JP5742109B2 - Ink jet head, the ink jet head manufacturing method and an inkjet drawing device - Google Patents

Ink jet head, the ink jet head manufacturing method and an inkjet drawing device

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JP5742109B2
JP5742109B2 JP2010090928A JP2010090928A JP5742109B2 JP 5742109 B2 JP5742109 B2 JP 5742109B2 JP 2010090928 A JP2010090928 A JP 2010090928A JP 2010090928 A JP2010090928 A JP 2010090928A JP 5742109 B2 JP5742109 B2 JP 5742109B2
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坂井 繁一
繁一 坂井
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コニカミノルタ株式会社
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14491Electrical connection

Description

本発明はインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェット描画装置に関し、詳しくは、アクチュエータに対する給電のための配線の電気的接続の信頼性が向上したインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェット描画装置に関する。 The present invention is an ink jet head, relates to a manufacturing method and an inkjet drawing device of the ink jet head, particularly, ink jet head reliability of the electrical connection of the wiring for supplying power to the actuator is improved, a manufacturing method and an ink jet drawing apparatus of an ink jet head .

近年、複数の微細なノズルからインクを吐出して各種記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドは、より高精度、高精細な画像形成を実現するために、ノズルのより一層の高密度配置が求められている。 Recently, inkjet head ejects ink from a plurality of fine nozzles to form an image on various recording media, higher precision, in order to realize a high-definition image formation, required higher density arrangement of the nozzles It is.

インクジェットヘッドには、インクの共通流路がノズル列毎に設けられる他、インクに吐出圧力を付与するための圧力室や、共通流路から各圧力室へインクを供給するための個別流路が、複数のノズルに対して個別に設けられている。 The inkjet head, in addition to the common flow path of the ink is provided for each nozzle row, and the pressure chamber for applying a discharge pressure to the ink, the individual passages for supplying ink from the common flow channel to the pressure chamber , it is provided individually for a plurality of nozzles. そのため、これら共通流路、圧力室及び個別流路をノズルの配列方向(水平方向)に並設してしまうと、複数のノズルを高密度に配置することが困難となる。 Therefore, these common channel and thus juxtaposed pressure chambers and the individual channel in the nozzle array direction (horizontal direction), it is difficult to arrange a plurality of nozzles at a high density.

そこで、従来、インクジェットヘッド本体を、ノズルの上方に圧力室を設け、共通流路に代わる共通インク室を圧力室の上方に設けた積層体によって構成することで、ノズルの配列方向の広がりを抑え、ノズルの高密度配置を可能したインクジェットヘッドが提案されている(例えば特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, the ink jet head main body, a pressure chamber is provided above the nozzle, a common ink chamber to replace the common channel by constructing a laminated body provided above the pressure chamber, suppress the arrangement direction of extent of the nozzle , ink jet head has been proposed that enables a high-density arrangement of the nozzles (for example, see Patent Document 1). このインクジェットヘッドは、積層体中の圧力室の上壁を薄板状に形成して振動板とし、この振動板の上面に圧電素子等の電気機械変換素子によって形成されるアクチュエータを積層している。 The ink-jet head, the upper wall of the pressure chamber in the stack and the vibration plate is formed into a thin plate, are stacked the actuator formed on the upper surface of the vibration plate by an electromechanical transducer such as a piezoelectric element.

このように積層体を有するインクジェットヘッドでは、アクチュエータに給電するための各配線も高密度に形成する必要がある。 In such ink jet head having a stack, each wiring for supplying power to the actuator must also be formed at high density. しかし、アクチュエータが設置されている基板上には、アクチュエータそのものの他に各圧力室にインク供給を行うための流路がすでに配置されているため、配線を引きまわすだけの面積的な余裕はない。 However, the substrate on which the actuator is installed, since the flow channel for conducting the ink supply to the pressure chambers to the other actuators themselves are already placed, no areal afford to turn pull the wire . このため、各アクチュエータに対して給電するための配線が形成された配線基板(インターポーザ)を別途形成し、これを積層体に対してアクチュエータの上方から積層して、各アクチュエータ表面に形成されている電極(上部電極)と各配線とを電気的に接続することで配線の高密度化を図っている。 Therefore, separately to form a wiring board on which a wiring for supplying power is formed (interposer) for each actuator, which are laminated from above of the actuator against the laminate, it is formed on each actuator surface to achieve high density of wiring by electrically connecting the electrodes (the upper electrode) and the wiring.

このとき、アクチュエータの上方から積層される配線基板は、アクチュエータの機械的変位を阻害することのないようにするため、アクチュエータとの間に所定の隙間を形成する必要がある。 At this time, the wiring board to be stacked from above of the actuator, so that not to inhibit the mechanical displacement of the actuator, it is necessary to form a predetermined clearance between the actuator. 特許文献1では、配線基板と積層体との間に感光性樹脂からなるリブ隔壁をアクチュエータの周囲を取り囲むように立設することで、配線基板とアクチュエータとの間に所定の空間を形成すると共に、配線基板側の配線にアクチュエータ側に向けて突出するバンプを形成することで、接合時に配線とアクチュエータ表面の電極との間の電気的接続を図り得るようにしている。 In Patent Document 1, a rib partition wall made of a photosensitive resin between the wiring substrate and the laminate by upright so as to surround the periphery of the actuator, so as to form a predetermined space between the wiring board and the actuator , by forming a bump projecting toward the actuator side of the wiring substrate side wiring, and to obtain achieving electrical connection between the electrode wiring and actuator surface during bonding.

特開2006−264322号公報 JP 2006-264322 JP 特開2004−262190号公報 JP 2004-262190 JP

電気的接続を容易にするために用いられるバンプには、一般に加熱によって容易に溶融して接合し得るはんだバンプが用いられるが、はんだはアクチュエータの上部電極(一般に金電極が用いられる。)に対して濡れ易い性質を有しているため、両者を接合すると、はんだが上部電極表面に濡れ広がってしまい、アクチュエータの変形を阻害する問題がある。 The bumps are used to facilitate electrical connection, generally the solder bumps can be joined easily melted by heating is used, but the solder to the upper electrode of the actuator (typically gold electrode is used.) because it has a wet property of easily Te, when joined together, will wet and spread solder to the upper electrode surface, there is a problem of inhibiting the deformation of the actuator.

また、従来の方法では、アクチュエータの上方から配線基板を接合する際、配線基板とアクチュエータとの間に空間を形成している感光性樹脂からなるリブ隔壁が加熱圧着されることで、これが接着層として機能するが、このときリブ隔壁が圧着によって圧縮変形することによって寸法変化が生じ易く、配線基板とアクチュエータとの間隔を厳密に維持することが難しい。 Further, in the conventional method, when bonding the wiring board from above of the actuator, that the rib partition wall made of a photosensitive resin forming a space between the wiring substrate and the actuator is heat-pressed, this adhesive layer While functioning as, this time likely to occur dimensional change by the rib partition wall is compressed and deformed by crimping, it is difficult to precisely maintain the spacing between the wiring substrate and the actuator. 本発明者が鋭意検討したところによると、およそ10%の寸法の縮小が生じていることが確認された。 According to the present inventors have studied intensively, it was confirmed that reduction of approximately 10% of dimension occurs. このことにより、配線から突出するバンプとアクチュエータ表面の電極との間で、部分的に押し付けすぎる箇所が発生してしまい、基板破損の原因となる問題がある。 Thus, between the electrodes of the bumps and the actuator surface protruding from the wiring, it will occur are places too pressed partially, there is a problem that caused the substrate damage.

基板破損を防ぐために、寸法の縮小分を考慮してバンプ高さを低く設定すると、逆に部分的に接触しない箇所が発生してしまい、接点不良となってしまう。 To prevent substrate damage, when taking into account the reduced amount of dimensional setting a low bump height, position not partially contact the opposite ends up occurring, resulting in a contact failure.

このため、基板破損を生じるおそれなく全てが適正に導通した状態の信頼性の高い電気的接続を行うことが困難であるという問題があった。 Therefore, there is a problem that all without fear cause substrate breakage is difficult to perform proper reliable electrical connection conductive state.

接点不良の問題は、バンプの突出高さを、配線とアクチュエータ表面との間の距離よりも大きく形成することによって解消できると考えられるが、バンプの突出高さを大きくすることは押し付けすぎの発生を助長し、基板破損のおそれを招く結果となることに変わりはない。 Contact failure problem, the projection height of the bump are believed to be overcome by greater than the distance between the wiring and the actuator surface, increasing the protrusion height of the bump is pressed too much generation conducive to, the fact remains that the results lead to a risk of substrate damage.

そこで、本発明は、アクチュエータの変形が阻害されることなく、また、アクチュエータの上方に配線基板を樹脂接着層を介して積層する際に配線基板と圧電素子との間に押し付けすぎや接点不良が発生せず、電気的接続の信頼性の向上したインクジェットヘッドを提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention is to provide the deformation of the actuator is inhibited, also pressed too or contact failure occurs between the wiring board above the actuator and the wiring substrate and the piezoelectric element when stacking through a resin adhesive layer without, it is an object to provide an ink jet head improved in reliability of electrical connection.

また、本発明は、アクチュエータの変形が阻害されることなく、また、アクチュエータの上方に配線基板を樹脂接着層を介して積層する際に配線基板と圧電素子との間に押し付けすぎや接点不良が発生せず、信頼性の高い電気的接続を行うことのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを課題とする。 Further, the present invention is to provide the deformation of the actuator is inhibited, also pressed too or contact failure occurs between the wiring board above the actuator and the wiring substrate and the piezoelectric element when stacking through a resin adhesive layer without, it is an object to provide a method of manufacturing an ink jet head capable of performing highly reliable electrical connection.

更に、本発明は、アクチュエータの変形が阻害されることなく、また、アクチュエータの上方に配線基板を樹脂接着層を介して積層する際に配線基板と圧電素子との間に押し付けすぎや接点不良が発生せず、電気的接続の信頼性の向上したインクジェットヘッドを備えるインクジェット描画装置を提供することを課題とする。 Furthermore, the present invention is to provide the deformation of the actuator is inhibited, also pressed too or contact failure occurs between the wiring board above the actuator and the wiring substrate and the piezoelectric element when stacking through a resin adhesive layer without, it is an object to provide an inkjet drawing device comprising an ink jet head with improved reliability of the electrical connection.

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。 Another object of the present invention will become apparent from the following description.

上記課題は、以下の各発明によって解決される。 This problem is solved by the invention described below.

請求項1記載の発明は、インクを吐出させる複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、該ノズルから吐出させるためのインクを収容する複数の圧力室と、前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、該圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させるための力を付与するアクチュエータとを有するヘッド基板と、前記アクチュエータ表面の電極に対して給電するための配線を有する配線基板とを備え、前記配線基板が前記ヘッド基板に対して接着樹脂層を介して所定の加熱温度で圧着されることによって、前記アクチュエータ表面の前記電極と前記配線とが電気的に接続されると共に前記ヘッド基板と前記配線基板とが接合されてなるインクジェットヘッドであって、 A first aspect of the present invention, a plurality of nozzles for ejecting ink, are arranged in correspondence with said nozzle, and a plurality of pressure chambers containing ink to eject from the nozzle, each of the pressure chamber It arranged corresponding, and the head substrate having an actuator for ink of the pressure chamber to apply a force to eject from the nozzle, and a wiring board having a wiring for supplying power to the electrodes of the actuator surface wherein the head substrate together with the circuit board by being pressed at a predetermined heating temperature via an adhesive resin layer, and the said electrode of said actuator surface wiring is electrically connected to the head substrate wherein the wiring substrate is an ink jet head formed by joining a,
前記アクチュエータ表面の前記電極及び前記配線のうちのいずれか一方に設けられた融点が前記加熱温度よりも高い第1のバンプと、他方に設けられた融点が前記加熱温度以下である第2のバンプを有し、 Second bump and the electrode and the first bump melting point provided on one higher than the heating temperature of said wires of said actuator surface, melting point provided on the other is less than the heating temperature have,
前記接着樹脂層は、前記アクチュエータ、前記第1のバンプ及び前記第2のバンプの周囲に空間を設けて前記配線基板と前記ヘッド基板の間に配設され、 The adhesive resin layer, said actuator is disposed between the first bumps and the second of said head substrate and said wiring board a space provided around the bump,
前記アクチュエータ表面の前記電極と前記配線との間の電気的接続は、前記接着樹脂層に対して非接触の状態で設けられた前記第1のバンプと、 前記接着樹脂層に対して非接触の状態で設けられた前記第2のバンプとの接合による電気的接続であることを特徴とするインクジェットヘッドである。 Electrical connection between the electrode and the wiring of the actuator surface, said first bump provided in a non-contact state with respect to the adhesive resin layer, the non-contact with the adhesive resin layer an ink jet head, characterized in that due to bonding between the second bump formed in a state which is electrically connected.

請求項2記載の発明は、前記第1のバンプの先端が、前記第2のバンプの内部に食い込んだ状態で電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドである。 According to a second aspect of the invention, the tip of the first bump, is an inkjet head according to claim 1, characterized in that it is electrically connected in a state of biting the inside of the second bump .

請求項3記載の発明は、前記第1のバンプは、スタッドバンプであり、前記第2のバンプは、はんだバンプであることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェットヘッドである。 According to a third aspect of the invention, the first bumps are stud bumps, the second bump is an ink jet head according to claim 1 or 2, wherein it is a solder bump.

請求項4記載の発明は、前記スタッドバンプは、根元に位置する肩部と該肩部から突出する突起部とを有し、前記はんだバンプは、先端が平坦面又は球面であることを特徴とする請求項3記載のインクジェットヘッドである。 Fourth aspect of the present invention, the stud bump, and a protruding portion that protrudes from the shoulder portion and a shoulder portion positioned on the base, the solder bump, and wherein the tip is a flat surface or a spherical surface an ink jet head according to claim 3 wherein.

請求項5記載の発明は、前記スタッドバンプは金スタッドバンプであることを特徴とする請求項3又は4記載のインクジェットヘッドである。 According to a fifth aspect of the invention, the stud bumps is a ink jet head according to claim 3 or 4, wherein the gold stud bumps.

請求項6記載の発明は、前記接着樹脂層は、感光性樹脂で構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。 According to a sixth aspect of the invention, the adhesive resin layer is an ink jet head according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is composed of a photosensitive resin.
請求項7記載の発明は、インクを吐出させる複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、該ノズルから吐出させるためのインクを収容する複数の圧力室と、前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、該圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させるための力を付与するアクチュエータとを有するヘッド基板と、前記アクチュエータ表面の電極に対して給電するための配線を有する配線基板とを備え、前記配線基板が前記ヘッド基板の表面に対して接着樹脂層を介して所定の加熱温度で圧着されることによって、前記アクチュエータ表面の前記電極と前記配線とを電気的に接続すると共に前記ヘッド基板と前記配線基板とを接合するインクジェットヘッドの製造方法であって、 According to a seventh aspect, a plurality of nozzles for ejecting ink, are arranged in correspondence with said nozzle, and a plurality of pressure chambers containing ink to eject from the nozzle, each of the pressure chamber It arranged corresponding, and the head substrate having an actuator for ink of the pressure chamber to apply a force to eject from the nozzle, and a wiring board having a wiring for supplying power to the electrodes of the actuator surface It said head with includes, by being crimped at a predetermined heating temperature the wiring substrate via the adhesive resin layer to the surface of the head substrate, connecting the electrode and the wiring of the actuator surface electrically a method of manufacturing an ink jet head for bonding substrates and said wiring substrate,
前記アクチュエータ表面の前記電極及び前記配線のうちのいずれか一方に融点が前記加熱温度よりも高い第1のバンプを設け、他方に融点が前記加熱温度以下である第2のバンプを設けるとともに、前記アクチュエータ、前記第1のバンプ及び前記第2のバンプの周囲に空間を設けて前記配線基板と前記ヘッド基板の間に前記接着樹脂層を配設し、 The melting point of either one of the electrode and the wiring of the actuator surface is provided with high first bump than the heating temperature, it provided the second bump having a melting point of less than or equal to the heating temperature on the other Rutotomoni, the actuator is disposed the adhesive resin layer between the first bumps and the second of said head substrate and said wiring board a space provided around the bump,
前記ヘッド基板に対して前記配線基板を前記加熱温度で圧着することによって、 前記接着樹脂層に対して非接触の状態で設けられた前記第1のバンプと前記接着樹脂層に対して非接触の状態で設けられた前記第2のバンプとを電気的に接続させることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。 By crimping the wiring board at the heating temperature with respect to the head substrate, the non-contact with said first bumps provided for the adhesive resin layer in a non-contact state with respect to the adhesive resin layer a method of manufacturing an ink jet head, characterized in that for electrically connecting the second bump formed in the state.

請求項8記載の発明は、前記第1のバンプは、スタッドバンプであり、前記第2のバンプは、はんだバンプであることを特徴とする請求項7記載のインクジェットヘッドの製造方法である。 Invention of claim 8, wherein the first bump is stud bump, the second bump is a method of manufacturing an ink jet head according to claim 7, characterized in that the solder bumps.

請求項9記載の発明は、 前記スタッドバンプは金スタッドバンプであることを特徴とする請求項8記載のインクジェットヘッドの製造方法である。 The invention of claim 9 wherein, the stud bumps is a method for producing an ink jet head according to claim 8, wherein the gold stud bumps.

請求項10記載の発明は、 前記スタッドバンプは、根元に位置する肩部と該肩部から突出する突起部とを有し、前記はんだバンプは、先端が平坦面又は球面であることを特徴とする請求項8又は9記載のインクジェットヘッドの製造方法である。 The invention of claim 10 wherein, the stud bump, and a protruding portion that protrudes from the shoulder portion and a shoulder portion positioned on the base, the solder bump, and wherein the tip is a flat surface or a spherical surface it is claim 8 or 9 method of manufacturing an inkjet head according to.

請求項11記載の発明は、前記ヘッド基板と前記配線基板とを接合する前の前記第1のバンプと前記第2のバンプは、以下の条件(I)且つ(II)を満足することを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法である。 Invention of claim 11, wherein the second bump and before the first bump for bonding the wiring substrate and the head substrate, characterized by satisfying the following conditions (I) and (II) is a process for manufacturing an ink jet head according to any one of claims 7 to 10.
(I)第1のバンプの全高<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ<第1のバンプの全高+第2のバンプの全高 (II)第2のバンプの全高<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ (I) a first bump Height <adhesive resin layer having a thickness - height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer to the top surface of the actuator <the first total height + second bump bump Height (II ) of the second bump height <adhesive resin layer having a thickness - height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer to the upper surface of the actuator

請求項12記載の発明は、前記ヘッド基板と前記配線基板とを接合する前の前記スタッドバンプと前記はんだバンプは、以下の条件(III)且つ(IV)を満足することを特徴とする請求項10記載のインクジェットヘッドの製造方法である。 Claim invention of claim 12, wherein said stud bumps prior to bonding the wiring board and the head substrate solder bumps, characterized by satisfying the following condition (III) and (IV) 10 is a process for manufacturing an ink jet head according.
(III)肩部の高さ<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ<スタッドバンプの全高+はんだバンプの全高 (IV)はんだバンプの全高<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ 請求項13記載の発明は、前記接着樹脂層は、感光性樹脂で構成されることを特徴とする請求項7〜12のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法である。 (III) the height of the shoulder <adhesive resin layer thickness - Height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer top surface to the height of the actuator <stud bumps Height + solder bumps Height (IV) of the solder bumps <thickness of the adhesive resin layer - has a height of claim 13, wherein to the upper surface of the actuator from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer, the adhesive resin layer, and characterized in that it is constituted by a photosensitive resin is a process for manufacturing an ink jet head according to any one of claims 7 to 12 to.

請求項14記載の発明は、 請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載してなることを特徴とするインクジェット描画装置。 The invention of claim 14 wherein the inkjet drawing device, characterized by comprising mounting the ink jet head according to any one of claims 1 to 6.

本発明によれば、アクチュエータの変形が阻害されることなく、また、アクチュエータの上方に配線基板を樹脂接着層を介して積層する際に配線基板と圧電素子との間に接点不良や押し付けすぎが発生せず、電気的接続の信頼性の向上したインクジェットヘッドを提供することができる。 According to the present invention, without the deformation of the actuator is inhibited, also the wiring board above the actuator contact failure or excessive pressing between the wiring substrate and the piezoelectric element when stacking through a resin adhesive layer but It does not occur, it is possible to provide an ink jet head improved in reliability of electrical connection.

また、本発明によれば、アクチュエータの変形が阻害されることなく、また、アクチュエータの上方に配線基板を樹脂接着層を介して積層する際に配線基板と圧電素子との間に接点不良や押し付けすぎが発生せず、信頼性の高い電気的接続を行うことのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。 Further, according to the present invention, without the deformation of the actuator is inhibited, also contact failure and pressed between the wiring board above the actuator and the wiring substrate and the piezoelectric element when stacking through a resin adhesive layer cedar does not occur, it is possible to provide a manufacturing method of an ink jet head capable of performing highly reliable electrical connection.

更に、本発明によれば、アクチュエータの変形が阻害されることなく、また、アクチュエータの上方に配線基板を樹脂接着層を介して積層する際に配線基板と圧電素子との間に接点不良や押し付けすぎが発生せず、電気的接続の信頼性の向上したインクジェットヘッドを備えるインクジェット描画装置を提供することができる。 Further, according to the present invention, without the deformation of the actuator is inhibited, also contact failure and pressed between the wiring board above the actuator and the wiring substrate and the piezoelectric element when stacking through a resin adhesive layer cedar does not occur, it is possible to provide an ink jet drawing apparatus including an ink jet head improved in reliability of electrical connection.

本発明におけるバンプ同士の接続態様を説明する図 Diagram explanatory of a connection of the bumps in the present invention 本発明に係るインクジェットヘッドの断面図 Sectional view of an ink-jet head according to the present invention 本発明に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図 Partially enlarged sectional view of an ink jet head according to the present invention 本発明におけるバンプ同士が接続する様子を説明する図 Diagram for explaining a state where bumps in the present invention is connected 本発明におけるバンプ同士が接続する他の態様を示す図 Diagram showing another embodiment of bumps is connected in the present invention 本発明に係るインクジェット描画装置の一例を示す概略斜視図 Schematic perspective view showing an example of an inkjet drawing device according to the present invention

本発明のインクジェットヘッドは、ヘッド基板と配線基板とが接合された積層体構造を有する。 The ink jet head of the present invention has a laminate structure in which the head substrate and the circuit board are joined. ヘッド基板は、インクを吐出させる複数のノズルと、ノズルにそれぞれ対応して配設され、該ノズルから吐出させるためのインクを収容する複数の圧力室と、圧力室にそれぞれ対応して配置され、該圧力室内のインクをノズルから吐出させるための力を付与するアクチュエータとを有している。 Head substrate includes a plurality of nozzles for ejecting ink, are arranged in correspondence with the nozzles, a plurality of pressure chambers containing ink to eject from the nozzles are arranged to correspond to the pressure chambers, the ink of the pressure chamber and an actuator which applies a force to eject from the nozzle.

アクチュエータはヘッド基板の表面に位置する圧力室の上壁の外側に積層形成されており、PZT等の圧電素子からなるアクチュエータ本体を間に挟んで、ヘッド基板と接する面に設けられた下部電極と、その反対面に設けられた上部電極とを有している。 The actuator is stacked on the outside of the upper wall of the pressure chamber located on the surface of the head substrate, sandwiched between the actuator body made of piezoelectric element such as PZT, a lower electrode provided on a surface in contact with the head substrate , and an upper electrode provided on the opposite surface thereof. アクチュエータは、これら電極間に所定の駆動信号が印加されることによってアクチュエータ本体が変形し、圧力室の上壁によって形成される振動板を振動させることにより、圧力室内のインクに吐出のための圧力を付与する。 Actuator by actuator body is deformed by a predetermined drive signal between these electrodes is applied to vibrate the vibrating plate being formed by the upper wall of the pressure chamber, the pressure for ejecting the ink in the pressure chamber the grant.

配線基板は、アクチュエータ表面に露出する上部電極に対して給電するための配線を有しており、この配線基板がヘッド基板のアクチュエータ側の表面に対して接着樹脂層を介して所定の加熱温度で圧着されることによって、この接着樹脂層によってヘッド基板の表面と配線基板の表面とが接合される。 Wiring board has a wiring for supplying power to the upper electrode exposed to the actuator surface, via an adhesive resin layer at a predetermined heating temperature to the actuator side surface of the wiring board head board by being crimped, the surface of the head substrate and the surface of the wiring board are bonded by the adhesive resin layer. この接合と同時に、アクチュエータ表面の上部電極と配線とが電気的に接続される。 The junction at the same time, the upper electrode of the actuator surface wiring are electrically connected to each other.

接着樹脂層は、ヘッド基板と配線基板との間において、アクチュエータ及びその周囲を除いて設けられることにより、両基板間にアクチュエータの収容空間を確保するように基板同士を接着する。 Adhesive resin layer, between the head substrate and the wiring board, by being provided with the exception of the actuator and its surroundings, to bond the substrates together so as to secure an accommodation space for the actuator between the substrates. この接着樹脂層は、接着前の状態では所定の弾性率(0.1〜2.5GPa)を有し、接着時に所定の硬化温度(例えば200℃)に加熱されることによって硬化して接着機能を発揮する加熱硬化性接着樹脂層である。 The adhesive resin layer is in the state before the adhesive has a predetermined elastic modulus (0.1~2.5GPa), adhesion function and cured by being heated to a predetermined curing temperature (e.g., 200 ° C.) at the time of bonding a heat curable adhesive resin layer which exhibits.

このような接着樹脂層には感光性接着樹脂シートを好ましく用いることができる。 Such adhesive resin layer can be preferably used a photosensitive adhesive resin sheet. 感光性接着樹脂シートは、アクチュエータの収容空間となる不要部分を露光、現像処理によって容易に除去することができ、所望パターンの層形成が容易である。 Photosensitive adhesive resin sheet, exposed unnecessary parts of the housing space of the actuator, can be easily removed by the development process, it is easy layer forming the desired pattern. 具体的な接着樹脂層としては、例えば東レ社製感光性ポリイミド接着シート、デュポン社製PerMXシリーズ(商品名)等を用いることができる。 Specific adhesive resin layer, can be used, for example Toray Industries Ltd. photosensitive polyimide adhesive sheet, DuPont PerMX series (trade name).

このアクチュエータ表面の上部電極と配線との間の電気的接続は、融点が接合時の加熱温度よりも高い第1のバンプと、融点が接合時の加熱温度以下である第2のバンプとの接合による電気的接続である。 The electrical connection between the upper electrode of the actuator surface and the wiring, the bonding of a high first bump than the heating temperature during joining is the melting point, the second bump having a melting point of less than the heating temperature during joining it is an electrical connection by. 第1のバンプと第2のバンプは上部電極と配線のいずれに設けられてもよい。 The first bump and the second bump may be provided in any of the upper electrode wiring. すなわち、第1のバンプと第2のバンプのうちの一方がアクチュエータ表面の上部電極上に設けられ、他方が配線上に設けられる。 That is, one of the first bump and the second bump is provided on the upper electrode of the actuator surface and the other is provided on the wiring.

この本発明によると、ヘッド基板と配線基板とが加熱圧着されて接合される際に、第2のバンプは溶融し、第1のバンプは所定のバンプ形状を維持したまま、両バンプ同士が接合するので、接合時に接着樹脂層が圧縮変形して、ヘッド基板と配線基板との間の距離が第1のバンプと第2のバンプのそれぞれの突出高さの合計距離よりも短くなったとしても、溶融した第2のバンプ内に第1のバンプが食い込むことによって接着樹脂層の寸法変化を吸収するため、アクチュエータと配線との間に押し付けすぎが発生することはなくなり、電気的接続の信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, when the head substrate and the wiring substrate are bonded under heat and pressure, the second bump is melted, leaving first bump maintained a predetermined bump shape, both bumps are bonded since the adhesive resin layer is compressed and deformed at the time of bonding, even as the distance between the head substrate and the wiring board is shorter than the total length of each of the projecting height of the first bump and the second bump , to absorb the dimensional change of the adhesive resin layer by the first bump bites into the second bump melted, will not be too pressing between the actuator and the wiring occurs, the reliability of the electrical connection it is possible to improve the.

しかも、接点不良を防止して確実な電気的接続を図るために、バンプ同士がオーバーラップするように突出高さを高く形成しても、上記同様に、溶融した第2のバンプ内に第1のバンプが食い込むことによってオーバーラップ部分を吸収するため、押し付けすぎが発生することはなく、基板破損を招くおそれはない。 Moreover, in order to secure electrical connection to prevent contact failure, even if high forming protruding height as bumps overlap in the same manner as described above, first in the second bump melted 1 to absorb the overlap portion by the bump bites, never too pressing occurs, not lead to substrate damage.

この結果、本発明のインクジェットヘッドは、第1のバンプの先端が第2のバンプの内部に食い込んだ状態で、ヘッド基板側のアクチュエータと配線基板側の配線とが電気的に接続され、確実な電気的接続が図られる。 As a result, the ink jet head of the present invention, the tip of the first bump in a state that bite into the inside of the second bump, and the head substrate side of the actuator and the circuit board side of the wiring are electrically connected, reliable electrical connection can be achieved.

本発明の製造方法は、バンプ同士の確実な電気的接続を図るようにするため、ヘッド基板と配線基板とを接合する前の第1のバンプと第2のバンプは、以下の条件(I)且つ(II)を満足することが好ましい。 Production method of the present invention, in order to achieve a reliable electrical connection of bumps, the first bump and the second bump before bonding the head substrate and the circuit board, the following conditions (I) be satisfied and the (II).
(I)第1のバンプの全高<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ<第1のバンプの全高+第2のバンプの全高 (II)第2のバンプの全高<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ (I) a first bump Height <adhesive resin layer having a thickness - height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer to the top surface of the actuator <the first total height + second bump bump Height (II ) of the second bump height <adhesive resin layer having a thickness - height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer to the upper surface of the actuator

この条件を満足する場合、図1に示すように、第1のバンプと第2のバンプとが接続する態様は、第1バンプBu1の先端が第2のバンプBu2の先端にやや食い込む程度に接触した状態(実線で示す状態)と、第1バンプBu1の先端と第2のバンプBu2の先端のいずれか又は両方が、相手側の面に近接する程度まで第1のバンプBu1の先端が第2のバンプBu2内に食い込んだ状態(一点鎖線で示す状態)との間の距離Lの範囲内のいずれかの態様を採ることができ、いずれもバンプ同士が互いにオーバーラップして必ず接続した状態となり、アクチュエータと配線とが確実に電気的接続される。 When satisfying this condition, as shown in FIG. 1, an embodiment in which the first bump and the second bump are connected, the contact to the extent that the tip of the first bump Bu1 bites slightly at the tip of the second bump Bu2 state (the state shown by the solid line), either or both of the distal end of the distal end of the first bump Bu1 and second bump Bu2 is, the distal end of the first bump Bu1 extent close to the surface of the mating second bump Bu2 ending past in a state (state indicated by one-dot chain line) or embodiments within the scope of the distance L between the can take both a state in which bumps are always connected by overlapping actuator wiring and are securely electrically connected. しかも、上記距離Lの範囲内であれば確実な電気的接続が可能となるため、接合時の寸法変化に対して吸収可能な許容範囲も広いという利点がある。 Moreover, since it becomes possible reliable electrical connection as long as it is within the range of the distance L, there is an advantage that wider allowable range of possible absorption for dimensional change at the time of bonding.

図1では、いずれもドーム状(半球状)のバンプを例示しているが、第1のバンプ及び第2のバンプは、上記の融点の条件を満足するものであればどのようなバンプ形状であってもよく、第1のバンプと第2のバンプとが異なる形状であってもよい。 In Figure 1, although both illustrate the bumps domed (hemispherical), the first bumps and second bumps, at any bump shape as long as it satisfies the conditions of the melting point there may be a, a first bump and the second bump may be different shapes. 例えば、第1のバンプをスタッドバンプとし、第2のバンプをはんだバンプすることもでき、本発明において好ましい。 For example, the first bump and the stud bump can also be bump solder a second bump, preferred in the present invention.

たとえ配線側にはんだバンプを用いても、このはんだバンプはアクチュエータ側のスタッドバンプに対してのみ接合すればよいため、はんだがアクチュエータの上部電極の表面に濡れ広がってアクチュエータの変形を阻害するというような問題は生じない。 And so even if using a solder bump interconnection side, the solder bumps for may be bonded only to the actuator side of the stud bumps, solder inhibits wetting spread actuator deformation of the surface of the upper electrode of the actuator a problem does not occur.

スタッドバンプは、金属細線(ワイヤ)を用いて放電加熱により金属ボールを形成し、超音波アシストにより金属ボールを電極表面に接合させ、その後、金属細線を引きちぎることで電極表面にバンプを形成する。 Stud bumps, by the discharge heat of a metal thin wire (wire) to form a metal ball, a metal ball is bonded to the electrode surface by ultrasonic assist, then forming bumps on the electrode surface by tearing away the thin metal wires. このようなスタッドバンプは、金属ボールから金属細線が引きちぎられることによって、根元に位置する金属ボール由来の台地状又はこぶ状の肩部と、該肩部から突出する金属細線の一部である突起部とを有している。 Such stud bumps, by the thin metal wires from metal balls torn, a plateau or a hump-shaped shoulder portion from the metal ball located in the base, which is part of the metal thin wires projecting from the shoulder portion projections and a part. また、はんだバンプは、ボール状に形成されたはんだを電極表面に接合させることで、先端が平坦面又は球面状に形成される。 Also, the solder bumps, by joining the solder formed into a ball shape on the electrode surface, the tip is formed as a flat surface or a spherical shape.

スタッドバンプとはんだバンプの組合せは、これらバンプ同士の接合時、スタッドバンプの先端の突起部が、溶融状態にある平坦面又は球面状のはんだバンプ先端に容易に食い込むことで、両者の電気的接続のより一層の確実性を図ることができる。 The combination of the stud bump and the solder bump, when bonding these bumps, by the protrusion of the tip of the stud bumps, bite easily into a flat surface or a spherical solder bump tip in the molten state, both the electrical connection of it is possible to further certainty than the.

スタッドバンプとはんだバンプを用いる場合、ヘッド基板と配線基板とを接合する前のスタッドバンプとはんだバンプは、以下の条件(III)且つ(IV)を満足することも好ましい。 When using a stud bump and the solder bumps, stud bumps and the solder bumps prior to joining the head substrate and the circuit board, it is also preferable to satisfy the following condition (III) and (IV).
(III)肩部の高さ<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ<スタッドバンプの全高+はんだバンプの全高 (IV)はんだバンプの全高<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ (III) the height of the shoulder <adhesive resin layer thickness - Height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer top surface to the height of the actuator <stud bumps Height + solder bumps Height (IV) of the solder bumps <thickness of the adhesive resin layer - height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer to the upper surface of the actuator

これによると、スタッドバンプの肩部が配線に突き当たることはないため、押し付けすぎによる基板破損の心配はなく、また、突起部は配線に当接しても塑性変形することにより、それだけヘッド基板と配線基板とを近付けることができるので、バンプ同士がオーバーラップし得る許容範囲(接着樹脂層の寸法変化分の吸収可能範囲)を広くすることができる。 According to this, the shoulder of the stud bump is never strike the wire, rather than worry about the substrate damage due to excessive pressing, also, the projections by plastic deformation even in contact with the wire, and correspondingly the head substrate wiring it is possible to approach the substrate, it is possible to bump each other to widen the allowable range that can overlap (absorption range of the dimensional change amount of the adhesive resin layer).

スタッドバンプは金スタッドバンプであることが好ましい。 It is preferred that the stud bump is a gold stud bumps. 金スタッドバンプは、先端の突起部がはんだバンプ内に過度に食い込んで相手側の面に当接するようなことがあっても、容易に塑性変形するので、電気的接続の確実性を図るためにスタッドバンプの突出高さを高くしても、基板破損を発生させるおそれなく電気的接続の確実性を容易に図ることができる。 Gold stud bumps, even if such as to contact the surface of the mating bite excessively into the solder is protrusion of the front end bumps, so easily plastically deformed, in order to achieve the reliability of electrical connection even by increasing the protruding height of the stud bumps, it is possible to reliability of electrical connection easier without the risk of generating the substrate damage.

はんだバンプには、接着樹脂層の加熱硬化時の温度よりも低い温度で融解する低融点のはんだバンプが好ましく、特に共晶はんだにより形成されるバンプを好ましく用いることができる。 The solder bump, a low melting point of the solder bumps that melt at a temperature lower than the heating temperature during curing of the adhesive resin layer are preferred, it can be preferably used a bump formed by eutectic solder. 共晶はんだとしては、Sn−52In系共晶はんだ(融点118℃)、Sn−58Bi系共晶はんだ(融点139℃)等が挙げられる。 The eutectic solder, Sn-52In based eutectic solder (melting point 118 ℃), Sn-58Bi eutectic solder (melting point 139 ° C.), and the like. この他、接着樹脂層の加熱硬化時の温度よりも低い温度で融解するものであれば、一般の低融点はんだ、例えばSn−Bi−Agはんだ(Agは0〜1%)(融点139℃〜)等用いることもできる。 In addition, as long as it melts at a temperature lower than the temperature at the time of heat curing of the adhesive resin layer, generally of low melting point solder, for example, Sn-Bi-Ag solder (Ag 0 to 1%) (mp 139 ° C. ~ ) and the like can also be used.

以下、本発明の具体例について図面を用いて更に説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be further described with reference to the drawings.

図2は、本発明に係るインクジェットヘッドの断面図、図3はその部分拡大断面図、図4はバンプ同士が接続する様子を説明する図である。 Figure 2 is a cross-sectional view of an ink jet head according to the present invention, FIG. 3 is a partially enlarged sectional view thereof, FIG. 4 is a diagram for explaining a state where bumps are connected.

インクジェットヘッド1は、ヘッド基板10と配線基板20とが、接着樹脂層30によって積層一体化されている。 The ink-jet head 1 includes a head substrate 10 and the wiring substrate 20 are laminated and integrated by an adhesive resin layer 30. 配線基板20の上面には箱型形状のマニホールド40が設けられ、配線基板20との間で、内部にインクが貯留される共通インク室41を形成している。 Top manifold 40 of the box-shaped is provided in the wiring substrate 20, between the wiring substrate 20 to form a common ink chamber 41 to the ink therein is stored.

ヘッド基板10は、図中下層側から、Si(シリコン)基板によって形成されたノズルプレート11、ガラス基板によって形成された中間プレート12、Si(シリコン)基板によって形成された圧力室プレート13、SiO 薄膜によって形成された振動板14と有している。 Head substrate 10 from drawing in the lower layer side, Si (silicon) nozzle plate 11 is formed by the substrate, an intermediate plate 12 which is formed by a glass substrate, Si (silicon) pressure chamber plate 13 formed by the substrate, SiO 2 It has a diaphragm 14 formed by a thin film. ノズルプレート11には下面にノズル11aが開口している。 Nozzle 11a is opened to the lower surface to the nozzle plate 11.

圧力室プレート13には、吐出のためのインクを収容する圧力室13aが形成されており、その上壁が振動板14によって構成され、下壁が中間プレート12によって構成されている。 A pressure chamber plate 13, the ink has a pressure chamber 13a is formed to accommodate a for discharging, the upper wall is formed by a diaphragm 14, a lower wall by the intermediate plate 12. 中間プレート12には、圧力室13aの内部とノズル11aとを連通する連通路12aが貫通形成されている。 The intermediate plate 12, the communicating path 12a which communicates the interior and the nozzle 11a of the pressure chamber 13a is formed through.

アクチュエータ15は、薄膜PZTからなるアクチュエータ本体15aが上部電極15bと下部電極15cとで挟まれてなる。 The actuator 15, actuator body 15a formed of a thin film PZT is sandwiched between the upper electrode 15b and the lower electrode 15c. 下部電極15cは振動板14の表面に形成されており、この下部電極15c上に、圧力室13aに1対1に対応するように個別にアクチュエータ本体15aとその上面の上部電極15bとが積層されていると共に、上部電極15b上に金スタッドバンプ(第1のバンプ)16(融点1063℃)が配線基板20に向けて突出形成されている。 The lower electrode 15c is formed on the surface of the vibration plate 14, on the lower electrode 15c, and the actuator body 15a so individually as one-to-one correspondence to the pressure chamber 13a and the upper electrode 15b of the upper surface are laminated and with that, a gold stud bump (first bump) 16 (melting point 1063 ° C.) is formed to protrude toward the circuit board 20 on the upper electrode 15b.

金スタッドバンプ16は、図4に示すように、根元に位置して上部電極15bから台地状又はこぶ状に盛り上がるように形成される肩部(上部電極15bに接する基部)16aと、その肩部16aの上面中央付近から上方に突出する突起部16bとを有している。 Gold stud bumps 16, as shown in FIG. 4, a plateau or shoulder portion formed so as to swell the hump (base contact with the upper electrode 15b) 16a from the upper electrode 15b located in the base, the shoulder and a projecting portion 16b projecting upward from 16a the upper surface near the center of.

配線基板20は、Si基板からなる基板本体21の上面に、SiO からなる配線保護層22を介して上部配線23が形成されている。 Wiring board 20, the upper surface of the substrate body 21 made of Si substrate, upper wiring 23 via the wiring protective layer 22 made of SiO 2 is formed. この上部配線23には、配線基板20の端部において、駆動IC27が実装されたFPC(フレキシブルプリント回路基板)28がACF(異方性導電フィルム)によって電気的に接続されている。 This upper wiring 23, the end portion of the wiring substrate 20, FPC (flexible printed circuit board) 28 that drives IC27 is mounted are electrically connected by an ACF (anisotropic conductive film).

上部配線23の一部は、基板本体21に形成された貫通孔21aによって基板本体21の下面に臨んでおり、該基板本体21の下面にSiO からなる配線保護層24を介して形成された下部配線25と導通している。 Some of the upper wiring 23, faces the lower surface of the substrate main body 21 by the through hole 21a formed in the substrate main body 21, which is formed through the wiring protective layer 24 made of SiO 2 on the lower surface of the substrate main body 21 It is electrically connected to the lower wiring 25. アクチュエータ15に面する配線保護層24には、下部配線25の一部が露出しており、その露出した下部配線25に、はんだバンプ(第2のバンプ)26がヘッド基板10に向けて突出形成されている。 The wire protective layer 24 facing the actuator 15, that the bare part of the lower wiring 25, the lower wiring 25 that the exposed, protruding solder bump (second bump) 26 toward the head substrate 10 It is.

はんだバンプ26は、ここではSn−Bi系共晶はんだ(融点139℃)によって形成されたバンプからなり、図4に示すように、下部配線25の表面からアクチュエータ15に向けて半球状に盛り上がることによって、その先端面(下端面)26aは球面状となっている。 The solder bumps 26 are here made from the bump formed by Sn-Bi eutectic solder (melting point 139 ° C.), as shown in FIG. 4, the rise in a hemispherical shape toward the actuator 15 from the surface of the lower wiring 25 by, has its front end surface (lower end surface) 26a is spherical.

これらヘッド基板10と配線基板20とは、各々別々に作製された後、ヘッド基板10のアクチュエータ15側の面と配線基板20の配線保護層24側の面とを対面させ、接着樹脂層30を介して積層一体化される。 To these head substrate 10 and the wiring board 20, after being manufactured, each separately, and a surface of the wiring protective layer 24 side of the actuator 15 side surface and the wiring substrate 20 of the head substrate 10 is opposed, the adhesive resin layer 30 It is laminated and integrated through.

接着樹脂層30は、熱硬化性の感光性接着樹脂シート(ここでは硬化温度200℃とする。)であり、ヘッド基板10と配線基板20との間に該接着樹脂層30の厚み分の間隔を設けるべく、配線基板20の配線保護層24の表面(下面)に対して予め貼着される。 Adhesive resin layer 30, thermosetting photosensitive adhesive resin sheet (in this case a curing temperature 200 ° C..) A is the spacing of the thickness of the adhesive resin layer 30 between the head substrate 10 and the wiring board 20 the so provided is pre-adhered to the surface of the wiring protective layer 24 of the wiring substrate 20 (lower surface). そして、この接着樹脂層30付きの配線基板20を、接着樹脂層30の貼着面がヘッド基板10側に向くようにして、ヘッド基板10の振動板14表面に形成されている下部電極15cの上面に対して積層した後、所定の硬化温度に加熱され及び圧着されることによって、ヘッド基板10と配線基板20とが接着樹脂層30を介して接着される。 Then, the adhesive resin layer 30 with a wiring substrate 20, bonded wear surface of the adhesive resin layer 30 thereof faces the head substrate 10 side, of the lower electrode 15c formed on the vibrating plate 14 surface of the head substrate 10 after laminated to the upper surface, by being heated and pressed to a predetermined curing temperature, the head substrate 10 and the wiring substrate 20 is adhered via an adhesive resin layer 30. 接着樹脂層30は、配線基板20への貼着後でヘッド基板10との積層前に、アクチュエータ15及びその周囲に相当する領域が露光、現像によって除去される。 Adhesive resin layer 30, before lamination of the head substrate 10 after attaching to the circuit board 20, the actuator 15 and a region thereof corresponding to the periphery exposure is removed by developing. これにより、ヘッド基板10と配線基板20との間に、アクチュエータ15(アクチュエータ本体15aと上部電極15b)の収容空間31が形成される。 Thus, between the head substrate 10 and the wiring board 20, the housing space 31 of the actuator 15 (actuator body 15a and the upper electrode 15b) are formed.

接着樹脂層30には、予め上下に貫通する貫通孔32が同じく露光、現像によって形成されており、その一端(上端)は、配線基板20に形成されているインク供給路29と連通し、他端(下端)は、ヘッド基板10の振動板14に形成された開口14aを通して圧力室13aの内部と連通している。 The adhesive resin layer 30, similarly exposed through hole 32 which penetrates advance vertically, is formed by the development, one end (upper end) communicates with the ink supply passage 29 formed in the wiring board 20, the other end (lower end) is communication with the interior of the pressure chamber 13a through the opening 14a formed in the vibration plate 14 of the head substrate 10. インク供給路29は配線基板20の上面に開口しており、その開口部29aから共通インク室41内のインクを流入させて圧力室13a内に供給可能としている。 The ink supply path 29 is opened to the upper surface of the wiring substrate 20, and can be supplied into the pressure chamber 13a by flowing the ink in the common ink chamber 41 through the opening 29a.

圧力室13a内に供給されたインクは、配線基板20の下部配線25を介して駆動IC27から与えられる駆動信号によってアクチュエータ15が変形し、振動板14が振動することで、吐出のための圧力が付与され、連通路12aを通ってノズル11aから微小液滴として吐出される。 The ink supplied to the pressure chamber 13a, by the actuator 15 is deformed by the drive signal supplied from the drive IC27 via the lower wiring 25 of the wiring substrate 20, the vibrating plate 14 vibrates, the pressure for the discharge granted, it is discharged as fine droplets from the nozzle 11a through the communicating passage 12a.

ここで、金スタッドバンプ16とはんだバンプ26は、ヘッド基板10と配線基板20とが接着樹脂層30によって接合されて積層一体化される前の状態で、金スタッドバンプ16の全高(アクチュエータ15の上部電極15bの上面から突起部16bの先端までの高さ)をA1、はんだバンプ26の全高(下部配線25の下面から球面状の先端面26aまでの高さ)をB、接着樹脂層30の厚みをC、接着樹脂層30のヘッド基板10との接着面(ここでは下部電極15cの上面)からアクチュエータ15の上面(上部電極15bの上面)までの高さをDとしたとき(図4(a)参照)、 Here, solder and gold stud bumps 16 bumps 26, in a state before the head substrate 10 and the wiring board 20 are stacked integrally joined by the adhesive resin layer 30, the gold stud bump 16 Height (actuator 15 to the tip height) A1 of the protrusion 16b from the upper surface of the upper electrode 15b, the overall height of the solder bumps 26 (from the lower surface of the lower wiring 25 to the spherical distal end surface 26a height) B, the adhesive resin layer 30 when the thickness C, a height from the bonding surface of the head substrate 10 of the adhesive resin layer 30 (the upper surface of the lower electrode 15c in this case) to the upper surface of the actuator 15 (the upper surface of the upper electrode 15b) was D (FIG. 4 ( a)),
A1<C−D<A1+B 且つ B<C−D A1 <C-D <A1 + B and B <C-D
となるように形成される。 It is formed such that.

このため、間に接着樹脂層30を挟んでヘッド基板10と配線基板20とが積層されると、金スタッドバンプ16の先端(突起部16b)とはんだバンプ26の先端(先端面26a)とは互いにオーバーラップする。 Therefore, when the head substrate 10 across the adhesive resin layer 30 and the wiring board 20 is laminated between a distal end of the gold stud bump 16 tips of (projections 16b) and the solder bumps 26 (the distal end surface 26a) is to overlap each other. この状態で、接着樹脂層30の硬化温度(200℃)で加熱され及び圧着されると、この加熱温度よりも融点が高い金スタッドバンプ16はその形状を維持したままであるが、この加熱温度よりも融点が低いはんだバンプ26は溶融状態となり、接合時の金スタッドバンプ16の突起部16bの侵入(食い込み)を許容し、互いのオーバーラップ分を吸収する。 In this state, when it is heated and pressed at a curing temperature of the adhesive resin layer 30 (200 ° C.), a gold stud bump 16 is higher melting point than the heating temperature but is still maintains its shape, the heating temperature solder bumps 26 having a melting point lower than becomes molten, allowing the penetration of the projections 16b of the joint when the gold stud bump 16 (bite), it absorbs the overlapping portion of one another.

また、加熱圧着時に接着樹脂層30が圧縮されることにより該接着樹脂層30に僅かに加圧潰れが生じ、その厚み寸法が小さくなる方向に変化するが、金スタッドバンプ16の突起部16bが溶融したはんだバンプ26内に食い込むことで、この接着樹脂層30の厚み寸法変化分も吸収する。 Moreover, slight Re pressurized collapse occurs adhesive resin layer 30 by the adhesive resin layer 30 at the time of thermocompression bonding is compressed, will vary in a direction in which the thickness is reduced, the protruding portion 16b of the gold stud bump 16 by cutting into the melted solder bumps 26, the thickness variation of the adhesive resin layer 30 is also absorbed. これにより、金スタッドバンプ16の先端は、はんだバンプ26の内部に確実に食い込んだ状態となり(図4(b)参照)、アクチュエータ16の上部電極15bと下部配線25との確実な電気的接続が保証される。 Thus, the tip of the gold stud bump 16, the internal surely a state bites (see FIG. 4 (b)) of the solder bumps 26, a reliable electrical connection between the upper electrode 15b and the lower wire 25 of the actuator 16 It is guaranteed.

肩部16aの高さ(アクチュエータ15の上部電極15bの上面から肩部16aの先端までの高さ)をA2としたとき(図4(a)参照)、金スタッドバンプ16の突起部16bのみの高さ(A1−A2)は、バンプ形成時のワイヤの引きちぎりによって、およそA2の3倍よりも小さい値となることがわかっている。 When the height of the shoulder portion 16a (the height from the upper surface of the upper electrode 15b of the actuator 15 to the tip of the shoulder portion 16a) was A2 (see FIG. 4 (a)), the gold stud bump 16 protruding portion 16b only height (A1-A2) it is, by tear wire during bump formation is found to be smaller than 3 times the approximately A2. この突起部16bは極めて細いため、加熱圧着時に突起部16bに荷重がかかっても、容易に塑性変形して潰れることが発明者によって確認されている。 Since the protrusion 16b is extremely thin, even when a load to the protrusion 16b at the time of thermocompression bonding, that crushed readily plastically deformed has been confirmed by the inventors.

このため、接着樹脂層30の硬化温度よりも融点が高い第1のバンプが、本実施形態に示すように、肩部16aと突起部16bとを有するスタッドバンプである場合は、 Therefore, when the first bump is higher melting point than the curing temperature of the adhesive resin layer 30 is, as shown in this embodiment, a stud bump having a shoulder portion 16a protruding unit 16b,
A2<C−D<A1+B 且つ B<C−D A2 <C-D <A1 + B and B <C-D
を満たすようにしても、下部配線25に突き当たるのは上記のように容易に塑性変形可能な突起16bだけであり、肩部16aは下部配線25に突き当たることはないため、押し付けすぎによる基板破損の心配はない。 Also be meet, the hits the lower wiring 25 is only readily plastically deformable projections 16b as described above, the shoulder portion 16a for never hits the lower wiring 25, the pressing of the substrate damaged by excessive worry not. しかも、この条件を満たす場合は、図5に示すように、突起部16bが相手側の面(下部配線25の下面)に当接して塑性変形するまでヘッド基板10と配線基板20とを近付けることができるので、バンプ同士がオーバーラップし得る許容範囲(接着樹脂層30の寸法変化分の吸収可能範囲)を、突起部16bの高さ分だけ、先に述べた条件を満足する場合よりも広くすることができ、より確実な電気的接続を得ることが可能である。 Moreover, if this condition is satisfied, as shown in FIG. 5, to bring the head substrate 10 and the wiring board 20 to the protruding portion 16b is plastically deformed in contact with the surface of the mating surface (lower surface of the lower wiring 25) since it is, the allowable range bumps may overlap (absorption range of the dimensional change amount of the adhesive resin layer 30), by the height of the projections 16b, wider than satisfying the conditions previously described It can be, it is possible to obtain a more reliable electrical connection to.

中でも、金は柔らかいため、第1のバンプを金スタッドバンプ16とした場合、その突起部16bは圧着時の荷重の1/10程度の力で容易に塑性変形することができ、基板破損の心配なく確実な電気的接続を得る効果をより安定して得ることができる。 Among them, since gold soft, when the first bump and the gold stud bump 16, can be easily plastically deformed by about 1/10 of the force load at the time of crimping the projections 16b, fear of substrate damage effect obtained without a reliable electrical connection can be obtained more stably and.

図6は、かかるインクジェットヘッド1を搭載したインクジェット描画装置の一例を示す概略斜視図である。 Figure 6 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet drawing apparatus equipped with such ink jet head 1.

インクジェット描画装置100は、装置基台101上に、インクジェット描画を行うためのインクジェットヘッド1、上面に基材Wを載置して支持するためのステージ102、ステージ102をθ方向に回転移動させるためのθ回転機構103、ステージ102及びθ回転機構103を共にY方向に沿って直線移動させるY移動機構104、ステージ102及びθ回転機構103を共にX方向に沿って直線移動させるX移動機構105をそれぞれ備えている。 Inkjet drawing device 100, on the apparatus base 101, the ink jet head 1 for performing the inkjet drawing, stage 102 for supporting and mounting the substrate W on the top surface, to rotate moving the stage 102 in the θ direction the θ rotation mechanism 103, Y moving mechanism 104 for linearly moving both the stage 102 and θ rotation mechanism 103 along the Y-direction, along the stage 102 and θ rotation mechanism 103 in the X-direction both X moving mechanism 105 for linearly moving It is provided, respectively.

なお、X方向とY方向とは水平面上で互いに直交する方向である。 Note that the X and Y directions are directions perpendicular to each other on a horizontal plane.

インクジェットヘッド1は、装置基台101上の端部近傍においてX方向に沿って平行に架設されたガントリ106に、スライダ107及びθ回転機構108を介して、そのノズル面が下面となるように取り付けられ、その下方に配置されるステージ102上の被記録材Wの表面と平行に対向するように配置されている。 The ink-jet head 1, the gantry 106 extending parallel to and along the X direction in the end portion on the apparatus base 101, via the slider 107 and θ rotation mechanism 108, attached to the nozzle surface thereof becomes lower surface It is, are arranged so as parallel to face the surface of the recording material W on the stage 102 disposed therebelow. インクジェットヘッド1は、スライダ107がガントリ106に沿ってスライド移動することによりX方向に沿って往復移動し、また、θ回転機構108によって、X、Y方向と直交する法線方向であるZ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動し、更に、Z移動機構109によってθ回転機構108と共にZ方向に昇降移動することができるようになっている。 The ink-jet head 1 is reciprocally moved along the X direction by the slider 107 is slid along the gantry 106 and by θ rotation mechanism 108, X, in the Z direction is a normal direction orthogonal to the Y direction the direction along the rotation has θ direction as the axis, further, has to be able to move up and down in the Z direction together with the θ rotation mechanism 108 by the Z moving mechanism 109.

ステージ102は、X方向に沿って延びるX移動機構105上に、θ回転機構103を介して設けられた平面視矩形状の定盤であり、その上面は被記録材Wを載置するための水平な載置面とされ、該載置面がインクジェットヘッド1のノズル面に対して所定の高さ位置となるように配設されている。 Stage 102 is, on the X-moving mechanism 105 extending along the X direction, a rectangular shape in plan view of the surface plate, which is provided via the θ rotation mechanism 103, the upper surface thereof for placing the recording medium W is a horizontal mounting surface, the placing surface is disposed to a predetermined height position with respect to the nozzle surface of the inkjet head 1. このステージ102は、θ回転機構103と共にX移動機構105に沿ってスライド移動することによってX方向に沿って直線移動し、このX移動機構105が、それぞれY方向に沿って延びるY移動機構104に沿ってスライド移動することによって、θ回転機構103と共にY方向に沿って直線移動し、更に、θ回転機構103によって、インクジェットヘッド1のノズル面に対して平行を維持したまま、Z方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動することができるようになっている。 The stage 102 is moved linearly along the X-direction by sliding along the X movement mechanism 105 with θ rotation mechanism 103, the X movement mechanism 105, a Y moving mechanism 104 extending respectively along the Y direction by sliding along, to linear movement along the Y direction together with the θ rotation mechanism 103, further, the θ rotation mechanism 103, while maintaining a parallel to the nozzle surface of the inkjet head 1, the direction along the Z-direction and it is capable of rotating movement in the θ direction as axis.

インクジェット描画装置100は、インクジェットヘッド1とステージ102とを相対的に移動させ、そのときの各位置情報に応じて、所定の吐出パターンデータに基づいてインクジェットヘッド1からの液滴の吐出を制御し、ステージ102上の被記録材W表面に着弾させることで、所望の描画を行う。 Inkjet drawing device 100 is relatively moving the ink jet head 1 and the stage 102, in accordance with the position information at that time, to control the discharge of droplets from the inkjet head 1 according to a predetermined ejection pattern data , by landing on the recording medium W surface on the stage 102 to the desired drawing.

1:インクジェットヘッド 10:ヘッド基板 11:ノズルプレート 11a:ノズル 12:中間プレート 12a:連通路 13:圧力室プレート 13a:圧力室 14:振動板 14a:開口部 15:アクチュエータ 15a:アクチュエータ本体 15b:上部電極 15c:下部電極 16:金スタッドバンプ(第1のバンプ) 1: inkjet head 10: Head substrate 11: a nozzle plate 11a: nozzle 12: intermediate plate 12a: communication passage 13: pressure chamber plate 13a: pressure chamber 14: diaphragm 14a: opening 15: Actuator 15a: actuator body 15b: upper electrode 15c: lower electrode 16: a gold stud bump (first bump)
16a:肩部 16b:突起部 20:配線基板 21:基板本体 21a:貫通孔 22:配線保護層 23:上部配線 24:配線保護層 25:下部配線 26:はんだバンプ 26a:先端面 27:駆動IC 16a: shoulder 16b: protrusion 20: wiring board 21: board main body 21a: through hole 22: wiring protective layer 23: upper wiring 24: wiring protective layer 25: lower wiring 26: solder bump 26a: front end face 27: drive IC
28:FPC 28: FPC
29:インク供給路 29a:開口部 30:接着樹脂層 31:収容空間 40:マニホールド 41:共通インク室 100:インクジェット描画装置 101:装置基台 102:ステージ 103:θ回転機構 104:Y移動機構 105:X移動機構 106:ガントリ 107:スライダ 108:θ回転機構 109:Z移動機構 W:被記録材 Bu1:第1のバンプ Bu2:第2のバンプ 29: ink supply path 29a: opening 30: the adhesive resin layer 31: accommodation space 40: manifold 41: the common ink chamber 100: inkjet drawing device 101: an apparatus base 102: Stage 103: theta rotation mechanism 104: Y moving mechanism 105 : X movement mechanism 106: gantry 107: slider 108: theta rotation mechanism 109: Z movement mechanism W: recording material Bu1: first bump Bu2: second bump

Claims (14)

  1. インクを吐出させる複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、該ノズルから吐出させるためのインクを収容する複数の圧力室と、前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、該圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させるための力を付与するアクチュエータとを有するヘッド基板と、前記アクチュエータ表面の電極に対して給電するための配線を有する配線基板とを備え、前記配線基板が前記ヘッド基板に対して接着樹脂層を介して所定の加熱温度で圧着されることによって、前記アクチュエータ表面の前記電極と前記配線とが電気的に接続されると共に前記ヘッド基板と前記配線基板とが接合されてなるインクジェットヘッドであって、 A plurality of nozzles for ejecting ink, are arranged in correspondence with said nozzle, and a plurality of pressure chambers containing ink to eject from the nozzle, are arranged corresponding to said pressure chamber, said pressure comprising: a head substrate having an actuator for imparting a force for ejecting the ink chamber from said nozzle, and a wiring board having a wiring for supplying power to the electrodes of the actuator surface, the wiring board is the head by being crimped at a predetermined heating temperature via an adhesive resin layer to the substrate, said head substrate and said wiring substrate are joined together with the electrode and the wiring of the actuator surface is electrically connected an inkjet head comprising Te,
    前記アクチュエータ表面の前記電極及び前記配線のうちのいずれか一方に設けられた融点が前記加熱温度よりも高い第1のバンプと、他方に設けられた融点が前記加熱温度以下である第2のバンプを有し、 Second bump and the electrode and the first bump melting point provided on one higher than the heating temperature of said wires of said actuator surface, melting point provided on the other is less than the heating temperature have,
    前記接着樹脂層は、前記アクチュエータ、前記第1のバンプ及び前記第2のバンプの周囲に空間を設けて前記配線基板と前記ヘッド基板の間に配設され、 The adhesive resin layer, said actuator is disposed between the first bumps and the second of said head substrate and said wiring board a space provided around the bump,
    前記アクチュエータ表面の前記電極と前記配線との間の電気的接続は、前記接着樹脂層に対して非接触の状態で設けられた前記第1のバンプと、前記接着樹脂層に対して非接触の状態で設けられた前記第2のバンプとの接合による電気的接続であることを特徴とするインクジェットヘッド。 Electrical connection between the electrode and the wiring of the actuator surface, said first bump provided in a non-contact state with respect to the adhesive resin layer, the non-contact with the adhesive resin layer ink jet head is characterized in that by joining with the second bump formed in a state which is electrically connected.
  2. 前記第1のバンプの先端が、前記第2のバンプの内部に食い込んだ状態で電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド。 It said first tip of the bump, the second inkjet head according to claim 1, characterized in that it is electrically connected in a state of biting the inside of the bumps.
  3. 前記第1のバンプは、スタッドバンプであり、前記第2のバンプは、はんだバンプであることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェットヘッド。 Wherein the first bump is stud bump, the second bump, according to claim 1 or 2 inkjet head wherein it is a solder bump.
  4. 前記スタッドバンプは、根元に位置する肩部と該肩部から突出する突起部とを有し、前記はんだバンプは、先端が平坦面又は球面であることを特徴とする請求項3記載のインクジェットヘッド。 The stud bump, and a protruding portion that protrudes from the shoulder portion and a shoulder portion positioned on the base, the solder bumps, the inkjet head according to claim 3, wherein the tip is a flat surface or a spherical surface .
  5. 前記スタッドバンプは金スタッドバンプであることを特徴とする請求項3又は4記載のインクジェットヘッド。 The stud according to claim 3 or 4 ink jet head, wherein the bump is gold stud bumps.
  6. 前記接着樹脂層は、感光性樹脂で構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェットヘッド。 The adhesive resin layer, the ink-jet head according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is composed of a photosensitive resin.
  7. インクを吐出させる複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、該ノズルから吐出させるためのインクを収容する複数の圧力室と、前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、該圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させるための力を付与するアクチュエータとを有するヘッド基板と、前記アクチュエータ表面の電極に対して給電するための配線を有する配線基板とを備え、前記配線基板が前記ヘッド基板の表面に対して接着樹脂層を介して所定の加熱温度で圧着されることによって、前記アクチュエータ表面の前記電極と前記配線とを電気的に接続すると共に前記ヘッド基板と前記配線基板とを接合するインクジェットヘッドの製造方法であって、 A plurality of nozzles for ejecting ink, are arranged in correspondence with said nozzle, and a plurality of pressure chambers containing ink to eject from the nozzle, are arranged corresponding to said pressure chamber, said pressure comprising: a head substrate having an actuator for imparting a force for ejecting the ink chamber from said nozzle, and a wiring board having a wiring for supplying power to the electrodes of the actuator surface, the wiring board is the head by being crimped at a predetermined heating temperature via an adhesive resin layer to the surface of the substrate, bonding the wiring board and the head substrate together to electrically connect the wiring and the electrodes of the actuator surface a method of manufacturing an ink jet head,
    前記アクチュエータ表面の前記電極及び前記配線のうちのいずれか一方に融点が前記加熱温度よりも高い第1のバンプを設け、他方に融点が前記加熱温度以下である第2のバンプを設けるとともに、前記アクチュエータ、前記第1のバンプ及び前記第2のバンプの周囲に空間を設けて前記配線基板と前記ヘッド基板の間に前記接着樹脂層を配設し、 The electrode and the high first bump than either one melting point the heating temperature of said wires of said actuator surface provided, with a melting point of providing a second bump is less than the heating temperature on the other, the actuators, arranged the adhesive resin layer between the first bumps and the second of said head substrate and said wiring board a space provided around the bump,
    前記ヘッド基板に対して前記配線基板を前記加熱温度で圧着することによって、前記接着樹脂層に対して非接触の状態で設けられた前記第1のバンプと前記接着樹脂層に対して非接触の状態で設けられた前記第2のバンプとを電気的に接続させることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 By crimping the wiring board at the heating temperature with respect to the head substrate, the non-contact with said first bumps provided for the adhesive resin layer in a non-contact state with respect to the adhesive resin layer a method of manufacturing an ink jet head, characterized in that for electrically connecting the second bump formed in the state.
  8. 前記第1のバンプは、スタッドバンプであり、前記第2のバンプは、はんだバンプであることを特徴とする請求項7記載のインクジェットヘッドの製造方法。 Wherein the first bump is stud bump, the second bump, ink jet head manufacturing method according to claim 7, characterized in that the solder bumps.
  9. 前記スタッドバンプは金スタッドバンプであることを特徴とする請求項8記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The stud bumps ink jet head manufacturing method according to claim 8, wherein the gold stud bumps.
  10. 前記スタッドバンプは、根元に位置する肩部と該肩部から突出する突起部とを有し、前記はんだバンプは、先端が平坦面又は球面であることを特徴とする請求項8又は9記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The stud bump, and a protruding portion that protrudes from the shoulder portion and a shoulder portion positioned on the base, the solder bumps, the tip of claim 8, wherein it is a flat surface or a spherical surface method of manufacturing an inkjet head.
  11. 前記ヘッド基板と前記配線基板とを接合する前の前記第1のバンプと前記第2のバンプは、以下の条件(I)且つ(II)を満足することを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The first bump and the second bump prior to bonding the wiring board and the head substrate, the claims 7-10, characterized by satisfying the following conditions (I) and (II) process for manufacturing an ink jet head according to any one.
    (I)第1のバンプの全高<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ<第1のバンプの全高+第2のバンプの全高 (II)第2のバンプの全高<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ (I) a first bump Height <adhesive resin layer having a thickness - height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer to the top surface of the actuator <the first total height + second bump bump Height (II ) of the second bump height <adhesive resin layer having a thickness - height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer to the upper surface of the actuator
  12. 前記ヘッド基板と前記配線基板とを接合する前の前記スタッドバンプと前記はんだバンプは、以下の条件(III)且つ(IV)を満足することを特徴とする請求項10記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The stud bump and the solder bumps prior to bonding the wiring board and the head substrate, the following condition (III) and ink jet head manufacturing method according to claim 10, wherein satisfies the (IV) .
    (III)肩部の高さ<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ<スタッドバンプの全高+はんだバンプの全高 (IV)はんだバンプの全高<接着樹脂層の厚み−接着樹脂層のヘッド基板との接着面からアクチュエータの上面までの高さ (III) the height of the shoulder <adhesive resin layer thickness - Height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer top surface to the height of the actuator <stud bumps Height + solder bumps Height (IV) of the solder bumps <thickness of the adhesive resin layer - height from the adhesive surface of the head substrate of the adhesive resin layer to the upper surface of the actuator
  13. 前記接着樹脂層は、感光性樹脂で構成されることを特徴とする請求項7〜12のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The adhesive resin layer, ink jet head manufacturing method according to any one of claims 7 to 12, characterized in that it is composed of a photosensitive resin.
  14. 請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載してなることを特徴とするインクジェット描画装置。 Inkjet drawing device, characterized by comprising mounting the ink jet head according to any one of claims 1 to 6.
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