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JP2017061089A - 電子デバイス、液体吐出ヘッド、および、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

電子デバイス、液体吐出ヘッド、および、電子デバイスの製造方法 Download PDF

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

【課題】可動領域のクラック等の損傷を抑制すると共に振動特性を揃えることが可能な電子デバイス、液体吐出ヘッド、および、電子デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】複数の基板が積層された状態で相互に接合された電子デバイスであって、複数の基板のうちの一の基板（１６）には、空間（２６）が形成され、記空間を区画する面のうちの一面は可動領域（１７）であり、記可動領域は、空間側から可動領域の厚さ方向の途中まで窪んだ凹部（３８）を有し、基板積層方向に垂直な方向において、凹部の内寸は空間の内寸よりも大きく、一の基板における空間を区画する壁と、凹部の底面の少なくとも一部と、が接着剤（２１）により接着されていることを特徴とする電子デバイス。【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体吐出ヘッドの液体の吐出等に使用される電子デバイス、液体吐出ヘッド、および、電子デバイスの製造方法に関するものであり、特に、複数の基板が接着剤により接合されてなる電子デバイス、液体吐出ヘッド、および、電子デバイスの製造方法に関する。
液体吐出ヘッドに用いられる電子デバイスとしては、複数の基板が積層された状態で接着剤により接合されたものがある。この電子デバイスには、ノズルに連通する液体流路や、液体流路内の液体に圧力変動を生じさせてノズルから吐出させるための可動領域が設けられている。例えば、特許文献１に開示されているインクジェット式記録ヘッドでは、圧力室が形成された基板と、圧力室の一方の開口面を塞ぐ振動板と、振動板における圧力室に対応する可動領域を変位させる圧電素子が積層された電子デバイスが開示されている。この構成において、圧力室を形成する基板としてはシリコン単結晶性基板（以下、単にシリコン基板と言う）が用いられ、当該シリコン基板に対してエッチングにより圧力室が形成される。この圧力室を形成する際に使用されたマスクをウェットエッチングにより除去する工程において、圧力室に露出されている振動板（絶縁膜）もエッチング液に曝されるため、当該振動板も厚さ方向の途中までエッチング（等方性エッチング）されている。そして、圧力室を区画している壁の下までサイドエッチ（アンダーカット）が進み、その結果、圧力室の振動板側の開口縁にひさし部分が形成されている。
特開平１１−２２７１９０号公報
上記特許文献１に開示されている構成では、圧力室の開口縁を超えて振動板がサイドエッチされているため、その分、圧電素子の駆動によって変位する振動板の可動領域の面積が、振動板がエッチングされない構成（可動領域の面積と圧力室の開口面積とがほぼ等しい構成）と比較して拡張されている。また、当該可動領域の板厚が、振動板の他の部分における板厚よりも薄くなっている。このため、可動領域が変位することにより振動板にクラック等の損傷が発生しやすくなる。また、実質的に可動領域として機能する部分の面積や厚さが、エッチング精度に依存するため、可動領域の振動特性（例えば、一定の外力を加えたときの変位量や固有振動数）にバラツキが生じる虞があった。
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、可動領域のクラック等の損傷を抑制すると共に振動特性を揃えることが可能な電子デバイス、液体吐出ヘッド、および、電子デバイスの製造方法を提供することにある。
本発明の電子デバイスは、上記目的を達成するために提案されたものであり、複数の基板が積層された状態で相互に接合された電子デバイスであって、
前記複数の基板のうちの一の基板には、空間が形成され、
前記空間を区画する面のうちの一面は可動領域であり、
前記可動領域は、前記空間側から可動領域の厚さ方向の途中まで窪んだ凹部を有し、
基板積層方向に垂直な方向において、前記凹部の内寸は前記空間の内寸よりも大きく、
前記一の基板における前記空間を区画する壁と、前記凹部の底面の少なくとも一部と、が接着剤により接着されていることを特徴とする。
上記構成によれば、一の基板における空間を区画する壁と、凹部の底面の少なくとも一部と、が接着剤により接着されているので、可動領域において壁と接着された部分が当該接着剤によって補強される。これにより、可動領域の変位により当該可動領域にクラック等の損傷が発生することが抑制される。また、凹部内の接着剤は、当該凹部において空間を区画する壁に基板積層方向で重なる部分と他の部分との境界部分における一様な位置でメニスカスを形成して硬化するので、少なくとも実質的に可動領域として機能する部分の面積が可動領域毎に揃う。このため、凹部が形成される際に可動領域が空間の開口面積よりも拡張されることに起因して可動領域の振動特性にバラツキが生じることが低減される。
上記構成において、前記一の基板と、前記一の基板における前記可動領域側とは反対側の面に接合された他の基板と、の間の接着剤と、
前記壁と前記凹部の底面とを接着する接着剤と、が前記壁を通じて連続している構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、一の基板と他の基板との間から壁を通じて凹部まで到達した接着剤を利用して可動領域を補強することができるので、可動領域を補強する材料や工程を別途設ける必要がない。
上記構成において、前記接着剤が、エポキシ基を含む有機化合物である構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、接着剤が常温において流動性を有するので、一の基板と他の基板との間から壁を通じて毛細管力により接着剤を凹部により積極的に導入することができる。
また、本発明の液体吐出ヘッドは、上記何れかの構成の電子デバイスを備えた液体吐出ヘッドであって、
前記一の基板には、液体を吐出するノズルと連通する前記空間としての圧力室が形成され、
前記圧力室の一部を区画する可動領域を変位させる圧電素子が設けられたことを特徴とする。
上記構成によれば、可動領域の振動特性にバラツキが生じることが低減されるので、各ノズルから吐出される液体の吐出特性（吐出量および飛翔速度）のバラツキが抑制される。
また、本発明の電子デバイスの製造方法は、複数の基板が積層された状態で相互に接合され、前記複数の基板のうちの一の基板に形成された空間を区画する面のうちの一面が可動領域である電子デバイスの製造方法であって、
前記可動領域の前記空間側の面に、基板積層方向に垂直な方向における内寸が前記空間の前記方向の内寸よりも大きい凹部を形成する凹部形成工程と、
前記一の基板における前記可動領域側とは反対側の面に他の基板を接着剤により接合して前記第１の基板と前記他の基板との間から漏出した接着剤により、前記一の基板における前記空間を区画する壁と前記凹部の底面の少なくとも一部を接着する接着工程と、
を含むことを特徴とする。
上記製造方法によれば、一の基板と他の基板との間から壁を通じて凹部まで到達した接着剤を利用して、補強のための材料や工程を別途設けることなく可動領域を補強することができる。これにより、可動領域の変位により当該可動領域にクラック等の損傷が発生することが抑制される。また、凹部内の接着剤は、当該凹部において空間を区画する壁に基板積層方向で重なる部分と他の部分との境界部分における一様な位置でメニスカスを形成して硬化するので、少なくとも実質的に可動領域として機能する部分の面積が可動領域毎に揃う。このため、凹部が形成される際に可動領域が空間の開口面積よりも拡張されることに起因して可動領域の振動特性にバラツキが生じることが低減される。
上記方法において、前記凹部形成工程は、
前記一の基板の前記可動領域側の面とは反対側の面に、前記空間に対応する部分に開口を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクを介して前記一の基板をエッチングすることにより、当該一の基板に前記空間を形成する空間形成工程と、
マスク除去液により前記マスクを除去すると共に、前記空間に露出した前記可動領域を前記マスク除去液に曝すマスク除去工程と、
を含むことが望ましい。
また、上記方法において前記可動領域の少なくとも前記空間側の面は、酸化シリコンから形成され、
前記マスクは、窒化シリコンから形成され、
前記マスク除去液は、フッ化水素水溶液であることが望ましい。
上記製造方法によれば、従来では窒化シリコンからなるマスクの除去液として熱リン酸が使用され、その過程で生じる残渣をフッ化水素水溶液によって除去する工程が別途行われていたところ、フッ化水素水溶液が用いられてマスク除去工程が行われることにより残渣が生じないので、残渣除去工程を省略することができる。
プリンターの内部構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 電子デバイスのノズル列方向における要部断面図である。 図３における領域Ａの拡大断面図である。 電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。 電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。 電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。 電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。 電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。 電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。 電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。 電子デバイスの製造工程を説明する工程図である。 変形例における電子デバイスの要部断面図である。
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。
図１は、プリンター１（液体吐出装置の一種）の内部構成を示す斜視図である。このプリンター１は、記録ヘッド２（液体吐出ヘッドの一種）が取り付けられると共に、液体供給源としてのインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４、このキャリッジ４を記録用紙６の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構７と、主走査方向に直交する副走査方向に記録用紙６を搬送する紙送り機構８等を備えている。キャリッジ４は、キャリッジ移動機構７によって主走査方向に移動するように構成されている。このプリンター１は、記録用紙６を順次搬送しつつ、キャリッジ４を往復移動させながら当該記録用紙６上に文字や画像等を記録する。なお、インクカートリッジ３がキャリッジ４ではなくプリンター１の本体側に配置され、このインクカートリッジ３内のインクがインク供給チューブを通じて記録ヘッド２側に供給される構成を採用することもできる。
図２は、記録ヘッド２の内部構成を示す断面図である。また、図３は、電子デバイス１３のノズル列方向における要部断面図である。さらに、図４は、図３における領域Ａの拡大図である。本実施形態における記録ヘッド２は、複数の基板、具体的には、ノズルプレート１４、連通基板１５（本発明における他の基板に相当）、および圧力室形成基板１６（本発明における一の基板に相当）が、この順で積層されて互いに接着剤２１（後述）により接合されてユニット化されている。この積層体における圧力室形成基板１６の連通基板１５側とは反対側の面には、振動板１７および圧電素子１８（アクチュエーターの一種）が積層されて電子デバイス１３が構成されている。そして、圧電素子１８を保護する保護基板１９が電子デバイス１３の上面に接合された状態で、当該電子デバイス１３がケース２０に取り付けられて記録ヘッド２が構成されている。
ケース２０は、底面側に電子デバイス１３が固定される合成樹脂製の箱体状部材である。このケース２０の下面側には、当該下面からケース２０の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空部２２が形成されており、電子デバイス１３が下面に接合されると、電子デバイス１３における圧力室形成基板１６、振動板１７、圧電素子１８、および保護基板１９が、収容空部２２内に収容される。また、ケース２０には、インク導入路２３が形成されている。上記インクカートリッジ７側からのインクは、インク導入路２３を通じて積層構造体の共通液室２４に導入される。
本実施形態における圧力室形成基板１６は、シリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板とも言う）から作製されている。この圧力室形成基板１６には、圧力室２６（本発明における空間に相当）を区画する圧力室空部が、ノズルプレート１４の各ノズル２７に対応して異方性エッチングによって複数形成されている。本実施形態における圧力室形成基板１６は、上下の面が（１１０）面であるシリコン基板より作製されており、圧力室空部は（１１１）面を側面（内壁）とする貫通穴である。圧力室形成基板１６における圧力室空部の一方（上面側）の開口部は、振動板１７によって封止されている。また、圧力室形成基板１６における振動板１７とは反対側の面には、連通基板１５が接合され、当該連通基板１５によって圧力室空部の他方（下面側）の開口部が封止されている。これにより、圧力室２６が区画形成される。以下においては、上記圧力室空部も含めて圧力室２６と称する。ここで、振動板１７において圧力室２６の上部開口を封止して当該圧力室２６の一面を区画する部分は、圧電素子１８の駆動により変位する可動領域である。なお、圧力室形成基板１６と振動板１７が一体である構成を採用することもできる。すなわち、圧力室形成基板１６の下面側からエッチング処理が施されて、上面側に板厚の薄い薄肉部分を残して圧力室空部が形成され、この薄肉部分が可動領域として機能する構成を採用することもできる。
本実施形態における圧力室２６は、ノズル２７の並設方向（ノズル列方向・第１の方向）に直交する方向（第２の方向）に長尺な空部である。この圧力室２６の長手方向の一端部は、連通基板１５のノズル連通口２８を介してノズル２７と連通する。また、圧力室２６の長手方向の他端部は、連通基板１５の個別連通口２９を介して共通液室２４と連通する。そして、圧力室２６は、ノズル２７毎に対応してノズル列方向に沿って隔壁２５（本発明における空間を区画する壁に相当（図３参照））により隔てられて複数並設されている。
連通基板１５は、圧力室形成基板１６と同様にシリコン基板から作製された板材である。この連通基板１５には、圧力室形成基板１６の複数の圧力室２６に共通に設けられる共通液室２４（リザーバーあるいはマニホールドとも呼ばれる）となる空部が、異方性エッチングによって形成されている。この共通液室２４は、各圧力室２６の並設方向（ノズル列方向・第１の方向）に沿って長尺な空部である。本実施形態における共通液室２４は、連通基板１５の板厚方向を貫通した第１液室２４ａと、連通基板１５の下面側から上面側に向けて当該連通基板１５の板厚方向の途中まで上面側に薄肉部を残した状態で形成された第２液室２４ｂと、から構成される。この第２液室２４ｂの第２の方向における一端部（ノズル２７から遠い側の端部）は、第１液室２４ａと連通する一方、同方向の他端部は、圧力室２６の下方に対応する位置に形成されている。この第２液室２４ｂの他端部、すなわち、第１液室２４ａ側とは反対側の縁部には、薄肉部を貫通する個別連通口２９が、圧力室形成基板１６の各圧力室２６に対応して第１の方向に沿って複数形成されている。この個別連通口２９の下端は、第２液室２４ｂと連通し、個別連通口２９の上端は、圧力室形成基板１６の圧力室２６と連通する。
上記のノズルプレート１４は、複数のノズル２７が列状に開設された板材である。本実施形態では、所定のピッチでノズル２７が複数列設されてノズル列が構成されている。本実施形態におけるノズルプレート１４は、シリコン基板から作製されている。そして、このノズルプレート１４には、ドライエッチングにより円筒形状のノズル２７が形成されている。そして、本実施形態における電子デバイス１３には、上記の共通液室２４から個別連通口２９、圧力室２６、およびノズル連通口２８を通ってノズル２７に至るまでのインク流路が形成されている。
圧力室形成基板１６の上面に形成された振動板１７は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜３０と、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁膜３１と、から構成されている。この振動板１７における弾性膜３０の下面側（圧力室２６側）には、図３および図４に示すように、当該下面から弾性膜３０の厚さ方向の途中まで窪んだ凹部３８が形成されている。この凹部３８は、圧力室形成基板１６に圧力室２６を形成する際に使用されたマスク材を除去する工程（後述）で形成される。この凹部３８の基板積層方向で見たときの面積は、圧力室２６の上部開口面積よりも広くなっている。すなわち、凹部３８の基板面方向（基板積層方向に直交する方向）における内寸Ｌ１は、圧力室２６の同方向における内寸Ｌ２よりも大きい（図１０参照）。以下、この凹部３８において基板積層方向で隔壁２５と重なる部分を切欠部３９と称する。この切欠部３９と基板積層方向で重なる隔壁２５の縁部は、凹部３８の開口縁よりも圧力室２６の開口中央側に向けて庇状に突出している。そして、図３および図４に示すように、この切欠部３９には、圧力室形成基板１６と連通基板１５とを接合している接着剤２１の一部が、隔壁２５を通じて流れ込んだ状態で硬化している。この点の詳細については後述する。
上記の振動板１７における圧力室２６の上部開口に対応する位置、すなわち可動領域上には、圧電素子１８がそれぞれ形成されている。本実施形態における圧電素子１８は、振動板１７側から順に下電極３３、圧電体３４および上電極３５が順次積層されてなる。本実施形態においては、下電極３３は、圧力室２６毎にパターニングされており、圧電素子１８の個別電極として機能する。また、上電極３５は、各圧力室２６の並設方向（第１の方向）に沿って一連に形成されており、複数の圧電素子１８の共通電極として機能する。この圧電素子１８において、上電極３５および下電極３３によって圧電体３４が挟まれた領域が、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる圧電能動部である。以下において、圧電素子１８はこの圧電能動部を意味する。そして、印加電圧の変化に応じて圧電素子１８が撓み変形することにより、圧力室２６の一面を区画する振動板１７の可動領域が、ノズル２７に近づく側またはノズル２７から遠ざかる方向に変位する。これにより、圧力室２６内のインクに圧力変動が生じ、この圧力変動によってノズル２７からインクが吐出される。
上記電子デバイス１３を構成するノズルプレート１４、連通基板１５、および圧力室形成基板１６は、互いに接着剤２１によって接合されている。接着剤２１は、転写用シートに塗布された後、基板の接合面に転写される。本実施形態における接着剤２１としては、エポキシ基を含む有機化合物であるエポキシ系接着剤が用いられている。接着剤２１として、エポキシ系接着剤を用いることにより、硬化収縮が比較的少なく接合強度に優れるため、電子デバイス１３を安定して製造することができる。また、後述するように、硬化前のエポキシ系接着剤は、常温（例えば、２５℃）で流動性を有するため、圧力室形成基板１６と連通基板１５との間から漏出した接着剤２１を積極的に凹部３８に導入させることができる。
図５〜図１２は、本実施形態における電子デバイス１３の製造について説明する工程図である。これらの図においては、圧電素子１８および圧力室２６の近傍のノズル列方向における断面を示している。本実施形態における電子デバイス１３を製造工程では、まず圧力室形成基板１６の材料であるシリコン基板の表面に弾性膜３０が形成される。この工程では、シリコン基板の表面が熱酸化されることにより、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜３０が形成される。続いて、圧力室形成基板１６（シリコン基板）の一方の面（上面）における弾性膜３０上に重ねて絶縁膜３１が形成される。この工程では、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム層（Ｚｒ）が形成された後、熱酸化されることで酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁膜３１が形成される。このほか、必要に応じてイリジウム等の金属材料からなる密着層が絶縁膜３１上に形成される。弾性膜３０および絶縁膜３１からなる振動板１７が圧力室形成基板１６の上面に形成された後、この振動板１７に、下電極３３、圧電体３４、および上電極３５が順次成膜されて圧電素子１８が形成される。
下電極３３は、例えばスパッタ法により成膜された後、圧力室２６にそれぞれ対応するようにパターニングされる。圧電体３４は、パターニング後の下電極３３を覆うように振動板１７上に形成される。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体３４が形成される。圧電体３４の具体的な形成手順としては、下電極３３が形成された振動板１７上に、ＰＺＴを構成する金属の有機物を含むゾル（溶液）がスピンコート法により塗布されて、圧電体前駆体膜が成膜される。圧電体前駆体膜が成膜されると、乾燥工程、脱脂工程、および焼成工程等を経て圧電体前駆体膜が焼成されて結晶化される。結晶化後、フォトリソグラフィー法によって圧電体前駆体膜がパターニングされ、圧力室２６毎に対応する個々の圧電体３４が形成される。圧電体３４がパターニングされた後、下電極３３および圧電体３４が形成された振動板１７上の全面にスパッタ法等により金属層が形成されて所定の形状にパターニングされることで、圧電体３４の上には共通電極としての上電極３５が形成される。その後、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等からなる図示しない保護膜が形成される。このようにして、図５に示すように、圧力室形成基板１６上に、振動板１７および圧電素子１８が形成される。
次に、図６に示すように、圧力室形成基板１６の振動板１７および圧電素子１８が形成された側の一方の面とは反対側の他方の面（下面）が研磨されて、当該圧力室形成基板１６が所定の厚さに調整される。圧力室形成基板１６の厚さが調整された後、当該圧力室形成基板１６に対し、例えば水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）からなるエッチング溶液を用いて異方性エッチングによって圧力室２６となる空間が形成される。具体的には、図７に示すように、圧力室形成基板１６の下面に、マスク４１が、ＣＶＤ法やスパッタ法により形成される（マスク形成工程）。本実施形態におけるマスク４１としては、窒化シリコン（ＳｉＮ）が使用される。マスク４１において、圧力室２６に対応する部分には、開口４２がドライエッチング等により形成される。なお、図７の圧力室形成基板１６において破線で示される部分は、圧力室２６の形成予定箇所である。この状態で、上記エッチング溶液により圧力室形成基板１６が異方性エッチングされる（空間形成工程）。ＫＯＨは、（１１０）面に対するエッチングレートに比べて（１１１）面に対するエッチングレートが非常に低いので、圧力室形成基板１６の厚さ方向にエッチングが進み、図８に示すように（１１１）面を側面（内壁）とする圧力室２６が形成される。
圧力室２６が形成されたならば、続いて、マスク４１が除去される。このマスク除去工程では、マスクの材料である窒化シリコン（ＳｉＮ）に対する除去剤としてフッ化水素酸（ＨＦ）が用いられる。従来においては、マスクの材料である窒化シリコンの除去に用いられる除去剤としては熱リン酸が一般的であったところ、この熱リン酸による窒化シリコンの除去の過程で残渣が生じていた。このため、従来ではフッ化水素酸によって残渣除去工程が別途行われていた。これに対し、本発明に係る電子デバイス１３の製造工程では、フッ化水素酸によっても窒化シリコンからなるマスク４１を除去することが可能であることが判明したため、熱リン酸に替えてマスク除去液としてフッ化水素酸（フッ化水素水溶液）が用いられてマスク除去工程が行われる。これにより、従来の残渣除去工程が省略され、コストの削減が図られている。ところが、本実施形態におけるマスク除去工程において、圧力室２６内に露出した酸化シリコンである弾性膜３０がフッ化水素水溶液に曝され、図９に示すように、当該フッ化水素水溶液によって等方性エッチングされる。そして、マスク４１の除去が完了するまでに、圧力室形成基板１６において圧力室２６を区画している隔壁２５と基板積層方向において重なる位置まで弾性膜３０がサイドエッチされる。これにより、図１０に示すように、凹部３８において基板積層方向で隔壁２５と重なる部分に、上述した切欠部３９が形成される。以上のように、マスク形成工程、空間形成工程、およびマスク除去工程を経ることで、凹部３８が形成される（凹部形成工程）。
なお、詳細な説明は省略するが、連通基板１５には、共通液室２４、個別連通口２９、およびノズル連通口２８等が異方性エッチングにより形成される。一方、ノズルプレート１４には、ドライエッチングによりノズル２７が形成される。そして、ノズル２７とノズル連通口２８とが連通するように位置決めされた状態で、これらの連通基板１５とノズルプレート１４とが接着剤によって接合される。また、圧力室２６等の流路の内壁には、例えば酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）や酸化シリコン（ＳｉＯ２）等を材質とする保護膜が形成される。この保護膜は、インクに対して親液性を呈する。
続いて、圧力室形成基板１６と連通基板１５との接合工程が行われる。具体的には、まず、図１１に示すように、圧力室形成基板１６における連通基板１５との接合面に対して接着剤２１が転写される。すなわち、図示しないスキージ台上で転写用シートに対してスキージにより所定の厚さに接着剤２１が塗布され、この転写用シートに塗布された接着剤２１が圧力室形成基板１６の接合面に転写される。その後、転写用シートのみが圧力室形成基板１６から剥がされると、図１１に示すように、圧力室形成基板１６の接合面において、圧力室２６の開口が形成される領域以外の領域に、接着剤２１が均一な厚さで転写される。圧力室形成基板１６の接合面に接着剤２１が転写されたならば、続いて、当該接着剤２１が転写された面に対して接合相手の連通基板１５が貼り合わされる。
本実施形態においては、上述したように接着剤２１として流動性を有するエポキシ系接着剤が採用されているので、圧力室形成基板１６と連通基板１５との間で接着剤２１が圧縮されると、図１２に示すように、その一部が圧力室形成基板１６と連通基板１５との間の接着領域から圧力室２６側に流れ出す。そして、圧力室２６側に流れ出した接着剤２１は、圧力室２６を画成している側壁同士が交わって形成される隅角等を毛細管力により振動板１７側に向けて進行し（図１２における矢印参照）、振動板１７の凹部３８に到達する。この凹部３８に到達した接着剤２１は、同様に毛細管力によって切欠部３９に導入される。すなわち、接着剤２１の流動性を利用して、圧力室形成基板１６と連通基板１５との間から隔壁２５を通じて毛細管力により接着剤２１をより積極的に凹部３８側に導入することができる。これにより、圧力室形成基板１６における隔壁２５と凹部３８の底面の少なくとも一部が接着剤２１によって接着される（接着工程）。圧力室形成基板１６と連通基板１５が張り合わされたならば、加熱処理により接着剤２１の硬化が促進される。このようにして電子デバイス１３を構成する各基板が接合されてユニット化され、当該電子デバイス１３の内部には、共通液室２４、個別連通口２９、圧力室２６、およびノズル連通口２８を通ってノズル２７に至るまでのインク流路が形成される。
ここで、本実施形態における電子デバイス１３においては、凹部３８の切欠部３９に導入された接着剤２１により、隔壁２５と凹部３８の底面の一部とが接着されることにより、振動板１７における可動領域の端部が当該接着剤２１によって補強される。これにより、マスク除去工程において振動板１７の可動領域が拡張された場合であっても、当該可動領域の変位により可動領域（振動板１７）にクラック等の損傷が発生することが抑制される。また、切欠部３９に導入された接着剤２１は、その量が極端に異ならない限り、凹部３８における切欠部３９と他の部分との境界部分における一様な位置でメニスカスを形成して硬化する。例えば、図１３の変形例では、切欠部３９に導入された接着剤２１は、上記実施形態と比較して量が少ないため切欠部３９の奥まで達していないが、上記実施形態と同様な位置でメニスカスを形成している。このため、少なくとも実質的に可動領域として機能する部分（圧電素子１８の駆動に伴って実際に変位する部分）の面積が概ね一定に揃うので、エッチングで可動領域が拡張されることに起因して圧力室毎・ノズル毎で可動領域の振動特性にバラツキが生じることが低減される。その結果、その結果、記録ヘッド２において各ノズル２７から吐出されるインクの吐出特性（吐出量および飛翔速度）のバラツキが抑制される。
また、本実施形態においては、圧力室形成基板１６と連通基板１５との間の接着剤２１と、隔壁２５と凹部３８の底面とを接着する接着剤２１と、が、隔壁２５の圧力室側の内面を通じて連続しているので、すなわち、圧力室形成基板１６と連通基板１５との間から隔壁２５を毛細管力で伝って凹部３８まで到達した接着剤２１を利用して可動領域を補強することができるので、可動領域を補強する材料や工程を別途設ける必要がない。
なお、以上においては、一の基板（圧力室形成基板１６）に形成された空間（圧力室２６）の一面を区画する可動領域が変位することでノズルから液体の一種であるインクが吐出される構成を例示したが、これには限られず、複数の基板が接着剤により接合された電子デバイスであって可動領域を有するものであれば、本発明を適用することが可能である。例えば、可動領域の圧力変化、振動、あるいは変位等を検出するセンサー等にも本発明を適用することができる。なお、一面が可動領域で区画される空間は、液体が流通するものには限られない。
また、上記実施形態においては、液体吐出ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッド２を例に挙げて説明したが、本発明は、複数の基板を接着剤により接合することで液体流路等の空間が画成される構成を採用する他の液体吐出ヘッドにも適用することができる。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。ディスプレイ製造装置用の色材吐出ヘッドでは液体の一種としてＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を吐出する。また、電極形成装置用の電極材吐出ヘッドでは液体の一種として液状の電極材料を吐出し、チップ製造装置用の生体有機物吐出ヘッドでは液体の一種として生体有機物の溶液を吐出する。
１…プリンター，２…記録ヘッド２…インクカートリッジ，４…キャリッジ，６…記録用紙，７…キャリッジ移動機構，８…紙送り機構，１３…電子デバイス，１４…ノズルプレート，１５…連通基板，１６…圧力室形成基板，１７…振動板，１８…圧電体，２１…接着剤，２４…共通液室，２５…隔壁，２６…圧力室，２７…ノズル，２８…ノズル連通口，２９…個別連通口，３０…弾性膜，３１…絶縁膜，３３…下電極，３４…圧電体，３５…上電極，３８…凹部，３９…切欠部，４１…マスク，４２…開口

Claims (7)

  1. 複数の基板が積層された状態で相互に接合された電子デバイスであって、
    前記複数の基板のうちの一の基板には、空間が形成され、
    前記空間を区画する面のうちの一面は可動領域であり、
    前記可動領域は、前記空間側から可動領域の厚さ方向の途中まで窪んだ凹部を有し、
    基板積層方向に垂直な方向において、前記凹部の内寸は前記空間の内寸よりも大きく、
    前記一の基板における前記空間を区画する壁と、前記凹部の底面の少なくとも一部と、が接着剤により接着されていることを特徴とする電子デバイス。
  2. 前記一の基板と、前記一の基板における前記可動領域側とは反対側の面に接合された他の基板と、の間の接着剤と、
    前記壁と前記凹部の底面とを接着する接着剤と、が前記壁を通じて連続していることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
  3. 前記接着剤が、エポキシ基を含む有機化合物であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子デバイス。
  4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電子デバイスを備えた液体吐出ヘッドであって、
    前記一の基板には、液体を吐出するノズルと連通する前記空間としての圧力室が形成され、
    前記圧力室の一部を区画する可動領域を変位させる圧電素子が設けられたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
  5. 複数の基板が積層された状態で相互に接合され、前記複数の基板のうちの一の基板に形成された空間を区画する面のうちの一面が可動領域である電子デバイスの製造方法であって、
    前記可動領域の前記空間側の面に、基板積層方向に垂直な方向における内寸が前記空間の前記方向の内寸よりも大きい凹部を形成する凹部形成工程と、
    前記一の基板における前記可動領域側とは反対側の面に他の基板を接着剤により接合して前記第１の基板と前記他の基板との間から漏出した接着剤により、前記一の基板における前記空間を区画する壁と前記凹部の底面の少なくとも一部を接着する接着工程と、
    を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
  6. 前記凹部形成工程は、
    前記一の基板の前記可動領域側の面とは反対側の面に、前記空間に対応する部分に開口を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
    前記マスクを介して前記一の基板をエッチングすることにより、当該一の基板に前記空間を形成する空間形成工程と、
    マスク除去液により前記マスクを除去すると共に、前記空間に露出した前記可動領域を前記マスク除去液に曝すマスク除去工程と、
    を含むことを特徴とする請求項５に記載の電子デバイスの製造方法。
  7. 前記可動領域の少なくとも前記空間側の面は、酸化シリコンから形成され、
    前記マスクは、窒化シリコンから形成され、
    前記マスク除去液は、フッ化水素水溶液であることを特徴とする請求項６に記載の電子デバイスの製造方法。
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