JP2004039780A - 電極部接合方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧電セラミックスで構成されているマイクロアクチュエータ上に金属膜で形成されている信号電極とプリント配線板とのワイヤーボンディング時の信頼性を向上させる。
【解決手段】圧電セラミックスで構成されているマイクロアクチュエータの信号電極部を凹形状で構成し、ボンディングワイヤーの先端部のボール部と前記電極接合部の接合面を、前記凹形状の電極接合部の底面部だけでなく側面部を使用することにより、ボールボンドと凹形状の電極接合部の接合面積を広げる。
【選択図】 図1
【解決手段】圧電セラミックスで構成されているマイクロアクチュエータの信号電極部を凹形状で構成し、ボンディングワイヤーの先端部のボール部と前記電極接合部の接合面を、前記凹形状の電極接合部の底面部だけでなく側面部を使用することにより、ボールボンドと凹形状の電極接合部の接合面積を広げる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電セラミックスを用いた、マイクロアクチュエータに関するものであり、圧電セラミックス上に形成された金属電極とプリント基板とのワイヤーボンディングによる接合の密着力の向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤーボンディングによる電極接合は、図4に示しているように、従来シリコン基板上やガラス基板上などに形成された金属膜の信号電極4にボールを押し付けて、ボンディングワイヤー10と信号電極4を接合し、さらに、図示しないプリント配線板とボンディングワイヤー10を圧着して接合していた。このワイヤーボンディングの手法は、特開2000−295039号公報に開示のように、ボールボンド12は底面でのみ接合しており、この接合強度を増加するために、プロセス温度を高くしたり、押圧力を強くしたりするなどの対策を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の構成では、マイクロアクチュエータは、圧電セラミックスで構成されており、圧電セラミックス自体が約2〜3μmのグレインで構成されているために、その上部に金属膜を形成しても、信号電極4とボールボンド12の密着性が悪く、ボールボンド12が付きにくいことや、ボールボンド12が接合した後でも、剥離されやすいなどの問題点が存在していた。
【0004】
本発明は、圧電セラミックス上に形成された金属膜にワイヤーボンディングを行う際の
電極部接合方法の課題を考慮し、ワイヤーボンディングの密着力の向上を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の電極部接合方法は、電極部接合に用いるワイヤーボンディングの密着力の向上をはかり、ボールボンド12が接合する信号電極の形状とボールボンド12の形状を従来のものと変更して行うことにより、密着力の強いワイヤーボンディングを実現させるものである。
【0006】
すなわち、本発明の電極部接合方法は、圧電セラミックスで構成されているマイクロアクチュエータと駆動回路の信号を伝えるプリント基板との接合を、ワイヤーボンディングで行う場合において、圧電セラミックス上に形成される電極接合部を凹形状で構成し、前記ワイヤーの先端部のボール部と前記電極接合部の接合が前記凹形状の信号電極部の底面部だけでなく側面部においても接合していることを特徴とするものであり、ワイヤーボンディングの密着力の強化を実現しうるものである。
【0007】
また、本発明の電極部接合方法は、前記マイクロアクチュエータが、圧電セラミックスの隔壁により隔てられた互いに並行する複数のチャンネルを有し、前記チャンネルの内壁に形成された信号電極への印加電圧に応じて前記隔壁を変形せしめ、その変形にともなって前記チャンネル内に充填されているインクをそのチャンネルに連通したインク吐出口より選択的に吐出せしめるインクジェット記録ヘッドであることを特徴とするものであり、前記インクジェット記録ヘッドの電極部と駆動回路の信号を伝えるプリント基板の接合を、ワイヤーボンディングで行う場合において、前記インクジェット記録ヘッドの電極部を凹形状で構成し、前記ワイヤーの先端部のボール部と前記電極部の接合が前記凹部の底面部だけでなく側面部においても接合していることを特徴としたものであり、ワイヤーボンディングの密着力の強化を実現しうるものである。
【0008】
本発明によれば、信号電極4の凹形状の電極接合部とプリント基板の金パッド間のワイヤーボンディング接合において、信号電極4の凹形状の電極接合部に接合されるボールボンド12の接合領域が底面部及び両側面部になることにより、ボールボンド12と信号電極4との接合面積が増え密着力の向上を実現しうるものであり、この方法を用いることにより、電気的な不良がでにくいマイクロアクチュエータを提供することを可能とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、凹部に電極を持つ基板に、前記電極に接合するために先端を球状に加工したワイヤーを接合する際に、前記電極と前記ワイヤーの接合部が前記凹部の底面部と前記底面部以外の領域とで接合していることを特徴とする電極接合方法であり、凹部の底面だけなく側面やさらに凹部の上面までの広い領域を接合面に使用するので、ワイヤーボンディングの密着力を強化することが出来る。
【0010】
さらに、請求項2に記載の発明は、前記凹部の幅が、前記球状部の直径の2倍よりも狭いことを特徴とする請求項1に記載の電極接合方法であり、ワイヤーの先端の球状部直径を凹部の幅の2倍以上にしたため、接合時に、確実に凹部の底面だけなく側面やさらに凹部の上面までの広い領域を接合面に使用することが出来る。
【0011】
請求項3に記載の発明は、前記基板が、圧電セラミックスより構成されたインクジェットヘッドであることを特徴とする請求項1に記載された電極部接合方法であり、凹部の底面だけなく側面やさらに凹部の上面までの広い領域を接合面に使用するので、電気的な不良がでにくいマイクロアクチュエータをもつインクジェットヘッド提供することが出来る。
【0012】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。ここでは、圧電セラミックスで構成されたマイクロアクチュエータをインクジェット記録ヘッドに用いる場合を例にして説明する。
【0013】
(実施の形態1)
図1は、本発明のインクジェット記録ヘッドの電極接合部の接合状態を示す図である。なお、従来例と実質的に同一な構成部品には同一符号を付している。
【0014】
これは、信号電極4の凹形状の電極接合部とそこに接合されたボールボンド12の断面図であり、ボールボンド12は、凹形状の電極接合部の幅とボールの直径の大きさの違いにより、図1(a)、(b)、(c)及び図3の様な状態になる。つまり、凹形状の電極接合部の幅がボールの直径の2.0倍以上であれば図1(c)または図3の様な状態になり、凹形状の電極接合部の幅がボールの直径の1.8〜2.0倍であれば図1(b)の様な状態になり、凹形状の電極接合部の幅がボールの直径の1.4〜1.8倍であれば図1(a)の様な状態になる。ゆえに、凹形状の電極接合部の幅がボールの直径の2倍以下にすることにより、2倍以上のときと比較して、信号電極4の金属膜とボールボンド12の接合面積が大きくなり、密着力が増加するものである。また、図1(a)〜(c)に示した接合状態は、(図3<)図1(c)<図1(b)<図1(a)の順にボールボンド12と信号電極4の凹形状の電極接合部との接合面積が大きくなり、密着力は強くなるものである。
【0015】
例えば、ボンディングワイヤー10が直径25μm、その先端のボールが直径50μmのとき、凹形状の電極接合部の幅が100μmで深さが20μmである場合、ボールボンド12は図1(c)のような形状になり、底面部及び側面部の一部分で、ボールボンド12cと信号電極4の凹形状の電極接合部が接合することになり、ワイヤーボンディングの密着力は大きくなるものである。次に、ボンディングワイヤー10が直径25μm、その先端のボールが直径50μmのとき、凹形状の電極接合部の幅が90μmで深さが20μmである場合、ボールボンド12は図1(b)のような形状になり、底面部及び側面部の多くの部分で、ボールボンド12bと信号電極4の凹形状の電極接合部が接合することになり、ワイヤーボンディングの密着力はさらに大きくなるものである。また、ボンディングワイヤー10が直径25μm、その先端のボールが直径50μmのとき、凹形状の電極接合部の幅が70μmで深さが20μmである場合、ボールボンド12は図1(a)のような形状になり、底面部及び側面部のすべての部分で、ボールボンド12aと信号電極4の凹形状の電極接合部が接合することになり、ワイヤーボンディングの密着力は今回の発明の中で最も大きくなるものである。
【0016】
図2は本発明の電極部接合方法を用いたインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。本発明の電極接合方法を用いることにより、従来と比較して電極接合部のワイヤーボンディングの密着力が向上した、前記インクジェット記録ヘッドを供給できるものである。
【0017】
以上本発明の電極接合方法をインクジェット記録ヘッドに用いた場合について、説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、インクジェット記録ヘッド以外の圧電セラミックス上の金属電極とプリント基板とを接合するすべてのマイクロアクチュエータについても、適用してもよいことは明らかである。
【0018】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電極部接合方法を用いれば、圧電セラミックスで構成されているマイクロアクチュエータとプリント配線板との接合、つまり、信号電極4の凹形状の電極接合部の金属膜とボールボンド12との接合面の密着力が強化され、ワイヤーボンディングの接合不良などの電気的な不良が起こりにくいマイクロアクチュエータを容易に提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態1における電極接合部の幅がボールの直径の1.4〜1.8倍の場合を表す断面図
(b)本発明の実施の形態1における電極接合部の幅がボールの直径の1.8〜2.0倍の場合を表す断面図
(c)本発明の実施の形態1における電極接合部の幅がボールの直径の2.0倍以上の場合を表す断面図
【図2】本発明の実施の形態1におけるインクジェット記録ヘッドの分解斜視図
【図3】従来のインクジェット記録ヘッドの電極接合部の接合状態を表す断面図
【図4】従来のワイヤーボンディングを用いた電極接合状態を表す断面図
【符号の説明】
1 プリント配線板
2 チャンネル
3 隔壁
4 電極
5 インク供給口
6 頂部シート
7 ノズル板
8 ノズル
9 アクチュエータ部材
10 ボンディングワイヤー
11 導電性パターン
12 ボールボンド
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電セラミックスを用いた、マイクロアクチュエータに関するものであり、圧電セラミックス上に形成された金属電極とプリント基板とのワイヤーボンディングによる接合の密着力の向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤーボンディングによる電極接合は、図4に示しているように、従来シリコン基板上やガラス基板上などに形成された金属膜の信号電極4にボールを押し付けて、ボンディングワイヤー10と信号電極4を接合し、さらに、図示しないプリント配線板とボンディングワイヤー10を圧着して接合していた。このワイヤーボンディングの手法は、特開2000−295039号公報に開示のように、ボールボンド12は底面でのみ接合しており、この接合強度を増加するために、プロセス温度を高くしたり、押圧力を強くしたりするなどの対策を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の構成では、マイクロアクチュエータは、圧電セラミックスで構成されており、圧電セラミックス自体が約2〜3μmのグレインで構成されているために、その上部に金属膜を形成しても、信号電極4とボールボンド12の密着性が悪く、ボールボンド12が付きにくいことや、ボールボンド12が接合した後でも、剥離されやすいなどの問題点が存在していた。
【0004】
本発明は、圧電セラミックス上に形成された金属膜にワイヤーボンディングを行う際の
電極部接合方法の課題を考慮し、ワイヤーボンディングの密着力の向上を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の電極部接合方法は、電極部接合に用いるワイヤーボンディングの密着力の向上をはかり、ボールボンド12が接合する信号電極の形状とボールボンド12の形状を従来のものと変更して行うことにより、密着力の強いワイヤーボンディングを実現させるものである。
【0006】
すなわち、本発明の電極部接合方法は、圧電セラミックスで構成されているマイクロアクチュエータと駆動回路の信号を伝えるプリント基板との接合を、ワイヤーボンディングで行う場合において、圧電セラミックス上に形成される電極接合部を凹形状で構成し、前記ワイヤーの先端部のボール部と前記電極接合部の接合が前記凹形状の信号電極部の底面部だけでなく側面部においても接合していることを特徴とするものであり、ワイヤーボンディングの密着力の強化を実現しうるものである。
【0007】
また、本発明の電極部接合方法は、前記マイクロアクチュエータが、圧電セラミックスの隔壁により隔てられた互いに並行する複数のチャンネルを有し、前記チャンネルの内壁に形成された信号電極への印加電圧に応じて前記隔壁を変形せしめ、その変形にともなって前記チャンネル内に充填されているインクをそのチャンネルに連通したインク吐出口より選択的に吐出せしめるインクジェット記録ヘッドであることを特徴とするものであり、前記インクジェット記録ヘッドの電極部と駆動回路の信号を伝えるプリント基板の接合を、ワイヤーボンディングで行う場合において、前記インクジェット記録ヘッドの電極部を凹形状で構成し、前記ワイヤーの先端部のボール部と前記電極部の接合が前記凹部の底面部だけでなく側面部においても接合していることを特徴としたものであり、ワイヤーボンディングの密着力の強化を実現しうるものである。
【0008】
本発明によれば、信号電極4の凹形状の電極接合部とプリント基板の金パッド間のワイヤーボンディング接合において、信号電極4の凹形状の電極接合部に接合されるボールボンド12の接合領域が底面部及び両側面部になることにより、ボールボンド12と信号電極4との接合面積が増え密着力の向上を実現しうるものであり、この方法を用いることにより、電気的な不良がでにくいマイクロアクチュエータを提供することを可能とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、凹部に電極を持つ基板に、前記電極に接合するために先端を球状に加工したワイヤーを接合する際に、前記電極と前記ワイヤーの接合部が前記凹部の底面部と前記底面部以外の領域とで接合していることを特徴とする電極接合方法であり、凹部の底面だけなく側面やさらに凹部の上面までの広い領域を接合面に使用するので、ワイヤーボンディングの密着力を強化することが出来る。
【0010】
さらに、請求項2に記載の発明は、前記凹部の幅が、前記球状部の直径の2倍よりも狭いことを特徴とする請求項1に記載の電極接合方法であり、ワイヤーの先端の球状部直径を凹部の幅の2倍以上にしたため、接合時に、確実に凹部の底面だけなく側面やさらに凹部の上面までの広い領域を接合面に使用することが出来る。
【0011】
請求項3に記載の発明は、前記基板が、圧電セラミックスより構成されたインクジェットヘッドであることを特徴とする請求項1に記載された電極部接合方法であり、凹部の底面だけなく側面やさらに凹部の上面までの広い領域を接合面に使用するので、電気的な不良がでにくいマイクロアクチュエータをもつインクジェットヘッド提供することが出来る。
【0012】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。ここでは、圧電セラミックスで構成されたマイクロアクチュエータをインクジェット記録ヘッドに用いる場合を例にして説明する。
【0013】
(実施の形態1)
図1は、本発明のインクジェット記録ヘッドの電極接合部の接合状態を示す図である。なお、従来例と実質的に同一な構成部品には同一符号を付している。
【0014】
これは、信号電極4の凹形状の電極接合部とそこに接合されたボールボンド12の断面図であり、ボールボンド12は、凹形状の電極接合部の幅とボールの直径の大きさの違いにより、図1(a)、(b)、(c)及び図3の様な状態になる。つまり、凹形状の電極接合部の幅がボールの直径の2.0倍以上であれば図1(c)または図3の様な状態になり、凹形状の電極接合部の幅がボールの直径の1.8〜2.0倍であれば図1(b)の様な状態になり、凹形状の電極接合部の幅がボールの直径の1.4〜1.8倍であれば図1(a)の様な状態になる。ゆえに、凹形状の電極接合部の幅がボールの直径の2倍以下にすることにより、2倍以上のときと比較して、信号電極4の金属膜とボールボンド12の接合面積が大きくなり、密着力が増加するものである。また、図1(a)〜(c)に示した接合状態は、(図3<)図1(c)<図1(b)<図1(a)の順にボールボンド12と信号電極4の凹形状の電極接合部との接合面積が大きくなり、密着力は強くなるものである。
【0015】
例えば、ボンディングワイヤー10が直径25μm、その先端のボールが直径50μmのとき、凹形状の電極接合部の幅が100μmで深さが20μmである場合、ボールボンド12は図1(c)のような形状になり、底面部及び側面部の一部分で、ボールボンド12cと信号電極4の凹形状の電極接合部が接合することになり、ワイヤーボンディングの密着力は大きくなるものである。次に、ボンディングワイヤー10が直径25μm、その先端のボールが直径50μmのとき、凹形状の電極接合部の幅が90μmで深さが20μmである場合、ボールボンド12は図1(b)のような形状になり、底面部及び側面部の多くの部分で、ボールボンド12bと信号電極4の凹形状の電極接合部が接合することになり、ワイヤーボンディングの密着力はさらに大きくなるものである。また、ボンディングワイヤー10が直径25μm、その先端のボールが直径50μmのとき、凹形状の電極接合部の幅が70μmで深さが20μmである場合、ボールボンド12は図1(a)のような形状になり、底面部及び側面部のすべての部分で、ボールボンド12aと信号電極4の凹形状の電極接合部が接合することになり、ワイヤーボンディングの密着力は今回の発明の中で最も大きくなるものである。
【0016】
図2は本発明の電極部接合方法を用いたインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。本発明の電極接合方法を用いることにより、従来と比較して電極接合部のワイヤーボンディングの密着力が向上した、前記インクジェット記録ヘッドを供給できるものである。
【0017】
以上本発明の電極接合方法をインクジェット記録ヘッドに用いた場合について、説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、インクジェット記録ヘッド以外の圧電セラミックス上の金属電極とプリント基板とを接合するすべてのマイクロアクチュエータについても、適用してもよいことは明らかである。
【0018】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電極部接合方法を用いれば、圧電セラミックスで構成されているマイクロアクチュエータとプリント配線板との接合、つまり、信号電極4の凹形状の電極接合部の金属膜とボールボンド12との接合面の密着力が強化され、ワイヤーボンディングの接合不良などの電気的な不良が起こりにくいマイクロアクチュエータを容易に提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態1における電極接合部の幅がボールの直径の1.4〜1.8倍の場合を表す断面図
(b)本発明の実施の形態1における電極接合部の幅がボールの直径の1.8〜2.0倍の場合を表す断面図
(c)本発明の実施の形態1における電極接合部の幅がボールの直径の2.0倍以上の場合を表す断面図
【図2】本発明の実施の形態1におけるインクジェット記録ヘッドの分解斜視図
【図3】従来のインクジェット記録ヘッドの電極接合部の接合状態を表す断面図
【図4】従来のワイヤーボンディングを用いた電極接合状態を表す断面図
【符号の説明】
1 プリント配線板
2 チャンネル
3 隔壁
4 電極
5 インク供給口
6 頂部シート
7 ノズル板
8 ノズル
9 アクチュエータ部材
10 ボンディングワイヤー
11 導電性パターン
12 ボールボンド
Claims (3)
- 凹部に電極を持つ基板に、前記電極に接合するために先端を球状に加工したワイヤーを接合する際に、前記電極と前記ワイヤーの接合部が前記凹部の底面部と前記底面部以外の領域とで接合していることを特徴とする電極接合方法。
- 前記凹部の幅が、前記球状部の直径の2倍よりも狭いことを特徴とする請求項1に記載の電極接合方法。
- 前記基板が、圧電セラミックスより構成されたインクジェットヘッドであることを特徴とする請求項1に記載された電極部接合方法。
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JP2017132163A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社沖データ | 発光素子ユニット、露光装置、画像形成装置、及び発光素子ユニットの製造方法 |
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