KR20150129615A

KR20150129615A - 압전 소자와 케이블 기판의 접속 방법, 케이블 기판 장착 압전 소자 및 이것을 사용한 잉크젯 헤드

Info

Publication number: KR20150129615A
Application number: KR1020150064415A
Authority: KR
Inventors: 가즈노부 이리에; 후토시 오츠카; 다케시 기타; 모토이 하타나카
Original assignee: 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2015-11-20
Anticipated expiration: 2035-05-08
Also published as: JP2015233000A; US9773963B2; TW201603339A; JP6292168B2; US9293683B2; CN105098058B; KR101878019B1; CN105098058A; US20160163955A1; TWI610472B; US20150325777A1

Abstract

이 접속 방법은, 압전체(140)의 소자 전극(138a)과, 압전체(140)에 접속하는 플렉시블 케이블 기판(3)의 기판 전극(7a)을, 열경화성 수지의 수지 필름(4)을 개재하여 압접시킨 상태로 가열하여 수지 필름(4)을 연화시키고, 연화되어 있는 수지 필름(4)의 일부를 소자 전극(138a)과 기판 전극(7a)의 대향 개소로부터 밀어내어, 기판 전극(7a) 위에 형성되어 있는 땜납층(8)과 소자 전극(138a)을 맞닿게 하며, 가열의 온도를 더 상승시켜 수지 필름(4)을 경화시키고, 땜납층(8)의 땜납을 융해시키며, 경화된 수지 필름(4)에서 규정된 방향으로 여분의 땜납을 배출하고, 그 후에 땜납층의 땜납을 응고시켜 소자 전극(138a)과 기판 전극(7a)을 땜납 접합한다.

Description

압전 소자와 케이블 기판의 접속 방법, 케이블 기판 장착 압전 소자 및 이것을 사용한 잉크젯 헤드{METHOD FOR CONNECTING PIEZOELECTRIC ELEMENT WITH CABLE BOARD, PIEZOELECTRIC ELEMENT AFFIXED WITH CABLE BOARD AND INKJET HEAD USING THE SAME}

본 발명은, 잉크젯 헤드에 관한 것이다. 특히, 제조 장치로서 이용되는 잉크젯 헤드에 관한 것이다.

근년, 각종 디스플레이의 큰 화면과 화소의 고정밀도가 요구되고 있다.

디스플레이 중에서도, 유기 일렉트로 루미네센스 디스플레이(이하, 유기 EL 디스플레이라고 칭한다)의 제조 방법에는, 디스플레이의 기판을 진공하에 있어서, 유기층을 증착하는 증착법과, 대기하에서 유기층의 재료를 용매에 녹인 잉크를, 디스플레이의 화소 위에 도포하는 인쇄법이 있다. 큰 화면의 디스플레이를 제조하는 경우에는, 인쇄법이 유리하다.

유기 EL 디스플레이의 제조에 사용할 수 있는 인쇄법에도, 복수의 인쇄 방식이 있다. 그러나, 잉크젯 방식이, 재료의 이용 효율의 관점에서 적합하다.

잉크젯 방식에 의해 유기 EL 디스플레이의 화소의 정밀도를 향상시키기 위해서는, 노즐 구멍간의 거리를 작게 한 고밀도화한 잉크젯 헤드가 필요하다.

잉크젯 헤드에는, 잉크에 압을 인가하는 압전 소자가 있다. 노즐마다, 압전 소자가 있다.

각 압전 소자에, 전압을 인가하기 위해, 배선을 가지는 플렉시블 케이블 기판이 사용된다. 제어 장치와 각 압전 소자를, 플렉시블 케이블 기판에 접속한다. 각 압전 소자는, 좁은 피치로 배열되어 있다. 이로 인해, 플렉시블 케이블 기판과 압전 소자의 접속이 잘 되지 않으면, 인접한 압전 소자의 사이에서 단락이 발생하여, 제조 수율을 저하시켜 버리는 문제가 발생한다.

일본국 실용신안 공개 소 63-90876호 공보에는, 도 16에 도시하는 기술이 공개되어 있다.

도 16은, 압전 소자에 접속되는 케이블 기판(21)의 평면도이다. 케이블 기판(21)은, 절연 기판(22) 위에 인접하여 형성된 복수의 기판 전극(23)을 가지고 있다. 또한, 기판 전극(23)의 선단의 사이의 절연 기판(22)에, 구멍(24)을 미리 형성하고 있다. 구멍(24)은, 압전 소자에 대한 기판 전극(23)의 접속시에, 여분의 땜납을 회수한다. 이로써 기판 전극(23)간의 단락을 막는다.

일본국 특허 공개 2002-110269호 공보에는, 도 17에 도시하는 기술이 공개되어 있다. 도 17은, 커넥터(27)의 확대 사시도이다.

복수의 인접한 커넥터 전극(25)은, 절연 기판(26) 위에 형성되어 있다. 커넥터(27)에는, 오목부(28)가 커넥터 전극(25)의 사이에 형성되어 있다. 커넥터(27)를, 잉크젯 헤드측의 소자 전극에 땜납 접속할 때, 넘친 땜납을 오목부(28)에서 회수한다. 이로써, 인접한 커넥터 전극(25) 사이의 단락을 막는 것이다.

압전체가 인접하여 형성된 압전 소자와, 절연 기판 위에 인접하여 형성된 복수의 기판 전극을 가지는 플렉시블 케이블 기판을, 땜납 접속하는 경우, 절연 기판에, 특허 문헌 1과 같이 구멍(24)을 형성하거나, 또는, 특허 문헌 2와 같이 오목부(28)를 형성함으로써, 기판 전극으로부터 넘친 여분의 땜납을, 상기 구멍(24) 또는 오목부(28)로 회수하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 기판 전극이 협피치화한 경우에는, 유효한 크기의 구멍(24) 또는 오목부(28)를, 절연 기판에 설치할 수 없다.

또한, 인접하는 압전체의 사이에 상기 여분의 땜납이 섞여든 경우에는, 응고된 땜납 부스러기에 의한 단락 사고의 원인이 되는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 기판 전극이 협피치화한 케이블 기판을 압전 소자에 접속하는 경우에, 기판 전극의 사이로부터 넘친 여분의 땜납에 의한 단락 사고의 발생을, 보다 확실히 방지할 수 있는, 압전 소자와 케이블 기판의 접속 방법, 및 케이블 기판 장착 압전 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 따른 압전 소자와 케이블 기판의 접속 방법은, 압전 소자에 형성된 복수의 소자 전극과, 케이블 기판의 절연 기판 위에 형성된 복수의 기판 전극을, 열경화성 수지의 수지 필름과 땜납층을 개재하여 압접시키는 가열 준비 공정과, 상기 소자 전극과 상기 기판 전극을 압접하고 가열하여, 상기 수지 필름을 연화시키고, 상기 수지 필름을 상기 소자 전극과 상기 기판 전극의 대향 개소로부터 상기 압접에 의해 밀어내어, 상기 소자 전극과 상기 기판 전극을 상기 땜납층을 개재하여 맞닿게 하는 제1 가열 공정과, 연화된 상기 수지 필름의 온도를 더 상승시켜 경화시키는 제2 가열 공정과, 상기 땜납층의 땜납을 융해시킴과 더불어, 상기 압접에 의해 상기 소자 전극과 상기 기판 전극 사이의 땜납의 일부를, 상기 대향 개소의 밖으로 밀어내는 땜납 융해 공정과, 상기 기판 전극과 상기 소자 전극 사이의 상기 땜납을 응고시키는 땜납 응고 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 일 실시 형태의 케이블 기판 장착 압전 소자는, 복수의 압전체가 홈을 개재하여 인접하여 형성된 압전 소자와, 절연 기판 위에 인접하여 형성된 복수의 기판 전극을 가지는 케이블 기판을 가지고, 상기 복수의 기판 전극과 복수의 상기 압전체의 단면에 형성되어 있는 복수의 소자 전극의 대향면을 접속하는 땜납과, 상기 복수의 소자 전극의 주위와 상기 절연 기판을 접속하는 열경화성 수지를 포함하며, 상기 압전 소자에는, 상기 소자 전극과 상기 기판 전극의 간극이 커지는 방향의 기울어진 절결부가, 상기 소자 전극에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 소자 전극과 기판 전극 사이에, 열경화성 수지의 수지 필름을 사이에 끼운 상태로, 압접시키고 가열한다.

이로써, 열경화성 수지의 수지 필름이 가열에 의해 연화된다. 연화된 일부의 수지 필름은, 소자 전극과 기판 전극의 대향 개소로부터 밀려나온다. 소자 전극과 기판 전극의 대향 개소로부터 연화된 열경화성 수지가 밀려나옴으로써, 소자 전극과 기판 전극이 응고 상태의 땜납층을 개재하여 접속된다.

그 후, 가열의 온도를 높게 하여, 열경화성 수지의 수지 필름을 경화시킨다. 그 후에, 땜납층이 융해되는데, 여분의 땜납이 밀려나온다고 하더라도, 그 경로는, 수지 필름에 제한되며, 단락하지 않는다.

가열의 온도를 높게 하여 상기 땜납층을 융해시키면, 경화된 수지 필름에 의해 규정된 방향으로 여분의 땜납이 이동하며, 상기 여분의 땜납이 불필요한 방향으로 이동하지 않는다. 그 후에 땜납을 응고시킴으로써 상기 기판 전극과 상기 소자 전극의 땜납 접속이 완료한다.

이와 같이 열경화성 수지의 수지 필름을 사용함으로써, 상기 여분의 땜납의 이동 방향을, 인접하여 형성된 복수의 기판 전극의 배열 방향과 교차하는 방향이나, 복수의 소자 전극의 배열 방향과 교차하는 방향으로 방출할 수 있고, 종래와 같이 오목부나 구멍을 기판 전극의 사이에 설치하지 않더라도, 신뢰성의 향상을 실현할 수 있으며, 배선 피치가 고정밀인 플렉시블 케이블 기판과 압전 소자의 압착 접속 공정에 있어서의 인접한 압전체의 단락을 방지할 수 있다.

도 1a는, 실시 형태 1에 있어서, 케이블 기판 장착 압전 소자의 땜납 접속 개시 직전의 각 부품의 형상을 도시하는 사시도이다.
도 1b는, 실시 형태 1에 있어서, 케이블 기판 장착 압전 소자의 땜납 접속이 완료된 케이블 기판 장착 압전 소자의 사시도이다.
도 2a는, 실시 형태 1에 있어서의 케이블 기판 장착 압전 소자의 제조 공정에 있어서, 툴로 협지하여 가열하기 전의 상태의 주요부의 단면도이다.
도 2b는, 실시 형태 1에 있어서의 케이블 기판 장착 압전 소자의 제조 공정에 있어서, 툴로 협지하여 가열하기 전의 상태에서의 절연 기판을 삭제한 상태의 정면도이다.
도 2c는, 실시 형태 1에 있어서의 케이블 기판 장착 압전 소자의 제조 공정에 있어서, 툴로 협지하여 가열하기 전의 상태에서의 다른 주요부의 단면도이다.
도 3a는, 실시 형태 1에 있어서, 수지 필름이 연화된 상태의 주요부의 단면도이다.
도 3b는, 실시 형태 1에 있어서, 수지 필름이 연화되었을 때의 절연 기판을 삭제한 상태의 정면도이다.
도 3c는, 실시 형태 1에 있어서, 수지 필름이 연화되었을 때의 다른 주요부의 단면도이다.
도 3d는, 실시 형태 1에 있어서, 수지 필름이 연화되었을 때의 정면도이다.
도 3e는, 실시 형태 1에 있어서, 수지 필름이 연화되었을 때의 다른 주요부의 단면도이다.
도 4a는, 실시 형태 1에 있어서, 땜납층이 융해되어 여분의 땜납이 밀려나온 상태의 주요부의 단면도이다.
도 4b는, 그때의 절연 기판을 삭제한 상태의 정면도이다.
도 4c는, 그때의 다른 주요부의 단면도이다.
도 4D는, 땜납 응고 공정의 단면도이다.
도 4e는, 그때의 절연 기판을 삭제한 상태의 정면도이다.
도 5a는, 실시 형태 1의 케이블 기판 장착 압전 소자를 사용한 잉크젯 헤드의 확대 사시도이다.
도 5b는, 실시 형태 1의 케이블 기판 장착 압전 소자를 사용한 잉크젯 헤드를 이용한 잉크젯 장치의 사시도이다.
도 6은, 실시 형태 1의 케이블 기판 장착 압전 소자를 사용한 잉크젯 헤드의 분해 사시도이다.
도 7a는, 실시 형태 1의 압전 소자에 사용하는 제1 시트의 사시도이다.
도 7b는, 실시 형태 1의 제2 시트의 사시도이다.
도 7c는, 실시 형태 1의 제3 시트의 사시도이다.
도 8은, 실시 형태 1의 제1, 제2, 제3 시트의 적층 상태를 도시하는 주요부의 분해도이다.
도 9는, 실시 형태 1의 제1, 제2, 제3 시트를 적층한 적층체의 사시도이다.
도 10a는, 도전막을 형성한 적층체를 정면으로부터 본 사시도이다.
도 10b는, 적층체의 배면도이다.
도 10c는, 일부를 삭제한 적층체의 정면으로부터 본 사시도이다.
도 11a는, 적층체에 복수의 홈을 형성한 압전 소자의 사시도이다.
도 11b는, 적층체에 복수의 홈을 형성한 압전 소자의 정면도이다.
도 12는, 도 11b에 있어서의 g-gg선을 따른 단면도이다.
도 13a는, 실시 형태 2에 있어서의 케이블 기판 장착 압전 소자의 제조 공정에 있어서, 땜납층이 융해된 상태의 홈 부분의 단면도이다.
도 13b는, 도 13a일 때의 절연 기판을 삭제한 상태의 정면도이다.
도 14a는, 실시 형태 3에 있어서의 케이블 기판 장착 압전 소자의 제조 공정에 있어서, 수지 필름 연화 전의 압전체 부분에서의 단면도이다.
도 14b는, 실시 형태 3에 있어서의 케이블 기판 장착 압전 소자의 제조 공정에 있어서, 수지 필름이 연화된 상태의 절연 기판을 삭제한 상태의 정면도이다.
도 14c는, 실시 형태 3에 있어서의 케이블 기판 장착 압전 소자의 제조 공정에 있어서, 수지 필름이 연화된 상태의 홈 부분에서의 단면도이다.
도 15는, 실시 형태 3에 있어서, 노치를 직사각형형상으로 형성한 압전 소자의 압전체 부분에서의 단면도이다.
도 16은, 특허 문헌 1의 케이블 기판의 평면도이다.
도 17은, 특허 문헌 2의 케이블 기판의 확대 사시도이다.

이하, 본 발명의 압전 소자와 케이블 기판의 접속 방법, 케이블 기판 장착 압전 소자 및 이것을 사용한 잉크젯 헤드를, 실시 형태에 의거하여 설명한다.

(실시 형태 1)

도 1a는, 케이블 기판 장착 압전 소자의 땜납 접속 개시 직전의 각 부품의 형상을 도시하는 사시도이다. 도 1b는, 접속이 완료된 케이블 기판 장착 압전 소자(1)의 사시도를 도시한다. 도 2a~도 4e는, 이 케이블 기판 장착 압전 소자(1)의 제조 공정을 도시한다. 도 5a는, 이 케이블 기판 장착 압전 소자(1)를 사용한 잉크젯 헤드(2)를 도시한다. 도 5b는, 잉크젯 헤드(2)를 이용한 잉크젯 장치(70)를 도시한다. 도 6은, 잉크젯 헤드(2)의 일부를 절결한 분해 사시도를 도시한다. 도 7a~도 12는, 압전체(140)의 제조 공정도를 도시한다.

(제조 공정)

압전체(140)의 제조는, 우선, 도 10a에 도시한 적층체(139)를 제조한다. 그 후, 도 11a에 도시하는 바와 같이, 적층체(139)에 복수의 홈(144)을 형성하고, 인접한 복수의 압전체(U1~U7)를 형성한다.

적층체(139)는, 다음과 같이 하여 제조되고 있다.

도 7a, 도 7b, 도 7c는, 적층체(139)의 제조에 이용하는 압전체의 제1 시트(100), 제2 시트(110), 제3 시트(120)의 사시도이다. 이 제1 시트(100), 제2 시트(110), 제3 시트(120)는, 소성 전의 그린 시트이다.

주면이 직사각형인 제1 시트(100)의 상면에는, 직사각형의 제1 전극(101)과, 제1 비전극 영역(102)이 배치되어 있다. 제1 시트(100)의 하면의 전면은, 비전극 영역이다.

주면이 직사각형인 제2 시트(110)의 상면에는, 직사각형의 제2 전극(111)과, 제2 비전극 영역(112)이 배치되어 있다. 제2 시트(110)의 하면의 전면은, 비전극 영역이다.

제3 시트(120)의 상면과 하면은 어느 쪽도 비전극 영역이다.

제1 전극(101), 제2 전극(111)의 전극 패턴은, 은 페이스트 등을 이용하여, 스크린 인쇄 등으로 패턴 인쇄된다. 또, 소성 전의 압전 필름 1매의 두께는 5~100㎛, 바람직하게는 10~50㎛가 바람직하다.

또한, 도 7a~도 7c에 있어서, X방향은, 장변의 방향을 나타내고, Y방향은, 단변의 방향을 나타내고 있다.

제1 시트(100)는, 서로 마주 한 제1 장변(100a), 제2 장변(100b)과, 서로 마주 한 제1 단변(100c), 제2 단변(100d)을 가지고 있다.

제1 전극(101)의 한쪽의 장변은, 제1 장변(100a)에 접하고 있다.

제1 전극(101)의 양 단변은, 제1, 제2 단변(100c, 100d)에 접하고 있다.

제2 시트(110)는, 서로 마주 한 제1, 제2 장변(110a, 110b)과, 서로 마주 한 제1, 제2 단변(110c, 110d)을 가지고 있다. 제2 전극(111)의 장변의 길이는, 제1, 제2 장변(110a, 110b)과 같다. 제2 전극(111)의 단변의 길이는, 제1, 제2 단변(110c, 110d)의 길이보다 짧다. 제2 전극(111)의 한쪽의 장변은, 제2 장변(110b)에 접하고 있다. 제2 전극(111)의 양 단변은, 제1, 제2 단변(110c, 110d)에 접하고 있다.

이 제1 시트(100), 제2 시트(110), 제3 시트(120)를, 도 8에 도시하는 바와 같이, 최하층의 제3 시트(120) 위에, 제1 시트(100) 및 제2 시트(110)를 교호로 적층해 나간다. 마지막으로 제3 시트(120)를 적층하여 소결한 것이, 도 9에 도시하는 전극 형성 전의 적층체(139)이다.

소결 후의 적층체(139)에, 스패터 등의 방법을 이용하여, 도 10a~도 10c와 같이, 적층체(139)의 하면측(139e)의 면과 상면측(139f)의 면을 제외한 모든 면에, 해칭으로 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 크롬 1~10nm, 금 100~800nm 등의 도전막(138)을 형성한다. 또한, 크롬을 대신하여 티탄, 금을 대신하여 은, 플라티나 등을 이용해도 된다.

이에 의해, 적층체(139)의 제2 측면(139b)에서 노출되어 있는 제2 전극(111)과, 적층체(139)의 제1 측면(139a)에서 노출되어 있는 제1 전극(101)을, 도전막(138)에 의해, 적층체(139)의 제4 측면(139d), 제3 측면(139c)의 측면을 거쳐 전기적으로 접속한다. 도 10b는 적층체(139)의 제2 측면(139b)을 도시하고 있다.

다음에, 적층체(139)의 정면측의 제1 측면(139a)의 하측의 모서리의 일부를, 도 10c와 같이 제거한다. 이로써, 그 부분에 형성되어 있던 도전막(138)을 제거하여 절결부(137)를 형성한다. 이상에 의해, 전극 장착의 적층체(139)가 완성된다.

압전체(140)로 하기 위해서는, 도 10c의 적층체(139)를 다이서에 의해 다이싱하여, 도 11a에 도시하는 바와 같이, 소정의 간격마다 복수의 홈(144)을 형성한다. 홈(144)의 바닥부는 절결부(137)에 달하고 있다. 이 홈(144)은, 제2 측면(139b)의 도전막(138)의 일부와 제1 측면(139a)의 도전막(138)의 일부를 분단하고 있다.

상세하게는, 제1 측면(139a)의 도전막(138)은, 제2 전극(111)에 접속된 제3 측면(139c) 근처의 소자 전극(138ac)과, 제2 전극(111)에 접속된 제4 측면(139d) 근처의 소자 전극(138ad)과, 소자 전극(138ad)과 소자 전극(138ac)의 사이의 복수의 소자 전극(138a~138g)으로 분할되어 있다.

이와 같이 복수의 홈(144)이 형성된 압전체(140)를, 제1 측면(139a)으로부터 본 것이 도 11b이다. 압전체(140)에는, 소자 전극(138ad)과 소자 전극(138ac)의 사이에, 인접한 복수의 압전체(U1~U7)가 형성되어 있다.

도 11b에 있어서의 g-gg선을 따른 단면을 도 12에 도시한다.

또한, 도전막(138)은, 적층체(139)의 측면이 아닌 바닥면에 설치하여, 제2 측면(139c)과 소자 전극(138ac) 또는 소자 전극(138ad)의 사이를 연결해도 된다. 전류량이 많을 때는, 적층체(139)의 측면과 하면측(139e)의 양쪽에, 제2 측면(139c)과 소자 전극(138ac) 또는 소자 전극(138ad)의 사이를 연결하는 도전막(138)을 설치하면 된다.

잉크젯 헤드는, 이 압전체(140)를 사용함으로써, 개개의 노즐마다, 잉크를 토출시킨다. 즉, 잉크젯 헤드는, 근접 노즐로부터 나오는 액적의 토출 속도, 체적에 서로 영향을 주는 일 없이, 고정밀도의 잉크젯 도포를 실현할 수 있다. 노즐 구멍마다의 액적량의 편차가 적은 고밀도, 고정밀도이며 균일성이 있는 잉크젯 헤드 도포를 실현할 수 있다.

이 압전체(140)에 있어서의 제1 측면(139a)의 소자 전극(138a, 138b, 138c, 138d, 138e, 138f, 138g)에, 플렉시블 케이블 기판(3)을 도 1a~도 4e에 도시한 공정을 실행함으로써, 양호하게 땜납 접속할 수 있다.

(수지 연화 공정：제1 가열 공정)

도 1a~도 2c의 가열 준비 공정에서는, 플렉시블 케이블 기판(3)과 압전체(140)의 사이에 열경화성 수지의 수지 필름(4)을 개재시켜 툴(5a, 5b)로 협지한다.

플렉시블 케이블 기판(3)은, 내열성이 있는 폴리이미드 수지 등의 절연 기판(6) 위에 간격을 두고 기판 전극(7a~7g)이 인접하여 형성되어 있다. 기판 전극(7a~7g)의 선단부에는, 두께는 5~30㎛ 정도의 땜납층(8)이 미리 형성되어 있다.

수지 필름(4)은, 에폭시계 수지 등의 열경화성의 접착제를 필름형상으로 가공한 것이다. 수지 필름(4)은, 땜납층(8)의 땜납이 융해되는 온도(T3)보다 낮은 온도(T1), 70℃~150℃에서 연화되고, 그 후의 가열에 의해 온도(T2), 100℃~200℃까지 승온한 단계에서 경화 반응을 일으켜 경화되는 것을 이용한다. 온도(T2)는, 땜납층(8)의 땜납이 융해되는 온도(T3)보다 낮은 온도이다(식 1).

T1＜T2＜T3 …(식 1)

툴(5a, 5b)에 의한 협지에 의해, 기판 전극(7a~7g)이, 땜납층(8)과 수지 필름(4)을 개재하여, 압전체(140)의 소자 전극(138a~138g)에 압접한다.

또한, 도 3b는, 도 2b와 같이 압전체(140)의 정면의 측면(139a)으로부터 본 상태를 도시하고 있다. 도 3c는, 도 2c와 같은 위치의 단면을 도시하고 있다. 도 3a~도 3c에서는, 연화된 수지 필름(4)에 해칭을 넣어, 도 2a~도 2c의 경우의 연화 전의 열경화성 수지와 구별하고 있다. 수지 필름(4)이 연화되어 이동한 열경화성 수지의 일부는, 도 3c에 도시하는 바와 같이 홈(144)에 흐른다.

(수지 경화 공정：제2 가열 공정)

다음에, 제2 가열 공정에서는, 압전체(140)와 플렉시블 케이블 기판(3)을 협지하고 있는 툴(5a, 5b)에 의해, 수지 필름(4)이 경화되는 온도(T2)가 될 때까지 가열하면서 압접한다.

제1 가열 공정에서 잘려진 기판 전극(7a~7g)의 둘레로 이동한 수지 필름(4)의 열경화성 수지가, 이에 의해 도 3d, 도 3e와 같이 경화된다. 도 3a~c의 연화된 열경화성 수지와 구별하기 위해, 여기에서는 경화된 열경화성 수지에 농도가 진한 해칭을 붙였다.

(땜납 융해 공정：제3 가열 공정)

도 4a~도 4c에 도시하는 땜납 융해 공정에서는, 압전체(140)와 플렉시블 케이블 기판(3)을 협지하고 있는 툴(5a, 5b)에 의해, 땜납층(8)의 땜납이 융해되는 온도(T3)가 될 때까지 가열하면서 압접한다. 온도(T3)가 되어 융해된 땜납은, 압전체(140)의 소자 전극(138a~138g)의 표면에 젖은 채 부착된다. 이때, 땜납층(8)에 형성되어 있는 땜납의 양이 너무 많으면, 압전체(140)의 전극의 부착면으로부터 여분의 땜납이 흘러나온다.

수지 경화 공정에 의해, 수지 필름(4)의 열경화성 수지는, 이미 경화되어 있다. 압전체(140)의 소자 전극(138a~138g)의 둘레에 있어서, 압전체(140)와 플렉시블 케이블 기판(3)의 절연 기판(6)의 사이는, 열경화성 수지에 의해 접착되어 있다. 이로 인해, 융해된 땜납층(8)의 여분의 땜납(9)은, 경화된 열경화성 수지에서 통로가 닫히지 않은 기판 전극(7a~7g)을 따라, 압전체(140)의 소자 전극(138a~138g)과 기판 전극(7a~7g)의 사이로부터, 절결부(137)의 방향으로 밀려나온다.

이때에는, 땜납층(8)으로부터 홈(144)으로 향하는 방향은, 경화된 열경화성 수지에 의해 통로가 닫혀져 있기 때문에, 융해된 땜납층(8)의 여분의 땜납(9)이 홈(144)의 내부로 밀려나오지 않는다.

압전체(140)와 플렉시블 케이블 기판(3)의 사이에, 절결부(137)가 형성되어 있다. 적층체(139)의 하측의 모서리의 일부를 제거하여 절결부(137)가 형성되어 있으며, 이 부분은 툴(5a, 5b)에 의한 가압이 약하기 때문에, 기판 전극의 둘레로 밀려나온 수지 필름의 열경화성 수지는, 이 부분에서 아주 약간의 간극(10)이 발생한다.

도 4d, 도 4e에 도시하는 땜납 응고 공정에서는, 압전체(140)와 플렉시블 케이블 기판(3)을 협지하고 있는 툴(5a, 5b)에 의해, 땜납층(8)의 땜납이 응고되는 온도(T0)가 될 때까지 냉각하면서 압접한다.

이에 의해, 압전체(140)의 소자 전극(138a~138g)과 기판 전극(7a~7g)이 땜납 접합된다.

또한, 응고된 땜납을 융해된 땜납과 구별하기 위해 도 4d 및 도 4e에서는 도 4a~도 4c에 있어서의 융해된 땜납보다 농도가 진한 해칭을 붙였다.

상세하게는, 절결부(137)의 근방의 공간은, 넘친 땜납(9)의 양에 비해 충분히 큰 공간을 가지고 있다. 이로 인해, 넘친 여분의 땜납(9)은, 이 공간으로부터, 다른 부분으로 이동하지 않는다. 이 상태로 가열을 종료하면, 땜납은 냉각 경화를 시작한다. 소자 전극과 기판 전극에 끼워진 적정량의 땜납(9)은, 경화되어 양 전극의 접속을 완료한다. 넘친 땜납(9)도 공간에서 냉각 경화되어 그 자리에 머문다.

그 결과, 소자 전극(138a~138g)과 기판 전극(7a~7g) 사이의 땜납을 제1 땜납, 여분의 땜납을 제2 땜납으로 한다. 제1 땜납과 제2 땜납은 연속하고(연결되어) 있다.

이와 같이, 압전체(140)와 플렉시블 케이블 기판(3)의 사이에, 열경화성의 수지 필름(4)을 사이에 끼워 가열하면서 압접한다. 그 후에, 온도를 내려 땜납을 응고시킨다. 이에 의해, 압전체(140)의 홈(144)으로의 땜납 부스러기의 혼입을 방지할 수 있어, 신뢰성이 높은 케이블 기판 장착 압전 소자를 실현할 수 있다.

또한, 플렉시블 케이블 기판(3)이 압전체(140)의 소자 전극(138a~138g)에 접합된 후, 플렉시블 케이블 기판(3)의 절연 기판(6)과 기판 전극(7a~7g)의 사이에는, 기판 전극(7a~7g)의 두께분만큼 간극이 생긴다.

만약, 수지 필름(4)의 두께가 너무 얇아서, 이 간극을 다 메울 수 없었던 경우, 남은 간극의 근방의 땜납이 과잉이면, 남은 융해 땜납이 이 간극으로부터 밀려나올 우려가 있다. 이로 인해, 경화된 수지 필름(4)이 그 간극을 실질적으로 완전하게 메우고 있을 필요가 있다. 수지 필름(4)의 막두께가 너무 두꺼우면, 압전체(140)와 플렉시블 케이블 기판(3)을 접합할 때에, 가압이 부족하여 연화된 열경화성 수지를 자를 수 없게 되어, 땜납층(8)이 소자 전극(138a~138g)과 기판 전극(7a~7g)에 접촉하지 않게 된다.

따라서, 수지 필름(4)의 막두께는, 기판 전극(7a~7g)의 두께보다 두껍고, 또한, 가열 가압에 의해 잘려지는 두께인 것이 바람직하며, 10㎛~100㎛인 것을 사용할 수 있다.

이와 같이 하여 제조된 케이블 기판 장착 압전체(140)의 상면측(139f)에, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 노즐 구멍(11)을 구비한 잉크 탱크(12)가 배치되어 있다.

잉크 탱크(12)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 진동판(13)과, 복수의 노즐 구멍(11)이 형성된 노즐 플레이트(14)의 사이에, 노즐 구멍(11)에 연통하는 복수의 압력 발생실(15)을 구획하는 복수의 격벽(16)이 있다. 압력 발생실(15)은, 압전체(U1~U7)에 대응하는 영역에 설치되어 있다. 격벽(16)은, 압전체 사이에 설치되어 있다. 그리고, 진동판(13)과 노즐 플레이트(14)와 격벽(16)으로 형성된 압력 발생실(15)에, 잉크 공급 유로(도시하지 않음)를 개재하여 잉크가 충전되고 있다.

이와 같이 구성한 잉크젯 헤드(2)는, 플렉시블 케이블 기판(3)을 개재하여 압전체(U1~U7)에, 인쇄 내용에 의거하여 전압 신호를 인가하면, 전압이 인가된 압전체(U1~U7)가 신장하고, 그 신장이 진동판(13)을 개재하여 압력 발생실(15)에 전달되어, 압력 발생실(15) 내의 잉크에 압력을 더하고, 노즐 구멍(11)으로부터 잉크 액적을 토출한다.

또한, 노즐 구멍(11)은, 스테인리스 등의 금속이나 세라믹의 박판의 노즐 플레이트(14)에, 레이저 가공이나 드릴 가공, 프레스 가공, 에칭법, 전기 주조법 등에 의해 형성하는 방법 등이 있는데, 노즐 구멍(11)의 노즐 형상의 가공 자유도나 형상 제어의 쉬움을 생각하면 노즐 구멍(11)은 레이저 가공에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

또, 잉크 탱크(12)의 구조에 의해서는, 따로따로 가공한 복수의 기판을 겹추어 격벽(16)을 형성한다고 하는 방법으로 제조해도 된다.

노즐 플레이트(14)와 격벽(16)의 접합은, 금속 접합이나 접착제 등에 의해 접합한다. 접착제의 종류는 특별히 묻지 않으나, 열경화형 접착제, 2액 혼합형 접착제, 자외선 경화형 접착제, 혐기성 접착제, 혹은 이들의 병용 효과에 의해 경화되는 접착제 등을 이용할 수 있다. 열경화 접착제를 이용하는 경우, 열팽창 계수의 차에 의한 어긋남이나 휘어짐을 막기 위해 노즐 플레이트(14)와 격벽(16)은 동일한 재료인 것이 바람직하다.

진동판(13)은, 폴리이미드 등의 플라스틱의 필름 혹은 니켈의 전기 주조막 등에 의해 형성되는데, 특히 유기 EL 디스플레이를 제조하는 경우의 잉크는, 용매가 방향족 등 유성인 것이 많기 때문에, 내용제성의 관점으로부터 니켈의 전기 주조막을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 이 명세서의 설명에서는 압전체(140)의 구조를 알기 쉽게 설명하기 위해, 압전체(U1~U7)의 피치, 및 홈(144)의 폭 등에 대해, 실제보다 압전체의 수를 적게 하여 모식적으로 도시하고 있다. 실제의 잉크젯 헤드(2)와 압전체(140)에서는, 압전체(140)에는, 예를 들어, 100~200개라고 하는 복수의 압전체(U1~U7)가, 홈(144)을 개재하여 X방향에 인접하여 배치되어 있다. 홈(144)의 폭은 잉크젯 헤드의 정밀도에 의해 바뀌어 가는데, 고정밀의 잉크젯 헤드가 되면, 그 폭은 20㎛~50㎛가 된다.

이러한 케이블 기판 장착 압전 소자를 사용한 잉크젯 헤드에서는, 압전체(140)의 홈(144)의 내측에서는 내부 전극의 단면이 노출되어 있기 때문에, 플렉시블 케이블 기판(3)을 압전체(140)에 땜납 접속할 때의 여분의 땜납이, 홈(144)에 혼입한 경우에는, 옆의 압전체와의 단락 장해를 일으켜, 구동하는 압전체의 신호가 옆의 압전체에도 전해져, 그 옆의 압전체를 구동시켜 버린다. 그 진동은 진동판(13)을 통해 격벽(16)에 전해져, 압력 발생실(15)에 의도하지 않은 진동을 일으킨다. 이 진동이 노즐 구멍(11)으로부터 토출되는 잉크의 액적의 속도나 체적, 토출 방향에 악영향을 미친다.

또한, 옆의 압전체가, 양 옆의 압전체의 양쪽 모두와 단락을 발생시키고 있으면, 한쪽의 압전체에 보내진 전기 신호가, 옆의 압전체를 통해 반대측의 압전체에도 전해져 버려, 양쪽의 압전체를 진동시켜 버린다. 이 상태는 크로스 토크로 불리며, 크로스 토크가 발생한 잉크젯 헤드는 노즐 구멍에 보낸 토출 신호에 의해 인접한 노즐 구멍까지 잉크가 토출되어 버리기 때문에, 불량품이다.

그러나, 이 실시 형태의 잉크젯 헤드에서는, 여분의 땜납이 홈(144)에 혼입하지 않도록, 열경화성 수지의 수지 필름(4)을 사용하여, 플렉시블 케이블 기판(3)을 압전체(140)에 납땜하고 있기 때문에, 상기와 같은 단락 장해는 발생하지 않으므로, 상기의 문제점은 발생하지 않아, 고신뢰성의 잉크젯 헤드를 실현할 수 있다.

또한, 잉크젯 헤드(2)는, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 잉크젯 장치(70)에 장착된다. 잉크젯 헤드(2)는, 틀(74)에 장착되고, 피대상물(72)에 잉크를 도포한다. 스테이지(73)는, 피도포물(72)을 이동시킨다. 틀(74)은, 잉크젯 헤드(2)를 이동시킨다. 제어부(75)가, 각각을 제어한다.

(실시 형태 2)

도 13a, 도 13b는, 실시 형태 2의 케이블 기판 장착 압전 소자를 도시한다. 도 13a, 도 13b는, 도 4a, 도 4b와, 각각 같은 상태를 도시하고 있다.

플렉시블 케이블 기판(3)의 기판 전극(7a~7c)의 길이는, 실시 형태 1에서는, 도 4b에 도시한 바와 같이, 절연 기판(6)의 선단으로부터 압전체(140)의 소자 전극의 하측과 동일한 부근이었다. 그러나, 이 실시 형태 2에서는, 기판 전극(7a~7c)이 절연 기판(6)의 선단으로부터, 압전체(140)의 소자 전극의 하측보다 길고, 압전체(140)의 홈(144)의 바닥부보다 더 하측에까지 연신되어 있다.

땜납층(8)의 연신된 부분과, 플렉시블 케이블 기판(3)의 기판 전극(7a~7c)과 압전체(140)의 소자 전극(138a~138c)의 접합에 관여하는 땜납층(8)은, 동시에, 툴(5a, 5b)의 가열에 의해 융해된다.

이때, 용해된 땜납층(8)은, 그 표면장력에 의해 표면을 수축시키는 방향으로 힘을 작용시킨다. 그 결과, 땜납층(8)은, 과잉인 땜납을 절결부(137)의 측으로 끌어들이는 작용이 있다. 이 작용에 의해, 잉여인 땜납(9)에 의한 인접한 압전체와의 단락을 한층 확실히 방지할 수 있다.

(실시 형태 3)

도 14a~도 14c는, 실시 형태 3의 케이블 기판 장착 압전 소자를 도시한다. 도 14a는, 도 2a와 같은 상태를 도시하고 있다. 도 14b는, 도 2b와 같은 상태를 도시하고 있다. 도 14c는, 접속이 완료된 케이블 기판 장착 압전 소자의 홈(144)인 부분에서의 단면을 도시하고 있다.

수지 필름(4)은, 실시 형태 1에서는, 도 2b에 도시한 바와 같이 홈(144)의 개구의 하단의 바로 앞이었다. 이 실시 형태 3에서는, 홈(144)의 개구의 하단보다 더 하측에까지 연신되어 있다.

이 구성에 의하면, 툴(5a, 5b)로부터의 가열과 압접에 의해 연화된 수지 필름(4)이 잘라져 홈(144)에 흘러듦과 동시에, 수지 필름(4)의 연신된 부분의 열경화성 수지는, 압전체(140)의 절결부(137)에 흘러 접착되어 있다.

이와 같이 구성했기 때문에, 홈(144)의 개구의 하단까지 경화된 열경화성 수지에 의해 확실히 폐색할 수 있다. 이로 인해, 넘친 땜납이 땜납층(8)으로부터 벗어났다고 하더라도, 다른 부분으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이 실시 형태 3에서는, 땜납층의 잉여인 땜납에 의한 인접한 압전체와의 단락을 한층 확실히 방지할 수 있다.

또한, 땜납층(8)을 실시 형태 2와 같이 하방까지 연장함으로써, 보다 효과적이다.

상기의 각 실시 형태에서는, 적층체(139)의 제1 측면(139a)의 하측의 모서리의 일부를, 비스듬하게 절제하여, 그 부분에 형성되어 있던 도전막(138)을 제거한다. 그 결과, 적층체(139)와 절연 기판(6)의 간극이 커지는 방향의 경사의 절결부(137)를 형성했다. 그러나, 도 15에 도시한 바와 같이, 압전체(140)를 직사각형 형상으로 절결하여, 절결부(137)를 구성해도 마찬가지이다.

상기의 각 실시 형태에서는, 플렉시블 케이블 기판(3)의 기판 전극(7a~7g)의 측에 땜납층(8)을 형성하고, 압전체(140)의 소자 전극(138a~138g)의 측에 땜납층(8)을 형성하지 않았다. 그러나, 플렉시블 케이블 기판(3)의 기판 전극(7a~7g)의 측에 땜납층(8)을 형성하지 않고, 압전체(140)의 소자 전극(138a~138g)의 측에 땜납층(8)을 형성한 경우도 마찬가지이다. 또는, 플렉시블 케이블 기판(3)의 기판 전극(7a~7g)의 측에 땜납층(8)을 형성하고, 압전체(140)의 소자 전극(138a~138g)의 측에도 땜납층(8)을 형성한 경우도 마찬가지이다.

상기의 각 실시 형태의 열경화성 수지의 수지 필름(4)은, 내부에 금속을 코팅한 수지 입자를 분산시킨 이방 도전 필름(ACF：Anisotropic Conductive Film)이나 아무것도 분산되어 있지 않은 절연 필름(NCF：Non Conductive Film) 등을 사용할 수 있다.

ACF를 이용한 경우, ACF 중의 도전성 수지 입자에 의해서도 압전체(140)와 플렉시블 케이블 기판(3)의 도통이 얻어지는데, 유기용매의 분위기하에서 사용되는 잉크젯 헤드의 경우, 사용 기간이 길어지면 분위기의 유기용매에 의해 수지 필름(4)의 바인더 수지가 아주 약간 팽윤하여, ACF 중의 도전성 수지 입자가 소자 전극의 표면으로부터 떠 전기적인 접속이 얻어지지 않게 된다. 특히, 유기 EL 디스플레이의 인쇄에 이용하는 유기층의 잉크의 용매는, 수지로의 침투성이 높은 방향족 혹은 복소환을 가지는 방향족의 유기용매가 주로 이용되기 때문에, 바인더 수지의 팽윤의 경향이 현저하다.

또한, 잉크젯 헤드를 고정밀화시키면, 그에 반비례하여 1개의 압전체(140) 당 압전체(140)와 플렉시블 케이블 기판(3)의 접속 면적이 작아져, 그 접속부에 끼워지는 도전성 수지 입자의 수가 적어지기 때문에, 전극간의 도통이 잡히지 않게 된다고 하는 문제점의 발생 빈도가 높아져 신뢰성이 없다. 따라서, ACF를 이용한 경우에는 수지 필름(4) 중에 도전성 수지 입자는 존재하고 있더라도, 실질적으로 도전성의 기능은 이용하고 있지 않다.

본 개시의 일부 예시적인 실시예만이 앞서 상세하게 기재하였지만, 당업자는 본 개시의 새로운 교훈 및 장점에서 실질적으로 벗어나지 않고 많은 변경이 예시적인 실시예에서 가능함을 쉽게 이해할 것이다. 다라서, 그러한 모든 변경은 본 개시의 적용 범위 내에 포함되고자 한다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 케이블 기판 장착 압전 소자를 사용하는 잉크젯 헤드 등의 각종 장치의 우량품 수율의 향상에 기여한다.

Claims

압전 소자에 위치하는 복수의 소자 전극과, 케이블 기판 위에 위치하는 복수의 라인형상의 기판 전극을, 수지 필름과 땜납을 사이에 끼워, 가압과 가열을 하여,
상기 수지 필름을 연화시키는 제1 가열 공정과,
상기 연화된 수지 필름의 온도를 더 상승시켜, 상기 수지 필름을 경화시키는 제2 가열 공정과,
상기 땜납을 융해시키고, 상기 가압에 의해 상기 소자 전극과 상기 기판 전극이 대향하는 대향 개소에 위치하는 상기 땜납의 일부를, 상기 라인의 방향으로 밀어내는 제3 가열 공정과,
상기 기판 전극과 상기 소자 전극 사이의 상기 땜납을 응고시키는 땜납 응고공정을 포함하는, 압전 소자와 케이블 기판의 접속 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 압전 소자에는, 상기 케이블 기판과의 간극이, 상기 기판 전극과 상기 소자 전극간의 거리보다 큰 절결부가, 상기 소자 전극에 접하여 형성되어 있고, 상기 라인 방향으로 밀려나온 일부의 땜납은, 상기 절결부에서 응고하는, 압전 소자와 케이블 기판의 접속 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 기판 전극은,
상기 대향 개소로부터, 상기 절결부에 대향하는 개소에 걸쳐 형성되어 있는, 압전 소자와 케이블의 접속 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 수지 필름은,
상기 대향 개소로부터 상기 절결부에 대향하는 개소에 걸쳐 형성되어 있는, 압전 소자와 케이블의 접속 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 압전 소자에는, 복수의 압전체가 홈을 개재하여 인접하여 형성되어 있고,
상기 복수의 소자 전극은, 복수의 압전체의 각각에 위치하는 압전 소자와 케이블 기판의 접속 방법.
복수의 압전체가 홈을 개재하여 줄지어 위치하는 압전 소자와,
절연 기판상에 줄지어 위치하는 복수의 기판 전극을 가지는 케이블 기판과,
상기 복수의 기판 전극과 복수의 상기 압전체의 표면에 위치하는 복수의 소자 전극의 제1 대향 개소를 접속하는 제1 땜납과,
상기 제1 땜납에 인접하여, 상기 복수의 압전체와 상기 절연 기판을 접속하는 열경화성 수지를 포함하며,
상기 압전 소자에는, 상기 소자 전극과 상기 기판 전극의 간극이, 상기 제1 대향 개소보다 큰 절결부가, 상기 소자 전극에 인접하여 형성되어 있는, 케이블 장착 압전 소자.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 대향 개소의 상기 제1 땜납과 연결된 제2 땜납이, 상기 절결부에 존재하는, 케이블 장착 압전 소자.
청구항 7에 있어서,
상기 열경화성 수지가, 상기 줄지은 압전체의 사이의 상기 홈에 일부가 들어가 경화되어 있는, 케이블 장착 압전 소자.
청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 케이블 장착 압전 소자를 구동하여, 노즐 구멍으로부터 잉크를 토출하는, 잉크젯 헤드.
청구항 9에 기재된 잉크젯 헤드를 이용하여, 피대칭물에 잉크를 도포하는, 잉크젯 장치.