JP2008162111A

JP2008162111A - インクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2008162111A
Application number: JP2006353773A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Okuno; 奥野　　哲生; Hideo Watanabe; 英生渡辺
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】ヘッドチップと配線基板との位置決めが容易で位置精度が高いヘッドの提供。
【解決手段】圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネルの出口と入口とが配置され、チャネルの内面に形成された駆動電極と電気的に接続する接続電極が後面に形成されてなるヘッドチップと、ヘッドチップの後面に接合され、接続電極と電気的に接続される配線電極が配列されてなる配線基板とを有するインクジェットヘッドにおいて、配線基板の接合面で配線電極が形成されていない領域と、ヘッドチップの後面で接続電極が形成されていない領域とのそれぞれに、駆動に寄与しない位置決め用のダミー電極が形成されており、配線基板のダミー電極とヘッドチップのダミー電極とが互いに嵌合しているインクジェットヘッド。
【選択図】図１

Description

本発明はインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法に関する。

従来、圧電基板にチャネルを研削して、該チャネルを区画する駆動壁に駆動電極を形成し、該駆動電極に電圧を印加することにより該駆動壁をくの字状にせん断変形させてチャネル内のインクをノズルから吐出させるようにしたせん断モード型のインクジェットヘッドが知られている。その中でも、インクを吐出させるためのアクチュエータを、圧電素子からなる駆動壁と圧力室であるチャネルとが交互に多数並設されると共にチャネル入口、出口及びノズルが直線状に配置されたハーモニカタイプのヘッドチップにより構成することで、１枚のウェハーからの取り数が多く、極めて生産性が高く、また、チャネルが入口から出口にかけてストレートとなるため、泡抜けが良く、駆動電圧が低く、発熱が少なく、高速応答性に優れる等の多くの利点を有しているインクジェットヘッドが知られている。

このようなハーモニカタイプのヘッドチップは、駆動電極に駆動電圧を印加するための配線を接続することが難しく、通常、各駆動電極と電気的に接続する接続電極をヘッドチップの外面まで接続、ヘッドチップの外面において配線を接続することが行われている。

このため、本出願人は、基板表面にヘッドチップの接続電極と電気的に接続させるための配線電極が配列され、ヘッドチップの後面よりもチャネル列方向と直交する方向に張り出す程度の大きさを有する配線基板を用意し、この配線基板をヘッドチップの後面に対して接着剤を用いて接合することにより、ヘッドチップから張り出した端部を利用してＦＰＣ等との接続を容易に行えるようにした技術を提案している（特許文献１）。

このようなハーモニカタイプのヘッドチップを配線基板に接合する際は、ヘッドチップの接続電極と配線基板の配線電極とを正確に位置合わせする必要がある。

従来、電子部品同士の位置合わせ技術として、位置決めマークを頼りに、顕微鏡やＣＣＤ等の観察系を用いて行う方法（特許文献２）や、駆動用電極の相互に凹凸を設けて互いに嵌合させて行う方法（特許文献３）が知られている。
特開２００６−８２３９６号公報特開２００３−３０５８５１号公報特開平１１−２０４９１３号公報

しかし、特許文献２に記載の方法では、位置決めのために複数の点を観察する必要があり、位置決め作業に時間がかかり、また、ハンドリング時において、せっかく調整した位置がずれてしまう等の問題がある。

また、特許文献３に記載の方法では、嵌合させるために複雑な形状の凹凸を形成する必要がある上に、インクジェットヘッドのような微細な配線パターンが要求される技術分野では、電気的なショートが懸念され困難である。

そこで、本発明は、ヘッドチップと配線基板との位置精度が高く確保されたインクジェットヘッドを提供することを課題とする。

また、本発明は、ヘッドチップと配線基板との位置決めを容易且つ確実に行うことのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題は、以下の各構成によって解決される。
１．
圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネルの出口と入口とが配置され、前記チャネルの内面に形成された駆動電極と電気的に接続する接続電極が後面に形成されてなるヘッドチップと、前記ヘッドチップの後面に接合され、前記接続電極と電気的に接続される配線電極が配列されてなる配線基板と、を有するインクジェットヘッドにおいて、
前記配線基板の接合面で前記配線電極が形成されていない領域と、前記ヘッドチップの後面で前記接続電極が形成されていない領域とのそれぞれに、駆動に寄与しない位置決め用のダミー電極が形成されており、前記配線基板のダミー電極と前記ヘッドチップのダミー電極とが互いに嵌合していることを特徴とするインクジェットヘッド。
２．
前記配線基板のダミー電極の厚みは前記配線電極の厚みよりも厚く、かつ、前記配線電極の厚みと前記接続電極の厚みの和よりも薄いことを特徴とする前記１にインクジェットヘッド。
３．
前記ヘッドチップのダミー電極の厚みは前記接続電極の厚みよりも厚く、かつ、前記配線電極の厚みと前記接続電極の厚みの和よりも薄いことを特徴とする前記１または２にインクジェットヘッド。
４．
前記駆動に寄与しない位置決め用のダミー電極は、前記配線基板に所定間隔で形成された複数のダミー電極と、前記ダミー電極の間に嵌合するように前記ヘッドチップに形成された前記所定間隔の幅よりも狭い幅を有するダミー電極と、を含んで構成され、前記配線基板の複数のダミー電極と前記ヘッドチップのダミー電極とが幅方向に隙間を有して互いに嵌合していることを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
５．
前記ヘッドチップのダミー電極の幅は、前記所定間隔の幅の０．５倍以上０．９倍以下であることを特徴とする前記４に記載のインクジェットヘッド。
６．
前記駆動に寄与しない位置決め用のダミー電極は、前記ヘッドチップに所定間隔で形成された複数のダミー電極と、前記ダミー電極の間に嵌合するように前記配線基板に形成された前記所定間隔の幅よりも狭い幅を有するダミー電極と、を含んで構成され、前記ヘッドチップの複数のダミー電極と前記配線基板のダミー電極とが幅方向に隙間を有して互いに嵌合していることを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
７．
前記配線基板のダミー電極の幅は、前記所定間隔の幅の０．５倍以上０．９倍以下であることを特徴とする前記６に記載のインクジェットヘッド。
８．
前記配線基板の材質は、パイレックス（登録商標）ガラスまたはテンパックスガラスであることを特徴とする前記１乃至７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
９．
圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネルの出口と入口とが配置され、前記チャネルの内面に形成された駆動電極と電気的に接続する接続電極が後面に形成されてなるヘッドチップと、前記ヘッドチップの後面に接合され、前記接続電極と電気的に接続される配線電極が配列されてなる配線基板とを有するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記配線基板の接合面で前記配線電極が形成されていない領域と、前記ヘッドチップの後面で前記接続電極が形成されていない領域とのそれぞれに、駆動に寄与しない位置決め用のダミー電極を形成した後、前記配線基板のダミー電極と前記ヘッドチップのダミー電極を互いに嵌合させることにより、前記ヘッドチップを前記配線基板の接合面に対して所定位置に位置決めすることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
１０．
前記配線基板の配線電極とダミー電極用下地電極とを、マスクを用いて金属被膜を選択的に形成することによって、同時に形成した後、前記ダミー電極用下地電極の上に金属層を積層することにより配線基板のダミー電極を形成することを特徴とする前記９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
１１．
前記ヘッドチップの接続電極とダミー電極用下地電極とを、マスクを用いて金属被膜を選択的に形成することによって、同時に形成した後、前記ダミー電極用下地電極の上に金属層を積層することによりヘッドチップのダミー電極を形成することを特徴とする前記９または１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
１２．
前記金属層を電界めっきにより積層することを特徴とする前記１０または１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
１３．
前記金属層をバンプにより積層することを特徴とする前記１０または１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
１４．
前記位置決め用のダミー電極は、前記ヘッドチップと前記配線基板とが前記接合面と平行な方向に移動しないように規制することを特徴とする前記９乃至１３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

本発明によれば、ヘッドチップと配線基板との位置精度が高く確保されたインクジェットヘッドを提供することができる。

また、本発明によれば、ヘッドチップと配線基板との位置決めを容易且つ確実に行うことのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１はインクジェットヘッドの分解斜視図、図２はヘッドチップの後面を示す背面図である。

図１において、１はヘッドチップ、２はヘッドチップ１の前面に接合されるノズルプレート、３はヘッドチップ１の後面に接合される配線基板である。

なお、本明細書においては、ハーモニカタイプで言うところの、ヘッドチップ１のノズル側に当たるインクが吐出される側の面を「前面」といい、その反対側の面を「後面」という。

ヘッドチップ１は、圧電素子からなる駆動壁１１とチャネル１２とが交互に並設されている。チャネル１２の形状は、両側壁が互いに平行に形成されている。ヘッドチップ１の前面及び後面にそれぞれ各チャネル１２の出口と入口とが配置されると共に、各チャネル１２は入口から出口に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。

このヘッドチップ１において、各チャネル１２は２列となるチャネル列を有している。各チャネル列はそれぞれ８個のチャネル１２からなるが、ヘッドチップ１中のチャネル列を構成するチャネル１２の数は何ら限定されない。

各チャネル１２の内面には駆動電極１３を形成されている。駆動電極１３を形成する金属は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ等があり、電気抵抗の面からはＡｌやＣｕを用いることが好ましい。また、腐食や強度、コストの面からＮｉも好ましく用いられる。また、ＣｕあるいはＮｉ等の下地金属の上に更にＡｕを積層した積層構造としてもよい。

駆動電極１３の形成は、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ（化学気相反応法）等の真空装置を用いた方法等によって金属被膜を形成する方法が挙げられるが、めっき法によるものが好ましく、特に無電界めっきにより形成することが好ましい。無電界めっきによれば、均一且つピンホールフリーの金属被膜を形成することができる。めっき膜の厚みは０．５〜５μｍの範囲が好ましい。

ヘッドチップ１の後面には、各チャネル１２の駆動電極１３から引き出された接続電極１４が形成されている。接続電極１４の形成は、蒸着又はスパッタリングによって行うことができる。

ノズルプレート２は、ヘッドチップ１の各チャネル１２の出口に対応する位置にそれぞれノズル２１が開設されており、接続電極１４が形成されたヘッドチップ１の前面にエポキシ系接着剤を用いて接合される。従って、各チャネル１２の入口、出口及びノズル２１が直線状に配置される。

このようなヘッドチップ１の後面の、電極形成領域１６、１６以外の接続電極１４が形成されていない領域に、後述する配線基板３の位置決め用のダミー電極３６ａ、３６ｂとそれぞれ嵌合する位置決め用のダミー電極１５ａ、１５ｂが、接続電極１４より厚い厚み（高さ）で形成される。

ここでは、ヘッドチップ１の図示左側の上下端部に、接続電極１４と同一形状のそれぞれ３つの短冊状の矩形のダミー電極１５ａが、接続電極１４と平行に形成されている。また、接続電極１４と平行な方向と垂直な方向に形成されたＬ字形状の２つのダミー電極１５ｂがさらにその左側に形成されている。これらダミー電極１５ａ、１５ｂは、接続電極１４とは接触しないように形成され、駆動には寄与しない。Ｌ字形状の２つのダミー電極１５ｂは、チャネル１２の並び方向（図中のＡ方向）のみならずチャネル１２の並び方向（チャネル列方向）と直交する方向（図中のＢ方向）の位置決めのために形成されるものである。

ヘッドチップ１のダミー電極１５ａ、１５ｂと、後述する配線基板３のダミー電極３６ａ、３６ｂとは、図１及び図４に示すように、ヘッドチップ１及び配線基板３を接合する際に、相互に噛み合って嵌合する位置となるように形成されている。

このようなダミー電極１５ａ、１５ｂは、まず、ヘッドチップ１の接続電極１４と、ダミー電極１５ａ、１５ｂの形状に対応したダミー電極用下地電極とを、マスクを用いて金属被膜を選択的に形成することによって、同時に形成した後、ダミー電極用下地電極の上に金属層を積層することにより形成することが好ましい。

例えば、チャネル１２及び各チャネル１２内に駆動電極１３が形成されたヘッドチップ１を用意し、その後面に、接続電極１４及びダミー電極１５ａ、１５ｂの配列パターンと同一パターンの開口を有するマスクを、接続電極１４に対応した開口内にそれぞれチャネル１２が露出するように設ける。このようなマスクには、電極形成時に通常使用されるマスクを用いることができ、例えばメタルマスク等が挙げられる。

このようにしてヘッドチップ１の後面にマスクを設けた後、その表面から例えばＮｉ、Ａｌ、Ａｕ等の電極形成用金属を、例えば蒸着法やスパッタリング法等によって適用し、開口内のみに選択的に金属被膜を形成する。その後、マスクを除去することで、ヘッドチップ１の後面に、金属被膜の厚みに相当する同一厚み（高さ）の凸状の接続電極１４とダミー電極用下地電極とを同時に形成することができる。しかも、この工程は、通常の接続電極１４の形成工程そのままであるため、単にマスクに形成する開口の配列パターンをダミー電極１５ａ、１５ｂに合わせて若干追加変更するだけで済み、工数の増加もなくダミー電極用下地電極を簡単に形成することができる。

マスクを用いてダミー電極用下地電極を接続電極１４と同一工程で形成するには、この他、通常の電極形成に使用されるマスクを用いることもできる。例えば、ヘッドチップ１の後面にドライフィルムを貼着又はレジストを塗布し、それをガラスマスクを用いて露光、現像することにより、ネガ方式又はポジ方式によりパターニングし、蒸着法やスパッタリング法等によって選択的に金属被膜を形成した後、ドライフィルム又はレジストを除去することにより、接続電極１４とダミー電極用下地電極とを同時に形成する方法でもよい。

また、ヘッドチップ１の後面全面に金属被膜を形成した後、ドライフィルムを貼着又はレジストを塗布し、露光、現像してエッチング液に浸漬することによってパターニングし、接続電極１４とダミー電極用下地電極とを同時に形成する方法でもよい。

更に、予め接続電極１４とダミー電極１５ａ、１５ｂの形成パターンを有する微小なメッシュ状のスクリーンマスクを用い、導電ペーストをスクリーンマスク上から適用してメッシュ状の穴を通して導電ペーストをスクリーン印刷し、加熱又は焼成して硬化させることによって接続電極１４とダミー電極用下地電極とを同時に形成する方法でもよい。

次に、接続電極１４とダミー電極用下地電極が形成されたヘッドチップ１の後面における電極形成領域１６全体をマスクした状態で、ダミー電極用下地電極の上に金属めっき層を電界めっきにより積層することによりダミー電極用下地電極を厚膜化してダミー電極１５ａ、１５ｂを形成する。成膜速度が速い電界めっきにより積層することにより、生産性が向上する。

また、このようなダミー電極１５ａ、１５ｂはバンプによって形成することも好ましい。通常バンプは、配線の膜厚の微小な相違を補い、電気的接続の信頼性の向上を図るために用いられるが、バンプによれば、ダミー電極用下地電極の上に簡単に金属を積層してダミー電極を形成することができる。

バンプは、はんだバンプや金、アルミニウム、銅等を用いたワイヤボンディング等の通常のバンプ形成方法によって形成することができる。

また、バンプは、はんだリフローによって形成することも好ましい。はんだリフローでは、ダミー電極用下地電極上に所定厚さ（例えば３０〜７０μｍ厚）のはんだペーストを印刷、めっき等によって設け、その後はんだが溶融する温度まで熱風をかける等によって昇温させることにより、バンプを形成することができる。はんだペーストの印刷は、インクジェット塗布することによって行うことも可能であり、正確な位置精度でバンプを形成することができる。

次に、図１に戻って、配線基板３は、ヘッドチップ１の各駆動電極１３に図示しない駆動回路からの駆動電圧を印加する配線を接続するための板状の部材である。この配線基板３に用いられる基板には、非分極のＰＺＴやＡｌＮ−ＢＮ、ＡｌＮ等のセラミックス材料からなる基板、低熱膨張のプラスチックやガラスからなる基板、ヘッドチップ１に使用されている圧電素子の基板材料と同一の基板材料を脱分極した基板等を用いることができる。好ましくは、熱膨張率の差に起因するヘッドチップ１の歪み等の発生を抑えるため、未分極のＰＺＴを基準にして±３ｐｐｍ以内の熱膨張係数の差を持つ材料を選定することである。また、ヘッドチップ１は不透明であることから配線基板３側からの電極の重なり度合いの確認ができることが好ましく、透明であることが好ましい。これらの観点から、配線基板３の材質は、パイレックス（登録商標）ガラスまたはテンパックスガラスであることが特に好ましい。

配線基板３を構成する基板は１枚板状のものに限らず、薄板状の基板材料を複数枚積層して所望の厚みとなるように形成してもよい。

この配線基板３は、ヘッドチップ１の後面よりも大きな面積を有しており、ヘッドチップ１のチャネル１２の並び方向（チャネル列方向）と直交する方向（図中のＢ方向）に延び、ヘッドチップ１からそれぞれ大きく張り出しており、各張り出し端が図示しないＦＰＣ等を接続するための配線接続部３１、３１となっている。また、配線基板３は、ヘッドチップ１のチャネル１２の並び方向（図中のＡ方向）にもそれぞれ大きく張り出している。

配線基板３のほぼ中央部には開口部３２が貫通形成されている。この開口部３２は、ヘッドチップ１の後面に臨む全チャネル１２の入口側を露呈させることができる程度の大きさに形成されている。

開口部３２の形成方法としては、基板材料に応じて、ダイシングソーで加工する方法、超音波加工機で加工する方法、焼結前のセラミックスを型成形し、焼成する方法、サンドブラストにより形成する方法等が採用できる。

配線基板３のヘッドチップ１との接合面側となる表面に、ヘッドチップ１の後面に形成された各接続電極１４と同数及び同ピッチで配線電極３３が形成され、開口部３２の周縁から各配線接続部３１、３１に延び、配線基板３の外縁まで至っている。この配線電極３３は、ＦＰＣ等が接合される際、ＦＰＣ等に形成されている各配線と電気的に接続し、駆動回路からの駆動電圧を接続電極１４を介してチャネル１２内の駆動電極１３に印加するための電極として機能する。

このような配線基板３において、図１において破線で示されるヘッドチップ１の接着領域３５内で、電極形成領域２３、２３以外の配線電極３３が形成されていない領域に、ヘッドチップ１の位置決め用のダミー電極１５ａ、１５ｂ（図１において破線で表示）とそれぞれ嵌合する位置決め用のダミー電極３６ａ、３６ｂが、配線電極３３より厚い厚み（高さ）で形成される。

ここでは配線基板３の図示左端の上下端部、配線電極３３と同一形状のそれぞれが３つの短冊状の矩形のダミー電極３６ａ、３６ａが、配線電極３３と平行に形成されている。また、配線電極３３と平行な方向と垂直な方向に形成されたＬ字形状の例えば１つのダミー電極３６ｂがさらにその左側に形成されている。これらダミー電極３６ａ、３６ｂは、配線電極３３とは接触しないように形成され、駆動には寄与しない。Ｌ字形状の２つのダミー電極１５ｂは、チャネル１２の並び方向（図中のＡ方向）のみならずチャネル１２の並び方向（チャネル列方向）と直交する方向（図中のＢ方向）の位置決めのために形成されるものである。

ヘッドチップ１のダミー電極１５ａ、１５ｂと、配線基板３のダミー電極３６ａ、３６ｂとは、図１及び図４に示すように、ヘッドチップ１及び配線基板３を接合する際に、相互に噛み合って嵌合する位置となるように形成されている。

このようなダミー電極３６ａ、３６ｂは、まず、配線基板３の配線電極３３と、ダミー電極３６ａ、３６ｂの形状に対応したダミー電極用下地電極とを、マスクを用いて金属被膜を選択的に形成することによって、同時に形成した後、ダミー電極用下地電極の上に金属層を積層することにより形成することが好ましい。

例えば、開口部３２が形成された配線基板３の表面に、配線電極３３及びダミー電極３６ａ、３６ｂの配列パターンと同一パターンの開口を有するマスクを設ける。マスクには、電極形成時に通常使用されるマスクを用いることができ、例えばメタルマスク等が挙げられる。

配線基板３の表面にこのマスクを設けた後、その表面から例えばＮｉ、Ａｌ、Ａｕ等の電極形成用金属を、例えば蒸着法やスパッタリング法等によって適用し、開口内のみに選択的に金属被膜を形成する。その後、マスクを除去することで、配線基板３の表面に、金属被膜の厚みに相当する同一厚み（高さ）の凸状の配線電極３３とダミー電極用下地電極とを同時に形成することができる。しかも、この工程は、通常の配線電極３３の形成工程そのままであるため、単にマスクに形成する開口の配列パターンをダミー電極３６ａ、３６ｂに合わせて若干追加変更するだけで済み、工数の増加もなくダミー電極用下地電極を簡単に形成することができる。

マスクを用いてダミー電極用下地電極を配線電極３３と同一工程で形成するには、この他、通常の電極形成に使用されるマスクを用いることもできる。例えば、配線基板３の表面にドライフィルムを貼着又はレジストを塗布し、それをガラスマスクを用いて露光、現像することにより、ネガ方式又はポジ方式によりパターニングし、蒸着法やスパッタリング法等によって選択的に金属被膜を形成した後、ドライフィルム又はレジストを除去することにより、配線電極３３とダミー電極用下地電極とを同時に形成する方法でもよい。

また、配線基板３の表面全面に金属被膜を形成した後、ドライフィルムを貼着又はレジストを塗布し、露光、現像してエッチング液に浸漬することによってパターニングし、配線電極３３とダミー電極用下地金属とを同時に形成する方法でもよい。

更に、予め配線電極３３とダミー電極３６ａ、３６ｂの形成パターンを有する微小なメッシュ状のスクリーンマスクを用い、導電ペーストをスクリーンマスク上から適用してメッシュ状の穴を通して導電ペーストをスクリーン印刷し、加熱又は焼成して硬化させることによって配線電極３３とダミー電極用下地金属とを同時に形成する方法でもよい。

次に、接続電極３３とダミー電極用下地電極が形成された配線基板３の表面における電極形成領域２３全体をマスクした状態で、ダミー電極用下地電極の上に金属めっき層を電界めっきにより積層することによりダミー電極用下地電極を厚膜化してダミー電極３６ａ、３６ｂを形成する。成膜速度が速い電界めっきにより積層することにより、生産性が向上する。

また、このようなダミー電極３６ａ、３６ｂはバンプによって形成することも好ましい。通常バンプは、配線の膜厚の微小な相違を補い、電気的接続の信頼性の向上を図るために用いられるが、バンプによれば、ダミー電極用下地電極の上に簡単に金属を積層してダミー電極を形成することができる。

図３は配線基板にヘッドチップが位置決めされた状態を示すインクジェットヘッドの斜視図である。図４は図３中の（iii）−（iii）線に沿う部分断面図である。なお、図４において１００は異方性導電接着剤である。

このような配線基板３の表面にヘッドチップ１を接合する際、予め接合領域３５に異方性導電接着剤１００を塗布した後、配線基板３の表面にヘッドチップ１の後面を載置する。この時、図１に示すようにヘッドチップ１のダミー電極１５ａ、１５ｂと、配線基板３のダミー電極３６ａ、３６ｂとがそれぞれ相互に噛み合って嵌合するように位置合わせを行う。

続いてヘッドチップ１を図示しないツールにより上方から加圧する。この加圧により、図４に示すように配線電極３３と接続電極１４が電気的に接続される。

このとき、図４に示すように、配線基板３のダミー電極３６ａ、３６ｂの厚みｔ２は配線電極３３の厚みｔ１よりも厚く、かつ、配線電極３３の厚みｔ１と接続電極１４の厚みｔ３の和よりも薄くなるように構成されている。同様に、ヘッドチップ１のダミー電極１５ａ、１５ｂの厚みｔ４は接続電極１４の厚みｔ３よりも厚く、かつ、配線電極３３の厚みｔ１と接続電極１４の厚みｔ３の和よりも薄くなるように構成されている。このことにより、加圧時にダミー電極同士が噛み合わされて嵌合することにより位置ずれが起りにくい良好な接続を行うことができる。

これによって、図３に示すように、ヘッドチップ１は配線基板３の表面に対する２次元の位置が所定位置に位置決めされて接合される。従って、完成されたインクジェットヘッドは、ダミー電極の嵌合によってヘッドチップ１が位置決めされているため、配線基板３に対するヘッドチップ１の位置精度が高く確保される。

このように、配線基板３の表面に、各配線電極３３と平行に形成された位置決め用のダミー電極３６ａと３６ｂは、ヘッドチップ１との接合時には、ヘッドチップ１の表面に、各接続電極１４と平行に形成された位置決め用のダミー電極１５ａと１５ｂとそれぞれ嵌合し、ヘッドチップ１のチャネル列方向に沿うＡ方向の位置決めがなされる。

また、図１に示すように、配線基板３の表面に、各配線電極３３と垂直に形成された位置決め用のダミー電極３６ｂは、ヘッドチップ１との接合時にはヘッドチップ１の表面に、各接続電極１４と垂直に形成された位置決め用のダミー電極１５ｂと嵌合し、ヘッドチップ１のチャネル列方向に垂直な方向のＢ方向の位置決めがなされる。このように配置されていれば、Ｂ方向及びＡ方向の両方向すなわち接合面と平行な方向に移動しないように規制することにより、位置決めを容易に行うことができ、配線基板３の表面におけるヘッドチップ１の２次元の位置（Ａ方向とＢ方向の位置）を確実に決めることができる。

以上、配線基板３の表面に対するヘッドチップ１の位置決めは、配線基板３の表面に形成されたダミー電極とヘッドチップ１の背面のダミー電極の嵌合によって行うので、従来の顕微鏡観察によって行う場合のように、位置決めのために複数の点を観察する必要はなく、また、位置決めのためのＸＹθの調整が不要となり、位置決め作業が簡単且つ確実に短時間で行えるようになる。また、位置決めされたヘッドチップ１は、嵌合によって固定されるようになるため、ハンドリング時において位置ずれを起こす心配も少ない。また、ダミー電極は、駆動に寄与しないので、電極間でのショートのない接合信頼性を有した接続を行うことができる。

なお、上記実施形態では、配線基板３のダミー電極とヘッドチップ１のダミー電極の両方を厚くしているが、その一方のダミー電極のみ厚くする構成としてもよい。

例えば、配線基板３のダミー電極３６ａ、３６ｂの厚みｔ２は配線電極３３の厚みｔ１よりも厚く、かつ、配線電極３３の厚みｔ１と接続電極１４の厚みｔ３の和よりも薄く構成し、ヘッドチップ１の接続電極１４と同一厚みのダミー電極１５ａ、１５ｂとダミー電極３６ａ、３６ｂが噛み合わされて嵌合することにより位置決めされるようにすればよい。

同様に、ヘッドチップ１のダミー電極１５ａ、１５ｂの厚みｔ４は接続電極１４の厚みｔ３よりも厚く、かつ、配線電極３３の厚みｔ１と接続電極１４の厚みｔ３の和よりも薄く構成し、配線基板３の配線電極３３と同一厚みのダミー電極３６ａ、３６ｂとダミー電極１５ａ、１５ｂが噛み合わされて嵌合することにより位置決めされるされるようにすればよい。

また、図４に示すように、ヘッドチップ１に所定間隔Ｗ４で形成された幅がＷ３の矩形のダミー電極１５ａ、１５ｂと、ダミー電極の間隔Ｗ４に嵌合するように配線基板３に形成された所定間隔Ｗ４の幅よりも狭い幅Ｗ１を有する矩形のダミー電極３６ａ、３６ｂとが幅方向に隙間Ｗ５を有して互いに嵌合していることが好ましい。同様に、配線基板３に所定間隔Ｗ２で形成された幅がＷ１の矩形のダミー電極３６ａと、ダミー電極の間隔Ｗ２に嵌合するようにヘッドチップ１に形成された所定間隔Ｗ２の幅よりも狭い幅Ｗ３を有する矩形のダミー電極１５ａとが幅方向に隙間Ｗ５を有して互いに嵌合している。

このように隙間を有して嵌合していることにより、接合の際、一方のダミー電極の凸部を他方のダミー電極とダミー電極との凹部に容易に勘入させることができ、容易に位置決めできる。また、ダミー電極の幅Ｗ１は、所定間隔の幅Ｗ４の０．５倍以上０．９倍以下であることがさらに好ましい。ダミー電極の幅Ｗ１を、所定間隔の幅Ｗ４の０．９倍以下とすることで、一方のダミー電極の凸部を他方のダミー電極とダミー電極との凹部に容易に勘入させることができ、容易に位置決めすることができる。下限は、がたつきを少なくするため、所定間隔の幅Ｗ４の０．５倍以上であることが好ましい。

同様に、ダミー電極の幅Ｗ３は、所定間隔の幅Ｗ２の０．５倍以上０．９倍以下であることがさらに好ましい。ダミー電極の幅Ｗ３を、所定間隔の幅Ｗ２の０．９倍以下とすることで、一方のダミー電極の凸部を他方のダミー電極とダミー電極との凹部に容易に勘入させることができ、容易に位置決めすることができる。下限は、がたつきを少なくするため、所定間隔の幅Ｗ２の０．５倍以上であることが好ましい。

また、以上の態様では、より正確に位置決めするため、短冊状のダミー電極３６ａ、１５ａとＬ字形状のダミー電極３６ｂ、１５ｂを有する例を示したが、短冊状のダミー電極３６ａ、１５ａのみとしてもよい。異方性導電接着剤によってヘッドチップ１と配線基板３の接続を行う際に、短冊状のダミー電極３６ａと１５ａとがそれぞれ対向位置で交互に噛み合って嵌合することにより、Ａ方向の位置決めを行うため、Ａ方向の位置ずれがなくなり、信頼性のある接続を行うことができる。

また、Ｌ字形状のダミー電極３６ｂ、１５ｂのみとしてもよい。異方性導電接着剤によってヘッドチップ１と配線基板３の接続を行う際に、Ｂ方向及びＡ方向の両方向すなわち接合面と平行な方向に移動しないように規制することにより、位置決めを容易に行うことができ、配線基板３の表面におけるヘッドチップ１の２次元の位置（Ａ方向とＢ方向の位置）を確実に決めることができる。

ヘッドチップ１及び配線基板３にそれぞれ形成されるダミー電極は、図示したＬ字型や短冊状に形成するものに限らず様々な形態に形成することができる。また、ダミー電極の数も特に限定されない。ヘッドチップ１と配線基板３を接合した状態で、ヘッドチップ１と配線基板３のいずれか一方のダミー電極の凸部が他方のダミー電極の凹部に位置して嵌合するようにすればよい。

ダミー電極は、ヘッドチップ１のノズル配列方向の一端に形成されているが、ヘッドチップ１の他端に形成されていることも好ましい。位置精度をより高めることができる。なお、以上説明したヘッドチップ１は、チャネル列が２列の場合であるが、チャネル列は１列のみであってもよく、また、３列以上の複数列であってもよい。

インクジェットヘッドの分解斜視図ヘッドチップの後面を示す背面図配線基板にヘッドチップが位置決めされた状態を示すインクジェットヘッドの斜視図図３中の（iii）−（iii）線に沿う部分断面図

符号の説明

１ヘッドチップ
１Ａ、１Ｂ側壁面
１１駆動壁
１２チャネル
１３駆動電極
１４接続電極
１５ａ、１５ｂダミー電極
２ノズルプレート
２１ノズル
３配線基板
３１配線接続部
３２開口部
３３配線電極
３５接合領域
３６ａ、３６ｂダミー電極

Claims

圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネルの出口と入口とが配置され、前記チャネルの内面に形成された駆動電極と電気的に接続する接続電極が後面に形成されてなるヘッドチップと、前記ヘッドチップの後面に接合され、前記接続電極と電気的に接続される配線電極が配列されてなる配線基板と、を有するインクジェットヘッドにおいて、
前記配線基板の接合面で前記配線電極が形成されていない領域と、前記ヘッドチップの後面で前記接続電極が形成されていない領域とのそれぞれに、駆動に寄与しない位置決め用のダミー電極が形成されており、前記配線基板のダミー電極と前記ヘッドチップのダミー電極とが互いに嵌合していることを特徴とするインクジェットヘッド。
前記配線基板のダミー電極の厚みは前記配線電極の厚みよりも厚く、かつ、前記配線電極の厚みと前記接続電極の厚みの和よりも薄いことを特徴とする請求項１にインクジェットヘッド。
前記ヘッドチップのダミー電極の厚みは前記接続電極の厚みよりも厚く、かつ、前記配線電極の厚みと前記接続電極の厚みの和よりも薄いことを特徴とする請求項１または２にインクジェットヘッド。
前記駆動に寄与しない位置決め用のダミー電極は、前記配線基板に所定間隔で形成された複数のダミー電極と、前記ダミー電極の間に嵌合するように前記ヘッドチップに形成された前記所定間隔の幅よりも狭い幅を有するダミー電極と、を含んで構成され、前記配線基板の複数のダミー電極と前記ヘッドチップのダミー電極とが幅方向に隙間を有して互いに嵌合していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
前記ヘッドチップのダミー電極の幅は、前記所定間隔の幅の０．５倍以上０．９倍以下であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
前記駆動に寄与しない位置決め用のダミー電極は、前記ヘッドチップに所定間隔で形成された複数のダミー電極と、前記ダミー電極の間に嵌合するように前記配線基板に形成された前記所定間隔の幅よりも狭い幅を有するダミー電極と、を含んで構成され、前記ヘッドチップの複数のダミー電極と前記配線基板のダミー電極とが幅方向に隙間を有して互いに嵌合していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
前記配線基板のダミー電極の幅は、前記所定間隔の幅の０．５倍以上０．９倍以下であることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
前記配線基板の材質は、パイレックス（登録商標）ガラスまたはテンパックスガラスであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネルの出口と入口とが配置され、前記チャネルの内面に形成された駆動電極と電気的に接続する接続電極が後面に形成されてなるヘッドチップと、前記ヘッドチップの後面に接合され、前記接続電極と電気的に接続される配線電極が配列されてなる配線基板とを有するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記配線基板の接合面で前記配線電極が形成されていない領域と、前記ヘッドチップの後面で前記接続電極が形成されていない領域とのそれぞれに、駆動に寄与しない位置決め用のダミー電極を形成した後、前記配線基板のダミー電極と前記ヘッドチップのダミー電極を互いに嵌合させることにより、前記ヘッドチップを前記配線基板の接合面に対して所定位置に位置決めすることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
前記配線基板の配線電極とダミー電極用下地電極とを、マスクを用いて金属被膜を選択的に形成することによって、同時に形成した後、前記ダミー電極用下地電極の上に金属層を積層することにより配線基板のダミー電極を形成することを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
前記ヘッドチップの接続電極とダミー電極用下地電極とを、マスクを用いて金属被膜を選択的に形成することによって、同時に形成した後、前記ダミー電極用下地電極の上に金属層を積層することによりヘッドチップのダミー電極を形成することを特徴とする請求項９または１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
前記金属層を電界めっきにより積層することを特徴とする請求項１０または１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
前記金属層をバンプにより積層することを特徴とする請求項１０または１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
前記位置決め用のダミー電極は、前記ヘッドチップと前記配線基板とが前記接合面と平行な方向に移動しないように規制することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。