(57)【要約】【課題】  液体吐出ヘッドと記録メディアの間隔を狭めることにより、吐出口から吐出されるインク滴の着弾位置のばらつきを減少させ、高画質な印字を可能とする。【解決手段】  インクを吐出するための記録素子基板とＴＡＢテープのインナーリードボンディングにおいて、オリフィスプレートと記録素子基板との密着を向上させる密着層と同一の材料からなる絶縁部材を記録素子基板に形成する。【選択図】  図１
2014000733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口を有するオリフィスプレートと、
液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に電気的に接続された電極パッド部と、を備えた液体吐出基板と、
前記オリフィスプレートと前記液体吐出基板との間に配される密着層と、
前記電極パッド部に突出するバンプと、
外部から供給される電気信号を伝達するために、前記バンプと電気接続を行うための電気配線基板と、
を備えた液体吐出ヘッドであって、
前記バンプ近傍に前記密着層と同一の材料で形成される絶縁部材を設けたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記絶縁部材は前記液体吐出基板の縁部に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記絶縁部材は前記液体吐出基板の電極パッド部を囲む枠状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記絶縁部材はポリエーテルアミド樹脂からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記バンプと前記電極パッド部との電気接続は、前記複数のバンプと前記複数の電極パッド部とを一括して加熱加圧により接続するギャングボンディングにより行われていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記バンプと前記電極パッド部との電気接続は、前記各バンプと前記各接続端子とを超音波と荷重を用いて各々接続するシングルポイントボンディングにより行われていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の記録液を吐出して記録動作を行う液体吐出装置に適用される液体吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体吐出装置は、記録メディアに対してインクを吐出し付着させて記録を行う記録装置であり、次のような特徴を有する。すなわち、高速に記録を行うことができる、様々な記録メディアに対して記録が可能である、記録時における騒音がほとんど生じない、ランニングコストが安いなどである。このため、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機などの記録機構を担う装置として広く採用されている。このような液体吐出装置に搭載されるインクジェト記録ヘッドは、インクを吐出する方式として、ピエゾ素子などの電気機械変換素子によってインクを加圧し、インク滴を吐出させるものがある。また発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものなどが知られている。
【０００３】
また、上述したインクの吐出方式において、電気熱変換素子を用いるものは、発熱抵抗体が配列された液体吐出基板に対して平行にインク滴を吐出させる方式（エッジシューター方式）があり。さらには、発熱抵抗体が配列された液体吐出基板に対して垂直にインク滴を吐出させる方式（サイドシューター方式）とがある。
【０００４】
図５（ａ）は、一般的なサイドシューター方式の液体吐出ヘッドの構成を示したものである。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ断面を示したものである。図５に示すように、シリコン基板１０１の中央にインク供給口１０４が長穴の形状で開いており、この基板上には複数の発熱抵抗体１０８がほぼ等間隔でインク供給口１０４の両側に並んでいる。このような発熱抵抗体１０８を形成した基板１０１を記録素子基板と呼ぶ。
【０００５】
記録素子基板１０１の外部には発熱抵抗体１０８に電力を供給するための外部配線が記録素子基板上の両端に設置されている外部取り出し電極パッド１０２と結線されている。そして、記録素子基板１０１上に複数の吐出口１０６を有するオリフィスプレート１０５を形成する。ここで、記録素子基板１０１上にオリフィスプレート１０５を形成する際に、記録素子基板とオリフィスプレートの密着力を向上させる目的で、密着層１０９を形成する。密着層１０９を形成した後オリフィスプレート１０５を形成し、図５（ａ）に示すような液体吐出基板１００が完成する。
【０００６】
このような構成の液体吐出ヘッドにおける外部配線と電極パッド１０２を結線する方法として、電極パッド上にバンプ１０３を形成し、このバンプと電気配線基板２００の配線を接合する方法が知られている。このような方式はＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）実装法と呼ばれている。バンプ１０３の形成方法としては、特許文献１にある、金属製のボールを形成し電極パッド１０２に接合することで、バンプを形成する方法があり、特許文献２には、電極パッドにめっき法を用いてバンプを形成する方法が述べられている。
【０００７】
電気配線基板２００は、ポリイミドテープ２０１上に銅箔２０３を接着剤２０２により接着し、パターニングし、銅箔２０３をリードとすることで、液体吐出基板１００のバンプ１０３と電気接続するのが一般的である。この電気配線基板２００をＴＡＢテープと呼び、ＴＡＢテープ２００の窓部（一般的にはデバイスホールと呼ばれている）から液体吐出基板１００に伸びるリードをインナーリード２０４と呼んでいる。このインナーリード２０４とバンプ１０３を接合することで、外部配線との結線を行う。
【０００８】
このようにＴＡＢ実装した後、ディスペンサーを用いてバンプ１０３とインナーリード２０４の接続部分に封止剤４００、４０１を塗布し、これを熱によって硬化させる。これにより、電気接続部の封止を行い、電気接続部の信頼性を向上させる。なお、図５（ａ）は、電気接続部の説明のために上封止剤４００を透視した図となっている。
【０００９】
また、液体吐出基板１００は、支持部材３００にそれぞれのインク供給口１０４、及び３０２が連通するように接着剤１０７により接着される。支持部材３００は、液体吐出基板１００の電極パッド１０２面に対して、電気配線基板２００がほぼ水平に接続できるように段部３０１を設け、接着剤２０５により、電気配線基板２００を接着固定している。
【００１０】
なお、記録に用いられるインクは、支持部材３００に設けられるインク供給口３０２を介して、記録素子基板１０１のインク供給口１０４からオリフィスプレート１０５に供給され、吐出口１０６から吐出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−０２５５８７号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来構成の液体吐出ヘッドにおいては、ＴＡＢテープ２００のインナーリード２０４と記録素子基板１０１の電気配線面の縁部の角１１０で電気的に短絡（エッジショート）が起こらないように、記録素子基板とＴＡＢテープに高低差をつける必要がある。しかし一方で、録ヘッドとしての印字品位を良好なものにするためには、インク吐出口１０６と記録メディアの間隔を狭くすることが望ましい。
【００１３】
また、上述した液体吐出ヘッドには、近年の液体吐出装置に要求される、写真印刷に代表される高画質化に対応した改良が必要である。高画質化においては、吐出口と記録メディアの間隔を狭めることにより、吐出口から吐出されるインク滴の着弾位置のばらつきをより減少させることができる。しかしエッジショートを防止するため、ＴＡＢ実装時に液体吐出基板１００の固定面からバンプ頂上までの高さｈ１と、液体吐出基板の固定面からＴＡＢテープ２００の固定面までの高さｈ２の関係をｈ１＜ｈ２（図５（ｂ））とする必要があった。
【００１４】
また、吐出口と記録メディアの間隔を狭める別の方法として、インナーリード２０４上の封止剤層ｈ３を薄くする方法もあるが、封止剤層を薄くした場合、インク、水分等の透過率が上がり、電気接続部の耐腐食性が低下する恐れがあった。
【００１５】
本発明の目的は、液体吐出装置における記録ヘッドと記録メディアの間隔を狭めることにより、吐出口から吐出されるインク滴の着弾位置のばらつきを減少させ、高画質な印字を可能とする液体吐出ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成する本発明は、
液体を吐出するための吐出口を有するオリフィスプレートと、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に電気的に接続された電極パッド部と、を備えた液体吐出基板と、前記オリフィスプレートと前記液体吐出基板との間に配される密着層と、前記電極パッド部に突出するバンプと、
外部から供給される電気信号を伝達するために、前記バンプと電気接続を行うための電気配線基板と、を備えた液体吐出ヘッドであって、前記バンプ近傍に前記密着層と同一の材料で形成される絶縁部材を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上の構成を備える本発明によれば、密着層と同一の材料で、絶縁部材を設けることにより、記録素子基板のエッジとインナーリードが電気的短絡をすることなく、電気接続部の封止剤高さを下げることができる。それにより液体吐出ヘッドの吐出口と記録メディアの間隔を狭めることができ、インク滴の着弾位置のばらつきが少なく、高画質な印字が可能な液体吐出ヘッドを安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施形態に適用される液体吐出ヘッドの斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドの平面図である。
【図２】第１の実施形態に適用される接続例の接続部を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）第２の実施形態に適用される液体吐出ヘッドの斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す液体吐出ヘッドの平面図である。
【図４】第２の実施形態に適用される接続例の接続部を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は、従来の液体吐出ヘッドの斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
図１（ａ）は、本発明の第１の実施例の液体吐出ヘッドの斜視図であり、電気接続部の説明のために上封止剤４００を透視した図となっている。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドの平面図である。これらの図では、図５の従来構成と同一の構成要素については同一符号となっている。また、本実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板には、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が形成されている。本実施形態においては、エネルギー発生素子として、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いている。
【００２１】
液体吐出ヘッドは、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板の中央にインク供給口１０４が長穴の形状で開いており、この基板上には複数の発熱抵抗体１０８がほぼ等間隔でインク供給口１０４の両側に並んでいる記録素子基板１０１がある。記録素子基板１０１の外部には発熱抵抗体１０８に電力を供給するための外部配線が記録素子基板上の両端に設置されている外部取り出し電極パッド１０２と結線されている。そして、記録素子基板１０１上に密着層１０９を形成するとともに、絶縁部材１１１を形成する。密着層１０９を形成した後、密着層上にオリフィスプレート１０５を形成し、図１（ａ）に示すような液体吐出基板１００が完成する。
【００２２】
この絶縁部材１１１は、インナーリード２０４と記録素子基板１０１の間に介在し、かつ、記録素子基板１０１の縁部に設けられている。また、密着層１０９と絶縁部材１１１を、同一の絶縁材料とすることにより、フォトリソ技術で同時に形成することができる。ここで、密着層１０９と絶縁部材１１１は、ポリエーテルアミド樹脂で形成される絶縁性を有する材料を用いた。
【００２３】
そして、電極パッド１０２上に突出するバンプ１０３（例えば、厚み５ｕｍ）を形成し、電気配線基板（ＴＡＢテープ）２００のインナーリード２０４を用いたＴＡＢ実装法によって、電気接合する。ここで、バンプ１０３はめっき法により形成することで、バンプ高さをより低くすることができ、結果的に封止高さｈ６を低くすることが可能である。このリードにより、外部から供給される電気信号を記録素子基板に伝達する。
【００２４】
また、ＴＡＢテープ２００は、ポリイミドテープ２０１上に銅箔２０３を接着剤２０２により接着し、パターニングし、銅箔２０３をリードとしている。このリード２０４とバンプ１０３をＴＡＢ実装した後、電気接続を一括で行うギャングボンディングを行うことで、結線を行う。図２に、ギャングボンディング法を用いた電気接続を行う図を示す。インナーリード２０４とバンプ１０３は、ギャングボンディングツール５０１を用いて加熱加圧されることにより、電気的に接続される。この方法によって、リード２０４とバンプ１０３を良好に電気接続することができる。
【００２５】
その後、ディスペンサーを用いてバンプ１０３とインナーリード２０４の接続部分に封止剤４００、４０１を塗布し、これを熱によって硬化させることで、電気接続部の封止を行う。
【００２６】
また、液体吐出基板１００は、支持部材３００にそれぞれのインク供給口１０４、及び３０２が連通するように接着剤１０７により接着される。このとき、支持部材３００は、液体吐出基板１００の固定面からバンプ頂上までの高さｈ４と、同じく液体吐出基板の固定面からＴＡＢテープ２００の固定面までの高さｈ５の高さ関係が、ｈ４≦ｈ５（図１（ｂ））になるように段部３０１を設ける。また、接着剤２０５により、ＴＡＢテープを接着固定している。
【００２７】
以上のように構成された液体吐出ヘッドは、電極パッド部の近傍（バンプ近傍）に絶縁部材を設けているので、記録素子基板のエッジとインナーリードがエッジショートすることがない。従って、ＴＡＢテープの固定面の高さを下げることができるため、インナーリード上の封止剤層ｈ６を薄くすることができる。
【００２８】
さらに、絶縁部材を設けることで、記録素子基板に、リードのフォーミング機能を付加することができる。これにより、リードをボンディングする際にリードの変形を気にすることなく、リードの変形による記録素子基板へのリードの接触による電気的短絡を防止することができる。また、密着層と絶縁部材を同一の材料とし、同時にフォトリソ技術により形成するため、製造コストやタクトの面において有利である。本実施形態の液体吐出ヘッドを搭載する液体吐出装置においては、吐出口と記録メディアの間隔を狭めることができるため、インク滴の着弾位置のばらつきが少なく、高画質な印字が可能となる。
【００２９】
＜第２の実施形態＞
次に図３と図４を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。図３（ａ）は、本発明の第２の実施例の液体吐出ヘッドの斜視図であり、電気接続部の説明のために上封止剤４００を透視した図となっている。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す液体吐出ヘッドの平面図である。
【００３０】
第２の実施形態においては、バンプ１０３の周囲を囲むように絶縁部材１１１が枠状に形成されている。
【００３１】
この場合の電気接続方法としては、例えば、図４に示すような、シングルポイントボンディング法を用いる。図４には、接続端子であるインナーリード２０４とバンプ１０３を、シングルポイントボンディングツール５０２を用いて、超音波振動と荷重を加えることで、電気的に接続している図を示している。この方法によって、リード２０４とバンプ１０３を良好に電気接続することができる。また、本実施形態にある、バンプ１０３の周囲を囲むように絶縁部材１１１が枠状に形成されている場合には、第１の実施形態に記したボンディング方法である、ギャングボンディング法のような電気接続を一括で行う方法が困難である場合がある。これは、ギャングボンディングツールの横幅と絶縁部材の枠の両端部が干渉してしまう場合があるからである。
【００３２】
また、一般的にバンプ１０３は記録素子基板１０１の縁部に配設されるため、絶縁部材１１１の形状を棒状とする場合が多い。そのため絶縁部材１１１は、記録素子基板面に対して、押圧される方向に対しては剛性があるが、せん断方向に対しては比較的剛性が小さくなる。しかし、図３のように絶縁部材１１１を枠状に形成することにより、記録素子基板１０１に対する絶縁部材の密着力が向上するため、外力に対する信頼性が向上する。
【００３３】
このように構成された第２の実施形態の液体吐出ヘッドにおいては、シリコン基板から記録素子基板を切断分離する際に噴射されるダイシング装置の冷却水による外力や、ＴＡＢ実装時のインナーリードの押圧力に対しても十分剛性がある。さらに、第１の実施形態よりも、製造時の歩留まり及び接続信頼性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１００  液体吐出基板
１０１  記録素子基板
１０２  電極パッド
１０３  バンプ
１０４  インク供給口
１０５  オリフィスプレート
１０６  吐出口
１０７  接着剤
１０８  発熱抵抗体
１０９  密着層
１１０  縁部（エッジ）
１１１  絶縁部材
２００  電気配線基板（ＴＡＢテープ）
２０１  ポリイミドテープ
２０２  接着剤
２０３  銅箔
２０４  インナーリード
【図１】
2014000733.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014000733.tif 000007