(57)【要約】【課題】  駆動回路と駆動素子との電気的な接続の強度を十分に確保した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに液滴吐出ヘッドの製造方法を提供すること。【解決手段】  駆動回路部２６と駆動回路部２６によって駆動される複数の圧電素子２３とを備え、駆動回路部２６と圧電素子２３とを電気的に接続するフレキシブル基板２７を有し、フレキシブル基板２７の圧電素子２３と電気的に接続する端子部７３の裏面側に、熱硬化性樹脂層７４が設けられている。【選択図】  図４
2007062036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回路部と該駆動回路部によって駆動される駆動素子とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、
前記駆動回路部と前記駆動素子とを電気的に接続するフレキシブル基板を有し、
該フレキシブル基板の前記駆動素子と電気的に接続する端子部の裏面側に、熱硬化性樹脂層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】
前記熱硬化性樹脂層が、前記フレキシブル基板を加圧するボンディングツールに設けられた吸引孔の開口よりも大きく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】
前記熱硬化性樹脂層が、前記フレキシブル基板を加圧するボンディングツールの加圧面よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記駆動回路部が、前記フレキシブル基板上に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記駆動回路部が、前記フレキシブル基板上にフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
液滴を吐出する複数のノズル開口部を有し、
前記駆動素子が、前記ノズル開口部に応じて複数設けられており、
前記端子部が、前記複数の駆動素子のそれぞれに電気的に接続することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
駆動回路部と該駆動回路部によって駆動される駆動素子とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記駆動回路部と前記駆動素子とを電気的に接続するためのフレキシブル基板の、前記駆動素子とを電気的に接続する端子部の裏面側に熱硬化性樹脂を設ける工程と、
前記端子部を前記駆動素子と電気的に接続状態で、ボンディングツールにより前記熱硬化性樹脂を加熱、加圧して前記フレキシブル基板と前記駆動素子とを電気的に接続すると共に、前記熱硬化性樹脂を硬化させて熱硬化性樹脂層を形成する工程とを備えることを特徴とする液滴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、例えば機能液を吐出するノズル開口部が形成された液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロデバイスを製造する方法の１つとして液滴吐出法（インクジェット法）がある。この液滴吐出法は、液滴吐出ヘッドに設けられたノズル開口部から、デバイスを形成するための材料を含む機能液を液滴として吐出するものである。このような液滴吐出ヘッドには、駆動素子である圧電素子と、この圧電素子を駆動する駆動回路であるＩＣドライバとが設けられている。また、この圧電素子とＩＣドライバとは、ワイヤボンディング実装により接続されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このような液滴吐出法を用いてマイクロデバイスを製造する際において、マイクロデバイスをより微細とすることが望まれている。そのため、液滴吐出ヘッドに設けられたノズル開口部同士の間隔であるノズルピッチをより小さく（狭く）する必要がある。したがって、このノズルピッチに対応して圧電素子同士の距離も小さくする必要がある。
【特許文献１】特開２０００−２９６６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の液滴吐出ヘッドには以下の課題がある。すなわち、ワイヤボンディング法を用いた圧電素子とＩＣドライバとの接続では、圧電素子同士の間隔が小さくなると、圧電素子とＩＣドライバとの接続強度が小さくなって歩留まりが向上しないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、駆動回路と駆動素子との電気的な接続の強度を十分に確保した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに液滴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】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、駆動回路部と該駆動回路部によって駆動される駆動素子とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、前記駆動回路部と前記駆動素子とを電気的に接続するフレキシブル基板を有し、該フレキシブル基板の前記駆動素子と電気的に接続する端子部の裏面側に、熱硬化性樹脂層が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、フレキシブル基板によって駆動回路部と駆動素子との電気的な接続を行っているので、駆動素子の配置間隔が小さくても、駆動素子と駆動回路部との電気的な接続を良好に行うことができる。また、熱硬化性樹脂を設けることで、フレキシブル基板の端子部にパターンやフレキシブル基板の折り曲げなどに起因する凹凸が生じていても、駆動素子の接続部とフレキシブル基板の端子部とが均一に接続されるので、接続強度が増大する。
すなわち、駆動素子の接続部とフレキシブル基板とを接続するには、通常フレキシブル基板の端子部を駆動素子の接続部に接触させた状態で、フレキシブル基板の端子部の裏面側にボンディングツールを当接させて加圧、加熱することで行う。このとき、ボンディングツールによる加圧、加熱時においてボンディングツールの加圧面とフレキシブル基板との間に上述した凹凸による間隙が生じても、熱硬化性樹脂によってこの間隙を埋めることができる。これにより、ボンディングツールによるフレキシブル基板の加圧及び加熱が均一に行われる。そして、加熱により熱硬化性樹脂が硬化することで、フレキシブル基板の加圧、加熱時に、駆動素子の接続部との接続部分におけるフレキシブル基板の変形が抑制される。したがって、フレキシブル基板と駆動素子との電気的な接続が強固となる。
以上より、駆動素子とフレキシブル基板との接続強度が増大するので、フレキシブル基板に例えばズレや引っ張り、ねじれなどの応力が生じても、駆動回路部と駆動素子とのフレキシブル基板を介した電気的接続が維持される。
【０００８】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記熱硬化性樹脂層が、前記フレキシブル基板を加圧するボンディングツールに設けられた吸引孔の開口よりも大きく形成されていることが好ましい。
この発明では、端子部の裏面側に設けられた熱硬化性樹脂層に合わせてボンディングツールの吸引孔の開口を端子部の裏面側に当接したときに、吸引孔の開口が熱硬化性樹脂によって覆われる。これにより、吸引孔の開口とフレキシブル基板との間に間隙が生じることを防止し、ボンディングツールによるフレキシブル基板の吸着性能が劣化することを回避する。
【０００９】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記熱硬化性樹脂層が、前記フレキシブル基板を加圧するボンディングツールの加圧面よりも小さく形成されていることが好ましい。
この発明では、端子部の裏面側に設けられた熱硬化性樹脂層に合わせてボンディングツールの加圧面を端子部の裏面側に当接させて加圧したときに、熱硬化前の熱硬化性樹脂がボンディングツールの加圧面の縁部から側面に回りこみ、熱硬化性樹脂がボンディングツールに付着することを防止する。すなわち、一般に、ボンディングツールは、例えばセラミックスによって形成されており、フレキシブル基板に当接させる加圧面の表面に例えばフッ素系樹脂からなるコーティング膜が形成されている。ここで、熱硬化性樹脂とコーティング膜とはなじみにくいので、加圧面には熱硬化性樹脂が付着しない。しかし、ボンディングツールの側面にはコーティング膜が設けられていないことが多いので、加圧時に熱硬化性樹脂が付着することがある。そこで、熱硬化性樹脂層をボンディングツールの加圧面よりも小さく設けることで、熱硬化性樹脂層が加圧面で覆われ、加圧後に熱硬化性樹脂層がボンディングツールに付着することが回避できる。
【００１０】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記駆動回路部が、前記フレキシブル基板上に設けられていることが好ましい。
この発明では、フレキシブル基板上に駆動回路部を設けることで、液滴吐出ヘッド全体の省スペース化を図ることができ、また、フレキシブル基板上における駆動回路部の位置決めを容易に行うことができる。
【００１１】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記駆動回路部が、前記フレキシブル基板上にフリップチップ実装されていることが好ましい。
この発明では、駆動回路部をフレキシブル基板にフリップチップ実装することで、フレキシブル基板と駆動回路部との電気的な接続を作業性よく、良好に行うことができる。
【００１２】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズル開口部を有し、前記駆動素子が、前記ノズル開口部に応じて複数設けられており、前記端子部が、前記複数の駆動素子のそれぞれに電気的に接続することが好ましい。
この発明では、ノズルピッチを小さくすることで、駆動素子同士の間隔が小さくなっても、そのノズルピッチに応じて配置された複数の駆動素子の接続部と端子部とのそれぞれの電気的な接続を作業性よく良好に行うことができる。また、駆動素子の接続部と端子部との接続強度が増大しているので、駆動素子の配置間隔をより小さくすることや、端子部を小さくすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかる液滴吐出装置は、上記記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
この発明によれば、上述した液滴吐出ヘッドを備えているので、駆動素子とフレキシブル基板との接続強度が増大し、駆動素子の配置間隔をより小さくすることや、端子部を小さくすることができる。
【００１４】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドの製造方法は、駆動回路部と該駆動回路部によって駆動される駆動素子とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記駆動回路部と前記駆動素子とを電気的に接続するためのフレキシブル基板の、前記駆動素子とを電気的に接続する端子部の裏面側に熱硬化性樹脂を設ける工程と、前記端子部を前記駆動素子と電気的に接続状態で、ボンディングツールにより前記熱硬化性樹脂を加熱、加圧して前記フレキシブル基板と前記駆動素子とを電気的に接続すると共に、前記熱硬化性樹脂を硬化させて熱硬化性樹脂層を形成する工程とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、端子部の裏面側に熱硬化性樹脂を設けることで、上述と同様に、駆動素子の接続部とフレキシブル基板との接続強度が増大し、フレキシブル基板に応力が生じても、駆動回路部と駆動素子とのフレキシブル基板を介した電気的接続が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を用い、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸方向と直交する方向である鉛直方向をＺ軸方向とする。また、＋Ｚ方向を上方、−Ｚ方向を下方とする。
【００１６】
本実施形態における液滴吐出装置１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や有機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の機能液の液滴を吐出する装置である。
そして、液滴吐出装置１は、図１に示すように、液滴吐出ヘッド２と、第１及び第２駆動モータ３、４と、駆動軸５と、ガイド軸６と、ステージ７と、クリーニング機構８と、基台９と、ヒータ１０と、これらを制御する外部コントローラ１１とを備えている。
【００１７】
液滴吐出ヘッド２は、機能液を吐出するものであって、図２から図４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と、流路形成基板２２の上面に設けられて圧電素子（駆動素子）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と、リザーバ形成基板２５の上面側に設けられて圧電素子２３と駆動回路部２６とを電気的に接続するフレキシブル基板２７とを備えている。
【００１８】
ノズル基板２１は、例えば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部３１が複数（６個）形成されている。そして、Ｙ軸方向に６個ずつ並んで形成されたノズル開口部３１によって、第１から第４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側に形成され、第４ノズル開口群３１Ｄは第２ノズル開口群３１Ｂに対して＋Ｙ側に形成されている。
なお、図３では、第１から第４ノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄは、それぞれ６個のノズル開口部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部３１によって構成されている。
【００１９】
流路形成基板２２は、例えばシリコンによって構成されており、異方性エッチングによって複数の貫通孔及びこの貫通孔の側壁から内部に向けてそれぞれ突出する隔壁３５が複数形成されている。複数の隔壁３５は、平面視で櫛歯状に形成されており、この貫通孔を区画している。
また、流路形成基板２２の下面には、ノズル基板２１がこの貫通孔の下面側の開口を覆うように設けられている。そしてノズル基板２１は、例えば接着剤や熱溶着フィルムなどを介して固定されている。また、流路形成基板２２の上面には、振動板２４が設けられている。
【００２０】
流路形成基板２２に形成された貫通孔は、流路形成基板２２とノズル基板２１と振動板２４とで囲まれることにより４つの圧力発生室３６を形成する。この圧力発生室３６は、第１から第４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部３１に対応するように、Ｙ軸方向に複数並んで形成されている。
そして、第１ノズル開口群３１Ａに対応して複数形成された圧力発生室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に対応する圧力発生室３６により第２圧力発生室群３６Ｂが構成され、第３ノズル開口群３１Ｃに対応する圧力発生室３６により第３圧力発生室群３６Ｃが構成され、第４ノズル開口群３１Ｄに対応する圧力発生室３６により第４圧力発生室群３６Ｄが構成される。また、第１圧力発生室群３６Ａと第２圧力発生室群３６ＢとはＸ軸方向に関して対向配置され、第３圧力発生室群３６Ｃと第４圧力発生室群３６ＤとはＸ軸方向に関して対向配置されている。
【００２１】
第１圧力発生室群３６Ａを構成する複数の圧力発生室３６の＋Ｘ側の端部は、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から第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。
【００２２】
振動板２４は、流路形成基板２２の上面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いる。また、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。
【００２３】
圧電素子２３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（接続部）４７とを備えている。
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ている。そして、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。
圧電素子２３は、複数のノズル開口部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、ノズル開口部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。
【００２４】
また、第１ノズル開口群３１Ａを構成する各ノズル開口部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、第１圧電素子群２３Ａと第２圧電素子群２３Ｂとは、Ｘ軸方向に関して対向配置されている。また、第３圧電素子群と第４圧電素子群とは、Ｘ軸方向に関して対向配置されている。
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。
【００２５】
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によって形成されている。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。
【００２６】
リザーバ形成基板２５には、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。
【００２７】
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。
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、厚さ方向で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ているので、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、リザーバ部５１の外側のコンプライアンス基板５３上には、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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、リザーバ形成基板２５のうち、Ｘ軸方向における中央部には、Ｙ軸方向に延びる溝部６０が形成されている。この溝部６０により、リザーバ形成基板２５は、第１圧力発生室群３６Ａに対応する第１圧電素子群２３Ａを封止する第１封止部６１Ａと、第２圧力発生室群３６Ｂに対応する第２圧電素子群２３Ｂを封止する第２封止部６１Ｂとに分けられる。
同様に、溝部６０によって、リザーバ形成基板２５は、第３圧力発生室群３６Ｃに対応する第３圧電素子群を封止する第３封止部（図示略）と、第４圧力発生室群３６Ｄに対応する第４圧電素子群を封止する第４封止部（図示略）とに分けられる。
【００３０】
すなわち、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を確保した状態で、そ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から第４封止部６１Ａ、６１Ｂのそれぞれに形成されており、第１から第４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。
【００３１】
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。
【００３２】
図４に示すように、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−Ｘ側の端部は、第１封止部６１Ａの外側まで延びており、溝部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＋Ｘ側の端部は、第２封止部６１Ｂの外側まで延びており、溝部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溝部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。
【００３３】
駆動回路部２６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ＩＣドライバであり、第１から第４ノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄに応じて４つ設けられている。各駆動回路部２６は、フレキシブル基板２７の下面の所定領域（実装領域）にフリップチップ実装されている。そして、リザーバ形成基板２５上に設けられた樹脂６５によってモールドされている。
【００３４】
フレキシブル基板２７は、駆動回路部２６と同様に、第１から第４ノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄに応じて４つ設けられている。そして、図５に示すように、第１フレキシブル基板２７Ａは、フィルム基材７１と、フィルム基材７１の一面に形成された配線パターン７２と、圧電素子２３と接触して接続される端子部７３とを備えている。
【００３５】
フィルム基材７１は、例えばポリイミドからなる絶縁性のフィルムであり、表面（一方の面）に端子部７３が形成されている。
また、フィルム基材７１の裏面（他方の面）には、熱硬化性樹脂層７４が形成されている。この熱硬化性樹脂層７４は、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂などで構成されており、後述するボンディングツールＴが当接されて加圧、加熱されて熱硬化することにより形成されている。また、熱硬化性樹脂層７４は、ボンディングツールＴを当接させたときに、符号７５で示すバンディングツールＴの加圧面Ｔａの加圧位置の内側であって、符号７６で示すボンディングツールＴの吸引孔Ｔｂの開口の当接位置を覆うように形成されている。
【００３６】
配線パターン７２は、銅などの導電性材料からなり、プリント方式を用いたメッキやエッチングなどの手法を用いて設けられている。そして、配線パターン７２の一端は、第１フレキシブル基板２７Ａの表面の所定領域に設けられた第１駆動回路部２６Ａに接続されている。また、配線パターン７２の他端は、端子部７３を介して圧電素子２３のリード電極４７に接続されている。
【００３７】
また、第１フレキシブル基板２７Ａには、外部コントローラ１１と電気的に接続される外部信号入力部７７が形成されている。また、第１フレキシブル基板２７Ａと、フリップチップ実装された第１駆動回路部２６Ａとは、樹脂７８によって固定されている。
そして、第１フレキシブル基板２７Ａのうち、第１駆動回路部２６Ａの実装領域と端子部７３との間を折り曲げ、端子部７３を実装領域に対して下方に撓ませることで、溝部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。
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。
また、第２から第４フレキシブル基板２７Ｂ〜２７Ｄも、第１フレキシブル基板２７Ａと同様の構成となっている。
【００３８】
第１駆動モータ３は、例えばステッピングモータによって構成されており、駆動軸５に接続されている。そして、第１駆動モータ３は、外部コントローラ１１から供給されたＹ軸方向の駆動信号により駆動軸５を回転させ、液滴吐出ヘッド２をＹ軸方向に移動させる。
第２駆動モータ４は、第１駆動モータ３と同様に、例えばステッピングモータによって構成されており、ガイド軸６に接続されている。そして、第２駆動モータ４は、外部コントローラ１１から供給されたＸ軸方向の駆動信号によりガイド軸６を回転させ、ステージ７をＸ軸方向に移動させる。また、ガイド軸６は、基台９に対して固定されている。
ステージ７は、液滴吐出ヘッド２から機能液が吐出される基板Ｓを支持し、基板Ｓを基準位置に固定する固定機構（図示略）を備えている。
【００３９】
クリーニング機構８は、液滴吐出ヘッド２をクリーニングするものであって、駆動モータ（図示略）の駆動によりガイド軸６に沿ってＸ軸方向に移動する。
ヒータ１０は、例えばランプアニールにより基板Ｓを熱処理するものであって、基板Ｓ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。
外部コントローラ１１は、第１及び第２駆動モータ３、４に対して駆動信号をそれぞれ供給すると共に、液滴吐出ヘッド２による液滴の吐出制御用の電圧を供給する。
【００４０】
次に、上述した構成の液滴吐出ヘッド２の製造方法について説明する。なお、以下の説明において、駆動回路部２６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２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、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。
【００４１】
まず、フィルム基材７１の表面に、端子部７３を含む配線パターン７２を形成する（図６に示すステップＳＴ１）。これは、フィルム基材７１上に、プリント方式を用いたメッキやエッチングなどの手法を用いて設ける。ここで、端子部７３を含む配線パターン７２は、ノズル開口部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ている。
次に、フィルム基材７１の裏面に、熱硬化性樹脂を設ける（図６に示すステップＳＴ２）。これは、フィルム基材７１の端子部７３の裏面側に、後述するボンディングツールＴを当接させたとき、加圧面Ｔａの加圧位置の内側であって吸引孔Ｔｂの開口の当接位置を覆うように、硬化前の熱硬化性樹脂層７４を設ける。
【００４２】
そして、第１から第４フレキシブル基板２７Ａ〜２７Ｄに、第１から第４駆動回路部２６Ａ〜２６Ｄをそれぞれ実装する（図６に示すステップＳＴ３）。これは、第１から第４駆動回路部２６Ａ〜２６Ｄを、第１から第４フレキシブル基板２７Ａ〜２７Ｄのフィルム基材７１の表面の実装領域（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フレキシブル基板２７Ａ〜２７Ｄと第１から第４駆動回路部２６Ａ〜２６Ｄとをそれぞれ固定する。
【００４３】
次に、第１フレキシブル基板２７Ａに設けられた端子部７３を圧電素子２３のリード電極４７に当接させる（図６に示すステップＳＴ４）。これは、まず第１フレキシブル基板２７Ａのうち第１駆動回路部２６Ａの実装領域と端子部７３との間を折り曲げ、端子部７３を実装領域に対して下方に撓ませる。そして、ボンディングツールＴを用いて第１フレキシブル基板２７Ａ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、端子部７３をリード電極４７に当接させる。このとき、ボンディングツールＴの加圧面Ｔａが熱硬化性樹脂全体を覆うと共に、吸引孔Ｔｂの開口全体が熱硬化性樹脂で覆われるようにボンディングツールＴを当接させる。また、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。
【００４４】
ここで、図７、図８に示すように、ボンディングツールＴは、端子部７３の裏面側に当接して第１フレキシブル基板２７Ａを加圧、加熱する加圧面Ｔａを有している。この加圧面Ｔａの表面には、熱硬化性樹脂層７４となじみにくい（接着性が低い）、例えばフッ素系樹脂からなるコーティング膜が形成されている。また、ボンディングツールＴには、ポンプ（図示略）などによって内部が負圧となり、第１フレキシブル基板２７Ａを吸着、保持する吸引孔Ｔｂが形成されている。
また、第１フレキシブル基板２７Ａのうち第１駆動回路部２６Ａの実装領域の裏面側に当接して第１フレキシブル基板２７Ａを吸着、保持する補助ツールＵが、ボンディングツールＴと併せて用いられている。これは、第１フレキシブル基板２７Ａには第１駆動回路部２６Ａが実装されているので、第１駆動回路部２６Ａの重量によってボンディングツールＴによる第１フレキシブル基板２７Ａの吸着、保持が不安定となるためである。
上述したように、熱硬化性樹脂は、吸引孔Ｔｂの開口の当接位置全体を覆うように設けられている。したがって、吸引時に吸気漏れが生じることを防止し、安定した第１フレキシブル基板２７Ａの吸着、保持が行われる。
【００４５】
そして、ボンディングツールＴの加圧面Ｔａで第１フレキシブル基板２７Ａを加圧、加熱する（図６に示すステップＳＴ５）。これは、ボンディングツールＴにより、端子部７３の裏面側を加圧する。第１フレキシブル基板２７Ａは、ボンディングツールＴで加圧されることにより、下方に向けて撓む。そして、この状態でボンディングツールＴにより端子部７３を加熱すると、第１フレキシブル基板２７Ａの端子部７３と溝部６０で露出している圧電素子２３のリード電極４７が接続される。また、加熱することで熱硬化性樹脂を硬化させて熱硬化性樹脂層７４を形成する。その後、ボンディングツールＴを端子部７３の裏面側から離間させる。
【００４６】
図８中二点差線で示すように、端子部７３の裏面側に熱硬化性樹脂が形成されておらず、したがってボンディングツールＴの加圧面Ｔａが第１フレキシブル基板２７Ａに接する場合には、端子部７３の配線パターン７２や端子部７３におけるフィルム基材７１の折れ曲がりなどに起因する凹凸による間隙が端子部７３と加圧面Ｔａとの間に生じる。これにより、加圧面Ｔａによる加圧や加熱がこの間隙を介して行われるので、端子部７３を均一かつ十分に加圧、加圧することができなくなる。しかし、本実施形態では端子部７３の裏面側に形成された熱硬化性樹脂がこの間隙を埋めるので、加圧面Ｔａによる第１フレキシブル基板２７Ａの加圧や加熱が、熱硬化性樹脂を介して端子部７３の全面にわたって均一になされる。そして、熱硬化性樹脂が加熱により硬化して熱硬化性樹脂層７４となることで、前記凹凸による間隙などに起因する応力により、第１フレキシブル基板２７Ａの端子部７３が変形してしまうことが抑制される。
【００４７】
ここで、ボンディングツールＴを当接させたときに熱硬化性樹脂が吸引孔Ｔｂの開口全体を覆うように設けられているので、吸引時に吸気漏れが生じることを防止し、安定した第１フレキシブル基板２７Ａの吸着、保持が行われる。
また、ボンディングツールＴを当接させたときに熱硬化性樹脂が加圧面Ｔａで覆われるように設けられているので、ボンディングツールＴによる加圧時に熱硬化性樹脂層７４が加圧面Ｔａを回りこんでボンディングツールＴの側面に付着することが抑制される。したがって、付着した熱硬化性樹脂を除去するためのメンテナンス時における負荷を軽減することができる。なお、加圧面Ｔａの表面には熱硬化性樹脂層７４となじみにくいコーティング膜が形成されているので、加圧面Ｔａに熱硬化性樹脂層７４が付着することはない。
【００４８】
また、端子部７３とリード電極４７との少なくとも一方に異方性導電材料７９があらかじ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による加圧動作を行うことで、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。
なお、ロウ材をあらかじめ設けておく場合には、端子部７３とリード電極４７とのうち、端子部７３の下面に設けておくことが好ましい。第１フレキシブル基板２７Ａには上述したように、配線パターン７２がプリント方式を用いたメッキやエッチングなどの手法を用いて形成されているが、その配線パターン７２の形成手法と同様の手法によって、第１フレキシブル基板２７Ａにロウ材を円滑に配置することができるからである。
【００４９】
次に、第１駆動回路部２６Ａを搭載する（図６に示すステップＳＴ６）。これは、リザーバ形成基板２５の上面に樹脂６５を塗布し、この樹脂６５上に第１駆動回路部２６Ａを搭載し、固定する。ここで、端子部７３と圧電素子２３とが強固に接続されているので、第１駆動回路部２６Ａを固定するときに第１フレキシブル基板２７Ａにズレや引っ張り、ねじれなどの応力が生じても、圧電素子２３と第１フレキシブル基板２７Ａとの接続が維持される。
このようにして、第１駆動回路部２６Ａと圧電素子２３とを接続するが、同様の手順により、第２から第４駆動回路部２６Ｂ〜２６Ｄと圧電素子２３とをそれぞれ接続する。以上のように、液滴吐出ヘッド２を製造する。
【００５０】
以上のように構成された液滴吐出ヘッド２は、液滴吐出装置１に設けられる。そして、外部コントローラ１１が液滴の吐出制御用の電圧を印加して機能液導入口５８に接続された外部機能液供給装置（図示略）を駆動する。この外部機能液供給装置から送出された機能液は、機能液導入口５８を介してリザーバ部５１に供給された後、ノズル開口部３１に至るまでの液滴吐出ヘッド２の内部流路を満たす。
【００５１】
また、外部コントローラ１１は、フレキシブル基板２７に設けられた外部信号入力部７７を介して、駆動回路部２６などに駆動電力や指令信号を送る。外部信号入力部７７からの指令信号などは、その配線パターン７２を介して駆動回路部２６に送られる。そして、駆動回路部２６は、外部コントローラ１１からの指令に基づいて、端子部７３を含む配線パターン７２を介して圧力発生室３６に対応する各下電極膜４２とリード電極４７との間に電圧を印加し、弾性膜４１、下電極膜４２及び圧電体膜４５を変位させることにより、各圧力発生室３６内の圧力を高めて、ノズル開口部３１から液滴を吐出する。
【００５２】
また、外部コントローラ１１は、第１駆動モータ３に液滴吐出ヘッド２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共に第２駆動モータ４にステージ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。そして、液滴吐出ヘッド２と基板Ｓとを支持するステージ７とを相対的に走査する。
以上のようにして、基板Ｓにおける所望の位置に液滴を吐出する。その後、基板Ｓに吐出された液滴は、ヒータ１０の熱処理によって乾燥される。
【００５３】
このように構成された液滴吐出ヘッド２及び液滴吐出装置１並びに液滴吐出ヘッド２の製造方法によれば、フレキシブル基板２７を用いているので、圧電素子２３の配置間隔が小さくても、複数の圧電素子２３のそれぞれと駆動回路部２６との電気的な接続を容易に行うことができる。
また、フレキシブル基板２７に熱硬化性樹脂層７４を設けているので、ボンディングツールＴによる加圧、加熱時に、フレキシブル基板２７に均一に圧力や熱を伝えることができ、圧電素子２３とフレキシブル基板２７との接続強度が増大する。これにより、フレキシブル基板２７にズレや引っ張り、ねじれなどの応力が発生しても、駆動回路部２６と圧電素子２３とのフレキシブル基板２７を介した電気的接続が維持される。また、端子部７３とリード電極４７との接続強度が増大しているので、圧電素子２３の配置間隔をより小さくすることや、端子部７３を小さくすることができる。
【００５４】
さらに、ボンディングツールＴによる加圧、加熱時に、熱硬化性樹脂層７４が吸引孔Ｔｂの開口の当接位置を覆い、加圧面Ｔａの加圧位置からはみ出さないように形成されているので、ボンディングツールＴによる吸引性能の劣化を回避すると共に、熱硬化性樹脂層７４がボンディングツールＴに付着することを回避できる。
また、配線パターン７２が設けられたフィルム基材７１上に駆動回路部２６を設けることで、配線パターン７２と駆動回路部２６との位置決めが容易に行われる。また、駆動回路部２６をフレキシブル基板２７にフリップチップ実装することで、各駆動回路部２６と配線パターン７２との電気的な接続が作業性よくかつ良好に行われる。
【００５５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、熱硬化性樹脂層７４が吸引孔Ｔｂの開口の当接位置よりも大きく形成されているが、ボンディングツールＴによる吸引性能が劣化しなければ、吸引孔Ｔｂの開口の当接位置よりも小さく形成してもよい。
また、熱硬化性樹脂層７４が加圧面Ｔａの加圧位置からはみ出さないように形成されているが、加圧、加熱後にボンディングツールＴに熱硬化性樹脂層７４が付着しなければ、加圧位置よりも大きく形成してもよい。
また、圧電素子２３と各駆動回路部２６とが第１から第４フレキシブル基板２７Ａ〜２７Ｄによってそれぞれ接続されているが、１枚のフレキシブル基板によって一括して接続されるような構成としてもよい。このようにすることで、圧電素子２３と各駆動回路部２６との接続工程が簡略化される。
また、圧電素子２３の上電極膜４６と端子部７３とがリード電極４７を介して接続されているが、上電極膜４６を溝部６０において露出させて端子部７３と上電極膜４６とを直接接続する構成としてもよい。
また、１つの機能液導入口５８及び導入路５２によってリザーバ３７にインクを供給する構成となっているが、所望の機能液の供給量に応じて、複数の機能液導入口５８及び導入路５２を設ける構成としてもよい。
また、機能液導入口５８の開口面積を適宜変更して機能液の供給量を調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態における液滴吐出装置を示す外観斜視図である。
【図２】図１の液滴吐出ヘッドを示す外観斜視図である。
【図３】図２の液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】図２の第１フレキシブル基板を示す平面図である。
【図６】本発明の液滴吐出ヘッドの製造工程の一例のフローチャート図である。
【図７】液滴吐出ヘッドの製造工程の一部を示す模式図である。
【図８】図７と同様に、液滴吐出ヘッドの製造工程の一部を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  液滴吐出装置、２  液滴吐出ヘッド、２３  圧電素子（駆動素子）、２６  駆動回路部、２７  フレキシブル基板、３１  ノズル開口部、７３  端子部（接触予定面）、７４  熱硬化性樹脂層、Ｔ  ボンディングツール、Ｔａ  加圧面、Ｔｂ  吸引孔
【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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【図８】
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