JP2005319738A

JP2005319738A - インクジェット記録ヘッドの記録素子ユニットおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2005319738A
Application number: JP2004141054A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimamura; 亮嶋村; Genji Inada; 源次稲田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】記録素子ユニットを構成するＴＡＢテープの貼り付け時に接着剤がデバイスホール内にはみ出すことを防止する。
【解決手段】ＴＡＢテープを構成するベースフィルムとカバーフィルムが被覆された、デバイスホールの近傍の配線の幅を細くして、配線間と被接着面との挟む領域の面積を広げることにより、接着剤の流速を低下させるとともに、前記２種類のフィルムに挟まれた空間に接着剤を溜める。
【選択図】図１

Description

本発明はインクジェット記録ヘッドを構成する記録素子ユニットおよびその製造方法に関する。

インクジェット記録ヘッドは記録素子ユニットとインク供給ユニットとタンクユニットからなり、記録素子ユニットは図3に示すように記録素子、素子基板、スペーサー部材、電気配線テープで構成されている。

また、インク供給ユニットは流路が形成され、インク供給口にはフィルターが溶着されている。

また、前記記録素子ユニットを構成する電気配線テープはデバイスホールにて記録素子と電気的に接合され、もう一方は電気コンタクト基板に電気的に接合され、インク供給ユニットに接着固定される。

さらに、インク供給ユニットのインク供給口にジョイントシールを挟んでタンクユニットと接合する。タンクユニットはジョイントゴム、チューブから構成されている。

ノズル列を有する記録素子とスペーサー部材は精度良く素子基板に接着固定される。記録素子は厚さ0.5〜1mmのSi基板にインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口と、インク供給口を挟んだ両側にそれぞれ1列ずつ千鳥状に配列された吐出手段であるヒーター列、ヒーター列に直行する向きの記録素子周辺には前記ヒーターに接続され基板の両外側に接続パッドが配列された電極部を有する。個々の接続パッドにはスタッドバンプが形成されている。

電気配線テープはTABを使用する。TABテープはベースフィルム、銅箔配線、該配線を保護するカバーフィルムの積層体である．記録素子の電極部に対応するデバイスホールの2つの辺には、接続端子として表面がAuメッキされたインナーリードが引き出されている。

TABテープはスペーサー部材の表面に熱硬化型接着剤を介して接着固定される。

TABテープと素子基板の電気接続は、TABテープのインナーリードと記録素子の接続パッドに予め設けられたスタッドバンプとをILB接合することによりなされる。

ILB接合後、電気接続部はインクによる腐食や外的衝撃から保護するため第1の封止剤および第２の封止剤により封止される。第1の封止剤は主に、記録素子の外周部を封止し、第２の封止剤は、記録素子と電気配線テープとの電気接続部の表面を封止している。
特開２００２−０１９１２０号公報

TABテープの接着はスペーサー部材の接着表面に熱硬化性接着剤が予め塗布あるいは転写され、TABテープが圧接された状態で熱キュアされることによってなされる。圧着の際、TABテープとスペーサー部材の接着境界面における接着材は一部がデバイスホールの周辺に押し出される。インナーリードの根元付近に過多に押し出された接着材は熱により硬化し、インナーリードの曲げを制限し、ILBの際に、インナーリードとスタッドバンプとのボンディング強度を低下させる。あるいはILB後にスタッドバンプが記録素子から剥がされる不良を生じる。

本発明に係る第１の発明は上記課題を解決するために、吐出手段を有する記録素子がマウントされた素子基板上に、前記記録素子に対応したデバイスホールを有する電気配線テープを接着し、前記デバイスホールの少なくとも1辺に露出した前記電気配線テープのコンタクト部と前記記録素子上の接続パッドとを電気接続してなる記録素子ユニットにおいて、前記電気配線テープを構成するベースフィルムとカバーフィルムが被覆する領域内のデバイスホール近傍にて銅箔配線の幅を細くして、配線間隔を広げたパターンを有することを特徴とする記録素子ユニットを提供する。

本発明に係る第２の発明は、第１の発明の特徴を有する記録素子ユニットの製造方法であり、吐出手段を有する記録素子がマウントされた素子基板上に前記記録素子に対応したデバイスホールを有する電気配線テープを接着し、前記デバイスホールの少なくとも1辺に露出した前記電気配線テープのコンタクト部と前記記録素子上の接続パッドとを電気接続してなる記録素子ユニットにおいて、前記記録素子を精度良く素子基板に接着固定するマウント工程と、マウントされた素子基板上の前記電気配線テープ接着面に接着剤を塗布する塗布工程と、前記記録素子に対応した位置に前記記録素子に対応した位置にベースフィルムとカバーフィルムが被覆する領域内のデバイスホール近傍にて銅箔配線幅を細くして、配線間隔を広げたパターンを有する電気配線テープを熱圧着して接着固定するTAB貼り工程と、前記電気配線テープのコンタクト部と前記記録素子上のパッドとを電気接続するILB工程と、ILBによる電気接続部や素子基板周囲を封止する封止工程とを有することを特徴とする記録素子ユニットの製造方法である。

本出願にかかる発明によれば、インナーリードのトレースに沿ってコンタクト部に向かって押し出された接着境界面の接着剤は、コンタクト部に向かうに従い、銅箔配線の形状変化に伴い、各配線パターン間と非接着面の占める面積が広がることにより流速が低下し、各々の配線間を流れてきた接着剤は互いにつながり、更にデバイスホール境界における表面張力が形成するメニスカスにより接着剤のインナーリード根元へのはみだしを防止することが出来る。

以下に本発明の実施例について説明する。

図１は本実施例を適用したTABテープである。TABテープは厚さ50μmのポリイミドからなるベースフィルム５、個々のインナーリード１を形成する厚さ35μmの銅箔２、また銅箔配線を保護する厚さ4.5μmのカバーフィルム（2-3）およびベースフィルムと銅箔、銅箔とカバーフィルムを各々接着するエポキシ接着層（6-1）からなる。銅箔配線はデバイスホールのインナーリードと記録素子上の両端に形成されたスタッドバンプにおいて電気的に接続されて連結し、TABテープ内での所定の抵抗関係を維持するように個々の銅箔配線の幅、引き回しが設計される。

図１は上記TABテープのデバイスホール３における銅箔配線およびインナーリードの様子を表す。TABテープを構成する前記ベースフィルムとカバーフィルムによって被覆された領域において、特にデバイスホール近傍にて銅箔配線の幅が細くなる。

図２に示す（a）A-A断面および（b）B-B断面はデバイスホール近傍における銅箔配線のパターンであり、それぞれ銅箔配線の幅が異なる位置でのTABテープと非接着物である基板の断面の様子である。銅箔配線の幅が異なるため各々の銅箔配線間の占める面積２の関係が（a）＞（b）ように構成されることを特徴とする。

図３は本発明にかかるインクジェット記録ヘッドの構成部品を表す。

記録素子ユニット８はノズルを形成する記録素子基板１０、スペーサー部材１１、TABテープ９および基板１２で構成される。記録素子基板およびスペーサー部材は予め精度良くチッププレートに接着固定され、TABテープはスペーサー部材に接着固定される。TAB接着後ILB（インナーリードボンディング）を行ってTABテープと記録素子基板を電気的に接続する。

本実施例のTAB接着における接着剤塗布はディスペンスや転写による方法等をとり、接着後TABテープは厚さ20μmほどの接着層をもつ。本発明では以下のようなプロセスでTAB貼りを行った。
(1)熱硬化性接着剤をスペーサー部材の接着表面に塗布する。
(2)TAB接着装置において接着表面の温度が150℃になるようにワーク圧着ツールもしくはワーク雇い部の温度を設定し、ヒーターを加熱してツールを加温する。
(3)TABテープのデバイスホールに引き出されたインナーリードと記録素子基板の両端短手方向に形成されたバンプの位置が対応するようにアライメントをTAB接着装置上で画像処理にて行う。
(4)TABテープおよび記録素子基板の相対位置が決まったらツールを圧着し、この状態で所定の時間（20〜30秒）加温してTABテープをスペーサー部材に接着固定する。

本発明者らの検討によれば接着材はTABテープの配線パターンに沿って押し出される現象が見られた。特にインナーリードが引き出されたデバイスホールの近傍では銅箔配線の間を接着剤が押し出されてインナーリードの根元にまで過多の接着剤がはみ出す現象が見られた。

本発明におけるTABテープは以下の作用によりインナーリード根元への接着剤はみだしを防止することが出来る。

まず、上記(4)の工程においてTABを接合する時、接着剤は押しつぶされてデバイスホール近傍では主に銅箔配線間と被接着面からなる空間をインナーリードの方向へ流れていく。

この接着剤はTABテープを構成する前記ベースフィルムとカバーフィルムによって被覆された領域において、特にデバイスホール近傍にて銅箔配線の幅が細くして配線間隔を広げることにより銅箔配線間と非接着面とではさまれた面積が広がることによって流速を低下する。次にカバーフィルムが途切れて厚み方向に面積が広がると同時に各々の配線間から流れてきた接着剤がつながって更に流速を低下させる。これらはベースフィルムあるいはインナーリードと被接着面のなす接着剤溜まりの空間に溜まっていく。デバイスホールの境界面、すなわちベースフィルムの境界では表面張力が形成するメニスカスによって接着剤の押し出しの勢いが減ぜられ、リード根元への接着剤のはみ出しを防止する。

図５は本実施例の比較例とのTAB接着後、接着剤のはみ出し１３の差を表す。上記のようなTAB接着プロセスと同様にTABテープを貼りあわせた結果、図５（a）ではリード根元への接着剤のはみ出しが生じ、ILBに支障をきたした。一方、本実施例の構成では、インナーリードの根元に接着剤は見られず、（図５（b））インナーリードは当初の曲げ剛性を維持し、良好なILBが可能であった。

図６はリード根元への接着剤のはみ出しを防止するためのTABテープであり、（a）はカバーフィルム側から見た平面図であり、（b）はその側面図である。

TABテープ自身はベースフィルム５、カバーフィルム６および銅箔配線２で構成されるが、図のようにデバイスホール周囲、特にインナーリードが引き出されている短手領域においてにカバーフィルムがベースフィルムより内側に位置して貼り合わされているのでデバイスホール境界ではベースフィルムと銅箔配線のみが積層されている。

図７は図６に示すTABテープの作用を説明する図である。

図７（a）はカバーフィルム側から見た様子であり、図７（b）は側面から見た様子である。

TABテープをスペーサ部材に貼りあわせた時、接着剤は矢印のようにインナーリードの根元に向かって主に配線パターンの間を流れてゆく。接着剤は銅箔配線が細くなり配線間隔が広くなる（図７の符号１５を参照のこと）ことにより流速が低下する。次にカバーフィルムの境界（図７の符号１６を参照のこと）を越えて厚み方向の面積が広がると同時に横方向にも広がろうとするため流速が低下する。これと同様の現象が複数の配線間で起こるため、各々の接着剤はやがてつながり、これらはベースフィルムあるいはインナーリードと被接着面のなす接着剤溜まりの空間（図７の符号１７を参照のこと）に溜まっていく。こうしてつながった接着剤のインナーリード根元方向へ向かおうとする流速は著しく低下する。また、デバイスホールの境界、すなわちベースフィルムの境界（図７の符号１８を参照のこと）では表面張力が形成するメニスカスによって接着剤の押し出しが減ぜられ、リード根元への接着剤のはみだしを防止する。（図７（b））
以上のように本発明はTABテープを構成するベースフィルムとカバーフィルムおよび銅箔配線のデバイスホール近傍におけるパターンに関し、TABテープの接着時にデバイスホールのインナーリード根元に押し出される接着剤が配線パターンと被接着物の間を流れていく時に流速を抑えて接着剤溜まりに溜めることにより、はみ出しを防止することができる。

また、従来では管理が困難であった接着剤の塗布量管理におけるマージンをあげることができる。

本出願にかかる発明をＴＡＢテープなどの電気配線テープの配線パターンに採用することにより、コンタクト部に接着剤の流れ込みがなく、TAB接合後のILBに接着剤のはみだしによる不具合が生じない。

なお出願にかかる発明は、実施例中の材料や構造に限定するものではない。例えばマルチチップ型の記録素子ユニットおよびその製工程に対しても本出願にかかる発明を採用し、記載の効果を得ることが可能である。

また電気配線テープとしてフレキシブル基板、ジャンピングリード型フレキシブル基盤などを用いてもよい。また、電気配線テープを接着固定する材料として本出願に使用した接着剤の他、熱接着シートのような接着シートを使用しても良い。

本発明の実施例の記録素子ユニットの模式的平面図である。本発明の実施例の記録素子ユニットの模式的断面図である。本発明を適用した記録素子ユニットの模式的分解図である。本発明を適用したインクジェット記録ヘッドの模式的外観図である。（a），（b）本発明の作用を説明するための図である。（a）従来のTABテープのデバイスホール近傍をカバーフィルム側から見た模式的平面図である。（b）従来のTABテープ、デバイスホール近傍の模式的断面図である。（a）本発明におけるTABテープをカバーフィルム側から見た模式的平面図であり接着剤の流れを示す。（b）本発明におけるTABテープを貼り付けた時の側面から見た模式的断面図である。（c）本発明におけるTABテープを張り合わせた時の様子をカバーフィルム側から見た模式的平面図である。

符号の説明

１インナーリード
２銅箔配線
３デバイスホール
４ TABテープ
５ベースフィルム
６カバーフィルム
７ TABテープの被接着物となる基板
８記録素子ユニット
９ TABテープ
１０記録素子ユニット
１１スペーサー部材
１２基板
１３インナーリード根元にはみ出した接着剤
１４ベースフィルムおよびカバーフィルムと銅箔配線を積層固定する接着剤
１５銅箔配線の幅が異なることを表す境界線
１６カバーフィルムの境界
１７銅箔配線またはベースフィルムと被接着面にはさまれて出来る接着剤溜まり
１８ベースフィルムのデバイスホール側への境界

Claims

吐出手段を有する記録素子がマウントされた素子基板上に、前記記録素子に対応したデバイスホールを有する電気配線テープを接着し、前記デバイスホールの少なくとも1辺に露出した前記電気配線テープのコンタクト部と前記記録素子上の接続パッドとを電気接続してなる記録素子ユニットにおいて、
前記電気配線テープを構成するベースフィルムとカバーフィルムが被覆する領域内のデバイスホール近傍にて銅箔配線幅を細くして、配線間隔を広げたパターンを有することを特徴とする記録素子ユニット。
吐出手段を有する記録素子がマウントされた素子基板上に、前記記録素子に対応したデバイスホールを有する電気配線テープを接着し、前記デバイスホールの少なくとも1辺に露出した前記電気配線テープのコンタクト部と前記記録素子上の接続パッドとを電気接続してなる記録素子ユニットにおいて、
前記電気配線テープを構成するベースフィルムとカバーフィルムが被覆する領域内のデバイスホール近傍にて接着剤の流速を低下させるパターンを有することを特徴とする記録素子ユニット。
前記電気配線テープを構成する銅箔配線の厚さは、ベースフィルムとカバーフィルムが被覆する領域内のデバイスホール近傍で薄くすることによりインナーリード間と非接着面とのなすの面積が広がるパターンを有することを特徴とする請求項1の記録素子ユニット。
前記電気配線テープを構成するカバーフィルムの境界はデバイスホールの少なくとも1辺において、前記電気配線テープを構成するベースフィルムの境界より内側に構成されることによりベースフィルムが剥き出しとなる領域を持つことを特徴とする請求項1の記録素子ユニット。
前記電気配線テープの圧着固定に使用する接着剤は熱硬化性接着剤であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の記録素子ユニット。
吐出手段を有する記録素子がマウントされた素子基板上に前記記録素子に対応したデバイスホールを有する電気配線テープを接着し、前記デバイスホールの少なくとも1辺に露出した前記電気配線テープのコンタクト部と前記記録素子上の接続パッドとを電気接続してなる記録素子ユニットにおいて、
前記記録素子を精度良く素子基板に接着固定するマウント工程と、マウントされた素子基板上の前記電気配線テープ接着面に接着剤を塗布する塗布工程と、
前記記録素子に対応した位置にベースフィルムとカバーフィルムが被覆する領域内のデバイスホール近傍にて銅箔配線幅を細くして、配線間隔を広げたパターンを有する電気配線テープを熱圧着して接着固定するTAB貼り工程と、
前記電気配線テープのコンタクト部と前記記録素子上のパッドとを電気接続するILB工程と、ILBによる電気接続部や素子基板周囲を封止する封止工程とを有することを特徴とする記録素子ユニットの製造方法。
請求項５に記載の接着剤は熱硬化性接着剤であり、前記電気配線テープを前記記録素子がマウントされた素子基板に圧着した状態で加温することにより接着することを特徴とする記録素子ユニットの製造方法。