(57)【要約】【課題】ＯＬＢ部の高精度な実装と駆動回路部のシリコン基板上への固定を確実なものにした液滴吐出ヘッド、さらに作業性や生産性を高めることが可能な液滴吐出ヘッドの製造方法、および信頼性に優れた液滴吐出装置を提供する。【解決手段】本発明の液滴吐出ヘッドは、流路形成基板２２と、流路形成基板２２上に設けられた圧電素子２３と、流路形成基板２２の圧電素子２３側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上に設けられたドライバＩＣ２６と、リザーバ形成基板２５の開口部６０に露出している圧電素子２３の端子部７３とドライバＩＣ２６とを接続するフレキシブル基板２７とを備え、フレキシブル基板２７が実装された開口部６０内に配置される保護部材６５がフレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６との間の隙間Ｓ１に入り込んでおり、保護部材６５を介してフレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６とが固定されている。【選択図】図４
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【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複数の駆動素子と、
前記第１基板の前記複数の駆動素子側に設けられた第２基板と、
該第２基板上に設けられた複数の駆動回路部と、
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前記駆動回路部とを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が実装された前記開口部内に配置されるとともに、前記フレキシブル基板と前記駆動回路部との間の隙間に入り込んだ保護部材を有し、前記保護部材を介して前記フレキシブル基板と前記駆動回路部とが固定されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記保護部材が、前記第２基板と前記駆動回路部との間の隙間に入り込んでおり、
前記保護部材を介して前記第２基板と前記駆動回路部とが固定されていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記保護部材が、エポキシ系あるいはシリコーン系の接着剤であることを特徴とする請求項１または２記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記フレキシブル基板は、前記駆動回路部と前記端子部とを接続する複数の配線パターンを有してなり、
前記複数の配線パターンが、前記接続部から前記駆動回路部の実装領域に向かって延在していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
フレキシブル基板に駆動回路部を実装する実装工程と、
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、
前記第２基板の前記開口部から露出する前記駆動素子の前記端子部に、前記駆動回路部が実装された前記フレキシブル基板の接続部を接続させる接続工程と、
前記フレキシブル基板が接続された前記開口部内に保護部材を配置する配置工程と、を有し、
前記配置工程において、
前記保護部材を前記フレキシブル基板と前記駆動回路部との間の隙間に入り込ませて、
前記保護部材を介して前記フレキシブル基板と前記駆動回路部とを固定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】
前記配置工程において、
前記保護部材を前記第２基板と前記駆動回路部との間の隙間に入り込ませて、
前記保護部材を介して前記第２基板と前記駆動回路部とを固定することを特徴とする請求項５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記接続工程において、
前記駆動回路部の前記開口部側の側面が、前記開口部の開口端よりも内側にはみ出さない位置に前記駆動回路部を配置することを特徴とする請求項５または６記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項１から４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、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】
従来におけるドライバＩＣのモールド方法として用いられていたポッティング工法は、シリコン基板の開口部を含む構造体全体をポッティング材で覆う工法であるため、ドライバＩＣの能動面までポッティング材を塗布していた。しかしながら、ワイヤーボンディング構造ではヘッド全体の厚みを薄型化するのは難しい。また、ワイヤーループがドライバＩＣの能動面よりも上方に突出しているため、ワイヤー全体をポッティング材で覆うには気泡の混入などを考慮して粘度の低い樹脂材料を使用しなければならない。
【０００４】
このようなワイヤーボンディング工法の問題を解決する工法として、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）接続を行う工法がある（例えば、特許文献２）。この工法では、予めフレキシブル基板にドライバＩＣを実装しておき、該ドライバＩＣを、アンダーフィル材を介してシリコン基板上に固定している。
【特許文献１】特開２００６−３３０８４３号公報
【特許文献２】特開２００６−６８９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載のアンダーフィル材を用いたモールド構造では、フレキシブル基板をシリコン基板に取り付ける前にドライバＩＣの周辺にアンダーフィル材を塗布する必要がある。
具体的には、図９（ａ）に示すように、湾曲させたフレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６との間にアンダーフィル材ＵＦを滴下し、ドライバＩＣ２６とフレキシブル基板２７との隙間にアンダーフィル材ＵＦを入り込ませる。ところが、フレキシブル基板２７上には微小な間隔で配線パターンが形成されているため、ドライバＩＣ２６の近傍にアンダーフィル材ＵＦを塗布したとしても、配線パターン間の毛細管現象によってアンダーフィル材ＵＦがフレキシブル基板２７上を流れ、場合によっては接続部２７ｂ（ＯＬＢ実装部）にまで達してしまう（図９（ｂ））。
この状態でフレキシブル基板２７をシリコン基板に実装すると、接続部２７ｂに付着したアンダーフィル材ＵＦによって、圧電素子の端子部とフレキシブル基板２７の接続部２７ｂとが絶縁されて接続不良を引き起こしたり、抵抗値が増大して安定した接続抵抗値を得ることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、安定したＯＬＢ接続を確保することができる液滴吐出ヘッド、作業性および生産性が高く安価に製造することのできる液滴吐出ヘッドの製造方法、および信頼性に優れた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】
【０００７】
本発明の液滴吐出ヘッドは、上記課題を解決するために、第１基板と、該第１基板上に設けられた複数の駆動素子と、前記第１基板の前記複数の駆動素子側に設けられた第２基板と、該第２基板上に設けられた複数の駆動回路部と、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前記駆動回路部とを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が実装された前記開口部内に配置されるとともに、前記フレキシブル基板と前記駆動回路部との間の隙間に入り込んだ保護部材を有し、前記保護部材を介して前記フレキシブル基板と前記駆動回路部とが固定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、フレキシブル基板が実装された開口部内に配置される保護部材がフレキシブル基板と駆動回路部との間の隙間に入り込んでおり、該保護部材によってフレキシブル基板と駆動回路部とが固定されている。また、開口部内に配置された保護部材によってフレキシブル基板と駆動回路部とが固定されているので、フレキシブル基板と駆動素子の端子部との接続不良が防止されて、フレキシブル基板、すなわち駆動回路部と駆動素子の端子部との電気的な接続を確実に得ることが可能になる。
また、開口部内に配置される保護部材によってフレキシブル基板が開口部内に固定されるため、フレキシブル基板の接続部分を保護することができる。これにより、安定した接続状態が確保される。
このように、第２基板とフレキシブル基板と駆動回路部とが保護部材によって一体に固定された構成とすることで、各々を良好に接続できて高信頼性が得られる。
【０００９】
前記保護部材が、前記第２基板と前記駆動回路部との間の隙間に入り込んでおり、前記保護部材を介して前記第２基板と前記駆動回路部とが固定されていることが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、保護部材によって、第２基板にフレキシブル基板と駆動回路部とが一体に固定されている。そのため、フレキシブル基板および駆動回路部を第２基板に対して確実に固定することができる。
【００１１】
前記保護部材が、エポキシ系あるいはシリコーン系の接着剤であることが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、エポキシ系の接着剤からなる保護部材は、耐熱性および熱伝導性が良好なため放熱性が高いものとなり、高信頼性が得られる。また、粘度調整が容易であるとともに硬化時間が早いため製造効率が向上するという利点もある。一方、シリコーン系の接着剤からなる保護部材は、充填がしやすく取り扱いが容易である。
【００１３】
前記フレキシブル基板は、前記駆動回路部と前記端子部とを接続する複数の配線パターンを有してなり、前記複数の配線パターンが、前記接続部から前記駆動回路部の実装領域に向かって延在していることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、開口部内に配置された接着剤が配線パターンを伝わって駆動回路部の実装領域に向かって前進しやすくなる。つまり、配線パターンが、保護部材を開口部から駆動回路部の実装領域へ案内するガイド機能を有することになり、これによって、フレキシブル基板と駆動回路部との間の隙間に保護部材が入り込んだ構成を得やすくなる。
【００１５】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、フレキシブル基板に駆動回路部を実装する実装工程と、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、前記第２基板の前記開口部から露出する前記駆動素子の前記端子部に、前記駆動回路部が実装された前記フレキシブル基板の接続部を接続させる接続工程と、前記フレキシブル基板が接続された前記開口部内に保護部材を配置する配置工程と、を有し、前記配置工程において、前記保護部材を前記フレキシブル基板と前記駆動回路部との間の隙間に入り込ませて、前記保護部材を介して前記フレキシブル基板と前記駆動回路部とを固定することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、フレキシブル基板が実装された開口部内に配置される保護部材をフレキシブル基板と駆動回路部との間の隙間に入り込ませることで、フレキシブル基板と駆動回路部とを保護部材によって固定することができる。そのため、従来、第２基板に接続する前のフレキシブル基板に駆動回路部を実装する際に用いていた接着剤が、フレキシブル基板の、駆動素子の端子部と接続する部分に流れ出すことがない。これにより、フレキシブル基板と駆動素子の端子部との接続不良が防止され、フレキシブル基板（駆動回路部）と駆動素子の端子部との電気的な接続を確実に得ることが可能になる。
【００１７】
また、開口部内に配置する保護部材によってフレキシブル基板を開口部内に固定することで、フレキシブル基板の実装部分を保護することができる。
このように、第２基板とフレキシブル基板と駆動回路部とを保護部材によって一体に固定した構成とすることで、各々を良好に接続できて高信頼性が得られる。
【００１８】
前記配置工程において、前記保護部材を前記第２基板と前記駆動回路部との間の隙間に入り込ませて、前記保護部材を介して前記第２基板と前記駆動回路部とを固定することが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、保護部材によって、第２基板にフレキシブル基板と駆動回路部とを一体に固定することができ、これによってフレキシブル基板および駆動回路部を第２基板に対して確実且つ強固に固定することが可能となる。
また、保護部材によって、開口部内におけるフレキシブル基板の固定と、フレキシブル基板と駆動回路部の固定と、第２基板と駆動回路部との固定を一括して行うことができるので、作業性および生産性が向上する。さらに、第２基板と駆動回路部を固定する接着剤が不要になるため、コストを削減することができる。
【００２０】
前記接続工程において、前記駆動回路部の前記開口部側の側面が、前記開口部の開口端よりも内側にはみ出さない位置に配置することが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、開口部内に配置した保護部材が駆動回路部の周囲に回り込みやすくなるので、駆動回路部とフレキシブル基板との間の隙間や駆動回路部と第２基板との間の隙間に保護部材を確実に入り込ませることができる。これにより、駆動回路部とフレキシブル基板と、駆動回路部と第２基板とを良好に固定することができる。
【００２２】
本発明の液滴吐出装置は、先に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
本発明の液滴吐出ヘッドは、先に記載の液滴吐出ヘッドを備えているので、信頼性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
＜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５を参照しながら説明する。図１は液滴吐出ヘッドを示す外観斜視図、図２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３は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図４は図３の要部を拡大して示す断面図、図５はフレキシブル基板の平面図である。なお、図４および図５では、フレキシブル基板２７Ａを例に挙げて示しているが、図１に示す他のフレキシブル基板２７Ｂ〜２７Ｄについても同様の構成をなすものである。また、図５に示したドライバＩＣ２６（２６Ａ）の端子２６ｇと各種配線パターンとの接続構造は模式的なものであり、電気的な意味をなすものではない。
【００２５】
液滴吐出ヘッド１は、図１〜３に示すようにドライバＩＣ２６（駆動回路部）と、該ドライバＩＣ２６により駆動される圧電素子２３（駆動素子）とを形成してなる基体とを備え、機能液の液滴を吐出するよう構成されたものである。
【００２６】
液滴吐出ヘッド１は、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て圧電素子２３とドライバＩＣ２６とを電気的に接続するフレキシブル基板２７を備えている。
【００２７】
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、ノズル開口群３１Ａ〜３１Ｄが構成されている。ここで、ノズル開口群３１Ａとノズル開口群３１ＢとはＸ軸方向に関して対向配置され、ノズル開口群３１Ｃとノズル開口群３１ＤとはＸ軸方向に関して対向配置されている。また、ノズル開口群３１Ｃはノズル開口群３１Ａに対してＹ軸方向で隣り合うように形成され、ノズル開口群３１Ｄはノズル開口群３１Ｂに対してＹ軸方向で隣り合うように形成されている。
【００２８】
なお、図２では、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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。
【００３１】
そして、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によって圧力発生室群３６Ａが構成される。同様に、ノズル開口群３１Ｂに対応する複数の圧力発生室３６によって圧力発生室群３６Ｂが構成され、ノズル開口群３１Ｃに対応する複数の圧力発生室３６によって圧力発生室群３６Ｃが構成され、ノズル開口群３１Ｄに対応する複数の圧力発生室３６によって圧力発生室群３６Ｄが構成されている。圧力発生室群３６Ａと圧力発生室群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、圧力発生室群３６Ｃと圧力発生室群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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
また、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、圧電素子群２３Ａが形成される。同様に、ノズル開口群３１Ｂと対応する圧電素子群２３Ｂが形成され、ノズル開口群３１Ｃと対応する圧電素子群が形成され、ノズル開口群３１Ｄと対応する圧電素子群が形成されている。これら圧電素子群２３Ａと圧電素子群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、ノズル開口群３１Ｃ，３１Ｄにそれぞれ対応する圧電素子群同士は、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、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。
【００４３】
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。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。
【００４４】
また、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４本の溝状の開口部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、圧電素子群２３Ａ，２３Ｂを振動板２４との間で封止する封止部６１Ａ，６１Ｂと、ノズル開口群３１Ｃ，３１Ｄにそれぞれ対応する圧電素子群を振動板２４との間で封止する封止部（不図示）とが形成されている。より詳しくは、封止部６１Ａは、圧力発生室群３６Ａに対応する圧電素子群２３Ａを振動板２４との間で封止し、封止部６１Ｂは圧電素子群２３Ｂを封止している。
【００４５】
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、各封止部（６１Ａ，６１Ｂ，…）のそれぞれに形成されており、圧電素子群２３Ａ，２３Ｂ…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。なお、ノズル開口群３１Ｃ，３１Ｄにそれぞれ対応する圧電素子群を覆う封止部の図示は省略しているが、封止部６１Ａ，６１Ｂと同様の構成となっている。
【００４６】
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。
【００４７】
また、各封止部（６１Ａ，６１Ｂ，…）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、各封止部（６１Ａ，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。
【００４８】
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、各ノズル開口群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）にそれぞれフリップチップ実装される。
【００４９】
図１に示すように、フレキシブル基板２７は、可撓性を有したフレキシブル回路基板からなるもので、各圧力発生室群３６Ａ〜３６Ｄに対応する４つの開口部６０内にフレキシブル基板２７が一つずつ設けられている。
【００５０】
図５に示すように、フレキシブル基板２７（２７Ａ）はフィルム基材７１を基体としてなり、フィルム基材７１上に、第１配線パターン７２、第２配線パターン７４、グランド配線パターン７６、導電体パターン７５、および圧電素子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。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第１配線パターン７２、端子部７３、第２配線パターン７４、グランド配線パターン７６および導電体パターン７５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。
【００５１】
図４および図５に示すように、フレキシブル基板２７（２７Ａ）の下面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）（駆動回路部）が設けられており、フレキシブル基板２７（２７Ａ）の下面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。
【００５２】
また、フレキシブル基板２７（２７Ａ）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（２６Ａ）に接続する第２配線パターン７４とグランド配線パターン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（２６Ａ）へと入力される。
【００５３】
そして、フレキシブル基板２７（２７Ａ）のうち、ドライバＩＣ２６（２６Ａ）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）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。
【００５４】
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からなる接着材８３によって接続されている。なお、異方性導電材料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。
【００５５】
また、本実施形態では、開口部６０内にエポキシ系の接着剤からなる保護部材６５（図３，４）が充填されており、接続部２７ｂの端子部７３と圧電素子２３のリード電極４７との接続部分がモールドされている。
【００５６】
さらに、開口部６０内に充填された保護部材６５が、フレキシブル基板２７（２７Ａ）とドライバＩＣ２６（２６Ａ）との間の隙間Ｓ１と、ドライバＩＣ２６（２６Ａ）とリザーバ形成基板２５との間の隙間Ｓ２に入り込んでおり、リザーバ形成基板２５上において、ドライバＩＣ２６（２６Ａ）がモールドされている。
【００５７】
このような保護部材６５によって、リード電極４７と接続されたフレキシブル基板２７（２７Ａ）が開口部６０内に固定されているとともに、フレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６（２６Ａ）、該ドライバＩＣ２６（２６Ａ）とリザーバ形成基板２５とがそれぞれ固定されている。つまり、保護部材６５を介して、フレキシブル基板２７（２７Ａ）とドライバＩＣ２６（２６Ａ）とが、リザーバ形成基板２５に対して一体に固定されている。
【００５８】
このとき、ドライバＩＣ２６（２６Ａ）は、その側面２６ａがリザーバ形成基板２５に形成された開口部６０の開口端６０Ａと平面視で一致するように、位置合わせされた状態で固定されている。ドライバＩＣ２６（２６Ａ）の配置位置は、側面２６ａが開口部６０の開口端６０Ａよりも内側にはみ出さないようになっていれば良く、例えば、開口部６０からやや離れた位置に配置されていても良い。
【００５９】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、フレキシブル基板２７が実装された開口部６０内に配置される保護部材６５がフレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６との間の隙間Ｓ１に入り込んでいるので、フレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６とが保護部材６５によって固定されている。
【００６０】
このように、開口部６０内にフレキシブル基板２７を実装した後に配置される保護部材６５によってフレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６とが固定されているので、フレキシブル基板２７と圧電素子２３のリード電極４７との接続不良が防止されて、フレキシブル基板２７（ドライバＩＣ２６）と圧電素子２３のリード電極４７との電気的な接続状態を確実に得ることが可能になる。
フレキシブル基板２７を実装する前に、アンダーフィル材を塗布する工程が不要になるので、アンダーフィル材に起因する不良の発生を回避できる。
【００６１】
また、開口部６０内に配置される保護部材６５によってフレキシブル基板２７が開口部６０内に固定されるため、フレキシブル基板２７の実装部分を保護することができる。このように、リザーバ形成基板２５とフレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６とが保護部材６５によって一体に固定された構成とすることで、各々を良好に接続できて高信頼性が得られる。
【００６２】
（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６は、実装前のフレキシブル基板を示す断面図、図７はフレキシブル基板の実装工程を示す説明図である。
【００６３】
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の積層作業、および圧電素子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２７のうち、各種配線パターンなどの製造及びドライバＩＣ２６の実装作業においても完了しているものとする。
なお、以下では、図６および図７を用いてフレキシブル基板２７Ａを例に挙げて説明しているが、その他のフレキシブル基板２７Ｂ〜２７Ｄについても同様である。
【００６４】
まず、図６に示すように、リザーバ形成基板２５の開口部６０の形状に沿って、接続部２７ｂとドライバＩＣ２６Ａの実装領域との間を予め折り曲げておいたフレキシブル基板２７Ａを用意する。そして、このフレキシブル基板２７Ａの接続部２７ｂに、接続部２７ｂに存在する全ての端子部７３を覆うようにして異方性導電接着膜からなる接着材８３を貼着する。
【００６５】
次に、フレキシブル基板２７Ａを開口部６０内に実装し、接続部２７ｂに設けられた端子部７３を圧電素子２３のリード電極４７上に仮接合する。
実装には、図７（ａ）に示すようなボンディングツールＴおよび補助ツールＵを用いてフレキシブル基板２７Ａの下面２７ａとは反対側の面を吸着し、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の端子部７３側をリード電極４７に当接させる。
【００６６】
このとき、フレキシブル基板２７Ａに実装されているドライバＩＣ２６Ａがリザーバ形成基板２５と接触しないように補助ツールＵで保持する。なお、ドライバＩＣ２６Ａの裏面２６ｃとリザーバ形成基板２５との間に形成される隙間Ｓ２が、フレキシブル基板２７Ａとこれに実装されているドライバＩＣ２６Ａとの間の隙間Ｓ１と略同じ間隔となるように、フレキシブル基板２７Ａを支持する。こうすれば、実装時において、隙間Ｓ１と略等しい隙間Ｓ２をドライバＩＣ２６Ａとリザーバ形成基板２５との間に形成することができる。
【００６７】
そして、端子部７３とリード電極４７との間に接着材８３を介在させた状態で、ボンディングツールＴによって接続部２７ｂを押圧および加熱することにより、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。
【００６８】
ボンディングツールＴによる加熱で軟化した接着材８３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開口部６０内に広がるともに、フレキシブル基板２７Ａの立ち上がり部２７ｆの基部に回り込む。これによって、フレキシブル基板２７Ａの接続部２７ｂの端子部７３と、圧電素子２３のリード電極４７とを後述する本接合において強固に接続することができる。
【００６９】
次に、ボンディングツールＴのみ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。ここでは、接着材８３が完全に硬化するまで放置する。なお、ボンディングツールＴを離間させずに本接合を行うようにしても良い。
【００７０】
次に、フレキシブル基板２７Ａが実装された開口部６０内に、エポキシ系の接着剤からなる保護部材６５を配置する。ここで、開口部６０全体を埋めるようにして保護部材６５を充填することで、保護部材６５でフレキシブル基板２７Ａの立ち上がり部２７ｆが囲まれた状態となる。
【００７１】
そして、この立ち上がり部２７ｆと開口部６０の側部６０ａの間に存在する保護部材６５が、フレキシブル基板２７ＡとドライバＩＣ２６Ａとの間の隙間Ｓ１と、ドライバＩＣ２６Ａとリザーバ形成基板２５との間の隙間Ｓ２において生じる毛細管力（毛細管現象）によって、各隙間Ｓ１，Ｓ２に入り込む。
【００７２】
保護部材６５は、フレキシブル基板２７Ａの、端子部７３からドライバＩＣ２６Ａの実装領域に向かって延在する第１配線パターン７２に沿って前進し、それぞれの隙間Ｓ１，Ｓ２へと入り込んでいく。このとき、保護部材６５の前線は、第１配線パターン７２間で生じる毛細管現象によって上昇する。
このようにして、各隙間Ｓ１，Ｓ２が保護部材６５によって埋められる。
【００７３】
次に、保護部材６５を加熱して硬化させる。このとき、補助ツールＵによってフレキシブル基板２７Ａを保持した状態で行うようにし、保護部材６５が完全に硬化した時点で補助ツールＵを離間させるようにすることが好ましい。
【００７４】
なお、本実施形態では、エポキシ系の接着剤からなる保護部材６５を用いているが、シリコーン系の接着剤からなる保護部材を用いても良い。
【００７５】
このようにして、フレキシブル基板２７Ａを対応する開口部６０内に接続するが、同様の手順により、フレキシブル基板２７Ｂ〜２７Ｄを各開口部６０内にそれぞれ接続する。以上のようにして、液滴吐出ヘッド１を製造する。
【００７６】
本実施形態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２７が実装された開口部６０内に配置される保護部材６５をフレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６との間の隙間Ｓ１に入り込ませて、この隙間Ｓ１を保護部材６５によって埋めることにより、フレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６とを保護部材６５を介して固定することができる。
【００７７】
従来、リザーバ形成基板２５に接続する前のフレキシブル基板２７にドライバＩＣ２６を実装する際、フレキシブル基板２７にドライバＩＣ２６を固定するために用いていた接着剤がフレキシブル基板２７の接続部２７ｂへと流れ出すことで、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との接続不良が生じたり、抵抗値が増大するなどの不具合があった。
【００７８】
これに対して本実施形態では、フレキシブル基板２７の接続部２７ｂ（端子部７３）と圧電素子２３のリード電極４７との接続を先に行い、その後、フレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６とを固定するようにした。つまり、フレキシブル基板２７を実装した後の開口部６０内に保護部材６５を配置して、この保護部材６５を毛細管現象（毛細管力）によって隙間Ｓ１に入り込ませる。このようにして、フレキシブル基板２７にドライバＩＣ２６との接続部を封止するようにした。
【００７９】
そのため、アンダーフィル材に起因して、フレキシブル基板２７のＯＬＢ実装部に接続不良が発生することがなく、抵抗値が増大することもない。これにより、端子部７３とリード電極４７との電気的な接続を確実に得ることが可能になる。
【００８０】
さらに、保護部材６５によってフレキシブル基板２７を開口部６０内に固定することで、フレキシブル基板２７の接続部２７ｂが保護され、断線などが生じるのを防ぐことができる。また、フレキシブル基板２７の立ち上がり部２７ｆから伝わる応力に耐える接着強度を得ることができるとともに、リード電極４７に対する接続部２７ｂの位置ズレなども防止されるため、立ち上がり部２７ｆと開口部６０の側面との間における短絡の発生も防止することができる。
したがって、端子部７３とリード電極４７との良好な接続を長期的に維持することが可能となり、安定したＯＬＢ実装を確保することができる。
【００８１】
このように、保護部材６５によって、リザーバ形成基板２５にフレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６とが一体に固定された構成とすることで、各々を良好に接続することができて高信頼性が得られる。
【００８２】
また、フレキシブル基板２７とリザーバ形成基板２５との間、フレキシブル基板２７とドライバＩＣ２６との間、ドライバＩＣ２６とリザーバ形成基板２５との間にそれぞれ保護部材６５を充填させることによって、それぞれの接続作業、すなわち接着剤の効果作業を一括して行うことができるので効率がよい。
さらに、場所ごとに種類の異なる接着剤を用意する必要がないので、手間が省けるとともにコストを削減することができる。
【００８３】
以上のようなことから、液滴吐出ヘッド１を製造するにあたって、作業性および生産性を向上させることができるとともに安価に製造することが可能となり、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。
【００８４】
＜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。
【００８５】
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。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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
このような液滴吐出装置ＩＪにあっては、前述したように、作業性及び生産性に優れた液滴吐出ヘッド１を備えているので、歩留まりよく低コストで製造できるものとなる。
【００９０】
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、各デバイスを製造することができる。
【００９１】
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。
【００９２】
例えば、ドライバＩＣ２６の裏面２６ｃ側に接着フィルムを貼着しておき、フレキシブル基板２７の実装と同時にリザーバ形成基板２５上にドライバＩＣ２６を固定するようにしても良い。この場合、ドライバＩＣ２６とリザーバ形成基板２５との間に隙間Ｓ２を形成するために、ドライバＩＣ２６をリザーバ形成基板２５から離間させて保持させておく必要がなくなる。そのため、フレキシブル基板２７の実装作業および保護部材６５の充填作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１実施形態の液滴吐出ヘッドの外観斜視図。
【図２】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３】図１のＡ―Ａ線矢視断面図。
【図４】図３の要部を拡大して示す断面図。
【図５】フレキシブル基板の平面図。
【図６】実装前のフレキシブル基板を示す断面図。
【図７】フレキシブル基板の実装工程を示す説明図。
【図８】液滴吐出装置の一例を示す外観斜視図。
【図９】従来の製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００９４】
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）、２６ｂ…能動面、２６ｃ…裏面、２７…フレキシブル基板、２７ｂ…接続部、４７…リード電極（端子部）、６０…開口部、６５…保護部材、７２…第１配線パターン、７３…端子部、７４…第２配線パターン、７６…グランド配線パターン、ＩＪ…液滴吐出装置
【図１】
2009268988.tif 000003
【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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