JPH09164691A - インク・ジェット印刷ヘッドの製作に際しての半導体チップにノズル・プレートを結着する方法 - Google Patents
インク・ジェット印刷ヘッドの製作に際しての半導体チップにノズル・プレートを結着する方法Info
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- JPH09164691A JPH09164691A JP8284695A JP28469596A JPH09164691A JP H09164691 A JPH09164691 A JP H09164691A JP 8284695 A JP8284695 A JP 8284695A JP 28469596 A JP28469596 A JP 28469596A JP H09164691 A JPH09164691 A JP H09164691A
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- B41J2/01—Ink jet
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T29/49401—Fluid pattern dispersing device making, e.g., ink jet
Abstract
(57)【要約】
【課題】 インク・ジェット印刷ヘッドを製作する際、
半導体チップにノズル・プレートを結着するために別個
の接着層を必要としない結着方法を提供する。 【解決手段】 別個の接着層を不要とすべく、熱可塑性
ノズル・プレート(1)を半導体回路チップ(3)上に
位置決めし、チップと接触する下面を融解するために、
ノズル・プレートの本体が損傷しないように制御された
量内でインク放出抵抗(5)を電気的に加熱させること
により、熱インク・ジェット印刷ヘッドを製作する。抵
抗は、使用中、該抵抗が損傷しないようにその意図され
た操作パターンに従って加熱される。特定のチップ設計
に関して必要であれば、この結着操作のみのために、更
なる抵抗を追加することができる。
半導体チップにノズル・プレートを結着するために別個
の接着層を必要としない結着方法を提供する。 【解決手段】 別個の接着層を不要とすべく、熱可塑性
ノズル・プレート(1)を半導体回路チップ(3)上に
位置決めし、チップと接触する下面を融解するために、
ノズル・プレートの本体が損傷しないように制御された
量内でインク放出抵抗(5)を電気的に加熱させること
により、熱インク・ジェット印刷ヘッドを製作する。抵
抗は、使用中、該抵抗が損傷しないようにその意図され
た操作パターンに従って加熱される。特定のチップ設計
に関して必要であれば、この結着操作のみのために、更
なる抵抗を追加することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴またはイ
ンクドロップを放出する加熱要素を有する半導体チップ
と、該チップに取り付けられたノズル・プレートとを具
備する熱インク・ジェット印刷ヘッドに関し、より詳細
には、そうした印刷ヘッドを製作する際の、半導体チッ
プにノズル・プレートを結着する方法に関する。
ンクドロップを放出する加熱要素を有する半導体チップ
と、該チップに取り付けられたノズル・プレートとを具
備する熱インク・ジェット印刷ヘッドに関し、より詳細
には、そうした印刷ヘッドを製作する際の、半導体チッ
プにノズル・プレートを結着する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】インク・チャンバおよびコンジットが組
み込まれたプラスチック製ノズル・プレートは、下地の
半導体チップへの取付手段を必要とする。現行の設計で
は、半導体チップに塗布された厚膜フォトレジスト層を
用いた、実質上、従来のフォト・エッチングによって、
チャンバおよびその他のインク・フロー機構を作り出し
ている。イメージング(像形成)およびエッチングの操
作の後に残存するフォトレジストを適所に残し、接着層
として使用する。
み込まれたプラスチック製ノズル・プレートは、下地の
半導体チップへの取付手段を必要とする。現行の設計で
は、半導体チップに塗布された厚膜フォトレジスト層を
用いた、実質上、従来のフォト・エッチングによって、
チャンバおよびその他のインク・フロー機構を作り出し
ている。イメージング(像形成)およびエッチングの操
作の後に残存するフォトレジストを適所に残し、接着層
として使用する。
【0003】現行の技法は厚膜フォトレジストを部分的
にのみ硬化するので、残存するフォトレジストは効果的
な接着剤になる。そのレジスト層が完全に架橋しないた
めにレジスト層に接着特性が付与され、この接着特性
は、温度および圧力を加えることによってノズル・プレ
ートを結着することに使われる。
にのみ硬化するので、残存するフォトレジストは効果的
な接着剤になる。そのレジスト層が完全に架橋しないた
めにレジスト層に接着特性が付与され、この接着特性
は、温度および圧力を加えることによってノズル・プレ
ートを結着することに使われる。
【0004】コストを下げ、かつインク・ヒータまたは
チャンバとノズル穴との間の不整合の主要原因を除去す
るために、フロー機構およびノズル穴が一体的に組み込
まれた単一構造ノズル・プレートを使用することが望ま
しい。この一体化されたノズル・プレートを達成するた
めに、レーザ加工および射出成形など、幾つかの技法が
利用され得る。いずれの場合にも、ノズル・プレートを
下地の半導体チップに連結するために接着層を設けるこ
とが一般的には可能である。ノズル・プレートはポリマ
ー膜であるが、所要の温度において融解または劣化しな
いよう選択されるポリマー材料から製造できるので、そ
のような接着剤を活性化するために熱および圧力を加え
ることができる。
チャンバとノズル穴との間の不整合の主要原因を除去す
るために、フロー機構およびノズル穴が一体的に組み込
まれた単一構造ノズル・プレートを使用することが望ま
しい。この一体化されたノズル・プレートを達成するた
めに、レーザ加工および射出成形など、幾つかの技法が
利用され得る。いずれの場合にも、ノズル・プレートを
下地の半導体チップに連結するために接着層を設けるこ
とが一般的には可能である。ノズル・プレートはポリマ
ー膜であるが、所要の温度において融解または劣化しな
いよう選択されるポリマー材料から製造できるので、そ
のような接着剤を活性化するために熱および圧力を加え
ることができる。
【0005】そのような追加の層は、材料および操作ス
テップの点で費用がかかる。さらに、ノズル・プレート
としてのある種の成形プラスチック製のもの、代表的に
は均質な高分子材料のものは、ノズル・プレートとして
は融解または変形するのでそのような温度では使用でき
ない。さらに、実施不可能でない場合、個々の膜ノズル
・プレートの製造後にそれらに接着層を塗布することも
難しい。
テップの点で費用がかかる。さらに、ノズル・プレート
としてのある種の成形プラスチック製のもの、代表的に
は均質な高分子材料のものは、ノズル・プレートとして
は融解または変形するのでそのような温度では使用でき
ない。さらに、実施不可能でない場合、個々の膜ノズル
・プレートの製造後にそれらに接着層を塗布することも
難しい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
主要な特徴としては、ノズル・プレートのノズル用のイ
ンクドロップ放出ヒータを有する半導体チップに膜状ノ
ズル・プレートを結着する場合に、別個の接着層を不要
とすることである。
主要な特徴としては、ノズル・プレートのノズル用のイ
ンクドロップ放出ヒータを有する半導体チップに膜状ノ
ズル・プレートを結着する場合に、別個の接着層を不要
とすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、正確に
位置決めされた半導体チップ上に個々の薄膜ノズル・プ
レートを配置して、インク・ジェット印刷ヘッドを形成
する。適度の圧力を加えると共に、チップ上の抵抗は、
チップとノズル・プレートとの接触面がちょうど融解ま
たは溶融する温度にまで上がるよう制御された形で駆動
され、これは、ノズル・プレートの本体が、変形または
劣化されてしまうであろう時間にわたって、その温度に
達することがないように行われる。これは、インクドロ
ップ放出ヒータを使用することによって、またはボンデ
ィング・ステップのために更なるヒータをチップに追加
することによっても行える。
位置決めされた半導体チップ上に個々の薄膜ノズル・プ
レートを配置して、インク・ジェット印刷ヘッドを形成
する。適度の圧力を加えると共に、チップ上の抵抗は、
チップとノズル・プレートとの接触面がちょうど融解ま
たは溶融する温度にまで上がるよう制御された形で駆動
され、これは、ノズル・プレートの本体が、変形または
劣化されてしまうであろう時間にわたって、その温度に
達することがないように行われる。これは、インクドロ
ップ放出ヒータを使用することによって、またはボンデ
ィング・ステップのために更なるヒータをチップに追加
することによっても行える。
【0008】本発明は溶融接触による接着を利用するも
のである。そのような接着は、関連する表面の粗さまた
は不整の関数であることが広く知られており、本発明に
よれば予備的に粗面化ステップを利用してもよい。
のである。そのような接着は、関連する表面の粗さまた
は不整の関数であることが広く知られており、本発明に
よれば予備的に粗面化ステップを利用してもよい。
【0009】また、表面の粗さは積層の結着のためにし
ばしば望まれるが、粗面化ステップは不要であるか、ま
たは本発明によるここでの実施例では実施しない。
ばしば望まれるが、粗面化ステップは不要であるか、ま
たは本発明によるここでの実施例では実施しない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、添付図面を参照して詳細に説明する。
て、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0011】図1に、全体的にはポリスルフォン(ただ
し任意の適切な熱可塑性物質でもよい)から成る射出成
形シートであってもよい、熱可塑性ノズル・プレート1
を示す。プレート1は、その下面が、該プレート1内の
開チャンバ7の下に配置された薄膜抵抗5を有する半導
体回路チップ3の上面と接触していることが示されてい
る。チャンバ7は、先細ノズル穴9に接続している。
し任意の適切な熱可塑性物質でもよい)から成る射出成
形シートであってもよい、熱可塑性ノズル・プレート1
を示す。プレート1は、その下面が、該プレート1内の
開チャンバ7の下に配置された薄膜抵抗5を有する半導
体回路チップ3の上面と接触していることが示されてい
る。チャンバ7は、先細ノズル穴9に接続している。
【0012】従来通り、通常使用時には、水性のインク
・ジェット用インクがチャンバ7およびノズル穴9を満
たす。印刷のための少量のインクを排出させるために、
抵抗5を電流のパルスにより電気的に駆動することによ
って加熱させる。抵抗5の熱は、チャンバ7内に気泡を
形成し、それによりインクがノズル9から押し出され、
ノズル9の近くに配置された紙またはその他の媒体(図
示せず)上に付着するのに十分である。
・ジェット用インクがチャンバ7およびノズル穴9を満
たす。印刷のための少量のインクを排出させるために、
抵抗5を電流のパルスにより電気的に駆動することによ
って加熱させる。抵抗5の熱は、チャンバ7内に気泡を
形成し、それによりインクがノズル9から押し出され、
ノズル9の近くに配置された紙またはその他の媒体(図
示せず)上に付着するのに十分である。
【0013】図1には単一のノズル9が示されている。
実際のインク・ジェット印刷ヘッドは、従来通り、それ
ぞれがチップ3上における抵抗5を伴っての多数のノズ
ル9をコラム内に有する。ノズル・プレート1は、これ
らの全てのノズル9を含む単一の部材である。図2に代
表的なチップ3を示す。抵抗5は、2つのコラム5a、
5b内に密接して配置されている。抵抗5を駆動するた
めの電力を受け取る電気接触パッド11はチップ3の周
縁に配置されている。チップ3には、制御リード線およ
び抵抗5を電気的に駆動する駆動FETトランジスタが
実質上従来通りに実装されており、したがってこれらの
詳細は図示しない。チップ3は、チップ3の全体にわた
って延びる長い中央チャネル13を有する。インク・ジ
ェット用インクは、従来通りにこのチャネル13を通っ
て、チャンバ7にインク供給される。
実際のインク・ジェット印刷ヘッドは、従来通り、それ
ぞれがチップ3上における抵抗5を伴っての多数のノズ
ル9をコラム内に有する。ノズル・プレート1は、これ
らの全てのノズル9を含む単一の部材である。図2に代
表的なチップ3を示す。抵抗5は、2つのコラム5a、
5b内に密接して配置されている。抵抗5を駆動するた
めの電力を受け取る電気接触パッド11はチップ3の周
縁に配置されている。チップ3には、制御リード線およ
び抵抗5を電気的に駆動する駆動FETトランジスタが
実質上従来通りに実装されており、したがってこれらの
詳細は図示しない。チップ3は、チップ3の全体にわた
って延びる長い中央チャネル13を有する。インク・ジ
ェット用インクは、従来通りにこのチャネル13を通っ
て、チャンバ7にインク供給される。
【0014】図3に、代表的なボンディング操作におけ
るノズル・プレート1とチップ3を示す。図3に示され
る時点で、フレキシブル電気回路15からの導電性タブ
をチップ3の接触パッド11(図2)に熱溶融すること
によって、チップ3が回路15に恒久的に結着されてい
る(一般にタブ・ボンディングと呼ばれる)。スプロケ
ット穴17を使用して、フレキシブル電気回路15は、
複数のスプロケット穴17が用いられて加工ステーショ
ンへ移動される。電気接続パッド19は、チップの接触
パッド11に結着しているタブによって接続された、フ
レキシブル電気回路のテープ15の反対側におけるリー
ド線に接続されている。
るノズル・プレート1とチップ3を示す。図3に示され
る時点で、フレキシブル電気回路15からの導電性タブ
をチップ3の接触パッド11(図2)に熱溶融すること
によって、チップ3が回路15に恒久的に結着されてい
る(一般にタブ・ボンディングと呼ばれる)。スプロケ
ット穴17を使用して、フレキシブル電気回路15は、
複数のスプロケット穴17が用いられて加工ステーショ
ンへ移動される。電気接続パッド19は、チップの接触
パッド11に結着しているタブによって接続された、フ
レキシブル電気回路のテープ15の反対側におけるリー
ド線に接続されている。
【0015】図示されていない真空保持整合デバイスに
よって、図のようにノズル・プレート1をチップ3上に
正確に位置決めする。図3に示されるように、電気駆動
コネクタ21は、下方に移動してパッド19と電気接触
する一方、圧力パッド23は、下方に移動して、チップ
3に対する適度の圧力によりノズル・プレート1を保持
する。
よって、図のようにノズル・プレート1をチップ3上に
正確に位置決めする。図3に示されるように、電気駆動
コネクタ21は、下方に移動してパッド19と電気接触
する一方、圧力パッド23は、下方に移動して、チップ
3に対する適度の圧力によりノズル・プレート1を保持
する。
【0016】次いで、抵抗5を本発明に従って駆動し
て、ノズル・プレート1の下面をチップ3の上面まで溶
融または融解する。コラム5aおよび5b内の全ての抵
抗5を、接続部21から制御信号を印加することよって
加熱させる。ただし、チップ1は抵抗5を交互に加熱さ
せるように設計されているので、抵抗5の全てを同時に
加熱させない。抵抗5の加熱パターンは、ノズル・プレ
ート1上の全てのノズル9がインクを排出する中実パタ
ーンを印刷するという単純なものであってもよい。その
ようなパターンは、チップ1の様々な設計によって異な
るが、いずれの場合にも、チップ1上の抵抗5は、チッ
プ1を損傷から保護するために課せられる範囲内で最大
加熱を提供することができる。別法として、他の目的の
ために、または単に本発明のボンディングのために、更
なる加熱抵抗をチップ1に追加し、この加熱抵抗を前記
抵抗5と共に、或いは前記抵抗5の代わりに駆動して、
その熱を分配することもできる。
て、ノズル・プレート1の下面をチップ3の上面まで溶
融または融解する。コラム5aおよび5b内の全ての抵
抗5を、接続部21から制御信号を印加することよって
加熱させる。ただし、チップ1は抵抗5を交互に加熱さ
せるように設計されているので、抵抗5の全てを同時に
加熱させない。抵抗5の加熱パターンは、ノズル・プレ
ート1上の全てのノズル9がインクを排出する中実パタ
ーンを印刷するという単純なものであってもよい。その
ようなパターンは、チップ1の様々な設計によって異な
るが、いずれの場合にも、チップ1上の抵抗5は、チッ
プ1を損傷から保護するために課せられる範囲内で最大
加熱を提供することができる。別法として、他の目的の
ために、または単に本発明のボンディングのために、更
なる加熱抵抗をチップ1に追加し、この加熱抵抗を前記
抵抗5と共に、或いは前記抵抗5の代わりに駆動して、
その熱を分配することもできる。
【0017】ノズル・プレート1の下面層のみを該プレ
ート1の融解温度または溶融温度にまで上げるために、
ボンディング・ステップ中の抵抗5およびその他の抵抗
の加熱は制限されて、終了する。ノズル・プレート1の
バルクは冷たいままであり、融解または溶融せず、した
がってその形状完全性を保持し、また熱効果によって劣
化することもない。
ート1の融解温度または溶融温度にまで上げるために、
ボンディング・ステップ中の抵抗5およびその他の抵抗
の加熱は制限されて、終了する。ノズル・プレート1の
バルクは冷たいままであり、融解または溶融せず、した
がってその形状完全性を保持し、また熱効果によって劣
化することもない。
【0018】短時間の冷却後、圧力パッド23は除去さ
れる。プレート1はチップ3に堅固に結着される。これ
は、別個の接着剤を使用せずに達成され、したがってチ
ップ1に何等変化を加えることなく、或いは、特定チッ
プ1上での実験で、このボンディング操作には追加の加
熱が必要であることが判明した場合においても、せいぜ
いそうした融解を改善するためにチップ1に配置するい
くつかの抵抗を追加するのにわずかな費用がかかること
ぐらいで済むものである。
れる。プレート1はチップ3に堅固に結着される。これ
は、別個の接着剤を使用せずに達成され、したがってチ
ップ1に何等変化を加えることなく、或いは、特定チッ
プ1上での実験で、このボンディング操作には追加の加
熱が必要であることが判明した場合においても、せいぜ
いそうした融解を改善するためにチップ1に配置するい
くつかの抵抗を追加するのにわずかな費用がかかること
ぐらいで済むものである。
【0019】また、本発明を利用して、ノズル・プレー
ト1をチップ3上の適所に仮留めすることもできる。接
着剤で被覆したノズル・プレート1をチップ3に整合し
た後、その接着剤を融解または溶融するために、抵抗5
および追加の抵抗を加熱させる。これにより接着剤がプ
ロセスの後のほうまで活性化されない。
ト1をチップ3上の適所に仮留めすることもできる。接
着剤で被覆したノズル・プレート1をチップ3に整合し
た後、その接着剤を融解または溶融するために、抵抗5
および追加の抵抗を加熱させる。これにより接着剤がプ
ロセスの後のほうまで活性化されない。
【0020】隣接する層の機械結着を向上させるため
に、表面をわずかに粗くするのが一般に望ましいとされ
ているが、本発明のこの実施例において、粗面化ステッ
プは意図されていない。
に、表面をわずかに粗くするのが一般に望ましいとされ
ているが、本発明のこの実施例において、粗面化ステッ
プは意図されていない。
【0021】代用および修正も予想され得る。特許範囲
としては、首記の請求の範囲と関連して、法律の規定す
るところにより求められる。
としては、首記の請求の範囲と関連して、法律の規定す
るところにより求められる。
【図1】半導体チップと該チップ上のノズル・プレート
との断面図である。
との断面図である。
【図2】半導体チップのみを示す平面図である。
【図3】本発明にて行われるボンディング・ステップを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
1 ノズル・プレート 3 半導体回路チップ 5 薄膜抵抗 5a,5b コラム 7 チャンバ 9 ノズル穴 11 接触パッド 13 中央チャネル 15 フレキシブル電気回路 17 スプロケット穴 19 電気接続パッド 21 電気駆動コネクタ 23 圧力パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン・ロバート・コンプリン アメリカ合衆国 40515 ケンタッキー、 レキシントン、エスコンディダ・ウェイ 2201 (72)発明者 アショク・マーシー アメリカ合衆国 40515 ケンタッキー、 レキシントン、ウッドフィールド・サーク ル 2376
Claims (4)
- 【請求項1】 熱インク・ジェット印刷ヘッドを製作す
るために、密接して配置された抵抗と、インク・ジェッ
ト・インクを気化させるために前記抵抗を電気的に駆動
する回路とを有する半導体回路チップの表面に、第1の
温度で融解する熱可塑性材料のノズル・プレートを結着
する方法において、前記プリントヘッドを形成するため
に、前記ノズル・プレートを前記チップの前記表面上で
位置決めして整合させるステップと、次いで前記ノズル
・プレートを前記チップに押し当てる一方、前記ノズル
・プレートの前記チップの前記表面と密接する部分を前
記第1の温度にまで上げるのに十分な方法で前記抵抗を
電気的に駆動して、前記ノズル・プレートの前記部分を
融解することによって前記ノズル・プレートを結着する
ステップであって、前記ノズル・プレート残部が、前記
ノズル・プレートの本体を劣化または変形させるに十分
な時間中においての前記第1温度に到達する以前に、前
記電気的駆動を終了するステップとを含む方法。 - 【請求項2】 前記チップが設計されている印刷用途に
適合したパターンで前記抵抗が加熱されられることを特
徴とする、請求項1に記載のプロセス。 - 【請求項3】 前記チップが、前記結着を実施するため
に配置された追加的な更なる抵抗を有して、インクを気
化させるために前記更なる抵抗および前記抵抗を電気的
に駆動して前記部分を前記第1の温度にまで上げ、前記
ノズル・プレート残部の全てが、前記ノズル・プレート
の本体が劣化または変形させるに十分な時間中において
の前記第1温度に到達する以前に、前記インクを気化さ
せるための前記第1の更なる抵抗および前記抵抗を電気
的に駆動することを終了することを特徴とする、請求項
2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記チップが、前記結着を実施するため
に配置された追加的な更なる抵抗を有して、インクを気
化させるために前記更なる抵抗および前記抵抗を電気的
に駆動して前記部分を前記第1の温度にまで上げ、前記
ノズル・プレート残部の全てが、前記ノズル・プレート
の本体が劣化または変形させるに十分な時間中において
の前記第1温度に到達する以前に、前記インクを気化さ
せるための前記第1の更なる抵抗および前記抵抗を電気
的に駆動することを終了することを特徴とする、請求項
1に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/539,892 | 1995-10-06 | ||
US08/539,892 US6190492B1 (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Direct nozzle plate to chip attachment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09164691A true JPH09164691A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=24153093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8284695A Withdrawn JPH09164691A (ja) | 1995-10-06 | 1996-10-07 | インク・ジェット印刷ヘッドの製作に際しての半導体チップにノズル・プレートを結着する方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6190492B1 (ja) |
EP (1) | EP0767062B1 (ja) |
JP (1) | JPH09164691A (ja) |
DE (1) | DE69617595T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100493160B1 (ko) * | 2002-10-21 | 2005-06-02 | 삼성전자주식회사 | 테이퍼 형상의 노즐을 가진 일체형 잉크젯 프린트헤드 및그 제조방법 |
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-
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- 1995-10-06 US US08/539,892 patent/US6190492B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-10-04 EP EP96307273A patent/EP0767062B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-04 DE DE69617595T patent/DE69617595T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-07 JP JP8284695A patent/JPH09164691A/ja not_active Withdrawn
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