JP7313884B2

JP7313884B2 - 液体吐出ヘッド及びその製造方法

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Publication number: JP7313884B2
Application number: JP2019080839A
Authority: JP
Inventors: 知広高橋; 亨中窪; 昭男齋藤; 武偉佐藤; 克美枝; 武柴田
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Description

本発明は、インクなどの液体を吐出する吐出口を備える液体吐出ヘッドと、その製造方法とに関する。

液体吐出ヘッドは、記録媒体などに対してインクなどの液体を吐出するために液体吐出装置に備えられる。液体吐出ヘッドには液体を吐出する多数の吐出口と各吐出口に対応して設けられる記録素子とが設けられる。記録素子は、例えば半導体基板からなる記録素子基板の第１の面に形成されることが多い。記録素子基板は半導体チップとも称される。記録素子を駆動するための電気回路も、記録素子と同じ記録素子基板に設けることができる。液体吐出ヘッドに搭載される記録素子基板には、液体を吐出するための電気信号が液体吐出装置から送られる。そのため記録素子基板には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuits）やＴＡＢ(Tap Automated Bonding)といった可撓性を有するフレキシブル電気配線基板が接続される。また液体吐出ヘッドでは、吐出用の液体を記録素子の位置に供給するために記録素子基板の第２の面から第１の面に連通する貫通孔である液体供給路が形成され、液体供給路は、記録素子基板の第２の面において液体供給口として開口する。

電気配線基板と記録素子基板との接続方法として、特許文献１は、支持部材の上に記録素子基板と電気配線基板とを別個に接合し、記録素子基板と電気配線基板とを金（Ａｕ）ワイヤーを用いてワイヤーボンディングで電気的に接合することを開示している。特許文献２は、記録素子基板を貫通する貫通配線を設けて記録素子からの電気配線を記録素子基板の第２の面まで引き回し、この第２の面に形成された電極と電気配線基板とを金属バンプを介して接合することにより電気的接続を完成することを開示している。

特開２００８－１２００５６号公報特開２００６－５６２４３号公報

特許文献１に記載された方法では、支持部材に記録素子基板と電気配線基板とを接合した後に記録素子基板と電気配線基板とを電気的接続するので、この段階になって初めて記録素子基板の電気的特性についての検査を行うことができる。電気的特性の検査によって不良を判断された場合は、記録素子基板と電気配線基板とだけではなくそれらが接合している支持部材も廃棄せざるを得ず、全体としての製造コストの増大を招いてしまうことがある。特許文献２に記載された方法は、半導体基板から構成される記録素子基板を貫通する貫通配線を形成したり、貫通配線のための貫通孔の表面を導電性物質でコーティングしたりする必要があり、多くの加工プロセスが追加になり、加工コストが増大する。また、記録素子基板の第２の面には液体供給口が形成されているが、第２の面で電気的接続を行う構成では、記録素子基板のパッドや電極と電気配線基板の配線とが記録素子基板の第２の面の側で近接して配置することとなる。このため、記録素子基板と電気配線基板との接着や電気接続部の保護に使用される接着剤や封止剤が液体供給口へまわり込み、液体供給口を閉鎖してしまう懸念がある。電気接続部と液体供給口とが近接しているため電気接続部などに液体が接触し、電気配線が腐食するリスクが高くなるおそれもある。

本発明の目的は、記録素子基板と電気配線基板との電気接続部と液体供給口との距離を確保しつつ、記録素子基板と電気配線基板とが支持部材に接合されていない状態で記録素子基板と電気配線基板とを電気的に接続できる液体吐出ヘッドを提供することにある。また、その製造方法を提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、第１の面に形成された電気接続用のパッドと前記第１の面とは反対側となる第２の面に形成された液体供給口とを備える記録素子基板と、基材と当該基材の第３の面の側に形成された配線導体とを備えるフレキシブル電気配線基板と、を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記第２の面の側における前記液体供給口と前記記録素子基板の縁部との間の領域の少なくとも一部において、前記フレキシブル電気配線基板における前記基材の前記第３の面と前記記録素子基板とが接合し、前記配線導体と前記パッドとがボンディングワイヤーによって電気的に接続された電気接続部を有することを特徴とする。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、第１の面に形成された電気接続用のパッドと第１の面とは反対側となる第２の面に形成された液体供給口とを備える記録素子基板と、配線導体を備えるフレキシブル電気配線基板と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、記録素子基板の、第２の面の側における液体供給口と記録素子基板の縁部との間の領域と、フレキシブル電気配線基板と、を接合する工程と、接合する工程ののち、配線導体とパッドとをボンディングワイヤーによって電気的に接続する電気接続部を形成する工程と、フレキシブル電気配線基板を介して記録素子基板に電気信号を送り、記録素子基板の電気的特性の検査を行う工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録素子基板と電気配線基板との電気接続部と液体供給口との距離を確保しつつ、記録素子基板と電気配線基板とが支持部材に接合されていない状態で記録素子基板と電気配線基板とを電気的に接続できるようになる。

フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を説明する図である。第１の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する模式断面図である。第１の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する平面図である第１の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する要部断面図である。流路部材を示す模式断面図である。液体吐出ヘッドの製造過程を示すフローチャートである。第２の実施形態における記録素子基板を示す図である。記録素子基板とＦＰＣとの接合を説明する図である。第２の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する図である。第３の実施形態における記録素子基板を示す図である。記録素子基板とＦＰＣとの接合を説明する図である。第３の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する図である。第３の実施形態での記録素子基板の別の例を示す斜視図である。第４の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する図である。記録素子基板の別の例を説明する図である。記録素子基板のさらに別の例を説明する図である。記録素子基板のさらに別の例を説明する図である。記録素子基板へのＦＰＣの接合位置を説明する図である。記録素子基板のさらに別の例を説明する図である。第５の実施形態における記録素子基板を説明する図である。記録素子基板とＦＰＣとの接合を説明する図である。第５の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する図である。第５の実施形態の液体吐出ヘッドの別の例を説明する図である。第５の実施形態の液体吐出ヘッドのさらに別の例を説明する図である。

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。本発明に基づく液体吐出ヘッドを説明する前に、以下の各実施形態において使用するフレキシブル電気配線基板について説明する。フレキシブル電気配線基板としてはＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）やＴＡＢを使用することができるが、以下の説明ではＦＰＣを用いるものとする。図１はＦＰＣの構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線での断面図である。図１において図示左右方向がフレキシブル電気配線基板２であるＦＰＣ２の長手方向であり、特に図示左側がＦＰＣ２の先端部となる。

ＦＰＣ２では、ポリイミド樹脂などからなる長尺のベースフィルム２５（基材）の上（第３の面）に、相互に平行になるように複数の配線導体２１が形成されている。複数の配線導体２１は全体として１つの配線層を形成しており、各々の配線導体２１は銅（Ｃｕ）箔などをパターニングすることにより形成されている。配線導体２１は、記録素子基板１に対して電気的に接続する領域、すなわち配線導体２１を露出させなければならない領域を除いて、ポリイミド樹脂などからなるカバーフィルム２６で覆われている。ベースフィルム２５と配線導体２１とは不図示の接着フィルムなどによって相互に接合されており、同様に、配線導体２１とカバーフィルム２６も不図示の接着フィルムなどで相互に接合されている。ＦＰＣ２において、その長手方向（すなわち配線導体２１が延びる方向）とは直交する方向でのＦＰＣ２の幅をＦＰＣ２の横幅Ｗと呼ぶ。図１に示したＦＰＣ２は１層の配線層を有するものであるが、本発明においては、複数の配線層が絶縁層を介して積層しているＦＰＣ２を用いることも可能である。

［第１の実施形態］
図２は、本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの構成を示す模式断面図であり、（ａ）から（ｃ）の順で、記録素子基板１に対してＦＰＣ２を電気的に接続する過程を示している。第１の実施形態の液体吐出ヘッドに搭載される記録素子基板１は、シリコン（Ｓｉ）基板１１から構成されるものであり、図２（ａ）に示すように、記録素子基板１の第１の面、すなわちシリコン基板１１の第１の面に対して吐出口形成部材１７が配置している。吐出口形成部材１７には複数の吐出口１６が貫通孔として設けられている。吐出口１６の形成位置において吐出口形成部材１７はシリコン基板１１の第１の面からは離隔して設けられており、吐出口形成部材１７とシリコン基板１１との間には圧力室と呼ばれる空間が形成されている。吐出口形成部材１７は、吐出されるべき液体、例えばインクなどと接触するから、吐出口形成部材１７を構成する材料には吐出液体に対する耐性が求められる。吐出口１６からインクを吐出する液体吐出ヘッドの場合、吐出口形成部材１７には耐インク性を有する感光性樹脂などを用いることができる。

シリコン基板１１には、上述した圧力室を介して吐出口１６に向けて液体を供給するために、その第２の面から第１の面に向かう貫通孔として液体供給路が設けられ、第２の面における液体供給路１５の開口が液体供給口である。シリコン基板１１の第２の面とは、シリコン基板１１において第１の面とは反対側となる面であり、記録素子基板１の第２の面９２と一致する。シリコン基板１１の第１の面において吐出口１６に対向する位置には、液体を吐出させるエネルギーを発生する記録素子１８が形成されている。記録素子１８は例えば信号に応じて熱エネルギーを発生し、圧力室内の液体にこの熱エネルギーを与えることによって液体の一部を発泡させて吐出口１６から液体を吐出させるものである。シリコン基板１１の第１の面の端部であって吐出口形成部材１７が配置されていない領域には、記録素子基板１に対して外部から電気信号を入力するためのパッド１２が形成されている。

液体吐出ヘッドから液体を吐出するための電気信号は、液体吐出装置の本体から記録素子基板１に送信される。そのため、記録素子基板１には上述したＦＰＣ２が電気的に接続される。記録素子基板１とＦＰＣ２との電気的接続を確立する前に、図２（ａ）に示すように、ＦＰＣ２に対して記録素子基板１を機械的に接合させる。接合には接着剤や接合フィルム等が用いることができる、ここに示す例では紫外線（ＵＶ）硬化型のエポキシ系接着剤を用いている。ＦＰＣ２の先端の配線導体２１が形成されていない領域、すなわち、ベースフィルム２５がむき出しとなっている部分に接着剤８１を塗布し、塗布された接着剤８１に紫外線を照射したのち、ＦＰＣ２に対して記録素子基板１を当接させて押圧する。その結果、接着剤８１が硬化し、図２（ｂ）に示すように、ＦＰＣ２に対して記録素子基板１が機械的に接合する。この接合形態では、ＦＰＣ２は、その先端部においてＦＰＣ２の長手方向に平行な面によって記録素子基板１と接合することになり、液体供給口と記録素子基板１の端部との間の領域が、ＦＰＣ２と記録素子基板１とが接合する領域となる。すなわち、記録素子基板１の、第２の面９２における液体供給口と記録素子基板１の縁部との間の領域と、ＦＰＣ２の、ベースフィルム２５の第３の面とが接合される。ＦＰＣ２の配線導体２１が記録素子基板１と直接接触すると電気的にショート（短絡）してしまうため、配線導体２１の先端位置をＦＰＣ２の先端からＦＰＣ２の根元側に後退させ、配線導体２１と記録素子基板１とが接触しない位置関係とする。すなわち、配線導体２１の先端位置は、ＦＰＣ２において、記録素子基板１の外周に対応する位置よりもＦＰＣ２の長手方向の根元側に位置する。ただし、液体吐出ヘッドとしての製品使用時に通電されず短絡の発生がない配線導体２１についてはこの限りではなく、記録素子基板１と接触していてもよい。ＦＰＣ２を接合することが液体供給路１５への液体の供給の障害とならないようにするために、ＦＰＣ２と記録素子基板１との位置関係は、接合後のＦＰＣ２が液体供給路１５の液体供給口を覆う位置とはならないようなものとなっている。具体的には、記録素子基板１の第２の面９２において、記録素子基板１の端部と液体供給口との間にＦＰＣ２の先端が位置するような位置関係とする。

続いて、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１１の第１の面に形成された電気接続用のパッド１２と、ＦＰＣ２の配線導体２１とをワイヤーボンディングで電気接続する。ワイヤーボンディングの手法としては、金ワイヤーを使用したボールボンディングや、アルミニウム（Ａｌ）ワイヤーを使用したウエッジボンディングなどがある。図示した例では、線径２５μｍの金からなるボンディングワイヤー５１を用いて、ボールボンディングの手法によって電気接続を行っている。図３は、ワイヤーボンディングを行った状態での記録素子基板１とＦＰＣ２とを示す平面図である。ボンディングワイヤー５１と記録素子基板１のパッド１２とＦＰＣ２の露出している配線導体２１とが記録素子基板１とＦＰＣ２との電気接続部を構成するが、電気接続部に対して電気絶縁性のシーラント（封止剤）９０が塗布されるようにする。

記録素子基板１とＦＰＣ２とを電気的に接続したのちＦＰＣ２を介して記録素子基板１に対して電気信号を送ることで記録素子基板１の電気的特性の検査を行い、記録素子基板１に電気的な不具合がないかどうかを確認する。電気的な不具合がないことを確認したら、記録素子基板１とＦＰＣ２との接合体を流路部材７に接合することによって、図４に示すように、液体吐出ヘッド８が得られる。流路部材７は、記録素子基板１の液体供給路１５に対して液体を供給する流路７８が形成されている部材である。流路部材７は、記録素子基板１の第２の面９２に対して接合する。このとき、記録素子基板１の第２の面９２とＦＰＣ２のベースフィルム２５側の表面との間には段差が生じている。このような段差の存在にもかかわらず記録素子基板１とＦＰＣ２との接合体を流路部材７に対して傾かないように接合させるために、図５に示すように、流路部材７の表面に一段低くなる段部７６が形成されている。段部７６の形成位置は、接合体を流路部材７に接合させたときにＦＰＣ２と向かい合うこととなる位置であり、段部７６の深さは、接着剤８１の厚みを無視できるとしてＦＰＣ２のベースフィルム２５の厚さに相当するものとされる。

本実施形態によれば、記録素子基板１とＦＰＣ２とが支持部材に接合されていない状態で記録素子基板１とフレキシブル電気配線基板であるＦＰＣ２とを電気的に接続して記録素子基板１の電気的特性の検査を行うことができる。ＦＰＣ２の配線導体２１は、記録素子基板１の周縁よりもさらに外周に位置して液体供給路１５の液体供給口からは十分に離隔するので、液体が電気接続部に接触する恐れを低減することができる。なお、記録素子基板１とＦＰＣ２とが互いに接合されていない状態で電気接続を行うと、電気接続された記録素子基板１とＦＰＣとの、後の製造工程におけるハンドリングが困難となる。本実施形態のように記録素子基板１とＦＰＣ２とが接合されていると、両者が支持部材に接続されていない状態で電気接続を行っても、その後の製造工程におけるハンドリング性を向上することができる。また本実施形態では、液体吐出ヘッドを平面視した際に、パッド１２と、記録素子基板１とＦＰＣ２との接合領域とが重複するような位置関係となっているが、これらが重複していなくてもよい。なお、本実施形態のように、パッド１２と、記録素子基板１とＦＰＣ２との接合領域と、が重複していると、接合領域がワイヤーボンディングの際の下支えとして機能する。したがって、液体吐出ヘッドを平面視した際に、パッド１２と、記録素子基板１とＦＰＣ２との接合領域と、の少なくとも一部が互いに重複していることが好ましい。

図６は、上述した記録素子基板１とＦＰＣ２との電気的接続の手順をまとめたフローチャートである。まずステップ１０１において、上述したようにＦＰＣ２の先端の配線導体２１が形成されていない位置に接着剤８１を塗布し、ステップ１０２において、接着剤８１を介してＦＰＣ２上に記録素子基板１を接合する。そして、ステップ１０３において、ワイヤーボンディングによって記録素子基板１のパッド１２とＦＰＣ２の配線導体２１とを電気的に接続し、その後、ステップ１０４において、電気接続部を電気絶縁性のシーラント９０で被覆する。最後に、ＦＰＣ２を介して記録素子基板１の電気的特性の検査を行い、検査に合格したものに対して流路部材７を接合することによって液体吐出ヘッド８が完成する。

［第２の実施形態］
次に本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドについて説明する。上述した第１の実施形態では、記録素子基板１とＦＰＣ２との機械的接合にＵＶ硬化型の接着剤８１を用いている。この接着剤８１は硬化前は液状であり、記録素子基板１をＦＰＣ２に向けて押圧したときに押しつぶされて接合部からはみ出し、液体供給口を介して液体供給路１５に流れ込んだりＦＰＣ２の露出している配線導体２１上に付着したりする可能性がある。接着剤８１が液体供給路１５の内部に流れ込むと、記録素子基板１の第１の面側への液体の供給に支障をきたし、その結果、吐出口１６からの液体の吐出にも支障をきたすようになる。また接着剤８１が配線導体２１に付着すると、ワイヤーボンディングによる記録素子基板１とＦＰＣ２との電気的接続を行うことができなくなる。第２の実施形態の液体吐出ヘッドは、第１の実施形態の液体吐出ヘッドと同様のものであるが、接着剤８１がはみ出すことによってここで述べたような不具合が発生することを防ぐために、記録素子基板１の第２の面９２に溝や切欠きを設けている。

図７は第２の実施形態の液体吐出ヘッドで用いられる記録素子基板１を示す図であって、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は第２の面９２を見た斜視図である。本実施形態では、液体供給路１５への接着剤８１の流れ込みを防ぐため、記録素子基板１の第２の面９２において、液体供給路１５の液体供給口と記録素子基板１の端部との間の位置であって液体供給口に近接する位置に溝７２を設けている。具体的には溝７２は、ＦＰＣ２を記録素子基板１の第２の面９２に接合するときにＦＰＣ２と液体供給口との間となる位置において、液体供給口の外縁と平行となるように設けられている。ＦＰＣ２の露出している配線導体２１に対して接着剤８１が付着することを防ぐために、記録素子基板１の外周におけるＦＰＣ２が記録素子基板１を横断する位置においてすなわち記録素子基板１の端部において、稜線となる部分の切欠き７１が設けられている。この切欠き７１は、稜線において小さな段差が形成されるように設けられている。切欠き７１及び溝７２は、いずれもその長さがＦＰＣ２の横幅Ｗよりも長いことが好ましい。

図８は、第２の実施形態の液体吐出ヘッドにおける記録素子基板１とＦＰＣ２との接合を説明する図であって、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は記録素子基板１の第２の面９２の側を見た斜視図である。ＦＰＣ２の先端から配線導体２１の先端が後退しているとして、図８（ａ）に示すように、ＦＰＣ２の先端部における配線導体２１が形成されていない領域においてベースフィルム２５上に接着剤８１を塗布し、記録素子基板１とＦＰＣ２とを接合する。このとき、ＦＰＣ２に対して記録素子基板１を押圧するので、接着剤８１は押し潰されて接合部からはみ出すが、はみ出た接着剤８１は溝７２に入り込むので、接着剤８１が液体供給口まで流れ込むことはない。また、記録素子基板１の端部方向にはみ出た接着剤８１は、切欠き７１とベースフィルム２５とに囲まれた空間に留まることとなり、露出した配線導体２１の上に乗り上げるように付着することは起こらない。本実施形態では、記録素子基板１の第２の面９２において切欠き７１と溝７２の両方を設けているが、必要に応じてどちらか一方のみを設けてもよい。

上述の第１の実施形態の液体吐出ヘッドでは、記録素子基板１とＦＰＣ２との電気的な接続を完成させたのち、電気接続部に対して電気絶縁性のシーラント９０を塗布している。シーラント９０も液状材料であり、シーラント９０を塗布して電気接続部を覆うときに、シーラント９０がＦＰＣ２を伝わって記録素子基板１の第２の面９２の側へ回り込み、液体供給口を介して液体供給路１５の内部に流れ込む可能性がある。液体供給路１５にシーラント９０が流れ込むと、接着剤８１が流れ込む場合と同様に、記録素子基板１の第１の面の側への液体の供給に支障をきたす。図９は、第２の実施形態においてシーラント９０によって電気接続部を覆った状態の液体吐出ヘッドを説明する図であり、（ａ）は模式断面図であり、（ｂ）は記録素子基板１の第２の面９２の側を見た斜視図である。第２の実施形態においてもシーラント９０は、図９（ｂ）に示すように、ＦＰＣ２の側縁部３０を伝って記録素子基板１の第２の面９２の側に回り込もうとする。しかしながら第２の実施形態では、回り込もうとするシーラント９０は切欠き７１とベースフィルム２５に囲まれた空間に溜まることとなって、シーラント９０の第２の面９２の側への回り込みが抑制されることとなる。したがって、シーラント９０は、接着剤８１と同様に、液体供給路１５の液体供給口まで到達しない。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドについて説明する。図１０は、第３の実施形態の液体吐出ヘッドに用いられる記録素子基板１を示す図であり、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は第２の面９２の側を見た斜視図である。第１の実施形態では、記録素子基板１とＦＰＣ２との接合体を流路部材７に接合させたときに傾かないように、流路部材７に段部７６を設けている。この第３の実施形態では、流路部材７に段部７６を設ける代わりに、記録素子基板１の第２の面９２においてＦＰＣ２が接合される部分が一段凹むように、凹み部１３を設けている。凹み部１３の深さは、接着剤８１の厚みを無視できるとして、ＦＰＣ２のベースフィルム２５の厚みと同等のものとする。凹み部１３の外周形状は、ＦＰＣ２の先端部をちょうど受け入れることができるようなものかそれより大きなものとなっている。

図１１は、第３の実施形態の液体吐出ヘッドにおける記録素子基板１とＦＰＣ２との接合を説明する図であって、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は記録素子基板１の第２の面９２の側を見た斜視図である。第１及び第２の実施形態と同様に、ＦＰＣ２のベースフィルム２５の上に接着剤８１を塗布し、ＦＰＣ２に対して記録素子基板１を押圧することで、記録素子基板１とＦＰＣ２とが相互に接続する。本実施形態では、記録素子基板１の第２の面９２とＦＰＣ２のベースフィルムの表面（配線導体２１に接しない方の面）の高さ位置とがほぼ同等のものとなり、両者の間にはほとんど段差は生じない。このため、流路部材７に段部７６（図５参照）を設けなくても、記録素子基板１とＦＰＣ２との接合体を傾かせることなく流路部材７に接合させることができる。図１２はこのようにして完成した液体吐出ヘッドについての、電気接続部を含む要部の断面図である。なお図１０では、凹み部１３の形状をＦＰＣ２の形状に合わせており、凹み部１３を形成することによって形成されたシリコン基板１１の側壁にＦＰＣ２の先端部が囲まれているが、切欠きの形状はこれに限定されるものではない。図１３に示すように、記録素子基板１の端部において、その端部を挟む記録素子基板１の２つの辺にまたがるように凹み部１３を形成してもよい。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドについて説明する。図１４は、本実施形態の液体吐出ヘッドを説明する図であって、（ａ）は記録素子基板１の模式断面図であり、（ｂ）は記録素子基板１の第２の面の側を見た斜視図である。さらに（ｃ）は接着剤８１によってＦＰＣ２を記録素子基板１に接合した状態の斜視図であり、（ｄ）はシーラント９０を塗布した状態での斜視図である。第２の実施形態では、記録素子基板１の第２の面９２に切欠き７１と溝７２とを設け、はみ出した接着剤８１の切欠き７１及び溝７２で吸収するようにしているが、この第４の実施形態では、切欠き７１の代わりに第２の面９２に溝７３を設けている。結局、記録素子基板１の第２の面９２において、液体供給路１５の液体供給口と記録素子基板１の端部との間に２本の溝７２，７３が設けられていることになる。溝７２，７３は相互にほぼ平行に設けられ、溝７２と溝７３との間の領域においてＦＰＣ２が記録素子基板１の第２の面９２に対して接着剤８１によって接合される。各々の溝７２，７３の長さはＦＰＣ２の横幅Ｗよりも長いことが好ましい。液体供給口に近い方の溝の主な役割は、ＦＰＣ２と記録素子基板１との接合に用いられる接着剤８１の液体供給路１５の内部への流れ込みを抑制することである。記録素子基板１の端部に近い方の溝７３の主な役割は、電気接続部を覆う電気絶縁性のシーラント９０がＦＰＣ２の側縁部３０を伝わって記録素子基板１の第２の面９２へと回り込み液体供給口にまで達するのを抑制することである。もちろん、溝７３は、ＦＰＣ２において露出している配線導体２１に対して接着剤８１が付着することを付着することを抑制する役割も有している。

ＦＰＣ２と記録素子基板１との接合に用いられる接着剤８１の塗布量Ａ_adhと、ボンディングワイヤー５１などを含む電気接続部を覆うために用いられるシーラント９０の塗布量Ａ_sealとを比較すると、一般に、Ａ_seal＞Ａ_adhであると考えられる。すなわち、塗布量としてはシーラント９０の方が接着剤８１よりも多い。塗布量が多いほどはみ出しや回り込みは発生しやすくなるから、液体供給路１５の液体供給口に近い方の溝７２よりも記録素子基板１の端部に近い方の溝７３の容積を大きくすることが好ましい。図１４（ｂ）に示すように、接合されるＦＰＣ２の横幅方向をＸ方向としてこれを溝の長さ方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向としてこれを溝の幅方向とすれば、図示した例では、長さと幅のいずれについても、溝７３の方が溝７２よりも長くなっている。また、図示した例では溝７２，７３の深さは同一であるとしているが、溝の深さを異ならせることによって溝の容積が異なるようにしてもよい。なお図示した例では、溝７２，７３の深さを接着剤８１の塗布厚さよりも大きくし、接着剤８１によっては溝７２，７３が部分的にも閉塞しないようにしている。これは、溝７２，７３が接着剤によって部分的にも閉塞すると、閉塞された部分に存在する空気が接着剤８１の硬化時に発生する熱によって膨張し、これによってＦＰＣ２が剥がれたり接着剤８１が飛び散る可能性があるからである。ＦＰＣ２の剥離は品質不良につながり、また飛び散った接着剤８１が液体吐出口を塞げば液体の吐出に影響が及ぶことになる。溝７２，７３の間隔は、ＦＰＣ２の接合面積をできるだけ確保して接合強度を高めるために、できるだけ離れていることが好ましい。

次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの組み立ての過程について説明する。本実施形態では、第２の実施形態の場合と同様に、まず、ＦＰＣ２のベースフィルム２５に接着剤８１を塗布し、図１４（ｃ）に示すようにＦＰＣ２と記録素子基板１とを接合する。このとき接着剤８１は押しつぶされて接合部からはみ出るが、はみ出た接着剤８１は溝７２，７３の中に入り込むので、はみ出た接着剤８１が液体供給路１５に流れ込むことはない。続いて記録素子基板１のパッド１２とＦＰＣ２の配線導体２１とをワイヤーボンディングで電気的に接続し、電気接続部を電気絶縁性のシーラント９０で覆う。シーラント９０は、図１４（ｄ）に示すように、ＦＰＣ２の側縁部３０を伝って記録素子基板１の第２の面９２の側へと回り込むが溝７４に入り込んでそこに留まる。したがって、シーラント９０が液体供給路１５にまで流れ込むことはない。

上述した説明では記録素子基板１の第２の面９２に２本の溝７２，７３を設けることとしているが、ＦＰＣ２と記録素子基板１との接合強度を考慮しつつ、３本以上の溝を設けるようにしてもよい。溝の本数が多いほどＦＰＣ２と記録素子基板１との接合面積が減少し、接合強度が低下するが、接着剤８１やシーラント９０の流れ込みや広がりを抑制しやすくなる。上述した例では、溝７２，７３は、記録素子基板１の第２の面９２での開口形状がいずれも細長い長方形であって相互に独立しているが、溝７２，７３が連結溝を介して連結していてもよい。図１５は、溝７２，７３が連結した構成を説明する図であって、（ａ）は記録素子基板１の第２の面９２の平面図、（ｂ）はＦＰＣ２を記録素子基板１に接合した状態を示す斜視図、（ｃ）はシーラント９０を塗布した状態を示す斜視図である。溝７２，７３を連結するように１対の連結溝７４が設けられており、連結溝７４は、ＦＰＣ２が接合した状態でＦＰＣ２の側縁に対応する位置よりもやや外側に設けられていることが好ましい。溝７２，７３を連結する連結溝７４が設けられていることにより、接合部からはみ出した接着剤８１は、図１５（ｂ）に示すように、接合部の周囲に存在する溝７２，７３及び連結溝７４に入り込むことなるので、液体供給口まで確実に回り込まななる。また、記録素子基板１の第２の面９２側に流れ込んだシーラント９０は、図１５（ｃ）に示すように、溝７３に流れ込むとともに、連結溝７４を介して溝７２に流れ込むことができる。その結果、溝７２，７３を独立の設ける場合に比べ、シーラント９０が液体供給路１５の液体供給口に到達することをより確実に抑制できるようになる。

第４の実施形態において、記録素子基板１の第２の面９２に形成される溝の形状及び配置は上述したものに限定されるものではない。図１６は溝の形状及び配置の別の例を示しており、（ａ）は記録素子基板１の第２の面９２の平面図、（ｂ）はＦＰＣ２を記録素子基板１に接合した状態を示す斜視図、（ｃ）はシーラント９０を塗布した状態を示す斜視図である。図１６に示したものは、図１４に示した構成において、記録素子基板１の端部側の溝７３から記録素子基板１の端部へと延びる１対の端部溝７５を設けたものである。端部溝７５は、ＦＰＣ２が接合した状態でＦＰＣ２の側縁に対応する位置よりもやや外側に設けられていることが好ましい。図１６に示す構成における接着剤８１のはみ出しの抑制は、図１６（ｂ）に示すように、図１３を用いて説明したものと同様である。ＦＰＣ２の側縁部を伝って回り込むシーラント９０は、図１６（ｃ）に示すように、端部溝７５を介して溝７３に優先的に導かれるようになる。その結果、ばらつきなどによりシーラント９０の塗布量が増加した場合であっても、増加した分のシーラント９０を溝７３に流れ込ませやすくなり、その分、液体供給路１５へのシーラント９０の流れ込みをより確実に抑制できるようになる。

図１７は溝の形状及び配置の別の例を示しており、（ａ）は記録素子基板１の第２の面９２の平面図、（ｂ）はＦＰＣ２を記録素子基板１に接合した状態を示す斜視図、（ｃ）はシーラント９０を塗布した状態を示す斜視図である。図１７に示すものは、図１５に示した構成と、図１６に示した構成とを組み合わせたものであり、溝７２，７３を連結する１対の連結溝７４を有するとともに、溝７３から記録素子基板１の端部へと延びる１対の端部溝７５を備えている。図１７に示す構成における接着剤８１のはみ出しの抑制は、図１７（ｂ）に示すように、図１４を用いて説明したものと同様である。また図１７に示す構成は、図１６に示すものよりもシーラント９０を流れ込ませる溝部分の容積が大きい。ばらつきによりシーラント９０の塗布量が大きくなった場合であっても、図１７（ｃ）に示すように、第２の面９２側に回り込んだシーラント９０を確実に溝部分に流れ込ませることができ、液体供給路１５へのシーラント９０の流れ込みを確実に抑制できる。

ここで第４の実施形態における記録素子基板１へのＦＰＣ２の接合位置について、図１８を用いて説明する。図１８において（ａ），（ｂ）はいずれもＦＰＣ２が接合した状態での記録素子基板１の第２の面９２を示す平面図である。図１８（ａ）に示すようにＦＰＣ２の先端が液体供給路１５に近い方の溝７２を完全に跨ぐ位置にあると、はみ出た接着剤８１とＦＰＣ２とによって溝７２が閉塞し、環境変化によって閉塞空間内の空気が膨張してＦＰＣ２の剥離をもたらす可能性がある。そこで、図１８（ｂ）に示すように、ＦＰＣ２の先端の位置は、液体供給路１５に近い方の溝７２を完全には跨がない位置とすることが好ましい。

第４の実施形態では、上述の第３の実施形態と同様に、記録素子基板１とＦＰＣ２との接合体を流路部材７に対して傾かないように接合させるために、記録素子基板１の第２の面９２にＦＰＣ２を収容する凹み部１３を設けることができる。図１９は、ＦＰＣ２を収容する凹み部１３が形成された記録素子基板１を示す図であって、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は第２の面９２を見た斜視図である。溝７３，７４は凹み部１３の内部に設けられる。図１９に示す構成によれば、接着剤８１の溢れやシーラント９０の回り込みを抑制するだけでなく、ＦＰＣ２のベースフィルム２５の表面と記録素子基板１の第２の面９２の高さ位置をほぼ同等のものとすることができる。

以上説明した第４の実施形態においては、記録素子基板１の第２の面に形成される溝の形状や寸法、本数は上述したものに限られない。接着剤８１やシーラント９０の種類、それらの塗布量、粘度（回り込みやすさ）、接着強度などを考慮して、溝の形状や寸法、本数を適宜に選択することができる。

［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図２０は、第５の実施形態の液体吐出ヘッドで用いられる記録素子基板１を示す図であって、（ａ）は模式断面図であり、（ｂ）は記録素子基板１の第２の面９２を見る斜視図である。本実施形態において記録素子基板１は、液体を吐出するために必要なエネルギーを発生する記録素子１８と吐出口形成部材１７とが形成されている第１の基板１０と、液体供給路１５の液体供給口が形成された第２の基板２０とを接合したものである。第１の実施形態において説明したものと同様に、吐出口形成部材１７には吐出口１６が形成されている。第１の基板１０にの図示上側の表面が記録素子基板１の第１の面となり、第２の基板２０の図示下側の面が記録素子基板１の第２の面９２となる。第１の基板１０の表面には電気接続用のパッド１２も設けられている。第１の基板１０には、記録素子１８の位置にまで液体を供給するために、液体供給路１５に連通する個別供給路１９が貫通している。

第１の基板１０と第２の基板２０との接合には、接着剤や接合フィルムなどを用いることができる。以下の説明では、熱硬化型のエポキシ系接着剤を用いて第１の基板１０と第２の基板２０とが接合しているものとする。第１の基板１０及び第２の基板２０は、いずれも半導体装置製造技術を用いて半導体ウエハから製造されるものである。記録素子基板１の一般的な大きさは半導体ウエハのサイズよりも十分に小さいので、１枚の半導体ウエハにおいて第１の基板１０の複数個を同時に製造することができ、第２の基板２０もその複数個を１枚の半導体ウエハから同時に製造することができる。そのため、記録素子基板１の製造における第１の基板１０と第２の基板２０との接合方法としては、２通りの方法が考えられる。第１の方法では、第１の基板１０の複数個が一体のものとして形成されているウエハと第２の基板２０の複数個が一体のものとして形成されているウエハをいずれもウエハ形態のままで接合し、その後、ダイシングを行って個々の記録素子基板１に分離する。第２の方法では、第１の基板１０用のウエハからダイシングによって個々の第１の基板１０を分離し、同様に第２の基板２０用のウエハから個々の第２の基板２０を分離し、そののち第１の基板１０と第２の基板２０とをして１個の記録素子基板とする。本実施形態ではいずれの方法も採用することができる。

図２１は、本実施形態における記録素子基板１とＦＰＣ２との接合を説明する図であって、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は記録素子基板１の第２の面９２を見た斜視図である。本実施形態では、記録素子基板１の第２の面９２にＦＰＣ２を接合する際の液体供給路１５への接着剤８１の流れ込みを防ぐために、ＦＰＣ２との接合面９３を、第１の基板１０において第１の面とは反対側となる面とする。この接合面９３は、図２１（ｂ）に示すように記録素子基板１の第２の面が上を向いているとすれば、第２の基板２０での液体供給路１５の開口すなわち液体供給口からは第２の基板１０の厚さだけ下がった位置である。すなわち本実施形態は、上述した第３の実施形態における凹み部１３に相当するものを、第１の基板１０と第２の基板２０との間に段差を設けることで実現していることになる。ＦＰＣ２のベースフィルム２５に接着剤を塗布し、記録素子基板１に対してＦＰＣ２を押圧することによって、記録素子基板１とＦＰＣ２とは接合する。接着剤８１は押し潰されて接合部からはみ出るが、接合面９３と第２の面９２との間の段差があるので、はみ出た接着剤８１は液体供給路１５の液体供給口には到達しない。

図２２は、第５の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図であり、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は流路部材７を取り除いた状態での記録素子基板１の第２の面９２の側を見る斜視図である。上述のように記録素子基板１とＦＰＣ２とを機械的に接合したら、記録素子基板１のパッド１２とＦＰＣ２の配線導体２１とをワイヤーボンディングで電気的に接続する。この電気的接続ののちに、ボンディングワイヤー５１と記録素子基板１のパッド１２とＦＰＣ２の露出した配線導体２１とを含む電気接続部を電気絶縁性のシーラント９０で覆う。ボンディングワイヤー５１の全体をシーラント９０で被覆し封止するため、ＦＰＣ２の側縁部３０を伝って接合面９３にシーラント９０が回り込む。本実施形態の構成であれば、第１の基板１０に形成される接合面９３よりと第２の基板２０における液体供給路１５の開口が形成されている面との間に大きな段差があるから、回り込んできたシーラント９０はこの段差部にたまることになる。したがって本実施形態の構成によれば、シーラント９０が液体供給路１５に流れ込むことを防ぐことができる。一例として、第１の基板１０での接合面と第２の基板２０における液体供給路１５の開口が形成されている面との間の段差は約６００μｍであり、接合面９３に接合されるＦＰＣの厚みは約２００μｍである。

本実施形態の構成であれば、ＦＰＣ２のベースフィルム２５の表面と第２の基板２０における液体供給路１５の開口が形成されている面との間には例えば約４００μｍの段差が形成されることになる。この段差の高さを大きくすることで、シーラント９０における粘度などの物性値の変化にも容易に対応できるようになる。第１の基板１０の接合面９３と第２の基板２０における液体供給路１５の開口が形成されている面との間の段差の高さはここに記載したものに限られるものではない。この段差の高さは、記録素子基板１に形成される他の段差やＦＰＣ２の厚みなどに応じて適宜に設定することができる。

図２３（ａ），（ｂ）は、いずれも第５の実施形態の液体吐出ヘッドの別の例を示す模式断面図であり、記録素子基板１としての全体としての厚さは同じにして第１の基板１０の厚さを変えた例を示している。図２３（ａ）に示すものでは第１の基板１０の厚さはＡ１であり、図２３（ｂ）に示すものではＡ２（ただしＡ１＞Ａ２）である。このように第１の基板１０の厚さを薄くすることによって、ボンディングワイヤー５１の頂点からＦＰＣ２の配線導体２１までの高低差を小さくすることができ、シーラント９０の必要な塗布厚さの薄くすることができる。その結果、シーラント９０の塗布量を減らすことができて、ＦＰＣ２の側縁部３０を伝って接合面９３へ回り込むシーラント９０の量を減らすことができる。

図２０及び図２１に示した例では、第１の基板１０に形成される接合面９３は、記録素子基板１の端部においてその端部を挟んで相互に対向する１対の辺を結ぶように形成されている。しかしながら接合面９３の形状はこれに限定されるものではなく、ＦＰＣ２の先端の形状と同じかそれよりもやや大きい形状とすることもできる。図２４は、ＦＰＣ２の先端の形状に合わせた形状の接合面９３を有する液体吐出ヘッドを示す図であり、記録素子基板１をその第２の面９２の側から見た斜視図である。図２４に示す構成では、ＦＰＣ２の先端に合わせた形状となるように接合面９３が形成されているので、ＦＰＣ２の先端は、第２の基板２０の側壁によって囲まれることになる。

１記録素子基板
２フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１２パッド
１５液体供給路
２１配線導体
５１ボンディングワイヤー
９２第２の面

Claims

第１の面に形成された電気接続用のパッドと前記第１の面とは反対側となる第２の面に形成された液体供給口とを備える記録素子基板と、基材と当該基材の第３の面の側に形成された配線導体とを備えるフレキシブル電気配線基板と、を有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記第２の面の側における前記液体供給口と前記記録素子基板の縁部との間の領域の少なくとも一部において、前記フレキシブル電気配線基板における前記基材の前記第３の面と前記記録素子基板とが接合し、
前記配線導体と前記パッドとがボンディングワイヤーによって電気的に接続された電気接続部を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記液体吐出ヘッドを平面視した際に、前記パッドと、前記記録素子基板と前記フレキシブル電気配線基板とが接合する領域と、の少なくとも一部が互いに重複している、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記電気接続部が電気絶縁性のシーラントによって覆われている、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
前記フレキシブル電気配線基板は、該フレキシブル電気配線基板の先端部において該フレキシブル電気配線基板の長手方向に平行な面によって前記記録素子基板と接合する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド
前記フレキシブル電気配線基板において前記配線導体の先端の位置は、前記記録素子基板の前記縁部に対応する位置よりも前記フレキシブル電気配線基板の前記長手方向の根元側に位置する、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
前記記録素子基板の前記縁部における前記フレキシブル電気配線基板が横断する位置において、前記記録素子基板の稜線の少なくとも一部が切り欠かれている、請求項４または５に記載の液体吐出ヘッド。
前記フレキシブル電気配線基板と前記記録素子基板とが接合する領域において前記記録素子基板の表面に、前記長手方向と直交する方向に延びる溝が形成されている、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
前記溝の長さは前記フレキシブル電気配線基板の前記長手方向に直交する方向での幅よりも大きい、請求項７に記載の液体吐出ヘッド
前記フレキシブル電気配線基板の先端が前記液体供給口に最も近い前記溝を閉塞しないように、前記フレキシブル電気配線基板が前記記録素子基板に接合している、請求項７または８に記載の液体吐出ヘッド。
相互に平行な複数の前記溝を有する請求項７乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
前記液体供給口から遠いほど前記溝の容積が大きい、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
前記第２の面の一部に、前記記録素子基板の前記縁部に接続する凹み部が形成され、前記凹み部において前記フレキシブル電気配線基板が前記記録素子基板に接合している、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
前記記録素子基板は、前記第１の面を含んで前記パッドが形成されている第１の基板と、前記第２の面を含んで前記液体供給口が形成されている第２の基板とを接合したものである、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
前記第１の基板の前記第１の面と反対側となる面の一部が、前記第２の基板に覆われずに前記フレキシブル電気配線基板と接合している、請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
前記液体供給口に液体を供給するための流路を備える流路部材を有し、
前記フレキシブル電気配線基板は、前記流路部材と前記記録素子基板との間に設けられている、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
第１の面に形成された電気接続用のパッドと前記第１の面とは反対側となる第２の面に形成された液体供給口とを備える記録素子基板と、配線導体を備えるフレキシブル電気配線基板と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記記録素子基板の、前記第２の面の側における前記液体供給口と前記記録素子基板の縁部との間の領域と、前記フレキシブル電気配線基板と、を接合する工程と、
前記接合する工程ののち、前記配線導体と前記パッドとをボンディングワイヤーによって電気的に接続する電気接続部を形成する工程と、
前記フレキシブル電気配線基板を介して前記記録素子基板に電気信号を送り、前記記録素子基板の電気的特性の検査を行う工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
前記電気的に接続する工程ののち、前記電気的特性の検査を行う前に、前記電気接続部を電気絶縁性のシーラントによって覆う工程を有する、請求項１６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記記録素子基板は、前記第１の面を含んで前記パッドが形成されている第１の基板と、前記第２の面を含んで前記液体供給口が形成されている第２の基板とを接合したものであり、
前記記録素子基板を形成する工程は、
複数の前記第１の基板が一体に形成された第１のウエハと複数の前記第２の基板が一体に形成された第２のウエハを接合する工程と、
前記第２のウエハを接合する工程ののち、ダイシングによって個々の前記記録素子基板を分離する工程と、
を有する、請求項１６または１７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記記録素子基板は、前記第１の面を含んで前記パッドが形成されている第１の基板と
、前記第２の面を含んで前記液体供給口が形成されている第２の基板とを接合したものであり、
前記記録素子基板を形成する工程は、
複数の前記第１の基板が一体に形成された第１のウエハに対してダイシングを行って個々の第１の基板を得る第１の分離工程と、
複数の前記第２の基板が一体に形成された第２のウエハに対してダイシングを行って個々の第２の基板を得る第２の分離工程と、
前記第１の分離工程で得られた前記第１の基板と前記第２の分離工程で得られた前記第２の基板とを接合する工程と、
を有する、請求項１６または１７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。