JP2014162120A - 配線構造体、配線構造体の製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 - Google Patents
配線構造体、配線構造体の製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】液滴吐出ヘッド1は、第1、第2端子271、272を備える第1端子群27’および第3、第4端子273、274を備える第2端子群27”が形成された振動板23と、第1、第2傾斜面247a、247bを備える第1配線形成部247および第3、第4傾斜面248a、248bを備える第2配線形成部248を備えるリザーバー形成基板24と、第1傾斜面247aに形成され、第1端子271に電気的に接続された第1配線281と、第2傾斜面247bに形成され、第2端子272に電気的に接続された第2配線282と、第3傾斜面248aに形成され、第3端子273に電気的に接続された第3配線283と、第4傾斜面248bに形成され、第4端子274に電気的に接続された第4配線284とを有している。
【選択図】図2
Description
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。
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。
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。
本発明の配線構造体は、所定方向に並ぶ第1端子および第2端子を備える第1端子群と、前記第1端子群に並設され、前記所定方向に並ぶ第3端子および第4端子を備える第2端子群と、が形成されたベース基板と、
前記ベース基板に接合され、前記ベース基板に対してそれぞれ鋭角をなす第1傾斜面および第2傾斜面が形成された第1配線形成部と、前記ベース基板に対してそれぞれ鋭角をなす第3傾斜面および第4傾斜面が形成された第2配線形成部と、を備える配線基板と、
前記第1傾斜面に形成され、前記第1端子に電気的に接続された第1配線と、
前記第2傾斜面に形成され、前記第2端子に電気的に接続された第2配線と、
前記第3傾斜面に形成され、前記第3端子に電気的に接続された第3配線と、
前記第4傾斜面に形成され、前記第4端子に電気的に接続される第4配線と、を有することを特徴とする。
前記第2配線形成部は、前記ベース基板とは反対側にて前記第3傾斜面および前記第4傾斜面を連結する第2連結面を有し、前記第2連結面には、前記第3配線に電気的に接続される第7端子と、前記第4配線に電気的に接続される第8端子とがそれぞれ形成されているのが好ましい。
これにより、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5、第6、第7および第8端子とを容易に電気的に接続することができる。
前記第3端子および前記第4端子は、交互に複数並んで形成されているのが好ましい。
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。同様に、第3配線同士間のピッチおよび第4配線同士間のピッチを大きくし、その結果、第3配線および第4配線の形成を容易なものとすることができる。
前記第2配線の一端部は、前記第2端子と重なって形成され、
前記第3配線の一端部は、前記第3端子と重なって形成され、
前記第4配線の一端部は、前記第4端子と重なって形成されているのが好ましい。
これにより、第1、第2、第3および第4配線と第1、第2、第3および第4端子との電気的な接続を簡単かつ確実に行うことができる。
これにより、第1、第2、第3および第4配線と第1、第2、第3および第4端子との電気的な接続を簡単かつ確実に行うことができる。
これにより、優れた機械的強度を有する配線構造体となる。
本発明の配線構造体では、前記配線基板は、シリコンで構成され、
前記第1傾斜面、前記第2傾斜面、前記第3傾斜面および前記第4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のが好ましい。
これにより、配線基板を簡単かつ精度よく形成することができる。
前記第1傾斜面に前記第1端子と電気的に接続される第1配線を形成し、前記第2傾斜面に前記第2端子と電気的に接続される第2配線を形成し、前記第3傾斜面に前記第3端子と電気的に接続される第3配線を形成し、前記第4傾斜面に前記第4端子と電気的に接続される第4配線を形成する工程と、を有することを特徴とする。
このような配線構造体の製造方法によれば、断線や短絡を防止することができ、信頼性の高い配線構造体を製造することができる。
前記第1配線と前記第1端子、前記第2配線と前記第2端子、前記第3配線と前記第3端子、および、前記第4配線と前記第4端子を、それぞれ、導電性を有する接続部材を介して電気的に接続する工程と、を有することを特徴とする。
このような配線構造体の製造方法によれば、断線や短絡を防止することができ、信頼性の高い配線構造体を製造することができる。
これにより、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。
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。
これにより、信頼性の高い液滴吐出装置が得られる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1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、図3は、図1中のB−B線断面図、図4は、図1に示す液滴吐出ヘッドのベース基板および配線基板を説明するための断面図、図5は、図1に示す液滴吐出ヘッドの配線パターンを説明するための平面図、図6ないし図9は、それぞれ、図1に示す液滴吐出ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
このような構成の液滴吐出ヘッド1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ように構成されている。
(ノズル基板)
図2および図3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(ノズル)211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。
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。
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。そして、圧力発生室222と中継室223との間に連通路224が設けられている。
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。
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。
図2および図4に示すように、リザーバー形成基板24は、絶縁性の接着剤36を介して振動板23に接合されている。これにより、液滴吐出ヘッド1の機械的強度の向上を図ることができる。ここで、接着剤36は、後述する貫通部246内にはみ出して設けられるのが好ましい。また、接着剤36の厚みは、特に限定されないが、例えば、1μm程度であるのが好ましい。また、接着剤36としては、リザーバー形成基板24と振動板23とを接着し得る接着性を有するものであれば、特に限定されず、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。
以上のような構成のリザーバー形成基板24の表面には、図示しない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(図5参照)間の短絡を防止することができる。
図2および図3に示すように、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(圧電素子収納室245)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。
図5に示すように、第1配線形成部247の上面247cには、第5端子291および第6端子292がY軸方向に交互に並んで、且つ、等ピッチで形成されている。同様に、第2配線形成部248の上面248cには、第7端子293および第8端子294がY軸方向に交互に並んで、且つ、等ピッチで形成されている。これら第5〜第8端子291〜294は、それぞれ、ICパッケージ33と電気的に接続されている。このように、リザーバー形成基板24の上面に各端子291、292、923、294を設けることによって、ICパッケージ33との電気的接続を容易に行うことができる。
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。
ICパッケージ33は、複数の圧電素子25を駆動する機能を有している。ICパッケージ33は、電子回路(半導体素子)331と、電子回路331を収納するケーシング(パッケージ)332と、ケーシング332から突出し、電子回路331と電気的に接続された複数の端子333とを有している。なお、ICパッケージ33には、ICチップ(接続バンプ付きICチップ)等も含まれる。
この各端子333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。
液滴吐出ヘッド1の製造方法は、少なくとも、第1端子群27’および第2端子群27”が形成された振動板(ベース基板)23に、第1配線形成部247および第2配線形成部248を備えるリザーバー形成基板24を接合する工程と、第1傾斜面247aに第1端子271と電気的に接続される第1配線281を形成し、第2傾斜面247bに第2端子272と電気的に接続される第2配線282を形成し、第3傾斜面248aに第3端子273と電気的に接続される第3配線283を形成し、第4傾斜面248bに第4端子274と電気的に接続される第4配線284を形成する工程とを有している。以下、この製造方法について詳細に説明する。
このような液滴吐出ヘッド1の製造方法によれば、信頼性の高い液滴吐出ヘッド1を形成することができる。
次に、本発明の液滴吐出ヘッドの第2実施形態について説明する。
図10および図11は、それぞれ、本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドのベース基板および配線基板を説明するための断面図、図12ないし図14は、それぞれ、図10に示す液滴吐出ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
本発明の第2実施形態にかかる液滴吐出ヘッドは、端子と配線との接続方法が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
また、図10に示すように、第4配線284は、第4傾斜面248bの下端部までしか形成されておらず、第4端子274と直接に接触していない。そして、第4配線284および第4端子274を跨ぐようにして、導電性の接続部材374が形成されており、この接続部材374によって、第4端子274と第4配線284とが電気的に接続されている。
液滴吐出ヘッド1の製造方法は、少なくとも、第1端子群27’および第2端子群27”が形成された振動板(ベース基板)23に、第1配線形成部247および第2配線形成部248が形成され、第1傾斜面247aに第1配線281が形成され、第2傾斜面247bに第2配線282が形成され、第3傾斜面248aに第3配線283が形成され、第4傾斜面248bに第4配線284が形成されたリザーバー形成基板24を接合する工程と、第1配線281と第1端子271、第2配線282と第2端子272、第3配線283と第3端子273、および、第4配線284と第4端子274を、導電性を有する接続部材371、372、373、374を介して電気的に接続する工程とを有している。以下、このような液滴吐出ヘッド1の製造方法について詳細に説明する。
この状態では、第1配線281は、第1端子271に接触しておらず、第2配線282は、第2端子272に接触しておらず、第3配線283は、第3端子273に接触しておらず、第4配線284は、第4端子294に接触していない。
このような液滴吐出ヘッド1の製造方法によれば、信頼性の高い液滴吐出ヘッド1を形成することができる。
図15は、本発明の液滴吐出装置の一例を示す斜視図である。
図15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。
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。
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。
Claims (11)
- 所定方向に並ぶ第1端子および第2端子を備える第1端子群と、前記第1端子群に並設され、前記所定方向に並ぶ第3端子および第4端子を備える第2端子群と、が形成されたベース基板と、
前記ベース基板に接合され、前記ベース基板に対してそれぞれ鋭角をなす第1傾斜面および第2傾斜面が形成された第1配線形成部と、前記ベース基板に対してそれぞれ鋭角をなす第3傾斜面および第4傾斜面が形成された第2配線形成部と、を備える配線基板と、
前記第1傾斜面に形成され、前記第1端子に電気的に接続された第1配線と、
前記第2傾斜面に形成され、前記第2端子に電気的に接続された第2配線と、
前記第3傾斜面に形成され、前記第3端子に電気的に接続された第3配線と、
前記第4傾斜面に形成され、前記第4端子に電気的に接続される第4配線と、を有することを特徴とする配線構造体。 - 前記第1配線形成部は、前記ベース基板とは反対側にて前記第1傾斜面および前記第2傾斜面を連結する第1連結面を有し、前記第1連結面には、前記第1配線に電気的に接続される第5端子と、前記第2配線に電気的に接続される第6端子とがそれぞれ形成されており、
前記第2配線形成部は、前記ベース基板とは反対側にて前記第3傾斜面および前記第4傾斜面を連結する第2連結面を有し、前記第2連結面には、前記第3配線に電気的に接続される第7端子と、前記第4配線に電気的に接続される第8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。 - 前記第1端子および前記第2端子は、交互に複数並んで配置され、
前記第3端子および前記第4端子は、交互に複数並んで形成されている請求項1または2に記載の配線構造体。 - 前記第1配線の一端部は、前記第1端子と重なって形成され、
前記第2配線の一端部は、前記第2端子と重なって形成され、
前記第3配線の一端部は、前記第3端子と重なって形成され、
前記第4配線の一端部は、前記第4端子と重なって形成されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の配線構造体。 - 前記第1配線と前記第1端子、前記第2配線と前記第2端子、前記第3配線と前記第3端子、および、前記第4配線と前記第4端子は、それぞれ、導電性を有する接続部材を介して電気的に接続されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の配線構造体。
- 前記配線基板は、前記ベース基板に対して、絶縁性の接着剤で接合されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の配線構造体。
- 前記配線基板は、シリコンで構成され、
前記第1傾斜面、前記第2傾斜面、前記第3傾斜面および前記第4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6のいずれか1項に記載の配線構造体。 - 所定方向に並ぶ第1端子および第2端子を備える第1端子群と、前記第1端子群に並設され、前記所定方向に並ぶ第3端子および第4端子を備える第2端子群とが形成されたベース基板に、前記ベース基板に対してそれぞれ鋭角をなす第1傾斜面および第2傾斜面が形成された第1配線形成部と、前記ベース基板に対してそれぞれ鋭角をなす第3傾斜面および第4傾斜面が形成された第2配線形成部とを備える配線基板を接合し、前記第1端子が前記第1傾斜面から露出し、前記第2端子が前記第2傾斜面から露出し、前記第3端子が前記第3傾斜面から露出し、前記第4端子が前記第4傾斜面から露出した状態とする工程と、
前記第1傾斜面に前記第1端子と電気的に接続される第1配線を形成し、前記第2傾斜面に前記第2端子と電気的に接続される第2配線を形成し、前記第3傾斜面に前記第3端子と電気的に接続される第3配線を形成し、前記第4傾斜面に前記第4端子と電気的に接続される第4配線を形成する工程と、を有することを特徴とする配線構造体の製造方法。 - 所定方向に並ぶ第1端子および第2端子を備える第1端子群と、前記第1端子群に並設され、前記所定方向に並ぶ第3端子および第4端子を備える第2端子群とが形成されたベース基板に、前記ベース基板に対してそれぞれ鋭角をなす第1傾斜面および第2傾斜面が形成された第1配線形成部と、前記ベース基板に対してそれぞれ鋭角をなす第3傾斜面および第4傾斜面が形成された第2配線形成部とを備え、前記第1傾斜面に第1配線が形成され、前記第2傾斜面に第2配線が形成され、前記第3傾斜面に第3配線が形成され、前記第4傾斜面に第4配線が形成された配線基板を接合し、前記第1端子が前記第1傾斜面から露出し、前記第2端子が前記第2傾斜面から露出し、前記第3端子が前記第3傾斜面から露出し、前記第4端子が前記第4傾斜面から露出した状態とする工程と、
前記第1配線と前記第1端子、前記第2配線と前記第2端子、前記第3配線と前記第3端子、および、前記第4配線と前記第4端子を、それぞれ、導電性を有する接続部材を介して電気的に接続する工程と、を有することを特徴とする配線構造体の製造方法。 - 請求項1ないし7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。
- 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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