(57)【要約】【課題】  単純な工程で製造可能であり、充分な接合面積が得られる電極を備えたインクジェット記録ヘッドチップを提供する。【解決手段】    無電解メッキによりパッド１３上にＮｉ膜２４とＡｕ膜２５を形成する。アルミパッド２２の開口部分にＮｉ膜２４を選択的にメッキする。続いて、Ｎｉ膜２４に対し、この上にＡｕ膜２５を無電解メッキにより形成する。チップ１０１とリード３１の位置合わせを行った後、リード３１をパッド１３に向けて加熱、押圧し、複数のリード３１を一括してチップ１０１上のパッド１３に、熱と荷重により接合する。パッド１３が略長方形形状をしているため、パッド１３とリード３１のボンディング範囲５２を広くとる事ができる。また、Ａｕ膜２５によってメッキされている部分の厚さも充分に確保している為、チップ１０１の反りや、リード３１のバラツキ等を回避でき、通電フィルムのリード３１とチップ１０１を確実に接続する事が可能である。【選択図】        図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱抵抗体への複数の通電電極を表面に備えた発熱抵抗体形成基板と、前記発熱抵抗体形成基板上に段差部をもって配置された表面にインク吐出口を供える構造体とを備えたインクジェット記録ヘッドチップであって、
前記通電電極は略長方形形状であり、前記通電電極の前記長方形形状の複数箇所において通電フィルムのリード部分と圧接接続されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッドチップ。
【請求項２】
発熱抵抗体への複数の通電電極を表面に備えた発熱抵抗体形成基板と、前記発熱抵抗体形成基板上に段差部をもって配置された表面にインク吐出口を供える構造体とを備えたインクジェット記録ヘッドチップであって、
前記通電電極の接続領域を除いて保護する保護層と、前記接続領域上に設けられ前記保護層から突出する金メッキ部と、前記金メッキ部にリード部を介して一括圧接された通電フィルムとを備えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッドチップ。
【請求項３】
発熱抵抗体への複数の通電電極を表面に備えた発熱抵抗体形成基板上に段差部をもって配置された表面にインク吐出口を供える構造体の前記通電電極の接続領域を除いて保護層を形成し、前記保護層から突出するように前記接続領域に金メッキ部を形成し、前記金メッキ部の複数箇所において通電フィルムのリード部分と圧接接続させる工程を備えたインクジェット記録ヘッドチップの製造方法。
【請求項４】
発熱抵抗体への複数の通電電極を表面に備えた発熱抵抗体形成基板上に段差部をもって配置された表面にインク吐出口を供える構造体の前記通電電極の接続領域を除いて保護層を形成し、前記保護層から突出するように前記接続領域に金メッキ部を形成し、前記金メッキ部に一括して通電フィルムの個々のリードを圧接させる工程を備えたインクジェット記録ヘッドチップの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドチップを備えたインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドチップを備えたインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッドチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録ヘッドにおいて、発熱抵抗体を形成する基板上に設けられた通電電極と、外部配線を結線する方法として、通電電極上にバンプを形成し、外部配線板との間を薄い板状の部材によって、電気接合する方法が知られている。この方法によると、通電電極とオリフィス面が同一平面上にあるタイプのインクジェットヘッドにおいては、実装部の紙間距離を狭めることができ、画質性能上有利である。
【０００３】
同様の方法における改善技術として、ワイヤボンディングに用いる金ボールをパッド上に接合してバンプとし、バンプの高さを制御し接続性能を向上する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、通電電極上にはバンプを形成せず、リードに圧力をかけ、パッシベーション（不動態）層の開口内へ曲げた状態で、超音波によって接合する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されているような、ワイヤボンディングの金ボールをパッド上に接合したバンプに対して、ＴＡＢテープのリードを熱と荷重によって金属接合する方法では、まず金ワイヤの先端を放電溶融して形成する金ボールを、圧力と超音波等によりアルミパッド上に金属接合する必要がある。さらにレベリングを施し高さを一定にする必要がある。また、金ボールによるバンプの形成は各パッド毎に行わなければならず、作業時間も長くなる。
【０００６】
パッドとリードの接合強度は、接合面積に多く依存する。同様に、電流容量に関しても、接合面積に依存する。ヘッドの低コスト化の為には発熱抵抗体を形成する基板の小型化が有効であるが、基板の小型化は、各リードのピッチすなわちリード幅の狭小化を要求する事になる。一方で、ノズル数の増加も進む為、発熱抵抗体を形成する基板に対して供給する電力は増加する傾向にある。従って、パッドとリードの接合面積を大きくして、接合強度だけでなく電流容量も確保する事が望ましいが、金ボールを使用した球形のバンプの場合、球の直径を越える接合面積は得られない。
【０００７】
また、特許文献２に記載されているような、バンプを用いない方法では、リードとチップのパッシベーション（不動態）膜の干渉が予想され、圧力及び超音波によるパッシベーション膜の破壊が懸念される。
【特許文献１】特開平１０−００７７６号公報（図２、第３頁〜第４頁）
【特許文献２】特許２８３４４５１号公報（図１、第２頁〜第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、単純な工程で製造可能であり、充分な接合面積が得られる電極を備えたインクジェット記録ヘッドチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドチップは、発熱抵抗体への複数の通電電極を表面に備えた発熱抵抗体形成基板と、前記発熱抵抗体形成基板上に段差部をもって配置された表面にインク吐出口を供える構造体とを備えたインクジェット記録ヘッドチップであって、前記通電電極は略長方形形状であり、前記通電電極の前記長方形形状の複数箇所において通電フィルムのリード部分と圧接接続されていることを特徴とする。
【００１０】
上記構成の発明では、所謂ルーフシュータータイプのインクジェット記録ヘッドチップにおいて、略長方形形状の通電電極を備え、通電フィルムのリード部分と複数箇所で接続するシングルポイント接続としたことで、一箇所だけの接続に比較して通電箇所の接続面積を大きくできるため、接合強度、電流容量ともに大きいインクジェット記録ヘッドチップとすることができる。
【００１１】
請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドチップは、発熱抵抗体への複数の通電電極を表面に備えた発熱抵抗体形成基板と、前記発熱抵抗体形成基板上に段差部をもって配置された表面にインク吐出口を供える構造体とを備えたインクジェット記録ヘッドチップであって、前記通電電極の接続領域を除いて保護する保護層と、前記接続領域上に設けられ前記保護層から突出する金メッキ部と、前記金メッキ部にリード部を介して一括圧接された通電フィルムとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成の発明では、所謂ルーフシュータータイプのインクジェット記録ヘッドチップにおいて、周囲を保護層で囲まれた略長方形形状の通電電極を備え、通電フィルムのリード部分と通電電極から突出する金メッキ部との接続を複数箇所で同時に行なう、所謂ギャングボンディングを行なうので、効率よく接続を行なうことができ、かつ通電箇所の接続面積を大きくできるため、接合強度、電流容量ともに大きいインクジェット記録ヘッドチップとすることができる。
【００１３】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドチップ製造方法は、発熱抵抗体への複数の通電電極を表面に備えた発熱抵抗体形成基板上に段差部をもって配置された表面にインク吐出口を供える構造体の前記通電電極の接続領域を除いて保護層を形成し、前記保護層から突出するように前記接続領域に金メッキ部を形成し、前記金メッキ部の複数箇所において通電フィルムのリード部分と圧接接続させる工程を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、所謂ルーフシュータータイプのインクジェット記録ヘッドチップにおいて、保護層から突出するように形成した金メッキ部と通電フィルムのリード部分とを複数箇所で接続するシングルポイント接続としたことで、一箇所だけの接続に比較して通電箇所の接続面積を大きくできるため、接合強度、電流容量ともに大きいインクジェット記録ヘッドチップ製造方法とできる。
【００１５】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドチップ製造方法は、発熱抵抗体への複数の通電電極を表面に備えた発熱抵抗体形成基板上に段差部をもって配置された表面にインク吐出口を供える構造体の前記通電電極の接続領域を除いて保護層を形成し、前記保護層から突出するように前記接続領域に金メッキ部を形成し、前記金メッキ部に一括して通電フィルムの個々のリードを圧接させる工程を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成の発明では、所謂ルーフシュータータイプのインクジェット記録ヘッドチップにおいて、保護層から突出するように形成した金メッキ部と通電フィルムのリード部分とを一括して接続する所謂ギャングボンディングを行なうので、効率よく接続を行なうことができ、通電箇所の接続面積を大きくできるため、接合強度、電流容量ともに大きいインクジェット記録ヘッドチップ製造方法とできる。
【００１７】
請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドは、請求項１乃至請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドチップを備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成の発明では、所謂ルーフシュータータイプのインクジェット記録ヘッドにおいて、インクジェット記録ヘッドチップの電極の通電箇所の接続面積を大きくできるため、接合強度、電流容量ともに大きくすることができる。
【００１９】
請求項６に記載のインクジェット記録装置は、請求項１乃至請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドチップを備えたことを特徴とする。
【００２０】
上記構成の発明では、所謂ルーフシュータータイプのインクジェット記録ヘッドチップの電極の通電箇所の接続面積を大きくできるため、接合強度、電流容量ともに大きくすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は上記構成としたので、単純な工程で製造可能であり、充分な接合面積が得られる電極を備えたインクジェット記録ヘッドチップとすることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドチップが示されている。
【００２３】
図１は第１実施例における発熱抵抗体形成基板（以後チップと略す）１０の斜視図である。チップ１０はシリコンウエハ上に所謂ＬＳＩプロセスによって複数個形成するものであり、その後個別に切断し、チップとして成型する。
【００２４】
チップ１０の上面には樹脂天板１１によって形成された２列のノズル列１２が設けられている。該ノズル列１２からは、直下に設けられた図示しない発熱抵抗体の発熱によって発生した気泡の圧力でインク滴が吐出され、用紙に着弾してインク画像を形成する。同じくチップ上面の両端部には外部通電フィルムのリード部と接続する為のパッド１３が設けられている。
【００２５】
さらに、図２のブロック図に示す様に、チップ１０上には発熱抵抗体と、発熱抵抗体に対し発熱に必要な電力を電源より供給するために必要なドライブ回路、出力画像に応じてドライブ回路を任意に動作させるロジック回路、ドライブ回路並びにロジック回路にチップ１０の外部より電力と制御信号を供給する為の通電フィルムのリードを接続するパッドが配置されている。図２には概略の形成位置のみを示しており、各形成部はそれぞれが動作可能なように図示しない配線接続がされている。また、チップ１０中央付近には発熱抵抗体にインクを供給する貫通口が形成される。
【００２６】
図３、図４により以下にパッド部分の作成順序を説明する。図３、図４は図１におけるＡ−Ａ´間の断面図である。一般的に挿入される層間膜等は図中では省略している。
【００２７】
図３に示すように、シリコンウエハの熱酸化膜２１上にアルミパッド２２が形成されている。アルミパッド２２から続く、図示しないアルミ配線は図２に示したドライブ回路やロジック回路に接続されている。パッド２２の開口部分すなわち通電部分を除いた他の部分は、Ｐ-ＳｉＯなどのパッシベーション膜（保護膜）２３で被覆される。厚さはおよそ１μｍであるが、特にこれに限定する物ではない。
【００２８】
続いて図４に示す様に、無電解メッキにより、パッド上にＮｉ膜２４とＡｕ膜２５を形成する。無電解メッキは溶液中での還元反応を利用して対象物の表面にメッキ金属を析出させるものであり、電気メッキと異なり、どのような形状の対象物でも均一な膜を形成する特長を持っている。
【００２９】
まず、アルミパッド２２の開口部分にＮｉ膜２４を選択的にメッキする。続いて、Ｎｉ膜２４に対し、Ａｕ膜２５を無電解メッキする。本実施例においては、Ｎｉ膜２４は２μｍ、Ａｕ膜２５は０．０２μｍの条件で成膜し、パッシベーション膜２３の開口よりＡｕメッキ部分が上部に突出する形状である。パッシベーション膜２３の開口より突出した部分に関しては、無電解メッキは全方向に形成されるため、開口より若干広がった形状となる。
【００３０】
ここで、図５に示す様にＮｉ膜２４は０．５μｍ、Ａｕ膜２５は０．０２μｍの条件で成膜し、Ａｕメッキ部分が開口内部にある（開口より広がっていない）状態でも良い。
【００３１】
次に、通電フィルムのリード３１と、パッド１３の接続の関係を図６に示す。図６は図１におけるＡ´よりＡ方向への側面図である。
【００３２】
本実施例に用いる通電フィルムは、所謂ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）フィルムである。ＴＡＢフィルムは図示しないポリイミドフィルム上にＣｕの導体が高精細に形成されたものであり、複数のリード３１が端部より突出する形状になっている。チップ１０上の複数のパッド１３とそれぞれ対応するリード３１の位置合わせを行った後、シングルポイントボンディング用ツール４１を用いて、本実施例では３箇所において熱、荷重及び超音波によりパッド１３とリード３１を接合する。図６の接合位置を上面から見た図が図７である。
【００３３】
図７に示すように、略長方形形状をしたパッド１３上に３箇所のボンディング範囲４２が形成され、接続面積を広くとる事ができる。これにより、一箇所だけの接続に比較して通電箇所の接続面積を大きくできるため、接合強度、電流容量ともに大きいチップとすることができる。
【００３４】
また本実施例においては長方形の通電電極の全面に無電解の金メッキ層を形成するので、各バンプの高さを均一にでき、ウエハー単位での処理が可能である。このためＡｕのバンプをアルミパッド上に形成する方法に比較すると、レベリング工程によってバンプ高さを均一に成形する必要がないので、工程が単純となり管理も容易である。
【００３５】
図８には、本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの断面図が示されている。
【００３６】
本発明の第２実施例における発熱抵抗体形成基板（以後チップと略す）１０１の外観は第１実施例と大きく変わらない。第１実施例が所謂シングルポイントボンディングでパッド１３とリード３１を接続するのに対し、本実施例では所謂ギャングボンディングによってパッド１３とリード３１を一括接続する。このためパッド１３の形状が第１実施例とは相違する。ギャングボンディングとは隣接する複数のリードを一括して接続するボンディングであり、パッド１３とリード３１を全ピン同時に接続（ボンディング）するので、本発明のような複数の電極を備えた素子の接続効率が著しく高い特徴がある。
【００３７】
図８によりチップ１０１上のパッド１３部分の作成順序を説明する。図８は図１におけるＡ−Ａ´間の断面図である。一般的に挿入される層間膜等は図中では省略している。
【００３８】
シリコンウエハの熱酸化膜２１上に、アルミパッド２２が形成されている。アルミパッド２２から続く図示しないアルミ配線は図２に示したドライブ回路やロジック回路に接続される。アルミパッド２２の開口部分を除いて他の部分は、Ｐ-ＳｉＯなどのパッシベーション膜２３で被覆される。本実施例においてはパッシベーション膜２３の厚さはおよそ１μｍであるが、特にこれに限定する物ではない。
【００３９】
続いて図８に示す様に、無電解メッキによりパッド１３上にＮｉ膜２４とＡｕ膜２５を形成する。無電解メッキは溶液中での還元反応を利用して対象物の表面にメッキ金属を析出させるものであり、電気メッキと異なり、どのような形状の対象物でも均一な膜を形成する特長を持っている。
【００４０】
まず、アルミパッド２２の開口部分にＮｉ膜２４を選択的にメッキする。無電解メッキは全方向に膜厚が増加するため、パッシベーション膜２３を越える膜厚では図に示すように断面が略台形状に成長する。続いて、Ｎｉ膜２４に対し、この上にＡｕ膜２５を無電解メッキにより形成する。
【００４１】
本実施例においては、Ｎｉ膜２４は２５μｍ、Ａｕ膜２５は０．０５μｍの条件で成膜しているが、特にこれに限定する物ではない。
【００４２】
次に、通電フィルムのリード３１と、パッド１３の接続の関係を図９に示す。図９は図１におけるＡ´よりＡ方向への側面図である。
【００４３】
本実施例に用いる通電フィルムは、所謂ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）フィルムである。ＴＡＢフィルムは図示しないポリイミドフィルム上にＣｕの導体が高精細に形成されたものであり、複数のリード３１が端部より突出する形状になっている。
【００４４】
まずチップ１０１とリード３１の位置合わせを行った後、ギャングボンディング用ツール５１を用いて複数のリード３１を一括してチップ１０１上のパッド１３に、熱、荷重及び超音波により接合する。
【００４５】
図９の接合位置を上面から見た図が図１０である。図のように、パッド１３が略長方形形状をしているため、パッド１３とリード３１のボンディング範囲５２を広くとる事ができる。また、Ａｕ膜２５によってメッキされている部分の厚さも充分に確保している為、チップ１０１の反りや、リード３１のバラツキ等を回避でき、通電フィルム（ＴＡＢフィルム）のリード３１とチップ１０１を確実に接続する事が可能である。
【００４６】
これにより、一括して個々のリードを接合する本実施例では、通電電極の面積と同等までボンディング範囲５２の面積を大きくする事が出来る。また、一箇所だけの接続に比較して通電箇所の接続面積を大きくできるため、接合強度、電流容量ともに大きいチップとすることができる。
【００４７】
さらに、本実施例においては長方形の通電電極の全面に無電解の金メッキ層を形成するので、各バンプの高さを均一にでき、ウエハー単位での処理が可能である。このためＡｕのバンプをアルミパッド上に形成する方法に比較すると、レベリング工程によってバンプ高さを均一に成形する必要がないので、工程が単純となり管理も容易である。
【００４８】
図１１には、本発明の第３実施形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの側面図が示されている。
【００４９】
本発明の第３実施形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの断面は図８に示した構造と同様である。また、チップ２０１の外観並びにパッド１３周辺構造は第２実施例と同様である。無電解メッキの材質、膜厚に関しても第２実施例と同様である。通電フィルムのリード３１と、パッド１３の接続状態は図１１に示す通りである。図１１は図１におけるＡ´よりＡ方向への側面図である。
【００５０】
まずチップ２０１とリード３１の位置合わせを行った後、ボンディング用ツール６１を用いて複数のリード３１のボンディングツール６１に対応する位置を、一括してチップ２０１上のパッド１３に、熱、荷重及び超音波により接合する。引き続きボンディングツール６１の位置を変更して、同様に接合を行う。ここでは３回のボンディングによって、図１２に示す様なボンディング範囲６２を形成する。
【００５１】
この第３実施例では、ギャングボンディングツール６１の形状が、リード１３の並び方向にはリード並び長さ以上に長く、リード並びと直行する方向にはシングルポイントボンディングツール４１と同程度の長さを備えている事を特徴とする。
【００５２】
この方法による接続は、接合のためのエネルギーを第２実施形態よりも集中して接合部分に供給できる為、接合の確実性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドチップを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの内部構造を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの接続工程を示す側面図である。
【図７】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの接続状態を示す平面図である。
【図８】本発明の第２形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明の第２形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの接続工程を示す側面図である。
【図１０】本発明の第２形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの接続状態を示す平面図である。
【図１１】本発明の第３形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの接続工程を示す側面図である。
【図１２】本発明の第３形態に係るインクジェット記録ヘッドチップの接続状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０    インクジェット記録ヘッドチップ
１３    パッド
２１    熱酸化膜
２２    アルミパッド
２３    パッシベーション膜
２４    Ｎｉ膜
２５    Ａｕ膜
３１    リード
４１    シングルポイントボンディング用ツール
４２    ボンディング範囲
５１    ギャングボンディング用ツール
５２    ボンディング範囲
６１    ボンディング用ツール
６２    ボンディング範囲
１０１  インクジェット記録ヘッドチップ
２０１  インクジェット記録ヘッドチップ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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