JP2008188914A - Ｉｃ接合方法及びインクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェットヘッドにおけるヒーターボードへのＡＣＦを用いた駆動用ＩＣの実装を、ヒーターボードの反りを低減し、効率良く行うＩＣ接合方法を提供する。信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供する。
【解決手段】 複数の表面電極が形成された駆動用ＩＣと、前記駆動用ＩＣを搭載するヒーターボードと、を接合するＩＣ接合方法において、前記駆動用ＩＣの表面電極と、前記ヒーターボードの基板端子とは、熱硬化性有機材料（ＡＣＦ）を介して接続されるものであり、前記ヒーターボードをＡＣＦの溶融点以下まで予熱した状態で、前記駆動用ＩＣを接合する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体製造技術に関し、特に熱硬化形有機材料を用いてフリップチップ実装を行う半導体チップの実装方法に関する。また、インクジェット記録ヘッドの、ヒーターボードに熱硬化形有機材料を用いてヒーター駆動用ＩＣを実装するＩＣ接合方法及び該接合方法で製造されたインクジェット記録ヘッドに関する。

インクジェット記録ヘッドのヒーターボードとヒーター駆動用ＩＣを、熱硬化形有機材料を用いて接合する場合、ヒーター駆動用ＩＣのみ加熱して接合すると、ヒーター駆動用ＩＣのみ熱収縮し、ヒーターボードに反りが生じる。

そこで、ヒーターボード全体を予熱し、ヒーター駆動用ＩＣとの温度差が無い状態で、接合させることが望ましいが、先にヒーターボードに貼付けた熱硬化形有機材料が、熱硬化形のため、ヒーター駆動用ＩＣを接合する以前に、熱硬化し接合出来なくなるため、採用できない。

半導体チップ上面と、実装基板裏面の両側から加熱し、隣接する未接合の熱硬化形有機材料部分を冷却する方法として、特開平11-274227号が知られている。
特開平11-274227号公報

ところが、前記特開平11-274227号記載のように、装置が複雑になるばかりか、ＩＣ間ピッチが狭まってくると、冷却の効果があまり期待できない。

本発明の目的は、熱硬化形有機材料を用いたヒーターボードへの駆動用ＩＣの実装を、ヒーターボードの反りを低減し、効率良く行う事にある。

複数の表面電極が形成された半導体チップと、前記複数の半導体チップを搭載する実装基板とであって、前記半導体チップの表面電極と、前記実装基板の基板端子とは、熱硬化形有機材料を介して接続されるものにおいて、前記実装基板を熱硬化形有機材料の溶融点以下近傍まで予熱した状態で、半導体チップを接合する。

複数の表面電極が形成された半導体チップと、前記複数の半導体チップを搭載する実装基板とであって、前記半導体チップの表面電極と、前記実装基板の基板端子とは、熱硬化形有機材料を介して接続されるものにおいて、前記半導体チップの表面電極形成側に熱硬化形有機材料を貼付ける工程と、前記実装基板を予熱する工程と、前記実装基板の基板端子と前記半導体チップを接合する工程からなる。

複数の表面電極が形成された半導体チップと、前記複数の半導体チップを搭載する実装基板とであって、前記実装基板は、前記実装基板より剛性の高い基台に接合された状態で、前記半導体チップの表面電極と、前記実装基板の基板端子とを、熱硬化形有機材料を介して接合される。

1.半導体チップ熱硬化形有機材料実装後の実装基板の反りを少なくできるので、熱硬化形有機材料接続不良を低減でき、応力による半導体チップや実装基板の割れを防止できる。接続信頼性向上。

2.ヒーター駆動用ＩＣを熱硬化形有機材料によって実装した後の、ヒーターボードの反りを少なくできるので、熱硬化形有機材料接続不良を低減でき、応力による半導体チップや実装基板の割れを防止できる。接続信頼性向上。

3.ヒーターボードの反りが少ないインクジェット記録ヘッドを供給できるので、印字精度が向上できる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のインクジェット記録ヘッドの概略を示す斜視図である。

図２は、本発明のインクジェット記録ヘッドの断面を示す図である。

図３は、本発明のヒーター駆動用ＩＣのパッドの配列を示す平面図である。

図４は、本発明のヒーターボード上の駆動用ＩＣ接続部分を示す図である。

図５は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第１の実施例を示す図である。

図６は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第２の実施例を示す図である。

図７は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第３の実施例を示す図である。

図８は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第１の実施例による工程を表したフローチャートを示す図である。

図９は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第２の実施例による工程を表したフローチャートを示す図である。

図１０は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第３の実施例による工程を表したフローチャートを示す図である。

図１１は、ヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、従来例を示す図である。

図１２は、ヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、従来例による工程を表したフローチャートを示す図である。

図１は、本発明のインクジェット記録ヘッドの概略を示す斜視図、図２は、本発明のインクジェット記録ヘッドの断面図である。これらの図を用いて、インクジェット記録ヘッドの構成を説明する。

基台10上にベースプレート20が配置され、前記ベースプレート上にヒーターボード30が配置され、前記ヒーターボード上には、複数のヒーター35、複数の吐出口が形成されたノズル部材40、複数のヒーター駆動用ＩＣ50が配置されている。

基台とベースプレート及びベースプレートとヒーターボードは、接着剤22によって接合されている。

ヒーターボードは、半導体プロセスによって、複数のヒーターと複数のヒーター駆動用ＩＣ接合部51及び、複数のヒーター駆動用ＩＣ接合部とＦＰＣ接合部61との間をそれぞれ結ぶ、配線が形成されている。

ヒーターボード上には、複数の吐出口を持つノズル部材が、ヒーター部分を覆うように、任意のプロセスにより形成されている。

複数のヒーター駆動用ＩＣは、熱硬化形有機材料、実施例ではＡＣＦ51により、ヒーターボードに接合されている。

ヒーターボードへの電源系統・信号系統は、ヒーターボード上のＦＰＣ接合部からＡＣＦによって接合されたＦＰＣ60を介し、ＡＣＦ62によって外部基板65に接続されている。

ヒーターボード上に実装された、駆動用ＩＣ及び接合部をインクなどから保護するため、封止部材55によって封止されている。

インク(図示せず)は、基台の中に設けられた、インクタンク(図示せず)から、ベースプレートに開けられた溝21、ヒーターボードに開けられた溝31、を経由して、液室42に充填される。

外部から印字命令が来ると、命令に従い、ヒーター駆動用ＩＣが動作、指令を受けた任意のヒーターを昇温することにより、液室のインクを発泡させ、吐出口からインクが飛び出す。

次に、ヒーターボードと駆動用ＩＣとの接合方法について説明する。

図３は、本発明のヒーター駆動用ＩＣのパッドの配列を示す平面図である。

図４は、本発明のヒーターボード上の駆動用ＩＣ接続部分を示す図である。

ヒーターボード表面30aには、任意の位置に複数個の基板端子30bが精度良く設けられている。

ヒーター駆動用ＩＣの裏面側50aには、複数個のパッド50bが精度良く形成されている。

前記基板端子と、前記パッドとは、それぞれピッチが同じで個々に一対一で接続されるように成っている。

接続には、ＡＣＦが用いられる。

図５は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第１の実施例を示す図である。

図８は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第１の実施例による工程を表したフローチャートを示す図である。

ヒーターボードをＡＣＦ貼付け治具100に位置決めする。

ＡＣＦ貼付け装置(詳細図示せず)は、例えば、テープ状で供給されてくる、ＡＣＦ51を任意の長さに切断・吸着把持し、ヒーターボード30上の駆動用ＩＣ接続部に精度良く仮圧着する。

ＡＣＦを吸着把持する治具110には、ヒーター111が内蔵され、ＡＣＦを任意の温度で仮圧着できる構造となっている。

以下同様にして、ＡＣＦを任意の個数(図では７ヶ所)貼終えた後、ヒーターボードを駆動用ＩＣ貼付け治具101に載せ換え(装置によっては、載せ換え不要)、位置決めする。

駆動用ＩＣ貼付け装置(詳細図示せず)は、駆動用ＩＣ50をトレーなどから吸着把持し、位置決め後、先に貼付けられたＡＣＦ上に精度良く圧着する。

駆動用ＩＣを吸着把持する治具120には、ヒーター121が内蔵され、駆動用ＩＣを任意の温度で圧着できる構造となっている。一般的に温度は、ＡＣＦのTg点以上に設定される。

ヒーターボード駆動用ＩＣ貼付け治具には、ヒーターボード全体もしくは、駆動用ＩＣ接合部分を包括する範囲を、予熱するヒーター105が埋め込まれていて、ヒーターボードを任意の温度で予熱できる構造となっている。

ヒーターボードの予熱温度は、すでにヒーターボードに貼付けられた、ＡＣＦが熱硬化を起こさない温度、Tg点以下に設定されることが望ましい。

以下同様にして、駆動用ＩＣを任意の個数(図では７ヶ所)貼終えた後、図示しない次のプロセスへと移行する。

上記説明では、ＡＣＦの接合及び駆動用ＩＣの圧着を１ヶ所ずつ行うように説明してきたが、ｎ個同時に行ってもよい。

以上のように設定することにより、駆動用ＩＣとヒーターボードとの温度差が縮まり、接合プロセス終了後、常温に戻ったときの熱収縮による変形が緩和される訳である。

尚、前記のように説明した工程は、クリーン環境で行われることは、言うまでもない。

次にヒーターボードと駆動用ＩＣとの接合方法の第２の実施例について説明する。

図６は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第２の実施例を示す図である。

図９は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第２の実施例による工程を表したフローチャートを示す図である。

駆動用ＩＣ50を供給トレー等から吸着把持し、表裏反転(反転機構は図示せず)、ＡＣＦ貼付け治具102上に精度良く位置決め配置する。

ＡＣＦ貼付け装置(図示せず)は、例えば、テープ状で供給されてくる、ＡＣＦ51を任意の長さに切断・吸着把持(吸着把持機構詳細は図示せず)し、駆動用ＩＣの裏面側に精度良く仮圧着する。

ＡＣＦを吸着把持する治具110には、ヒーター111が内蔵され、ＡＣＦを任意の温度で仮圧着できる構造となっている。

以下同様にして、ＡＣＦを任意の個数(図では７ヶ所)貼り終える。

ＡＣＦを貼り終えた駆動用ＩＣは、吸着把持し、表裏反転後、トレー等に格納するか、そのまま、次の工程に移る。

図では、駆動用ＩＣを直列に並べて作業しているが、１個ずつトレーから取り出し、表裏反転後、治具上に位置決めし、ＡＣＦを貼付け、再び表裏反転後、次の工程に移っても良い。

ヒーターボードを駆動用ＩＣ貼付け治具101に位置決めする。

ヒーターボード駆動用ＩＣ貼付け治具には、ヒーターボード全体もしくは、駆動用ＩＣ接合部分を包括する範囲を、予熱するヒーター105が埋め込まれていて、ヒーターボードを任意の温度で予熱できる構造となっている。

ヒーターボードの予熱温度は、駆動用ＩＣとの温度差が無いように設定されることが、望ましい。

駆動用ＩＣ貼付け装置(図示せず)は、駆動用ＩＣ50を位置決め後、吸着把持(吸着把持機構詳細は図示せず)し、ヒーターボード上の定められた位置に圧着する。

駆動用ＩＣを吸着把持する治具120には、ヒーター121が内蔵され、駆動用ＩＣを任意の温度で圧着できる構造となっている。一般的に温度は、ＡＣＦのTg点以上に設定される。

以下同様にして、駆動用ＩＣを任意の個数(図では７ヶ所)貼終えた後、図示しない次のプロセスへと移行する。

上記説明では、ＡＣＦの接合及び駆動用ＩＣの圧着を１ヶ所ずつ行うように説明してきたが、ｎ個同時に行ってもよい。

以上のように設定することにより、駆動用ＩＣとヒーターボードとの温度差が縮まり、接合プロセス終了後、常温に戻ったときの熱収縮による変形が緩和される訳である。

本発明では、駆動用ＩＣとヒーターボードの材質が共にSiであるため、駆動用ＩＣ側とヒーターボード側の温度を同じにすれば良いのであるが、ヒーターボード側が、エポキシ部材等の実装基板で有る場合は、それぞれの線膨張係数にあった温度設定を行い、収縮量がそれぞれ等しくなるように設定すればよい。

次にヒーターボードと駆動用ＩＣとの接合方法の第３の実施例について説明する。

図７は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第３の実施例を示す図である。

図１０は、本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第３の実施例による工程を表したフローチャートを示す図である。

予め、ヒーターボードをベースプレートに接着する。
ヒーターボード(以下ベースプレートが貼付けられているものとする)ＡＣＦ貼付け治具100に位置決めする。

ＡＣＦ貼付け装置(詳細図示せず)は、例えば、テープ状で供給されてくる、ＡＣＦ51を任意の長さに切断・吸着把持し、ヒーターボード30上の駆動用ＩＣ接続部に精度良く仮圧着する。

ＡＣＦを吸着把持する治具110には、ヒーター111が内蔵され、ＡＣＦを任意の温度で仮圧着できる構造となっている。

以下同様にして、ＡＣＦを任意の個数(図では７ヶ所)貼終えた後、ヒーターボードを駆動用ＩＣ貼付け治具101に載せ換え(装置によっては、載せ換え不要)、位置決めする。

駆動用ＩＣ貼付け装置(詳細図示せず)は、駆動用ＩＣ50をトレーなどから吸着把持し、位置決め後、先に貼付けられたＡＣＦ上に精度良く圧着する。

以下同様にして、駆動用ＩＣを任意の個数(図では７ヶ所)貼終えた後、図示しない次のプロセスへと移行する。

上記説明では、ＡＣＦの接合及び駆動用ＩＣの圧着を１ヶ所ずつ行うように説明してきたが、ｎ個同時に行ってもよい。

駆動用ＩＣを接合する前に、ヒーターボードをベースプレートに接着する事により、ヒーターボードの反りが押さえられるのは、それぞれの材質が、ヒーターボードがSi。ベースプレートがアルミナ。ヤング率はSiに比べ、アルミナの方が、約２倍大きいことと、板厚が、ヒーターボードが 0.625mmに対し、ベースプレートが1mm以上と厚く成っているため、前記ヤング率との効果により、ベースプレートの剛性が勝り、ヒーターボードが反りづらくなっている訳である。

以上、本発明の三実施例に対して、インクジェット記録ヘッドの製造プロセスに沿って説明してきたが、広く半導体チップの実装方法であっても良い。

本発明のインクジェット記録ヘッドの概略を示す斜視図である。 本発明のインクジェット記録ヘッドの断面を示す図である。 本発明のヒーター駆動用ＩＣのパッドの配列を示す平面図である。 本発明のヒーターボード上の駆動用ＩＣ接続部分を示す図である。 本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第１の実施例を示す図である。 本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第２の実施例を示す図である。 本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第３の実施例を示す図である。 本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第１の実施例による工程を表したフローチャートを示す図である。 本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第２の実施例による工程を表したフローチャートを示す図である。 本発明のヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、第３の実施例による工程を表したフローチャートを示す図である。 ヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、従来例を示す図である。 ヒーターボードにヒーター駆動用ＩＣを実装する、従来例による工程を表したフローチャートを示す図である。

符号の説明

10 基台
20 ベースプレート
21 インク供給溝
22・23 接着剤
30 ヒーターボード
30a ヒーターボード表面
30b ヒーターボード基板端子
31 インク供給溝
35 ヒーター
40 ノズル部材
41 インク吐出口
42 液室
50 ヒーター駆動用ＩＣ
50a 駆動用ＩＣ裏面
50b パッド
51 ＡＣＦ
55 封止材
60 ＦＰＣ
61・62 ＦＰＣ接合部ＡＣＦ
65 外部基板
100 ＡＣＦ貼付け治具及び装置
101 駆動用ＩＣ貼付け治具及び装置
102 駆動用ＩＣ ＡＣＦ貼付け治具及び装置
105 ヒーターボード予熱ヒーター
110 ＡＣＦ吸着治具及び装置
111 ＡＣＦ仮接着用ヒーター
120 駆動用ＩＣ吸着治具及び装置
121 ＡＣＦ本接着用ヒーター

Claims (13)

1. 複数の表面電極が形成された半導体チップと、前記複数の半導体チップを搭載する実装基板とであって、前記半導体チップの表面電極と、前記実装基板の基板端子とは、熱硬化形有機材料を介して接続されるものにおいて、前記実装基板を熱硬化形有機材料のＴｇ点以下近傍まで予熱した状態で、半導体チップを接合することを特徴とするＩＣ接合方法。
2. 前記熱硬化形有機材料は、ＡＣＦ、ＡＣＰ、導電性ペースト、導電性樹脂の何れかで有ることを特徴とする請求項１記載のＩＣ接合法。
3. 前記実装基板は、インクジェット記録ヘッド用ヒーターボードであり、前記半導体チップは、ヒーター駆動用ＩＣで有ることを特徴とする、請求項１記載のＩＣ接合方法。
4. 請求項１記載のＩＣ接合方法で製造されたインクジェット記録ヘッド。
5. 複数の表面電極が形成された半導体チップと、前記複数の半導体チップを搭載する実装基板とであって、前記半導体チップの表面電極と、前記実装基板の基板端子とは、熱硬化形有機材料を介して接続されるものにおいて、前記半導体チップの表面電極形成側に熱硬化形有機材料を貼付ける工程と、前記実装基板を予熱する工程と、前記実装基板の基板端子と前記半導体チップを接合する工程からなることを特徴とするＩＣ接合方法。
6. 前記実装基板と前記半導体チップの材質が同じであって、前記実装基板の予熱温度は、半導体チップ接合工程における、半導体チップの温度と等しい事を特徴とする請求項５記載のＩＣ接合方法。
7. 前記熱硬化形有機材料は、ＡＣＦ、ＡＣＰ、導電性ペースト、導電性樹脂の何れかで有ることを特徴とする請求項５記載のＩＣ接合法。
8. 前記実装基板は、インクジェット記録ヘッド用ヒーターボード、前記半導体チップは、ヒーター駆動用ＩＣで有ることを特徴とする請求項５記載のＩＣ接合方法。
9. 請求項５記載のＩＣ接合方法で製造された、インクジェット記録ヘッド。
10. 複数の表面電極が形成された半導体チップと、前記複数の半導体チップを搭載する実装基板とであって、前記実装基板は、前記実装基板より剛性の高い基台に接合された状態で、前記半導体チップの表面電極と、前記実装基板の基板端子とを、熱硬化形有機材料を介して接合されることを特徴とするＩＣ接合方法。
11. 前記熱硬化形有機材料は、ＡＣＦ、ＡＣＰ、導電性ペースト、導電性樹脂の何れかで有ることを特徴とする請求項１０記載のＩＣ接合法。
12. 前記基台は、インクジェット記録ヘッド用ベースプレート、前記実装基板は、ヒーターボード、前記半導体チップは、ヒーター駆動用ＩＣで有ることを特徴とする請求項１０記載のＩＣ接合方法。
13. 請求項１０記載のＩＣ接合方法で製造されたインクジェット記録ヘッド。

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