JP2005219070A - Connecting method, connecting structure, connecting device, method of producing droplet discharge head, droplet discharge head and droplet discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接合方法、接合構造、接合装置、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a bonding method, a bonding structure, a bonding apparatus, a method for manufacturing a droplet discharge head, a droplet discharge head, and a droplet discharge apparatus.
従来、インクジェット式記録ヘッドにおける圧電素子の個別電極から引き出し配線として引き出された複数の端子を備えた端子群を、フレキシブルプリントケーブル(FPC)等からなる外部配線ケーブルとを接合する場合、外部配線ケーブルが備える複数の端子と、圧電素子から引き出された複数の端子とが、各々対応する配置となった状態で、外部配線ケーブル側に当接させたヒータ等の加熱手段を用いて半田により接合していた。しかしながら、このような方法を用いた場合、接合時の加熱により、圧電素子を備えた基板等に変形や割れが発生し易いという問題があった。 Conventionally, when connecting a terminal group having a plurality of terminals drawn out from individual electrodes of a piezoelectric element in an ink jet recording head to an external wiring cable made of a flexible printed cable (FPC) or the like, the external wiring cable In a state where the plurality of terminals included in the plurality of terminals and the plurality of terminals drawn out from the piezoelectric element are respectively in a corresponding arrangement, they are joined by soldering using a heating means such as a heater that is in contact with the external wiring cable side. It was. However, when such a method is used, there is a problem that deformation or cracking is likely to occur in a substrate or the like provided with a piezoelectric element due to heating during bonding.
そこで、近年、上記のような変形および割れを防止する目的で、外部配線ケーブル側からレーザ光を照射して、外部配線ケーブルが備える端子と、圧電素子から引き出された端子との間に保持されている半田を加熱溶融させることにより、これらを電気的に接続する接合方法が開発された(例えば、特許文献1参照。)。この接合方法においては、接続すべき領域毎にレーザ光を照射する方法、レーザ光を移動させることにより連続的に照射する方法が採用されている。 Therefore, in recent years, for the purpose of preventing the above-described deformation and cracking, laser light is irradiated from the external wiring cable side and held between the terminal provided in the external wiring cable and the terminal drawn out from the piezoelectric element. A joining method has been developed in which solders are electrically melted by heating and melting them (see, for example, Patent Document 1). In this bonding method, a method of irradiating a laser beam for each region to be connected, or a method of irradiating continuously by moving the laser beam is adopted.
しかしながら、上記の接続すべき領域毎にレーザ光を照射する方法では、接続すべき部材と、レーザ光源とを相対的に移動させ、さらに、レーザ光の点灯、消灯を繰り返す等の操作が必要となり、生産性に劣り、結果として、製品のコストが高くなるという問題がある。
また、レーザ光を移動させることにより連続的に照射する方法では、各部位への照射エネルギが均一となるように、一定の速度でレーザ光を移動させている。しかしながら、各部位への照射エネルギが十分に均一となるようにレーザ光を照射しても、各部位での接合状態にばらつきが生じ、接合の信頼性を十分に高めるのが困難であった。
However, in the above-described method of irradiating laser light to each region to be connected, it is necessary to relatively move the member to be connected and the laser light source, and to repeatedly turn on and off the laser light. There is a problem that the productivity is inferior and, as a result, the cost of the product becomes high.
Further, in the method of continuously irradiating by moving the laser beam, the laser beam is moved at a constant speed so that the irradiation energy to each part is uniform. However, even if the laser beam is irradiated so that the irradiation energy to each part is sufficiently uniform, the bonding state at each part varies, and it is difficult to sufficiently improve the bonding reliability.
本発明の目的は、接合の品質を向上することができる接合方法、接合構造および接合装置を提供すること、また、信頼性の高い液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a bonding method, a bonding structure, and a bonding apparatus capable of improving bonding quality, and a highly reliable droplet discharge head, a method for manufacturing a droplet discharge head, and a droplet discharge To provide an apparatus.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接合方法は、互いに並列に配された複数の第1の端子を備えた第1の端子群と、前記第1の端子の各々に対応して配された複数の第2の端子を備えた第2の端子群とを接合する接合方法であって、
レーザ光を少なくとも前記端子の配列方向に沿って走査して前記第1の端子群と前記第2の端子群とを接合する方法であり、
前記レーザ光は、その走査方向に沿って所定の強度分布を呈するとともに、該所定の強度分布の前記走査方向に関する長さが少なくとも前記端子群における前記配列方向に関する長さ以下であり、
前記走査により与えられる前記レーザ光のエネルギの分布が、前記配列方向の各部位で不均一であり、
前記レーザ光により、複数の前記第1の端子とそれらに対応する複数の前記第2の端子とがそれぞれ電気的に接続するように、前記第1の端子群と前記第2の端子群とを接合することを特徴とする。
これにより、接合の品質を向上することができる接合方法を提供することができる。特に、走査の回数を低減して接合のコストを低減しつつ、接合の信頼性を向上することができる接合方法を提供することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The bonding method of the present invention includes a first terminal group including a plurality of first terminals arranged in parallel to each other, and a plurality of second terminals arranged corresponding to each of the first terminals. A joining method for joining the second terminal group provided,
It is a method of joining the first terminal group and the second terminal group by scanning a laser beam at least along the arrangement direction of the terminals,
The laser light exhibits a predetermined intensity distribution along the scanning direction, and the length of the predetermined intensity distribution in the scanning direction is at least equal to or less than the length in the arrangement direction of the terminal group,
The energy distribution of the laser beam given by the scanning is non-uniform at each part in the arrangement direction,
The plurality of first terminals and the plurality of second terminals corresponding to the plurality of first terminals are electrically connected to each other by the laser light. It is characterized by joining.
Thereby, the joining method which can improve the quality of joining can be provided. In particular, it is possible to provide a bonding method that can improve the reliability of bonding while reducing the number of scans to reduce the cost of bonding.
本発明の接合方法では、前記所定の強度分布は前記走査方向に関して非対称であることが好ましい。
これにより、レーザ光が照射される端子群における、急激な温度上昇を防止・抑制することができ、例えば、接続用金属の突沸を抑制することができる。その結果、接合における接合不良や短絡の発生をより効果的に防止することができる。
In the joining method of the present invention, it is preferable that the predetermined intensity distribution is asymmetric with respect to the scanning direction.
Thereby, it is possible to prevent and suppress a rapid temperature rise in the terminal group irradiated with the laser beam, and to suppress bumping of the connecting metal, for example. As a result, it is possible to more effectively prevent a bonding failure or a short circuit from occurring in the bonding.
本発明の接合方法では、入射したレーザ光の反射方位を経時的に変化させる機能を有する反射手段により、前記レーザ光を反射することが好ましい。
これにより、レーザ光を前記端子の配列方向に沿って容易に走査することができる。
本発明の接合方法では、前記反射手段は、前記レーザ光を反射する反射体を回動または回転させることにより、前記レーザ光の反射方位を変化させるものであることが好ましい。
これにより、比較的容易に、所望のエネルギ分布を呈するレーザ光を照射することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the laser light is reflected by a reflecting means having a function of changing the reflection direction of the incident laser light with time.
Thereby, the laser beam can be easily scanned along the arrangement direction of the terminals.
In the bonding method according to the aspect of the invention, it is preferable that the reflection unit changes the reflection direction of the laser light by rotating or rotating a reflector that reflects the laser light.
Thereby, the laser beam which exhibits desired energy distribution can be irradiated comparatively easily.
本発明の接合方法では、前記反射手段は、ガルバノミラーであることが好ましい。
これにより、レーザ光が与える所定のエネルギ分布をより容易に形成することができるとともに、与えるべきエネルギ分布が変更されても該変更されたエネルギ分布に容易に対応することができる。
本発明の接合方法では、前記反射手段は、ポリゴンミラーであることが好ましい。
これにより、レーザ光が与える所定のエネルギ分布をより容易に形成することができるとともに、複数の基板の連続処理を好適に行うことができ、接合工程の効率を向上することができる。
In the joining method of the present invention, the reflecting means is preferably a galvanometer mirror.
Thereby, the predetermined energy distribution given by the laser beam can be formed more easily, and even if the energy distribution to be given is changed, the changed energy distribution can be easily dealt with.
In the joining method of the present invention, the reflecting means is preferably a polygon mirror.
Thereby, while being able to form the predetermined energy distribution which a laser beam gives more easily, the continuous processing of a some board | substrate can be performed suitably and the efficiency of a joining process can be improved.
本発明の接合方法では、入射したレーザ光を回折する機能を有する回折手段により、前記レーザ光を所望の方向へ回折することが好ましい。
これにより、前記所定の強度分布(エネルギ分布)を容易に形成することができる。
本発明の接合方法では、入射したレーザ光を屈折する機能を有する屈折手段により、前記レーザ光を所望の方向へ屈折させることが好ましい。
これにより、前記所定の強度分布(エネルギ分布)を容易に形成することができるとともに、他の集光手段を必要とせず、接合のコストをさらに低減することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the laser light is diffracted in a desired direction by a diffraction unit having a function of diffracting the incident laser light.
Thereby, the predetermined intensity distribution (energy distribution) can be easily formed.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the laser beam is refracted in a desired direction by a refracting unit having a function of refracting the incident laser beam.
As a result, the predetermined intensity distribution (energy distribution) can be easily formed, and other condensing means are not required, and the bonding cost can be further reduced.
本発明の接合方法では、前記反射手段に入射する前記レーザ光の強度を経時的に変化させることが好ましい。
これにより、レーザ光が与える所定のエネルギ分布を容易に形成することができる。
本発明の接合方法では、前記レーザ光の照射部位への照射時間が、前記走査方向の各部位で異なるように制御することが好ましい。
これにより、より少ない走査回数で所定のエネルギ分布を形成することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the intensity of the laser beam incident on the reflecting means is changed over time.
Thereby, the predetermined energy distribution given by the laser beam can be easily formed.
In the bonding method of the present invention, it is preferable to control the irradiation time of the laser beam irradiation site to be different at each site in the scanning direction.
Thereby, a predetermined energy distribution can be formed with a smaller number of scans.
本発明の接合方法では、前記第1の端子群の前記配列方向に関する端部付近に配された前記第1の端子に対応する部位に照射される前記レーザ光の強度は、前記第1の端子群の前記配列方向に関する中央部付近に配された前記第1の端子に対応する部位に照射される前記レーザ光の強度よりも大きいことが好ましい。
これにより、端子群を構成する各端子が受け取るエネルギ(最終的に受け取るエネルギ)のばらつき、端子群を構成する各端子の温度のばらつきをより小さくすることができ、結果として、第1の端子群と第2の端子群との接合の信頼性をさらに高めることができる。
In the bonding method of the present invention, the intensity of the laser beam applied to the portion corresponding to the first terminal arranged near the end in the arrangement direction of the first terminal group is the first terminal. It is preferable that the intensity of the laser beam applied to a portion corresponding to the first terminal arranged near the center of the group in the arrangement direction is larger than the intensity of the laser beam.
As a result, it is possible to further reduce variation in energy received by each terminal constituting the terminal group (finally received energy) and variation in temperature of each terminal constituting the terminal group. As a result, the first terminal group can be reduced. And the reliability of the joint between the second terminal group can be further increased.
本発明の接合方法では、前記レーザ光は、前記走査方向に関して連続的に照射強度が変化する分布を有するものであることが好ましい。
これにより、照射されるレーザ光と、接合すべき端子群(第1の端子群、第2の端子群)との位置合わせの精度が比較的低い場合であっても、接合の信頼性を十分に高いものとすることができる。
In the bonding method according to the aspect of the invention, it is preferable that the laser light has a distribution in which the irradiation intensity continuously changes in the scanning direction.
Thereby, even when the accuracy of alignment between the irradiated laser beam and the terminal group to be joined (first terminal group, second terminal group) is relatively low, the joining reliability is sufficient. Can be expensive.
本発明の接合方法では、前記レーザ光は半導体レーザによるものであることが好ましい。
これにより、出射するレーザ光の出射条件の制御を容易かつ確実に行うことができる。また、レーザ光が与えるエネルギ分布(走査する領域の各部位に与えるエネルギの分布)、照射パターン等を容易かつ確実に制御することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the laser beam is a semiconductor laser.
Thereby, it is possible to easily and reliably control the emission conditions of the emitted laser light. Further, it is possible to easily and reliably control the energy distribution given by the laser light (energy distribution given to each part of the scanning region), the irradiation pattern, and the like.
本発明の接合方法では、前記第1の端子群および/または前記第2の端子群の温度を計測するとともに、前記計測された温度に応じて前記レーザ光の強度を制御することが好ましい。
これにより、接合時における、端子群を構成する各端子の温度のばらつきをより小さくすることができ、結果として、第1の端子群と第2の端子群との接合の信頼性をさらに高めることができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the temperature of the first terminal group and / or the second terminal group is measured and the intensity of the laser beam is controlled according to the measured temperature.
Thereby, the dispersion | variation in the temperature of each terminal which comprises a terminal group at the time of joining can be made smaller, As a result, the reliability of joining of a 1st terminal group and a 2nd terminal group is further improved. Can do.
本発明の接合方法では、前記レーザ光の波長が800〜900nmであることが好ましい。
これにより、レーザが与えるエネルギの利用効率を特に優れたものとすることができるとともに、端子群の各部位における温度をより確実に制御することができる。
本発明の接合方法では、前記第1の端子と前記第2の端子との間に、ろう材が配された状態で、前記レーザ光を照射することが好ましい。
これにより、比較的低いエネルギ量で、第1の端子群と第2の端子群とを接合することができるとともに、形成される接合部の接合の信頼性を十分に高いものとすることができる。
In the bonding method of the present invention, the wavelength of the laser light is preferably 800 to 900 nm.
Thereby, the utilization efficiency of the energy given by the laser can be made particularly excellent, and the temperature at each part of the terminal group can be controlled more reliably.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the laser light is irradiated in a state where a brazing material is disposed between the first terminal and the second terminal.
As a result, the first terminal group and the second terminal group can be joined with a relatively low energy amount, and the joining reliability of the formed joint portion can be made sufficiently high. .
本発明の接合方法では、前記ろう材の融点をT[℃]としたとき、前記レーザ光を照射する際における、前記第1の端子群および前記第2の端子群の温度は、(T+50)℃以下であることが好ましい。
これにより、高温による悪影響の発生を十分に防止し、形成される接合部の接合の信頼性を高いものとすることができる。
In the bonding method of the present invention, when the melting point of the brazing material is T [° C.], the temperature of the first terminal group and the second terminal group when irradiating the laser beam is (T + 50) It is preferable that it is below ℃.
Thereby, generation | occurrence | production of the bad influence by high temperature can fully be prevented, and the joining reliability of the junction part formed can be made high.
本発明の接合方法では、ろう材を介さないで、前記第1の端子と前記第2の端子とを直接接合することが好ましい。
これにより、ろう材の厚さおよびそのばらつきによる影響を排除することができ、接合時における第1の端子と第2の端子との距離のばらつきを、端子群(第1の端子群、第2の端子群)の全体にわたってより小さくすることができる。その結果、形成される接合構造の接合の信頼性をさらに向上させることができる。
In the joining method of the present invention, it is preferable to directly join the first terminal and the second terminal without using a brazing material.
Thereby, the influence of the thickness of the brazing material and the variation thereof can be eliminated, and the variation in the distance between the first terminal and the second terminal at the time of joining is represented by a terminal group (first terminal group, second terminal group). The entire terminal group) can be made smaller. As a result, it is possible to further improve the bonding reliability of the formed bonding structure.
本発明の接合方法では、前記第1の端子群において、複数の前記第1の端子は、互いに略等間隔に配列されていることが好ましい。
これにより、第1の端子群付近における熱伝導、および、その結果としての温度プロファイルを容易かつ適切に予測することができ、端子群の各部位における温度をより確実に制御することができる。また、第1の端子群と、第2の端子群との位置合わせも容易かつ確実に行うことができる。
In the joining method of the present invention, it is preferable that in the first terminal group, the plurality of first terminals are arranged at substantially equal intervals.
Thereby, the heat conduction in the vicinity of the first terminal group and the resulting temperature profile can be predicted easily and appropriately, and the temperature at each part of the terminal group can be controlled more reliably. In addition, alignment between the first terminal group and the second terminal group can be performed easily and reliably.
本発明の接合構造は、本発明の接合方法により、第1の端子群と第2の端子群とが接合されたことを特徴とする。
これにより、接合のコストを低減しつつ、接合の信頼性の高い接合体を提供することができる。
本発明の接合装置は、互いに並列に配された複数の第1の端子を備えた第1の端子群と、前記第1の端子の各々に対応して配された複数の第2の端子を備えた第2の端子群とを接合する接合装置であって、
レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
該レーザ光出射手段から出射されたレーザ光で少なくとも前記端子群をその端子の配列方向に沿って走査する走査手段とを備え、
前記レーザ光は、その走査方向に沿って所定の強度分布を呈するとともに、該所定の強度分布の前記走査方向に関する長さが少なくとも前記端子群における前記配列方向に関する長さ以下であり、
前記走査により与えられる前記レーザ光のエネルギの分布が、前記配列方向の各部位で不均一であり、
前記レーザ光により、複数の前記第1の端子とそれらに対応する複数の前記第2の端子とがそれぞれ電気的に接続するように、前記第1の端子群と前記第2の端子群とを接合することを特徴とする。
これにより、接合のコストを低減しつつ、接合の信頼性を向上することができる接合装置を提供することができる。
The joining structure of the present invention is characterized in that the first terminal group and the second terminal group are joined by the joining method of the present invention.
Thereby, it is possible to provide a bonded body with high bonding reliability while reducing the bonding cost.
The joining device of the present invention includes a first terminal group including a plurality of first terminals arranged in parallel to each other, and a plurality of second terminals arranged corresponding to each of the first terminals. A joining device for joining the second terminal group provided,
Laser light emitting means for emitting laser light;
Scanning means for scanning at least the terminal group along the arrangement direction of the terminals with the laser light emitted from the laser light emitting means;
The laser light exhibits a predetermined intensity distribution along the scanning direction, and the length of the predetermined intensity distribution in the scanning direction is at least equal to or less than the length in the arrangement direction of the terminal group,
The energy distribution of the laser beam given by the scanning is non-uniform at each part in the arrangement direction,
The plurality of first terminals and the plurality of second terminals corresponding to the plurality of first terminals are electrically connected to each other by the laser light. It is characterized by joining.
Thereby, it is possible to provide a bonding apparatus that can improve the reliability of bonding while reducing the cost of bonding.
本発明の接合装置では、前記レーザ光の光路上にレンズ部を有し、
前記レンズ部から出射した前記レーザ光により、前記第1の端子群と前記第2の端子群とを接合することが好ましい。
これにより、所定の強度分布(エネルギ分布)のレーザ光を容易に得ることができるという効果が得られる。
In the bonding apparatus of the present invention, a lens unit is provided on the optical path of the laser beam,
It is preferable that the first terminal group and the second terminal group are joined by the laser light emitted from the lens unit.
Thereby, the effect that the laser beam of predetermined intensity distribution (energy distribution) can be obtained easily is acquired.
本発明の接合装置では、前記走査手段は、ガルバノミラーであることが好ましい。
これにより、レーザ光が与える所定のエネルギ分布をより容易に形成することができるとともに、与えるべきエネルギ分布が変更されても該変更されたエネルギ分布に容易に対応することができる。
本発明の接合装置では、前記走査手段は、ポリゴンミラーであることが好ましい。
これにより、レーザ光の所定のエネルギ分布をより容易に形成することができるとともに、複数の基板の連続処理が可能となり、接合工程の効率を向上することができる。
In the bonding apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the scanning unit is a galvanometer mirror.
Thereby, the predetermined energy distribution given by the laser beam can be formed more easily, and even if the energy distribution to be given is changed, the changed energy distribution can be easily dealt with.
In the joining apparatus of the present invention, it is preferable that the scanning means is a polygon mirror.
Accordingly, a predetermined energy distribution of the laser beam can be formed more easily, and a plurality of substrates can be continuously processed, and the efficiency of the bonding process can be improved.
本発明の接合装置では、前記レーザ光の強度を経時的に変化させる照射強度可変手段を備えることが好ましい。
これにより、レーザ光の所定のエネルギ分布を容易に形成することができる。
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明の接合方法を用いて、液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする。
これにより、接合の品質に優れ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができる。
In the bonding apparatus of the present invention, it is preferable to include irradiation intensity varying means for changing the intensity of the laser light with time.
Thereby, the predetermined energy distribution of the laser beam can be easily formed.
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is characterized in that the droplet discharge head is manufactured using the bonding method according to the present invention.
As a result, it is possible to provide a droplet discharge head that has excellent bonding quality and high reliability.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明の接合装置を用いて、液滴吐出装置を製造することを特徴とする。
これにより、接合の品質に優れ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができる。
本発明の液滴吐出ヘッドは、本発明の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、接合の品質に優れ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができる。
本発明の液滴吐出装置は、本発明の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
これにより、接合の品質に優れ、信頼性の高い液滴吐出装置を提供することができる。
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is characterized in that a droplet discharge device is manufactured using the bonding apparatus according to the present invention.
As a result, it is possible to provide a droplet discharge head that has excellent bonding quality and high reliability.
The droplet discharge head of the present invention is manufactured using the manufacturing method of the present invention.
As a result, it is possible to provide a droplet discharge head that has excellent bonding quality and high reliability.
A droplet discharge apparatus according to the present invention includes the droplet discharge head according to the present invention.
As a result, it is possible to provide a droplet discharge device with excellent bonding quality and high reliability.
以下、本発明の接合方法、接合構造、接合装置、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置の好適な実施形態について説明する。
まず、本発明の接合方法、接合構造および接合装置の説明に先立ち、本発明の方法、接合装置を用いて製造される装置、本発明の接合構造を備えた装置の一例としてのインクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)について説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of a bonding method, a bonding structure, a bonding apparatus, a method for manufacturing a droplet discharge head, a droplet discharge head, and a droplet discharge apparatus according to the present invention will be described.
First, prior to the description of the bonding method, the bonding structure and the bonding apparatus of the present invention, an ink jet recording head as an example of the apparatus having the bonding structure of the present invention, an apparatus manufactured using the method, the bonding apparatus of the present invention. (Droplet discharge head) will be described.
図1は、本発明が適用されるインクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)を示す分解斜視図であり、図2は、図1のインクジェット式記録ヘッドを示す平面図であり、図3は、図1のインクジェット式記録ヘッドにおける圧力発生室の断面図であり、図3(a)は圧力発生室の長手方向の断面図であり、図3(b)は図3(a)における線A−A′に沿う断面図である。 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head (droplet discharge head) to which the present invention is applied, FIG. 2 is a plan view showing the ink jet recording head of FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the pressure generation chamber in the ink jet recording head of FIG. 1, FIG. 3A is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure generation chamber, and FIG. 3B is a line A- in FIG. It is sectional drawing which follows A '.
図1に示すように、インクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)1000は、流路形成基板10と、ノズルプレート20と、下電極膜60と、圧電体層70と、上電極膜80と、リザーバ形成基板30と、コンプライアンス基板40とを備えている。
流路形成基板(基板)10は、本実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板で構成されている。流路形成基板10としては、通常、150〜300μm程度の厚さのものが用いられ、望ましくは180〜280μm程度、より望ましくは220μm程度の厚さのものが用いられる。これにより、隣接する後述の圧力発生室間の隔壁11の剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができる。
As shown in FIG. 1, the ink jet recording head (droplet discharge head) 1000 includes a flow
In this embodiment, the flow path forming substrate (substrate) 10 is composed of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110). As the flow
流路形成基板10の一方の面(主面)は開口面となり、他方の面側には、流路形成基板10と一体的に形成された弾性膜50が設けられている。弾性膜50は、シリコンに対し熱酸化を施すことにより形成されたものであり、二酸化シリコンで構成されている。弾性膜50の厚さは、特に限定されないが、1〜2μm程度であるのが好ましい。
一方、流路形成基板10の開口面側には、複数の隔壁11により区画された圧力発生室12が幅方向に並設され、その長手方向外側には、後述するリザーバ形成基板のリザーバ部に連通して各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100の一部を構成する連通部13が形成され、この連通部13は、各圧力発生室12の長手方向に関する一端部とそれぞれインク供給路14を介して連通されている。圧力発生室12、連通部13、インク供給路14は、シリコン単結晶基板に異方性エッチングを施すことにより、形成されたものである。
One surface (main surface) of the flow
On the other hand,
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板をKOH等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて(110)面に垂直な第1の(111)面と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし、かつ上記(110)面と約35度の角度をなす第2の(111)面とが出現し、(110)面のエッチングレートと比較して(111)面のエッチングレートが約1/180であるという性質を利用して行われるものである。かかる異方性エッチングにより、2つの第1の(111)面と、該第1の(111)面に対して斜めである2つの第2の(111)面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室12を高密度に配列することができる。
Here, in the anisotropic etching, when the silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, the first (111) plane perpendicular to the (110) plane is gradually eroded and the first (111) ) Plane and a second (111) plane that forms an angle of about 70 degrees with the (110) plane and appears at an angle of about 35 degrees, compared with the etching rate of the (110) plane (111 This is performed utilizing the property that the etching rate of the surface is about 1/180. By this anisotropic etching, a parallelogram shape formed by two first (111) planes and two second (111) planes oblique to the first (111) plane Precision processing can be performed based on depth processing, and the
本実施形態では、各圧力発生室12の長辺を第1の(111)面で、短辺を第2の(111)面で形成している。この圧力発生室12は、流路形成基板10をほぼ貫通して弾性膜50に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜50は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室12の一端に連通する各インク供給路14は、圧力発生室12より浅く形成されており、圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク供給路14は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング(ハーフエッチング)することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整等により行うことができる。
In the present embodiment, the long side of each
また、流路形成基板10の開口面側(弾性膜50が設けられている面とは反対の面側)には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側の端部付近で連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.1〜1mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜4.5×10−6/℃であるガラスセラミックス、不錆鋼(ステンレス鋼)等で構成されている。ノズルプレート20は、一方の面で流路形成基板10の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート20は、流路形成基板10と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板10とノズルプレート20との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
Further, on the opening surface side of the flow path forming substrate 10 (surface opposite to the surface on which the
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室12の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口21の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数等に応じて最適化される。例えば、1インチ当たり360個のインク滴を記録する場合、ノズル開口21は数μmから数十μm(より具体的には、約20μm)の直径で精度よく形成されたものであるのが好ましい。
Here, the size of the
一方、弾性膜50の流路形成基板10と対向する面とは反対側の面上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.1μmの上電極膜80とが成膜およびリソグラフィ法により積層形成されて圧電素子300を構成している。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧電体層70、および上電極膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極および圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極および圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜60を圧電素子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜50および下電極膜60が振動板として作用するが、下電極膜が弾性膜を兼ねるようにしてもよい。
On the other hand, on the surface of the
また、流路形成基板10の圧電素子300が設けられている面側には、リザーバ100の少なくとも一部を構成するリザーバ部31を有するリザーバ形成基板30が接合されている。このリザーバ部31は、本実施形態では、リザーバ形成基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100を構成している。
A
このリザーバ形成基板30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、セラミック材料等で構成されているのが好ましく、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で構成されている。これにより、上述のノズルプレート20の場合と同様に、両者を熱硬化性の接着剤を用いた高温での接着であっても両者を確実に接着することができる。したがって、製造工程を簡略化することができる。
The
なお、リザーバ形成基板30は、図示の構成では、下電極膜60に接合されているが、弾性膜50に接合されたものであってもよいし、流路形成基板10に直接接合されたものであってもよい。
さらに、リザーバ形成基板30には、封止膜41と固定板42とを備えたコンプライアンス基板40が接合されている。ここで、封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μm程度のポリフェニレンスルフィド(PPS)フィルム)で構成され、この封止膜41によってリザーバ部31の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料(例えば、厚さが30μm程度のステンレス鋼(SUS)等)で構成される。この固定板42のリザーバ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43となっているため、リザーバ100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止され、この封止膜41の開口部43に対応する領域は、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部25となっている。
The
Furthermore, a
また、このリザーバ100の長手方向略中央部外側のコンプライアンス基板40上には、リザーバ100にインクを供給するためのインク導入口44が形成されている。さらに、リザーバ形成基板30には、インク導入口44とリザーバ100の側壁とを連通するインク導入路36が設けられている。なお、本実施形態では、1つのインク導入口44およびインク導入路36によって、リザーバ100にインクを供給するようにしているが、これに限定されず、例えば、所望のインク供給量に応じて、複数のインク導入口およびインク導入路を設けるようにしてもよいし、あるいはインク導入口の開口面積を大きくしてインク流路を拡大するようにようにしてもよい。
An
通常、インク導入口44からリザーバ100にインクが供給されると、例えば、圧電素子300の駆動時のインクの流れ、あるいは、周囲の熱などによってリザーバ100内に圧力変化が生じる。しかしながら、上述のように、リザーバ100の一方面が封止膜41のみによって封止されて可撓部25となっているため、この可撓部25が撓み変形してその圧力変化を吸収する。したがって、リザーバ100内は常にほぼ一定の圧力に保持される。なお、その他の部分は固定板42によって十分な強度に保持されている。また、本実施形態では、リザーバ100等を構成する基板の枚数を低減することができるため、材料コストおよび組立コスト等を削減することができる。
Normally, when ink is supplied from the
一方、リザーバ形成基板30の圧電素子300に対向する領域には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部32が設けられ、圧電素子300はこの圧電素子保持部32内に密封されている。
このように、リザーバ形成基板30は、リザーバ100を構成するとともに、圧電素子300を外部環境と遮断するためのキャップ部材を兼ねており、水分等の外部環境による圧電素子300の劣化、故障、破損等を防止することができる。また、ここでは、圧電素子保持部32の内部を密封状態にしただけであるが、例えば、圧電素子保持部32内の空間を真空にしたり、あるいは窒素またはアルゴン雰囲気等とすることにより、圧電素子保持部32内を低湿度に保持することができ、圧電素子300の劣化、故障、破損等をさらに確実に防止することができる。
On the other hand, in a region facing the
As described above, the
また、このように圧電素子保持部32によって密封されている圧電素子300からは引き出し配線が延設され、その端部付近で、フレキシブルプリントケーブル(FPC)等の外部配線ケーブル110と接続される。例えば、本実施形態では、圧電素子300の上電極膜80から流路形成基板10の端部付近まで引き出し配線であるリード電極(第1の端子)90が延設されている。リード電極90は、各圧電素子300に対応して設けられるため、流路形成基板10上において複数配設され、これら複数のリード電極90は互いに並列に配されて電極部(第1の端子群)310を形成する。一方、外部配線ケーブル110は、複数の端部を有する外部配線(配線パターン)111と該外部配線111を覆う被覆膜112とを有している。そして、外部配線111は、その複数の端部付近にそれぞれ、各リード電極90と接続される端子(第2の端子)1111を有している。そして、これら複数の端子1111は、電極部310を構成するリード電極90の各々に対応するように、互いに並列に配されて端子群(第2の端子群)113を形成する。そして、前述した電極部310を構成する各リード電極90は、それぞれに対応する各端子1111に電気的に接続されている。すなわち、本実施形態では、リード電極90の端部付近が圧電素子300を駆動するための接続端子(第1の端子)となっており、この接続端子に端子(第2の端子)1111が接続されている。
In addition, a lead-out wiring extends from the
また、被覆膜112は、通常、ポリイミド(PI)等のレーザ光の透過性に優れた材料で構成されている。これにより、後述するような接合装置、接合方法を用いた際に、レーザ光のエネルギを、より効率良く、リード電極90と端子1111との接合に利用することができ、接合の信頼性に優れた接合構造405を、より短時間で確実に形成することができる。
Moreover, the
上記のようなリード電極90と端子1111との接続(接合)は、後述するような接合方法、接合装置により行うことができる。より具体的には、レーザ光により溶融された接続用金属120を介して接合されている。この接続用金属120としては、圧電素子300を高速駆動した場合等に印加される高電流に耐えられる材料であればよく、その材料は、特に限定されないが、ろう材を主とするものであるのが好ましい。ろう材は、比較的低温で溶融するとともに、導電性に優れ、また、入手も容易である。ろう材としては、例えば、Pb−Sn系半田等のPb含有半田や、Sn−Ag−Cu系半田、Sn−Zn系半田、Sn−Cu系半田、Sn−Bi系半田等のような、実質的にPbを含まない鉛フリー半田(Pb不含半田)、銀ろう、銅ろう、リン銅ろう、黄銅ろう、アルミろう、ニッケルろう等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、中でも、Pb含有半田、鉛フリー半田(Pb不含半田)等の半田が好ましい。鉛フリー半田(Pb不含半田)は、接合強度と環境に対する影響との両立の観点から、特に有利である。また、上記のような接続用金属120を用いた接合、異方性導電接着剤(ACF)を用いた接合に比べ、耐久電流が大きいため高速駆動による大電流にも耐えることができる。また、リード電極90と端子1111との間に、上記のような接続用金属120が配されることにより、後述するような接合方法において、比較的低いエネルギ量で、リード電極90と端子1111とを接合することができるとともに、形成される接合構造(接合部)405の接合の信頼性を特に高いものとすることができる。
The connection (bonding) between the
次に、本発明の第1実施形態に係る接合方法、接合構造、接合装置、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出ヘッドについて説明する。
図4は、本実施形態に係る接合装置および接合構造の概略構成を示す図であり、図5は、本実施形態に係る接合装置が並設された複数の積層構造に照射するレーザ光(反射レーザ光)の走査の模様を示す図であり、図5(a)は照射される所定の強度分布を有するレーザ光を示す図であり、図5(b)は走査におけるレーザ光の強度の変化(走査に伴うレーザ光の強度の経時的変化)を示す図であり、図5(c)はレーザ光の走査により積層構造(端子群)に与えられる熱エネルギ量の分布を示す図であり、図6は、本実施形態に係る接合方法、液滴吐出ヘッドの製造方法を示す工程断面図である。なお、図5(a)、図5(b)中の縦軸、横軸は、それぞれ、レーザ光の強度、端子列の長手方向の位置を示し、図5(c)中の縦軸、横軸は、それぞれ、各部位に照射されるレーザ光のエネルギ、端子列の長手方向の位置を示す。
Next, a bonding method, a bonding structure, a bonding apparatus, a droplet discharge head manufacturing method, and a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of the bonding apparatus and the bonding structure according to the present embodiment, and FIG. 5 illustrates laser light (reflection) that irradiates a plurality of stacked structures in which the bonding apparatus according to the present embodiment is arranged in parallel. FIG. 5A is a diagram showing a laser beam having a predetermined intensity distribution to be irradiated, and FIG. 5B is a diagram showing a change in the intensity of the laser beam during scanning. FIG. 5C is a diagram showing the distribution of the amount of thermal energy given to the laminated structure (terminal group) by the scanning of the laser beam. FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating a bonding method and a manufacturing method of a droplet discharge head according to the present embodiment. 5A and 5B, the vertical axis and the horizontal axis indicate the intensity of the laser beam and the position in the longitudinal direction of the terminal row, respectively. The vertical axis and horizontal axis in FIG. The axes indicate the energy of the laser beam applied to each part and the position in the longitudinal direction of the terminal row, respectively.
図4に示すように、接合装置400は、平行光としてのレーザ光を照射するレーザ光源としてのレーザ光発生装置(レーザ光出射手段)401と、前記レーザ光(平行光としてのレーザ光)が略垂直に入射するように配された回折装置(回折手段)402と、該回折装置402のレーザ光入射面と反対側の面に対向して配されたガルバノミラー(走査手段、反射手段)403と、ガルバノミラー403のレーザ光の反射方位(反射方向)に配された集光レンズ404とを備えている。
As shown in FIG. 4, the
レーザ光発生装置401は、例えば、ガリウム砒素等のレーザダイオード等を備えた半導体レーザ照射装置(半導体レーザ照射手段)であり、照射するレーザ光の波長は800〜900nmである。レーザ光発生装置401から出射されるレーザ光が半導体レーザであると、回折装置402へ向けて出射するレーザ光の出射条件の制御を容易かつ確実に行うことができる。また、後述する反射レーザ光が与えるエネルギ分布(走査する領域の各部位に与えるエネルギの分布)、照射パターン等を容易かつ確実に制御することができる。また、レーザ光発生装置401から出射されるレーザ光の波長が800〜900nmであると、レーザのエネルギの利用効率を特に優れたものとすることができるとともに、電極部(第1の端子群)310および端子群(第2の端子群)113の各部位における温度をより確実に制御することができる。なお、レーザ光発生装置401が照射するレーザ光としては、上記のようなものに限定されず、例えば、赤外光領域のレーザ、気体レーザ、金属蒸気レーザ等を用いてもよい。なお、レーザ光発生装置401としては、照射するレーザ光の強度を任意に変更可能なもの(経時的に変化させられるもの)や、実質的に一定の強度のレーザ光を照射するものの、いずれも用いることができる。レーザ光発生装置401として、照射するレーザ光の強度を任意に変更可能なもの(照射強度可変手段を備えたもの)を用いることにより、後述する反射レーザ光が与えるエネルギ分布が比較的複雑なものであっても、このようなエネルギ分布を比較的容易に形成することができる。また、実質的に一定の強度のレーザ光を照射するレーザ光発生装置401は、コストの点で有利である。
The laser
回折装置402は、例えば、回折光学素子(Diffractive Optical Element)を備えており、レーザ光発生装置401から入射されたレーザ光を回折して、回折されたレーザ光(回折レーザ光)を、入射面とは反対の面側から出射する。回折光学素子とは、周期的に形成された微細な穴、隔壁、突起物によって構成された格子構造(回折格子)を有する基板状物であり、格子構造に光が照射された際に発生する回折を利用して、入射された光の進行方向を変化させる。具体的には、各格子構造の隙間等から発生した回折光を相互に干渉させ、干渉が強め合う所定の方向に強い回折光を発生させる。この回折光が発生する方向および強度は格子の周期、透過率(反射率)等に依存するため、これらを適切に設計することにより、入射された光から所望の方向の波面を呈する光を得ることができ、例えば、入射された光を幾つかの方向に分岐させて照射することも可能である。回折装置402も後述するレーザ光の所定の強度分布を得るため、入射されたレーザ光が所望の方向へ出射するように最適設計がなされている。
The
ガルバノミラー403は、高精度に制御された2軸方向に関する傾動(回動)が可能なプラットホームを有するピエゾ式ガルバノメータ(図示せず)と、該プラットホームに取り付けられた走査ミラー(反射体)407とを備えている。このようなガルバノメータとしては、複数の圧電変換子を用いてプラットホームを駆動するタイプのものを用いることができる。
The
圧電効果を利用してその反射方位(反射方向)を変化させるピエゾ式ガルバノメータは、モータ駆動式のものに比して分解能が高くかつ応答性に優れるという利点を有している。また、2軸制御式のものは、1軸制御式のものに比して、より複雑かつ高精度な加工(接合)を行うのに有利である。
ここで、ガルバノミラー403は、ガルバノメータの傾動を制御するための制御装置(図示せず)に接続され、レーザ光発生装置401および集光レンズ404も当該制御装置に接続されている。また、制御装置は、外部のコンピュータ(図示せず)に接続され、該コンピュータの指令に従って作動する。
Piezo-type galvanometers that change the reflection direction (reflection direction) using the piezoelectric effect have the advantages of higher resolution and better response than motor-driven galvanometers. In addition, the biaxial control type is advantageous for performing more complicated and highly accurate processing (joining) than the single axis control type.
Here, the
ガルバノミラー403における走査ミラー407の反射方位(反射方向)は、コンピュータにより指示された制御装置からの入力信号でプラットホームの傾斜角度を変化させることにより、連続的に変化させることができる。このため、ガルバノミラー403は、回折装置402から出射されるレーザ光(回折レーザ光)を反射して、当該レーザ光(反射レーザ光)を走査することができ、さらに所望の方位(各部位)へのレーザ光(反射レーザ光)の反射時間(照射時間)もプラットホームの傾斜角変化速度を制御することにより調整可能である。したがって、ガルバノミラー403はレーザ光(反射レーザ光)の走査の際、レーザ光の反射時間を反射方位(反射方向)に応じて変化させて、走査されるレーザ光(反射レーザ光)の走査線上におけるエネルギ量の分布を任意に調整することができる。
The reflection azimuth (reflection direction) of the
ガルバノミラー403により反射された所望の方向に分岐されたレーザ光の光路上には、集光レンズ404が配されている。このような集光レンズ404が配されることにより、所望の方向に分岐されたレーザ光から複数のビームスポット(集光点)を形成して所定の強度分布(エネルギ分布)のレーザ光を容易に得ることができる。
集光レンズ404は、両凸レンズであり、ガルバノミラー403が走査する所望の方向に分岐されたレーザ光を集光して、その焦点において複数のビームスポットを形成することにより、所定の強度分布(エネルギ分布)のレーザ光(反射レーザ光)を、接合部を形成すべき領域に照射する。
A condensing
The condensing
なお、斜方向に入射されるレーザ光を集光する際、非点収差(Astigmatism)等が発生することがないように、集光レンズ404の周縁部は、例えば円柱レンズ(Cylindrical Lens)によって形成されていてもよい。
以上説明した構成により、接合装置400では、回折装置402、ガルバノミラー403および集光レンズ404が協働して接合部を形成すべき領域を所定の強度分布のレーザ光によって走査する。
It should be noted that the peripheral portion of the condensing
With the configuration described above, in the joining
このような接合装置400を用いて、リード電極90と、対応する端子1111とを接合することにより、接合構造405が形成される。接合装置400を用いた接合方法、液滴吐出ヘッドの製造方法については、後に詳述する。
接合構造405は、接続用金属120を介して、リード電極90と、対応する端子1111とが接合された構成を有している。これにより、接合構造405における接合の信頼性は、特に優れたものとなる。
The joining
The
本発明の接合方法、液滴吐出ヘッドの製造方法については後に詳述するが、電極部310と端子群113との接合(複数のリード電極90と、これらに対応する端子1111との接合)は、リード電極90上に接続用金属120および端子1111が、この順に積層されてなる積層構造406とした状態で、接合装置400を用いて、電極部310と端子群113とを所定の強度分布のレーザ光で走査して、電極部310と端子群113とに各部位で不均一の分布を呈するエネルギを与えることによって行う。
The joining method of the present invention and the manufacturing method of the droplet discharge head will be described in detail later, but joining of the
このとき、積層構造406は複数存在している。また、本実施形態では、複数の積層構造406は互いに平行をなし、隣接する積層構造406の間隔(第1の端子群における隣接する第1の端子間の距離、第2の端子群における隣接する第2の端子間の距離)は略等間隔である。これにより、電極部310、端子群113付近における熱伝導、および、その結果としての温度プロファイルを容易かつ確実に適切することができ、接合領域の各部位における温度をより確実に制御することができる。また、電極部310と、端子群113との位置合わせも容易かつ確実に行うことができる。隣接する積層構造406の間隔の具体的な大きさは、特に限定されないが、100μm程度であるのが好ましい。
At this time, a plurality of
積層構造406に対するレーザ光(反射レーザ光)の走査により、リード電極90と端子1111との間に介在する接続用金属120が溶融して、リード電極90と端子1111とが接合され、接合構造405が得られる。
ここで、図5(a)に示すように、積層構造406に照射されるレーザ光(反射レーザ光)の所定の強度分布は、複数の積層構造406の配列方向に沿って延在する。そして、所定の強度分布の延在方向(走査方向)に関する長さは、複数の積層構造406の配列方向に関する長さ以下(電極部(第1の端子群)310における複数のリード電極(第1の端子)90の配列方向に関する長さ以下)である。このため、所定の強度分布のレーザ光が同時に全ての積層構造406に照射されることがない。これにより、レーザ光の走査を好適に行うことができ、特に、走査の回数を低減しつつ、形成される接合構造405の接合の信頼性を十分に高いものとすることができる。
By scanning the
Here, as shown in FIG. 5A, the predetermined intensity distribution of the laser light (reflected laser light) applied to the
また、上述した所定の強度分布はレーザ光の走査方向に関して非対称である。例えば、走査の進行方向に関する前方側において強度は徐々に増加する一方、後方側において急激に減少する。このような強度分布を呈するレーザ光によって走査されることにより、ある積層構造406が受ける熱エネルギは、初めは少ないが走査が進行するに連れて徐々に増加する。これにより、例えば、積層構造406における急激な温度上昇を効果的に防止することができ、接続用金属120の突沸を防止することができる。また、走査の進行方向に関する後方側においてレーザ光の強度が急激に減少するものであることにより、接合構造405の形成後、形成された接合構造405の温度が、必要以上に長い時間、高温状態に保持されるのを防止することができる。このようなことから、リード電極90と端子1111との接合不良や短絡等の不都合の発生を効果的に防止することができる。
The predetermined intensity distribution described above is asymmetric with respect to the scanning direction of the laser light. For example, the intensity gradually increases on the front side in the scanning direction, but rapidly decreases on the rear side. By scanning with a laser beam exhibiting such an intensity distribution, the thermal energy received by a
また、走査の過程において(走査の進行に伴って)反射レーザ光の強度そのものも変化する。具体的には、図5(b)に示すように、電極部310、端子群113の端部付近に配された積層構造406に照射されるレーザ光の強度が、電極部310、端子群113の中央部付近に配された積層構造406に照射されるレーザ光の強度よりも大きくなるように変化する。このようなレーザ光の強度の変化は、レーザ光発生装置401として、照射するレーザ光の強度を任意に変更可能なものを用いることによって実現される。そして、走査の過程において反射レーザ光の強度が上述したように変化するため、複数の積層構造406が受ける熱エネルギの分布も不均一なものとなる。具体的には、図5(c)に示すように、電極部310、端子群113の端部付近(リード電極90、端子1111の配列方向の端部付近)に配された積層構造406が受ける熱エネルギが、電極部310、端子群113の中央部付近に配された積層構造406が受ける熱エネルギよりも大きくなる。なお、ここでの「熱エネルギ」は、照射されるレーザ光により直接的に受けるエネルギのことを指し、各積層構造406間での伝熱による影響を無視したものである。
In addition, the intensity of the reflected laser light itself changes during the scanning process (with the progress of scanning). Specifically, as shown in FIG. 5B, the intensity of the laser light applied to the
そして、与える熱エネルギ量が不均一なレーザ光の走査により、各積層構造406が接合の工程において全体として受け取る熱エネルギのばらつき、各積層構造406の温度のばらつきをより小さくすることができ、結果として、形成される各接合構造405の接合の信頼性をさらに高めることができる。これは、以下のような理由によるものであると考えられる。すなわち、一般に、レーザ光の照射により発熱させる場合、発生した熱は、伝熱により周囲に拡散する。特に、所定の幅(長さ)の領域にレーザ光を照射する場合、その領域の端部付近では、領域の中心方向および領域外の方向に向かって熱が拡散する。このため、所定の幅(長さ)の領域の各部位に、均一なエネルギ量のレーザ光を照射した場合、該領域の中心部付近は、その端部付近に比べて、受け取る熱量が大きくなる。その結果、前記領域の各部位で、温度のばらつきが発生する。したがって、電極部310、端子群113の各部位(リード電極90、端子1111の配列方向の各部位)に、均一なエネルギ量を与えるレーザ光を照射した場合、各積層構造406が受け取る熱量にばらつきを生じ、形成される各接合構造405において、十分な接合の信頼性を得るのが困難になる。これに対し、与えるエネルギ量が各部位で均一でないレーザ光を照射した場合には、各積層構造406が受け取る熱量を均一にし、接合の信頼性に優れた接合構造405を形成することができる。
Then, by scanning with laser light with a non-uniform amount of heat energy to be applied, it is possible to further reduce variations in the thermal energy received by each
また、本実施形態においては、接合装置400が照射するレーザ光(反射レーザ光)が複数の積層構造406に与える熱エネルギ量の分布は、レーザ光の走査方向に関して連続する分布である。これにより、レーザ光と、接合すべき接合構造405との位置合わせの精度が比較的低い場合であっても、接合の信頼性を十分に高いものとすることができる。
なお、上記のようなエネルギ分布は、回折装置402、ガルバノミラー403、集光レンズ404の種類、構成等を適宜選択することにより実現することができる。また、接合装置400が照射するレーザ光(反射レーザ光)の強度、エネルギは、積層構造406を構成する各構成要素の材質や寸法等に応じて適宜選択される。
In this embodiment, the distribution of the amount of thermal energy given to the plurality of
The energy distribution as described above can be realized by appropriately selecting the types, configurations, and the like of the
次に、本実施形態に係る接合方法、液滴吐出ヘッドの製造方法について、図6を参照しつつ、より詳細に説明する。
まず、流路形成基板10上に設けられたリード電極90と端子1111とを接続用金属120を介して密着させる(図6(a))。
このとき、本実施形態では、リード電極90と端子1111とを確実に密着させるために、例えば、端子1111の上部にレーザ光を透過可能な材料で形成した押圧板130を配置し、この押圧板130を所定の圧力で押圧することにより密着させる。この所定の圧力は、例えば、バネ等で一定の静的荷重を付与することにより発生させてもよく、また、アクチュエータ等で変動荷重を付与することにより発生させてもよい。また、押圧板130としては、例えば、石英ガラス板やアクリル板等で構成されたものを用いることができる。また、押圧板130は、例えば、被膜形成、撥液処理等の各種表面処理が施されたものであってもよい。これにより、接合構造405の形成時等において、被覆膜112や接続用金属120が押圧板130に付着することを効果的に防止することができる。その結果、押圧板130を除去する際等に、形成された接合構造405等にダメージを与えるのを効果的に防止することができる。
Next, the bonding method and the manufacturing method of the droplet discharge head according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG.
First, the
At this time, in this embodiment, in order to ensure that the
また、接続用金属120は、リード電極90と端子1111との間に挟むように配してもよいが、例えば、予め各種メッキ法等により、外部配線111の表面に被覆したものであってもよい。これにより、接続用金属120の位置合わせを省略または簡略化することができる。
次に、上述した接合装置400により、外部配線ケーブル110の被覆膜112が被覆されている側から(押圧板130を介して)、図5(a)に示すような所定の強度分布のレーザ光で走査することにより、端子1111とリード電極90との間に介在する接続用金属120を溶融させてリード電極90と端子1111とを接合する(図6(b))。
The
Next, a laser having a predetermined intensity distribution as shown in FIG. 5A from the side on which the
ここで、接合装置400が照射するレーザ光は、適度な強度のものであるのが好ましい。接合装置400が照射するレーザ光の強度が大きすぎると、流路形成基板10において熱による変形や割れ等が発生する可能性がある。そこで、照射されるレーザ光は、接続用金属120の融点をT[℃]としたとき、レーザ光(反射レーザ光)を照射する際における、積層構造406が(T+50)℃以下となるような強度のものであるのが好ましい。例えば、接続用金属120として融点が300℃程度の半田を用いる場合には、積層構造406の温度が300〜350℃程度となるような条件で、レーザ光を照射するのが好ましい。これにより、流路形成基板10の変形や割れを防止できるとともに、流路形成基板10における極端な熱エネルギの移動を阻止することができ、リード電極90と、対応する端子1111との接合の信頼性を特に優れたものとすることができる。
Here, it is preferable that the laser beam irradiated by the
また、リード電極90と端子1111との間に、接続用金属120が配された状態でレーザ光を照射することにより、比較的低いエネルギ量で、リード電極90と端子1111とを接合することができるとともに、形成される接合構造(接合部)405の接合の信頼性を特に高いものとすることができる。
また、レーザ光の強度の調整方法は、特に限定されないが、電極部310と端子群113との温度を計測するパイロメータ(放射温度計)等の温度計測手段を設け、この温度計測手段の計測結果に応じてレーザ光発生装置401が照射するレーザ光の強度を制御するのが好ましい。これにより、流路形成基板10の温度変化にかかわらず、各リード電極90と対応する端子1111との適度な温度制御を容易に行うことができる。また、接合時における、各積層構造406間(各接合構造405間)での温度のばらつきをより小さくすることができ、結果として、各接合構造405の接合の信頼性をさらに高めることができる。特に、半導体レーザの場合、このようなレーザ光の出力制御を、例えば、1msec単位で行うことができるため、より適切な温度制御を容易に行うことができる。これにより、流路形成基板10の温度変化が生じても、各リード電極90と対応する端子1111とをほぼ一定の温度で接合することができ、リード電極90と対応する端子1111との接合状態のばらつきを効果的に抑制し、各接合構造405の接合の信頼性をさらに高めることができる。
Further, the
The method of adjusting the intensity of the laser beam is not particularly limited, but a temperature measurement unit such as a pyrometer (radiation thermometer) that measures the temperature between the
また、各積層構造406は互いに等間隔に配列されているため、各電極部310、端子群113付近における熱伝導、および、その結果としての温度プロファイルを容易かつ確実に制御することができ、電極部310と端子群113との接合における温度制御をより適切に行うことができる。
上述した接合装置400では、レーザ光発生装置401は照射するレーザ光の強度を任意に変更可能なもの(照射強度可変手段を備えたもの)であったが、レーザ光発生装置401として一定の強度のレーザ光を照射するものを用いてもよい。このとき、ガルバノミラー403によってレーザ光の反射時間を反射方位(反射方向)に応じて変化させて、走査されるレーザ光(反射レーザ光)の走査線上におけるエネルギ量の分布を任意に調整する。これにより、レーザ光発生装置401の構成を簡易なものとすることができ、接合装置400のコストを低下させることができる。
Moreover, since each
In the above-described
また、上述した接合装置400はガルバノミラー403を備えるが、ガルバノミラーでは外部のコンピュータによって実行されるプログラムを変更することにより、走査ミラー407の反射方位(反射方向)や所望の方位(方向)へのレーザ光の反射時間(照射時間)を容易に変更することができ、その結果、レーザ光が与える所望のエネルギ分布が変更されても該変更されたエネルギ分布に容易に対応することができる。
The above-described joining
また、ガルバノミラー403によるレーザ光の走査は、通常、複数の積層構造406の配列方向に沿って往復して行われるが、例えば、走査速度を調整して各積層構造406に照射されるレーザ光の強度を同じにしたまま、上記走査を1工程で行ってもよい。
以上説明したように、本実施形態の方法、接合装置によれば、所定の強度分布を有するレーザ光(反射レーザ光)で走査することにより、端子1111とリード電極90との間に介在する接続用金属120を加熱溶融させてリード電極90と端子1111とを接合するため、複数の積層構造406間における熱エネルギの移動(すなわち、第1の端子群、第2の端子群における熱エネルギの移動)を考慮に入れたエネルギ分布のレーザ光を複数の積層構造406(端子群)に与えることができる。これにより、各積層構造406が受け取る熱エネルギのばらつき、各積層構造406間での温度のばらつきをより小さくすることができ、結果として、リード電極90と対応する端子1111との接合の信頼性を特に優れたものとすることができる。
The scanning of the laser light by the
As described above, according to the method and the bonding apparatus of the present embodiment, the connection interposed between the terminal 1111 and the
なお、本実施形態では、流路形成基板10上でリード電極90と端子1111とを接合するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、リード電極90からワイヤボンディング等によってリザーバ形成基板30上まで配線を設け、リザーバ形成基板30上の配線の一部を、圧電素子300を駆動する配線の接続端子(第1の端子)として、当該配線と端子1111とを電気的に接続するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
また、上記の説明では、リード電極(第1の端子)90と、端子(第2の端子)1111とが接続用金属(ろう材)120を介して接合されるものとして説明したが、接続用金属120(リード電極90または端子1111の表面付近にメッキ法等により層状に形成されたものを含む)を介さずに、リード電極(第1の端子)90と、端子(第2の端子)1111とを直接接合してもよい。これにより、接続用金属120の厚さおよびそのばらつきによる影響を排除することができ、接合時におけるリード電極(第1の端子)90と、端子(第2の端子)1111との距離のばらつきを、端子群113(電極部310)の全体にわたってより小さくすることができる。その結果、形成される接合構造の接合の信頼性をさらに向上させることができる。特に、本発明では、照射したレーザ光のエネルギを効率良く利用することができるため、接合部となるべき部位以外の温度上昇を十分に抑制しつつ、選択的に、目的とする部位(接合部となるべき部位)の温度を上昇させることができる。したがって、接合すべきリード電極(第1の端子)90と、端子(第2の端子)1111との間に、接続用金属(ろう材)120が配されておらず、リード電極(第1の端子)90および端子(第2の端子)1111が比較的高融点の材料(例えば、Cu)で構成されたものであっても、形成される接合構造の接合の信頼性を特に優れたものとすることができる。これに対し、従来の方法では、接合用金属を介さない場合、熱による悪影響の発生を十分に防止しつつ、接合の信頼性に優れた接合構造を形成するのは極めて困難である。
In the above description, the lead electrode (first terminal) 90 and the terminal (second terminal) 1111 are described as being joined via the connection metal (brazing material) 120. The lead electrode (first terminal) 90 and the terminal (second terminal) 1111 without the metal 120 (including the
次に、本発明の第2実施形態に係る接合方法、接合構造、接合装置、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出ヘッドについて説明する。以下では、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。本実施形態では、実質的に反射手段(走査手段)の構成においてのみ前記第1実施形態と異なるため、以下、当該反射手段の構成について説明する。 Next, a bonding method, a bonding structure, a bonding apparatus, a droplet discharge head manufacturing method, and a droplet discharge head according to a second embodiment of the present invention will be described. Below, it demonstrates centering around difference with the said 1st Embodiment, The description is abbreviate | omitted about the same matter. Since this embodiment is substantially different from the first embodiment only in the configuration of the reflection means (scanning means), the configuration of the reflection means will be described below.
図7は、本実施形態に係る接合装置の概略構成を示す図である。
図7において、接合装置700は、レーザ光を照射するレーザ光発生装置401と、前記レーザ光が略垂直に入射するように配された回折装置402と、該回折装置402のレーザ光入射面と反対側の面に対向して配されたポリゴンミラー701と、該ポリゴンミラー701のレーザ光の反射方位に配された集光レンズ404とを備えている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of the bonding apparatus according to the present embodiment.
In FIG. 7, a
ポリゴンミラー701は、直角柱状のプリズム体702と、該プリズム体702の各側面の全面を覆う側面ミラー(反射体)703とを有している。プリズム体702は、外部に配されたモータ(図示せず)が伝達する回転力によって中心軸周りに回転する。このモータは該モータの回転速度を制御するための制御装置(図示せず)に接続され、レーザ光発生装置401および集光レンズ404も当該制御装置に接続されている。また、制御装置は、外部のコンピュータ(図示せず)に接続され、該コンピュータの指令にしたがって作動する。
The
各側面ミラー703が反射するレーザ光の反射方位は、制御装置に制御されたモータによりプリズム体702が回転することによって連続的に変化させることができる。このため、ポリゴンミラー701はレーザ光(反射レーザ光)の走査が可能である。また、所望の方位(各部位)へのレーザ光の反射時間(照射時間)もプリズム体702の回転速度等を変化させることによって調整可能である。このため、ポリゴンミラー701はレーザ光の走査の際、レーザ光の反射時間を反射方位に応じて変化させて、走査されるレーザ光の走査線上におけるエネルギの分布を図5(c)に示す分布のように調整することができる。そして、レーザ光発生装置401、回折装置402、ポリゴンミラー701および集光レンズ404等の機能により、前記第1実施形態と同様に、リード電極(第1の端子)90と、端子(第2の端子)1111とを好適に接合することができる。
The reflection direction of the laser light reflected by each
また、制御装置によってプリズム体702の回転速度と接合構造405の入れ換えタイミングとを調整することにより、側面ミラー703の1枚につき1つの接合構造405を形成するようにすれば、ポリゴンミラー701は複数の積層構造406の連続接合処理(複数の接合構造405の形成)を好適に行うことができ、接合工程の効率を向上することができる。
Further, if one
さらに、本発明の第3実施形態に係る接合方法、接合構造、接合装置、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出ヘッドについて説明する。以下では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。本実施形態では、回折手段の代わりに、入射したレーザ光を屈折する機能を有する屈折手段を用い、集光レンズを必要としない点が前記第1実施形態と異なるのみであるため、以下、当該屈折手段の構成について説明する。 Further, a bonding method, a bonding structure, a bonding apparatus, a droplet discharge head manufacturing method, and a droplet discharge head according to a third embodiment of the present invention will be described. Below, it demonstrates centering around difference with the said embodiment, and abbreviate | omits the description about the same matter. In the present embodiment, instead of the diffracting means, a refracting means having a function of refracting incident laser light is used, and a point that does not require a condenser lens is different from the first embodiment. The configuration of the refracting means will be described.
図8は、本実施形態に係る接合装置の概略構成を示す図である。
図8において、接合装置800は、レーザ光を照射するレーザ光発生装置401と、前記レーザ光が略垂直に入射するように配された屈折装置(屈折手段)801と、該屈折装置801が屈折させたレーザ光を接合構造405へ向けて反射するガルバノミラー403とを備えている。
FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of the bonding apparatus according to the present embodiment.
In FIG. 8, a
屈折装置801は、例えば、出射されたレーザ光に関して垂直方向に沿って互いに並列に配された複数の円柱レンズ(Cylindrical Lens)を備えており、レーザ光発生装置401から入射したレーザ光を各円柱レンズにおいて屈折して、複数のビームスポット(集光点)を有する所定の強度分布を呈するレーザ光(屈折レーザ光)を入射面と反対の面(出射面)側から照射する。
The refracting
円柱レンズとは、通常、2つの円柱面または円柱面と平面で囲まれた透明体で、該透明体内を透過する光束のうち、ある特定の方向の光束を収束させる機能を有するレンズである。円柱レンズの円柱軸と平行な方向をそのレンズの軸(Axis)という。通常、軸と平行な方向には度が付いてなく、軸と直角な方向に最も強い度が付されている。したがって、軸方向に入った光束は屈折せず、それ以外の方向に入った場合に屈折し、軸と直角の方向に入った光束が最も強く屈折するが、光束は一定方向にのみ屈折するので、光束は一点ではなく線状に結像する。ただし、本実施形態における円柱レンズでは、軸と平行な方向にも弱い度が付されているため、軸方向に入った光束も屈折し、結果として光束の断面は楕円形を呈する。 A cylindrical lens is usually a lens that is a transparent body surrounded by two cylindrical surfaces or a cylindrical surface and a plane, and has a function of converging a light beam in a specific direction among light beams transmitted through the transparent body. The direction parallel to the cylindrical axis of the cylindrical lens is called the axis (Axis) of the lens. Usually, there is no degree in the direction parallel to the axis, and the strongest degree is given in the direction perpendicular to the axis. Therefore, the light beam entering the axial direction is not refracted, but is refracted when entering the other direction, and the light beam entering the direction perpendicular to the axis is refracted most strongly, but the light beam is refracted only in a certain direction. The light beam forms an image in a linear shape instead of a single point. However, in the cylindrical lens according to the present embodiment, since the degree of weakness is also given in the direction parallel to the axis, the light beam entering the axial direction is also refracted, and as a result, the cross section of the light beam has an elliptical shape.
屈折装置801では複数の円柱レンズが適切な間隔を互いに保って配され、これら複数の円柱レンズによって複数のレーザ光のビームスポット(集光点)を形成することにより、屈折装置801は所定の強度分布を呈するレーザ光(屈折レーザ光)をガルバノミラー403に向けて照射する。
ガルバノミラー403は、屈折装置801から照射される所定の強度分布を呈するレーザ光を反射して接合構造405に照射するが、照射されるレーザ光は円柱レンズによってビームスポットを形成するように屈折されているため、集光レンズ404は不要である。これにより、接合装置800の構成を簡素化することができ、接合装置800の製造コストを低減することができる。
In the refracting
The
以上説明した構成により、接合装置800では、レーザ光発生装置401、屈折装置801およびガルバノミラー403が協働して接合部を形成すべき領域を所定の強度分布のレーザ光によって走査する。
また、本実施形態の屈折手段は上述した複数の円柱レンズを備える屈折装置801に限られず、複数の円柱レンズの代わりに、複数の球面レンズや非球面レンズを備える屈折装置であってもよい。これらによっても、複数のビームスポット(集光点)を有する所定の強度分布を呈するレーザ光(屈折レーザ光)を照射することができる。
With the configuration described above, in the
Further, the refracting means of the present embodiment is not limited to the refracting
また、屈折装置において円柱レンズ、球面レンズ、および非球面レンズ等の複数種の屈折レンズを適宜組み合わせることによって光学系を形成してもよく、これにより、ビームスポット(集光点)の形状を容易に任意の形状へ設定することができる。
また、前述した各実施形態のインクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)は、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置(液滴吐出装置)に搭載される。以下、本発明の液滴吐出装置としてのインクジェット式記録装置の一例について説明する。
In addition, an optical system may be formed by appropriately combining a plurality of types of refractive lenses such as a cylindrical lens, a spherical lens, and an aspherical lens in a refracting device, thereby making the shape of a beam spot (condensing point) easy. It can be set to any shape.
In addition, the ink jet recording head (droplet discharge head) of each of the embodiments described above constitutes a part of a recording head unit including an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and forms an ink jet recording apparatus (droplet). Mounted on the discharge device). Hereinafter, an example of an ink jet recording apparatus as a droplet discharge apparatus of the present invention will be described.
図9は、そのインクジェット式記録装置(液滴吐出装置)の一例を示す概略図である。
インクジェット式記録装置(液滴吐出装置)2000は、上述したインクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)1000を有する記録ヘッドユニット1A、1Bを備えている。
そして、インクジェット式記録ヘッド1000を有する記録ヘッドユニット1A、1Bは、図9に示すように、インク供給手段を構成するカートリッジ2A、2Bが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A、1B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。この記録ヘッドユニット1A、1Bは、例えば、それぞれ、ブラックインク組成物、カラーインク組成物を吐出するものとしている。
FIG. 9 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus (droplet discharge apparatus).
An ink jet recording apparatus (droplet discharge apparatus) 2000 includes
As shown in FIG. 9, the
そして、駆動モータ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、記録ヘッドユニット1A、1B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にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8上を搬送されるようになっている。
Then, the driving force of the driving
以上、本発明の接合方法、接合構造、接合装置、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明が適用されるインクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)の構造は上述したものに限られず、図10に示すように、リザーバ形成基板30上に圧電素子300を駆動するための、例えば、回路基板あるいは半導体集積回路(IC)等の駆動回路150が搭載され、この駆動回路150と各圧電素子300から引き出されたリード電極90とが、例えば、ワイヤボンディング等によって延設された配線151を介して接続されている構造であってもよい。図10に示す構成では、リザーバ形成基板30上には、この駆動回路150に信号を供給するための接続配線152が駆動回路150の付近からリザーバ形成基板30の端部付近まで延設され、接続配線152はワイヤボンディング等によって延設された配線153を介して駆動回路150に接続されている。
The bonding method, bonding structure, bonding apparatus, droplet discharge head manufacturing method, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus according to the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited thereto. Is not to be done.
For example, the structure of an ink jet recording head (droplet discharge head) to which the present invention is applied is not limited to the above-described structure, and as shown in FIG. 10, for driving a
そして、この構造では、接続配線152の端部に、上述したインクジェット式記録ヘッド1000と同様に、接続用金属120を介して外部配線ケーブル110が接続されている。すなわち、ここでは、駆動回路150の端子に接続された接続配線152の端部が圧電素子300を駆動するための配線の接続端子(第1の端子)となる。このような、接続配線152の端部と外部配線ケーブル110との接続も、本発明を適用することにより、互いを確実に接続することができる。
In this structure, the
このように、リザーバ形成基板30上に駆動回路150を搭載すると共に、リザーバ形成基板30上で接続配線152と外部配線ケーブル110とを接合するようにしても、もちろん、リザーバ形成基板30或いは流路形成基板10に変形、割れ等が生じるのを防止しつつ、外部配線ケーブル110を接続配線152に良好に接続することができる。
As described above, the
なお、駆動回路150の設置場所および外部配線ケーブル110との接合場所等は特に限定されず、例えば、駆動回路150を流路形成基板10上に設けると共に流路形成基板10上に駆動回路150の端子に接続された接続配線を設け、流路形成基板10上で接続配線と外部配線ケーブル110とを接続するようにしてもよい。
さらには、リード線90を用いず、例えば、圧電素子300の圧電体層70および上電極膜80を圧電素子保持部32の外側まで延設し、この延設した上電極膜80に外部配線ケーブル110を直接接続するようにしてもよい。
The installation location of the
Furthermore, without using the
また、前述した第1実施形態では、ピエゾ式かつ2軸制御式のガルバノメータを用いるものとして説明したが、ガルバノメータとしては、例えば、モータ駆動式のもの、1軸制御式のものを用いてもよい。このようなガルバノメータを用いても前記と同様の効果を得ることができる。
また、前述した実施形態では、リード電極(第1の端子)90と、端子(第2の端子)1111とが接続用金属120を介して接合されるものとして説明したが、接続用金属を介さず、リード電極(第1の端子)90と端子(第2の端子)1111とが直接接合するものであってもよい。また、接続用金属にかえて、異方性導電接着剤(ACF)等を用いてもよい。
In the first embodiment described above, a piezo-type and 2-axis control type galvanometer is used. However, for example, a motor-driven type and a single-axis control type may be used as the galvanometer. . Even if such a galvanometer is used, the same effect as described above can be obtained.
In the above-described embodiment, the lead electrode (first terminal) 90 and the terminal (second terminal) 1111 are described as being joined via the
また、前述した実施形態では、集光レンズ404として両凸レンズを用いるものとして説明したが、集光レンズ404の種類は特に限定されない。例えば、集光レンズ404としては、平凸レンズ等を用いてもよい。また、レンズは、上述したような集光の機能を有するものに限らず、いかなる機能を有するものであってもよい。また、複数のレンズからなるレンズ群を適用してもよい。また、上記のようなレンズ部はなくてもよい。
In the above-described embodiment, the biconvex lens is used as the
また、前述した実施形態では、反射手段によりレーザ光を走査するものとして説明したが、レーザ光を走査することが可能な構成であれば、必ずしも前述したような反射手段を用いなくてもよい。
また、前述した実施形態では、回折手段と反射手段とを組み合わせて用いる構成、屈折手段と反射手段とを組み合わせて用いる構成について説明したが、例えば、回折手段と反射手段と屈折手段とを組み合わせて用いてもよい。また、レーザ光発生装置から出射されたレーザ光の光路上における、回折手段、反射手段、屈折手段等の配置は、前述したようなものに限定されるものではない。例えば、回折手段、屈折手段は、反射手段で反射されたレーザ光の光路上に配されてもよい。
In the above-described embodiment, the laser beam is scanned by the reflection unit. However, the reflection unit as described above is not necessarily used as long as the laser beam can be scanned.
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the diffracting unit and the reflecting unit are used in combination and the configuration in which the refracting unit and the reflecting unit are used in combination have been described. For example, the diffracting unit, the reflecting unit, and the refracting unit are combined. It may be used. Further, the arrangement of the diffraction means, the reflection means, the refraction means, and the like on the optical path of the laser light emitted from the laser light generator is not limited to that described above. For example, the diffracting means and the refracting means may be arranged on the optical path of the laser light reflected by the reflecting means.
また、本発明は、上述したような成膜およびリソグラフィ法により製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドだけでなく、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インクジェット式記録ヘッドにも適用することができる。
さらに、本発明は、上述したようなインクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)、インクジェット式記録装置(液滴吐出装置)に限られず、各種半導体実装等にも適用できることができ、例えば、電流、若しくは電圧によって表示が制御される有機EL素子(electro-luminescence)表示装置、TFD(Thin Film Diode)液晶表示装置、若しくはPDP(Plasma Display Panel)等にも適用することができる。
The present invention is not limited to the thin film type ink jet recording head manufactured by the film formation and lithography method as described above, but also a thick film type ink jet type formed by a method such as attaching a green sheet. It can also be applied to a recording head.
Furthermore, the present invention is not limited to the ink jet recording head (droplet discharge head) and the ink jet recording apparatus (droplet discharge apparatus) as described above, and can be applied to various semiconductor mounting and the like. Alternatively, the present invention can be applied to an organic EL element (electroluminescence) display device whose display is controlled by voltage, a TFD (Thin Film Diode) liquid crystal display device, a PDP (Plasma Display Panel), or the like.
例えば、TFD液晶表示装置では、TN(Twist Nematic)型の液晶が封入された液晶層を挟んで対向に配置されたTFD基板および対向基板のそれぞれの対向面において配設された走査線やデータ線が収束されて形成される電極部およびフレキシブルコネクタの接合に本発明が適用されてもよく、また、PDPでは、キセノン(Xe)などが封入されたセル構造を挟んで対向に配設された前面ガラスおよび背面ガラスのそれぞれの対向面において配設されたITO等で構成された導電電極やアドレス電極に接続された配線が収束されて形成される電極部および外部配線の接合に本発明の接合方法、接合構造および接合装置が適用されてもよい。
また、前述した実施形態では、第1の端子群を備える部材が、第2の端子群を備える部材と異なる部材であるものとして説明したが、第1の端子群と第2の端子群とは、同一の部材に設けられたものであってもよい。
For example, in a TFD liquid crystal display device, a scanning line and a data line provided on each of the opposing surfaces of the TFD substrate and the opposing substrate disposed opposite to each other with a liquid crystal layer enclosing a TN (Twist Nematic) type liquid crystal interposed therebetween. The present invention may be applied to the joining of the electrode part formed by converging the electrode and the flexible connector, and in the PDP, the front surface disposed opposite to the cell structure enclosing xenon (Xe) or the like The bonding method of the present invention is used for bonding electrode portions formed by converging wires connected to conductive electrodes and address electrodes made of ITO or the like disposed on opposite surfaces of glass and rear glass and external wires. A bonding structure and a bonding apparatus may be applied.
Moreover, in embodiment mentioned above, although the member provided with the 1st terminal group was demonstrated as what is a member different from the member provided with the 2nd terminal group, the 1st terminal group and the 2nd terminal group are It may be provided on the same member.
1A、1B…ヘッドユニット 2A、2B…カートリッジ 3…キャリッジ 4…装置本体 5…キャリッジ軸 6…駆動モータ 7…タイミングベルト 8…プラテン 10…流路形成基板 11…隔壁 12…圧力発生室 13…連通部 14…インク供給路 20…ノズルプレート 21…ノズル開口 25…可撓部 30…リザーバ形成基板 31…リザーバ部 32…圧電素子保持部 36…インク導入路 40…コンプライアンス基板 41…封止膜 42…固定板 44…インク導入口 50…弾性膜 60…下電極膜 70…圧電体層 80…上電極膜 90…リード電極(第1の端子) 100…リザーバ 110…外部配線ケーブル 111…外部配線 1111…端子(第2の端子) 112…被覆膜 113…端子群(第2の端子群) 120…接続用金属 130…押圧板 150…駆動回路 151…配線 152…接続配線 153…配線 300…圧電素子 310…電極部(第1の端子群) 400、700、800…接合装置 401…レーザ光発生装置(レーザ光出射手段) 402…回折装置(回折手段) 403…ガルバノミラー(反射手段、走査手段) 404…集光レンズ 405…接合構造 406…積層構造 407…走査ミラー(反射体) 701…ポリゴンミラー(反射手段、走査手段) 702…プリズム体 703…側面ミラー(反射体) 801…屈折手段(屈折装置) 1000…インクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド) 2000…インクジェット式記録装置(液滴吐出装置) S…記録シート
DESCRIPTION OF
Claims (29)
レーザ光を少なくとも前記端子の配列方向に沿って走査して前記第1の端子群と前記第2の端子群とを接合する方法であり、
前記レーザ光は、その走査方向に沿って所定の強度分布を呈するとともに、該所定の強度分布の前記走査方向に関する長さが少なくとも前記端子群における前記配列方向に関する長さ以下であり、
前記走査により与えられる前記レーザ光のエネルギの分布が、前記配列方向の各部位で不均一であり、
前記レーザ光により、複数の前記第1の端子とそれらに対応する複数の前記第2の端子とがそれぞれ電気的に接続するように、前記第1の端子群と前記第2の端子群とを接合することを特徴とする接合方法。 A first terminal group having a plurality of first terminals arranged in parallel to each other, and a second terminal group having a plurality of second terminals arranged corresponding to each of the first terminals A joining method for joining
It is a method of joining the first terminal group and the second terminal group by scanning a laser beam at least along the arrangement direction of the terminals,
The laser light exhibits a predetermined intensity distribution along the scanning direction, and the length of the predetermined intensity distribution in the scanning direction is at least equal to or less than the length in the arrangement direction of the terminal group,
The energy distribution of the laser beam given by the scanning is non-uniform at each part in the arrangement direction,
The plurality of first terminals and the plurality of second terminals corresponding to the plurality of first terminals are electrically connected to each other by the laser light. Joining method characterized by joining.
レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
該レーザ光出射手段から出射されたレーザ光で少なくとも前記端子群をその端子の配列方向に沿って走査する走査手段とを備え、
前記レーザ光は、その走査方向に沿って所定の強度分布を呈するとともに、該所定の強度分布の前記走査方向に関する長さが少なくとも前記端子群における前記配列方向に関する長さ以下であり、
前記走査により与えられる前記レーザ光のエネルギの分布が、前記配列方向の各部位で不均一であり、
前記レーザ光により、複数の前記第1の端子とそれらに対応する複数の前記第2の端子とがそれぞれ電気的に接続するように、前記第1の端子群と前記第2の端子群とを接合することを特徴とする接合装置。 A first terminal group having a plurality of first terminals arranged in parallel to each other, and a second terminal group having a plurality of second terminals arranged corresponding to each of the first terminals A joining device for joining
Laser light emitting means for emitting laser light;
Scanning means for scanning at least the terminal group along the arrangement direction of the terminals with the laser light emitted from the laser light emitting means;
The laser light exhibits a predetermined intensity distribution along the scanning direction, and the length of the predetermined intensity distribution in the scanning direction is at least equal to or less than the length in the arrangement direction of the terminal group,
The energy distribution of the laser beam given by the scanning is non-uniform at each part in the arrangement direction,
The plurality of first terminals and the plurality of second terminals corresponding to the plurality of first terminals are electrically connected to each other by the laser light. A joining apparatus characterized by joining.
前記レンズ部から出射した前記レーザ光により、前記第1の端子群と前記第2の端子群とを接合する請求項21に記載の接合装置。 A lens part on the optical path of the laser beam;
The joining apparatus according to claim 21, wherein the first terminal group and the second terminal group are joined by the laser light emitted from the lens unit.
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JP2009094094A (en) * | 2007-10-03 | 2009-04-30 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Flip-chip mounting apparatus |
JPWO2012165041A1 (en) * | 2011-05-31 | 2015-02-23 | コニカミノルタ株式会社 | Ink jet head and ink jet drawing apparatus having the same |
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- 2004-02-03 JP JP2004027350A patent/JP2005219070A/en active Pending
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