JPH01196132A - 集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は、集積回路装置、例えば感熱記録ヘッドその他
の集積回路装置に関する。

口、従来技術 感熱記録ヘッド（以下、単にヘッドと称す。）は感熱紙
又は被記録紙等の被記録体に対して直接又はインクリボ
ンを介して当接した状態で記録用の電気信号によって発
熱部がドツト状に選択加熱され、これによって被記録体
に画像等を記録できるよう構成されている。

ヘッドは、一般に、絶縁基体上に発熱体層を設け、この
上に多数の対向電極を形成させて発熱部を構成し、その
上を絶縁被膜で覆って対向電極や発熱体層を保護するよ
うにし、その対向電極を構成する個別電極に対して例え
ば後述するライン方式にあってはＩＣ部から目的とする
画像パターンに対応する信号を与えるようにしている。

上記多数の対向電極は、平行に並んだ多数の個別電極と
これら個別電極に対向位置する共通電極とによって構成
される。また、ＩＣ部の端子及び共通電極は、ヘッドに
貼付けられたフレキシブルプリントサーキット（以下、
ＦＰＣと呼ぶ。）の配線に接続し、これら配線からの信
号罠よってＩＣ部が駆動するようになっている。

以下、３例を挙げて従来のライン方式のヘッドの構造を
説明する。

第１３図はＩＣチップの端子と電極との間をワイヤボン
ディングで接続したヘッドの平面図、第１４′ｌ１３ 図は第ａ図のｘｒｖ　−ｘｒｖ線矢視断面図である。

ヘッドは共通の放熱板（この例ではアルミニウム板）１
上に、発熱部２、ＩＣチップ４及び信号電極３１を設け
た絶縁体基板（例えばアルミナ等のセラミックス基板）
３と、Ｆ　Ｐ　Ｃ１４を貼付けたスペーサ５とが対向し
て固定されている。スペーサ５は、ＦＰＣＯ銅箔の配線
１６Ｂが信号電極３１と同じレベルになるよう、所定厚
さで放熱板５とＦＰＣ１４とに挾まれて位置する。図中
、１５はＦ　Ｐ　Ｃ１４のベースフィルムで、ポリイミ
ド樹脂又はポリエチレンテレフタレート樹脂からなって
いる。なお、Ｆ　Ｐ　Ｃ１４は３層程度の多層配線であ
るが、図では１層に簡略化して画いである（以下同様）
。

絶縁体基板３上には、厚さ１０〜１００μｍのグレーズ
層２３が被着し、グレーズ層ｎの先端側（図に於いて左
側）には共通電極を構成する下側の層９ｃが形成されて
いる。層９ｃ及びグレーズ層２３上には、共通電極９及
び個別電極１０と略同じパターンで発熱体（例えば窒化
タンタル）層８が基板３の先端から後端に迄亘って形成
されている。発熱体層８上には間隙１１を隔ててアルミ
ニウム類の上側の共通電極９と多数のアルミニウム類の
個別電極１０とが被着し、画電極の間隙（対向部分）１
１によって発熱部２が形成されている。ＩＣチップ４は
、絶縁体基板３上にマウントされ、個別電極１０の端部
と所定パターンに設けられたアルミニウム類の信号電極
３１の端部とに対して、金又はアルミニウム等のワイヤ
１２Ａ、１２Ｂによるワイヤボンディングによって接続
されている。なお、上記した各電極又は配線の形式、Ｉ
Ｃチップのマウント及びワイヤボンディングは、公知の
半導体芸妓術によって行えるので、それらの詳細は省略
する。

また、絶縁体基板３上には、個別電極１０の端部が霧出
するように、図に於いて左側の領域で例えば窒化珪素の
耐摩耗性保護層（絶縁被膜）１３が被着される。但し、
第１３図では保護層１３及び後述する樹脂の封止材２１
は図示省略しである（後述する他の平面図も同様）。

ＦＰＣ１４はスペーサ５上から絶縁体基板３上の共通電
極９の端部上及び信号電極３１の端部上に迄延在してい
て、その配線１６Ａ、１６Ｂが夫々共通電極９、信号電
極３１に圧着接続されている。第１５図中、３２は、本
体３３とその凹部３３ａに嵌入されたゴム３４とからな
る圧着金具で、圧着金具３２によって上記の圧着接続が
なされる。ＩＣチップ４上は、ワイヤ１２Ａ、１２Ｂを
も含めて樹脂２１によって封止される。

このような構造のチップでは、封止部２１は、ワイヤ１
２Ａ、１２Ｂをも封止せねばならないため、その高さが
１〜２ｍｍ以上になり、仮想線で示すプラテン２６や図
示しない感熱紙が接触する虞がある。

これを避けるためには、ＩＣチップ４を発熱部２から充
分な距離をとってマウントせねばならず、図中島で示す
絶縁体基板３０幅が１４〜１８ｍｍとなり、ヘッドが大
型化すると共にこれがコストアップに繋がっている。ま
た、ＦＰＣの配線１６Ａ、１６Ｂと電極９．３１との接
続を圧着で行うには、信号電極３１の端子部（接続部）
は絶縁体基板３の１０〜３０％のスペースをとることと
なり、圧着金具３２と共にコストアップの要因となって
いる。電極とＦＰＣの配線との接続は、圧着によるより
も半田付けによる方が信頼性が高いのであるが、長尺に
亘って接続を行うために半田付けではＦＰＣＯ熱収縮が
大きくなって正確な接続ができず、採用される例は少な
い。また、圧着接続では、ＦＰＣの配線表面は信頼性か
ら金めつきが不可欠であり、これもコストアップの要因
となっている。

第１５図はＩＣチップと電極との間をフェースダウンボ
ンディングで接続したヘッドの平面図、第１６図は第１
５図の川−周線矢視断面図である。

ＩＣチップ４の端子部には半日のバンプ４ａ、４ｂが設
けられ、これらを下側にしてバンプ４ａ、４ｂを夫々個
別電極１０、信号電極３１に接続させる。

このような接続では、封止部２１は略ＩＣチップ４の上
面の高さを越えないようにすることができ、その高さを
１ｍ＋ｙ＋以下とすることが可能である。従って、プラ
テン２６に封止部２１が接触する虞がなくなり、図中ｌ
！で示す絶縁体基板３０幅を１２〜１６薗にすることが
できる。その他は前述の第１４図、第１５図のヘッドに
於けると同様である。

この構造のヘッドでも、信号電極３１とＦ　Ｐ　Ｃ１４
の配線１６Ｂとの接続（共通電極９と配線１６Ａとの接
続も同様）は圧着によってなされるので、前述のヘッド
に於けると同様のコストアップの要因が存する。その上
、１００μｍピッチと言う微細なピッチでフェースダウ
ンボンディングするには、極めて高い精度でＩＣチップ
４の位置合せをする必要があり、パターン認識を駆使し
た特殊ボンディング装置を使っても正確なボンディング
は困難であって、高い歩留でヘッドを製造することがで
きない。

第１８図はＩＣチップをスペーサ上のＦＰＣ上にマウン
トし、ワイヤボンディングで接続したヘッドの平面図、
第１８図は第１７図のｘｍ−ｘｖｍ線矢視断面図である
。

Ｆ　Ｐ　Ｃ１４ノ配線１６Ｂからベースフィルム１５の
スルーホールを通る部分１６Ｂｂを介してベースフィル
ム１５上にパッド１６Ｂａを形成し、個別電極１０の端
部、配線１６Ｂのパッド１６Ｂａとに対してＩＣチップ
４をワイヤ１２Ａ、１２Ｂで夫々ワイヤボンディングし
ている。その他は前述の第１３図、第１４図のヘッドに
於けると同様である。

このヘッドでは、第１３図、第１４図のヘッドに於ける
と同様に、封止部２１の高さが高くなる。その上、Ｆ　
Ｐ　Ｃ１４をまたいでワイヤボンディングする場合の封
止材料には、絶縁体基板３とＦＰＣ１４との熱膨張率の
差を考慮して、弾性のある軟かいシリコン系樹脂が使用
される。そのため、手や紙が触れたりすると変形するの
で、その上に更に金属等の保護カバーが必要になる。た
だ、ＩＣチップ４を絶縁体基板３上には設けずにＦＰＣ
１４上に設けることにより、図中１．で示す絶縁体基板
３の幅を１１〜１４ｍｍにすることができる。

ハ１発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
低コストであって信頼性が高く、而も高密度な集積回路
装置を提供することを目的としている。

二０発明の構成 本発明の第一の発明は、第一の回路基板に第二の回路基
板が取付けられた集積回路装置に於いて、前記第二の回
路基板に開口が設けられ、この開口内に所定の回路素子
が位置せしめられ、前記第一の回路基板の電極と前記第
二の回路基板の電極との間に前記回路素子が前記開口を
介してワイヤレス接続されていることを特徴とする集積
回路装置に係る。

本発明の第二の発明は、第一の回路基板に第二の回路基
板が取付けられた集積回路装置において、前記第二の回
路基板に開口が設けられ、この開口と略同じ位置にて前
記第一の回路基板に凹部が設けられ、この凹部から前記
開口に亘って所定の回路素子が挿入され、前記第一の回
路基板の電極と前記第二の回路基板の電極との間に前記
回路素子が接続されていることを特徴とする集積回路装
置に係る。

ホ、実施例 以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第３図は本例によるヘッドの平面図、第４図は第３図の
ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図、第５図は拡大斜視図である。

なお、第１３図〜第１８図と共通する部分には同じ符号
を付して表わしである。また、第３図では第１３図と同
様に保護層１３、封止材２１は図示省略しである。

アルミニウム製の放熱板１上には、アルミナ製の絶縁体
基板３とＦＰＣ１４を載設するためのガラスエポキシ製
基板５とが固着している。ＦＰＣ１４は、基板５から絶
縁体基板３の一部に布達していて、接着剤１９によって
両基板３．５に貼付けられている。基板５はＦ　Ｐ　Ｃ
１４の上下方向のレベルを絶縁体基板３の上面に合せる
ようにするスペーサとして機能する（以下、この基板を
スペーサと呼ぶ。）。

発熱体層８、共通電極９、個別電極１ｏ、保護層１３の
配置は、先に第１３図、第１４図で説明したヘッドに於
ける配置と同様であるので、説明を省略する。但し、発
熱体層８は厚さ５００〜５ｏｏｏ　Ｘ、の窒化タンタル
（Ｔａ＝Ｎ）又はタンタルシリカ（ＴａＳ　ｉ　Ｏｘ　
）からなり、共通電極９は厚さ１０〜５０μｍの金、銅
又は銀ペーストからなり、個別電極１ｏは厚さ１〜３μ
ｍのアルミニウム又は金からなり、保護層１３は酸化タ
ンタル（Ｔａ＝０．　）を上層とし、シリカ（ＳｉＯ＝
）を下層とする２層構造又は窒化珪素（ＳｉＮ）の単層
（厚さはいずれも２〜１０μｍ）である。絶縁体基板３
はアルミナ（Ａｌ、０．）製とし、表面に下地としての
グレーズ層を全面に設ける場合と発熱体層の付近だけに
部分的にグレーズ層を設ける場合とがあるが、ここでは
全面にグレーズ層を設ける例について説明する。

Ｆ　Ｐ　Ｃ１４は、ポリイミド樹脂製のベースフィルム
１５及びカバーフィルム１７（厚さはいずれも２５μｍ
）の間に厚さ２５μｍの銅箔の配線１６Ａ、１６Ｂが配
設されてなるものであって、これら配線の先端側はＩＣ
チップ４の端子の方向に向けられている。１６Ａは共通
電極９に接続される配線、１６ＢはＩＣチップ４の端子
に接続される配線である。Ｆ　Ｐ　Ｃ１４は、３層の多
層配線であるが、１層に簡略化して示しである（以下、
同様）。

ＦＰＣ１４の個別電極１０側には、ＩＣチップ４の大き
さに合せた開口１８が設けられ、開口１８内の個別電極
１０とは反対側の領域でカバーフィルム１７が切除され
ていて、この領域で銅箔の配線１６　Ｂ　カ露呈してい
る。個別電極１０の先端部には保護層１３が被着してお
らず、この部分で厚さ１μｍのアルミニウム製の共通電
極１０上には厚さ６０μｍのニッケルめっき層６が形成
されていて、ＦＰＣ１４は開口１８の貫通孔内にニッケ
ルめっき層６が収容される。

保護層１３は厚さ１０μｍであって、酸化タンタルとシ
リカとの２層構成としである。

ＩＣチップ４は、端子に半田のバンプ４ａ、４ｂが設け
られていて、バンプ４ａ、４ｂを下側にしてニッケルめ
っき層６とＦ　Ｐ　Ｃ１４の銅箔１６Ｂの露呈部分にフ
ェースダウンボンディングによって接続される。この接
続は２３０°Ｃに加熱保持されたりフロー炉内を通過す
ることによる半田付げによってなされる。このボンディ
ング後、ＩＣチップ４は樹脂の封止材２１によってＦ　
Ｐ　Ｃ１４のカバーフィルム１７上で封止される。共通
電極９とＦＰＣ１４の配線１６Ａとの接続は、第３図に
２２で示す領域でベースフィルムが切除されていて、こ
の領域２２での半出付げによってなされる。

第１図は封止前のＩＣチップ周辺の拡大断面図、第２図
は絶縁体基板３、スペーサ上にＦＰＣを貼付け、更にＩ
Ｃチップを接続する手順を示す拡大部分断面図である。

前述したようにＦ　Ｐ　Ｃ１４のベースフィルム１５ニ
は接着剤１９が塗布されていて、Ｆ　Ｐ　Ｃ１４は開口
１８の貫通孔内にニッケルめっき層６を収容するように
して保護層１３、絶縁体基板３及びスペーサ５上に貼付
けられる。ＦＰＣ１４のベースフィルム１５、銅箔の配
線１６Ｂ及び接着剤１９０合計の厚さは、個別電極１０
とニッケルめっき層６との合計の厚さに略等しくしであ
る。次に、半田バンプ４ａ、４ｂを夫々ニッケルめっき
層６、銅箔の配線１６Ｂの露呈部分に載置するようにし
てＩＣチップ４をＦＰＣの開口１８内に挿入し、前述し
たようにリフロー炉を通過せしめて半田付はボンディン
グする。かくして、第２図の状態から第１図の状態へと
フェースダウンボンディングが遂行される。

第６図は、Ｆ　Ｐ　Ｃ１４の保護層１３上の領域には銅
箔の配線を設けていない例の第１図と同様の拡大部分断
面図である。

ＩＣチップ４の一方のバンプ４ａは個別電極１０用配線
、クロックパルス（Ｃ１ｏｃｋ　）用配線、ランチ信号
（Ｌａｔｃｈ　）用配線、入力信号の保持により例えば
第７図に示す通りである。

以上のように、ＦＰＣに開口を設け、この開口内でＩＣ
チップをフェースダウンボンディングすることにより、
第４図に示すように、ＩＣチップ４の上面が低くなり、
更に封止材２１の高さもＩＣチップ４の高さと略等しく
することができる。その結果、仮想線で示すプラテン２
６は封止材２１がら充分に離れ、仮想線で示す記録紙ｎ
、インクリボン四の歩行もスムーズになされ、安定した
記録が遂行される。従って、ＩＣチップ４を発熱部２に
近付けることができ、図中ｌで示す絶縁体基板３の幅を
７〜１０ｒｎｍに迄小さくすることが可能となり、ヘッ
ドを小型化できると共にコスト上も有利となる。

また、ＩＣチップのフェースダウンボンディングは、Ｆ
ＰＣの開口にＩＣチップを挿入するだけで大よその位置
合せができ、リフロー炉を通して半日付けする際に、熔
融した半円の表面張力で位置ずれが自然に矯正（所謂セ
ルフアライメント）される。その上、このセルフアライ
メントにょって、ＦＰＣの熱収縮が補償され、前述した
ＦＰＣの熱収縮の問題も解決され、信頼性の高いボンデ
ィングがなされる。

実施例２ この例のヘッドは、第８図に示すように、２層構造の保
護層１３の厚さを５μｍとしたこと；ニッケルめっき層
の厚さを１０μｍとし、更にその上に厚さ１５μｍの銅
めっき層７を形成せしめたこと；Ｆ　Ｐ　Ｃ１４ハ、カ
バーフィルムを設ケス、ベースフィルム１５ヲ上側にし
かつベースフィルムの一部ヲ切除して配線１６Ｂに露呈
部分を設けたこと；ＦＰＣの開口１８に臨む領域にベー
スフィルム１５上に厚さ２５μｍの銅めっき層加を設け
たこと；保護層１３上に貼付けられるＦＰＣの部分には
配線を設けていないことが、前記実施例１の第１図〜第
５図のヘッドと異なっており、その他は第１図〜第５図
のヘッドに於けると同様である。配線１６Ａ、１６Ｂは
、ベースフィルム１５の下側にバターニングして貼付け
られている。

第９図は、絶縁体基板、スペーサ上にＦＰＣを貼付け、
更にＩＣチップを取付ける手順を示す第２図と同様の拡
大部分断面図である。

Ｆ　Ｐ　Ｃ１４上の銅めっき層２ｏは、ＦＰＣの開口１
８の周辺を強固にしてＩＣチップ４を開口１８内に精度
良く固定するために設けたものである。従って、このヘ
ッドでは、ＩＣチップの位置決めが前記実施例１に於け
るよりも一層高精度になされる。

実施例３ 第１０図はこの例によるヘッドの第３図と同様の平面図
、第１１図は第１０図のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図である
。

絶縁体基板３の後端側には凹部（盲孔）３ａが設げられ
ていて、凹部３ａ内にＩＣチップ４がマウントされ、Ｉ
Ｃチップ４はワイヤ１２Ａ、１２Ｂによって個別電極１
０、ＦＰＣの配線１６Ｂにワイヤボンディングで接続さ
れ、ＩＣチップ４上はワイヤ１２Ａ、１２Ｂをも含めて
封止材２１によって封止されている。その他は前記実施
例の第６図のヘッドに於けると同様である。

このヘッドに於いても、ＩＣチップ４は、絶縁体基板３
の凹部３ａに深く挿入されているので、その上面の高さ
が低くなり、ワイヤボンディングによる接続にも拘らず
、封止材２１の高さが低くなり、第１１図に仮想線で示
すプラテン２６が封止材２１から充分に離れ、仮想線で
示す記録紙２７、インクリボンあの走行がスムーズにな
され、ヘッドの小型化も容易である。特に、封止材２１
の溶液は、絶縁体基板３の凹部３ａ内に上方からポツテ
ィングによって注入されるので、注入時に周囲への流れ
が抑制される。その結果、封止材２１が周囲に不必要に
広く広がることがなく、またＩＣチップ４上の厚さも薄
くできる。

なお、第１０図、第１１図のヘッドでは、ワイヤ１２Ａ
はＦ　Ｐ　Ｃ１４の先端側をまたぐようにして個別電極
１０の端部とＩＣチップ４との間を接続しているが、第
１２図に拡大図示するように、個別電極１０の端部を凹
部３ａに臨むようにして、個別電極１０の端部とＩＣチ
ップ４との間を短距離で接続するようにしても良い。

以上の例は、ライン方式のヘッドの例であるが、シリア
ル方式のヘッドにも本発明が適用できることは言う迄も
ない。

その他、例えば、直線的に微小間隙を以て並んだ多数の
アモルファスシリコン層に対して共通電極と個別電極と
が接続するラインセンサ（像を光学的に読取って電気信
号に変える装置）にも本発明が適用可能である。ライン
センサは前記実施例のライン方式のヘッドと類似の構造
を有しており、発熱部に対応する位置に、光照射によっ
て比抵抗が下る性質を有するアモルファスシリコンの層
を設けたものである。そのほか、液晶デイスプレィ、液
晶シャッタ、ＬＥＤアレイ等種々の集積回路装置にも本
発明が適用可能である。

へ１発明の詳細 な説明したように、第一の発明は、回路素子が第二の回
路基板の開口内に位置し、この回路素子が第二の回路基
板の電極と第一の回路基板の電極との間に前記開口を介
してワイヤレスで接続されているので、回路素子の位置
決めが容易になされ、かつ回路素子の位置を低くするこ
とができる。

その結果、集積回路装置は信頼性が高く、小型化が容易
であると共に、コストも低減される。

また、第二の発明は、前記開口と略同じ位置にて第一の
回路基板に凹部が設けられ、この凹部から前記開口に亘
って回路素子が挿入されているので、回路素子の位置決
めが容易であり、その位置を一層低くできる。従って、
回路素子の接続方法の如何に拘らず、前記第一の発明と
同様の効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１２図は本発明の実施例を示すものであって
、 第１図は感熱記録ヘッドの拡大部分断面図、第２図は感
熱記録ヘッド製造の手順を示す拡大部分断面図。 第３図は感熱記録ヘッドの平面図、 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図、第５図は感
熱記録ヘッドの斜視図、 第６図は他の例による感熱記録ヘッドの拡大部分断面図
、 第７図はＩＣチップの概略回路図、 第８図は更に他の例による感熱記録ヘッドの拡大部分断
面図、 第９図は第８図の感熱記録ヘッドの製造手順を示す拡大
部分断面図、 第１０図は更に他の例による感熱記録ヘッドの平面図、 第１１図は第１０図のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図、第１２
図は更に他の例による感熱記録ヘッドの拡大部分断面図
、 第１３図〜第１８図は従来例を示すものであって、第１
３図は感熱記録ヘッドの平面図、 第１４図は第１図のｘｒｖ　−ｘｒｖ線矢視断面図、第
１５図は他の感熱記録ヘッドの平面図、第１６図は第１
５図のＸＶＩ−■線矢視断面図、第１７図は更に他の感
熱記録ヘッドの平面図、第１８図は第１７図の１−回線
矢視断面図である。 なお、図面に示された符号に於いて、 ２・・・・・・・・・発熱部 ３・・・・・・・・・絶縁体基板 ４・・・・・・・・・ＩＣチップ ４ｇ、４ｂ・・・・・・・・・バンブ ５・・・・・・・・・スペーサ ６・・・・・・・・・ニッケルめっき層７・・・・・・
・・・銅めっき層 ８・・・・・・・・・発熱体層 ９・・・・・・・・・共通電極 １０・・・・・・・・・個別電極 １２Ａ、１２Ｂ・・・・・・・・・ワイヤ１４・・・・
・・・・・フレキシブル　プリントサーキット（Ｆ’Ｐ
Ｃ） １５・・・・・・由ベースフィルム １６Ａ、１６Ｂ・・・・・・・・・銅箔の配線１７・・
・・・・・・・カバーフィルム１８・・・・・・・・・
開口 加・・・・・・・・・位置決め用銅めっき層２１・・・
・・・・・・封止材 ｎ・・・・・・・・・グレーズ層 ３１・・・・・・・・・信号電極 である。 代理人　弁理士　逢　坂　　　宏 ＜Ｄ　　　　　　Ｌｎ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．第一の回路基板に第二の回路基板が取付けられた集
   積回路装置に於いて、前記第二の回路基板に開口が設け
   られ、この開口内に所定の回路素子が位置せしめられ、
   前記第一の回路基板の電極と前記第二の回路基板の電極
   との間に前記回路素子が前記開口を介してワイヤレス接
   続されていることを特徴とする集積回路装置。
2. ２．第一の回路基板に第二の回路基板が取付けられた集
   積回路装置に於いて、前記第二の回路基板に開口が設け
   られ、この開口と略同じ位置にて前記第一の回路基板に
   凹部が設けられ、この凹部から前記開口に亘って所定の
   回路素子が挿入され、前記第一の回路基板の電極と前記
   第二の回路基板の電極との間に前記回路素子が接続され
   ていることを特徴とする集積回路装置。