配線基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び配線板の製造方法
【課題】配線板に形成された貫通孔内へ充填された充填材料の膨張・収縮による機械的外力によって生じる、充填材料上の金属配線の断線を抑制する配線基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び配線板の製造方法を得る。
【解決手段】導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間に段差Ｈを設け、該段差Ｈの部分に金属配線９０を配設することで、電気接続用貫通口１４０の孔縁部側では、金属膜１４２と金属配線９０とが互いに重なり合った状態となる。このため、金属膜１４２と導電性ペースト８７との境界部分において、仮に、金属配線９０が断線したとしても、金属膜１４２と金属配線９０の重なり部分及び電気接続用貫通口１４０表面の金属膜１４２を介して、電流の流れは確保される。
【解決手段】導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間に段差Ｈを設け、該段差Ｈの部分に金属配線９０を配設することで、電気接続用貫通口１４０の孔縁部側では、金属膜１４２と金属配線９０とが互いに重なり合った状態となる。このため、金属膜１４２と導電性ペースト８７との境界部分において、仮に、金属配線９０が断線したとしても、金属膜１４２と金属配線９０の重なり部分及び電気接続用貫通口１４０表面の金属膜１４２を介して、電流の流れは確保される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェット記録ヘッドの複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録用紙等の記録媒体に画像（文字を含む）等を記録するインクジェット記録装置（画像形成装置）は知られている。このようなインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドでは、小型化を実現させるため、圧電部材の上方に圧電部材を駆動させるためのＩＣが配設される基板を設け、この基板にスルーホールを設け、該スルーホールを通じて、圧電部材とＩＣとを電気的に接続させるようにしている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、スルーホール内にペースト状の金属を充填して形成された貫通電極の表面には金属配線が接続されるようになっているが、この金属配線と貫通電極の接続部には、該接続部を覆う補強電極が設けられている。
【０００４】
また、特許文献２では、スルーホールを含む基板の表面にメッキを成長させるためのシード層を成膜し、該シード層上にメッキによる埋め込み金属を成長させた後、基板上のシード層を除去すべく表面を研磨している。
【特許文献１】実開平５−７９９６４号公報
【特許文献２】特開平１１−１６３１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、配線板に形成された貫通孔内へ充填された充填材料の膨張・収縮による機械的外力によって生じる、充填材料上の金属配線の断線を抑制する配線基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び配線板の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、配線基板において、基板と、前記基板を貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内壁に形成される金属膜と、前記貫通孔の孔縁部の位置よりも表面の高さを低くした状態で前記金属膜が形成された前記貫通孔内へ充填された充填部材と、前記基板の表面、前記貫通孔の内壁表面の前記金属膜及び前記充填部材の表面に亘って形成された金属配線と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、液滴吐出ヘッドにおいて、撓み変形可能な圧電体と、前記圧電体を挟む第１電極と第２電極とを有する圧電素子と、前記圧電素子の第１電極側に配置された振動板と、前記振動板と対面可能に設けられ、前記圧電素子の第２電極側に配置された配線板と、前記振動板を間において、前記圧電素子の反対側に設けられた圧力室と、前記圧力室の液滴を吐出する吐出口と、前記配線板の表面から前記第１電極の表面まで貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内壁及び前記第１電極の表面に形成された金属膜と、前記貫通孔の孔縁部の位置よりも表面の高さを低くした状態で前記金属膜が形成された貫通孔内へ充填された充填部材と、前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁表面の前記金属膜及び前記充填部材の表面に亘って形成され前記圧電素子に電気信号を供給する金属配線と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記充填部材が導電性材料であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、液滴吐出装置において、２又は３に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、配線板に設けられた金属配線を前記配線板に形成された貫通孔を介して配線板とは同一平面上にない電極と接続させる配線板の製造方法であって、前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁及び前記電極の表面に金属膜を成膜する金属成膜工程と、前記金属膜が形成された貫通孔内へ充填材料を充填する充填工程と、前記配線板に成膜された前記金属膜を取り除く除去工程と、前記充填材料の表面の高さを前記貫通孔の孔縁部の位置よりも低くする段差形成工程と、前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁表面の金属膜及び前記充填材料の表面に亘って金属配線を形成する配線工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、２、５に記載の発明によれば、貫通孔の孔縁部と充填部材との間に段差を設けることで、配線板の表面及び充填部材の表面に亘って金属配線を形成する場合、金属膜と金属配線とを互いに重ねることができる。該金属膜と充填部材との境界部分において、仮に、金属配線が断線したとしても、金属膜と金属配線の重なり部分及び貫通孔の内壁表面の金属膜を介して、電流の流れを確保することができ、信頼性が向上し、寿命が長くなる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、金属配線が断線したとしても、金属膜と金属配線の重なり部分及び貫通孔の内壁表面の金属膜以外に、充填部材を介して、電流の流れを確保することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、液滴吐出装置において、本発明を採用しない場合と比較して、信頼性が向上し、寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。
【００１５】
まず、液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置１０を例に採って説明する。したがって、液体はインク１１０とし、液滴吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッド３２として説明をする。そして、記録媒体は記録用紙Ｐとして説明をする。
【００１６】
インクジェット記録装置１０は、図１で示すように、記録用紙Ｐを送り出す用紙供給部１２と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して記録用紙Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６及び記録ヘッド部１６のメンテナンスを行うメンテナンス部１８を備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部２２とから基本的に構成されている。
【００１７】
用紙供給部１２は、記録用紙Ｐが積層されてストックされているストッカー２４と、ストッカー２４から１枚ずつ取り出してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。レジ調整部１４は、ループ形成部２８と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するガイド部材２９とを有しており、記録用紙Ｐは、この部分を通過することによって、そのコシを利用してスキューが矯正されるとともに、搬送タイミングが制御されて記録部２０に供給される。そして、排出部２２は、記録部２０で画像が形成された記録用紙Ｐを、排紙ベルト２３を介してトレイ２５に収納する。
【００１８】
記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路２７が構成されている（用紙搬送方向を矢印ＰＦで示す）。用紙搬送路２７は、スターホイール１７と搬送ロール１９とを有し、このスターホイール１７と搬送ロール１９とで記録用紙Ｐを挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この記録用紙Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され、記録用紙Ｐに画像が形成される。
【００１９】
以上のように、記録用紙Ｐの搬送手段は、搬送装置２６、スターホイール１７と搬送ロール１９から構成されている。
【００２０】
メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０に対して対向配置されるメンテナンス装置２１を有しており、インクジェット記録ヘッド３２に対するキャッピングや、ワイピング、更には、予備吐出や吸引等の処理を行う。
ここで、各インクジェット記録ヘッド３２は制御装置（制御手段）２１と接続されており、この制御装置２１によって、画像データに基づいた駆動波形が出力され、インクジェット記録ヘッド３２の駆動が制御される。
【００２１】
図２で示すように、各インクジェット記録ユニット３０は、矢印ＰＦで示す用紙搬送方向と直交する方向に配置された支持部材３４を備えており、この支持部材３４に複数のインクジェット記録ヘッド３２が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド３２には、マトリックス状に複数のノズル５６が形成されており、記録用紙Ｐの幅方向には、インクジェット記録ユニット３０全体として一定のピッチでノズル５６が並設されている。そして、用紙搬送路２７を連続的に搬送される記録用紙Ｐに対し、ノズル５６からインク滴を吐出することで、記録用紙Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、例えば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。
【００２２】
図３で示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル５６による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録用紙Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく、記録用紙Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている。つまり、このインクジェット記録ユニット３０は、シングルパス印字が可能なＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）となっている。
【００２３】
ここで、印字領域幅とは、記録用紙Ｐの両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、記録用紙Ｐが搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されるおそれがあるためと、縁無し印字の要望が高いためである。
【００２４】
以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。なお、図４はインクジェット記録ヘッド３２の全体構成を示す概略平面図であり、図５は図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２５】
図４及び図５で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２には、天板部材４０が配置されている。本実施形態では、天板部材４０を構成するガラス製の天板（配線板）４１は板状で、かつ配線を有しており、インクジェット記録ヘッド３２全体の天板となっている。
【００２６】
天板部材４０には、耐インク性を有する材料で構成されたプール室部材３９が貼着されており、天板４１との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室３８が形成されている。プール室部材３９には、インクタンク（図示省略）と繋がるインク供給ポート３６が所定箇所に穿設されており、インク供給ポート３６から注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。
【００２７】
また、天板部材４０には、駆動ＩＣ（集積回路）６０と、駆動ＩＣ６０からの電気信号を供給するための金属配線（第１電気配線）９０が設けられており、駆動ＩＣ６０の下面には、図６で示すように、複数のバンプ６２がマトリックス状に所定高さ突設され、天板４１上で、かつプール室部材３９よりも外側の金属配線９０に駆動ＩＣ６０がフリップチップ実装される（駆動ＩＣ６０のバンプ６２が金属配線９０の端子（接続部）９０Ａと接続される）。なお、駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止されている。また、金属配線９０は、樹脂保護膜９２で被覆保護され、インク１１０による浸食が防止されるようになっている。
【００２８】
また、天板４１には、後述する圧力室５０と１対１で対応するインク供給用貫通口１１２が形成されており、その内部が第１インク供給路１１４Ａとなっている。さらに、天板４１には、圧力室５０の周壁に対応する位置に、電気接続用貫通口４２（後述する）が形成されている。
【００２９】
一方、流路基板としてのシリコン基板７２には、インクプール室３８から供給されたインク１１０が充填される圧力室５０が形成されている。このシリコン基板７２の下部には、ＳＵＳで形成された連通路基板１２０が接着剤１２２を介して接合されている。
【００３０】
この連通路基板１２０には、圧力室５０と繋がる連通路１２４が形成されており、該連通路１２４は圧力室５０よりも狭い空間となるようにしている。そして、連通路基板１２０の下面に、連通路１２４と繋がるノズル５６が形成されたノズルプレート７４が貼着されている。
【００３１】
また、シリコン基板７２の表面には後述する圧電素子４５が形成されている（圧電素子基板７０とする）。該圧電素子基板７０は振動板４８を有し、この振動板４８が圧力室５０の１つの面を構成している。この振動板４８は、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法で形成されたＳｉＯｘ膜であり、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子４５に電圧が印加されると、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。なお、振動板４８は、Ｃｒ等の金属材料であっても差し支えはない。この振動板４８の振動によって、圧力室５０の容積を増減させて圧力波を発生させることで、連通路１２４を経て、ノズル５６からインク滴が吐出されるようになっている。
【００３２】
圧電素子４５は圧力室５０毎に振動板４８の上面に設けられており、圧電素子４５を形成する過程では、シリコン基板７２に形成された振動板４８の上面にスパッタ法により、ＩｒとＴｉとの積層膜（下部電極（第１電極）５２）を形成し、該積層膜の上面に、スパッタ法によりＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）膜（圧電体４６）を形成して、さらにこのＰＺＴ膜の上面にＩｒ膜（上部電極（第２電極）５４）を形成する。そして、上部電極５４、圧電体４６及び下部電極５２をそれぞれパターニングして圧電素子４５が形成される。
【００３３】
この圧電素子４５の表面は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０で被覆保護されている。低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子４５の内部に侵入して信頼性不良となること（ＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を抑制する。
【００３４】
また、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０上には、隔壁樹脂層８２が積層されており、圧電素子基板７０と天板部材４０との間の空間を区画している。隔壁樹脂層８２には、天板４１のインク供給用貫通口１１２とシリコン基板７２の圧力室５０を繋げるインク供給用貫通口４４が形成されており、その内部が第２インク供給路１１４Ｂとなっている。
【００３５】
この第２インク供給路１１４Ｂは、第１インク供給路１１４Ａの断面積よりも小さい断面積を有しており、インク供給路１１４全体での流路抵抗が所定の値になるように調整されている。つまり、第１インク供給路１１４Ａの断面積は、第２インク供給路１１４Ｂの断面積よりも充分に大きくされており、第２インク供給路１１４Ｂでの流路抵抗と比べて実質的に無視できる程度とされている。したがって、インクプール室３８から圧力室５０へのインク供給路１１４の流路抵抗は、第２インク供給路１１４Ｂで規定される。
【００３６】
そして、少なくともインク１１０が接する壁面である、インク供給用貫通口１１２、４４、圧力室５０、連通路１２４の内壁面には、内面処理膜（ＳｉＣＮ膜）９６が、プラズマＣＶＤ法により、それらの接合部分（境界部分）を含むように一体的に成膜され（コーティングされ）、耐インク性を向上させている。
【００３７】
また、天板部材４０と圧電素子４５（厳密には、圧電素子４５上の低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０）との間には、圧力室５０の上部に空間１２６（空気層）が設けられており、圧電素子４５の駆動や振動板４８の振動に影響を与えないようにしている。
【００３８】
ところで、図５及び図７に示すように（図７は図５のＡ部の拡大図である）、圧電素子４５を構成する上部電極５４及び圧電体４６には、圧力室５０の周壁（シリコン基板７２）の上部に貫通孔５４Ａ、４６Ａがそれぞれ形成されており、該貫通孔５４Ａ、４６Ａの表面は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０で被覆されている。
【００３９】
これにより、貫通孔５４Ａ、４６Ａの内側には、低透水性絶縁膜８０によって、貫通孔５４Ａ、４６Ａよりもさらに小径の電気接続用貫通口８０Ａが形成される。そして、隔壁樹脂層８２には、電気接続用貫通口８０Ａと電気接続用貫通口４２と繋がり電気接続用貫通口８０Ａよりも大径、かつ電気接続用貫通口４２よりも小径の電気接続用貫通口１３８が形成されている。
【００４０】
そして、この電気接続用貫通口４２、１３８、８０Ａ（以下、「電気接続用貫通口１４０」という）及び下部電極５２の表面には、厚さ３μｍの金属膜（Ａｌ膜）１４２が成膜されている。この金属膜１４２が成膜された電気接続用貫通口１４０内に、ペースト状の導電性充填材料（以下「導電性ペースト」という）８７が充填される。
【００４１】
この導電性ペースト８７の表面の高さを、電気接続用貫通口１４０の孔縁部の位置よりも低く、導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間に、５〜１０μｍの段差Ｈを設けている。そして、天板４１の表面、電気接続用貫通口１４０の内壁表面の金属膜１４２（段差Ｈの部分）及び導電性ペースト８７の表面に亘って、金属配線９０が配設されている。
【００４２】
これにより、金属膜１４２及び導電性ペースト８７を介して、下部電極５２と金属配線９０とが電気的に接続される。そして、金属配線９０が、駆動ＩＣ６０と接続され、また、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００（図４参照）とも接続される。そして、ここでは、各圧電素子４５の上部電極５４が接地電位となる。
【００４３】
次に、インクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。
【００４４】
まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカー２４から記録用紙Ｐが１枚ピックアップされ、搬送装置２６により搬送される。
【００４５】
一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンクからインク供給ポートを介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入（充填）され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク供給路１１４を経て圧力室５０へ供給（充填）されている。そして、このとき、ノズル５６の先端（吐出口）では、インク１１０の表面が圧力室５０側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
【００４６】
そして、記録用紙Ｐを搬送しながら、複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４５に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室５０内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。
【００４７】
こうして、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像が完全に記録されたら、排紙ベルト２３により記録用紙Ｐをトレイ２５に排出する。これにより、記録用紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。
【００４８】
本実施形態では、図７に示すように、天板４１の表面から下部電極５２の表面に至るまで、天板４１には電気接続用貫通口４２を形成し、隔壁樹脂層８２には電気接続用貫通口１３８を形成して、上部電極５４及び圧電体４６に形成された貫通孔５４Ａ、４６Ａ表面の低透水性絶縁膜８０で電気接続用貫通口１３８を形成している。この電気接続用貫通口４２、１３８、８０Ａで構成された電気接続用貫通口１４０内に、導電性ペースト８７を充填し、該導電性ペースト８７を介して、金属配線９０と下部電極５２を電気的に接続させる。
【００４９】
例えば、天板４１の表面と面一の高さまで導電性ペースト８７を充填した場合のインクジェット記録ヘッドにおいて、該インクジェット記録ヘッドの加熱及び冷却に伴い、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電気接続用貫通口１４０内の導電性ペースト８７が膨張及び収縮を繰り返す。このため、天板４１と導電性ペースト８７の境界部において、図８（Ｃ）に示すように、金属配線９０が破断するおそれが生じる。
【００５０】
図９では、このインクジェット記録ヘッドにおいて、−２０℃〜６０℃の温度サイクル試験を行う前後で電流−電圧特性を測定し、抵抗値を求めた結果が示されている。５サイクル後は平均抵抗値が０．０２Ωであり、断線は認められなかったが、４０サイクル後に平均抵抗値が５．１４Ωとなり、約３０％の断線が発生していることが確認された。
【００５１】
このため、本実施形態では、図７に示すように、電気接続用貫通口１４０及び下部電極５２の表面に金属膜１４２を成膜させた後、この導電性ペースト８７の表面の高さを、電気接続用貫通口１４０の孔縁部の位置よりも低くして、導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間に段差Ｈを設ける。そして、表面に金属膜１４２が成膜された電気接続用貫通口１４０内に導電性ペースト８７を充填した後、天板４１の表面、電気接続用貫通口１４０の内壁表面の金属膜１４２（段差Ｈの部分）及び導電性ペースト８７の表面に亘って、金属配線９０を配設している。
【００５２】
このように、導電性ペースト８７の表面の高さを、電気接続用貫通口１４０の孔縁部の位置よりも低くして、導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間で段差Ｈを設け、該段差Ｈの部分に金属配線９０を配設することで、電気接続用貫通口１４０の孔縁部側では、金属膜１４２と金属配線９０とが互いに重なり合った状態となる。
【００５３】
電気接続用貫通口１４０の孔縁部側の金属膜１４２は、導電性ペースト８７の伸縮による機械的外力をうけないため、図１０に示すように、金属膜１４２と導電性ペースト８７との境界部分において、仮に、金属配線９０が断線（仮想線で示す）したとしても、金属膜１４２と金属配線９０の重なり部分及び電気接続用貫通口１４０表面の金属膜１４２或いは導電性ペースト８７を介して、電流の流れ（矢印で示す）は確保される（−２０℃〜６０℃の温度サイクル試験では、１６０サイクル後も断線が認められなかった）。
【００５４】
本実施形態では、この段差Ｈを５〜１０μｍとしている。段差Ｈが大きくなると、金属膜１４２と金属配線９０の重なり部分（オーバーラップ量）が増えて金属膜１４２と金属配線９０の接続強度は増すが、段差Ｈが大きくなる程、配線パターニング時に塗布するレジストが孔縁部で薄くなったり消失したりするため、続くエッチング工程で配線材料がエッチング除去されてしまい、電気接続用貫通口１４０の孔縁部において、断線の危険が高まる。このため、段差Ｈは、望ましくは３〜５μｍ、さらに望ましくは１〜３μｍである。
【００５５】
なお、ここでは、電気接続用貫通口１４０内に導電性ペースト８７を充填したが、図１１に示すように、絶縁性ペースト１４６を充填しても良い。この場合、仮に、金属配線９０が断線されたとしても、金属膜１４２と金属配線９０の重なり部分及び電気接続用貫通口１４０表面の金属膜１４２を介して、電流の流れ（矢印で示す）は確保されることとなる。
【００５６】
ところで、本実施形態では、電気接続用貫通口１４０の導電性ペースト８７を介して、金属配線９０と下部電極５２を電気的に接続しているが、その製造方法について説明する。
【００５７】
図１２（Ａ）に示すように、まずブラスト加工により電気接続用貫通口４２が形成された天板４１と、エッチングにより電気接続用貫通口１３８、８０Ａが形成された隔壁樹脂層８２とを接合させる。そして、図１２（Ｂ）に示すように、スパッタ法により、天板４１、電気接続用貫通口１４０（電気接続用貫通口４２、１３８、８０Ａ）及び下部電極５２の表面に、厚さ３μｍのＡｌ膜（金属膜）１４２を成膜させる。
【００５８】
次に、スクリーン印刷法等により、図１２（Ｃ）に示すように、電気接続用貫通口１４０内に導電性ペースト８７を充填し、所定の温度でベーク（加熱）して硬化させる。このとき、導電性ペースト８７の表面と天板４１上の金属膜１４２の表面とが同じ高さとなるようにする。
【００５９】
次に、図１２（Ｄ）に示すように、天板４１上の金属膜１４２及び導電性ペースト８７を研磨して、表面を平坦化させる。そして、図１２（Ｅ）に示すように、導電性ペースト８７をガラスに対して選択的にエッチングできる薬液に浸漬することで凹みを設ける。たとえば樹脂系の材料であればアセトンやモノエタノールアミンなどの溶剤を用いる。またエッチング以外に酸素プラズマ処理であってもよい。これにより、導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間に段差Ｈが設けられる。
【００６０】
次に、図１２（Ｆ）に示すように、スパッタ法により、天板４１、電気接続用貫通口１４０の内壁表面の金属膜１４２及び導電性ペースト８７の表面にＡｌ膜を成膜し、通常のホトリソグラフィー法とウェットエッチングにて金属配線９０を形成する。
【００６１】
なお、本発明に係る液滴吐出ヘッドとして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド３２を挙げ、液滴吐出装置としても、インクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０を挙げたが、本発明に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、記録用紙Ｐ上への画像（文字を含む）の記録に限定されるものではない。
【００６２】
また、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、紙幅対応のいわゆるＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）の例で説明したが、これに限定されず、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）であってもよい。
【００６３】
また、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット３０から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録用紙Ｐに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録用紙Ｐ上への文字や画像の記録に限定されるものではない。
【００６４】
すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３２を適用することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、圧電素子基板７０に連通路基板１２０を取り付け、インク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド３２に適用させたが、圧電素子基板７０が適用可能であれば良いため、これに限るものではない。
【００６６】
例えば、インクジェットとは逆に圧力を電気信号に変換する装置（圧力センサーアレイ）に適用させても良い。一例を挙げると、図１３に示すように、圧電素子基板７０に押圧プレート１５０を取り付けた配線基板１５１を用いて、指紋センサー等への応用が考えられる。
【００６７】
例えば、押圧プレート１５０には、圧電素子４５の上部に設けられた空間１２０と対面するように、マトリックス配列された空間１５２が形成されたプレート１５４を備え、該プレート１５４の一端面を可撓性の樹脂フィルム１５６で覆う。この樹脂フィルム１５６の外面側（空間１５２の反対側）には、突起部１５８を設ける。
【００６８】
この突起部１５８を押圧すると、樹脂フィルム１５６が変形し、空間１５２内の体積が変化する。これにより、圧電素子４５には外力が加わり、電気信号が発生する。この電気信号をＩＣ１６０で検知し、突起部１５８を押圧したときの圧力分布を外部に出力させる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置を示す概略正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配列を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの印字領域の幅と記録媒体の幅との関係を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略平面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの駆動ＩＣのバンプを示す概略平面図である。
【図７】図５のＡ部の拡大図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の比較例とするインクジェット記録ヘッドの加熱及び冷却に伴って生じる配線板の導電性ペースト８７及び金属配線９０の状態を示す説明図である。
【図９】本発明の比較例とするインクジェット記録ヘッドにおける熱サイクル回数と配線板の抵抗値を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配線板の作用を説明する断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配線板の変形例の作用を説明する断面図である。
【図１２−１】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配線板を製造する工程を示す断面図である。
【図１２−２】（Ｄ）〜（Ｆ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配線板を製造する工程を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る配線基板の変形例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
３２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
４０ 天板部材
４１ 天板（配線板）
４２ 電気接続用貫通口（貫通孔）
４４ インク供給用貫通口
４５ 圧電素子
４６ 圧電体（圧電素子）
４８ 振動板
５０ 圧力室
５２ 下部電極（第１電極、圧電素子）
５４Ａ 貫通孔
５４ 上部電極（第２電極、圧電素子）
５６ ノズル（吐出口）
７０ 圧電素子基板
７２ シリコン基板
８０Ａ 貫通孔（貫通孔）
８７ 導電性ペースト（充填部材）
９０ 金属配線
１３８ 電気接続用貫通口（貫通孔）
１４０ 電気接続用貫通口（貫通孔）
１４２ 金属膜
１４６ 絶縁性ペースト（充填部材）
１５１ 配線基板
Ｈ 段差
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェット記録ヘッドの複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録用紙等の記録媒体に画像（文字を含む）等を記録するインクジェット記録装置（画像形成装置）は知られている。このようなインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドでは、小型化を実現させるため、圧電部材の上方に圧電部材を駆動させるためのＩＣが配設される基板を設け、この基板にスルーホールを設け、該スルーホールを通じて、圧電部材とＩＣとを電気的に接続させるようにしている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、スルーホール内にペースト状の金属を充填して形成された貫通電極の表面には金属配線が接続されるようになっているが、この金属配線と貫通電極の接続部には、該接続部を覆う補強電極が設けられている。
【０００４】
また、特許文献２では、スルーホールを含む基板の表面にメッキを成長させるためのシード層を成膜し、該シード層上にメッキによる埋め込み金属を成長させた後、基板上のシード層を除去すべく表面を研磨している。
【特許文献１】実開平５−７９９６４号公報
【特許文献２】特開平１１−１６３１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、配線板に形成された貫通孔内へ充填された充填材料の膨張・収縮による機械的外力によって生じる、充填材料上の金属配線の断線を抑制する配線基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び配線板の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、配線基板において、基板と、前記基板を貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内壁に形成される金属膜と、前記貫通孔の孔縁部の位置よりも表面の高さを低くした状態で前記金属膜が形成された前記貫通孔内へ充填された充填部材と、前記基板の表面、前記貫通孔の内壁表面の前記金属膜及び前記充填部材の表面に亘って形成された金属配線と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、液滴吐出ヘッドにおいて、撓み変形可能な圧電体と、前記圧電体を挟む第１電極と第２電極とを有する圧電素子と、前記圧電素子の第１電極側に配置された振動板と、前記振動板と対面可能に設けられ、前記圧電素子の第２電極側に配置された配線板と、前記振動板を間において、前記圧電素子の反対側に設けられた圧力室と、前記圧力室の液滴を吐出する吐出口と、前記配線板の表面から前記第１電極の表面まで貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内壁及び前記第１電極の表面に形成された金属膜と、前記貫通孔の孔縁部の位置よりも表面の高さを低くした状態で前記金属膜が形成された貫通孔内へ充填された充填部材と、前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁表面の前記金属膜及び前記充填部材の表面に亘って形成され前記圧電素子に電気信号を供給する金属配線と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記充填部材が導電性材料であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、液滴吐出装置において、２又は３に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、配線板に設けられた金属配線を前記配線板に形成された貫通孔を介して配線板とは同一平面上にない電極と接続させる配線板の製造方法であって、前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁及び前記電極の表面に金属膜を成膜する金属成膜工程と、前記金属膜が形成された貫通孔内へ充填材料を充填する充填工程と、前記配線板に成膜された前記金属膜を取り除く除去工程と、前記充填材料の表面の高さを前記貫通孔の孔縁部の位置よりも低くする段差形成工程と、前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁表面の金属膜及び前記充填材料の表面に亘って金属配線を形成する配線工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、２、５に記載の発明によれば、貫通孔の孔縁部と充填部材との間に段差を設けることで、配線板の表面及び充填部材の表面に亘って金属配線を形成する場合、金属膜と金属配線とを互いに重ねることができる。該金属膜と充填部材との境界部分において、仮に、金属配線が断線したとしても、金属膜と金属配線の重なり部分及び貫通孔の内壁表面の金属膜を介して、電流の流れを確保することができ、信頼性が向上し、寿命が長くなる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、金属配線が断線したとしても、金属膜と金属配線の重なり部分及び貫通孔の内壁表面の金属膜以外に、充填部材を介して、電流の流れを確保することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、液滴吐出装置において、本発明を採用しない場合と比較して、信頼性が向上し、寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。
【００１５】
まず、液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置１０を例に採って説明する。したがって、液体はインク１１０とし、液滴吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッド３２として説明をする。そして、記録媒体は記録用紙Ｐとして説明をする。
【００１６】
インクジェット記録装置１０は、図１で示すように、記録用紙Ｐを送り出す用紙供給部１２と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して記録用紙Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６及び記録ヘッド部１６のメンテナンスを行うメンテナンス部１８を備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部２２とから基本的に構成されている。
【００１７】
用紙供給部１２は、記録用紙Ｐが積層されてストックされているストッカー２４と、ストッカー２４から１枚ずつ取り出してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。レジ調整部１４は、ループ形成部２８と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するガイド部材２９とを有しており、記録用紙Ｐは、この部分を通過することによって、そのコシを利用してスキューが矯正されるとともに、搬送タイミングが制御されて記録部２０に供給される。そして、排出部２２は、記録部２０で画像が形成された記録用紙Ｐを、排紙ベルト２３を介してトレイ２５に収納する。
【００１８】
記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路２７が構成されている（用紙搬送方向を矢印ＰＦで示す）。用紙搬送路２７は、スターホイール１７と搬送ロール１９とを有し、このスターホイール１７と搬送ロール１９とで記録用紙Ｐを挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この記録用紙Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され、記録用紙Ｐに画像が形成される。
【００１９】
以上のように、記録用紙Ｐの搬送手段は、搬送装置２６、スターホイール１７と搬送ロール１９から構成されている。
【００２０】
メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０に対して対向配置されるメンテナンス装置２１を有しており、インクジェット記録ヘッド３２に対するキャッピングや、ワイピング、更には、予備吐出や吸引等の処理を行う。
ここで、各インクジェット記録ヘッド３２は制御装置（制御手段）２１と接続されており、この制御装置２１によって、画像データに基づいた駆動波形が出力され、インクジェット記録ヘッド３２の駆動が制御される。
【００２１】
図２で示すように、各インクジェット記録ユニット３０は、矢印ＰＦで示す用紙搬送方向と直交する方向に配置された支持部材３４を備えており、この支持部材３４に複数のインクジェット記録ヘッド３２が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド３２には、マトリックス状に複数のノズル５６が形成されており、記録用紙Ｐの幅方向には、インクジェット記録ユニット３０全体として一定のピッチでノズル５６が並設されている。そして、用紙搬送路２７を連続的に搬送される記録用紙Ｐに対し、ノズル５６からインク滴を吐出することで、記録用紙Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、例えば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。
【００２２】
図３で示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル５６による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録用紙Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく、記録用紙Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている。つまり、このインクジェット記録ユニット３０は、シングルパス印字が可能なＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）となっている。
【００２３】
ここで、印字領域幅とは、記録用紙Ｐの両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、記録用紙Ｐが搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されるおそれがあるためと、縁無し印字の要望が高いためである。
【００２４】
以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。なお、図４はインクジェット記録ヘッド３２の全体構成を示す概略平面図であり、図５は図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２５】
図４及び図５で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２には、天板部材４０が配置されている。本実施形態では、天板部材４０を構成するガラス製の天板（配線板）４１は板状で、かつ配線を有しており、インクジェット記録ヘッド３２全体の天板となっている。
【００２６】
天板部材４０には、耐インク性を有する材料で構成されたプール室部材３９が貼着されており、天板４１との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室３８が形成されている。プール室部材３９には、インクタンク（図示省略）と繋がるインク供給ポート３６が所定箇所に穿設されており、インク供給ポート３６から注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。
【００２７】
また、天板部材４０には、駆動ＩＣ（集積回路）６０と、駆動ＩＣ６０からの電気信号を供給するための金属配線（第１電気配線）９０が設けられており、駆動ＩＣ６０の下面には、図６で示すように、複数のバンプ６２がマトリックス状に所定高さ突設され、天板４１上で、かつプール室部材３９よりも外側の金属配線９０に駆動ＩＣ６０がフリップチップ実装される（駆動ＩＣ６０のバンプ６２が金属配線９０の端子（接続部）９０Ａと接続される）。なお、駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止されている。また、金属配線９０は、樹脂保護膜９２で被覆保護され、インク１１０による浸食が防止されるようになっている。
【００２８】
また、天板４１には、後述する圧力室５０と１対１で対応するインク供給用貫通口１１２が形成されており、その内部が第１インク供給路１１４Ａとなっている。さらに、天板４１には、圧力室５０の周壁に対応する位置に、電気接続用貫通口４２（後述する）が形成されている。
【００２９】
一方、流路基板としてのシリコン基板７２には、インクプール室３８から供給されたインク１１０が充填される圧力室５０が形成されている。このシリコン基板７２の下部には、ＳＵＳで形成された連通路基板１２０が接着剤１２２を介して接合されている。
【００３０】
この連通路基板１２０には、圧力室５０と繋がる連通路１２４が形成されており、該連通路１２４は圧力室５０よりも狭い空間となるようにしている。そして、連通路基板１２０の下面に、連通路１２４と繋がるノズル５６が形成されたノズルプレート７４が貼着されている。
【００３１】
また、シリコン基板７２の表面には後述する圧電素子４５が形成されている（圧電素子基板７０とする）。該圧電素子基板７０は振動板４８を有し、この振動板４８が圧力室５０の１つの面を構成している。この振動板４８は、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法で形成されたＳｉＯｘ膜であり、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子４５に電圧が印加されると、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。なお、振動板４８は、Ｃｒ等の金属材料であっても差し支えはない。この振動板４８の振動によって、圧力室５０の容積を増減させて圧力波を発生させることで、連通路１２４を経て、ノズル５６からインク滴が吐出されるようになっている。
【００３２】
圧電素子４５は圧力室５０毎に振動板４８の上面に設けられており、圧電素子４５を形成する過程では、シリコン基板７２に形成された振動板４８の上面にスパッタ法により、ＩｒとＴｉとの積層膜（下部電極（第１電極）５２）を形成し、該積層膜の上面に、スパッタ法によりＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）膜（圧電体４６）を形成して、さらにこのＰＺＴ膜の上面にＩｒ膜（上部電極（第２電極）５４）を形成する。そして、上部電極５４、圧電体４６及び下部電極５２をそれぞれパターニングして圧電素子４５が形成される。
【００３３】
この圧電素子４５の表面は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０で被覆保護されている。低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子４５の内部に侵入して信頼性不良となること（ＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を抑制する。
【００３４】
また、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０上には、隔壁樹脂層８２が積層されており、圧電素子基板７０と天板部材４０との間の空間を区画している。隔壁樹脂層８２には、天板４１のインク供給用貫通口１１２とシリコン基板７２の圧力室５０を繋げるインク供給用貫通口４４が形成されており、その内部が第２インク供給路１１４Ｂとなっている。
【００３５】
この第２インク供給路１１４Ｂは、第１インク供給路１１４Ａの断面積よりも小さい断面積を有しており、インク供給路１１４全体での流路抵抗が所定の値になるように調整されている。つまり、第１インク供給路１１４Ａの断面積は、第２インク供給路１１４Ｂの断面積よりも充分に大きくされており、第２インク供給路１１４Ｂでの流路抵抗と比べて実質的に無視できる程度とされている。したがって、インクプール室３８から圧力室５０へのインク供給路１１４の流路抵抗は、第２インク供給路１１４Ｂで規定される。
【００３６】
そして、少なくともインク１１０が接する壁面である、インク供給用貫通口１１２、４４、圧力室５０、連通路１２４の内壁面には、内面処理膜（ＳｉＣＮ膜）９６が、プラズマＣＶＤ法により、それらの接合部分（境界部分）を含むように一体的に成膜され（コーティングされ）、耐インク性を向上させている。
【００３７】
また、天板部材４０と圧電素子４５（厳密には、圧電素子４５上の低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０）との間には、圧力室５０の上部に空間１２６（空気層）が設けられており、圧電素子４５の駆動や振動板４８の振動に影響を与えないようにしている。
【００３８】
ところで、図５及び図７に示すように（図７は図５のＡ部の拡大図である）、圧電素子４５を構成する上部電極５４及び圧電体４６には、圧力室５０の周壁（シリコン基板７２）の上部に貫通孔５４Ａ、４６Ａがそれぞれ形成されており、該貫通孔５４Ａ、４６Ａの表面は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０で被覆されている。
【００３９】
これにより、貫通孔５４Ａ、４６Ａの内側には、低透水性絶縁膜８０によって、貫通孔５４Ａ、４６Ａよりもさらに小径の電気接続用貫通口８０Ａが形成される。そして、隔壁樹脂層８２には、電気接続用貫通口８０Ａと電気接続用貫通口４２と繋がり電気接続用貫通口８０Ａよりも大径、かつ電気接続用貫通口４２よりも小径の電気接続用貫通口１３８が形成されている。
【００４０】
そして、この電気接続用貫通口４２、１３８、８０Ａ（以下、「電気接続用貫通口１４０」という）及び下部電極５２の表面には、厚さ３μｍの金属膜（Ａｌ膜）１４２が成膜されている。この金属膜１４２が成膜された電気接続用貫通口１４０内に、ペースト状の導電性充填材料（以下「導電性ペースト」という）８７が充填される。
【００４１】
この導電性ペースト８７の表面の高さを、電気接続用貫通口１４０の孔縁部の位置よりも低く、導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間に、５〜１０μｍの段差Ｈを設けている。そして、天板４１の表面、電気接続用貫通口１４０の内壁表面の金属膜１４２（段差Ｈの部分）及び導電性ペースト８７の表面に亘って、金属配線９０が配設されている。
【００４２】
これにより、金属膜１４２及び導電性ペースト８７を介して、下部電極５２と金属配線９０とが電気的に接続される。そして、金属配線９０が、駆動ＩＣ６０と接続され、また、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００（図４参照）とも接続される。そして、ここでは、各圧電素子４５の上部電極５４が接地電位となる。
【００４３】
次に、インクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。
【００４４】
まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカー２４から記録用紙Ｐが１枚ピックアップされ、搬送装置２６により搬送される。
【００４５】
一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンクからインク供給ポートを介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入（充填）され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク供給路１１４を経て圧力室５０へ供給（充填）されている。そして、このとき、ノズル５６の先端（吐出口）では、インク１１０の表面が圧力室５０側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
【００４６】
そして、記録用紙Ｐを搬送しながら、複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４５に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室５０内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。
【００４７】
こうして、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像が完全に記録されたら、排紙ベルト２３により記録用紙Ｐをトレイ２５に排出する。これにより、記録用紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。
【００４８】
本実施形態では、図７に示すように、天板４１の表面から下部電極５２の表面に至るまで、天板４１には電気接続用貫通口４２を形成し、隔壁樹脂層８２には電気接続用貫通口１３８を形成して、上部電極５４及び圧電体４６に形成された貫通孔５４Ａ、４６Ａ表面の低透水性絶縁膜８０で電気接続用貫通口１３８を形成している。この電気接続用貫通口４２、１３８、８０Ａで構成された電気接続用貫通口１４０内に、導電性ペースト８７を充填し、該導電性ペースト８７を介して、金属配線９０と下部電極５２を電気的に接続させる。
【００４９】
例えば、天板４１の表面と面一の高さまで導電性ペースト８７を充填した場合のインクジェット記録ヘッドにおいて、該インクジェット記録ヘッドの加熱及び冷却に伴い、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電気接続用貫通口１４０内の導電性ペースト８７が膨張及び収縮を繰り返す。このため、天板４１と導電性ペースト８７の境界部において、図８（Ｃ）に示すように、金属配線９０が破断するおそれが生じる。
【００５０】
図９では、このインクジェット記録ヘッドにおいて、−２０℃〜６０℃の温度サイクル試験を行う前後で電流−電圧特性を測定し、抵抗値を求めた結果が示されている。５サイクル後は平均抵抗値が０．０２Ωであり、断線は認められなかったが、４０サイクル後に平均抵抗値が５．１４Ωとなり、約３０％の断線が発生していることが確認された。
【００５１】
このため、本実施形態では、図７に示すように、電気接続用貫通口１４０及び下部電極５２の表面に金属膜１４２を成膜させた後、この導電性ペースト８７の表面の高さを、電気接続用貫通口１４０の孔縁部の位置よりも低くして、導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間に段差Ｈを設ける。そして、表面に金属膜１４２が成膜された電気接続用貫通口１４０内に導電性ペースト８７を充填した後、天板４１の表面、電気接続用貫通口１４０の内壁表面の金属膜１４２（段差Ｈの部分）及び導電性ペースト８７の表面に亘って、金属配線９０を配設している。
【００５２】
このように、導電性ペースト８７の表面の高さを、電気接続用貫通口１４０の孔縁部の位置よりも低くして、導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間で段差Ｈを設け、該段差Ｈの部分に金属配線９０を配設することで、電気接続用貫通口１４０の孔縁部側では、金属膜１４２と金属配線９０とが互いに重なり合った状態となる。
【００５３】
電気接続用貫通口１４０の孔縁部側の金属膜１４２は、導電性ペースト８７の伸縮による機械的外力をうけないため、図１０に示すように、金属膜１４２と導電性ペースト８７との境界部分において、仮に、金属配線９０が断線（仮想線で示す）したとしても、金属膜１４２と金属配線９０の重なり部分及び電気接続用貫通口１４０表面の金属膜１４２或いは導電性ペースト８７を介して、電流の流れ（矢印で示す）は確保される（−２０℃〜６０℃の温度サイクル試験では、１６０サイクル後も断線が認められなかった）。
【００５４】
本実施形態では、この段差Ｈを５〜１０μｍとしている。段差Ｈが大きくなると、金属膜１４２と金属配線９０の重なり部分（オーバーラップ量）が増えて金属膜１４２と金属配線９０の接続強度は増すが、段差Ｈが大きくなる程、配線パターニング時に塗布するレジストが孔縁部で薄くなったり消失したりするため、続くエッチング工程で配線材料がエッチング除去されてしまい、電気接続用貫通口１４０の孔縁部において、断線の危険が高まる。このため、段差Ｈは、望ましくは３〜５μｍ、さらに望ましくは１〜３μｍである。
【００５５】
なお、ここでは、電気接続用貫通口１４０内に導電性ペースト８７を充填したが、図１１に示すように、絶縁性ペースト１４６を充填しても良い。この場合、仮に、金属配線９０が断線されたとしても、金属膜１４２と金属配線９０の重なり部分及び電気接続用貫通口１４０表面の金属膜１４２を介して、電流の流れ（矢印で示す）は確保されることとなる。
【００５６】
ところで、本実施形態では、電気接続用貫通口１４０の導電性ペースト８７を介して、金属配線９０と下部電極５２を電気的に接続しているが、その製造方法について説明する。
【００５７】
図１２（Ａ）に示すように、まずブラスト加工により電気接続用貫通口４２が形成された天板４１と、エッチングにより電気接続用貫通口１３８、８０Ａが形成された隔壁樹脂層８２とを接合させる。そして、図１２（Ｂ）に示すように、スパッタ法により、天板４１、電気接続用貫通口１４０（電気接続用貫通口４２、１３８、８０Ａ）及び下部電極５２の表面に、厚さ３μｍのＡｌ膜（金属膜）１４２を成膜させる。
【００５８】
次に、スクリーン印刷法等により、図１２（Ｃ）に示すように、電気接続用貫通口１４０内に導電性ペースト８７を充填し、所定の温度でベーク（加熱）して硬化させる。このとき、導電性ペースト８７の表面と天板４１上の金属膜１４２の表面とが同じ高さとなるようにする。
【００５９】
次に、図１２（Ｄ）に示すように、天板４１上の金属膜１４２及び導電性ペースト８７を研磨して、表面を平坦化させる。そして、図１２（Ｅ）に示すように、導電性ペースト８７をガラスに対して選択的にエッチングできる薬液に浸漬することで凹みを設ける。たとえば樹脂系の材料であればアセトンやモノエタノールアミンなどの溶剤を用いる。またエッチング以外に酸素プラズマ処理であってもよい。これにより、導電性ペースト８７の表面と電気接続用貫通口１４０の孔縁部との間に段差Ｈが設けられる。
【００６０】
次に、図１２（Ｆ）に示すように、スパッタ法により、天板４１、電気接続用貫通口１４０の内壁表面の金属膜１４２及び導電性ペースト８７の表面にＡｌ膜を成膜し、通常のホトリソグラフィー法とウェットエッチングにて金属配線９０を形成する。
【００６１】
なお、本発明に係る液滴吐出ヘッドとして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド３２を挙げ、液滴吐出装置としても、インクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０を挙げたが、本発明に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、記録用紙Ｐ上への画像（文字を含む）の記録に限定されるものではない。
【００６２】
また、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、紙幅対応のいわゆるＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）の例で説明したが、これに限定されず、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）であってもよい。
【００６３】
また、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット３０から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録用紙Ｐに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録用紙Ｐ上への文字や画像の記録に限定されるものではない。
【００６４】
すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３２を適用することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、圧電素子基板７０に連通路基板１２０を取り付け、インク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド３２に適用させたが、圧電素子基板７０が適用可能であれば良いため、これに限るものではない。
【００６６】
例えば、インクジェットとは逆に圧力を電気信号に変換する装置（圧力センサーアレイ）に適用させても良い。一例を挙げると、図１３に示すように、圧電素子基板７０に押圧プレート１５０を取り付けた配線基板１５１を用いて、指紋センサー等への応用が考えられる。
【００６７】
例えば、押圧プレート１５０には、圧電素子４５の上部に設けられた空間１２０と対面するように、マトリックス配列された空間１５２が形成されたプレート１５４を備え、該プレート１５４の一端面を可撓性の樹脂フィルム１５６で覆う。この樹脂フィルム１５６の外面側（空間１５２の反対側）には、突起部１５８を設ける。
【００６８】
この突起部１５８を押圧すると、樹脂フィルム１５６が変形し、空間１５２内の体積が変化する。これにより、圧電素子４５には外力が加わり、電気信号が発生する。この電気信号をＩＣ１６０で検知し、突起部１５８を押圧したときの圧力分布を外部に出力させる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置を示す概略正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配列を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの印字領域の幅と記録媒体の幅との関係を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略平面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの駆動ＩＣのバンプを示す概略平面図である。
【図７】図５のＡ部の拡大図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の比較例とするインクジェット記録ヘッドの加熱及び冷却に伴って生じる配線板の導電性ペースト８７及び金属配線９０の状態を示す説明図である。
【図９】本発明の比較例とするインクジェット記録ヘッドにおける熱サイクル回数と配線板の抵抗値を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配線板の作用を説明する断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配線板の変形例の作用を説明する断面図である。
【図１２−１】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配線板を製造する工程を示す断面図である。
【図１２−２】（Ｄ）〜（Ｆ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配線板を製造する工程を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る配線基板の変形例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
３２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
４０ 天板部材
４１ 天板（配線板）
４２ 電気接続用貫通口（貫通孔）
４４ インク供給用貫通口
４５ 圧電素子
４６ 圧電体（圧電素子）
４８ 振動板
５０ 圧力室
５２ 下部電極（第１電極、圧電素子）
５４Ａ 貫通孔
５４ 上部電極（第２電極、圧電素子）
５６ ノズル（吐出口）
７０ 圧電素子基板
７２ シリコン基板
８０Ａ 貫通孔（貫通孔）
８７ 導電性ペースト（充填部材）
９０ 金属配線
１３８ 電気接続用貫通口（貫通孔）
１４０ 電気接続用貫通口（貫通孔）
１４２ 金属膜
１４６ 絶縁性ペースト（充填部材）
１５１ 配線基板
Ｈ 段差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に形成される金属膜と、
前記貫通孔の孔縁部の位置よりも表面の高さを低くした状態で前記金属膜が形成された前記貫通孔内へ充填された充填部材と、
前記基板の表面、前記貫通孔の内壁表面の前記金属膜及び前記充填部材の表面に亘って形成された金属配線と、
を有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
撓み変形可能な圧電体と、前記圧電体を挟む第１電極と第２電極とを有する圧電素子と、
前記圧電素子の第１電極側に配置された振動板と、
前記振動板と対面可能に設けられ、前記圧電素子の第２電極側に配置された配線板と、
前記振動板を間において、前記圧電素子の反対側に設けられた圧力室と、
前記圧力室の液滴を吐出する吐出口と、
前記配線板の表面から前記第１電極の表面まで貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の内壁及び前記第１電極の表面に形成された金属膜と、
前記貫通孔の孔縁部の位置よりも表面の高さを低くした状態で前記金属膜が形成された貫通孔内へ充填された充填部材と、
前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁表面の前記金属膜及び前記充填部材の表面に亘って形成され前記圧電素子に電気信号を供給する金属配線と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記充填部材が導電性材料であることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項２又は３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。
【請求項５】
配線板に設けられた金属配線を前記配線板に形成された貫通孔を介して配線板とは同一平面上にない電極と接続させる配線板の製造方法であって、
前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁及び前記電極の表面に金属膜を成膜する金属成膜工程と、
前記金属膜が形成された貫通孔内へ充填材料を充填する充填工程と、
前記配線板に成膜された前記金属膜を取り除く除去工程と、
前記充填材料の表面の高さを前記貫通孔の孔縁部の位置よりも低くする段差形成工程と、
前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁表面の金属膜及び前記充填材料の表面に亘って金属配線を形成する配線工程と、
を有することを特徴とする配線板の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に形成される金属膜と、
前記貫通孔の孔縁部の位置よりも表面の高さを低くした状態で前記金属膜が形成された前記貫通孔内へ充填された充填部材と、
前記基板の表面、前記貫通孔の内壁表面の前記金属膜及び前記充填部材の表面に亘って形成された金属配線と、
を有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
撓み変形可能な圧電体と、前記圧電体を挟む第１電極と第２電極とを有する圧電素子と、
前記圧電素子の第１電極側に配置された振動板と、
前記振動板と対面可能に設けられ、前記圧電素子の第２電極側に配置された配線板と、
前記振動板を間において、前記圧電素子の反対側に設けられた圧力室と、
前記圧力室の液滴を吐出する吐出口と、
前記配線板の表面から前記第１電極の表面まで貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の内壁及び前記第１電極の表面に形成された金属膜と、
前記貫通孔の孔縁部の位置よりも表面の高さを低くした状態で前記金属膜が形成された貫通孔内へ充填された充填部材と、
前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁表面の前記金属膜及び前記充填部材の表面に亘って形成され前記圧電素子に電気信号を供給する金属配線と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記充填部材が導電性材料であることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項２又は３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。
【請求項５】
配線板に設けられた金属配線を前記配線板に形成された貫通孔を介して配線板とは同一平面上にない電極と接続させる配線板の製造方法であって、
前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁及び前記電極の表面に金属膜を成膜する金属成膜工程と、
前記金属膜が形成された貫通孔内へ充填材料を充填する充填工程と、
前記配線板に成膜された前記金属膜を取り除く除去工程と、
前記充填材料の表面の高さを前記貫通孔の孔縁部の位置よりも低くする段差形成工程と、
前記配線板の表面、前記貫通孔の内壁表面の金属膜及び前記充填材料の表面に亘って金属配線を形成する配線工程と、
を有することを特徴とする配線板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２２０５２３（Ｐ２００９−２２０５２３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９９６２（Ｐ２００８−６９９６２）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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