(57)【要約】【課題】  インクジェット記録ヘッド構成で、（a）基板もしくは配線部材の電極上に金属バンプを設けて、そのバンプを介して電極間を接続する場合、電気接続部のインクからの封止が極めて困難であり、（b）異方導電性接着剤を介して電極間を接続する場合、隣接する電極の間隔が狭いため、対向する電極同士の高精度な位置合わせが要求され、基板の平坦性または電極自体の高さにばらつきがある場合、異方導電性部材中の導電性材料同士が接触しない、もしくは電極から離れてしまい、接続不良を起こす可能性があるため、歩留まりが低下する。【解決手段】  裏面実装において、基板裏面に配置した接続部と配線支持体に配置した接続部をＡＣＦを介して、磁場付与しながら接続工程を行うことである。【選択図】  図５
2008105263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともインクを吐出するための吐出口を有するノズル部と、
該吐出口からインクを吐出するためのエネルギー発生素子を基板表面に配置し、該エネルギー発生素子を駆動するための信号を授受する駆動電極を基板裏面に備える基板と、
該エネルギー発生素子を駆動するための駆動信号を送るための接続電極を備える配線部材とを具備するインクジェット記録ヘッドにおいて、
接合される該駆動電極および該接続電極が磁性体を含み、
磁性を有する導電性微粒子を分散した異方導電性接着剤を介して、磁場中で該駆動電極と該接続電極とが対向するように、該エネルギー発生素子を有する基板と該配線部材とが接合される工程
を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記異方導電性接着剤の主成分がエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記導電性微粒子がニッケルからなることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性を有する導電性微粒子を添加し、導電性に方向を持たせた異方導電性接着剤を介して電気接続されるインクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式に使用されるインクジェット記録ヘッドは、一般にインクを吐出するための吐出口を備えるノズル部と、該吐出口からインクを吐出するためのエネルギー発生素子を基板表面に配置し、該エネルギー発生素子を駆動するための信号を授受する駆動電極を備える基板と、該エネルギー発生素子に駆動信号を送るための配線部材とを含む構成がとられている。このようなヘッド構成において、該エネルギー発生素子を有する基板と配線部材との電気的な接続には、基板表面に形成された駆動電極と、配線部材に形成された接続電極とを接続する方式（以後、表面実装方式とする）が採られ、インナーリードボンディング（ILB）、異方導電性接着剤等の方法が用いられている。そして、電気接続部はインクからの保護、および、ノズル部表面に付着したインク滴や紙紛等のゴミを除去するゴムブレードによる拭き取り動作から保護するために、封止剤により被覆されている。しかし、表面実装方式で接続されたインクジェット記録ヘッドでは、封止信頼性の確保およびインク溜まりを防ぐため、電気接続部の封止部分がノズル部より突出して形成される。この突出部分が被記録媒体と接触しないようにするため、突出分の幅だけノズル部から被記録媒体までの間隔が広がってしまう。従って、吐出口から吐出されるインクの被記録媒体への着弾精度を低下させる１つの原因となっている。
【０００３】
このような問題を解決するヘッド構成として、駆動電極が基板を貫通、もしくは基板側面を這いまわして基板裏面に形成され、配線部材の接続電極に接続される方式（以後、裏面実装方式とする）を用いたインクジェット記録ヘッドの構成が考えられる。更に、この構成では、接続部を、吐出により発生するエネルギー発生素子近傍の熱を発散する放熱目的で使用することもできる。
【０００４】
裏面実装方式での接続方法として、対向する電極間に金属バンプを形成し接続をとる方法が考えられ、その１例が特許文献１に開示されている。
【０００５】
図１に文献１に開示されるヘッド構成を示す。プリントヘッド２１８の吐出口２３８の形成された面の裏面にインク供給口２４２が形成されており、その近傍に駆動電極２８４を有し、電気配線が形成された支持基板２２０の表面の接続電極２８５とはんだバンプ２００を介して電気的に接続されている。そして、支持基板２２０とプリントヘッド２１８を装着するために使用されるはんだバンプ２００が、インク供給口２４２のまわりにリングを形成し、このはんだリングがインク供給口２４２に対する流体境界として働く。しかしながら、用いるインクによっては、流体境界として機能しているはんだを腐食させインクリークを引き起こしたり、さらに電気接続部の腐食により電気的な接続不良を引き起こしたりする恐れがある。
【０００６】
次に両電極とバンプとの接続後に接着剤（封止剤）を用いてアンダーフィルにより流体隔壁を形成する方法も開示されているが、例えばインク供給口の開口部近傍にバンプが形成される場合、接着剤がインク供給口に垂れ込まずにバンプ部を完全に被覆することは非常に困難である。そのため、封止信頼性を確保するためにはインク供給口からバンプを遠ざけて配置する必要がある。
【０００７】
また、所定の位置に接着剤を塗布した後、バンプと電極間での接続をとる工程においても、バンプと電極の間の接着剤が完全には排除されず、電気および熱抵抗を高めてしまうという懸念がある。特に放熱目的で使用する場合、接着剤による熱抵抗の影響は大きく、吐出による熱が排出されず吐出性能が低下する可能性がある。
【０００８】
さらに別の接続方法として、異方導電性接着剤を介して電極間の接続をとる構成が考えられる。一般的に異方導電性接着剤は、接着剤中で導電性材料を均一に分散させてなるものや接着剤中で導電性微粒子が厚み方向に伸びる多数の導電路形成部と、これらを相互に絶縁する絶縁部とが形成されてなるもの等がある。しかしながら、均一に分散させたものでは、電極パターンや隣接電極間の寸法の微細化がされると、導電性材料の粒径を小さくすることが必要となるが、粒径を小さくすると平坦性の悪い基板や電極自体の高さのばらつきを吸収することが困難となり、接続不良を起こしかねない。一方、導電路形成部と絶縁部が交互に形成されてなるものでは、電極間の接触不良や隣接した電極とのショートが発生しないように、駆動電極と接続電極との位置が完全に一致した状態で行なわれる必要がある。そのため、駆動電極と接続電極とを対向するように位置合わせを行なう際、基板を透過する光を用いてアライメントマークを画像認識することが行なわれている。しかし、ここでも電極パターンや隣接電極間の寸法の微細化から位置合わせの精度に対する要求が非常に厳しく、画像認識による位置合わせは極めて困難なものとなっている。
【特許文献１】特開平１１−１９２７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、エネルギー発生素子を有する基板の裏面において、配線部材との電気的な接続がなされる裏面実装方式を用いたインクジェット記録ヘッド構成では、接続手段によって以下のような問題がある。
【００１０】
（a）基板もしくは配線部材の電極上に金属バンプを設けて、そのバンプを介して電極間を接続する場合
・電気接続部のインクからの封止が極めて困難である。
【００１１】
（b）異方導電性接着剤を介して電極間を接続する場合
・隣接する電極の間隔が狭いため、対向する電極同士の高精度な位置合わせが要求される。
【００１２】
・基板の平坦性または電極自体の高さにばらつきがある場合、異方導電性部材中の導電性材料同士が接触しない、もしくは電極から離れてしまい、接続不良を起こす可能性があるため、歩留まりが低下する。
【００１３】
本発明の目的は、上記各課題を解決し、安価で信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
インクを吐出させるためのエネルギー発生素子を有する基板裏面に形成された駆動電極と配線部材の接続電極の両電極が磁性体を含み、磁場中で駆動電極と接続電極とが対向するように磁性を有する導電性微粒子を分散した異方導電性接着剤を介して、基板と配線部材とを接合する工程とを含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法を用いることにより、上記課題を解決するに至った。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、エネルギー発生素子を有する基板の裏面に形成された駆動電極および配線部材上に形成された接続電極が磁性体を含んで形成されている。磁場中で、磁性体を含む電極を対向するように配置すると、対向する電極間に磁力線が生じる。これを利用して、磁性を有する導電性微粒子を分散させた異方導電性接着剤を介して、駆動電極と接続電極とが対向するように基板と配線部材とを圧着し、磁場をかけることで導電性微粒子が電極間に生じる磁力線に沿って配列し、接着剤の硬化により導電路が形成される。
【００１６】
本発明によれば、以下に示す効果により容易に安価で信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００１７】
・対向する電極に位置ずれが生じても、そのずれに応じて対向する電極間に生じる磁力線に沿って導電路が形成されるため、電気接続の信頼性を向上させることができる。また、放熱を目的とする場合、電極と導電路の接着面積を損なうことなく、接続が可能となるため、安定した吐出性能を維持することが可能となる。
【００１８】
・平坦性の悪い基板や電極自体の高さのばらつきがある場合でも、対向する電極間には導電路が形成されるため、歩留まりを落とさず生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態の一つとして、エネルギー発生素子を有する基板の裏面において配線部材との電気的な接続がされる裏面実装方式を用いたインクジェット記録ヘッドの構成を構成１として示す。また、構成１を用いて本実施例の製造方法を詳細に説明する。
【００２０】
（構成１）
インクジェット記録ヘッドの外観傾斜視図を図２に示し、Ａ−Ａ'による断面の基板長手方向端部の拡大図を図３に、更に電気接続部近傍の拡大図を図４に示す。
【００２１】
インクジェット記録ヘッドＨ１１００において、基板Ｈ１１０１表面にはインクを吐出するために利用するエネルギー発生素子が並び、その上には吐出口Ｈ１４０２を有するノズル部Ｈ１４０１が形成されている。基板Ｈ１１０１表面からは、基板を貫通する貫通配線Ｈ１１１２が設けられ、基板裏面に形成される駆動電極Ｈ１１１３へと配線がつながっている。基板Ｈ１１０１は、表面に接続電極Ｈ１２０２が設けられた配線付支持部材Ｈ１２０１と、駆動電極Ｈ１１１３と接続電極Ｈ１２０２が対向するように、異方導電性接着剤Ｈ１３０１を介して接合されている。そして、吐出口Ｈ１４０２は基板のインク供給口ＡＨ１１０２および配線付支持部材Ｈ１２０１のインク供給口ＢＨ１２０４を連通して形成されている。より詳細に見ると、異方導電性接着剤Ｈ１３０１中に含まれる導電性微粒子Ｈ１３０２が、対向した駆動電極Ｈ１１１３と接続電極Ｈ１２０２との間に配列し導電路Ｈ１３０３が形成されている。このとき、導電性微粒子Ｈ１３０２が配列されて成る導電路Ｈ１３０３を、吐出によりエネルギー発生素子より生じる熱を配線付支持部材Ｈ１２０１へと逃がす、放熱目的に使用することもできる。
【００２２】
［実施形態］
図５は、構成１のインクジェット記録ヘッドにおける本発明の製造方法を説明する為の図であり、図５（ａ）は磁場投入前、図５（ｂ）は磁場投入後の状態での電気接続部近傍の拡大図を示す。以下に、本発明の製造方法を工程ごとに説明する。
【００２３】
〔異方導電性接着剤の調整〕
ベース樹脂としてビスフェノールA型エポキシ樹脂と、硬化剤としてマイクロカプセル型硬化剤と、導電性微粒子Ｈ１３０２としてニッケル微粒子とを重量比で６５：５：２５の割合で混合し、異方導電性接着剤Ｈ１３０１とする。
【００２４】
〔エネルギー発生素子を有する基板と配線付支持部材の接合工程〕
ニッケルを含んで形成された駆動電極Ｈ１１１３と接続電極Ｈ１２０２とが対向するように、異方導電性接着剤Ｈ１３０１を介して基板Ｈ１１０１と配線付支持部材Ｈ１２０１を圧着し、磁束密度２Tの磁場をかける。この状態で１５０℃３時間加熱処理し、異方導電性接着剤Ｈ１３０１を硬化させる。
【００２５】
図５（ａ）に示すように、磁場投入前は異方導電性接着剤Ｈ１３０１に磁性を有する導電性微粒子Ｈ１３０２が分散している。これに磁場をかけると図５（ｂ）に示すように導電性微粒子Ｈ１３０２が対向する電極間に生じる磁力線に沿って配列し、導電路Ｈ１３０３が形成される。
【００２６】
前記実施形態において、異方導電性接着剤はインクに接液しても性能を維持しなければならない。そのため、異方導電性接着剤の樹脂成分は熱硬化性樹脂が好ましく、更にその中でも、接着性、耐熱性、耐湿性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。また、異方導電性接着剤の塗布性を考慮して、所望の粘度を得るために固形および液状のエポキシ樹脂を併用することもできる。
【００２７】
次に、硬化剤としては、イミダゾール系、アミン系、ジシアンジアミド系、メラミン系、ケチミン系、酸無水物系、フェノール系等が挙げられるが、エポキシ樹脂に対してはアミン系、イミダゾール系、ジシアンジアミド系等が好ましく用いられる。
【００２８】
異方導電性接着剤に含有される導電性微粒子としては磁性を示す導電性微粒子が用いられる。このような導電性微粒子の具体例としては、鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性を有する金属微粒子、もしくはこれらの合金の微粒子、またはこれらの金属を含有する微粒子、またはこれらの微粒子子を芯粒子とし、その表面に金、銀、パラジウム、ロジウムなどの導電性の良好な金属で被覆したもの、あるいは非磁性金属微粒子若しくはガラスビーズなどの無機物質微粒子またはポリマー微粒子を芯粒子とし、芯粒子の表面に、ニッケル、コバルトなどの磁性かつ導電性金属で被覆したもの等が挙げられる。
【００２９】
これらの中では、ニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に導電性の良好な金で被覆したものを用いることが好ましい。
【００３０】
芯粒子の表面に導電性金属を被覆する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば電解または無電解メッキ法、スパッタリング法、蒸着法などが用いられている。
【００３１】
これらの他に、隣接する電極間の絶縁性を高めるために、ガラスビーズ、セラミックス等の無機物質等の絶縁性微粒子や、基材への接着性を向上させるために、シランカップリング剤等の各種添加剤を用いることもできる。
【００３２】
次に、本発明で得られる特記すべき効果について、構成１を用いて説明する。
【００３３】
第一に、電極間の接合の位置ずれが生じた場合に本発明を用いたときの電気接続部近傍の拡大図を図６に示す。
【００３４】
図６に示すように、基板と配線部材の接合時、対向する電極間に位置ずれが生じても、そのずれに応じて電極間に生じる磁力線に沿って導電路が形成されるため、電気接続を容易に確保することができる。
【００３５】
第二に、平坦性の悪い基板での接合に本発明を用いたときの電気接続部近傍の拡大図を図７に示す。
【００３６】
図７に示すように、接続される間隙にばらつきが生じた場合でも、対向する電極間であれば、磁力線に沿って導電路が形成されるため、電気接続を容易に確保することができる。
【００３７】
更に、上記の製造方法で形成された導電路を放熱目的に使用する場合、磁場中では磁性体を含む電極近傍が他の部位に比べて磁束密度が高いため、導電性微粒子と電極との界面での接着剤が排出されやすくなる。そのため、導電性微粒子と電極との接触面積が確保され、安定した放熱性能を維持することができる。
【００３８】
また、磁力線は電極間から離れるほど弱くなるため、電極から離れた位置では導電路に配列しない導電性微粒子が残る。それでも電極部近傍では導電性微粒子の疎密が生じ、導電路と絶縁部が交互に形成されるため、接続信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来における裏面実装方式により接続されたインクジェット記録ヘッド断面図である。
【図２】構成１におけるインクジェット記録ヘッドの形態を示す外観斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ'断面における基板長手方向端部の拡大図である。
【図４】図３において電気接続部近傍の拡大図である。
【図５】構成１における本発明の製造方法を説明するための図で、構成１における（a）磁場投入前、（b）磁場投入後の電気接続部近傍の拡大図である。
【図６】構成１における本発明の効果を説明するための図で、磁場投入後の電気接続部近傍の拡大図である。
【図７】構成１における本発明の効果を説明するための図で、磁場投入後の電気接続部近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
200  はんだバンプ
218  プリントヘッド
220  支持基板
238  吐出口
242  インク供給口
284  駆動電極
285  接続電極
Ｈ1100  記録ヘッド
Ｈ1101  基板
Ｈ1102  インク供給口Ａ
Ｈ1112  貫通配線
Ｈ1113  駆動電極
Ｈ1201  配線付支持部材
Ｈ1202  接続電極
Ｈ1203  配線
Ｈ1204  インク供給口Ｂ
Ｈ1301  異方導電性接着剤
Ｈ1302  導電性微粒子
Ｈ1303  導電路
Ｈ1401  ノズル部
Ｈ1402  吐出口
【図１】
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【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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