JP2010227759A - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動回路部の熱に起因する印刷品質の低下を防止することができる、液滴吐出ヘッド、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。
【解決手段】第１基板２２と、第１基板２２上に設けられた駆動素子２３と、第１基板２２の駆動素子２３側に設けられた第２基板２５と、ケース部材１０１と、実装部２７Ａ及び接続部２７ｂを有し、接続部２７ｂが開口部１５０に挿入された状態で開口部１５０の底面に露出する駆動素子２３と導電性接着材７９を介して接続されるフレキシブル基板２７と、を備えた液滴吐出ヘッドである。開口部１５０の内壁面２８ａには、フレキシブル基板２７における接続部２７ｂ及び実装部２７Ａ間に対向する凸状部材８０が設けられており、導電性接着材７９は凸状部材８０及びフレキシブル基板２７間に入り込んだ状態でフレキシブル基板２７を内壁面２８ａに固定している。
【選択図】図５

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、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。

マイクロデバイスを製造する方法の一つとして液滴吐出法（インクジェット法）が提案されている。この液滴吐出法は、デバイスを形成するための材料を含む機能液を液滴状にして、液滴吐出ヘッドより吐出する方法である。下記特許文献１には、液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）に関する技術の一例が開示されている。この特許文献１に開示されている液滴吐出ヘッドでは、駆動素子（圧電素子）が、駆動デバイス（ドライバーＩＣ）にワイヤボンディングで接続された構造となっている（例えば、特許文献１）。

ところで、液滴吐出法に基づいてマイクロデバイスを製造する際、マイクロデバイスの更なる微細化の要求に応えるために、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）することが望まれている。駆動素子はノズル開口部に対応して複数設けられるため、ノズルピッチを小さくすると、そのノズルピッチに対応して駆動素子同士の間の距離も小さく（短く）する必要がある。

しかしながら、駆動素子同士の間隔を狭くすると、これら複数の駆動素子のそれぞれとドライバーＩＣとをワイヤボンディングによって接続する際に、ワイヤの本数が大量であるため、隣接するワイヤ（配線）間で短絡が生じ易くなることからワイヤボンディングを行うためには配線（実装）が非常に難しくなり、作業性が著しく低下してしまう。また、このようなワイヤボンディング実装では接続部の強度が弱く、歩留まりが向上しないという問題がある。また、ワイヤの本数が大量であるため、ワイヤボンディング実装に長時間を要することになる。

そこで、このようなワイヤボンディングによる接続に起因する問題を解消するため、アウターリードとして機能する配線パターンを予め形成したフレキシブル基板（可撓性基板）を用いて、アウターリードボンディング（ＯＬＢ：Outer Lead Bonding）接続を行うことでワイヤ同士の短絡等の不都合を生じさせることなく、駆動素子（圧電素子）と駆動デバイス（駆動回路部）との間の電気的接続を行うことが考えられている（例えば、特許文献２）。

特開２０００−２９６６１６号公報 特開２０００−６８９８９号公報

ところで、このようなＯＬＢ接続においては駆動素子を駆動させた際に駆動デバイスが発熱し、この熱がフレキシブル基板を伝わってＯＬＢ接続部に伝熱される可能性がある。一般的に、駆動デバイスは駆動素子列の中央付近に相当する位置に実装されていることから、駆動素子列の中央部と端部との間で温度差が生じてしまい、ノズルから吐出されるインクの粘度にばらつきが生じ、印刷品質が低下する可能性がある。

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、駆動回路部の熱に起因する印刷品質の低下を防止することができる、液滴吐出ヘッド、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している。

上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドは、第１基板と、該第１基板上に設けられた駆動素子と、前記第１基板の前記駆動素子側に設けられた第２基板と、該第２基板の前記第１基板と反対側に設けられたケース部材と、駆動回路部が実装される実装部及び該実装部に電気的に接続される接続部を有し、前記接続部が前記第２基板及び前記ケース部材の開口部に挿入された状態で前記開口部の底面に露出する前記駆動素子の端子部と導電性接着材を介して接続されるフレキシブル基板と、を備え、前記開口部の内壁面には、前記フレキシブル基板における前記接続部及び前記実装部間に対向する凸状部材が設けられており、前記導電性接着材は前記凸状部材及び前記フレキシブル基板間に入り込んだ状態で前記フレキシブル基板を前記内壁面に固定していることを特徴とする。また、前記凸状部材が前記ケース部材に設けられているのが好ましい。

本発明の液滴吐出ヘッドによれば、フレキシブル基板の接続時に凸状部材が導電性接着材のガイドとして機能することで、開口部の側面を毛細管力によって這い上がった導電性接着材が凸状部材及びフレキシブル基板間に入り込んだ状態とされている。よって、導電性接着材が第２基板とフレキシブル基板との間に確実に配置された構造を実現することができる。したがって、駆動回路部で発生した熱は、フレキシブル基板及び導電性接着材を介して第２基板へと伝わり、効率的に放熱されるようになる。よって、駆動回路部の熱によって液滴の粘度が変化し、吐出特性が低下して印刷品質が低下するといった不具合の発生を防止できる。

また、上記液滴吐出ヘッドにおいては、第１基板上に複数の前記駆動素子が配置されており、前記凸状部材は、複数の前記駆動素子の配列方向に沿って延在しているのが好ましい。
この構成によれば、駆動素子の端子部の配列方向に沿って導電性接着材が配置されるので、駆動回路部の熱を駆動素子の配列方向に分散させることで確実に放熱させることができる。

また、上記液滴吐出ヘッドにおいては、前記凸状部材は、前記フレキシブル基板における前記実装部の近傍に対向しているのが好ましい。
この構成によれば、実装部の近傍に導電性接着材が配置されるので、駆動回路部の熱を効率的に放熱することができる。

本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、駆動素子が設けられた第１基板に前記駆動素子の端子部を露出させる開口部をそれぞれ有した第２基板及びケース部材を順次接合する接合工程と、駆動回路部が実装される実装部及び該実装部に電気的に接続される接続部を有したフレキシブル基板を用い、前記接続部を前記開口部内に挿入するとともに前記実装部を前記開口部内から突出させ、前記接続部と前記駆動素子の端子部とを導電性接着材を介して接続する接続工程と、を備え、前記接続工程においては、前記接続部と前記端子部との間に配した前記導電性接着材を押圧して、前記開口部の内壁面に設けられた凸状部材と前記フレキシブル基板との間に入り込ませることを特徴とする。

本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、フレキシブル基板の接続時に凸状部材がガイドとして機能し、開口部の側面に沿って導電性接着材が毛細管力によって這い上がり、凸状部材及びフレキシブル基板間に入り込んだ状態とすることができる。よって、導電性接着材が第２基板とフレキシブル基板との間に確実に配置された構造を実現することができる。したがって、駆動回路部で発生した熱は、フレキシブル基板及び導電性接着材を介して第２基板へと伝わり、効率的に放熱されるようになる。よって、駆動回路部の熱によって液滴の粘度が変化し、吐出特性が低下して印刷品質が低下するといった不具合の発生を防止できる。

本発明の液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッド又は上記方法により製造された液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。

本発明の液滴吐出装置によれば、上述のような駆動回路部における優れた放熱性を備えた液滴吐出ヘッドを備えているので、この液滴吐出装置自体も、良好な吐出特性を備えた信頼性の高いものとなる。

液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。 液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。 液滴吐出ヘッドをノズル開口側から見た斜視図の一部破断図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 フレキシブル基板の接続部を拡大して示す断面図である。 フレキシブル基板の平面図である。 フレキシブル基板を実装する工程を説明するための図である。 液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。

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、液滴吐出ヘッドの短手方向（ノズルの配列方向）をＸ軸方向、液滴吐出ヘッドの長手方向（Ｘ軸方向と直交する方向）をＹ軸方向、液滴吐出ヘッドの厚さ方向（すなわちＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向）をＺ軸方向とする。

＜液滴吐出ヘッド＞
本発明の液滴吐出ヘッドの一実施形態について、図１〜図６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に係る構成を示す外観斜視図、図２は液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図３は液滴吐出ヘッドをノズル開口側から見た斜視図の一部破断図、図４は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図５はフレキシブル基板の接続部を拡大して示す断面図、図６はフレキシブル基板の平面図である。

液滴吐出ヘッド１は、図１に示すように、ノズル基板２１と、ノズル基板２１の上面に設けられた流路形成基板２２（第１基板）と、流路形成基板２２の上面に設けられて圧電素子２３の駆動により変位する振動板２４と、振動板２４の上面に設けられたリザーバー形成基板２５（第２基板）と、リザーバー形成基板２５の上面側に設けられるケース部材１０１と、圧電素子（駆動素子）２３とドライバーＩＣ（駆動回路部）２６とを電気的に接続するフレキシブル基板２７とを備えた基体１Ａを主体に構成されている。なお、本実施形態においては、一つの基体１Ａにより液滴吐出ヘッドを構成しているが、複数の基体１Ａをユニット化することで液滴吐出ヘッドを構成するようにしてもよい。

ケース部材１０１は、例えばプラスチックによって構成されている。このケース部材は、液滴吐出ヘッド１を後述するような液滴吐出装置に搭載する際の取付け部材として利用されるものである。

図３に示されるように、ノズル基板２１は、例えばステンレスやガラスセラミックスやプラスチックやシリコンによって構成されており、ノズル基板２１を貫通する貫通孔であって機能液の液滴を吐出するノズル開口３１が複数形成されている。そして、Ｙ軸方向に複数並んで形成されたノズル開口３１によって、第１から第４のノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄが構成されている。ここで、第１ノズル開口群３１Ａと第２ノズル開口群３１ＢとはＸ軸方向に関して対向配置され、第３ノズル開口群３１Ｃと第４ノズル開口群３１ＤとはＸ軸方向に関して対向配置されている。また、第３ノズル開口群３１Ｃは第１ノズル開口群３１Ａに対してＹ軸方向で隣り合うように形成され、第４ノズル開口群３１Ｄは第２ノズル開口群３１Ｂに対してＹ軸方向で隣り合うように形成されている。

なお、図３では、第１から第４のノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄがそれぞれ６個のノズル開口３１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３１が形成されている。

流路形成基板２２は、例えば剛体であるシリコン単結晶によって形成されており、複数の隔壁３５は、流路形成基板２２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で形成されている。
また、流路形成基板２２の下面には例えば接着材や熱溶着フィルムなどを介してノズル基板２１が固定されている一方、流路形成基板２２の上面には振動板２４が設けられている。

そして、複数の隔壁３５を有する流路形成基板２２と、ノズル基板２１と、振動板２４とで囲まれた空間によって、ノズル開口３１より吐出される機能液が配置される圧力発生室３６が形成されている。この圧力発生室３６は、第１から第４のノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれを構成する複数のノズル開口３１に対応するようにして、Ｙ軸方向に複数並んで形成されている。

そして、第１ノズル開口群３１Ａに対応して形成された複数の圧力発生室３６によって第１圧力発生室群３６Ａが構成される。同様に、第２ノズル開口群３１Ｂに対応する複数の圧力発生室３６によって第２圧力発生室群３６Ｂが構成され、第３ノズル開口群３１Ｃに対応する複数の圧力発生室３６によって第３圧力発生室群３６Ｃが構成され、第４ノズル開口群３１Ｄに対応する複数の圧力発生室３６によって第４圧力発生室群３６Ｄが構成されている。第１圧力発生室群３６Ａと第２圧力発生室群３６ＢとはＸ軸方向に関して互いに対向するように配置され、第３圧力発生室群３６Ｃと第４圧力発生室群３６Ｄ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１圧力発生室群３６Ａを構成する複数の圧力発生室３６の一方の端部は、リザーバー３７の一部を構成する供給路３８を介して連通部３９により互いに連通されている。連通部３９は、流路形成基板２２に形成された貫通孔であって、後述するリザーバー部５１に接続されている。
同様に、第２〜第４圧力発生室群３６Ｂ〜３６Ｄを構成する圧力発生室３６の端部も、それぞれ供給路３８を介して連通部３９によって互いに連通されている。

流路形成基板２２とリザーバー形成基板２５との間に配置された振動板２４は、流路形成基板２２の上面を覆うように設けられた弾性膜４１と、弾性膜４１の上面に設けられた下電極膜４２とを備えている。弾性膜４１は、例えば厚さ１〜２μｍ程度の二酸化シリコンによって形成されており、下電極膜４２は、例えば厚さ０．２μｍ程度の白金などによって形成されている。なお、本実施形態において、下電極膜４２は、複数の圧電素子２３に共通する電極となっている。

振動板２４を変位させるための圧電素子２３、すなわち駆動素子は、下電極膜４２の上面に設けられた圧電体膜４５と、圧電体膜４５の上面に設けられた上電極膜４６と、上電極膜４６の引出配線であるリード電極４７（端子部）とを備えている。

圧電体膜４５は、例えば厚さ１μｍ程度の金属酸化物によって構成されている。また、上電極膜４６は、例えば厚さ０．１μｍ程度の白金などによって構成され、リード電極４７は、例えば厚さ０．１μｍ程度の金などによって構成されている。なお、リード電極４７と下電極膜４２との間には、絶縁膜（図示略）が設けられている。

圧電素子２３は、複数のノズル開口３１及び圧力発生室３６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２３は、ノズル開口３１ごと（圧力発生室３６ごと）に設けられている。そして、上述のように、下電極膜４２が複数の圧電素子２３の共通電極として機能し、上電極膜４６及びリード電極４７が複数の圧電素子２３の個別電極として機能する。

また、第１ノズル開口群３１Ａを構成する各ノズル開口３１と対応するようにＹ軸方向に複数並んで設けられた圧電素子２３により、第１圧電素子群２３Ａが形成される。同様に、第２ノズル開口群３１Ｂと対応する第２圧電素子群２３Ｂが形成され、第３ノズル開口群３１Ｃと対応する第３圧電素子群（図示略）が形成され、第４ノズル開口群３１Ｄと対応する第４圧電素子群（図示略）が形成されている。これら第１圧電素子群２３Ａと第２圧電素子群２３Ｂとは、Ｘ軸方向において互いに対向するように配置されている。また、第３圧電素子群と第４圧電素子群とは、Ｘ軸方向において互いに対向するように配置されている。

なお、圧電素子２３は、圧電体膜４５、上電極膜４６及びリード電極４７に加えて下電極膜４２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４２は、圧電素子２３としての機能と振動板２４としての機能とを兼ね備える構成としてもよい。また、本実施形態では、弾性膜４１及び下電極膜４２によって振動板２４が構成されているが、弾性膜４１を省略して下電極膜４２が弾性膜４１の機能を兼ね備える構成としてもよい。

リザーバー形成基板２５は、例えば流路形成基板２２と同一材料であるシリコン単結晶をエッチングすることで形成されている。また、リザーバー形成基板２５は、例えば熱酸化により表面に絶縁膜が形成された状態となっている。なお、リザーバー形成基板２５としては、流路形成基板２２の熱膨張率とほぼ同一の熱膨張率を有する材料によって形成されていることが好ましく、例えばガラスやセラミックス材料などを用いてもよい。

リザーバー形成基板２５には、図４に示すように、連通部３９のそれぞれと対応するリザーバー部５１がＹ軸方向に延びるように形成されている。このリザーバー部５１と上述した連通部３９とによってリザーバー３７が構成される。
また、リザーバー形成基板２５には、各連通部３９の側壁に接続されて各連通部３９に機能液を導入する導入路５２が形成されている。

また、リザーバー形成基板２５の上面には、コンプライアンス基板５３が接合されている。このコンプライアンス基板５３は、封止膜５４及び固定板５５を有する。
封止膜５４は、例えば厚さ６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルムのような剛性が低く可撓性を有する材料によって形成されている。そして、封止膜５４によってリザーバー部５１の上部が封止されている。

また、固定板５５は、例えば厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼のような金属などの硬質の材料によって形成されている。この固定板５５のうち、リザーバー部５１に対応する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部５６となっている。したがって、リザーバー部５１の上部は、可撓性を有する封止膜５４のみによって封止されたものとなっており、したがって、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部５７となっている。また、コンプライアンス基板５３上には、上記ケース部材１０１が設けられている。

また、リザーバー部５１の外側のコンプライアンス基板５３及びケース部材１０１には、導入路５２に連通してリザーバー部５１に機能液を供給するための機能液導入口５８が形成されている。通常、機能液導入口５８からリザーバー部５１に機能液が供給されると、例えば圧電素子２３の駆動時の機能液の流れや周囲の熱などによってリザーバー部５１内に圧力変化が生じる。しかしながら、上述のように、リザーバー部５１の上部が封止膜５４のみによって封止された可撓部５７となっているので、この可撓部５７が撓み変形してその圧力変化を吸収する。したがって、リザーバー部５１内は一定の圧力に保持される。なお、他の部分は固定板５５によって十分な強度に保持されている。また、ケース部材１０１は、可撓部５７の変形を損なわないように可撓部５７に非接触状態で設けられている。

リザーバー形成基板２５のＸ軸方向における中央部には、Ｙ軸方向に延びる溝状の開口部６０が形成されている。これらの開口部６０は、Ｘ軸方向に並んだ２つずつの開口部６０がＹ軸方向に延びる壁部２５Ａにより仕切られており、それぞれの開口部６０からＸ軸方向外側の領域に、第１から第４圧電素子群２３Ａ〜２３Ｄを振動板２４との間で封止する第１および第２封止部６１Ａ，６１Ｂと、第３および第４封止部とが形成されている。より詳しくは、第１封止部６１Ａは、第１圧力発生室群３６Ａに対応する第１圧電素子群２３Ａを振動板２４との間で封止し、第２封止部６１Ｂは第２圧電素子群２３Ｂを封止している。第３封止部および第４封止部は、図４には記載されていないが、第３および第４圧電素子群を封止している。

リザーバー形成基板２５のうち、圧電素子２３と対向する領域には、圧電素子２３の運動を阻害しない程度の空間が確保されており、この空間を密封可能な圧電素子保持部６２が形成されている。圧電素子保持部６２は、第１および第２封止部６１Ａ，６１Ｂと、第３および第４封止部のそれぞれに形成されており、第１から第４の圧電素子群２３Ａ〜２３Ｄを覆う大きさで形成されている。また、圧電素子２３のうち、少なくとも圧電体膜４５は、この圧電素子保持部６２内に密封されている。

このように、リザーバー形成基板２５は、圧電素子２３を外部環境から遮断し、圧電素子２３を封止するための封止部材としての機能を有している。リザーバー形成基板２５で圧電素子２３を封止することにより、水分などの外部環境による圧電素子２３の破壊を防止することができる。なお、本実施形態では、圧電素子保持部６２の内部を密封した状態としただけであるが、例えば圧電素子保持部６２内の空間を真空や、窒素またはアルゴン雰囲気などとすることで圧電素子保持部６２内を低湿度に保持することができ、圧電素子２３の破壊をより確実に防止することができる。

また、第１封止部６１Ａの圧電素子保持部６２によって封止されている圧電素子２３のうち、リード電極４７の一方の端部は、第１封止部６１Ａの外側まで延びており、開口部６０において露出した流路形成基板２２上に配置されている。
同様に、第２封止部６１Ｂの圧電素子保持部６２によって封止される圧電素子２３のうち、リード電極４７の他方の端部は、第２封止部６１Ｂの外側まで延びており、開口部６０において露出した流路形成基板２２上に配置されている。また、第３及び第４封止部の圧電素子保持部６２によって封止される圧電素子２３のうち、リード電極４７の一部が、第３及び第４封止部の外側まで延びており、第３及び第４封止部同士の間に設けられた開口部６０において露出した流路形成基板２２上に配置されている。

また、ケース部材１０１のＸ軸方向における中央部には、Ｙ軸方向に沿って形成される開口部１０２が形成されている。この開口部１０２は、少なくとも上記リザーバー形成基板２５に形成された開口部６０の開口領域を含む大きさとされており、図１、２に示されるようにフレキシブル基板２７の保持領域（内壁面）１０３が切欠状に形成されている。以下、リザーバー形成基板２５の開口部６０及びフレキシブル基板２７の開口部により構成される開口を総称して、貫通開口部（開口部）１５０と呼ぶ。

具体的に保持領域１０３にはフレキシブル基板２７における対向するドライバーＩＣ２６の実装面側に対向する凸状部材８０がそれぞれ設けられている。凸状部材８０は圧電素子２３の配列方向（図１，２で示されるＹ軸方向）に沿って延在しており、フレキシブル基板２７の幅と略同じ大きさを有している（図１、２参照）。なお、凸状部材８０はケース部材１０１と同一材料から構成されていてもよいし、別部材から構成されていてもよい。

ドライバーＩＣ２６は、例えば回路基板や駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）を有するドライバーＩＣであり、第１から第４のノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄに応じて４つ設けられている。各ドライバーＩＣ２６は、フレキシブル基板２７の一方の面の所定領域（実装部）２７Ａにフリップチップ実装されている。

このようなドライバーＩＣ２６が実装されたフレキシブル基板２７は、図２に示されるようにケース部材１０１及びリザーバー形成基板２５の貫通開口部１５０内に一端側が挿入された状態とされている。フレキシブル基板２７は、貫通開口部１５０の底面に露出する圧電素子２３のリード電極４７とドライバーＩＣ２６とを電気的に接続している。

具体的には、フレキシブル基板２７は、ドライバーＩＣ２６の実装領域と端子部７３との間を折り曲げて、端子部７３側の端部すなわち接続部２７ｂを貫通開口部１５０（図４，５）内に挿入させることで、貫通開口部１５０に配置されているリード電極４７と端子部７３とを接続している。端子部７３とリード電極４７とは、例えば異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などの導電性接着材７９によって接続されている。

本実施形態では、導電性接着材７９が凸状部材８０とフレキシブル基板２７との間に入り込んだ状態となっている。これにより、フレキシブル基板２７は導電性接着材７９によってケース部材１０１の保持領域１０３に固定され、フレキシブル基板２７に実装されたドライバーＩＣ２６がリザーバー形成基板２５の面方向（ＸＹ平面）に対して垂直状態で保持されている。このように本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、導電性接着材７９がリザーバー形成基板２５とフレキシブル基板２７との間に確実に配置された構造となっている。

導電性接着材７９は導電性粒子７９ａを含有していることから熱伝導性を備えている。そのため、インク吐出動作によりドライバーＩＣ２６に生じた熱はフレキシブル基板２７から導電性接着材７９を介してリザーバー形成基板２５へと伝わり、放熱されるようになっている。

フレキシブル基板２７は、図６に示すようにフィルム基材７１と、フィルム基材７１の一面に形成された第１配線パターン７２、第２配線パターン７４、グランド配線７６、圧電素子２３と接触して接続される端子部７３をそれぞれ備えている。フレキシブル基板の端子部７３側が同図中Ｏ線で折り曲げられており、この折り曲げ部が圧電素子２３のリード電極４７に接続される接続部２７ｂを構成している。

フィルム基材７１は、例えば厚さ２５μｍ程度のポリイミドからなる絶縁性のフィルムであって、その下面２７ａに、銅などの導電性材料からなる上記第１配線パターン７２、第２配線パターン７４、およびグランド配線７６が、プリント方式により電解メッキやエッチングなどの手法によって形成されている。また、下面２７ａの所定領域には端子部７３が形成されており、第１配線パターン７２の一端に接続されている。

フレキシブル基板２７の下面２７ａの所定領域（実装部）２７Ａには、圧電素子２３を駆動するためのドライバーＩＣ２６がそれぞれ配置されており、フレキシブル基板２７の各下面２７ａにフリップチップ実装されることにより、対応する第１配線パターン７２、第２配線パターン７４、及びグランド配線７６に接続されている。また、ドライバーＩＣ２６とフレキシブル基板２７との間には、接続強度を高めるための樹脂（接着材）７８が設けられている（図５参照）。ドライバーＩＣ２６の中心は、フレキシブル基板２７が圧電素子２３に接続された状態で、複数の圧電素子２３からなる駆動素子列の中央（具体的には、開口部６０の中央）と一致している。

また、フレキシブル基板２７には、外部コントローラ（不図示）と電気的に接続される外部信号入力部７７が形成されており、ドライバーＩＣ２６に接続する第２配線パターン７４とグランド配線７６によって構成されている。外部信号入力部７７から入力された外部信号は、第２配線パターン７４を介してドライバーＩＣ２６へと入力される。

（液滴吐出ヘッドの製造方法）
次に、上述した構成の液滴吐出ヘッド１の製造方法について説明する。図７は、液滴吐出ヘッドの製造工程の一部（ＯＬＢ実装工程）を示す断面図である。なお、以下の説明において、ドライバーＩＣ２６と圧電素子２３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２１、流路形成基板２２、リザーバー形成基板２５、圧電素子２３、フレキシブル基板２７などの製造及び接続、配置作業はすでに完了しているものとする。

ノズル基板２１、圧電素子２３を形成した流路形成基板２２、及びリザーバー形成基板２５を順次接合する（接合工程）。次に、フレキシブル基板２７をリザーバー形成基板２５及びケース部材１０１の対応する貫通開口部１５０内（開口部６０）に実装する（接続工程）。図７に示すように、貫通開口部１５０内に接続部２７ｂを挿入するとともに、実装部２７Ａに実装されたドライバーＩＣ２６を突出させた状態で、フレキシブル基板２７の接続部２７ｂに設けられた各端子部７３と圧電素子２３の各リード電極４７とを位置合わせした状態で当接させ、仮接合する。なお、予め、端子部７３の下面またはリード電極４７の上面には、導電性接着材７９を設けておく。このとき、接続部２７ｂの中央部に導電性接着材７９を相対的に多く塗布するようにしてもよい。

実装には、ボンディングツールＴを用いてフレキシブル基板２７を吸着し、端子部７３のリード電極４７に対する位置合わせを行いながら、接続部２７ｂを押圧して端子部７３をリード電極４７に当接させる。なお、フレキシブル基板２７の接続部２７ｂにアライメントマーク（不図示）を設ける事で、フレキシブル基板２７に対するボンディングツールＴの位置合わせを行うようにしてもよいし、端子部７３とリード電極４７との位置合わせに用いることもできる。

そして、フレキシブル基板２７の接続部２７ｂと圧電素子２３のリード電極４７とを対向させた状態で、ボンディングツールＴで接続部２７ｂを押圧及び加熱する。端子部７３とリード電極４７との少なくとも一方には導電性接着材７９が予め設けられているので、導電性接着材７９を介在させた状態でボンディングツールＴによる押圧及び加熱を行うことで、容易に端子部７３とリード電極４７との電気的な接続が行われる。

このとき、軟化した導電性接着材７９は、端子部７３とリード電極４７との隙間を埋めるようにして拡がり、接続部２７ｂとリード電極４７との間から押し出された余剰の導電性接着材７９は貫通開口部１５０（開口部６０）の内壁面２８ａに沿って押しあげられる。内壁面２８ａに沿って押し上げられた導電性接着材７９は、凸状部材８０とフレキシブル基板２７との隙間に毛細管力によって引き込まれるようになる。よって、凸状部材８０及びフレキシブル基板２７間に導電性接着材７９が入り込むことで、リザーバー形成基板２５の開口部６０の内壁面２８ａとフレキシブル基板２７との間に導電性接着材７９が確実に配置された構造となる。よって、フレキシブル基板２７は、導電性接着材７９を介して貫通開口部１５０内に確実に固定されたものとなる。同様にして全てのフレキシブル基板２７を貫通開口部１５０（開口部６０）内に実装する。以上のように、液滴吐出ヘッド１を製造する。

本実施形態によれば、毛細管力を利用して凸状部材８０とフレキシブル基板２７との隙間に導電性接着材７９を確実に入り込ませることができる。これにより、導電性接着材７９の充填が難いフレキシブル基板２７の裏面側（ドライバーＩＣ２６の実装面）に、導電性接着材７９を確実に配置することができる。よって、導電性接着材７９をリザーバー形成基板２５の開口部８０の内壁面２８ａに沿って這い上がらせた状態とすることができ、導電性接着材７９がリザーバー形成基板２５に接触した状態となる。

よって、例えばインク吐出動作により発熱したドライバーＩＣ２６の熱がフレキシブル基板２７から導電性接着材７９へと伝わり、導電性接着材７９が接触しているリザーバー形成基板２５を介して効率的に放出される。よって、ドライバーＩＣ２６の熱によってインクの粘度が変化し、吐出特性が低下することが防止される。また、凸状部材８０が圧電素子２３の配列方向に沿って延在しているため、ドライバーＩＣ２６の熱を圧電素子２３の配列方向に分散させることで確実に放熱させることができる。また、凸状部材８０がフレキシブル基板２７におけるドライバーＩＣ２６の実装部２７Ａの近傍に対向しているので、熱源としての実装部２７Ａの近傍に導電性接着材７９が確実に配置されることとなり、ドライバーＩＣ２６の熱を効率的に放熱することができる。

＜液滴吐出装置＞
次に、前述した液滴吐出ヘッド１を備えた本発明の液滴吐出装置ＩＪの一例について、図８を参照しながら説明する。図８は液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。

図８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、外部コントローラと、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。なお、液滴吐出ヘッド１は、不図示のキャッリッジにケース部材１０１を介して液滴吐出装置ＩＪに取付けられている。ステージ７は、液滴吐出ヘッド１によって機能液が吐出される基板Ｐを支持するもので、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えたものである。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、機能液が吐出されるようになっている。

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からなるもので、外部コントローラからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、駆動軸４を回転させるようになっている。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からなるもので、外部コントローラからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７をＸ軸方向に移動するようになっている。

外部コントローラは、液滴吐出ヘッド１に対して液滴吐出を制御するための電圧を供給する。さらに、外部コントローラは、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の移動も外部コントローラにより制御される。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ようになっている。このヒータ６の電源の投入及び遮断も、外部コントローラによって制御されるようになっている。
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。

このような液滴吐出装置ＩＪにあっては、前述したように、ドライバーＩＣ２６における優れた放熱性を備えた液滴吐出ヘッド１を備えているので、この液滴吐出装置ＩＪ自体も、良好な吐出特性を備えた信頼性の高いものとなる。

なお、前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、前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く、上記各実施形態を組み合わせても良い。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。

例えば、上記実施形態では、ドライバーＩＣ２６を実装したフレキシブル基板２７を圧電素子２３のリード電極４７に接合する場合について説明したが、実装部２７Ａを開口部内から突出させた状態でフレキシブル基板２７をリード電極４７と接合した後、実装部２７Ａに対してドライバーＩＣ２６を実装するようにしてもよい。

１…液滴吐出ヘッド、２２…流路形成基板（第１基板）、２３…圧電素子（駆動素子）、２５…リザーバー形成基板（第２基板）、２６…ドライバーＩＣ（駆動回路部）、２７…フレキシブル基板、２７Ａ…実装部、２７ｂ…接続部、２８ａ…側壁面、４７…リード電極（端子部）、６０…開口部、８０…凸状部材、１０１…ケース部材、ＩＪ…液滴吐出装置

Claims (6)

1. 第１基板と、
   該第１基板上に設けられた駆動素子と、
   前記第１基板の前記駆動素子側に設けられた第２基板と、
   該第２基板の前記第１基板と反対側に設けられたケース部材と、
   駆動回路部が実装される実装部及び該実装部に電気的に接続される接続部を有し、前記接続部が前記第２基板及び前記ケース部材の開口部に挿入された状態で前記開口部の底面に露出する前記駆動素子の端子部と導電性接着材を介して接続されるフレキシブル基板と、を備え、
   前記開口部の内壁面には、前記フレキシブル基板における前記接続部及び前記実装部間に対向する凸状部材が設けられており、
   前記導電性接着材は前記凸状部材及び前記フレキシブル基板間に入り込んだ状態で前記フレキシブル基板を前記内壁面に固定していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記凸状部材が前記ケース部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 第１基板上に複数の前記駆動素子が配置されており、
   前記凸状部材は、複数の前記駆動素子の配列方向に沿って延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記凸状部材は、前記フレキシブル基板における前記実装部の近傍に対向していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 駆動素子が設けられた第１基板に前記駆動素子の端子部を露出させる開口部をそれぞれ有した第２基板及びケース部材を順次接合する接合工程と、
   駆動回路部が実装される実装部及び該実装部に電気的に接続される接続部を有したフレキシブル基板を用い、前記接続部を前記開口部内に挿入するとともに前記実装部を前記開口部内から突出させ、前記接続部と前記駆動素子の端子部とを導電性接着材を介して接続する接続工程と、を備え、
   前記接続工程においては、前記接続部と前記端子部との間に配した前記導電性接着材を押圧して、前記開口部の内壁面に設けられた凸状部材と前記フレキシブル基板との間に入り込ませることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
6. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド又は請求項５に記載の製造方法により製造された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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