JP2007276300A - 電気配線基板、及びインクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】異方性導電接着剤を用いて電気接続する電気配線基板を、予め、大気圧でプラズマ処理する方法において、放電の飛来による電気配線基板の溶解を防止する。
【解決手段】電気配線基板２００の電極端子２０４以外の箇所に、電極端子よりも誘電性の高い誘電部２０８を設け、プラズマ処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱硬化性接着剤を用いて、対向する電気配線基板の電極部同士を加熱加圧接続する電気配線基板、及びその接続方法に関するものである。

さらに本発明は、このような電気配線基板の接続構造を有するインクジェット記録ヘッド、及びその製造方法に関するものである。

インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、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。

このようなインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドは、インクを吐出する方式として、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものなどが知られている。

また、上述した記録液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）と、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）とがある。

図４は、熱作用部面から垂直に吐出するタイプの一般的なインクジェット記録ヘッドの構成を示したものである。図４（ａ）は、分解斜視図であり、図４（ｂ）は、組立完成図である。

また、図５は、図４に示すインクジェット記録ヘッドの断面構造を説明する図である。（ａ）は、Ｃ−Ｃ断面拡大図であり、（ｂ）は、Ｄ−Ｄ断面拡大図である。

即ち、図４（ａ）、（ｂ）、及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、一般的なインクジェット記録ヘッドは、液体吐出基板１００、電気配線基板２００、支持部材３００から構成されている。

液体吐出基板１００は、シリコン製の基板の中央にインク供給口１０４が長穴の形状で開いており、この基板上には複数の発熱抵抗体１０８がほぼ等間隔でインク供給口１０４の両側に並んでいる。このような発熱抵抗体１０８を形成した基板はヒーターボード１０１と呼ばれている。そして、インクはヒーターボード１０１のインク供給口１０４から供給される。ヒーターボード１０１の外部には発熱抵抗体１０８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、ヒーターボード上の両端に設置されている外部取り出し電極パッド１０２と結線されている。そして、このようなヒーターボード１０１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１０２上には、電極となるバンプ１０３が形成されて、図４（ａ）に示すような液体吐出基板１００が完成する。

電気配線基板２００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２０１上に銅箔２０３を接着剤２０２により接着し、パターニングし、銅箔２０３をリード線とする。そして、液体吐出基板１００のバンプ１０３を電気接続する電極端子２０４と、プリンタ本体からの駆動電力や電気信号を入力するためのコンタクト部（不図示）以外をカバーフィルム２０６により被覆している。

支持部材３００は、液体吐出基板１００のインク供給口１０４と、該支持部材３００のインク供給口３０２が連通するように接着剤１０７により接着される。また、液体吐出基板１００の電極部に対して、電気配線基板２００がほぼ水平に接続できる構造となっており、接着剤２０５により、電気配線基板２００を接着固定する。

ところで、このようなタイプの記録ヘッドにおいて液体吐出基板１００の外部取り出し電極パッドと電気配線基板外部配線を結線する方法として、特許文献１に示されているように、熱硬化性接着剤を用いた加熱圧着により電気的に接続固定する方法が知られている。一般的には、導電粒子４０１を含んだ異方性導電接着剤４００を挟み込んで、液体吐出基板１００の電極部（バンプ１０３）と、電気配線基板２００の電極端子２０４を加熱加圧することにより両電極間を電気的に接続固定している。そして、液体吐出基板１００の電極部（バンプ１０３）と、電気配線基板２００の電極端子２０４は、異方性導電接着剤４００に含まれるエポキシ樹脂を主成分とした接着剤成分４０２により、機械的に固定している。
特開平１０−４４４１８号公報

しかしながら、上述したインクジェット記録ヘッドには、以下のような課題がある。

すなわち、液体吐出基板１００と電気配線基板２００は、異方性導電接着剤４００によって接着固定されるが、両者は、それぞれの製造過程において少なからず表面に汚れ、酸化膜が付着し、最良の表面状態となっていない。

そのため、特登録２９１９９７６号公報に示されているように、プラズマアッシングにより表面の酸化膜を除去する方法が知られているが、量産性を考慮した場合、図６（ａ）に示すように、プラズマ照射器５００により、大気圧で、放電により、大気中の空気から発生させたプラズマ５０１を照射し、プラズマ照射器５００を矢視Ｇのように移動させながら、電気配線基板２００の表面を洗浄、活性化する方法が望ましい。しかしながら、大気中で放電しプラズマを発生するため、その場の環境や照射条件によっては、鋭利な形状の金属材料に放電が飛来する場合がある。例えば、図６（ｂ）に示すように、電気配線基板２００においては電極端子２０４の端部に放電が飛来する場合があり、その箇所の電極端子２０４、接着剤２０２、ベースフィルム２０１が溶解し、溶解部５０２が発生する。そして、溶解部５０２により、電気的接続不良が発生する恐れがあった。

本発明は上記従来技術の問題点に着目してなされたものであり、以下の目的を達成するものとなっている。

すなわち、本発明の目的は、大気圧で、放電により、大気中の空気から発生させたプラズマを照射し、表面を洗浄、活性化させた電気配線基板を、熱硬化性接着剤を用いた加熱加圧により接続固定する電気配線基板、及びその接続方法において、放電の飛来による溶解部の発生をなくし、電気的接続不良が発生しない電気配線基板、及びその接続方法を提供することである。

さらに本発明の目的は、上述のような電気的接続不良が発生しない電気配線基板の接続構造を有するインクジェット記録ヘッド、及びその製造方法を提供することである。

本発明は、上記課題を達成するために、電気配線基板、及びその接続方法、インクジェット記録ヘッド、及びその製造方法を次のように構成したことを特徴とするものである。

（１）熱硬化性接着剤を用いて、対向する電気配線基板の電極部同士を加熱加圧接続する電気配線基板であり、
接続前に、少なくとも前記熱硬化性接着剤が接する部位を、大気圧で、放電により、大気中の空気から発生させたプラズマにより、プラズマ処理（表面処理）する電気配線基板、及びその接続方法において、
電極部以外の箇所に、電極部よりも誘電性の高い誘電部を設け、プラズマ処理を行うことを特徴としている。

（２）前記電気配線基板の電極部以外の少なくとも一部に、電極部よりも誘電性の高い誘電部を設け、プラズマ処理をした後、該誘電部を切り離し、
その後、熱硬化性接着剤により加熱加圧接続することを特徴としている。

（３）前記電気配線基板の誘電部は、配線パターンで形成されており、前記誘電部を切り離すことにより、
配線パターンの端部を有する電極を形成することを特徴としている。

（４）前記電気配線基板の電極部の端部を、誘電部を有する導電性部材により遮蔽し、プラズマ処理をした後、熱硬化性接着剤により加熱加圧接続することを特徴としている。

（５）熱硬化性接着剤は、導電粒子を含む異方性導電接着剤であることを特徴としている。

（６）電気信号に応じて吐出口からインクを吐出するエネルギー発生手段を備えた液体吐出基板と、
前記液体吐出基板に対して駆動電力を供給する電源と前記液体吐出基板との電気的接続を行うための電気配線基板と、を備え、
前記液体吐出基板に、前記電気配線基板との電気的接続を行う電極部を設け、互いの電極部同士を熱硬化性接着剤により加熱加圧接続するインクジェット記録ヘッドであり、
接続前に、少なくとも前記熱硬化性接着剤が接する部位を、大気圧で、放電により、大気中の空気から発生させたプラズマにより、プラズマ処理（表面処理）するインクジェット記録ヘッド、及びその製造方法において、
電極部以外の箇所に、電極部よりも誘電性の高い誘電部を設け、プラズマ処理を行うことを特徴としている。

（作用）
インクジェット記録ヘッドを上記した（１）〜（６）ような構成にすることで、大気圧で、放電により、大気中の空気から発生させたプラズマを照射し、表面を洗浄、活性化させた電気配線基板を、熱硬化性接着剤を用いた加熱加圧により接続固定する電気配線基板、及びその接続方法において、放電の飛来による溶解部の発生をなくし、電気的接続不良が発生しない電気配線基板、及びその接続が可能となる。

また、上述のような電気的接続不良が発生しない電気配線基板の接続構造を有するインクジェット記録ヘッド、及びその製造が可能となる。

以上説明したように、本発明によると、電極端子以外の箇所に、電極部よりも誘電性の高い誘電部を設け、プラズマ処理を行うため、放電の飛来による電極端子の溶解が発生することがない。

したがって、電気的接続が良好な電気配線基板、及びその接続方法、インクジェット記録ヘッド、及びその製造方法を提供することができる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

以下、図面を参照して本発明の記録装置に係る実施形態の基本的構成及び作用を説明する。

また、本明細書において「プリント」（「記録」と言う場合もある）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」（「記録メディア」と言う場合もある）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」（「液体」と言う場合もある）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、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（例えばプリント媒体に付与される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は、本発明の第１の実施例のインクジェット記録ヘッドを説明する図である。図１（ａ）は、誘電部を有する電気配線基板の図であり、図１（ｂ）は、プラズマ処理後に誘電部を切り離した電気配線基板の図である。

本実施例の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インクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェット（登録商標）方式のサイドシューター型とされる記録ヘッドである。

インクジェット記録ヘッドは、図４（ａ）、（ｂ）、及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、液体吐出基板１００、電気配線基板２００、支持部材３００から構成されている。

液体吐出基板１００は、シリコン製の基板の中央にインク供給口１０４が長穴の形状で開いており、この基板上には複数の発熱抵抗体１０８がほぼ等間隔でインク供給口１０４の両側に並んでいる。このような発熱抵抗体１０８を形成した基板はヒーターボード１０１と呼ばれている。そして、インクはヒーターボード１０１のインク供給口１０４から供給される。ヒーターボード１０１の外部には発熱抵抗体１０８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、ヒーターボード上の両端に設置されている外部取り出し電極パッド１０２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、このようなヒーターボード１０１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１０２上には、電極となるバンプ１０３が形成されて、図４（ａ）に示すような液体吐出基板１００が完成する。なお、前記バンプ１０３は、例えば、スタッドバンプ工法により形成された２５μｍ以上の金バンプである。

電気配線基板２００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２０１上に銅箔２０３を接着剤２０２により接着し、パターニングし、銅箔２０３をリード線とする。そして、液体吐出基板１００のバンプ１０３を電気接続する電極端子２０４と、プリンタ本体からの駆動電力や電気信号を入力するためのコンタクト部（不図示）以外をカバーフィルム２０６により被覆している。なお、ベースフィルム２０１、及びカバーフィルム２０６は、例えば、厚みが２５μｍのレジストフィルムである。また、電極端子２０４は、例えば、厚み２５μｍの銅箔に金メッキが施されている。また、接着剤２０２、２０７は、例えば、１０μｍの厚みを有している。また、本実施例の電気配線基板２００は、図１（ａ）に示すように、予め、配線パターン上の電極部以外の部分に、電極部よりも誘電性が高くなる形状（鋭利な形状）の誘電部２０８を設けている。そのため、放電の飛来が発生する際には、誘電部２０８に発生する。そして、プラズマ処理をした後、図中の破線で示す打ち抜き部２１０で、誘電部２０８を含む不要な配線パターンをプレス機により打ち抜き、図１（ｂ）に示す、電気配線基板２００の最終形状を形成する。また、プラズマ処理は、例えば、（株）キーエンス社製 プラズマ照射器 ＳＴ−７０００を使用し、大気圧で、放電により、大気中の空気から発生させたプラズマにより、プラズマ処理を行った。

支持部材３００は、液体吐出基板１００のインク供給口１０４と、該支持部材３００のインク供給口３０２が連通するように接着剤１０７により接着される。また、液体吐出基板１００の電極部に対して、電気配線基板２００がほぼ水平に接続できる構造となっており、接着剤２０５により、電気配線基板２００を接着固定する。

そして、導電粒子４０１を含んだ異方性導電接着剤４００を挟み込んで、液体吐出基板１００の電極部（バンプ１０３）と、電気配線基板２００の電極端子２０４を加熱加圧することにより両電極間を電気的に接続固定している。異方性導電接着剤４００は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性接着剤４０２に、平均粒径３μｍで、凝集したときに約１０μｍとなるＮｉ金属の導電粒子４０１を含んでおり、例えば、加熱を１６０〜２２０℃、加圧力を２〜６ＭＰａ、時間を２〜４０ｓｅｃとする条件で、両電極間が十分に電気的に接続され、良好に固定された。

以上のように構成されたインクジェット記録ヘッドは、電気配線基板をプラズマ処理する際に、電極端子に配線パターンの端部が形成されていないため、また、電極端子以外のところに誘電部を設けているため、放電の飛来による電極端子の溶解が発生することがない。

したがって、電気的接続が良好なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。

図２は、本発明の第２の実施例のインクジェット記録ヘッドを説明する図である。図２（ａ）は、上面図。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａの断面図である。

本実施例のインクジェット記録ヘッドは、電気配線基板２００の電極端子２０４の端部を、誘電部２０８を有する導電性部材２０９により遮蔽し、プラズマ処理を行っている。導電性部材２０９は、プラズマ照射器５００と電気配線基板２００の間に介在し、電極端子２０４よりも誘電性の高い誘電部２０８を備えているため、その上をプラズマ照射器５００が矢視Ｅのように移動する際にも、電極端子２０４に放電の飛来による溶解が発生しない。また、電気配線基板を打ち抜き加工する工程がないため、液体吐出基板と電気配線基板を電気接続する直前に、プラズマ処理を行えるため、表面処理としては効果的である。

図３は、本発明の第３の実施例のインクジェット記録ヘッドを説明する図である。図３（ａ）は、上面図。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＢ−Ｂの断面図である。

本実施例のインクジェット記録ヘッドは、実施例２とは形状の異なる、誘電部２０８を備えた導電性部材２０９を示している。誘電部２０８は、突起形状をしており、電極端子２０８よりも、プラズマ照射器５００の近くに位置し、その上を、プラズマ照射器５００が矢視Ｆのように移動する。誘電部２０８はプラズマ照射器５００に向かった突起形状のため、誘電性が高く、電極端子２０４に放電の飛来による溶解が発生しない。

本発明の第１の実施例のインクジェット記録ヘッドを説明する図である。 本発明の第２の実施例のインクジェット記録ヘッドを説明する図である。 本発明の第３の実施例のインクジェット記録ヘッドを説明する図である。 本発明の第４の実施例のインクジェット記録ヘッドを説明する図である。 従来のインクジェット記録ヘッドを説明する図である。（ａ）は、分解斜視図。（ｂ）は、組立完成図である。 図５に示す従来のインクジェット記録ヘッドの断面構造を説明する図である。（ａ）は、Ｃ−Ｃ断面拡大図。（ｂ）は、Ｄ−Ｄ断面拡大図である。

符号の説明

１００ 液体吐出基板
１０１ ヒーターボード
１０２ 電極パッド
１０３ バンプ
１０４ インク供給口
１０５ オリフィスプレート
１０６ 吐出口
１０７ 接着剤
１０８ 発熱抵抗体
２００ 電気配線基板
２０１ ベースフィルム
２０２ 接着剤
２０３ 銅箔
２０４ 電極端子
２０５ 接着剤
２０６ カバーフィルム
２０７ 接着剤
２０８ 誘電部
２０９ 導電性部材
２１０ 打ち抜き部
３００ 支持部材
３０２ インク供給口
４００ 異方性導電接着剤
４０１ 導電粒子
４０２ 接着剤成分
５００ プラズマ照射器
５０１ プラズマ
５０２ 溶解部

Claims (10)

1. 熱硬化性接着剤を用いて、対向する電気配線基板の電極部同士を加熱加圧接続する電気配線基板であり、
   接続前に、少なくとも前記熱硬化性接着剤が接する部位を、大気圧で、放電により、大気中の空気から発生させたプラズマにより、プラズマ処理（表面処理）すると共に、
   電極部以外の箇所に、電極部よりも誘電性の高い誘電部を設け、プラズマ処理を行うことを特徴とする電気配線基板。
2. 前記電気配線基板の電極部以外の少なくとも一部に、電極部よりも誘電性の高い誘電部を設け、プラズマ処理をした後、該誘電部を切り離し、
   その後、熱硬化性接着剤により加熱加圧接続することを特徴とする請求項１に記載の電気配線基板。
3. 前記電気配線基板の誘電部は、配線パターンで形成されており、前記誘電部を切り離すことにより、
   配線パターンの端部を有する電極を形成することを特徴とする請求項１に記載の電気配線基板。
4. 前記電気配線基板の電極部の端部を、誘電部を有する導電性部材により遮蔽し、プラズマ処理をした後、熱硬化性接着剤により加熱加圧接続することを特徴とする請求項１に記載の電気配線基板。
5. 前記熱硬化性接着剤は、導電粒子を含む異方性導電接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の電気配線基板。
6. 電気信号に応じて吐出口からインクを吐出するエネルギー発生手段を備えた液体吐出基板と、
   前記液体吐出基板に対して駆動電力を供給する電源と前記液体吐出基板との電気的接続を行うための電気配線基板とを備え、
   前記液体吐出基板に、前記電気配線基板との電気的接続を行う電極部を設け、互いの電極部同士を熱硬化性接着剤により加熱加圧接続するインクジェット記録ヘッドであり、
   接続前に、少なくとも前記熱硬化性接着剤が接する部位を、大気圧で、放電により、大気中の空気から発生させたプラズマにより、プラズマ処理（表面処理）すると共に、
   電極部以外の箇所に、電極部よりも誘電性の高い誘電部を設け、プラズマ処理を行うことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
7. 前記電気配線基板の電極部以外の少なくとも一部に、電極部よりも誘電性の高い誘電部を設け、プラズマ処理をした後、該誘電部を切り離し、
   その後、熱硬化性接着剤により加熱加圧接続することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 前記電気配線基板の誘電部は、配線パターンで形成されており、前記誘電部を切り離すことにより、
   配線パターンの端部を有する電極を形成することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
9. 前記電気配線基板の電極部の端部を、誘電部を有する導電性部材により遮蔽し、プラズマ処理をした後、熱硬化性接着剤により加熱加圧接続することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
10. 前記熱硬化性接着剤は、導電粒子を含む異方性導電接着剤であることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド、及びその製造方法。

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