JPH08227914A - インクジェットシリコンチップのボンディング方法 - Google Patents
インクジェットシリコンチップのボンディング方法Info
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- JPH08227914A JPH08227914A JP33581895A JP33581895A JPH08227914A JP H08227914 A JPH08227914 A JP H08227914A JP 33581895 A JP33581895 A JP 33581895A JP 33581895 A JP33581895 A JP 33581895A JP H08227914 A JPH08227914 A JP H08227914A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 稼働時の高温および使用インクの強アルカリ
性等にさらされても、インク漏れ等の欠陥がなく、信頼
性の高いボンディングを達成可能な、インクジェットシ
リコンチップのペン本体に対するボンディング方法を提
供する。 【解決手段】 先ずインクジェットシリコンチップをシ
ラン接着増進剤で被覆し、次に高温硬化性のエポキシ樹
脂の極薄層で被覆し、最後に低温硬化性エポキシ樹脂を
用いてペン本体に上記の被覆済みチップを接着すること
によって、インクジェットプリンタのペン本体にインク
ジェットシリコンチップをボンディングする。
性等にさらされても、インク漏れ等の欠陥がなく、信頼
性の高いボンディングを達成可能な、インクジェットシ
リコンチップのペン本体に対するボンディング方法を提
供する。 【解決手段】 先ずインクジェットシリコンチップをシ
ラン接着増進剤で被覆し、次に高温硬化性のエポキシ樹
脂の極薄層で被覆し、最後に低温硬化性エポキシ樹脂を
用いてペン本体に上記の被覆済みチップを接着すること
によって、インクジェットプリンタのペン本体にインク
ジェットシリコンチップをボンディングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンタのペン本体にシリコンチップをボンディングする方
法に関する。
ンタのペン本体にシリコンチップをボンディングする方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在のインクジェットプリント術は、材
料および材料の組み立て方法に対して今までにない多く
の要求を課している。本発明はそのような要求の一つに
対する解決方法、すなわちインクジェットプリンタのペ
ン本体にシリコンチップをボンディングする方法に関す
るものである。
料および材料の組み立て方法に対して今までにない多く
の要求を課している。本発明はそのような要求の一つに
対する解決方法、すなわちインクジェットプリンタのペ
ン本体にシリコンチップをボンディングする方法に関す
るものである。
【０００３】インクジェットシリコンチップとインクジ
ェットプリンタのペン本体との間の接着層或いはボンド
は、使用時の温度が非常に高温になり、かつ接着層が、
有機補助溶剤を通常含有しかつ極めてｐＨ値の高い（強
アルカリ性）水性ベースの液体インクにさらされるた
め、非常に激しい攻撃にさらされる。接着層はチップを
ペン本体に接着する働きをしなければならないだけでな
く、インクがユーザーに移着するのを防止するためにチ
ップの周りに耐漏れ接着層をも形成しなければならな
い。
ェットプリンタのペン本体との間の接着層或いはボンド
は、使用時の温度が非常に高温になり、かつ接着層が、
有機補助溶剤を通常含有しかつ極めてｐＨ値の高い（強
アルカリ性）水性ベースの液体インクにさらされるた
め、非常に激しい攻撃にさらされる。接着層はチップを
ペン本体に接着する働きをしなければならないだけでな
く、インクがユーザーに移着するのを防止するためにチ
ップの周りに耐漏れ接着層をも形成しなければならな
い。
【０００４】接着材料又はボンディング材料はまたシス
テム内で使用されるインクの特性を変化させるものであ
ってはならない。しかも、最新のカラープリンタでは一
般に三種の異なるインクが使用される。さらに、接着材
料の硬化温度はペン本体を形成するプラスチックのガラ
ス転移温度より低くなければならない。マルチカラーイ
ンクジェットペンを製作するためには、チップ内の各バ
イアを通常接着剤で分離しなければならず、接着剤は、
インクの混合を防止するために各バイアの周りで防護膜
あるいはシーラントの働きをする。さらに、接着剤はイ
ンクのペン本体外への漏れを防止するためにチップを取
り囲むガスケットとしても働くものでなければならな
い。ますます高くなるｄｐｉ（インチあたりドット数）
のプリント解像度を提供するためにバイア間隔をますま
す密にしなければならないため、非常に過酷な環境でも
信頼性のある接着層或いはボンドを形成する接着剤がひ
ときわ必要とされる。
テム内で使用されるインクの特性を変化させるものであ
ってはならない。しかも、最新のカラープリンタでは一
般に三種の異なるインクが使用される。さらに、接着材
料の硬化温度はペン本体を形成するプラスチックのガラ
ス転移温度より低くなければならない。マルチカラーイ
ンクジェットペンを製作するためには、チップ内の各バ
イアを通常接着剤で分離しなければならず、接着剤は、
インクの混合を防止するために各バイアの周りで防護膜
あるいはシーラントの働きをする。さらに、接着剤はイ
ンクのペン本体外への漏れを防止するためにチップを取
り囲むガスケットとしても働くものでなければならな
い。ますます高くなるｄｐｉ（インチあたりドット数）
のプリント解像度を提供するためにバイア間隔をますま
す密にしなければならないため、非常に過酷な環境でも
信頼性のある接着層或いはボンドを形成する接着剤がひ
ときわ必要とされる。
【０００５】接着剤とシリコンとの界面における接着力
を改善する方法が、二つの考え得る欠陥を防止するため
に必要であった。この界面で接着剤の欠陥が起こると、
原色が自由に流れ出し、その結果インクが混合する。第
二に、接着剤とチップの界面が周辺部で欠陥があると、
インクは漏れ、通常の操作の間にユーザにインクが移着
する恐れがある。いずれの欠陥も信頼性の欠如と見なさ
れよう。
を改善する方法が、二つの考え得る欠陥を防止するため
に必要であった。この界面で接着剤の欠陥が起こると、
原色が自由に流れ出し、その結果インクが混合する。第
二に、接着剤とチップの界面が周辺部で欠陥があると、
インクは漏れ、通常の操作の間にユーザにインクが移着
する恐れがある。いずれの欠陥も信頼性の欠如と見なさ
れよう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するものであり、特に、稼働時の高温および使用
インクの強アルカリ性等にさらされても、インク漏れ等
の欠陥がなく、信頼性の高いボンディングを達成可能
な、インクジェットシリコンチップのペン本体に対する
ボンディング方法を提供することを目的とする。
を解決するものであり、特に、稼働時の高温および使用
インクの強アルカリ性等にさらされても、インク漏れ等
の欠陥がなく、信頼性の高いボンディングを達成可能
な、インクジェットシリコンチップのペン本体に対する
ボンディング方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、まず、
シリコンチップをシランカップリング剤の薄いコーティ
ングで覆う。このコーティングはチップの、電子回路を
含まない面に施される。次に、このシランカップリング
剤のコーティングをエポキシ樹脂の薄い層（約０．５〜
５．０ミクロン）で被覆し、次いでその層を約１７５℃
の温度で硬化させる。
シリコンチップをシランカップリング剤の薄いコーティ
ングで覆う。このコーティングはチップの、電子回路を
含まない面に施される。次に、このシランカップリング
剤のコーティングをエポキシ樹脂の薄い層（約０．５〜
５．０ミクロン）で被覆し、次いでその層を約１７５℃
の温度で硬化させる。
【０００８】本発明の好ましい実施形態では、上記の各
段階は、マルチチップシリコンウェーハ上で実施され、
その後ウェーハを後続の各製造操作にかけることができ
る。一枚のシリコンウェーハ上で数百個のチップが処理
可能である。
段階は、マルチチップシリコンウェーハ上で実施され、
その後ウェーハを後続の各製造操作にかけることができ
る。一枚のシリコンウェーハ上で数百個のチップが処理
可能である。
【０００９】本発明の方法の最終段階で、１００℃以下
の温度で硬化するエポキシ樹脂を使ってチップをペン本
体に接着する。
の温度で硬化するエポキシ樹脂を使ってチップをペン本
体に接着する。
【００１０】本発明は以下の図面を参照すればよりよく
理解できよう。図１において、１０はシリコンウェー
ハ、２０はウェーハの片面上の回路、３０は接着増進剤
の層、４０はエポキシ樹脂の層である。
理解できよう。図１において、１０はシリコンウェー
ハ、２０はウェーハの片面上の回路、３０は接着増進剤
の層、４０はエポキシ樹脂の層である。
【００１１】図２において、１はインクジェットプリン
タノズルのペン本体、２はインクジェットシリコンチッ
プ、３はアクリレートベースのポリマーの厚膜、４はノ
ズルプレート、５は低温速乾エポキシ接着剤、６は接着
増進剤層とエポキシ樹脂層の二つの薄層、７はインクバ
イアである。
タノズルのペン本体、２はインクジェットシリコンチッ
プ、３はアクリレートベースのポリマーの厚膜、４はノ
ズルプレート、５は低温速乾エポキシ接着剤、６は接着
増進剤層とエポキシ樹脂層の二つの薄層、７はインクバ
イアである。
【００１２】
【発明の実施の形態】好ましいシランカップリング剤
は、ビニルベンジルアミン官能基を有するシラン、Ｄｏ
ｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社のＺ６０３２である。この市販材
料はシラン溶液に５重量％の水を添加して事前加水分解
してある。エタノールを用いてこれを希釈し１％の官能
性シラン溶液にする。この溶液を、固定したシリコンウ
ェーハの回路を含まない面に展着し２０〜３０秒間静置
する。次に、このウェーハを２，０００ＲＰＭの回転速
度で４５秒間回転させて（スピンコーティング）、過剰
分を除去しウェーハ表面を乾燥させる。
は、ビニルベンジルアミン官能基を有するシラン、Ｄｏ
ｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社のＺ６０３２である。この市販材
料はシラン溶液に５重量％の水を添加して事前加水分解
してある。エタノールを用いてこれを希釈し１％の官能
性シラン溶液にする。この溶液を、固定したシリコンウ
ェーハの回路を含まない面に展着し２０〜３０秒間静置
する。次に、このウェーハを２，０００ＲＰＭの回転速
度で４５秒間回転させて（スピンコーティング）、過剰
分を除去しウェーハ表面を乾燥させる。
【００１３】好まれる高温硬化エポキシ樹脂は、例えば
Ａｂｌｅｓｔｉｋ社製のＡｂｌｅｂｏｎｄ ９６８など
の第三級アミン硬化化合物である。この材料は充填剤な
しで使用される。まず、γ−ブチロラクトンで１：１に
希釈し、シランを付着したウェーハの中央にこの溶液約
２ｍｌを付着する。ウェーハを２，５００ＲＰＭの回転
速度で４５秒間回転させる（スピンコーティング）。こ
の結果、ウェーハ上に厚さ約０．８ミクロンの均一なエ
ポキシ膜が形成される。次に、このウェーハを１７５℃
で２時間ベークしてエポキシ樹脂を硬化させる。
Ａｂｌｅｓｔｉｋ社製のＡｂｌｅｂｏｎｄ ９６８など
の第三級アミン硬化化合物である。この材料は充填剤な
しで使用される。まず、γ−ブチロラクトンで１：１に
希釈し、シランを付着したウェーハの中央にこの溶液約
２ｍｌを付着する。ウェーハを２，５００ＲＰＭの回転
速度で４５秒間回転させる（スピンコーティング）。こ
の結果、ウェーハ上に厚さ約０．８ミクロンの均一なエ
ポキシ膜が形成される。次に、このウェーハを１７５℃
で２時間ベークしてエポキシ樹脂を硬化させる。
【００１４】最後に、ウェーハを個々のチップに切断
し、それらのチップを、約１００℃で硬化するエポキシ
樹脂であるＥｍｅｒｓｏｎ−Ｃｕｍｉｎｇ社のＬＡ３０
３２−７８などのポリベンズイミダゾール低温硬化エポ
キシ樹脂を用いてペン本体に接着させる。
し、それらのチップを、約１００℃で硬化するエポキシ
樹脂であるＥｍｅｒｓｏｎ−Ｃｕｍｉｎｇ社のＬＡ３０
３２−７８などのポリベンズイミダゾール低温硬化エポ
キシ樹脂を用いてペン本体に接着させる。
【００１５】インクジェットペン製品は消耗（しばしば
使い捨て）品であるので、その製造方法には高スループ
ット又は高押出量（高処理量）で製造できる低コストの
材料を取り入れる必要がある。ペン本体は最も一般的に
は、変性ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）などの射出
成形熱可塑性材料である。このような材料は高温に耐え
るので、インクジェットチップとノズルのアセンブリを
ペン本体に接着するなど後続の工程で最高の硬化温度が
可能になる。
使い捨て）品であるので、その製造方法には高スループ
ット又は高押出量（高処理量）で製造できる低コストの
材料を取り入れる必要がある。ペン本体は最も一般的に
は、変性ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）などの射出
成形熱可塑性材料である。このような材料は高温に耐え
るので、インクジェットチップとノズルのアセンブリを
ペン本体に接着するなど後続の工程で最高の硬化温度が
可能になる。
【００１６】１００℃以下の範囲で短時間で硬化し、し
かも大量のインク製剤に触れても耐えられる材料はあ
る。しかし、シリコンとダイボンド接着剤の界面で通常
早期接着不良が見られる。製造の早期段階でシラン／超
薄エポキシ層を付着することにより、（ウェーハ上にあ
る）数百個のチップが同時に被覆され、保護される。こ
の段階で高純度で、高度に化学量論的なエポキシ樹脂が
高温（最低１７５℃）で完全に架橋することができ、は
るかに良好なシラン／シリコンダイへの接着が得られ
る。こうして、スループット又は押出量を経済的に維持
しながら製品寿命を高める方法が得られる。
かも大量のインク製剤に触れても耐えられる材料はあ
る。しかし、シリコンとダイボンド接着剤の界面で通常
早期接着不良が見られる。製造の早期段階でシラン／超
薄エポキシ層を付着することにより、（ウェーハ上にあ
る）数百個のチップが同時に被覆され、保護される。こ
の段階で高純度で、高度に化学量論的なエポキシ樹脂が
高温（最低１７５℃）で完全に架橋することができ、は
るかに良好なシラン／シリコンダイへの接着が得られ
る。こうして、スループット又は押出量を経済的に維持
しながら製品寿命を高める方法が得られる。
【００１７】
【発明の効果】本発明の方法は、異なる二種類のエポキ
シ樹脂、すなわち第一にプラスチックペン本体の熱ひず
み温度より高い温度で硬化するエポキシ樹脂、第二にプ
ラスチックペン本体の熱ひずみ温度より低い温度で硬化
するエポキシ樹脂を使用することを特徴としており、こ
の結果、稼働時の高温および使用インクの強アルカリ性
等にさらされても、インク漏れ等の欠陥がなく、信頼性
の高いボンディングを達成可能な、インクジェットシリ
コンチップのペン本体に対するボンディング方法を提供
することが可能となる。また、本発明のボンディング方
法に従えば、（シランのみの場合に見られるような）製
造ラインの中断／工程の影響を受けにくく、かつ超薄層
を使用するためダイの熱除去の妨げとなる熱障壁が最小
に抑えられる。
シ樹脂、すなわち第一にプラスチックペン本体の熱ひず
み温度より高い温度で硬化するエポキシ樹脂、第二にプ
ラスチックペン本体の熱ひずみ温度より低い温度で硬化
するエポキシ樹脂を使用することを特徴としており、こ
の結果、稼働時の高温および使用インクの強アルカリ性
等にさらされても、インク漏れ等の欠陥がなく、信頼性
の高いボンディングを達成可能な、インクジェットシリ
コンチップのペン本体に対するボンディング方法を提供
することが可能となる。また、本発明のボンディング方
法に従えば、（シランのみの場合に見られるような）製
造ラインの中断／工程の影響を受けにくく、かつ超薄層
を使用するためダイの熱除去の妨げとなる熱障壁が最小
に抑えられる。
【図１】被覆したシリコンウェーハの横断面図である。
【図２】インクジェットプリントヘッドチップとペン部
分の横断面図である。
分の横断面図である。
１……インクジェットプリンタノズルのペン本体 ２……インクジェットシリコンチップ ３……アクリレートベースのポリマーの厚膜 ４……ノズルプレート ５……低温速乾エポキシ接着剤 ６……接着増進剤層およびエポキシ樹脂層の二層 ７……インクバイア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター・ジョン・アイズレー アメリカ合衆国 40505 ケンタッキー、 レキシントン、アパートメント ４、ウェ スト・トウェルフス・ストリート 221 (72)発明者 トーニャ・ハリス・ジャクソン アメリカ合衆国 40356 ケンタッキー、 ニコラスビル、ミント・レーン 117 (72)発明者 ゲーリー・レイモンド・ウイリアムス アメリカ合衆国 40517 ケンタッキー、 レキシントン、ピムリコ・パークウェイ 3218
Claims (7)
- 【請求項１】 インクジェットプリンタのプラスチック
ペン本体にインクジェットシリコンチップをボンディン
グする方法であって、 １）前記チップの回路を含まない面にシランカップリン
グ剤の薄いコーティングを施す段階と、 ２）前記シランカップリング剤上に第一のエポキシ樹脂
の薄いコーティングを施す段階と、 ３）前記第一のエポキシ樹脂をプラスチックペン本体の
熱ひずみ温度より高い温度で硬化させる段階と、 ４）プラスチックペン本体の熱ひずみ温度より低い温度
で硬化する第二のエポキシ樹脂を用いて、プラスチック
ペン本体に被覆済みの前記チップを接着する段階とを含
み、 前記チップが、前記カップリング剤、前記第一のエポキ
シ樹脂および前記第二のエポキシ樹脂と境界を接する、
当該チップの内部に延びるインクバイアを有することを
特徴とする方法。 - 【請求項２】 インクジェットプリンタのペン本体にイ
ンクジェットシリコンチップをボンディングする方法で
あって、 １）前記チップの回路を含まない面にシランカップリン
グ剤の薄いコーティングを施す段階と、 ２）前記シランカップリング剤上に第一のエポキシ樹脂
の薄いコーティングを施す段階と、 ３）前記第一のエポキシ樹脂を約１７５℃の温度で硬化
させる段階と、 ４）１００℃以下の温度で硬化する第二のエポキシ樹脂
を用いて、プラスチックペン本体に被覆済みの前記チッ
プを接着する段階とを含み、 前記チップが、前記カップリング剤、前記第一のエポキ
シ樹脂および前記第二のエポキシ樹脂と境界を接する、
当該チップの内部に延びるインクバイアを有することを
特徴とする方法。 - 【請求項３】 前記シランカップリング剤の前記薄いコ
ーティングおよび前記エポキシ樹脂の前記薄いコーティ
ングがそれぞれスピンコーティングで施されることを特
徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記シランカップリング剤の前記薄いコ
ーティングおよび前記エポキシ樹脂の前記薄いコーティ
ングがマルチチップシリコンウェーハ上に施されること
を特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記エポキシ樹脂の前記薄いコーティン
グが厚さ約０．５〜５．０ミクロンであることを特徴と
する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記シランカップリング剤がビニルベン
ジルアミン官能性シランであることを特徴とする、請求
項１に記載の方法。 - 【請求項７】 インクジェットプリンタのペン本体にイ
ンクジェットシリコンチップをボンディングする方法で
あって、 １）マルチチップシリコンウェーハの回路を含まない面
をビニルベンジルアミン官能性シランの薄いコーティン
グでスピンコートする段階と、 ２）前記薄いコーティングを厚さ約０．８ミクロンの第
一のエポキシ樹脂のコーティングでスピンコートする段
階と、 ３）前記第一のエポキシ樹脂を約１７５℃の温度で硬化
させる段階、 ４）前記マルチチップシリコンウェーハを個々のチップ
に切り離す段階と、 ５）１００℃以下の温度で硬化する第二のエポキシ樹脂
を用いてペン本体に前記個々のチップを接着する段階を
含み、 前記チップが、前記カップリング剤、前記第一のエポキ
シ樹脂および前記第二のエポキシ樹脂と境界を接する、
当該チップの内部に延びるインクバイアを有することを
特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US34763494A | 1994-12-01 | 1994-12-01 | |
| US08/347,634 | 1994-12-01 |
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|---|---|
| JPH08227914A true JPH08227914A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3718731B2 JP3718731B2 (ja) | 2005-11-24 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33581895A Expired - Fee Related JP3718731B2 (ja) | 1994-12-01 | 1995-11-30 | インクジェットシリコンチップのボンディング方法 |
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| JP (1) | JP3718731B2 (ja) |
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-
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