JP2007053137A - デバイス実装構造、電子装置、液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線の狭ピッチ化や段差を介した配線接続に好ましく適用可能なデバイス実装構造を提供する。
【解決手段】 デバイスが搭載されたフレキシブル基板５０１の配線５１０を、ベース基板１０の配線８０に電気接続してなるデバイス実装構造であって、フレキシブル基板５０１とベース基板１０との間に配される電気接続用の異方性導電材５１５と、ベース基板１０上に設けられ、ベース基板１０と異方性導電材５１５との密着性を向上させる絶縁膜５２０とを有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、デバイス実装構造、電子装置、液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置に関する。

ＩＣチップ等の駆動デバイスを回路基板上に配置し電気的に接続する方法として、従来からワイヤボンディング法が知られている。例えば、画像の形成やマイクロデバイスの製造に際して液滴吐出法（インクジェット法）を適用する場合に用いられる液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）においても、インク吐出動作を行うための圧電素子と、圧電素子に電気信号を供給する駆動回路部（ＩＣチップ等）との接続に、ワイヤボンディング法が用いられている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
特開２００３−１５９８００号公報 特開２００４−２８４１７６号公報

近年ＩＣチップ等の高集積化に伴いＩＣチップ等の外部接続端子が狭小化、狭ピッチ化される傾向にあり、それに伴いベース基板上に形成される配線パターンも狭ピッチ化される傾向にある。そのため、上記ワイヤボンディングを用いた接続方法の適用が困難になってきている。

また、液滴吐出法に基づいて画像形成やマイクロデバイス製造を行う方法にあっては、画像の高精細化やマイクロデバイスの微細化を実現するために、液滴吐出ヘッドに設けられたノズル開口部同士の間の距離（ノズルピッチ）をできるだけ小さく（狭く）することが好ましい。上記圧電素子はノズル開口部に対応して複数形成されるため、ノズルピッチを小さくすると、そのノズルピッチに応じて圧電素子同士の間の距離も小さくする必要がある。このように圧電素子同士の間の距離が小さくなると、それら複数の圧電素子のそれぞれとドライバＩＣとをワイヤボンディングの手法によって接続することが困難となる。

さらに、電子装置のコンパクト化に伴って、ＩＣチップ等のデバイスによる段差や、ベース基板の形状に起因する段差を介してデバイスとベース基板の配線とを電気的に接続する必要性が高まっている。

本発明は、配線の狭ピッチ化や段差を介した配線接続に好ましく適用可能なデバイス実装構造を提供することを目的とする。

本発明のデバイス実装構造は、デバイスが搭載されたフレキシブル基板の配線をベース基板の配線に電気接続してなるデバイス実装構造であって、前記フレキシブル基板と前記ベース基板との間に配される前記電気接続用の異方性導電材と、前記ベース基板上に設けられ、前記ベース基板と前記異方性導電材との密着性を向上させる絶縁膜と、を有することを特徴とする。

このようなデバイス実装構造によれば、高精細な配線が形成されたフレキシブル基板を用いることにより、配線の狭ピッチ化に好ましく対応できる。また、異方性導電材を用いることにより、フレキシブル基板の配線とベース基板の配線との間の狭ピッチ接続が可能となる。さらに、ベース基板上に設けられた絶縁膜によってベース基板と異方性導電材との密着性が向上するから、フレキシブル基板の配線とベース基板の配線との接続部分の信頼性の向上が図られる。

本発明のデバイス実装構造において、前記絶縁膜が、前記ベース基板における前記配線の前記電気接続部分の周囲に設けられる構成とすることができる。
これによれば、電気接続部分の近接領域において、ベース基板と異方性導電材との密着性が向上するから、フレキシブル基板の配線とベース基板の配線との接続強度の向上が図られる。

本発明のデバイス実装構造において、前記絶縁膜が、前記ベース基板における前記配線よりも上層に設けられている構成とすることができる。
これによれば、ベース基板と異方性導電材との密着性の向上を図りやすい。

また、本発明のデバイス実装構造において、前記ベース基板が、シリコン系材料からなる構成とすることができる。
これによれば、シリコン系基板の表面と異方性導電材との間の密着性が比較的低いものの、上記絶縁膜を介することにより、シリコン系基板の表面に異方性導電材が密着される。

また、本発明のデバイス実装構造において、前記異方性導電材が、アクリル、エポキシ、ポリイミド、シリコーンからなる群に含まれる１種または２種以上の樹脂と、金属粒子とを含み、前記絶縁膜の形成材料が、アクリル、エポキシ、ポリイミド、シリコーンからなる群に含まれる１種または２種以上の樹脂を含む構成とすることができる。
これによれば、異方性導電材と絶縁膜との密着性の向上が図られる。

また、本発明のデバイス製造方法において、前記フレキシブル基板における前記配線が、互いに離間して並ぶ複数の端子を含み、前記絶縁膜が、前記フレキシブル基板における前記複数の端子同士の間に位置するように、複数に分かれている構成とすることができる。
これによれば、電気接続部分以外の複数の箇所において、ベース基板と異方性導電材との密着性が向上するから、フレキシブル基板の配線とベース基板の配線との接続強度が向上する。

また、本発明のデバイス製造方法において、前記フレキシブル基板における前記配線が、互いに離間して並ぶ複数の線状端子を含み、前記絶縁膜が、前記フレキシブル基板における前記複数の線状端子同士の間に位置する複数の線状膜を含む構成とすることができる。
これによれば、電気接続部分以外の複数の線状領域において、ベース基板と異方性導電材との密着性が向上するから、フレキシブル基板の配線とベース基板の配線との接続強度が向上する。

また、本発明のデバイス製造方法において、前記絶縁膜の厚みが、５μｍ以下であるのが好ましい。
前記絶縁膜の厚みが、１μｍ以下であるのがより好ましい。

また、本発明のデバイス製造方法において、前記フレキシブル基板が、前記デバイスの搭載位置と前記電気接続の位置との間で折り曲げられている構成とすることができる。
これによれば、折り曲げに伴う弾性力がフレキシブル基板に働くものの、上記絶縁膜を介した接続によってフレキシブル基板の配線とベース基板の配線との接続強度を確保できる。

また、本発明のデバイス製造方法において、前記ベース基板上に配され、前記フレキシブル基板の前記電気接続部分を前記ベース基板に固定するためのモールド材をさらに有する構成とすることができる。
これによれば、モールド材によって、フレキシブル基板の配線とベース基板の配線との接続部分の剥がれが防止される。なお、上記絶縁膜を介してフレキシブル基板とベース基板との接続強度が確保されているから、モールド材の配置も容易である。

また、本発明のデバイス製造方法において、前記絶縁膜には、前記モールド材を前記ベース基板に接触させるための開口が設けられている構成とすることができる。
これによれば、開口を介してモールド材がベース基板に接触することにより、モールド材とベース基板との接合性の向上が図られる。

本発明の電子装置は、本発明のデバイス実装構造を用いて基体上に実装された電子デバイスを備えたことを特徴とする。
これによれば、実装効率の向上やコンパクトが図られる。

本発明の液滴吐出ヘッドは、本発明のデバイス実装構造を有することを特徴とする。
これによれば、コンパクト化や吐出ピッチの高精細化が図られる。

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ることを特徴とする。
これによれば、吐出ピッチの高精細化により、描画性能の向上が図られる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。

（液滴吐出ヘッド）
液滴吐出ヘッドの一実施形態について説明する。図１は液滴吐出ヘッドの一実施形態を示す外観斜視図、図２は液滴吐出ヘッドをノズル開口部側から見た斜視図の一部破断図、図３は図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。

図１に示すように、液滴吐出ヘッド１は、機能液の液滴を吐出するものであって、液滴が吐出されるノズル開口部１５（図２参照）を備えたノズル基板１６と、ノズル基板１６上に接続され、液滴が流れる流路を形成する流路形成基板１０と、流路形成基板１０上に接続され、圧電素子３００の駆動によって変位する振動板４００と、振動板４００上に接続され、リザーバ１００を形成するためのリザーバ形成基板２０と、可撓性を有するフレキシブル基板５０１〜５０４と、各フレキシブル基板５０１〜５０４に搭載され、圧電素子３００を駆動するための駆動回路部（ＩＣドライバ）２００（２００Ａ〜２００Ｄ）と、各フレキシブル基板５０１〜５０４上に設けられ、駆動回路部２００と圧電素子３００とを電気的に接続する導電部（導電パターン、配線パターン）５１０とを備えている。液滴吐出ヘッド１の動作は、外部コントローラＣＴによって制御される。そして、流路形成基板１０と、ノズル基板１６と、振動板４００とで囲まれた空間によって、ノズル開口部１５より吐出される前の機能液が配置される圧力発生室１２（図３参照）が形成される。また、リザーバ形成基板２０と流路形成基板１０とで囲まれた空間によって、圧力発生室１２に供給される前の機能液を予備的に保持するリザーバ１００（図３参照）が形成される。

図２に示すように、ノズル基板１６は、流路形成基板１０の一面に設けられた開口を覆って配設されている。流路形成基板１０とノズル基板１６とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。そのノズル基板１６には、液滴を吐出するノズル開口部１５が設けられている。ノズル開口部１５はノズル基板１６に複数設けられている。具体的には、ノズル基板１６には、Ｙ軸方向に複数並んで設けられたノズル開口部１５によって構成された、第１ノズル開口群１５Ａ、第２ノズル開口群１５Ｂ、第３ノズル開口群１５Ｃ、及び第４ノズル開口群１５Ｄのそれぞれが設けられている。第１ノズル開口群１５Ａと第２ノズル開口群１５ＢとはＸ軸方向に関して互いに対向するように配置されている。第３ノズル開口群１５Ｃは第１ノズル開口群１５Ａの＋Ｙ側に設けられており、第４ノズル開口群１５Ｄは第２ノズル開口群１５Ｂの＋Ｙ側に設けられている。これら第３ノズル開口群１５Ｃと第４ノズル開口群１５ＤとはＸ軸方向に関して互いに対向するように配置されている。

なお図２では、各ノズル開口群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれは６個のノズル開口部１５によって構成されて示されているが、実際には、例えば７２０個程度のノズル開口部１５によって構成されている。

流路形成基板１０の内側には複数の隔壁１１が形成されている。流路形成基板１０はシリコンによって形成されており、複数の隔壁１１は、流路形成基板１０の母材であるシリコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより形成される。そして、複数の隔壁１１を有する流路形成基板１０と、ノズル基板１６と、振動板４００とで囲まれた空間として、複数の圧力発生室１２が形成される。圧力発生室１２は、複数のノズル開口部１５に対応するように複数形成されている。すなわち、圧力発生室１２は、第１〜第４ノズル開口群１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれを構成する複数のノズル開口部１５に対応するように、Ｙ軸方向に複数並んで設けられている。そして、第１ノズル開口群１５Ａに対応して複数形成された圧力発生室１２によって第１圧力発生室群１２Ａが構成されている。第２ノズル開口群１５Ｂに対応して複数形成された圧力発生室１２によって第２圧力発生室群１２Ｂが構成されている。第３ノズル開口群１５Ｃに対応して複数形成された圧力発生室１２によって第３圧力発生室群１２Ｃが構成されている。第４ノズル開口群１５Ｄに対応して複数形成された圧力発生室１２によって第４圧力発生室群１２Ｄが構成されている。第１圧力発生室群１２Ａと第２圧力発生室群１２ＢとはＸ軸方向に関して互いに対向するように配置されており、それらの間には隔壁１０Ｋが形成されている。同様に、第３圧力発生室群１２Ｃと第４圧力発生室群１２Ｄとは、Ｘ軸方向に関して互いに対向するように配置されており、それらの間には隔壁１０Ｋが形成されている。

また、図２に示すように、第１圧力発生室群１２Ａを形成する複数の圧力発生室１２のうち、−Ｘ側の端部は上述した隔壁１０Ｋによって閉塞され、＋Ｘ側の端部は互いに接続しかつ、リザーバ１００（図３参照）と接続している。

図３に示すように、リザーバ１００は、機能液導入口２５より導入され、圧力発生室１２に供給される前の機能液を一時的に保持する。リザーバ１００は、リザーバ形成基板２０にＹ軸方向に延びるように形成されたリザーバ部２１と、流路形成基板１０にＹ軸方向に延びるように形成され、リザーバ部２１と各圧力発生室１２のそれぞれとを接続する連通部１３とを備えている。すなわち、リザーバ１００は、第１圧力発生室群１２Ａを構成する複数の圧力発生室１２の共通の機能液保持室（インク室）である。機能液導入口２５より導入された機能液は、導入路２６を経てリザーバ１００に流れ込み、その後、供給路１４を経て、第１圧力発生室群１２Ａを構成する複数の圧力発生室１２のそれぞれに供給される。

また、第２、第３、第４圧力発生室群１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれを構成する圧力発生室１２のそれぞれにも、上述と同様のリザーバ１００が接続されている。

流路形成基板１０とリザーバ形成基板２０との間に配置された振動板４００は、流路形成基板１０の一面を覆う弾性膜５０と、弾性膜５０上に設けられた下電極膜６０とを備えている。弾性膜５０は、例えば厚み１〜２μｍ程度の二酸化シリコンによって形成されている。下電極膜６０は、例えば厚み０．２μｍ程度の金属によって構成されている。本実施形態において、下電極膜６０は、複数の圧電素子３００の共通電極となっている。

振動板４００を変位させるための圧電素子３００は、下電極膜６０上に設けられた圧電体膜７０と、その圧電体膜７０上に設けられた上電極膜８０とを備えている。圧電体膜７０は例えば厚み１μｍ程度であり、上電極膜８０は例えば厚み０．１μｍ程度である。なお、圧電素子３００の概念としては、圧電体膜７０及び上電極膜８０に加えて、下電極膜６０を含むものであってもよい。すなわち、本実施形態における下電極膜６０は、圧電素子３００としての機能と、振動板４００としての機能とを兼ね備えている。また、本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板４００として機能するが、弾性膜５０を省略した構造とし、下電極膜６０が弾性膜（５０）を兼ねるようにしてもよい。

圧電体膜７０及び上電極膜８０（すなわち圧電素子３００）は、複数のノズル開口部１５及び圧力発生室１２のそれぞれに対応するように複数設けられている。すなわち、圧電素子３００は、各ノズル開口部１５ごとに（圧力発生室１２ごとに）設けられている。上述したように、下電極膜６０は複数の圧電素子３００の共通電極として機能し、上電極膜８０は複数の圧電素子３００の個別電極として機能する。

そして、第１ノズル開口群１５Ａの各ノズル開口部１５に対応してＹ軸方向に並ぶ複数の圧電素子３００によって、第１圧電素子群３００Ａが構成されている。第２ノズル開口群１５Ｂの各ノズル開口部１５に対応してＹ軸方向に並ぶ複数の圧電素子３００によって、第２圧電素子群３００Ｂが構成されている。第１圧電素子群３００Ａと第２圧電素子群３００ＢとはＸ軸方向に関して互いに対向するように配置されている。同様に、第３ノズル開口群１５Ｃの各ノズル開口部１５に対応してＹ軸方向に並ぶ複数の圧電素子３００によって、第３圧電素子群３００Ｃが構成されている。第４ノズル開口群１５Ｄの各ノズル開口部１５に対応してＹ軸方向に並ぶ複数の圧電素子３００によって、第４圧電素子群３００Ｄが構成されている。第３圧電素子群３００Ｃと第４圧電素子群３００ＤとはＸ軸方向に関して互いに対向するように配置されている（なお、第３、第４圧電素子群３００Ｃ、３００Ｄは図３の紙面奥側に形成されているものであって、図示されていない）。

リザーバ形成基板２０上には、封止膜３１と固定板３２とを有するコンプライアンス基板３０が接合されている。封止膜３１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚み６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルム）からなる。この封止膜３１によってリザーバ部２１が封止されている。また、固定板３２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚み３０μｍ程度のステンレス鋼）で形成される。この固定板３２のうち、リザーバ１００に対応する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部３３となっている。そのため、リザーバ１００の上部は、可撓性を有する封止膜３１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部２２となっている。

機能液導入口２５からリザーバ１００に機能液が供給されると、例えば、圧電素子３００の駆動時の機能液の流れ、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。上述のように、リザーバ１００の上部が可撓性を有する封止膜３１（可撓部２２）によって封止されていることにより、可撓部２２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内は常に一定の圧力に保持される。その他の部分は固定板３２によって十分な強度に保持されている。

そして、リザーバ１００の外側のコンプライアンス基板３０上には、リザーバ１００に機能液を供給するための機能液導入口２５が形成されており、リザーバ形成基板２０には、その機能液導入口２５とリザーバ１００の側壁とを連通する導入路２６が設けられている。

リザーバ形成基板２０のうち、Ｘ軸方向に関して中央部には、Ｙ軸方向に延びる開口部７００が形成されている。開口部７００によって、リザーバ形成基板２０は、第１圧電素子群３００Ａを封止する第１封止部２０Ａと、第２圧電素子群３００Ｂを封止する第２封止部２０Ｂとに分けられる（図３参照）。同様に、開口部７００によって、第３圧電素子群３００Ｃを封止する第３封止部２０Ｃと、第４圧電素子群３００Ｄを封止する第４封止部２０Ｄとに分けられる（なお、第３、第４封止部２０Ｃ、２０Ｄは図３の紙面奥側に形成されているものであって、図示されていない）。

第１封止部２０Ａは、圧電素子３００に対向する領域に設けられた溝部２４を有している。溝部２４は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する。溝部２４は、上記の第１〜第４封止部２０Ａ〜２０Ｄのそれぞれに、第１〜第４圧電素子群３００Ａ〜３００Ｄを覆う大きさで形成されている。また、圧電素子３００のうち、少なくとも圧電体膜７０は、この溝部２４内に密封されている。

このように、リザーバ形成基板２０は、圧電素子３００を外部環境と遮断して、圧電素子３００を封止する機能を有している。リザーバ形成基板２０によって圧電素子３００を封止することで、水分等の外部環境による圧電素子３００の劣化が防止される。また、本実施形態では、溝部２４の内部を密封状態にしただけであるが、例えば、溝部２４内の空間を真空にしたり、あるいは窒素又はアルゴン雰囲気等とすることにより、溝部２４内を低湿度に保持し、圧電素子３００の劣化をさらに確実に防止することができる。

また、リザーバ形成基板２０は剛体である。リザーバ形成基板２０の形成材料としては、例えば、ガラス、セラミック材料等の流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板が用いられる。

図３に示すように、第１封止部２０Ａの溝部２４に封止された圧電素子３００のうち、上電極膜８０の−Ｘ側の端部は、第１封止部２０Ａの外側まで延びており、リザーバ形成基板２０の開口部７００の内部に配置されている。同様に、第２封止部２０Ｂの溝部２４に封止された圧電素子３００のうち、上電極膜８０の＋Ｘ側の端部は、第２封止部２０Ｂの外側まで延びており、リザーバ形成基板２０の開口部７００の内部に配置されている。さらに、不図示ではあるが、第３封止部２０Ｃ（第４封止部２０Ｄ）で封止された圧電素子３００のうち、上電極膜８０の一部が、第３封止部２０Ｃ（第４封止部２０Ｄ）の外側まで延びており、リザーバ形成基板２０の開口部７００の内部に配置されている。なお、上電極膜８０の延接部分と下電極膜６０との間にはそれぞれ絶縁膜６００が配設されている。

図１に戻り、圧電素子３００を駆動するための駆動回路部２００は、例えば回路基板あるいは駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）を含んで構成されており、各フレキシブル基板５０１〜５０４の一面に搭載されている。フレキシブル基板５０１〜５０４はそれぞれ可撓性を有しており、例えばポリイミド等の絶縁性フィルムによって構成されている。前述したように、フレキシブル基板５０１〜５０４における駆動回路部２００の搭載面には、銅などの導電性材料からなる配線パターン（導電部）５１０が形成されている。

図４はフレキシブル基板５０１の平面図である。
図４に示すように、駆動回路部２００は、フレキシブル基板５０１の一面にフリップチップ実装されて配線パターン５１０と接続されている。駆動回路部２００とフレキシブル基板５０１とは樹脂２０１によって固定されている。フレキシブル基板５０１は、駆動回路部２００の短辺方向にかつ、駆動回路部２００の搭載位置付近を基点として一方向に延在して形成されている。なお、フレキシブル基板５０１における駆動回路部２００の近傍には位置決め用の貫通穴５０１ａが形成されている。

配線パターン５１０は、フレキシブル基板５０１の延在方向に伸びる複数の線状パターンを含み、これらの複数の線状パターンは、互いに平行かつ離間して並んでいる。配線パターン５１０は、導電性の金属からなる。こうした配線パターン５１０は、プリント法、フォトリソグラフィ法、あるいはメッキ法等を用いて高精細に形成することができる。

配線パターン５１０の延在方向中央部を含むフレキシブル基板５０１の中央部は、熱成形シート５１１によって覆われている。この熱成形シート５１１は、フレキシブル基板５０１の折り曲げ状態を保持するものであり、加熱されることにより軟化し、成形後に冷却されることによりその形状を保持する。なお、フレキシブル基板５０１及び熱成形シート５１１には、各折り曲げ位置（折り曲げ線５０５〜５０８）において、曲げを円滑にするための切り欠き５０１ｂ，５１１ａが設けられている。

配線パターン５１０における駆動回路部２００側と反対側の端部が、圧電素子３００の上電極膜８０（図３参照）に電気的に接続される端子部５１２である。端子部５１２は、配線パターン５１０における各線状パターンの端部からなる複数の線状端子５１２を含み、これらの複数の線状端子５１２は、互いに平行かつ離間して並んでいる。そして、フレキシブル基板５０１上において、この複数の線状端子５１２を含む領域に、圧電素子３００の上電極膜８０（図３参照）との電気接続用の異方性導電材５１５が配置される。他のフレキシブル基板５０２，５０３，５０４についても、フレキシブル基板５０１と同様である。

なお、フレキシブル基板５０１上において、配線パターン５１０の端子部５１２と熱成形シート５１１との間には、異方性導電材５１５の端部の剥離防止のための絶縁膜５１７が配設されている。絶縁膜５１７は、アクリル、エポキシ、ポリイミド、シリコーンからなる群に含まれる１種または２種以上の樹脂によって形成されている。絶縁膜５１７の形成材料としては、異方性導電材５１５との密着性の高いものが適宜選択される。異方性導電材５１５がエポキシ樹脂を含む場合、絶縁膜５１７の形成材料は、例えば、ポリイミド樹脂である。

図３に戻り、フレキシブル基板５０１に搭載された駆動回路部２００は、リザーバ形成基板２０上に固定される。リザーバ形成基板２０上には、必要に応じて配線パターンが形成されるとともに、この配線パターンが駆動回路部２００の端子に電気的に接続される。この駆動回路部２００は、外部信号入力部５８０（図１参照）を介して外部コントローラＣＴ（図１参照）に電気的に接続される。

一方、フレキシブル基板５０１の端子部５１２は、異方性導電材５１５（図４参照）を介して、圧電素子３００（上電極膜８０）に電気的に接続される。すなわち、異方性導電材５１５を間に挟んで、フレキシブル基板５０１の端子部５１２を、圧電素子３００の上電極膜８０に押圧することにより、異方性導電材５１５に含まれる金属粒子を介して端子部５１２と上電極膜８０とが電気的に接続される。

また、フレキシブル基板５０１の端子部５１２と圧電素子３００の上電極膜８０との電気接続部分は、樹脂材２０２によって固定される。その電気接続部分は、リザーバ形成基板２０に形成された開口部７００内の底部であるから、その開口部７００に樹脂材２０２が充填されている。この樹脂材２０２によって、フレキシブル基板５０１の端子部５１２と圧電素子３００の上電極膜８０との接続部分の剥がれが防止される。

図５は、フレキシブル基板５０１の端子部５１２と圧電素子３００の上電極膜８０との接続構造を示す模式図である。
図５に示すように、フレキシブル基板５０１の端子部５１２は、異方性導電材５１５を介して、圧電素子３００の上電極膜８０に電気的に接続される。異方性導電材５１５は、エポキシ、アクリル、ポリイミド、シリコーンからなる群に含まれる１種または２種以上の樹脂と、ニッケル、銅、パラジウム等の金属粒子とを含む。異方性導電材５１５を用いることにより、電気接続部分の狭ピッチ接続が可能となる。そして、複数の線状端子５１２がそれぞれ、圧電素子３００の上電極膜８０に個別に電気接続される。

圧電素子３００が形成されている流路形成基板１０上において、上電極膜８０の電気接続部分の周囲には、流路形成基板１０の表面と異方性導電材５１５との密着性を向上させるための絶縁膜５２０が設けられている。絶縁膜５２０は、フレキシブル基板５０１における複数の線状端子５１２同士の間に位置する複数の線状膜５２０を含む。より具体的には、複数の線状膜５２０は、流路形成基板１０上において、各上電極膜８０の電気接続部分の両外側にフレキシブル基板５０１の線状端子５１２と同方向に延在して配設されている。

さらに、複数の線状膜５２０には、フレキシブル基板５０１及び異方性導電材５１５が重ならない位置において、モールド用の樹脂材２０２（図３参照）を流路形成基板１０の表面に接触させるための開口５２０ａが設けられている。この開口５２０ａを介して樹脂材２０２（図３参照）が流路形成基板１０の表面に接触することにより、樹脂材２０２と流路形成基板１０との接合性の向上が図られる。

絶縁膜５２０は、アクリル、エポキシ、ポリイミド、シリコーンからなる群に含まれる１種または２種以上の樹脂によって形成されている。絶縁膜５２０の形成材料としては、異方性導電材５１５との密着性の高いものが適宜選択される。異方性導電材５１５がエポキシ樹脂を含む場合、絶縁膜５２０の形成材料は、例えば、ポリイミド樹脂である。

絶縁膜５２０の膜厚は、５μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以下であるのがより好ましく、例えば、０．１μｍ〜０．９μｍである。絶縁膜５２０の膜厚は、異方性導電材５１５に含まれる金属粒子の径等に応じて適宜定められる。絶縁膜５２０が厚くなると異方性導電材５１５を介した電気接続に不良が生じる可能性が高くなる。

絶縁膜５２０は、例えば、流路形成基板１０上に上電極膜８０を含む圧電素子３００を形成した後に、フォトリソグラフィ法や液滴吐出法（インクジェット法）などを用いて形成することができる。こうした方法では、流路形成基板１０の表面に表面処理を施すことにより、その表面に対して高い接合性を有する絶縁膜５２０を形成することができる。

流路形成基板１０の表面に、上記の絶縁膜５２０が設けられていることにより、その表面に対する異方性導電材５１５の密着性が向上する。流路形成基板１０の表面にシリコンが露出している場合には、シリコン表面と異方性導電材５１５との間の密着性は比較的低いものの、そのシリコン表面に上記絶縁膜５２０が設けられていることにより、密着性の向上が図られる。シリコン上に他の物質の膜が形成されている場合においても同様である。すなわち、配線（上電極膜８０）の形成後に、その配線の電気接続部分の周囲に上記絶縁膜５２０が形成されることにより、その配線の下層の表面と異方性導電材５１５との密着性の向上が図られる。

電気接続部分の近接領域において、異方性導電材５１５を介した上下物体（フレキシブル基板５０１、流路形成基板１０）間の密着性が向上することにより、その電気接続部分における上下端子間の接続強度向上が図られる。なお、他のフレキシブル基板５０２，５０３，５０４についても、フレキシブル基板５０１と同様である。

次に、上述した構成を有する液滴吐出ヘッド１の動作について説明する。液滴吐出ヘッド１より機能液の液滴を吐出するために、外部コントローラＣＴは、機能液導入口２５に接続された不図示の外部機能液供給装置を駆動する。外部機能液供給装置から送出された機能液は、機能液導入口２５を介してリザーバ１００に供給された後、ノズル開口部１５に至るまでの液滴吐出ヘッド１の内部流路を満たす。また、外部コントローラＣＴは、フレキシブル基板５０１〜５０４に設けられた外部信号入力部５８０を介して、駆動回路部２００等に駆動電力や指令信号を送る。駆動回路部２００は、外部コントローラＣＴからの指令に基づいて、端子部５１２を含む配線パターン５１０を介して、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体膜７０を変位させることにより、各圧力発生室１２内の圧力を高めて、ノズル開口部１５より液滴を吐出する。

次に、液滴吐出ヘッド１の製造方法について図６のフローチャート図を参照しながら説明する。なお以下では、駆動回路部２００と圧電素子３００とを接続する手順について主に説明し、液滴吐出ヘッド１のうち、ノズル基板１６、流路形成基板１０、リザーバ形成基板２０、圧電素子３００等の製造及び接続・配置作業は既に完了しているものとする。

まず、ポリイミド等からなる可撓性を有するフレキシブル基板５０１〜５０４の一面に、銅などの導電性材料からなる端子部５１２を含む配線パターン５１０を、プリント方式により、メッキやエッチングなどの手法によって設ける（ステップＳＡ１）。端子部５１２を含む配線パターン５１０は、ノズル開口部１５どうしの間の距離（ノズルピッチ）、すなわち圧電素子３００どうしの間の距離に応じて精度良く形成される。

次に、フレキシブル基板５０１〜５０４の所定領域（実装領域）に対して、駆動回路部２００をフリップチップ実装する（ステップＳＡ２）。その後、樹脂２０１によってフレキシブル基板５０１〜５０４と駆動回路部２００とを固定する（ステップＳＡ３）。

このように、配線パターン５１０が設けられたフレキシブル基板５０１〜５０４上に駆動回路部２００を設けることで、液滴吐出ヘッド１全体のコンパクト化を図ることができ、また配線パターン５１０と駆動回路部２００との位置決めを容易に行うこともできる。また、駆動回路部２００をフレキシブル基板５０１〜５０４にフリップチップ実装することで、駆動回路部２００と配線パターン５１０との電気的な接続を、作業性良く且つ良好に行うことができる。

次に、フレキシブル基板５０１〜５０４に設けられた端子部５１２と、圧電素子３００の上電極膜８０とを接続する（ステップＳＡ４）。端子部５１２と上電極膜８０とを接続する際には、所定の押圧部材によって、フレキシブル基板５０１〜５０４の端部を押圧する。フレキシブル基板５０１〜５０４の端部は、上記押圧により変形する（撓む、曲がる）ので、溝部の内部など、比較的狭い領域での接続作業を容易に行うことができる。

端子部５１２と上電極膜８０との接続作業が完了した後、樹脂材２０２によって端子部５１２と上電極膜８０との接続部を覆うとともに、フレキシブル基板５０１〜５０４をリザーバ形成基板２０に対して固定する（ステップＳＡ５）。これにより、フレキシブル基板５０１〜５０４の位置が固定されるとともに、フレキシブル基板５０１〜５０４自体が樹脂材２０２によって補強される。更には、樹脂材２０２によって、端子部５１２と上電極膜８０との接続部が保護される。

なお、本実施形態においては、フレキシブル基板５０１〜５０４と駆動回路部２００との接続を行った後、端子部５１２と圧電素子３００（上電極膜８０）との接続を行っているが、フレキシブル基板５０１〜５０４に設けられた端子部５１２と圧電素子３００との接続を行った後、そのフレキシブル基板５０１〜５０４と駆動回路部２００との接続を行うことも可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、高精細な配線が形成されたフレキシブル基板５０１〜５０４を用いることにより、配線の狭ピッチ化に好ましく対応できる。また、異方性導電材５１５を用いることにより、電気接続部分の狭ピッチ化が図られる。さらに、流路形成基板１０上に設けられた絶縁膜５２０によって圧電素子３００の上電極膜８０と異方性導電材５１５との密着性が向上するから、フレキシブル基板５０１の端子部５１２と圧電素子３００の上電極膜８０との接続信頼性の向上が図られる。

特に、本実施形態では、フレキシブル基板５０１〜５０４における一方の端部（駆動回路部２００）と、他方の端部（端子部５１２）とが段差構造における上下に分かれて配され、さらにフレキシブル基板５０１がその間で折り曲げられている。そのため、折り曲げに伴う弾性力がフレキシブル基板５０１に働き、その力がフレキシブル基板５０１〜５０４と圧電素子３００との電気接続部分を離す方向に働く可能性がある。しかしながら、本実施形態では、上記絶縁膜５２０を介した接続によってフレキシブル基板５０１〜５０４の配線と圧電素子３００との電気接続強度を十分に確保することができる。そして、この接続強度が十分に確保されていることにより、この電気接続の後に行われる樹脂材２０２によるモールド作業も容易に行うことができる。

＜液滴吐出装置＞
次に、上述した液滴吐出ヘッド１を備えた液滴吐出装置ＩＪの一例について図７を参照しながら説明する。図７は液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。

図７において、液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と、駆動軸４と、ガイド軸５と、コントローラＣＴと、ステージ７と、クリーニング機構８と、基台９と、ヒータ６とを備えている。ステージ７は液滴吐出ヘッド１より機能液を吐出される基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。液滴吐出ヘッド１のノズル開口部からは、ステージ７に支持されている基板Ｐに対して機能液が吐出される。

駆動軸４には駆動モータ２が接続されている。駆動モータ２はステッピングモータ等であり、コントローラＣＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、駆動軸４を回転させる。駆動軸４が回転すると、液滴吐出ヘッド１はＹ軸方向に移動する。ガイド軸５は基台９に対して動かないように固定されている。ステージ７は、駆動モータ３を備えている。駆動モータ３はステッピングモータ等であり、コントローラＣＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７をＸ軸方向に移動する。

コントローラＣＴは液滴吐出ヘッド１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。更に、コントローラＣＴは、駆動モータ２に対して液滴吐出ヘッド１のＹ軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給するとともに、駆動モータ３に対してステージ７のＸ軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給する。

クリーニング機構８は液滴吐出ヘッド１をクリーニングするものであって、図示しない駆動モータを備えている。この駆動モータの駆動により、クリーニング機構８はガイド軸５に沿ってＸ軸方向に移動する。クリーニング機構８の移動もコントローラＣＴにより制御される。ヒータ６はここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段であり、基板Ｐ上に塗布された機能液に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ６の電源の投入及び遮断もコントローラＣＴにより制御される。

そして、液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と基板Ｐを支持するステージ７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。

なお、上述した実施形態において、液滴吐出ヘッド１より吐出される機能液としては、液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機ＥＬ表示デバイスを形成するための有機ＥＬ形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パターン形成用材料などを含むものとする。これにより、液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出法に基づいて吐出した機能液によって、上記各デバイスを製造することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の一実施形態に係る液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。 液滴吐出ヘッドをノズル開口部側から見た斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。 フレキシブル基板の平面図である。 フレキシブル基板の端子部と圧電素子の上電極膜との接続構造を示す模式図である。 液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を説明するためのフローチャート図である。 液滴吐出装置の一例を示す外観斜視図である。

符号の説明

１…液滴吐出ヘッド、１０…流路形成基板（ベース基板）、１５…ノズル開口部、１５Ａ〜１５Ｄ…ノズル開口群、２０…リザーバ形成基板、７０…圧電体膜（圧電素子）、８０…上電極膜（配線）、２００…駆動回路部（デバイス）、２０１…樹脂、２０２…樹脂材（モールド材）、３００…圧電素子（駆動素子）、３００Ａ、３００Ｂ…圧電素子群（駆動素子群）、５０１〜５０４…フレキシブル基板、５０１ａ…貫通穴、５０１ｂ…切り欠き、５１０…配線パターン（配線）、５１１…熱成形シート、５１１ａ…切り欠き、５１２…端子部、線状端子、５１５…異方性導電材、５１７…絶縁膜、５２０…絶縁膜、線状膜、７００…開口部、ＩＪ…液滴吐出装置。

Claims (15)

1. デバイスが搭載されたフレキシブル基板の配線を、ベース基板の配線に電気接続してなるデバイス実装構造であって、
   前記フレキシブル基板と前記ベース基板との間に配される前記電気接続用の異方性導電材と、
   前記ベース基板上に設けられ、前記ベース基板と前記異方性導電材との密着性を向上させる絶縁膜と、を有することを特徴とするデバイス実装構造。
2. 前記絶縁膜が、前記ベース基板における前記配線の前記電気接続部分の周囲に設けられることを特徴とする請求項１に記載のデバイス実装構造。
3. 前記絶縁膜が、前記ベース基板における前記配線よりも上層に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデバイス実装構造。
4. 前記ベース基板が、シリコン系材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のデバイス実装構造。
5. 前記異方性導電材が、アクリル、エポキシ、ポリイミド、シリコーンからなる群に含まれる１種または２種以上の樹脂と、金属粒子とを含み、
   前記絶縁膜の形成材料が、アクリル、エポキシ、ポリイミド、シリコーンからなる群に含まれる１種または２種以上の樹脂を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のデバイス実装構造。
6. 前記フレキシブル基板における前記配線が、互いに離間して並ぶ複数の端子を含み、
   前記絶縁膜が、前記フレキシブル基板における前記複数の端子同士の間に位置するように、複数に分かれていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のデバイス実装構造。
7. 前記フレキシブル基板における前記配線が、互いに離間して並ぶ複数の線状端子を含み、
   前記絶縁膜が、前記フレキシブル基板における前記複数の線状端子同士の間に位置する複数の線状膜を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のデバイス実装構造。
8. 前記絶縁膜の厚みが、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のデバイス実装構造。
9. 前記絶縁膜の厚みが、１μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載のデバイス実装構造。
10. 前記フレキシブル基板が、前記デバイスの搭載位置と前記電気接続の位置との間で折り曲げられていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のデバイス実装構造。
11. 前記ベース基板上に配され、前記フレキシブル基板の前記電気接続部分を前記ベース基板に固定するためのモールド材をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載のデバイス実装構造。
12. 前記絶縁膜には、前記モールド材を前記ベース基板に接触させるための開口が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス実装構造。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載のデバイス実装構造を用いて基体上に実装された電子デバイスを備えたことを特徴とする電子装置。
14. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載のデバイス実装構造を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
15. 請求項１４に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
    

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