JP2007175935A - デバイス実装方法、デバイス実装構造、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】デバイスの接続端子及び基板の導電接続部の形成ピッチが狭小化した場合でもこれらの電気的接続を行う際の作業性を低下させることなく、優れた信頼性をもって歩留まりよくデバイスを実装することのできるデバイス実装方法を提供する。
【解決手段】本発明のデバイス実装方法は、基体の第2面(リザーバ形成基板20の上面)から基体の第1面(流路形成基板10の上面)の導電接続部に達する複数の溝部700を形成する工程と、溝部700の底面に露出した複数の導電接続部と第2面上に配設されるデバイスの複数の接続端子とをフレキシブル基板を介して電気的に接続する工程と、を有し、複数の溝部700の間には隔壁27が設けられており、フレキシブル基板を溝部700内に配置して導電接続部とフレキシブル基板とを電気的に接続するに際しこの隔壁27を除去することを特徴とする。
【選択図】図6
【解決手段】本発明のデバイス実装方法は、基体の第2面(リザーバ形成基板20の上面)から基体の第1面(流路形成基板10の上面)の導電接続部に達する複数の溝部700を形成する工程と、溝部700の底面に露出した複数の導電接続部と第2面上に配設されるデバイスの複数の接続端子とをフレキシブル基板を介して電気的に接続する工程と、を有し、複数の溝部700の間には隔壁27が設けられており、フレキシブル基板を溝部700内に配置して導電接続部とフレキシブル基板とを電気的に接続するに際しこの隔壁27を除去することを特徴とする。
【選択図】図6
Description
本発明は、デバイス実装方法、デバイス実装構造、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置に関するものである。
ICチップ等のデバイスを段差構造を有する基板上に配置し電気的に接続する方法として、従来からワイヤーボンディング法が知られ、一般的に用いられている。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を適用する場合に用いられる液滴吐出ヘッドにおいても、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、ワイヤーボンディング法が用いられている(例えば特許文献1参照)。
特開2000−296616号公報
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
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、それに伴い回路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、上記ワイヤー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。
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、それに伴い回路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、上記ワイヤー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。しかしながら、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駆動回路部とをワイヤーボンディングの手法によって接続する際に、隣接するワイヤー間が接触するおそれがあり、このようなワイヤーボンディングを用いた接続が困難となる。そこで、ワイヤーボンディングに代わり、微細なピッチの配線接続を可能とする実装方法の提供が望まれている。
そこで、本出願人は駆動回路部と圧電素子とをフレキシブル基板で接続することを検討しており、このような液滴吐出ヘッドに関する発明も既に多数出願している。この構成によれば、駆動回路部と圧電素子とはフレキシブル基板上に設けられた配線を介して電気的に接続されるので、フレキシブル基板上にノズルピッチに応じた配線を例えばプリント技術によって導電パターンとして精度良く設けておくことで、ノズルピッチを小さくすることによって圧電素子どうしの間の距離が小さく(狭く)なっても、そのノズルピッチに応じて設けられた複数の圧電素子のそれぞれと駆動回路部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。
このような液滴吐出ヘッドにおいては、圧電素子の駆動によって変位する振動板の上面にリザーバ形成基板が接続され、更にこのリザーバ形成基板の上面側に、駆動回路部を搭載したフレキシブル基板が配置される。リザーバ形成基板には、該リザーバ形成基板の上面側から下面側に貫通して圧電素子の電極膜に達する細長い溝部が形成されており、この溝部に露出した圧電素子の電極膜にフレキシブル基板の端子を接続することで、駆動回路部と圧電素子との接続が図られている。
一つの液滴吐出ヘッドには、それぞれ複数の圧電素子からなる複数の圧電素子群が形成されており、それぞれの圧電素子群は隔壁を挟んで対向して配置されている。この隔壁は、リザーバ形成基板に直接形成されたものである。すなわち、前述の溝部はリザーバ形成基板の隔壁を除く部分をエッチングすることによって形成される。この隔壁は、リザーバ形成基板20の耐衝撃性を向上させるための補強用の梁として機能する。
しかしながら、このように圧電素子群の間に隔壁を設けると、圧電素子の電極膜を露出させるための溝部の幅が狭くなってしまい、フレキシブル基板を実装することが困難になるという問題がある。例えば、リザーバ形成基板に形成する溝部の幅が560μmであるとすると、接続部の幅は350μm〜400μm程度の長さしか確保できず、その実装は非常に困難なものになる。このような問題は、マイクロデバイスの微細化の要求に応えるために液滴吐出ヘッドを小型化していったときに更に深刻な問題となる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、デバイス(ICチップ等)が実装される基板の形状に起因する段差を介して前記デバイスの接続端子と前記基板の導電接続部とを電気的に接続するに際し、前記接続端子及び導電接続部の形成ピッチが狭小化した場合でも前記電気的接続を行う際の作業性を低下させることなく、優れた信頼性をもって歩留まりよくデバイスを実装することのできる、デバイス実装方法、デバイス実装構造、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明のデバイス実装方法は、基体の第1面に設けられた複数の導電接続部と、前記第1面とは段差をもって配された第2面上に設けられるデバイスの複数の接続端子とを電気的に接続するデバイス実装方法であって、前記第2面から前記第1面の前記導電接続部に達する複数の溝部を形成する工程と、前記溝部の底面に露出した複数の前記導電接続部と前記デバイスの複数の接続端子とをフレキシブル基板を介して電気的に接続する工程と、を有し、前記複数の溝部の間には隔壁が設けられており、前記フレキシブル基板を前記溝部内に配置して前記導電接続部と前記フレキシブル基板とを電気的に接続するに際し前記隔壁を除去することを特徴とする。
この方法によれば、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することができる。また、第2面を構成する部材に形成した溝部にフレキシブル基板を実装するに際し、溝部と溝部の間に配置されていた隔壁を除去するので、実質的に実装可能な溝部の幅が2倍以上に広がり、実装作業が非常に容易になる。
この方法によれば、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することができる。また、第2面を構成する部材に形成した溝部にフレキシブル基板を実装するに際し、溝部と溝部の間に配置されていた隔壁を除去するので、実質的に実装可能な溝部の幅が2倍以上に広がり、実装作業が非常に容易になる。
本発明においては、前記溝部内に、前記フレキシブル基板と前記導電接続部との接続部を固定する固定部材を配置し、前記固定部材を前記第2面を構成する部材と一体に固定することが望ましい。
この方法によれば、溝部内に固定部材が嵌め込まれることで、フレキシブル基板と導電接続部との接続をより強固なものにすることができる。また、固定部材が第2面を構成する部材と一体化されることで、溝部を形成することによって強度が低下しがちな当該部材の強度も補強することができる。
この方法によれば、溝部内に固定部材が嵌め込まれることで、フレキシブル基板と導電接続部との接続をより強固なものにすることができる。また、固定部材が第2面を構成する部材と一体化されることで、溝部を形成することによって強度が低下しがちな当該部材の強度も補強することができる。
本発明のデバイス実装構造は、基体の第1面に設けられた導電接続部と、前記第1面とは段差をもって配された第2面上に設けられるデバイスの接続端子とを電気的に接続してなるデバイス実装構造であって、前記第2面から前記第1面の前記導電接続部に達する溝部が設けられ、前記溝部の底面に露出した複数の前記導電接続部と前記デバイスの複数の接続端子とがフレキシブル基板を介して電気的に接続されており、前記溝部内には、前記フレキシブル基板と前記導電接続部との接続部を固定する固定部材が嵌め込まれ、該固定部材が前記第2面を構成する部材と一体に固定されていることを特徴とする。
この構成によれば、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することができる。また、溝部内に固定部材が嵌め込まれることで、フレキシブル基板と導電接続部との接続をより強固なものにすることができる。また、固定部材が第2面を構成する部材と一体化されることで、溝部を形成することによって強度が低下しがちな当該部材の強度も補強することができる。
この構成によれば、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することができる。また、溝部内に固定部材が嵌め込まれることで、フレキシブル基板と導電接続部との接続をより強固なものにすることができる。また、固定部材が第2面を構成する部材と一体化されることで、溝部を形成することによって強度が低下しがちな当該部材の強度も補強することができる。
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出する複数のノズル開口部と、前記複数のノズル開口部の各々に対応して設けられた複数の圧電素子を有する振動板と、前記振動板上に設けられたリザーバ形成基板と、前記リザーバ形成基板上に設けられた駆動回路部と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記圧電素子と前記駆動回路部とをフレキシブル基板を介して電気的に接続する工程を有し、該工程が、それぞれ、前記振動板の上面を第1面、前記圧電素子に設けられた電極膜を前記第1面に設けられた導電接続部、前記リザーバ形成基板の上面を第2面、前記駆動回路部を前記第2面上に設けられるデバイス、として上述した本発明のデバイス実装方法により行なわれることを特徴とする。
この方法によれば、リザーバ形成基板の溝部にフレキシブル基板を実装するに際し、溝部と溝部の間に配置されていた隔壁を除去するので、実質的に実装可能な溝部の幅が2倍以上に広がり、実装作業が非常に容易になる。
この方法によれば、リザーバ形成基板の溝部にフレキシブル基板を実装するに際し、溝部と溝部の間に配置されていた隔壁を除去するので、実質的に実装可能な溝部の幅が2倍以上に広がり、実装作業が非常に容易になる。
本発明においては、複数並んで設けられた前記ノズル開口部によってノズル開口群が構成されており、前記ノズル開口群を構成する前記ノズル開口部のそれぞれに対応するように複数並んで設けられた前記圧電素子によって圧電素子群が構成されており、前記ノズル開口群及び前記圧電素子群がそれぞれ複数設けられており、複数設けられた前記複数の圧電素子群の各々に対して前記溝部が形成されているものとすることができる。この場合、前記フレキシブル基板の一部に開口部が設けられており、前記開口部を挟んで対向する部分には、それぞれ前記複数の圧電素子群に対応する複数のエッジ領域が設けられており、前記複数のエッジ領域の各々には、対応する前記圧電素子群に含まれる複数の前記圧電素子の電極膜と接続される複数の端子部が設けられており、前記フレキシブル基板の端子部と前記圧電素子の電極膜とを電気的に接続する工程においては、前記複数のエッジ領域をそれぞれ対応する前記溝部に配置し、共通の押圧部材によって前記複数のエッジ領域を同時に押圧することにより、前記複数のエッジ領域に設けられた端子部と対応する前記圧電素子の電極膜とを電気的に接続することが望ましい。
この方法によれば、複数の圧電素子群に対して複数のフレキシブル基板のエッジ領域を一括で接続することができるので、接続作業性が向上する。
この方法によれば、複数の圧電素子群に対して複数のフレキシブル基板のエッジ領域を一括で接続することができるので、接続作業性が向上する。
本発明においては、前記溝部内に、前記フレキシブル基板の端子部と前記圧電素子の電極膜との接続部を固定する固定部材を配置し、前記固定部材を前記リザーバ形成基板と一体に固定することが望ましい。
この方法によれば、フレキシブル基板と圧電素子との接続をより強固なものにすることができると同時に、固定部材が梁の役割を果たすことによって、リザーバ形成基板の強度も向上することができる。前述のように、溝部の間の隔壁はリザーバ形成基板を補強するための梁として機能するため、この隔壁を除去してしまうとリザーバ形成基板の耐衝撃性が低下してしまうが、本発明においては、この溝部内に固定部材を配置してリザーバ形成基板と一体化するため、この固定部材によってリザーバ形成基板が補強され、耐衝撃性の低下を防止することができるのである。
この方法によれば、フレキシブル基板と圧電素子との接続をより強固なものにすることができると同時に、固定部材が梁の役割を果たすことによって、リザーバ形成基板の強度も向上することができる。前述のように、溝部の間の隔壁はリザーバ形成基板を補強するための梁として機能するため、この隔壁を除去してしまうとリザーバ形成基板の耐衝撃性が低下してしまうが、本発明においては、この溝部内に固定部材を配置してリザーバ形成基板と一体化するため、この固定部材によってリザーバ形成基板が補強され、耐衝撃性の低下を防止することができるのである。
本発明においては、前記固定部材を前記フレキシブル基板の上方に配置し、前記固定部材によって前記フレキシブル基板を前記圧電素子の電極膜上に押圧した後、前記固定部材を前記リザーバ形成基板と一体に固定することにより、前記フレキシブル基板と前記圧電素子とを電気的に接続する工程と当該接続部を前記固定部材によって固定する工程とを連続的に行なうことが望ましい。
この方法によれば、フレキシブル基板と圧電素子との接続動作と固定部材による固定動作とが同時に行なわれるため、更に工程が簡単になる。
この方法によれば、フレキシブル基板と圧電素子との接続動作と固定部材による固定動作とが同時に行なわれるため、更に工程が簡単になる。
本発明においては、前記固定部材は、前記溝部内に配置される本体部と、前記本体部の上面に設けられ、前記溝部の上面側に張り出す張出部と、を有することが望ましい。
この方法によれば、本体部の上面側に設けた張出部が溝部の上面に引っ掛かることで、フレキシブル基板が圧電素子の電極膜上に過剰に押圧されないようにすることができる。
この方法によれば、本体部の上面側に設けた張出部が溝部の上面に引っ掛かることで、フレキシブル基板が圧電素子の電極膜上に過剰に押圧されないようにすることができる。
本発明においては、前記リザーバ形成基板と前記隔壁とが接続される部分における前記隔壁の幅が、それ以外の部分における前記隔壁の幅よりも細く形成されていることが望ましい。
このように隔壁とリザーバ形成基板との接続部の幅を細くすることで、隔壁をリザーバ形成基板から容易に除去できるようにすることができる。
このように隔壁とリザーバ形成基板との接続部の幅を細くすることで、隔壁をリザーバ形成基板から容易に除去できるようにすることができる。
本発明の液滴吐出装置は、上述した本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法により製造されてなる液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、マイクロデバイスの製造が可能な信頼性の高い小型の液滴吐出装置を提供することができる。
この構成によれば、マイクロデバイスの製造が可能な信頼性の高い小型の液滴吐出装置を提供することができる。
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>
本発明のデバイス実装方法を用いて製造される液滴吐出ヘッドの一実施形態について図1〜図4を参照しながら説明する。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下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、図4はフレキシブル基板を下面側から見た図である。
本発明のデバイス実装方法を用いて製造される液滴吐出ヘッドの一実施形態について図1〜図4を参照しながら説明する。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下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、図4はフレキシブル基板を下面側から見た図である。
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を備えたノズル基板16と、ノズル基板16の上面に接続され、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の上面に接続され、圧電素子(駆動素子)300の駆動によって変位する振動板400と、振動板400の上面に接続され、リザーバ100を形成するためのリザーバ形成基板20と、リザーバ形成基板20の上面側に設けられた可撓性を有するフレキシブル基板500と、フレキシブル基板500の下面500Aに設けられ、圧電素子300を駆動するための駆動回路部(デバイス)200と、フレキシブル基板500の下面500A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、フレキシブル基板500の上面側に配置され、フレキシブル基板500と圧電素子300との接続部を固定する固定部材28と、を備えている。なお、上記流路形成基板10とリザーバ形成基板20とにより、本発明に係る基体が構成される。
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が形成されている。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が形成されている。
流路形成基板10の下面側は開口しており、その開口を覆うようにノズル基板16が流路形成基板10の下面に接続されている。流路形成基板10の下面とノズル基板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。図2に示すように、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いるように示されているが、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とで囲まれた空間によって、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、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、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、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との間にも隔壁10Kが形成されており、それらは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。
ここで、上述したように、隔壁10Kを含む流路形成基板10はシリコン単結晶によって形成されており、剛体である。
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によって閉塞されているが、+X側の端部は互いに接続するように集合しており、リザーバ100と接続している。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ものであって、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)となっている。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、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の上面を覆うように設けられた弾性膜50と、弾性膜50の上面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を変位するための圧電素子300は、流路形成基板10の上面(+Z側の面;第1面)に形成された下電極膜60と、下電極膜60の上面に設けられた圧電体膜70と、その圧電体膜70の上面に設けられた上電極膜(導電接続部)80とを備えている。圧電体膜70は例えば厚み1μm程度、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、圧電体膜70及び上電極膜80からなる圧電素子300は、各ノズル開口部15毎(圧力発生室12毎)に設けられている。そして、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。
また、第1ノズル開口群15Aを構成するノズル開口部15のそれぞれに対応するようにY軸方向に複数並んで設けられた圧電素子300によって、第1圧電素子群300Aが構成されており、第2ノズル開口群15Bを構成するノズル開口部15のそれぞれに対応するようにY軸方向に複数並んで設けられた圧電素子300によって、第2圧電素子群300Bが構成されている。これら第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、第4ノズル開口群15C、15Dを構成するノズル開口部15のそれぞれに対応するようにY軸方向に複数並んで設けられた圧電素子300によって、第3、第4圧電素子群300C、300Dが構成されており、それら第3、第4圧電素子群300C、300Dどうしは、X軸方向に関して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)からなり、この封止膜31によってリザーバ部21の上部が封止されている。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。
通常、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。しかしながら、上述のように、リザーバ100の上部が封止膜31のみよって封止されて可撓部22となっているため、この可撓部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。なお、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、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軸方向に延びる溝部700が形成されている。溝部700によって、リザーバ形成基板20は、第1圧力発生室群12Aに対応して設けられた第1圧電素子群300Aを封止する第1封止部20Aと、第2圧力発生室群12Bに対応して設けられた第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、溝部700によって、第3圧力発生室群12Cに対応して設けられた第3圧電素子群300Cを封止する第3封止部20Cと、第4圧力発生室群12Dに対応して設けられた第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)。そして、溝部700においては、流路形成基板10(隔壁10K)の一部が露出している。
一方、リザーバ形成基板20のうち、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(圧電素子封止溝)24が設けられている。圧電素子保持部24は、第1〜第4封止部20A〜20Dのそれぞれに形成されており、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、この圧電素子保持部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を封止するための封止部材としての機能を有している。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の破壊を防止することができる。また、本実施形態では、圧電素子保持部24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、圧電素子保持部24内を低湿度に保持することができ、圧電素子300の破壊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は剛体であって、そのリザーバ形成基板20を形成する材料としては、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ている。
図3に示すように、第1封止部20Aの圧電素子保持部24によって封止されている圧電素子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、溝部700における流路形成基板10上に配置されている。また図3に示すように、溝部700における流路形成基板10上に下電極膜60の一部が配置されている場合においては、上電極膜80と下電極膜60との間の電気的な接続を防止するための絶縁膜600が、上電極膜80と下電極膜60との間に設けられる。同様に、第2封止部20Bの圧電素子保持部24によって封止されている圧電素子300のうち、上電極膜80の+X側の端部が、第2封止部20Bの外側まで延びて、溝部700における流路形成基板10上に配置されている。同様に、不図示ではあるが、第3、第4封止部20C、20Dで封止されている圧電素子300のうち、上電極膜80の一部が、第3、第4封止部20C、20Dの外側まで延びでおり、第3、第4封止部20C、20Dどうしの間に設けられた溝部700における流路形成基板10上に配置されている。
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、フレキシブル基板500の下面500Aに接続されている。圧電素子300は駆動回路部200により駆動される。フレキシブル基板500は可撓性を有しており、例えばポリイミドからなる絶縁性のフィルム状部材によって構成されている。また、フレキシブル基板500の下面500Aには、銅などの導電性材料からなる導電性の配線パターン(導電部)510が、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られている。各駆動回路部200A〜200Dは、図示しない複数の接続端子を備えており、この接続端子がフレキシブル基板500の下面500Aに形成された配線パターン510に対して接続されている。この駆動回路部200A〜200Dは、リザーバ形成基板20の上面(+Z側の面;第2面)に配置されている。
図4に示すように、フレキシブル基板500の下面500Aの所定領域には駆動回路部200が設けられている。駆動回路部200は、フレキシブル基板500の下面500Aにフリップチップ実装されて前記配線パターン510の一部と接続している。駆動回路部200は、第1〜第4ノズル開口群15A〜15Dに応じて複数(4つ)設けられている。第1〜第4ノズル開口群15A〜15Dに応じて設けられた第1〜第4駆動回路部200A〜200Dのそれぞれは、フレキシブル基板500に対してフリップチップ実装された後、樹脂201によってフレキシブル基板500に対して固定される。
フレキシブル基板500の一部には開口部520が形成されている。具体的には、開口部520は、第1駆動回路部200Aと第2駆動回路部200Bとの間の領域、及び第3駆動回路部200Cと第4駆動回路部200Dとの間の領域において、Y軸方向に延びるように形成されている。図4に示すように、開口部520のY軸方向両端部のそれぞれには切欠部521が形成されている。そして、その切欠部521によって、フレキシブル基板500のうち、開口部520に対向する一部の領域(エッジ領域)530が開口部520の内側に曲げる(撓む)ことができるようになっている。エッジ領域530は、各駆動回路部200A〜200Dと開口部520との間の領域であって、開口部520に対向するエッジ領域530のエッジ部530Eは、Y軸方向に沿ってほぼ直線状に形成されている。すなわち、本実施形態においては、エッジ領域530は、Y軸方向を長手方向とする矩形状の領域であって、エッジ部530EがY軸まわり(θY方向)に回転するように曲げられるようになっている。
フレキシブル基板500の下面500Aのうち、開口部520におけるエッジ領域530には、配線パターン510の一部を構成する端子部512が形成されている。第1駆動回路部200Aと開口部520との間の第1エッジ領域530Aには、第1駆動回路部200Aに配線パターン510を介して電気的に接続する複数の端子部512が形成されている。第1エッジ領域530Aに設けられた複数の端子部512は、第1圧電素子群300Aを構成する複数の圧電素子300(上電極膜80)のそれぞれに接続するものであって、第1圧電素子群300Aを構成する複数の圧電素子300に対応するように、Y軸方向に複数(例えば720個)並んで設けられており、第1端子群512Aを構成している。したがって、端子部512と圧電素子300とが接続することで、その端子部512を含む配線パターン510を介して、駆動回路部200と圧電素子300とが電気的に接続される。
同様に、第2駆動回路部200Bと開口部520との間の第2エッジ領域530Bには、第2圧電素子群300Bを構成する複数の圧電素子300に対応するようにY軸方向に複数(例えば720個)並んで設けられた端子部512からなる第2端子群512Bが設けられている。第1エッジ領域530Aと第2エッジ領域530B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、それら第1、第2エッジ領域530A、530Bのそれぞれに形成されている第1端子群512A及び第2端子群512Bも、X軸方向に関して互いに対向するように配置された構成となっている。
また同様に、第3駆動回路部200Cと開口部520との間の第3エッジ領域530Cには、第3圧電素子群300Cを構成する複数の圧電素子300に対応するようにY軸方向に複数(例えば720個)並んで設けられた端子部512からなる第3端子群512Cが設けられており、第4駆動回路部200Dと開口部520との間の第4エッジ領域530Dには、第4圧電素子群300Dを構成する複数の圧電素子300に対応するようにY軸方向に複数(例えば720個)並んで設けられた端子部512からなる第4端子群512Dが設けられている。そして、第3エッジ領域530Cと第4エッジ領域530D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。
そして、図3に示すように、フレキシブル基板500の下面500Aと、圧電素子300とを対向させ、開口部520と溝部700とを位置決めした状態で、端子部512を設けられたエッジ領域530が下方に撓まされることにより、エッジ領域530における下面500Aに設けられている端子部512と、溝部700に配置されている上電極膜80とが接続される。ここで、第1圧電素子群300Aは、フレキシブル基板500の第1エッジ領域530A及びその第1エッジ領域530Aに設けられた第1端子群512Aに対応するように配置されており、第2圧電素子群300Bは、フレキシブル基板500の第2エッジ領域530B及びその第2エッジ領域530Bに設けられた第2端子群512Bに対応するように配置されている。したがって、第1圧電素子群300Aを構成する複数の圧電素子300(上電極膜80)と、第1端子群512Aを構成する複数の端子部512とのそれぞれが良好に接続されるとともに、第2圧電素子群300Bを構成する複数の圧電素子300(上電極膜80)と、第2端子群512Bを構成する複数の端子部512とのそれぞれが良好に接続される。
同様に、第3、第4圧電素子群300C、300Dを構成する複数の圧電素子300と、第3、第4端子群512C、512Dを構成する複数の端子部512とのそれぞれが、第3、第4エッジ領域530C、530Dを撓ませた状態で接続される。
ここで、端子部512と圧電素子300(上電極膜80)とは、ろう材、又は異方性導電膜(ACF:anisotropic conductive film)や異方性導電ペースト(ACP:anisotropic conductive paste)を含む異方性導電性材料によって接続されている。
溝部700内には、フレキシブル基板500を上面側から押し付けて固定する固定部材28が配設されている。本実施形態の液滴吐出ヘッド1では、この固定部材28が溝部700に嵌め込まれることで、フレキシブル基板500の端子部512と圧電素子300の上電極膜80との接続部が強固に固定される。また、溝部700と固定部材28との間に樹脂202が充填されることで、固定部材28がリザーバ形成基板20及び流路形成基板10と一体に固定されている。このように固定部材28とリザーバ形成基板20及び流路形成基板10とが一体化されることで、固定部材28がない場合に比べて、リザーバ形成基板20の強度(耐衝撃性)が補強される。
この固定部材28は、図1に示したように、Y軸方向に延びる本体部28aと、本体部28aの上部に設けられ、本体部28aから+Y方向及び−Y方向に張り出す張出部28bとを有する。本体部28aのZ方向の高さは、溝部700による段差の高さ(深さ)と略同じ高さとなっている。また、本体部28aのY方向の長さは、溝部700のY方向の長さと略同じ長さとなっている。張出部28bのY方向の長さは、溝部700のY方向の長さよりも長くなっており、本体部28aが溝部700内に十分な深さまで挿入されたときに張出部28bが溝部700の上面に当接し、それ以上本体部28aが深く押し込まれないように規制する。
図3に示すように、フレキシブル基板500とリザーバ形成基板20との間には、樹脂202が配置されており、フレキシブル基板500とリザーバ形成基板20とは、その樹脂202による樹脂モールドによって固定されている。更に、その樹脂202は、溝部700の内側にも配置されており、端子部512と圧電素子300(上電極膜80)との接続部が樹脂モールドされている。さらに、リザーバ形成基板20及び流路形成基板10(隔壁10K)と固定部材28との間に介在する樹脂202によって、固定部材28がリザーバ形成基板20及び流路形成基板10に対して固定されている。
<液滴吐出ヘッドの動作>
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500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。フレキシブル基板500には配線パターン510が設けられており、外部信号入力部580からの指令信号等は、その配線パターン510を介して駆動回路部200に送られる。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、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500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。フレキシブル基板500には配線パターン510が設けられており、外部信号入力部580からの指令信号等は、その配線パターン510を介して駆動回路部200に送られる。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。
<液滴吐出ヘッドの製造方法>
次に、液滴吐出ヘッド1の製造方法について図5のフローチャート図、及び図6の模式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。
次に、液滴吐出ヘッド1の製造方法について図5のフローチャート図、及び図6の模式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500の下面500A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500の下面500A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500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500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500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500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)。
図6は、フレキシブル基板500を接続する前の状態の液滴吐出ヘッドを示す外観斜視図である。また、図7(a)はその溝部700の構成を示す平面模式図であり、図7(b)は図7(a)のD−D線矢視断面図である。
振動板400の上面にリザーバ形成基板20を接続した直後の液滴吐出ヘッドでは、溝部700内には、X方向及びY方向に沿って十字状に隔壁27が形成されている。この隔壁27は、リザーバ形成基板20の母材であるシリコン単結晶基板をエッチングすることにより形成される。すなわち、溝部700は、リザーバ形成基板20の隔壁27を除く部分をエッチングすることによって形成される。この隔壁27は、リザーバ形成基板20の耐衝撃性を向上させる補強用の梁として機能する。
溝部700は、隔壁27によってその両側に分割されており、これら分割された各々の部位が、それぞれ第1圧電素子群300A、第2圧電素子群300B、第3圧電素子群300C及び第4圧電素子群300Dに対応した溝部となっている。すなわち、本実施形態では、溝部700が隔壁27によって仕切られることで、第1圧電素子群300A、第2圧電素子群300B、第3圧電素子群300C及び第4圧電素子群300Dに対応した4つの溝部が形成されており、これら4つの溝部の各々が、それぞれ対応する圧電素子群の複数の圧電素子300の上電極80を露出させている。また、これら溝部においては、流路形成基板10(隔壁10K)側の一部が露出しており、この露出した部位が溝部における底面部となっている。
前述のように、このような隔壁27はリザーバ形成基板20の強度を補強するために必要なものであるが、フレキシブル基板500を溝部700内に配置して圧電素子300と接続する場合には、溝部の幅を狭める障害物となり、フレキシブル基板の実装作業を阻害する原因となる。そこで、本実施形態では、係る接続工程に際して隔壁27を除去し、接続が終了した後、溝部700内に固定部材28を配置してリザーバ形成基板20の強度を補強するものとしている。このように隔壁27を除去すると、4つの圧電素子群300A〜300Dの各々に対応して分割された4つの溝部が一つに結合され、圧電素子300の上電極膜80を露出させる溝部の幅が3倍程度に広がるため、実装作業が非常に容易になる。
図7(a)に示すように、隔壁27は、リザーバ形成基板20と接続される部分27aが隔壁27の内側に向けて括れた状態に形成されている。すなわち、リザーバ形成基板20と隔壁27とが接続される部分27aにおける隔壁27の幅が、それ以外の部分(例えば隔壁27の中央部)における隔壁27の幅よりも細くなっている。このため、隔壁27を溝部700から容易に除去(剥離)することが可能である。
端子部512と上電極膜80とを接続する際には、図8に示すように、押圧部材800によって、フレキシブル基板500のエッジ領域530を上方から押圧する。ここで、押圧部材800によるエッジ領域530に対する押圧動作は、フレキシブル基板500の開口部520と、リザーバ形成基板20の溝部700とを位置合わせした状態で行う。この位置合わせした状態においては、第1圧電素子群300Aを構成する複数の圧電素子300と、第1端子部512Aを構成する複数の端子部512とのそれぞれが位置合わせされるとともに、第2圧電素子群300Bを構成する複数の圧電素子300と、第2端子部512Bを構成する複数の端子部512とのそれぞれが位置合わせされる。同様に、第3、第4圧電素子群300C、300Dを構成する複数の圧電素子300と、第3、第4端子部512C、512Dを構成する複数の端子部512とのそれぞれが位置合わせされる。
フレキシブル基板500のエッジ領域530は、押圧部材800によって押圧されることにより、下方に向けて撓む(曲がる)ので、フレキシブル基板500のエッジ領域530の下面500Aに設けられている端子部512と、溝部700において露出している圧電素子300の上電極膜80とを接続することができる。ここで、端子部512及び上電極膜80のうち少なくともいずれか一方には、ろう材又は異方性導電性材料900が予め設けられているため、これらろう材又は異方性導電性材料900を介在させた状態で、押圧部材800による押圧動作を行うことで、端子部512と上電極膜80(圧電素子300)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。なお、ろう材を予め設けておく場合には、端子部512及び上電極膜80のうち、端子部512上に設けておくことが好ましい。フレキシブル基板500の下面500Aには、上述したように、配線パターン510が、メッキを含むプリント技術によって形成されているが、その配線パターン510の形成手法と同様の手法で、フレキシブル基板500の下面500Aにろう材を円滑に配置することができるからである。
また、フレキシブル基板500上に、ノズルピッチに応じた端子部512を含む配線パターン510をプリント技術によって精度良く設けておくことで、ノズルピッチを小さくすることによって、圧電素子300どうしの間のY軸方向に関する距離が小さく(狭く)なっても、そのノズルピッチに応じて設けられた複数の圧電素子300(上電極膜80)のそれぞれと端子部512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。
押圧部材800によって上方より下方に向かって押圧するとき、本実施形態においては、端子部512及び上電極膜80の下側には、剛体である隔壁10K(流路形成基板10)が配置されている。すなわち、端子部512、異方性導電材料900、及び上電極膜80は、剛体である押圧部材800と剛体である隔壁10Kとの間に挟まれた状態となっている。したがって、押圧部材800を隔壁10Kに向けて押圧することで、端子部512と上電極膜80とを良好に接続することができる。また、接続された後のフレキシブル基板500上の端子部512及び上電極膜80を、剛体である隔壁10Kで良好に支持することができる。
端子部512と上電極膜80との接続作業が完了した後、溝部700に固定部材28を嵌め込み、該固定部材28によってフレキシブル基板500の端子部512と圧電素子300の上電極膜80との接続部を固定する(SA5)。
図9に示すように、固定部材28のX方向の幅は溝部700のX方向の幅と略同じ幅となっているため、フレキシブル基板500のエッジ領域530は、固定部材28によって押圧されることにより、溝部700の側面及び底面に沿って屈曲し、固定部材28の側面及び底面と溝部700の側面及び底面との間に挟まれた状態となる。固定部材28には、上面側に張出部28bが設けられているため、固定部材28が溝部700内に十分な深さまで挿入されたら、張出部28bが溝部700の上面に当接し、それ以上深く固定部材28が挿入されることが規制される。こうすることで、固定部材28が過剰に押し込まれることによる圧電素子300等の破損を未然に防ぐことができる。
固定部材28を溝部700に嵌め込んだ後、樹脂202によって、フレキシブル基板500とリザーバ形成基板20とを固定するとともに、端子部512と上電極膜80との接続部を覆う(ステップSA6)。これにより、フレキシブル基板500の位置が固定されるとともに、フレキシブル基板500自体が樹脂202によって補強される。更には、樹脂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。また、固定部材28の側面及び底面と溝部700の側面及び底面との間に充填された樹脂202によって、固定部材28がリザーバ形成基板20及び流路形成基板10(隔壁10K)に対して強固に固定される。
なお、本実施形態においては、フレキシブル基板500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500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500と駆動回路部200との接続を行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、押圧部材800によってフレキシブル基板500の端子部512と圧電素子300の上電極膜80とを接続した後、固定部材28によってその接続部を固定したが、固定部材28をフレキシブル基板500の上方に配置し、固定部材28によってフレキシブル基板500を圧電素子300の上電極膜80上に押圧した後、固定部材28をリザーバ形成基板20及び流路形成基板10と一体に固定することにより、フレキシブル基板500と圧電素子300とを電気的に接続する工程と当該接続部を固定部材28によって固定する工程とを連続的に行なうことも可能である。
<液滴吐出装置>
次に、上述した液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置IJの一例について図10を参照しながら説明する。図10は液滴吐出装置IJの概略構成を示す斜視図である。
次に、上述した液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置IJの一例について図10を参照しながら説明する。図10は液滴吐出装置IJの概略構成を示す斜視図である。
図10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の形態例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。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
1…液滴吐出ヘッド、10…流路形成基板(基体)、15…ノズル開口部、15A〜15D…ノズル開口群、20…リザーバ形成基板(基体)、27…隔壁、27a…リザーバ形成基板と隔壁との接続部、28…固定部材、80…圧電素子の上電極膜(導電接続部)、200…駆動回路部(デバイス)、300…圧電素子、300A〜300D…圧電素子群、400…振動板、500…フレキシブル基板、510…配線パターン(導電部)、512…端子部、520…フレキシブル基板の開口部、530…エッジ領域、700…溝部、800…押圧部材、IJ…液滴吐出装置
Claims (11)
- 基体の第1面に設けられた複数の導電接続部と、前記第1面とは段差をもって配された第2面上に設けられるデバイスの複数の接続端子とを電気的に接続するデバイス実装方法であって、
前記第2面から前記第1面の前記導電接続部に達する複数の溝部を形成する工程と、
前記溝部の底面に露出した複数の前記導電接続部と前記デバイスの複数の接続端子とをフレキシブル基板を介して電気的に接続する工程と、を有し、
前記複数の溝部の間には隔壁が設けられており、前記フレキシブル基板を前記溝部内に配置して前記導電接続部と前記フレキシブル基板とを電気的に接続するに際し前記隔壁を除去することを特徴とするデバイス実装方法。 - 前記溝部内に、前記フレキシブル基板と前記導電接続部との接続部を固定する固定部材を配置し、前記固定部材を前記第2面を構成する部材と一体に固定することを特徴とする請求項1記載のデバイス実装方法。
- 基体の第1面に設けられた導電接続部と、前記第1面とは段差をもって配された第2面上に設けられるデバイスの接続端子とを電気的に接続してなるデバイス実装構造であって、
前記第2面から前記第1面の前記導電接続部に達する溝部が設けられ、
前記溝部の底面に露出した複数の前記導電接続部と前記デバイスの複数の接続端子とがフレキシブル基板を介して電気的に接続されており、
前記溝部内には、前記フレキシブル基板と前記導電接続部との接続部を固定する固定部材が嵌め込まれ、該固定部材が前記第2面を構成する部材と一体に固定されていることを特徴とするデバイス実装構造。 - 液滴を吐出する複数のノズル開口部と、前記複数のノズル開口部の各々に対応して設けられた複数の圧電素子を有する振動板と、前記振動板上に設けられたリザーバ形成基板と、前記リザーバ形成基板上に設けられた駆動回路部と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記圧電素子と前記駆動回路部とをフレキシブル基板を介して電気的に接続する工程を有し、
該工程が、それぞれ、前記振動板の上面を第1面、前記圧電素子に設けられた電極膜を前記第1面に設けられた導電接続部、前記リザーバ形成基板の上面を第2面、前記駆動回路部を前記第2面上に設けられるデバイス、として請求項1記載のデバイス実装方法により行なわれることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 複数並んで設けられた前記ノズル開口部によってノズル開口群が構成されており、
前記ノズル開口群を構成する前記ノズル開口部のそれぞれに対応するように複数並んで設けられた前記圧電素子によって圧電素子群が構成されており、
前記ノズル開口群及び前記圧電素子群がそれぞれ複数設けられており、複数設けられた前記複数の圧電素子群の各々に対して前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項4記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記フレキシブル基板の一部に開口部が設けられており、
前記開口部を挟んで対向する部分には、それぞれ前記複数の圧電素子群に対応する複数のエッジ領域が設けられており、
前記複数のエッジ領域の各々には、対応する前記圧電素子群に含まれる複数の前記圧電素子の電極膜と接続される複数の端子部が設けられており、
前記フレキシブル基板の端子部と前記圧電素子の電極膜とを電気的に接続する工程においては、前記複数のエッジ領域をそれぞれ対応する前記溝部に配置し、共通の押圧部材によって前記複数のエッジ領域を同時に押圧することにより、前記複数のエッジ領域に設けられた端子部と対応する前記圧電素子の電極膜とを電気的に接続することを特徴とする請求項5記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記溝部内に、前記フレキシブル基板の端子部と前記圧電素子の電極膜との接続部を固定する固定部材を配置し、前記固定部材を前記リザーバ形成基板と一体に固定することを特徴とする請求項4〜6のいずれかの項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記固定部材を前記フレキシブル基板の上方に配置し、前記固定部材によって前記フレキシブル基板を前記圧電素子の電極膜上に押圧した後、前記固定部材を前記リザーバ形成基板と一体に固定することにより、前記フレキシブル基板と前記圧電素子とを電気的に接続する工程と当該接続部を前記固定部材によって固定する工程とを連続的に行なうことを特徴とする請求項7記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記固定部材は、前記溝部内に配置される本体部と、前記本体部の上面に設けられ、前記溝部の上面側に張り出す張出部と、を有することを特徴とする請求項7又は8記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記リザーバ形成基板と前記隔壁とが接続される部分における前記隔壁の幅は、それ以外の部分における前記隔壁の幅よりも細く形成されていることを特徴とする請求項4〜9のいずれかの項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 請求項4〜10のいずれかの項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法により製造されてなる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。
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JP2005374993A JP2007175935A (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | デバイス実装方法、デバイス実装構造、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置 |
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JP2009196283A (ja) * | 2008-02-23 | 2009-09-03 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置 |
JP2009255517A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-11-05 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
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