(57)【要約】【課題】  電気接続部を良好に封止し、電気信頼性の高い液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】  液体吐出ヘッドの製造方法は、素子基板と電気配線基板との電気接続部を加熱する工程と、電気接続部の加熱を開始した後に、電気接続部に封止材を塗布する工程と、電気接続部を介して封止材を加熱し、封止材を硬化する工程と、を有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するためのエネルギーを発生する素子と、前記素子と外部とを電気接続するための電極と、を備える素子基板と、
前記電極と電気的に接続される電気配線基板と、
前記電極と前記電気配線基板とを電気接続するための電気接続部と、
前記電気接続部を覆う、熱硬化型の封止材と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記電気接続部を加熱する工程と、
前記電気接続部の加熱を開始した後に、前記電気接続部に前記封止材を塗布する工程と、
前記電気接続部を介して前記封止材を加熱し、前記封止材を硬化する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記電気接続部を加熱する工程では、前記電気接続部の表面温度を前記封止材の硬化反応が開始する硬化温度以上の温度とする、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記電気接続部を加熱している状態で、前記封止材を塗布する工程を行う、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記液体吐出ヘッドは、前記電気接続部として第１の電気接続部と第２の電気接続部とを有し、
前記電気接続部を加熱する工程では、前記第１の電気接続部と前記第２の電気接続部とで表面温度が異なるように、前記電気接続部を加熱する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記液体吐出ヘッドは、前記電気接続部として第１の電気接続部と第２の電気接続部とを有し、
前記電気接続部を加熱する工程では、前記第１の電気接続部と前記第２の電気接続部とで加熱を開始するタイミングが異なるように、前記電気接続部を加熱する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記液体吐出ヘッドは、互いに隣接する複数の前記第１の電気接続部と、互いに隣接する複数の前記第２の電気接続部とを有し、
前記互いに隣接する第１の電気接続部の間隔は、前記互いに隣接する隣接する第２の電気接続部の間隔よりも広く、
前記電気接続部を加熱する工程では、前記第１の電気接続部が前記第２の電気接続部よりも表面温度が高くなるように、前記電気接続部を加熱する、請求項４または請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記電気接続部は前記電気配線基板のリードである、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記電気接続部はワイヤ部材である、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記電気接続部を加熱する工程では、加熱手段と前記電気接続部に接続される配線とを接触させて前記配線を加熱することで、前記配線を介して前記電気接続部を加熱する、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタ（液体記録装置）は、低コスト、簡易な構成でカラー記録を可能とし、また、高解像度等の高画質の記録を行うことができるものとして普及している。インクジェット記録方式の記録ヘッド（液体吐出ヘッド）の構造は種々ある。例えば、吐出に利用される熱エネルギーを発生するヒータの面に略直交する方向にインクを吐出する、いわゆるサイドシュータ型の記録ヘッドは、半導体製造工程と同様の工程で製造できる。これは、特にインク吐出口の高密度化が可能であることから多く用いられている構造の一つである。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドは、一般に、上記ヒータ等が形成された記録素子基板と、この記録素子基板へ信号や電力を供給する電気配線を有する部材（本明細書では、「フレキシブル配線部材（電気配線基板）」という）と、を有している。
【０００４】
記録素子基板に設けられた電気回路と、これにインクジェット記録ヘッドの外部から信号や電力を供給するための媒介となるフレキシブル配線部材とが、基板側の電極とフレキシブル配線部材側のインナーリードといった電気接続部材とで電気的に接続される。そして、この接続部は電気的絶縁やインクによる腐食防止等のため、封止材によって封止され、この封止材を硬化して接続部の封止が完了する。特許文献１には、熱硬化型の封止材を塗布した後に、インクジェット記録ヘッドを加熱することで封止材を硬化することが記載されている。
【０００５】
なお、インクジェット記録ヘッドの製造方法における、接続部や電気接続部材を封止材によって封止する一般的な方法では、封止材の塗布は表面側（吐出口面の側）から行われる。そして、この塗布された封止材は、記録素子基板とフレキシブル配線部材との間の隙間における各電気接続部材の間などを通って電気接続部材の裏面側まで至る。このとき、接続部や電気接続部材の表面側および裏面側において、電気的絶縁やインクによる腐食防止のために封止材の厚さが所定の被覆厚さとなることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、封止材が電気接続部材（電気接続部）の間を流れ落ちてしまい、電気接続部の表面側を十分に覆えない場合がある。特に、例えば電気的特性を重視するために流動性の高い封止材を使用する場合では、封止材による被覆が不十分となる恐れが高まる。この結果、インクが表面から浸透して露出した電気接続部を腐食させたり、他の電気接続部と導通したりする可能性があり、インクジェット記録ヘッドの電気的な信頼性が低下する。
【０００８】
上述の特許文献１のように、液体吐出ヘッドの外部から加熱を行う方法では、以下のような問題がある。すなわち、塗布後の封止材を外部から加熱するため、封止材の硬化反応はその外側部分から進行していくことになる。そのため、封止材全体が硬化するまでの間、電気接続部の近傍に配された封止材の内側部分が硬化していない状態が生じる恐れがある。このため、封止材の硬化されていない部分が隣接する電気接続部の間から流れ落ち、電気接続部の表面側を十分に覆えない可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、電気接続部を良好に封止し、電気信頼性の高い液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出するためのエネルギーを発生する素子と、前記素子と外部とを電気接続するための電極と、を備える素子基板と、前記電極と電気的に接続される電気配線基板と、前記電極と前記電気配線基板とを電気接続するための電気接続部と、前記電気接続部を覆う、熱硬化型の封止材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記電気接続部を加熱する工程と、前記電気接続部の加熱を開始した後に、前記電気接続部に前記封止材を塗布する工程と、前記電気接続部を介して前記封止材を加熱し、前記封止材を硬化する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電気接続部を良好に封止し、電気信頼性の高い液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドの要部の構成を示す図
【図２】第１の実施形態のフレキシブル配線部材の構造を説明するための図
【図３】第１の実施形態の封止材塗布工程の模式図
【図４】第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドの要部の構成を示す図
【図５】第２の実施形態のフレキシブル配線部材の構造を説明するための図
【図６】第２の実施形態の封止材塗布工程の模式図
【図７】比較例のインクジェット記録ヘッドの製造方法及び構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の適用が可能な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のインクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）の要部の構成を示す図である。図１（ａ）は、インクジェット記録ヘッド１の要部の構成を示す平面図であり、主に、記録素子基板９（素子基板）と、これに電気的に接続されるフレキシブル配線部材２０（電気配線基板）と、を示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）に記載の切断線ＩＢ−ＩＢに沿った断面図である。
【００１５】
記録素子基板９は、図１に示すように、吐出口形成部材１１と、液体を吐出するためのエネルギー発生素子（不図示）を備える基体１０と、を有する。吐出口形成部材１１には液滴を吐出する吐出口１３が設けられている。また、基体１０には電極部１２が設けられている。記録素子基板９では、電極部１２が液滴の吐出を制御するための信号を外部から受け、この信号に基づいてエネルギー発生素子が液体（インク）にエネルギーを与えることによって、吐出口１３から液滴が吐出される。例えば、エネルギー発生素子としてヒータを用いる記録素子基板９では、液体を発泡させて液体を吐出する。
【００１６】
図２は、本実施形態のフレキシブル配線部材２０の構造を説明するための図である。図２（ａ）は、フレキシブル配線部材２０の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に記載の切断線ＩＩＢ−ＩＩＢに沿った断面図である。
【００１７】
図２（ｂ）に示すように、フレキシブル配線部材２０は、ベースフィルム２３と配線部材２５と、カバーフィルム２７とを積層した積層体である。この積層体において、ベースフィルム２３は、ユーピレックスやカプトンなどの絶縁性の樹脂からなり、裏面には配線部材２５が接着剤２４で接着されている。配線部材２５は平板状であり、複数の配線パターンより形成される。この配線パターンは、ベースフィルム２３の裏面に銅箔等の導電性材料からなる金属箔を接着し、フォトリソグラフィ技術を用いて所望の形状をパターニングすることで形成される。パターニング後の金属箔（平板状の配線部材２５）には金や錫などのメッキ処理が施される。そして、金属面を露出させない部分は、接着剤２６を用いて、例えばレジスト層などのカバーフィルム２７に覆われる。
【００１８】
配線部材２５の一部であり、ボンディングホール２２の周縁から突出しているインナーリード（電気接続部材２８）は、銅を主体とする配線に、拡散防止層としてニッケルをメッキし、最後に金をメッキすることで形成される。本実施形態においては、電気接続部材２８の幅は６０μｍであり、隣接する電気接続部材２８の間隔は８０μｍで略等間隔に配列されている。また、配線部材２５の電気接続部材２８と反対側の端部は、ベースフィルム２３の表面に、液滴の吐出を制御する信号を受けるためのコンタクトパッド２９が形成されている。
【００１９】
インクジェット記録ヘッド１の製造方法は、まず、フレキシブル配線部材２０の電気接続部材２８を記録素子基板９の電極部１２に対してＩＬＢ（インナーリードボンディング）方式で接続する。この際、記録素子基板９はフレキシブル配線部材２０に設けられた開口部であるデバイスホール２１およびボンディングホール２２から露出した状態で接続されている。次いで、熱硬化性のエポキシ樹脂などの封止材４１を、電気接続部材２８と電極部１２との接続部に塗布する。この際、電気接続部材２８や電極部１２、これらの接続部を覆うように封止材４１を塗布する。そして、封止材４１を加熱して熱硬化させることでインクジェット記録ヘッド１が得られる。
【００２０】
図３は、本実施形態の封止材を塗布する工程の一例を示す模式図である。図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す切断線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢに沿った断面図である。図３は、記録素子基板９の電極部１２とフレキシブル配線部材２０の電気接続部材２８とがＩＬＢ接続された部分および電気接続部材２８に、封止材４１を塗布する工程を示している。
【００２１】
本実施形態においては、例えば、粘度４３Ｐａ・ｓ、チクソ１．２８、７０℃以上に加熱することで硬化反応が開始する熱硬化型エポキシ樹脂を用いる。また、封止材４１の塗布には封止材４１を吐出するエアーディスペンサーを用いる。
【００２２】
図３（ａ）に示すようにボンディングホール２２の外側から、電気接続部材２８と直交する方向（複数の電気接続部材２８の配設方向）にディスペンスニードル６０を片方向走査することで封止材４１を塗布する。一例として、ディスペンスニードル６０の内径は約１．５ｍｍ、ディスペンス圧力は０．２〜０．３ＭＰａとする。また、図３（ｂ）に示すように電気接続部材２８からディスペンスニードル６０までの距離は例えば０．２〜０．３ｍｍの距離をあけ封止材４１を塗布する。
【００２３】
ここで、比較例における封止材４１の被覆状態を図７に示す。比較例では、封止材４１の塗布後にインクジェット記録ヘッドごと加熱炉で加熱して封止材４１を硬化する。図７（ａ）に示すように、封止材４１は塗布直後には十分な厚さを保っている。しかし、図７（ｂ）に示すように、塗布工程から硬化工程を開始するまでの経過時間や硬化工程で昇温している間に、封止材４１は隣接する電気接続部材２８の間から流れ落ちてしまう。この結果、電気接続部材２８の表面側の封止材４１の層の厚みが０．１ｍｍより小さくなり、十分な厚みとならず、電気信頼性を損なう恐れがある。特に、上述したような粘度以下である流動性が高い封止材を用いる場合に封止材４１が流れ落ちる恐れが高まる。また、記録素子基板９とフレキシブル配線部材２０とが電気接続された後、これらを裏面側から支持する支持部材に接合する前に封止材４１の塗布を行うと、封止材４１を裏面側から受ける部材がなく、封止材４１が流れ落ちる恐れが高まる。
【００２４】
そこで、図３に示すように、本実施形態では、封止材４１を塗布する前に、ヒータ７１を内蔵した加熱手段としての加熱ツール７０をコンタクトパッド２９に接触させてコンタクトパッド２９を加熱する。そして、コンタクトパッド２９から配線部材２５を通じて電気接続部材２８を予め昇温させる。これにより、電気接続部材２８の表面と裏面を十分に被覆するように塗布された封止材４１が、塗布直後から電気接続部材２８の近傍において硬化し、隣接する電気接続部材２８の間に塗布された封止材４１の流動が抑制される。さらに、封止材４１の外周部まで硬化が進行することで、図１（ａ）、（ｂ）に示すように電気接続部材２８の表面側を十分な厚みの封止材４１の層で覆うことが可能となる。なお、封止材４１の層の厚さは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。本実施形態によると、流動性が高い封止材を用いる場合にも電気接続部材２８の表面側を十分な厚みの封止材４１の層で覆うことが可能となる。
【００２５】
この際、電気接続部材２８の表面温度を封止材４１の硬化反応が開始する硬化温度以上とすることが好ましい。例えば、封止材４１の硬化温度が７０℃以上である場合に、硬化をより速く進行させるために、電気接続部材２８の表面温度が２００℃となるように、ヒータ７１の温度設定を行う。
【００２６】
また、電気接続部材２８の近傍の封止材４１をより速く硬化させるために、加熱ツール７０による電気接続部材２８の加熱を行っている状態で封止材４１の塗布を開始することが好ましい。また、封止材４１の全体を硬化させるために、封止材４１の塗布後も加熱ツール７０による加熱を行うことが好ましい。
【００２７】
また、本実施形態は、インクジェット記録ヘッド１を加熱炉に入れて雰囲気加熱する手法とは異なり、コンタクトパッド２９を直接加熱ツール７０で加熱することで、配線部材２５を通じて電気接続部材２８を加熱している。したがって、封止材４１を塗布する前に電気接続部材２８を加熱しても、封止材４１の塗布時におけるディスペンスニードル６０の昇温が抑えられる。このため、ディスペンスニードル６０の先端部や内部で封止材４１の硬化が進行することを抑えられ、安定して封止材４１を塗布することができる。なお、封止材４１を塗布した後であれば、インクジェット記録ヘッド１を加熱炉に入れて雰囲気加熱して封止材４１を硬化してもよい。この場合は、加熱ツール７０の加熱を行いながら雰囲気加熱を行ってもよく、加熱ツール７０の加熱を終了して雰囲気加熱を行ってもよい。
【００２８】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドの要部の構成を示す図である。図４（ａ）は、インクジェット記録ヘッド２の要部の構成を示す平面図であり、主に、記録素子基板９と、これに電気的に接続されるフレキシブル配線部材３０と、を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に記載の切断線ＩＶＢ−ＩＶＢに沿った断面図である。
【００２９】
図５は、本実施形態のフレキシブル配線部材３０の構造を説明するための図である。図５（ａ）は、フレキシブル配線部材３０の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に記載の切断線ＶＢ−ＶＢに沿った断面図である。
【００３０】
なお、上述したインクジェット記録ヘッド１と同様の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第１の実施形態では、複数の電気接続部材２８が等間隔で配列されている。一方で、本実施形態では、電気接続部材２８が１本抜けていることで、１か所だけ隣接する電気接続部材２８の間隔が２２０μｍであり、他の隣接する電気接続部材２８の間隔８０μｍよりも大きく、電気接続部材２８の配列に粗密がある。すなわち、複数の電気接続部材２８のうちの隣接する第１の電気接続部材２８ａの間隔Ａが、複数の電気接続部材２８のうちの隣接する第２の電気接続部材２８ｂの間隔Ｂよりも大きくなっている。この間隔が大きい箇所では、間隔が小さい箇所よりも、封止材４１を塗布した状態において封止材４１の裏面への流れ落ちが発生しやすい。
【００３１】
図６は、本実施形態の封止材を塗布する工程の一例を示す模式図である。図６（ａ）はその平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す切断線ＶＩＢ−ＶＩＢに沿った断面図である。図６は、記録素子基板９の電極部１２とフレキシブル配線部材２０の電気接続部材２８とがＩＬＢ接続された部分および電気接続部材２８に、封止材４１を塗布する工程を示している。
【００３２】
本実施形態においても上述の実施形態と同様に、記録素子基板９とフレキシブル配線部材３０とを電気接続した後、封止材４１を塗布する前に電気接続部材２８を昇温させる。この際、個別のヒータ７１ａ〜ｈをそれぞれ内蔵した複数の加熱ツール７０ａ〜ｈを各コンタクトパッド２９に接触させてコンタクトパッド２９を加熱することで、配線部材２５を通じて複数の電気接続部材２８を予め昇温させる。ここで、本実施形態においては、隣接する電気接続部材２８の間隔が大きい電気接続部材２８の表面温度が、隣接する電気接続部材２８の間隔が小さい電気接続部材２８の表面温度よりも高くなるように、電気接続部材２８を加熱する。例えば、第１の電気接続部材２８ａの表面温度は２２０℃、第２の電気接続部材２８ｂの表面温度は２００℃となるように、ヒータ７１ｆ、ｇとヒータ７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｈとで異なる温度設定を行う。これにより、隣接する電気接続部材２８の間隔が大きい電気接続部材２８の近傍でより速く硬化を進行させ、間隔によらず電気接続部材２８の間の封止材４１の流動が抑制される。その後、封止材４１の外周部まで硬化が進行することで、電気接続部材２８の表面側を十分な厚みの封止材４１の層で覆うことが可能となる。図４（ｂ）に示すように、電気接続部材２８の間隔が広い箇所においても、封止材４１が裏面側に落ち込むことが抑制され、電気接続部材２８の配列密度に粗密がある場合においても、ほぼ均一な封止状態を得ることが可能となる。
【００３３】
なお、ヒータ７１ａ〜ｈの温度設定を同一として、加熱を開始するタイミングを異ならせることで、封止材４１が塗布される時点の電気接続部材２８の表面における到達温度を調整することもできる。すなわち、本実施形態では、ヒータ７１ｆ、ｇによる加熱を他のヒータよりも早くに開始させればよい。
【００３４】
また、加熱の際の温度条件が同じである電気接続部材２８に対しては、複数本ごとに加熱ツール７０およびヒータ７１を設けてもよい。本実施形態の場合は、隣接する加熱ツール７０ａ〜ｅおよびヒータ７１ａ〜ｅと、加熱ツール７０ｆ、ｇおよびヒータ７１ｆ、ｇをそれぞれひとまとめにしてもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態における記録素子基板９とフレキシブル配線部材２０との電気接続部はＩＬＢ方式とし、電気接続部材２８（電気接続部）がフレキシブル配線部材２０のインナーリードである例を説明した。しかし、接続方式はこれに限定されるものではなく、例えばワイヤーボンディング方式にも同様に適用でき、この場合、電気接続部材２８（電気接続部）は金属ワイヤー（ワイヤ部材）となる。
【００３６】
以上説明した本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば、記録素子基板９の形状は、上述の実施形態のような矩形に限定されず、台形や直角を有していない平行四辺形などあってもよい。また、複数の電極部１２が吐出口１３の列に沿って設けられていてもよい。また、フレキシブル配線部材２０がデバイスホール２１を有しておらず、記録素子基板９の電極部１２とフレキシブル配線部材２０の電気接続部材２８とが電気接続される構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１，２  インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
９  記録素子基板（素子基板）
１２  電極部
２０，３０  フレキシブル配線部材（電気配線基板）
２８  電気接続部材（電気接続部）
４１  封止材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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