MEMS器件及其制造方法、液体喷射头以及液体喷射装置与流程

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MEMS器件及其制造方法、液体喷射头以及液体喷射装置与流程

本发明涉及一种液体喷射头等mems器件、液体喷射头、液体喷射装置以及mems器件的制造方法,尤其是涉及一种具备通过在被形成于基板上的凹部中埋入导电部而形成的配线的mems器件、液体喷射头、液体喷射装置以及mems器件的制造方法。



背景技术:

mems(microelectromechanicalsystems:微机电系统)器件在硅基板上具备压电元件等驱动元件、电子电路等,并被应用于各种液体喷射装置、显示装置或者振动传感器等。例如,在液体喷射装置中,从作为mems器件的一个方式的液体喷射头喷射(喷出)各种液体。在这样的mems器件中,采用将对用于使驱动元件等驱动的电信号进行处理的多个基板彼此电连接的结构。在这样的结构中,也提出了使用如下配线的结构,所述配线为,通过镀敷法或溅射法等而在槽状的凹部内埋入作为配线材料的铜(cu)等导电部,并通过例如化学机械研磨法(cmp:chemicalmechanicalpolishing)而对在与凹部的开口相比向外侧隆起的多余的导电部进行研磨从而形成的埋入配线(例如,参照专利文献1)。

但是,在将上述的埋入配线形成于硅基板上的情况下,在基板上形成有多个埋入配线的结构中,上述的隆起的多余部分的厚度难以变得均匀,因此,在多余部分最为隆起的埋入配线中研磨至与基板的表面对齐为止时,与基板的材料(硅)相比较柔软的导电部容易更多地被削除,因此在其他的埋入配线中将会发生与基板的表面相比向相反侧的面侧塌陷的被称为碟形凹陷(dishing)的现象。当发生这样的碟形凹陷时,会在基板的表面与埋入配线之间产生高低差,因此存在被层压在该埋入配线上的配线断线或电阻值增加等风险,并且可能会成为损害mems器件的可靠性的原因。

专利文献1:日本特开2005-353633号公报



技术实现要素:

本发明是鉴于这种情况而完成的发明,其目的在于,提供一种能够抑制埋入配线中的碟形凹陷的mems器件、液体喷射头、液体喷射装置以及mems器件的制造方法。

本发明的mems器件是为了达成上述目的而提出的,其特征在于,具备:配线,其通过在于基板的第一面开口的凹部中埋入导电部而形成;和凸块电极,其与所述配线电连接,在所述第一面上的与所述配线所延伸的第一方向交叉的第二方向上,所述配线与所述凸块电极被电连接的连接区域内的所述凹部的开口的总宽度窄于所述连接区域以外的区域内的所述凹部的开口的宽度。

根据上述结构,由于连接区域内的凹部的开口的总宽度窄于连接区域以外的区域内的凹部的开口宽度,因此能够对被填充于凹部内的导电部与基板的表面相比而塌陷的所谓的碟形凹陷进行抑制。因此,抑制了基板的表面与凹部的开口内的导电部之间的高低差,因此能够减少在该高低差处层压于配线上的配线的断线或电阻值的增加等不良情况。此外,由于在连接区域内不易产生配线的高度(基板彼此的层压方向上的位置)的偏差,因此在凸块电极被按压到配线上而与配线电连接时,能够减轻导通所需的载荷。

在上述结构中,优选为采用如下结构,即,所述配线在所述连接区域内的所述凹部的开口内具有对所述凸块电极进行支承的支承部。

根据该结构,在配线与凸块电极连接时,通过支承部而对凸块电极进行支承,并且通过该支承部而承接载荷,因此能够在减轻连接时的载荷的同时,更可靠地确保导通。

在上述结构中,优选为采用如下结构,即,所述连接区域内的所述凹部的开口边缘与所述连接区域以外的区域内的开口边缘相比,向在所述第二方向上对置的开口边缘侧突出。

根据该结构,通过使连接区域内的凹部的开口宽度窄于连接区域外的凹部的开口宽度,从而能够对凹部内的导电部与基板的表面相比而塌陷的碟形凹陷进行抑制。

在上述结构中,优选为采用如下结构,即,在所述第二方向上,与所述连接区域对应的所述凹部的开口的总宽度窄于与该连接区域对应的所述凹部的内部的总宽度。

根据该结构,通过使与连接区域对应的凹部的开口的总宽度窄于与该连接区域对应的凹部的内部的总宽度,能够增加配线的截面面积,因此能够对由于进一步缩窄连接区域内的凹部的开口的宽度所导致的电阻的增加进行抑制。

在上述结构中,优选为采用如下结构,即,所述凸块电极通过在由树脂构成的弹性体的表面上形成导电层而形成。

根据该结构,在凸块电极被按压到配线上而与配线电连接时,能够减轻导通所需的载荷,因此能够对由于过大的载荷而使凸块电极的电极层断线或者使基板断裂等不良情况进行抑制。

在上述结构中,也能够采用如下结构,即,所述基板为,经由所述配线而对驱动电路与通过来自该驱动电路的输出信号而被驱动的驱动元件进行电连接的基板,所述凸块电极与所述连接区域的电连接为,所述驱动电路与所述基板的连接,或者所述基板与所述驱动元件的连接。

根据该结构,能够更可靠地对驱动电路与驱动元件进行电连接,因此实现了mems器件的可靠性的提升。

此外,本发明的液体喷射头的特征在于,其为上述mems器件的一种。

另外,本发明的液体喷射装置的特征在于,具备上述液体喷射头。

根据上述结构,能够提供可靠性更高的液体喷射头及液体喷射装置。

此外,本发明的mems器件的制造方法的特征在于,所述微机电系统器件具有通过在于硅制的基板的第一面开口的凹部中埋入导电部而形成的配线,并且在所述配线上电连接有凸块电极,所述微机电系统器件的制造方法经过如下工序,即:在所述基板上的所述凹部的预定形成位置处,从所述第一面侧起沿着所述基板的板厚方向而形成凹坑的工序;通过各向异性蚀刻而使所述凹坑在与所述板厚方向交叉的方向上扩大从而形成所述凹部的工序;在所述凹部内填充导电部的工序;和通过研磨而将与所述凹部的开口相比靠外侧的多余的导电部去除的工序。

根据上述方法,通过各向异性蚀刻而使沿着基板的厚度方向所形成的凹坑在与板厚方向交叉的方向上扩大,因此能够以使凹部的内部的总宽度宽于基板的第一面上的凹部的开口的总宽度的方式而形成凹部。由此,能够在缩窄凹部的开口的宽度的同时增加配线的截面面积,因此能够对由于进一步缩窄凹部的开口的宽度所导致的电阻的增加进行抑制。

附图说明

图1为对液体喷射装置(打印机)的结构进行说明的立体图。

图2为对mems器件(记录头)的结构进行说明的俯视图。

图3为图2中的a-a线剖视图。

图4为图2中的b-b线剖视图。

图5为基板配线部的俯视图。

图6为图5中的c-c线剖视图。

图7为图5中的d-d线剖视图。

图8为对基板配线部的制造工序进行说明的工序图。

图9为对基板配线部的制造工序进行说明的工序图。

图10为对基板配线部的制造工序进行说明的工序图。

图11为对基板配线部的制造工序进行说明的工序图。

图12为对基板配线部的制造工序进行说明的工序图。

图13为对mems器件的制造工序进行说明的工序图。

图14为第二实施方式中的基板配线部的俯视图。

图15为图14中的e-e线剖视图。

具体实施方式

以下,参照附图而对用于实施本发明的方式进行说明。另外,虽然在以下所叙述的实施方式中,作为本发明的优选的具体例而进行了各种限定,但在以下的说明中只要没有特别地记载对本发明进行限定的含义,则本发明的范围并不限定于这些方式。此外,在下文中,列举既为本发明所涉及的mems器件的一个方式也为液体喷射头的一个方式的喷墨式记录头(以下,也称为记录头),以及搭载有该记录头的作为液体喷射装置的一个方式的喷墨式打印机(以下,也称为打印机)为例而进行说明。

参照图1,对打印机1的结构进行说明。打印机1为对记录纸等记录介质2的表面喷射油墨(液体的一种)从而实施图像等的记录的装置。该打印机1具备:记录头3;搭载有该记录头3的滑架4;使滑架4在主扫描方向上移动的滑架移动机构5;在副扫描方向上移送记录介质2的输送机构6等。在此,上述的油墨被贮存在作为液体供给源的墨盒7中。该墨盒7通过被安装在滑架4上,而向记录头3供给被贮存在该墨盒7的内部的油墨。另外,也能够采用如下结构,即,将墨盒配置于打印机的主体侧,并通过油墨供给管而从该墨盒向记录头供给油墨。

上述的滑架移动机构5具备同步带8。而且,该同步带8通过dc(directcurrent:直流)电机等脉冲电机9而被驱动。因此,当脉冲电机9进行工作时,滑架4会被架设在打印机1上的导杆10引导,并在主扫描方向(记录介质2的宽度方向)上进行往复移动。滑架4在主扫描方向上的位置通过作为位置信息检测构件的一种的线性编码器(未图示)而被检测,并通过打印机1的控制部来掌握。

接下来,对记录头3进行说明。图2为对记录头3的结构进行说明的俯视图,图3为图2中的a-a线剖视图,图4为图2中的b-b线剖视图。另外,在图2中省略了头壳体16的图示。

本实施方式中的记录头3通过对多个基板等进行层压并安装于头壳体16上而被构成。各个基板按照喷嘴板21、连通基板24以及压力室形成基板29的顺序而被层压,并通过粘合剂等而相互接合从而被单元化。另外,在压力室形成基板29的与连通基板24侧相反的一侧的面上,层压有振动板31、压电元件32(本发明中的驱动元件的一种)、中继基板33(本发明中的基板或者配线基板的一种)以及驱动ic34(本发明中的驱动电路的一种)。另外,为了方便说明,将各个部件的层压方向设为上下方向来进行说明。

头壳体16为合成树脂制的箱体状部件,在其内部形成有向后述的共用液室25供给油墨的液体导入通道18。该液体导入通道18与共用液室25一起成为在后述的压力室形成基板29上并排设置有多个的压力室30所共用的贮存油墨的空间。此外,在头壳体16中,在从液体导入通道18偏离出的位置处形成有收纳空间17。在该收纳空间17内,收纳有压力室形成基板29、中继基板33以及驱动ic34等。另外,如图4所示,在头壳体16上,形成有与收纳空间17连通的配线插穿口19。在该配线插穿口19中插穿有向驱动ic34传输来自打印机1的控制电路侧的驱动信号等的未图示的柔性基板,并且将该柔性基板连接到收纳空间17内的形成在中继基板33的上表面上的基板配线部46(相当于本发明中的配线)。

本实施方式中的连通基板24为硅制的板材。如图3所示,在该连通基板24上形成有共用液室25和多个单独连通口26,所述共用液室25与液体导入通道18连通,并贮存有各个压力室30所共用的油墨,所述多个单独连通口26将该共用液室25内的油墨单独地供给至各个压力室30。此外,在连通基板24的与各个喷嘴22对应的位置处,形成有贯穿了连通基板24的板厚方向的喷嘴连通口27。即,喷嘴连通口27对应于每个喷嘴22而沿着喷嘴列方向形成有多个。

喷嘴板21为与连通基板24的下表面(与压力室形成基板29相反的一侧的面)接合的硅制的基板。在本实施方式中,通过该喷嘴板21而使成为共用液室25的空间的下表面侧的开口被密封。此外,在喷嘴板21上,多个喷嘴22被开口设置为直线状(列状)。该并排设置的多个喷嘴22(喷嘴列)从一端侧的喷嘴22起至另一端侧的喷嘴22为止以与点形成密度相对应的间距而沿着与主扫描方向正交的副扫描方向等间隔地设置。

压力室形成基板29与连通基板24、喷嘴板21同样地由硅基板制作而成。在该压力室形成基板29上,通过各向异性蚀刻而沿着喷嘴列方向并排设置有多个待成为压力室30的空间。该空间的下方由连通基板24划分,上方由振动板31划分,从而构成压力室30。各个压力室30在与喷嘴列方向交叉的方向上被形成为长条,并且长度方向上的一侧的端部与单独连通口26连通,而另一侧的端部与喷嘴连通口27连通。

振动板31为具有弹性的薄膜状的部件,并被层压在压力室形成基板29的上表面(与连通基板24侧相反的一侧的面)上。通过该振动板31,而将待成为压力室30的空间的上部开口密封。换言之,通过该振动板31而划分出压力室30的上表面(顶面)。该振动板31中的与压力室30的上部开口对应的部分作为位移部而发挥功能,该位移部随着压电元件32的挠曲变形而朝向远离喷嘴22的方向或者接近喷嘴22的方向进行位移。即,振动板31中的与压力室30的上部开口对应的区域成为容许挠曲变形的驱动区域。通过该驱动区域的变形,压力室30的容积发生变化。

另外,振动板31例如通过形成在压力室形成基板29的上表面上的由二氧化硅(sio2)构成的弹性膜和形成在该弹性膜上的由二氧化锆(zro2)构成的绝缘体层而形成。而且,在该绝缘体层上(振动板31的与压力室形成基板29侧相反的一侧的面)的与各个压力室30对应的区域(即,驱动区域)内分别层压有压电元件32。本实施方式的压电元件32为所谓的挠曲模式的压电元件。该压电元件32例如通过在振动板31上依次层压下电极层、压电体层及上电极层而形成。当在下电极层与上电极层之间施加与两个电极的电位差相对应的电场时,以此方式构成的压电元件32将朝向远离喷嘴22的方向或接近喷嘴22的方向进行挠曲变形。如图2所示,引线电极37从各个压电元件32而被引绕至与压电元件32相比靠外侧(即,从驱动区域偏离出的非驱动区域)。该引线电极37为将用于驱动压电元件32的驱动信号施加在该压电元件32上的配线,并且从压电元件32起沿着与喷嘴列方向交叉的方向而延伸设置至振动板31的端部。

本实施方式中的中继基板33由结晶性基板、具体而言为单晶硅基板构成,并且为作为所谓的中介层(interposer)而发挥功能的板材。即,中继基板33为,对作为驱动电路的一种的驱动ic34与作为驱动元件的一种的压电元件32进行电连接的基板。该中继基板33以使接合树脂43介于其与振动板31之间从而形成对压电元件32进行收纳的空间的状态而被配置。在本实施方式中,该中继基板33由表面、即上表面及下表面为(100)面的单晶硅基板制作而成。在该中继基板33的上表面(与压电元件32侧相反的一侧的面,相当于本发明中的第一面)侧,配置有输出压电元件32的驱动所涉及的驱动信号的驱动ic34。驱动ic34经由未图示的柔性基板而被输入来自控制电路的驱动信号、喷射数据(栅格数据)等,并基于该喷射数据而实施从驱动信号之中选择分别向各压电元件32输出的驱动脉冲的选择控制。在该驱动ic34的下表面(中继基板33侧的面)上,设置有被输入来自柔性基板的驱动信号、驱动电力等的输入端子42和由对应于各压电元件32而设置的单独端子以及各压电元件32所共用的共用端子构成的输出端子41。

如图2所示,输入端子42在驱动ic34的下表面上沿着喷嘴列方向上的一侧的边缘而并排设置有多个(在本实施方式中为四个)。此外,输出端子41在驱动ic34的下表面上沿着与喷嘴列方向交叉的方向上的两侧的边缘而以分别对应于各压电元件32的方式并排设置有多个。这些输入端子42及输出端子41均由凸块电极构成,所述凸块电极通过在由合成树脂构成的树脂部的表面的一部分上层压导电层而形成。即,输入端子42由弹性体42a和导电层42b构成,所述弹性体42a沿着喷嘴列方向而被形成为突条,所述导电层42b以与该弹性体42a交叉的方式仿照该弹性体42a的表面形状而形成。该输入端子42通过被按压到中继基板33的后述的基板配线部46上,从而与该基板配线部46电连接。同样地,输出端子41也由弹性体41a和导电层41b构成,所述弹性体41a沿着喷嘴列方向而被形成为突条,所述导电层41b以与该弹性体41a交叉的方式仿照该弹性体41a的表面形状而形成。该输出端子41通过被按压到中继基板33的后述的上表面侧配线38上,从而与该上表面侧配线38电连接。

如上文所述,在中继基板33的上表面上,形成有与驱动ic34的输出端子41电连接的上表面侧配线38。该上表面侧配线38对应于各压电元件32而沿着喷嘴列方向并排设置有多个。一端部与输出端子41连接的上表面侧配线38的另一端部经由贯穿配线45而与形成在中继基板33的下表面上的下表面侧配线39连接。贯穿配线45为对中继基板33的下表面与上表面之间进行中继的配线,并且由形成于在板厚方向上贯穿了中继基板33的贯穿孔的内部的金属等导电体构成。在中继基板33的下表面(压电元件32侧的面)上,形成有分别与各压电元件32的引线电极37电连接的连接端子40。该连接端子40与上述的贯穿配线45经由下表面侧配线39而导通。本实施方式中的连接端子40与上述的驱动ic34的输入端子42及输出端子41同样为,由树脂部(弹性体)和形成在该树脂部的表面上的导电层构成的凸块电极的一种。该连接端子40在与引线电极37对置的区域内朝向振动板31侧而突出设置。这样的连接端子40通过被按压到引线电极37上,从而取得与该引线电极37的导通。另外,也能够采用如下结构,即,连接端子40被设置于振动板31的引线电极37侧(即,引线电极37作为凸块电极而发挥功能),并且该连接端子40与中继基板33的下表面侧配线39电连接。

这样的中继基板33与压力室形成基板29(详细而言为,层压有振动板31的压力室形成基板29)在使连接端子40介于它们之间的状态下,通过接合树脂43而被接合在一起。该接合树脂43除了具有作为对中继基板33与压力室形成基板29进行接合的粘合剂的功能以外,也起到如下的功能,即,作为在中继基板33与压力室形成基板29之间形成不阻碍压电元件32的驱动的程度的间隙的隔离件的功能,以及作为包围形成有压电元件32的区域并对该区域进行密封的密封件的功能。另外,作为接合树脂43而优选地使用例如以环氧树脂、丙烯酸树脂、苯酚树脂、聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、苯乙烯树脂等为主成分并包含光聚合引发剂等的热固性树脂。

而且,在以上述方式而形成的记录头3中,来自墨盒7的油墨经过液体导入通道18、共用液室25及单独连通口26而被导入至压力室30。在该状态下,根据从柔性基板经过基板配线部46以及输入端子42而被输入至驱动ic34的喷射数据,从该驱动ic34的输出端子41经由贯穿配线45等各配线而选择性地向压电元件32施加驱动信号。由此,压电元件32被驱动而使压力室30内发生压力变动,并通过对该压力变动进行控制,从而从喷嘴22喷射油墨滴。

图5为对中继基板33中的基板配线部46的结构进行说明的俯视图,图6为图5中的c-c线剖视图,图7为图5中的d-d线剖视图。另外,在图5中省略了导电膜49的图示。此外,在图5中影线所示的部分表示中继基板33的基材表面(上表面)。在中继基板33的上表面上,形成有与上述驱动ic34的输入端子42电连接并且与未图示的柔性基板电连接的基板配线部46。该基板配线部46在中继基板33的上表面上,针对驱动ic34的每个输入端子42而并排设置有多个。如后文所述,在该基板配线部46上与输入端子42电连接的区域(连接区域)内形成有导电膜49。在此,连接区域是指,原则上基板配线部46(配线)与输入端子42(凸块电极)相接触的区域,而在该接触区域的宽度(与基板配线部46所延伸的第一方向交叉的第二方向上的尺寸)与凹部47的开口的宽度相比较窄的情况下,将包含接触区域且使该区域在第二方向上假想地延长并到达凹部47的开口边缘为止的范围设为连接区域。

如图4所示,在中继基板33的上表面上,沿着与基板配线部46的并排设置方向(第二方向)交叉的方向(第一方向)而延伸的槽状的凹部47(沟槽)沿着端子并排设置方向而以隔开预定的间隔的方式形成有多条。如后文所述,该凹部47通过在作为中继基板33的单晶硅基板上实施蚀刻处理(干蚀刻以及湿蚀刻)而形成,并在中继基板33的上表面开口。由铜(cu)等金属构成的导电部48通过镀敷等而被填充于该凹部47的内部(即,被埋入中继基板33中)。另外,在凹部47的内壁与导电部48之间设置有未图示的由硅氧化膜等构成的绝缘膜。此外,除了绝缘膜以外,也可以设置防扩散膜、紧贴膜。

此外,在中继基板33的上表面上,以覆盖在上述连接区域中的凹部47的开口内露出的导电部48的方式而形成由金(au)等导电性材料构成的导电膜49,并且通过导电部48和导电膜49而构成基板配线部46。导电膜49通过层压钛钨合金(tiw)或者镍铬合金(nicr)等的紧贴层51和金(au)等的导电层52而构成。该基板配线部46在中继基板33的上表面上,沿与端子并排设置的方向交叉(正交)的方向,从与驱动ic34的输入端子42对置的位置起经过连接有柔性基板的配线电极端子的区域而延伸至中继基板33的端缘(边缘)为止。因此,在与端子并排设置方向交叉的方向上,基板配线部46的尺寸(全长)与柔性基板的配线电极端子及驱动ic34的输入端子42的尺寸相比足够长。

在此,关于本实施方式中的基板配线部46,在对应于与输入端子42连接的连接区域的位置处,形成有对输入端子42进行支承的柱状的支承部50。即,该支承部50在俯视观察时被设置于凹部47的开口内。该支承部50为,在利用蚀刻而形成凹部47时通过将作为中继基板33的基材的硅保留成柱状而形成的部分。在本实施方式中,在连接区域以外的区域内不形成该支承部50。因此,在连接区域内,与基板配线部46所延伸的第一方向交叉的第二方向上的凹部47的开口的总宽度窄于连接区域以外的区域内的凹部47的开口的宽度。在此,总宽度的含义为,凹部47的开口在第二方向上的尺寸且将刨除开口内的支承部50的范围后的宽度。即,如图5及图6所示,第二方向(图中左右方向)上的连接区域的凹部47的开口的总宽度w1为支承部50的两侧的开口的宽度w1a、w1b的合计值,并且通过设置有该支承部50,从而该总宽度w1比连接区域外的凹部47的开口的总宽度w2窄了与该支承部50相应的量。

如此,通过进一步缩窄连接区域内的凹部47的开口的宽度,从而如后文所述那样,能够对在通过镀敷等而使导电部48填充于凹部47内之后,在研磨工序时导电部48与中继基板33的表面相比而塌陷的所谓的碟形凹陷进行抑制。因此,由于使中继基板33的表面(上表面)与凹部47的开口内的导电部48之间的高低差得到抑制,因此能够降低在该高低差处导电膜49断线的风险。由此,能够对由该断线导致的电阻的增加或迁移的发生等进行抑制。此外,由于在连接区域内不易产生基板配线部46的高度(基板彼此的层压方向上的位置)的偏差,因此在由凸块电极构成的输入端子42被按压到基板配线部46上而与基板配线部46电连接时,能够减少导通所需的载荷。关于该基板配线部46的高度的偏差,并不限于基板配线部46彼此的高度偏差,基板配线部46与中继基板33上的其他的配线部之间的高度偏差也得到抑制。因此,在对基板彼此进行层压且在对两个基板向相互接近的方向施加载荷并通过凸块电极而对两个基板的配线彼此进行连接时,能够对由于过大的载荷而使凸块电极的电极层断线或者基板断裂等不良情况进行抑制。另外,在本实施方式中,由于在输入端子42与基板配线部46的连接之时,通过由中继基板33的基材构成的支承部50来支承输入端子42,因此能够在减少上述的载荷的同时更可靠地确保导通。而且,通过采用这样的结构,能够提供可靠性更高的记录头3(mems器件)以及打印机1。

然而,由于进一步缩窄连接区域内的凹部47的开口的宽度(缩小开口面积),电阻成分会随此增大。为了对此进行抑制,在本实施方式中,如图6所示,在第二方向上,与连接区域对应的凹部47的开口的总宽度w1(w1a+w1b)窄于与该连接区域对应的凹部47的内部(中继基板33的厚度方向上的中途)的总宽度w3(w3a+w3b)。换言之,连接区域内的凹部47的内部的总宽度w3宽于与连接区域对应的凹部47的开口的总宽度w1。同样地,如图7所示,与连接区域以外的区域对应的凹部47的内部的总宽度w4宽于该区域内的凹部47的开口的总宽度w2。如此,通过与凹部47的开口的宽度相比而扩宽凹部47的内部的宽度,从而能够在缩小基板表面上的凹部47的开口的宽度的同时增大基板配线部46的截面面积,因此能够对由于进一步缩窄连接区域内的凹部47的开口的宽度所导致的电阻的增加进行抑制。

图8至图13为对在中继基板33上形成基板配线部46的工序进行说明的工序图,并且表示与连接区域对应的位置处的截面。首先,如图8所示,在成为中继基板33的材料即单晶硅基板的安装面(第一面)的面上,形成第一掩膜54及第二掩膜55(掩膜形成工序)。作为这些掩膜只需为在以下所说明的干蚀刻工序或湿蚀刻工序中作为掩膜而发挥功能的物质即可,例如硅氧化膜、硅氮化膜或者由感光性树脂构成的抗蚀剂等。在第一掩膜54上,经过曝光及显影而形成有掩膜开口部57(参照图9)。该掩膜开口部57为在湿蚀刻工序中所使用的开口部。同样地,在第二掩膜55上形成有掩膜开口部58(参照图8),并且该掩膜开口部58为在干蚀刻工序中所使用的开口部。在本实施方式中,由于在与连接区域对应的部分处设置有支承部50,因此与该支承部50对应的部分被遮掩。另外,掩膜开口部58的开口面积被设定为小于掩膜开口部57的开口面积。

接下来,如图9所示,经由第二掩膜55的掩膜开口部58而实施干蚀刻工序,并在凹部47的预定形成位置处形成凹坑60,该凹坑60为作为形成凹部47时的引子的部分。该凹坑60例如通过博世(bosch)法等蚀刻法而被贯穿设置至中继基板33的基材的厚度方向中途。即,在依次反复实施利用等离子体实施的蚀刻工序以及孔的内周壁的保护膜形成工序的同时,形成在中继基板33的厚度方向上延伸的凹坑(竖孔)60。该凹坑60分别被形成于连接区域内的支承部50的预定形成区域的两侧。此外,在连接区域以外的凹部47的预定形成区域内,形成有与连接区域内的凹坑60相比宽度被设定得较宽的凹坑60。在此,与中继基板33的基材的上下表面方向平行的方向上的凹坑60的截面面积小于之后形成的凹部47的截面面积(完成时的截面面积),并且,在本实施方式中,被调节为小于基材的上表面上的凹部47的开口面积(完成时的开口面积)。此外,这些凹坑60的深度被调节成作为凹部47所需的深度。另外,虽然作为凹坑60的形成方法,并不限于所例示的方法,而能够采用使用激光的方法等各种手法,但优选为能够任意地调节凹坑60的深度的方法。在形成了凹坑60之后,将第二掩膜55去除。

如果形成了凹坑60,则接下来通过经由第一掩膜54的掩膜开口部57而导入由氢氧化钾(koh)构成的蚀刻溶液,从而实施湿蚀刻工序。在此,相对于(110)面的蚀刻率高于相对于(111)面的蚀刻率,所述(110)面相对于与本实施方式中的中继基板33的基材表面平行的(100)面而正交。因此,随着湿蚀刻工序的推进,如图10所示,凹坑60将会向侧方(与中继基板33的板厚方向交叉的方向)扩大,从而出现由相对于与中继基板33的基材表面平行的(100)面而倾斜了大约55°的(111)面构成的倾斜面61,和由与上述(100)面正交的(110)面构成的侧面62。由此,形成内部的总宽度宽于中继基板33的基材表面上的开口部分的总宽度的凹部47。在本实施方式中,在所需的形状、大小的支承部50被形成在与连接区域对应的位置处的时间点,结束湿蚀刻工序。此外,虽然在本实施方式中,在结束了湿蚀刻工序的时间点还留有侧面62,但是也可以根据预定形成的凹部47的形状、大小而实施湿蚀刻工序直至该侧面62消失。在形成了凹部47之后,将第一掩膜54去除。另外,虽然在本实施方式中例示了中继基板33的上下表面为(100)面的结构,但是在例如中继基板33的上下表面为(110)面的情况下,通过经过与上述相同的工序,也能够形成内部的总宽度宽于中继基板33的基材表面上的开口部分的总宽度的凹部。但是,在该情况下,倾斜面相对于中继基板33的基材表面的角度有所不同(60°)。

当湿蚀刻工序结束时,接下来,如图11所示,通过镀敷法而使铜(cu)等导电材料填充于凹部47的内部从而形成导电部48。此时,形成导电材料与凹部47的开口相比隆起至外侧的胀出部48′。因此,在形成了导电部48之后,为了去除多余的胀出部48′而实施研磨工序。即,形成有胀出部48′的中继基板33的上表面通过cmp而被研磨。由此,如图12所示,使中继基板33的上表面大致平坦化。此时,由于连接区域内的凹部47的开口总宽度被形成为窄于该连接区域以外的凹部47的开口宽度,因此至少在连接区域内,会使由于过量地削除与中继基板33的基材(硅)相比较柔软的导电部48而使导电部48与中继基板33的表面相比塌陷的碟形凹陷得到抑制。此外,通过在连接区域以外,也与凹部47的开口的宽度相比而加宽凹部47的内部的宽度,从而能够在不导致电阻的增加的条件下进一步缩窄该区域内的凹部47的开口的宽度,因此能够对碟形凹陷进行抑制。

接下来,如图13所示,在成为连接区域的位置处,以覆盖在凹部47的开口内露出的导电部48及支承部50的表面的方式而形成导电膜49。在该工序中,在将紧贴层51成膜之后,以层压在该紧贴层51上的方式而将导电层52成膜。在本实施方式中,紧贴层51由例如钛钨合金(tiw)制作而成,导电层52由例如金(au)制作而成。作为成膜方法,能够采用溅射法、cvd(chemicalvapordeposition:化学气相沉积)法或者镀敷法等。而且,紧贴层51及导电层52通过光刻技术而被图案形成,从而形成导电膜49。经过以上的工序,在中继基板33的安装面上形成了基板配线部46。

图14及图15为对本发明的第二实施方式中的基板配线部64的结构进行说明的图,图14为俯视图,图15为图14中的e-e线剖视图。虽然上述第一实施方式中的基板配线部46例示了在凹部47的开口内设置有岛状的支承部50的结构,但并不限于此。在本实施方式中的基板配线部64中,与输入端子42连接的连接区域内的凹部67的开口边缘与连接区域以外的区域内的开口边缘相比,分别向在第二方向上对置的开口边缘侧突出,从而形成突出部68,在这一点上不同于上述第一实施方式。如此,通过在基板配线部64的与连接区域对应的部分处设置突出部68,从而该连接区域内的第二方向上的凹部67的开口的宽度窄于连接区域以外的区域内的凹部67的开口的宽度。即,通过在两侧设置突出部68,从而第二方向(图中左右方向)上的连接区域的凹部67的开口宽度(开口的总宽度)w1′相应地窄于连接区域外的凹部67的开口宽度w2。如此,通过使连接区域内的凹部67的开口宽度窄于连接区域外的凹部67的开口宽度,从而与上述第一实施方式同样地,能够对在利用镀敷等而将导电部65填充于凹部67内之后的研磨工序时,导电部65过量地被削除而与中继基板33的表面相比塌陷的碟形凹陷进行抑制。此外,由于突出部68与上述第一实施方式中的支承部50同样地在与输入端子42连接时承接载荷,因此能够更可靠地确保导通。

此外,虽然在上述各实施方式中,作为凸块电极与配线的连接区域之间的电连接的示例,而列举作为中继基板33上的配线的一种的基板配线部46与作为驱动电路的一种的驱动ic34中的作为凸块电极的一种的输入端子42之间的连接例(凸块电极与配线的连接区域之间的电连接为驱动电路与基板的连接)为例进行了说明,但并不限于此。例如,在作为驱动元件的一种的压电元件32的引线电极37与中继基板33的下表面侧配线39之间的连接中也能够应用本发明。在该情况下,可以在引线电极37上设置凸块电极,并且将下表面侧配线39设为具有与上述基板配线部46相同的结构的配线。即,在该结构中,凸块电极与配线的连接区域之间的电连接为基板与驱动元件的连接。在该结构中,也会使下表面侧配线39的碟形凹陷得到抑制,由此,能够更可靠地使引线电极37与下表面侧配线39导通。其结果为,能够更可靠地对驱动电路与驱动元件进行电连接,因此实现mems器件的可靠性的提升。

另外,在不具有中继基板33的结构中也能够应用本发明。即,可以在设置有驱动元件的基板上层压驱动电路的结构中,在对驱动元件与驱动电路进行电连接的部分上应用本发明。

此外,支承部50或突出部68的形状、大小并不限于上述各实施方式所例示的方式。例如,关于支承部50,也可以为沿着基板配线部46的延伸方向(第一方向)而呈长条的岛状。此外,关于突出部68,也并不限于如图14所示那样在俯视观察时呈大致梯形形状,只需为将基板配线部46中的凹部47的开口宽度缩窄的形状即可。

另外,只要为多个基板的电极端子彼此电连接的mems器件即可应用本发明。例如,也能够将本发明应用于对可动区域的压力变化、振动或者位移等进行检测的传感器等mems器件中。

而且,虽然在上述实施方式中,作为液体喷射头而列举喷墨式记录头3为例进行了说明,但本发明也能够应用于多个基板的电极端子彼此电连接的其他的液体喷射头中。例如,也可以将本发明应用于:液晶显示器等的彩色滤光片的制造所使用的颜色材料喷射头;有机el(electroluminescence:电致发光)显示器、fed(面发光显示器)等的电极形成所使用的电极材料喷射头;生物芯片(生物化学元件)的制造所使用的生物体有机物喷射头等。通过显示器制造装置用的颜色材料喷射头而喷射作为液体的一种的r(red:红色)、g(green:绿色)、b(blue:蓝色)的各个颜色材料的溶液。此外,通过电极形成装置用的电极材料喷射头而喷射作为液体的一种的液状的电极材料,通过芯片制造装置用的生物体有机物喷射头而喷射作为液体的一种的生物体有机物的溶液。

符号说明

1…打印机;2…记录介质;3…记录头;4…滑架;5…滑架移动机构;6…输送机构;7…墨盒;8…同步带;9…脉冲电机;10…导杆;15…流道单元;16…头壳体;17…收纳空间;18…液体导入通道;19…配线插穿口;21…喷嘴板;22…喷嘴;24…连通基板;25…共用液室;26…单独连通口;27…喷嘴连通通道;29…压力室形成基板;30…压力室;31…振动板;32…压电元件;33…中继基板;34…驱动ic;36…配线电极端子;37…引线电极;38…上表面侧配线;39…下表面侧配线;40…连接端子;41…输出端子;41a…弹性体;41b…导电层;42…输入端子;42a…弹性体;42b…导电层;43…接合树脂;45…贯穿配线;46…基板配线部;47…凹部;48…导电部;49…导电膜;50…支承部;51…紧贴层;52…导电层;54…第一掩膜;55…第二掩膜;57…掩膜开口部;58…掩膜开口部;60…凹坑;61…倾斜面;62…侧面;64…基板配线部;65…导电部;66…导电膜;67…凹部;68…突出部。

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