JP2000043271A - インクジェット記録ヘッド、その製造方法及び該インクジェット記録ヘッドを具備する記録装置 - Google Patents

インクジェット記録ヘッド、その製造方法及び該インクジェット記録ヘッドを具備する記録装置

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JP2000043271A
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修司 小山
Toshihiro Mori
利浩 森
Teruo Ozaki
照夫 尾崎
Masahiko Kubota
雅彦 久保田
Mitsuji Kitani
充志 木谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録ヘッドの小型化に対応
し、かつ、外部配線との接合信頼性に優れたインクジェ
ット記録ヘッド、その製造方法及び該インクジェット記
録ヘッドを具備する記録装置インクジェット記録ヘッ
ド、その製造方法及び該インクジェット記録ヘッドを具
備する記録装置を提供する。 【解決手段】 インクを吐出するために用いられる熱エ
ネルギーを発生する発熱抵抗層と、該発熱抵抗層に電気
的に接続する配線電極層と、を備えるとともに基板上に
形成される電気熱変換素子と、該電気熱変換素子を被覆
する絶縁保護層と、前記電気熱変換素子に電気的に接続
しているとともに前記電気熱変換素子に電圧を印可する
ために外部配線と接合される部分である外部電気接続部
と、を備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記
外部電気接続部は、前記絶縁保護層に形成されたスルー
ホールを介して前記配線電極層から無電解めっきにより
成長した膜により形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド、その製造方法、及びその記録ヘッドを具備す
る記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットの小滴を発生させ、それ
を紙などの被記録材に付着させて記録を行うインクジェ
ット記録方式には、記録時騒音の発生が極めて小さく、
かつ高速記録が可能であり、しかも普通紙に記録を行う
ことのできる記録方式である。その中でもインクを吐出
するためのエネルギー発生体に発熱素子を用いた、いわ
ゆるバブルジェット方式は特に注目されている。
【０００３】図１１及び図１２は、上記バブルジェット
記録ヘッドの代表的なヒータ部と電気接続部の膜構成を
示すものである。
【０００４】図１１は、上記バブルジェット記録ヘッド
のヒーターボード１００とプリンターから電気信号を受
け取る基板（配線基板）とをワイヤーボンディングによ
って電気接続したものである。Ｓｉ基板１０１上には蓄
熱層１０２を形成し、その上に吐出エネルギーを発生す
るための発熱素子（発熱抵抗層）１０３と、該発熱素子
に電気信号を供給するための発熱素子用配線（配線電極
層）１０４が、薄膜技術を用いて形成されている。そし
て、それらの上層に絶縁膜として１０５、キャビテーシ
ョン層である１０６を設けて、ヒーターボード１００が
完成する。そして保護層に開けられたコンタクトホール
（スルーホール）１０７に設けられた電気接続用パット
１１１にワイヤーボンディング装置によって、ワイヤー
１０９をボンディングし、配線基板との電気的な接続を
行っていた。
【０００５】図１２は、バブルジェット記録装置を別の
方法で電気接続したもので、吐出エレメントとＴＡＢテ
ープをＴＡＢテープによって電気接続したものである。
Ｓｉ基板１０１上には蓄熱層１０２を形成し、その上に
吐出エネルギーを発生するための発熱素子１０３と、該
発熱素子に電気信号を供給するための発熱素子用配線１
０４が、薄膜技術を用いて形成されている。そして、そ
れらの上層に絶縁膜として１０５を形成した後、コンタ
クトホール１０７を形成する。このコンタクトホール１
０７は、発熱素子用配線１０４と上層に形成する電気接
続層とを電気的に導通にするために形成する。次に、キ
ャビテーション層である１０６と電気接続層の１１０を
スパッタ等で形成し、フォトリソ技術により電気接続用
パット１１１を形成する。そして、完成されたヒーター
ボード１００の電気接続用パット１１１とＴＡＢのリー
ド１１２をボンディング装置によりボンディングし、電
気接続する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１１のよ
うに電気接続用パッドが凹部（スルーホール）内にある
場合には、ボンディングを確実に行うためには周りの層
（絶縁層等）がボンディングの邪魔にならないように電
気接続用パッドの面積を大きく取る必要がある。しかし
ながら、インクジェット記録ヘッドは基板上に多くの機
能素子を有することや、近年、インクジェット記録ヘッ
ドがより小型化されるようになるにつれ、電気接続用パ
ッドの面積もあまり大きく採れなくなってきている。そ
こで、スルーホールの上方に導電性材料でバンプを形成
して周りの絶縁層よりも高く電気接続用パッドを形成す
ることにより対応してきた。ここで、上記いずれの接続
方法の場合にもボンディング部の接合強度を向上させる
ためには、電気接続用パッドの表面が窪まず平坦な部分
が十分に確保されていることが望ましい。しかしなが
ら、スパッタ法等でパッド部にバンプを形成した場合、
バンプの膜がスルーホールの段差形状にならってしま
い、バンプの表面に窪みが生じてしまう。一方、このス
ルーホール部分に電気メッキでバンプを形成しようとす
る場合には、配線電極となるアルミニウムがめっきで溶
け出してしまうことを防ぐためにＴｉＷ等の耐食性の高
い導電膜をスルーホール部分に被覆した後、電気メッキ
を行うため、この場合も導電膜がスルーホールの段差形
状にならってしまい、バンプの表面に窪みが生じてしま
う。また、電気メッキを行うためには配線電極の一部も
しくは導電膜の一部に電気メッキ時通電用の配線を新た
に設けなければならないという問題もある。
【０００７】また、図１２のようにスルーホール部を介
して基板端部まで配線を引き伸ばすことにより電気接続
用パッドの表面を平坦にすることはできるものの、この
場合には、前述の基板の小型化に対応することはできな
い。
【０００８】また、サイドシュータートしては、図１２
に示したＴＡＢを用いた方式を用いて電気的な接続を行
っているが、ここで挙げたＴＡＢを用いた電気接続方法
では、従来のワイヤーボンディング方式に比べて、基板
側の電気接続層１１０にスパッタもしくは蒸着による金
の層がもう１層必要なため次のような問題点があった。 （１）新たに金を成膜する装置とパターニングする装置
が必要になる。 （２）パターニング工程が増えるため、マスクが１枚余
分に必要になる。 （３）ウェハ大口径化に伴い、ターゲットが大きくなっ
ていく。金の場合ターゲットが大きいと初期投資も大き
くなる。
【０００９】本発明は上記問題に鑑みなされたものであ
って、本発明の目的は、インクジェット記録ヘッドの小
型化に対応し、かつ、外部配線との接合信頼性に優れた
インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法を提供することにある。
【００１０】また、本発明の別の目的は、上記（１）、
（２）、（３）を不要とし、エッジシューターでもサイ
ドシュータでも可能な電気接続方法で、製造歩留まりが
良く、処理能力が高く、安全なインクジェット記録ヘッ
ドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の目的は以下の手段
によって達成される。すなわち本発明は、インクを吐出
するために用いられる熱エネルギーを発生する発熱抵抗
層と、該発熱抵抗層に電気的に接続する配線電極層と、
を備えるとともに基板上に形成される電気熱変換素子
と、該電気熱変換素子を被覆する絶縁保護層と、前記電
気熱変換素子に電気的に接続しているとともに前記電気
熱変換素子に電圧を印可するために外部配線と接合され
る部分である外部電気接続部と、を備えるインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、前記外部電気接続部は、前記絶
縁保護層に形成されたスルーホールを介して前記配線電
極層から無電解めっきにより成長した膜により形成され
ていることを特徴とするインクジェット記録ヘッドを提
案するものであり、前記インクジェット記録ヘッドは前
記絶縁保護層上にＴａ耐キャビテーション層を有し、該
Ｔａ層は前記外部電気接続部を避けて設けられているこ
と、前記絶縁保護層上には流路壁となる感光性樹脂層が
設けられていること、前記外部配線はＴＡＢテープであ
ること、前記基板は前記外部電気接続部と前記基板端部
との間に凸部を有することを含む。
【００１２】また、本発明は、インクを吐出するために
用いられる熱エネルギーを発生する発熱抵抗層と、該発
熱抵抗層に電気的に接続する配線電極層と、を備えると
ともに基板上に形成される電気熱変換素子と、該電気熱
変換素子を被覆する絶縁保護層と、前記電気熱変換素子
に電気的に接続しているとともに前記電気熱変換素子に
電圧を印可するために外部配線と接合される部分である
外部電気接続部と、を備えるインクジェット記録ヘッド
の製造方法において、前記絶縁保護層にスルーホールを
形成し前記配線電極層を部分的に露出する工程と、該露
出した配線電極部分より無電解めっきにより膜を成長さ
せ前記外部電気接続部を形成する工程と、を有すること
を特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法を提
案するものであり、前記インクジェット記録ヘッドは前
記絶縁保護層上にＴａ耐キャビテーション層を有し、該
Ｔａ層は前記外部電気接続部を避けて設けられているこ
と、前記無電界めっきによる外部電気接続部形成工程
は、前記絶縁保護層上に流路壁となる感光性樹脂層を設
けた後に行われること、前記無電界めっきによる外部電
気接続部形成工程は、前記Ｔａ層を形成し、表面を陽極
酸化した後に行われること、前記外部配線はＴＡＢテー
プであること、前記基板は前記外部電気接続部と前記基
板端部との間に凸部を有すること、前記凸部は感光性樹
脂により形成されること、前記凸部は、流路壁となる感
光性樹脂層を設ける際に同時に形成されることを含む。
【００１３】更に、本発明は前記のインクジェット記録
ヘッド具備させたことを特徴とする記録装置を提案する
ものである。
【００１４】本発明によれば、外部電気接続部となる無
電界めっき膜がスルーホールによって露出した部分から
のみ成長していくため、無電界めっき膜の表面が窪むこ
となく、表面に平坦な部分を確保することができ外部配
線との接合信頼性の高いインクジェット記録ヘッドが得
られる。また、外部電気接続部を引き回したりする必要
も無いため、小型のインクジェット記録ヘッドにも対応
することができる。
【００１５】また、従来ワイヤーボンディングにより、
電気接続を行っていた膜構成を使用でき、めっき液に浸
すだけで、コンタクトホールに窓開けを行ったアルミ部
分のみにニッケルと金が形成できる。しかも、ＴＡＢに
より電気接続が行えるため、サイドシューターのインク
ジェット記録ヘッドにも用いることができる。
【００１６】以下本発明を実施例により更に具体的に説
明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は前述したように外部配線
との接続部である外部電気接続部として無電界めっきで
形成した膜を用いることを特徴とするものである。
【００１８】ここで、無電界めっきは、電気めっきのよ
うに電気エネルギーを用いずに金属相互の化学的置換及
び還元作用を応用して、物質の表面に電気メッキのよう
に金属をめっきする方法であり、 １）被膜の密着性が良好で、複雑な形状のものにも均一
な厚いメッキを行うことができる。 ２）被膜が平滑である。 ３）アルミニウム、ステンレスにもめっきすることがで
き、また、二重めっきが可能である。 ４）電気設備が不要である。 といった利点を有する。そして、本発明ではスルーホー
ルから露出した配線電極層から直接無電界めっきにより
膜を成長させることができるため、その膜の表面はスル
ーホールの形状にならうことなく、平滑な部分を形成す
ることができる。
【００１９】無電界めっき液としては、その浴組成が、
還元剤（次亜リン酸ナトリウム、無水亜硫酸ナトリウ
ム、ホルマリン、ヒドロキノンなど）、緩衝剤（ギ酸
塩、酢酸塩など）の三つからなるものを用いることがで
きる。
【００２０】
【実施例】（実施例１）以下本発明の一実施例を図１に
より詳細に説明する。
【００２１】まず、シリコン基板１０１上に熱酸化膜１
０２（二酸化シリコン）を熱酸化法で形成し、次いで発
熱素子層１０３（ハフニウムボライド）と発熱素子用配
線層１０４（アルミ）を順次スパッタや蒸着などで成膜
する。次にフォトリソ技術を使用して、発熱素子１０３
（ハフニウムボライド）、発熱素子用配線１０４（アル
ミ）をパターニングし、バブルジェットヘッドのヒータ
ーと配線層を形成する。そして、絶縁膜１０５（二酸化
シリコンや窒化シリコン）をＣＶＤやスパッタで形成し
た後、キャビテーション膜１０６（タンタル）を形成す
る。（この時、絶縁層とキャビテーション層は連続に成
膜しても良い。）次に、フォトリソ技術を使用して、キ
ャビテーション膜１０６（タンタル）と絶縁層１０５
（二酸化シリコンや窒化シリコン）をパターニングし、
１０７のコンタクトホールを形成する。
【００２２】次いで、無電解めっき法によりコンタクト
ホール１０７の部分に、ニッケルと金を形成する。ま
ず、コンタクトホール１０７のアルミ１０４の部分の酸
化膜を除去するためエッチングを２０秒（常温）行う。
このエッチング液は（株）ワールドメタル社のＥＴ−１
５（１リットル当たり４０ｍｌ）とＮＳ−ＡＰＦ（１リ
ットル当たり２００ｍｌ）と純水（１リットル当たり７
６０ｍｌ）を混合させた液を用いる。次にそのウェハー
を触媒の液に３０秒（１５℃）浸す。この触媒液は
（株）ワールドメタル社のＡＴ−１００（１リットル当
たり２００ｍｌ）と純水（１リットル当たり８００ｍ
ｌ）を混合させた液を用いる。次にそのウェハーをニッ
ケルめっき液に５分（９０℃）浸す。このニッケルめっ
き液は（株）ワールドメタル社のリンデンＳＡ（１リッ
トル当たり２００ｍｌ）と純水（１リットル当たり８０
０ｍ）を混合させた液を用いる。次にそのウェハーを金
めっき液に３０分（９０℃）浸す。この金めっき液は
（株）ワールドメタル社のＭＮ−ＡＵＡ２（１リットル
当たり５００ｍｌ）とシアン化金カリウム（１リットル
当たり６ｇ）と純水（１リットル当たり５００ｍｌ）を
混合させた液を用いる。
【００２３】このような無電解めっき法を用いた結果、
コンタクトホール１０７の部分にニッケル１１３が２μ
ｍ、金１１４が０．３μｍ形成できた。
【００２４】（実施例２）次に他の実施例を図２によっ
て説明する。
【００２５】ここに示す実施例は、ニッケル形成までは
実施例１と同じ方法を用いる。ニッケルを形成した後、
そのウェハーを金めっき液に５分（９０℃）浸す。この
金めっき液は（株）ワールドメタル社のＭＮ−ＡＵＡ２
（１リットル当たり５００ｍｌ）とシアン化金カリウム
（１リットル当たり３ｇ）と純水（１リットル当たり５
００ｍｌ）を混合させた液を用いる。
【００２６】その後、ウェハーをさらに別の金めっき液
に１５分（７５℃）浸す。この金めっき液は（株）ワー
ルドメタル社のＧＯＬＤ−８（８Ｍ−１リットル当たり
５００ｍｌと８Ａ−１リットル当たり５ｇ）とシアン化
金カリウム（１リットル当たり３ｇ）と純水（１リット
ル当たり５００ｍｌ）を混合させた液を用いる。
【００２７】このような無電解めっき法を用いた結果、
コンタクトホール１０７の部分にニッケル１１３が２μ
ｍ、金−１の１１５が０．０５μｍ、金−２の１１６が
０．５μｍ形成できた。・次に、上述のスルーホールを
形成する層にピンホールが生じていた場合に発生する異
常めっきを防止し、さらに歩留りを向上させることがで
きるインクジェット記録ヘッドの製造方法について実施
例３から５にて示す。
【００２８】（実施例３）以下本発明の一実施例を図３
により詳細に説明する。
【００２９】まず、シリコン基板１０１上に熱酸化膜１
０２（二酸化シリコン）を熱酸化法で形成し、次いで発
熱素子層１０３（ハフニウムボライド）と発熱素子用配
線層１０４（アルミ）を順次スパッタや蒸着などで成膜
する。次にフォトリソ技術を使用して、発熱素子１０３
（ハフニウムボライド）、発熱素子用配線１０４（アル
ミ）をパターニングし、バブルジェットヘッドのヒータ
ーと配線層を形成する。そして、絶縁膜１０５（二酸化
シリコンや窒化シリコン）をＣＶＤやスパッタで形成し
た後、キャビテーション膜１０６（タンタル）を形成す
る。（この時、絶縁層とキャビテーション層は連続に成
膜しても良い。）次に、フォトリソ技術を使用して、キ
ャビテーション膜１０６（タンタル）と絶縁層１０５
（二酸化シリコンや窒化シリコン）をパターニングし、
１０７のコンタクトホールを形成する。
【００３０】次いで、流路形成を行うため、基板のドラ
イフィルムをラミネートし、露光、現像する。まず、基
板に東京応化製のドライフィルム（ＤＦ）であるＳＹ−
３３７（商品名）をリストン製のラミネター（ＨＲＬ−
２４）でラミネートする。
【００３１】その後、フォトマスクを使い露光装置（今
回はキヤノンのＰＬＡ−６００を使用した）で露光し
た。次に、ＳＹ−３３７の現像液である東京応化製のＢ
ＭＲ（商品名）でシャワー現像し、ポストベーク（１５
０℃−１時間）をし、図３のように流路壁２２５が形成
される。
【００３２】次に、無電解めっき法によりコンタクトホ
ール１０７の部分に、ニッケルと金を形成する。まず、
コンタクトホール１０７のアルミ１０４の部分の酸化膜
を除去するためエッチングを２０秒（常温）行う。この
エッチング液は（株）ワールドメタル社のＥＴ−１５
（１リットル当たり４０ｍｌ）とＮＳ−ＡＰＦ（１リッ
トル当たり２００ｍｌ）と純水（１リットル当たり７６
０ｍｌ）を混合させた液を用いる。次にそのウェハーを
触媒の液に３０秒（１５℃）浸す。この触媒液は（株）
ワールドメタル社のＡＴ−１００（１リットル当たり２
００ｍｌ）と純水（１リットル当たり８００ｍｌ）を混
合させた液を用いる。次にそのウェハーをニッケルめっ
き液に５分（９０℃）浸す。このニッケルめっき液は
（株）ワールドメタル社のリンデンＳＡ（１リットル当
たり２００ｍｌ）と純水（１リットル当たり８００ｍ
ｌ）を混合させた液を用いる。次にそのウェハーを金め
っき液に３０分（９０℃）浸す。この金めっき液は
（株）ワールドメタル社のＭＮ−ＡＵＡ２（１リットル
当たり５００ｍｌ）とシアン化金カリウム（１リットル
当たり６ｇ）と純水（１リットル当たり５００ｍｌ）を
混合させた液を用いる。
【００３３】このような無電解めっき法を用いた結果、
コンタクトホール１０７の部分にニッケル１１３が２μ
ｍ、金１１４が０．３μｍ形成でき、キャビテーション
層の金属層（タンタル）には、ニッケルと金の異常めっ
きは確認されなかった。
【００３４】（実施例４）以下、本発明の一実施例を図
４と図５により詳細に説明する。
【００３５】ここに示す実施例は、キャビテーション膜
をパターニングするところまでは実施例３と同じ方法を
用いる。
【００３６】次いで、絶縁層（二酸化シリコン、窒化シ
リコン等）１０５をパターニングし、コンタクトホール
を形成する。コンタクトホールを形成する際、通常、絶
縁層をエッチングした後に、レジスト層２１６を除去し
てしまうが、この場合、レジスト層２１６を除去せず
に、次の工程であるニッケルと金めっきを行う。
【００３７】ニッケルと金めっきは実施例３の方法を使
用する。
【００３８】この時使用したレジスト層２１６は、東京
応化製のＰＭＥＲ（商品名）で、エッチング液、活性化
液、ニッケルめっき液、金めっき液を通した後も、レジ
スト２１６が浸される事がなかった。
【００３９】ニッケルと金をめっきした後は、ＰＭＥＲ
を除去する。
【００４０】ＰＭＥＲを除去せず、ヒーターボードの保
護膜として使う場合、ヒーター部のレジスト２１６のみ
を除去する。それは、図５のように、基板にレジストを
再度塗布し、ヒーター部と端子部に２１７のレジストｂ
が残らないようにパターニングし、２１６のレジストａ
を酸素プラズマにより灰化すれば、形成できる。
【００４１】このような方法を用いた結果、コンタクト
ホール１０７の部分にニッケル１１３が２μｍ、金１１
４が０．３μｍ形成でき、キャビテーション層の金属層
（タンタル）には、ニッケルと金の異常めっきは確認さ
れなかった。
【００４２】また、図４、５のレジスト（２１６及び２
１７）を東レ製のフォトニース（商品名）のような、ポ
リイミドにしても、同様な結果が得られた。
【００４３】（実施例５）以下、本発明の一実施例を表
１により詳細に説明する。
【００４４】本実施例では、保護膜のピンホールを無く
し、ニッケルめっきと金メッキを行う方法について述べ
る。
【００４５】表１に、保護膜のピンホールを無くす手段
に対する、めっき後の異常めっき（発生有無と発生率）
を表にした。
【００４６】
【表１】 今回、ピンホールを無くす方法として用いた方法を次に
示す。
【００４７】配線層、もしくは、キャビテーション層
（金属層）の陽極酸化 まず、配線層を陽極酸化し、ピンホールを無くす方式に
ついて述べる。
【００４８】シリコン基板に熱酸化膜を形成した後、発
熱素子層１０３（ハフニウムボライド）と発熱素子用配
線層１０４（アルミ）を順次スパッタや蒸着などで成膜
する。
【００４９】その後、アルミ膜とパターニングする前
に、第一段階のアルミ陽極酸化を行う。
【００５０】アルミまでスパッタした基板をリン酸１０
％の水溶液中に浸し、アルミをアノードとして、１００
（ｖ）の直流を２０分間印加した。次に第二段階の処理
として、ほう酸０．５ｍｏｌ／リットルと四ほう酸ナト
リウム０．０５ｍｏｌ／リットルの混合水溶液に浸し、
アルミをアノードとして、２００（Ｖ）の直流を２０分
間印加した。
【００５１】このように作製した基板上のアルミは、島
津製作所製のＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナリシス）で分
析した結果、アルミ上にアルミナが形成されていた。
【００５２】次に、フォトリソ技術を使用して、発熱素
子１０３（ハフニウムポライド）と、表面層にアルミナ
が形成された発熱素子用配線１０４（アルミ）をパター
ニングし、バブルジェットヘッドのヒーターと配線層を
形成する。この時、配線層上のアルミナは、非常に薄い
ため、配線層をエッチングする時に、同時にエッチング
できた。
【００５３】そして、絶縁膜１０５（二酸化シリコンや
窒化シリコン）をＣＶＤやスパッタで形成した後、キャ
ビテーション膜１０６（タンタル）を形成する。（この
時、絶縁層とキャビテーション層は連続に成膜しても良
い。）次に、フォトリソ技術を使用して、キャビテーシ
ョン膜１０６（タンタル）と絶縁層１０５（二酸化シリ
コンや窒化シリコン）をパターニングし、１０７のコン
タクトホールを形成する。
【００５４】この時、絶縁膜１０５（二酸化シリコンや
窒化シリコン）に、ピンホールが存在しても、発熱素子
用配線１０４（アルミ）上に陽極酸化したアルミナが存
在するため、キャビテーション層１０６と発熱素子用配
線１０４（アルミ）が導通になることは無い。
【００５５】次に、キャビテーション層を陽極酸化し、
保護膜のピンホールを無くす方式について述べる。
【００５６】シリコン基板に熱酸化膜を形成した後、発
熱素子層１０３（ハフニウムポライド）と発熱素子用配
線層１０４（アルミ）を順次スパッタや蒸着などで成膜
する。
【００５７】次に、フォトリソ技術を使用して、発熱素
子１０３（ハフニウムポライド）と、表面層にアルミナ
が形成された発熱素子用配線１０４（アルミ）をパター
ニングし、バブルジェットヘッドのヒーターと配線層を
形成する。そして、絶縁膜１０５（二酸化シリコンや窒
化シリコン）をＣＶＤやスパッタで形成した後、キャビ
テーション膜１０６（タンタル）を形成する。（この
時、絶縁層とキャビテーション層は連続に成膜しても良
い。）その後、タンタル膜をパターニングする前に、第
一段階のタンタルの陽極酸化を行う。
【００５８】タンタルまでスパッタした基板をリン酸１
０％の水溶液中に浸し、タンタルをアノードとして、１
００（ｖ）の直流を２０分間印加した。次に第二段階の
処理として、ほう酸０．５ｍｏｌ／リットルと四ほう酸
ナトリウム０．０５ｍｏｌ／リットルの混合水溶液に浸
し、タンタルをアノードとして、２００（Ｖ）の直流を
２０分間印加した。
【００５９】このように作製した基板は、絶縁層にピン
ホールが存在し、キャビテーション層とアルミ層が導通
されていても、最上層のタンタルが陽極酸化されていて
絶縁されているため、ニッケルめっきと金めっきを行っ
ても、異常めっきは発生しなかった。
【００６０】保護膜の多層化 保護膜に、二酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコ
ンを組み合わせ、ピンホールの発生する場所を異なる場
所にした。
【００６１】表１には、二酸化シリコン、窒化シリコ
ン、炭化シリコンの３層を使った保護膜と二酸化シリコ
ン、窒化シリコンの２層を使った保護膜、そして、窒化
シリコン、炭化シリコンの２層を使った保護膜について
の結果を示したが、いずれの場合も、ニッケルめっきと
金めっきの異常めっきは発生しなかった。
【００６２】無機膜（二酸化シリコン、窒化シリコ
ン）上に有機膜（二酸化シリコン系被膜形成用塗布液） 無機膜上に有機膜をとる構成として、表１には二酸化シ
リコン上に、東京応化製のＯＣＤ（商品名、二酸化シリ
コン系被膜形成用塗布液）を塗布した実施例と、窒化シ
リコン上にＯＣＤを塗布した実施例について示したが、
いずれの場合も、ニッケルめっきと金めっきの異常めっ
きは発生しなかった。
【００６３】保護膜が１層の場合、膜厚を０．７μｍ
〜１．２μｍまで変化させた。
【００６４】膜厚を変化させ、ピンホールを無くす場合
の実施例として、表１に０．７μｍ〜１．２μｍまで
０．１μｍづつ変化させたときの結果について示した。
【００６５】この表に示されたとおり、保護膜の厚さが
０．８μｍ以上であれば、ニッケルめっきと金めっきの
異常めっきは発生しなかった。
【００６６】このからの方法を用いて保護膜のピン
ホールを無くした後、ニッケルめっきと金めっきをした
結果、表１に示すように、キャビテーション層の金属層
（タンタル）には、ニッケルと金の異常めっきは確認さ
れなかった。（の方法については、膜厚を０．８μｍ
以上にすればニッケルと金の異常めっきは確認されなか
った。）・上述の構成において、ＴＡＢのリードが基板
に接触するようなことがあると、その部分から電気リー
クが発生してしまう。以下の実施例６、７にてＴＡＢの
リードが基板に接触することを防止する構成について示
す。
【００６７】（実施例６）図６は本発明の実施例に係る
インクジェット記録ヘッドに使用する基板上のヒータ部
及び電気接続部の膜構成を示し、図６（ａ）は前記基板
の平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図で
ある。
【００６８】この形態のインクジェット記録ヘッドは、
図６に示すように、記録装置本体から電気信号を受け取
るＴＡＢ基板（不図示）のリード１１２と、記録ヘッド
用基板の基台であるシリコン基板（以下、Ｓｉ基板とい
う）１０１の端面との間に凸部２１１を設けたものであ
る。前記ヘッド用基板は、インク吐出用の熱エネルギー
を発生させるヒーター部と、該ヒータ部およびリード１
１２を接続するための電気接続部とを備えている。
【００６９】ここで、上記インクジェット記録ヘッドの
製造方法について説明する。
【００７０】まず、記録ヘッド用基板の基台であるＳｉ
基板１０１上に熱酸化膜（二酸化シリコン）を熱酸化法
で蓄熱層１０２として形成し、次いで発熱素子層１０３
（ハフニウムポライド）と発熱素子用配線層１０４（ア
ルミ）を順次、スパッタリングや蒸着法などで成膜す
る。次にフォトリソ技術を使用して、発熱素子１０３
（ハフニウムポライド）、発熱素子用配線１０４（アル
ミ）をパターニングし、インクジェット記録ヘッドのヒ
ーターと配線層を形成する。そして、これら発熱素子１
０３及び配線１０４を覆うように絶縁層１０５（二酸化
シリコンや窒化シリコン）をＣＶＤ法やスパッタリング
によって形成した後、キャビテーション膜１０６（タン
タル）を形成する。この時、絶縁膜１０５とキャビテー
ション層１０６は連続に成膜しても良い。次に、フォト
リソ技術を使用して、キャビテーション膜１０６（タン
タル）と絶縁層１０５（二酸化シリコンや窒化シリコ
ン）をパターニングした後、絶縁層１０５に、配線１０
４を露出するコンタクトホール１０７を開ける。
【００７１】次いで、ヒーター部に通じる配線１０４と
ＴＡＢリード１１２との電気接続部を形成するため、コ
ンタクトホール１０７の部分に、無電解めっき法でニッ
ケル１１３と金１１４を順次積層して、ボンディングパ
ッドを形成する。
【００７２】次に、前記ボンディングパットを形成した
記録ヘッド用基板に、インク流路２１５と凸部２１１を
形成する。まず、上述したようにボンディングパッドが
形成された基板上に感光性樹脂であるドライフィルム
（東京応化製：商品名ＳＹ−３２５）を膜厚２５μｍ
で、ラミネーター（リストン製：型番ＨＲＬ−２４）に
よりラミネートする。この膜厚は、基台のＳｉ基板１０
１からのボンディングパッドの高さより高くならないよ
うに、その高さに応じて適宜変更される。
【００７３】その後、フォトマスクと露光装置（キヤノ
ン製：ＭＰＡ−６００ＦＡ）を使用し、インク流路２１
５を形成しないドライフィルム部分２１０と、凸部２１
１を形成するドライフィルム部分に露光する。凸部２１
１を形成するために露光されるドライフィルム部分は少
なくともＴＡＢリード１１２と基板の間であればよい。
【００７４】次に、露光後のドライフィルムを現像液
（東京応化製：商品名ＢＭＲ）で現像する。このとき、
ドライフィルムはネガタイプのレジストのため、露光さ
れていない部分が溶解し、露光された部分が図１に示す
ように残る。
【００７５】このようにして、インク流路２１５及び凸
部２１１が形成された記録ヘッド用基板が完成し、電気
リークが全く無いヘッドが歩留まり良く作ることができ
た。
【００７６】（実施例７）図７は本発明の実施例７に係
るインクジェット記録ヘッドに使用する基板上のヒータ
部および電気接続部の膜構成を示し、図７（ａ）は前記
基板の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面
図である。この図において、実施例６と同一の構成要素
には同一番号を付してある。
【００７７】この形態のインクジェット記録ヘッドは実
施例６で説明した構造と同じであり、その製造方法も基
板に金のボンディングパットを形成するところまでは、
実施例６と同じ方法を用いる。
【００７８】本実施例の場合、実施例６とは異なる方法
で、金のボンディングパットを形成した記録ヘッド用基
板にインク流路と凸部を形成する。まず、ボンディング
パッドが形成された基板上に感光性樹脂であるポジレジ
スト（東京応化製：商品名ＰＭＥＲ）をスピンナーで塗
布する。その後、フォトマスクと露光装置（キヤノン
製：ＭＰＡ−６００ＦＡ）を使用し、インク流路を形成
しないポジレジスト部分２３０と凸部２３１を形成する
ポジレジスト部分以外を露光する。
【００７９】次に、露光後のポジレジストを現像液（東
京応化製：商品名Ｐ−６Ｇ）で現像する。このとき、ポ
ジタイプのレジストのため、露光された部分が溶解し、
露光されていない部分が図７に示すように残る。
【００８０】このようにして、インク流路２１５及び凸
部２１１が形成された記録ヘッド用基板が完成し、電気
リークが全く無いヘッドが歩留まり良く作ることができ
た。以上、実施例１から実施例７のヒーターボード（イ
ンクジェット記録ヘッド用基板）にＴＡＢのリードと
を、ウエストボンド社製のマニュアルボンダーでボンデ
ィングし、引っ張り試験器によって、リードとヒーター
ボードの接合強度を測定したところ、全て４０ｇ重以上
あり、良好な接合強度であることが確認された。なお、
図８に電気接続パット部における金めっき膜の厚さと引
っ張り強度の関係を示す。この図から明らかなように、
金めっき膜の厚みとしては０．１μｍ以上であることが
望ましい。
【００８１】また、上記実施例においては、配線層とし
てアルミニウムを用いて例を示したが、本発明は、配線
層として、アルミ合金（アルミシリコン、アルミ銅、ア
ルミ銅シリコン等）を用いた場合にも適用可能である。
【００８２】図９は、本発明を適用したサイドシュータ
ータイプのインクジェットヘッドを示す。図において、
２００はＴＡＢテープ、２０１は電気接続部、２０２は
吐出口が形成されたオリフィスプレート、２０３はイン
クタンクを示す。本発明のヒーターボード１００は、オ
リフィスプレート２０２の下側にあり、ヒーターボード
１００にドライフィルムなどで流路を形成した後、オリ
フィスプレート２０２を張り付け、それをＴＡＢテープ
２００が張り付けてある２０３のインクタンクに張り付
ける。その後、ボンディングを行い、ＴＡＢテープ２０
０の電気接続部２０１を封止材によって封止してサイド
シュータータイプのインクジェットヘッドが完成する。
【００８３】図１０は、本発明を適用したインクジェッ
トヘッドをインクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪ
Ｃ）として装着したインクジェット装置（ＩＪＡ）の一
例を示す外観斜視図である。
【００８４】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた被記録媒体である記録紙の記録面に対向して
インク吐出を行うノズル群を備えたインクジェットカー
トリッジ（ＩＪＣ）である。１６はＩＪＣ２０を保持す
るキャリッジＨＣであり、駆動モーター１７の駆動力を
伝達する駆動ベルと１８の一部として連結し、互いに平
行に配設された２本のガイドシャフト１９Ａ及び１９Ｂ
と摺動可能とすることにより、ＩＪＣ２０の記録紙全般
に渡る往復移動が可能となる。
【００８５】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３０はブレード保持部材３０
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モーター２２及び電動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との結合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後ブレード３０をＩＪＣ２０の移動経路中に突出させ、
ＩＪＣ２０の移動動作に伴ってＩＪＣ２０の吐出面にお
ける結露、濡れあるいは塵埃などをふき取る。
【００８６】
【発明の効果】以上説明したように、本出願の発明によ
れば、外部電気接続部となる無電界めっき膜がスルーホ
ールによって露出した部分からのみ成長していくため、
無電界めっき膜の表面が窪むことなく、表面に平坦な部
分を確保することができ外部配線との接合信頼性の高い
インクジェット記録ヘッドが得られる。
【００８７】また、外部電気接続部を引き回したりする
必要も無いため、小型のインクジェット記録ヘッドにも
対応することができる。
【００８８】また、外部電気接続部と基板は紙面との間
に凸部を設けた事で、ＴＡＢのリードと基板との接触が
無くなり、基板への電気リークが無くなった。また、Ｔ
ＡＢテープの接合に必要な金属が、スパッタ装置やパタ
ーニングラインの高価な装置がなくても、めっき装置１
台あれば形成できる。
【００８９】また、マスクやターゲットが不要であり、
一度に大量に処理できるため、非常に安価なインクジェ
ット記録ヘッドの提供を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は夫々本発明の実施例１に
係る、インクジェット記録ヘッドの断面図と平面図であ
る。
【図２】図２（ｂ）、（ｄ）は夫々本発明の実施例２に
係る、インクジェット記録ヘッドの断面図と平面図であ
る。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は夫々本発明の実施例３に
係る、インクジェット記録ヘッドの断面図と平面図であ
る。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は夫々本発明の実施例４に
係る、インクジェット記録ヘッドの断面図と平面図であ
る。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は夫々本発明の実施例４に
係る、レジスト層を２層にしたインクジェット記録ヘッ
ドの断面図と平面図である。
【図６】本発明の実施例６に係るインクジェット記録ヘ
ッドに使用する基板上の代表的なヒータ部と電気接続部
の膜構成を示し、図６（ａ）は前記基板の平面図、図６
（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明の実施例７に係るインクジェット記録ヘ
ッドに使用する基板上の代表的なヒータ部と電気接続部
の膜構成を示し、図７（ａ）は前記基板の平面図、図７
（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本発明に係る、インクジェット記録ヘッドの金
の膜厚とＴＡＢ強度の関係を示すグラフである。
【図９】本発明を適用したサイドシュータータイプのイ
ンクジェットヘッドを示す概略図である。
【図１０】本発明を適用したインクジェットヘッドをイ
ンクジェットカートリッジとして装着したインクジェッ
ト記録装置の一例を示す外観斜視図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は夫々は従来のインク
ジェット記録ヘッドの膜構成を示す断面図と平面図であ
る。
【図１２】帆かの従来例のインクジェット記録ヘッドの
膜構成を示す断面図と平面図である。
【符号の説明】
１６ キャリッジＨＣ １７ 駆動モーター １８ 駆動ベルト １９Ａ ガイドシャフト １９Ｂ ガイドシャフト ２０ インクジェットヘッドカートリッジ ２２ モーター ２３ 伝動機構 ２６ ヘッド回復装置 ２６Ａ ヘッド回復キャップ ３０ ブレード ３０Ａ ブレード保持部材 １００ ヒーターボード １０１ シリコン基板 １０２ 蓄熱層 １０３ 発熱素子 １０４ 発熱素子用配線 １０５ 絶縁層 １０６ キャビテーション層 １０７ コンタクトホール １０９ ワイヤー １１０ 電気接続層 １１１ 電気接続用パット １１２ ＴＡＢのリード １１３ ニッケル １１４ 金 １１５ 金−１ １１６ 金−２ ２００ ＴＡＢテープ ２０１ 電気接続部 ２０２ オリフィスプレート ２０３ インクタンク ２１１、２３１ 凸部 ２１５ インク流路 ２２５ 流路壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 照夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 久保田 雅彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 木谷 充志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF35 AF93 AG46 AG50 AG82 AG90 AG94 AP02 AP14 AP55 BA03 BA13

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを吐出するために用いられる熱エ
    ネルギーを発生する発熱抵抗層と、該発熱抵抗層に電気
    的に接続する配線電極層と、を備えるとともに基板上に
    形成される電気熱変換素子と、 該電気熱変換素子を被覆する絶縁保護層と、 前記電気熱変換素子に電気的に接続しているとともに前
    記電気熱変換素子に電圧を印可するために外部配線と接
    合される部分である外部電気接続部と、を備えるインク
    ジェット記録ヘッドにおいて、 前記外部電気接続部は、前記絶縁保護層に形成されたス
    ルーホールを介して前記配線電極層から無電解めっきに
    より成長した膜により形成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。
  2. 【請求項２】 前記外部電気接続部は、複数層からなり
    上層から金／ニッケルとなっていることを特徴とする請
    求項１に記録のインクジェット記録ヘッド。
  3. 【請求項３】 前記外部電気接続部は、複数層からなり
    上層から金−２／金−１／ニッケルとなっていることを
    特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
    ド。
  4. 【請求項４】 前記インクジェット記録ヘッドは前記絶
    縁保護層上にＴａ耐キャビテーション層を有し、該Ｔａ
    層は前記外部電気接続部を避けて設けられていることを
    特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
    ド。
  5. 【請求項５】 前記配線電極層はアルミニウムもしくは
    アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１に記
    載のインクジェット記録ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記ニッケル上の金の層厚が０．１μｍ
    以上であることを特徴とする請求項２もしくは３に記載
    のインクジェット記録ヘッド。
  7. 【請求項７】 前記絶縁保護層上には流路壁となる感光
    性樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項１に
    記載のインクジェット記録ヘッド。
  8. 【請求項８】 前記外部配線はＴＡＢテープであること
    を特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
    ド。
  9. 【請求項９】 前記基板は前記外部電気接続部と前記基
    板端部との間に凸部を有することを特徴とする請求項８
    に記載のインクジェット記録ヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記凸部は感光性樹脂により形成され
    ることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記
    録ヘッド。
  11. 【請求項１１】 インクを吐出するために用いられる熱
    エネルギーを発生する発熱抵抗層と、該発熱抵抗層に電
    気的に接続する配線電極層と、を備えるとともに基板上
    に形成される電気熱変換素子と、 該電気熱変換素子を被覆する絶縁保護層と、 前記電気熱変換素子に電気的に接続しているとともに前
    記電気熱変換素子に電圧を印可するために外部配線と接
    合される部分である外部電気接続部と、を備えるインク
    ジェット記録ヘッドにおいて、 前記絶縁保護層にスルーホールを形成し前記配線電極層
    を部分的に露出する工程と、 該露出した配線電極部分より無電解めっきにより膜を成
    長させ前記外部電気接続部を形成する工程と、を有する
    ことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 前記外部電気接続部は、複数層からな
    り上層から金／ニッケルとなっていることを特徴とする
    請求項１１に記録のインクジェット記録ヘッドの製造方
    法。
  13. 【請求項１３】 前記外部電気接続部は、複数層からな
    り上層から金−２／金−１／ニッケルとなっていること
    を特徴とする請求項１１に記載のインクジェット記録ヘ
    ッドの製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記インクジェット記録ヘッドは前記
    絶縁保護層上にＴａ耐キャビテーション層を有し、該Ｔ
    ａ層は前記外部電気接続部を避けて設けられていること
    を特徴とする請求項１１に記載のインクジェット記録ヘ
    ッドの製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記配線電極層はアルミニウムもしく
    はアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１１
    に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記ニッケル上の金の層厚が０．１μ
    ｍ以上であることを特徴とする請求項１２もしくは１３
    に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記無電界めっきによる外部電気接続
    部形成工程は、前記絶縁保護層上に流路壁となる感光性
    樹脂層を設けた後に行われることを特徴とする請求項１
    １に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記無電界めっきによる外部電気接続
    部形成工程は、前記Ｔａ層を形成し、表面を陽極酸化し
    た後に行われることを特徴とする請求項１４に記載のイ
    ンクジェット記録ヘッドの製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記外部配線はＴＡＢテープであるこ
    とを特徴とする請求項１１に記載のインクジェット記録
    ヘッドの製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記基板は前記外部電気接続部と前記
    基板端部との間に凸部を有することを特徴とする請求項
    １９に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記凸部は感光性樹脂により形成され
    ることを特徴とする請求項２０に記載のインクジェット
    記録ヘッドの製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記凸部は、流路壁となる感光性樹脂
    層を設ける際に同時に形成されることを特徴とする請求
    項２１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  23. 【請求項２３】 前記１乃至１０のいずれか１項に記載
    のインクジェット記録ヘッドと、該ヘッドを走査可能に
    支持するヘッド搭載手段と、を具備することを特徴とす
    るインクジェット記録装置。
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