長線上の領域に形成してもよい。すなわち、第１の方向Ｘにおいて、圧電アクチュエーター列３１０よりも外側の領域に第２バンプ３２を設け、共通電極である第２電極８０から、その第２バンプ３２に対向する位置まで共通配線９２を設けてもよい。
以上が、本実施形態の配線基板である駆動回路基板３０の製造方法である。
次に、図１９に示すように、シリコンウェハーであり複数の流路形成基板１０が一体的に形成される流路形成基板用ウェハー１１０の表面に振動板５０を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハー１１０を熱酸化することによって形成した二酸化シリコン（弾性膜５１）と、スパッタリング法で成膜後、熱酸化することによって形成した酸化ジルコニウム（絶縁体膜５２）との積層からなる振動板５０を形成した。
次に、図２０に示すように、振動板５０上の全面に第１電極６０を形成すると共に所定形状にパターニングする。なお、第１電極６０に圧電体層７０の結晶成長を制御するための制御層を形成してもよい。本実施形態では、特に図示していないが、圧電体層７０（ＰＺＴ）の結晶制御としてチタンを使用している。チタンは、圧電体層７０の成膜時に圧電体層７０内に取り込まれるため、圧電体層７０形成後には膜として存在していない。
次に、図２１に示すように、第１電極６０上に圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層形成する。ここで、本実施形態では、金属錯体を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法やスパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。すなわち、圧電体層７０は液相法、気相法の何れで形成してもよい。
次に、図２２に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングすることで、圧電アクチュエーター３００を形成する。なお、圧電体層７０及び第２電極８０のパターニングは、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。
次に、図２３に示すように、金（Ａｕ）からなる個別配線９１及び共通配線９２を形成すると共に所定形状にパターニングする。
このように個別配線９１及び共通配線９２を形成した後は、図２４に示すように、上述した工程によって製造した駆動回路基板用ウェハー１３０を、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電アクチュエーター３００側に接着層３９を介して接合する。これにより、個別配線９１及び共通配線９２が、第１バンプ３１及び第２バンプ３２を介して、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２に接続される。なお、上述した第１絶縁膜４０１及び第２絶縁膜４０２は、絶縁膜３７として一体的に図示している。
次に、図２５に示すように、駆動回路基板用ウェハー１３０が接合された流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。
次に、図２６に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜５３を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
次に、図２７に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５３を介してアルカリ性水溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電アクチュエーター３００に対応する圧力発生室１２を形成する。
その後は、流路形成基板用ウェハー１１０と駆動回路基板用ウェハー１３０とが接合された接合体を、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及び駆動回路基板３０となるように分割した後、流路形成基板１０の駆動回路基板３０とは反対側の面にノズル連通路１６等が形成された連通板１５と、ノズル開口２１が形成されたノズルプレート２０と、コンプライアンス基板４５とを順次接合する。また、駆動回路基板３０と連通板１５とにケース部材４０を接合することで、本実施形態の記録ヘッド１とする。
以上説明した本実施形態の記録ヘッド１の製造方法は、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２を駆動回路基板３０の貫通方向である第３の方向Ｚに延設することで、駆動回路基板３０を水平方向、すなわち、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙを含む面方向に大型化するのを回避することができる。
また、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２を設ける第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を構成する第１凹部３５１、３６１及び第２凹部３５２、３６２をサンドブラスト法で形成することで、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を比較的微少な開口面積で高密度に形成することが可能となる。したがって、駆動回路基板３０の水平方向の小型化を図ることができ、記録ヘッド１の小型化を図ることができる。
また、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を構成する第１凹部３５１、３６１及び第２凹部３５２、３６２をサンドブラスト法で形成することで、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６をＩＣＰによって形成するのに比べて、加工速度を早くして短時間で加工することができる。ちなみに、ＩＣＰによって貫通孔を形成する場合、貫通孔の開口面積に比例して加工時間がかかってしまう。また、サンドブラスト法を行うサンドブラスト装置は、ＩＣＰ加工を行うエッチング装置に比べて安価であるため、設備投資を抑えることができる。したがって、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の製造コストを低減することができる。
さらに、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を構成する第１凹部３５１、３６１及び第２凹部３５２、３６２をサンドブラスト法で形成することで、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６をレーザー加工によって形成する場合に較べて、比較的厚い駆動回路基板３０に第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を形成することができる。すなわち、レーザー加工による貫通孔の形成は、加工対象となる駆動回路基板３０の厚さに制限があり、また、比較的厚い駆動回路基板３０にレーザー加工によって貫通孔を形成する場合、開口面積の広い貫通孔を低密度で形成することしかできない。本実施形態では、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を構成する第１凹部３５１、３６１及び第２凹部３５２、３６２をサンドブラスト法で形成することで、レーザー加工に比べて比較的厚い駆動回路基板３０に比較的小さな開口を有する第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を高密度で形成することが可能となる。また、サンドブラスト法を行うサンドブラスト装置は、レーザー加工を行うレーザー加工装置に比べて安価であるため、設備投資を抑えることができる。したがって、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の製造コストを低減することができる。
また、第１凹部３５１、３６１及び第２凹部３５２、３６２をサンドブラスト法で形成することで、レーザー加工やＩＣＰ、ドリル等で形成した場合に発生する駆動回路基板３０の表面へのバリの発生やデブリの付着による汚染を抑制することができる。ちなみに、駆動回路基板３０の表面にバリが形成されると、駆動回路基板３０に他の部材を接合した際などに、駆動回路基板３０と他の部材とを加圧させて当接させることでバリに応力が集中し、バリを起点として割れなどの破壊が生じる虞がある。本実施形態では、駆動回路基板３０の表面でのバリの発生を抑制して、割れ等の破壊を抑制することができる。なお、一般的にレーザー加工時には、基板の表面に保護膜を形成することでデブリ等の付着を抑制するが、保護膜上にデブリが付着すると共に、基板と保護膜との界面にもデブリが付着するため、保護膜を剥離した際に基板表面にデブリが存在してしまう。
さらに、第１貫通孔３５に第１凹部３５１と第２凹部３５２とを設けることで、第１貫通孔３５を貫通方向である第３の方向Ｚにストレートに形成した場合に比べて、第１貫通配線３１１が密着する内壁面の面積を増大させることができる。したがって、第１貫通配線３１１と第１貫通孔３５の内壁との密着力を向上して、第１貫通配線３１１の第１貫通孔３５に対する位置ずれを抑制することができる。
また、第１凹部３５１、３６１及び第２凹部３５２、３６２をサンドブラスト法で形成することで、内壁面の表面に凹凸を形成して表面粗さを粗くした、所謂、粗面化を行うことができる。したがって、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６の内壁面と第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２との密着力をアンカー効果によってさらに向上することができる。
さらに、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６は、第１凹部３５１、３６１と第２凹部３５２、３６２との連通する部分で開口が狭くなった、所謂くびれが形成されている。このため、温度変化が生じた際に、駆動回路基板３０と第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２との線膨張係数の差によって、第１貫通配線３１１および第２貫通配線３１２が第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６に対して第３の方向Ｚに位置ずれが生じ、第１主面３０１及び第２主面３０２の一方から飛び出すのを抑制することができる。これにより、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６に対する位置ずれを抑制して、第１主面３０１及び第２主面３０２において配線の断線を抑制することができる。つまり、本実施形態では、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６と第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２との接触面積を増大させて密着力を向上すると共に、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６の少なくとも一部をサンドブラスト法によって形成して粗面化して密着力を向上し、さらに中央部に開口が狭くなった所謂くびれを形成することで、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２の第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６に対する貫通方向の位置ずれを相乗的に抑制することができる。
以上に説明した本実施形態に係る記録ヘッド１の製造方法は、駆動回路１２０をフェイスアップ配置としたことで、外部の制御回路等からの外部配線が接続される入力部を駆動回路１２０に設けるための領域を必要としない。したがって、そのような入力部を形成するための領域は駆動回路基板３０に不要となり、駆動回路基板３０を小型化することができる。また、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２を、駆動回路基板３０を貫通する第３の方向Ｚに延設するので、貫通配線を短くして、駆動回路基板３０を水平面で大型化することを回避することができる。特に、本実施形態では、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２が形成された第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を構成する第１凹部３５１、３６１及び第２凹部３５２、３６２をサンドブラスト法によって形成することで、第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を微細な開口で高密度に形成することができる。したがって、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２を形成するスペースを省略して、駆動回路基板３０の小型化を図ることができる。
このように本実施形態に係る記録ヘッド１の製造方法によれば、駆動回路基板３０を小型化し、記録ヘッド１の小型化が可能となる。そして、記録ヘッド１は小型化が可能であるので、ノズル開口２１の高密度にも対応することができ、高密度にインクを吐出することができる記録ヘッド１を製造することができる。
また、本実施形態では、予め第１バンプ３１及び第２バンプ３２並びに第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２が形成された駆動回路基板３０を流路形成基板１０に接合するだけで、第１貫通配線３１１及び第２貫通配線３１２と、個別配線９１及び共通配線９２との電気的接合を行うことができる。これにより、流路形成基板１０と駆動回路基板３０とを接合した後、保持部３２０の外部に引き出されたリード電極に、成膜及びリソグラフィー法によって接続配線を接続する場合に比べて製造工程を簡略化することができる。
なお、本実施形態では、サンドブラスト法によって第１凹部３５１と第２凹部３５２とを形成して第１貫通孔３５及び第２貫通孔３６を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、図２８に示すように、第１貫通孔３５は第１凹部３５１と第２凹部３５２と、第１凹部３５１及び第２凹部３５２を連通する連通孔３５３と、を有する構成であってもよい。ここで、このような連通孔３５３を有する第１貫通孔３５の製造方法について、図２９〜図３２を参照して説明する。なお、図２９〜図３２は、記録ヘッドの製造方法を示す要部断面図である。
図２９に示すように、上述した図１１と同様の方法によって、駆動回路基板用ウェハー１３０にサンドブラスト法で第１凹部３５１及び第２凹部３５２を形成する。このとき、第１凹部３５１と第２凹部３５２とを連通させる。
次に、図３０に示すように、第１貫通孔３５の第１凹部３５１と第２凹部３５２とが連通する内壁の最も内側に突出した部分を、例えばレーザー加工によって除去する（連通孔形成工程）。これにより、サンドブラスト法によって形成された第１凹部３５１及び第２凹部３５２と、レーザー加工によって形成された連通孔３５３とを有する第１貫通孔３５を形成することができる。もちろん、第２貫通孔３６についても同様の工程によって形成することができる。
このように第１貫通孔３５を第１凹部３５１、第２凹部３５２及び連通孔３５３によって構成することで、第１凹部３５１及び第２凹部３５２の開口面積をさらに小さくしても、第１凹部３５１と第２凹部３５２とを確実に連通させることができる。また、連通孔３５３を設けることで、第１貫通孔３５を比較的厚さの厚い駆動回路基板３０に形成することができる。つまり、駆動回路基板３０の厚さが厚い場合、開口の小さな第１凹部３５１及び第２凹部３５２を連通させることができないが、連通孔３５３を設けることで、比較的厚さの厚い駆動回路基板３０に開口の小さな第１凹部３５１及び第２凹部３５２を連通させて形成することができる。さらに、連通孔３５３を設けることで、第１貫通孔３５の最も狭い部分の開口を、第１凹部３５１及び第２凹部３５２を直接連通させた場合に較べて広げることができる。したがって、第１貫通孔３５内に形成された第１貫通配線３１１の横断面を大きくして、配線抵抗を小さくすることができる。特に、連通孔３５３を第３の方向Ｚに亘って同じ内径で設けることで、第１貫通配線３１１の横断面積が減少して配線抵抗が増大するのを抑制することができる。もちろん、第２貫通孔３６及び第２貫通配線３１２についても同様である。
さらに、第１凹部３５１及び第２凹部３５２をサンドブラスト法で形成すると共に、駆動回路基板３０の表面から離れた位置をレーザー加工して連通孔３５３を形成するため、レーザー加工によって発生するバリやデブリが駆動回路基板３０の表面、すなわち、第１主面３０１及び第２主面３０２形成又は付着するのを抑制することができる。したがって、連通孔３５３を有する第１貫通孔３５であっても、バリやデブリの発生を抑制して、バリやデブリによる駆動回路基板３０及びこれに接合される他の部材の破壊を抑制することができる。
なお、このような第１貫通孔３５の連通孔３５３は、第１凹部３５１と第２凹部３５２とをサンドブラスト法で形成した際に互いに連通させない場合であっても、レーザー加工によって形成することができる。
すなわち、図３１に示すように、駆動回路基板用ウェハー１３０の両側に第１凹部３５１と第２凹部３５２とをサンドブラスト法によって形成する。このとき、第１凹部３５１と第２凹部３５２とが連通しない深さで形成する。次に、図３２に示すように、第１凹部３５１又は第２凹部３５２の底面にレーザー光を照射してレーザー加工することにより、第１凹部３５１と第２凹部３５２とを連通する連通孔３５３を形成する（連通孔形成工程）。このような連通孔３５３の形成方法によっても駆動回路基板３０の表面にバリやデブリが発生するのを抑制することができる。また、このような図３１及び図３２に示す第１貫通孔３５の形成方法であれば、さらに厚さの厚い駆動回路基板用ウェハー１３０に第１貫通孔３５を比較的小さな開口で形成することが可能となる。
（実施形態２）
図３３は、本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの要部断面図である。なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図３３は、本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの要部断面図である。なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図３３に示すように、本実施形態では、第１貫通孔３５は、第１凹部３５１と、第１凹部３５１に連通する第３凹部３５４と、第２凹部３５２と、第２凹部３５２に連通する第４凹部３５５と、を有する。
ここで、第３凹部３５４と第４凹部３５５とは、第１凹部３５１と第２凹部３５２との間に設けられており、本実施形態では、第３凹部３５４と第４凹部３５５との底面同士が直接連通している。
第３凹部３５４は、第１凹部３５１と同様に、第１貫通孔３５の貫通方向である第３の方向Ｚに対して、第１主面３０１から第２主面３０２に向かうにつれて傾きが大きくなるように、凹曲面で形成されている。
また、第１凹部３５１の第３凹部３５４側の内壁の傾きは、第３凹部３５４の第１凹部３５１側の傾きよりも大きい。つまり、第３凹部３５４の開口は、第１凹部３５１の開口よりも小さくなっている。
第４凹部３５５は、第２凹部３５２と同様に、第１貫通孔３５の貫通方向である第３の方向Ｚに対して、第２主面３０２から第１主面３０１に向かうにつれて傾きが大きくなるように、凹曲面で形成されている。
また、第２凹部３５２の第４凹部３５５側の内壁の傾きは、第４凹部３５５の第２凹部３５２側の傾きよりも大きい。つまり、第４凹部３５５の開口は、第２凹部３５２の開口よりも小さくなっている。
このような第１凹部３５１、第２凹部３５２、第３凹部３５４及び第４凹部３５５で構成される第１貫通孔３５内に第１貫通配線３１１が形成されている。
ここで、本実施形態の第１貫通孔３５の製造方法について図３４及び図３５を参照して説明する。なお、図３４及び図３５は、実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す要部断面図である。
図３４に示すように、上述した図１１と同様の方法によって、駆動回路基板用ウェハー１３０にサンドブラスト法で第１凹部３５１及び第２凹部３５２を形成する。このとき、第１凹部３５１と第２凹部３５２とは、連通することがない。そして、サンドブラスト法を継続して行うことで、図３５に示すように、第３凹部３５４と第４凹部３５５とが形成される（第３凹部形成工程及び第４凹部形成工程）。すなわち、サンドブラスト法では、所定の深さに達すると、粒子が中心に集中し、開口が段差状に狭まって形成される。これにより、第３凹部３５４と第４凹部３５５とが形成される。すなわち、第３凹部３５４と第４凹部３５５とは、厚さが比較的厚い駆動回路基板３０に開口の小さな第１貫通孔３５をサンドブラスト法によって形成する際に形成されるものである。
なお、第１凹部形成工程及び第３凹部形成工程と、第２凹部形成工程及び第４凹部形成工程とは、別工程で行うものであるが、その順番は特に限定されるものではない。
また、第３凹部３５４と第４凹部３５５とは、第１凹部３５１及び第２凹部３５２を形成する際に用いるマスクであるレジスト層４１１の開口部分を段階的に広げることによっても形成することができる。すなわち、例えば、第３凹部３５４及び第４凹部３５５を形成する開口をレジスト層４１１に形成して、サンドブラスト法を行った後、所定の深さの凹部が形成された後に、レジスト層４１１の開口を第１凹部３５１及び第２凹部３５２の大きさに広げてサンドブラスト法を行う。これにより開口を広げる前の形状のまま深く形成することができ、段差を有する凹部を形成することができる。
このように、第１貫通孔３５を第１凹部３５１、第２凹部３５２、第３凹部３５４及び第４凹部３５５で形成することで、第１貫通孔３５の開口を大きくすることなく、第１貫通配線３１１との接触面積を増大させて密着力をさらに向上することができる。
なお、第２貫通孔３６についても同様に、第１凹部３６１、第２凹部３６２に加えて、第３凹部及び第４凹部を有するものとしてもよい。
また、本実施形態では、第１貫通孔３５の第３凹部３５４と第４凹部３５５とが直接連通するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、図３６に示すように、第３凹部３５４と第４凹部３５５とを連通孔３５３によって連通するようにしてもよい。このような連通孔３５３は、上述した実施形態１と同様に、第３凹部３５４と第４凹部３５５とを連通した後、レーザー加工によって形成してもよく、第３凹部３５４と第４凹部３５５とを連通させない状態からレーザー加工によって連通孔３５３を形成してもよい。
このように第１貫通孔３５を第１凹部３５１、第２凹部３５２、連通孔３５３、第３凹部３５４及び第４凹部３５５で構成することにより、開口の小さな第１貫通孔３５をさらに厚さの厚い駆動回路基板３０に高密度に形成することが可能となる。
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
上述した実施形態１及び２では、第１バンプ３１及び第２バンプ３２は、駆動回路基板３０に設けられていたが、必ずしもこのような態様に限定されない。第１バンプ３１及び第２バンプ３２は、流路形成基板１０側に設けられていてもよい。
また、実施形態１及び２では、第２バンプ３２は、２列の圧電アクチュエーター列３１０の間に設けられていたが、このような態様に限定されず、駆動回路基板３０又は流路形成基板１０の任意の位置に設けることができる。例えば、圧電アクチュエーター列３１０の延長線上の領域に第２バンプ３２を設けてもよい。すなわち、第１の方向Ｘにおいて、圧電アクチュエーター列３１０よりも外側の領域に第２バンプ３２を設け、その第２バンプ３２に対向する位置まで共通配線９２を設けた態様でもよい。
さらに、実施形態１及び２では、２列の圧電アクチュエーター３００に対して１つの駆動回路１２０を設けたが、特にこれに限定されない。例えば、１列の圧電アクチュエーター３００の列毎に駆動回路１２０を設けてもよい。
また、接着層３９は、３列の第１バンプ３１及び第２バンプ３２のそれぞれについて第２の方向Ｙの両側に設けられていたが、特にこれに限定されない。少なくとも、第１バンプ３１の両側に設けられていればよい。
さらに、上述した実施形態１及び２では、１つの流路形成基板１０に対して１つの駆動回路基板３０を設けるようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、圧電アクチュエーター列３１０毎に駆動回路基板３０を設けるようにしてもよい。すなわち、１つの流路形成基板１０に対して２つの駆動回路基板３０を設けるようにしてもよい。
また、実施形態１及び２では、共通配線９２は、２列の圧電アクチュエーター列３１０の共通電極である第２電極８０から引き出されていた。すなわち、共通配線９２は、２列の圧電アクチュエーター列３１０に共通の配線であったが、このような態様に限定されない。例えば、圧電アクチュエーター列３１０の第２電極８０からそれぞれ共通配線９２を設けてもよい。つまり、共通配線９２は、一方の圧電アクチュエーター列３１０と、他方の圧電アクチュエーター列３１０からそれぞれ個別に引き出され、それぞれの共通配線９２が第２バンプ３２に接触するような構成であってもよい。なお、共通配線９２は、２列の圧電アクチュエーター列３１０に共通であることが好ましい。２列の圧電アクチュエーター列３１０に共通の共通配線９２とすることで、個別の共通配線９２とするよりも、第２バンプ３２を介して接続される第２貫通配線３１２や第２貫通孔３６の個数を削減し、小型化を図ることができる。
さらに、実施形態１及び２では、第２バンプ３２は、第１の方向Ｘに沿って延設されたコア部３３上に、コア部３３を覆うように第１の方向Ｘに長尺な金属膜３４が形成された構成であったが、このような態様に限定されない。例えば、共通配線９２毎に第２バンプ３２を設けてもよい。つまり、第１バンプ３１が複数の個別配線９１ごとに設けられていたのと同様に、複数の共通配線９２ごとに第２バンプ３２を設けてもよい。この場合、第２バンプ３２毎に第２貫通孔３６を形成し、第２貫通配線３１２を設けて駆動回路１２０に接続する。
また、実施形態１及び２では、第２貫通孔３６は、第１の方向Ｘにおいて第２バンプ３２の両側に２つ設けたがこのような態様に限定されず、位置、個数は任意である。
さらに、上述した実施形態１及び２では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる駆動素子として、薄膜型の圧電アクチュエーター３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、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圧電アクチュエーターや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。また、駆動素子として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。
なお、実施形態の記録ヘッド１は、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置に搭載される。図３７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。
図示するように、インクジェット式記録装置Ｉにおいて、記録ヘッド１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、記録ヘッド１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。
そして、駆動モーター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１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には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。
なお、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
また、上述した例では、インクジェット式記録装置Ｉは、液体貯留手段であるカートリッジ２がキャリッジ３に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体４に固定して、貯留手段と記録ヘッド１とをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。
さらに、本発明は、広くヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、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噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）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にも適用することができる。
また、本発明は、広くＭＥＭＳデバイスを対象としたものであり、記録ヘッド以外のＭＥＭＳデバイスにも適用することができる。ＭＥＭＳデバイスとしては、外部からの信号を検知し、検知前後において電流値が変化するものが挙げられる。このようなＭＥＭＳデバイスの一例としては、超音波デバイス、モーター、圧力センサー、焦電素子、強誘電体素子などが挙げられる。また、これらのＭＥＭＳデバイスを利用した完成体、たとえば、上記ヘッドを利用した液体等噴射装置、上記超音波デバイスを利用した超音波センサー、上記モーターを駆動源として利用したロボット、上記焦電素子を利用したＩＲセンサー、強誘電体素子を利用した強誘電体メモリーなども、ＭＥＭＳデバイスに含まれる。そして、ＭＥＭＳデバイスにおいて本発明の配線抵抗の低減した貫通配線を用いることで、微少電流を検出することが可能となる。
さらに、本発明は、広く貫通配線を対象としたものであり、ＭＥＭＳデバイス以外の貫通配線にも適用することができる。
Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１…インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、２０…ノズルプレート、３０…駆動回路基板、３１…第１バンプ、３２…第２バンプ、３５…第１貫通孔、３６…第２貫通孔、９１…個別配線、９２…共通配線、１００…マニホールド、１２０…駆動回路、３００…圧電アクチュエーター、３１０…圧電アクチュエーター列、３１１…第１貫通配線、３１２…第２貫通配線、３５１、３６１…第１凹部、３５２、３６２…第２凹部、３５３…連通孔、３５４…第３凹部、３５５…第４凹部
Claims (10)
- 貫通孔と、該貫通孔に形成された貫通配線であって、
前記貫通孔は、
当該貫通孔の一端に形成された第１凹部と、
当該貫通孔の前記一端とは反対側の他端に形成された第２凹部と、
を有し、
前記第１凹部の内壁は、当該貫通孔の貫通方向に対して前記一端から前記他端に向かうにつれて傾きが大きくなり、
前記第２凹部の内壁は、当該貫通孔の貫通方向に対して前記他端から前記一端に向かうにつれて傾きが大きくなり、
前記貫通孔は、
前記第１凹部と連通する第３凹部と、
前記第２凹部と連通する第４凹部と、をさらに有し、
前記第３凹部と前記第４凹部は、前記第１凹部と前記第２凹部との間に設けられ、
前記第１凹部の前記第３凹部側の内壁の傾きは、前記第３凹部の前記第１凹部側の傾きよりも大きく、
前記第２凹部の前記第４凹部側の傾きは、前記第４凹部の前記第２凹部側の傾きよりも大きいことを特徴とする貫通配線。 - 前記第３凹部と前記第４凹部とは、連通孔によって連通されていることを特徴とする請求項１記載の貫通配線。
- 前記第１凹部、および、前記第２凹部のそれぞれの開口径が、前記連通孔の最大径よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の貫通配線。
- 請求項１〜３の何れか一項に記載の貫通配線を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 貫通孔に形成された貫通配線の製造方法であって、
前記貫通孔の貫通方向に対して、当該貫通孔の一端の内壁が他端に向けて傾きが大きく
なる第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、
前記貫通孔の前記他端の内壁が、前記一端に向かうにつれ傾きが大きくなる第２凹部を
形成する第２凹部形成工程と、
前記貫通孔に貫通配線を形成する配線形成工程と、を含み、
前記第１凹部形成工程と前記第２凹部形成工程は、サンドブラスト法を用い、
前記第１凹部形成工程が、前記第１凹部と連通する第３凹部を形成する第３凹部形成工程を含み、
前記第２凹部形成工程は、前記第２凹部と連通する第４凹部を形成する第４凹部形成工程を含むことを特徴とする貫通配線の製造方法。 - 前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する連通孔を形成する連通孔形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の貫通配線の製造方法。
- 前記第３凹部と前記第４凹部とを接続する連通孔を形成する連通孔形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の貫通配線の製造方法。
- 前記配線形成工程がめっき法を含むことを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の貫通配線の製造方法。
- 請求項５〜８の何れか一項に記載の貫通配線の製造方法を含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
- 請求項９に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
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