JP2006289667A - 転写装置及びインクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転写ステージもしくは被接着物であるワークにならって転写版が接面されるため、転写版が片当たりすることなく被接着物に対して極めて少量の接着剤を安定して供給することができる。
【解決手段】回転ステージ上にスキージによって一定の厚さの接着剤層を形成する第１の工程と、前記接着剤を転写版を有する転写ユニットに供給する第２の工程と、前記転写版に供給された接着剤を被接着物に転写する第３の工程からなる転写ユニットであって、前記転写ユニットが球体のジョイントおよびロック機構を有することを特徴とする転写装置。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェット記録ヘッドの製造方法であり、特に極めて少量の接着剤を塗布する転写装置に関するものである。

図９は本発明におけるインクジェット記録ヘッドである。

記録ヘッド（５００）は記録素子ユニット（１）とチップタンクの接合体であるチップタンクユニット（５０１）と複数のインクタンク（５０３）を収容するタンクホルダ（５０２）とが組み付けられて構成されている。

記録素子ユニット（５００）は、インクを吐出するノズル列および入力端子（２０２ｅ）を有した記録素子（２０１，２０２）を有し、電気配線テープ（４０１）と電気的に接続されている。

電気配線テープのもう一方はプリンタ本体からの外部電気信号を受け取る為のＰＷ基板が電気的接続されている。

チップタンク（５０１）には図示していない記録素子貼り合わせ部、記録素子へのインク供給路が形成され、インク流路流路を形成する流路部材（図示なし）が溶着されている。をまたタンク内のインク供給路には図示していないフィルターが溶着されている。

チップタンク（５０１）に前述した記録素子ユニット（５００）を精度良く位置決めし、貼り合わせ、その後、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護する為に、第１の封止剤（１３）及び第２の封止剤（図示なし）が封止される。第１の封止剤は、主にＰＷＢ基板（６００）と電気配線テープとの接続部の裏側を封止し、第２の封止剤は、ＰＷＢ基板と電気配線テープとの接続部の表側を封止している。封止後、電気配線テープ（４０１）の外部入力端子側をチップタンク（５０１）の外形に合わせて折り曲げてチップタンクに設けられたかしめピンにＰＷＢをはめ込み、ピンをかしめて接合する。こうして記録ヘッドは完成する。

次に記録素子ユニット（５００）について図８（ａ），（ｂ）、図１０を用いて説明する。

記録素子ユニットは素子基板（１００）、第２の基板（３０１）、記録素子（２０１，２０２）および電位配線テープ（４０１）で構成され、記録素子は高精度に貼り合わされたチップマウントユニットと前記素子基板に接着接合された第２の基板に電気配線テープを全面接着し、その後記録素子ユニットの周囲ならびに電気的接続部を封止してなる。

記録素子（２０１，２０２）は、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板（２０２ｂ）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（２０２ｃ）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（２０２ｄ）、前記ヒーターに電気配線により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（２０２ｅ）を有する。接続パッドにはＡｕスタッドバンプが形成されている。またノズル列（２０２ａ）は樹脂材料でフォトリソ技術により形成されている。

電気配線テープ（４０１）はテープ基材（４０１ｅ）、配線（４０１ｂ）、カバー層（４０１ｄ）の積層体であり、記録素子（２０１，２０２）に対してインクを吐出するための電気信号を印加する。一例としてＴＡＢテープが考えられる。記録素子に対応するデバイスホールの辺にあたる素子接続部には、配線がデバイスホールに露出してなるインナーリードが設けられている。電気配線テープはカバー層の側をタンク表面に接着層を介して接着固定される。

電気配線テープ（４０１）と記録素子（２０１，２０２）は、それぞれ熱超音波圧着法や異方性導電テープを介して電気的に接続される。ＴＡＢテープの場合は熱超音波圧着法によるインナーリードボンディング（ＩＬＢ）が好適である。図の記録素子ユニットにおいては、電気配線テープ（４０１）のインナーリードと記録素子上のスタッドバンプとがＩＬＢ接合される。

そしてこの電気的接合部および記録素子側面に対して外的衝撃やインク付着を防止するため封止剤を塗布する。封止剤は熱硬化型が一般に使用され、記録素子の側面の封止と電気接続部の封止はそれぞれ物性および硬化条件がことなる２種類の接着剤（図８（１１，１２））で封止される。こうして塗布された封止剤が硬化すると記録素子ユニットは完成する。

従来、記録素子（２０１，２０２）を素子基板（１００）に接着によりマウントする工程では接着剤の塗布をディスペンスまたは転写などの手法で行う。ディスペンスは３軸塗布機にワークとシリンジ（ニードルつきシリンジの中に接着剤を入れたもの）をセットして、あらかじめティーチングされたポイントに対してラインもしくはポイントなどの塗布を行う手法である。

転写は等速回転する円盤状に均一高さに延びた接着剤を予め塗布領域を満たすように形成されたパターンを有する転写ピンを上下させることによって接着剤を供給する手法である。回転する円盤とスキージの距離によって円盤状に広がる接着剤の高さを制御し、塗布領域は転写ピンのパターンによって任意に調整することが出来る。マウントに必要な転写量は前記円盤とスキージとの距離および転写ピンのパターンにより決定される。

接着剤は紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化型、加熱によって硬化する熱硬化型または両者混合型等が一般に使用されている。少量かつ均一高さの塗布が必要なマウント工程では転写による手法が有効である。また、量産においてもタクトが短縮できるため現行インクジェット記録ヘッドの実装前工程では広く利用されている。
特開２００２−１９１２０号公報

素子基板（１００）と記録素子（２０１，２０２）を接着接合するマウント工程や、マウントユニットと電気配線テープを接着接合するＴＡＢ接合工程では接着剤の供給方法として転写が広く行われている。しかし転写による接着剤の供給方法は極少量の接着剤塗布量を制御することが非常に困難であった。特にマウント工程では塗布量の過多、過少によるインク供給口への入り込みや途切れが発生した。またＴＡＢ接合工程では同じく塗布量の過多、過少により接着剤のはみ出しやＴＡＢ接着剤のトラップ不良即ちエアパスが発生して記録素子外周の封止剤がＴＡＢとマクラ部材の隙間に侵入するなどの問題があった。

接着剤は耐インク性の強いものが望ましく、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性接着剤等が挙げられる。

このような問題を解決するために本発明では、
等速回転するステージ上にスキージによって一定の厚さの接着剤層を形成する第１の工程と、
前記回転ステージ上に形成された接着剤を弾性材料からなる微細パターンで形成された転写版に転写する第２の工程と、
前記転写版に転写された接着剤を被接着物に転写供給する第３の工程、
からなる転写ユニットにおいて、前記転写ユニットが球体のジョイントおよびロック機構を有することを特徴とする転写装置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ものである。

転写ユニット下降時には、球体ジョイントにより任意の方向に滑らかに転写版が可動して被接着面に平行な平面だし補正を行って転写版と被接着面を全域で接面させる。また、接面前に被接着面に対する平面だしを行ったあとロックして転写版を固定してもよい。

転写ユニット上昇時には、この状態を維持した姿勢で転写版と被転写面を離脱させるため、両者が接面している状態でロックして転写版を固定する。そして全域同時に転写版と被接着面が離れるため転写版のブレによる接着剤の偏りが抑制でき、均一な転写状態を得ることが出来る。

［作用］
本出願にかかる発明によれば、極めて少量の接着剤を均一の高さを狙って供給する転写工程において、
転写動作時に非接着面に対する平面度を調整する平面補正機構と、
転写版が非転写面にならって任意の方向に可動することにより転写版と非転写面の片当たりを防止して接着剤を転写供給する転写と、
転写ユニット上昇時の転写版のブレによる転写状態のバラツキを防ぐ、
ことが可能な転写装置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が出来る。

本発明によれば、極めて少量の接着剤を供給する転写工程において安定した転写量および転写状態を得ることが出来る。また接着剤塗布に有する作業タクトも短いため効率的に接着剤を供給することが出来る。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１（ｄ）は、本発明の転写装置を示す第一実施例である。

本発明における転写装置は回転ステージ（１０１ａ）とスキージ（１０１ｂ）を有する接着層形成ユニット（１０１）と、転写版（１０２ａ）を具備する転写ユニット（１０２）と、被接着物である記録素子ユニットを固定支持するワーク支持ユニット（１０３）の３つの要素から構成される。

回転ステージ（１０１ａ）は図中矢印の示す方向に等速回転している。スキージ（１０１ｂ）は回転ステージに対して約０．１ｍｍ程度の隙間を設けて転写フィンガーに取り付けられている。転写フィンガーには調整機構が具備され、所望する転写量を得るために前記回転ステージに対して必要な接着層の厚さに見合う隙間に設定する。また、前記回転ステージには第１のセンサ（１０１ｃ）が配置されている。

転写ユニット（１０２）は先端に転写版（１０２ａ）を有する転写ブロック（１０２ｂ）が具備され、またそのブロックは球状体のジョイント部（１０２ｃ）を有している。このジョイントは同じく球体のカップ部材（１０２ｄ）で保持され、不特定方向に可動な構成をとっている。前記球体のジョイントとカップ部材のなす隙間（１０２ｅ）には両者の摩擦を低減させる潤滑油が施されているかあるいはベアリング等で非常に滑らかに可動する。

（１０４）は転写動作を制御する制御ボックスであり転写装置本体上の任意の位置に配置された第２のセンサ（１０１ｄ）と電気的に接続されている。

１０３は被接着物である記録素子ユニットを支持するワーク支持ユニットである。ワークを支持する受け台（１０３ａ）には転写時のワークのガタツキをなくすため吸着溝・穴が形成され、同時にＸ方向・Ｙ方向からのクランプ機構（１０３ｂ，１０３ｃ）が設けられている。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明における転写装置の転写ユニットで転写するときの様子を示す詳細図である。

図１（ａ）は転写前の状態であり、非常に薄い接着剤層（００１）が形成された回転ステージ（１０１ａ）に対して転写ユニット（１０２）が下降しているところである。ここで転写ブロックのジョイント部（１０２ｃ）およびカップ部材（１０２ｄ）を支持する支持部材（１０２ｆ）にはロック機構を有している。例えば磁性体材料で形成して磁力を利用したり、電気的信号によりコックを制御したりしても良い。

図１（ｂ）は転写時の様子である。弾性体で形成された転写版はこのとき変形せずにジョイント部が微小に可動することにより被接着物の平面にならって当面する。またこの時当面する前に図示しない突き当てなどのメカ調整により被転写面に対して平行だしを行った後転写ブロックを下降させてもよい。転写ブロックが下降したとき転写ブロックは被転写物からの反力を上向きに受ける。この時、前記転写ブロックのジョイント部と支持部材が接合して固定される。

図１（ｃ）は転写ユニットが上昇する様子であり、転写版（１０２ａ）には接着剤（００１）が転写されている。このとき図１（ｂ）と同様に転写ブロックのジョイント部と支持部材は転写ブロックが固定された状態で上昇する。

また、ワークに転写するときは、前記ロックが解除された状態で転写ユニットが下降して高さ方向の平行度を決める第１のステップと前記平行度調整後に前記ロック機構がロックされた状態で転写する第２のステップで接着剤を供給する。

次に全体の転写動作概要を説明する。

図２は接着層を形成する様子を示す側面図である。回転ステージ（１０１ａ）は矢印の方向に等速回転している。接着剤（００１）はスキージと回転ステージの隙間を通過するときに前記転写ステージとスキージとの隙間に相当する厚さに押し広げられて薄い接着剤層を形成する。

図３は転写版の例であり記録素子基板に電気配線テープ（ＴＡＢ）を接着接合するＴＡＢ接合工程における接着剤塗布を行う際に使用される。転写版は弾性体などの材料を使用し、微細なパターンは例えば賽の目のように非常に細かい凹凸をエッチングで形成する。

図４はスキージ及び転写位置を示す回転ステージの平面図である。（１０１ｂ）はスキージであり（１０１ｅ）は転写ユニットが配置された位置を示す。図中矢印が示すように回転ステージが反時計回転の方向に回転しているのに対し転写ユニットはスキージから１／４回転した位置に配置される。スキージで形成された接着剤の層を保持した状態で転写するためである。

回転で形成された接着剤層に対して転写ユニットが上下動作をすることによって転写版に接着剤を供給する。通常使用する際はこの転写版への供給バラツキによる被接着物への転写量バラツキを抑えるために転写版へ接着剤をなじませるために数回の転写動作を繰り返し行うなじみ転写を行う。

本発明における転写装置では転写装置上の任意の位置に第１のセンサ（１０１ｃ）を具備し、回転ステージ上に第２のセンサ（１０１ｄ）を具備する。前記第１のセンサおよび第２のセンサはそれぞれ制御ボックス（１０４）に電気的に接続されており連動している。例えば第１センサが発光部であり第２のセンサが受光部である。またはその逆でも良い。

図５は一連の転写シーケンスを表すフローである。回転ステージが具備する第１のセンサ（１０１ｃ）からの信号を第２のセンサ（１０１ｄ）が検知し、この第２のセンサが検知した電気的信号が転写ユニットの動作を制御する制御ボックス（１０４）に伝達される。次に制御ボックスから転写ユニットに電気的信号が伝達されることにより転写ユニットが下降動作をすることによって転写を行う。このように装置上で転写開始動作がＯＮされたタイミングに関わらず前記第１のセンサ及び第２のセンサの電気信号に基づいて毎回所定の位置で転写する。

本発明における第２の実施例を説明する。

図６は転写ピンでありＳＵＳ３０３などの金属材料を精密に加工される。
シリコン基板上にインクを吐出する吐出口と吐出発生素子が形成された記録素子をプレス等のアルミナ成型品に接着面の平面度や平行度を実現するため研磨処理などの２次加工で形成され、複数の貫通穴が並列に配列されたインク供給口（１００ｂ）を有する素子基板に高精度で接着接合するマウント工程で使用される。マウント工程では素子基板に対して高精度でアライメントを行い、紫外線を照射して位置決め固定する。さらに十分に接着させるため、高温（１５０℃）に設定したクリーンオーブンに所定の時間キュアして接着剤を完全に硬化させて接着固化する。

図７は記録素子基板（１００）と転写領域（１００ａ）を示す。

接着剤は紫外線・熱併用硬化型接着剤などが使用され、前記転写ピンによる転写によって前記素子基板上に供給される。記録素子がマウントされると塗布された接着剤はチップ裏面に押し潰されて広がる。ここで特にカラーチップの色間を形成する領域は少量（約２〜３ｍｇ）かつ安定した転写状態が求められている。

マウント転写による転写初期の状態ではチップ長手方向の領域においてダマになったり途切れたりすることがあり転写量が不安定である。これに対し転写ピンに接着剤を十分になじませて本発明における転写装置を適用して回転ステージの所定の位置にて転写を行うことにより転写量が安定して良好な転写状態を得ることが出来る。

本発明の実施例１を説明する転写装置の概略図 接着剤層を形成する様子を示す側面図 本発明実施例１を説明する転写版の例を示す版下の平面図 本発明における回転ステージ上のスキージおよび転写ユニットの位置を示す平面図 本発明の実施例１を説明する転写動作のシーケンスを示すフロー図 本発明の実施例２を説明する転写ピンを示す図 本発明の実施例２を説明する転写状態の様子を示す平面図 本発明における記録素子ユニットとその分解斜視図 本発明におけるインクジェット記録ヘッドを示す図 本発明における記録素子を示す図

符号の説明

１ 記録素子ユニット
１０ チップマウントユニット
１００ 素子基板
２０１ 記録素子（カラー）
２０２ 記録素子（ブラック）
３０１ マクラ部材
４０１ 電気配線テープ
１０１ 接着剤層形成ユニット
１０１ａ 回転ステージ
１０１ｂ スキージ
１０１Ｃ 第１のセンサ
１０１ｄ 第２のセンサ
１０２ 転写ユニット
１０２ａ 転写版
１０２ｂ 転写ブロック
１０２ｃ 転写ブロックのジョイント部
１０２ｄ カップ部材
１０２ｅ ジョイントとカップ部材の隙間領域
１０２ｆ カップ部材支持部材
１０３ ワーク支持ユニット
１０３ａ ワークのせ台
１０３ｂ Ｘ方向クランプ
１０３ｃ Ｙ方向クランプ

Claims (10)

1. 等速回転するステージ上にスキージによって一定の厚さの接着剤層を形成する第１の手段と、
   前記回転ステージ上に形成された接着剤を弾性材料からなる微細パターンで形成された転写版に転写する第２の手段と、
   前記転写版に転写された接着剤を被接着物に転写供給する第３の手段、
   からなる転写ユニットにおいて、前記転写ユニットが球体のジョイントおよびロック機構を有することを特徴とする転写装置。
2. 前記転写装置は回転ステージ上で一定の高さの層状に形成された接着剤を前記転写ユニットが有する転写版により記録素子基板上に均一に転写して使用することを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記転写ユニットが有する球体のジョイントは任意の方向に可動であることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
4. 前記転写装置は回転ステージとスキージの隙間を調整することにより任意の接着剤厚さを形成することを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
5. シリコン基板上にインクを吐出する吐出口と吐出発生素子が形成された記録素子が素子基板上に貼りあわされたチップマウントユニットと、
   テープ基材、配線、カバー層の積層体であり前記基板素子に対してインクを吐出するための電気信号を印加する電気配線テープを接合する接着剤を供給する転写装置であり、
   等速回転するステージ上にスキージによって一定の厚さの接着剤層を形成する第１の工程と、
   前記回転ステージ上に形成された接着剤を弾性材料からなる微細パターンで形成された転写版に転写する第２の工程と、
   前記転写版に転写された接着剤を被接着物に転写供給する第３の工程、
   からなる転写ユニットにおいて、
   前記転写ユニットが球状体のジョイントおよびロック機構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。
6. 前記転写装置は回転ステージ上で一定の高さの層状に形成された接着剤を前記転写ユニットが有する転写版により記録素子基板上に転写して使用することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
7. 前記転写ユニットが有する球体のジョイントは任意の方向に可動であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
8. 前記転写装置は回転ステージとスキージの隙間を調整することにより任意の接着剤厚さを形成することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
9. 前記インクジェット記録ヘッドの製造方法は
   シリコン基板上にインクを吐出する吐出口と吐出発生素子が形成された記録素子が素子基板上に貼りあわされたチップマウントユニットに接着剤を供給し、
   テープ基材、配線、カバー層の積層体であり前記基板素子に対してインクを吐出するための電気信号を印加する電気配線テープを接合するＴＡＢ接合工程における転写装置であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
10. 前記インクジェット記録ヘッドの製造方法は、
    シリコン基板上にインクを吐出する吐出口と吐出発生素子が形成された記録素子を素子基板上に接着接合するマウント工程における転写装置であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。

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