JP7532235B2

JP7532235B2 - 液体吐出ヘッド及びその製造方法

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Publication number: JP7532235B2
Application number: JP2020205129A
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Inventors: 雄介橋本; 潤一郎井利; 裕昭草野
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Description

本発明は、液体吐出ヘッドとその製造方法とに関する。

記録素子によって液体にエネルギーを加えて吐出口からその液体を吐出する液体吐出ヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、記録素子、記録素子の駆動に用いられる回路配線及び回路配線に電気的に接続する電極端子などが形成された記録素子基板を備えている。電極端子は例えばバンプとして形成されており、外部回路と液体吐出ヘッドとの電気的接続は、電極端子と外部回路から延びる電気配線テープの電極リードとを電気的に接続することによって行われる。近年、電極端子であるバンプには、金を電解メッキによって成長させたメッキバンプが使用されるようになってきている。特許文献１は、記録素子基板に複数のメッキバンプを設けた上で、これらのメッキバンプに対して電極配線テープのフライングリードを一括して熱圧着により接続するギャングボンディングの手法を開示している。

特開２００９－９０５号公報

メッキバンプに対して熱圧着により電極リードを接続するときには、メッキバンプに対して荷重を加えるが、この荷重の影響が保護膜にも及び、保護膜が破損することがある。保護膜が破損すると、記録素子基板に設けられている回路や配線が吐出用の液体により腐食するおそれが生じる。

本発明の目的は、メッキバンプにより電気的接続がなされる液体吐出ヘッドであって、メッキバンプへの電極リードの圧着時に保護膜の破損を抑制することができる液体吐出ヘッドと、その製造方法とを提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するためのエネルギーを発生する記録素子と、記録素子を駆動するための回路配線と、回路配線を液体から保護する保護膜と、回路配線を外部回路と電気的に接続するために保護膜を開口させた電極部と、金属材料からなり電極部の上に設けられて電極部に電気的に接続するメッキバンプと、を備える液体吐出ヘッドであって、保護膜上に設けられた弾性を有する樹脂膜を備え、メッキバンプは、樹脂膜の上面に張り出している部分を有し、樹脂膜は、電極部の開口の縁から、メッキバンプの縁の外側の位置であって保護膜に形成されている段差部を覆うように延びて形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、メッキバンプにより電気的接続がなされる液体吐出ヘッドであって、メッキバンプへの電極リードの圧着時に保護膜の破損を抑制することができる液体吐出ヘッドと、その製造方法とを得ることができる。

液体吐出装置を示す模式平面図である。液体吐出ヘッドの構成例を示す斜視図である。液体吐出ヘッドの分解斜視図である。記録素子基板を示す一部破断斜視図である。電気接続部の封止状態を示す一部断面図である。メッキバンプを説明する図である。本発明の実施の一形態の液体吐出ヘッドを説明する図である。液体吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。樹脂膜の形成領域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。本発明は液体吐出ヘッドとその製造方法に関するものであるが、最初に、本発明の理解を援けるために、液体吐出ヘッドが搭載される液体吐出装置について説明する。図１は液体吐出装置の構成の一例を模式平面図である。

図１に示す液体吐出装置は、紙やプラスチック薄板などの記録媒体１０８に対してインクなどの液体を吐出することにより記録を行うものである。液体吐出装置は、液体吐出ヘッド５００，５０１を位置決めして交換可能に搭載するキャリッジ１０２を有する。キャリッジ１０２には、液体吐出ヘッド５００，５０１に設けられている外部信号用の接続端子５３２を介して駆動用の電気信号などを液体吐出ヘッド５００，５０１の各吐出部に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（図示左右方向）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支持されている。そして、キャリッジ１０２は、主走査モータ（キャリッジモータ）１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６及びタイミングベルト１０７などの伝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、キャリッジ１０２にはホームポジションセンサ１３０が設けられている。キャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が装置本体に設けられている遮蔽板１３６の位置を通過した際に、ホームポジションとなる位置が検出される。

記録媒体１０８は、オートシートフィーダ（ＡＳＦ）の給紙トレイ１３２上に載置されており、給紙モータ１３５が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、給紙トレイ１３２から一枚ずつ分離給紙される。さらに記録媒体１０８は、搬送モータ１３４によりギアを介して駆動される搬送ローラ１０９の回転により、液体吐出ヘッド５００，５０１の吐出口が形成された面（吐出口面）と対向する位置（記録領域）を通って搬送（副走査）される。記録媒体１０８が給紙されたか否かの判定と、給紙時における記録媒体の前縁位置の確定とは、記録媒体１０８がペーパエンドセンサ１３３を通過した時点で行われる。ペーパエンドセンサ１３３は、記録媒体１０８の後端が実際にどこにあり、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使用される。なお、記録媒体１０８は、記録領域において平坦な被記録面を形成するように、その裏面がプラテン（不図示）により支持される。この場合、キャリッジ１０２に搭載された液体吐出ヘッド５００，５０１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記録媒体１０８と平行になるように保持され、記録領域を主走査される。

液体吐出ヘッド５００，５０１は、各吐出部における吐出口の配列方向がキャリッジ１０２の主走査方向に対して交差する方向（例えば副走査方向）になるようにキャリッジ１０２に搭載されている。主走査の過程でこれらの吐出口列からインクを吐出することにより、吐出口の配列範囲に対応した幅の記録を行う。図１に示した例では液体吐出ヘッド５００，５０１は、それぞれ、インクタンクと一体構成となったものである。液体吐出ヘッド５００は、ブラックインクが充填されたインク収納部と、インク収納部から供給されるブラックインクを吐出する吐出部とを備えている。液体吐出ヘッド５０１は、３色（シアン、マゼンタ及びイエローの各色）のカラーインクがそれぞれ充填されたインク収納部と、各インク収納部から供給されるカラーインクを吐出する色ごとの吐出部とを備える。液体吐出ヘッド５００，５０１は、キャリッジ１０２上に、位置決め手段及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１０２に対して着脱可能なカートリッジの形態となっている。液体吐出ヘッド５００，５０１は、その充填されているインクが消費されてなくなった場合には、取り外して交換することができるように構成されている。

次に、図２～図４を参照して、液体吐出ヘッド５００，５０１のうち、カラー用の液体吐出ヘッド５０１の基本的構成に関して説明する。ブラック用の液体吐出ヘッド５００については、ブラックインク１色のための構成であること以外は、液体吐出ヘッド５０１と同様の構成を採ることができるものであるので、その説明を省略する。図２は、図１に示した液体吐出装置に搭載可能な液体吐出ヘッド５０１の構成例を示す斜視図であり、図３は、液体吐出ヘッド５０１の分解斜視図である。図２（ａ）及び図３（ａ）は、液体吐出ヘッド５０１をその吐出口面側から見たものとして描かれ、図２（ｂ）及び図３（ｂ）は、それぞれ、図２（ａ）及び図２（ｂ）とは反対側から見たものとして描かれている。液体吐出ヘッド５０１は、図２に示すように、キャリッジ１０２での装着位置に液体吐出ヘッド５０１を案内するための装着ガイド５５６を、キャリッジ側に設けた固定レバー（不図示）に係合させることによって、キャリッジ１０２に装着固定される。液体吐出ヘッド５０１は、キャリッジ１０２への固定のため係合部５９３と、所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（主走査方向）、Ｙ方向（副走査方向）及びＺ方向（鉛直方向）のそれぞれの突き当て部５５７，５５８，５５９を備えている。突き当て部５５７，５５８，５５９によりキャリッジ１０２上に位置決めされることで、電気配線テープ５３１上の接続端子５３２とキャリッジ１０２内に設けられた電気接続部のコンタクトピンとの電気的接触が可能となっている

図３に示すように液体吐出ヘッド５０１は、支持部材である本体部材５５１に対して記録素子基板６０１と電気配線テープ５３１を取り付けた構成を有する。インクタンク一体型であるので、本体部材５５１の内部にはインク収納部となる３つの空洞が設けられ、これらの空洞にはインク吸収体５６１，５６２，５６３が収納されている。空洞からのインクの出口となる位置には、フィルタ材５７１，５７２，５７３が設けられている。本体部材５５１は、係合部５９３が設けられている蓋部材５９１により閉じられれており、蓋部材５９１に設けられている大気連通口からの液漏れを防ぐために、蓋部材５９１の表面にはシール部材５８１が設けられている。本体部材５５１の下面には記録素子基板６０１を受け入れる凹部が形成されており、この凹部には各インク収納部に連通するインク供給口５２１が形成されている。後述するように電気配線テープ５３１には開口部５３３と電極リード５３４が設けられている。

図４は、カラー用の液体吐出ヘッド５０１に用いられる記録素子基板６０１の構成を説明する一部破断斜視図である。ここで示す記録素子基板６０１は、インクを吐出口から吐出させるためのエネルギーを発生する記録素子として、電気信号に応じて熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いたものである。また液体吐出ヘッド５０１は、電気熱変換体と吐出口とが対向するように配置され、記録素子基板の主平面に対して垂直な方向にインクを吐出させる形態のもの（サイドシュータと称される）である。

図４に示すように記録素子基板６０１において、シリコン基板２０１には、シアン、マゼンタおよびイエローの各色のインク用の合計３個の長穴状のインク供給口６０２が貫通孔として並列に形成されている。それぞれのインク供給口６０２を挟んでその両側には、副走査方向に配列する電気熱変換体６０３の列が一列ずつ配置されている。電気熱変換体６０３は、膜沸騰をインクに生じさせるための熱エネルギーを電気信号に応じて発生する。電気熱変換体６０３の配列における電気熱変換体６０３の各位置は、インク供給口６０２を挟んで配列ピッチの１／２だけずれている。さらに記録素子基板６０１上には、フォトリソグラフィ技術によって流路壁６０６や吐出口６０７が形成された吐出口形成部材６０９が、各電気熱変換体６０３と吐出口６０７とを位置合わせして接合されている。記録素子基板６０１と吐出口形成部材６０９とによって各色の吐出部６０８が構成される。

シリコン基板２０１には、電気熱変換体６０３のほかに、電気熱変換体６０３に電力を供給する電気配線、ヒューズ、電気熱変換体６０３を駆動する駆動回路が形成され、さらにこれらを外部回路に電気的に接続するための電極部６０４が形成されている。ここでいう外部回路は、液体吐出ヘッド５０１から分離して設けられる任意の回路のことであり、例えば、液体吐出装置の本体に設けられる制御回路や電源回路である。電極部６０４には、金（Ａｕ）などからなるメッキバンプ形態の電極端子６０５が形成されている。本発明は、メッキバンプとして形成される電極端子６０５に係るものである。電気熱変換体６０３やそれに対する電気配線、駆動回路などは、半導体装置製造技術に基づく既存の成膜技術を利用して形成することができる。

電気配線部材である電気配線テープ５３１は、インクを吐出するための電気信号を記録素子基板６０１に対して印加する電気信号経路を形成する。電気配線テープ５３１には、記録素子基板６０１を組み込むための開口部５３３が形成されており、この開口部５３３の縁からは、記録素子基板６０１の電極部６０４に接続される電極リード５３４が突出して形成されている。また、電気配線テープ５３１には、液体吐出装置の本体部分からの電気信号を受け取るために、上述した接続端子５３２が形成されており、電極リード５３４と接続端子５３２は、連続した銅箔等を含む導電性の配線パターンで電気的に接続している。ここに示す例において電気配線テープ５３１はＴＡＢ(tape automated bonding)テープを用いて形成されており、電極リード５３４は露出してフライングリードとして形成されている。記録素子基板６０１の電極部６０４上のメッキバンプすなわち電極端子６０５と、この電極端子６０５に対応する電極リード５３４とをギャングボンディング方式により接合することで、電気配線テープ５３１と記録素子基板６０１とが電気的に接続される。

図５は、記録素子基板６０１と電気配線テープ５３１との電気接続部を拡大して示す図である。記録素子基板６０１及び電気配線テープ５３１は、いずれも本体部材５５１に取り付けられている。記録素子基板６０１と電気配線テープ５３１との電気接続部は、第１の封止剤５３７及び第２の封止剤５３８により封止されており、これにより電気接続部をインクなどの水分による腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤５３７は、主に電気配線テープ５３１の電極リード５３４と記録素子基板６０１の電極端子６０５との接続部の裏面側すなわち本体部材５５１の側と、記録素子基板６０１の外周部分とを封止する。第２の封止剤５３８は、第１の封止材５３７を塗布した後に塗布されるものであって、電極リード５３４と電極端子６０５との接続部の表面側すなわち電極リード５３４を挟んで本体部材５５１とは反対側になる部分を主として封止している。

上述した構成の液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドの記録素子基板６０１において、電極端子６０５として用いられる一般的なメッキバンプを図６を用いて説明する。図６（ａ）は液体吐出ヘッドにおいてメッキバンプが形成される部分の記録素子基板６０１の平面図であり、図６（ｂ）は断面図である。図６に示すように記録素子基板６０１では、シリコン基板２０１の一方の表面の全面にＳｉＯ_２からなる蓄熱層２０２が形成され、蓄熱層２０２の上にはアルミニウムからなってパターニングされた第１の電気配線膜２０３が設けられている。ＳｉＯからなる層間絶縁膜２０４が、第１の電気配線膜２０３の縁部全周をカバーするように形成されている。層間絶縁膜２０４は、第１の電気配線膜２０３も含めて蓄熱層２０２の上に全面的に設けられていてもよい。層間絶縁膜２０４の上には、電気伝導性の材料からなるパターニングされたヒーター膜２０５が設けられている。ヒーター膜２０５を覆うように、アルミニウムからなるパターニングされた第２の電気配線膜２０６が設けられている。ヒーター膜２０５と第２の電気配線膜２０６とは直接接しているが、図６には示されていない位置においてヒーター膜２０５に対して第２の電気配線膜２０６が接していない場所があり、そこが電気熱変換体として機能する。そして、ヒーター膜２０５や各電気配線膜２０３，２０６は液体吐出ヘッド５０１における回路配線の少なくとも一部を構成するが、回路配線を保護するために、記録素子基板６０１の一方の表面の最上面には保護膜２０７が形成されている。保護膜２０７は、例えばＳｉＣやＳｉＮなどの材料からなるが、これらは硬いが脆いという特徴を有する。また、ヒーター膜２０５や各電気配線膜２０３，２０６がパターニングされて設けられているので記録素子基板の一方の表面において段差が形成されることになり、保護膜２０７にも段差部が形成されている。段差部では、保護膜２０７が膜としてその厚さ方向に折れ曲がっている。保護膜２０７には各所に段差部が形成されるが、図において符号２１２で示される段差部は、電極部６０４（すなわちスルーホール２００）に隣接してその電極部６０４を取り囲む段差部である。

メッキバンプの形成位置において保護膜２０７に開口が設けられてその位置において第２の電気配線膜２０６が露出している。すなわち保護膜２０７にスルーホール２００が形成されている。スルーホール２００は、フォトリソグラフィ技術により保護膜２０７をパターニングすることよって形成される。スルーホール２００により露出した第２の電気配線膜２０６の部分が、図４及び図５に用いて説明した電極部６０４となる。スルーホール２００において、第２の電気配線膜２０６の上に、例えばＴｉＷなどの高融点金属材料からなる密着向上層２０８が薄く形成され、密着向上層２０８の上に、電解メッキの際に電極として用いられるメッキ下地層となる金層２０９が設けられている。金層２０９の上にはメッキバンプ層２１０が金の電解メッキにより厚く形成されており、電極端子６０５であるメッキバンプを構成している。密着向上層２０８はスルーホール２００において第２の電気配線膜２０６の露出部分の全体に密着するとともに、スルーホール２００の縁を乗り越えて周囲の保護膜２０７にも密着している。そのため、メッキバンプ層２１０は、スルーホール２００よりもやや大きく形成されており、メッキバンプ層２１０の外周部分は密着向上層２０８及び金層２０９を介して、スルーホール２００の縁となる部分の保護膜２０７の上にも延びて設けられている。このようなメッキバンプの製造過程では、スルーホール２００の形成後に記録素子基板の表面の全面に密着向上層２０８及び金層２０９を形成し、さらにネガタイプのフォトレジストを塗布する。そしてメッキバンプ層２１０の形成位置が開口となるようにフォトレジストをパターニングし、次に、メッキ下地層である金層２０９をカソード電極とする金の電解メッキによって、フォトレジストの開口位置においてメッキバンプ層２１０を厚く成長させる。その後、フォトレジストを除去し、エッチングによって不要な金層２０９と密着向上層２０８を除去することによって、メッキバンプが完成する。記録素子基板６０１には複数のメッキバンプが等間隔に一列に形成されており、ギャングボンディングの手法により、これらのメッキバンプに対して電極配線テープの電極リード５３４（フライングリード）が一括して熱圧着により接続される。

メッキバンプと電極リード５３４との間の電気的接続における不良を避けるためには、熱圧着時のボンディングツールの温度を管理するとともに、ボンディングツールの衝撃荷重、押圧荷重を大きくすることが考えられる。衝撃荷重とは、ボンディングツールが電極リード５３４を介してメッキバンプに当接する瞬間に衝撃として加わる荷重のことであり、押圧荷重とは、当接後にボンディングツールが電極リード５３４を介してメッキバンプを押圧し続けるときの荷重のことである。しかしながら、ボンディングツールが電極リードを介してメッキバンプに加圧力（衝撃荷重及び押圧荷重）を及ぼすことにより、メッキバンプの縁の外側にある位置において保護膜２０７の段差部が破損してクラックが生じることがある。特に、保護膜２０７の段差部のうち、スルーホール２００に隣接してスルーホール２００を取り囲む段差部２１２においてクラックが発生しやすい。以下、保護膜２０７が破損してクラックが発生する過程について説明する。

ボンディングツールが電極リード５３４を介してメッキバンプに加圧力を及ぼすと、加圧力により、電極リード５３４とメッキバンプが潰される。また、電極リード５３４の直下の位置にメッキバンプの下に形成されている回路配線である第１及び第２の電気配線膜２０３，２０６も、アルミニウムで形成されていることにより潰される。これに対し第１の電気配線膜２０３よりも下側に形成されている蓄熱層２０２やシリコン基板２０１は、アルミニウムよりも硬い材料からなるので、ボンディングツールからの加圧力によって潰れることはない。ボンディングツールからの加圧力によって潰されたメッキバンプ及び各電気配線膜２０３，２０６は、潰された領域よりも外側に、スルーホール２００の位置から遠ざかるように動く。メッキバンプの下側に位置する部分の保護膜２０７も、メッキバンプや第２の電気配線膜２０６と密着しているので、これらの動きと追従して動くことになる。その結果、メッキバンプの縁の外側に位置し、スルーホール２００に隣接してスルーホール２００を取り囲む位置の保護膜２０７の段差部２１２に応力が集中し、この位置において保護膜２０７にクラックが発生することとなる。電極リード５３４の剥がれや破断といった電気接続における不良の発生を抑制するために加圧力を大きくした場合、保護膜２０７に発生するクラックの大きさや発生数は増加する傾向にある。保護膜２０７の段差部２１２にクラックが発生すると、そのクラックから吐出用の液体（例えばインク）などの水分が記録素子基板の内部に入り込んでしまい、アルミニウムなどからなる電気配線膜２０３，２０６を腐食させてしまうおそれがある。液体吐出ヘッドの製造過程では、メッキバンプと電極リード５３４との電気接続部の保護を目的として電気接続部に封止剤を塗布するが、封止剤に吸収された水分がクラックから内部に入り込み、電気配線膜２０３，２０６の腐食を引き起こすおそれもある。

図７は、本発明の実施の一形態の液体吐出ヘッドにおけるメッキバンプの構成を示している。図７（ａ）は液体吐出ヘッドにおいてメッキバンプが形成される部分の記録素子基板６０１の平面図であり、図７（ｂ）は断面図である。図６に示したものと同様に、シリコン基板２０１の一方の表面の全面に蓄熱層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及び保護膜２０７が順次形成されている。本実施形態の液体吐出ヘッドにおいても、パターニングによって保護膜２０７の開口部が設けられ、外部回路と記録素子基板６０１の回路配線とを電気的に接続するためのスルーホール２００が形成されている。スルーホール２００では、第２の電気配線膜２０６の上に密着向上層２０８が設けられ、密着向上層２０８の上に、メッキ下地層である金層２０９が形成されている。密着向上層２０８は、高融点金属材料である例えばＴｉＷで構成されている。密着向上層２０８は、第２の電気配線膜２０６と金層２０９との密着性を向上させるとともに、金とアルミニウムの相互拡散を抑制するバリアメタルとしても機能する。図６に示したものと異なり本実施形態では、密着向上層２０８及び金層２０９は、スルーホール２１０のほぼ中央部分のみに設けられ、スルーホール２１０の縁に沿ってはこれらの層が設けられていない。金層２０９の上には、メッキバンプ層２１０が電解メッキによって形成されているが、メッキバンプ層２１０の断面形状はＴ字形状となっており、メッキバンプ層２１０の一部は、保護膜２０７の上方に向かうように、張り出して形成されている。メッキバンプ層２１０と保護膜２０７とは密着しておらず、両者の間には空間が形成されている。そしてこの空間を充填するように、弾性を有する樹脂からなる樹脂膜２１１が設けられている。したがってメッキバンプは、樹脂膜２１１の上面に張り出している部分を有する。樹脂膜２１１は、Ｔ字形状のメッキバンプ層２１０の中心の柱状部分を包囲するとともに、メッキバンプの縁の外側に位置する保護膜２０７の段差部２１２を覆うように形成されている。樹脂膜２１１で覆われる段差部２１２は、保護膜２０７の段差部のうち、スルーホール２００に隣接してスルーホール２００を取り囲む段差部である。

図６に示した従来のメッキバンプのように、メッキバンプの縁の外側にある保護膜２０７の段差部２１２が露出していると、電極リードをメッキバンプに熱圧着した際に段差部２１２にクラックが発生することがある。これに対して本実施形態によるメッキバンプでは、弾性を有する樹脂膜２１１によって段差部２１２が覆われている。さらに、メッキバンプは、樹脂膜２１１の上面に張り出している部分を有する。メッキバンプが樹脂膜２１１の上面に張り出している部分を有することにより、ボンディングツールからの加圧力は、メッキバンプの樹脂膜２１１の上面に張り出している部分を介して弾性の樹脂膜２１１に吸収される。これらの構成により、ボンディングツールからの加圧力がメッキバンプに加わったときに各電気配線膜２０３，２０６に加わる圧力を緩和することが可能になる。その結果、第１及び第２の電気配線膜２０３，２０６の変形が抑制され、保護膜の段差部２１２に応力が集中することもなくなり、保護膜２０７にクラックが発生することを抑制できるようになる。保護膜２０７の段差部２１２にクラックが発生したとしても、段差部２１２は樹脂膜２１１によって保護されているので、クラックを介して電気配線膜２０３，２０６の側に水分が浸入して配線が腐食することを抑制することができる。

本実施形態においてメッキバンプは、以下に説明する工程Ｓ１～Ｓ８を順次実施することによって形成される。図８は、メッキバンプの形成過程を順を追って示す断面図である。工程Ｓ１では、まず、シリコン基板２０１の一方の表面に、記録素子である電気熱変換体を駆動するための半導体素子（不図示）などをドライバ集積回路（ＩＣ）として半導体装置製造技術を用いて形成する。ドライバＩＣは、例えば６層程度の製造プロセスによって形成される。次に、ＳｉＯ_２からなる蓄熱層２０２をシリコン基板２０１の一方の表面に形成し、蓄熱層２０２の上に、アルミニウムからなる第１の電気配線膜２０３を形成する。第１の電気配線膜２０３は、ドライバＩＣが駆動信号に応じて電気熱変換体を駆動するときに、電源電力の供給または接地のための共通電極となる配線膜であり、公知の方法でパターニングされて形成されている。そして、第１の電気配線膜２０３の上面及びその縁部の全周を少なくとも覆うように、ＳｉＯからなる層間絶縁膜２０４を形成する。層間絶縁膜２０４の上に、電気熱変換体を構成するためのヒーター層２０５を形成し、ヒーター層２０５に直接積層して電力を供給するためのアルミニウムからなる第２の電気配線膜２０６を形成する。ヒーター層２０５及び第２の電気配線膜２０６は、いずれもパターニングされて形成されている。そして、電気配線膜２０３，２０６やヒーター膜２０５を保護するために、ＳｉＮやＳｉＣなどの比較的脆い材料からなる保護膜２０７を形成する。フォトリソグラフィ技術により保護膜２０７をパターニングし、外部回路と第２の電気配線膜２０６とを電気的に接続するためのスルーホール２００を形成する。スルーホール２００の形成までが工程Ｓ１であり、これにより、図８（ａ）に示すように、スルーホール２００までが形成された記録素子基板６０１が完成する。

次に工程Ｓ２において、図８（ｂ）に示すように、スルーホール２００も含めて保護膜２０７の表面に、スピンコート法によって樹脂膜２１１を形成し、樹脂膜２１１を加熱硬化させる。樹脂膜２１１は、加熱硬化の後も弾性を有する膜であり、例えば、ポリエーテルアミド樹脂、アクリル系樹脂、環化ゴム、エポキシ樹脂などからなる群から選ばれた１以上の材料を用いて構成することが可能である。工程Ｓ３では図８（ｃ）に示すように、加熱硬化後の樹脂膜２１１の表面に、例えばネガタイプのフォトレジスト２２０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露光・現像を行う。露光・現像では、スルーホール２００の端部からややスルーホールの内側となる位置から保護膜２０７の段差部２１２が覆われる位置までの領域でフォトレジスト２２０が残存するようにする。工程Ｓ４では、フォトレジスト２２０をマスクとして樹脂膜２１１のエッチングを行う。これにより、図８（ｄ）に示すように、スルーホール２００の端部からややスルーホールの内側となる位置から保護膜２０７の段差部２１２までを覆うように樹脂膜２１１がパターニングされる。このときスルーホール２００の内部では、Ｔ字形状のメッキバンプ層２１０における柱状部となる部分には樹脂膜２１１が形成されず、その位置において第２の電気配線膜２０６が露出している。

次に工程Ｓ５において、図８（ｅ）に示すように、真空成膜装置などによってＴｉＷなどからなる密着向上層２０８を所定の厚さで全面に成膜し、同じく真空成膜装置などによって金層２０９を所定の厚さで全面に成膜する。密着向上層２０８及び金層２０９は、樹脂膜２１１が形成されているところでは樹脂膜２１１の表面に形成される。それ以外の場所においては、密着向上層２０８及び金層２０９は、スルーホール２００の内部であれば第２の金属配線膜２０６の上に、スルーホール２００の外部であれば保護膜２０７の上に形成される。金層２０９の成膜後、工程Ｓ６において、金層２０９の上に例えばネガタイプのフォトレジスト２２１をスピンコート法により塗布して積層し、フォトリソグラフィ法にて露光・現像を行い、メッキバンプ層２１１の形状でフォトレジスト２２１を除去する。すなわち、樹脂膜２１１の上面に張り出している部分を有するメッキバンプの形状に応じてフォトレジスト２２１をパターニングする。そして金層２０９を電極として用いて所定の電流を流す金の電解メッキを実施することにより、フォトレジスト２２１が除去されて形成された断面がＴ字形状の領域に金が析出する。その結果、バンプとなる厚膜のメッキバンプ層２１０がフォトレジスト２１１の内側に形成される。その状態が図８（ｆ）に示している。

電解メッキの実施後、工程Ｓ７において、所定の時間にわたって剥離液に記録素子基板を浸漬することによってフォトレジスト２１１を除去し、図８（ｇ）に示すように金層２０９を露出させる。その後、工程Ｓ８において、窒素系有機化合物を含むヨウ素＋ヨウ化カリウムのエッチング液に所定の時間にわたって記録素子基板を浸漬することによって金層２０９を除去する。続いて、過酸化水素を含むエッチング液に所定の時間にわたって記録素子基板を浸漬することによって、密着向上層２０８を除去する。以上の工程を経て、電極端子６０５として金からなるメッキバンプが形成されることになる。図８（ｈ）は完成したメッキバンプを示しており、図７と同じ内容を示している。工程Ｓ８では、メッキバンプ自体がエッチングマスクとして機能するので、樹脂膜２１１の上面であってメッキバンプ層２１０の張り出している部分によって覆われている位置の金層２０９と密着向上層２０８とは除去されない。したがって、完成したメッキバンプにおいても、この位置の密着向上層２０８及び金層２０９が残存している。工程Ｓ１～Ｓ８により、弾性を有する樹脂からなる樹脂膜２１１は、メッキバンプ層２１０と保護膜２０７の間に形成されており、かつ保護膜２０７の開口端部からからメッキバンプの縁の外側にある保護膜２０７の段差部２１１を覆うように形成される。

図５を用いて説明したように、記録素子基板６０１と電気配線テープ５３１との電気接続部は、第１の封止剤５３７及び第２の封止剤５３８により封止されている。第１の封止剤５３７は、主に電極リード５３４と記録素子基板６０１の電極端子６０５との接続部の裏面側と、記録素子基板６０１の外周部分とを封止する。第２の封止剤５３８は、その接続部の表側を封止する。電極端子６０５の構成として図６に示したような従来のメッキバンプ構成を使用したときは、第２の封止材５３８は保護膜２０７の表面に塗布される。これに対し本実施形態の構成では、第２の封止材５３８は、保護膜２０７と樹脂膜２１１の表面に塗布される。液体状態での第２の封止材５３８は、保護膜２０７の表面よりも樹脂膜２１１の表面で流れにくい。その結果、第２の封止剤５３８による電気接続部の保護が不足することによる電気信頼性の低下を招く恐れがある。また、記録素子基板６０１からの封止材の高さが高くなることより、液体吐出ヘッド５０１を液体吐出装置に取り付けて記録媒体への記録を行うときに、記録媒体のジャムなどが発生しやすくなるおそれもある。このような不具合の発生を抑制するため、記録素子基板６０１の表面における樹脂膜２１１の形成領域は限定的であることが好ましい。

図７に示した例では、樹脂膜２１１は、保護膜２０７の開口端部から保護膜２０７の段差部２１２の全域を覆うように設けられている。しかしながら樹脂膜２１１の配置はこれに限られるものではない。保護膜２０７の段差部２１２の一部が樹脂膜２１１に覆われていなくてもよい。図９（ａ）～図９（ｃ）は、それぞれ、記録素子基板６０１における樹脂膜２１１の形成領域の別の例を平面図と断面図とを組み合わせて示している。これらの図は、メッキバンプに対して電極リード５３４が既に圧着されているものとして描かれている。ただし平面図では、電極リード５３４はその輪郭だけが描かれている。また図中の領域２１３は、ギャングボンティングにより電極リード５３４をメタルバンプに熱圧着するときに、電極リード５３４においてボンディングツールによって押圧される領域を示している。樹脂膜２１１は、図９（ａ）あるいは図９（ｂ）に示すように、コの字型に形成してもよい。あるいは、図９（ｃ）に示すように、ボンディング時にボンディングツールによって押圧される領域２１３に近い位置の段差部２１２が樹脂膜２１１によって覆われるようにしてもよい。

図４に示したように液体吐出ヘッドでは、流路壁６０６や吐出口６０７が形成されている吐出口形成部材６０９が、記録素子基板６０１の上に位置合わせして接合される。この接合時の密着性を高めるために、記録素子基板６０１の表面に、メッキバンプの形成に用いる密着向上層２０８とは別の密着向上層が設けられることがあるが、樹脂膜２１１をこの密着向上層と兼用させ、密着向上層として機能させることができる。すなわち、吐出口形成部材６０９のための密着向上層を、保護膜２０７の開口端部から保護膜２０７の段差部２１２の上までの領域にも設けることができる。これによると、保護膜２０７の段差部２１２でのクラックの発生を抑制する樹脂膜２１１を別途配置することでもたらされる工程数の増大を来すことがない。

以上説明したように本実施形態によれば、ボンディング時にメッキバンプに圧力が加えられても、メッキバンプ層２１０と保護膜２０７の間に配置された弾性を有する樹脂膜２１１によって、下地側に加わる圧力を緩和することが可能である。これにより、第１及び第２の電気配線膜２０３．２０６の変形が抑制され、保護膜２０７の段差部２１２に応力が集中することが抑制され、保護膜２０７におけるクラックなどの欠陥の発生などを抑制するようことができる。本実施形態では、電極リード５３４のボンディング形態がギャングボンディングであるとして説明を行っているが、本発明がシングルポイントボンディングを行う場合にも有効であることは明らかである。金を用いてメッキバンプを形成したが、金以外の金属材料を用いてメッキバンプを構成することもできる。

本発明は、液体吐出ヘッドの製造工程において記録素子基板６０１と電気配線テープ５３１とを電気的に接続する工程が先行する場合においても有効に適用することができる。また、記録素子基板６０１と電気配線テープ５３１とをそれぞれ単体で先行して液体吐出ヘッドのベース部材（不図示）に固定してから両者の電気的接続を行うときであっても本発明を適用することができる。

上記では、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のインクを吐出させるカラー用の液体吐出ヘッドの５０１に対して本発明を適用した例について説明した。しかし、ブラックインク用の液体吐出ヘッド５００に対しても本発明を適用できることは当然である。液体吐出ヘッドにおいて用いるインクの色調（色および濃度）の種類や数についても、適宜定め得ることは言うまでもない。加えて上記の実施形態では、インク収納部分を分離不能に一体化してなる液体吐出ヘッドに本発明を適用した場合を例示した。しかしながら、電極端子６０５や保護膜２０７などに及ぶ負荷を緩和するという観点からは、インクタンクを分離可能に一体化してなる、もしくはインクタンクとは別体であるような液体吐出ヘッドの形態にも本発明を適用することができる。

２００コンタクトホール
２０３，２０６電気配線膜
２０５ヒーター膜
２０７保護膜
２１０メッキバンプ層
２１１樹脂膜
２１２段差部

Claims

液体を吐出するためのエネルギーを発生する記録素子と、前記記録素子を駆動するための回路配線と、前記回路配線を前記液体から保護する保護膜と、前記回路配線を外部回路と電気的に接続するために前記保護膜を開口させた電極部と、金属材料からなり前記電極部の上に設けられて前記電極部に電気的に接続するメッキバンプと、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記保護膜の上に設けられた弾性を有する樹脂膜を備え、
前記メッキバンプは、前記樹脂膜の上面に張り出している部分を有し、
前記樹脂膜は、前記電極部の開口の縁から、前記メッキバンプの縁の外側の位置であって前記保護膜に形成されている段差部を覆うように延びて形成されていることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
前記電極部と前記メッキバンプとの間に電解メッキの際の電極として用いられるメッキ下地層が設けられている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記樹脂膜は、前記電極部に隣接して前記電極部を取り囲む前記段差部の全域を覆うように形成されている、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
前記樹脂膜は、前記電極部に隣接して前記電極部を取り囲む前記段差部の一部を覆うように形成されている、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
前記樹脂膜が、ポリエーテルアミド樹脂、アクリル系樹脂、環化ゴム、エポキシ樹脂からなる群から選ばれた１以上の材料によって構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
前記記録素子、前記回路配線及び前記保護膜を備える記録素子基板と、前記液体の吐出口を備える吐出口形成部材と、を備え、
前記記録素子基板と前記吐出口形成部材とが接合し、
前記樹脂膜が前記記録素子基板と前記吐出口形成部材との間の密着向上層として機能する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
前記記録素子は、電気信号により駆動されて前記液体に膜沸騰を生じさせる電気熱変換体である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
液体を吐出するためのエネルギーを発生する記録素子と、前記記録素子を駆動するための回路配線と、前記回路配線を前記液体から保護する保護膜と、前記回路配線を外部回路と電気的に接続するために前記保護膜を開口させた電極部と、金属材料からなり前記電極部の上に設けられて前記電極部に電気的に接続するメッキバンプと、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
記録素子基板に前記記録素子と前記回路配線と前記保護膜とを形成する工程と、
前記記録素子基板に形成された前記保護膜の一部を除去して前記回路配線を露出させ電極部とする工程と、
前記保護膜の上に樹脂膜を形成し、電極部の開口の縁から前記保護膜に形成されている段差部までの領域において前記樹脂膜をパターニングする工程と、
パターニングされた前記樹脂膜を有する前記保護膜の上にメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層の上にフォトレジストを積層し、前記樹脂膜の上面に張り出している部分を有する前記メッキバンプの形状に応じて前記フォトレジストをパターニングする工程と、
前記メッキ下地層を電極とする電解メッキにより前記メッキバンプを形成する工程と、
前記フォトレジストを除去し前記メッキ下地層をエッチングにより除去する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法。