(57)【要約】【課題】ボンディングツールへの良好な吸着を可能とすることで信頼性の高い液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置を提供する。【解決手段】第１基板２２と、駆動素子２３と、第２基板２５と、第２基板２５の第１基板２２と反対側に設けられたケース部材１０１と、駆動回路部２６が実装されており、駆動回路部２６と第２基板２５の開口部６０に露出している駆動素子２３の端子部４７とを電気的に接続するフレキシブル基板２７と、を備える液滴吐出ヘッド１である。フレキシブル基板２７の端子部４７に対する接続部２７ｂの近傍に、駆動回路部２６の実装に起因して生じるフレキシブル基板２７を変形させる力を抑制する変形抑制部２８が設けられている。【選択図】図４
2010036086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
該第１基板上に設けられた駆動素子と、
前記第１基板の前記駆動素子側に設けられた第２基板と、
該第２基板の前記第１基板と反対側に設けられたケース部材と、
駆動回路部が実装されており、当該駆動回路部と前記第２基板の開口部に露出している前記駆動素子の端子部とを電気的に接続するフレキシブル基板と、を備え、
前記フレキシブル基板の前記端子部に対する接続部の近傍に、前記駆動回路部の実装に起因して生じる当該フレキシブル基板を変形させる力を抑制する変形抑制部が設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記変形抑制部は、前記接続部の幅方向の全域に亘って、連続的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記フレキシブル基板は、前記接続部が折り曲げられた状態で前記開口部内に配置され、前記変形抑制部が前記第２基板の上面よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記変形抑制部は、前記第２基板の側壁面に向かう凸状に形成されるとともに前記側壁面に当接し、前記フレキシブル基板と前記ケース部材との間に設けられた放熱性樹脂が前記変形抑制部に接触した状態で前記駆動回路部を前記ケース部材に保持していることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
駆動素子が設けられた第１基板と、前記駆動素子の端子部を露出させる開口部を有した第２基板とを積層させる積層工程と、駆動回路部を実装したフレキシブル基板を形成する基板形成工程と、該フレキシブル基板を介して前記駆動素子の端子と前記駆動回路とを電気的に接続する接続工程と、を有し、
前記基板形成工程において、前記フレキシブル基板の前記端子部に対する接続部の近傍に、前記駆動回路部の実装に起因して生じる当該フレキシブル基板を変形させる力を抑制する変形抑制部を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記変形抑制部の形成工程において、前記接続部の幅方向の全域に亘り連続的に形成することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記基板形成工程において、前記フレキシブル基板を折り曲げる折曲加工を有し、
前記折曲加工と、前記変形抑制部の形成工程とを同時に行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記基板形成工程において、前記変形抑制部を前記第２基板の側壁面側に向かう凸状に形成し、
前記接続工程において、前記第２基板の側壁面に前記該凸状の変形抑制部を当接させるとともに、前記フレキシブル基板と前記ケース部材との間に放熱性樹脂を配して前記駆動回路部を前記ケース部材に固定させることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロデバイスを製造する方法の一つとして液滴吐出法（インクジェット法）が提案されている。この液滴吐出法は、デバイスを形成するための材料を含む機能液を液滴状にして、液滴吐出ヘッドより吐出する方法である。下記特許文献１には、液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）に関する技術の一例が開示されている。この特許文献１に開示されている液滴吐出ヘッドでは、駆動素子（圧電素子）が、駆動デバイス（ドライバＩＣ）にワイヤボンディングで接続された構造となっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、液滴吐出法に基づいてマイクロデバイスを製造する際、マイクロデバイスの更なる微細化の要求に応えるために、液滴吐出ヘッドに設けられたノズル開口部同士の間の距離（ノズルピッチ）をできるだけ小さく（狭く）することが望まれている。駆動素子はノズル開口部に対応して複数設けられるため、ノズルピッチを小さくすると、そのノズルピッチに対応して駆動素子同士の間の距離も小さく（短く）する必要がある。
【０００４】
しかしながら、駆動素子同士の間隔を狭くすると、これら複数の駆動素子のそれぞれとドライバＩＣとをワイヤボンディングによって接続する際に、ワイヤの本数が大量であるため、隣接するワイヤ（配線）間で短絡が生じ易くなることからワイヤボンディングを行うためには配線（実装）が非常に難しくなり、作業性が著しく低下してしまう。また、このようなワイヤボンディング実装では接続部の強度が弱く、歩留まりが向上しないという問題がある。また、ワイヤの本数が大量であるため、ワイヤボンディング実装に長時間を要することになる。
【０００５】
そこで、このようなワイヤボンディングによる接続に起因する問題を解消するため、アウターリードとして機能する配線パターンを予め形成したフレキシブル基板（可撓性基板）を用いて、アウターリードボンディング（ＯＬＢ：Outer Lead Bonding）接続を行うことでワイヤ同士の短絡等の不都合を生じさせることなく、駆動素子（圧電素子）と駆動デバイス（ドライバＩＣ）との間の電気的接続を行うことが考えられている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−２９６６１６号公報
【特許文献２】特開２０００−６８９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなＯＬＢ接続を行う場合、ボンディングツールにフレキシブル基板を吸着する必要がある。フレキシブル基板は、薄い基板上に駆動デバイスが実装された構造とされているため、基板に反りやうねり等といった基板を変形させる力に起因する変形が生じており、上述のボンディングツールへの良好な吸着が難しくなるといった問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ボンディングツールへの良好な吸着が可能とされ、高信頼性のＯＬＢ接続が行われた、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドは、第１基板と、該第１基板上に設けられた駆動素子と、前記第１基板の前記駆動素子側に設けられた第２基板と、該第２基板の前記第１基板と反対側に設けられたケース部材と、駆動回路部が実装されており、当該駆動回路部と前記第２基板の開口部に露出している前記駆動素子の端子部とを電気的に接続するフレキシブル基板と、を備え、前記フレキシブル基板の前記端子部に対する接続部の近傍に、前記駆動回路部の実装に起因して生じる当該フレキシブル基板を変形させる力を抑制する変形抑制部が設けられている。
【０００９】
本発明の液滴吐出ヘッドによれば、接続部近傍に変形抑制部を備えるので、例えば反り、うねり等といったフレキシブル基板を変形させる力を低減することができ、ボンディングツールに接続部を確実に吸着させることが可能となる。これにより、フレキシブル基板と駆動素子との間を良好に導通させることができ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。
【００１０】
また、上記液滴吐出ヘッドにおいては、前記変形抑制部は、前記接続部の幅方向の全域に亘って、連続的に形成されているのが好ましい。
この構成によれば、変形抑制部が接続部の幅方向の全域に亘って連続的に形成されているので、反り、うねりが接続部側に伝わるのをより確実に防止することができる。
【００１１】
また、上記液滴吐出ヘッドにおいては、前記フレキシブル基板は、前記接続部が折り曲げられた状態で前記開口部内に配置され、前記変形抑制部が前記第２基板の上面よりも低い位置に設けられているのが好ましい。
この構成によれば、変形抑制部がケース部材に接触することが防止される。よって、ケース部材として、例えば導電性部材が用いられる場合においても変形抑制部との間に電位差が生じるといったことが無く、ケース部材に対してコストの高い絶縁処理を行う必要が無い。
【００１２】
また、上記液滴吐出ヘッドにおいては、前記変形抑制部は、前記第２基板の側壁面に向かう凸状に形成されるとともに前記側壁面に当接し、前記フレキシブル基板と前記ケース部材との間に設けられた放熱性樹脂が前記変形抑制部に接触した状態で前記駆動回路部を前記ケース部材に保持しているのが好ましい。
この構成によれば、駆動回路部で発生した熱を放熱性樹脂を介してケース部材へと伝えることで放熱させることができる。また、液滴吐出ヘッドの製造時においては、第２基板に凸状の変形抑制部が当接しているため、駆動回路部とケース部材との間に配された放熱性樹脂は変形抑制部により第２基板側に流れ込むことが防止されたものとなる。よって、放熱性樹脂が所定領域に適切に配置されることとなり、放熱性樹脂の無駄を無くすことができる。
【００１３】
本発明の液滴吐出装置の製造方法は、駆動素子が設けられた第１基板と、前記駆動素子の端子部を露出させる開口部を有した第２基板とを積層させる積層工程と、駆動回路部を実装したフレキシブル基板を形成する基板形成工程と、該フレキシブル基板を介して前記駆動素子の端子と前記駆動回路とを電気的に接続する接続工程と、を有し、前記基板形成工程において、前記フレキシブル基板の前記端子部に対する接続部の近傍に、前記駆動回路部の実装に起因して生じる当該フレキシブル基板を変形させる力を抑制する変形抑制部を形成する。
【００１４】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、フレキシブル基板の接続部近傍に変形抑制部をするため、例えば反り、うねり等といったフレキシブル基板を変形させる力を低減することができ、接続部をボンディングツールへ確実に吸着させることができる。これにより、フレキシブル基板と駆動素子との間を良好に導通させることができ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００１５】
また、上記液滴吐出ヘッドの製造方法においては、前記変形抑制部の形成工程において、前記接続部の幅方向の全域に亘り連続的に形成するのが好ましい。
この構成によれば、変形抑制部が接続部の幅方向の全域に亘って連続的に形成されているので、反り、うねりが接続部側に伝わるのをより確実に防止することができる。
【００１６】
また、上記液滴吐出ヘッドの製造方法においては、前記基板形成工程において、前記フレキシブル基板を折り曲げる折曲加工を有し、前記折曲加工と、前記変形抑制部の形成工程とを同時に行うのが好ましい。
この構成によれば、フレキシブル基板の折り曲げとともに変形抑制部を形成することができるので、フレキシブル基板の製造工程を簡略化することができる。
【００１７】
また、上記液滴吐出ヘッドの製造方法においては、前記基板形成工程において、前記変形抑制部を前記第２基板の側壁面側に向かう凸状に形成し、前記接続工程において、前記第２基板の側壁面に前記該凸状の変形抑制部を当接させるとともに、前記フレキシブル基板と前記ケース部材との間に放熱性樹脂を配して前記駆動回路部を前記ケース部材に固定させるのが好ましい。
この構成によれば、第２基板に凸状の変形抑制部が当接しているため、駆動回路部とケース部材との間に配された放熱性樹脂が第２基板側に流れ込むことが前記変形抑制部により防止される。よって、放熱性樹脂を所定領域に適切に配置することで、放熱性樹脂の無駄を無くすことができる。
【００１８】
本発明の液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の液滴吐出装置によれば、上述のような信頼性の高い液滴吐出ヘッドを備えているので、この液滴吐出装置自体も、長期に亘る信頼性が確保されたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、液滴吐出ヘッドの短手方向（ノズルの配列方向）をＸ軸方向、液滴吐出ヘッドの長手方向（Ｘ軸方向と直交する方向）をＹ軸方向、液滴吐出ヘッドの厚さ方向（すなわちＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向）をＺ軸方向とする。
【００２１】
＜液滴吐出ヘッド＞
本発明の液滴吐出ヘッドの一実施形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。図１は液滴吐出ヘッドの一実施形態に係る構成を示す外観斜視図、図２は液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図３は液滴吐出ヘッドをノズル開口側から見た斜視図の一部破断図、図４は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図５はフレキシブル基板の接続部を拡大して示す断面図、図６はフレキシブル基板の平面図である。
【００２２】
液滴吐出ヘッド１は、図１に示すように、ノズル基板２１と、ノズル基板２１の上面に設けられた流路形成基板２２（第１基板）と、流路形成基板２２の上面に設けられて圧電素子２３の駆動により変位する振動板２４と、振動板２４の上面に設けられたリザーバ形成基板２５（第２基板）と、リザーバ形成基板２５の上面側に設けられるケース部材１０１と、圧電素子（駆動素子）２３とドライバＩＣ（駆動回路部）２６とを電気的に接続するフレキシブル基板２７とを備えた基体１Ａを主体に構成されている。なお、本実施形態においては、一つの基体１Ａにより液滴吐出ヘッドを構成しているが、複数の基体１Ａをユニット化することで液滴吐出ヘッドを構成するようにしてもよい。
【００２３】
ケース部材１０１は、ステンレスによって構成されている。このケース部材は、液滴吐出ヘッド１を後述するような液滴吐出装置に搭載する際の取付け部材として利用されるものである。
【００２４】
また、フレキシブル基板２７は、詳細については後述するよう、実装時に用いられるボンディングツールＴ（図７参照）への良好に吸着可能とされていることから圧電素子２３とドライバＩＣ２６との間で良好な導通性が得られたものとなっている。
【００２５】
図３に示されるように、ノズル基板２１は、例えばステンレスやガラスセラミックスによって構成されており、ノズル基板２１を貫通する貫通孔であって機能液の液滴を吐出するノズル開口３１が複数形成されている。そして、Ｙ軸方向に複数並んで形成されたノズル開口３１によって、第１から第４のノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄが構成されている。ここで、第１ノズル開口群３１Ａと第２ノズル開口群３１ＢとはＸ軸方向に関して対向配置され、第３ノズル開口群３１Ｃと第４ノズル開口群３１ＤとはＸ軸方向に関して対向配置されている。また、第３ノズル開口群３１Ｃは第１ノズル開口群３１Ａに対してＹ軸方向で隣り合うように形成され、第４ノズル開口群３１Ｄは第２ノズル開口群３１Ｂに対してＹ軸方向で隣り合うように形成されている。
【００２６】
なお、図３では、第１から第４のノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄがそれぞれ６個のノズル開口３１によって構成されているように示されているが、実際には、例えば７２０個程度のノズル開口３１が形成されている。
【００２７】
流路形成基板２２は、例えば剛体であるシリコン単結晶によって形成されており、複数の隔壁３５は、流路形成基板２２の母材であるシリコン単結晶基板を異方性エッチングすることで形成されている。
また、流路形成基板２２の下面には例えば接着剤や熱溶着フィルムなどを介してノズル基板２１が固定されている一方、流路形成基板２２の上面には振動板２４が設けられている。
【００２８】
そして、複数の隔壁３５を有する流路形成基板２２と、ノズル基板２１と、振動板２４とで囲まれた空間によって、ノズル開口３１より吐出される機能液が配置される圧力発生室３６が形成されている。この圧力発生室３６は、第１から第４のノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれを構成する複数のノズル開口３１に対応するようにして、Ｙ軸方向に複数並んで形成されている。
【００２９】
そして、第１ノズル開口群３１Ａに対応して形成された複数の圧力発生室３６によって第１圧力発生室群３６Ａが構成される。同様に、第２ノズル開口群３１Ｂに対応する複数の圧力発生室３６によって第２圧力発生室群３６Ｂが構成され、第３ノズル開口群３１Ｃに対応する複数の圧力発生室３６によって第３圧力発生室群３６Ｃが構成され、第４ノズル開口群３１Ｄに対応する複数の圧力発生室３６によって第４圧力発生室群３６Ｄが構成されている。第１圧力発生室群３６Ａと第２圧力発生室群３６ＢとはＸ軸方向に関して互いに対向するように配置され、第３圧力発生室群３６Ｃと第４圧力発生室群３６ＤとはＸ軸方向に関して互いに対向するように配置されている。
【００３０】
第１圧力発生室群３６Ａを構成する複数の圧力発生室３６の一方の端部は、リザーバ３７の一部を構成する供給路３８を介して連通部３９により互いに連通されている。連通部３９は、流路形成基板２２に形成された貫通孔であって、後述するリザーバ部５１に接続されている。
同様に、第２〜第４圧力発生室群３６Ｂ〜３６Ｄを構成する圧力発生室３６の端部も、それぞれ供給路３８を介して連通部３９によって互いに連通されている。
【００３１】
流路形成基板２２とリザーバ形成基板２５との間に配置された振動板２４は、流路形成基板２２の上面を覆うように設けられた弾性膜４１と、弾性膜４１の上面に設けられた下電極膜４２とを備えている。弾性膜４１は、例えば厚さ１〜２μｍ程度の二酸化シリコンによって形成されており、下電極膜４２は、例えば厚さ０．２μｍ程度の白金などによって形成されている。なお、本実施形態において、下電極膜４２は、複数の圧電素子２３に共通する電極となっている。
【００３２】
振動板２４を変位させるための圧電素子２３、すなわち駆動素子は、下電極膜４２の上面に設けられた圧電体膜４５と、圧電体膜４５の上面に設けられた上電極膜４６と、上電極膜４６の引出配線であるリード電極４７（端子部）とを備えている。
【００３３】
圧電体膜４５は、例えば厚さ１μｍ程度の金属酸化物によって構成されている。また、上電極膜４６は、例えば厚さ０．１μｍ程度の白金などによって構成され、リード電極４７は、例えば厚さ０．１μｍ程度の金などによって構成されている。なお、リード電極４７と下電極膜４２との間には、絶縁膜（図示略）が設けられている。
【００３４】
圧電素子２３は、複数のノズル開口３１及び圧力発生室３６のそれぞれに対応するように複数設けられている。すなわち、圧電素子２３は、ノズル開口３１ごと（圧力発生室３６ごと）に設けられている。そして、上述のように、下電極膜４２が複数の圧電素子２３の共通電極として機能し、上電極膜４６及びリード電極４７が複数の圧電素子２３の個別電極として機能する。
【００３５】
また、第１ノズル開口群３１Ａを構成する各ノズル開口３１と対応するようにＹ軸方向に複数並んで設けられた圧電素子２３により、第１圧電素子群２３Ａが形成される。同様に、第２ノズル開口群３１Ｂと対応する第２圧電素子群２３Ｂが形成され、第３ノズル開口群３１Ｃと対応する第３圧電素子群（図示略）が形成され、第４ノズル開口群３１Ｄと対応する第４圧電素子群（図示略）が形成されている。これら第１圧電素子群２３Ａと第２圧電素子群２３Ｂとは、Ｘ軸方向において互いに対向するように配置されている。また、第３圧電素子群と第４圧電素子群とは、Ｘ軸方向において互いに対向するように配置されている。
【００３６】
なお、圧電素子２３は、圧電体膜４５、上電極膜４６及びリード電極４７に加えて下電極膜４２を含むものであってもよい。すなわち、本実施形態における下電極膜４２は、圧電素子２３としての機能と振動板２４としての機能とを兼ね備える構成としてもよい。また、本実施形態では、弾性膜４１及び下電極膜４２によって振動板２４が構成されているが、弾性膜４１を省略して下電極膜４２が弾性膜４１の機能を兼ね備える構成としてもよい。
【００３７】
リザーバ形成基板２５は、例えば流路形成基板２２と同一材料であるシリコン単結晶をエッチングすることで形成されている。また、リザーバ形成基板２５は、例えば熱酸化により表面に絶縁膜が形成された状態となっている。なお、リザーバ形成基板２５としては、流路形成基板２２の熱膨張率とほぼ同一の熱膨張率を有する材料によって形成されていることが好ましく、例えばガラスやセラミックス材料などを用いてもよい。
【００３８】
リザーバ形成基板２５には、図４に示すように、連通部３９のそれぞれと対応するリザーバ部５１がＹ軸方向に延びるように形成されている。このリザーバ部５１と上述した連通部３９とによってリザーバ３７が構成される。
また、リザーバ形成基板２５には、各連通部３９の側壁に接続されて各連通部３９に機能液を導入する導入路５２が形成されている。
【００３９】
また、リザーバ形成基板２５の上面には、コンプライアンス基板５３が接合されている。このコンプライアンス基板５３は、封止膜５４及び固定板５５を有する。
封止膜５４は、例えば厚さ６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルムのような剛性が低く可撓性を有する材料によって形成されている。そして、封止膜５４によってリザーバ部５１の上部が封止されている。
【００４０】
また、固定板５５は、例えば厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼のような金属などの硬質の材料によって形成されている。この固定板５５のうち、リザーバ部５１に対応する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部５６となっている。したがって、リザーバ部５１の上部は、可撓性を有する封止膜５４のみによって封止されたものとなっており、したがって、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部５７となっている。また、コンプライアンス基板５３上には、上記ケース部材１０１が設けられている。
【００４１】
また、リザーバ部５１の外側のコンプライアンス基板５３及びケース部材１０１には、導入路５２に連通してリザーバ部５１に機能液を供給するための機能液導入口５８が形成されている。通常、機能液導入口５８からリザーバ部５１に機能液が供給されると、例えば圧電素子２３の駆動時の機能液の流れや周囲の熱などによってリザーバ部５１内に圧力変化が生じる。しかしながら、上述のように、リザーバ部５１の上部が封止膜５４のみによって封止された可撓部５７となっているので、この可撓部５７が撓み変形してその圧力変化を吸収する。したがって、リザーバ部５１内は一定の圧力に保持される。なお、他の部分は固定板５５によって十分な強度に保持されている。また、ケース部材１０１は、可撓部５７の変形を損なわないように可撓部５７に非接触状態で設けられている。
【００４２】
リザーバ形成基板２５のＸ軸方向における中央部には、Ｙ軸方向に延びる溝状の開口部６０が形成されている。これらの開口部６０は、Ｘ軸方向に並んだ２つずつの開口部６０がＹ軸方向に延びる壁部２５Ａにより仕切られており、それぞれの開口部６０からＸ軸方向外側の領域に、第１から第４圧電素子群２３Ａ〜２３Ｄを振動板２４との間で封止する第１および第２封止部６１Ａ，６１Ｂと、第３および第４封止部とが形成されている。より詳しくは、第１封止部６１Ａは、第１圧力発生室群３６Ａに対応する第１圧電素子群２３Ａを振動板２４との間で封止し、第２封止部６１Ｂは第２圧電素子群２３Ｂを封止している。第３封止部および第４封止部は、図４には記載されていないが、第３および第４圧電素子群を封止している。
【００４３】
リザーバ形成基板２５のうち、圧電素子２３と対向する領域には、圧電素子２３の運動を阻害しない程度の空間が確保されており、この空間を密封可能な圧電素子保持部６２が形成されている。圧電素子保持部６２は、第１および第２封止部６１Ａ，６１Ｂと、第３および第４封止部のそれぞれに形成されており、第１から第４の圧電素子群２３Ａ〜２３Ｄを覆う大きさで形成されている。また、圧電素子２３のうち、少なくとも圧電体膜４５は、この圧電素子保持部６２内に密封されている。
【００４４】
このように、リザーバ形成基板２５は、圧電素子２３を外部環境から遮断し、圧電素子２３を封止するための封止部材としての機能を有している。リザーバ形成基板２５で圧電素子２３を封止することにより、水分などの外部環境による圧電素子２３の破壊を防止することができる。なお、本実施形態では、圧電素子保持部６２の内部を密封した状態としただけであるが、例えば圧電素子保持部６２内の空間を真空や、窒素またはアルゴン雰囲気などとすることで圧電素子保持部６２内を低湿度に保持することができ、圧電素子２３の破壊をより確実に防止することができる。
【００４５】
また、第１封止部６１Ａの圧電素子保持部６２によって封止されている圧電素子２３のうち、リード電極４７の一方の端部は、第１封止部６１Ａの外側まで延びており、開口部６０において露出した流路形成基板２２上に配置されている。
同様に、第２封止部６１Ｂの圧電素子保持部６２によって封止される圧電素子２３のうち、リード電極４７の他方の端部は、第２封止部６１Ｂの外側まで延びており、開口部６０において露出した流路形成基板２２上に配置されている。また、第３及び第４封止部の圧電素子保持部６２によって封止される圧電素子２３のうち、リード電極４７の一部が、第３及び第４封止部の外側まで延びており、第３及び第４封止部同士の間に設けられた開口部６０において露出した流路形成基板２２上に配置されている。
【００４６】
また、ケース部材１０１のＸ軸方向における中央部には、Ｙ軸方向に沿って形成される開口部１０２が形成されている。この開口部１０２は、少なくとも上記リザーバ形成基板２５に形成された開口部６０の開口領域を含む大きさとされており、図１、２に示されるようにドライバＩＣ２６の保持領域１０３が切欠状に形成されている。
【００４７】
ドライバＩＣ２６は、例えば回路基板や駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）を有するドライバＩＣであり、第１から第４のノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄに応じて４つ設けられている。各ドライバＩＣ２６は、フレキシブル基板２７の一方の面の所定領域（実装領域）にフリップチップ実装されている。そして、ケース部材１０１に形成された上記開口部１０２の保持領域１０３の内側面１０３ａに放熱性樹脂６５によってモールドされている（図３参照）。
【００４８】
（フレキシブル基板）
以下、本実施形態の特徴的な構成要素であるフレキシブル基板について詳述する。なお、図６は、フレキシブル基板２７Ａ，２７Ｄの構成を図示しているものの、フレキシブル基板２７Ｂ、２７Ｃについては外部信号入力部７７の延出方向が異なる以外、同一の構成となっている。
【００４９】
各フレキシブル基板２７Ａ、２７Ｄは、図６に示すように、フィルム基材７１と、フィルム基材７１の一面に形成された第１配線パターン７２、第２配線パターン７４、グランド配線７６、圧電素子２３と接触して接続される端子部７３をそれぞれ備えている。各フレキシブル基板２７Ａ〜２７Ｄの端子部７３側が、圧電素子２３のリード電極４７と接続する接続部２７ｂとなっている。
【００５０】
フィルム基材７１は、例えば厚さ２５μｍ程度のポリイミドからなる絶縁性のフィルムであって、その下面２７ａに、銅などの導電性材料からなる上記第１配線パターン７２、第２配線パターン７４、およびグランド配線７６が、プリント方式により電解メッキやエッチングなどの手法によって形成されている。また、下面２７ａの所定領域には端子部７３が形成されており、第１配線パターン７２の一端に接続されている。
【００５１】
図６に示すように、フレキシブル基板２７（２７Ａ〜２７Ｄ）の各下面２７ａの所定領域には、圧電素子２３を駆動するためのドライバＩＣ２６（２６Ａ〜２６Ｄ）がそれぞれ設けられており、フレキシブル基板２７の各下面２７ａにフリップチップ実装されることにより、対応する第１配線パターン７２の他端に接続されている。また、ドライバＩＣ２６とフレキシブル基板２７との間には、接続強度を高めるための樹脂（接着剤）７８が設けられている（図５参照）。
【００５２】
フレキシブル基板２７とケース部材１０１との間には、放熱性樹脂６５（図４，５）が配置されており、これによってフレキシブル基板２７に設けられたドライバＩＣ２６がケース部材１０１の保持領域１０３の内側面１０３ａにリザーバ形成基板２５の面方向（ＸＹ平面）に対して垂直状態で保持されている。
【００５３】
また、フレキシブル基板２７には、外部コントローラＣＴと電気的に接続される外部信号入力部７７が形成されており、ドライバＩＣ２６に接続する第２配線パターン７４とグランド配線７６によって構成されている。外部信号入力部７７から入力された外部信号は、第２配線パターン７４を介してドライバＩＣ２６へと入力される。
【００５４】
そして、フレキシブル基板２７のうち、ドライバＩＣ２６の実装領域と端子部７３との間を折り曲げて、端子部７３側の端部すなわち接続部２７ｂを開口部６０（図４，５）内に挿入させることで、開口部６０に配置されているリード電極４７と端子部７３とが接続されている。
【００５５】
ここで、端子部７３とリード電極４７とは、例えば異方性導電フィルム（ACF:Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（ACP:Anisotropic Conductive Paste）のような異方性導電材料７９によって接続されている。なお、異方性導電材料７９に替えて非導電性フィルム（NCF:Non Conductive Film）や非導電性ペースト（NCP:Non Conductive Paste）、ロウ材を用いてもよい。
【００５６】
ところで、フレキシブル基板は、上述のように薄いフィルム基材上にドライバＩＣが実装されている。特にドライバＩＣとフィルム基材との接合強度を高めるべく、接合部に接着剤等の樹脂が設けられると、ドライバＩＣの実装部には樹脂の圧縮応力に起因してフィルム基材に反り、うねり等の変形を生じさせるようになる。また、フレキシブル基板は、後述のように（図７参照）ボンディングツールに吸着させることで開口部内に露出しているリード電極と端子部とを接続させる。この場合、上記フィルム基材に生じている反り、うねりの影響によりボンディングツールに良好に吸着させることができず、リード電極および端子部間で良好な導通を得ることができなくなる虞もある。
【００５７】
これに対し、本実施形態におけるフレキシブル基板２７は、図５，６に示すように、接続部２７ｂの近傍に、接続部２７ｂの幅方向に連続したリブ形状（変形抑制部）２８を設けた。
【００５８】
このリブ形状２８は、フィルム基材７１をフォーミングすることで端子部７３が形成された面を凸状となるように加工し、これによりフィルム基材７１の剛性を向上させて、フィルム基材７１に生じている反り、うねり等の基板（フレキシブル基板２７）を変形させる力を吸収することで基板の変形を抑制可能となっている。本実施形態では、上述のように接続部２７ｂの幅方向の全域に亘って連続的にリブ形状２８が形成されているので、反り、うねりが接続部２７ｂに及ぼす影響を低減している。このような構成に基づいて、接続部２７ｂに上記反り、うねりが生じることを防止して、接続部２７ｂを平坦面とすることが可能となっている。よって、接続部２７ｂをボンディングツールＴに確実に吸着させることを可能としている。
【００５９】
なお、接続部２７ｂの近傍とは、フレキシブル基板２７の立ち上がり部２７ｆであって、立ち上がり部２７ｆの基部（曲げ部分（図６中の一点鎖線Ｏで示す））側を意味する。また、本実施形態では、リブ形状２８は、フレキシブル基板２７の折曲加工（上記立ち上がり部２７ｆの形成工程）と同時に形成されている。
【００６０】
フレキシブル基板２７は、図５に示すように、接続部２７ｂの下面側に設けられている端子部７３と、開口部６０の底面に配置されているリード電極４７とが、異方性導電材料７９を介して電気的に接続されている。
【００６１】
ここで、フレキシブル基板２７のリブ形状２８は、信号線や電源ライン等に導通された端子部７３が形成されているため、電位を有している。一方、ケース部材１０１は、上述のように導電性部材（ステンレス）から構成されているため、リブ形状２８がケース部材１０１に接触する位置に設けられていると電気的な短絡が生じる虞があることから絶縁コートを施す必要がある。一般的に導電性部材に絶縁コートを施すとコストの増加を招く虞がある。
【００６２】
これに対し、本実施形態では、図５，６に示すように、リブ形状２８をリザーバ形成基板２５の上面よりも低く位置させ、上述のように熱酸化により表面に絶縁膜が形成されたリザーバ形成基板２５の側壁面２８ａに当接させた状態としている。これにより、コストの増加を招くことなく、フレキシブル基板２７における電気的短絡を防止している。
【００６３】
また、上述のようにフレキシブル基板２７とケース部材１０１との間に配置された放熱性樹脂６５は、リブ形状２８に接触した状態でドライバＩＣ２６をリザーバ形成基板２５に保持している。これにより、ドライバＩＣ２６の熱を放熱性樹脂６５からケース部材１０１へと伝えることで放熱させ、ドライバＩＣ２６における安定的な動作が可能となっている。
【００６４】
（液滴吐出ヘッドの製造方法）
次に、上述した構成の液滴吐出ヘッド１の製造方法について説明する。図７は、液滴吐出ヘッドの製造工程の一部（ＯＬＢ実装工程）を示す断面図である。なお、以下の説明において、ドライバＩＣ２６と圧電素子２３とを接続する手順について主に説明し、液滴吐出ヘッド１のうち、ノズル基板２１、流路形成基板２２、リザーバ形成基板２５、ケース部材１０１、圧電素子２３などの製造及び接続、配置作業はすでに完了しているものとする。また、フレキシブル基板の製造については図６を参照して説明する。
【００６５】
まず、フレキシブル基板２７を用意する。
図６に示したように、フィルム基材７１の表面に、端子部７３を含む第１配線パターン７２、第２配線パターン７４、グランド配線７６など、各種配線を形成する。これらは、フィルム基材７１上に、プリント方式を用いた電解メッキやエッチングなどの手法を用いて形成する。ここで、端子部７３を含む配線パターン７２は、ノズル開口３１同士の間隔（ノズルピッチ）、すなわち圧電素子２３同士の間隔に応じて精度よく形成される。
【００６６】
そして、第１から第４のフレキシブル基板２７Ａ〜２７Ｄに、第１から第４のドライバＩＣ２６Ａ〜２６Ｄをそれぞれ実装する。これは、第１から第４のドライバＩＣ２６Ａ〜２６Ｄを、第１から第４のフレキシブル基板２７Ａ〜２７Ｄのフィルム基材７１の一面（フレキシブル基板２７の下面２７ａ）の実装領域（所定領域）にそれぞれフリップチップ実装する。その後、樹脂７８によって第１から第４のフレキシブル基板２７Ａ〜２７Ｄと第１から第４のドライバＩＣ２６Ａ〜２６Ｄとをそれぞれ固定する。
ここで、フレキシブル基板２７の基材をなすフィルム基材７１は、樹脂７８の圧縮応力によって反りやうねりが生じてしまう。このような反り、うねりが生じると、フレキシブル基板２７をボンディングツールに良好に給材させることが難しくなり、端子部７３とリード電極４７との接続信頼性が低下する虞がある。
【００６７】
本実施形態では、ドライバＩＣ２６を実装したフレキシブル基板２７に対し、図６に示した一点鎖線Ｏにて折り曲げ加工（例えば、プレス加工）を施し、立ち上がり部２７ｆと接続部２７ｂとを形成する。本実施形態では、フレキシブル基板２７の折曲加工（上記立ち上がり部２７ｆの形成工程）と同時に上記リブ形状２８を所定の位置に形成する。これにより、フレキシブル基板２７の製造工程を簡略化することが可能となる。
【００６８】
次に、各フレキシブル基板２７Ａ〜２７Ｄをリザーバ形成基板２５及びケース部材１０１の対応する開口部６０及び開口部１０２内に実装する。図７に示すように、フレキシブル基板２７に設けられた端子部７３を圧電素子２３のリード電極４７に当接させ、仮接合する。なお、予め、端子部７３の下面またはリード電極４７の上面には、異方性導電材料７９を設けておく。
【００６９】
実装には、ボンディングツールＴを用いてフレキシブル基板２７を吸着し、端子部７３のリード電極４７に対する位置合わせを行いながら、接続部２７ｂを押圧して端子部７３をリード電極４７に当接させる。このとき、本実施形態に係るフレキシブル基板２７は、上述のように接続部２７ｂの幅方向に連続的にリブ形状２８が形成されているため、反り、うねりが低減され、接続部２７ｂを平坦面に保持することができる。よって、ボンディングツールＴに接続部２７ｂを確実に給材（吸着）させることができる。なお、フレキシブル基板２７の接続部２７ｂにアライメントマーク（不図示）を設ける事で、フレキシブル基板２７に対するボンディングツールＴの位置合わせを行うようにしてもよいし、端子部７３とリード電極４７との位置合わせに用いることもできる。
【００７０】
そして、フレキシブル基板２７の接続部２７ｂと圧電素子２３のリード電極４７とを対向させた状態で、ボンディングツールＴで接続部２７ｂを押圧及び加熱する。
このとき、端子部７３とリード電極４７との少なくとも一方には異方性導電材料７９が予め設けられているので、異方性導電材料７９を介在させた状態でボンディングツールＴによる押圧及び加熱を行うことで、容易に端子部７３とリード電極４７との電気的な接続が行われる。
また、軟化した異方性導電材料７９は、端子部７３とリード電極４７との隙間を埋めるようにして拡がることから、フレキシブル基板２７の接続部２７ｂと圧電素子２３のリード電極４７とを強固に接続することが可能となる。
【００７１】
また、フレキシブル基板２７の上面（ドライバＩＣ２６が実装された下面２７ａとは反対側）側に当接してフレキシブル基板２７を吸着、保持する補助ツール（不図示）がボンディングツールＴと併せて用いられている。この補助ツールにより保持される位置は、ドライバＩＣ２６の実装領域に対応している。
【００７２】
従来のリブ形状２８を有しないフレキシブル基板においては、ドライバＩＣの実装領域は、基板の反り、うねりの影響が大きく、補助ツールによってフレキシブル基板２７を吸着、あるいは保持することができなかった。
【００７３】
これに対し、本実施形態に係る構成によれば、上記リブ形状２８を備えたことでフレキシブル基板２７の反り、うねりが低減されているので、補助ツールをフレキシブル基板２７に当接させることで吸着して良好に保持できるようになっている。また、本実施形態では、フレキシブル基板２７の端子部７３と圧電素子２３のリード電極４７との電気的接続を行うのと同時に、フレキシブル基板２７に設けられているドライバＩＣ２６をケース部材１０１に固定する。
【００７４】
具体的には、異方性導電材料７９と同じように、予めケース部材１０１の内側面１０３ａに放熱性樹脂６５を塗布（配し）し、この放熱性樹脂６５にドライバＩＣ２６をケース部材１０１に固定する。そして、補助ツールによる押圧及び加熱を行うことで放熱性樹脂６５を軟化させる。このとき、リザーバ形成基板２５の側壁面２８ａにリブ形状２８が当接しているため、フレキシブル基板２７とケース部材１０１との間に配された放熱性樹脂６５は、リブ形状２８によりリザーバ形成基板２５側に流れ込むことが防止される。よって、放熱性樹脂６５がフレキシブル基板２７とリザーバ形成基板２５との隙間に到達することが無く、よってケース部材１０１とフレキシブル基板２７との間に所定量の放熱性樹脂６５が充填可能となる。よって、放熱性樹脂６５を適切に配置することで無駄を無くとともに、ドライバＩＣ２６における放熱性を良好なものとすることができる。
【００７５】
なお、放熱性樹脂６５は、フレキシブル基板２７の端子部７３が圧電素子２３のリード電極４７に確実に接続されるまでは硬化させないでおく。これによって、端子部７３とリード電極４７とを良好に接続することができる。
【００７６】
このようにしてフレキシブル基板２７の端子部７３と圧電素子２３のリード電極４７の仮接合を行うとともにドライバＩＣ２６の搭載を行う。その後、ボンディングツールＴおよび補助ツールをフレキシブル基板２７から離間させ、所定時間放置することによって接続部２７ｂ（端子部７３およびリード電極４７）の本接合を行う。
このようにして、第１から第４のドライバＩＣ２６Ｂ〜２６Ｄと、対応する圧電素子２３とをそれぞれ接続する。以上のように、液滴吐出ヘッド１を製造する。
【００７７】
以上述べたような液滴吐出ヘッド１によれば、接続部２７ｂ近傍に設けられたリブ形状２８によって、ドライバＩＣ２６の実装に起因して生じる反り、うねり等のフレキシブル基板２７を変形させる力を低減することができ、接続部２７ｂをボンディングツールＴに確実に給材させることができる。これにより、フレキシブル基板と信頼性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。
【００７８】
＜液滴吐出装置＞
次に、前述した液滴吐出ヘッド１を備えた本発明の液滴吐出装置ＩＪの一例について、図８を参照しながら説明する。図８は液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。
【００７９】
図８において液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と、駆動軸４と、ガイド軸５と、外部コントローラＣＴと、ステージ７と、クリーニング機構８と、基台９と、ヒータ６とを備えている。なお、液滴吐出ヘッド１は、不図示のキャッリッジにケース部材１０１を介して液滴吐出装置ＩＪに取付けられている。ステージ７は、液滴吐出ヘッド１によって機能液が吐出される基板Ｐを支持するもので、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えたものである。液滴吐出ヘッド１のノズル開口部からは、ステージ７に支持されている基板Ｐに対し、機能液が吐出されるようになっている。
【００８０】
駆動軸４には駆動モータ２が接続されている。駆動モータ２はステッピングモータ等からなるもので、外部コントローラＣＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、駆動軸４を回転させるようになっている。駆動軸４が回転すると、液滴吐出ヘッド１はＹ軸方向に移動する。ガイド軸５は基台９に対して動かないように固定されている。ステージ７は、駆動モータ３を備えている。駆動モータ３はステッピングモータ等からなるもので、外部コントローラＣＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７をＸ軸方向に移動するようになっている。
【００８１】
外部コントローラＣＴは、液滴吐出ヘッド１に対して液滴吐出を制御するための電圧を供給する。さらに、外部コントローラＣＴは、駆動モータ２に対して液滴吐出ヘッド１のＹ軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給するとともに、駆動モータ３に対してステージ７のＸ軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
【００８２】
クリーニング機構８は液滴吐出ヘッド１をクリーニングするものであって、図示しない駆動モータを備えている。この駆動モータの駆動により、クリーニング機構８はガイド軸５に沿ってＸ軸方向に移動する。クリーニング機構８の移動も外部コントローラＣＴにより制御される。ヒータ６は、ここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段であり、基板Ｐ上に塗布された機能液に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行うようになっている。このヒータ６の電源の投入及び遮断も、外部コントローラＣＴによって制御されるようになっている。
そして、液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と基板Ｐを支持するステージ７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。
【００８３】
このような液滴吐出装置ＩＪにあっては、前述したように、フレキシブル基板２７及び圧電素子２３間の導通信頼性に優れた、高信頼性の液滴吐出ヘッド１を備えているので、長期に亘る信頼性が確保されたものとなる。
【００８４】
なお、前述した実施形態において、液滴吐出ヘッド１より吐出される機能液としては、液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機ＥＬ表示デバイスを形成するための有機ＥＬ形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パターン形成用材料などを含むものとする。これにより、液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出法に基づいて吐出した機能液によって、前記各デバイスを製造することができる。
【００８５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８６】
上記実施形態では、フィルム基材７１の剛性を向上させて、フィルム基材７１に生じている反り、うねり等の基板（フレキシブル基板２７）を変形させる力を吸収する変形抑制部として、リブ形状２８を例示したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、リブ形状２８に代えて、フィルム基材７１の所定領域（リブ形状２８の形成領域に対応する領域）を一部削る、或いは開口部を形成することで、フィルム基材７１に生じている反り、うねりを吸収するようにしてもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、リブ形状２８が接続部２７ｂの幅方向に連続的に形成されていたが、図９に示すように接続部２７ｂの幅の全域に亘って、複数のリブ形状１２６を交互に配置させるようにしてもよい。この場合、端子部７３を構成する第１配線パターン７２の延在方向において、隣接する各リブ形状１２６の端部１２６ａをそれぞれ重ねるように形成するのが好ましい。これにより、反り、うねりが接続部２７ｂ側に伝わるのを良好に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図３】液滴吐出ヘッドをノズル開口側から見た斜視図の一部破断図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】フレキシブル基板の接続部を拡大して示す断面図である。
【図６】フレキシブル基板の平面図である。
【図７】フレキシブル基板を実装する工程を説明するための図である。
【図８】液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。
【図９】液滴吐出ヘッドの変形例に係る構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…液滴吐出ヘッド、２２…流路形成基板（第１基板）、２３…圧電素子（駆動素子）、２５…リザーバ形成基板（第２基板）、２６…ドライバＩＣ（駆動回路部）、２７…フレキシブル基板、２７ｂ…接続部、２８，１２６…リブ形状（変形抑制部）、２８ａ…側壁面、４７…リード電極（端子部）、６０…開口部、６５…放熱性樹脂、１０１…ケース部材、ＩＪ…液滴吐出装置
【図１】
2010036086.tif 000003
【図２】
2010036086.tif 000004
【図３】
2010036086.tif 000005
【図４】
2010036086.tif 000006
【図５】
2010036086.tif 000007
【図６】
2010036086.tif 000008
【図７】
2010036086.tif 000009
【図８】
2010036086.tif 000010
【図９】
2010036086.tif 000011