JP2011216761A - 圧着ツール、圧着方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル基板の端子部と接続部品の電極とを、確実に導通可能に圧着可能な圧着ツールを提供する。
【解決手段】圧着ツール８００は、フレキシブル基板５００の端子部５１２を、電極８０に対して圧着させるものであり、本体部８１０と、複数の凸部８２０ａ，８２０ａ…を備えた圧着層８２０と、この圧着層８２０を本体部８１０の下面８１０ａに貼り付ける接着層８３０とを備えている。凸部８２０ａは、圧着時に配線の長手方向に対して略直角方向に沿って延在する断面矩形の突条であればよい。
【選択図】図６

Description

本発明は、フレキシブル基板の端子部を電極に対して圧着するための圧着ツール、およびこれを用いた圧着方法に関する。

マイクロデバイスを製造する方法の１つとして液滴吐出法（インクジェット法）が知られている。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液状体を液滴状にして液滴吐出ヘッドより吐出するものである。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どうしの間の距離（ノズルピッチ）はできるだけ小さい（狭い）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どうしの間の距離も小さくする必要がある。ところが、圧電素子どうし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ＩＣドライバ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。

このため、液滴吐出ヘッドの溝内に形成された圧電素子の電極とＩＣドライバとを、フレキシブル基板を介して接続した液滴吐出装置が記載されている。こうした液滴吐出装置によれば、溝の深さ方向に向けて下がるフレキシブル基板の端子部（接続部）を水平方向に折り曲げて、圧電素子の電極に対してフレキシブル基板の端子部を圧着させて接続している。

従来、こうしたフレキシブル基板の端子部と、接続対象となる部品の電極との接続においては、フレキシブル基板の端子と接続部品の電極との間に異方導電性ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive paste）を接合材として挟んで接合してなるものが知られている。このＡＣＰは、樹脂に導電性粒子（例えば銀粒子）を分散させたものであり、端子の接合方向だけに導電性が得られ、端子の配列方向は絶縁を確保することができる。

しかしながら、この異方導電性ペースト（ＡＣＰ）は極めて高価であり、また、隣接する端子間の形成ピッチを狭めると端子間の絶縁性が低下し、隣接する端子間で短絡する虞があるため、端子を狭い間隔で高密度に配列できないという課題があった。このため、例えば、フレキシブル基板の端子部と接続部品の電極との間に比較的安価な絶縁性樹脂（ＮＣＰ：Non Conductive Polymer）を挟んで圧着するものが知られている。

こうした接合材を介して基板の端子部と接続部品の電極とを圧着する方法として、例えば、特許文献１には、圧着対象物に対して往復移動をする出力軸を備えた流体シリンダと、この出力軸に支持される圧着ヘッドとを備え、圧着ヘッドの自重を調整し、流体シリンダが発生させる往動時の推力を増加させることによって、圧着ヘッドの自重を調整し、圧着対象物どうしを圧着させる圧着方法が記載されている。

特開２００４−２７３６８７号公報

しかしながら、フレキシブル基板の端子部と接続部品の電極とを絶縁性樹脂（ＮＣＰ）を用いて接続する場合、フレキシブル基板の端子部の一面と、接続部品の電極の一面との間に絶縁性樹脂を配して、特許文献１のような方法で圧着面を一様に（均一に）押圧すると、フレキシブル基板の端子部と接続部品の電極との間から絶縁性樹脂が完全に排除されず、電極からフレキシブル基板の端子部の浮き上がった状態になりやすい。このため、フレキシブル基板の端子部と、接続部品の電極との間にＮＣＰが残ってしまい、導通不良を引き起こす懸念があった。

本発明にかかるいくつかの態様は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フレキシブル基板の端子部と接続部品の電極とを、確実に導通可能に圧着可能な圧着ツールを提供することを目的とする。

また、フレキシブル基板の端子部と接続部品の電極とを、確実に導通可能に圧着させる圧着方法を提供することを目的とする。

更に、こうした圧着方法を用いて、フレキシブル基板と溝内に形成された電極とを確実に導通可能に接続できる液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような圧着ツール、圧着方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供した。
すなわち、本発明の圧着ツールは、フレキシブル基板の一面に配線が複数配列された端子部を、電極に対して圧着させる圧着ツールであって、
前記圧着ツールは、少なくとも前記配線の長手方向に対して略直角方向に沿って設けた、複数の凸部を備えたことを特徴とする。

こうした圧着ツールによれば、フレキシブル基板の配線と電極とを、間欠的に形成された圧着領域で接合材層を排除して互いに圧着（密着）させることが可能になる。これによって、配線と電極との間が確実に導通されるとともに、圧着領域どうしの間に存在する接合材層によって配線と電極とが強固に接着される。

前記凸部は、前記略直角方向に沿って延在する突条からなることが好ましい。
これによって、凸部を容易に形成できるとともに、１つの凸部で複数の配線を電極に圧着することができる。

また、前記凸部は、前記略直角方向に沿って間欠的に配置された複数の突起からなることが好ましい。
これによって、配線と電極との圧着部分を多数形成することができ、配線と電極との間の導通をより一層確実に確保することができる。

前記凸部は、金属を電鋳法によって成形したものであればよい。
電鋳法を用いることで、微細な形状の凸部を金属によって形成することができる。

前記凸部は、樹脂をナノインプリント法によって成形したものであればよい。
ナノインプリント法を用いることで、微細な形状の凸部を樹脂材料によって形成することができる。

前記凸部の突出高さは１５μｍ以上であることが好ましい。
これによって、配線５１０ａの長手方向全体に加重が広がらず、特定部分だけに加重が掛けて、圧着領域を間欠的に形成することができる。

本発明の圧着方法は、フレキシブル基板の一面に配線が複数配列された端子部を、電極に対して圧着させる圧着方法であって、
前記電極の一面に接合材をディップする工程と、少なくとも前記配線の長手方向に対して略直角方向に沿って延びる、複数の凸部を備えた圧着ツールを用いて、前記フレキシブル基板の他面から前記端子部を前記電極に押し付ける工程と、を少なくとも備えたことを特徴とする。

このような圧着方法によれば、フレキシブル基板の配線と電極とを、間欠的に形成された圧着領域で接合材層を排除して互いに圧着（密着）させることが可能になる。これによって、配線と電極との間が確実に導通されるとともに、圧着領域どうしの間に存在する接合材層によって配線と電極とを強固に圧着することが可能になる。

前記接合材は絶縁性樹脂であることが好ましい。
これによって、配線間のピッチを狭めても、隣接する配線どうしの絶縁を確実に確保しつつ、配線と電極とを強固に圧着することが可能になる。

本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、前記各項記載の圧着方法を備え、圧着ツールを用いて前記フレキシブル基板を電極に圧着したことを特徴とする。

本発明の圧着方法を用いて製造した液滴吐出ヘッドの一例を示す外観斜視図である。 液滴吐出ヘッドを下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。 フレキシブル基板を下面側から見た図である。 （ａ）は、フレキシブル基板の端子部と圧電素子の電極との圧着部分を上から見たときの説明図である。また、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。 （ａ）は、本発明の圧着ツールを示す斜視図である。また、（ｂ）は圧着ツールの圧着面を示す平面図であり、（ｃ）は圧着ツールの側断面図である。 本発明の圧着ツールの製造方法の一例を段階的に示した要部拡大断面図である。 本発明の圧着ツールの製造方法の一例を段階的に示した要部拡大断面図である。 本発明の圧着ツールの凸部の形状例を示す断面図、平面図である。 本発明の圧着ツールの別な実施形態を示す側断面図である。 本発明の圧着ツールのナノインプリント法による製造工程を段階的に示した要部拡大断面図である。 本発明の圧着方法によって形成した液滴吐出ヘッドの一適用例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、図面を参照して、本発明に係る圧着ツール、圧着方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

まず、本発明の圧着方法を用いて製造した液滴吐出ヘッドの概要について、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（一面）５００Ａに設けられ、圧電素子３００を駆動するための駆動回路部（ＩＣドライバ）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においては、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。

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、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。

つまり、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。リーザバ形成基板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（一面）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。

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。

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（樹脂材料：モールド材）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。

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。

このような構成の液滴吐出ヘッド１より機能液の液滴を吐出する際には、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の下面５００Ａ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。

フレキシブル基板５００の端子部５１２と圧電素子３００の電極（上電極膜８０）との圧着部分の構成について詳述する。
図５（ａ）は、フレキシブル基板の端子部と圧電素子の電極との圧着部分を上から見たときの説明図である。また、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
フレキシブル基板５００は、一端側が溝部７００（図１参照）に入り込み、端子部５１２において配線パターン５１０を構成する複数本の配線５１０ａ，５１０ａ…は、圧電素子３００の上電極膜（電極）８０と電気的に接続される。即ち、フレキシブル基板５００の下面（一面）５００Ａに形成されている配線５１０ａが上電極膜（電極）８０に対して導通可能に圧着されている。

図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、フレキシブル基板５００の下面（一面）５００Ａには、互いに所定の間隔を開けて複数本の配線５１０ａが形成され、配線パターン５１０を構成している。それぞれの配線５１０ａは、長手方向Ｌに沿って延びる。一方、圧電素子３００の上電極膜（電極）８０も、所定の間隔を開けて複数形成され、上電極膜（電極）８０と配線５１０ａとが１対１で対応するように圧着されている。そして、このフレキシブル基板５００の下面（一面）５００Ａと圧電素子３００の上電極膜（電極）８０との間には、フレキシブル基板５００と上電極膜（電極）８０とを接着するための接合材層（接合材）８５が形成されている。

この接合材層（接合材）８５は、例えば、先供給型アンダーフィル材が用いれば良く、圧電素子３００の上電極膜（電極）８０の一面にペースト状のＮＣＰ（Non Conductive Polymer）を塗布しておいたり、フィルム状のＮＣＦ（Non Conductive Film）を貼り付けておくことによって形成される。接合材層８５を構成する接合材は、こうした絶縁性樹脂以外にも、例えば、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を用いることもできる。

図５（ａ）、図５（ｃ）に示すように、配線５１０ａと上電極膜（電極）８０とは、配線５１０ａの長手方向Ｌに対して略直角方向Ｍに沿って延びる圧着領域Ｐで、接合材層（接合材）８５を介さずに互いに密着される。
また、こうした圧着領域Ｐは、配線５１０ａの長手方向Ｌに対しては間欠的に形成される。そして、これら圧着領域Ｐどうしの間には接合材層（接合材）８５が介在し、配線５１０ａと上電極膜（電極）８０とを強固に接着する。

このような構成によって、フレキシブル基板５００の配線５１０ａと圧電素子３００の上電極膜（電極）８０とは、間欠的に形成された圧着領域Ｐで接合材層（接合材）８５を介さずに互いに圧着（密着）され、配線５１０ａと上電極膜（電極）８０との間が確実に導通されるとともに、圧着領域Ｐどうしの間に存在する接合材層（接合材）８５によって配線５１０ａと上電極膜（電極）８０とが強固に接着される。

図６（ａ）は、こうしたフレキシブル基板の配線と圧電素子の電極との圧着に用いる本発明の圧着ツールを示す斜視図である。また、図６（ｂ）は圧着ツールの圧着面を示す平面図であり、図６（ｃ）は圧着ツールの側断面図である。
本発明の圧着ツール８００は、フレキシブル基板５００の端子部５１２を、電極８０に対して圧着させるものであり、本体部８１０と、複数の凸部８２０ａ，８２０ａ…を備えた圧着層８２０と、この圧着層８２０を本体部８１０の下面８１０ａに貼り付ける接着層８３０とを備えている。凸部８２０ａは、圧着時に配線８０の長手方向Ｌに対して略直角方向Ｍ（図５参照）に沿って延在する、断面矩形の突条であればよい。

こうした凸部８２０ａを含む圧着層８２０は、例えばニッケル、銅などの金属から形成されれば良い。また、複数の凸部８２０ａは、例えば電鋳法によって形成されれば良い。凸部８２０ａは、延在方向に直交する幅Ｗ１が５〜２０μｍ、例えば１０μｍ程度に形成されれば良い。また、隣接する凸部８２０ａどうしの形成ピッチＷ２は、１０〜１００μｍ、例えば５０μｍ程度に形成されれば良い。また、凸部８２０ａの突出高さＨは、１５μｍ以上に形成されれば良い。

図７は、本発明の圧着ツールの製造方法の一例を段階的に示した要部拡大断面図である。
凸部を金属によって形成した圧着ツールは、以下に示す電鋳法によって形成することが好ましい。まず、図７（ａ）に示すように、金属製の基板８２５の一面８２５ａに、例えば紫外線硬化樹脂からなるレジスト層８４０を形成する。そして、凸部を形成する部分を遮光させたレジストマスク８４５を介して、例えば紫外線ＵＶをレジスト層８４０に照射する。これによって、紫外線ＵＶが照射された部分だけレジスト層８４０が硬化する。この後、未硬化のレジスト層８４０を除去すれば、凸部の形成部分が凹部８４０ａとして形成された形状のレジスト層８４０が得られる（図７（ｂ）参照）。

次に、基板８２５を陰極とし、ＮｉやＣｕを陽極として、電鋳法によってレジスト層８４０の凹部８４０ａに陽極の金属を析出させる（図７（ｃ）参照）。その後、レジスト層８４０を除去すれば、基板８２５の一面８２５ａに金属の凸部８２０ａが複数形成された圧着層８２０を得ることができる（図７（ｄ）参照）。こうして得た圧着層８２０を接着層などを介してブロック状の本体部に貼り付けることによって、図６に示すような本発明の圧着ツール８００を得ることができる。

次に、こうした圧着ツールを用いた本発明の圧着方法について説明する。フレキシブル基板の配線と圧電素子の上電極膜（電極）とを圧着させる際には、まず、図８（ａ）に示すように、圧電素子３００の上電極膜（電極）８０の一面（上面）に、例えばＮＣＰなどの絶縁性樹脂からなる接合材をディップし、接合材層８５を形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、フレキシブル基板５００の一端側で複数の配線５１０ａが配列された配線パターン５１０を、接合材層８５を介して上電極膜（電極）８０に対向させる。そして、図８（ｃ）に示すように、本発明の圧着ツール８００を用いてフレキシブル基板５００の上面（他面）５００Ｂ側から、フレキシブル基板５００を上電極膜（電極）８０に押し付ける。この時、圧着ツール８００の少なくとも凸部８２０ａが、フレキシブル基板５００の基材（例えばポリイミド）を塑性変形可能な温度以上に加熱されているのが好ましい。

複数の凸部８２０ａを備えた圧着ツール８００を用いて、フレキシブル基板５００を上面５００Ｂから押圧すると、図８（ｃ）に示すように、長手方向Ｌに沿って延在する配線５１０ａのうち、凸部８２０ａによって押圧された部分が、上電極膜（電極）８０の一面（上面）８０ａに形成された接合材層８５を確実に押し退け（排除し）、上電極膜（電極）８０に圧着（密着）される。この時、凸部８２０ａの突出高さＨ（図６（ｃ）参照）が、例えば１５μｍ以上になるように圧着ツール８００を形成しておくことによって、配線５１０ａの長手方向Ｌにおける全体に加重が広がらず、特定部分だけに加重が掛かる。

こうして、フレキシブル基板５００の配線５１０ａと圧電素子３００の上電極膜（電極）８０との間に、凸部８２０ａで押された領域だけに間欠的に圧着領域Ｐが形成される。こうして形成された圧着領域Ｐで、配線５１０ａと上電極膜（電極）８０とが絶縁性の接合材層（接合材）８５を介さずに互いに圧着（密着）され、配線５１０ａと上電極膜（電極）８０との間で確実に導通が確保される。一方、こうした圧着領域Ｐどうしの間に存在する接合材層（接合材）８５によって、配線５１０ａと上電極膜（電極）８０とが強固に接着される。

以上のような工程を経て、図８（ｄ）に示すように、フレキシブル基板５００の配線５１０ａと圧電素子３００の上電極膜（電極）８０とが、間欠的に形成された圧着領域Ｐで接合材層（接合材）８５を介さずに互いに圧着（密着）され、配線５１０ａと上電極膜（電極）８０との間が確実に導通されるとともに、圧着領域Ｐどうしの間に存在する接合材層（接合材）８５によって配線５１０ａと上電極膜（電極）８０とが強固に接着される。 この後、さらに、溝部７００内（図３参照）に樹脂（樹脂材料：モールド材）２０２を充填することにより、フレキシブル基板５００全体をより強固に固定することができる。

以上のような本発明の圧着方法に用いる圧着ツールは、上述した実施形態のように、凸部の形状が、圧着時に配線の長手方向に対して略直角方向に沿って延在する断面矩形の突条に限定されない。図９は、圧着ツールの凸部の形状例を示す断面図、平面図である。図９（ａ）に示す圧着ツール８０１では、凸部８２１ａを延在方向の断面が三角形となるように形成した。これによって、配線と電極との圧着に絶縁性樹脂（ＮＣＰ）を用いても、圧着部分の絶縁性樹脂の排除性がより一層高められ、配線と電極との導通を確実に確保して圧着することが可能となる。

また、図９（ｂ）に示す圧着ツール８０２では、凸部８２２ａを延在方向の断面が先端部分が半円形のカマボコ形となるように形成した。こうした形状の凸部８２２ａであっても、配線と電極との圧着にあたって、圧着面での絶縁性樹脂（ＮＣＰ）の排除性を高め、配線と電極との導通を確実に確保して圧着することが可能となる。

また、図９（ｃ）に示す圧着ツール８０３は、圧着時に配線の長手方向に対して略直角となる方向Ｍに沿って、間欠的に配置された多数の三角錐状の突起８２３ｂから凸部８２３ａを構成したものである。こうした凸部８２３ａを備えた圧着ツール８０３も、配線と電極との圧着にあたって、圧着面での絶縁性樹脂（ＮＣＰ）の排除性を高め、多数の圧着領域を形成して、配線と電極との導通を確実に確保しつつ圧着することが可能となる。

さらに、図９（ｄ）に示す圧着ツール８０４は、圧着時に配線の長手方向に対して略直角となる方向Ｍに沿って、間欠的に配置された多数の半球状の突起８２４ｂから凸部８２４ａを構成したものである。こうした凸部８２４ａを備えた圧着ツール８０４も、配線と電極との圧着にあたって、圧着面での絶縁性樹脂（ＮＣＰ）の排除性を高め、多数の圧着領域を形成して、配線と電極との導通を確実に確保しつつ圧着することが可能となる。

上述した実施形態では、本発明の圧着方法に用いる圧着ツールの凸部を金属から構成しているが、それ以外にも、例えば、樹脂から形成することも好ましい。図１０（ａ）は、圧着ツールの別な実施形態を示す側断面図である。
本発明の圧着ツール９００は、フレキシブル基板の端子部を、電極に対して圧着させるものであり、本体部９１０と、複数の凸部９２０ａ，９２０ａ…を備えた圧着層９２０とを備えている。凸部９２０ａは、圧着時に配線８０の長手方向Ｌに対して略直角方向Ｍ（図５参照）に沿って延在する、断面矩形の突条であればよい。

こうした凸部９２０ａを含む圧着層９２０は、例えば紫外線硬化樹脂などの樹脂材料から形成されている。こうした樹脂材料からなる複数の凸部９２０ａは、例えばナノインプリント法によって形成されれば良い。このような、凸部９２０ａを樹脂材料で形成した圧着ツール９００は、例えば、図１０（ｂ）に示すような、互いに異なる厚みの配線５１１ａと配線５１１ｂとを備えたフレキシブル基板５０１と、圧電素子３００の上電極膜（電極）８０との圧着にも好ましく適用することができる。

即ち、図１０（ｃ）に示すように、配線５１１ａよりも厚みが厚い配線５１１ｂを圧電素子３００の上電極膜（電極）８０に押し付けると、この配線５１１ｂが形成された部分のフレキシブル基板５０１が盛り上がるようになる。この時、圧着ツール９００の凸部９２０ａが柔軟な樹脂材料で形成されていると、凸部９２０ａの一部が変形して（凹んで）こうしたフレキシブル基板５０１の一部の盛り上がりを吸収できる。これによって、互いに厚みが異なる配線５１１ａと配線５１１ｂとを備えたフレキシブル基板５０１を、圧電素子３００の上電極膜（電極）８０に対してほぼ均等な圧着力で圧着することができ、配線５１１ａと配線５１１ｂと上電極膜（電極）８０とを確実に導通させることができる。

図１１は、上述したような凸部が樹脂材料で形成された圧着ツールのナノインプリント法による製造工程を段階的に示した要部拡大断面図である。
まず、図１１（ａ）に示すように、例えば基板９２５の一面９２５ａに、例えば紫外線硬化樹脂からなるレジスト層９４０を形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、形成する凸部の形状を象った電鋳金型９４５を用意して、レジスト層９４０に対面させる。この電鋳金型９４５は、前述した電鋳法によって、陰極となる金属基板に陽極の金属を析出させて凸部を形成したものであればよい。

次に、図１１（ｃ）に示すように、電鋳金型９４５をレジスト層９４０に押し付ける。そして、図１１（ｄ）に示すように、電鋳金型９４５をレジスト層９４０に押し付けた状態で、レジスト層９４０に紫外線ＵＶを照射しレジスト層９４０を硬化させる。なお、レジスト層として熱硬化型樹脂を使用した場合には、この工程においてレジスト層を加熱すればよい。

この後、硬化したレジスト層９４０から電鋳金型９４５を取り外すと、図１１（ｄ）に示すように、基板９２５の一面９２５ａに樹脂材料からなる凸部９２０ａが複数形成された圧着層９２０を得ることができる。

次に、本発明の圧着方法によって形成した液滴吐出ヘッドの適用例として、液滴吐出装置ＩＪを図１２を参照しながら説明する。図１２は液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。

図１２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Ｆ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。

１…液滴吐出ヘッド、１５…ノズル開口部、１５Ａ〜１５Ｄ…ノズル開口群、２０…リザーバ形成基板（封止部材）、７０…圧電体膜（圧電素子）、８０…上電極膜（電極）、８５…接合材層（接合材）、２００…駆動回路部、２０２…樹脂（樹脂材料：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）、５００…フレキシブル基板、５１０…配線パターン（導電部）、５１０ａ…配線、５１２…端子部、５１３…屈折部、７００…溝部、８００…圧着ツール、８２０…圧着層、８２０ａ…凸部、８３０…接着層。

Claims (9)

1. フレキシブル基板の一面に配線が複数配列された端子部を、電極に対して圧着させる圧着ツールであって、
   前記圧着ツールは、少なくとも前記配線の長手方向に対して略直角方向に沿って設けた、複数の凸部を備えたことを特徴とする圧着ツール。
2. 前記凸部は、前記略直角方向に沿って延在する突条からなることを特徴とする請求項１記載の圧着ツール。
3. 前記凸部は、前記略直角方向に沿って間欠的に配置された複数の突起からなることを特徴とする請求項１または２記載の圧着ツール。
4. 前記凸部は、金属を電鋳法によって成形したものであることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の圧着ツール。
5. 前記凸部は、樹脂をナノインプリント法によって成形したものであることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の圧着ツール。
6. 前記凸部の突出高さは１５μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の圧着ツール。
7. フレキシブル基板の一面に配線が複数配列された端子部を、電極に対して圧着させる圧着方法であって、
   前記電極の一面に接合材をディップする工程と、
   少なくとも前記配線の長手方向に対して略直角方向に沿って延びる、複数の凸部を備えた圧着ツールを用いて、前記フレキシブル基板の他面から前記端子部を前記電極に押し付ける工程と、を少なくとも備えたことを特徴とする圧着方法。
8. 前記接合材は絶縁性樹脂であることを特徴とする請求項７記載の圧着方法。
9. 請求項７または８記載の圧着方法を備え、圧着ツールを用いて前記フレキシブル基板を電極に圧着したことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
   

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