(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＡＢ回路を他の物体に結合する方法であって、前記方法が、前記ＴＡＢ回路と前記他の物体との間のいかなる機能的な電気接続部の構成にも実質上束縛されず、かつ、
第１の溶接可能な金属パターンを前記ＴＡＢ回路の表面に設けるステップAと、
光ファイバを使用して、前記第１の溶接可能な金属パターンを前記他の物体に接触させた状態で保持しつつ前記光ファイバを通したレーザ光ビームにより前記第１の溶接可能な金属パターンを熱し前記第１の溶接可能な金属パターンを前記他の物体にレーザ溶接するステップBと、
前記第１の溶接可能な金属パターンと前記他の物体から反射された赤外放射が前記光ファイバを通って検出されるのに応じて前記レーザのパラメータを制御するステップＣと
を備えるＴＡＢ回路を他の物体に結合する方法。
【請求項２】
いかなる機能的な電気接続部の構成にも実質上束縛されないとはいえ、前記の方法の少なくともいくつかのステップが、前記ＴＡＢ回路と前記他の物体間の電気接続部の形成と同時または実質上共同で行われる請求項１に記載のＴＡＢ回路を他の物体に結合する方法。
【請求項３】
前記他の物体が電気的導電体では無く、かつ、
前記他の物体の表面に第２の溶接可能な金属パターンを設けるステップABをさらに備え、
前記ステップBは、前記第１の溶接可能な金属パターンを前記第２の溶接可能な金属パターンに溶接することを含む
請求項１に記載のＴＡＢ回路を他の物体に結合する方法。
【請求項４】
前記ステップAの前に、前記ＴＡＢ回路の上にシード金属パターンを設けて前記ＴＡＢ回路の上の前記第１の溶接可能な金属の下に敷きレーザ光ビームの局部的吸収を制御するステップをさらに設け、
前記シード金属は前記レーザ光ビームの波長で適度な吸収性を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のＴＡＢ回路を他の物体に結合する方法。
【請求項５】
前記レーザ光ビームは、前記光ファイバを通って前記シード金属パターンを熱することを含む請求項４に記載のＴＡＢ回路を他の物体に結合する方法。
【請求項６】
前記レーザ光ビームはさらに前記ＴＡＢ回路のバルク物質を通って前記シード金属パターンを熱することを含む請求項５に記載のＴＡＢ回路を他の物体に結合する方法。
【請求項７】
前記ステップBの前に前記第１、第２の溶接可能な金属パターンを実質上整列させることを特徴とする請求項５に記載のＴＡＢ回路を他の物体に結合する方法。
【請求項８】
前記レーザ光ビームは、前記光ファイバを通して前記第１の溶接可能な金属パターンを熱することを含む請求項１に記載のＴＡＢ回路を他の物体に結合する方法。
【請求項９】
ＴＡＢ回路と基板とを有するインクジェット印字ヘッド組立体を構成する方法であって、前記方法が、前記ＴＡＢ回路と前記基板との間のいかなる機能的な電気接続部の構成にも実質上束縛されず、かつ、
第１の溶接可能な金属パターンを前記ＴＡＢ回路の表面に設けるステップAと、
第２の溶接可能な金属パターンを前記基板の表面あるいは中に設けるステップBと、
光ファイバを使用して、前記第１、第２の溶接可能な金属パターンを接触させた状態で保持しつつ前記光ファイバを通したレーザ光ビームにより前記第１の溶接可能な金属パターンを熱し前記第１、第２の溶接可能な金属パターン同士をレーザ溶接するステップCと、
前記第１、第２の溶接可能な金属パターンから反射された赤外放射が前記光ファイバを通って検出されるのに応じて前記レーザのパラメータを制御するステップＤと
を備えるインクジェット印字ヘッド組立体を構成する方法。
【請求項１０】
インク蒸発室やインク溝などを画定するバリア層パターンを備えたバリア層を有する基板とともに用いるためのものであって、
前記ステップBの前に前記ＴＡＢ回路の表面にシード金属パターンを設け前記第１の溶接可能な金属パターンの下敷きとするステップをさらに備え、
前記第２のパターンを設けるステップに前記バリア層パターンの少なくとも一部分に従って前記第２のパターンを形成することが含まれる
請求項９に記載のインクジェット印字ヘッド組立体を構成する方法。
【請求項１１】
前記ステップBの前に前記ＴＡＢ回路の表面にシード金属パターンを設け前記第１の溶接可能な金属パターンの下敷きとするステップをさらに備える、請求項９に記載のインクジェット印字ヘッド組立体を構成する方法。
【請求項１２】
インク蒸発室やインク溝などを画定するバリア層パターンを備えたバリア層を有する基板とともに用いるためのものであって、
前記ステップBに前記バリア層パターンの少なくとも一部分に従って前記第２の溶接可能な金属パターンを形成することが含まれる
請求項９に記載のインクジェット印字ヘッド組立体を構成する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に二つの材料の無接着剤レーザ溶接に関し、更に詳細には、溶接すべきパターン区域にレーザ放出を向けている間、材料に接触させておく光ファイバを使用して、二つの材料をレーザ溶接することに関する。
【０００２】
感熱式インクジェット印字カートリッジは、小体積のインクを急速に加熱することにより、インクを蒸発させ、複数のオリフィスの一つから放出させてインクのドットを紙のシートのような記録媒体に印刷することにより動作する。代替的に、圧電素子を使用してインクの小滴を関連オリフィスから紙の上に放出することもできる。それぞれのオリフィスから適切な順序にインクを放出すると、印字ヘッドが紙に対して移動するにつれて文字または他の画像が紙の上に印刷される。
【０００３】
インクジェット印字ヘッドは一般に、インクをインク貯蔵部からオリフィスに近い各インク放出室に供給するインク溝と、オリフィスが所要パターンを成して形成されている金属オリフィス板またはノズル部材と、各インク放出室あたり一つ設けられる一連のインク放出素子を有するシリコン基板とを備えている。
【０００４】
インクの単一ドットを印刷するには、外部電源からの電流を所定の薄膜抵抗器に与える。すると抵抗器は加熱され、次に蒸発室内部の隣接インクの薄層が過熱されて爆発的蒸発を生じ、その結果インクの小滴が関連オリフィスから紙の上に放出される。代替的に、圧電素子を使用して、インクの小滴を関連オリフィスから紙の上に放出させることもできる。
【０００５】
1992年4月2日に出願された「インクジェット印字ヘッド用一体型ノズル部材およびＴＡＢ回路」という米国特許出願、07/862,668には、インクジェット印字カートリッジ用の新規なノズル部材およびノズル部材を形成する方法が開示されている。この一体型ノズル及びＴＡＢ回路の構成は、リソグラフ式電鋳プロセスにより製作されニッケルから形成されるインクジェット印字ヘッド用オリフィス板より優れている。基板上に形成されたバリア層(barrier layer) は各オリフィスを囲む放出室、およびインク貯蔵部と放出室とを流体連絡するインク流れ溝を備えている。その上に導電細線が形成されているフレキシブルテープには、エキシマレーザアブレーション(Excimer laser ablation)によりノズルまたはオリフィスが形成されている。フレキシブル回路自身にオリフィスを設けることにより、従来の電鋳オリフィス板の短所が克服される。オリフィスおよび導電細線を有する得られたノズル部材の上に、各オリフィスに関連するインク放出素子を備えた基板およびバリア層を取り付けている。他に、導電細線の端に関して基板上の電極を整列させれば放出素子もオリフィスと整列するように、オリフィスを導電細線と整列してノズル部材の上に形成することができる。ノズル部材の裏面に形成された導電細線の端にあるリードを次に基板上の電極に接続し、放出素子に電力供給信号を与える。上述の手順はインクジェット印字ヘッド組立のテープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）またはＴＡＢヘッド組立（以後「ＴＨＡ」という）と言われている。
【０００６】
オリフィスを備えたノズル部材をインク放出室およびインク放出素子を備えている基板に取り付けるための現存する解決法は、基板のバリア層の上面をフレキシブル回路の裏面に、バリア層の上面に施した、ポリイソプレン・フォトレジスト(poly-isoprene photoresist) の未硬化層のような薄い接着剤層を使用して接着剤で貼りつけることである。バリア層の上面を粘着性にすることができれば、別の接着剤層は不要である。次に、得られた基板構造をインク放出室がフレキシブル回路に形成されたオリフィスと整列するように、フレキシブル回路の裏面に関して位置決めする。上述のボンディングステップの後、整列し結合された基板およびフレキシブル回路構造を、圧力を加えながら加熱して接着剤層を硬化させ、基板構造をフレキシブル回路の裏面に堅く貼りつける。
【０００７】
加熱および加圧のステップは、下面に比較的柔軟なゴム・シューを備えたアルミニウム板を利用する。加熱および加圧のステップは、フレキシブルテープをバリア層の上面に貼りつけるために基板に熱を加えながら、アルミニウム板に下向きの力を与える。ゴム・シューは基板の縁全体に広がっており、下向きの力はバリア層または基板により支持されていない場所でテープを曲げる。テープが曲げられることにより、得られるＴＡＢヘッド組立体のノズルは基板に対してゆがみ、インクの軌道誤差を生ずる。したがって、ＴＡＢヘッド組立体を記録媒体を横断して走査すると、ＴＡＢヘッド組立体軌道誤差は印字ドットの位置に影響し、したがって印刷の品位に影響する。
【０００８】
ノズルのゆがみは、加熱されるときのそのガラス遷移温度より高い温度における、貼り合わせ圧力およびポリマーバリアー材料の半流体的性質により生ずる。バリア層からの、ノズル部材の層間剥離はバリア層内のボンディング後応力により生ずる。貼り合わせプロセス中、隣接蒸発室間のバリア材料は圧力を受けて押しつぶされ、ノズル部材表面の傾斜を生じる。続く焼き付けプロセスで、ボンディングプロセスによりバリア内に生じた応力が解放され、ノズルのゆがみが増大し、層間剥離を生ずる。混合効果によれば、ゆがみは、長い焼き付けプロセスにおいて露出した境界でバリア材料内の幾らかの揮発性成分が蒸発することによって生じ、従ってバリア材料およびバリアの収縮によっても生ずる。ＴＨＡレベルおよびペンレベル双方での層間剥離は基板とフレキシブルテープとの間の接着剤境界層が弱いことにより生ずる。
【０００９】
加えて、バリア材料および粘着力は、新しいインク生成物中のアグレッシヴ溶媒(aggressive solvent)により劣化する。更に、ＴＨＡと印字カートリッジ本体との取り付けプロセスに関係する応力により生じたＴＨＡと印字カートリッジ本体との分離の問題について開発された実行できる解決法はすべて、粘着性基板とテープとの境界面での層間剥離を増大させるものであった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、ノズル部材を基板に取り付けやすくし、基板とテープとの境界面の剥離強度を増大し、バリア材料の変形、インク軌道誤差、分離、および層間剥離を減少する改良された印字ヘッド装置の開発が重要である。
【００１１】
これはひるがえって、組立やすさ、より高い生産高、信頼性の向上、表面保守の容易さ、および材料および製造費用全体の低減、を生ずることになる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に関わる上記課題は、特定の波長を有するレーザ光ビームを用いたレーザ溶接によって、非金属材料を機械的に接続する方法であって、前記方法が、機能的な複数の電気接続部の構成に実質上束縛されず、かつ、
第１の溶接可能な金属パターンをその上またはその中に有する第１の非金属材料を設けるステップと、
特定の波長のレーザ光ビームに対して適度な吸収性を有する材料からなり、第２の溶接可能な金属パターンをその上に備えたシード金属パターンをその上またはその中に有する第２の非金属材料を設けるステップと、
前記金属パターン同士をレーザ溶接するステップとからなり、
選択的に、溶接可能な金属パターンの少なくとも一つが、溶接後の導電のためではなくても良いことを特徴とするレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法によって解決することができる。
【００１３】
本発明は、光を歩進し得るスポットに向けて、シーム溶接を行うことができる、ファイバ光学システムに取り付けたレーザ光ビームを使用して二つの材料を無はんだレーザ溶接するための方法を提供する。なお、本願明細書等において、光については、「歩進」とは「伝搬」を意味する。ファイバ光学システムを使用することにより、レーザ光ビームは随意に熱エネルギに変換され、加熱不足による溶接傷または過熱による材料の破壊を生じない。方法および装置は、接点の形状が最小の場合でさえ迅速かつ再現可能なレーザ溶接を与える。たとえば、本発明の方法は、ポリマ・フレキシブル回路テープに含まれているポリイミド(polyimide) のような材料への、シリコン基板の無はんだ金対金レーザ溶接をテープを損傷せずに行う。強い無はんだ金対金結合は、金結合線またはフレキシブル回路テープ上の複雑な溶接パターンと、半導体チップ上の相手の金結合線または溶接パターンとの間に、少しの損傷もなく形成されることができ、他の方法の接着剤硬化プロセス中に生ずることのある層間剥離やノズルのゆがみを防止する。ノズルのゆがみが減るので、印字カートリッジに関するドット位置誤差が少なくなり、したがって印刷品位が良くなる。
【００１４】
本発明は、ノズル部材を基板に取り付けやすくするための改良された印字ヘッド装置であり、ノズル領域の剛性びノズルの反り角および方向性、基板/テープ境界の剥離強度を増大し、ノズル部材の変形を減らし、これにより堅実性の高いインク室再充填速度が得られ、インク軌道誤差および層間剥離が減少する。その他、特定の実施例では、インク内のアグレッシヴ溶媒に対する許容差が大きくなり、また一層堅実な室形状によりインク滴体積の制御が良くなった。本発明は、ペンの品質、再現性、および信頼性を向上し、プロセスステップを少なくするので、処理時間、コスト、が改善され、プロセス中の操作が少なくなる。
【００１５】
上述の改良から、組立の容易、高い生産高、信頼性の向上、ノズル保守の容易さ、および材料および製造の全体としてのコストの低減が得られる。
【００１６】
本発明を、ＴＡＢ回路をインクジェット印字ヘッドのシリコン基板にレーザ溶接することに関連して、例示目的に限って説明するが、ファイバ光学システムに取り付けたレーザ光ビームを使用して二つの接点材料を無はんだレーザ溶接するための本発明の方法および装置は他の材料を互いにレーザ溶接するのにも適用できる。
【００１７】
他の長所は開示を読むことにより明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、下記説明および好適実施例を図解する付図を参照することにより、更に良く理解できる。
【００１９】
他の特徴および長所は、本発明の原理を、例を用いて、図解する付図と関連して行う、好適実施例の下記説明から明らかになるであろう。
【００２０】
本発明を、ＴＡＢ回路をインクジェット印字ヘッドのシリコン基板にレーザ溶接することに関連して、例示目的に限って説明するが、ファイバ光学システムに取り付けたレーザ光ビームを使用して二つの接点材料を無はんだレーザ溶接するための本発明の方法および装置は他の材料を互いにレーザ溶接するのにも適用できる。
【００２１】
図１において、参照数字１０は、本発明による印字ヘッドを組み込んだインクジェット印字カートリッジの概略を示し、例示目的のため簡略に示されている。インクジェット印字カートリッジ１０はインク貯蔵部１２および印字ヘッド１４を備え、印字ヘッド１４はテープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）を使用して形成されている。印字ヘッド１４（以後「ＴＡＢヘッド組立体１４」という）は、例えばレーザアブレーションにより、柔軟なポリマ・フレキシブル回路１８の中に形成された平行する２列のオフセット穴またはオリフィス１７を備えている。
【００２２】
フレキシブル回路１８の裏面上には、通常のフォトグラフ式エッチングおよび／またはめっきのプロセスにより導電細線３６が形成されている。これら導電細線３６はプリンタと相互に接続するように設計された大きな接触パッド２０で終端している。印字カートリッジ１０は、フレキシブル回路１８の表面にある接触パッド２０が、外部で発生された電力供給信号を印字ヘッドに供給するプリンタ電極に接触するように、プリンタ内に設置されている。フレキシブル回路１８の結合区域２２および２４は、導電細線３６をヒータ抵抗器を備えたシリコン基板上の電極に結合させる場所である。
【００２３】
図１の印字カートリッジ１０では、フレキシブル回路１８は印字カートリッジの「突部(snout) 」の後縁で曲がり、突部の後壁２５の長さのほぼ半分まで延びている。フレキシブル回路１８のこのフラップ部分は結合区域２２において基板電極に接続される導電細線３６を引き回すのに必要である。接触パッド２０はこの壁に固定されるフレキシブル回路１８の上に設置され、導電細線３６は曲がりの上方を引き回され、フレキシブル回路１８にある結合区域２２、２４において基板電極に接続される。
【００２４】
図２ないし図４は、印字カートリッジ１０から取り外し、ＴＡＢヘッド組立体１４の結合区域２２および２４に封入剤が詰められる前の、図１のＴＡＢヘッド組立体１４の前面図を示す。ＴＡＢヘッド組立体１４は、フレキシブル回路１８の裏面に、個別に電力を供給され得る複数の薄膜抵抗器を備えたシリコン基板２８（図示せず）が固定されている。各抵抗器は一般に単一オリフィス１７の背後に設置され、順次にまたは同時に一つ以上の接触パッド２０に加えられる一つ以上のパルスにより選択的に電力供給されるとき、オーミック・ヒータ(ohmic heater)として動作する。
【００２５】
オリフィス１７および導電細線３６は、どんな大きさ、試験、およびパターンのものでも良く、本発明の特徴を簡単に且つ明瞭に示す様々な図が示されている。様々な特徴の相対的寸法は、明瞭にするために大幅に調節されている。
【００２６】
図２ないし図４に示すフレキシブル回路１８のオリフィス１７のパターンを、ステップ・アンド・リピートプロセスでレーザまたは他のエッチング手段と組合わせてマスキングプロセスにより形成することができ、これについては当業者はこの開示を読むことで容易に理解できるであろう。図１６は、後に詳細に説明するが、このプロセスの別の詳細を示している。ＴＡＢヘッド組立体１４およびフレキシブル回路１８に関する更に他の詳細を以下に与える。
【００２７】
図５は、図１のインクジェット印字カートリッジの概略の斜視図を例示目的で示す。図６は、図５の概略印字カートリッジから取り外したテープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）印字ヘッド組立体（今後「ＴＡＢヘッド組立体」という）の前面の斜視図である。
【００２８】
図７は、図６のＴＡＢヘッド組立体１４の裏面を示し、フレキシブル回路１８の裏面に取り付けたシリコンダイまたは基板２８を示しており、また基板２８に形成された、インク溝および蒸発室を備えたバリア層３０の一つの縁を示している。図９は、このバリア層３０の更に詳しい細部を示しており、これについては後に説明する。バリア層３０の縁に沿って図示されているのは、インク貯蔵部１２からインクを受けるインク溝３２への入口である。フレキシブル回路１８の裏面に形成された導電細線３６はフレキシブル回路１８の反対側にある接触パッド２０（図６に示す）の３８の位置で終端している。結合区域２２および２４は、導電細線３６および基板電極７４（図８に示す）がレーザ光ビームを使用して結合される場所にあり、レーザ光ビームは、光を結合すべき場所に向ける本発明に関わるファイバ光学システムに取り付けられている。
【００２９】
図８は図７の線Ａ−Ａで切断した側面断面図を示し、導電細線３６の端と基板２８に形成された電極７４との接続を図解している。図８で見られるように、バリア層３０の一部４２は導電細線３６の端を基板２８から絶縁するのに使用される。また図８に示してあるのは、フレキシブル回路１８、バリア層３０、結合区域２２および２４、および種々のインク溝３２の入口である。インク小滴４６が各インク溝３２に関連するオリフィス穴から放出されているように図示されている。
【００３０】
図９は図７のフレキシブル回路１８の裏面に固定されてＴＡＢヘッド組立体１４を形成しているシリコン基板２８の前面斜視図である。シリコン基板２８上には、通常のフォトリソグラフ技術を使用して、図９ではバリア層３０に形成された蒸発室７２の中に図示されている、２行または２列の薄膜抵抗器７０が形成されている。
【００３１】
一実施例では、基板２８は長さ約1/2インチで、300個のヒータ抵抗器７０を備えているので、インチにつき600ドットの解像度が可能である。ヒータ抵抗器７０は代わりに、圧電ポンプ式素子または他の通常の素子のような、他の形式のインク放出素子でよい。従って、諸種の図すべてにおけるヒータ抵抗器７０は、代替的な実施例において圧電素子に置き換えることもでき、そのことは印字ヘッドの動作に影響を与えない。また基板２８上には、フレキシブル回路１８の裏面に形成された導電細線３６（破線で示してある）に接続するための電極７４が形成されている。
【００３２】
図９に破線で輪郭を示したデマルチプレクサ７８も基板２８の上に形成されていて、電極７４に到来する多重信号を逆多重化してこの信号を種々の薄膜抵抗器７０に配給する。デマルチプレクサ７８により、電極７４の数を薄膜抵抗器７０よりはるかに少なくすることが可能となる。図６に示すように、電極が少ないことは、基板への全ての接続を基板の短い端部から行うことができるので、これら接続は基板の長辺周りのインク流れを妨害しない。デマルチプレクサ７８は電極７４に加えられる符号化信号を復号するためのどんな復号器でもよい。デマルチプレクサは電極７４に接続された入力リード（簡単にするため図示してない）を有し、種々の抵抗器７０に接続される出力リード（図示してない）を備えている。デマルチプレクサ７８の回路を下に更に詳細に説明する。
【００３３】
基板２８の表面には、通常のフォトリソグラフ法を使用してバリア層３０も形成されており、この層はフォトレジストまたは他の幾つかのポリマから成る層でよく、この層の中に蒸発室７２およびインク溝３２が形成されている。バリア層３０の一部４２は、図８に関して既に説明したように、導電細線３６を下層の基板２８から絶縁する。
【００３４】
バリア層３０の上面を図７に示すフレキシブル回路１８の裏面に固定するために、フレキシブル回路１８の裏面に関して抵抗器７０がフレキシブル回路１８に形成されたオリフィスと整列するように、基板が位置決めされる。この整列ステップにより電極７４が導電細線３６の端とも自然に整列する。バリア層３０の上面を次にフレキシブル回路１８の裏面に結合する。次に誘導細線３６を電極７４に結合する。この整列および結合のプロセスを図１０を参照して更に詳細に説明する。
【００３５】
図１０はＴＡＢヘッド組立体１４を形成するための一つの方法を図解している。材料はＫaptonTMまたはＵpilexTM形式のポリマテープ１０４とするが、テープ１０４は下記手順を使用するのに適する如何なるポリマ膜でもよい。このような膜の幾つかを挙げれば、テフロン（登録商標）、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミドポリエチレンテレフタレート、またはそれらの混合物などである。
【００３６】
テープ１０４は通常リール１０５に巻かれた細長い形状を有する。テープ１０４の側部に沿うスプロケット穴１０６はテープ１０４を正確に且つ確実に送るのに使用される。代替的に、スプロケット穴１０６を省略してテープを他の形式の器具で送ることもできる。
【００３７】
好適実施例では、テープ１０４に、図２、図６、および図７に示したように、通常の金属成長・フォトリソグラフ式プロセスを使用してその上に形成された導電性銅細線３６が既に設けられている。導電細線の特定のパターンは、その後テープ１０４に取り付けられるシリコンダイに形成された電極に、電気信号を配給する方法によって決まる。
【００３８】
好適プロセスでは、テープ１０４をレーザ処理室まで送り、例えばエキシマレーザ１１２により発生されるレーザ放射１１０を使用して、一つ以上のマスク１０８により規定されるパターンにレーザアブレート(lazer ablate)される。
【００３９】
このようなマスク１０８がテープ１０４の広い区域についてすべてのアブレート形体、たとえば、オリフィスパターンマスク１０８の場合多数のオリフィスを取り囲む形体、および蒸発室パターンマスク１０８の場合多数の蒸発室を取り囲む形体、を形成する。
【００４０】
このプロセス用レーザシステムは一般に、ビーム分配光学素子、位置合わせ光学素子、高精度高速度マスク往復システム、テープ１０４の取り扱いおよび位置決めを行う機構を備えた処理室、を備えている。好適実施例では、レーザシステムは、マスク１０８とテープ１０４との間に設置されたレンズ１１５がエキシマレーザ光を、マスク１０８の上に形成されたパターンの像を成してテープ１０４の上に投射する投射マスク構成を使用している。レンズ１１５から出るマスクされたレーザ放射を矢印１１６で表してある。このような投射マスク構成は、マスクが構造上ノズル部材から遠いので、高精密オリフィス寸法に有利である。レーザアブレーションのステップの後、ポリマーテープ１０４を歩進させ、プロセスを繰り返す。
【００４１】
プロセスの次のステップはテープ１０４のレーザアブレートされた部分を清掃ステーション１１７の下に位置決めする清掃ステップである。清掃ステーション１１７で、レーザアブレーションから出る屑を標準工業慣習に従って除去する。
【００４２】
次にテープ１０４を次のステーションまで歩進させる。このステーションは、新川コーポレーションから市場入手できる、ＩＬＴ−７５型内部リードボンダーのような、通常の自動ＴＡＢボンダーに組み込まれている光学的位置合わせステーション１１８である。ボンダーは、オリフィスを作るのに使用したものと同じ方法またはステップで作られたノズル部材上の整列（目標）パターン、および抵抗器を作るのに使用したものと同じ方法またはステップで作られた基板上の目標パターンで、あらかじめプログラムされる。好適実施例では、ノズル部材の材料は半透明であるから、基板上の目標パターンをノズル部材を通して見ることができる。次にボンダーはシリコンダイ１２０をノズル部材に対して、二つの目標パターンが整列するように自動的に位置決めする。このような位置合わせ特徴は、新川のＴＡＢボンダーに存在している。ノズル部材の目標パターンを基板の目標パターンとこのように自動的に整列させれば、オリフィスが抵抗器と精密に整列するばかりでなく、ダイ１２０上の電極がテープ１０４に形成された導電細線の端とも自然に整列する。それは細線とオリフィスとがテープ１０４内で整列しており、基板電極と加熱用抵抗器とが基板上で整列しているからである。したがって、テープ１０４上のおよびシリコンダイ１２０上のパターンはすべて、二つの目標パターンが整列すると、互いに対して整列することになる。
【００４３】
したがって、シリコンダイ１２０とテープ１０４との整列は市場入手可能な機器だけを使用して自動的に行われる。導電細線にノズル部材を組み込むことにより、このような整列方法が可能である。このような組み込みにより印字ヘッドの組立コストが減少するばかりでなく、印字ヘッドの材料コストも同様に減少する。
【００４４】
自動ＴＡＢボンダーは、1995年10月31日に出願された「レーザとファイバ光学押しつけ接続システムを組合わせて使用する電気接点の無はんだ接続法」という名称の米国特許出願、08/558,567、に記載されているように導電細線を関連基板電極に結合するのに組合せボンディング方法を使用している。前記特許出願を参考のためここに記載しておく。
【００４５】
テープ１０４を次にステーション１２２まで歩進させてバリア層３０の上面をフレキシブル回路１８の裏面に貼りつける。このステップの間、結合時間を少なくするにはより高い結合温度が一般にに好ましいが、結合温度が高くなるとフレキシブル回路が軟化し、Ｋaptonテープの変形が一層大きくなる。したがって、接触点での温度を高くし、Ｋaptonテープ層の温度を低くするのが望ましい。この最適接点温度プロファイルは、ファイバ押しつけ接続（ＦＰＣ）単一点レーザ溶接プロセスを利用して達成することができる。ＦＰＣはＴＡＢ回路と関連してインクジェットプリンタ印字ヘッド用ＴＡＢヘッド組立体に対する理想的解決法を与える。
【００４６】
ＦＰＣレーザシステム２００の概要を図１１に示す。このシステムは、ガラス（ＳiＯ2）光ファイバ２０４を備えたＮｄＹＡＧまたはダイオードレーザ２０２から構成されている。このシステムはレーザ光ビームをガラス光ファイバ２０４により接触点または接触区域２０６まで案内する。最適な熱的結合はファイバ２０４を用いて二つの部品を共に押しつけることにより達成される。これによりＴＡＢ金結合線(TAB gold bond line)２０８とダイ金結合線(die gold bond line)２１０との間の接触隙間が０になり、熱効率が向上する。図１２はフレキシブル回路１８、接触区域２０６、ＴＡＢ金結合線２０８、およびダイ金結合線２１０を更に詳細に示している。
【００４７】
図１１において、温度フィードバックループはガラス光ファイバを通る赤外線検出器２１２により達成される。接触点区域２０６で金結合線２０８、２１０により反射される赤外線放射の温度または吸収の挙動応答が集められる。レーザ源２０２から外に出るレーザ光ビーム２２０は半透過鏡またはビームスプリッタ２１４および集光レンズ２１６を通ってガラス光ファイバ２０４に進む。光ファイバから反射された光２１８は半透過鏡２１４により反射され、集光レンズ２２２を経てＰＣ制御器２２４に接続されている赤外線検出器２１２に到達する。ＰＣ制御器２２４のモニタ２２６に示されるグラフは、ＰＣ制御器２２４に記憶されたレーザ溶接プロセスの温度変化に関する明確な予想プロットと実際の温度変化との比較を示している。ＰＣ制御器２２４はレーザ源２０２に接続されているので、レーザパラメータを必要に応じて制御することができる。
【００４８】
ＦＰＣレーザボンドの再現性は金結合線２０８、２１０の間の高温の熱結合および金結合線２０８、２１０によるレーザエネルギの高い吸収によって決まる。レーザ溶接プロセスを最適にするには、Ｋaptonテープでは最小吸収が望ましく、金結合線２０８、２１０では最大吸収が望ましい。吸収率が更に高い金属は更に高い割合のレーザエネルギを熱に送り込む。これにより取り付けプロセスが更に短くなり、更に高い品位の結合が得られる。
【００４９】
利用されるレーザは波長1064nmのＹＡＧレーザである。図１４は幾つかの金属についての吸収性対波長関係を示している。図１４から見ることができるように、クロムおよびモリブデンはこの波長で最高の吸収特性を有している。クロムは、大部分のフレキシブル回路製造者がクロムをシード層として使用しているという理由でベースメタルとして選択された。レーザのクロム内への貫入深さは５nmのスポットサイズの場合約10nmであり、したがって必要な最小クロム厚さは15nmである。レーザ光ビームは、金属（またはハンダ材）を融解させる局部加熱領域を作り、二つの接合面の間にＫaptonテープの温度を上げることなく結合を作る。しかし、二つの組合う金属部品の間に少しでも隙間があれば、レーザ光ビームにさらされている金属表面の過熱を生ずる。これによりフレキシブル回路１８の変形を生じ、金属表面間の結合が得られない。また、フレキシブル回路１８の温度が上昇するとフレキシブル回路に損傷を生ずる。
【００５０】
図１３はＦＰＣレーザを用いるレーザ溶接プロセス中のフレキシブル回路１８の代表的温度プロファイルを示す。図１３から見ることができるように、接触区域２０６の温度はＫaptonテープ１８の温度よりかなり高い。これは様々な波長においてＫaptonテープの透明度が高いためである。
【００５１】
ＫaptonポリイミドテープはＹＡＧレーザ光ビームに透明で、レーザ光ビームは厚さ２ミル(mil) のポリイミドの層を吸収されずに通過する。クロムは２層フレキシブル回路製造プロセスで銅細線とＫaptonポリイミドテープとの間に接着層を設けるのに広く使用されている通常のシード層である。最小厚さ10nm（または公称20nm）のクロム層がレーザエネルギを吸収する媒体を設けるのに必要である。クロム層の厚さはフレキシブル回路製造者によって変わり、公表されている厚さは2nmと30nmとの間にある。通常のフレキシブル回路製造プロセスは銅細線とＫaptonポリイミドとの間にシード（接着）層としてスパッタクロムの薄層（20nm）を利用している。
【００５２】
Ｋaptonテープの５個の試料に2、5、10、15、および25nmのクロムをスパッタ(sputter) し、これらの試料について光の透過を測定した。図１５はこれら試料に関する光透過の結果を示す。光の透過は最初、クロムの厚さの増大（２nmのクロムに対する65％から、15nmのクロムに対する12％まで）と共に急速に降下するが、光透過はクロムの厚さが15nmから25nmまで増加するとき非常にゆっくり変化する。
【００５３】
レーザ溶接プロセスではＫaptonの温度上昇を極小に、したがってＫaptonテープの損傷を極小にするには導電細線の速い温度上昇が必要である。図１６および図１７は構造の違う幾つかのフレキシブル回路の温度上昇を示す。図１６はシード層がより厚いフレキシブル回路の温度上昇を示す。Ｔi/Ｗが10nm以下のフレキシブル回路は金対金レーザ溶接に必要な温度に到達しないが、Ｔi/Ｗが20nmのフレキシブル回路はレーザ溶接温度に到達することに注目することは重要である。また、Ｔi/Ｗが厚いフレキシブル回路の上昇時間は速く、Ｋaptonテープの局部高温による損傷の可能性が極小である。
【００５４】
Ｔi/Ｗが20nmのフレキシブル回路の温度（赤外線信号）変動は、このフレキシブル回路が金対金レーザ溶接に必要な所定温度に到達し、レーザ・フィードバックループが一時的にレーザエネルギを低下させ、ＴＡＢ結合の温度がＫaptonテープを損傷しないようになることを示している。Ｋaptonテープの温度が（所定温度だけ）降下すると間もなく、レーザエネルギは全力まで自動的に増大してＴＡＢ金結合線温度を増大させ、確実な金対金結合を作る。
【００５５】
図１７はＴi/Ｗシード層とは反対にクロムシード層を有する別のフレキシブル回路についての同様の結果を示す。10nmのクロムを有するフレキシブル回路が金対金溶接に必要な所定温度に到達することを見ることができる。したがって、クロムシード層の吸収特性はＹＡＧレーザのＴi/Ｗシード層より高い。
【００５６】
図１８は20nmクロム層を有する３層テープ、5nmクロム層を有するテープ、およびクロム層の無いテープの温度上昇対時間を示す。図１８からわかるように、20nmクロム層を有するフレキシブル回路だけが急速な温度上昇を示した。
【００５７】
クロムの厚さが金対金レーザ結合の完全性にとって本質的事項であることが確認されたので、ＹＡＧレーザを使用するとき、最適クロム厚さを基準線として選定した。図１５を参照すると、15nmを超えるクロムの厚さは透過を劇的に減少させない。図１７を基準にすれば、10ナノメートルのクロム厚さは具合の良いレーザ結合を得るのに絶対最小必要厚さである。図１７は15nmのクロムを有するフレキシブル回路が銅細線のはるかに速い温度上昇を示し、Ｋaptonテープにわずかしかまたは全く損傷を与えないことをも示している。したがって、15nmのクロムは確実で再現性のあるレーザ結合を与えるのに最適である。
【００５８】
幾らかのクロムが銅内に拡散することが、続いてクロムをシード層としてスパッタする期間中に、およびフレキシブル回路を製造する期間中のめっきプロセスで予想される。銅内へのクロムの拡散は時間および温度によって変わるプロセスであり、これらプロセス中に銅内に拡散するクロムの量を決定することは難しい。通常、拡散クロムの最大量は5nmに達しないと見積もられている。これらの因子に基づき、スパッタリングプロセス後の最小クロム厚さは20nmと確定された。この厚さはフレキシブル回路の製造を完了してからの最小クロム厚さ15nmを保証する。
【００５９】
図１９から図３６までは本発明の種々の実施例を示している。図１９乃至図３６において、図１９、図２２、図２５、図２８、図３１、図３４はインク蒸発室７２および室壁７１、７３、を含むバリア層および抵抗器７０を示し、図２０、図２３、図２６、図２９、図３２、図３５は各々、図１９、図２２、図２５、図２８、図３１、図３４の線Ｂ−Ｂに沿って取った断面図を示し、図２１、図２４、図２７、図３０、図３３、図３６は各々、図１９、図２２、図２５、図２８、図３１、図３４に示される実施例に対する溶接パターンを示している。
【００６０】
図１９乃至図２１に示す最初の実施例において、蒸発室７２の壁７１、７３は基板またはダイ２８の上の金の中にある。バリア層３０の材料は完全に金に置き換えられてインク放出室７２を構成している。このように、金の厚さは、正確な値は印字ヘッドの構造にもよるが、約15μmのものである。蒸発室７２の側壁７１および後壁７３はバリア層３０の上にダイ金結合線２１０を形成している。対応する相手のＴＡＢ金結合線２０８はフレキシブル回路１８の上にあって蒸発室７２の輪郭に合致している。ＴＡＢ金結合線２０８はクロムシード層上にある銅から作られ、金で被覆されて腐食を防止している。基板３０およびフレキシブル回路１８は、ＦＰＣレーザ溶接システムおよび上に記したような技法を使用して精密に位置合わせされ、溶接されている。ＦＰＣプローブの位置を、スポット溶接の重なりパターンを使用することにより、ＴＡＢ金結合線の方向に移動し、溶接線を作っている。この実施例の長所は、耐腐食性および層間剥離が良好な信頼性、良好な剛さを生じ、良好なドット配置および再充填性能を生じ、それにより良好な印刷品位を生ずることである。
【００６１】
この実施例の変更例を図２２乃至２４に示す。この変更機種では、バリア層３０の頂部1 から2μmは1 から2μmの金で置き換えられている。ＴＡＢ金結合線２０８はフレキシブル回路１８の上にあって、蒸発室７２の輪郭に合致している。このＴＡＢ金結合線２０８はクロムシード層の上にある銅から作られ、金で被覆されて腐食を防止している。基板２８およびフレキシブル回路１８は、ＦＰＣ溶接システムを使用して精密に位置合わせされ溶接されている。ＦＰＣプローブの位置を、スポット溶接の重なりパターンを使用することにより、ＴＡＢ金結合線の方向に移動させ、溶接線を作っている。この実施例の主な長所は、良好な剛さであり、良好なドット配置および再充填性能を生ずること、それにより良好な印刷品位を生ずることである。
【００６２】
図２５乃至２７に示す第２の実施例では、蒸発室７２の壁７１、７３は今度も基板またはダイ２８の上にある。しかし、この場合には、基板上の蒸発室７２の高さは約１から2μmである。壁７１の高さまでめっきするのに約15ミクロンの厚さは製造プロセスにとって処理が難しければ、この実施例は有利である。今度も蒸発室の壁７１、７３のパターンはバリア層３０の表面の金の中にあってダイ金結合線パターン２１０を形成している。蒸発室７２の残りの部分は、金バリアの中に配置されたインク室に合わせてフレキシブル回路１８に凹みをアブレートすることにより形成されている。対応する相手のＴＡＢ金結合線２０８はフレキシブル回路１８の上にある。このＴＡＢ金結合線はクロムシード層上の金から作られ、金で被覆されて腐食を防止している。基板３０およびフレキシブル回路１８はＦＰＣ溶接システムを使用して精密に位置合わせされ、溶接されている。ＦＰＣプローブの位置をスポット溶接の重なりパターンを使用することによりＴＡＢ金結合線の方向に移動させ、溶接線を作っている。この実施例の長所は、耐腐食性および層間剥離が良好な信頼性、良好な剛さを生じ、良好なドット配置および再充填性能を生じ、それにより良好な印刷品位を生ずることである。
【００６３】
図２８乃至図３０に示す第３の実施例では、蒸発室７２の側壁７１はバリア材料から作られ、後壁７３は完全に金から製作されている。対応する相手のＴＡＢ金結合線２０８はフレキシブル回路１８の上にあって蒸発室後壁７３の輪郭に合致している。このＴＡＢ金結合線はクロムシード層上の銅から作られ、金で被覆されて腐食を防止している。基板３０およびフレキシブル回路１８は、ＦＰＣ溶接システムを使用して精密に位置合わせされ、溶接されている。ＦＰＣプローブの位置を、スポット溶接の重なりパターンを使用することにより、ＴＡＢ金結合線の方向に移動させ、溶接線を作っている。この実施例の長所は、耐腐食性および層間剥離が良好な信頼性、良好な剛さを生じ、良好なドット配置および再充填性能を生じ、それにより良好な印刷品位を生ずることである。
【００６４】
図３１乃至図３３に示すこの実施例の変形機種は、後壁７３のバリア層の頂部１から2μmだけを金で構成しようとしている。ＴＡＢ金結合線２０８がフレキシブル回路１８の上にあって蒸発室の後壁７３の輪郭に合致している。このＴＡＢ金結合線はクロムシード層の上にある銅から作られ、金で被覆されて腐食を防止している。基板およびフレキシブル回路は、ＦＰＣ溶接システムを使用して、精密に位置合わせされ、溶接されている。ＦＰＣプローブの位置をスポット溶接の重なりパターンを使用することにより、ＴＡＢ金結合線の方向に移動させ、溶接線を作っている。この実施例の主な長所は、良好な剛さであり、良好なドット配置および再充填性能を生じ、それにより良好な印刷品位を生ずることである。
【００６５】
図３４乃至３６に示す第４の実施例では、蒸発室７２全体がバリア材料から構成されているが、真っすぐな金の隔壁７７が蒸発室７２の後壁７３の後に形成されてダイ金結合線パターンを形成している。この隔壁７７は、後壁７３のわずか後に構成されている。この隔壁７７構造は、薄い１から2μmのダイ金結合線２１０を基板３０の上に、および厚い（蒸発室７２と同じ厚さ）溶接痕をフレキシブル回路１８の上に置くか、または厚い金構造（蒸発室７２と同じ厚さ）を基板３０の上におよび１から2μmのＴＡＢ金結合線２０８をフレキシブル回路１８の上に置くことにより製作することができる。痕の厚さは基板３０とフレキシブル回路１８とに分けて分担させ、製品とプロセスとに関する特定の設計規則に合わせることができる。この実施例の主な長所は、良好な剛さであり、良好なドット配置および再充填性能を生じ、それにより良好な印刷品位を生ずることである。
【００６６】
上の実施例の各々においては、ダイ金結合線またはＴＡＢ金結合線２１０、２０８の方向に完全な溶接を形成するのにＦＰＣレーザを使用している。実験の結果、ＦＰＣレーザ溶接を使用する平均剥離強度は、通常の接着剤結合の3.6ポンドに対して、18.3ポンドであることがわかった。
【００６７】
その後でテープ１０４を前進させ、随意に巻取りリールに巻き取る。テープ１０４を後に切断して個別のＴＡＢヘッド組立体を互いに分離することができる。
【００６８】
得られたＴＡＢヘッド組立体を次に印字カートリッジ１０に載せ、前述の接着剤シール９０を形成してノズル部材を印字カートリッジに堅く固定し、ノズル部材とインク貯蔵部との間の基板の周りにインク漏れのないシールを設け、突端近くの細線を取り囲んで細線をインクから隔離するようにする。
【００６９】
柔軟なＴＡＢヘッド組立体の周辺の各点を次に通常の融解浸透式のボンディングプロセスによりプラスチックカートリッジ１０に固定し、ポリマ・フレキシブル回路１８を、図１に示すように、印字カートリッジ１０の表面と同一面となるようしておく。
【００７０】
上に本発明の原理、好適実施例、および動作態様を説明してきた。しかし、本発明を、説明した特定の実施例に限定されると解釈すべきではない。一例として、本発明をＴＡＢ回路をインクジェット印字ヘッドのシリコン基板にレーザ溶接することに関連して説明したが、ファイバ光学システムに取り付けられたレーザ光ビームを使用することにより二つの材料を無はんだレーザ溶接する本発明の方法および装置は他の形式の材料を互いにレーザ溶接することに適用できる。同様に、本発明を二つの材料を互いに無はんだ金対金溶接に関連して説明したが、本発明を他の導電材料を使用する無はんだレーザ溶接に使用できる。したがって、上述の実施例を限定ではなく例示と見なすべきであり、当業者は「特許請求の範囲」に規定された本発明の範囲から逸脱することなくそれら実施例に変更を加え得ることを認識すべきである。
【００７１】
【発明の効果】
本発明は、光を歩進し得るスポットに向けて、シーム溶接を行うことができる、ファイバ光学システムに取り付けたレーザ光ビームを使用して二つの材料を無はんだレーザ溶接するための方法を提供する。ファイバ光学システムを使用することにより、レーザ光ビームは随意に熱エネルギに変換され、加熱不足による溶接傷または過熱による材料の破壊を生じない。方法および装置は、接点の形状が最小の場合でさえ迅速かつ再現可能なレーザ溶接を与える。たとえば、本発明の方法は、ポリマ・フレキシブル回路テープに含まれているポリイミド(polyimide) のような材料への、シリコン基板の無はんだ金対金レーザ溶接をテープを損傷せずに行う。強い無はんだ金対金結合は、金結合線またはフレキシブル回路テープ上の複雑な溶接パターンと、半導体チップ上の相手の金結合線または溶接パターンとの間に、少しの損傷もなく形成されることができ、他の方法の接着剤硬化プロセス中に生ずることのある層間剥離やノズルのゆがみを防止する。ノズルのゆがみが減るので、印字カートリッジに関するドット位置誤差が少なくなり、したがって印刷品位が良くなる。
【００７２】
以下に本発明の実施の形態を要約する。
１．  特定の波長を有するレーザ光ビーム２２０を用いたレーザ溶接によって、非金属材料１８、２８を機械的に接続する方法であって、前記方法が、機能的な複数の電気接続部３６、７４の構成に実質上束縛されず、かつ、
第１の溶接可能な金属パターン２０８をその上またはその中に有する第１の非金属材料２８を設けるステップと、
特定の波長のレーザ光ビームに対して適度な吸収性を有する材料からなり、第２の溶接可能な金属パターン２１０をその上に備えたシード金属パターンをその上またはその中に有する第２の非金属材料１８を設けるステップと、
前記金属パターン同士をレーザ溶接するステップとからなり、
選択的に、溶接可能な金属パターンの少なくとも一つが、溶接後の導電のためではなくても良いレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００７３】
２．  ＴＡＢ回路のようなテープを他の物体に結合する方法であって、
前記第２の非金属材料を設けるステップが、シード金属と第２の溶接可能な金属パターンをテープの上またはテープの中に設けるステップを有し、
好ましくは、前記レーザ溶接のステップが、レーザ光ビームを歩進してシード金属パターンを熱し、溶接可能な金属パターン同士をレーザ溶接するステップからなる上記１に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００７４】
３．  前記他の物体がシリコン基板からなり、溶接可能な金属パターンを基板の上または基板の中に有する上記２に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００７５】
４．  前記他の物体がバリア層３０を含む基板２８からなり、前記バリア層が、蒸発室７２やインク溝３２などの構造の輪郭を描くバリア層パターンを備え、
前記第１の非金属材料を設けるステップが、少なくともバリア層パターンの一部にしたがって、前記第１のパターンを基板の上または基板の中に設けるステップを有する上記２に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００７６】
５．  前記第１の非金属パターンを設けるステップが、
第１の溶接可能な金属を、バリア層の表面に適用するステップと、
第１の溶接可能な金属を基板に適用して、少なくともバリア層の蒸発室およびインク溝を形成し、好ましくはテープ材料に、蒸発室およびインク溝を効果的に拡大するために蒸発室およびインク溝に整列された、孔構造を形成するステップと、
第１の溶接可能な金属を、バリア層パターンの主な形状に整列された構造であって、好ましくは、バリア層の蒸発室の後壁７３の後ろに設けられ後壁に対して平行に延びる隔壁７７を含む構造の形成に適用するステップと、
第１の溶接可能な金属を、バリア層パターンの主な形状７３を補強する構造７７の形成に適用するステップのうち、少なくとも一つのステップを有する上記４に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００７７】
６．  好ましい孔構造の形成ステップが、レーザアブレーションのステップを有する上記５に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００７８】
７．  ＴＡＢ回路および基板を有するインクジェット印字ヘッド組立体を形成する方法であって、
テープがＴＡＢ回路を備え、
前記他の物体がインクジェット印字ヘッドの基板を有し、
前記蒸発室およびインク溝がインク４６を保持するためのものである上記４乃至６に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００７９】
８．  テープと基板との間の剥離強度が20ニュートン以上、好ましくは60ニュートン以上である上記４乃至７に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００８０】
９．  機能的な複数の電気接続部の構成に実質上束縛されないとはいえ、前記の方法の少なくともいくつかのステップが、二つの非金属材料上の電気接続部３６、７４の形成と同時または共同で行われる上記１乃至７に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００８１】
１０．  光ファイバ２０４を使用して、溶接可能な金属パターンを接着表面において接触させた状態で保持し、
レーザ溶接ステップが、光ファイバを通してレーザ光ビームを歩進するステップを有し、
好ましくは、更に溶接ステップの前に、溶接可能な金属パターンを第１および第２の材料上に各々整列させるステップを有する上記１乃至７に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００８２】
１１．  レーザ光ビームを歩進させるステップが、第２の非金属材料のバルク物質(bulk substance)を通して、レーザ光ビームをシード金属パターンに歩進させる上記１乃至７に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００８３】
１２．  レーザ光ビームの特定の波長が赤外線に近く、
第２の非金属材料を設けるステップが、クロムを用いてシード金属パターンを形成するステップを有し、
好ましくは、レーザ溶接ステップが、イットリウム−アルミニウム−ガーネットレーザを用いてレーザ光ビームを形成する上記１乃至７に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００８４】
１３．  第２の非金属材料を設けるステップが、少なくとも10ナノメートルの厚さのシード金属パターンを形成するステップを有する上記１１に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００８５】
１４．  第１および第２の材料を設けるステップの両方において、実質上同一の溶接可能な金属を設け、
それにより、レーザ光ビームが、共通の二つの層を完全に溶接し、はんだ溶接とは区別され、
好ましくは、第１および第２の材料を設けるステップの両方において、金のパターンを設ける上記１乃至７に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法。
【００８６】
１５．  上記１乃至１４に記載のレーザ溶接によって非金属材料を機械的に接続する方法によって作られた組立体
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェット印字カートリッジの斜視図である。
【図２】図１の印字カートリッジから取り外したテープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）印字ヘッド組立体（「ＴＨＡ」）の前面の斜視図である。
【図３】図１の印字カートリッジから取り外したテープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）印字ヘッド組立体（「ＴＨＡ」）の前面の斜視図である。
【図４】図１の印字カートリッジから取り外したテープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）印字ヘッド組立体（「ＴＨＡ」）の前面の斜視図である。
【図５】例示目的の、図１のインクジェット印字カートリッジの簡略斜視図である。
【図６】図３の印字カートリッジから取り外したテープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）印字ヘッド組立体（「ＴＨＡ」）の前面の斜視図である。
【図７】シリコン基板をその上に取り付け、導電リードを基板に取り付けた状態の、図６のＴＡＢへッド組立体の裏面の斜視図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線で切断した断面で示す側面立面図であり、導電細線をシリコン基板上の電極に取り付けたところを示す側面図である。
【図９】ヒータ抵抗器、インク溝、および蒸発室を備え、図６のＴＡＢへッド組立体に取り付けられた基板構造の上面図である。
【図１０】好適なＴＡＢへッド組立体を形成するのに使用できる一つのプロセスを示す斜視図である。
【図１１】本発明に使用したファイバ押しつけ接続レーザシステムの概略図である。
【図１２】フレキシブル回路、スポット溶接点、ＴＡＢ金結合線、およびダイを詳細に示す側面図である。
【図１３】ＦＰＣレーザを用いたレーザ溶接プロセス中のフレキシブル回路、溶接ビーム、およびスポット溶接の位置の温度プロファイルを示す図である。
【図１４】種々の金属についてレーザの波長に対する吸収性の関係を示す図である。
【図１５】  2、5、10、15、および25nmのクロムをスパッタしたＫaptonテープの５個の試料についての光透過試験の結果を示す図である。
【図１６】Ｔi/Ｗシード層を有するフレキシブル回路の温度上昇を示す図である。
【図１７】クロムシード層を有するフレキシブル回路の温度上昇を示す図である。
【図１８】色々な厚さのクロムシード層を有する３層テープの時間に対する温度上昇の関係を示す図である。
【図１９】本発明の第１実施例を示す図である。
【図２０】本発明の第１実施例を示す図である。
【図２１】本発明の第１実施例を示す図である。
【図２２】図１９乃至図２１の実施例の変更例を示す図である。
【図２３】図１９乃至図２１の実施例の変更例を示す図である。
【図２４】図１９乃至図２１の実施例の変更例を示す図である。
【図２５】本発明の第２実施例を示す図である。
【図２６】本発明の第２実施例を示す図である。
【図２７】本発明の第２実施例を示す図である。
【図２８】本発明の第３実施例を示す図である。
【図２９】本発明の第３実施例を示す図である。
【図３０】本発明の第３実施例を示す図である。
【図３１】図２８乃至図３０の実施例の変更例を示す図である。
【図３２】図２８乃至図３０の実施例の変更例を示す図である。
【図３３】図２８乃至図３０の実施例の変更例を示す図である。
【図３４】本発明の第４実施例を示す図である。
【図３５】本発明の第４実施例を示す図である。
【図３６】本発明の第４実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０        インクジェット印字カートリッジ
１２        貯蔵部
１４        印字ヘッド
１７        オリフィス
１８        フレキシブル回路（非金属材料）
２０        接触パッド
２２、２４  結合区域
２８        基板（非金属材料）
３０        バリア層
３２        インク溝
３６        導電細線（電気接続部）
７０        抵抗器
７１        蒸発室の側壁
７２        蒸発室
７３        蒸発室の後壁
７４        電極（電気接続部）
７７        隔壁
７８        デマルチプレクサ
１０４      テープ
１１２      エキシマレーザ
１２０      ダイ
２０６      接触区域
２０８      ＴＡＢ金結合線（第１の溶接可能な金属パターン）
２１０      ダイ金結合線（第２の溶接可能な金属パターン）
【図１】
0004081160.tif 000002
【図２】
0004081160.tif 000003
【図３】
0004081160.tif 000004
【図４】
0004081160.tif 000005
【図５】
0004081160.tif 000006
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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