JP2014146677A - 配線構造体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 - Google Patents

配線構造体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ベース基板に形成された複数の端子と、ベース基板に接合された配線基板に形成された複数の配線とを電気的に接続した配線構造体において、複数の端子同士間のピッチを小さくしても、配線の形成を容易なものとすることができる配線構造体を提供すること、および、かかる配線構造体を備える液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を提供すること。
【解決手段】液滴吐出ヘッドは、端子271,272が形成された振動板23と、振動板23に接合され、端子271に電気的に接続された配線281が形成された側面であって、板面に対して傾斜した傾斜面247を有するリザーバー形成基板24と、振動板23に接合され、端子272に電気的に接続された配線283が形成された側面であって、傾斜面247に沿って板面に対して傾斜した傾斜面311を有する配線基板31と、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、配線構造体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関する。
液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置は、例えば、画像の形成やマイクロデバイスの配線製造に用いられる。
例えば、圧電駆動方式の液滴吐出ヘッドは、インクを貯留するリザーバーと、リザーバーに連通する複数の圧力発生室と、複数の圧力発生室にそれぞれ連通する複数のノズルと、複数の圧力発生室内の圧力をそれぞれ変化させる複数の圧電素子と、複数の圧電素子を駆動するドライバーICとを備える。
このような液滴吐出ヘッドでは、一般に、特許文献1に開示されているように、圧力発生室が形成された流路形成用基板(ベース基板)の一方の面に、圧電素子と、リザーバーが形成されたリザーバー形成用基板(配線基板)とがそれぞれ接合されている。そして、ドライバーICは、リザーバー形成用基板の流路形成用基板とは反対側の面に接合され、リザーバー形成用基板に設けられた配線を介して、圧電素子に電気的に接続されている。
ここで、ドライバーICと圧電素子との間には、リザーバー形成用基板の厚さに起因する段差が生じており、かかる段差を介して、ドライバーICと圧電素子とを電気的に接続する必要がある。
そこで、特許文献1に記載の液滴吐出ヘッドでは、リザーバー形成用基板の側面を傾斜面とし、その傾斜面に、ドライバーICと圧電素子とを電気的に接続する配線を形成している。
ところで、近年、より高精細な画像形成や配線製造を実現すべく、ノズル同士間のピッチを小さくすることが望まれている。ノズル同士間のピッチを小さくすると、それに伴って、圧電素子の端子同士のピッチも小さくなる。
しかし、特許文献1に記載の液滴吐出ヘッドでは、配線が形成される面がリザーバー形成用基板の1つの側面であるため、配線同士のピッチの最小部が圧電素子の端子同士のピッチと同程度となってしまう。そのため、圧電素子の端子同士のピッチを小さくすると、配線の形成が難しいという問題があった。
特開2006−281763号公報
本発明の目的は、ベース基板に形成された複数の端子と、ベース基板に接合された配線基板に形成された複数の配線とを電気的に接続した配線構造体において、複数の端子同士間のピッチを小さくしても、配線の形成を容易なものとすることができる配線構造体を提供すること、および、かかる配線構造体を備える液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の配線構造体は、第1端子および第2端子が形成されたベース基板と、
前記ベース基板に接合され、前記第1端子に電気的に接続される第1配線が形成され、前記ベース基板に対して鋭角をなす第1傾斜面を有する第1配線基板と、
前記ベース基板に接合され、前記第2端子に電気的に接続される第2配線が形成され、前記第1傾斜面に沿って前記ベース基板に対して傾斜する第2傾斜面を有する第2配線基板と、を備えることを特徴とする。
このような配線構造体によれば、第1配線と第2配線とを別々の傾斜面に形成するため、第1配線同士間のピッチ、および、第2配線同士間のピッチを、それぞれ、第1端子と第2端子との間のピッチよりも大きくすることができる。そのため、第1端子と第2端子との間のピッチを小さくしても、第1配線および第2配線をそれぞれ容易に形成することができる。
また、本発明の配線構造体では、前記第1配線基板の前記ベース基板とは反対側の面には、前記第1配線に電気的に接続される第3端子と、前記第2配線に電気的に接続される第4端子と、がそれぞれ形成されていることが好ましい。
これにより、第1配線基板上に配置した半導体素子またはICパッケージと第3端子および第4端子とを容易に電気的に接続することができる。
また、本発明の配線構造体では、前記第2配線と前記第4端子とは、導電性のバンプを介して接合されていることが好ましい。
これにより、第2配線と第4端子との電気的接続を容易かつ確実に行うことができる。また、第1配線と第2配線との間の隙間を大きくすることができることから、第1配線と第2配線との間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
また、本発明の配線構造体では、前記第3端子および前記第4端子は、交互に複数並んで配置されていることが好ましい。
これにより、第1配線同士間のピッチ、および、第2配線同士間のピッチを大きくし、その結果、第1配線および第2配線の形成を容易なものとすることができる。
また、本発明の配線構造体では、前記第2配線は、前記第2傾斜面から前記第2配線基板の前記ベース基板側の面まで延びていることが好ましい。
これにより、ベース基板と第2配線基板との間で第2端子と第2配線とを接合することができる。そのため、第2端子と第2配線との電気的接続が容易となる。
また、本発明の配線構造体では、前記第2配線と前記第2端子とは、導電性のバンプを介して接合されていることが好ましい。
これにより、第2配線と第2端子との電気的接続を容易かつ確実に行うことができる。また、第2配線と第1端子との間の隙間を大きくすることができることから、第2配線と第1端子との間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
また、本発明の配線構造体では、前記第1傾斜面と前記第2傾斜面とは、絶縁性の接着剤を介して接合されていることが好ましい。
これにより、第1配線基板と第2配線基板とを接合し、配線構造体の機械的強度の向上を図ることができる。また、第1配線と第2配線との間に絶縁性の接着剤を介在させることができることから、第2配線と第2端子との間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
また、本発明の配線構造体では、前記第1配線基板および前記第2配線基板は、それぞれ、前記ベース基板に対して絶縁性の接着剤を介して接合されていることが好ましい。
これにより、ベース基板と第1配線基板および第2配線基板とを接合し、配線構造体の機械的強度の向上を図ることができる。また、第1配線と第2端子との間、および、第2配線と第1端子との間にそれぞれ絶縁性の接着剤を介在させることができることから、これらの間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
また、本発明の配線構造体では、前記第1配線基板および前記第2配線基板は、それぞれ、シリコンで構成され、
前記第1傾斜面および前記第2傾斜面は、それぞれ、シリコンの結晶面に沿って形成されていることが好ましい。
これにより、第1傾斜面および第2傾斜面を高い寸法精度で形成することができる。その結果、所望部位の電気的接続をより確実かつ容易なものとするとともに、不本意な部位間の短絡を防止し、配線構造体の信頼性を高めることができる。
本発明の液滴吐出ヘッドは、本発明の配線構造体を備えることを特徴とする。
このような液滴吐出ヘッドによれば、液滴を吐出する複数のノズル間の狭ピッチ化が容易となる。
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。
このような液滴吐出装置によれば、高精細な液滴吐出を実現することができる。
本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド(配線構造体)を示す斜視図である。 図1中のA−A線断面図である。 図1に示す液滴吐出ヘッドのベース基板、第1配線基板および第2配線基板を説明するための図である。 図2に示すベース基板の第1端子と第1配線基板の第1配線および第3端子とを説明するための断面図である。 図2に示すベース基板の第2端子と第1配線基板の第4端子と第2配線基板の第2配線とを説明するための断面図である。 本発明の液滴吐出装置の一例を示す斜視図である。
以下、本発明の配線構造体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド(配線構造体)を示す斜視図、図2は、図1中のA−A線断面図である。また、図3は、図1に示す液滴吐出ヘッドのベース基板、第1配線基板および第2配線基板を説明するための図である。また、図4は、図2に示すベース基板の第1端子と第1配線基板の第1配線および第3端子とを説明するための断面図、図5は、図2に示すベース基板の第2端子と第1配線基板の第4端子と第2配線基板の第2配線とを説明するための断面図である。
なお、図1〜5では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示しており、その図示された各矢印の先端側を「+(プラス)」、基端側を「−(マイナス)」とする。また、以下の説明では、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」という。また、+Z軸側を「上」、−Z軸側を「下」ともいう。
図1、図2に示す液滴吐出ヘッド1は、例えば、後述するような液滴吐出装置100(印刷装置)に搭載されて用いられる。
この液滴吐出ヘッド1は、ノズル基板21(ノズルプレート)と、流路形成基板22と、振動板23と、リザーバー形成基板24(第1配線基板)と、複数の圧電素子25と、コンプライアンス基板26と、配線基板31(第2配線基板)と、IC(Integrated Circuit)パッケージ9と有する。
ここで、ノズル基板21、流路形成基板22、振動板23、リザーバー形成基板24およびコンプライアンス基板26は、この順に積層されている。また、これらの基板は、隣り合う2つの基板同士が互いに例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して接合されている。
このような液滴吐出ヘッド1では、圧電素子25が振動板23を振動させることにより、流路形成基板22に形成された流路221の圧力発生室222内の圧力を変化させ、ノズル基板21に形成された吐出口211からインク300を液滴として吐出する。
以下、液滴吐出ヘッド1の各部を順次詳細に説明する。
(ノズル基板)
図2に示すように、ノズル基板21には、その厚さ方向に貫通する複数の吐出口211(ノズル)が形成されている。本実施形態では、この複数の吐出口211は、行列状に配置されている。より具体的には、ノズル基板21は、Y軸方向を長手方向とする長尺状をなしており、複数の吐出口211は、ノズル基板21の長手方向(Y軸方向)にn行(nは1以上の整数)、幅方向(X軸方向)に2列に配置されている。
このようなノズル基板21の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、シリコン材料またはステンレス鋼であるのが好ましい。このような材料は、耐薬品性に優れることから、長時間にわたってインク300に曝されたとしても、ノズル基板21が変質・劣化するのを確実に防止することができる。また、これらの材料は、加工性に優れるため、寸法精度の高いノズル基板21が得られる。このため、信頼性の高い液滴吐出ヘッド1が得られる。
また、このようなノズル基板21は、例えば、上述したような材料で構成された基板にエッチング、レーザー加工等により吐出口211を形成することにより得ることができる。
(流路形成基板)
流路形成基板22には、各吐出口211に向かってインク300が通過する流路221が形成されている。図2に示すように、流路221は、複数の圧力発生室222と、中継室223(連通部)と、複数の圧力発生室222をそれぞれ中継室223と連通させる複数の連通路224(供給路)とを有する。
複数の圧力発生室222は、複数の吐出口211にそれぞれ対応して設けられている。本実施形態では、複数の圧力発生室222は、複数の吐出口211にそれぞれ対応して、Y軸方向にn行(nは1以上の整数)、X軸方向に2列に配置されている。
中継室223は、圧力発生室222に対してインク300の流通方向での上流側に設けられている。
連通路224は、圧力発生室222と中継室223との間に設けられている。
このような流路形成基板22の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述したノズル基板21の構成材料と同じ材料を用いることができる。
また、このような流路形成基板22は、例えば、上述したような材料で構成された基板にエッチングにより流路221を形成することにより得ることができる。
(振動板)
振動板23は、その厚さ方向に振動可能に構成されている。また、振動板23は、その一部が圧力発生室222に臨んでいる。すなわち、振動板23の一部は、圧力発生室222を区画形成する壁部の一部を構成している。これにより、振動板23が振動することにより、圧力発生室222内の圧力が変化して、当該圧力発生室222から吐出口211を介してインク300を液滴として吐出することができる。
また、振動板23は、流路形成基板22側から順に弾性膜231と下電極膜232とを積層して構成されている。
弾性膜231は、例えば1〜2μm程度の厚さの酸化シリコン膜で構成されている。また、下電極膜232は、例えば0.2μm程度の厚さの金属膜で構成されている。この下電極膜232は、複数の圧電素子25の共通電極としても機能する。
(リザーバー形成基板)
リザーバー形成基板24には、インク300を一時的に貯留するリザーバー241が、前述した流路形成基板22の複数の流路221にそれぞれ連通して形成されている。図2に示すように、リザーバー241は、第1室242(リザーバー部)と、第2室243(導入路)と、第1室242と第2室243とを連通させる連通路244とを有する。
第1室242は、流路形成基板22の流路221の中継室223に連通している。なお、振動板23は、第1室242と中継室223との間にて欠損しており、これにより、第1室242と中継室223とが連通している。
第2室243は、第1室242に対してインク300の流通方向での上流側に設けられている。
連通路244は、第1室242と第2室243との間に設けられている。
なお、液滴吐出ヘッド1では、中継室223がリザーバー241の一部を構成しているということもできる。
また、リザーバー形成基板24には、複数の圧電素子25を収納する圧電素子収納室245が形成されている。この圧電素子収納室245は、リザーバー241と独立して形成されている。
また、リザーバー形成基板24には、その厚さ方向に貫通する貫通部246が形成されている。この貫通部246内には、後述する配線基板31が挿通されている。
また、この貫通部246の内壁面は、リザーバー形成基板24の板面に対して傾斜しており、振動板23に対して鋭角をなす傾斜面247(第1傾斜面)を構成する。この傾斜面247およびその近傍には、帯状の複数の配線281および複数の配線282が形成されており(図3(a)参照)、この複数の配線281、282と後述する配線基板31の複数の配線283とは、配線パターン28を構成する。
なお、傾斜面247および複数の配線281、282については、後述する配線基板31の説明と併せて後に詳述する。
また、リザーバー形成基板24の表面(少なくとも配線281、282が形成される面)には、絶縁膜が形成されている。例えば、リザーバー形成基板24がシリコンで構成されている場合、熱酸化によりシリコン酸化膜を絶縁膜として形成することができる。このような絶縁膜が形成されていることにより、配線281、282間の短絡を防止することができる。
(圧電素子)
複数の圧電素子25は、それぞれ、前述した流路形成基板22とリザーバー形成基板24との間に配されている。また、複数の圧電素子25は、前述した複数の吐出口211および複数の圧力発生室222にそれぞれ対応して設けられている。
各圧電素子25は、下電極膜232側から順に圧電体膜251と、上電極膜252とを積層して構成されている。なお、前述したように、下電極膜232が複数の圧電素子25の共通電極としても機能することから、複数の圧電素子25は、下電極膜232と複数の圧電体膜251と複数の上電極膜252とで構成されているということもできる。
また、各上電極膜252には、端子27が電気的に接続されている。この端子27は、上電極膜252上から圧電体膜251の側面上を経由して振動板23の弾性膜231上に延びている。そして、端子27の上電極膜252とは反対側の端部は、前述したリザーバー形成基板24の貫通部246内に臨んでいる。
なお、端子27については、後述する配線基板31の説明と併せて後に詳述する。
このような各圧電素子25では、上電極膜252と下電極膜232との間に電圧を印加することにより、圧電体膜251が圧電効果により変形する。この変形により、振動板23をその厚さ方向に振動させることができる。
(コンプライアンス基板)
コンプライアンス基板26は、リザーバー形成基板24側から順に封止膜261と固定板262とを積層して構成されている。
封止膜261は、可撓性を有する材料(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)で構成されている。この封止膜261の一部は、リザーバー241に臨んでいる。また、固定板262は、金属材料等のような比較的硬質の材料(例えば、厚さ30μm程度のステンレス鋼)で構成されている。この固定板262には、封止膜261のリザーバー241に臨む部分に対応する領域が欠損した欠損部263が形成されている。
また、コンプライアンス基板26には、封止膜261と固定板262とを一括して貫通する導入口264が形成されている。導入口264は、リザーバー241に連通しており、当該リザーバー241にインク300を導入する部分である。
(配線基板)
配線基板31は、前述したリザーバー形成基板24とは別部材で構成されており、リザーバー形成基板24の貫通部246内に配置されている。本実施形態では、配線基板31は、貫通部246の形状に合致または相似した形状をなしている。これにより、貫通部246内の空間を配線基板31により埋めることができる。また、配線基板31の振動板23とは反対側の面と、リザーバー形成基板24の振動板23とは反対側の面とを同一面に沿って配置することができる。そのため、ICパッケージ9を配線基板31およびリザーバー形成基板24により安定的に支持することができる。
また、図3(b)に示すように、配線基板31は、配線基板31の側面であって前述したリザーバー形成基板24の傾斜面247に沿って板面および振動板23に対して傾斜する傾斜面311(第2傾斜面)を有する。
この傾斜面311およびその近傍には、帯状の複数の配線283(第2配線)が形成されている。
前述したように、前述したリザーバー形成基板24の複数の配線281、282と複数の配線283とは、複数の端子27とICパッケージ9とを電気的に接続する配線パターン28を構成する。
以下、図3〜図5に基づいて、配線パターン28について詳述する。なお、図3〜5では、説明の便宜上、圧電素子25の図示が省略されている。
配線パターン28は、図3(a)に示すようにリザーバー形成基板24に形成された複数の配線281、282と、図3(b)に示すように配線基板31に形成された複数の配線283とで構成されている。
図3(a)に示すように、複数の配線281、282は、配線281と配線282とがY軸方向に交互に並んで配置されている。なお、図示では、配線281と配線282との間の間隔が長さ方向での全域に亘って一定となっているが、かかる間隔は、複数の端子27のピッチとICパッケージ9の複数の端子93のピッチに応じて決められるものであり、ICパッケージ9の複数の端子93のピッチが複数の端子27のピッチよりも大きい場合、下側から上側に向けて拡がる部分を有する。
複数の配線281は、前述した複数の圧電素子25に電気的に接続された複数の端子27のうち1つおきに並ぶ複数の端子271(第1端子)にそれぞれ対応して設けられている。そして、各配線281は、対応する端子271に電気的に接続されている。
この各配線281は、図4に示すように、リザーバー形成基板24の上面(振動板23とは反対側の面)に形成された端子部281aと、傾斜面247に形成された配線部281bと、端子271に形成された接続部281cとを有する。すなわち、各配線281は、リザーバー形成基板24の上面上から傾斜面247上を経由して端子27上に延びている。
ここで、各配線281または配線部281bは、第1傾斜面である傾斜面247に形成された第1配線を構成する。また、端子部281aは、第1配線である配線281または配線部281bに電気的に接続された第3端子を構成する。また、複数の端子271は、ベース基板である振動板23または弾性膜231に形成された第1端子を構成し、複数の端子27のうち複数の端子271以外の複数の端子272は、ベース基板である振動板23または弾性膜231に形成された第2端子を構成する。
一方、複数の配線282は、前述した複数の圧電素子25に電気的に接続された複数の端子27のうち複数の端子271以外の複数の端子272(第2端子)にそれぞれ対応して設けられている。そして、各配線282は、対応する端子272に電気的に接続されている。
この各配線282は、図5に示すように、リザーバー形成基板24の上面(振動板23とは反対側の面)に形成された端子部282aと、傾斜面247の上端部に形成された接続部282bとを有する。すなわち、各配線282は、リザーバー形成基板24の上面上から傾斜面247の上端部上に延びている。
ここで、配線282または端子部282aは、第2配線である配線283に電気的に接続された第4端子を構成する。
また、傾斜面247は、リザーバー形成基板24の上面側を向いており、複数の配線281および複数の配線282は、それぞれ、リザーバー形成基板24の上側を向く面(上面および傾斜面247)に設けられているので、当該面側から気相成膜を用いて容易に形成することができる。
図3(b)に示すように、複数の配線283は、Y軸方向に並んで配置されている。なお、図示では、配線283同士の間の間隔が長さ方向での全域に亘って一定となっているが、かかる間隔は、複数の端子27のピッチとICパッケージ9の複数の端子93のピッチに応じて決められるものであり、ICパッケージ9の複数の端子93のピッチが複数の端子27のピッチよりも大きい場合、下側から上側に向けて拡がる部分を有する。
また、各配線283は、傾斜面311に対して垂直な方向からみたとき、複数の配線281同士の間に位置するように配置されている。すなわち、複数の配線283は、傾斜面311に対して垂直な方向からみたとき、配線281に重ならないように配置されている。これにより、配線281と配線283との間の距離を大きくし、これらの間での短絡を防止することができる。
複数の配線283は、前述した複数の圧電素子25に電気的に接続された複数の端子27のうち複数の端子271以外の複数の端子272にそれぞれ対応して設けられている。すなわち、複数の配線283は、前述した複数の配線282にそれぞれ対応して設けられている。そして、各配線283は、対応する端子272および配線282にそれぞれ電気的に接続されている。
この各配線283は、図5に示すように、配線基板31の下面に形成された接続部283aと、傾斜面311に形成された配線部283bとを有する。すなわち、各配線283は、配線基板31の下面上から傾斜面311の上端部上にまで延びている。
ここで、配線283または配線部283bは、第2傾斜面である傾斜面311に形成された第2配線を構成する。
また、傾斜面311は、配線基板31の下面側を向いており、複数の配線283は、それぞれ、配線基板31の下側を向く面(下面および傾斜面311)に設けられているので、当該面側から気相成膜を用いて容易に形成することができる。
このような配線パターン28を含む配線構造体によれば、複数の配線281と複数の配線283とを別々の傾斜面に形成するため、複数の配線281同士間のピッチ、および、複数の配線283同士間のピッチを、それぞれ、複数の端子27同士間のピッチ(端子271と端子272との間のピッチ)よりも大きくすることができる。そのため、複数の端子27同士間のピッチを小さくしても、複数の配線281および複数の配線283をそれぞれ容易に形成することができる。
また、リザーバー形成基板24の振動板23とは反対側の面に、配線281に電気的に接続された端子部281aと、配線283に電気的に接続された端子部282aとがそれぞれ形成されているので、リザーバー形成基板24上に配置したICパッケージ9と複数の端子27とを配線281、283を介して容易に電気的に接続することができる。
また、本実施形態では、配線283と配線282の接続部282bとは、導電性のバンプ35を介して接合されている。これにより、配線283と配線282との電気的接続を容易かつ確実に行うことができる。また、バンプ35の高さに起因して、配線281と配線283との間の隙間を大きくすることができることから、配線281と配線283との間の短絡を防止することができる。その結果、配線パターン28(配線構造体)の信頼性を高めることができる。
このバンプ35の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン系、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀−銅系等の各種ろう材(半田)を用いることができる。
また、端子部281aおよび端子部282aは、交互に複数並んで配置されているので、配線281同士間のピッチ、および、配線283同士間のピッチを大きくし、その結果、配線281および配線283の形成を容易なものとすることができる。
また、前述したように配線283は、接続部283aを有する。すなわち、配線283は、傾斜面311から配線基板31の振動板23側の面まで延びている。これにより、振動板23と配線基板31との間で端子272と配線283とを接合することができる。そのため、端子272と配線283との電気的接続が容易となる。
本実施形態では、配線283と端子272とは、図5に示すように、導電性のバンプ36を介して接合されている。これにより、配線283と端子272との電気的接続を容易かつ確実に行うことができる。また、バンプ36の高さに起因して、配線283と端子271との間の隙間を大きくすることができることから、配線283と端子271との間の短絡を防止することができる。その結果、配線パターン28(配線構造体)の信頼性を高めることができる。
このバンプ36の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、前述したバンプ35の構成材料と同様の材料を用いることができる。
また、傾斜面247と傾斜面311とは、絶縁性の接着剤34を介して接合されている。これにより、リザーバー形成基板24と配線基板31とを接合し、これらの基板が接合された配線構造体の機械的強度の向上を図ることができる。また、配線281と配線283との間に絶縁性の接着剤34を介在させることができることから、配線283と配線281との間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
この接着剤34の構成材料としては、傾斜面247と傾斜面311とを接着し得る接着性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料(特に硬化性樹脂)を含む樹脂組成物を用いることができる。この樹脂組成物には、絶縁性のフィラーが含まれていてもよい。
また、リザーバー形成基板24が振動板23に対して絶縁性の接着剤32を介して接合されているとともに、配線基板31が振動板23に対して絶縁性の接着剤33を介して接合されている。これにより、振動板23とリザーバー形成基板24および配線基板31とを接合し、配線構造体の機械的強度の向上を図ることができる。また、配線281と端子272との間、および、配線283と端子271との間にそれぞれ絶縁性の接着剤32または接着剤33を介在させることができることから、これらの間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
この接着剤32、33の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述した接着剤34の構成材料と同様の材料を用いることができる。
また、リザーバー形成基板24と振動板23との接着剤32による接合は、リザーバー形成基板24の貫通部246が下側から上側に向けて幅が大きくなっていることから、配線基板31と振動板23との接着剤33による接合の前に行うか、または、リザーバー形成基板24と配線基板31との接着剤34による接合の後に、配線基板31と振動板23との接着剤33による接合と同時に行えばよい。なお、リザーバー形成基板24と配線基板31との接着剤34による接合の際、配線282と配線283とのバンプ35による接続も同時に行う。また、配線基板31と振動板23との接着剤33による接合の際、端子272と配線283とのバンプ36による接続も同時に行う。
また、リザーバー形成基板24および配線基板31は、それぞれ、シリコンで構成され、傾斜面247および傾斜面311は、それぞれ、シリコンの結晶面に沿って形成されていることが好ましい。これにより、傾斜面247および傾斜面311を高い寸法精度で形成することができる。その結果、所望部位の電気的接続(例えば、配線282と配線283との接続や、配線283と端子272との接続)をより確実かつ容易なものとするとともに、不本意な部位間の短絡(例えば、配線281と配線283との間の短絡)を防止し、配線構造体の信頼性を高めることができる。
例えば、面方位(100)のシリコン基板をKOH、硝酸等のエッチング液を用いてウエットエッチング(異方性エッチング)することにより、リザーバー形成基板24の傾斜面247や配線基板31の傾斜面311を形成した場合、傾斜面247、331をそれぞれシリコンの(111)面で構成することができ、この場合、傾斜面247、331の傾斜角度は、約54度となる。
このように、傾斜面247、331をそれぞれシリコンの結晶面で構成することにより、傾斜面247、331の平坦性をそれぞれ優れたものとするとともに、傾斜面247、331が互いに平行となるように傾斜面247、331の傾斜角度を高精度に設定することができる。
配線281、282、283の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、Al、Ni−Cr、Cu、Ni、AuまたはAg等の金属材料が挙げられる。
また、配線281、282、283は、2層以上の積層構造を有していてもよい。
配線281、282、283の形成方法としては、特に限定されず、公知の成膜法を用いることができる。また、例えば、配線281、282、283が2層の積層構造を有する場合、下地層をスパッタリング等の気相成膜法で形成し、その下地層上に無電解メッキによりメッキ層を形成することができる。
また、配線281、282の形成は、リザーバー形成基板24と振動板23との接着剤32による接合の前に行ってもよいし後に行ってもよいが、配線281、282が2層の積層構造を有する場合、リザーバー形成基板24と振動板23との接着剤32による接合前に下地層をスパッタリング等の気相成膜法で形成し、リザーバー形成基板24と振動板23との接着剤32による接合後にその下地層上に無電解メッキによりメッキ層を形成することができる。
なお、配線281、282の形成をリザーバー形成基板24と振動板23との接着剤32による接合前に行う場合、配線283の接続部283aのように、配線281をリザーバー形成基板24の下面まで延ばし、端子271と接触または導電性のバンプを介して接続すればよい。
また、配線283の形成は、配線基板31と振動板23との接着剤33による接合の前に行う。
(ICパッケージ)
ICパッケージ9は、複数の圧電素子25を駆動する機能を有する。
図2に示すように、ICパッケージ9は、電子回路(半導体素子)91と、電子回路91を収納するケーシング(パッケージ)92と、ケーシング92から突出し、電子回路91と電気的に接続された複数の端子93とを有している。なお、ICパッケージ9には、ICチップ(接続バンプ付きICチップ)等も含まれる。
電子回路91は、例えば、半導体で構成され、圧電素子25を駆動するための駆動回路が含まれている。
ケーシング92は、小片状または板状をなし、その内部に電子回路91を収納している。ケーシング92の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料またはセラミックス等が挙げられる。
複数の端子93は、配線パターン28を介して、前述した複数の端子27に電気的に接続されている。
ここで、複数の端子93は、前述した複数の端子部281a、282a(第3端子および第4端子)にそれぞれ対応して設けられている。そして、各端子93は、対応する端子部281aまたは端子部282aに接触している。これにより、電子回路91(ICパッケージ9)は、各端子93を介して、複数の端子部281a、282aと電気的に接続される。
この各端子93の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金や銅等のような電気抵抗が比較的小さい金属材料を用いることができる。
このようなICパッケージ9は、配線パターン28を介して各圧電素子25と電気的に接続されている。
本実施形態では、ICパッケージ9は、リザーバー形成基板24の上面側から配線基板31および配線パターン28を覆うように設けられている。また、ICパッケージ9とリザーバー形成基板24との間には、接着剤29が充填されている。これにより、ICパッケージ9をリザーバー形成基板24に対して固定するとともに、配線パターン28を外部から遮断して保護することができる。その結果、配線パターン28の腐食や劣化等を防止することができる。
なお、ICパッケージ9は、前述した配置、大きさ、数等に限定されず、例えば、平面視で配線基板31を挟むように配置された1対のICパッケージで構成されていてもよい。
以上説明したような液滴吐出ヘッド1によれば、複数の配線281と複数の配線283とを別々の傾斜面に形成するため、複数の配線281同士間のピッチ、および、複数の配線283同士間のピッチを、それぞれ、複数の端子27同士間のピッチ(端子271と端子272との間のピッチ)よりも大きくすることができる。そのため、複数の端子27同士間のピッチを小さくしても、複数の配線281および複数の配線283をそれぞれ容易に形成することができる。その結果、液滴を吐出する複数の吐出口211間の狭ピッチ化が容易となる。
次に、本発明の液滴吐出装置の一例として、前述した液滴吐出ヘッド1を備えた液滴吐出装置100について説明する。
図6は、本発明の液滴吐出装置の一例を示す斜視図である。
図6に示す液滴吐出装置100(印刷装置)は、記録媒体200にインクジェット方式で印刷する印刷装置である。この液滴吐出装置100は、装置本体50と、液滴吐出ヘッド1が搭載された記録ヘッドユニット20Aおよび20Bと、インク300を供給するインクカートリッジ30Aおよび30Bと、記録ヘッドユニット20Aおよび20Bを搬送するキャリッジ40と、キャリッジ40を移動させる移動機構70と、キャリッジ40を移動可能に支持する(案内する)キャリッジ軸60とを備えている。
インクカートリッジ30Aは、記録ヘッドユニット20Aに着脱自在に装着され、その装着状態で記録ヘッドユニット20Aにインク300(ブラックインク組成物)を供給することができる。
インクカートリッジ30Bも、記録ヘッドユニット20Bに着脱自在に装着され、その装着状態で記録ヘッドユニット20Bにインク300(カラーインク組成物)を供給することができる。
移動機構70は、駆動モーター701と、駆動モーター701に連結されたタイミングベルト702とを有している。そして、駆動モーター701の駆動力(回転力)がタイミングベルト702を介してキャリッジ40に伝達されることにより、キャリッジ40を記録ヘッドユニット20Aおよび20Bごとキャリッジ軸60方向に沿って移動させることができる。
また、装置本体50には、キャリッジ軸60の下側にその軸方向に沿ってプラテン80が設けられている。図示しない給紙ローラーなどにより給紙された記録媒体200がプラテン80上に搬送されるようになっている。そして、プラテン80上で記録媒体200に対してインク300が吐出されて印刷が施される。
このような液滴吐出装置によれば、高精細な液滴吐出を実現することができる。
以上、本発明の配線構造体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、配線構造体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、前述した実施形態では、本発明の配線構造体を液滴吐出ヘッドに適用した例を説明したが、本発明の配線構造体は、これに限定されず、ベース基板に形成された複数の端子と、ベース基板に接合された配線基板の側面に形成された複数の配線とを電気的に接続したものであれば、各種配線構造体に適用可能である。
また、前述した実施形態では、液滴吐出蔵置が印刷用紙等のような記録媒体にインクを液滴として吐出して印刷を施すよう構成された場合を例に説明したが、本発明の液滴吐出装置は、これに限定されず、例えば、液晶表示デバイス形成用材料を液滴として吐出して液晶表示デバイス(液晶表示装置)を製造したり、有機EL形成用材料を液滴として吐出して有機EL表示デバイス(有機EL装置)を製造したり、配線パターン形成用材料を液滴として吐出して電子回路の配線パターンを形成して回路基板を製造することもできる。
1‥‥液滴吐出ヘッド 9‥‥ICパッケージ 20A‥‥記録ヘッドユニット 20B‥‥記録ヘッドユニット 21‥‥ノズル基板 22‥‥流路形成基板 23‥‥振動板 24‥‥リザーバー形成基板 25‥‥圧電素子 26‥‥コンプライアンス基板 27‥‥端子 28‥‥配線パターン 29‥‥接着剤 30A‥‥インクカートリッジ 30B‥‥インクカートリッジ 31‥‥配線基板 32‥‥接着剤 33‥‥接着剤 34‥‥接着剤 35‥‥バンプ 36‥‥バンプ 40‥‥キャリッジ 50‥‥装置本体 60‥‥キャリッジ軸 70‥‥移動機構 80‥‥プラテン 91‥‥電子回路 92‥‥ケーシング 93‥‥端子 100‥‥液滴吐出装置 200‥‥記録媒体 211‥‥吐出口 221‥‥流路 222‥‥圧力発生室 223‥‥中継室 224‥‥連通路 231‥‥弾性膜 232‥‥下電極膜 241‥‥リザーバー 242‥‥第1室 243‥‥第2室 244‥‥連通路 245‥‥圧電素子収納室 246‥‥貫通部 247‥‥傾斜面 251‥‥圧電体膜 252‥‥上電極膜 261‥‥封止膜 262‥‥固定板 263‥‥欠損部 264‥‥導入口 271‥‥端子 272‥‥端子 281‥‥配線 281a‥‥端子部 281b‥‥配線部 281c‥‥接続部 282‥‥配線 282a‥‥端子部 282b‥‥接続部 283‥‥配線 283a‥‥接続部 283b‥‥配線部 300‥‥インク 311‥‥傾斜面 701‥‥駆動モーター 702‥‥タイミングベルト

Claims (11)

  1. 第1端子および第2端子が形成されたベース基板と、
    前記ベース基板に接合され、前記第1端子に電気的に接続される第1配線が形成され、前記ベース基板に対して鋭角をなす第1傾斜面を有する第1配線基板と、
    前記ベース基板に接合され、前記第2端子に電気的に接続される第2配線が形成され、前記第1傾斜面に沿って前記ベース基板に対して傾斜する第2傾斜面を有する第2配線基板と、を備えることを特徴とする配線構造体。
  2. 前記第1配線基板の前記ベース基板とは反対側の面には、前記第1配線に電気的に接続される第3端子と、前記第2配線に電気的に接続される第4端子と、がそれぞれ形成されている請求項1に記載の配線構造体。
  3. 前記第2配線と前記第4端子とは、導電性のバンプを介して接合されている請求項2に記載の配線構造体。
  4. 前記第3端子および前記第4端子は、交互に複数並んで配置されている請求項2または3に記載の配線構造体。
  5. 前記第2配線は、前記第2傾斜面から前記第2配線基板の前記ベース基板側の面まで延びている請求項2ないし4のいずれか1項に記載の配線構造体。
  6. 前記第2配線と前記第2端子とは、導電性のバンプを介して接合されている請求項5に記載の配線構造体。
  7. 前記第1傾斜面と前記第2傾斜面とは、絶縁性の接着剤を介して接合されている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の配線構造体。
  8. 前記第1配線基板および前記第2配線基板は、それぞれ、前記ベース基板に対して絶縁性の接着剤を介して接合されている請求項1ないし7のいずれか1項に記載の配線構造体。
  9. 前記第1配線基板および前記第2配線基板は、それぞれ、シリコンで構成され、
    前記第1傾斜面および前記第2傾斜面は、それぞれ、シリコンの結晶面に沿って形成されている請求項1ないし8のいずれか1項に記載の配線構造体。
  10. 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の配線構造体を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
  11. 請求項10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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