(57)【要約】【課題】光の照射ムラによる未硬化部分の発生や過剰照射による着色、炭化の発生を抑制可能な構造体の製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも一部が延伸用透明部材により覆われた光源に光硬化性接着剤組成物を衝突させ、該延伸用透明部材の表面で該組成物を膜化させると同時に該組成物に対し光を照射し、該光源下に配置された塗布前構造体の塗布領域に該組成物を滴下して塗布し、硬化させる構造体の製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が延伸用透明部材により覆われた光源に光硬化性接着剤組成物を衝突させ、該延伸用透明部材の表面で該組成物を膜化させると同時に該組成物に対し光を照射し、該光源下に配置された塗布前構造体の塗布領域に該組成物を滴下して塗布し、硬化させる構造体の製造方法。
【請求項２】
前記光源の上部及び下部の少なくとも一方にマスクが備えられている請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記光が紫外線光であり、前記組成物がＵＶカチオンエポキシ接着剤である請求項１又は２に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
前記延伸用透明部材の表面の少なくとも一部に撥液層が設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
記録素子基板と、電気配線により該記録素子基板と接続されている電気配線テープと、該記録素子基板にインクを供給するインク供給部材と、を備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
少なくとも一部が延伸用透明部材により覆われた光源に光硬化性接着剤組成物を衝突させ、該延伸用透明部材の表面で該組成物を膜化させると同時に該組成物に対し光を照射し、該光源下に配置された塗布前インクジェット記録ヘッドの塗布領域に該組成物を滴下して塗布し、硬化させる方法であり、
前記塗布領域が、前記記録素子基板と前記電気配線テープとの電気配線接続部分と、前記記録素子基板、前記電気配線、前記電気配線テープ及び前記インク供給部材により形成される空隙部とを含むインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記光源の上部及び下部の少なくとも一方にマスクが備えられている請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記光が紫外線光であり、前記組成物がＵＶカチオンエポキシ接着剤である請求項５又は６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記延伸用透明部材の表面の少なくとも一部に撥液層が設けられている請求項５から７のいずれか一項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光硬化性接着剤組成物に光を均一に照射しながら塗布前構造体の塗布領域に該組成物を配置することで作製される構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に接着剤組成物を塗布した後に硬化を行う方法としては、塗布対象物に接着剤組成物を塗布した後に紫外線光を照射する方法及び接着剤組成物を塗布しながら紫外線光を照射する方法のいずれかが用いられている。前者の方法では生産コストを下げるにはタクト短縮を行う必要性があるため、通常後者の方法が取られている。例えば特許文献１に開示されているように、カチオン型紫外線硬化性液状組成物を対象物に向けて落下させ、その落下の過程で該カチオン型紫外線硬化性液状組成物に紫外線を照射したうえで前記対象物上に塗布する方法が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６６４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記方法ではカチオン型紫外線硬化性液状組成物を基板上に塗布しながら落下過程で紫外線光をあてて硬化させる。しかしながら、該組成物に紫外線光を十分に照射させるには基板と塗布装置との距離を長くとる必要があり、塗布の位置精度が低い。
【０００５】
電気基板のパッケージの配線部を例にとると、電極部に前記組成物を塗布しながら紫外線光を照射する場合、配線部の下に接着剤が流れ込む光量では内部まで活性種の反応が起こらず、深部は硬化しない。即ち、表面には十分な光量が当たるが、光線が減衰して内部に活性種を発生させることができない。一方、該組成物全体が硬化するまで紫外線光を照射した場合、表面は急速硬化して膜が張られ、該組成物内部も粘度が上昇して電気配線の下に接着剤が回り込まなくなる。また、過剰照射により着色、炭化が生じる場合がある。このように、従来技術では厚みのある光硬化性接着剤組成物の塗布時に、均一な硬化状態になるように光を照射することは困難であった。
【０００６】
したがって、本発明は、光の照射ムラによる未硬化部分の発生や過剰照射による着色、炭化の発生を抑制可能な構造体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】
【０００７】
本発明に係る構造体の製造方法は、少なくとも一部が延伸用透明部材により覆われた光源に光硬化性接着剤組成物を衝突させ、該延伸用透明部材の表面で該組成物を膜化させると同時に該組成物に対し光を照射し、該光源下に配置された塗布前構造体の塗布領域に該組成物を滴下して塗布し、硬化させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光の照射ムラによる未硬化部分の発生や過剰照射による着色、炭化の発生を抑制可能な構造体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る方法により製造されるインクジェット記録ヘッドの一例を示す模式図である。
【図２】図１のＡ部を示す模式平面図である。
【図３】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例を示す図２のＡ−Ａ部分の断面図である。
【図４】本発明に係る光源のマスクの形状の例を示す模式図である。
【図５】光硬化性接着剤組成物が光源に衝突して流延する様子を示す模式図である。
【図６】本発明に係る方法の製造フローを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（光硬化性接着剤組成物）
本発明に係る方法で用いる光硬化性接着剤組成物は、光源から照射される光により硬化する接着剤組成物であれば特に限定されず、例えばラジカル重合系のアクリル系樹脂組成物やイオン重合系のエポキシ系樹脂組成物を用いることができる。しかしながら、光硬化性接着剤組成物としてはイオン重合反応機構により硬化する接着剤組成物を用いることが好ましい。該組成物を用いることにより、短時間での接着が可能となり、例えばインクジェット記録ヘッドの製造においては、該組成物の熱が伝わることによるインク供給部材、シリコン基板の熱膨張を低減することができる。
【００１１】
イオン重合反応を用いる接着剤組成物としては、イオン反応の種類からカチオン重合を用いるものとアニオン重合を用いるものに大別される。アニオン重合を用いる接着剤組成物としては被着材表面に付着する微量な水やアミン等で反応を開始するシアノアクリレート系瞬間接着剤がある。カチオン重合反応を用いる接着剤組成物としては、光酸発生剤が光エネルギーを受けて酸を発生させて、エポキシ、オキセタン、ビニルエーテル等を重合させる接着剤組成物が知られている。本発明に係る光硬化性接着剤組成物としては、ＵＶカチオンエポキシ接着剤が好ましく、遅延硬化型ＵＶカチオンエポキシ接着剤がより好ましい。なお、従来の方法では、一般的に硬化メカニズムとして、熱硬化、紫外線硬化、熱、紫外線併用、湿気硬化が用いられている。しかし、インクジェット記録ヘッドの部材にプラスチックが多く用いられているため、キュアの温度はあまり高く設定できない。例えば熱硬化型の接着剤組成物を用いる場合キュア時間が長くなり、記録素子基板及びインク供給部材についてもキュア時に熱膨張による変形が起こる場合がある。熱膨張により変形した記録素子基板やインク供給部材を常温に戻すと収縮し、接着剤組成物を介して応力変形が生じることになる。
【００１２】
光硬化性接着剤組成物は、主にエポキシ樹脂、カチオンに対して活性が高い脂環式エポキシ樹脂を含むことが好ましい。また、接着剤組成物は活性種である光カチオン重合開始剤、特にオニウム塩を含むことが好ましい。更に、接着剤組成物は、接着性、流動性、反応性等の調整を目的として、シリカ、カーボン等のフィラーやシランカップリング剤、反応性希釈剤等を適宜含んでもよい。接着剤組成物の粘度はタクトや塗布前構造体の塗布領域の大きさ、塗布体積に応じて適宜選択することができる。
【００１３】
（光源）
本発明で用いる光源は、少なくとも一部が延伸用透明部材に覆われ、光硬化性接着剤組成物の硬化反応を促進させる光を照射できるものであれば特に限定されない。しかしながら、前述したように光硬化性接着剤組成物としてはラジカル重合系のアクリル系樹脂組成物やイオン重合系のエポキシ系樹脂組成物等を用いることができるため、光源としては紫外線光放出光源であることが好ましい。
【００１４】
例えば、低圧水銀ランプ（１８５〜２５４ｎｍ）、高圧水銀ＵＶランプ（３６５ｎｍ）、メタルハライドＵＶランプ（２００〜４００ｎｍ）等からファイバー等で導光して光源とすることができる。また、エキシマランプ、超高圧ＵＶランプ等を用いることもでき、光硬化性接着剤組成物の反応開始波長に併せてランプを選択することができる。また発光部の発熱量が少ないＵＶ−ＬＥＤを用いてもよい。
【００１５】
光源の上部及び下部の少なくとも一方には、ニードル内の光硬化性接着剤組成物の硬化を防止するため、また、塗布後の光硬化性接着剤組成物に余分な紫外線光が照射されないようにするためにマスクが設けられていることが好ましい。マスクの形状は特に限定されないが、必要とされる塗布精度、塗布領域の面積、形状に応じてマスクの形状を適宜選択することができる。例えば光源の下部に設けられるマスクの形状としては、図４に示すように、広い面積に薄く分布させるには図４ａに示す形状、塗布領域の面積が狭い場合は図４ｂに示す形状、塗布領域の面積が広い場合には図４ｃに示す形状とすることができる。更に、マスク表面の濡れ性を変化させて滴下位置を制御することもできる。
【００１６】
（延伸用透明部材）
本発明で用いる光源は、光硬化性接着剤組成物を延伸するための延伸用透明部材で少なくとも一部が覆われている。該延伸用透明部材により、光源に衝突した光硬化性接着剤組成物は該延伸用透明部材の表面で膜化し、薄膜状となることで光が均一に照射される。これにより、光の照射ムラによる未硬化部分の発生や過剰照射による着色、炭化の発生が抑制される。
【００１７】
延伸用透明部材の形状としては、例えば球状、半球状とすることができる。しかしながら、塗布領域の形状、塗布量に応じて光硬化性接着剤組成物を均一な薄膜状に広げることができ、光を均一に照射できれば形状は特に限定されず、円すい状でも、プレート状でもよい。延伸用透明部材の材料には、ガラスや光に対し吸収を持たない樹脂等を用いることができる。
【００１８】
光硬化性接着剤組成物が経時で付着堆積しないように、撥水、撥油性物質からなる透明樹脂を延伸用透明部材の表面の少なくとも一部に塗布して撥液層を設けることが好ましい。これにより、光硬化性接着剤組成物と延伸用透明部材との濡れ性を変化させ、塗布前構造体の塗布領域に精度良く滴下し塗布することができる。撥液層の形成方法としては、具体的には光硬化性接着剤組成物の溶解性パラメータと値が離れた、撥水、撥液性の透明樹脂を延伸用透明部材の表面に薄く塗布することで形成することができる。撥液層の材料としては、例えばパーフルオロ樹脂、パーフルオロシリコン系の樹脂等を用いることができる。
【００１９】
光硬化性接着剤組成物を供給するディスペンサの供給圧、光硬化性接着剤組成物の流量、光硬化性接着剤組成物が光源に衝突する角度により、延伸用透明部材の表面に形成される薄膜の膜厚は変化する。また光源と光硬化性接着剤組成物との表面張力差によっても膜厚は変化する。光源の外郭部である延伸用透明部材を回転させ、遠心力で光硬化性接着剤組成物の薄膜化を促進させてもよい。
【００２０】
延伸用透明部材の形状及びサイズは、塗布領域のサイズ、塗布スピード及び光硬化性接着剤組成物の粘度等を考慮して決定することができる。一例として、粘度４Ｐａ・ｓの紫外線硬化性接着剤組成物を用い、塗布量を３ｍｇ／ｓｅｃ、延伸用透明部材の球の直径を２ｍｍとし、膜厚４０μｍの薄膜で該組成物を膜化させ、流動させることができる。
【００２１】
（構造体）
光硬化性接着剤組成物を塗布し硬化させる対象物である構造体としては、電子デバイスを配置する実装基板や家庭用建材、マイクロデバイス基材等が挙げられる。電子デバイス関係では、湿気や溶剤、酸、インク、光等から電気配線部分を保護するために、該電気配線部分に光硬化性接着剤組成物を塗布し硬化させる。構造体の材料としては、光硬化性接着剤組成物と密着性が得られる材料であれば特に制限されない。
【００２２】
特に、前記構造体としては、記録素子基板と、電気配線により該記録素子基板と接続されている電気配線テープと、該記録素子基板にインクを供給するインク供給部材と、を備えるインクジェット記録ヘッドであることが好ましい。本発明に係る方法では、インクジェット記録ヘッドの、前記記録素子基板と前記電気配線テープとの電気配線接続部分と、前記記録素子基板、前記電気配線、前記電気配線テープ及び前記インク供給部材により形成される空隙部に、光硬化性接着剤組成物を塗布し硬化させる。本発明に係る方法によれば、照射ムラによる未硬化部分や過剰照射による着色、炭化が生じず、前記空隙部にも隙間なく接着剤組成物を充填し、全体を硬化させることができる。
【００２３】
図１に、本発明に係る方法により製造されるインクジェット記録ヘッドの一例の模式図を示す。また、図２に図１のＡ部の模式平面図を示す。図１、図２に示すように、該インクジェット記録ヘッドは、記録素子基板１と、インク供給部材であるタンクケース１４と、電気配線テープ３とを備える。記録素子基板１はインクを吐出するための吐出口を有する。タンクケース１４はインクを格納し、記録素子基板１にインクを供給する。電気配線テープ３は電気配線であるリード線２により記録素子基板１と接続されている。
【００２４】
タンクケース１４の材料としては、インクと接触して膨潤、溶解したり、有機、無機物質が溶出したりしない材料であれば、有機材料、無機材料のいずれも用いることができる。タンクケース１４の材料としては、原材料の価格や加工のし易さの観点から熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。例えば、ポリプロピレン、変性ＰＰＥ等の汎用樹脂を用いることができる。機械的強度を高めるために、シリカやアルミナ等を充填剤として更に用いてもよい。
【００２５】
（インクジェット記録ヘッドの製造方法）
本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例を図３に示す。図３は、図２のＡ−Ａ部分の断面図である。図３の光源５には上部及び下部にマスク８が設けられている。ニードル４より吐出された光硬化性接着剤組成物６−ａは、延伸用透明部材の表面で膜化し、それと同時に光源５より光７が照射される。薄膜化した光硬化性接着剤組成物６−ｂは、リード線２による記録素子基板１と電気配線テープ３との接続部分と、記録素子基板１、リード線２、電気配線テープ３及びインク供給部材１４により形成される空隙部１５に滴下され、塗布される。この時、空隙部１５内に隙間なく光硬化性接着剤組成物は充填され、硬化される。
【００２６】
図５にニードルから吐出された光硬化性接着剤組成物が光源に衝突して除々に広がり膜化する様子を示す。図５に示すように、延伸用透明部材の表面で光硬化性接着剤組成物は膜化し、それと同時に光源より光が照射される。なお、ニードルと光源とがなす角度は特に限定されず、任意の角度に配置が可能である。また、図５ではニードルを回転させているが、光源及びニードルの少なくとも一方を回転させても良い。
【００２７】
図６に、塗布前インクジェット記録ヘッドの塗布領域に光硬化性接着剤組成物を塗布する様子を示す。ディスペンサ１０からシリンジ１１に光硬化性接着剤組成物が供給され、光源は光照射ユニット１２に接続されている。光源下には塗布前インクジェット記録ヘッドが配置されている。図６では塗布前インクジェット記録ヘッドを移動させて光硬化性接着剤組成物を塗布しているが、光源及びシリンジ１１を移動させてもよい。ディスペンサ１０には、液状インク、接着剤等を塗布する際に使用するディスペンサを用いることができる。例えば圧力式のものや、ダイコーターのような塗布装置も使用することができる。
【００２８】
以下に、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法の具体例について説明を行う。
【００２９】
記録素子基板（チップ）１と電気配線テープ（ＴＡＢテープ）３との実装は、チップ１上の電極パッドに成膜、フォトリソグラフィ、メッキ工程等によって金メッキバンプを設け、その後ＴＡＢのインナーリードを熱と荷重によって接合する。この時チップ１とインナーリードとのエッジタッチを防ぐためにリードフォーミングを行う。リードフォーミングはギャングボンダーでチップ１とＴＡＢとの高さに差を設けてＩＬＢ（Ｉｎｎｅｒ  Ｌｅａｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）を行い、インナーリードを変形させることによって形成する。通常チップ１の吐出面とＴＡＢのポリイミド面とが同一方向となるようにＩＬＢを行う。そしてチップ１は支持部材となるタンクケース１４のインク供給口からのリークが発生しないように接着される。さらにＴＡＢテープ３は吐出面に付着したインクの流出等によってＴＡＢテープ３の銅箔面上でショートや腐食が起こらないように、銅箔面を保護するカバーフィルム面側をチップ１と同様にタンクケース１４に接着接合する。
【００３０】
その後チップ１周囲とデバイスホールとの空隙部を光硬化性接着剤組成物で封止する。さらにＩＬＢの電気接続部が微細なインク滴等が付着して腐食するおそれがあるため、電極部はエポキシ樹脂等の封止性およびイオン遮断性に優れた光硬化性接着剤組成物で被覆、封止する。本発明に係る方法によれば、前記チップ１周囲とデバイスホールとの空隙部の封止及び電極部とＴＡＢテープ３、デバイスホールの隙間からなる空隙部及び電極部上部を被覆する封止を行うことができる。
【００３１】
圧力式のディスペンサから光硬化性接着剤組成物をシリンジに供給し、シリンジのニードル直下に設けられた光源に該組成物を衝突させる。これにより、光硬化性接着剤組成物を延伸用透明部材の表面で薄膜化し、光源下に配置された塗布前インクジェット記録ヘッドの塗布領域である電気配線接続部分に滴下する。前記組成物は流動して電気配線接続部分のリード線２間の隙間を通過してデバイスホール部分を隙間なく充填することができる。このように、本発明に係る方法は、インクジェット記録ヘッドの製造工程において、電気配線テープと記録素子基板との接続部分及びそれらを搭載するインク供給部材の実装部分の保護、封止に好適である。
【００３２】
なお、本発明に係る構造体の製造方法は前述したインクジェット記録ヘッドの製造に限られず、バイオッチップの製造や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッドの製造にも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッドが挙げられる。
【実施例】
【００３３】
本実施例では、図１に示すインクジェット記録ヘッドを作製した。図２に図１のＡ部の模式図を示す。図２に示すように該インクジェット記録ヘッドは、記録素子基板１と、リード線２と、電気配線テープ３と、タンクケース１４とを備える。
【００３４】
まず、タンクケース１４のデバイスホールに記録素子基板１を貼り付けた後、電気配線テープ３を、リード線２を介して記録素子基板１のパッド部に図２に示すように接続した。以下、実装品と示す。
【００３５】
次いで、図６に示すように、ディスペンサ１０からＵＶカチオンエポキシ接着剤（粘度３０００ｍＰａ・ｓ）をシリンジ１１に供給して前記実装品を塗布開始位置にセットした。ニードルの直下には紫外線照射ユニット１２に接続された紫外線球状放射光源をセットした。該光源の上部及び下部には図４ｂに示すマスクを設けた。
【００３６】
シリンジ１１と前記光源とを同期させて移動させ、前記マスクにより接着剤組成物の形状を絞って塗布を行った。紫外線光の照射量を６００ｍＪ／ｃｍ2、前記接着剤の吐出量を３ｍｇ／ｓｅｃとし、記録素子基板１の短手方向に６ｍｍスキャンして接着剤塗布及び紫外線照射を行った。前記光源の延伸用透明部材の表面では前記接着剤が薄膜状態となり、該薄膜の膜厚は数十μｍ程度であった。インクジェット記録ヘッド作製後の断面を観察及び指触した結果、デバイスホールの底の面まで前記接着剤が到達し硬化していることが確認された。なお、本実施例ではブラックインク用インクジェット記録ヘッドの製造を行ったが、本発明はこれに限らずカラー用インクジェット記録ヘッドの製造にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１      記録素子基板（チップ）
２      リード線
３      電気配線テープ（ＴＡＢ）
４      ニードル
５      光源
６−ａ  接着剤組成物
６−ｂ  接着剤組成物（薄膜化後）
７      光
８      マスク
９      ヘッドＣＲＧ（Ｂｋ）
１０    ディスペンサ
１１    シリンジ
１２    紫外線照射ユニット
１４    タンクケース（インク供給部材）
１５    空隙部（デバイスホール）
【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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