(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔に配置された複数の細長い電極パッドを有したデバイスの前記各電極パッドと、前記各電極パッドと対応して形成された複数の細長い接続端子を備えたフレキシブル基板の前記各接続端子とを、熱圧着ツールを用い加圧加熱接合するフレキシブル基板の接続構造であって、
前記電極パッドの長手方向一端部を越えて延長形成された前記デバイスの張り出し部の前記接続端子と対向する面を所定厚だけ切り欠くことにより形成した段差を備え、この段差と、電極パッドの厚みに相当する空間を第一のはんだ溜まり部としたことを特徴とするフレキシブル基板の接続構造。
【請求項２】
前記電極パッドの長手方向他端部から前記接続端子の他端部を延長形成することにより前記電極パッドの長手方向他端部と前記接続端子の他端部との間に形成される段差を第二のはんだ溜まり部としたことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の接続構造。
【請求項３】
前記デバイスの電極パッド部と前記フレキシブル基板の導電性接続端子との接続領域と、
前記第一のはんだ溜まり部の領域と、
前記第二のはんだ溜まり部の領域との３つの領域に熱圧着後に溜められるはんだ量の合計が、
接続のために前記デバイスの電極パッド部あるいは前記フレキシブル基板接続端子に供給されるはんだ量より多くなるように前記フレキシブル基板接続端子の長さを設定することを特徴とする請求項１又は２記載のフレキシブル基板の接続構造。
【請求項４】
所定間隔に配置された複数の細長い電極パッドを有したデバイスの前記各電極パッドと、前記各電極パッドと対応して形成された複数の細長い接続端子を備えたフレキシブル基板の前記各接続端子とを、熱圧着ツールを用い加圧加熱接合するフレキシブル基板の接続方法であって、
前記電極パッドの長手方向一端部を越えて延長形成された前記デバイスの張り出し部の前記接続端子と対向する面を所定厚だけ切り欠くことにより形成した段差を備え、この段差と、電極パッドの厚みに相当する空間を第一のはんだ溜まり部とし、
前記熱圧着ツールによる加圧加熱接合の際に、前記デバイスの電極パッド部分と前記フレキシブル基板の導電性接続端子部分に加えて、前記はんだ溜まり部も熱圧着ツールを用いて同時に加熱することを特徴とするフレキシブル基板の接続方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４記載のいずれかの接続構造、接続方法を用いて製作されたインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項５記載のインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細ピッチで微小電極をはんだ付けする際のショートを防止するようにしたフレキシブル基板の接続構造、接続プロセス及びその加工プロセス、並びにそれを用いたインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来例のフレキシブル基板の接続構造を示す平面図であり、図１０は図９の側面図である。同図に示すように、デバイス１に、フレキシブル基板２を接合する場合には、デバイス１上の導電性端子である複数の電極パッド３の上面あるいはフレキシブル基板２の接続端子４の下面にクリームはんだなどのはんだを印刷もしくははんだめっきで電極パッド３上にはんだ５を供給し、この各電極パッド３上にフレキシブル基板２に形成された複数の接続端子４を重ね合わせ、この状態で熱圧着によりデバイスの各電極パッド３にフレキシブル基板２の各接続端子４を接合している。
この場合、複数の電極パッド３は、それぞれ図９の上下方向に長い長方形状に形成され、その長手方向と直交する方向に所定間隔で配列されている。また、熱圧着は、フレキシブル基板２の上から熱圧着ツール６により熱を加えてはんだ５を溶融させながら加圧し、これによりデバイス１の各電極パッド３にフレキシブル基板２の各接続端子４を一度に接合する。このとき、熱圧着ツール６は、電極パッド３の長手方向における中間部分に位置し、かつその配列方向に沿うように、フレキシブル基板２上に配置する。フレキシブル基板２の下面には、複数の接続端子４が配列されている領域を除いて、絶縁層７が設けられている（図９、図１０）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図９、図１０に示す構造では、以下のような問題がある。
１）微細ピッチでかつ微細な電極パッド３へのフレキシブル基板２のはんだ付けの場合は、過剰はんだにより隣接電極パッドとのショートが発生するという問題がある。
又、電極パッド３の幅が狭く、フレキシブル基板２の接続端子４との間隔がほとんどないため、余剰はんだの逃げ場所がなくなり隣接電極パッドとショートするため、余剰はんだをなくす必要がある。しかし、微細ピッチの場合、はんだ量をばらつき無く適正量に保つことは困難である。一方、接続端子４を延長して接続端子長さ方向に余剰上はんだを逃がす方法もあるが、接続端子を延長してそのまま余剰はんだのはんだ溜まりを作ると、図１１に示すように、大きなこぶ状になったはんだ８がフレキシブル基板２に押しつぶされたり、滴下するなどして周辺部に接触してショートする問題がある。
【０００４】
２）このため、従来、特開平２００１−１２７３９４公報に示された技術が知られている。この発明は、回路基板の電極パッドの長手方向における両端部上にレジスト部を設けた構成を有するものである。従って、この構成では、回路基板にフレキシブル基板を熱圧着により接合する際、電極パッドの両端部上に設けられたレジスト部がフレキシブル基板の導電性端子を支持してはんだ溜まりを形成するので、このはんだ溜まりに余分なはんだを溜めることができ、このため熱圧着によりはんだが回路基板の電極パッドの両端部から押し出されるのを防ぐことができるとともに、接合に必要なはんだを確保することができ、これにより十分な接合強度を得ることができる。
しかしながら、熱圧着幅にくらべてデバイスの電極長がかなり大きければ可能であるが、同等もしくは小さい場合には、この方法は用いられないし、絶縁層の精度は±０.１ｍｍ程度であり、微細な形状の電極には用いられない。
本発明は、上述の実情に鑑み、微細ピッチで微小電極をはんだ付けする際のショートを防止するようにしたフレキシブル基板の接続構造、接続プロセス及びその加工プロセス、並びにそれを用いたインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、所定間隔に配置された複数の細長い電極パッドを有したデバイスの前記各電極パッドと、前記各電極パッドと対応して形成された複数の細長い接続端子を備えたフレキシブル基板の前記各接続端子とを、熱圧着ツールを用い加圧加熱接合するフレキシブル基板の接続構造であって、前記電極パッドの長手方向一端部を越えて延長形成された前記デバイスの張り出し部の前記接続端子と対向する面を所定厚だけ切り欠くことにより形成した段差を備え、この段差と、電極パッドの厚みに相当する空間を第一のはんだ溜まり部としたフレキシブル基板の接続構造を特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記電極パッドの長手方向他端部から前記接続端子の他端部を延長形成することにより前記電極パッドの長手方向他端部と前記接続端子の他端部との間に形成される段差を第二のはんだ溜まり部とした請求項１記載のフレキシブル基板の接続構造を特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記デバイスの電極パッド部と前記フレキシブル基板の導電性接続端子との接続領域と、前記第一のはんだ溜まり部の領域と、前記第二のはんだ溜まり部の領域との３つの領域に熱圧着後に溜められるはんだ量の合計が、接続のために前記デバイスの電極パッド部あるいは前記フレキシブル基板接続端子に供給されるはんだ量より多くなるように前記フレキシブル基板接続端子の長さを設定する請求項１又は２記載のフレキシブル基板の接続構造を特徴とする。
【０００６】
請求項４記載の発明は、所定間隔に配置された複数の細長い電極パッドを有したデバイスの前記各電極パッドと、前記各電極パッドと対応して形成された複数の細長い接続端子を備えたフレキシブル基板の前記各接続端子とを、熱圧着ツールを用い加圧加熱接合するフレキシブル基板の接続方法であって、前記電極パッドの長手方向一端部を越えて延長形成された前記デバイスの張り出し部の前記接続端子と対向する面を所定厚だけ切り欠くことにより形成した段差を備え、この段差と、電極パッドの厚みに相当する空間を第一のはんだ溜まり部とし、前記熱圧着ツールによる加圧加熱接合の際に、前記デバイスの電極パッド部分と前記フレキシブル基板の導電性接続端子部分に加えて、前記はんだ溜まり部も熱圧着ツールを用いて同時に加熱するフレキシブル基板の接続方法を特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４記載のいずれかの接続構造、接続方法を用いて製作されたインクジェットヘッドを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載のインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置を特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。デバイス１の上面には図９に示したように、上下方向に長い長方形の電極パッド３がその長手方向と直交する左右方向に所定間隔に形成されている。この場合、電極パッド３は銅などの金属からなる。
一方、デバイス１に接合されるフレキシブル基板２はフィルムなどの合成樹脂からなる可撓性を有する基板であり、その下面には複数の接続端子４がデバイス１の各電極パッド３に対応して形成されている。この場合、接続端子４は、電極パッド３と同様、銅などの金属からなる。
また、各接続端子４が配列されたフレキシブル基板２の下面には絶縁層７が設けられている。絶縁層７は前記接続端子を保護するために設けられているもので、接続端子４や他の電子部品の接続端子部を除くフレキシブル基板２のほぼ全面に形成されている。
また、はんだ５がフレキシブル基板２の露出した接続端子４あるいはデバイス１の電極パッド３にめっきなどにより設けられている。なお、はんだ５は、接合強度の低下を防ぐために、十分な量が形成されている。
【０００８】
このようなフレキシブル基板２をデバイス１に接合する場合には、図２に示すように、デバイス１上に配列された複数の電極パッド３にフレキシブル基板２の各接続端子４をはんだ５を介して重ね合わせる。この状態で、予備加熱しながらコテなどの熱圧着ツール６を接続端子４上に位置させ、かつその配列方向に沿うように、フレキシブル基板２上に配置し、このフレキシブル基板２の上から熱圧着ツール６により加熱してはんだ５を溶融させながら加圧する。これにより、デバイス１の各電極パッド３にフレキシブル基板２の各接続端子４を一度に接合する。
このようにデバイス１の各電極パッド３にフレキシブル基板２の各接続端子４を熱圧着により接合する場合、はんだ５は加熱、加圧され、溶融し、デバイス１の電極パッド３やフレキシブル基板２の接続端子４を伝って流れるが、熱圧着ツール６下部でデバイス１とフレキシブル基板２の間に挟まれ流れ出すことが出来なかった余分なはんだ５は図３のように電極パッド３の配列方向へとはみ出し、隣接する電極パッド３へとはんだショート８（図１１）を起こす。
そこで、本発明ではフレキシブル基板２の接続端子４の長さ方向にはんだ溜まり部を設けることにより、余分なはんだをはんだ溜まり部に吸収し、隣接電極とのショートを防止している。
【０００９】
図１は本発明のフレキシブル基板の接続構造の一例を示したものであり、図１では接続端子４の根元部分に重なる電極パッド３部分に段差を設けてはんだ溜まりを形成する部分９（以下、はんだ溜まり部と称する）を形成しており、熱圧着時に溶融した余分なはんだをはんだ溜まり部９に溜めることができるようにしている。言い換えれば、電極パッド３の長手方向一端部を越えて延長形成されたデバイス１の張り出し部の接続端子４と対向する面を所定厚だけ切り欠くことにより段差を形成し、この段差と、電極パッド３の厚みに相当する空間をはんだ溜まり部９としたものである。
このため、熱圧着によりはんだ５が接続端子４の配列方向に押し出されるのを防ぐことができ、これにより接続端子４の配列方向に隣り合う接続端子４とのショートを防ぐことができ、導通信頼性の高いものを得ることができる。
図２では接続端子４の先端より外側にまで電極パッド３が配置されているため、この延長部によるはんだ溜まり部９によって、前述と同様の効果が得られる。
図３では電極パッド３より接続端子４が長く配置されているため、この延長部によるはんだ溜まり部９によって、同様の効果が得られる。
【００１０】
図４ではフレキシブル基板２の接続端子４の長さ方向の両方をデバイス１の電極パッド３より長くして、はんだ溜まり部９を設けている。言い換えれば、電極パッド３の長手方向他端部から接続端子４の他端部を延長形成することにより電極パッド３の長手方向他端部と接続端子４の他端部との間に形成される段差をはんだ溜まり部９としたものである。
図４のように、デバイス１を下側に配置し、はんだ５があらかじめ供給された接続端子４を有するフレキシブル基板２を上側に配置して、デバイス１の電極パッド３と前記接続端子４を重ね合わせ、上から熱圧着ツール６で熱圧着する場合において、前記電極パッド３を前記接続端子４先端より長くしたはんだ溜まり部９と、前記接続端子４を前記電極パッド３内側より長くしたはんだ溜まり部９で余剰はんだを吸収するモデルからはんだ溜まり部９の大きさは次のように求めることが出来る。
フレキシブル基板２の接続端子４の幅をＷ１、前記接続端子４の厚さをＴ１、デバイス１の電極パッド３の幅をＷ２、フレキシブル基板２の接続端子４上あるいはデバイス１の電極パッド３にあらかじめ供給されたはんだ量をＶ、前記電極パッド３の長さ方向に対する熱圧着ツール６の長さをＬ、余剰接続端子長をＬ１、余剰電極パッド長をＬ２とすると、熱圧着後に熱圧着ツール６の下部に存在できるはんだ量Ｖ０は概算、
Ｖ０＝２Ｌ×Ｔ１(Ｗ２−Ｗ１)
で表すことが出来る。
【００１１】
また、フレキシブル基板２の接続端子４をデバイス１の電極パッド３内側より長くしたはんだ溜まり部９のはんだ溜まり量Ｖ１は
Ｖ１＝０．３６×Ｗ１２×Ｌ１
で概算できる。
同様に、デバイス１の電極パッド３をフレキシブル基板２の接続端子４先端より長くしたはんだ溜まり部９のはんだ溜まり量Ｖ２は
Ｖ２＝０．０９×Ｗ２２×Ｌ２
で概算できる。
これら３つのはんだ量があらかじめ供給されたはんだ量以上であれば、余剰はんだははんだ溜まり部９に全て溜めることが出来ると考えられ、
Ｖ０＋Ｖ１＋Ｖ２≧Ｖ
すなわち、
０．０９×(４×Ｗ１２×Ｌ１＋Ｗ２２×Ｌ２)＋２Ｌ×Ｔ１(Ｗ２−Ｗ１)≧Ｖを満たす余剰接続端子長Ｌ１と余剰電極パッド長Ｌ２が必要なはんだ溜まり部９の大きさと考えることが出来る。
例えば、デバイス１の電極パッド３の幅が５０μｍ、フレキシブル基板２の接続端子４の幅が２５μｍ、前記接続端子４上にはんだ５が１０μｍの厚さで形成され、熱圧着ツール６の長さが０．５ｍｍで、前記電極パッド３の先端にのみはんだ溜まり部９を設ける場合、前記電極パッド３を前記接続端子４より２６０μｍ以上長く設けると良い。
【００１２】
図５ではフレキシブル基板２の接続端子４の長さ方向の一方はデバイス１の電極パッド３をフレキシブル基板２の接続端子４より伸ばすことによりはんだ溜まり部９を設け、もう一方はフレキシブル基板２の接続端子４をデバイス１の電極パッド３より長くしてはんだ溜まり部９を設けている。
上記したように、フレキシブル基板２の接続端子４の長さ方向の両方にはんだ溜まり部９を設けることにより、熱圧着時の余分なはんだは片側にしかはんだ溜まり部９がない場合に比べ、はんだ溜まり部９までの距離が近くなるため、余分なはんだははんだ溜まり部９へ容易に流れることができ、より電極パッド３間のショートを防止できる。
フレキシブル基板２の接続端子４とデバイス１の電極パッド３の接合において、図１から図５に示した構成では、デバイス１の電極パッド３に段差を設けたり、フレキシブル基板２の接続端子４の長さを長くあるいは短くするなどの必要があるが、前者では電極パッド３からの配線が出来なくなる場合において、後者ではデバイス１の電極パッド３の端部からはみ出し禁止の場合などにおいて、はんだ溜まりを部９を設けられない場合がある。
【００１３】
そこで、図６のように、フレキシブル基板２を熱圧着ツール６で加圧後、持ち上げツール１０でフレキシブル基板２を持ち上げて、余分なはんだが溜まるはんだ溜まり部９を確保することで、前記と同様の効果を得る上、フレキシブル基板２やデバイス１を特別な形状にすることなしに、隣接電極とのショート防止を実現できる。この時、持ち上げツール１０により、持ち上げる以外に、上方から粘着物やエアー吸着などで持ち上げても良い。また、持ち上げる側は接続端子４の長さ方向のどちらか一方でも両方でもよい。
図６の接続プロセスにおいて、持ち上げる角度が緩やかな場合、はんだが溜まり部９を十分設けることが出来ない。一方、持ち上げる角度が急な場合、溶融したはんだは自重によりフレキシブル基板２の接続端子４を伝って流れることが出来ず、熱圧着ツール６の端部に溜まったり、溜まった溶融はんだが滴下するなどして隣接電極とショートする恐れがある。
そこで、フレキシブル基板２を持ち上げる角度を１０〜４５度とすることで、はんだが溜まる空間を確保しつつ、隣接電極とのショートを防止できる。
上記した図１から図６の構成において、はんだ溜まり部９のフレキシブル基板２を熱圧着と同時に加熱する接続プロセスを実施する。
上記のように、はんだ溜まり部９のフレキシブル基板２を図７のように熱圧着時に同時に加熱することにより、熱圧着ツール６下部以外の近傍のはんだも早く溶融する。このため、熱圧着ツール６下部以外の近傍のはんだは熱圧着ツール６の下部で溶融したはんだがはんだ溜まり部９へ流れるのを阻害しないため、はんだ溜まりによる隣接電極とのショートをより防止できる。
はんだ溜まり部９の加熱方法にはホットエアーや熱圧着ツールなどが利用できる。
【００１４】
図８は、熱圧着後に不要となるはんだ溜まり部を切断する加工プロセスを行った構成を示している。
前記したように、フレキシブル基板２あるいはデバイス１の端部に設けられたはんだ溜まり９は熱圧着以後、不要となる一方、はんだ、フレキシブル基板２の接続端子４、デバイス１の電極パッド３が余分に長く、露出しているために他の電極や導電性の異物付着などによりショートを起こしたり、例えば他の部品との組み付けなどにより、はんだ溜まり部９が空間的に邪魔になることが起こりうる。
そこで、熱圧着後に不要となったはんだ溜まり部９を切断する加工プロセスを実施する。このように、熱圧着後、はんだ溜まり部９を切断することにより、はんだ溜まり部９が他の電極とショートしたり、後々まで余分な空間を確保する必要が無くなる。
上記したように、はんだ溜まり部９を切断する際には、熱圧着ツール６で加圧したまま、レーザーもしくは超音波カッターで切断する。
はんだ溜まり部９の切断において、デバイス１が機械的に破損しやすかったり、デバイス１の電極パッド３とフレキシブル基板２の接続端子４のはんだ接合部の接合強度が弱い場合など、僅かな機械的応力でも部品を破損してしまう。
そこで、熱圧着ツール６で加圧し、周辺部に与える機械的応力が少ないレーザーや超音波カッターを用いることで、部品を破損せずに不要となったはんだ溜まり部９を切断できる。
上記図１から図８に示された構造はインクジェットヘッドに応用することができる。
上記インクジェットヘッドでは、多くの噴射チャンネルが３００ｄｐｉ程度の微細な間隔で配置されており、各々の噴射チャンネルに信号を入力して、噴射を制御するため、各電極に信号入力する接続端子を接合する必要がある。また、噴射チャンネルが微細な間隔で配置されているため、ショートが発生した場合、修理することが出来ず、即不良となる。
【００１５】
そこで、図１から図８に示された構造を用いて接合することにより、高歩留まりでインクジェットヘッドを提供できる。
更に、インクジェットヘッドを用いることによりインクジェット記録装置を得ることができる。
インクジェット記録装置は、カラー記録が一般的になっており、インクジェット記録装置内に複数のインクジェットヘッドを用いている。このため、インクジェットヘッドの歩留まりが低い場合、インクジェット記録装置の価格が高価になる。
そこで、前記インクジェットヘッドを用いることにより、安価なインクジェット記録装置を提供できる。
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、電極パッドの長手方向一端部を越えて延長形成されたデバイスの張り出し部の接続端子と対向する面を所定厚だけ切り欠くことにより形成した段差を備え、この段差と、電極パッドの厚みに相当する空間を第一のはんだ溜まり部としたことにより、熱圧着ツールにより押された余分なはんだがはんだ溜まりへと流れ、熱圧着ツール下部での隣接電極パッドとのショートを低減できる。また、はんだ溜まりでは多量のはんだをためておくことが出来るため、熱圧着ツール下部以外でも隣接電極パッドとのショートが起こりにくい。
請求項２記載の発明では、第一のはんだ溜まり部に加えて、前記電極パッドの長手方向他端部から前記接続端子の他端部を延長形成することにより前記電極パッドの長手方向他端部と前記接続端子の他端部との間に形成される段差を第二のはんだ溜まり部としたことにより、熱圧着ツールにより押された余分なはんだが先端側と根元側の両方向に流れ、熱圧着ツール下部での隣接電極パッドとのショートをより低減できる。また、はんだ溜まりでは多量のはんだをためておくことが出来るため、熱圧着ツール下部以外でも隣接電極パッドとのショートが起こりにくい。
請求項３記載の発明では、デバイスの電極パッド部とフレキシブル基板の導電性接続端子との接続領域と、第一のはんだ溜まり部の領域と、第二のはんだ溜まり部の領域との３つの領域に熱圧着後に溜められるはんだ量の合計が、接続のために前記デバイスの電極パッド部あるいは前記フレキシブル基板接続端子に供給されるはんだ量より多くなるようにフレキシブル基板接続端子の長さを設定することにより、余剰はんだをはんだ溜まり部に全て溜めることができ、隣接電極パッドとのショートを防止できる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、熱圧着ツールによる加圧加熱接合の際に、デバイスの電極パッド部分とフレキシブル基板の導電性接続端子部分に加えて、はんだ溜まり部も熱圧着ツールを用いて同時に加熱されるため、溶融した余剰はんだの流れを阻害せず、はんだ溜まりへ余剰はんだを誘導しやすくなり、隣接電極パッドとのショートを防止できる。
請求項５記載の発明では、微細な接合が要求されるインクジェットヘッドを高歩留まりで提供できる。
請求項６記載の発明では、高品質なインクジェットヘッドを用いることにより、微細な接合が要求されるインクジェットヘッドを高歩留まり、すなわち安価に製造することが出来るため、複数のインクジェットヘッドを備えることが一般的になっているインクジェット記録装置を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の例を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態の更に他の例を示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態の更に他の例を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態の更に他の例を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態の更に他の例を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態の更に他の例を示す側面図である。
【図８】本発明の実施の形態の更に他の例を示す側面図である。
【図９】従来のフレキシブル基板の接続構造の一例を示す平面図である。
【図１０】従来のフレキシブル基板の接続構造の一例を示す側面図である。
【図１１】従来のフレキシブル基板の接続構造の問題点を示す平面図である。
【符号の説明】
１  デバイス
２  フレキシブル基板
３  電極パッド
４  接続端子
５  はんだ
６  熱圧着ツール
９  はんだ溜りを形成する部分（はんだ溜まり部）
１０  持ち上げツール
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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