JP4501752B2 - 基板接合構造の製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面に形成された第１端子とアクチュエータユニットの表面に形成された第２端子とが電気的に接合された基板接合構造の製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。

特許文献１には、半田（はんだ膜）が表面に形成された複数の端子（金属コア）に熱硬化性のエポキシ系樹脂（熱硬化性接着剤）を転写し、端子と個別電極に形成されたランド部（第２端子）とを半田及びエポキシ系樹脂を介して接合するインクジェットヘッドの製造方法について記載されている。このインクジェットヘッドの製造方法におけるランド部と端子との接合は、まず、エポキシ系樹脂が転写された端子をランド部に対して加圧する。このとき、エポキシ系樹脂がランド部及び端子の周囲に移動してランド部と端子との間から排出される。そして、エポキシ系樹脂によってランド部、端子及び半田が取り囲まれた状態となる。次に、加熱によって半田が溶融し始めて端子がランド部に近づき、その後エポキシ系樹脂が３者を取り囲んだ状態で硬化する。そして、半田が硬化することで、端子とランド部とが電気的に接続された状態で接合される。このように、エポキシ系樹脂がランド部、端子及び半田を取り囲んだ位置に存在するので、溶融した半田がエポキシ系樹脂よりも外側に広がるのを抑制することができる。

特開２００４−１３６６６３号公報

ところが、特許文献１に記載の技術によると、端子（金属コア）の表面に形成された多数の半田の中には、ランド部と電気的に接合されない半田があることが本発明者の研究によって判明した。

そこで、本発明の目的は、第１端子と第２端子とを高い信頼性で電気的に接合することが可能な基板接合構造の製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明者は、特許文献１に記載の技術において、ランド部と電気的に接合されない半田が生じる原因が、端子（金属コア）と半田との厚み比にあるとの推論の下、研究を行った。その結果、特許文献１では設計上の半田の厚み（７〜８μｍ）に対する設計上の端子高さ（３０μｍ）の比が約３．７５：１〜４．２９：１と非常に大きいために、実際の端子高さのばらつき範囲と実際の端子＋半田の合計高さのばらつき範囲とが部分的に重なり合っていること、つまり、実際の端子高さの最大値が実際の端子＋半田の合計高さの最小値よりも大きいことが分かった。このような現象が生じているために、特許文献１に記載の技術においては、ランド部と半田とが電気的に接合されない場合があったのである。

本発明の基板接合構造の製造方法は、基板の表面に形成された複数の第１端子とアクチュエータユニットの表面に形成された複数の第２端子とが電気的に接合された基板接合構造であって前記アクチュエータユニットが１以上の圧電層及び前記圧電層に形成された複数の圧電型アクチュエータを有する基板接合構造の製造方法において、前記基板の表面から突出した金属コアが前記金属コアよりも融点の低いはんだ膜によって被覆された前記第１端子を前記基板の表面に形成する第１端子形成工程と、導電性の前記第２端子をそれぞれ持つ複数の個別電極を、前記アクチュエータのそれぞれに対応するよう、前記アクチュエータユニットの表面を構成する前記圧電層の表面に形成する第２端子形成工程と、前記第１端子及び前記第２端子の少なくともいずれか一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤塗布工程後に、前記基板と前記圧電層とを加圧しつつ前記熱硬化性接着剤の硬化温度及び前記はんだ膜の融点以上且つ前記金属コアの融点未満の温度に加熱することによって、前記基板の表面と前記圧電層の表面との間における前記アクチュエータに対向する部分の少なくとも一部に間隙を形成しつつ前記熱硬化性接着剤を前記第１端子と前記第２端子とを取り囲んだ状態で硬化させることで、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接合する接合工程とを備えている。そして、前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記基板の表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜２：１の範囲とする。

これにより、金属コアの高さをはんだ膜の膜厚の２倍以下と比較的小さな値としているので、実際の金属コア高さのばらつき範囲と実際の金属コア＋はんだ膜の合計高さのばらつき範囲とが重なり合うこと、つまり、実際の金属コア高さの最大値が実際の金属コア＋はんだ膜の合計高さの最小値よりも大きいことがほとんど生じなくなる。そのため、第１端子と第２端子とを高い信頼性で電気的に接合することができる。加えて、金属コアの高さがはんだ膜の膜厚よりも小さくならないため、金属コアとはんだ膜との密着性の低下を防ぐことができる。さらに、接合工程において、熱硬化性接着剤が両端子を取り囲んで硬化するので、第１端子と第２端子との接合力が向上するとともに、溶解したはんだ膜が熱硬化性接着剤の外側に流れ広がりにくくなる。

また、本発明の基板接合構造の製造方法は、別の観点では、基板の表面に形成された複数の第１端子とアクチュエータユニットの表面に形成された複数の第２端子とが電気的に接合された基板接合構造であって前記アクチュエータユニットが１以上の圧電層及び前記圧電層に形成された複数の圧電型アクチュエータを有する基板接合構造の製造方法において、前記基板の表面から突出した金属コアが前記金属コアよりも融点の低いはんだ膜によって被覆された前記第１端子を前記基板の表面に形成する第１端子形成工程と、導電性の前記第２端子をそれぞれ持つ複数の個別電極を、前記アクチュエータのそれぞれに対応するよう、前記アクチュエータユニットの表面を構成する前記圧電層の表面に形成する第２端子形成工程と、前記第１端子及び前記第２端子の少なくともいずれか一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤塗布工程後に、前記基板と前記圧電層とを加圧しつつ前記熱硬化性接着剤の硬化温度以上且つ前記はんだ膜の融点及び前記金属コアの融点未満の温度に加熱することによって、前記基板の表面と前記圧電層の表面との間における前記アクチュエータに対向する部分の少なくとも一部に間隙を形成しつつ前記熱硬化性接着剤を前記第１端子と前記第２端子とを取り囲んだ状態で硬化させることで、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接合する接合工程とを備えている。そして、前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記基板の表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜２：１の範囲とする。

これにより、金属コアの高さをはんだ膜の膜厚の２倍以下と比較的小さな値としているので、実際の金属コア高さのばらつき範囲と実際の金属コア＋はんだ膜の合計高さのばらつき範囲とが重なり合うこと、つまり、実際の金属コア高さの最大値が実際の金属コア＋はんだ膜の合計高さの最小値よりも大きいことがほとんど生じなくなる。そのため、第１端子と第２端子とを高い信頼性で電気的に接合することができる。加えて、金属コアの高さがはんだ膜の膜厚よりも小さくならないため、金属コアとはんだ膜との密着性を保つことができる。さらに、接合工程において、熱硬化性接着剤が両端子を取り囲んで硬化するので、第１端子と第２端子との接合力が向上するとともに、はんだ膜が溶融しないこともあってはんだ膜が周囲により一層広がりにくくなる。

本発明においては、前記接合工程において、前記熱硬化性接着剤が前記第１端子と前記第２端子との間から前記第１端子と前記第２端子とを取り囲む位置へと移動した後に硬化するように、加熱及び加圧を行ってよい。また、前記接合工程において、前記熱硬化性接着剤を、前記基板の厚み方向から見て前記第１端子及び第２端子の輪郭に沿った環状に硬化させてよい。また、前記接合工程において、前記熱硬化性接着剤を、前記第１端子と前記第２端子とを取り囲みつつ前記基板の厚み方向に亘って前記基板の表面と前記圧電層の表面とを接続した状態で、硬化させてよい。また、本発明において、前記基板が、可撓性を有していることが好ましい。これにより、実際の金属コア高さが実際の金属コア＋はんだ膜の合計高さよりも大きい場合であっても、可撓性を有する基板が加圧されて撓むことによって両者の差を埋め合わせることができるために、第１端子と第２端子とを確実に電気的に接合することができる。

本発明においては、前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜１．８：１の範囲とすることが好ましい。これにより、接合工程時に、第１端子と第２端子とがより確実に電気的に接合する。

また、本発明においては、前記第１端子形成工程において、前記はんだ膜の膜厚を１３．３μｍ〜２０μｍとすることが好ましい。これにより、接合工程時におけるはんだ膜の軟化による基板の厚み方向に関するばらつき吸収効果を向上させることが可能になる。

また、本発明において、前記はんだ膜が鉛フリーはんだからなることが好ましい。これにより、はんだ膜に有鉛はんだと比べて比較的高融点となる鉛フリーはんだを用いても第１端子と第２端子とを確実に電気的に接合することができる。

また、本発明において、前記金属コアがニッケルからなることが好ましい。これにより、はんだ膜と金属コアとの密着性がより向上する。

また、本発明において、前記アクチュエータユニットが、互いに厚み方向に積層された複数の圧電層と、前記複数の圧電層のうち前記アクチュエータユニットの表面を構成する圧電層である最外層上に形成された前記複数の個別電極とを有し、前記最外層が、前記個別電極に対向する部分に、前記厚み方向の電界の印加により前記厚み方向と直交する方向に伸縮する活性部を有する活性層であり、前記複数の圧電層のうち前記最外層以外の圧電層が、前記活性部を含まない非活性層であり、前記複数の圧電層における前記個別電極に対向する部分に、前記活性部を含む前記アクチュエータが形成されており、前記個別電極が、前記アクチュエータの主領域を構成する主電極領域と、前記主電極領域から引き出された補助電極領域とを有し、前記第２端子形成工程において、前記第２端子を、前記補助電極領域における前記主電極領域からの引き出し方向先端に形成してよい。また、本発明において、前記接着剤塗布工程が、層形成部材の平坦面上に、前記第１端子及び前記第２端子の一方の前記表面からの高さよりも小さい厚みを有する前記熱硬化性接着剤の層を形成する接着剤層形成工程と、前記接着剤層形成工程の後に、前記一方の端子を前記層内に挿入し、前記一方の端子の先端を前記平坦面に当接させた後、前記層から離隔させる挿抜工程とを含んでよい。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、インクを吐出するノズルを先端に有するインク流路が形成された流路ユニット、及び、基板の表面に形成された複数の第１端子とアクチュエータユニットの表面に形成された複数の第２端子とが電気的に接合された基板接合構造を含み、前記アクチュエータユニットが１以上の圧電層及び前記圧電層に形成され且つ前記流路ユニットの前記インク流路に含まれる複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧電型アクチュエータを有する、インクジェットヘッドの製造方法において、前記基板の表面から突出した金属コアが前記金属コアよりも融点の低いはんだ膜によって被覆された前記第１端子を前記基板の表面に形成する第１端子形成工程と、導電性の前記第２端子をそれぞれ持つ複数の個別電極を、前記アクチュエータのそれぞれに対応するよう、前記アクチュエータユニットの表面を構成する前記圧電層の表面に形成する第２端子形成工程と、前記第１端子及び前記第２端子の少なくともいずれか一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤塗布工程後に、前記基板と前記圧電層とを加圧しつつ前記熱硬化性接着剤の硬化温度及び前記はんだ膜の融点以上且つ前記金属コアの融点未満の温度に加熱することによって、前記基板の表面と前記圧電層の表面との間における少なくとも前記圧力室に対向する部分に間隙を形成しつつ前記熱硬化性接着剤を前記第１端子と前記第２端子とを取り囲んだ状態で硬化させることで、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接合する接合工程とを備えている。そして、前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記基板の表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜２：１の範囲とする。また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、別の観点では、インクを吐出するノズルを先端に有するインク流路が形成された流路ユニット、及び、基板の表面に形成された複数の第１端子とアクチュエータユニットの表面に形成された複数の第２端子とが電気的に接合された基板接合構造を含み、前記アクチュエータユニットが１以上の圧電層及び前記圧電層に形成され且つ前記流路ユニットの前記インク流路に含まれる複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧電型アクチュエータを有する、インクジェットヘッドの製造方法において、前記基板の表面から突出した金属コアが前記金属コアよりも融点の低いはんだ膜によって被覆された前記第１端子を前記基板の表面に形成する第１端子形成工程と、導電性の前記第２端子をそれぞれ持つ複数の個別電極を、前記アクチュエータのそれぞれに対応するよう、前記アクチュエータユニットの表面を構成する前記圧電層の表面に形成する第２端子形成工程と、前記第１端子及び前記第２端子の少なくともいずれか一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤塗布工程後に、前記基板と前記圧電層とを加圧しつつ前記熱硬化性接着剤の硬化温度以上且つ前記はんだ膜の融点及び前記金属コアの融点未満の温度に加熱することによって、前記基板の表面と前記圧電層の表面との間における少なくとも前記圧力室に対向する部分に間隙を形成しつつ前記熱硬化性接着剤を前記第１端子と前記第２端子とを取り囲んだ状態で硬化させることで、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接合する接合工程とを備えている。そして、前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記基板の表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜２：１の範囲とする。本発明においては、前記アクチュエータユニットが、互いに厚み方向に積層された複数の圧電層と、前記複数の圧電層のうち前記アクチュエータユニットの表面を構成する圧電層である最外層上に形成された複数の個別電極とを有し、前記流路ユニットの一表面に固定され、前記個別電極が、前記活性部に対向する主電極領域と、前記主電極領域から前記活性部に対向しない位置まで引き出された補助電極領域とを有し、前記最外層は、前記主電極領域に対向する部分に、前記厚み方向の電界の印加により前記厚み方向と直交する方向に伸縮する前記活性部を有する活性層であり、前記複数の圧電層のうち前記最外層以外の圧電層は、前記活性部を含まない非活性層であり、前記第２端子形成工程において、前記第２端子を、前記補助電極領域における前記主電極領域からの引き出し方向先端の前記活性部に対向しない部分に形成してよい。また、本発明において、前記接着剤塗布工程が、層形成部材の平坦面上に、前記第１端子及び前記第２端子の一方の前記表面からの高さよりも小さい厚みを有する前記熱硬化性接着剤の層を形成する接着剤層形成工程と、前記接着剤層形成工程の後に、前記一方の端子を前記層内に挿入し、前記一方の端子の先端を前記平坦面に当接させた後、前記層から離隔させる挿抜工程とを含んでよい。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

本発明の第１実施形態による基板接合構造の製造方法により製造された基板接合構造を有するインクジェットヘッドについて説明する。なお、本実施形態における基板は、電子部品が実装された回路基板、配線及び端子が実装された基板およびそれら基板の端子と接合される端子を有する板状部材などを含み、基板接合構造とは、基板としてのフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）５０と、アクチュエータユニット（ともに後述する）２１とが接合された構造をいう。

図１は、上述の基板接合構造を有するインクジェットヘッドの外観斜視図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。インクジェットヘッド１は、図１に示すように、用紙に対してインクを吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の上方に配置され且つ２つのインク溜まり３が形成されたベースブロック７１と、ヘッド本体７０の上面に接合されたＦＰＣ５０とを含んでいる。

ヘッド本体７０は、図２に示すように、インク流路が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４の上面に熱硬化性接着剤によって接着された複数のアクチュエータユニット２１とを含んでいる。流路ユニット４は、複数の薄板を積層して互いに接着させた構成である。また、ヘッド本体７０の底面は微小径を有する多数のノズル８（図５参照）が配列されたインク吐出面７０ａとなっている。一方、アクチュエータユニット２１の上面には、可撓性を有するＦＰＣ５０が接合され左又は右に引き出されるとともに、ＦＰＣ５０が図２中において屈曲しながら上方に引き出されている。

図３は、ヘッド本体７０を上面から見た平面図である。図３に示すように、流路ユニット４は、主走査方向に延在した矩形平面形状を有している。図３において、流路ユニット４内に設けられたマニホールド流路５が破線で描かれている。マニホールド流路５には、ベースブロック７１のインク溜まり３に貯溜されていたインクが複数の開口３ａを通じて供給される。マニホールド流路５は、流路ユニット４の長手方向（主走査方向）と平行に延在する複数の副マニホールド流路５ａに分岐している。

流路ユニット４の上面には、平面形状が台形である４つのアクチュエータユニット２１が接着されている。４つのアクチュエータユニット２１は、開口３ａを避けるように千鳥状で２列に配列されている。各アクチュエータユニット２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。複数の開口３ａは流路ユニット４の長手方向に沿って２列に配列されており、各列５個、計１０個の開口３ａがアクチュエータユニット２１と干渉しない位置に設けられている。そして、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向（副走査方向）に部分的にオーバーラップしている。

インク吐出面７０ａには、アクチュエータユニット２１の接着領域に対応する領域ごとに、多数のノズル８がマトリクス状に配列されたインク吐出領域が形成されている。アクチュエータユニット２１に対向する流路ユニット４の上面には、多数の圧力室１０（図５参照）がマトリクス状に配列された圧力室群９が形成されている。言い換えると、アクチュエータユニット２１は、圧力室群９を構成する多数の圧力室１０に跨る寸法を有している。

図２に戻って、ベースブロック７１は、例えばステンレスなどの金属材料からなる。ベースブロック７１内のインク溜まり３は、ベースブロック７１の長手方向に沿って延在する略直方体の中空領域である。インク溜まり３は、その一端に設けられた開口（図示せず）を通じて外部に設置されたインクタンク（図示せず）からインクが供給され、常にインクで満たされている。インク溜まり３には、インクを流出するための開口３ｂが、その延在方向に沿って２列に計１０個設けられている。これら開口３ｂは、流路ユニット４の開口３ａと接続されるように千鳥状に設けられている。すなわち、インク溜まり３の１０個の開口３ｂと流路ユニット４の１０個の開口３ａは、平面視において、同じ位置関係となっている。

ベースブロック７１の下面７３は、開口３ｂの近傍部分７３ａにおいて周囲よりも下方に飛び出している。そして、ベースブロック７１は、飛び出ている開口３ｂの近傍部分７３ａにおいてのみ流路ユニット４の上面における開口３ａの近傍部分と接触している。そのため、開口３ｂの近傍部分７３ａ以外の領域は、ヘッド本体７０から離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット２１が配されている。

ホルダ７２は、ベースブロック７１を把持する把持部７２ａと、副走査方向に間隔をおいて設けられ把持部７２ａの上面から上方に向けて突出する一対の突出部７２ｂとを含んでいる。ベースブロック７１は、ホルダ７２の把持部７２ａの下面に形成された凹部内に接着固定されている。アクチュエータユニット２１に接続されたＦＰＣ５０は、スポンジなどの弾性部材８３を介してホルダ７２の突出部７２ｂ表面に沿うようにそれぞれ配置されている。そして、ホルダ７２の突出部７２ｂ表面に配置されたＦＰＣ５０上にドライバＩＣ８０が設置されている。すなわち、ＦＰＣ５０は、ドライバＩＣ８０から出力された駆動信号をヘッド本体７０のアクチュエータユニット２１に伝達するものであり、アクチュエータユニット２１及びドライバＩＣ８０とは電気的に接続されている。

ドライバＩＣ８０の外側表面には略直方体形状のヒートシンク８２が密着配置されている。そのため、ドライバＩＣ８０で発生した熱はヒートシンク８２によって散逸される。ドライバＩＣ８０及びヒートシンク８２の上方においては、ＦＰＣ５０の外側に接続された基板８１が配置されている。ヒートシンク８２の上面と基板８１との間、および、ヒートシンク８２の下面とＦＰＣ５０との間には、それぞれシール部材８４が配置されており、インクジェットヘッド１の本体にゴミやインクが侵入することを防いでいる。

図４は、図３に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。図４に示すように、流路ユニット４内のアクチュエータユニット２１と対向する領域には、流路ユニット４の長手方向（主走査方向）と平行に４本の副マニホールド流路５ａが延在している。各副マニホールド流路５ａには、ノズル８の各々に通じる多数の個別インク流路７（図５参照）が接続されている。

流路ユニット４の上面であって、アクチュエータユニット２１と対向する領域には、平面形状が略菱形の多数の圧力室１０からなる圧力室群９が形成されている。圧力室群９は、アクチュエータユニット２１の外形とほぼ同じ大きさの台形形状を有している。圧力室群９は、各アクチュエータユニット２１について１つずつ形成されている。圧力室群９に属する各圧力室１０は、その長い対角線の一端においてノズル８に連通されていると共に、他端においてアパーチャ１２を介して副マニホールド流路５ａに連通されている。後述するように、アクチュエータユニット２１上には、平面形状がほぼ菱形で圧力室１０よりも一回り小さい個別電極３５（図６参照）が、圧力室１０と対向するようにマトリクス状に配列されている。なお、図４において、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１０、アパーチャ１２及びノズル８を実線で描いている。

次に、ヘッド本体７０の断面構造について説明する。図５は、図４に示すV−V線における断面図であり、個別インク流路を示している。本実施の形態では、個別インク流路７は一旦上方に向かい、流路ユニット４の上面に形成された圧力室１０の一端部に至る。さらに、個別インク流路７は、水平に延在する圧力室１０の他端部から斜め下方に向かい、流路ユニット４の下面に形成されたノズル８に繋がっている。全体として、各個別インク流路７は、圧力室１０を頂部とする弓なり形状を有している。これにより、個別インク流路７の高密度配置を可能とし、インクの円滑な流れを実現している。

ヘッド本体７０は、図５に示すように、上側のアクチュエータユニット２１と下側の流路ユニット４とからなる積層構造体である。両ユニット４，２１も複数の薄板を積層して構成されている。このうち、アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、４枚の圧電シート４１〜４４（図６参照）が積層され且つ電極が配されている。そのうちの最上層だけが、電界印加時に活性部となる部分を有する圧電層（以下、単に「活性部を有する層」というように記する）であり、残り３つの圧電層が活性部を有しない非活性層である。

一方、流路ユニット４は、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６〜２８、カバープレート２９及びノズルプレート３０の合計９枚のシート材が積層され構成されている。

キャビティプレート２２は、圧力室１０の空隙を構成するほぼ菱形の孔が、アクチュエータユニット２１の貼付範囲内に多数設けられた金属プレートである。ベースプレート２３は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０とアパーチャ１２との連絡孔及び圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。

アパーチャプレート２４は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１２となる孔のほかに圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート２５は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１２と副マニホールド流路５ａとの連絡孔及び圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート２６〜２８は、副マニホールド流路５ａに加えて、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート２９は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からノズル８への連絡孔２９ａがそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート３０は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、ノズル８がそれぞれ設けられた金属プレートである。

これら９枚のプレート２２〜３０は、図５に示すような個別インク流路７が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。なお、流路ユニット４を構成する９枚のプレートは、本実施の形態においては、同一金属材料から構成されており、ＳＵＳ４３０が使用されているが、ＳＵＳ３１６や４２合金などの金属材料であってもよい。また、各プレート２２〜３０が異なる金属材料から構成されていてもよい。

図５から明らかなように、各プレートの積層方向において圧力室１０とアパーチャ１２とは異なるレベルに設けられている。これにより、図４に示すように、アクチュエータユニット２１に対向した流路ユニット４内において、１つの圧力室１０と連通したアパーチャ１２を、当該圧力室に隣接する別の圧力室１０と平面視で同じ位置に配置することが可能となっている。この結果、圧力室１０同士が密着してより高密度に配列されるため、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド１により高解像度の画像印刷が実現される。

次に、アクチュエータユニット２１とＦＰＣ５０との接合構造について説明する。図６（ａ）はアクチュエータユニット２１とＦＰＣ５０との接合構造を示す部分拡大断面図であり、図６（ｂ）はアクチュエータユニット２１の部分拡大平面図である。

図６（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された４枚の圧電シート４１〜４４を含んでいる。これら圧電シート４１〜４４は、圧力室群９を構成する多数の圧力室１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート４１〜４４が連続平板層として多数の圧力室１０に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート４１上に個別電極３５を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極３５に対応する位置に形成される圧力室１０をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。圧電シート４１〜４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものである。

本実施の形態では、最上層の圧電シート４１上のみに個別電極３５が形成されている。最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間には、シート全面（圧電シート４１の裏面全体）に形成された略２μｍの厚みの共通電極３４が介在している。なお、圧電シート４２と圧電シート４３との間及び圧電シート４３と圧電シート４４との間には、電極は配置されていない。これら個別電極３５及び共通電極３４は共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。

個別電極３５は、図６（ｂ）に示すように、圧力室１０と対向する位置に配置された主電極領域３５ａと、主電極領域３５ａにつながっており且つ主電極領域３５ａの鋭角部から圧力室１０と対向しない位置まで引き出された補助電極領域３５ｂとから構成されている。主電極領域３５ａは、圧力室１０とほぼ相似でその角部が曲線で形成された略菱形の平面形状を有している。補助電極領域３５ｂの先端と接触する位置には、略円形状のランド（第２端子）３６が設けられている。図６（ｂ）に示すように、ランド３６は、キャビティプレート２２において圧力室１０が形成されていない領域に対向している。ランド３６は、例えばガラスフリットを含む金からなり、図６（ａ）に示すように、補助電極領域３５ｂ端部の表面上に形成されている。共通電極３４は、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極３４は、すべての圧力室１０に対応する領域において等しく一定の電位、本実施の形態ではグランド電位に保たれている。

ＦＰＣ５０は、図６（ａ）に示すように、ベースフィルム４９と、銅箔からなりベースフィルム４９の下面に形成された複数の配線４８と、ベースフィルム４９の下面のほぼ全体を覆うカバーフィルム４０とを含んでいる。カバーフィルム４０には、貫通孔４５が各配線４８の円形状に拡径された一端部に対向する位置にそれぞれ形成されている。貫通孔４５は、配線４８の一端部の直径よりも小さい直径を有するように形成されている。つまり、配線４８の一端部外周縁部分は、図６（ａ）に示すように、カバーフィルム４０によってそれぞれ覆われている。ＦＰＣ５０の端子（第１端子）５１は、貫通孔４５を介して、配線４８の一端部と接合されている。配線４８の他端部は、ドライバＩＣ８０と電気的に接続されている。

ベースフィルム４９及びカバーフィルム４０は、いずれも絶縁性を有するシート部材である。本実施形態におけるＦＰＣ５０は、ベースフィルム４９がポリイミド樹脂からなり、カバーフィルム４０が感光性材料からなり、いずれも可撓性を有している。カバーフィルム４０が感光性材料から構成されることで、多数の貫通孔４５を形成するのが容易になる。

端子５１は、例えばニッケルからなり導電性を有するコア（金属コア）５２と、コア５２の表面を覆うようにして形成され導電性を有するはんだ膜５３とを有している。端子５１は、貫通孔４５を塞ぐとともに、カバーフィルム４０の下面４０ａにおける貫通孔４５の外周周縁を覆い、圧電シート４１の方向に凸となるように形成されている。端子５１の外周には、図６（ａ）に示すように、熱硬化性接着剤５４が配置されており、端子５１のはんだ膜５３の先端部とランド３６とが当接して電気的に接続し、熱硬化性接着剤５４がランド３６と端子５１とを取り囲んで圧電シート４１とカバーフィルム４０の下面４０ａとを接合している。熱硬化性接着剤５４は、エポキシ系であり絶縁性を有している。このような熱硬化性接着剤５４によって端子５１とランド３６とが取り囲まれて接合されていることで、加熱によってはんだ膜５３が溶融したとしても周囲に流れ広がるのを抑制することができる。また、これに対応して個別電極３５どうしの短絡もなくなる。

本実施形態におけるはんだ膜５３には、鉛フリーはんだであってＳｎ−Ａｇ系（高融点系）はんだにＣｕ（銅）が添加され融点が２１８℃のＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（錫銀銅）合金が採用されている。また、はんだ膜５３には、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系はんだにＢｉ（ビスマス）など他の金属が添加されたものから形成されていてもよく、さらには３元系のみならず４元系のものであってもよい。加えて、高融点系ではＳｎ−Ａｇ系以外のＳｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ（アンチモン）系でもよい。また、はんだ膜５３は、高融点系以外の中融点系はんだ及び低融点系はんだから形成されていてもよく、中融点系はんだとしてはＳｎ−Ｚｎ（亜鉛）系が、低融点系はんだとしてはＳｎ−Ｂｉ系及びＳｎ−Ｉｎ（インジウム）系が採用可能である。これら中融点系はんだ及び低融点系はんだにおいても他の金属が添加された３元系及び４元系のものであってもよい。また、上述のような材質からなるはんだ膜５３は、コア５２がニッケルからなることで両者間の密着性が向上する。

ＦＰＣ５０は、多数の端子５１を有し、各端子５１はそれぞれ１つのランド３６と対応するように構成されている。したがって、各ランド３６と電気的に接合された各個別電極３５は、ＦＰＣ５０においてそれぞれ独立した配線４８を介してドライバＩＣ８０に接続される。これにより、圧力室１０ごとに個別電極３５の電位を制御することが可能となっている。

ここで、下面４０ａからのコア５２の高さとはんだ膜５３の膜厚との比、及び、コア５２とはんだ膜５３との形成時に生じるコア高さと端子高さとのばらつきの関係について、以下に説明する。図７は、端子５１の下面４０ａからの突出高さが約４０μｍとなるようにしたときの、コア５２の高さのばらつき範囲及び端子５１の高さのばらつき範囲（コア５２の高さ＋はんだ膜５３の膜厚のばらつき範囲）を、コア５２の高さとはんだ膜５３の膜厚との比ごとに示したグラフである。なお、図７の縦軸に高さを示し、横軸にコア高さとはんだ膜厚との比を示す。また、コア高さのばらつき範囲と端子高さのばらつき範囲は、コア高さとはんだ膜厚との比ごとにコア及び端子をそれぞれ２０点作製し、それらを計測した値となっている。

図７に示すように、コア高さとはんだ膜との比が１．９５：１、すなわち、比が約２：１となる箇所で、端子５１高さの下限値（ばらつきの下限値）とコア５２高さの上限値（ばらつきの上限値）とがちょうどわずかに重なり始めており、その比が２：１を超えると端子５１高さのばらつき範囲とコア５２高さのばらつき範囲とが大きく重なる傾向にある。一方、比が２：１以下になると、端子５１高さのばらつき範囲とコア５２高さのばらつき範囲とがほとんど重ならない。これより、コア５２の高さとはんだ膜５３の膜厚との比の上限が２：１以下であることが好ましく、さらに比が１．８：１以下であることが最も好適であることが分かる。比が２：１の場合では、上述したように両者のばらつき範囲がちょうどわずかに重なっているので、硬質でほとんど撓まない基板に端子５１が形成されていると、端子５１とランド３６とが互いに電気的に接合されない可能性を含むことになるが、本実施形態のように可撓性を有するＦＰＣ５０に端子５１が形成されているので、ＦＰＣ５０は、端子５１とランド３６との接合時において、端子５１がランド３６に近づく方向にわずかに撓む。そのため、比が２：１であっても後述するはんだ膜５３のばらつき吸収効果も合わせて端子５１とランド３６とが確実に電気的に接合される。一方、比が２：１を大きく超える場合では、いくらＦＰＣ５０がわずかに撓むといっても上述したように両者のばらつき範囲が大きく重なると、はんだ膜５３のばらつき吸収効果及びＦＰＣ５０の撓みによってばらつき範囲の重なりを吸収できるまでには至らないため、端子５１とランド３６とが互いに接触して接合されない、あるいは接合が不十分なものが出現してくる。また、比が１．８：１以下であると、両者のばらつき範囲が重ならないので、ＦＰＣ５０の撓み効果があまり期待できない場合であっても、はんだ膜５３のばらつき吸収効果も合わせて端子５１とランド３６とが確実に接触して接合する。

図８は、引き剥がし試験後の端子破壊状態を所定比ごとに示すグラフである。なお、図８の縦軸に第１〜第３モードの個々の占有率を示し、横軸にコア高さとはんだ膜厚との比を示す。

ここでいう引き剥がし試験とは、端子５１とランド３６とを接合した後、鋭利な刃で端子５１とＦＰＣ５０との境界外周を引掻いてＦＰＣ５０をアクチュエータユニット２１から引き剥がし、ＦＰＣ５０の端子状態を目視にて観察し第１〜第３モードのいずれに該当するかを判断する破壊試験である。第１モードは、ランド３６に接合された端子５１を引き剥がしたときに、端子５１と接合された配線４８の一端部がＦＰＣ５０から引き剥がされた場合とする。第２モードは、ランド３６に接合された端子５１を引き剥がしたときに、端子５１と配線４８との境界近傍で引き剥がされた場合とする。第３モードは、ランド３６に接合された端子５１を引き剥がしたときに、コア５２とはんだ膜５３との境界近傍で引き剥がされた場合とする。

なお、各モードにおける良否については、第１モードのような引き剥がし状態になっている場合、コア５２とはんだ膜５３、端子５１とランド３６及び端子５１と配線４８とが強固に接合された状態と判断できるため、端子の形成状態は良好である。第２モードのような引き剥がし状態になっている場合、端子５１と配線４８との接合強度が第１モードにおけるよりも小さいと判断されるが、コア５２とはんだ膜５３、端子５１とランド３６とが強固に接合された状態と判断できるため、端子の形成状態は実用可能なものであり良好である。しかし、第３モードのような引き剥がし状態になっている場合、コア５２のはんだ膜５３と接合する表面積が小さくなっており、コア５２とはんだ膜５３との密着力が小さいと考えられ端子の形成状態は不良である。

図８には、コア５２の高さとはんだ膜５３の膜厚との所定比において、引き剥がし試験を行った後、複数の端子状態が第１〜第３モードのいずれに該当するかを判断した後、第１モードで破壊されたと判断される端子数を総端子数で割って得た値を黒丸の点で、第１及び第２モードで破壊されたと判断される端子数を総端子数で割って得た値を三角の点で示し、黒丸の点どうし及び三角の点どうしを線で結んで第１〜第３モードの占有状態の割合（図８に示すハッチング領域）を示している。

図８に示すように、コア高さとはんだ膜厚との比が５．８５：１の場合、ランド３６に接合された端子５１を引き剥がすと５３％が第１モードによる破壊であり、残りの４７％は第２モードによる破壊が占めている。また、コア高さとはんだ膜厚との比が３．５６：１の場合、６８％が第１モードによる破壊であり、残りの３２％が第２モードによる破壊である。また、コア高さとはんだ膜厚との比が１．５：１の場合、５５％が第１モードによる破壊であり、残りの４５％が第２モードによる破壊である。また、コア高さとはんだ膜厚との比が０．５９：１の場合、５％が第１モードによる破壊であり、残りの９５％が第３モードによる破壊である。また、コア高さとはんだ膜厚との比が０．３６：１の場合、１００％が第３モードによる破壊である。このように、比が１．５：１から１：１に近づくに連れて第１モードによる破壊が急激に減少し、黒丸の点及び三角の点を結んだ線が交差する点、すなわち、コア高さとはんだ膜厚との比が１：１となるときには、第１モードによる破壊が３０％となり、第２モードによる破壊が７０％となる。そして、図８に示すように、比が１：１未満になると、第１モード以外は、第３モードによる破壊となる。一方、比が１：１以上になると、第１モード以外は、すべて第２モードによる破壊となっている。

したがって、図８からコア高さとはんだ膜厚との比の下限値は、１：１であることが分かる。コア高さとはんだ膜厚との比が１：１以上の場合は、第１モード及び第２モードによる破壊だけとなるので、各端子５１が実用可能レベルに到達している。一方、比が１：１以下の場合は、第１モードでの破壊が少なくなるとともに第３モードでの破壊が多くなるので、端子５１が実用可能レベルに到達しないものを含むことになる。したがって、コア高さとはんだ膜厚との比の下限値を１：１とすることで、端子５１の形成状態が良好なものとなる。つまり、端子５１を構成するコア５２の高さとはんだ膜５３の膜厚との比が１：１以上であることで、コア５２のはんだ膜５３と密着する表面積をコア５２と配線４８との接合強度以上を保持するのに必要な大きさに保つことができる。仮にこの比が１：１未満になると、コア５２の表面積をコア５２と配線４８との接合強度以上を保持するのに必要な大きさに保てなくなる。すなわち、第３モードの破壊が生じる。

本実施形態における複数の端子５１は、平均的に、コア５２が下面４０ａから約２４．８μｍの高さを有しており、はんだ膜５３が１６．５μｍの膜厚を有している。つまり、端子５１におけるコア５２の高さとはんだ膜５３の膜厚の比が約１．５：１となっている。このように端子５１を構成するコア５２とはんだ膜５３との比が１．５：１となることで、上述した最も好適な比の上限値１．８：１〜下限値１：１の範囲に入ることになり、且つ、第１モードでの破壊が５０％以上を含むものとなる。そのため、端子５１を形成するときにおいても、コア５２とはんだ膜５３のそれぞれのばらつき範囲が重なることがなく、さらに端子５１とランド３６との接合状態も良好な端子５１となるため、端子５１の信頼性が向上する。また、コア高さとはんだ膜厚との比が１：１〜２：１の範囲であれば良いため、端子高さを約４０μｍとする場合ははんだ膜５３の膜厚を約１３．３μｍ〜２０μｍの範囲とすればよい。はんだ膜５３の膜厚をこの範囲内にすることで、端子５１とランド３６との接合時におけるはんだ膜５３の軟化によるばらつき吸収効果を向上させることができる。つまり、はんだ膜５３が上記公報よりも厚くなり、端子高さのばらつきを吸収する範囲が広がるからである。

次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１における圧電シート４１の分極方向は、電界の印加方向と同じ圧電シート４１の厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）１枚の圧電シート４１を活性部が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）３枚の圧電シート４２〜４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。従って、個別電極３５を正又は負の所定電位とすると、圧電シート４１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性部（圧力発生部）として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。

一方、圧電シート４２〜４４は、電界の影響を受けないため自発的には変位しないので、上層の圧電シート４１と下層の圧電シート４２〜４４との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート４１〜４４全体が非活性側に凸となるように変形しようとする（ユニモルフ変形）。このとき、図６（ａ）に示したように、圧電シート４１〜４４で構成されたアクチュエータユニット２１の下面は圧力室を区画する隔壁（キャビティプレート２２）の上面に固定されているので、結果的に圧電シート４１〜４４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド流路５側から吸い込む。

なお、他の駆動方法として、予め個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極３５を共通電極３４と一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極３５と共通電極３４とが同じ電位になるタイミングで、圧電シート４１〜４４が元の形状に戻ることにより、圧力室１０の容積は初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加し、インクがマニホールド流路５側から圧力室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしたタイミングで、圧電シート４１〜４４が圧力室１０側へ凸となるように変形し、圧力室１０の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。こうして、ノズル８からインクが吐出されると共に、インクジェットヘッド１が適宜、主走査方向に移動され用紙に所望画像が印刷される。

次に、上述したインクジェットヘッド１の製造方法について、以下に説明する。図９及び図１０は、インクジェットヘッド１の製造工程のフロー図である。インクジェットヘッド１を製造するには、流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１などの部品を別々に作製し、それから各部品を組み付ける。図９に示すように、まず、ステップ１（Ｓ１）では、流路ユニット４を作製する。流路ユニット４を作製するには、これを構成する各プレート２２〜３０に、パターニングされたフォトレジストをマスクとしたエッチングを施して、図５に示すような孔を各プレート２２〜３０に形成する。その後、個別インク流路７が形成されるように位置合わせされた９枚のプレート２２〜３０を、熱硬化性接着剤を介して重ね合わせる。そして、９枚のプレート２２〜３０を熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加圧しつつ加熱する。これによって、熱硬化性接着剤が硬化して９枚のプレート２２〜３０が互いに固着され、図５に示すような流路ユニット４が得られる。

一方、アクチュエータユニット２１を作製するには、まず、ステップ２（Ｓ２）において、圧電セラミックスのグリーンシートを複数用意する。グリーンシートは、予め焼成による収縮量を見込んで形成される。そのうちの一部のグリーンシート上に、導電性ペーストを共通電極３４のパターンにスクリーン印刷する。そして、治具を用いてグリーンシート同士を位置合わせしつつ、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートの下に、共通電極３４のパターンで導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを重ね合わせ、さらにその下に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートを２枚重ね合わせる。

そして、ステップ３（Ｓ３）において、ステップ２で得られた積層体を公知のセラミックスと同様に脱脂し、さらに所定の温度で焼成する。これにより、４枚のグリーンシートが圧電シート４１〜４４となり、導電性ペーストが共通電極３４となる。その後、最上層にある圧電シート４１上に、導電性ペーストを個別電極３５のパターンにスクリーン印刷する。そして、積層体を加熱処理することによって導電性ペーストを焼成して、圧電シート４１上に個別電極３５を形成する。しかる後、ガラスフリットを含む金を個別電極３５の補助電極領域３５ｂの先端部上に印刷して、ランド３６を形成する（第２端子形成工程）。このようにして、図６（ａ）に描かれたようなアクチュエータユニット２１を作製することができる。

なお、ステップ１の流路ユニット作製工程と、ステップ２〜３のアクチュエータユニット作製工程は、独立に行われるものであるため、いずれを先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。

次に、ステップ４（Ｓ４）において、ステップ１で得られた流路ユニット４の圧力室１０の開口が多数形成された上面に、熱硬化温度が８０℃程度である熱硬化性接着剤を、バーコーターを用いて塗布する。熱硬化性接着剤としては、例えば二液混合タイプのものが用いられる。

続いて、ステップ５（Ｓ５）において、流路ユニット４に塗布された熱硬化性接着剤層上に、アクチュエータユニット２１を載置する。このとき、各アクチュエータユニット２１は、圧力室間の桁部に支持されるとともに個別電極３５と圧力室１０とが対向するように流路ユニット４に対して位置決めされる。この位置決めは、予め作製工程（ステップ１〜ステップ３）において流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１に形成された位置決めマーク（図示せず）に基づいて行われる。

次に、ステップ６（Ｓ６）において、流路ユニット４と、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との間の熱硬化性接着剤と、アクチュエータユニット２１との積層体を図示しない加熱・加圧装置で熱硬化性接着剤の硬化温度以上に加熱しながら加圧する。これにより、圧力室１０の開口はアクチュエータユニット２１によって塞がれる。そして、ステップ７（Ｓ７）において、加熱・加圧装置から取り出された積層体を自然冷却する。こうして、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とで構成されたヘッド本体７０が製造される。

続いて、ＦＰＣ５０を作製するには、図１０に示すように、まず、ステップ８（Ｓ８）において、ポリイミド樹脂からなるベースフィルム４９を準備し、ベースフィルム４９の一面全体に接着剤を介して銅箔を貼り付ける。そして、ステップ９（Ｓ９）において、銅箔の表面にフォトレジストをパターン形成する。このフォトレジストをマスクとして銅箔に対してエッチングを施して複数の配線４８となる部分以外の銅箔を除去し、その後フォトレジストを除去する。次に、ステップ１０（Ｓ１０）において、ベースフィルム４９の配線４８が形成された面に感光性のカバーフィルム４０を接着剤を介して貼り付ける。そして、ステップ１１（Ｓ１１）において、カバーフィルム４０のランド３６に対向する位置であって配線４８の一端部と対向する位置にそれぞれ貫通孔４５を形成する。このとき、貫通孔４５に対応したパターンを有するマスクを用い、配線４８の形成と同様のフォトリソグラフィ法により貫通孔４５を形成している。次に、ステップ１２（Ｓ１２）において、貫通孔４５から露出した配線４８の一端部にカバーフィルム４０の下面４０ａから突出するように電気メッキ法でニッケルからなるコア５２を形成する。そして、コア５２の表面に電気メッキ法でＳｎＡｇＣｕ合金からなるはんだ膜５３を形成し、配線４８とそれぞれ電気的に接続された端子５１を形成する（第１端子形成工程）。このとき、端子５１を構成するコア５２とはんだ膜５３との比は、上述したように１：１〜２：１の範囲、好ましくは１：１〜１．８：１の範囲となるように形成している。本実施形態においては、コア５２の下面４０ａから先端までの高さが約２５μｍで、はんだ膜５３の膜厚が約１５μｍで形成されるようにそれぞれ狙って電気メッキ法で形成しているがばらつきが生じるため、平均的に、上述したようにコア５２の高さが約２４．８μｍとなり、はんだ膜５３の膜厚が１６．５μｍとなっている。ただし、ＦＰＣ５０のいずれの端子５１もコア高さとはんだ膜厚との比が１：１〜２：１の範囲であって、１：１〜１．８の範囲に入っている。こうして、ＦＰＣ５０が製造される。

次に、ＦＰＣ５０の端子５１に熱硬化性接着剤５４を塗布する方法について説明する。図１１は、ＦＰＣ５０の端子５１に接着剤を塗布する塗布工程図である。ＦＰＣ５０の端子５１に熱硬化性接着剤５４を塗布するのに先立って、まず、ステップ１３（Ｓ１３）において、厚みが一定な熱硬化性接着剤層６０を樹脂シート（板材）５６上に形成する（接着剤層形成工程）。図９（ａ）に示すように、ステージ５５上に載置された樹脂シート５６の平坦な上面５７に多量の熱硬化性接着剤を配置した後、スキージ５８を図中右方に移動させる。これにより、図９（ｂ）に示すように、所定の厚みの熱硬化性接着剤層６０が樹脂シート５６上に形成される。このとき、熱硬化性接着剤層６０は、その厚みが端子５１のカバーフィルム４０の下面４０ａからの突出高さよりもわずかに小さくなるように形成されている。そして、ステップ１４（Ｓ１４）において、図１１（ｃ）に示すように、ＦＰＣ５０を吸着部９１に吸着させてから熱硬化性接着剤層６０に端子５１が対向するようにＦＰＣ５０を配置させる。

次に、ステップ１５（Ｓ１５）において、端子５１の先端が樹脂シート５６に接触するまで吸着部９１をステージ５５に近づく方向に移動させ、端子５１を熱硬化性接着剤層６０内に漬ける。そして、図１１（ｄ）に示すように、吸着部９１をステージ５５から離れる方向に移動させ、端子５１を熱硬化性接着剤６０から離隔して、熱硬化性接着剤５４を端子５１に塗布する（接着剤塗布工程）。このとき、熱硬化性接着剤層６０の厚みが端子５１の高さよりもわずかに小さくなっているので、端子５１を熱硬化性接着剤層６０に漬けてもカバーフィルム４０（ＦＰＣ５０）の下面４０ａと熱硬化性接着剤層６０との間に隙間が形成される。そのため、ＦＰＣ５０の下面、すなわちカバーフィルム４０の下面４０ａに熱硬化性接着剤層６０の熱硬化性接着剤が付着しない。

なお、上述したステップ８〜ステップ１５までの工程は、流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１が形成される前に行われていてもよいし、また、並行して行われていてもよい。

続いて、ヘッド本体７０とＦＰＣ５０との接合工程について説明する。図１２は、ヘッド本体７０とＦＰＣ５０との接合工程図である。ヘッド本体７０のアクチュエータユニット２１とＦＰＣ５０とを接合するときは、ステップ１６（Ｓ１６）において、図１２（ａ）に示すように、吸着部９１によって保持されたＦＰＣ５０を、ランド３６と端子５１とが対向するように位置合わせする。

次に、ステップ１７（Ｓ１７）において、図１２（ｂ）に示すように、吸着部９１を下方に移動させて端子５１をランド３６に対して押圧する。これとともに図示しない加熱装置でＦＰＣ５０とヘッド本体７０とを加熱して端子５１とランド３６とを仮接合する（接合工程）。この押圧時において、図１２（ｂ）に示すように端子５１の表面に塗布された熱硬化性接着剤５４は、端子５１とランド３６の周囲を取り囲むように移動する。そして、加熱時においては、熱硬化性接着剤５４の硬化温度以上で端子５１のはんだ膜５３の融点及びコア５２の融点未満の温度、例えば、２００℃までＦＰＣ５０とヘッド本体７０とを加熱し、所定時間だけその温度で一定に保持する。すると、端子５１のはんだ膜５３が軟化して、図１２（ｂ）に示すはんだ膜５３の状態から図１２（ｃ）に示すはんだ膜５３の状態に変形するので、端子５１とランド３６との接触面積が大きくなる。さらに、この状態で熱硬化性接着剤５４は端子５１、ランド３６及びはんだ膜５３を取り囲んだ状態で硬化する。このとき、ＦＰＣ５０は可撓性を有しているので、コア５２の高さとはんだ膜５３の膜厚との比が上限値である２：１となっていても、はんだ膜５３の軟化及びＦＰＣ５０の撓みによってすべての端子５１がランド３６に近づきランド３６と接触する。こうして、ＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１とを、所定時間が経過したステップ１８（Ｓ１８）において、自然冷却することで、端子５１とランド３６とが電気的に接続されアクチュエータユニット２１とＦＰＣ５０とが熱硬化性接着剤５４によって接合される。

しかる後、ベースブロック７１の接着工程などを経ることによって、上述したインクジェットヘッド１が完成する。なお、ＦＰＣ５０は流路ユニット４に接合される前のアクチュエータユニット２１と上述のように接合してもよく、その選択は適宜行われる。

以上のような第１実施形態の基板接合構造の製造方法によると、ＦＰＣ５０の端子５１を形成するときに、端子５１を構成するコア５２の高さとはんだ膜５３の膜厚との比を１：１〜２：１の範囲に形成することで、ＦＰＣ５０の下面４０ａからコア５２の先端までの高さがある程度ばらついていても、そのばらつき範囲とＦＰＣ５０の下面４０ａから端子５１の先端までの高さのばらつき範囲とがわずかにしか重ならなくなる。そのため、端子５１とランド３６とを接合するときに、はんだ膜５３の軟化及びＦＰＣ５０の撓みによるＦＰＣ５０の厚み方向に関するばらつき吸収効果によって端子５１とランド３６とを確実に電気的に接合することができる。しかも、コア５２の高さがはんだ膜５３の膜厚よりも小さくならないため、コア５２とはんだ膜５３との密着性が保たれる。また、ＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１とを接合するときの加熱温度が、はんだ膜５３の融点未満の温度であるため、はんだ膜５３が液状に溶融せずに軟化した状態となるので、ランド３６と端子５１との接触面積が増加するとともに、はんだ膜５３が熱硬化性接着剤５４で取り囲まれた領域外にはみ出しにくくなる。したがって、端子５１どうしが電気的に接続されて生じる個別電極間ショートを防ぐことができる。また、熱硬化性接着剤５４が端子５１、ランド３６及びはんだ膜５３とを取り囲んで硬化するため、端子５１とランド３６との接合力が向上する。

また、コア高さとはんだ膜厚との比が、１：１〜１．８：１の範囲内である１．５：１となることで、端子５１とランド３６とがより確実に接触する。これは、コア高さのばらつき範囲と端子高さのばらつき範囲とが重なることがないので、端子５１とランド３６とがＦＰＣ５０の可撓性がなくても確実に接触するからである。言い換えると、本実施形態では、ＦＰＣ５０が可撓性を有しているので、その効果がプラスされ端子５１とランド３６とが必ず電気的に接合される。また、はんだ膜５３に有鉛はんだと比べて比較的高融点となる鉛フリーはんだを用いても端子５１とランド３６とを確実に電気的に接合することができる。また、上述した製造方法で形成されたＦＰＣ５０は、端子５１を構成するコア５２の高さとはんだ膜５３の膜厚との比が、１：１〜２：１の範囲であるため、上述の効果を有する。

続いて、第２実施形態による基板接合構造の製造方法について以下に説明する。図１３は、第２実施形態による基板接合構造の製造方法により製造されたインクジェットヘッドの部分断面図である。本実施形態における基板接合構造も第１実施形態と同様に、基板としてのＦＰＣ５０と、アクチュエータユニット２１とが接合された構造をいう。また、その製造方法は、端子５１´とランド３６とを接合するときの加熱条件が第１実施形態の基板接合構造の製造方法と異なるだけでその他は同様である。なお、上述した第１実施形態と同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。

本実施形態において、ＦＰＣ５０の端子５１´をアクチュエータユニット２１のランド３６に接合するときは、第１実施形態と同様に、熱硬化性接着剤５４´が塗布された端子５１´とランド３６とが対向するように位置合わせする。そして、吸着部９１を下方に移動させ、端子５１´をランド３６に対して押圧しながら図示しない加熱装置でＦＰＣ５０とヘッド本体７０とを加熱する。この押圧時においては、第１実施形態と同様であるが、加熱時における加熱温度が第１実施形態と異なる。つまり、本実施形態においては、はんだ膜５３´の融点以上であってコア５２の融点未満の温度、例えば、２２０℃で加熱している。このように加熱すると、端子５１´のはんだ膜５３´が溶解し、図１３に示すように、コア５２とランド３６との一体化が進む。このとき、はんだ膜５３´の周囲には、熱硬化性接着剤５４´が存在しているので、隣接した他の端子５１´に溶解したはんだ膜５３´が付着しにくくなっている。そして、所定時間、２２０℃で加熱保持されることで、熱硬化性接着剤５４´の硬化が進む。

次に、ＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１とを、所定時間経過後に自然冷却する。これにより、端子５１´とランド３６とがはんだ膜５３´により接合して電気的に接続される。さらに、熱硬化性接着剤５４´によってもＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１とが接合される。

以上のように、第２実施形態の基板接合構造の製造方法によると、第１実施形態と同様な構成となる部分においては同様な効果を得ることができる。さらに、はんだ膜５３´が溶解しているので、端子５１´とランド３６との接触面積が第１実施形態と比べて大きくなるとともに、溶解したはんだ膜５３´が硬化したときには端子５１´とランド３６との接合力がより向上する。しかも、端子５１´とランド３６との接合時において、はんだ膜５３は溶解するので、はんだ膜５３´の軟化によるばらつき吸収効果がより一層大きくなる。そのため、端子５１´とランド３６とを良好に接合することができる。

図１４は、本発明の参考例を示す。この参考例は、第１実施形態における端子５１に熱硬化性接着剤を塗布せずに端子５１とランド３６とを第１実施形態とほぼ同様に接合している。この場合、はんだ膜５３は融点に達するまで加熱されないので、はんだ膜５３が溶解して周囲に流れ広がりにくくなっている。なお、はんだ膜５３の融点以上コア５２の融点未満まで加熱してはんだ膜５３を溶解してもよい。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、各実施形態におけるＦＰＣ５０の端子５１，５１´に熱硬化性接着剤５４，５４´が塗布され、アクチュエータユニット２１のランド３６と接合されているが、ランド３６に熱硬化性接着剤を塗布して、熱硬化性接着剤が塗布又は塗布されていないＦＰＣ５０の端子５１，５１´とランド３６とを接合してもよい。また、ＦＰＣ５０をアクチュエータユニット２１に近づける方向に移動させて、端子５１，５１´をランド３６に対して押圧しているが、アクチュエータユニット２１をＦＰＣ５０に近づく方向に移動させて、ランド３６を端子５１，５１´に対して押圧してもよい。また、端子５１は１３．３μｍ〜２０μｍの厚みを有するはんだ膜５３を有しているが、これは端子高さが４０μｍの場合に限ることであり、端子高さが適宜変更されるとはんだ膜５３の範囲も適宜変更可能である。この場合、はんだ膜５３の膜厚は、変更された端子高さに対するコア高さとはんだ膜厚との比の１：１〜２：１の範囲内となる。また、コア５２は、ニッケル以外の金属からなっていてもよい。また、はんだ膜５３，５３´は、鉛を含んだはんだ（錫鉛：ＳｎＰｂ）であってもよい。また、各実施形態による基板接合構造の製造方法は、インクジェットヘッドのみならず様々な分野に適用可能である。

本発明の第１実施形態による基板接合構造の製造方法により製造された基板接合構造を有するインクジェットヘッドの外観斜視図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 図２に示すヘッド本体を上面から見た平面図である。 図３に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。 図４に示すV−V線における断面図である。 （ａ）はアクチュエータユニットとＦＰＣとの接合構造を示す部分拡大断面図であり、（ｂ）はアクチュエータユニットの部分拡大平面図である。 コア高さとはんだ膜厚との比に対するコア高さ及び端子高さのばらつき範囲の変化を示すグラフである。 引き剥がし試験後の端子破壊状態を所定比ごとに示すグラフである。 インクジェットヘッドの製造工程のフロー図である。 インクジェットヘッドの製造工程のフロー図である。 ＦＰＣの端子に接着剤を塗布する塗布工程図である。 ヘッド本体とＦＰＣとの接合工程図である。 本発明の第２実施形態による基板接合構造の製造方法により製造されたインクジェットヘッドの部分断面図である。 本発明の参考例による基板接合構造の製造方法により製造されたインクジェットヘッドの部分断面図である。

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット
２１ アクチュエータユニット
３６ ランド（第２端子）
５０ ＦＰＣ（基板）
５１，５１´ 端子（第１端子）
５２ コア（金属コア）
５３，５３´ はんだ膜
５４，５４´ 熱硬化性接着剤

Claims (16)

1. 基板の表面に形成された複数の第１端子とアクチュエータユニットの表面に形成された複数の第２端子とが電気的に接合された基板接合構造であって前記アクチュエータユニットが１以上の圧電層及び前記圧電層に形成された複数の圧電型アクチュエータを有する基板接合構造の製造方法において、
   前記基板の表面から突出した金属コアが前記金属コアよりも融点の低いはんだ膜によって被覆された前記第１端子を前記基板の表面に形成する第１端子形成工程と、
   導電性の前記第２端子をそれぞれ持つ複数の個別電極を、前記アクチュエータのそれぞれに対応するよう、前記アクチュエータユニットの表面を構成する前記圧電層の表面に形成する第２端子形成工程と、
   前記第１端子及び前記第２端子の少なくともいずれか一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   前記接着剤塗布工程後に、前記基板と前記圧電層とを加圧しつつ前記熱硬化性接着剤の硬化温度及び前記はんだ膜の融点以上且つ前記金属コアの融点未満の温度に加熱することによって、前記基板の表面と前記圧電層の表面との間における前記アクチュエータに対向する部分の少なくとも一部に間隙を形成しつつ前記熱硬化性接着剤を前記第１端子と前記第２端子とを取り囲んだ状態で硬化させることで、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接合する接合工程とを備えており、
   前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記基板の表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜２：１の範囲とすることを特徴とする基板接合構造の製造方法。
2. 基板の表面に形成された複数の第１端子とアクチュエータユニットの表面に形成された複数の第２端子とが電気的に接合された基板接合構造であって前記アクチュエータユニットが１以上の圧電層及び前記圧電層に形成された複数の圧電型アクチュエータを有する基板接合構造の製造方法において、
   前記基板の表面から突出した金属コアが前記金属コアよりも融点の低いはんだ膜によって被覆された前記第１端子を前記基板の表面に形成する第１端子形成工程と、
   導電性の前記第２端子をそれぞれ持つ複数の個別電極を、前記アクチュエータのそれぞれに対応するよう、前記アクチュエータユニットの表面を構成する前記圧電層の表面に形成する第２端子形成工程と、
   前記第１端子及び前記第２端子の少なくともいずれか一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   前記接着剤塗布工程後に、前記基板と前記圧電層とを加圧しつつ前記熱硬化性接着剤の硬化温度以上且つ前記はんだ膜の融点及び前記金属コアの融点未満の温度に加熱することによって、前記基板の表面と前記圧電層の表面との間における前記アクチュエータに対向する部分の少なくとも一部に間隙を形成しつつ前記熱硬化性接着剤を前記第１端子と前記第２端子とを取り囲んだ状態で硬化させることで、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接合する接合工程とを備えており、
   前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記基板の表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜２：１の範囲とすることを特徴とする基板接合構造の製造方法。
3. 前記接合工程において、前記熱硬化性接着剤が前記第１端子と前記第２端子との間から前記第１端子と前記第２端子とを取り囲む位置へと移動した後に硬化するように、加熱及び加圧を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板接合構造の製造方法。
4. 前記接合工程において、前記熱硬化性接着剤を、前記基板の厚み方向から見て前記第１端子及び第２端子の輪郭に沿った環状に硬化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板接合構造の製造方法。
5. 前記接合工程において、前記熱硬化性接着剤を、前記第１端子と前記第２端子とを取り囲みつつ前記基板の厚み方向に亘って前記基板の表面と前記圧電層の表面とを接続した状態で、硬化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板接合構造の製造方法。
6. 前記基板が、可撓性を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板接合構造の製造方法。
7. 前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜１．８：１の範囲とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板接合構造の製造方法。
8. 前記第１端子形成工程において、前記はんだ膜の膜厚を１３．３μｍ〜２０μｍとすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板接合構造の製造方法。
9. 前記はんだ膜が鉛フリーはんだからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の基板接合構造の製造方法。
10. 前記金属コアがニッケルからなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の基板接合構造の製造方法。
11. 前記アクチュエータユニットが、互いに厚み方向に積層された複数の圧電層と、前記複数の圧電層のうち前記アクチュエータユニットの表面を構成する圧電層である最外層上に形成された前記複数の個別電極とを有し、
    前記最外層が、前記個別電極に対向する部分に、前記厚み方向の電界の印加により前記厚み方向と直交する方向に伸縮する活性部を有する活性層であり、
    前記複数の圧電層のうち前記最外層以外の圧電層が、前記活性部を含まない非活性層であり、
    前記複数の圧電層における前記個別電極に対向する部分に、前記活性部を含む前記アクチュエータが形成されており、
    前記個別電極が、前記アクチュエータの主領域を構成する主電極領域と、前記主電極領域から引き出された補助電極領域とを有し、
    前記第２端子形成工程において、前記第２端子を、前記補助電極領域における前記主電極領域からの引き出し方向先端に形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の基板接合構造の製造方法。
12. 前記接着剤塗布工程が、
    層形成部材の平坦面上に、前記第１端子及び前記第２端子の一方の前記表面からの高さよりも小さい厚みを有する前記熱硬化性接着剤の層を形成する接着剤層形成工程と、
    前記接着剤層形成工程の後に、前記一方の端子を前記層内に挿入し、前記一方の端子の先端を前記平坦面に当接させた後、前記層から離隔させる挿抜工程と
    を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の基板接合構造の製造方法。
13. インクを吐出するノズルを先端に有するインク流路が形成された流路ユニット、及び、基板の表面に形成された複数の第１端子とアクチュエータユニットの表面に形成された複数の第２端子とが電気的に接合された基板接合構造を含み、前記アクチュエータユニットが１以上の圧電層及び前記圧電層に形成され且つ前記流路ユニットの前記インク流路に含まれる複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧電型アクチュエータを有する、インクジェットヘッドの製造方法において、
    前記基板の表面から突出した金属コアが前記金属コアよりも融点の低いはんだ膜によって被覆された前記第１端子を前記基板の表面に形成する第１端子形成工程と、
    導電性の前記第２端子をそれぞれ持つ複数の個別電極を、前記アクチュエータのそれぞれに対応するよう、前記アクチュエータユニットの表面を構成する前記圧電層の表面に形成する第２端子形成工程と、
    前記第１端子及び前記第２端子の少なくともいずれか一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
    前記接着剤塗布工程後に、前記基板と前記圧電層とを加圧しつつ前記熱硬化性接着剤の硬化温度及び前記はんだ膜の融点以上且つ前記金属コアの融点未満の温度に加熱することによって、前記基板の表面と前記圧電層の表面との間における少なくとも前記圧力室に対向する部分に間隙を形成しつつ前記熱硬化性接着剤を前記第１端子と前記第２端子とを取り囲んだ状態で硬化させることで、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接合する接合工程とを備えており、
    前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記基板の表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜２：１の範囲と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。
14. インクを吐出するノズルを先端に有するインク流路が形成された流路ユニット、及び、基板の表面に形成された複数の第１端子とアクチュエータユニットの表面に形成された複数の第２端子とが電気的に接合された基板接合構造を含み、前記アクチュエータユニットが１以上の圧電層及び前記圧電層に形成され且つ前記流路ユニットの前記インク流路に含まれる複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧電型アクチュエータを有する、インクジェットヘッドの製造方法において、
    前記基板の表面から突出した金属コアが前記金属コアよりも融点の低いはんだ膜によって被覆された前記第１端子を前記基板の表面に形成する第１端子形成工程と、
    導電性の前記第２端子をそれぞれ持つ複数の個別電極を、前記アクチュエータのそれぞれに対応するよう、前記アクチュエータユニットの表面を構成する前記圧電層の表面に形成する第２端子形成工程と、
    前記第１端子及び前記第２端子の少なくともいずれか一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
    前記接着剤塗布工程後に、前記基板と前記圧電層とを加圧しつつ前記熱硬化性接着剤の硬化温度以上且つ前記はんだ膜の融点及び前記金属コアの融点未満の温度に加熱することによって、前記基板の表面と前記圧電層の表面との間における少なくとも前記圧力室に対向する部分に間隙を形成しつつ前記熱硬化性接着剤を前記第１端子と前記第２端子とを取り囲んだ状態で硬化させることで、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接合する接合工程とを備えており、
    前記第１端子形成工程において、前記基板の厚み方向に関する前記基板の表面からの前記金属コアの高さと、前記はんだ膜の膜厚との比を、１：１〜２：１の範囲と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。
15. 前記アクチュエータユニットが、互いに厚み方向に積層された複数の圧電層と、前記複数の圧電層のうち前記アクチュエータユニットの表面を構成する圧電層である最外層上に形成された前記複数の個別電極とを有し、前記流路ユニットの一表面に固定され、
    前記最外層が、前記個別電極に対向する部分に、前記厚み方向の電界の印加により前記厚み方向と直交する方向に伸縮する活性部を有する活性層であり、
    前記複数の圧電層のうち前記最外層以外の圧電層が、前記活性部を含まない非活性層であり、
    前記複数の圧電層における前記個別電極に対向する部分に、前記活性部を含む前記アクチュエータが形成されており、
    前記個別電極が、前記アクチュエータの主領域を構成する主電極領域と、前記主電極領域から引き出された補助電極領域とを有し、
    前記第２端子形成工程において、前記第２端子を、前記補助電極領域における前記主電極領域からの引き出し方向先端に形成することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
16. 前記接着剤塗布工程が、
    層形成部材の平坦面上に、前記第１端子及び前記第２端子の一方の前記表面からの高さよりも小さい厚みを有する前記熱硬化性接着剤の層を形成する接着剤層形成工程と、
    前記接着剤層形成工程の後に、前記一方の端子を前記層内に挿入し、前記一方の端子の先端を前記平坦面に当接させた後、前記層から離隔させる挿抜工程と
    を含むことを特徴とする請求項１３〜１５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。

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