JP2007326239A - インクジェット記録ヘッド用基板、及びインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 メッキバンプとＴＡＢテープなどのリードとを電気的に接続するためのボンディングを行うときに、メッキバンプとリードにボンディングツールで圧力（衝撃）をかけるため、メッキバンプとオーバーラップしている保護膜の部分に衝撃が加わり、保護膜が破損してしまう場合があった。
【解決手段】 メッキバンプを保護膜の開口部つまり電極パッド部より狭い領域に形成し、メッキ下地層を保護膜の開口部より広い領域に残す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッド用基板に関し、詳しくは基板とＴＡＢテープ等の電気接続に用いられるメッキバンプの構成に関するものである。

インクジェット記録装置（以下、単に記録装置と称する）は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録と様々な記録媒体に対して記録することが可能であって、記録における騒音が殆ど生じないと言った特徴を持つ。このようなことから、記録装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録機構を担う装置として、広く採用されている。

このような記録装置に搭載される記録ヘッドにおける代表的なインク吐出方式としては、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。電気熱変換素子を用いた記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設け、これに記録信号となる電気パルスを供給して発熱させることによりインクに熱エネルギを与え、そのときの記録液の相変化により生じる記録液の発泡時（沸騰時）の気泡圧力を利用して、微小な吐出口から微量のインク滴を吐出させて、記録媒体に対し記録を行うものであり、一般に、インク滴を吐出するためのインクジェット記録ノズルと、このノズルにインクを供給する供給系とを有している。以下では、このようにインク滴を吐出させて記録媒体に付着させることを「着弾」と称する。

このような記録ヘッドを備えた記録装置は低コストで高品位な文字や画像が出力可能である。

従来から低価格でカラープリントが出力できる利点から、液体に膜沸騰を生じせしめ気泡の形成（発生、成長、消泡、消滅）に伴って、液滴を吐出させるバブルジェット（登録商標）方式の吐出原理に基づくプリンタが市場を占めている。このプリンタは、黒系液体としてのブラックインクおよびシアン、マゼンタ、イエローのカラー系液体を吐出する各ヘッド部に、共通してバブルジェット（登録商標）方式を用いている。

一般に各ヘッド部の吐出口は、数的には高速化の傾向から、６４個から増えて１２８個、２５６個等が用いられており、１インチ当たりの吐出口数で言うところの「ｄｐｉ」で、３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ等の高密度で配置される。これらの吐出口に対して配置される電気熱変換体としての発熱体は、数μｓｅｃオーダーから１０μｓｅｃオーダーのパルス的な駆動によって応答して、膜沸騰による気泡を形成するが、高周波で駆動できるため、高速プリント、高画質の形成を達成している。

一方、上記バブルジェット（登録商標）方式の改良として、本願出願人が提案した新方式として、上記気泡を大気に連通させることで、液滴を一定化せしめ、微小液滴の吐出を可能にした大気連通方式、いわゆるbubble through jet方式（以下、ＢＴＪ方式と称す）を用いたプリンタが市場に投入されている。このプリンタも、上記プリンタ同様のブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色用のヘッド部を有し、それぞれＢＴＪ方式を共通して用いることで、微小液滴の安定吐出量の確保に基づく高画質プリントを達成している。すなわち、銀塩写真と同等の高品位カラー記録を達成するためには、紙上でドットが見えない（粒状感が無い）程度に小ドット化することが必要であり、カラーインクの液滴は、約５ｐｌ（ピコリットル、１０^−１２リットル）〜約２ｐｌ、解像度６００×１２００〜１２００×１２００ｄｐｉ（ｄｐｉは１インチ当たりのドット数を示す単位）程度まで小ドット化がなされ、十分対応可能である。

インクジェット記録ヘッドの製造では、ヒータやその駆動のためのマトリックス配線およびドライバＩＣなどが形成された基板とインク吐出口等を形成するノズル形成材とを有して構成されるヘッドチップ（以下、単に「チップ」もしくは「記録素子基板」ともいう）と、装置本体との電気接続を行うためのＴＡＢテープとを電気的に接続する工程がある。この接続は、通常チップ上の電極パッド上に設けられたバンプとＴＡＢテープのインナーリードとを熱や超音波や圧力を併用することによって行う。

バンプとしては、絶縁膜としてＳｉ０_２、ＳｉＮなどの膜を形成してパターニングした後、アルミ電極上に密着向上層としてのＴｉ、Ｃｕ、Ｗなどの材料からなるバリアメタルを通常１〜３層設け、その後その上にフォトリソグラフィ工程によってレジストパターンを形成した後、金を電解メッキによって成長させて形成する、いわゆるメッキバンプが主流である。

近年では、先に述べたように印刷速度の高速化のためにノズル数が増え、コストを低減させるために１ウエハあたりのチップの取り個数を増やすためにチップサイズの狭小化が進んでいる。そのため、１ウエハあたりに配置される電極パッド数すなわちバンプ数が増加傾向にある。よって、ボールバンプのように１つ１つバンプを形成し、バンプの高さを一定にするためにレベリングを行い、個々にリードとボンディングを行うと、工程タクトが非常に長くなってしまう。その点、メッキバンプは、ウエハ毎に複数のバンプを一括処理で形成でき、バンプ高さのバラツキを抑えることができ、一括してボンディングを行うことが可能で工程タクトを短縮できるので、メッキバンプは有利である。

次に、図１２を参照しながらメッキバンプの形成方法を説明する。各工程における電極パッド部の膜状態を示しているが、ヒーター部やスルーホール部等、基板の全てにおける膜構造が図に示す工程のいくつかの工程によって同時に形成されることは勿論である。

工程Ｓ１では、シリコン基板２０１上に、インク吐出に際してヒーターを駆動するための半導体素子からなるドライバＩＣ等のＩＣ膜（６層程度で構成）、ＳｉＯ₂からなる蓄熱層２０２、駆動信号に応じた上記ドライバＩＣによるヒーター駆動において電源電力を供給するための共通電極または接地のための共通電極を構成するＡｌからなる第１の電気配線膜２０３、その上層となるＳｉＯからなる層間絶縁膜２０４、ヒーターを構成するためのヒーター膜２０５、ヒーターに直接接続して電力を供給するためのＡｌからなる第２の電気配線膜２０６、配線やヒーターを保護する保護膜２０７が順次形成されている。そして、フォトリソグラフィ技術により保護膜をパターニングし、外部とアルミ回路配線を電気的にコンタクトさせるスルーホール２００が形成されている。次に、工程Ｓ２のように、例えば高融点金属材料のＴｉＷ等の密着向上層（バリアメタル）２０８を真空成膜装置等により、所定の厚みで全面成膜する。そして、配線用金属として優れているメッキ用導体金２０９を真空成膜装置等により、所定の厚みで全面成膜する。工程Ｓ３で前記メッキ用導体金の表面に、例えばネガタイプのホトレジスト２１０をスピンコート法により塗布し、フォトリソグラフィ法にてレジスト露光・現像を行う。工程Ｓ４において電解めっき法によって、めっき用導体金に所定の電流を流せばホトレジストで覆われていない所定の領域に金が析出して、バンプとなる厚膜の金属膜２１１がホトレジスト内側に形成される。工程Ｓ５で所定の時間ホトレジストの剥離液に浸漬させることで、ホトレジストの除去を行い、めっき用導体金を露出させる。工程Ｓ６でめっき用導体金を、窒素系有機化合物を含むよう素+よう化カリウムのエッチング液に所定の時間浸漬させることで、密着向上層を露出させる。工程Ｓ７で密着向上層を、H₂O₂系のエッチング液に所定の時間浸漬させることで、アルミ電気配線に駆動電力を供給するためのメッキバンプが、メッキ用導体層からなる金メッキ層で形成される。
特開平９−３００６２４号公報 特開２００２−０１９１２２号公報

しかしながら、バンプとＴＡＢテープなどのリードとを電気的に接続するためのボンディングを行うときに、バンプとリードにボンディングツールで圧力（衝撃）をかけるため、バンプとオーバーラップしている保護膜の部分（図１３のＡ部）に衝撃が加わり、保護膜が破損してしまう場合があった。保護膜が破損してクラックができてしまうと、そのクラックからインクなどの水分が入ってしまい、保護膜で覆われていたアルミ配線が腐食してしまうという問題が発生する。この電気接続部を封止材で封止している場合でも、封止材に吸湿された水分がクラックから入り込み腐食を引き起こす可能性がある。

また、記録ヘッドでは、近年、記録の高速化や高画質化のため、記録ヘッドにおける吐出口やそれに伴う構造の高密度化が進んでいる。しかし、このような高密度化は、発熱もしくは蓄熱の問題をもたらすことがある。例えば、ヘッド温度が一定以上上昇して吐出不良やヘッドの破損を招くことがある。このような問題に対処するため、吐出のため記録ヘッドに加えられるエネルギーを抑制することが重要な課題となっている。この点から、インク吐出にかかる熱効率を向上させるべく、ヒーター膜の上層に形成される保護膜を薄くしてインクに効率的に熱を伝えることが行なわれている。薄くした保護膜の場合、上記に述べた保護膜にクラックが入るという問題が顕著になる。

本発明は上述したような従来技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、バンプとリードをボンディングする際の衝撃によって、あらかじめ基板に形成されていた膜が破壊されることを回避することができる構成を持つインクジェット記録ヘッド用基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のインクジェット記録ヘッド用基板は、インクを吐出するために使用される複数個の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体を駆動するための回路配線と、前記回路配線をインクから保護するための保護膜層と、前記回路配線と外部とを電気的に接続ための前記保護膜を開口させた電極パッド部と、前記電極パッド部の上にメッキを行うためのメッキ下地層と、前記メッキ下地層の上に金属材料からなるバンプをメッキ法によって形成したメッキバンプ層と、を備えたインクジェット記録ヘッド用基板において、前記メッキバンプ層が前記保護膜の開口部より狭い領域に形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、メッキバンプを保護膜の開口部つまり電極パッド部より狭い領域に形成することによって、ボンディングするときに保護膜に伝わる衝撃を軽減することができるので、保護膜にクラックが入ることを回避することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図３から図１１は、本発明が実施または適用される好適な記録ヘッドを説明するための説明図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素について説明する。

本発明の記録ヘッドは図３及び図６に示すようにインクタンク一体構成となっており、図３中の第１の記録ヘッドH１０００はブラックインクを、図６中の第２の記録ヘッドH１００１はカラーインク（シアンインク、マゼンタインク、イエローインク）もしくはフォトインク（淡シアンインク、淡マゼンタインク、ブラックインク）をそれぞれ搭載している。これら記録ヘッドＨ１０００及びH１００１は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジの位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっており、搭載したインクが消費されるとそれぞれ交換される。

次にこれら記録ヘッドに関して、さらに詳しく記録ヘッドを構成しているそれぞれの構成要素毎に順を追って説明する。

（１）記録ヘッド
本実施例における第１の記録ヘッドＨ１０００及び第２の記録ヘッドH１００１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を生成する電気熱変換体を用いたバブルジェット（登録商標）方式の記録ヘッドであり、電気熱変換体とインク吐出口とが対向するように配置された、いわゆるサイドシュータ型の記録ヘッドである。

（１−１）第１の記録ヘッド
第１の記録ヘッドＨ１０００はブラックインク用として使用されるもので、図４の分解斜視図に示すように、記録素子基板Ｈ１１００、電気配線テープＨ１３００、インク供給保持部材Ｈ１５００、フィルタＨ１７００、インク吸収体Ｈ１６００、蓋部材Ｈ１９００、およびシール部材Ｈ１８００から構成されている。

（１−１−１）第１の記録素子基板
図５は第１の記録素子基板Ｈ１１００の構成を説明するために一部破断して示す斜視図である。第１の記録素子基板Ｈ１１００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０にインク流路である長溝状の貫通口のインク供給口Ｈ１１０２がＳｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成されている。

インク供給口Ｈ１１０２を挟んだ両側には、電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ並べて配置されて形成されており、さらに電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するAｌなどからなる不図示の電気配線が形成されている。これら電気熱変換素子Ｈ１１０３と電気配線とは成膜技術により形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３は、各列千鳥状に配列されて、すなわち各列の吐出口の位置が、その並び列方向に直交する方向に並ばないように少しずれて配置されている。さらに、この電気配線に電力を供給したり、電気熱変換素子Ｈ１１０３を駆動するための電気信号を供給したりするための電極部Ｈ１１０４が電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側の側辺に沿って配列して形成されており、電極部Ｈ１１０４上にはＡｕなどからなるバンプＨ１１０５が形成されている。

Ｓｉ基板Ｈ１１１０にはさらに、ヘッド固有の情報を格納するためのヒューズH１１１７が形成されており、図９にＳｉ基板の概略を示す。ヒューズＨ１１１７は本実施例ではポリシリコン抵抗体で形成されており、インク供給口の短辺側に配置される。ヒューズＨ１１１７を溶断、読み出しをする為に駆動する第２の駆動素子Ｈ１１１８は、第１の駆動素子Ｈ１１１６に隣接して配置される。第２の駆動素子Ｈ１１１８によってヒューズＨ１１１７を選択的に駆動する選択信号は、電気熱変換素子Ｈ１１０３を選択する信号をそのまま用いていることから、電気熱変換素子Ｈ１１０３と同じように選択することができる。つまり、インクジェット記録基板外部より入力される信号線から、シフトレジスタ、ラッチ回路、デコーダをへて第２の駆動素子Ｈ１１１８近くの信号線までを、電気熱変換素子Ｈ１１０３を駆動している第１の駆動素子Ｈ１１１６を選択する回路と同じ回路を用いて駆動される。また、第２の駆動素子Ｈ１１１８をシフトレジスタなどより出力された信号線より最終的に選択する選択回路Ｈ１１１２は、第１の駆動素子Ｈ１１１６用の回路と同様な形態である。なお、電気熱変換素子Ｈ１１０３にＶＨ電源を供給するためのＶＨ電源パッドＨ１１０４ｃからのびたＶＨ電源配線Ｈ１１１４は電気熱変換素子Ｈ１１０３に接続しており、ＧＮＤＨ電源を供給するためのＧＮＤＨ電源パッドＨ１１０４ｄからのびたＧＮＤＨ電源配線Ｈ１１１３は電気熱変換素子Ｈ１１０３に接続された第１の駆動素子Ｈ１１１６とヒューズＨ１１１７に接続された第２の駆動素子Ｈ１１１８で共用している。

ＩＤパッドＨ１１０４ａは、ヒューズＨ１１１７の溶断時は電圧を印加するヒューズ切断電源端子、ヒューズによる情報の読み出し時には信号出力端子として機能する。すなわち、ヒューズＨ１１１７溶断時は、ＩＤパッドＨ１１０４ａに電圧（例えば電気熱変換素子を駆動する２４Ｖ）を印加して、選択回路によって選択された第２の駆動素子Ｈ１１１８を駆動して対応するヒューズＨ１１１７を瞬間的に溶断する。このときヒューズ読み出し用電源端子であるＩＤ電源パッドＨ１１０４ｂはオープンである。一方、情報の読み出し時は、ＩＤ電源パッドＨ１１０４ｂに電圧（例えばロジック回路の電源電圧の３．３Ｖ）を印加することにより、ヒューズＨ１１１７が溶断していればＨｉレベルが、溶断していなければヒューズＨ１１１７の抵抗値より明らかに大きい読み出し抵抗Ｈ１１１１によりＬｏレベルが、ＩＤパッドＨ１１０４ａに出力される。

Ｓｉ基板Ｈ１１１０上のこれらパターンが形成された面上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応したインク流路を形成するインク流路壁Ｈ１１０６とその上方を覆う天上部とを有し、天井部に吐出口Ｈ１１０７が開口された、樹脂材料からなる構造体がフォトリソ技術によって形成されている。吐出口１１０７は、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向して設けられており、吐出口群Ｈ１１０８を形成している。この第１の記録素子Ｈ１１００において、インク流路Ｈ１１０２から供給されたインクは各電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱によって発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向する吐出口１１０７から吐出される。

（１−１−２）電気配線テープ
電気配線テープＨ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００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信号経路を形成するものであり、記録素子基板を組み込むための開口部Ｈ１３０３が形成されており、この開口部の縁付近には、記録素子基板の電極部Ｈ１１０４に接続される電極端子Ｈ１３０４が形成されている。また、電気配線テープＨ１３００には、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０２が形成されており、電極端子Ｈ１３０４と外部信号入力端子Ｈ１３０２は連続した銅箔の配線パターンでつながれている。

電気配線テープＨ１３００と第１の記録素子基板１１００の電気的接続は、例えば、第１の記録素子基板Ｈ１１００の電極部Ｈ１１０４に形成されたバンプＨ１１０５と、第１の記録素子基板Ｈ１１００の電極部Ｈ１１０４に対応する電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０４とが熱超音波圧着法により電気接合されることでなされている。

（１−１−３）インク供給保持部材
インク供給保持部材Ｈ１５００は、例えば、樹脂成形により形成されている。樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。図４に示すように、インク供給保持部材Ｈ１５００は、内部にインクを保持し負圧を発生するための吸収体Ｈ１６００を有することでインクタンクの機能と、記録素子基板Ｈ１１００にそのインクを導くためのインク流路を形成することでインク供給の機能とを備えている。インク吸収体Ｈ１６００としては、ＰＰ繊維を圧縮したものが使われているが、ウレタン繊維を圧縮したものでもよい。インク流路の上流部であるインク吸収体Ｈ１６００との境界部には、記録素子基板Ｈ１１００内部にゴミの進入を防ぐためのフィルタＨ１７００が溶着により接合されている。フィルタＨ１７００は、ＳＵＳ金属メッシュタイプでも良いが、ＳＵＳ金属繊維焼結タイプのほうが好ましい。

インク流路の下流部には、第１の記録素子基板Ｈ１１００にブラックのインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２００が形成されており、第１の記録素子基板Ｈ１１００のインク供給口１１０２がインク供給保持部材Ｈ１５００のインク供給口Ｈ１２００に連通するよう、第１の記録素子基板Ｈ１１００がインク供給保持部材Ｈ１５００に対して位置精度良く接着固定される。この接着に用いられる第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。例えば、第１の接着剤としては、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤が用いられ、その際の接着層の厚みは５０μｍ程度が望ましい。

また、第１の記録素子基板Ｈ１１００の接着面周囲の平面には、電気配線テープＨ１３００の一部の裏面が第２の接着剤により接着固定される。第１の記録素子基板Ｈ１１００と電気配線テープＨ１３００との電気接続部分は、第１の封止剤Ｈ１３０７および第２の封止剤Ｈ１３０８（図１０参照）により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。第１の封止剤Ｈ１３０７は、主に電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板のバンプＨ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤Ｈ１３０８は、上述の接続部の表側を封止している。そして、電気配線テープＨ１３００の未接着部は折り曲げられ、インク供給保持部材Ｈ１５００の第１の記録素子基板Ｈ１１００の接着面にほぼ垂直な側面に熱カシメもしくは接着等で固定される。

（１−１−４）蓋部材
蓋部材Ｈ１９００は、インク供給保持部材Ｈ１５００の上部開口部に溶着されることで、インク供給保持部材Ｈ１５００内部を密閉するものである。但し、蓋部材Ｈ１９００にはインク供給保持部材Ｈ１５００内部の圧力変動を逃がすための細口Ｈ１９１０とそれに連通した微細溝Ｈ１９２０を有しており、細口Ｈ１９１０と微細溝Ｈ１９２０のほとんどをシール部材Ｈ１８００で覆い微細溝Ｈ１９２０の一端部を開口することで大気連通口を形成している。また、第１の記録ヘッドをインクジェット記録装置に固定するための係合部H１９３０を有している。

（１−２）第２の記録ヘッド
第２の記録ヘッドＨ１００１はシアン、マゼンタ、イエローまたは淡シアン、淡マゼンタ、ブラックの３色のインクを吐出させるためのもので、図７の分解斜視図に示すように、記録素子基板Ｈ１１０１、電気配線テープＨ１３０１、インク供給保持部材Ｈ１５０１、フィルタＨ１７０１、Ｈ１７０２、Ｈ１７０３、インク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３、蓋部材Ｈ１９０１、およびシール部材Ｈ１８０１から構成されている。

（１−２−１）第２の記録素子基板
図８は第２の記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部破断して示す斜視図であり、３個のインク供給口Ｈ１１０２が並列して形成されている。それぞれのインク供給口H１１０２を挟んでその両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７とが一列に並んで千鳥状に配置されて形成されている。そしてＳｉ基板Ｈ１１０１上には、Ｓｉ基板Ｈ１１１０および第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様に、電気配線、ヒューズ、電極部Ｈ１１０４などが形成されており、その上に樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によってインク流路壁Ｈ１１０６や吐出口Ｈ１１０７が形成されており、電気配線に電力を供給するための電極部Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。

（１−２−２）電気配線テープ
電気配線テープＨ１３０１は、第２の記録素子基板Ｈ１１０１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信号経路を形成するものであり、記録素子基板を組み込むための開口部が形成されており、この開口部の縁付近には、記録素子基板の電極部Ｈ１１０４に接続される電極端子Ｈ１３０４が形成されている。また、電気配線テープＨ１３０１には、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０２が形成されており、電極端子Ｈ１３０４と外部信号入力端子Ｈ１３０２は連続した銅箔の配線パターンでつながれている。

電気配線テープＨ１３０１と第２の記録素子基板１１０１の電気的接続は、例えば、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に形成されたバンプＨ１１０５と、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に対応する電気配線テープＨ１３０１の電極端子Ｈ１３０４とが熱超音波圧着法により電気接合されることでなされている。

（１−２−３）インク供給保持部材
インク供給保持部材Ｈ１５０１は、例えば、樹脂成形により形成されている。樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。図７に示すように、インク供給保持部材Ｈ１５０１は、内部に各色のインクを保持するための負圧を発生するための吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２，Ｈ１６０３をそれぞれ独立して保持するための空間を有することでインクタンクの機能と、記録素子基板Ｈ１１００の各インク供給口Ｈ１１０２にそれぞれインクを導くための独立したインク流路を形成することでインク供給機能とを備えている。インク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３は、ＰＰ繊維を圧縮したものが使われているが、ウレタン繊維を圧縮したものでも良い。各インク流路の上流部のインク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３との境界部には、記録素子基板Ｈ１１０１内部にゴミの進入を防ぐためのフィルタＨ１７０１，Ｈ１７０２，Ｈ１７０３がそれぞれ溶着により接合されている。各フィルタＨ１７０１、Ｈ１７０２、Ｈ１７０３は、ＳＵＳ金属メッシュタイプでも良いが、ＳＵＳ金属繊維焼結タイプのほうが好ましい。

インク流路の下流部には、第２の記録素子基板Ｈ１１０１に各インクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されており、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の各インク供給口１１０２がインク供給保持部材Ｈ１５０１の各インク供給口Ｈ１２０１に連通するよう、第２の記録素子基板Ｈ１１０１がインク供給保持部材Ｈ１５０１に対して位置精度良く接着固定される。この接着に用いられる第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。例えば、第１の接着剤としては、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤が用いられ、その際の接着層の厚みは５０μｍ程度が望ましい。

また、インク供給口Ｈ１２０１付近周囲の平面には、電気配線テープＨ１３０１の一部の裏面が第２の接着剤により接着固定される。第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３０１との電気接続部分は、第１の封止剤Ｈ１３０７および第２の封止剤Ｈ１３０８（図１０参照）により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。第１の封止剤Ｈ１３０７は、主に電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板のバンプＨ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤Ｈ１３０８は、上述の接続部の表側を封止している。そして、電気配線テープＨ１３０１の未接着部は折り曲げられ、インク供給保持部材Ｈ１５０１のインク供給口Ｈ１２０１を有する面にほぼ直交した側面に熱カシメもしくは接着等で固定される。

（１−２−４）蓋部材
蓋部材Ｈ１９０１は、インク供給保持部材Ｈ１５０１の上部開口部に溶着されることで、インク供給保持部材Ｈ１５０１内部の独立した空間をそれぞれ閉塞するものである。但し、蓋部材Ｈ１９０１にはインク供給保持部材Ｈ１５０１内部の各部屋の圧力変動を逃がすための細口Ｈ１９１１、Ｈ１９１２、Ｈ１９１３と、それぞれに連通した微細溝Ｈ１９２１、Ｈ１９２２、Ｈ１９２３を有している。微細溝Ｈ１９２１およびＨ１９２２の他端は微細溝Ｈ１９２３の途中に合流している。さらに、細口Ｈ１９１１、Ｈ１９１２、Ｈ１９１３と微細溝Ｈ１９２１、Ｈ１９２２、および微細溝Ｈ１９２３のほとんどをシール部材Ｈ１８０１で覆い、微細溝Ｈ１９２３の他端部を開口することで大気連通口を形成している。また、第２の記録ヘッドをインクジェット記録装置に固定するための係合部H１９３０を有している。

（１−３）記録ヘッドのインクジェット記録装置への装着
図３及び図６に示すように、第１の記録ヘッドＨ１０００及び第２の記録ヘッドＨ１００１には、インクジェット記録装置本体のキャリッジの装着位置に案内するための装着ガイドＨ１５６０、ヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部Ｈ１９３０、およびキャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部Ｈ１５７０、Ｙ方向（記録メディア搬送方向）の突き当て部Ｈ１５８０、Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部Ｈ１５９０を備えている。上記突き当て部により位置決めされることで、電気配線テープH１３００およびH１３０１上の外部信号入力端子H１３０２がキャリッジ内に設けられた電気接続部のコンタクトピンと正確に電気的接触を行う。

（２）インクジェット記録装置
次に、上述したようなカートリッジタイプの記録ヘッドを搭載可能な液体吐出記録装置について説明する。図１１は、本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。

図１１に示す記録装置において、図３および図６に示した記録ヘッドＨ１０００およびH１００１がキャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ１０２には、記録ヘッドＨ１０００およびH１００１上の外部信号入力端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。

キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置および移動が制御される。また、ホームポジションセンサ１３０がキャリッジ１０２に設けられている。これにより遮蔽板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能となる。

印刷用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は給紙モータ１３５からギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることによりオートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラ１０９の回転により、記録ヘッドＨ１０００及びＨ１００１の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（副走査）される。搬送ローラ１０９はＬＦモータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その際、給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の確定は、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ１３３は使用されている。

なお、記録媒体１０８は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテン（不図示）により支持されている。この場合、キャリッジ１０２に搭載された記録ヘッドＨ１０００及びＨ１００１は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して前記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行になるように保持されている。

記録ヘッドＨ１０００およびH１００１は、各吐出部における吐出口の並び方向が上述したキャリッジ１０２の走査方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口列から液体を吐出して記録を行う。

本実施例のインクジェット記録ヘッド用基板の電極パッドおよびバンプ部の構成について説明する。図１は、電極パッド部の基板断面と上面の模式図である。シリコン基板２０１上に、蓄熱層２０２、第１の電気配線膜２０３、層間絶縁膜２０４、ヒーター層２０５、第２の電気配線膜２０６、保護膜２０７が順次形成されている。そして、パターニングによって保護膜の開口部が設けられ、外部と電気配線を電気的にコンタクトさせるスルーホール２００が形成されている。そのスルーホールに、下地層として成膜されたＴｉＷ等の密着向上層（バリアメタル）２０８とメッキ用導体金２０９を介して、バンプとなる金の厚膜２１０がメッキ法で形成されている。

本実施例では、メッキバンプは保護膜の開口部よりも狭い領域に形成されている。従来のバンプの構成のようにメッキバンプと保護膜がオーバーラップしていると、バンプとリードをボンディングする際に、メッキバンプへの衝撃がメッキバンプとオーバーラップしている保護膜の部分へそのまま伝わってしまい、保護膜にクラックが入ってしまうことがあった。しかし、本実施例の構成することによって、メッキバンプと保護膜がオーバーラップしている部分がないので、保護膜へ伝わるボンディングの衝撃を軽減でき、クラックの発生を防止することができる。

図２を参照しながら本実施例の構成のメッキバンプの形成方法を説明する。工程Ｓ１では、シリコン基板２０１上に、インク吐出に際してヒーターを駆動するための半導体素子からなるドライバＩＣ等のＩＣ膜（６層程度で構成、図示せず）、ＳｉＯ₂からなる蓄熱層２０２、駆動信号に応じた上記ドライバＩＣによるヒーター駆動において電源電力を供給するための共通電極または接地のための共通電極を構成するＡｌからなる第１の電気配線膜２０３、その上層となるＳｉＯからなる層間絶縁膜２０４、ヒーターを構成するためのヒーター膜２０５、ヒーターに直接接続して電力を供給するためのＡｌからなる第２の電気配線膜２０６、配線やヒーターを保護する保護膜２０７が順次形成されている。そして、フォトリソグラフィ技術により保護膜をパターニングし、外部とアルミ回路配線を電気的にコンタクトさせるスルーホール２００が形成されている。次に、工程Ｓ２のように、高融点金属材料のＴｉＷの密着向上層２０８を真空成膜装置等により、所定の厚みで全面成膜する。そして、配線用金属として優れているメッキ用導体金２０９を真空成膜装置等により、所定の厚みで全面成膜する。工程Ｓ３で前記メッキ用導体金の表面に、例えばネガタイプのホトレジスト２１１をスピンコート法により塗布し、フォトリソグラフィ法にてレジスト露光・現像を行ってパターニングを行うが、このときに保護膜の開口部よりもホトレジストが除去される部分が狭くなるようにしておく。工程Ｓ４において電解めっき法によって、めっき用導体金に所定の電流を流せばホトレジストで覆われていない所定の領域に金が析出して、バンプとなる金の厚膜２１０がホトレジスト内側つまり保護膜の開口部よりも狭い領域に形成される。工程Ｓ５で所定の時間ホトレジストの剥離液に浸漬させることで、ホトレジストの除去を行い、めっき用導体金を露出させる。そして、工程Ｓ６のように、再度、レジスト２１３を塗布・露光・現像して、保護膜の開口部よりも広い領域にレジストが残るようにパターニングを行う。工程Ｓ７でメッキ下地層であるめっき用導体金と密着向上層を、エッチングし、工程Ｓ８で所定の時間レジストの剥離液に浸漬させることで、レジストの除去を行う。このようにすることにより、アルミ電気配線に駆動電力を供給するためのメッキバンプが、保護膜の開口部より狭い領域に、メッキ用導体層からなる金メッキ層で形成される。さらに、メッキ下地層を保護膜の開口部より広い領域に残すことにより、保護膜の開口部の電気配線層へのインクなどの水分の侵入を防ぎ、電気配線層が腐食してしまうことも回避できる。

以上のように、本実施例の構成にすることにより、従来のようにメッキバンプと保護膜がオーバーラップしていないので、バンプとリードをボンディングするときに保護膜へ伝わる衝撃を軽減することができ、保護膜のクラック発生を防止することができるのである。

本実施例のインクジェット記録ヘッド用基板の電極パッドおよびバンプ部の構成について説明する。図１４は、電極パッド部の基板断面と上面の模式図である。実施例１と同様の部分は説明を省略する。本実施例では図１４に示すように、メッキバンプが、リード２１４の長手方向において、保護膜の開口部より幅が狭く形成されている。

バンプとリードがボンディングされるときのボンディングツールからの衝撃は、まずリードに伝えられて、その後バンプへと伝えられる。このときにリードとバンプの重なる部分に衝撃は伝わるので、リードの短手方向のバンプの辺に比べて、リードの長手方向のバンプの辺に加わる衝撃のほうが大きい。そして、バンプの下の層への衝撃もリードの長手方向にあたる部分への衝撃が大きくなるので、その部分に存在する保護膜への影響が大きい。そこで、図のように、メッキバンプが、リードの長手方向において、保護膜の開口部より幅が狭く形成している。

このようにすることによって、保護膜にクラックが入ることを軽減でき、さらに、リードの短手方向のバンプ幅が比較的広くなるので、リードとバンプの位置アライメントを比較的容易にすることができるのである。

本発明の実施例１の電極パッド部の基板断面と上面の模式図。 本発明の実施例１のメッキバンプの形成方法。 第1の記録ヘッド。 第1の記録ヘッドの分解図。 第１の記録素子基板の一部破断がなされた斜視図。 第２の記録ヘッド。 第２の記録ヘッドの分解図。 第２の記録素子基板の一部破断がなされた斜視図。 Ｓｉ基板概略。 記録ヘッドの一部断面図。 インクジェット記録装置。 従来のメッキバンプの形成方法。 従来の電極パッド部の基板断面と上面の模式図。 本発明の実施例２の電極パッド部の基板断面と上面の模式図。

符号の説明

１０２ キャリッジ
１０３ ガイドシャフト
１０４ 主走査モータ
１０５ モータプーリ
１０６ 従動プーリ
１０７ タイミングベルト
１０８ 記録媒体
１０９ 搬送ローラ
１３０ ホームポジションセンサ
１３１ ピックアップローラ
１３２ オートシートフィーダ（ＡＳＦ）
１３３ ペーパエンドセンサ
１３４ ＬＦモータ
１３５ 給紙モータ
１３６ 遮蔽板
２００ ルーホール
２０１ シリコン基板
２０２ 蓄熱層
２０３ 第１の電気配線膜
２０４ 層間絶縁膜
２０５ ヒーター膜
２０６ 第２の電気配線膜
２０７ 保護膜
２０８ 密着向上層
２０９ めっき用導体金
２１０ 金の圧膜
２１１ ホトレジスト
２１３ レジスト
２１４ リード
Ｈ１０００ 第1の記録ヘッド
Ｈ１００１ 第2の記録ヘッド
Ｈ１１００ 第１の記録素子基板
Ｈ１１０１ 第２の記録素子基板
Ｈ１１０２ インク供給口
Ｈ１１０３ 電気熱変換素子
Ｈ１１０４ 電極部
Ｈ１１０４ａ ＩＤパッド
Ｈ１１０４ｂ ＩＤ電源パッド
Ｈ１１０４ｃ ＶＨ電源パッド
Ｈ１１０４ｄ ＧＮＤＨ電源パッド
Ｈ１１０５ バンプ
Ｈ１１０６ インク流路壁
Ｈ１１０７ 吐出口
Ｈ１１０８ 吐出口列
Ｈ１１１０ Ｓｉ基板
Ｈ１１１１ 読み出し抵抗
Ｈ１１１２ 選択回路
Ｈ１１１３ ＧＮＤＨ電源配線
Ｈ１１１４ ＶＨ電源配線
Ｈ１１１６ 第１の駆動素子
Ｈ１１１７ ヒューズ
Ｈ１１１８ 第２の駆動素子
Ｈ１２００ 第１のインク供給口
Ｈ１２０１ 第2のインク供給口
Ｈ１３００ 電気配線テープ
Ｈ１３０２ 外部信号入力端子
Ｈ１３０３ 開口部
Ｈ１３０４ 電極端子
Ｈ１３０７ 第１の封止剤
Ｈ１３０８ 第２の封止剤
Ｈ１５００ 第1のインク供給部材
Ｈ１５０１ 第２のインク供給部材
Ｈ１５６０ 装着ガイド
Ｈ１５７０ Ｘ突き当て部
Ｈ１５８０ Ｙ突き当て部
Ｈ１５９０ Ｚ突き当て部
Ｈ１６００、Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３ インク吸収体
Ｈ１７００、Ｈ１７０１、Ｈ１７０２、Ｈ１７０３ フィルタ
Ｈ１８００、Ｈ１８０１ シール部材
Ｈ１９００、Ｈ１９０１ 蓋部材
Ｈ１９１０、Ｈ１９１１、Ｈ１９１２、Ｈ１９１３ 微細口
Ｈ１９２０、Ｈ１９２１、Ｈ１９２２、Ｈ１９２３ 細溝

Claims (6)

1. インクを吐出するために使用される複数個の発熱抵抗体と、
   前記発熱抵抗体を駆動するための回路配線と、
   前記回路配線をインクから保護するための保護膜層と、
   前記回路配線と外部とを電気的に接続ための前記保護膜を開口させた電極パッド部と、
   前記電極パッド部の上にメッキを行うためのメッキ下地層と、
   前記メッキ下地層の上に金属材料からなるバンプをメッキ法によって形成したメッキバンプ層と、
   を備えたインクジェット記録ヘッド用基板において、
   前記バンプを介して当該基板以外とリードで電気接続し、
   前記バンプが、少なくとも前記リードの長手方向で、前記保護膜の開口部より幅が狭く形成されたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
2. 前記バンプのすべての部分が前記保護膜の開口部より狭い領域に形成された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用基板。
3. 前記メッキ下地層が前記保護膜の開口部より広い領域に形成されることを特徴とする請求項１又は、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
4. インクを吐出するために使用される複数個の発熱抵抗体と、
   前記発熱抵抗体を駆動するための回路配線と、
   前記回路配線をインクから保護するための保護膜層と、
   前記回路配線と外部とを電気的に接続ための前記保護膜を開口させた電極パッド部と、
   前記電極パッド部の上にメッキを行うためのメッキ下地層と、
   前記メッキ下地層の上に金属材料からなるバンプをメッキ法によって形成したメッキバンプ層と、
   を形成するインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、
   前記基板上に当該基板側から順に少なくとも前記回路配線層、前記保護膜層を積層した後に前記保護膜に前記電気パッド部を開口させる工程と、
   前記メッキ下地層を積層する工程と、
   前記バンプを、前記バンプを介して当該基板以外と電気接続するリードの少なくとも長手方向で、前記保護膜の開口部より狭い領域に形成する工程と、
   を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
5. 前記バンプを形成する工程が、前記バンプのすべての部分を前記保護膜の開口部より狭い領域に形成する工程であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
6. 前記バンプを形成した後に、前記メッキ下地層を前記保護膜の開口部より広い領域が残るように除去する工程を有することを特徴とする請求項４又は、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。

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