JP2014151561A - Liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出ヘッド、特に、インクジェット方式でインクを吐出して記録媒体に記録を行う液体吐出ヘッドに関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, and more particularly to a liquid discharge head that performs recording on a recording medium by discharging ink by an inkjet method.
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る。インクジェット記録装置は、高速な記録を行うことと様々な記録媒体に対して記録することとが可能であり、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機などの記録機構を担う装置として広く採用されている。インクジェット記録装置における代表的な記録方法としては、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、微小な吐出口からインクを吐出させ、記録媒体に対し記録を行うものなどが知られている。このような記録方法を行うため、インクジェット方式の液体吐出ヘッド、いわゆるインクジェット記録ヘッドが使用されている。インクジェット記録ヘッドには、液滴を形成するノズルと、ノズルに連通し、インクが加圧される加圧室と、加圧室内に設けられた電気熱変換素子とが設けられている。そして、電気熱変換素子に記録信号となる電気パルスを与えることで電気熱変換素子に隣接するインクに熱エネルギーを与え、発泡させることでノズル先端の吐出口を介して記録媒体にインクを吐出する。 The ink jet recording apparatus is a so-called non-impact recording type recording apparatus. An ink jet recording apparatus is capable of performing high speed recording and recording on various recording media, and is widely employed as an apparatus that bears a recording mechanism such as a printer, a word processor, a facsimile machine, and a copying machine. As a typical recording method in an ink jet recording apparatus, there is known a method in which ink is heated by an electrothermal conversion element, ink is discharged from a minute discharge port by the action of film boiling, and recording is performed on a recording medium. ing. In order to perform such a recording method, an ink jet type liquid discharge head, a so-called ink jet recording head is used. The ink jet recording head is provided with a nozzle that forms droplets, a pressurizing chamber that communicates with the nozzle and pressurizes ink, and an electrothermal conversion element provided in the pressurizing chamber. Then, by applying an electrical pulse as a recording signal to the electrothermal conversion element, thermal energy is applied to the ink adjacent to the electrothermal conversion element, and ink is ejected to the recording medium through the ejection port at the nozzle tip by foaming. .
近年、インクジェット記録装置は高速及び高画質化のニーズが日々高まっており、インクジェット記録ヘッドの高密度及び長尺化が進んでいる。高画質化においては、小液滴なインクを安定的に記録媒体に到達させるために、インクが吐出される吐出口と記録媒体との間隔を小さくする必要がある。インクジェット記録ヘッドは、記録素子基板とフレキシブルフィルム配線基板(電気配線基板)とを含んでいる。そして、記録素子基板のAuボンディングパッドとその上のバンプからなる電気接続部と記録素子基板を囲むように配置されるフレキシブルフィルム配線基板とがリードで接続されている。そのため、記録素子基板と記録媒体との間隔を小さくすると、リードに直接、あるいは間接的に外力(例えば記録媒体の接触)などが加わり、曲がる場合がある。この場合、リードが記録素子基板の端部と接触してショートするといった問題が発生する。 In recent years, the need for high speed and high image quality is increasing day by day for ink jet recording apparatuses, and the density and length of ink jet recording heads are increasing. In order to achieve high image quality, it is necessary to reduce the interval between the ejection port from which ink is ejected and the recording medium in order to stably reach the recording medium with small droplets of ink. The ink jet recording head includes a recording element substrate and a flexible film wiring substrate (electric wiring substrate). Then, an electrical connection portion composed of an Au bonding pad of the recording element substrate, a bump thereon, and a flexible film wiring substrate disposed so as to surround the recording element substrate are connected by leads. For this reason, when the interval between the recording element substrate and the recording medium is reduced, an external force (for example, contact with the recording medium) or the like may be applied directly or indirectly to the lead, and the lead may be bent. In this case, there arises a problem that the lead comes into contact with the end portion of the recording element substrate to cause a short circuit.
リードが外力などにより曲がることで生じる、リードと記録素子基板の端部との接触を抑制する方法の一例が特許文献1に開示されている。この方法では、記録素子基板の端部にダイシングブレードにて面取りを施すことで記録素子基板の端部とリードとの接触を抑制している。
An example of a method for suppressing the contact between the lead and the end portion of the recording element substrate, which occurs when the lead is bent by an external force or the like, is disclosed in
また、特許文献2に開示されている方法では、半導体ウェハーに形成された記録素子基板(半導体チップ)同士を分離切断するための境界領域に樹脂膜を形成することで、半導体ウェハーの切断後、記録素子基板の端部に樹脂膜を形成させる。この樹脂膜が保護膜になるので、リードが外力などにより曲がった場合でも記録素子基板の端部へ直接リードが接触することを抑制している。
In addition, in the method disclosed in
特許文献1に開示される方法では、記録素子基板端部に面取りが施されることでリードが外力で曲がった場合、面取りにしない記録素子基板に比べ、リードが記録素子基板の端部に接触しにくくなる。しかしながら、面取りが施された記録素子基板の表面よりも下方にフレキシブルフィルム配線基板の表面が位置する場合、リードが外力で曲がると、面取りをしていても、リードが面取りを施した記録素子基板の端部に接触しやすくなり、ショートする懸念が残る。
In the method disclosed in
また特許文献2に開示される方法では、保護膜である樹脂膜を、記録素子基板を分離切断する境界領域に形成した場合、リードが外力で曲がった場合でもショートすることは抑制可能ではある。しかしながら、ダイシングにより半導体ウェハーが切断されるときに、ダイシングストリート領域の樹脂膜から発生する微細な樹脂が記録素子基板に付着する、ダイシングストリート領域の樹脂膜の剥がれ、ブレードに目詰まり生じる、などが懸念される。
Further, in the method disclosed in
そこで本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、記録素子基板と電気配線基板とをつなぐリードが、電気接続部以外で記録素子基板と接触することを抑制することができる、液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and can prevent a lead connecting a recording element substrate and an electric wiring substrate from coming into contact with the recording element substrate other than an electrical connection portion. The object is to provide a head.
本発明の液体吐出ヘッドは、吐出口からインクを吐出させる記録素子基板と、記録素子基板を囲むように配置され、記録素子基板と電気的に接続された電気配線基板と、を有する。また、記録素子基板には少なくとも1つの電気接続部が設けられ、記録素子基板の縁と電気接続部との間には、絶縁材料からなる絶縁突起が設けられ、電気接続部と電気配線基板とを電気的に接続するリードが絶縁突起の上を通るように設けられている。 The liquid ejection head of the present invention includes a recording element substrate that ejects ink from an ejection port, and an electric wiring substrate that is disposed so as to surround the recording element substrate and is electrically connected to the recording element substrate. The recording element substrate is provided with at least one electrical connection portion, and an insulating protrusion made of an insulating material is provided between the edge of the recording element substrate and the electrical connection portion. A lead for electrically connecting the two is provided so as to pass over the insulating protrusion.
本発明によれば、記録素子基板に形成された絶縁突起によって、電気接続部以外でのリードと記録素子基板との接触を抑制することができる。それによって液体吐出ヘッドと記録媒体との間隔を小さくすることができるので、高画質の記録を得ることができ、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。 According to the present invention, the contact between the lead and the recording element substrate other than the electrical connection portion can be suppressed by the insulating protrusion formed on the recording element substrate. Accordingly, the interval between the liquid discharge head and the recording medium can be reduced, so that high-quality recording can be obtained, and a highly reliable liquid discharge head can be provided.
以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the same number is attached | subjected to the structure which has the same function in an accompanying drawing, and the description may be abbreviate | omitted.
(実施形態1)
図1は、本発明の液体吐出ヘッドの実施形態1の斜視図であり、電気接続部を説明するためリード封止材12を透視した図となっている。図2は、図1に示す液体吐出ヘッドのAA'断面の概略図である。図3は、図2のX部の拡大概略図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。図4は、従来の液体吐出ヘッドの記録素子基板の長手方向の端部周辺の断面図である。なお、図3、図4は記録素子基板とフレキシブルフィルム配線基板との電気的な接続を説明するため、支持基板封止材とリード封止材とを省略している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of
本発明の液体吐出ヘッド20は、例えばインクジェット記録ヘッドであり、電気信号に応じて電気熱変換素子によりインクを加熱し、膜沸騰の作用により、微小な吐出口からインクを吐出させ、記録媒体に対し記録を行うものである。液体吐出ヘッド20は記録素子基板17と、ベースプレート13と、フレキシブルフィルム配線基板(電気配線基板)10とを有している。記録素子基板17は、支持基板1と支持基板1上に配置されたオリフィスプレート3とからなる。支持基板1には、その長手方向に沿って、不図示のインクタンクなどからのインクを吐出口4に供給するインク供給口7が形成されている。オリフィスプレート3には、その長手方向に、インクを吐出する吐出口4がインク供給口7に沿って所定のピッチで形成されている。
The
支持基板1上には、吐出口4とそれぞれ対応するように、インクを吐出する吐出エネルギー(熱エネルギー)を発生する吐出エネルギー発生素子(電気熱変換素子(不図示)が配置されている。また、支持基板1上には、電気熱変換素子に電力を供給するための不図示の配線が配置されていて、支持基板1の長手方向の両端部のAuボンディングパッド6の下の複数の電極パッド(不図示)と繋がっている。
On the
オリフィスプレート3と支持基板1との間には、密着向上層2が介在している。また、支持基板1の少なくとも長手方向の縁21は面取りされているか、階段形状になっている。本実施形態では、面取りした場合について説明する。そして、支持基板1の長手方向の縁21とAuボンディングパッド6との間には、絶縁材料、例えば樹脂からなる絶縁突起5が形成されている。絶縁突起5は、Auボンディングパッド6上に形成されたバンプ8と後述するフレキシブルフィルム配線基板10と電気的に接合するリード9の直下に少なくとも位置する。したがって、Auボンディングパッド6とバンプ8とで電気接続部19が形成されている。なお、絶縁突起5は、各電気接続部19に対応するように設けられてもよく、並んだ電気接続部19に沿って、つまり、支持基板1の縁に沿って、帯状に延びていてもよい。各図では帯状に延びた絶縁突起5を示している。
An
ベースプレート13には凹部が形成され、その凹部に記録素子基板17が配置されている。また、支持基板1のインク供給口7と連通するように、ベースプレート13にもインク供給口14が設けられている。ベースプレート13と記録素子基板17とは接着剤で結合されている。ベースプレート13には、記録素子基板17を囲むように、凹部ではない部分にフレキシブルフィルム配線基板10が配置されている。そして、上述したように、フレキシブルフィルム配線基板10と、支持基板1上のバンプ8とはリード9によって結合されている。
A recess is formed in the base plate 13, and a recording element substrate 17 is disposed in the recess. An ink supply port 14 is also provided in the base plate 13 so as to communicate with the
図4に示すように、従来、支持基板1の長手方向の両端部の不図示の電極パッド上にAuボンディングパッド6と、その上にバンプ8が形成される。バンプ8とフレキシブルフィルム配線基板10をリード9でつなぐことによって、電気信号に応じて電気熱変換素子によりインクを加熱し、吐出口4からインクを吐出させることが可能となる。しかしながら、図4に示す破線のようにリード9が外力などにより曲がった場合、記録素子基板17の端部(支持基板1の端部)に接触し、ショートする。
As shown in FIG. 4, conventionally, an
本発明の場合、リード9の直下に絶縁突起5が設けられているので、リード9と支持基板1との接触を抑制できる、また、図3に示すように、オリフィスプレート3の高さh1と絶縁突起5の支持基板1の表面からの高さh2の関係がh1≧h2となる。即ち、オリフィスプレート3の高さは、絶縁突起5の高さと同じか、絶縁突起5の高さよりも高くなっている。このような関係を満たすことで、リード9がオリフィスプレート3よりも支持基板1とは反対側に突出してしまうことがなく、記録媒体などからの外力をうけることを抑制することができる。
In the case of the present invention, since the insulating
インク吐出時に吐出口4から飛散したインクもしくは記録媒体から跳ね返ったインクが支持基板1上の配線、電気接続部19、不図示の電極バッド、またはリード9とフレキシブルフィルム配線基板10との結合部に付着する可能性がある。このインクの付着によって、それらを腐食する可能性がある。そのため、ディスペンサーを用いて例えば樹脂材を塗布し、熱によって硬化させることで、支持基板封止材11と、Auボンディングパッド6とバンプ8とリード9を覆うようにリード封止材12とを形成する。
The ink splashed from the
以上のように構成された液体吐出ヘッド20では、リード9と記録素子基板17の端部(支持基板1の端部)との間に、絶縁性を有する絶縁突起5が設けられているため、リード9が支持基板1の端部と接触することがなくなる。また、従来は、記録素子基板の端部とリードとの接触を避けるために、ベースプレートの凹部の底面からフレキシブルフィルム配線基板までの間隔を小さくするのに限界があった。しかしながら、本発明では、絶縁突起5によってリード9と記録素子基板17の端部との接触が避けられるため、ベースプレート13の凹部の底面からフレキシブルフィルム配線基板10までの間隔を小さくすることができる。このことにより、ベースプレート13の凹部の底面とリード封止材12の表面との間隔も小さくすることができる。
In the
これらのことから、液体吐出ヘッド20と記録媒体との間隔を小さくしても、リード9が外力を受けづらく、かつ、支持基板1と接触しづらくなっているので、液体吐出ヘッド20と記録媒体との間隔を小さくすることが可能である。
For these reasons, even if the distance between the
また、絶縁突起5は、オリフィスプレート3と同じ絶縁材料で形成することが好ましい。そのため、フォトリソグラフィー技術により、絶縁突起5とオリフィスプレート3とを同時に形成できるためコストや製造タクトの面においても有利である。なお、同じ絶縁材料とは、例えば絶縁突起5及びオリフィスプレート3を、ともにSiNで形成することを意味する。必ずしも分子量までが全く同じである必要はない。
The insulating
また、支持基板1の長手方向の縁21は面取りされているため、リード9が変形したとしても、支持基板1に接触しにくくなっている。なお、絶縁突起5は、面取りされている部分と重なっていても、重なっていなくてもどちらでもよい。
Further, since the edge 21 in the longitudinal direction of the
以上のことから、本発明の液体吐出ヘッド20を搭載する記録装置においては、信頼性が高く、インクが吐出される吐出口4と記録媒体の間隔を近づけることができ、高画質記録が可能となる。
From the above, in the recording apparatus equipped with the
次に、本発明の液体吐出ヘッド20における記録素子基板17の製造方法を、図5を用いて説明する。本発明の記録素子基板17は、一般的なインクジェット記録ヘッドの製造方法で実施する事が可能であるため、代表的な製造工程のみ説明する。
Next, a method for manufacturing the recording element substrate 17 in the
始めに、図5(a)に示すように、所定の位置に不図示の電気熱変換素子と電極パッドとが設けられた支持基板1上にエッチング保護膜としてポジ型感光性環化ゴム15をスピンコート法により塗布する。ポジ型感光性環化ゴム15の膜厚は、エッチング後に支持基板1上に残る膜厚であれば、特に限定されるものではない。次に図5(b)に示すように、完成した記録素子基板17において支持基板1の長手方向の縁21となる部分に選択的に露光、現像を行う。
First, as shown in FIG. 5A, a positive photosensitive
そして、図5(c)に示すように、図5(b)で露光、現像を行った部分にV溝を結晶異方性エッチングによって形成し、図5(d)に示すように支持基板1上のポジ型感光性環化ゴム15を除去する。なお、エッチング時、V溝は、例えば54.7°の角度で開口させる。
Then, as shown in FIG. 5 (c), V-grooves are formed by crystal anisotropic etching in the portions exposed and developed in FIG. 5 (b), and the
次に図5(e)に示すように、支持基板1の長手方向の端部の電極パッド上にAuボンディングパッド6を形成する。
Next, as shown in FIG. 5E, an
次に図5(f)に示すように支持基板1上に密着向上層2をスピンコート法により塗布した後、次に図5(g)に示すようにエッチング保護膜としてポジ型感光性レジスト16をスピンコート法により塗布し、図5(h)に示すように選択的に露光、現像を行う。エッチング保護膜であるポジ型感光性レジスト16の膜厚は5μm以上あればよく、例えばIP5700(東京応化株式会社製)を用いる事が出来る。
Next, as shown in FIG. 5 (f), the
次に図5(i)に示すように、ポジ型感光性レジスト16を選択的に露光、現像を施した部分の密着向上層2をドライエッチングによってエッチングし、図5(j)に示すように支持基板1上のポジ型感光性レジスト16を除去する。
Next, as shown in FIG. 5 (i), the
次に図5(k)に示すように、ネガ型感光性レジスト18をスピンコート法により塗布し、図5(l)に示すように、オリフィスプレート3及び絶縁突起5になる部分を除いた部分と、吐出口4となる部分(図5(l)では不図示)とに露光、現像を行う。次に図5(m)に示すように、記録素子基板17をチップ形態にするため、ダイシングストリートに沿って切断を行う。なお、図5(l)に示す工程で形成した絶縁突起5同士の間は、ダイシングブレードが通過するダイシングストリート幅よりも大きくしておくため、切断時にダイシングブレードが絶縁突起5に触れることがない。
Next, as shown in FIG. 5 (k), a negative photosensitive resist 18 is applied by a spin coating method, and the portion excluding the portion that becomes the
以上に示す工程を含むように液体吐出ヘッド20を製造することで、本発明の液体吐出ヘッド20を得ることができる。
By manufacturing the
(実施形態2)
本発明の実施形態2による液体吐出ヘッドを図4と図6に基づいて説明する。図6は、本実施形態における液体吐出ヘッドの記録素子基板17の長手方向の端部周辺の断面図である。なお、支持基板封止材11とリード封止材12を省略した図となっている。
(Embodiment 2)
A liquid discharge head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a cross-sectional view of the vicinity of the end in the longitudinal direction of the recording element substrate 17 of the liquid ejection head in the present embodiment. Note that the support substrate sealing material 11 and the lead sealing material 12 are omitted.
本実施形態では、支持基板1の少なくとも長手方向の縁21が階段形状になっている。この階段形状の段差はレーザもしくはエッチングにて形成することができる。また、階段形状部分と、絶縁突起5とが重なっていても、重なっていなくてもどちらでもよい。
In the present embodiment, at least the edge 21 in the longitudinal direction of the
本実施形態においても、リード9が外力などによって曲がった場合、絶縁突起5によって支持基板1とリードとの接触を抑制するとともに、支持基板1の長手方向の縁21が階段状になっているので、リード9と支持基板1とがより接触しにくくなっている。
Also in this embodiment, when the
1 支持基板
3 オリフィスプレート
4 吐出口
5 絶縁突起
9 リード
10 フレキシブルフィルム配線基板(電気配線基板)
17 記録素子基板
19 電気接続部
20 液体吐出ヘッド
21 縁
DESCRIPTION OF
17
Claims (7)
前記記録素子基板には少なくとも1つの電気接続部が設けられており、
前記記録素子基板の縁と前記電気接続部との間には、絶縁材料からなる絶縁突起が設けられており、
前記電気接続部と前記電気配線基板とを電気的に接続するリードが前記絶縁突起の上を通るように設けられている、液体吐出ヘッド。 A liquid ejection head comprising: a recording element substrate that ejects ink from an ejection port; and an electric wiring substrate that is disposed so as to surround the recording element substrate and is electrically connected to the recording element substrate,
The recording element substrate is provided with at least one electrical connection,
Between the edge of the recording element substrate and the electrical connection portion, an insulating protrusion made of an insulating material is provided,
A liquid discharge head, wherein a lead for electrically connecting the electrical connection portion and the electrical wiring board is provided so as to pass over the insulating protrusion.
前記オリフィスプレートの高さは、前記絶縁突起の高さと同じか、前記絶縁突起の高さよりも高くなっている、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The recording element substrate includes a support substrate provided with an ejection energy generating element that generates ejection energy for ejecting the ink by electricity supplied via the electrical wiring substrate, the lead, and the electrical connection portion; An orifice plate disposed so as not to overlap with the electrical connection portion and formed with the discharge port,
The liquid ejection head according to claim 1, wherein a height of the orifice plate is equal to or higher than a height of the insulating protrusion.
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JP2013023435A JP2014151561A (en) | 2013-02-08 | 2013-02-08 | Liquid discharge head |
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