JP6962119B2

JP6962119B2 - 複合基板

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Publication number: JP6962119B2
Application number: JP2017192152A
Authority: JP
Inventors: 啓太平井
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: US10414160B2; US20190100009A1; JP2019067932A

Description

本発明は、インクジェットヘッド等の複合基板に関する。

従来、複数の基板が接合されて構成された複合基板が、インクジェットヘッド等に使用されている（例えば、下記特許文献１参照）。このような複合基板では、第１基板の下面と第２基板の上面との間に、突起形状のバンプ部が配置され、バンプ部を介して２つの基板が接合されている。

上記したバンプ部は、略同一の形状をなす２種類のバンプ部、すなわち、第１のバンプ部及び第２のバンプ部を含む。第１のバンプ部は、導電性を有する接続用のバンプであり、第２基板の上面に設けられた電気的接点に接触するように配置され、第１基板と第２基板との間を電気的に接続する。一方、第２のバンプ部は、絶縁材料で構成され、電気的接点から離間した位置に配置される。

特開２００９−２９６００２号公報

しかしながら、上記した複合基板では、第１基板を第２基板の上方に積層して接合する際に、バンプ部を介して第２基板に荷重が加わることとなり、第２基板に撓みや変形、破損等が発生するおそれがあった。

かかる課題に鑑み、本発明は、接合時の荷重に起因する第２基板の撓みや変形、破損等の発生を抑制可能な複合基板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る複合基板は、厚み方向に第１基板面を有する第１基板と、第２基板面を有し、第２基板面が第１基板面に対し厚み方向において所定の間隔で対向するように配置される第２基板と、第２基板面に配置される電気的接点と、第１基板面に設けられ、厚み方向に突出する突起形状をなすコアと、コアの少なくとも一部を覆うように設けられ、電気的接点に接触する導電膜と、を有する第１のバンプ部と、第１基板面に設けられ、厚み方向に突出する突起形状をなす第２のバンプ部と、を備え、第２のバンプ部の厚み方向の寸法は、第１のバンプ部の厚み方向の寸法より小さいことを特徴とする。

本発明に係る複合基板によれば、第１基板を第２基板に接合する際の荷重により第２基板に撓みや変形、破損等が発生することを抑制可能となる。

本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェットプリンタの概略平面図である。本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの平面図である。本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド（駆動回路基板が取り付けられていない状態）の平面図である。インクジェットヘッドに実装される駆動回路基板の底面図である。図３のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図３のＶＩ−ＶＩ線断面図の部分拡大図であり、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第１の変形例を示す図である。図３のＶＩ−ＶＩ線断面図の部分拡大図であり、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第２の変形例を示す図である。図３のＶＩ−ＶＩ線断面図の部分拡大図であり、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第３の変形例を示す図である。図３のＶＩ−ＶＩ線断面図の部分拡大図であり、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第４の変形例を示す図である。図３のＶＩ−ＶＩ線断面図の部分拡大図であり、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第５の変形例を示す図である。図３のＶＩ−ＶＩ線断面図の部分拡大図であり、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第６の変形例を示す図である。図３のＶＩ−ＶＩ線断面図の部分拡大図であり、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第７の変形例を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。ここでは、本発明に係る複合基板をインクジェットヘッドに適用した場合を例に、説明を行う。

図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド４（複合基板の一例）を搭載したインクジェットプリンタ１の概略平面図である。まず、図１を参照してインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、以下の説明において、図１の紙面奥から紙面手前に向かう方向を上方向、上方向とは反対の方向を下方向と定義し、図１の紙面右側から紙面左側に向かう方向を左方向、左方向とは反対の方向を右方向と定義する。また、図１の紙面上側から紙面下側に向かう方向を前方向、前方向とは反対の方向を後方向と定義する。さらに、適宜、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等の方向に関する用語を使用して、説明を行う。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送機構５とを備えている。

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙Ｐが載置される。また、プラテン２の上方には、図１の左右方向（走査方向）に平行に延びる２本のガイドレール１０，１１が設けられる。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０，１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ３には、２つのプーリ１２，１３間に巻き掛けられた無端ベルト１４が連結されており、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が走行駆動されたときに、キャリッジ３は、無端ベルト１４の走行に伴って走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４は、キャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド４は、インクジェットプリンタ１に装着されたインクカートリッジ（図示省略）と、チューブによって接続されている。また、インクジェットヘッド４の下面（図１の紙面向こう側の面）には、複数のノズル１６が形成されている。そして、このインクジェットヘッド４は、インクカートリッジから供給されたインクを、複数のノズル１６からプラテン２に載置された記録用紙Ｐに対して噴射する。

搬送機構５は、搬送方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有し、これら２つの搬送ローラ１８，１９は、図示しないモータによって回転駆動される。搬送機構５は、２つの搬送ローラ１８，１９によって、プラテン２に載置された記録用紙Ｐを搬送方向に搬送する。

インクジェットプリンタ１は、プラテン２上に載置された記録用紙Ｐに対して、キャリッジ３とともに走査方向（本実施の形態では左右方向）に往復移動するインクジェットヘッド４からインクを噴射させる。これとともに、２つの搬送ローラ１８，１９によって記録用紙Ｐを搬送方向（本実施の形態では前方）に搬送する。以上の動作によって記録用紙Ｐに画像や文字等が記録される。
＜インクジェットヘッド４＞

次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２及び図３はインクジェットヘッド４の斜視図及び平面図である。また、図４は、図２に示されるインクジェットヘッド４の駆動配線基板３００が取り付けられていない状態での平面図である。図５は、駆動配線基板３００の下面図である。図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図３のＶＩ−ＶＩ線に対応する線を、図４にも示す。尚、図６では、インク流路内に充填されているインクを符号“Ｉ”で示している。

図２に示すように、インクジェットヘッド４は、流路形成基板２０と駆動配線基板３００とを備えている。駆動配線基板３００は、本発明の第1基板の一例であり、流路形成基板２０は、本発明の第２基板の一例である。

図２に示すように、流路形成基板２０は、前後方向に延びる略直方体形状を有する。図６に示すように、流路形成基板２０は、流路ユニット２１（流路構造体）と、流路ユニット２１の上面に配置された圧電アクチュエータ２２とを備える。
＜流路ユニット２１＞

図６に示すように、流路ユニット２１は、それぞれ多数の流路形成孔が形成された５枚のプレート３０〜３４が積層された構造を有する。これら５枚のプレート３０〜３４が積層されたときに多数の流路形成孔が連通することによって、流路ユニット２１には、以下に述べるようなインク流路が形成されている。尚、５枚のプレート３０〜３４の材質は特に限定はされないが、例えば、ステンレス鋼やニッケル合金鋼等の金属プレートであってもよい。本実施の形態では、５枚のプレート３０〜３４は、シリコン単結晶基板である。

図４に示すように、流路ユニット２１の上面には、図示しないインクカートリッジと接続されるインク供給孔２６が形成されている。流路ユニット２１の内部には、それぞれ前後方向に延在する２本のマニホールド２５が形成されている。２本のマニホールド２５は１つのインク供給孔２６に共通に接続されており、インクカートリッジから供給されたインクが２本のマニホールド２５にそれぞれ供給される。

また、図２、図６に示すように、流路ユニット２１は、最下層のノズルプレート３４に形成されて流路ユニット２１の下面に開口する複数のノズル１６と、複数のノズル１６にそれぞれ連通した複数の圧力室２４とを有する。図４に示すように、複数のノズル１６は、流路ユニット２１の下面（図４の紙面向こう側を向く面）において、前後方向に沿って２列に配列されている。尚、複数のノズル１６の配置は、左右２列のノズル列の間でノズル１６の位置が前後方向に互いにずれた、いわゆる、千鳥状の配置となっている。

複数の圧力室２４は、それぞれ、左右方向に長い略楕円形の平面形状を有する。複数の圧力室２４は平面的に配置され、これら複数の圧力室２４は振動板３０によって上方から覆われている。また、複数の圧力室２４は、複数のノズル１６にそれぞれ対応して、前後方向に沿って千鳥状に２列に配列されている。各圧力室２４は、その長手方向（左右方向）一端部において対応するノズル１６と連通している。尚、左右２列の圧力室列の間で、圧力室２４とノズル１６との配置関係が逆になっている。即ち、図４及び図６に示すように、左側の圧力室列においては、各圧力室２４の長手方向右端部に対応するノズル１６が連通している。一方、右側の圧力室列においては、各圧力室２４の長手方向左端部に対応するノズル１６が連通している。これにより、図４に示すように、２列の圧力室列の内側に、それぞれに対応した２列のノズル列が配置されている。

２列の圧力室列は、２本のマニホールド２５とそれぞれ重なる位置に配置され、各圧力室２４は、その直下に位置するマニホールド２５に連通している。これにより、図６に示すように、流路ユニット２１には、マニホールド２５から分岐して圧力室２４を経てノズル１６に至る個別インク流路２７が、複数形成されている。
＜圧電アクチュエータ２２＞

次に、圧電アクチュエータ２２について説明する。圧電アクチュエータ２２は、流路ユニット２１の振動板３０の上面に配置されている。図４、図６に示すように、圧電アクチュエータ２２は、圧電体４０と、複数の個別駆動電極４２と、共通電極４３とを有する。個別駆動電極４２及び共通電極４３は、本発明の電気的接点の一例である。

図６に示すように、振動板３０の上面には、合成樹脂等の絶縁材料からなる絶縁膜４４が略全面に形成されている。この絶縁膜４４で覆われた振動板３０の上面に、矩形状に形成された２つの圧電体４０が配置されている。２つの圧電体４０は、２列の圧力室列をそれぞれ覆うように、それらの長手方向が圧力室２４の配列方向（前後方向）と平行となるように配置されている。圧電体４０は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体である強誘電性のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。圧電体４０は、スパッタ法やゾルゲル法等の公知の成膜技術によって、絶縁膜４４で覆われた振動板３０の上面に直接形成することができる。あるいは、未焼成の薄いグリーンシートを焼成してから振動板３０に貼り付けることによって形成することもできる。

複数の個別駆動電極４２は、圧電体４０の下面の複数の圧力室２４とそれぞれ対向する領域に形成されている。各個別駆動電極４２は、圧力室２４よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有し、対応する圧力室２４の略中央部と対向するように配置されている。個別駆動電極４２は、絶縁膜４４によって振動板３０とは電気的に絶縁されている。

複数の個別駆動電極４２には複数の個別駆動用端子４５がそれぞれ接続されている。各個別駆動用端子４５は、絶縁膜４４上において、対応する個別駆動電極４２からその長手方向であってノズル１６とは反対側（外側）へ向けて、圧力室２４と対向しない領域まで引き出され、図４、図６に示すように、圧電体４０から露出している。そして、複数の個別駆動用端子４５は、２つの圧電体４０の左右方向における両側において、前後方向に沿って配列されている。複数の個別駆動用端子４５には後述の個別駆動用バンプ３７０ａが接続され、個別駆動用バンプ３７０ａから複数の個別駆動電極４２のそれぞれに対して所定の駆動電圧が印加される。

共通電極４３は、２つの圧電体４０に跨ってそれら圧電体４０の上面全域を覆うように形成されている。尚、図４では、２つの圧電体４０を覆う共通電極４３にハッチングを施してある。詳細には、共通電極４３は、２つの圧電体４０の上面全域にそれぞれ形成された２つの電極部４３ａと、振動板３０の上面の２つの圧電体４０の間の領域に形成されている接続部４３ｂとを有する。

ここで、接続部４３ｂは、矩形状の２つの圧電体４０の長辺に沿って前後方向に延在している。接続部４３ｂは、絶縁膜４４によって振動板３０とは電気的に絶縁されている。また、接続部４３ｂは、振動板３０の上面に形成されているため、圧電体４０の上面に形成された２つの電極部４３ａよりも低い位置にある。図６の断面で示されるように、共通電極４３は、接続部４３ｂにおいて局所的に窪んだ形状となっている。接続部４３ｂは、流路ユニット２１の２列の圧力室２４の列を隔てる隔壁部２１ａと対向している。つまり、接続部４３ｂは、振動板３０の上面の圧力室２４と対向しない領域に配置されている。接続部４３ｂは、後述する共通駆動用バンプ３７０ｂと接続されて、バイアス電位（本実施の形態においてはグランド電位）に保持される。

図６に示すように、圧電体４０のうち、１つの個別駆動電極４２と共通電極４３とに挟まれる部分（以下、「圧電素子４１」ともいう）は、次に説明するように、個別駆動電極４２に駆動電圧が印加されたときに変形して、１つの圧力室２４内のインクに噴射エネルギーを付与する部分となる。本実施の形態では、１つの圧電体４０が１列の圧力室列に属する複数の圧力室２４に跨って配置されることで、１列の圧力室列に対応する複数の圧電素子４１が一体化された構成となっている。また、複数の圧電素子４１の各々は、その厚み方向に分極されている。圧電素子４１は、本発明のアクチュエータ素子の一例である。

個別駆動電極４２に駆動電圧が印加されると、この個別駆動電極４２と、グランド電位の共通電極４３との間に電位差が生じて、これら２つの電極４２，４３の間の圧電体４０の部分（圧電素子４１）に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は、圧電素子４１の分極方向と平行であるため、圧電素子４１は厚み方向に伸長するとともに面方向に収縮する。この圧電素子４１の収縮によって、圧力室２４を覆っている振動板３０が圧力室２４側に凸となるように撓み、圧力室２４の容積が減少する。その際に圧力室２４内のインクに圧力（噴射エネルギー）が付与され、ノズル１６からインクの液滴が噴射される。
＜駆動配線基板３００＞

図２に示すように、駆動配線基板３００は、流路形成基板２０と同様に、前後方向に延びる略直方体形状であって、上面３０１と下面３０２とを有し、前端部３１０と後端部３２０と左端部３２２と右端部３２４とを有する。図２及び図６に示すように、駆動配線基板３００は、下面３０２が、流路形成基板２０の上面２０１（圧電アクチュエータ２２側の面）に対し所定の間隔をおいて対向するように、流路形成基板２０に対して配置された状態で、流路形成基板２０に接合されている。駆動配線基板３００は、流路形成基板２０と同じ材料、本実施の形態では、シリコン単結晶基板からなる。駆動配線基板３００は、流路形成基板２０と略同じ幅（左右方向の大きさ）を有する。駆動配線基板３００の下面３０２は、本発明の第１基板面の一例である。流路形成基板２０の上面２０１は、本発明の第２基板面の一例である。駆動配線基板３００の左端部３２２及び右端部３２４は、本発明の端部の一例である。
＜駆動配線基板３００の下面３０２＞

図２に示すように、駆動配線基板３００の下面３０２は、矩形の平面形状を有する。この駆動配線基板３００は、その長辺である左端部３２２及び右端部３２４が圧力室２４の配列方向に沿った状態で、流路ユニット２１の振動板３０の上面に対向するように配置されて、２つの圧電体４０を上方から覆う形で振動板３０に接合される。

先にも述べたが、振動板３０の上面に配置された２つの圧電体４０の左右方向両側の領域には、複数の個別駆動電極４２からそれぞれ引き出された複数の個別駆動用端子４５が配置されている。

つまり、振動板３０の上面において、２つの圧電体４０の左右方向両側には、複数の個別駆動用端子４５が形成されている。その他、上述したように、振動板３０の上面において、２つの圧電体４０の間の領域には、共通電極４３の接続部４３ｂが配置されている。

一方で、駆動配線基板３００の振動板３０と対向する下面３０２には、下面側埋設配線３５１が形成されている。さらに、振動板３０と対向する下面３０２には、複数の駆動用バンプ３７０と複数対のスペーサ１４０とが、下方に突出して設けられている。
＜下面側埋設配線３５１＞

下面側埋設配線３５１は、その少なくとも一部が駆動配線基板３００内に埋設されている。本実施の形態における下面側埋設配線３５１は、図５に示すように、前後方向（すなわち、ノズル列方向）に沿って延設され、その全体が下面３０２内に埋め込まれている。このため、下面側埋設配線３５１の下面３０２側の表面は、駆動配線基板３００の下面３０２から露出し、その露出部分表面と駆動配線基板３００の下面３０２側の表面とが略面一に揃えられている。
＜駆動用バンプ３７０＞

図５に示すように、駆動配線基板３００の下面３０２には、複数の個別駆動用端子４５に接続されるための２列の個別駆動用バンプ３７０ａが設けられている。２列の個別駆動用バンプ３７０ａは、矩形状の駆動配線基板３００の左端部３２２及び右端部３２４にそれぞれ沿って配置されている。また、駆動配線基板３００の中央部の下面側埋設配線３５１には、共通電極４３の接続部４３ｂと接続されるための共通駆動用バンプ３７０ｂが設けられている。これら個別駆動用バンプ３７０ａ及び共通駆動用バンプ３７０ｂをまとめて、以下、「駆動用バンプ３７０」という。駆動用バンプ３７０は、本発明の第１のバンプ部の一例である。

各駆動用バンプ３７０は、例えば、弾性を有する絶縁材料である樹脂材料で形成されたコア部３７１と、複数の導電膜３７２とを有する。コア部３７１は、駆動配線基板３００と流路形成基板２０との接続前において、前後方向に直交する断面が略半円状或いは略半楕円状であり、前後方向に延びる柱形状をなす。コア部３７１は、湾曲する表面（湾曲面）が流路形成基板２０に対向するように、駆動配線基板３００の下面３０２に配置される。

各導電膜３７２は、コア部３７１の湾曲面の少なくとも一部を覆う被覆部３７２０と、被覆部３７２０の一端から駆動配線基板３００あるいは下面側埋設配線３５１の下面３０２に沿って延びる延出部３７２２とを備える。本実施の形態では、全ての駆動用バンプ３７０のコア部３７１は、互いに同一の材料で形成されている。被覆部３７２０と、被覆部３７２０により覆われたコア部３７１とは、本発明の接続バンプの一例である。つまり、駆動配線基板３００の下面３０２には、複数の接続バンプが前後方向に配列される。前後方向は、本発明の第２方向の一例であり、左右方向は、本発明の第１方向の一例である。

本実施の形態において、左端部３２２側に設けられた個別駆動用バンプ３７０ａでは、コア部３７１（以下、「個別駆動用バンプコア部３７１ａ」という）は、左端部３２２に沿って前後方向に延在している。複数の導電膜３７２（以下、「個別駆動用バンプ導電膜３７２ａ」という）は、流路形成基板２０における左側の列の個別駆動用端子４５に１対１に対応して、前後方向に配列されている。したがって、個別駆動用バンプ導電膜３７２ａは、対応する個別駆動用端子４５の配列ピッチと同一のピッチで前後方向に配列している。各個別駆動用バンプ導電膜３７２ａでは、被覆部３７２０が個別駆動用バンプコア部３７１ａを被覆し、延出部３７２２が被覆部３７２０から右方に延出している。

同様に、右端部３２４側に設けられた個別駆動用バンプ３７０ａでは、個別駆動用バンプコア部３７１ａが、右端部３２４に沿って前後方向に延在している。複数の個別駆動用バンプ導電膜３７２ａは、流路形成基板２０における右側の列の個別駆動用端子４５に１対１に対応して、同一の配列ピッチで前後方向に配列している。各個別駆動用バンプ導電膜３７２ａでは、被覆部３７２０が個別駆動用バンプコア部３７１ａを被覆し、延出部３７２２が被覆部３７２０から左方に延出している。

下面側埋設配線３５１上に設けられた共通駆動用バンプ３７０ｂでは、コア部３７１（以下、「共通駆動用バンプコア部３７１ｂ」という）は、下面側埋設配線３５１の左右方向における略中央部において前後方向に延在している。複数の導電膜３７２（以下、「共通駆動用バンプ導電膜３７２ｂ」という）は、前後方向に配列されている。各共通駆動用バンプ導電膜３７２ｂでは、被覆部３７２０が共通駆動用バンプコア部３７１ｂを被覆し、延出部３７２２が被覆部３７２０から左右両方向に延出している。
＜ダミーバンプ３８０＞

図５に示すように、駆動配線基板３００の下面３０２には、さらに、ダミーバンプ３８０a、３８０ｂ、３８０ｃ、３８０ｄが設けられている。ダミーバンプ３８０aは、矩形状の駆動配線基板３００の左端部３２２に沿って、左端部３２２側の個別駆動用バンプ３７０aの左側に並設され、前後方向に延在する。ダミーバンプ３８０ｂは、駆動配線基板３００の右端部３２４に沿って、右端部３２４側の個別駆動用バンプ３７０aの右側に並設され、前後方向に延在する。ダミーバンプ３８０ｃは、駆動配線基板３００の前端部３１０に沿って、ダミーバンプ３８０aの前端部とダミーバンプ３８０ｂの前端部とをつなぐように、左右方向に延在する。ダミーバンプ３８０ｄは、駆動配線基板３００の後端部３２０に沿って、ダミーバンプ３８０aの後端部とダミーバンプ３８０ｂの後端部とをつなぐように、左右方向に延在する。すなわち、ダミーバンプ３８０a、３８０ｂ、３８０ｃ、３８０ｄは、矩形状の駆動配線基板３００の縁部全周に沿って延在し、流路形成基板２０上に設けられた２つの圧電体４０（複数の圧電素子４１）を取り囲んでいる。各ダミーバンプ３８０ａ、３８０ｂ、３８０ｃ、３８０ｄは、略同一の形状を有しているため、これらをまとめて、以下、「ダミーバンプ３８０」という。ダミーバンプ３８０は、本発明の第２のバンプ部の一例である。

ダミーバンプ３８０は、上下方向、すなわち駆動配線基板３００の厚み方向であり、ダミーバンプ３８０が駆動配線基板３００の下面３０２から突出する方向において、駆動用バンプ３７０のコア部３７１と同じ寸法を有する。したがって、ダミーバンプ３８０の上下方向の寸法は、導電膜３７２の被覆部３７２０により被覆された駆動用バンプ３７０の上下方向の寸法よりも小さい。

ダミーバンプ３８０は、流路形成基板２０に設けられたいずれの電極とも接続されない位置に配置されている。具体的には、ダミーバンプ３８０は、振動板３０を覆う絶縁膜４４に対向する位置に配置される。ダミーバンプ３８０は、駆動用バンプ３７０のコア部３７１と同一の材料で同一の形状に形成されている。すなわち、ダミーバンプ３８０は、弾性を有する絶縁材料である樹脂材料で、断面が略半円或いは略半楕円形状であり、前後方向或いは左右方向に延びる柱形状に形成される。ダミーバンプ３８０は、湾曲面が流路形成基板２０に対向するように、駆動配線基板３００の下面３０２に配置される。
＜接着剤層３８１＞

図６に示すように、ダミーバンプ３８０と流路形成基板２０との間には、接着剤層３８１が設けられる。接着剤層３８１は、絶縁性の接着剤からなる層であり、ダミーバンプ３８０の湾曲面と絶縁膜４４との隙間を埋めるように配置される。接着剤層３８１は、ダミーバンプ３８０の湾曲面全体に亘って接着剤を塗布した状態で、駆動配線基板３００と流路形成基板２０とを接合することにより形成される。接着剤層３８１は、ダミーバンプ３８０及び駆動配線基板３００を流路形成基板２０に対して位置決めするとともに、駆動配線基板３００と流路形成基板２０との間を封止する。接着剤層３８１は、本発明の絶縁層の一例である。
＜スペーサ１４０＞

複数対のスペーサ１４０は、各対のスペーサ１４０が対応する駆動用バンプ３７０を構成するコア部３７１を左右両側から挟むように、コア部３７１に沿って延在している。ここで、個別駆動用バンプ３７０ａが備える個別駆動用バンプ導電膜３７２ａの延出部３７２２は、上下方向において、駆動配線基板３００の下面３０２と、スペーサ１４０との間に挟まれる。また、共通駆動用バンプ３７０ｂが備える導電膜３７２の延出部３７２２は、上下方向において、下面側埋設配線３５１の下面３０２と、スペーサ１４０との間に挟まれる。スペーサ１４０は、光の照射により硬化する感光性樹脂によって作製されている。スペーサ１４０の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、スチレン樹脂等を主成分として光重合開始剤等を含む熱硬化性樹脂が好適に用いられる。特に、耐薬品性の観点から、エポキシ樹脂を主成分とするものがより好ましい。また、スペーサ１４０は、駆動配線基板３００と流路形成基板２０とを所定の間隔に保持するように、上下方向の寸法が規定される。
＜駆動配線基板３００の上面３０１＞

図２に示すように、駆動配線基板３００の上面３０１上には、ドライバＩＣ１２０が設けられている。さらに、駆動配線基板３００の上面３０１には、図６に示すように、複数の第１個別配線３３１と、複数の供給配線３３２とが設けられている。

ここで、駆動配線基板３００の上面３０１は、水平領域３１２と傾斜領域３１５とを有している。傾斜領域３１５は、水平領域３１２の前方に位置し、前後方向に前端部３１０まで延在している。水平領域３１２は、水平方向に延びている。傾斜領域３１５は、左右方向には水平に延びているが、前後方向においては、前端部３１０に向かうにつれて下面３０２に近づくように傾斜している。

ドライバＩＣ１２０と第１個別配線３３１とは、上面３０１の水平領域３１２内に配置されている。供給配線３３２は、水平領域３１２と傾斜領域３１５とに亘って前後方向に延びている。
＜第１個別配線３３１と供給配線３３２＞

複数の第１個別配線３３１は、流路形成基板２０における複数の個別駆動電極４２に１対１に対応して設けられている。詳しくは、第１個別配線３３１は、左右方向の両端部のそれぞれに、前後方向に複数並設されている。

供給配線３３２は、フレキシブル印刷回路基板１２５からドライバＩＣ１２０用の電源、ドライバＩＣ１２０用のグランド（ＧＮＤ）、個別駆動電極４２用の駆動信号（ＣＯＭ）や、共通電極４３用のバイアス電圧（グランド）、ドライバＩＣ１２０の制御信号等を供給するための配線である。供給配線３３２は、上述した用途ごとに複数設けられている。供給配線３３２のうち、共通電極４３用のバイアス電圧（グランド）を供給する供給配線３３２を、以下、「バイアス供給配線３３２ａ」という。

第１個別配線３３１及び供給配線３３２には、ドライバＩＣ１２０が接続されている。すなわち、図６に示すように、ドライバＩＣ１２０は複数の端子１２１を備えており、これら端子１２１を介して第１個別配線３３１及び供給配線３３２と電気的に接続されている。なお、バイアス供給配線３３２ａ以外の供給配線３３２は端子１２１を介してドライバＩＣ１２０に電気的に接続されている。一方、バイアス供給配線３３２ａは、ドライバＩＣ１２０の他、圧電アクチュエータ２２の共通電極である共通電極４３にも電気的に接続されている。
＜貫通配線＞

駆動配線基板３００には、複数の個別駆動用貫通配線３３３と少なくとも１つの共通駆動用貫通配線３３４が形成されている。複数の個別駆動用貫通配線３３３は、流路形成基板２０の複数の個別駆動電極４２に１対１に対応し、かつ、複数の第１個別配線３３１に１対１に対応して設けられている。一方、共通駆動用貫通配線３３４は、流路形成基板２０の共通電極４３に対応し、かつ、バイアス供給配線３３２ａに対応して設けられている。

これら個別駆動用貫通配線３３３及び共通駆動用貫通配線３３４は、駆動配線基板３００を、その上面３０１から下面３０２に亘って、上下方向に延びている。

具体的には、個別駆動用貫通配線３３３は、駆動配線基板３００を厚さ方向である上下方向に貫通して設けられた貫通孔の内部に配線を充填して形成されており、上面３０１と下面３０２とを中継する配線である。

個別駆動用貫通配線３３３は、上面３０１において、対応する第１個別配線３３１と電気的に接続しており、下面３０２において、対応する個別駆動用バンプ導電膜３７２ａの延出部３７２２と電気的に接続している。

共通駆動用貫通配線３３４も、個別駆動用貫通配線３３３同様、上下方向に貫通して設けられた貫通孔の内部に配線を充填して形成されている。共通駆動用貫通配線３３４は、上面３０１において、バイアス供給配線３３２ａと電気的に接続されており、下面３０２において、下面側埋設配線３５１と電気的に接続している。貫通配線３３３，３３４は、同様に銅（Ｃｕ）等の金属を電界めっき、無電界めっき等によって形成することができる。
＜駆動配線基板３００と流路形成基板２０との接合＞

上記構造を有する駆動配線基板３００と流路形成基板２０とは、以下のように接合される。

まず、ダミーバンプ３８０の湾曲面に、接着剤層３８１を形成するための接着剤を塗布する。そして、駆動用バンプ３７０やダミーバンプ３８０等が設けられた駆動配線基板３００の下面３０２が、流路形成基板２０の上面２０１に対向するように配置するとともに、各個別駆動用バンプ導電膜３７２ａが、対応する個別駆動用端子４５上に位置し、各共通駆動用バンプ導電膜３７２ｂが共通電極４３の接続部４３ｂ上に位置し、ダミーバンプ３８０が絶縁膜４４上に位置するように配置する。この状態で、駆動配線基板３００と流路形成基板２０とを相対的に近接するように押圧すると、個別駆動用バンプコア部３７１ａの先端形状が個別駆動用端子４５の表面形状に倣うように弾性変形し、共通駆動用バンプコア部３７１ｂの先端形状が接続部４３ｂの表面形状に倣うように弾性変形する。その結果、個別駆動用バンプ導電膜３７２ａは、個別駆動用端子４５の表面形状に倣って変形して、個別駆動用端子４５と電気的に接合され、共通駆動用バンプ導電膜３７２ｂは、接続部４３ｂの表面形状に倣って変形し、共通電極４３と電気的に接合される。一方、ダミーバンプ３８０は、駆動用バンプ３７０よりも上下方向の寸法が小さく、スペーサ１４０により規定された駆動配線基板３００と流路形成基板２０との間の間隔よりも小さいため、駆動用バンプ３７０の接合時において、絶縁膜４４には直接接触しない。しかし、ダミーバンプ３８０の湾曲面に塗布された接着剤が、絶縁膜４４に固着し、その結果、ダミーバンプ３８０の湾曲面と絶縁膜４４との間に接着剤層３８１が形成されることとなる。

上記のように、個別駆動用バンプ導電膜３７２ａを個別駆動用端子４５に接続することで、ドライバＩＣ１２０は、第１個別配線３３１、個別駆動用貫通配線３３３、個別駆動用バンプ導電膜３７２ａ及び個別駆動用端子４５を介して各圧電素子４１の個別駆動電極４２に電気的に接続され、ドライバＩＣ１２０からの駆動信号が各圧電素子４１に供給される。また、共通駆動用バンプ導電膜３７２ｂを共通電極４３の接続部４３ｂに接続することで、フレキシブル印刷回路基板１２５からのバイアス電圧が、圧電アクチュエータ２２の共通電極４３に供給される。

さらに、個別駆動用バンプ３７０ａと共通駆動用バンプ３７０ｂとの左右両側にそれぞれ設けられたスペーサ１４０によって、流路形成基板２０と駆動配線基板３００とは、その上面２０１と下面３０２とが所定の間隔で対向するように固定され、流路形成基板２０と駆動配線基板３００との間には、内部に圧電アクチュエータ２２が配置された空間である保持部１６０が形成される。

また、ダミーバンプ３８０と流路形成基板２０の絶縁膜４４との間の隙間に、接着剤層３８１が形成されるので、ダミーバンプ３８０及び駆動配線基板３００が流路形成基板２０に対して位置決めされるとともに、圧電アクチュエータ２２のための保持部１６０が確保された状態で、駆動配線基板３００と流路形成基板２０との間の隙間が封止される。したがって、保持部１６０が大気から遮断され、湿気等による圧電アクチュエータ２２の破損を抑制可能となる。更に、ダミーバンプ３８０が流路形成基板２０に直接接触しないため、接合時に流路形成基板２０に加わる荷重を増大させることなく、確実な封止が可能となる。したがって、流路形成基板２０の撓みや変形、破損等が抑制されるとともに、圧電素子４１等の破損を確実に防止可能となる。

更に、ダミーバンプ３８０及び駆動用バンプ３７０のコア部３７１は、いずれも、剛性の低い樹脂材料で構成されるので、流路形成基板２０の破損等を更に抑制可能となる。また、ダミーバンプ３８０は、駆動用バンプ３７０のコア部３７１と同一の形状を有するため、ダミーバンプ３８０を駆動用バンプ３７０と同じ工程で製造可能となる。したがって、製造工程の増加を抑え、コストの抑制が可能となる。また、ダミーバンプ３８０は、矩形状の駆動配線基板３００の縁部全周に沿って延在するため、効果的な封止が可能となる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
＜第１変形例＞

図７は、上記した実施の形態に係るインクジェットヘッドの第１の変形例を示す図であり、インクジェットヘッドの左側部分を拡大した図である。第１の変形例では、駆動配線基板３００と流路形成基板２０との接合後、更に、ポッティングにより、ダミーバンプ３８０の外側の側面（左側のダミーバンプ３８０ａの場合、駆動配線基板３００の左端部３２２側である左側面）にも接着剤層を形成させる。その結果、ダミーバンプ３８０の周囲には、図７に示されるように、ダミーバンプ３８０と流路形成基板２０との隙間を埋めるとともに、矩形状に形成されたダミーバンプ３８０の外側側面を覆うように、接着剤層３８２が形成される。つまり、接着剤層３８２は、ダミーバンプ３８０と流路形成基板２０との間の隙間を閉塞するとともに、更に、ダミーバンプ３８０の外側において、駆動配線基板３００と流路形成基板２０との間の隙間を閉塞するため、圧電アクチュエータ２２が配置される保持部１６０の密閉性が高まり、更なる封止効果を得ることが可能となる。
＜第２変形例＞

図８は、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第２の変形例を示す図である。第２の変形例では、駆動配線基板３００の下面３０２に溝３００ａを形成し、この溝３００ａ内から流路形成基板２０の上面２０１に向けて突出するように、ダミーバンプ３８０を設ける。具体的には、駆動配線基板３００の下面３０２に、ダミーバンプ３８０の外形に合うように、矩形状の駆動配線基板３００の縁部全周に沿って延在する溝３００ａを形成する。溝３００ａの形成は、例えば、エッチングにより行われる。そして、この溝３００ａ内から流路形成基板２０の上面２０１に向けて突出するように、ダミーバンプ３８０を配置する。これにより、ダミーバンプ３８０と流路形成基板２０との間の距離が充分に確保されるため、駆動配線基板３００と流路形成基板２０との接合時に、駆動配線基板３００と流路形成基板２０とを相対的に近接するように押圧した際に、大きな押圧力が加わった場合も、ダミーバンプ３８０が流路形成基板２０の上面２０１に接触することが確実に防止される。また、ダミーバンプ３８０と流路形成基板２０との間には、接着剤層３８３が形成されるので、封止効果を損なうことなく、流路形成基板２０の破損等を更に抑制可能となる。
＜第３変形例＞

図９は、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第３の変形例を示す図である。第３の変形例では、流路形成基板２０の上面２０１におけるダミーバンプ３８０に対応する位置に溝２０ａを形成する。具体的には、絶縁膜４４で覆う前の流路形成基板２０の上面２０１に、矩形状の流路形成基板２０の縁部全周に沿って延在する溝２０ａを、例えばエッチングにより形成する。そして、絶縁膜４４で、溝２０ａを含む流路形成基板２０の上面２０１全体を覆う。そして、ダミーバンプ３８０の湾曲面に接着剤を塗布して、駆動配線基板３００と流路形成基板２０とを接合させることにより、ダミーバンプ３８０と流路形成基板２０との間には、溝２０ａの内部も閉塞するように、接着剤層３８４が形成されることとなる。これにより、ダミーバンプ３８０と流路形成基板２０との間の距離が充分に確保されるため、駆動配線基板３００と流路形成基板２０との接合時に、駆動配線基板３００と流路形成基板２０とを相対的に近接するように押圧した際に、大きな押圧力が加わった場合も、ダミーバンプ３８０が流路形成基板２０の上面２０１に接触することが確実に防止されるので、流路形成基板２０の破損等を更に抑制可能となるとともに、溝２０ａが壁の役割を果たし、接着剤が駆動配線基板３００と流路形成基板２０との間の空間内方に流れ込むことを防止可能となるので、封止効果を損なうことなく、歩留まりを向上させることが可能となる。
＜第４変形例＞

図１０は、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第４の変形例を示す図である。第４の変形例では、駆動配線基板３００の下面３０２において、ダミーバンプ３８０の内側（左側のダミーバンプ３８０ａの場合、ダミーバンプ３８０ａの右側）に、切欠き状の溝３００ｂを形成する。これにより、接着剤層３８１の接着剤が駆動配線基板３００と流路形成基板２０との間の空間内方に流入した場合も、溝３００ｂに接着剤が入ることにより、更に内方への流入が防止されるので、封止効果を損なうことなく、圧電アクチュエータ２２等の破損を防止可能となり、歩留まりを向上させることが可能となる。
＜第５変形例＞

図１１は、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第５の変形例を示す図である。第５の変形例では、流路形成基板２０の上面２０１において、ダミーバンプ３８０の内側（左側のダミーバンプ３８０ａの場合、ダミーバンプ３８０ａの右側）に、切欠き状の溝２０ｂを形成する。溝２０ｂの形成方法は、第３の変形例と同様であるので、説明を省略する。この溝２０ｂにより、接着剤層３８１の接着剤が駆動配線基板３００と流路形成基板２０との間の空間内方に流入した場合も、溝２０ｂに接着剤が入ることにより、更に内方への流入が防止されるので、第４変形例と同様の効果を得ることが可能となる。
＜第６変形例＞

図１２は、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第６の変形例を示す図である。第６の変形例では、駆動配線基板３００の下面３０２において、ダミーバンプ３８０の内側（左側のダミーバンプ３８０ａの場合、ダミーバンプ３８０ａの右側）に、流路形成基板２０の上面２０１の方向へ突出する壁部３９０を形成する。これにより、接着剤層３８１の接着剤が駆動配線基板３００と流路形成基板２０との間の空間内方に流入した場合も、壁部３９０により堰き止められ、更に内方への流入が防止されるので、第４変形例及び第５変形例と同様の効果を得ることが可能となる。
＜第７変形例＞

図１３は、実施の形態に係るインクジェットヘッドの第７の変形例を示す図である。第７の変形例では、流路形成基板２０の上面２０１において、ダミーバンプ３８０の内側（左側のダミーバンプ３８０ａの場合、ダミーバンプ３８０ａの右側）に、駆動配線基板３００の下面３０２の方向へ突出する壁部３９１を形成する。これにより、接着剤層３８１の接着剤が駆動配線基板３００と流路形成基板２０との間の空間内方に流入した場合も、壁部３９１により堰き止められ、更に内方への流入が防止されるので、第４変形例、第５変形例及び第６変形例と同様の効果を得ることが可能となる。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、液体噴射装置であるインクジェットヘッドに本発明を適用した一例であるが、本発明の複合基板は、液体に圧力を付与する用途で使用されるものには限られない。基板上に複数の圧電素子が配置され、ドライバＩＣ等によって複数の圧電素子をそれぞれ駆動して基板を変形させることによって、複数の固体の駆動対象物にそれぞれ変位や振動等を生じさせるといった、別の用途に使用するものであってもよい。

４…インクジェットヘッド２０…流路形成基板４１…圧電素子４３…共通電極２０１…上面３００…駆動配線基板３０２…下面３７０…駆動用バンプ３７１…コア部３７２…導電膜３８０…ダミーバンプ３８１…接着剤層３７２０…被覆部

Claims

厚み方向に第１基板面を有する第１基板と、
第２基板面を有し、前記第２基板面が前記第１基板面に対し前記厚み方向において所定の間隔で対向するように配置される第２基板と、
前記第２基板面に配置される電気的接点と、
前記第１基板面に設けられ、前記厚み方向に突出する突起形状をなすコアと、前記コアの少なくとも一部を覆うように設けられ、前記電気的接点に接触する導電膜と、を有する第１のバンプ部と、
前記第１基板面に設けられ、前記厚み方向に突出する突起形状をなす第２のバンプ部と、を備え、
前記第２のバンプ部の前記厚み方向の寸法は、前記第１のバンプ部の前記厚み方向の寸法より小さく、前記第２のバンプ部の断面から見た形状は、前記第１のバンプ部の前記コアの断面から見た形状と略同一であり、
前記第１のバンプ部の前記コア及び前記第２のバンプ部は、樹脂で形成されることを特徴とする複合基板。
前記第２のバンプ部は、前記電気的接点と電気的に絶縁されるダミーバンプであることを特徴とする請求項１に記載の複合基板。
前記第２のバンプ部の前記厚み方向の寸法は、前記所定の間隔より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の複合基板。
前記第１基板面には、溝部が形成され、前記第２のバンプ部は、前記溝部に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合基板。
前記第２基板面には、前記第２のバンプ部に対向する位置に溝部が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合基板。
前記第２基板面に設けられ、前記電気的接点に接続されるアクチュエータ素子を更に備え、
前記第１基板面は、前記厚み方向に直交する第１方向において端部を有し、
前記第２のバンプ部は、前記第１方向において、前記第１のバンプ部及び前記アクチュエータ素子に対し前記端部側に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合基板。
前記第２のバンプ部と前記第２基板面との間に配置される絶縁層を更に有することを特徴とする請求項６に記載の複合基板。
前記絶縁層は、更に前記第２のバンプ部の前記端部側を覆うように形成されることを特徴とする請求項７に記載の複合基板。
前記第１基板面には、前記第２のバンプ部と前記アクチュエータ素子に対向する位置との間に、前記厚み方向に突設された壁部が形成されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の複合基板。
前記第２基板面には、前記第２のバンプ部に対向する位置と前記アクチュエータ素子との間に、前記厚み方向に突設された壁部が形成されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の複合基板。
前記第１基板面には、前記第２のバンプ部と前記アクチュエータ素子に対向する位置との間に、溝部が形成されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の複合基板。
前記第２基板面には、前記第２のバンプ部に対向する位置に、溝部が形成されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の複合基板。
前記第１のバンプ部は、前記厚み方向及び前記第１方向に直交する第２方向に配列された複数の接続バンプを有し、
前記複数の接続バンプは、それぞれ、前記コアと前記導電膜とを有し、
前記第２のバンプ部は、前記第２方向に延在する長手形状をなし、前記第１方向において、前記第１のバンプ部に対し所定の距離で前記端部側に配置されることを特徴とする請求項６乃至１２のいずれか１項に記載の複合基板。