(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用基板と、
この駆動用基板上にフェースダウンボンディングにより実装されたドライバーＩＣチップと、
このドライバーＩＣチップに対向する上記駆動用基板の開口部に配置された圧電体膜と、
この圧電体膜にドライバーＩＣチップからの電圧を印加するためのバンプであって、ドライバーＩＣチップの上記圧電体膜と対向する面に形成されたバンプと、
上記圧電体膜の上記バンプが接続された面と反対側の面側に上記駆動用基板が配置されてなり、上記駆動用基板の上記圧電体膜が配置された側とは反対側にノズル基板が配置されてなり、上記駆動用基板内に形成され、上記駆動用基板と、上記圧電体膜と、上記ノズル基板とに囲まれた圧力発生室であって、上記圧電体膜によって加圧されるインクを入れる上記圧力発生室と、
上記ドライバーＩＣチップの上記圧電体膜と対向する面と上記圧電体膜との間に上記バンプにより設けられた空間であって、上記圧力発生室内のインクを加圧する際に上記圧電体膜の動きを阻害しないための空間と、
を具備することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
上記駆動用基板下に配置された上記ノズル基板と、このノズル基板に形成され、上記圧力発生室内で加圧されたインクの一部を吐出するためのノズル開口部と、を含むことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
上記圧力発生室に連通して形成され、この圧力発生室にインクを供給するインク供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
上記インク供給部にインクを導入するためのインク導入口をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
上記バンプが半田バンプ又は金バンプであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電方式のインクジェットプリンタのヘッドに関する。特には、ワイヤボンディング不良の発生を防止することにより、製品の歩留まり及び信頼性を向上させたインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来のインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図である。
【０００３】
このインクジェットヘッドはＳｉからなる駆動用基板１０１を有している。この駆動用基板１０１の下面にはステンレス製の薄い板からなるノズル基板１０３が配置されている。駆動用基板１０１の上面にはＳｉからなる対向基板１０５が配置されている。対向基板１０５の下面と駆動用基板１０１との間にはピエゾ素子などからなる圧電体膜（ＰＺＴ）１０６が配置されている。対向基板１０５の上面には有機フィルム(PPS Film）１０７が配置されており、この有機フィルム１０７の上面にはステンレス製の薄い板からなる基板１０９が配置されている。有機フィルム１０７及び基板１０９の内側且つ対向基板１０５の上面にはドライバーＩＣチップ１１１が配置されている。
【０００４】
対向基板１０５にはインク流路１０５ａが設けられており、インク流路１０５ａの一端にはインク導入口１０９ａが形成されている。このインク導入口１０９ａは、基板１０９及び有機フィルム１０７に設けられており、インクをインク流路１０５ａ内に導入するためのものである。インク流路１０５ａの他端にはインク供給部１０１ａの一端が連通して設けられており、インク供給部１０１ａの他端には圧力発生室１０１ｂが連通して設けられている。インク供給部１０１ａ及び圧力発生室１０１ｂは駆動用基板１０１に設けられている。
【０００５】
圧力発生室１０１ｂの上部には圧電体膜１０６が位置している。圧力発生室１０１ｂの下部にはインク滴を吐出させるノズル開口部１０３ａ，１０３ｂが形成されており、このノズル開口部１０３ａ，１０３ｂはノズル基板１０３に設けられている。
【０００６】
圧電体膜１０６の上下には図示せぬ電極層が形成されている。対向基板１０５には圧電体膜１０６上に位置する空間１０５ｂが設けられている。この空間１０５ｂは、圧力発生室１０１ｂに圧力を発生させるための圧電体膜の運動を阻害しない程度のものである。
【０００７】
前記電極層にはボンディングワイヤ１１３の一端が電気的に接続されており、このボンディングワイヤ１１３の他端はドライバーＩＣチップ１１１に電気的に接続されている。対向基板１０５の上には配線パターン１１５が形成されている。この配線パターン１１５にはボンディングワイヤ１１４の一端が電気的に接続されており、ボンディングワイヤ１１４の他端はドライバーＩＣチップ１１１に電気的に接続されている。
【０００８】
次に、上記インクジェットヘッドを用いて実際に印字を行う際の動作について説明する。
【０００９】
インク導入口１０９ａからインク流路１０５ａにインクを導入し、インク供給部１０１ａを介して圧力発生室１０１ｂにインクを満たす。そして、ドライバーＩＣチップ１１１からボンディングワイヤ１１３，１１４を介して圧電体膜の上下の電極層間に電界をかけることで圧電体膜１０６を矢印１１７の方向にたわませる。このたわんだ分の体積分が圧力発生室１０１ｂの容積を減少させ、それにより、その体積減少分の一部のインクがノズル開口部１０３ａ，１０３ｂから吐出される。このように吐出したインクを用いて印字を行う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のインクジェットヘッドでは、ドライバーＩＣチップ１１１と圧電体膜１０６の上下の電極層との間に対向基板１０５を配置しているので、ＩＣチップ１１１の上面と電極層との高低差が大きくなる。このように高低差が大きいと、ＩＣチップ１１１の上面のパッドと電極層とをワイヤ１１３によってボンディングする際、ボンディング不良が発生することがある。これにより、歩留まりが悪くなり、製品の信頼性も低下するという問題が生じる。
【００１１】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ワイヤボンディング不良の発生を防止することにより、製品の歩留まり及び信頼性を向上させたインクジェットヘッドを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインクジェットヘッドは、駆動用基板と、この駆動用基板上にフェースダウンボンディングにより実装されたドライバーＩＣチップと、このドライバーＩＣチップに対向する上記駆動用基板の開口部に配置された圧電体膜と、この圧電体膜にドライバーＩＣチップからの電圧を印加するためのバンプであって、ドライバーＩＣチップの上記圧電体膜と対向する面に形成されたバンプと、上記圧電体膜の上記バンプが接続された面と反対側の面側に上記駆動用基板が配置されてなり、上記駆動用基板の上記圧電体膜が配置された側とは反対側にノズル基板が配置されてなり、上記駆動用基板内に形成され、上記駆動用基板と、上記圧電体膜と、上記ノズル基板とに囲まれた圧力発生室であって、上記圧電体膜によって加圧されるインクを入れる上記圧力発生室と、
上記ドライバーＩＣチップの上記圧電体膜と対向する面と上記圧電体膜との間に上記バンプにより設けられた空間であって、上記圧力発生室内のインクを加圧する際に上記圧電体膜の動きを阻害しないための空間と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
上記インクジェットヘッドによれば、ドライバーＩＣチップの表面にバンプを形成し、このドライバーＩＣチップを駆動用基板上にフェースダウンボンディングしている。このため、従来のインクジェットヘッドのようにボンディングワイヤを用いる必要がなくなるため、ボンディング不良の発生を防止できる。これにより、製品の歩留まり及び信頼性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るインクジェットヘッドにおいては、上記駆動用基板下に配置されたノズル基板と、このノズル基板に形成され、上記圧力発生室内で加圧されたインクの一部を吐出するためのノズル開口部と、をさらに含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係るインクジェットヘッドにおいては、上記圧力発生室に連通して形成され、この圧力発生室にインクを供給するインク供給部をさらに含むことが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係るインクジェットヘッドにおいては、上記インク供給部にインクを導入するためのインク導入口をさらに含むことが好ましい。また、本発明に係るインクジェットヘッドにおいては、上記バンプが半田バンプ又は金バンプであることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態によるインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図である。
【００１９】
このインクジェットヘッドはＳｉからなる駆動用基板１を有している。この駆動用基板１の下面にはステンレス製の薄い板からなるノズル基板３が配置されている。駆動用基板１の上面には有機フィルム(PPS Film）７が配置されており、この有機フィルム７の上面にはステンレス製の薄い板からなる基板９が配置されている。有機フィルム７及び基板９の内側且つ駆動用基板１の上面にはドライバーＩＣチップ１１がフェースダウンボンディングで実装されている。このＩＣチップ１１の表面と駆動用基板１の上面との間にはピエゾ素子などからなる圧電体膜（ＰＺＴ）６が配置されている。
【００２０】
なお、駆動用基板１、ノズル基板３、有機フィルム７及び基板９それぞれの厚さや細部の形状等は、機械的強度やインクジェットヘッドの印字機能等を発揮できるものであれば、種々の形状等を用いることが可能である。
【００２１】
駆動用基板１にはインク供給部１ａが設けられている。このインク供給部１ａの一端にはインク導入口９ａが配置されており、このインク導入口９ａは、基板９及び有機フィルム７に設けられている。インク導入口９ａはインクをインク供給部１ａ内に導入するものであるから、インク導入口９ａの大きさや形状等はインクの導入に適したものであれば種々の形状等を用いることが可能である。
【００２２】
インク供給部１ａの他端には圧力発生室１ｂが連通して形成されており、これらインク供給部１ａ及び圧力発生室１ｂは駆動用基板１に設けられている。インク供給部１ａは圧力発生室１ｂにインクを供給するものであるから、インク供給部１ａの大きさや形状等はインクの供給に適したものであれば種々の形状等を用いることが可能である。なお、駆動用基板１は、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術等を用いてシリコン基板をエッチング加工することにより形成されるものである。
【００２３】
圧力発生室１ｂの上部には圧電体膜６が位置している。圧力発生室１ｂの下部にはインク滴を吐出させるノズル開口部３ａ，３ｂが形成されており、このノズル開口部３ａ，３ｂはノズル基板３に設けられている。圧力発生室１ｂはその内部に供給されたインクに圧電体膜６によって圧力を発生させるものであるから、圧力発生室１ｂの大きさや形状等は圧力発生に適したものであれば種々の形状等を用いることが可能である。また、ノズル開口部３ａ，３ｂについても種々の形状等を用いることが可能である。
【００２４】
圧電体膜６の上下には図示せぬ電極層が形成されている。ドライバーＩＣチップ１１の表面には複数の半田バンプ２１〜２３が形成されており、半田バンプ２１，２２は前記電極層に接続されている。半田バンプ２３は配線パターン２４に接続されており、この配線パターン２４は駆動用基板１上に配置されている。
【００２５】
ドライバーＩＣチップ１１の表面と圧電体膜６との間には、半田バンプ２１〜２３の厚みにより空間１１ａが設けられている。この空間１１ａは、圧力発生室１ｂに圧力を発生させるための圧電体膜の動きを阻害しない程度のものである。また、ＩＣチップ１１の側面及びその下の駆動用基板１上面は樹脂１５により封止されている。
【００２６】
次に、上記インクジェットヘッドを用いて実際に印字を行う際の動作について説明する。
【００２７】
インク導入口９ａからインク供給部１ａにインクを導入し、このインク供給部１ａから圧力発生室１ｂにインクを満たす。そして、ドライバーＩＣチップ１１から半田バンプ２１，２２を介して圧電体膜の上下の電極層間に電界をかけることで圧電体膜６を矢印１７の方向にたわませる。このたわんだ分の体積分が圧力発生室１ｂの容積を減少させ、それにより、その体積減少分の一部のインクがノズル開口部３ａ，３ｂから吐出される。このように吐出したインクを用いて印字を行う。
【００２８】
上記実施の形態によれば、従来のインクジェットヘッドでは対向基板に形成していた空間を、表面に半田バンプ２１〜２３を有するドライバーＩＣチップ１１を駆動用基板１上にフェースダウンボンディングすることにより形成している。つまり、半田バンプ２１〜２３によってＩＣチップ１１の表面と圧電体膜６との間に空間１１ａを形成することにより、従来のインクジェットヘッドにおける対向基板を不要とした構造としている。このため、インクジェットヘッドの構造を簡略化することができ、インクジェットヘッドの部品コストを低減することができる。
【００２９】
また、本実施の形態では、従来のインクジェットヘッドのようにボンディングワイヤを用いる必要がなくなるため、ボンディング不良の発生を防止できる。従って、歩留まりを向上でき、製品の信頼性も向上させることができる。
【００３０】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、ドライバーＩＣチップ１１の表面に半田バンプ２１〜２３を形成しているが、ドライバーＩＣチップの表面に金バンプを形成することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ドライバーＩＣチップの表面にバンプを形成し、このドライバーＩＣチップを駆動用基板上にフェースダウンボンディングしている。したがって、ワイヤボンディング不良の発生を防止することができ、製品の歩留まり及び信頼性を向上させたインクジェットヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図２】従来のインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  駆動用基板
１ａ  インク供給部
１ｂ  圧力発生室
３  ノズル基板
３ａ，３ｂ  ノズル開口部
６  圧電体膜（ＰＺＴ）
７  有機フィルム(PPS Film）
９  基板
９ａ  インク導入口
１１ａ  空間
１１  ドライバーＩＣチップ
１５  樹脂
１７  矢印
２１〜２３  半田バンプ
１０１  駆動用基板
１０１ａ  インク供給部
１０１ｂ  圧力発生室
１０３  ノズル基板
１０３ａ，１０３ｂ  ノズル開口部
１０５  対向基板
１０５ａ  インク流路
１０５ｂ  空間
１０６  圧電体膜（ＰＺＴ）
１０７  有機フィルム(PPS Film）
１０９  基板
１０９ａ  インク導入口
１１１  ドライバーＩＣチップ
１１３，１１４  ボンディングワイヤ
１１５  配線パターン
１１７  矢印
【図１】
0003714073.tif 000002
【図２】
0003714073.tif 000003