JP2013067066A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】インクジェットヘッドのイオンマイグレーション耐性を向上させる。
【解決手段】吐出ダイ１７は、吐出口、圧電素子、プリント配線パターン、駆動ＩＣ、第１端子部３２を有する。フレキシブル配線回路基板１２は、第２端子部３４を有し、この第２端子部３４が吐出ダイ１７の第１端子部３２に接合される。第２端子部３４の銅または銅合金配線の表面には、１，２，３トリアゾールまたは／および１，２，４トリアゾールを含む処理液を接触させて、銅イオン拡散抑制皮膜７７を形成する。第１端子部３２に第２端子部３４を接合し、これらを電気的に接続する。銅イオン拡散抑制皮膜７７により銅イオンが拡散することがなく、銅イオンによるマイグレーションの発生が抑えられる。マイグレーションの発生に起因する誤動作がなくなる。
【選択図】図８

Description

本発明は、インクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
近年、インクジェットプリンタにおいても高機能化が進み、一部の機種では、オフセット印刷に迫る高画質な解像度、例えば１２００ｄｐｉの出力解像度が要求されている。高解像度を実現するためには、吐出口やインクを吐出するための圧電素子などのアクチュエータを高密度に実装することが求められる。例えば、特許文献１では、半導体処理技法によりノズルやインク流路、ポンプ室、圧電素子などを有する吐出ダイを製造することにより、吐出口の高密度な実装を実現している。
吐出ダイ内には、ポンプ室及び吐出口を有するインク流路が形成され、吐出口は吐出ダイの下面に開口する。吐出ダイの上面には、前記ポンプ室に対応する位置で圧電素子などのアクチュエータ、このアクチュエータを駆動する配線回路パターンが形成される他に、アクチュエータを駆動するための集積回路も実装される。このように、吐出口を高密度に実装する場合には、アクチュエータを駆動する電気信号を送るための配線回路パターンも高密度になる。
吐出ダイの配線回路基板には、互いの端子部同士を合せるようにして、半田や異方性導電接着剤などの接合材により、フレキシブル配線回路基板が接合されて、電気接続部が構成される。フレキシブル配線回路基板は、例えばポリイミド（ＰＩ）製の絶縁層（基材シート）に銅配線を形成したもので、端子部を除く領域は、接着層を介してＰＩ製の保護層が接着される。このフレキシブル配線回路基板によって電気信号がダイ側の配線回路パターンに入力され、アクチュエータを個別に駆動することで、インクが吐出される。
インクジェットヘッドの構造上、前記電気接続部近傍を、水やインク、及びインクを除去するための溶剤などの液体が通過する。したがって、液体がフレキシブル配線回路基板の接続部へと侵入すると、駆動時に配線間にイオンマイグレーションが発生し、回路間でのショートを引き起こす懸念がある。特に、配線間が１００μｍ未満の狭いピッチになると、イオンマイグレーションしやすくなり、絶縁に対する要求性能が高くなる。
フレキシブル配線回路基板は可撓性を考慮し、保護層と接着剤の厚みが５０μｍ未満程度の薄さのものを使用している。フレキシブル配線回路基板の配線は非常に薄い樹脂でのみ保護されている状態であるため、長期間の使用においては吸湿によるイオンマイグレーションが問題となる。
イオンマイグレーションとは、電極間に電界が発生している（電位差がある）状態で水分が存在すると、水分が媒体となって金属イオンが移動する現象である。このイオンマイグレーションが発生すると、本来の電気的回路とは異なる部分で短絡を起こす。この短絡は、本来予期しない部分での導通となるため、製品の動作不良や最悪の場合には製品の故障を引き起こす。特に配線間が１００μｍ未満の狭ピッチになるとイオンマイグレーションが起こりやすくなり、絶縁に対する要求性能は高くなる。
特に、インクジェットヘッドにおいては、フレキシブル配線回路基板の保護層の端部については、銅配線は接着剤のみで保護されている状態であるため、構造上最もマイグレーション耐性が弱い。イオンマイグレーション耐性が弱いと、駆動時にイオンマイグレーションが発生し、回路間での短絡を引き起こす懸念が高くなる。短絡が発生すると正しく描画することができない他に、画質悪化といった印刷不良や故障が発生する。したがって、イオンマイグレーション耐性を向上させる必要がある。
米国特許第７０５２１１７号明細書 特開２００８−１２６６２９号公報 特開平９−６４４９３号公報
インクジェットヘッド用のフレキシブル配線回路基板におけるイオンマイグレーション防止方法としては、一般には液体が侵入することがないように、封止材を盛ることが考えられる。しかし、封止材には様々な性能が要求され、満足のいく封止材の選定・開発には長い開発期間が必要と考えられる。また、封止材内を湿気が時間を経て侵入することも考えられるので、吸湿性・透湿性が低いもの（耐湿性が高いもの）が必要である。しかも構造上、応力がかかることがあり、柔軟性も要求される。さらに、インクジェットヘッドでは、インクを除去するために溶剤を使用することがあり、溶剤耐性も要求される。長期的には封止材は溶剤で劣化してしまうため、封止材が持つ耐湿性も同時に劣化してしまい、封止材のみではイオンマイグレーションを防止することができない。このため、フレキシブル配線回路基板自体での耐性が必要となる。
例えば特許文献２に開示されているように、フレキシブル配線回路基板の保護層上に、金などの無機材料を有する保護フィルムを貼り、イオンマイグレーションを防止する方法がある。これによって、外部からの水分の侵入を防止し、配線間のイオンマイグレーションの発生を抑制することができると考えられる。
また、例えば特許文献３に開示されているように、周囲のベース剤や接着剤に銅が拡散することがないように、銅配線に導電性皮膜を形成し、イオンマイグレーションを防止する方法がある。この方法では、樹脂材料を透過した水分が直接に銅配線を腐食させることはないため、イオンマイグレーションの発生を抑制することができる。
しかしながら、特許文献２の場合には、無機材料からなる保護フィルムを精度良く貼ることは困難である。したがって、先端に隙間ができることがあり、この隙間による欠損部分から液体が侵入し、イオンマイグレーション耐性が低下するという懸念がある。また、保護層の端部を保護フィルムで完全に覆うようにすると、構造上ダイ側の配線回路基板に干渉してしまい、電気接続部が正しく接続されないおそれがある。
また、特許文献３の場合には、銅配線を形成する際に、その工程途中で、銅配線とマスク層との隣接領域に数μｍ程度の隙間を形成するための再露光・現像処理工程や、この隙間に対してニッケル皮膜からなる導電性皮膜を形成する工程が必要となり、複雑且つ煩雑な工程処理となる他に、コストアップが懸念される。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、配線間が狭ピッチであるフレキシブル配線回路基板の接続部構造において、水分や溶剤に対して高い耐性を持ち、イオンマイグレーションの発生を防止することできるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、インクを吐出するための素子、前記素子を駆動させる配線回路、前記配線回路に駆動信号を入力する第１端子部が形成されたノズル付配線回路基板と、前記第１端子部に電気的に接続される第２端子部を有するフレキシブル配線回路基板とを有するインクジェットヘッドにおいて、前記第２端子部は、銅または銅合金配線と、前記銅または銅合金配線の表面に形成され、１，２，３トリアゾールまたは／および１，２，４トリアゾールを有する銅イオン拡散抑制皮膜とを有することを特徴とする。なお、前記第１端子部と第２端子部との接合部分を外側から覆うように封入される樹脂製封止部を有することが好ましい。また、前記第１端子部の銅または銅合金配線に対し、銅イオン拡散抑制皮膜を有することが好ましい。前記ノズル付き配線回路基板及び前記フレキシブル配線回路基板の銅または銅合金配線に対し、銅イオン拡散抑制皮膜を有することが好ましい。
また、本発明は、インクを吐出するための素子、前記素子を駆動させる配線回路、前記配線回路に駆動信号を入力する第１端子部が形成されたノズル付配線回路基板と、前記第１端子部に電気的に接続される第２端子部を有するフレキシブル配線回路基板とを有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記第２端子部を構成する銅または銅合金配線に、１，２，３トリアゾールまたは／および１，２，４トリアゾールを含む処理液を接触させ、次に前記処理液を溶剤で洗浄して前記銅または銅合金配線の表面以外の処理液を除去し、前記銅または銅合金配線の表面に銅イオン拡散抑制皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜形成工程を経たフレキシブル配線回路基板の前記第２端子部を前記第１端子部に接合する接合工程と、前記接合工程により接合された前記第１端子部と第２端子部との接合部分を外側から覆うように樹脂を封入する封止工程とを含むことを特徴とする。なお、前記皮膜形成工程の前に、前記銅または銅合金配線に、銅または銅合金以外の金属メッキを施すメッキ工程を含むことが好ましい。
本発明によれば、フレキシブル配線回路基板の第２端子部の銅または銅合金配線に、１，２，３トリアゾールまたは／および１，２，４トリアゾールを有する銅イオン拡散抑制皮膜を有することにより、簡単な構成によって、イオンマイグレーション耐性を付与することができる。また、イオンマイグレーション耐性に優れたインクジェットヘッドをコストマップすることなく製造することができる。
インクジェットヘッドを示す全体斜視図である。 インクジェットヘッドを分解して示す斜視図である。 吐出ダイの斜視図である。 吐出ダイとヘッド本体の一部を示す断面図である。 吐出ダイとフレキシブル配線回路基板との接続を示す分解斜視図である。 インクジェットヘッドを切り欠いて示す斜視図である。 本発明の製造方法を示すフローチャートである。 フレキシブル配線回路基板の接続状態を示すもので、（Ａ）はフレキシブル配線回路基板の底面図、（Ｂ）はフレキシブル配線回路基板と吐出ダイの配線回路基板との接合を示す断面図、（Ｃ）は吐出ダイの配線回路基板の平面図である。 フレキシブル配線回路基板の電気接合部を示す斜視図である。 フレキシブル配線回路基板を示す図９における X−X 線相当の断面図である。 処理液接触工程を経たフレキシブル配線回路基板を示すもので、絶縁層の表面に処理液膜が形成された状態を示す図９における X−X 線相当の断面図である。 洗浄工程・乾燥工程を経たフレキシブル配線回路基板を示すもので、銅配線の表面に銅イオン拡散抑制皮膜が形成された状態を示す図９における X−X 線相当の断面図である。 他の実施形態におけるフレキシブル配線回路基板を示すもので、銅配線にメッキ層が形成された状態を示す図９における X−X 線相当の断面図である。 同じく、洗浄工程・乾燥工程を経たフレキシブル配線回路基板を示すもので、絶縁層の表面に処理液膜が形成された状態を示す図９における X−X 線相当の断面図である。 同じく、洗浄工程・乾燥工程を経たフレキシブル配線回路基板を示すもので、銅配線の表面に銅イオン拡散抑制皮膜が形成された状態を示す図９における X−X 線相当の断面図である。
図１に示すように、インクジェットヘッド１０は、ヘッド本体１１、１対のフレキシブル配線回路基板１２、１対の取付枠１３から構成される。図２に示すように、ヘッド本体１１は矩形体状に形成され、上部にチューブ接続ノズル１５が、下部に吐出ダイ１７が形成される。チューブ接続ノズル１５は供給用と回収用の２本が形成され、不図示のインクジェットプリンタに実装されたときに、インク供給タンク及びインク回収タンクからのインクチューブがそれぞれ接続される。
ヘッド本体１１の両側部には、フレキシブル配線回路基板１２が取り付けられる。また、このフレキシブル配線回路基板１２を保護するようにヘッド本体１１の両側部に、取付枠１３が接合される。フレキシブル配線回路基板１２及び取付枠１３の接合は、例えば２液タイプの接着剤が用いられる。
図３に示すように、吐出ダイ１７は平行四辺形状の板部材からなる。図４に示すように、内部にはインク流路２１が形成され、このインク流路２１の一部にポンプ室２２が形成される。このポンプ室２２に対応する位置で薄膜２３を介し上部には、圧電素子２４が形成される。圧電素子２４は薄膜２３を変形させ、ポンプ室２２の容量を変化させる。この変形によって、吐出口２５からインク滴が吐出する。
図５に示すように、吐出ダイ１７の上部には、圧電素子２４の他に、インク通路開口３０、駆動ＩＣ３１、フレキシブル配線回路基板接続用の第１端子部３２が形成される。圧電素子２４はプリント配線パターン３３を介し駆動ＩＣ３１に接続される。駆動ＩＣ３１は第１端子部３２に接続される。この第１端子部３２には、フレキシブル配線回路基板１２の第２端子部３４が電気的に接続される。
図６に示すように、フレキシブル配線回路基板１２の取り付け後に、吐出ダイ１７の上面を覆うように、支持体３５やハウジング３６、仕切り板３７などが被せられて、これらが接着剤にて固着され、ヘッド本体１１が形成される。
ヘッド本体１１は、仕切り板３７を挟むようにハウジング３６を両側から取り付けて構成される。この仕切り板３７によってヘッド本体１１内にはインク入口室４０及びインク出口室４１が形成される。さらに、各室４０，４１には、各室４０，４１の対角線方向にステンレス製のフィルタ４２，４３が収納される。
図４に示すように、フレキシブル配線回路基板１２は支持体３５の両側の湾曲部３５ａに沿って密着し、９０°に折り曲げられて、ヘッド本体１１の両側面に沿うように配置される。なお、図４は、微小な圧電素子２４や駆動ＩＣ３１を図示するために、高さ方向に誇張して記載しており、図６に切り欠いて示す全体の断面図とは寸法的には対応していない。
次ぎに、図２に示すように、ヘッド本体１１の両側から取付枠１３によりヘッド本体１１を挟むようにし、例えば２液混合タイプの接着剤を用いて、ヘッド本体１１、フレキシブル配線回路基板１２、取付枠１３が固着され一体化される。
図４に示すように、一体化されたヘッド本体１１の吐出ダイ１７と取付枠１３との隙間４５には、封止用の接着剤４６が充填され、封止部４７が形成される。接着剤４６としては、エポキシ接着剤、ウレタン接着剤、シリコン系接着剤、フッ素ゲル系接着剤などの重合の進行に温度依存性がある２液タイプ（主剤と可塑剤（硬化剤））のものを用いる。本実施形態では、耐薬品性及び耐久性に優れる信越化学工業製のＳＩＦＥＬというフッ素ゲル系の接着剤４６を用いている。
フレキシブル配線回路基板１２は、図示しない制御回路に接続される。そして制御回路からの駆動信号がフレキシブル配線回路基板１２、駆動ＩＣ３１に送られる。駆動ＩＣ３１では、制御信号に基づき圧電素子２４の駆動信号を生成して、各圧電素子２４を個別に駆動する。これにより各吐出口２５から駆動信号に応じたインク滴が吐出される。インク滴は不図示の記録材料に主走査方向に記録され、インク滴の吐出に応じて記録材料が主走査方向に交差する副走査方向に移動するため、記録材料には画像が記録される。
吐出ダイ１７において各吐出口２５は、主走査方向に沿う行方向と、主走査方向に対して直交せずに一定の交差角度を有する斜めの列方向とに沿って千鳥状に隣接するもの同士をずらしてマトリックスに配置される。これにより、吐出口２５の高密度実装が可能になり、複数の吐出口列によって例えば１２００ｄｐｉでの出力解像度で画像が記録される。
図５に示すように、吐出ダイ１７にはヘッド本体１１（図４参照）を組み立てる前に、吐出ダイ１７の第１端子部３２に、フレキシブル配線回路基板１２の第２端子部３４を重ね合わせて、両者が加熱圧着されることにより、半田付けされる。
図７に示すように、フレキシブル配線回路基板１２の接続に際しては、大きく分けて、フレキシブル配線回路基板１２に対し銅イオン拡散抑制皮膜７７を形成する皮膜形成工程Ｓ１、接合する配線回路基板同士を位置合せする位置合せ工程Ｓ２、位置合せした後に圧着加熱する圧着加熱工程Ｓ３を順に行い、フレキシブル配線回路基板１２と配線回路基板５５とを接合する。これらの各工程Ｓ１〜Ｓ３により、図８に示すように、第１端子部３２及び第２端子部３４が加熱圧着されて半田付けされる。
図８及び図９に示すように、フレキシブル配線回路基板１２は、ＰＩ製の絶縁層７１に銅配線７３を形成したもので、第１端子部３２を除く領域は、接着層７４を介してＰＩ製の保護層７５が接着される。なお、銅配線７３は銅製の他に銅合金製であってもよい。絶縁層７１は例えば２５μｍの厚みであり、銅配線７３は１２μｍ、接着層７４は１７．５μｍ、保護層７５は１２．５μｍの厚みである。なお、端子部３２，３４の表面には、これらの接合を容易に行うために、半田、金錫などのメッキ層（図示省略）が形成される。これらメッキ層は、加熱圧着による接合時に溶けて端子部３２，３４と一体化される。
皮膜形成工程Ｓ１では、図１０〜図１２に示すように、フレキシブル配線回路基板１２の銅配線７３に対し、銅イオン拡散抑制皮膜７７を形成する。図８に示すように、フレキシブル配線回路基板１２は、基板本体となる絶縁層７１と、この絶縁層７１上に配置される銅配線７３と、この銅配線７３の一部が露出するように銅配線７３を覆う保護層７５と、保護層７５を接着するための接着層７４とを有する。
図７に示すように、皮膜形成工程Ｓ１は、液接触工程Ｓ１１、洗浄工程Ｓ１２、乾燥工程Ｓ１３を有する。液接触工程Ｓ１１では、フレキシブル配線回路基板１２の銅配線７３が形成されている面に、処理液を例えば塗布により接触させる。洗浄工程Ｓ１２では、処理液を塗布した後に、溶剤を用いてフレキシブル配線回路基板１２に塗布した余剰の処理液を洗浄により除去する。乾燥工程Ｓ１３では、フレキシブル配線回路基板１２に付着した洗浄液を乾燥させる。
液接触工程Ｓ１１で用いる処理液は、１，２，３−トリアゾール、または１，２，４トリアゾール（以下、両者の総称としてアゾール化合物とも称する）を含む液から構成される。なお、両者を混合したものであってもよい。本発明では、上記アゾール化合物を使用することにより所定の効果が得られており、例えばアミノトリアゾールを代わりに使用した場合には所望の効果が得られない。
処理液中におけるアゾール化合物の総含有量は特に制限されないが、銅イオン拡散抑制皮膜７７の形成のし易さ、及び銅イオン拡散抑制皮膜７７の付着量制御の点から、処理液全量に対して、０．０１質量％以上１０質量％以下が好ましく、０．１質量％以上５質量％以下がより好ましく、０．２５質量％以上５質量％以下が特に好ましい。アゾール化合物の総含有量が多すぎると、銅イオン拡散抑制皮膜７７の堆積量の制御が困難になる。アゾール化合物の総含有量が少なすぎると、所望の銅イオン拡散抑制皮膜７７の堆積量になるまで時間がかかり、生産性が低下する。
処理液には溶剤が含まれていてもよい。使用される溶剤は特に制限されず、例えば、水、アルコール系溶剤（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール）、ケトン系溶剤（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン）、アミド系溶剤（例えば、ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン）、二トリル系溶剤（例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル）、エステル系溶剤（例えば、酢酸メチル、酢酸エチル）、カーボネート系溶剤（例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート）、エーテル系溶剤、ハロゲン系溶剤などが挙げられる。これらの溶剤は、２種以上混合して使用してもよい。なかでも、フレキシブル配線回路基板の製造における安全性の点で、水、アルコール系溶剤が好ましい。特に、溶剤として水を使用すると、基板と処理液を接触させる際に浸漬法を採用する場合に、特異的にアゾール化合物が銅配線表面に自己堆積し易いことから、好ましい。処理液中における溶剤の含有量は特に制限されないが、処理液全量に対して、９０質量％以上９９．９９質量％以下が好ましく、９５質量％以上９９．９９質量％以下がより好ましく、９５質量％以上９９．７５質量％以下が特に好ましい。
一方、フレキシブル配線回路基板１２の銅配線７３間の絶縁信頼性を高める点で、処理液には銅イオンが実質的に含まれていないことが好ましい。過剰量の銅イオンが含まれると、銅イオン拡散抑制皮膜７７を形成する際に該皮膜７７中に銅イオンが含まれることになり、銅イオンのマイグレーションを抑制する効果が薄れ、銅配線７３間の絶縁信頼性が損なわれることがある。なお、銅イオンが実質的に含まれないとは、処理液中における銅イオンの含有量が、１μｍｏｌ／Ｌ（リットル）以下であることを指し、０．１μｍｏｌ／Ｌ以下であるがより好ましく、最も好ましくは０μｍｏｌ／Ｌである。
フレキシブル配線回路基板の配線間の絶縁信頼性を高める点で、処理液には銅または銅合金のエッチング剤が実質的に含まれていないことが好ましい。処理液中にエッチング剤が含まれていると、フレキシブル配線回路基板と処理液とを接触させる際に、銅配線または銅合金配線がエッチングされ、処理液中に銅イオンが溶出することがある。そのため、結果として、銅イオン拡散抑制皮膜中に銅イオンが含まれることになり、銅イオンのマイグレーションを抑制する効果が薄れ、配線間の絶縁信頼性が損なわれることがある。
エッチング剤としては、例えば、有機酸（例えば、硫酸、称賛、塩酸、酢酸、ぎ酸、ふっ酸）、酸化剤（例えば、過酸化水素、濃硫酸）、キレート剤（例えば、イミノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、エチレンジアミン４酢酸、エチレンジアミン、エタノールアミン、アミノプロパノール）、チオール化合物などが挙げられる。また、エッチング剤としては、イミダゾールや、イミダゾール誘導体化合物などのように自身が銅のエッチング作用を持つものも含まれる。なお、エッチング剤が実質的に含まれないとは、処理液中におけるエッチング剤の含有量が、処理液全量に対して、０．０１質量％以下であることを指し、配線間の絶縁信頼性をより高める点で、０．００１質量％以下であることが好ましい。最も好ましくは、０質量％である。
処理液中のｐＨは特に規定されないが、銅イオン拡散抑制皮膜７７の形成性の点から、５以上１２以下を示すことが好ましい。なかでも、フレキシブル配線回路基板１２中の銅配線７３間の絶縁信頼性がより優れる点から、ｐＨは５以上９以下であることが好ましく、６以上８以下であることがより好ましい。処理液のｐＨが５未満であると、銅配線７３から銅イオンの溶出が促進され、銅イオン拡散抑制皮膜７７に銅イオンが多量に含まれることになり、結果として銅イオンのマイグレーションを抑制する効果が低下する場合がある。また、処理液のｐＨが１２を超えると、水酸化銅が析出し、酸化溶解し易くなり、結果として銅イオンのマイグレーション抑制効果が低下する場合がある。なお、ｐＨの調整は、公知の酸（例えば、塩酸、硫酸）や、塩基（例えば、水酸化ナトリウム）を用いて行うことができる。また、ｐＨの測定は、公知の測定手段（例えばｐＨメータ（水溶媒の場合））を用いて実施することができる。また、処理液には、他の添加剤（例えば、ｐＨ調整剤、界面活性剤、防腐剤、析出防止剤など）が含まれていてもよい。
洗浄工程Ｓ１２で用いる溶剤としては、銅配線７３以外の表面に堆積した余分なアゾール化合物などを除去することができるものであればよく、特に制限されない。溶剤としては、例えば、水、アルコール系溶剤（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール）、ケトン系溶剤（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン）、アミド系溶剤（例えば、ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン）、二トリル系溶剤（例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル）、エステル系溶剤（例えば、酢酸メチル、酢酸エチル）、カーボネート系溶剤（例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート）、エーテル系溶剤、ハロゲン系溶剤などが挙げられる。これらの溶剤を、２種以上混合して使用してもよい。なかでも、微細配線間への液浸透性の点から、水、アルコール系溶剤、及びメチルエチルケトンからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む溶剤であることが好ましく、アルコール系溶剤と水の混合液であることがより好ましい。
使用される溶剤の沸点（２５℃、１気圧）は特に制限されないが、安全性の観点で７５℃以上１００℃以下が好ましく、８０℃以上１００℃以下がより好ましい。使用される溶剤の表面張力（２５℃）は特に制限されないが、銅配線７３間の洗浄性がより優れ、銅配線７３間の絶縁信頼性がより向上する点から、１０ｍＮ／ｍ以上８０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、１５ｍＮ／ｍ以上６０ｍＮ／ｍ以下であることがより好ましい。
液接触工程Ｓ１１では、フレキシブル配線回路基板１２と処理液とを接触させる。図１０に示すような、絶縁層７１に銅配線７３を形成したフレキシブル配線回路基板１２に対し、図１１に示すように、処理液を接触させて、絶縁層７１上の銅配線７３や、銅配線７３の間の絶縁層７１の表面に、アゾール化合物を含む処理液膜７６を形成する。処理液膜７６にはアゾール化合物が含有され、この含有量は、銅イオン拡散抑制皮膜７７中の含有量と同義である。また、その付着量は特に制限されず、後述する洗浄工程Ｓ１２を経て、所望の付着量の銅イオン拡散抑制皮膜７７を得ることができるような付着量であることが好ましい。処理液と絶縁層７１との接触方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。例えば、ディップ浸漬、シャワー噴霧、スプレー塗布、スピンコートなどが挙げられる。処理の簡便さ、処理時間の調整の容易さから、ディップ浸漬、シャワー噴霧、スプレー塗布が好ましい。また、微小領域への処理液の浸透性を向上させる点で、ディップ浸漬時に超音波処理を行うことが好ましい。接触の際の処理液の液温としては、銅イオン拡散抑制皮膜７７の付着量制御の点で、５℃以上６０℃以下の範囲が好ましく、１５℃以上３０℃以下の範囲がより好ましい。接触時間としては、生産性、及び銅イオン拡散抑制皮膜７７の付着量制御の点で、１０秒以上３０分の範囲が好ましく、１５秒以上１０分の範囲がより好ましく、３０秒以上５分の範囲がさらに好ましい。
洗浄工程Ｓ１２では、液接触工程Ｓ１１で得られたフレキシブル配線回路基板１２を溶剤で洗浄して、銅配線７３上のアゾール化合物以外の、他の面上のアゾール化合物を除去する。この洗浄によって、銅配線７３の露出面にのみアゾール化合物による皮膜７７が形成される。具体的には図１１に示すように、銅配線７３間のアゾール化合物を含む処理液膜７６などの余分なアゾール化合物が除去され、銅配線７３の露出面にのみアゾール化合物を含む皮膜７７が形成される。なお、洗浄工程Ｓ１２では、フレキシブル配線回路基板１２の銅配線７３の隙間にあるアゾール化合物を含む膜７６が除去されると同時に、図９の保護層７５上のアゾール化合物を含む膜（図示せず）も除去される。
洗浄方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。例えば、液接触工程Ｓ１１を経たフレキシブル配線回路基板１２上に洗浄溶剤を塗布する方法、洗浄溶剤中に接触工程を経たフレキシブル配線回路基板を浸漬する方法などが挙げられる。なお、微小領域への洗浄液の浸透性を向上させる点で、ディップ浸漬時に超音波処理を行うことが好ましい。特に、露出した銅配線７３が絶縁層７１に支持されている場合には、ディップ洗浄、シャワー洗浄、スプレー洗浄が好ましく、露出した銅配線７３の一部が絶縁層７１に支持されていない場合には、銅配線７３の水圧耐性の観点からディップ洗浄が好ましい。洗浄溶剤の液温としては、銅イオン拡散抑制皮膜７７の付着量制御の点で、５℃以上６０℃以下の範囲が好ましく、１５℃以上３０℃以下の範囲がより好ましい。フレキシブル配線回路基板１２と洗浄溶剤との接触時間としては、生産性、及び銅イオン拡散抑制皮膜の付着量制御の点で、１０秒以上１０分の範囲が好ましく、１５秒以上５分の範囲がより好ましい。
図１２に示すように、上記各工程Ｓ１１〜Ｓ１３を経ることにより、露出した銅配線７３の表面上に、アゾール化合物を含む銅イオン拡散抑制皮膜７７が形成される。露出した銅配線７３の表面以外の面上においては、アゾール化合物を含む膜７６は実質的に除去されていることが好ましい。つまり、実質的に露出した銅配線７３の表面上にのみ銅イオン拡散抑制皮膜７７が形成されていることが好ましい。なお、銅配線７３の表面とは、図１２に示すように、基板１２と接する下面以外の上面及び側面を意味する。
本発明においては、上記の溶剤による洗浄を施した後であっても、銅イオンのマイグレーションを抑制することができる十分な付着量の銅イオン拡散抑制皮膜７７を得ることができる。なお、アゾール化合物を含む膜７６は、銅と錯体を形成して皮膜となるものであり、基板などの絶縁層上のものは洗浄で洗い流される。よって、銅表面にのみ、銅イオン拡散抑制皮膜７７が残る。例えば、ベンゾトリアゾールなどを代わりに使用した場合は、上記溶剤による洗浄によって、大半のベンドトリアゾルが洗い流されてしまい、所望の効果が得られない。また、エッチング剤を処理液に含んだベンゾトリアゾールやエッチング能を持つイミダゾール化合物では、形成有機皮膜中に、銅イオンを含んでしまい、銅イオン拡散抑制能はなく、所望の効果が得られない。
銅イオン拡散抑制皮膜７７中におけるアゾール化合物の含有量は、銅イオンのマイグレーションをより抑制できる点から、０．１質量％以上１００質量％が好ましく、２０質量％以上１００質量％であることがより好ましく、特に、５０質量％以上１００質量％が特に好ましい。特に、銅イオン拡散抑制皮膜７７は、実質的にアゾール化合物で構成されていることが好ましい。アゾール化合物の総含有量が少なすぎると、銅イオン拡散抑制皮膜７７のマイグレーションの抑制効果が低下する。
銅イオン拡散抑制皮膜７７中には、銅イオンが実質的に含まれていないことが好ましい。銅イオン拡散抑制皮膜７７中に所定量以上の銅イオンまたは金属銅が含まれていると、本発明の効果に劣る場合がある。
露出した銅配線表面上におけるアゾール化合物の付着量は、銅イオンのマイグレーションをより抑制できる点から、露出した銅配線の全表面積に対して、５×１０−９ｇ／ｍｍ２以上であることが好ましく、１×１０−８ｇ／ｍｍ２以上であることがより好ましい。上記範囲以上であると、銅イオンのマイグレーション効果がより優れる。なお、上限については特に制限されないが、製造上の観点から、１×１０−６ｇ／ｍｍ２以上であることがより好ましい。なお、付着量は、公知の方法（例えば、吸光度法）によって測定することができる。具体的には、先ず水で配線間に存在する銅イオン拡散抑制皮膜を洗浄する（水による抽出法）。その後、有機酸（例えば、硫酸）により銅配線７３上の銅イオン拡散抑制皮膜７７を抽出し、吸光度を測定し、液量と塗布面積から付着量を算出する。
なお、銅配線７３の隙間である絶縁層７１の表面にはアゾール化合物を含む膜は実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲で一部アゾール化合物を含む膜が残存していてもよい。
乾燥工程Ｓ１３では、銅イオン拡散抑制皮膜７７が形成されたフレキシブル配線回路基板１２を加熱乾燥する。フレキシブル配線回路基板１２上に水分が残存していると、銅イオンのマイグレーションを促進させるおそれがあるため、乾燥工程Ｓ１３により水分を除去することが好ましい。なお、乾燥工程Ｓ１３は任意の工程であり、層形成工程で使用される溶媒が揮発性に優れる溶媒である場合などは、乾燥工程Ｓ１３は実施しなくてもよい。
加熱乾燥条件としては、銅配線７３の酸化を抑制する点で、７０℃以上１２０℃（好ましくは、８０℃以上１１０℃以下）で、１５秒以上１０分間（好ましくは、３０秒〜５分）実施することが好ましい。乾燥温度が低すぎる、または乾燥時間が短すぎると、水分の除去が十分でない場合がある。乾燥温度が高すぎるまたは乾燥時間が長すぎると、酸化銅が形成されるおそれがあり、好ましくない。乾燥に使用する装置は特に限定されず、高温槽、ヒーターなど公知の加熱装置を使用することができる。
吐出ダイ１７の配線回路基板５５は、シリコン基板上に銅配線パターンを形成し、配線の最表面に金がメッキされたものを用いるが、これに限るものではない。なお、金メッキに代えて、上記フレキシブル配線回路基板１２と同様にして、銅配線または銅合金配線に対してアゾール化合物による銅イオン拡散抑制皮膜を形成してもよい。
位置合せ工程Ｓ１では、治具を用いて吐出ダイ１７の配線回路基板５５の第１端子部３２とフレキシブル配線回路基板１２の第２端子部３４との接合すべき各端子同士が対面するように、位置決めされる。
圧着加熱工程Ｓ２では、位置合せされた状態で両者を圧着・加熱し、第１及び第２端子部３２，３４同士を半田付けする。これら第１及び第２端子部３２，３４同士を同じ無機材料を用いて同時に接合することで、接合工程を効率よく1回の操作で行うことができる。圧着加熱では、半田溶融やＡｕＳｎ共晶といった金属による接合の他に、ＮＣＰ(Non Conductive Paste)、ＡＣＰ(Anisotropic Conductive Paste)、ＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film)といった端子部の電気接続が可能な樹脂系接着剤により接合してもよい。ＮＣＰは、アンダーフィルの機能を兼ね、接着・絶縁の機能を同時に持つ接続材料である。また、ＡＣＰ、ＡＣＦは、異方性導電フィルムまたはペーストである。また、第１及び第２端子部３２，３４による電気接続部には、接続信頼性を向上させるために、各端子の間に樹脂を充填してもよい。樹脂の充填は電気接続前でも後でもよい。
なお、上記実施形態では、フレキシブル配線回路基板１２の銅配線７３に対してアゾール化合物を含む処理液を塗布した後に洗浄して、銅配線７３に銅イオン拡散抑制皮膜７７を形成したが、この他に、図１３〜図１５に示すように、フレキシブル配線回路基板１２の銅配線７３に銅とは異なるメッキ皮膜８１を形成したものに対して、前記第１実施形態と同じようにアゾール化合物を塗布して塗布液膜８２を形成し、銅イオン拡散抑制皮膜８３を形成してもよい。この場合には、銅配線７３の表面であって、メッキがなされていない部分に対し銅イオン拡散抑制皮膜８３が形成されるため、銅イオンに対するマイグレーションの発生を抑制することができる。図１３に示すように、銅配線７３に対してメッキ工程を行っても、絶縁層に近い部分や、その他の部位であってもピンホール状に、メッキが形成されない部分が発生することが多く、このような非メッキ形成部分に対して、第１実施形態と同様に、銅イオン拡散抑制皮膜８３を形成することができる。したがって、メッキ皮膜８１を形成する点で工程が増えるものの、メッキ工程で生じるメッキされない部分におけるイオンマイグレーションの発生を抑制することができる。
上記実施形態では、フレキシブル配線回路基板１２の第２端子部３４の銅配線７３に対して、アゾール化合物を含む処理液を接触させた後に洗浄して、銅イオン拡散抑制皮膜７７を形成しているが、銅イオン拡散抑制皮膜７７は第２端子部３４以外にも、他のフレキシブル配線回路基板１２の銅配線パターンに対して形成してもよい。また、同様にして、吐出ダイ１７側の第１端子部のみならず、吐出ダイ１７の他の銅配線パターンに対し銅イオン拡散抑制皮膜を形成してもよい。
第３実施形態では、図示は省略したが、フレキシブル配線回路基板の全配線パターンに対して、銅イオン拡散抑制皮膜を形成したものである。この場合には、全配線パターンをエッチング等により形成した後に、このフレキシブル配線回路基板に対し、アゾール化合物を含む処理液に接触させて銅イオン拡散抑制皮膜を形成する。この後に、必要に応じて保護層を形成する。また保護層の形成後、または形成前に必要な部品などを配線パターンの取付部位に取り付ける。
次に、フレキシブル配線回路基板１２におけるイオンマイグレーション抑制効果の評価について説明する。評価方法として、図１０に示すように、ポリイミド絶縁層上に銅配線を形成したものを使用した。配線間のピッチは、配線幅が１００μｍで配線間の幅が１００μｍとした。評価する部分は保護層が無い銅配線のみを用いた。この基板について、図１２に示すように、イオンマイグレーション抑制皮膜７７を有するものと、図１０に示すように、銅配線７３のみのものとで比較を行った。イオンマイグレーションの発生を加速させるために、駆動電圧としてＤＣ３２Ｖ（ボルト）を印加し、試験の態様によっては高温環境の状態で放置して、イオンマイグレーション発生状況を相対比較した。イオンマイグレーションの発生は、配線間の電流値の測定と、顕微鏡による配線間観察との両方を行うことにより、確認した。配線間電流値の測定は、並んでいる配線に対して、３２ＶとＧＮＤ（０Ｖ）を交互に印加する回路を構成し、この回路に例えば１０ｋΩの抵抗を直接に配置し、その間の電圧を測定することにより、電流値を求めている。短絡が発生すると、電流値が上昇するので、この電流値の上昇を検出することにより、イオンマイグレーションの発生有無を判定する。なお、測定機としては、グラフテック製のデータロガーＧＬ８２０を使用した。
以下の３態様にて試験を行った。
（１）フレキシブル配線回路基板を純水に浸漬。
（２）フレキシブル配線回路基板を、ジエチレングリコールモノブチエーテル系溶剤に浸漬。
（３）フレキシブル配線回路基板を、フッ素系樹脂封止材にて保護した状態で、８５℃に保持したジエチレングリコールモノブチルエーテル系溶剤に浸漬。
（１）の条件では、銅配線無処理の場合には、９分経過後にイオンマイグレーションが発生したが、本願発明の皮膜を形成したものでは、１２分経過後にイオンマイグレーションが発生した。（２）の条件では、銅配線無処理の場合には、４分経過後にイオンマイグレーションが発生したが、本発明の皮膜を形成したものでは、１６分経過後にイオンマイグレーションが発生した。（３）の条件では、銅配線無処理の場合には、１００時間が経過した後にイオンマイグレーションが発生したが、本発明の皮膜を有するものでは、１７４時間を経過した後にイオンマイグレーションが発生した。
以上のように、（１）の水分侵入、（２）の溶剤侵入、（３）の溶剤による樹脂への影響追加という３態様ともに、本発明の皮膜７７を形成したものが、皮膜７７を形成しないものに比べて、イオンマイグレーション発生までの時間が延びており、抑制効果があることが確認できた。
１０ インクジェットヘッド
１１ ヘッド本体
１２ フレキシブル配線回路基板
１３ ハウジング
１７ 吐出ダイ
２１ インク流路
２２ ポンプ室
２４ 圧電素子
３２ 第１端子部
３４ 第２端子部
５５ 配線回路基板
７２ 銅配線
７６ 処理液膜
７７，８３ 銅イオン拡散抑制皮膜
８１ メッキ皮膜

Claims (6)

  1. インクを吐出するための素子、前記素子を駆動させる配線回路、前記配線回路に駆動信号を入力する第１端子部が形成されたノズル付配線回路基板と、前記第１端子部に電気的に接続される第２端子部を有するフレキシブル配線回路基板とを有するインクジェットヘッドにおいて、
    前記第２端子部は、銅または銅合金配線と、前記銅または銅合金配線の表面に形成され、１，２，３トリアゾールまたは／および１，２，４トリアゾールを有する銅イオン拡散抑制皮膜とを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 前記第１端子部と第２端子部との接合部分を外側から覆うように封入される樹脂製封止部を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
  3. 前記第１端子部の銅または銅合金配線に対し、銅イオン拡散抑制皮膜を有することを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド。
  4. 前記ノズル付き配線回路基板及び前記フレキシブル配線回路基板の銅または銅合金配線に対し、銅イオン拡散抑制皮膜を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のインクジェットヘッド。
  5. インクを吐出するための素子、前記素子を駆動させる配線回路、前記配線回路に駆動信号を入力する第１端子部が形成されたノズル付配線回路基板と、前記第１端子部に電気的に接続される第２端子部を有するフレキシブル配線回路基板とを有するインクジェットヘッドの製造方法において、
    前記第２端子部を構成する銅または銅合金配線に、１，２，３トリアゾールまたは／および１，２，４トリアゾールを含む処理液を接触させ、次に前記処理液を溶剤で洗浄して前記銅または銅合金配線の表面以外の処理液を除去し、前記銅または銅合金配線の表面に銅イオン拡散抑制皮膜を形成する皮膜形成工程と、
    前記皮膜形成工程を経たフレキシブル配線回路基板の前記第２端子部を前記第１端子部に接合する接合工程と、
    前記接合工程により接合された前記第１端子部と第２端子部との接合部分を外側から覆うように樹脂を封入する封止工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
  6. 前記皮膜形成工程の前に、前記銅または銅合金配線に、銅または銅合金以外の金属メッキを施すメッキ工程を含むことを特徴とする請求項５記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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