(57)【要約】【課題】製造コストを高くすることなく、高精度で半導体チップの電極とワイヤボンディング接合等の電気的接続を行うことができるようにする。【解決手段】半導体チップ上の電極との電気的接続を行うためにプリント基板上に実装されるコネクタ３０であって、絶縁体からなる基体３０ａと、基体３０ａをプリント基板に対して仮固定するためのボス部３０ｂと、基体３０ａに支持されており、半導体チップ上の電極と結線される第１端子３０ｄを一端部に有するとともにプリント基板に電気的接続される第２端子３０ｅを他端部に有し、第１端子３０ｄ間の間隔より第２端子３０ｅ間の間隔の方が広くなるように形成された複数のリードピン３０ｃと、基体３０ａのリードピン３０ｃの第１端子３０ｄ側に設けられ、第１端子３０ｄの位置を検出するための位置検出マーク部３０ｇとを備える。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をおいて配置された、電極を有する配線基板間の電気的接続を行うためのコネクタであって、
絶縁体からなる基体と、
一方の前記配線基板側に形成された穴に挿入されることにより前記基体を前記一方の配線基板に対して仮固定するためのボス部と、
前記基体に支持されており、他方の前記配線基板の前記電極と結線される第１端子を一端部に有するとともに前記一方の配線基板に電気的接続される第２端子を他端部に有し、前記第１端子間の間隔より前記第２端子間の間隔の方が広くなるように形成され、かつ前記第１端子側近傍に前記基体に圧接された突起部を有する複数のリードピンと
を備えることを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
プリンタのヘッドチップその他の半導体チップ上の電極とプリント基板との電気的接続を行うために、前記プリント基板上に実装されるコネクタであって、
絶縁体からなる基体と、
前記プリント基板側に形成された穴に挿入されることにより前記基体を前記プリント基板に対して仮固定するためのボス部と、
前記基体に支持されており、前記半導体チップ上の前記電極と結線される第１端子を一端部に有するとともに前記プリント基板に電気的接続される第２端子を他端部に有し、前記第１端子間の間隔より前記第２端子間の間隔の方が広くなるように形成され、かつ前記第１端子側近傍に前記基体に圧接された突起部を有する複数のリードピンと、
前記基体の前記リードピンの前記第１端子側に設けられ、前記第１端子の位置を検出するための位置検出マーク部と
を備えることを特徴とするコネクタ。
【請求項３】
請求項２に記載のコネクタにおいて、
隣接して配置される前記リードピンは、互いに反対方向に屈曲されており、
各前記リードピンの前記第１端子は直線状に配列され、前記第２端子は千鳥状に配列されている
ことを特徴とするコネクタ。
【請求項４】
請求項２に記載のコネクタにおいて、
前記位置検出マーク部は、前記基体の表面を窪ませることにより形成されている
ことを特徴とするコネクタ。
【請求項５】
請求項２に記載のコネクタにおいて、
前記位置検出マーク部は、複数箇所に設けられており、
複数の前記位置検出マーク部は、前記第１端子の配列方向において対称となるように配置されている
ことを特徴とするコネクタ。
【請求項６】
電極を有するヘッドチップと、
前記ヘッドチップに重ねられ、インク液滴を吐出するためのノズルが形成されたノズルシートと、
前記ヘッドチップからのインク液滴の吐出を制御するためのプリント基板と、
前記プリント基板上に実装され、前記ヘッドチップの前記電極とワイヤボンディング接合された第１端子を上端側に有するとともに、前記プリント基板と電気的接続された第２端子を下端側に有するリードピンを基体に支持したコネクタと
を備えることを特徴とするプリンタヘッド。
【請求項７】
プリンタのヘッドチップその他の半導体チップ上の電極とプリント基板とを結線するための半導体チップの結線方法であって、
第１端子を上端側に有するとともに第２端子を下端側に有するリードピンを備えるコネクタを前記プリント基板上に実装し、
前記コネクタの前記第２端子と前記プリント基板とを電気的接続し、
前記半導体チップ上の前記電極と前記コネクタの前記第１端子とを、ワイヤボンディングにより接合する
ことを特徴とする半導体チップの結線方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリンタヘッドのヘッドチップ上の電極との結線に用いて好適なコネクタとこのコネクタを用いたプリンタヘッド、及び半導体チップの結線方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット方式のプリンタにおいて、プリンタヘッドには、１又は２以上のヘッドチップが搭載される。このヘッドチップは、半導体チップであり、半導体チップとプリント基板とを電気的接続をするためには、一般には、ワイヤボンディングによる方法が採られている。
【０００３】
また、上記のワイヤボンディングにあたり、従来では、例えばＦＰＣ（フレキシブル・プリント・ケーブル）が使用されている。すなわち、半導体チップ上の電極と、ＦＰＣの端子とをワイヤボンディングにより接合するとともに、ＦＰＣの他端をプリント基板と電気的接続することにより、半導体チップとプリンと基板との電気的接続を行うものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３６５８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の従来の技術において、第１に、半導体チップの電極とＦＰＣの端子とをワイヤボンディングするためには、ＦＰＣを折り曲げて行う必要があった。このため、ＦＰＣの配線パターンの断線等のおそれがあるという問題があった。
また第２に、ＦＰＣの端子がワイヤボンディング時に逃げるため、ワイヤボンディングの精度を確保することが困難であるという問題があった。
さらにまた第３に、ＦＰＣのコストが高いことから、多数の半導体チップを用いるプリンタヘッド等の場合に、半導体チップごとにＦＰＣを用いるのでは、製造コストが高く付くという問題があった。
【０００６】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、製造コストを高くすることなく、高精度で、半導体チップの電極とワイヤボンディング接合等の電気的接続を行うことができるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項２の発明は、プリンタのヘッドチップその他の半導体チップ上の電極とプリント基板との電気的接続を行うために、前記プリント基板上に実装されるコネクタであって、絶縁体からなる基体と、前記プリント基板側に形成された穴に挿入されることにより前記基体を前記プリント基板に対して仮固定するためのボス部と、前記基体に支持されており、前記半導体チップ上の前記電極と結線される第１端子を一端部に有するとともに前記プリント基板に電気的接続される第２端子を他端部に有し、前記第１端子間の間隔より前記第２端子間の間隔の方が広くなるように形成され、かつ前記第１端子側近傍に前記基体に圧接された突起部を有する複数のリードピンと、前記基体の前記リードピンの前記第１端子側に設けられ、前記第１端子の位置を検出するための位置検出マーク部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明においては、コネクタは、プリント基板上に実装されるとともに、コネクタの第２端子とプリント基板とがハンダ付け等によって電気的接続される。そして、プリント基板上に実装されたコネクタの上端側には第１端子が配置され、この第１端子と半導体チップの電極とがワイヤボンディング接合等によって電気的接続される。
【０００９】
コネクタは、ボス部によりプリント基板に仮固定される。また、複数のリードピンと第１端子間の間隔に対して第２端子間の間隔の方が広いので、プリント基板上への実装後のコネクタは倒れにくくなり、十分な強度を有するものとなる。これにより、ワイヤボンディング時の圧力や振動等にも強いものとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態であるコネクタ３０を含むプリンタヘッド１０を示す断面模式図である。また、図２は、図１中、ノズルシート１１とヘッドチップ（半導体チップ）１３とをより詳細に示す斜視図である。
図１において、プリンタヘッド１０の最下部には、ノズルシート１１が設けられている。ノズルシート１１は、インク滴ｉを吐出するためのノズル１１ａを複数形成したものであり、例えばニッケルによる電鋳技術により形成されている。
【００１１】
ノズルシート１１上には、バリア層１２及びヘッドチップ１３が積層されている。
ヘッドチップ１３は、図２に示すように、シリコン等からなる半導体基板１３ａの一方の面に析出形成された発熱抵抗体１３ｂを備えるものであり、発熱抵抗体１３ｂは、半導体基板１３ａ上に形成された導体部（図示せず）を介してプリント基板１７と電気的に接続されている。
なお、本実施形態では、ヘッドチップ１３は、図１中、左側にのみ設けられており、右側には、インク流路１６ａを形成する目的で、ダミーチップ１４（ヘッドチップ１３と略同一形状であるが、インク滴ｉの吐出機能を発揮しないもの）が設けられている。
【００１２】
また、バリア層１２は、例えば、感光性環化ゴムレジストや露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、半導体基板１３ａの発熱抵抗体１３ｂが形成された面の全体に積層された後、フォトリソプロセスによって不要な部分が除去されることにより形成されている。
【００１３】
ここで、ノズルシート１１のノズル１１ａの位置が発熱抵抗体１３ｂの位置と合うように、すなわちノズル１１ａの中心軸と発熱抵抗体１３ｂの中心軸とが同軸上に配置するように、ノズルシート１１と、バリア層１２と、ヘッドチップ１３とが貼り合わされている。そして、ノズルシート１１、バリア層１２及びヘッドチップ１３によって、インク加圧室（インク液室）１５を構成している。
【００１４】
すなわち、図２に示すように、インク加圧室１５は、発熱抵抗体１３ｂを囲むように、ヘッドチップ１３、バリア層１２及びノズルシート１１から構成されている。そして、ヘッドチップ１３は、インク加圧室１５の天壁を構成し、バリア層１２は、インク加圧室１５の側壁を構成し、ノズルシート１１は、インク加圧室１５の底壁を構成する。これにより、インク加圧室１５は、図２中、右側前方面に開口領域有し、この開口領域とインク流路１６ａとが連通される。
【００１５】
ヘッドチップ１３及びダミーチップ１４上には、金属材料からなる流路板１６が接着等されており、インク加圧室１５とインクタンク２１との間のインク流路１６ａを形成する。これにより、インクは、インクタンク２１から流路板１６によって形成されたインク流路１６ａを通り、インク加圧室１５まで供給される。
【００１６】
また、図１において、流路板１６の上方には、プリント基板１７が配置されている。また、このプリント基板１７上（図１では、プリント基板１７の下側であって、流路板１６の左側）にはコネクタ３０が実装されている。コネクタ３０の第２端子３０ｅは、プリント基板１７と電気的に接続されているとともに、コネクタ３０の第１端子３０ｄ（後述）とヘッドチップ１３の電極とがワイヤボンディングにより金線１８で接続されている。これにより、プリント基板１７から流れた電流を、コネクタ３０及び金線１８を介してヘッドチップ１３に送ることができる。
なお、金線１８によって接続された部分は、樹脂等の封止剤１９により封止されている。
【００１７】
さらに、コネクタ３０及び流路板１６の両側には、インク吐出部間の隔壁として補強の役割を果たすヘッドフレーム２０が配置されている。ヘッドフレーム２０は、ノズルシート１１に接着されている。
また、プリント基板１７を隔てて流路板１６等が設けられた側の反対側には、インクタンク２１が設けられている。また、プリント基板１７には、インクタンク２１内のインクを流路板１６により形成されるインク流路１６ａに案内するためのインク供給管２２が装着されている。
【００１８】
図１に示すインクタンク２１を備えたインク吐出部が数１００個単位で並設されるとともに、そのインク吐出部群がインク色だけ（例えば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、及びＫの４色だけ）並設されることにより、１つのプリンタヘッド１０を形成している。
【００１９】
そして、プリンタの制御部からの指令によって、発熱抵抗体１３ｂを選択するとともに、その選択した発熱抵抗体１３ｂに短時間、例えば、１〜３μｓｅｃの間、画像データに基づくパルス電流が流される。これにより、発熱抵抗体１３ｂが急速に加熱され、その結果、発熱抵抗体１３ｂと接する部分に気相のインク気泡が発生し、そのインク気泡の膨張によってある体積のインクが押しのけられる（インクが沸騰する）。そして、ノズル１１ａに接する部分の上記押しのけられたインクと同等の体積のインクがインク滴ｉとしてノズル１１ａから吐出され、印画紙上に着弾され、ドットが形成される。すなわち、その発熱抵抗体１３ｂに対応するインク加圧室１５内のインクを、インク加圧室１５に対向するノズル１１ａから吐出させることができる。
【００２０】
なお、上記のインク滴ｉの吐出後は、インクタンク２１から、インク流路１６ａを介して、吐出されたインク滴ｉの体積分だけのインクが再度そのインク加圧室１５内に満たされる。これにより、再度のインク滴ｉの吐出が可能となる。
【００２１】
続いて、本実施形態におけるコネクタ３０について説明する。図３は、コネクタ３０を示す平面図並びに正面図及び背面図である。また、図４は、図３中、Ａ−Ａ方向の矢視断面図である。さらにまた、図５は、図４中、Ｂ部を拡大して示す拡大図である。
コネクタ３０は、上述したように、プリンタヘッド１０のヘッドチップ１３上の電極と、プリント基板１７との電気的接続を行うために、プリント基板１７上に実装されるものである。
【００２２】
コネクタ３０のうち、基体３０ａは、硬質の絶縁体から形成されており、例えばガラス入りナイロン６６等の樹脂材料から形成されている。
基体３０ａの図３中、左右両端部には、プリント基板１７側に凸となるように、筒状体のボス部３０ｂが形成されている。ボス部３０ｂは、プリント基板１７側に形成された穴（図示せず）に挿入されることにより、基体３０ａ（コネクタ３０）をプリント基板１７に対して仮固定するためのものである。
【００２３】
また、コネクタ３０の基体３０ａには、複数のリードピン３０ｃが支持されている。リードピン３０ｃは、ヘッドチップ１３上の電極と結線される第１端子３０ｄを一端部（図２の平面図では下側）に有するとともに、プリント基板１７に電気的接続される第２端子３０ｅを他端部（図２の平面図では上側）に有する。リードピン３０ｃは、例えばステンレス鋼からなる棒状体であって、表面にＮｉメッキが施されたものから形成されている。さらに、第１端子３０ｄの表面は、鏡面研磨された後、金メッキが施されている。
【００２４】
各リードピン３０ｃは、図４に示すように、中央よりやや第２端子３０ｅ側で屈曲されている。そして、配列方向において隣接するリードピン３０ｃは、逆方向に屈曲されたものとなるように配置されている。
したがって、リードピン３０ｃの第１端子３０ｄは、図３の正面図に示すように、略直線状に配列される。これに対し、リードピン３０ｃの第２端子３０ｅは、図３の背面図に示すように、千鳥状に（互い違いに）配列される。
これにより、第１端子３０ｄ間の間隔より第２端子３０ｅ間の間隔の方が広くなるように形成されている。
【００２５】
また、図５に示すように、第１端子３０ｄ側近傍には、その部分のリードピン３０ｃの直径が他の部分より大きく形成された突起部３０ｆが設けられている。そして、この突起部３０ｆが基体３０ａに圧接している（食い込んでいる）。この突起部３０ｆにより、リードピン３０ｃの第１端子３０ｄ側は、基体３０ａに対して固定されている。
【００２６】
さらにまた、図３の正面図に示すように、リードピン３０ｃの第１端子３０ｄ側における基体３０ａには、第１端子３０ｄの位置を検出するための位置検出マーク部３０ｇが形成されている。この位置検出マーク部３０ｇは、基体３０ａの表面を窪ませることにより、例えば打痕によって形成されている。
さらに、位置検出マーク部３０ｇは、本実施形態では、第１端子３０ｄの配列方向において両端部に対称となるように配置されている。図３の正面図に示すように、それぞれ両端部において、２箇所に位置検出マーク部３０ｇが形成されている。
【００２７】
さらに、図３の背面図に示すように、第２端子３０ｅ側において、リードピン３０ｃが基体３０ａから露出する部分には、ランド３０ｈが形成されている。図６は、ランド３０ｈを詳細に示す断面図である。図３の背面図及び図６に示すように、ランド３０ｈは、開口領域が表面から奥に行くに従い小さくなるように形成されたものである。
【００２８】
ランド３０ｈは、特に、第２端子３０ｅとプリント基板１７とをハンダ付けするときに、ハンダがランド３０ｈ内に入り込むことで、電気的接続を確実なものにするとともに、接合時の強度の確保のために設けられている。
【００２９】
ここで、ランド３０ｈを形成するには、一定の間隔が必要となる。本実施形態では、リードピン３０ｃを屈曲させたことにより、第２端子３０ｅの配列間隔を第１端子３０ｄの配列間隔より広くなるように配列したので、第２端子３０ｅ側では基体３０ａにランド３０ｈを形成しても、隣接するランド３０ｈ同士が干渉してしまうことがない（図３の背面図参照）。これにより、高密度実装が可能となる。
【００３０】
続いて、プリンタヘッド１０の結線方法について説明する。先ず、コネクタ３０をプリント基板１７上に配置する。ここで、図示しないが、プリント基板１７上には、コネクタ３０の２つのボス部３０ｂ、及び第２端子３０ｅが入り込み可能なように、所定位置に穴が形成されている。これらの穴にコネクタ３０のボス部３０ｂ及び第２端子３０ｅを挿入することで、プリント基板１７上にコネクタ３０を取り付ける。
【００３１】
ただし、ボス部３０ｂや第２端子３０ｅの外径に対してプリント基板１７側の穴径の方が大きく形成されている。このため、コネクタ３０は、プリント基板１７上に取り付けられた後も多少の動きが可能となっている。そして、接着等によって、コネクタ３０がプリント基板１７に仮固定されるとともに、治具によりプリント基板１７の反りを矯正した状態でコネクタ３０の取付け位置を決定し、ボス部３０ｂをプリント基板１７に接着等で仮固定する。そして、この状態で、第２端子３０ｅとプリント基板１７とがハンダ付けされる。これにより、コネクタ３０の第２端子３０ｅとプリント基板１７とが電気的に接続される。
【００３２】
続いて、ワイヤボンディング（超音波溶着による金ワイヤボールボンディング）により、コネクタ３０の第１端子３０ｄと、ヘッドチップ１３の電極との接合を行う。
ここでは、画像処理装置の顕微鏡によって、コネクタ３０に形成された位置検出マーク部３０ｇを読み取る。なお、画像処理装置には自動合焦装置が備えられており、位置検出マーク部３０ｇのＸ、Ｙ、及びＺ方向の位置を自動で読み取ることが可能に形成されている。
【００３３】
そして、位置検出マーク部３０ｇの位置が読み取られると、そのデータを演算処理することによって、全ての第１端子３０ｄの位置情報を得ることができる。そして、得られた第１端子３０ｄの位置情報に従い、自動でワイヤボンディングが行われる。
【００３４】
ここで、基体３０ａに対する複数のリードピン３０ｃや位置検出マーク部３０ｇは、回転対称に設けられているので、コネクタ３０とプリント基板１７との方向性はない。また、いずれか一方の位置検出マーク部３０ｇを読み取ることで、第１端子３０ｄの位置情報を得ることができる。すなわち、いずれの方向でコネクタ３０がプリント基板１７に対して取り付けられていても、位置検出マーク部３０ｇを読み取ることができる。
さらにまた、両端部にそれぞれ大小２つの位置検出マーク部３０ｇを設けているので、第１端子３０ｄと区別して（混同することなく）位置検出マーク部３０ｇを読み取ることができる。
【００３５】
さらに、位置検出マーク部３０ｇは、位置検出マーク部３０ｇのくぼみと基体３０ａ表面との濃度差によって検出される。すなわち、位置検出マーク部３０ｇには、特に着色等はされておらず、くぼみの有無を濃淡判定するだけである。
よって、位置検出マーク部３０ｇの着色を不要にしていることによって、コネクタ３０の製造コストを低減している。
【００３６】
また、１つの第１端子３０ｄの位置情報を得ることができれば、全ての第１端子３０ｄの位置情報を演算により求めることができる。
さらにまた、ワイヤボンディング時には、第１端子３０ｄ表面に金ボール（金ワイヤの先端部分に形成されたボール）が押し付けられることで加圧されたり、あるいは振動が加わったりするが、上述したように、リードピン３０ｃの第１端子３０ｄ近傍に形成された突起部３０ｆが基体３０ａに圧接されていることから、第１端子３０ｄの下方への逃げを防止することができ、高精度なワイヤボンディングを行うことができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、ヘッドチップ１３とプリント基板１７との接合を示したが、これに限らず、本発明のコネクタは、各種の配線基板（の電極）同士の接合に広く適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、製造コストを高くすることなく、半導体チップ等の配線基板の電極と電気的接続を行うことができるコネクタを提供することができる。また、コネクタの第１端子の位置を正確に検出することができるので、高精度でワイヤボンディングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるコネクタを含むプリンタヘッドを示す断面模式図である。
【図２】図１中、ノズルシートとヘッドチップとをより詳細に示す斜視図である。
【図３】コネクタを示す平面図並びに正面図及び背面図である。
【図４】図３中、Ａ−Ａ方向の矢視断面図である。
【図５】図４中、Ｂ部を拡大して示す拡大図である。
【図６】ランドを詳細に示す断面図である。
【符号の説明】
１０  プリンタヘッド
１１  ノズルシート
１１ａ  ノズル
１３  ヘッドチップ（半導体チップ）
１７  プリント基板
３０  コネクタ
３０ａ  基体
３０ｂ  ボス部
３０ｃ  リードピン
３０ｄ  第１端子
３０ｅ  帯２端子
３０ｆ  突起部
３０ｇ  位置検出マーク部
【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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