実装構造体、液滴吐出ヘッド
【課題】端子及び配線の狭ピッチ化を図るとともに熱影響を低減する。
【解決手段】本発明の実装構造体は、複数の配線１６１、１６２が形成された基体１００Ａと、能動面２１０及び能動面２１０の裏面よりも面積が小さい側面２２０を有するとともに複数の配線の各々に電気的に接続される端子２３０が能動面２１０の周縁に沿って設けられた電子部品２００と、を備えている。電子部品２００は、側面２２０が基体１００Ａに接続され基体１００Ａに実装されている。端子２３０と配線１６１、１６２とが、端子２３０及び配線１６２に析出させためっきを介して導通している。
【解決手段】本発明の実装構造体は、複数の配線１６１、１６２が形成された基体１００Ａと、能動面２１０及び能動面２１０の裏面よりも面積が小さい側面２２０を有するとともに複数の配線の各々に電気的に接続される端子２３０が能動面２１０の周縁に沿って設けられた電子部品２００と、を備えている。電子部品２００は、側面２２０が基体１００Ａに接続され基体１００Ａに実装されている。端子２３０と配線１６１、１６２とが、端子２３０及び配線１６２に析出させためっきを介して導通している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装構造体、及び液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の分野においては、半導体装置等の電子部品を基板に実装する技術が用いられている。例えば液滴吐出ヘッドは、液状体の貯留部やノズル、液状体を加圧しノズルから押し出す駆動素子等を備えており、駆動素子の配線を有する基板には、駆動素子に電気信号を供給するドライバ（電子部品）が実装されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では、駆動素子を覆う封止基板上に直方体状のドライバが配置されている。ドライバは端子を有する能動面を上面とし、その裏面が封止基板に接着剤等で固着されている。ドライバの端子は、駆動素子から引き出された配線にワイヤボンディングで電気的に接続されている。このようなワイヤボンディングを用いた実装構造体では配線の狭ピッチ化が難しいため、駆動素子の高集積化や電子機器の小型化が困難である。
【０００４】
そこで、ワイヤボンディングを用いない実装構造体が提案されている（例えば特許文献２）。特許文献２では、配線及び端子の各々をシードとしてめっきを析出させ、互いのめっきを接触させて配線と端子とを導通させている。このような技術を用いれば、配線の狭ピッチ化が対応可能になる。また、複数の端子・配線間を一括して接続することができるので、ワイヤボンディングを用いる場合よりも実装プロセスの効率化が図られる。
【特許文献１】特開２０００−１３５７９０号公報
【特許文献２】特開２００６−８０１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２の技術を用いる場合でも、さらなる狭ピッチ化に対応可能とし、かつ電子部品の熱による基板側への悪影響を低減する観点から改善点もある。
【０００６】
端子や配線をシードとしてめっきを析出させると、めっきが端子・配線間と同程度の大きさで端子間や配線間にも等方成長する。端子間や配線間においてめっきの接触による短絡を防止する観点から、端子の間隔や配線の間隔を端子・配線間よりも広くすることが考えられる。特許文献２の実装構造にこれを適用するためには、端子・配線間に電子部品の厚さ以上の段差があるので、端子の間隔や配線の間隔をこの段差以上とする必要がある。すなわち、電子部品の厚さが狭ピッチ化の妨げとなってしまう。
【０００７】
また、製造上や設計上の理由により、直方体状の電子部品の能動面は直方体の最も大きな面となっていることが多い。能動面の裏面を基板に固着させると、電子部品と基板との接触面積が大きくなる。すると、電子部品の動作時に接触部分を介して基板に伝わる熱量が大きくなり、基板側に悪影響を与えてしまうおそれがある。例えば、液滴吐出ヘッドにおいては、基板側に吐出する液状体が貯留されており、この液状体が加熱されてしまうおそれがある。液状体が加熱されると、その粘性等の特性が変化して吐出量が設定値と異なってしまうこともある。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、配線の狭ピッチ化に対応可能であり、かつ電子部品の熱による基板側への悪影響を低減することが可能な実装構造体を提供することを目的の１つとする。また、このような実装構造体を備えた良好な液滴吐出ヘッドを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実装構造体は、複数の配線が形成された基体と、能動面及び該能動面の裏面よりも面積が小さい側面を有するとともに前記複数の配線の各々に電気的に接続される端子が前記能動面の周縁に沿って設けられた電子部品と、を備え、前記電子部品は、前記側面が前記基体に接続され前記基体に実装されており、前記端子と前記配線とが、該端子及び該配線に析出させためっきを介して導通していることを特徴とする。
【００１０】
このようにすれば、能動面の裏面よりも面積が小さい側面を基体に接続させているので、能動面の裏面を基体に接続させる場合よりも、電子部品と基体との接触面積が小さくなる。したがって、電子部品の動作時に接触部分を通って基体に伝わる熱量が小さくなり、熱による基体側への悪影響が低減される。
【００１１】
また、能動面の裏面を基体に接続させる場合よりも、端子と配線との間の距離が能動面の直交方向における電子部品の厚さ分だけ近くなり、端子と配線とを導通させるために必要なめっきの寸法を小さくすることができる。したがって、端子の間や配線の間においてめっきが接触することによる短絡を防止することができ、端子の間隔や配線の間隔を狭くすることができる。また、端子と配線との間の距離に比べて大きなめっきで端子と配線とを導通させことができ、接続信頼性を高めることができる。
【００１２】
また、前記複数の端子の間隔及び前記複数の配線の間隔が、前記端子と前記配線との間の距離よりも広くなっている構成としてもよい。
このようにすれば、端子の間や配線の間においてめっきが接触することによる短絡を防止することができる。
【００１３】
また、前記複数の端子の間に、前記能動面における前記側面側の外周に向かって延びる絶縁性の隔壁が設けられている構成としてもよい。
このようにすれば、端子の間においてめっきが接触導通しなくなるので、端子の間における短絡を確実に防止することができる。したがって、端子の狭ピッチ化や接続信頼性の向上が図られる。
【００１４】
また、前記複数の端子の各々が、該端子から前記能動面における前記側面側の外周に向かって延びる接続導電部を有しており、前記接続導電部と前記配線とが、該接続導電部及び該配線に析出させためっきを介して導通している構成としてもよい。
このようにすれば、接続導電部と配線との間の距離は、端子と配線との間の距離よりも短くなるので、端子と配線とを導通させるために必要なめっきの寸法を小さくすることができる。これにより、端子及び配線の狭ピッチ化や接続信頼性の向上が図られる。
【００１５】
また、前記能動面が、前記基体において前記電子部品と接続される面に対して９０°より小さな角度をなす傾斜面となっている構成としてもよい。
このようにすれば、電子部品が接続される面に形成された配線と端子とが近くなるので、端子と配線とを導通させるために必要なめっきの寸法を小さくすることができる。これにより、端子及び配線の狭ピッチ化や接続信頼性の向上が図られる。
【００１６】
また、前記基体は段差を有するとともに前記電子部品が前記段差の上段面に配置されており、前記配線が前記段差の下段面に形成されているとともに前記下段面と前記上段面との間の段差側面、又は前記段差側面と前記上段面とに形成されている構成としてもよい。この場合には、前記段差側面が、前記下段面と９０°より大きな角度をなす傾斜面となっていることが好ましい。
このようにすれば、段差を有する基体に電子部品を実装することができるとともに、端子及び配線の狭ピッチ化や、接続信頼性の向上が図られる。また、段差側面が下段面と９０°より大きな角度をなす傾斜面となっていれば、９０°以下の角度をなす場合よりも段差側面における配線材料のカバレッジ性を向上させることができる。また、配線材料を成膜した後この膜をパターニングする手法を用いる場合に、レジストパターン等のマスクを配置（形成）することが容易化される。以上のように、良好な配線とすることが可能になる。
【００１７】
本発明の液滴吐出ヘッドは、液状体を吐出するノズル開口に連通し、前記液状体を貯留する圧力発生室と、前記圧力発生室の内壁を構成する第１基板と、前記第１基板に設けられ前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記第１基板に形成され前記駆動素子に導電接続された配線と、前記第１基板における前記配線の形成面に配置され前記駆動素子を覆う第２基板と、前記駆動素子を駆動する電子部品と、を備え、前記第１基板と前記第２基板とを含んだ基体に前記電子部品が実装されており、該基体と該電子部品とからなる実装構造体が前記の本発明の実装構造体となっていることを特徴とする。
【００１８】
このようにすれば、前記のように電子部品の動作時に基体側へ伝わる熱量が低減されるので、圧力発生室に貯留された液状体の昇温が低減される。したがって、液状体の昇温による特性変化が低減され、特性変化による吐出量の変化が低減される。よって、所定量の液状体を吐出させることが可能な良好な液滴吐出ヘッドとなる。
また、前記のように配線の狭ピッチ化が図られるので、配線と導通する駆動素子の高集積化が図られる。駆動素子の高集積化によりノズル開口の狭ピッチ化が図られ、微細なパターンで液状体を吐出させることが可能な液滴吐出ヘッドとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。
【００２０】
［第１実施形態］
図１〜３は、第１実施形態の液滴吐出ヘッド１００の構成を示す図である。液滴吐出ヘッド１００は、複数の基板が重ね合わされた構造を基体としている。ここでは前記基板の面方向において互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向とし、面方向に直交する方向をＺ方向とする。以下、このようなＸＹＺ直交座標系に基づいて各部材の位置関係を説明する。図１にはＺ方向における一方の側から見た液滴吐出ヘッド１００の概略斜視図を、図２にはＺ方向における他方の側から見た液滴吐出ヘッド１００の分解斜視図を、図３には図１のＡ−Ａ線に沿う断面構成図を、それぞれ示している。
【００２１】
図１に示すように、液滴吐出ヘッド１００は、基体１００Ａに電子部品２００が実装された構造となっている。本実施形態の基体１００Ａは、Ｚ負方向から順にノズル基板１１０、流路形成基板１２０、振動板１３０、封止基板１４０、及びコンプライアンス基板１５０が重ね合わされた構造となっている。
【００２２】
詳しくは後述するが、流路形成基板１２０、振動板１３０、封止基板１４０等には、それぞれ開口部が設けられている。これら開口部は、互いに連通して基体１００Ａの中空構造を構成しており、液状体の流路や貯留部等となっている。コンプライアンス基板１５０には、液状体の導入口１５３や、導入された液状体の圧力を調整する圧力調整部１５４が設けられている。
【００２３】
基体１００Ａは、Ｙ方向に並ぶ複数の駆動素子（後述する）を内包しており、振動板１３０には、各駆動素子と導通する第１配線１６１がＸ方向に延設されている。封止基板１４０の中央部には、第１配線１６１を露出させる溝部１８０がＹ方向に延設されている。基体１００Ａは、溝部１８０による段差を有している。すなわち、開口部内に露出した振動板１３０のＺ正方向側の面が下段面１８０Ａ、封止基板１４０のＺ正方向側の面が上段面１８０Ｂ、上段面１８０Ｂと下段面１８０Ａとの間の封止基板１４０側面が段差側面１８０Ｃとなっている。段差側面１８０Ｃ及び上段面１８０Ｂには、第２配線１６２がＸ方向に延設されている。第１配線１６１及び第２配線１６２は、互いに導通するようになっており、配線１６０を構成している。配線１６０は、各駆動素子に対応してＹ方向に並んでいる。
【００２４】
また、上段面１８０Ｂには、電子部品２００が配置されている。本実施形態の電子部品２００は、前記駆動素子のドライバとして機能する半導体装置である。電子部品２００は、Ｙ方向に長手の略直方体状になっており、能動面２１０と能動面２１０よりも面積が小さい側面２２０とを有している。ここでは、能動面２１０をＸ正方向（側方）に向けて配置されており、側面２２０をＺ負方向（下方）に向けて配置されている。
【００２５】
能動面２１０のＺ負方向側の周縁には、複数の端子２３０がＹ方向に沿って列状に設けられている。端子２３０は、例えばＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇのうちの１又は２以上からなるパッド状のものである。電子部品２００は、側面２２０が基体１００Ａに接続され実装されており、各端子２３０は、これに対応する配線１６０と導通している。端子２３０と配線１６０との接続部については後に説明する。
【００２６】
図２に示すように、ノズル基板１１０のＺ正方向側に流路形成基板１２０が配置されている。ノズル基板１１０と流路形成基板１２０とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。流路形成基板１２０は、シリコンやガラス、セラミックス材料等からなるものであり、ここではシリコンからなるものを採用している。流路形成基板１２０には、その中央部からＸ方向に延びる複数の隔壁１２１が形成されている。隔壁１２１は、流路形成基板１２０の母材であるシリコン単結晶基板が異方性エッチングにより部分的に除去され形成されている。除去された部分は、隔壁１２１により区画された平面視略櫛歯状の開口部となっている。
【００２７】
これらの開口部のうちＸ方向に延びた部分は、ノズル基板１１０及び振動板１３０に挟まれて圧力発生室１２２を構成している（図３参照）。ノズル基板１１０には、各圧力発生室１２２に対応させてＹ方向に並ぶノズル開口１１１が設けられている。各圧力発生室１２２の内壁には供給路１２３が設けられており、複数の圧力発生室１２２の各々は、各供給路１２３を介して共通の液溜り１２４に通じている。
【００２８】
なお、図２にはＹ方向に並ぶ６個のノズル開口１１１を示しているが、実際には多数（例えば１８０個）のノズル開口１１１が並んでいる。また、Ｙ方向に並ぶ圧力発生室１２２、駆動素子、及びノズル開口１１１を１つのグループとして、Ｘ方向に２つのグループが配置された構成を例示しているが、１つのグループで構成された液滴吐出ヘッドであってもよい。
【００２９】
図３に示すように、流路形成基板１２０のＺ正方向には、振動板１３０が配置されている。振動板１３０は、流路形成基板１２０側から順に配置された弾性膜１３１と下電極膜１３２とを有している。弾性膜１３１は、例えば１〜２μｍ程度の厚さの酸化シリコン膜からなっており、下電極膜１３２は、例えば０．２μｍ程度の厚さの金属膜からなっている。下電極膜１３２は、弾性膜１３１のＺ正方向側に概略ベタ状に設けられている。
【００３０】
振動板１３０のＺ正方向には、下電極膜１３２側から順に圧電体膜１３３と上電極膜１３４とが配置されている。圧電体膜１３３は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等からなり厚さが１μｍ程度の膜である。上電極膜１３４は、例えば０．１μｍ程度の厚さの金属膜からなっている。下電極膜１３２、圧電体膜１３３、及び上電極膜１３４は駆動素子１７０を構成している。なお、弾性膜を省略して下電極膜が弾性膜を兼ねる構成としてもよい。
【００３１】
また、振動板１３０のＺ正方向に、駆動素子１７０を覆って封止基板１４０が配置されている。封止基板１４０は、流路形成基板１２０とともに基体１００Ａを構成しているので、流路形成基板１２０と略同一の熱膨張率を有する剛性材料を用いることが好ましい。ここでは、流路形成基板１２０と同様にシリコン単結晶基板を用いている。なお、流路形成基板１２０と同様に、ガラスやセラミック材料等からなる封止基板１４０を採用してもよい。
【００３２】
封止基板１４０には、液溜り１２４と対応する部分に開口部が設けられており、開口部の内側が液溜り１４１となっている。液溜り１２４、１４１は、導入口１５３から導入された液状体を貯留することができるようになっている。また、封止基板１４０には、駆動素子１７０を覆う部分に凹部（駆動素子保持部）１４２が設けられている。駆動素子保持部１４２は、駆動素子１７０の周囲に駆動素子１７０の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する機能を有している。
【００３３】
駆動素子保持部１４２は、駆動素子１７０のうち少なくとも圧電体膜１３３を封止可能な寸法となっている。駆動素子保持部１４２は、複数の駆動素子１７０で共通して設けられていてもよいし、駆動素子１７０ごとに区画されていてもよい。また、駆動素子保持部１４２の内部を真空雰囲気または不活性ガス雰囲気としてもよい。これにより、駆動素子保持部１４２内を低湿度に保持することができ、駆動素子１７０の劣化を効果的に防止することができる。
【００３４】
封止基板１４０の中央部には、溝部１８０が設けられている。本実施形態では、段差側面１８０Ｃが下段面１８０Ａと溝部１８０側において９０°より大きな角度をなす傾斜面となっている。面方位（１００）のシリコン単結晶基板を封止基板１４０の母材とし、これをフッ酸等でウエットエッチングすれば、各面方位のエッチングレートの違いにより、傾斜角が約５４°（前記の角度が約１２６°）の傾斜面を形成することができる。
【００３５】
駆動素子１７０の上電極膜１３４は、駆動素子保持部１４２の内部から溝部１８０の内側まで延設されて第１配線１６１となっている。第１配線１６１の形成材料としては、例えばＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の導電材料を用いることができる。第１配線１６１の形成方法としては、前記の導電材料をスパッタリング法で成膜した後、この膜をフォトリソグラフィ法及びエッチング法等を用いてパターニングする方法や、後に［製造方法］で説明するめっきによる方法等を用いることができる。
【００３６】
また、駆動素子保持部１４２の外側に延設された上電極膜１３４と、下電極膜１３２との間に短絡を防止するための絶縁膜１３５が介挿されている。なお、上電極膜をそのまま延設する代わりに、上電極膜と電気的に接続された配線を流路形成基板１２０上に形成し、この電極配線を駆動素子保持部１４２の外側に引出して、第１配線としてもよい。
【００３７】
封止基板１４０のＺ正方向には、コンプライアンス基板１５０が接合されている。コンプライアンス基板１５０は、封止基板１４０側から順に配置された封止膜１５１と固定板１５２とを有している。封止膜１５１は、液溜り１４１に対応する封止基板１４０の開口部を覆って（塞いで）設けられている。封止膜１５１は、剛性が低く可撓性を有する材料（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）からなっている。固定板１５２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼）からなっている。
【００３８】
固定板１５２は、液溜り１４１を覆う部分の封止膜１５１を露出させる開口部を有しており、開口部内の封止膜１５１は、圧力調整部１５４となっている。圧力調整部１５４は、液溜り１４１、１２４に貯留された液状体の圧力に応じて撓み変形するようになっている。これにより、液状体を導入するための圧力等を緩和することができ、この圧力が圧力発生室１２２の内側に及ばないようになっている。
【００３９】
封止基板１４０の上段面１８０Ｂ及び段差側面１８０Ｃには、第２配線１６２が形成されている。第２配線１６２は、第１配線１６１と同様の導電材料からなるものである。その形成方法としては、前記の導電材料からなる膜をパターニングする方法を用いることもできるが、めっき処理を用いることが好ましい。めっき処理を用いる場合には、第２配線の形成材料として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕのうちの１又は２以上の組合せを用いることが好ましい。これにより、良好にめっきを良好に析出させることができ、接続信頼性を向上させることができる。
【００４０】
本実施形態の第２配線１６２は、配線下地膜１６３にめっきを析出させたものである。配線下地膜は、めっきのシードとして機能するものであり、その形成材料としては前記の導電材料やめっきを析出させる触媒が付与された感光性樹脂材料等を用いることができる。ここでは、触媒としてパラジウム（Ｐｄ）の微粒子を含んだ感光性樹脂を用いている。
【００４１】
封止基板１４０の上段面１８０Ｂには、電子部品２００が配置されている。液滴吐出ヘッド１００は、流路形成基板１２０と振動板１３０とからなる第１基板と、封止基板１４０からなる第２基板とを含んだ基体１００Ａに電子部品２００が実装された実装構造体を有しており、この実装構造体は本発明を適用したものとなっている。
【００４２】
詳しくは、電子部品２００は、側面２２０が上段面１８０Ｂ側に接続されており、側面２２０は、能動面２１０の裏面よりも面積が小さくなっている。配線下地膜１６３の形成部において、側面２２０は接着剤２５０及び配線下地膜１６３を介して上段面１８０Ｂと固着されている。また、配線下地膜１６３の非形成部において、側面２２０は接着剤２５０を介して上段面１８０Ｂと固着されている。配線下地膜１６３と端子２３０とをシードとし、これらに一括してめっきが析出されている。配線下地膜１６３に析出されためっきが第２配線１６２となっており、このめっきがさらに成長させられて端子２３０側のめっきと接触し実質的に一体となっている。
【００４３】
このような場合には、めっき処理の初期段階において配線下地膜１６３に析出しためっきが第２配線１６２の一部であるので、端子２３０と第２配線１６２との距離は、端子２３０と配線下地膜１６３との距離で定義される。また、第２配線１６２の間隔としては、各第２配線１６２に対応する配線下地膜１６３の間隔で定義される。本実施形態では、端子２３０の間隔及び第２配線１６２の間隔が、端子２３０と第２配線１６２との距離よりも広くなっている。すなわち、配線下地膜１６３の間隔が、端子２３０と配線下地膜１６３との距離よりも広くなっている。
【００４４】
また、図３に示すように能動面２１０において端子２３０と反対の周縁には、外部接続端子２４０が設けられている。電子部品２００のＺ正方向には、外部接続用の配線基板３００が配置されており、配線基板３００には、外部接続配線３１０が設けられている。外部接続端子２４０は、端子２３０と同様にめっき２８０を介して外部接続配線３１０と電気的に接続されている。
【００４５】
外部接続配線３１０は、液滴吐出ヘッド１００の外部に設けられた電源や制御装置等と電気的に接続されている。なお、外部接続端子２４０と外部接続配線３１０との間のめっき２８０は、端子２３０と第２配線１６２との間のめっき２６０と同じめっき処理で、一括して析出されたものである。
【００４６】
以上のような構成の液滴吐出ヘッド１００において、前記制御装置からの電気信号は、配線基板３００の外部接続配線３１０から電子部品２００に入力される。この電気信号に基づいて電子部品２００は、駆動素子１７０用の駆動電圧波形の生成やそのスイッチング等を行うようになっている。端子２３０から所定のタイミングで駆動電圧波形が出力され、これが第２配線１６２及び第１配線１６１を介して上電極膜１３４に伝達される。
【００４７】
これにより、圧電体膜１３３に所定の電圧が印加され、圧電体膜１３３は印加電圧に応じて収縮する。すると、圧電体膜１３３のＺ負方向における振動板１３０は、圧電体膜１３３と一体に圧力発生室１２２の反対側（Ｚ正方向）へ撓曲する。これにより、圧力発生室１２２の容積が増大し、増大した容積分の液状体が液溜り１２４、１４１から圧力発生室１２２に流入する。そして、上電極膜１３４への電圧の印加が停止されると、圧電体膜１３３及び振動板１３０はともに元の形状に戻り、圧力発生室１２２は元の容積に戻る。すると、圧力発生室１２２内の液状体の圧力が上昇し、ノズル開口１１１から被処理基板に向けて液状体の液滴が吐出される。このように、液滴吐出ヘッド１００は、所定のタイミングで被処理基板に液滴を吐出すること可能になっている。
【００４８】
液滴吐出ヘッド１００に吐出動作をさせると、電子部品２００は駆動電圧波形の生成やそのスイッチング等を行うので発熱する。この熱は、電子部品２００の側面２２０から接着剤２５０を介して封止基板１４０側に伝わる。すると、液溜り１４１、１２４や圧力発生室１２２に貯留された液状体が加熱される。加熱された液状体は粘性等の物性が変化するので、吐出される液滴の量（吐出量）が変化し設定値と異なってしまうおそれがある。
【００４９】
ところが、第１実施形態の液滴吐出ヘッド１００は、電子部品２００が本発明の実装構造体をなしているので、以下の理由により吐出量の変化が格段に低減されている。電子部品２００は、能動面２１０の裏面よりも面積が小さい側面２２０が封止基板１４０側に接続（固着）されている。したがって、能動面２１０の裏面が接続されている場合よりも、電子部品２００と封止基板１４０側との接触面積が小さくなり、接触部分を介して封止基板１４０に伝わる熱量が低減される。よって、液状体の昇温が抑制されるので液状体の物性変化が小さくなり、吐出量がほとんど変化しなくなる。
【００５０】
また、能動面２１０の裏面が接続されている場合よりも、第２配線（配線）１６２と端子２３０との距離が、電子部品２００のＸ方向における厚さだけ短くなる。したがって、第２配線１６２と端子２３０とを導通させるために必要なめっきの寸法（厚さ）が小さく（薄く）なり、Ｙ方向に並んだ端子２３０の間や第２配線１６２の間において、めっきが接触することが防止される。よって、端子２３０の間や第２配線１６２の間における短絡が防止される。
【００５１】
また、短絡が防止されるので、めっきの厚さのマージンが大きくなる。したがって、短絡を防止するとともに、端子２３０と第２配線１６２との距離に比べてめっきを厚くすることが可能になる。これにより、端子２３０と第２配線１６２とが確実に導通するようになり、接続信頼性が高められる。
また、短絡が防止されているので、端子２３０の間隔や第２配線１６２の間隔のマージンが大きくなる。したがって、短絡を防止するとともに、端子２３０の間隔や第２配線１６２の間隔を狭くすることが可能になる。これにより、Ｙ方向における第２配線１６２の数を増やすことができ、Ｙ方向における駆動素子１７０の数を増やすことができる。よって、駆動素子１７０間の距離を短くすることができ、ノズル開口１１１の間隔（ノズルピッチ）を小さくすることができる。
【００５２】
以上のように本実施形態の液滴吐出ヘッド１００にあっては、熱による吐出量の変化が防止されているので、所定量の液状体を吐出させることができる。したがって、被処理基板に所定量の液状体を配置させることができる。例えば、液滴吐出ヘッド１００を電極膜やカラーフィルタ等の機能膜の形成に用いれば、機能膜を所定の寸法に形成することができ、これを良好に機能させることができる。また、ノズル開口１１１の狭ピッチ化が図られるので、微細なパターンで液状体を配置することもできる。これにより、微細な膜パターンを形成することができる。
このように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１００は、良好なデバイスの製造や高品質な画像の印刷等に用いることが可能な良好なものとなっている。
【００５３】
なお、前記第１実施形態では、上段面１８０Ｂにおいて配線下地膜１６３が電子部品２００の配置部分よりも外側まで形成されていたが、電子部品２００の配置部分よりも内側（溝部１８０側）まで形成されていてもよい。また、電子部品が上段面１８０Ｃにおける溝部１８０側の周縁に配置されており、第２配線が上段面１８０Ｂに形成されていない構成としてもよい。この場合には、段差側面１８０Ｃに形成された第２配線と端子とがめっきにより導通していればよい。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の液滴吐出ヘッドを説明する。本実施形態が前記第１実施形態と異なる点は、電子部品の能動面が、基体において前記電子部品と接続される面に対して９０°より小さな角度をなす傾斜面となっている点である。
【００５５】
図４は、第２実施形態の液滴吐出ヘッド１００を示す断面構成図であり、図３に示した断面構成図と対応する部分を示している。図４に示すように、本実施形態の電子部品２００は、能動面２１０と側面２２０とに共有される一辺が配線下地膜１６３に当接しているとともに、能動面２１０の裏面と側面２２０とに共有される一辺が配線下地膜１６３と離間している。側面２２０と上段面１８０Ｂとの間には接着剤２５０が設けられている。接着剤２５０のＹ方向と直交する断面形状は、略三角形となっている。このように電子基板２００は、側面２２０が上段面１８０Ｂ側と接着剤２５０を介して接続（固着）されている。
【００５６】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００にあっては、能動面２１０が上段面１８０Ｂとなす角度が９０°よりも小さいので、この角度が９０°以上の場合（例えば、第１実施形態）よりも端子２３０と配線下地膜１６３との距離が小さくなる。したがって、端子２３０と第２配線１６２とを導通させるために必要なめっき２６０の寸法が小さくなる。したがって、Ｙ方向に並ぶ端子２３０の間や第２配線１６２の間において、めっきが接触しにくくなるので、めっきを介した短絡を防止することができる。よって、接続信頼性の向上や端子等の狭ピッチ化が図られ、良好な液滴吐出ヘッド１００となる。
また、本実施形態のように、Ｘ方向に２つのグループが配置された液滴吐出ヘッド１００の場合には、２つの電子部品２００の配線基板３００側の間隔が狭くなるので、配線基板３００を小型化することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では２つの電子部品２００においてＸ方向に並ぶ２つの外部接続端子２４０が共通の外部接続配線３１０に接続されているが、２つの電子部品２００で独立した外部接続配線に接続されていてもよい。
【００５８】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の液滴吐出ヘッドを説明する。本実施形態が前記第１、第２実施形態と異なる点は、電子部品２００が、下段面１８０Ａ側に配置されている点である。
【００５９】
図５は、第３実施形態の液滴吐出ヘッドを示す断面構成図であり、図３に示した断面構成図と対応する部分を示している。図５に示すように、２つの電子部品２００は、能動面２１０の裏面側で貼り合わされて一体となっており、側面２２０が接着剤２５０を介して絶縁膜１３５に固着（接続）されている。２つの電子部品２００を一体化すれば、実装プロセスの簡略化が図られる。端子２３０は、端子２３０及び第１配線１６１に析出させためっき２６０を介して、第１配線１６１と導通するようになっている。
【００６０】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００にあっては、上段面１８０Ｂや段差側面１８０Ｃに第２配線１６２が不要とされ、配線１６０が簡略化されている。したがって、配線１６０の形成プロセスが簡略化され、低コストの液滴吐出ヘッド１００となっている。
【００６１】
なお、２つの電子部品２００を貼り合せることなく独立して配置してもよい。この場合には、電子部品２００における露出面積が大きくなるので、電子部品２００の放熱性が改善される。また、電子部品２００を絶縁膜１３５と固着させるのではなく、流路形成基板１２０、弾性膜１３１及び下電極膜１３２のいずれかと固着させるようにしてもよい。
【００６２】
［製造方法］
次に、前記第１実施形態の液滴吐出ヘッド１００の製造方法、並びにその実装構造体の製造方法を説明する。
【００６３】
図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）は、液手吐出ヘッド１００の製造方法を示す工程図である。図６（ａ）〜（ｃ）には、図３に示した要部断面図を示しており、図７（ａ）〜（ｃ）には能動面２１０の要部平面図を示している。
【００６４】
まず、図６（ａ）に示すように封止基板１４０の中間体１４０Ａを形成する。具体的には、面方位が（１００）のシリコン単結晶基板を用意し、その表面を熱酸化する。そして、フォトリソグラフィ法等を用いて上段面１８０Ｂとなる部分を覆ってレジストパターンを形成した後、これをマスクとしフッ酸をエッチャントとしてシリコン単結晶基板をエッチングする。これにより、傾斜角が約５４°の傾斜面を段差側面１８０Ｃとする溝部１８０を形成する。そして、再度熱酸化すること等により、中間体１４０Ａが得られる。
【００６５】
次いで、図６（ｂ）に示すように、上段面１８０Ｂ及び段差側面１８０Ｃに配線下地膜１６３を形成する。配線下地膜の形成材料としては、これにめっき用の金属を析出させ得るものを用いる。具体的には、めっき用の金属よりもイオン化傾向が大きい金属材料や、還元性を有するもの、析出の触媒性を有するものを用いることができる。ここでは、触媒として機能するパラジウム（Ｐｄ）の微粒子を含有した感光性のエポキシ系樹脂を用いる。このエポキシ系樹脂を溶媒に溶解させて液状とし、上段面１８０Ｂ及び段差側面１８０Ｃに塗布する。そして、この塗布膜にフォトマスク等を用いて選択的に露光し、現像することにより配線下地膜１６３を形成する。このようにすれば、導電膜をエッチングによりパターニングして形成する場合よりも、レジストパターンを用いたエッチング等のプロセスを省くことができる。これにより、製造工程の簡略化が図られる。
【００６６】
なお、配線下地膜１６３を形成せずに、第２配線を直接形成することもできる。この場合には、導電材料を成膜した後、フォトリソグラフィ法や、静電塗布・電着レジスト等を用いてレジストパターンを形成する。そして、これをマスクとして材料膜をエッチングしパターニングする。この他にも、銀粒子等を含有した液状体を液滴吐出法や印刷法等により選択的に塗布した後、液状体の溶媒を揮発させるようにしてもよい。
【００６７】
次いで、中間体１４０Ａの上段面１８０Ｂの裏面側に凹部や貫通孔を形成して、これを封止基板１４０とする。凹部や貫通孔は、駆動素子保持部１４２や液溜り１４１等の流路となる部分である。また、これと独立してあるいは一部のプロセスを共通させて、流路形成基板１２０、振動板１３０、コンプライアンス基板１５０、駆動素子１７０、電子部品２００及び配線基板３００を形成する。これらは、公知の形成材料や形成方法を用いて形成することができる。ここでは、振動板１３０及び駆動素子１７０が下電極膜１３２を共有しているので、これらを一体に形成する。
【００６８】
次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板１２０、振動板１３０、封止基板１４０、コンプライアンス基板１５０、駆動素子１７０、電子部品２００及び配線基板３００を組立てる。ここでは、電子部品２００の側面２２０全体に接着剤を塗布しておき、端子２３０と配線下地膜１６３とが対応するように、電子部品２００と封止基板１４０とを位置合わせする。なお、端子と２３０と配線下地膜１６３とが数〜１０μｍ程度離れていてもよい。そして、側面２２０を封止基板１４０に押し当てるとともに接着剤を硬化させ、硬化した接着剤２５０により電子基板２００と封止基板１４０とを固着させる。電子部品２００と配線基板３００との組立ても同様にして行う。
【００６９】
次いで、組立てられた液滴吐出ヘッド１００の中間体に無電解めっき処理を行い、第２配線１６２を形成するとともに、第１配線１６１と第２配線１６２との接続部、第２配線１６２と端子２３０との接続部、及び外部接続端子２４０と外部接続配線３１０との接続部を一括して形成する。めっき用の金属としては、ＡｕやＮｉ、Ｃｕ等が好適である。ここでは、亜硫酸金（Ｉ）ナトリウム（Ｎａ３［Ａｕ（ＳＯ３）２］）を金源とした無電解めっき浴に前記中間体を浸漬して、無電解Ａｕめっき処理を行う。
【００７０】
なお、溝部の内側やＸ方向に並ぶ２つの電子部品２００の間で、めっき液が十分に流通しない場合がある。この場合には、Ｙ方向にめっき液を流通させることにより、良好にめっきを析出させることができる。また、Ｙ正方向及びＹ負方向にめっき液を交互に流通させれば、均一な厚さにめっきを析出させることができる。
【００７１】
図７（ａ）に示すように、電子部品２００の能動面２１０には、端子２３０がＹ方向に沿って等間隔で並んでいる。また、封止基板１４０の上段面１８０Ｂには、配線下地膜１６３が等間隔でならんでいる。端子２３０の間隔ｄ１、及び配線下地膜１６３の間隔ｄ２は、端子２３０と配線下地膜１６３との距離ｄ３よりも広くなっている。
【００７２】
液滴吐出ヘッド１００の前記中間体に無電解めっき処理を行うと、図７（ｂ）に示すように、端子２３０の表面及び配線下地膜１６３の表面にめっきが選択的に析出する。これにより、配線下地膜１６３に析出しためっきを第２配線１６２とすることができる。また、端子２３０に析出しためっき２６０ａは、第２配線１６２と端子２３０を導通させるめっきの一部となる。
【００７３】
そして、図７（ｃ）に示すように無電解めっき処理を継続して、めっき２６０ａを成長させるとともに第２配線１６２を厚膜化する。めっきは、シードとなる端子２３０及び配線下地膜１６３の表面に等方的に成長するが、間隔ｄ１及び間隔ｄ２が、距離ｄ３よりも広くなっているので、端子２３０の間や配線下地膜１６３の間において異なる端子２３０に析出しためっき２６０が互いに接触することが防止される。したがって、めっき２６０が接触することによる短絡が防止される。このようにして、端子２３０側から成長しためっきと配線下地膜１６３側から成長しためっきとが接触して実質的に一体となり、めっき２６０が得られる。
【００７４】
また、図示しないものの、第１配線１６１と第２配線１６２との間、及び外部接続端子２４０と外部接続配線３１０との間にもめっきが析出しており、めっきを介した電気的な接続が得られる。以上のようにして図３に示した液滴吐出ヘッド１００が得られる。
【００７５】
このようにめっき処理によれば、多数の端子２３０及び多数の第２配線１６２に対して、各端子２３０と第２配線１６２との間にめっき２６０を一括して形成することができる。したがって、多数の端子・配線間を個々にハンダ等で接続する方法よりも、プロセスの効率化が図られる。
【００７６】
また、配線下地膜１６３にめっきを析出させてこれを第２配線１６２とすれば、端子２３０と配線とを導通させるためのめっき処理と同じプロセスで第２配線１６２を形成することができる。これにより、めっき処理と独立して第２配線を形成するよりもプロセスの効率化が図られる。また、めっき処理により第２配線１６２を形成すれば、スパッタリング法による成膜を減らすことができる。めっき処理はスパッタリング法よりも低温プロセスであるので、成膜時の熱により封止基板１４０等にひずみを生じることが防止される。
【００７７】
また、端子２３０及び第２配線１６２にめっきが選択的に析出されるので、ハンダ等を選択的に配置する手法に比べて位置ずれ等に起因する接続不良が低減され、接続信頼性を高めることができる。また、端子２３０と第２配線１６２との間、あるいは第１配線１６１と第２配線１６２との間の隙間をめっきで埋めることができので、位置合わせのマージンが大きくなる。これにより、位置合わせの簡略化や接続信頼性の向上等が図られる。
【００７８】
なお、前記第３実施形態の液滴吐出ヘッド１００を製造する場合には、例えば封止基板１４０の母材として面方位が（１１０）のシリコン単結晶基板を用いる。これを前記のようにレジストパターンをマスクとしフッ酸でエッチングすると、下段面１８０Ａに対して約９０°の角度をなす段差側面１８０Ｃが得られる。そして、配線下地膜１６３を形成せずに組立てを行った後、めっき処理を行うことにより液滴吐出ヘッド１００が得られる。この場合には、配線下地膜１６３を形成するプロセスを省くことができるので、効率よく液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００７９】
［変形例］
なお、前記第１〜３実施形態ではパッド状の端子を有する略直方体状の電子部品を例示したが、この他の構造の電子部品を採用することも可能である。以下、電子部品の変形例を説明する。
【００８０】
図８（ａ）〜（ｄ）は、変形例１〜４の電子部品を示す概略斜視図であり、図９（ａ）〜（ｄ）は、変形例５〜８の電子部品を示す要部断面図である。
図８（ａ）に示す変形例１の電子部品２００が前記第１〜３実施形態と異なる点は、端子２３０の間に絶縁性の隔壁２９０が設けられている点である。このようにすれば、等方成長しためっきが端子２３０の間において接触することがなくなるので、めっきの接触による短絡が防止される。したがって、短絡を防止しつつ端子２３０の間隔を狭くすることができ、ノズル開口１１１の狭ピッチ化が図られる。これにより、微細な膜パターンを形成可能な液滴吐出ヘッドとなる。また、端子２３０とこれに接続される配線との間隔に比べて、大きなめっきによりこれらを導通させることができるので、接続信頼性を高めることもできる。これにより、高信頼性の液滴吐出ヘッドとなる。
【００８１】
図８（ｂ）に示す変形例２の電子部品２００には、端子２３０から端子２３０が配置された周縁側の外周に向かって引出し配線（接続導電部）２３５が設けられている。引出し配線２３５は、導電膜がパターニングされたものであってもよいし、第２配線１６２と同様に配線下地膜にめっきを析出させたものであってもよい。めっきからなる引出し配線２３５とする場合には、第２配線１６２の形成や端子２３０と配線とを導通させるめっき処理と共通のプロセスで、引出し配線２３５を形成することができる。変形例２の電子部品２００にあっては、配線（例えば第２配線１６２）と端子２３０との距離よりも、配線と引出し配線２３５との距離の方が短くなる。したがって、端子と２３０と配線を導通させるために必要なめっきを薄くすることができ、狭ピッチ化や接続信頼性の向上が図られる。よって、良好な液滴吐出ヘッドとすることが可能になる。
【００８２】
図８（ｃ）に示す変形例３の電子部品２００は、能動面２１０に凹部が設けられており、この凹部の内側に端子２３０が設けられている。例えば、端子２３０は、電子部品２００の内部配線の一部を凹部内に露出させたものである。このような端子２３０を有する電子部品２００にも本発明は適用可能である。また、図８（ｄ）に示す変形例４の電子部品２００は、凹部の内側に端子２３０が設けられているともに、凹部から端子が配置された周縁側の外周に向かって溝部が設けられており、この溝部の内側に引出し配線２３５が設けられている。変形例４の電子部品２００にあっては、溝部の側壁が前記変形例１の隔壁２９０と同様に機能し、かつ引出し配線２３５が設けられているので、端子２３０と配線を導通させるためのめっきを格段に薄くすることができる。なお、前記溝部は、端子２３０を能動面２１０に露出させるプロセスで凹部と一括して形成すればよい。
【００８３】
図９（ａ）に示す変形例５の電子部品２００は、側面２２０が能動面２１０に対して傾斜面になっている。直方体状の電子部品の場合には電子部品と基体とが線で接するので、傾斜角の精度が損なわれるおそれがある。そのため、電子部品を傾かせて保持する保持手段等として高精度のものが必要となり、組立てプロセスが複雑化する場合がある。変形例５のように側面２２０が傾斜面となっていれば電子部品と基体とが面で接するため、基体に電子部品を容易に固着することができるとともに所定の傾斜角とすることができる。
【００８４】
図９（ｂ）に示す変形例６の電子部品２００は、能動面とその裏面との間に２つの面を有している。そのうちの１つが能動面２１０に対して傾斜した側面２２０となっており、もう１つが能動面２１０に直交する面となっている。例えば、直方体状の電子部品において、能動面の周縁を面取りすることにより変形例６の電子部品２００が得られる。変形例６の電子部品２００も変形例５と同様に、電子部品２００を基体に対して傾かせて配置する場合に、良好に配置することができる。また、電子部品２００と基体との接面積を小さくすることができ、動作時における熱影響をさらに低減することができる。
【００８５】
なお、図９（ａ）、（ｂ）に示した電子部品２００のように、能動面２１０に対して傾斜した側面２２０の形成は、電子部品の個片化とともに行うことができる。すなわち、電子部品は、シリコンウエハ等に電子部品の各々を構成する回路等を多数形成した後、これを個片化して形成されている。個片化は、例えば円板状のダイシングカッタ等を回転させ、シリコンウエハの所定位置（電子部品形成部の間）を切削・研磨することで行われている。ダイシングカッタの刃が円板の外周に向かうにつれて尖った形状となっていれば、変形例５の側面２２０を形成することができる。また、円板の厚さが周縁で均一であり、その中央側で漸次厚くなっていれば、変形例６の側面２２０を形成することができる。
【００８６】
図９（ｃ）に示す変形例７の電子部品２００は、変形例６と同じ形状となっているが、能動面２１０に直交する面を側面２２０としている。この場合には、第１実施形態と同様に、能動面が基体に対して直交するように電子部品２００を配置することができる。また、変形例６と同様に電子部品２００と基体１００Ａとの接面積を小さくすることができ、熱影響を低減することができる。
【００８７】
図９（ｄ）に示す変形例８の電子部品２００には、能動面２１０の裏面側に板状の支持部材２９５が設けられている。これにより、能動面２１０に直交する方向の力に対して、強度を確保することができる。なお、支持部材２９５が基体側に設けられている場合にも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態の液滴吐出ヘッドを一方の側からみた概略斜視図である。
【図２】液滴吐出ヘッドを他方の側からみた分解斜視図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの断面構成図である。
【図４】第２実施形態の液滴吐出ヘッドの断面構成図である。
【図５】第３実施形態の液滴吐出ヘッドの断面構成図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、液手吐出ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図７】図６（ｃ）に続く工程図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、変形例１〜４の構成をそれぞれ示す概略斜視図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、変形例５〜８の構成をそれぞれ示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００・・・液滴吐出ヘッド、１１０・・ノズル基板、１１１・・・ノズル開口、１２０・・・流路形成基板（第１基板）、１２２・・・圧力発生室、１３０・・・振動板、１４０・・・封止基板（第２基板）、１５０・・・コンプライアンス基板、１６０・・・配線、１６１・・・第１配線、１６２・・・第２配線、１７０・・・駆動素子、１８０Ａ・・・下段面、１８０Ｂ・・・上段面、１８０Ｃ・・・段差側面、２００・・・電子部品、２１０・・・能動面、２２０・・・側面、２３０・・・端子、２３５・・・引出し配線（接続導電部）、２６０、２６０ａ、２８０・・・めっき、２９０・・・隔壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装構造体、及び液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の分野においては、半導体装置等の電子部品を基板に実装する技術が用いられている。例えば液滴吐出ヘッドは、液状体の貯留部やノズル、液状体を加圧しノズルから押し出す駆動素子等を備えており、駆動素子の配線を有する基板には、駆動素子に電気信号を供給するドライバ（電子部品）が実装されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では、駆動素子を覆う封止基板上に直方体状のドライバが配置されている。ドライバは端子を有する能動面を上面とし、その裏面が封止基板に接着剤等で固着されている。ドライバの端子は、駆動素子から引き出された配線にワイヤボンディングで電気的に接続されている。このようなワイヤボンディングを用いた実装構造体では配線の狭ピッチ化が難しいため、駆動素子の高集積化や電子機器の小型化が困難である。
【０００４】
そこで、ワイヤボンディングを用いない実装構造体が提案されている（例えば特許文献２）。特許文献２では、配線及び端子の各々をシードとしてめっきを析出させ、互いのめっきを接触させて配線と端子とを導通させている。このような技術を用いれば、配線の狭ピッチ化が対応可能になる。また、複数の端子・配線間を一括して接続することができるので、ワイヤボンディングを用いる場合よりも実装プロセスの効率化が図られる。
【特許文献１】特開２０００−１３５７９０号公報
【特許文献２】特開２００６−８０１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２の技術を用いる場合でも、さらなる狭ピッチ化に対応可能とし、かつ電子部品の熱による基板側への悪影響を低減する観点から改善点もある。
【０００６】
端子や配線をシードとしてめっきを析出させると、めっきが端子・配線間と同程度の大きさで端子間や配線間にも等方成長する。端子間や配線間においてめっきの接触による短絡を防止する観点から、端子の間隔や配線の間隔を端子・配線間よりも広くすることが考えられる。特許文献２の実装構造にこれを適用するためには、端子・配線間に電子部品の厚さ以上の段差があるので、端子の間隔や配線の間隔をこの段差以上とする必要がある。すなわち、電子部品の厚さが狭ピッチ化の妨げとなってしまう。
【０００７】
また、製造上や設計上の理由により、直方体状の電子部品の能動面は直方体の最も大きな面となっていることが多い。能動面の裏面を基板に固着させると、電子部品と基板との接触面積が大きくなる。すると、電子部品の動作時に接触部分を介して基板に伝わる熱量が大きくなり、基板側に悪影響を与えてしまうおそれがある。例えば、液滴吐出ヘッドにおいては、基板側に吐出する液状体が貯留されており、この液状体が加熱されてしまうおそれがある。液状体が加熱されると、その粘性等の特性が変化して吐出量が設定値と異なってしまうこともある。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、配線の狭ピッチ化に対応可能であり、かつ電子部品の熱による基板側への悪影響を低減することが可能な実装構造体を提供することを目的の１つとする。また、このような実装構造体を備えた良好な液滴吐出ヘッドを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実装構造体は、複数の配線が形成された基体と、能動面及び該能動面の裏面よりも面積が小さい側面を有するとともに前記複数の配線の各々に電気的に接続される端子が前記能動面の周縁に沿って設けられた電子部品と、を備え、前記電子部品は、前記側面が前記基体に接続され前記基体に実装されており、前記端子と前記配線とが、該端子及び該配線に析出させためっきを介して導通していることを特徴とする。
【００１０】
このようにすれば、能動面の裏面よりも面積が小さい側面を基体に接続させているので、能動面の裏面を基体に接続させる場合よりも、電子部品と基体との接触面積が小さくなる。したがって、電子部品の動作時に接触部分を通って基体に伝わる熱量が小さくなり、熱による基体側への悪影響が低減される。
【００１１】
また、能動面の裏面を基体に接続させる場合よりも、端子と配線との間の距離が能動面の直交方向における電子部品の厚さ分だけ近くなり、端子と配線とを導通させるために必要なめっきの寸法を小さくすることができる。したがって、端子の間や配線の間においてめっきが接触することによる短絡を防止することができ、端子の間隔や配線の間隔を狭くすることができる。また、端子と配線との間の距離に比べて大きなめっきで端子と配線とを導通させことができ、接続信頼性を高めることができる。
【００１２】
また、前記複数の端子の間隔及び前記複数の配線の間隔が、前記端子と前記配線との間の距離よりも広くなっている構成としてもよい。
このようにすれば、端子の間や配線の間においてめっきが接触することによる短絡を防止することができる。
【００１３】
また、前記複数の端子の間に、前記能動面における前記側面側の外周に向かって延びる絶縁性の隔壁が設けられている構成としてもよい。
このようにすれば、端子の間においてめっきが接触導通しなくなるので、端子の間における短絡を確実に防止することができる。したがって、端子の狭ピッチ化や接続信頼性の向上が図られる。
【００１４】
また、前記複数の端子の各々が、該端子から前記能動面における前記側面側の外周に向かって延びる接続導電部を有しており、前記接続導電部と前記配線とが、該接続導電部及び該配線に析出させためっきを介して導通している構成としてもよい。
このようにすれば、接続導電部と配線との間の距離は、端子と配線との間の距離よりも短くなるので、端子と配線とを導通させるために必要なめっきの寸法を小さくすることができる。これにより、端子及び配線の狭ピッチ化や接続信頼性の向上が図られる。
【００１５】
また、前記能動面が、前記基体において前記電子部品と接続される面に対して９０°より小さな角度をなす傾斜面となっている構成としてもよい。
このようにすれば、電子部品が接続される面に形成された配線と端子とが近くなるので、端子と配線とを導通させるために必要なめっきの寸法を小さくすることができる。これにより、端子及び配線の狭ピッチ化や接続信頼性の向上が図られる。
【００１６】
また、前記基体は段差を有するとともに前記電子部品が前記段差の上段面に配置されており、前記配線が前記段差の下段面に形成されているとともに前記下段面と前記上段面との間の段差側面、又は前記段差側面と前記上段面とに形成されている構成としてもよい。この場合には、前記段差側面が、前記下段面と９０°より大きな角度をなす傾斜面となっていることが好ましい。
このようにすれば、段差を有する基体に電子部品を実装することができるとともに、端子及び配線の狭ピッチ化や、接続信頼性の向上が図られる。また、段差側面が下段面と９０°より大きな角度をなす傾斜面となっていれば、９０°以下の角度をなす場合よりも段差側面における配線材料のカバレッジ性を向上させることができる。また、配線材料を成膜した後この膜をパターニングする手法を用いる場合に、レジストパターン等のマスクを配置（形成）することが容易化される。以上のように、良好な配線とすることが可能になる。
【００１７】
本発明の液滴吐出ヘッドは、液状体を吐出するノズル開口に連通し、前記液状体を貯留する圧力発生室と、前記圧力発生室の内壁を構成する第１基板と、前記第１基板に設けられ前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、前記第１基板に形成され前記駆動素子に導電接続された配線と、前記第１基板における前記配線の形成面に配置され前記駆動素子を覆う第２基板と、前記駆動素子を駆動する電子部品と、を備え、前記第１基板と前記第２基板とを含んだ基体に前記電子部品が実装されており、該基体と該電子部品とからなる実装構造体が前記の本発明の実装構造体となっていることを特徴とする。
【００１８】
このようにすれば、前記のように電子部品の動作時に基体側へ伝わる熱量が低減されるので、圧力発生室に貯留された液状体の昇温が低減される。したがって、液状体の昇温による特性変化が低減され、特性変化による吐出量の変化が低減される。よって、所定量の液状体を吐出させることが可能な良好な液滴吐出ヘッドとなる。
また、前記のように配線の狭ピッチ化が図られるので、配線と導通する駆動素子の高集積化が図られる。駆動素子の高集積化によりノズル開口の狭ピッチ化が図られ、微細なパターンで液状体を吐出させることが可能な液滴吐出ヘッドとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。
【００２０】
［第１実施形態］
図１〜３は、第１実施形態の液滴吐出ヘッド１００の構成を示す図である。液滴吐出ヘッド１００は、複数の基板が重ね合わされた構造を基体としている。ここでは前記基板の面方向において互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向とし、面方向に直交する方向をＺ方向とする。以下、このようなＸＹＺ直交座標系に基づいて各部材の位置関係を説明する。図１にはＺ方向における一方の側から見た液滴吐出ヘッド１００の概略斜視図を、図２にはＺ方向における他方の側から見た液滴吐出ヘッド１００の分解斜視図を、図３には図１のＡ−Ａ線に沿う断面構成図を、それぞれ示している。
【００２１】
図１に示すように、液滴吐出ヘッド１００は、基体１００Ａに電子部品２００が実装された構造となっている。本実施形態の基体１００Ａは、Ｚ負方向から順にノズル基板１１０、流路形成基板１２０、振動板１３０、封止基板１４０、及びコンプライアンス基板１５０が重ね合わされた構造となっている。
【００２２】
詳しくは後述するが、流路形成基板１２０、振動板１３０、封止基板１４０等には、それぞれ開口部が設けられている。これら開口部は、互いに連通して基体１００Ａの中空構造を構成しており、液状体の流路や貯留部等となっている。コンプライアンス基板１５０には、液状体の導入口１５３や、導入された液状体の圧力を調整する圧力調整部１５４が設けられている。
【００２３】
基体１００Ａは、Ｙ方向に並ぶ複数の駆動素子（後述する）を内包しており、振動板１３０には、各駆動素子と導通する第１配線１６１がＸ方向に延設されている。封止基板１４０の中央部には、第１配線１６１を露出させる溝部１８０がＹ方向に延設されている。基体１００Ａは、溝部１８０による段差を有している。すなわち、開口部内に露出した振動板１３０のＺ正方向側の面が下段面１８０Ａ、封止基板１４０のＺ正方向側の面が上段面１８０Ｂ、上段面１８０Ｂと下段面１８０Ａとの間の封止基板１４０側面が段差側面１８０Ｃとなっている。段差側面１８０Ｃ及び上段面１８０Ｂには、第２配線１６２がＸ方向に延設されている。第１配線１６１及び第２配線１６２は、互いに導通するようになっており、配線１６０を構成している。配線１６０は、各駆動素子に対応してＹ方向に並んでいる。
【００２４】
また、上段面１８０Ｂには、電子部品２００が配置されている。本実施形態の電子部品２００は、前記駆動素子のドライバとして機能する半導体装置である。電子部品２００は、Ｙ方向に長手の略直方体状になっており、能動面２１０と能動面２１０よりも面積が小さい側面２２０とを有している。ここでは、能動面２１０をＸ正方向（側方）に向けて配置されており、側面２２０をＺ負方向（下方）に向けて配置されている。
【００２５】
能動面２１０のＺ負方向側の周縁には、複数の端子２３０がＹ方向に沿って列状に設けられている。端子２３０は、例えばＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇのうちの１又は２以上からなるパッド状のものである。電子部品２００は、側面２２０が基体１００Ａに接続され実装されており、各端子２３０は、これに対応する配線１６０と導通している。端子２３０と配線１６０との接続部については後に説明する。
【００２６】
図２に示すように、ノズル基板１１０のＺ正方向側に流路形成基板１２０が配置されている。ノズル基板１１０と流路形成基板１２０とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。流路形成基板１２０は、シリコンやガラス、セラミックス材料等からなるものであり、ここではシリコンからなるものを採用している。流路形成基板１２０には、その中央部からＸ方向に延びる複数の隔壁１２１が形成されている。隔壁１２１は、流路形成基板１２０の母材であるシリコン単結晶基板が異方性エッチングにより部分的に除去され形成されている。除去された部分は、隔壁１２１により区画された平面視略櫛歯状の開口部となっている。
【００２７】
これらの開口部のうちＸ方向に延びた部分は、ノズル基板１１０及び振動板１３０に挟まれて圧力発生室１２２を構成している（図３参照）。ノズル基板１１０には、各圧力発生室１２２に対応させてＹ方向に並ぶノズル開口１１１が設けられている。各圧力発生室１２２の内壁には供給路１２３が設けられており、複数の圧力発生室１２２の各々は、各供給路１２３を介して共通の液溜り１２４に通じている。
【００２８】
なお、図２にはＹ方向に並ぶ６個のノズル開口１１１を示しているが、実際には多数（例えば１８０個）のノズル開口１１１が並んでいる。また、Ｙ方向に並ぶ圧力発生室１２２、駆動素子、及びノズル開口１１１を１つのグループとして、Ｘ方向に２つのグループが配置された構成を例示しているが、１つのグループで構成された液滴吐出ヘッドであってもよい。
【００２９】
図３に示すように、流路形成基板１２０のＺ正方向には、振動板１３０が配置されている。振動板１３０は、流路形成基板１２０側から順に配置された弾性膜１３１と下電極膜１３２とを有している。弾性膜１３１は、例えば１〜２μｍ程度の厚さの酸化シリコン膜からなっており、下電極膜１３２は、例えば０．２μｍ程度の厚さの金属膜からなっている。下電極膜１３２は、弾性膜１３１のＺ正方向側に概略ベタ状に設けられている。
【００３０】
振動板１３０のＺ正方向には、下電極膜１３２側から順に圧電体膜１３３と上電極膜１３４とが配置されている。圧電体膜１３３は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等からなり厚さが１μｍ程度の膜である。上電極膜１３４は、例えば０．１μｍ程度の厚さの金属膜からなっている。下電極膜１３２、圧電体膜１３３、及び上電極膜１３４は駆動素子１７０を構成している。なお、弾性膜を省略して下電極膜が弾性膜を兼ねる構成としてもよい。
【００３１】
また、振動板１３０のＺ正方向に、駆動素子１７０を覆って封止基板１４０が配置されている。封止基板１４０は、流路形成基板１２０とともに基体１００Ａを構成しているので、流路形成基板１２０と略同一の熱膨張率を有する剛性材料を用いることが好ましい。ここでは、流路形成基板１２０と同様にシリコン単結晶基板を用いている。なお、流路形成基板１２０と同様に、ガラスやセラミック材料等からなる封止基板１４０を採用してもよい。
【００３２】
封止基板１４０には、液溜り１２４と対応する部分に開口部が設けられており、開口部の内側が液溜り１４１となっている。液溜り１２４、１４１は、導入口１５３から導入された液状体を貯留することができるようになっている。また、封止基板１４０には、駆動素子１７０を覆う部分に凹部（駆動素子保持部）１４２が設けられている。駆動素子保持部１４２は、駆動素子１７０の周囲に駆動素子１７０の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する機能を有している。
【００３３】
駆動素子保持部１４２は、駆動素子１７０のうち少なくとも圧電体膜１３３を封止可能な寸法となっている。駆動素子保持部１４２は、複数の駆動素子１７０で共通して設けられていてもよいし、駆動素子１７０ごとに区画されていてもよい。また、駆動素子保持部１４２の内部を真空雰囲気または不活性ガス雰囲気としてもよい。これにより、駆動素子保持部１４２内を低湿度に保持することができ、駆動素子１７０の劣化を効果的に防止することができる。
【００３４】
封止基板１４０の中央部には、溝部１８０が設けられている。本実施形態では、段差側面１８０Ｃが下段面１８０Ａと溝部１８０側において９０°より大きな角度をなす傾斜面となっている。面方位（１００）のシリコン単結晶基板を封止基板１４０の母材とし、これをフッ酸等でウエットエッチングすれば、各面方位のエッチングレートの違いにより、傾斜角が約５４°（前記の角度が約１２６°）の傾斜面を形成することができる。
【００３５】
駆動素子１７０の上電極膜１３４は、駆動素子保持部１４２の内部から溝部１８０の内側まで延設されて第１配線１６１となっている。第１配線１６１の形成材料としては、例えばＡｌやＮｉ−Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の導電材料を用いることができる。第１配線１６１の形成方法としては、前記の導電材料をスパッタリング法で成膜した後、この膜をフォトリソグラフィ法及びエッチング法等を用いてパターニングする方法や、後に［製造方法］で説明するめっきによる方法等を用いることができる。
【００３６】
また、駆動素子保持部１４２の外側に延設された上電極膜１３４と、下電極膜１３２との間に短絡を防止するための絶縁膜１３５が介挿されている。なお、上電極膜をそのまま延設する代わりに、上電極膜と電気的に接続された配線を流路形成基板１２０上に形成し、この電極配線を駆動素子保持部１４２の外側に引出して、第１配線としてもよい。
【００３７】
封止基板１４０のＺ正方向には、コンプライアンス基板１５０が接合されている。コンプライアンス基板１５０は、封止基板１４０側から順に配置された封止膜１５１と固定板１５２とを有している。封止膜１５１は、液溜り１４１に対応する封止基板１４０の開口部を覆って（塞いで）設けられている。封止膜１５１は、剛性が低く可撓性を有する材料（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）からなっている。固定板１５２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼）からなっている。
【００３８】
固定板１５２は、液溜り１４１を覆う部分の封止膜１５１を露出させる開口部を有しており、開口部内の封止膜１５１は、圧力調整部１５４となっている。圧力調整部１５４は、液溜り１４１、１２４に貯留された液状体の圧力に応じて撓み変形するようになっている。これにより、液状体を導入するための圧力等を緩和することができ、この圧力が圧力発生室１２２の内側に及ばないようになっている。
【００３９】
封止基板１４０の上段面１８０Ｂ及び段差側面１８０Ｃには、第２配線１６２が形成されている。第２配線１６２は、第１配線１６１と同様の導電材料からなるものである。その形成方法としては、前記の導電材料からなる膜をパターニングする方法を用いることもできるが、めっき処理を用いることが好ましい。めっき処理を用いる場合には、第２配線の形成材料として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕのうちの１又は２以上の組合せを用いることが好ましい。これにより、良好にめっきを良好に析出させることができ、接続信頼性を向上させることができる。
【００４０】
本実施形態の第２配線１６２は、配線下地膜１６３にめっきを析出させたものである。配線下地膜は、めっきのシードとして機能するものであり、その形成材料としては前記の導電材料やめっきを析出させる触媒が付与された感光性樹脂材料等を用いることができる。ここでは、触媒としてパラジウム（Ｐｄ）の微粒子を含んだ感光性樹脂を用いている。
【００４１】
封止基板１４０の上段面１８０Ｂには、電子部品２００が配置されている。液滴吐出ヘッド１００は、流路形成基板１２０と振動板１３０とからなる第１基板と、封止基板１４０からなる第２基板とを含んだ基体１００Ａに電子部品２００が実装された実装構造体を有しており、この実装構造体は本発明を適用したものとなっている。
【００４２】
詳しくは、電子部品２００は、側面２２０が上段面１８０Ｂ側に接続されており、側面２２０は、能動面２１０の裏面よりも面積が小さくなっている。配線下地膜１６３の形成部において、側面２２０は接着剤２５０及び配線下地膜１６３を介して上段面１８０Ｂと固着されている。また、配線下地膜１６３の非形成部において、側面２２０は接着剤２５０を介して上段面１８０Ｂと固着されている。配線下地膜１６３と端子２３０とをシードとし、これらに一括してめっきが析出されている。配線下地膜１６３に析出されためっきが第２配線１６２となっており、このめっきがさらに成長させられて端子２３０側のめっきと接触し実質的に一体となっている。
【００４３】
このような場合には、めっき処理の初期段階において配線下地膜１６３に析出しためっきが第２配線１６２の一部であるので、端子２３０と第２配線１６２との距離は、端子２３０と配線下地膜１６３との距離で定義される。また、第２配線１６２の間隔としては、各第２配線１６２に対応する配線下地膜１６３の間隔で定義される。本実施形態では、端子２３０の間隔及び第２配線１６２の間隔が、端子２３０と第２配線１６２との距離よりも広くなっている。すなわち、配線下地膜１６３の間隔が、端子２３０と配線下地膜１６３との距離よりも広くなっている。
【００４４】
また、図３に示すように能動面２１０において端子２３０と反対の周縁には、外部接続端子２４０が設けられている。電子部品２００のＺ正方向には、外部接続用の配線基板３００が配置されており、配線基板３００には、外部接続配線３１０が設けられている。外部接続端子２４０は、端子２３０と同様にめっき２８０を介して外部接続配線３１０と電気的に接続されている。
【００４５】
外部接続配線３１０は、液滴吐出ヘッド１００の外部に設けられた電源や制御装置等と電気的に接続されている。なお、外部接続端子２４０と外部接続配線３１０との間のめっき２８０は、端子２３０と第２配線１６２との間のめっき２６０と同じめっき処理で、一括して析出されたものである。
【００４６】
以上のような構成の液滴吐出ヘッド１００において、前記制御装置からの電気信号は、配線基板３００の外部接続配線３１０から電子部品２００に入力される。この電気信号に基づいて電子部品２００は、駆動素子１７０用の駆動電圧波形の生成やそのスイッチング等を行うようになっている。端子２３０から所定のタイミングで駆動電圧波形が出力され、これが第２配線１６２及び第１配線１６１を介して上電極膜１３４に伝達される。
【００４７】
これにより、圧電体膜１３３に所定の電圧が印加され、圧電体膜１３３は印加電圧に応じて収縮する。すると、圧電体膜１３３のＺ負方向における振動板１３０は、圧電体膜１３３と一体に圧力発生室１２２の反対側（Ｚ正方向）へ撓曲する。これにより、圧力発生室１２２の容積が増大し、増大した容積分の液状体が液溜り１２４、１４１から圧力発生室１２２に流入する。そして、上電極膜１３４への電圧の印加が停止されると、圧電体膜１３３及び振動板１３０はともに元の形状に戻り、圧力発生室１２２は元の容積に戻る。すると、圧力発生室１２２内の液状体の圧力が上昇し、ノズル開口１１１から被処理基板に向けて液状体の液滴が吐出される。このように、液滴吐出ヘッド１００は、所定のタイミングで被処理基板に液滴を吐出すること可能になっている。
【００４８】
液滴吐出ヘッド１００に吐出動作をさせると、電子部品２００は駆動電圧波形の生成やそのスイッチング等を行うので発熱する。この熱は、電子部品２００の側面２２０から接着剤２５０を介して封止基板１４０側に伝わる。すると、液溜り１４１、１２４や圧力発生室１２２に貯留された液状体が加熱される。加熱された液状体は粘性等の物性が変化するので、吐出される液滴の量（吐出量）が変化し設定値と異なってしまうおそれがある。
【００４９】
ところが、第１実施形態の液滴吐出ヘッド１００は、電子部品２００が本発明の実装構造体をなしているので、以下の理由により吐出量の変化が格段に低減されている。電子部品２００は、能動面２１０の裏面よりも面積が小さい側面２２０が封止基板１４０側に接続（固着）されている。したがって、能動面２１０の裏面が接続されている場合よりも、電子部品２００と封止基板１４０側との接触面積が小さくなり、接触部分を介して封止基板１４０に伝わる熱量が低減される。よって、液状体の昇温が抑制されるので液状体の物性変化が小さくなり、吐出量がほとんど変化しなくなる。
【００５０】
また、能動面２１０の裏面が接続されている場合よりも、第２配線（配線）１６２と端子２３０との距離が、電子部品２００のＸ方向における厚さだけ短くなる。したがって、第２配線１６２と端子２３０とを導通させるために必要なめっきの寸法（厚さ）が小さく（薄く）なり、Ｙ方向に並んだ端子２３０の間や第２配線１６２の間において、めっきが接触することが防止される。よって、端子２３０の間や第２配線１６２の間における短絡が防止される。
【００５１】
また、短絡が防止されるので、めっきの厚さのマージンが大きくなる。したがって、短絡を防止するとともに、端子２３０と第２配線１６２との距離に比べてめっきを厚くすることが可能になる。これにより、端子２３０と第２配線１６２とが確実に導通するようになり、接続信頼性が高められる。
また、短絡が防止されているので、端子２３０の間隔や第２配線１６２の間隔のマージンが大きくなる。したがって、短絡を防止するとともに、端子２３０の間隔や第２配線１６２の間隔を狭くすることが可能になる。これにより、Ｙ方向における第２配線１６２の数を増やすことができ、Ｙ方向における駆動素子１７０の数を増やすことができる。よって、駆動素子１７０間の距離を短くすることができ、ノズル開口１１１の間隔（ノズルピッチ）を小さくすることができる。
【００５２】
以上のように本実施形態の液滴吐出ヘッド１００にあっては、熱による吐出量の変化が防止されているので、所定量の液状体を吐出させることができる。したがって、被処理基板に所定量の液状体を配置させることができる。例えば、液滴吐出ヘッド１００を電極膜やカラーフィルタ等の機能膜の形成に用いれば、機能膜を所定の寸法に形成することができ、これを良好に機能させることができる。また、ノズル開口１１１の狭ピッチ化が図られるので、微細なパターンで液状体を配置することもできる。これにより、微細な膜パターンを形成することができる。
このように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１００は、良好なデバイスの製造や高品質な画像の印刷等に用いることが可能な良好なものとなっている。
【００５３】
なお、前記第１実施形態では、上段面１８０Ｂにおいて配線下地膜１６３が電子部品２００の配置部分よりも外側まで形成されていたが、電子部品２００の配置部分よりも内側（溝部１８０側）まで形成されていてもよい。また、電子部品が上段面１８０Ｃにおける溝部１８０側の周縁に配置されており、第２配線が上段面１８０Ｂに形成されていない構成としてもよい。この場合には、段差側面１８０Ｃに形成された第２配線と端子とがめっきにより導通していればよい。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の液滴吐出ヘッドを説明する。本実施形態が前記第１実施形態と異なる点は、電子部品の能動面が、基体において前記電子部品と接続される面に対して９０°より小さな角度をなす傾斜面となっている点である。
【００５５】
図４は、第２実施形態の液滴吐出ヘッド１００を示す断面構成図であり、図３に示した断面構成図と対応する部分を示している。図４に示すように、本実施形態の電子部品２００は、能動面２１０と側面２２０とに共有される一辺が配線下地膜１６３に当接しているとともに、能動面２１０の裏面と側面２２０とに共有される一辺が配線下地膜１６３と離間している。側面２２０と上段面１８０Ｂとの間には接着剤２５０が設けられている。接着剤２５０のＹ方向と直交する断面形状は、略三角形となっている。このように電子基板２００は、側面２２０が上段面１８０Ｂ側と接着剤２５０を介して接続（固着）されている。
【００５６】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００にあっては、能動面２１０が上段面１８０Ｂとなす角度が９０°よりも小さいので、この角度が９０°以上の場合（例えば、第１実施形態）よりも端子２３０と配線下地膜１６３との距離が小さくなる。したがって、端子２３０と第２配線１６２とを導通させるために必要なめっき２６０の寸法が小さくなる。したがって、Ｙ方向に並ぶ端子２３０の間や第２配線１６２の間において、めっきが接触しにくくなるので、めっきを介した短絡を防止することができる。よって、接続信頼性の向上や端子等の狭ピッチ化が図られ、良好な液滴吐出ヘッド１００となる。
また、本実施形態のように、Ｘ方向に２つのグループが配置された液滴吐出ヘッド１００の場合には、２つの電子部品２００の配線基板３００側の間隔が狭くなるので、配線基板３００を小型化することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では２つの電子部品２００においてＸ方向に並ぶ２つの外部接続端子２４０が共通の外部接続配線３１０に接続されているが、２つの電子部品２００で独立した外部接続配線に接続されていてもよい。
【００５８】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の液滴吐出ヘッドを説明する。本実施形態が前記第１、第２実施形態と異なる点は、電子部品２００が、下段面１８０Ａ側に配置されている点である。
【００５９】
図５は、第３実施形態の液滴吐出ヘッドを示す断面構成図であり、図３に示した断面構成図と対応する部分を示している。図５に示すように、２つの電子部品２００は、能動面２１０の裏面側で貼り合わされて一体となっており、側面２２０が接着剤２５０を介して絶縁膜１３５に固着（接続）されている。２つの電子部品２００を一体化すれば、実装プロセスの簡略化が図られる。端子２３０は、端子２３０及び第１配線１６１に析出させためっき２６０を介して、第１配線１６１と導通するようになっている。
【００６０】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００にあっては、上段面１８０Ｂや段差側面１８０Ｃに第２配線１６２が不要とされ、配線１６０が簡略化されている。したがって、配線１６０の形成プロセスが簡略化され、低コストの液滴吐出ヘッド１００となっている。
【００６１】
なお、２つの電子部品２００を貼り合せることなく独立して配置してもよい。この場合には、電子部品２００における露出面積が大きくなるので、電子部品２００の放熱性が改善される。また、電子部品２００を絶縁膜１３５と固着させるのではなく、流路形成基板１２０、弾性膜１３１及び下電極膜１３２のいずれかと固着させるようにしてもよい。
【００６２】
［製造方法］
次に、前記第１実施形態の液滴吐出ヘッド１００の製造方法、並びにその実装構造体の製造方法を説明する。
【００６３】
図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）は、液手吐出ヘッド１００の製造方法を示す工程図である。図６（ａ）〜（ｃ）には、図３に示した要部断面図を示しており、図７（ａ）〜（ｃ）には能動面２１０の要部平面図を示している。
【００６４】
まず、図６（ａ）に示すように封止基板１４０の中間体１４０Ａを形成する。具体的には、面方位が（１００）のシリコン単結晶基板を用意し、その表面を熱酸化する。そして、フォトリソグラフィ法等を用いて上段面１８０Ｂとなる部分を覆ってレジストパターンを形成した後、これをマスクとしフッ酸をエッチャントとしてシリコン単結晶基板をエッチングする。これにより、傾斜角が約５４°の傾斜面を段差側面１８０Ｃとする溝部１８０を形成する。そして、再度熱酸化すること等により、中間体１４０Ａが得られる。
【００６５】
次いで、図６（ｂ）に示すように、上段面１８０Ｂ及び段差側面１８０Ｃに配線下地膜１６３を形成する。配線下地膜の形成材料としては、これにめっき用の金属を析出させ得るものを用いる。具体的には、めっき用の金属よりもイオン化傾向が大きい金属材料や、還元性を有するもの、析出の触媒性を有するものを用いることができる。ここでは、触媒として機能するパラジウム（Ｐｄ）の微粒子を含有した感光性のエポキシ系樹脂を用いる。このエポキシ系樹脂を溶媒に溶解させて液状とし、上段面１８０Ｂ及び段差側面１８０Ｃに塗布する。そして、この塗布膜にフォトマスク等を用いて選択的に露光し、現像することにより配線下地膜１６３を形成する。このようにすれば、導電膜をエッチングによりパターニングして形成する場合よりも、レジストパターンを用いたエッチング等のプロセスを省くことができる。これにより、製造工程の簡略化が図られる。
【００６６】
なお、配線下地膜１６３を形成せずに、第２配線を直接形成することもできる。この場合には、導電材料を成膜した後、フォトリソグラフィ法や、静電塗布・電着レジスト等を用いてレジストパターンを形成する。そして、これをマスクとして材料膜をエッチングしパターニングする。この他にも、銀粒子等を含有した液状体を液滴吐出法や印刷法等により選択的に塗布した後、液状体の溶媒を揮発させるようにしてもよい。
【００６７】
次いで、中間体１４０Ａの上段面１８０Ｂの裏面側に凹部や貫通孔を形成して、これを封止基板１４０とする。凹部や貫通孔は、駆動素子保持部１４２や液溜り１４１等の流路となる部分である。また、これと独立してあるいは一部のプロセスを共通させて、流路形成基板１２０、振動板１３０、コンプライアンス基板１５０、駆動素子１７０、電子部品２００及び配線基板３００を形成する。これらは、公知の形成材料や形成方法を用いて形成することができる。ここでは、振動板１３０及び駆動素子１７０が下電極膜１３２を共有しているので、これらを一体に形成する。
【００６８】
次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板１２０、振動板１３０、封止基板１４０、コンプライアンス基板１５０、駆動素子１７０、電子部品２００及び配線基板３００を組立てる。ここでは、電子部品２００の側面２２０全体に接着剤を塗布しておき、端子２３０と配線下地膜１６３とが対応するように、電子部品２００と封止基板１４０とを位置合わせする。なお、端子と２３０と配線下地膜１６３とが数〜１０μｍ程度離れていてもよい。そして、側面２２０を封止基板１４０に押し当てるとともに接着剤を硬化させ、硬化した接着剤２５０により電子基板２００と封止基板１４０とを固着させる。電子部品２００と配線基板３００との組立ても同様にして行う。
【００６９】
次いで、組立てられた液滴吐出ヘッド１００の中間体に無電解めっき処理を行い、第２配線１６２を形成するとともに、第１配線１６１と第２配線１６２との接続部、第２配線１６２と端子２３０との接続部、及び外部接続端子２４０と外部接続配線３１０との接続部を一括して形成する。めっき用の金属としては、ＡｕやＮｉ、Ｃｕ等が好適である。ここでは、亜硫酸金（Ｉ）ナトリウム（Ｎａ３［Ａｕ（ＳＯ３）２］）を金源とした無電解めっき浴に前記中間体を浸漬して、無電解Ａｕめっき処理を行う。
【００７０】
なお、溝部の内側やＸ方向に並ぶ２つの電子部品２００の間で、めっき液が十分に流通しない場合がある。この場合には、Ｙ方向にめっき液を流通させることにより、良好にめっきを析出させることができる。また、Ｙ正方向及びＹ負方向にめっき液を交互に流通させれば、均一な厚さにめっきを析出させることができる。
【００７１】
図７（ａ）に示すように、電子部品２００の能動面２１０には、端子２３０がＹ方向に沿って等間隔で並んでいる。また、封止基板１４０の上段面１８０Ｂには、配線下地膜１６３が等間隔でならんでいる。端子２３０の間隔ｄ１、及び配線下地膜１６３の間隔ｄ２は、端子２３０と配線下地膜１６３との距離ｄ３よりも広くなっている。
【００７２】
液滴吐出ヘッド１００の前記中間体に無電解めっき処理を行うと、図７（ｂ）に示すように、端子２３０の表面及び配線下地膜１６３の表面にめっきが選択的に析出する。これにより、配線下地膜１６３に析出しためっきを第２配線１６２とすることができる。また、端子２３０に析出しためっき２６０ａは、第２配線１６２と端子２３０を導通させるめっきの一部となる。
【００７３】
そして、図７（ｃ）に示すように無電解めっき処理を継続して、めっき２６０ａを成長させるとともに第２配線１６２を厚膜化する。めっきは、シードとなる端子２３０及び配線下地膜１６３の表面に等方的に成長するが、間隔ｄ１及び間隔ｄ２が、距離ｄ３よりも広くなっているので、端子２３０の間や配線下地膜１６３の間において異なる端子２３０に析出しためっき２６０が互いに接触することが防止される。したがって、めっき２６０が接触することによる短絡が防止される。このようにして、端子２３０側から成長しためっきと配線下地膜１６３側から成長しためっきとが接触して実質的に一体となり、めっき２６０が得られる。
【００７４】
また、図示しないものの、第１配線１６１と第２配線１６２との間、及び外部接続端子２４０と外部接続配線３１０との間にもめっきが析出しており、めっきを介した電気的な接続が得られる。以上のようにして図３に示した液滴吐出ヘッド１００が得られる。
【００７５】
このようにめっき処理によれば、多数の端子２３０及び多数の第２配線１６２に対して、各端子２３０と第２配線１６２との間にめっき２６０を一括して形成することができる。したがって、多数の端子・配線間を個々にハンダ等で接続する方法よりも、プロセスの効率化が図られる。
【００７６】
また、配線下地膜１６３にめっきを析出させてこれを第２配線１６２とすれば、端子２３０と配線とを導通させるためのめっき処理と同じプロセスで第２配線１６２を形成することができる。これにより、めっき処理と独立して第２配線を形成するよりもプロセスの効率化が図られる。また、めっき処理により第２配線１６２を形成すれば、スパッタリング法による成膜を減らすことができる。めっき処理はスパッタリング法よりも低温プロセスであるので、成膜時の熱により封止基板１４０等にひずみを生じることが防止される。
【００７７】
また、端子２３０及び第２配線１６２にめっきが選択的に析出されるので、ハンダ等を選択的に配置する手法に比べて位置ずれ等に起因する接続不良が低減され、接続信頼性を高めることができる。また、端子２３０と第２配線１６２との間、あるいは第１配線１６１と第２配線１６２との間の隙間をめっきで埋めることができので、位置合わせのマージンが大きくなる。これにより、位置合わせの簡略化や接続信頼性の向上等が図られる。
【００７８】
なお、前記第３実施形態の液滴吐出ヘッド１００を製造する場合には、例えば封止基板１４０の母材として面方位が（１１０）のシリコン単結晶基板を用いる。これを前記のようにレジストパターンをマスクとしフッ酸でエッチングすると、下段面１８０Ａに対して約９０°の角度をなす段差側面１８０Ｃが得られる。そして、配線下地膜１６３を形成せずに組立てを行った後、めっき処理を行うことにより液滴吐出ヘッド１００が得られる。この場合には、配線下地膜１６３を形成するプロセスを省くことができるので、効率よく液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００７９】
［変形例］
なお、前記第１〜３実施形態ではパッド状の端子を有する略直方体状の電子部品を例示したが、この他の構造の電子部品を採用することも可能である。以下、電子部品の変形例を説明する。
【００８０】
図８（ａ）〜（ｄ）は、変形例１〜４の電子部品を示す概略斜視図であり、図９（ａ）〜（ｄ）は、変形例５〜８の電子部品を示す要部断面図である。
図８（ａ）に示す変形例１の電子部品２００が前記第１〜３実施形態と異なる点は、端子２３０の間に絶縁性の隔壁２９０が設けられている点である。このようにすれば、等方成長しためっきが端子２３０の間において接触することがなくなるので、めっきの接触による短絡が防止される。したがって、短絡を防止しつつ端子２３０の間隔を狭くすることができ、ノズル開口１１１の狭ピッチ化が図られる。これにより、微細な膜パターンを形成可能な液滴吐出ヘッドとなる。また、端子２３０とこれに接続される配線との間隔に比べて、大きなめっきによりこれらを導通させることができるので、接続信頼性を高めることもできる。これにより、高信頼性の液滴吐出ヘッドとなる。
【００８１】
図８（ｂ）に示す変形例２の電子部品２００には、端子２３０から端子２３０が配置された周縁側の外周に向かって引出し配線（接続導電部）２３５が設けられている。引出し配線２３５は、導電膜がパターニングされたものであってもよいし、第２配線１６２と同様に配線下地膜にめっきを析出させたものであってもよい。めっきからなる引出し配線２３５とする場合には、第２配線１６２の形成や端子２３０と配線とを導通させるめっき処理と共通のプロセスで、引出し配線２３５を形成することができる。変形例２の電子部品２００にあっては、配線（例えば第２配線１６２）と端子２３０との距離よりも、配線と引出し配線２３５との距離の方が短くなる。したがって、端子と２３０と配線を導通させるために必要なめっきを薄くすることができ、狭ピッチ化や接続信頼性の向上が図られる。よって、良好な液滴吐出ヘッドとすることが可能になる。
【００８２】
図８（ｃ）に示す変形例３の電子部品２００は、能動面２１０に凹部が設けられており、この凹部の内側に端子２３０が設けられている。例えば、端子２３０は、電子部品２００の内部配線の一部を凹部内に露出させたものである。このような端子２３０を有する電子部品２００にも本発明は適用可能である。また、図８（ｄ）に示す変形例４の電子部品２００は、凹部の内側に端子２３０が設けられているともに、凹部から端子が配置された周縁側の外周に向かって溝部が設けられており、この溝部の内側に引出し配線２３５が設けられている。変形例４の電子部品２００にあっては、溝部の側壁が前記変形例１の隔壁２９０と同様に機能し、かつ引出し配線２３５が設けられているので、端子２３０と配線を導通させるためのめっきを格段に薄くすることができる。なお、前記溝部は、端子２３０を能動面２１０に露出させるプロセスで凹部と一括して形成すればよい。
【００８３】
図９（ａ）に示す変形例５の電子部品２００は、側面２２０が能動面２１０に対して傾斜面になっている。直方体状の電子部品の場合には電子部品と基体とが線で接するので、傾斜角の精度が損なわれるおそれがある。そのため、電子部品を傾かせて保持する保持手段等として高精度のものが必要となり、組立てプロセスが複雑化する場合がある。変形例５のように側面２２０が傾斜面となっていれば電子部品と基体とが面で接するため、基体に電子部品を容易に固着することができるとともに所定の傾斜角とすることができる。
【００８４】
図９（ｂ）に示す変形例６の電子部品２００は、能動面とその裏面との間に２つの面を有している。そのうちの１つが能動面２１０に対して傾斜した側面２２０となっており、もう１つが能動面２１０に直交する面となっている。例えば、直方体状の電子部品において、能動面の周縁を面取りすることにより変形例６の電子部品２００が得られる。変形例６の電子部品２００も変形例５と同様に、電子部品２００を基体に対して傾かせて配置する場合に、良好に配置することができる。また、電子部品２００と基体との接面積を小さくすることができ、動作時における熱影響をさらに低減することができる。
【００８５】
なお、図９（ａ）、（ｂ）に示した電子部品２００のように、能動面２１０に対して傾斜した側面２２０の形成は、電子部品の個片化とともに行うことができる。すなわち、電子部品は、シリコンウエハ等に電子部品の各々を構成する回路等を多数形成した後、これを個片化して形成されている。個片化は、例えば円板状のダイシングカッタ等を回転させ、シリコンウエハの所定位置（電子部品形成部の間）を切削・研磨することで行われている。ダイシングカッタの刃が円板の外周に向かうにつれて尖った形状となっていれば、変形例５の側面２２０を形成することができる。また、円板の厚さが周縁で均一であり、その中央側で漸次厚くなっていれば、変形例６の側面２２０を形成することができる。
【００８６】
図９（ｃ）に示す変形例７の電子部品２００は、変形例６と同じ形状となっているが、能動面２１０に直交する面を側面２２０としている。この場合には、第１実施形態と同様に、能動面が基体に対して直交するように電子部品２００を配置することができる。また、変形例６と同様に電子部品２００と基体１００Ａとの接面積を小さくすることができ、熱影響を低減することができる。
【００８７】
図９（ｄ）に示す変形例８の電子部品２００には、能動面２１０の裏面側に板状の支持部材２９５が設けられている。これにより、能動面２１０に直交する方向の力に対して、強度を確保することができる。なお、支持部材２９５が基体側に設けられている場合にも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態の液滴吐出ヘッドを一方の側からみた概略斜視図である。
【図２】液滴吐出ヘッドを他方の側からみた分解斜視図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの断面構成図である。
【図４】第２実施形態の液滴吐出ヘッドの断面構成図である。
【図５】第３実施形態の液滴吐出ヘッドの断面構成図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、液手吐出ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図７】図６（ｃ）に続く工程図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、変形例１〜４の構成をそれぞれ示す概略斜視図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、変形例５〜８の構成をそれぞれ示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００・・・液滴吐出ヘッド、１１０・・ノズル基板、１１１・・・ノズル開口、１２０・・・流路形成基板（第１基板）、１２２・・・圧力発生室、１３０・・・振動板、１４０・・・封止基板（第２基板）、１５０・・・コンプライアンス基板、１６０・・・配線、１６１・・・第１配線、１６２・・・第２配線、１７０・・・駆動素子、１８０Ａ・・・下段面、１８０Ｂ・・・上段面、１８０Ｃ・・・段差側面、２００・・・電子部品、２１０・・・能動面、２２０・・・側面、２３０・・・端子、２３５・・・引出し配線（接続導電部）、２６０、２６０ａ、２８０・・・めっき、２９０・・・隔壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線が形成された基体と、能動面及び該能動面の裏面よりも面積が小さい側面を有するとともに前記複数の配線の各々に電気的に接続される端子が前記能動面の周縁に沿って設けられた電子部品と、を備え、
前記電子部品は、前記側面が前記基体に接続され前記基体に実装されており、前記端子と前記配線とが、該端子及び該配線に析出させためっきを介して導通していることを特徴とする実装構造体。
【請求項２】
前記複数の端子の間隔及び前記複数の配線の間隔が、前記端子と前記配線との間の距離よりも広くなっていることを特徴とする請求項１に記載の実装構造体。
【請求項３】
前記複数の端子の間に、前記能動面における前記側面側の外周に向かって延びる絶縁性の隔壁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の実装構造体。
【請求項４】
前記複数の端子の各々が、該端子から前記能動面における前記側面側の外周に向かって延びる接続導電部を有しており、前記接続導電部と前記配線とが、該接続導電部及び該配線に析出させためっきを介して導通していることを特徴とする請求項１又は３に記載の実装構造体。
【請求項５】
前記能動面が、前記基体において前記電子部品と接続される面に対して９０°より小さな角度をなす傾斜面となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の実装構造体。
【請求項６】
前記基体は段差を有するとともに前記電子部品が前記段差の上段面に配置されており、前記配線が前記段差の下段面に形成されているとともに前記下段面と前記上段面との間の段差側面、又は前記段差側面と前記上段面とに形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の実装構造体。
【請求項７】
前記段差側面が、前記下段面と９０°より大きな角度をなす傾斜面となっていることを特徴とする請求項６に記載の実装構造体。
【請求項８】
液状体を吐出するノズル開口に連通し、前記液状体を貯留する圧力発生室と、
前記圧力発生室の内壁を構成する第１基板と、
前記第１基板に設けられ前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、
前記第１基板に形成され前記駆動素子に導電接続された配線と、
前記第１基板における前記配線の形成面に配置され前記駆動素子を覆う第２基板と、
前記駆動素子を駆動する電子部品と、を備え、
前記第１基板と前記第２基板とを含んだ基体に前記電子部品が実装されており、該基体と該電子部品とからなる実装構造体が請求項１〜７のいずれか一項に記載の実装構造体となっていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１】
複数の配線が形成された基体と、能動面及び該能動面の裏面よりも面積が小さい側面を有するとともに前記複数の配線の各々に電気的に接続される端子が前記能動面の周縁に沿って設けられた電子部品と、を備え、
前記電子部品は、前記側面が前記基体に接続され前記基体に実装されており、前記端子と前記配線とが、該端子及び該配線に析出させためっきを介して導通していることを特徴とする実装構造体。
【請求項２】
前記複数の端子の間隔及び前記複数の配線の間隔が、前記端子と前記配線との間の距離よりも広くなっていることを特徴とする請求項１に記載の実装構造体。
【請求項３】
前記複数の端子の間に、前記能動面における前記側面側の外周に向かって延びる絶縁性の隔壁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の実装構造体。
【請求項４】
前記複数の端子の各々が、該端子から前記能動面における前記側面側の外周に向かって延びる接続導電部を有しており、前記接続導電部と前記配線とが、該接続導電部及び該配線に析出させためっきを介して導通していることを特徴とする請求項１又は３に記載の実装構造体。
【請求項５】
前記能動面が、前記基体において前記電子部品と接続される面に対して９０°より小さな角度をなす傾斜面となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の実装構造体。
【請求項６】
前記基体は段差を有するとともに前記電子部品が前記段差の上段面に配置されており、前記配線が前記段差の下段面に形成されているとともに前記下段面と前記上段面との間の段差側面、又は前記段差側面と前記上段面とに形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の実装構造体。
【請求項７】
前記段差側面が、前記下段面と９０°より大きな角度をなす傾斜面となっていることを特徴とする請求項６に記載の実装構造体。
【請求項８】
液状体を吐出するノズル開口に連通し、前記液状体を貯留する圧力発生室と、
前記圧力発生室の内壁を構成する第１基板と、
前記第１基板に設けられ前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、
前記第１基板に形成され前記駆動素子に導電接続された配線と、
前記第１基板における前記配線の形成面に配置され前記駆動素子を覆う第２基板と、
前記駆動素子を駆動する電子部品と、を備え、
前記第１基板と前記第２基板とを含んだ基体に前記電子部品が実装されており、該基体と該電子部品とからなる実装構造体が請求項１〜７のいずれか一項に記載の実装構造体となっていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２００３０７（Ｐ２００９−２００３０７Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４１３５２（Ｐ２００８−４１３５２）
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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