JP2007083401A - 配線基板の製造方法および液体吐出ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】液体吐出基板にILB接続される配線基板の配線構造を簡単にする。
【解決手段】図示しない液体吐出基板を実装する開口11および電気信号入力用のコンタクト部12と、開口11内に配設された配線リード14および配線共有部15を有する配線基板材Bを製造する。そして、基板端縁まで延出する内部配線13をめっき用配線として、コンタクト部12と配線リード14の電解めっきを行い、保護用のAu、Niのめっき層を形成する。すべての配線リード14が配線共有部15によって導通しているため、めっき用配線となる内部配線13は1本でよい。めっき処理後、配線共有部15を打ち抜き等によって除去する。
【選択図】図1
【解決手段】図示しない液体吐出基板を実装する開口11および電気信号入力用のコンタクト部12と、開口11内に配設された配線リード14および配線共有部15を有する配線基板材Bを製造する。そして、基板端縁まで延出する内部配線13をめっき用配線として、コンタクト部12と配線リード14の電解めっきを行い、保護用のAu、Niのめっき層を形成する。すべての配線リード14が配線共有部15によって導通しているため、めっき用配線となる内部配線13は1本でよい。めっき処理後、配線共有部15を打ち抜き等によって除去する。
【選択図】図1
Description
本発明は、インク等の液体を吐出して記録動作を行う液体吐出ヘッド等に用いられる配線基板の製造方法および液体吐出ヘッドに関するものである。
本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、あるいは、これらの装置を複合した多機能記録装置等に搭載される液体吐出ヘッドに適用することができる。
インクジェットプリンタ等の記録装置は、高速な記録や、様々な記録メディアに対する記録が可能であるとともに、記録時における騒音がほとんど生じないという特徴を有する。そのため、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機等の記録機構を担う装置として広く採用されている。
また、インク等液体の吐出方式においては、電気熱変換素子が配列された基板に対して平行に記録液を吐出させる方式(エッジシューター)や、電気熱変換素子が配列された基板に対して垂直に記録液を吐出させる方式(サイドシューター)等がある。
図6は、特許文献1等に開示された、サイドシュータータイプの一般的な液体吐出ヘッドであるインクジェット記録ヘッドの構成を示したものである。また、図7は、インクジェット記録ヘッドの断面構造を説明するもので、(a)は、図6の(a)のC−C断面を示す拡大断面図、(b)は、同図の(b)のD−D断面を示す拡大断面図である。
このインクジェット記録ヘッドは、液体吐出基板101、配線基板110、支持部材120から構成されている。液体吐出基板101は、図7に示すように、シリコン製の基板からなるヒーターボード102の中央にインク供給口104が長穴の形状で開いており、ヒーターボード102上には複数の発熱抵抗体107がほぼ等間隔でインク供給口104の両側に並んでいる。そして、インクはヒーターボード102のインク供給口104から供給される。ヒーターボード102の外部には発熱抵抗体107に電力を供給するための配線(不図示)が引き回されていて、ヒーターボード102上の両端に設置されている外部取り出し電極パッドと結線されている。このようなヒーターボード102上に複数の吐出口106を有するオリフィスプレート105を貼り付けて、さらに、電極パッド上には、電極となるバンプ103が形成されている。
配線基板110には、例えば、フレキシブル配線基板が使用される。これは、ベースフィルム110a上に銅箔を接着剤110bにより接着し、パターニングして内部配線113、液体吐出基板101のバンプ103を電気接続する電極端子となる配線リード114、およびコンタクト部112を形成したものである。その上には、接着剤110cを介して接着されたカバーフィルム110dを有する。
支持部材120は、液体吐出基板101のインク供給口104と、支持部材120のインク供給口122が連通するように接着剤121により接着される。また、液体吐出基板101の電極部に対して、配線基板110がほぼ水平に接続できる構造となっており、接着剤123により、配線基板110を接着固定する。
液体吐出基板101の電極部に配線基板110の配線を結線する方法として、一般的には、液体吐出基板101のバンプ103と、配線基板110の配線リード114を超音波と熱により金属接合する方法がある。これは、インナーリードボンディングと呼ばれている。そして、液体吐出基板101のバンプ103と、配線基板110の配線リード114のボンディング部は、配線リード114上に封止用の接着剤130aを、液体吐出基板101の周囲に封止用の接着剤130bを用いて封止をすることで周囲から絶縁している。
露出している配線リード114と、電気信号入力部であるコンタクト部112は、図8に示すように各配線リード114から基板端縁に延出された数多くの内部配線113をめっき用配線として用いて、ニッケル(Ni)と金(Au)により電解めっきを行う。このようにして、銅箔の腐食を防止する構成が知られている。
特開2003−211678号公報
しかし、配線基板110の表面に露出する配線リード114とコンタクト部112とに対して、インク等による腐食を防止するためのめっき処理工程で以下のような問題がある。すなわち、NiやAuによる電解めっきを行うために、基板端縁に延出するめっき用配線となる内部配線113が配線リード114の本数分必要である。このため、図8に示すように、配線基板内部に敷設する配線数が増加し、またそれによる基板サイズの増大に伴うコスト上昇が問題となることがあった。
本発明は、外部に露出している配線リードや電気信号入力部に電解めっきを行うためのめっき用配線数を低減し、基板サイズの増大やコスト上昇を防ぐことのできる配線基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明の配線基板の製造方法は、表面に露出する電気信号入力部および複数の内部配線と、デバイスホール内の素子チップの電極部に電気的に接続される複数の配線リードと、デバイスホール内の複数の配線リードを互いに導通させる配線共有部とを有し、少なくとも1本の内部配線を基板端縁まで延出させた配線基板を製造する工程と、配線基板の基板端縁まで延出している内部配線およびデバイスホール内の配線共有部を用いて、電気信号入力部および配線リードをめっきする工程と、デバイスホール内の配線共有部を除去する工程と、を有することを特徴とする。
配線共有部を設けることで、装置本体からの駆動電力や電気信号を入力するための電気信号入力部および配線リードに対して電解めっきを行うのに必要な内部配線(めっき用配線)を例えば1本のみとすることができる。めっき用配線をリード配線の本数分必要とする場合に比べて、無駄な配線を省き、配線基板の基板サイズを大幅に縮小して、コスト低減に貢献できる。
このような配線基板を液体吐出ヘッドに用いることで、液体吐出ヘッドの低価格化等を促進できる。
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図1および図2に示すように、めっき処理前の配線基板材Bは、デバイスホールである開口11と、図示裏面側に露出する電気信号入力部であるコンタクト部12と、内部配線13と、開口11から露出する配線リード14等を有する。コンタクト部12および配線リード14は、腐食を防止する目的でニッケル(Ni)や金(Au)による電解めっきを行う。開口11内の配線リード14は、これらを互いに導通させる配線共有部15と一体に形成されており、このため、図3に示すように、基板端縁に延出しためっき用配線となる内部配線13を1本のみとすることが可能である。
なお、めっき処理後は、配線共有部15を図2に示す打ち抜きや、図5に示すレーザー加工等により除去する。このようにして製造された配線基板10を、図4に示すように、液体吐出基板1を支持する支持部材20に接着する。次いで、液体吐出基板1のヒーターボード2上のバンプ3と配線リード14との電気接続が行われる。従来例においては、少なくとも配線リードの本数分必要であっためっき用配線の多くを省くことで、配線基板10のサイズ増大に伴うコスト上昇を防ぎ、安価な液体吐出ヘッドを提供することができる。
図3に示すように、基板端縁に延出する内部配線13には、一般に液体吐出基板1へ電力を供給しないことで極力細い配線とする信号線等よりも、液体吐出基板1へ電源を供給することから太い配線とする電源線を選ぶとよい。このようにして、安定した電力を供給し、めっき処理をすることが可能となる。
さらに、一般的にインクジェット記録装置に用いる液体であるインクは、発一性向上の観点から尿素成分を含むことがある。従って、配線基板を一体形態でパッケージする場合、パッケージ形態内部のインク雰囲気中に、この尿素は熱で分解されたアンモニアガスがあり、これが結露した水分に溶け込んでアンモニア水となることがある。
そこで、配線基板10の基板端縁に延出した内部配線13は、コンタクト部12から延出する基板端縁までの配線長さL1 を、他の全てのコンタクト部12の基板端縁までの距離L2 、L3 より長くすることが望ましい(図1参照)。これにより、万一上述した内部配線の腐食が基板端縁で生じた場合も信頼性を損なうことのないインクジェット記録ヘッドを提供することが可能である。
なお、「プリント」および「記録」とは、文字、図形等、有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリント媒体上に画像、模様、パターン等を形成する。また、媒体の加工を行う場合も言うものとする。
ここで、「プリント媒体」および「媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板等、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能な物も言うものとする。
さらに、「インク」とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきものである。すなわち、プリント媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成またはプリント媒体の加工、或いはインクの処理(例えばインク中の色材の凝固または不溶化)に供され得る液体を言い、記録に関して用いる全ての液体を含むものとする。
図1ないし図4は、実施例1を示す。配線基板材Bは、めっき処理前の状態の配線基板10を示すもので、開口11内に、すべての配線リード14に繋がる配線共有部15を有し、複数の配線リード14のうちの1本に接続されためっき用配線として内部配線13が基板端縁に延出している。
図1および図2に示すように、めっき処理後に、配線基板材Bの配線共有部15に対し直上に配置されたプレス機の打ち抜き切断冶具T1 を下方へ向けて押し当てることによって、配線共有部15を切り離して、配線基板10が製作される。
図3は配線基板10の配線構造を示すもので、コンタクト部12および開口11内に突出する配線リード14にはそれぞれ銅箔等のパターニングによって形成された内部配線13が接続され、多くの内部配線13のうちの1本のみが基板端縁まで延出している。
本実施例の液体吐出ヘッドであるインクジェット記録ヘッドは、電気信号に応じて膜沸騰を生じせしめる電気熱変換体を用いて記録を行う方式の記録ヘッドであり、図4に示すように、液体吐出基板1、配線基板10、支持部材20から構成されている。
液体吐出基板1は、シリコン製の基板2の中央にインク供給口4が長穴の形状で開いており、複数の発熱抵抗体がほぼ等間隔でインク供給口4の両側に並んでいる。このような発熱抵抗体を形成した基板2はヒーターボードと呼ばれている。インクはヒーターボード2のインク供給口4から供給される。ヒーターボード2の外部には発熱抵抗体に電力を供給するための配線(不図示)が引き回されていて、ヒーターボード2上の両端に設置されている電極部と結線されている。これらの配線は、一般に、数百から数千Åの厚さを有する窒化絶縁膜(SiN)で保護されている。そして、ヒーターボード2上に、フォトリソグラフィー技術により形成された複数の吐出口6を有するオリフィスプレート5を貼り付ける。さらに、電極パッド上には、電極となるバンプ3が形成されて、液体吐出基板1が完成する。なお、バンプ3は、例えば、スタッドバンプ工法により形成された5〜30μm程度の金バンプである。
配線基板10は、例えば、フレキシブル配線基板が使用され、ベースフィルム10a上に銅箔を接着剤10bにより接着し、銅箔をパターニングして、銅箔の内部配線13および配線リード14を形成する。そして、液体吐出基板1のバンプ3を電気接続する配線リード14以外を、接着剤10cによって接着されたカバーフィルム10dにより被覆している。なお、ベースフィルム10a、カバーフィルム10dは、例えば、厚みが25μmのレジストフィルムである。
配線リード14、コンタクト部12は、例えば、厚み30μmの銅箔に金メッキが施される。また、接着剤10b、10cは、例えば、10μmの厚みを有している。
配線基板10の全ての銅箔配線に繋がる配線共有部15を有するため、1本の内部配線13を基板端縁に延出させ、これをめっき用配線として配線リード14とコンタクト部12に対して金めっき等を施す。その後、不要となった配線共有部15をプレス機により打ち抜き、配線リード14の先端部14aを形成し、かつ、配線リード14の先端部14aと根元部との間で撓み14bを有する形状とする。
図4の(a)、(b)に示すように、配線基板10の撓み形状は、インクジェット記録ヘッド製造時に配線基板10へ熱が加わった際の熱膨張等の影響を緩和するものである。なお、配線基板10をプレス機により打ち抜いて液体吐出基板1と電気的接合をする際、配線リード14の先端に下向きのダレや、バリ等のエッジ14cが発生し、液体吐出基板1に干渉して、傷をつけたり、その他悪影響を与えるおそれがある。そこで、図1および図2に示すように、コンタクト部12を表側として、配線基板10の裏面側から配線共有部15をプレス機で打ち抜き切断することが望ましい。
こうすることで、図4の(a)に示すように、配線共有部15を切り離した後に配線リード14の先端部14aにできるダレや、バリ等のエッジが液体吐出基板1を傷つける懸念のない良好な電気的接合状態が得られる。
支持部材20は、液体吐出基板1のインク供給口4と、支持部材20のインク供給口22が連通するように接着剤21により接着される。また、液体吐出基板1の電極部に対して、配線基板10がほぼ水平に接続できる構造となっており、接着剤23により、配線基板10を接着固定する。
そして、液体吐出基板1のバンプ3と、配線基板10の配線リード14を超音波と熱を用いて金属接合(インナーリードボンディング)し、両電極間を電気的に接続固定する。次いで、配線リード14上に図示しない第1の封止用の接着剤を、液体吐出基板1の周囲に第2の封止用の接着剤を用いて封止することで、周囲からボンディング部を絶縁し、被覆する。これらの接着剤に、例えば熱硬化性接着剤を用いれば、両電極間が十分に固定される。
本実施例によれば、配線基板の表面に露出している配線リードとコンタクト部に対して、ニッケル(Ni)や金(Au)による電解めっきを行うのに必要なめっき用配線は、配線基板の基板端縁に延出した1本の内部配線のみとなる。その結果、これまで配線リードの本数分必要であった無駄な配線を省くことができ、基板のサイズ増大に伴うコスト上昇を防ぐことが可能である。
なお、本実施例では配線基板の基板端縁に延出するめっき用配線を1本としたが、これは、液体吐出基板に電源を供給する電源線等、他の配線より配線幅が広いものを選ぶことが望ましい。さらに、配線基板の基板端縁に延出する内部配線のコンタクト部より延出する基板端縁までの配線長さは、腐食による悪影響を防ぐ観点から他のコンタクト部から基板端縁までの距離よりも長いことが望ましい。
図5は、実施例2による液体吐出ヘッドの製造方法を示す。本実施例は、配線基板材Bの配線共有部15を鉛直上方より打ち抜くためのプレス機の代わりに、配線共有部15の上方にレーザー加工機T2 と、位置合わせを行うためのカメラユニットSを配置したものである。配線共有部15の上方にあるレーザー加工機T2 を配線基板材Bに対し、位置合わせを行いながら開口11内の二点鎖線Nに沿ってレーザーで切断し、配線共有部15を切り離すことで、図5の(b)に示す状態となる。
本実施例では、液体吐出基板と電気接続する配線リード14の先端をレーザー加工により形成するため、実施例1のようなプレス機による打ち抜きに比べて、切り離した配線リード14の先端にダレやバリ等が残りにくい。従って、配線基板10を液体吐出基板に電気的に接続する際に、より信頼性のある電気接続が可能である。
1 液体吐出基板
2 ヒーターボード
3 バンプ
4 インク供給口
5 オリフィスプレート
6 吐出口
10 配線基板
11 開口
12 コンタクト部
13 内部配線
14 配線リード
15 配線共有部
20 支持部材
2 ヒーターボード
3 バンプ
4 インク供給口
5 オリフィスプレート
6 吐出口
10 配線基板
11 開口
12 コンタクト部
13 内部配線
14 配線リード
15 配線共有部
20 支持部材
Claims (10)
- 表面に露出する電気信号入力部および複数の内部配線と、デバイスホール内の素子チップの電極部に電気的に接続される複数の配線リードと、デバイスホール内の複数の配線リードを互いに導通させる配線共有部とを有し、少なくとも1本の内部配線を基板端縁まで延出させた配線基板を製造する工程と、
配線基板の基板端縁まで延出している内部配線およびデバイスホール内の配線共有部を用いて、電気信号入力部および配線リードをめっきする工程と、
デバイスホール内の配線共有部を除去する工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。 - 素子チップが、電気信号に応じて液体を吐出する液体吐出基板であることを特徴とする請求項1記載の配線基板の製造方法。
- 基板端縁まで延出している内部配線が、液体吐出基板に電源を供給するための電源線であることを特徴とする請求項2記載の配線基板の製造方法。
- 基板端縁まで延出している内部配線に繋がる電気信号入力部が、他の電気信号入力部よりも基板端縁から離れた位置にあることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載の配線基板の製造方法。
- 配線共有部を打ち抜くことを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載の配線基板の製造方法。
- 電気信号入力部のある面と反対側の面より配線共有部を打ち抜くことを特徴とする請求項5記載の配線基板の製造方法。
- 配線共有部をレーザー加工によって切断することを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載の配線基板の製造方法。
- 配線共有部を除去する際に、同時に配線リードを撓み変形させることを特徴とする請求項1ないし6いずれか1項記載の記載の配線基板の製造方法。
- 請求項1ないし8いずれか1項記載の配線基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする配線基板。
- 請求項2ないし8いずれか1項記載の配線基板の製造方法によって製造された配線基板と、前記配線基板のデバイスホールに組み込まれた液体吐出基板を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
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---|---|---|---|
JP2005271329A JP2007083401A (ja) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | 配線基板の製造方法および液体吐出ヘッド |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN104626751A (zh) * | 2013-11-13 | 2015-05-20 | 佳能株式会社 | 液体喷射头和制造液体喷射头的方法 |
JP2020097159A (ja) * | 2018-12-18 | 2020-06-25 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドとその製造方法 |
-
2005
- 2005-09-20 JP JP2005271329A patent/JP2007083401A/ja active Pending
Cited By (3)
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JP2020097159A (ja) * | 2018-12-18 | 2020-06-25 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドとその製造方法 |
JP7229753B2 (ja) | 2018-12-18 | 2023-02-28 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドの製造方法 |
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