JPH09300624A - インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、低いコストで信頼性が高く、バンプ
高さのバラツキのない、インクジェット記録ヘッド及び
その製造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】本発明は、金属電極パッド部に金属材料か
らなるバンプを形成した基板を備え、前記バンプを介し
てＴＡＢテープと電気接続するようにしたインクジェッ
ト記録ヘッド及びその製造方法において、バンプ形成後
の金属パッド部のバンプに覆われていない面を、保護膜
で覆うことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
ヘッド及びその製造方法に係り、特に、金属電極パッド
部に金属材料からなるバンプを形成した基板を備え、前
記バンプを介してＴＡＢテープと電気接続するようにし
たインクジェット記録ヘッド及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】チップとＴＡＢテープの電気的接続は、
通常チップ上の電極パッド上に設けられたバンプと、Ｔ
ＡＢテープのインナーリードを熱、あるいは熱と超音波
の併用によって接合する。バンプとしては、パッシベー
ション膜としてＳｉＯ2、ＳｉＮなどの膜を形成しパタ
ーニングした後、アルミ電極上に密着向上層としてのＴ
ｉ、Ｃｕ、Ｗなどの材質からなるバリヤメタルを通常１
〜３層設け、その後その上にフォトリソ工程によってレ
ジストパターンを形成した後、金を電解メッキによって
成長させて形成する、いわゆるメッキバンプが主流であ
る。しかしながら、メッキバンプを形成するためには、
複数回にわたる真空成膜と露光・現像工程が必要であ
る。またパッド部のパターン変更の度にフォトマスクの
変更も必要である。また、メッキバンプの場合はウエハ
ーごと一括処理でメッキを形成するため、不良のチップ
にも金メッキバンプが形成されてしまいコストアップに
つながる。さらにはウエハー当たりのパッド数が少なく
とも、成膜・フォトリソ工程は減らないので、パッド数
が少ない場合（バンプ数が少ない場合）は、特に１バン
プ当たりのコストが高くなる。

【０００３】このようなことから、近年、ボールバンプ
が注目を集めることとなった。ボールバンプとは、ワイ
ヤーボンディング法を応用したもので、キャピラリーと
呼ばれるセラミックからなる管を通して出されたワイヤ
ー先端部に、アーク放電によってボールを形成した後、
このボール部を基板上の所定の電極パッド部に熱、ある
いは熱と超音波を併用して接合した後キャピラリーを上
昇させカットクランパーでワイヤーをつかみ、引っ張り
応力によってワイヤーを破断させ、ウエハー上にボール
部分のみを残すことによって形成されたバンプを指す。
ボールバンプはメッキバンプ形成時に必要とするような
真空成膜装置や露光装置を必要とせず、またウエハーの
パッド部のパターン変更に対しても、ワイヤーボンダー
のデータ変更だけで対応できる。またパッシベーション
膜やバリヤメタルが不要であるため、ウエハー当たりの
パッド数が少ない場合にはメッキバンプと比較して、コ
スト的には非常に有利である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このボ
ールバンプはメッキバンプと違い、電極パッド上のバン
プが形成されていない部分は、電極パッド表面が露出し
ている。電極パッドは通常アルミなどの膜から構成され
ており、電極パッド部分に、例えばアルカリインクから
なるミストが飛来するような環境下において使用される
インクジェットヘッド、具体的にはサイドシューター型
のインクジェット記録ヘッドにおいては、電極パッドの
アルミ露出部分がアルカリインクによって腐食し、これ
が電極パッドとボールバンプの電気的接続の不良を引き
起こす。シーラント材によって電極、バンプ、ＴＡＢの
インナーを覆う事によって、電極パッドアルミ露出部分
の腐食を防止する事は可能であるが、この場合シーラン
ト材を厚塗りしなければならず、サイドシューター型の
インクジェット記録ヘッドにおいては、ヘッドと紙の間
の距離が広がる事となり、画質の低下を招き好ましくな
い。さらにまたＩＬＢにおいては、ボールバンプは頭頂
部が平坦でないため、その形状のままＩＬＢを行おうと
すると、シングルポイントボンディングにおいても、ギ
ャングボンディングにおいても、ＴＡＢテープとチップ
のアライメント時にボールバンプ頭頂部でインナーリー
ドを曲げてしまうことがあり、また、ボールバンプとイ
ンナーの接合が十分に行われないこともある。

【０００５】したがって、一般的にはボールバンプの場
合は、荷重を加え、頭頂部を平坦化した後ＩＬＢを行
う。この時、レベリング後のバンプ高さのバラツキは小
さくなければならない。ギャングボンディングにおいて
は、メッキバンプを用いた場合、チップ内のバンプ高さ
バラツキがレンジで５μｍ以内でないといけないとされ
ている。例えばタンピングツール（穴なしキャピラリ
ー）をワイヤーボンダーのホーンに取り付けて金ボール
バンプを一つずつレベリングを行うといった方法におい
て、レベリング後のバンプの高さバラツキは８μｍ程度
であり、ギャングボンディングには不適当である。この
ようにしてボールバンプをレベリングしたチップをギャ
ングボンディングし、インナーリードのプル試験を行う
と、レベリング後バンプ高さの低い部分のインナーは、
全くバンプに接合されていなかったり、接合されていて
も極端に強度が低いといった現象を示した。また、レベ
リングの方法としては平坦な板でチップ上すべてのバン
プに一括で荷重を加えるという方法を考えることができ
るが、チップを乗せる台と、レベリングに用いる板の平
行を精密に調整することによって、レベリング後のバン
プ高さバラツキを抑えることは可能であるが、台と板の
間へのチップの搬入・搬出に時間を要し、生産性が非常
に悪く、実用的ではない。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、低いコストで信頼性が高く、バンプ高
さのバラツキのない、インクジェット記録ヘッド及びそ
の製造方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、インクジェット記録ヘッド及びその製造
方法をつぎのように構成したものである。すなわち、本
発明のインクジェット記録ヘッドは、金属電極パッド部
に金属材料からなるバンプを形成した基板を備え、前記
バンプを介してＴＡＢテープと電気接続するようにした
インクジェット記録ヘッドにおいて、前記金属電極パッ
ド部の前記バンプに覆われていない面を、保護膜で覆う
ことを特徴としている。また、本発明のインクジェット
記録ヘッドの製造方法は、金属電極パッド部に金属材料
からなるバンプを形成した基板を備え、前記バンプを介
してＴＡＢテープと電気接続するようにしたインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法において、バンプ形成後に金
属パッド部のバンプに覆われていない面を、保護膜で覆
うことを特徴としている。そして、本発明のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法は、前記保護膜の形成後、保
護膜に対してエッチング作用のある液に浸漬し、バンプ
上に形成された保護膜のみを除去するように構成するこ
とができる。また、本発明においては、前記バンプとし
てボールバンプが用いられ、そのボールバンプとして、
金ボールバンプまたは半田ボールバンプを用いることが
できる。そして、本発明のインクジェット記録ヘッドの
製造方法においては、前記ボールバンプのレベリング
は、得たいバンプ高さに合わせた膜厚のレジストパター
ンをボールバンプの周辺部に形成した後、その頭頂部を
平坦化しレベリングし、その後レジストパターンを除去
することによって達成される。また、本発明において
は、前記保護膜は、真空成膜法、または、スピンコート
法により形成することができる。また、本発明において
は、前記保護膜は、無機膜、ＳＯＧ（スピンオングラ
ス）、有機膜で形成することができ、その有機膜とし
て、ポリエーテルアミドを用いることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の構成は、上記のとおりで
あるが、より具体的には以下のように構成される。すな
わち基板上にボールバンプ形成後、基板上に、真空成膜
法、スピンコート法などによって保護膜を形成する。ボ
ールバンプは円錐に近い形状であるため、保護膜の形成
に真空成膜法を用いても、スピンコート法を用いても、
パッド上面の膜厚に対して、ボールバンプにはごく薄い
膜しか形成されない。保護膜形成後、保護膜の材質によ
ってはヒーター上面の保護膜をパターニングによって取
り除き、その後パターニングに用いたレジストを除去し
た状態で、基板ごと保護膜に対してエッチング性のある
環境下に配置する。すなわち保護膜のエッチング液にご
く短時間浸漬したり、あるいはエッチング性のあるプラ
ズマに放置する。この時保護膜はもちろんエッチングさ
れるが、バンプに形成されている保護膜は、パッド上に
形成されている保護膜に比較すると十分に膜厚が薄いた
め、基板ごとエッチング液に短時間浸漬することによ
り、ボールバンプ上の保護膜は完全にエッチングし除去
しながらも、パッド上の保護膜は、ボールバンプと隙間
なく密着した形態で実用上問題がないレベルの膜厚で残
すことが出来る。また、バンプのレベリングにおいて
は、ボールバンプ周辺部に、バンプとある程度の隙間を
持ち、なお且つ、所望するバンプ高さと同じ膜厚にレジ
ストパターンを形成することによって、高さバラツキの
小さいレベリングを実現することが出来る。すなわち、
バンプ周辺部にバンプと隙間を持ったレジストパターン
を、レベリング後のバンプ高さにあわせた膜厚で形成す
る。バンプ周辺部パターンは、そのバンプを挟んで対峠
するパターン間距離の最小部分が、タンピングツール
（穴なしキャピラリー）の直径よりも小さくなければな
らない。このようにすれば、タンピングツール（穴なし
キャピラリー）を下降させたとき、バンプ周辺部のレジ
ストパターンがストッパーの役割を果たすため、タンピ
ングツールの下がりすぎを防ぎ、結果的には、バンプの
高さバラツキは、非常に小さくなり、ギャングボンディ
ングにおいても、ボールバンプを用いたＩＬＢを実現す
ることが出来る。そして、このようにしてレベリングを
行った後、レジストを剥離し、ＩＬＢを行う。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図１には、本発明の実施例１における工程
を示す。図１において、１００は金ボールバンプ、２０
０はアルミパッド、３００はウエハー、４００はパッド
保護膜、４５０はバンプ上保護膜、５００はエッチング
液を示す。保護膜４００を形成する材料には、ＳＯＧ
（ＳＯＧ＝スピンオングラス；例えば東京応化工業 商
品名ＯＣＤ）を用いた。ＳＯＧは膜の耐熱性が高く、ヒ
ーター上面に用いても問題がないため、本実施例におい
ては、ＳＯＧ膜を膜形成後、直ちにエッチング液に浸漬
し、バンプ上のＳＯＧを取り除いた。

【００１０】つぎに、工程の詳細を示す。まず初めに、
ワイヤーボンダー（例えばＳＢＢ−２：株式会社新川）
を用いて、ウエハー３００上に金ボールバンプ１００を
形成した。この時バンプ高さは１３０μｍ（パッド表面
からワイヤーの切断面まで）、バンプ直径は１２０μｍ
である。パッド２００は純アルミから形成され、大きさ
は１５０μｍ×１５０μｍである（図１（１））。

【００１１】このようにしてボールバンプ形成後、ウエ
ハーにＳＯＧ（ＳＯＧ＝スピンオングラス；例えば東京
応化工業 商品名ＯＣＤ）を塗布し、４５０℃で膜形成
した。膜厚は０．７μｍであった（図１（２））。その
後エッチング液（ふっ酸水溶液３．０ｖｏｌ％）に室温
で浸漬し、金ボールバンプ上のＳＯＧをソフトエッチン
グした後（図１（３））、水洗し乾燥させた（図１
（４））。その後ダイサーを用いて、ウエハーをチップ
に分割し、チップ上すべてのバンプに一括で荷重を加え
るレベリングの方式により、１バンプにつき１５０ｇの
荷重を加えてバンプを塑性変形させ、レベリングし、Ｔ
ＡＢのインナーリードをシングルポイントボンディング
し、さらにはアルミ電極パッド、ボールバンプ、インナ
ーリード部の封止を行い（封止樹脂の厚みは５０μ
ｍ）、実装を完了した。

【００１２】このようにして実装を施したチップに、ア
ルカリインク雰囲気中で高温高湿バイアス試験を行った
ところ、１０００時間までの信頼性が確認された。な
お、本実施例においては、ＳＯＧによってＳｉＯ2系保
護膜を形成したが、スパッタ等の真空成膜法によってＳ
ｉＯ2保護膜を形成しても、バンプ上の保護膜をエッチ
ングする以降の工程を本実施例と同じにすれば、同じよ
うに信頼性の高いヘッドを得ることが出来る。

【００１３】［実施例２］実施例２においては、保護膜
４００を形成する材料として、実施例１のＳＯＧの代わ
りにポリエーテルアミド（例えば日立化成工業：ＨＩＭ
ＡＬ ＨＬ−１２００）を用いた。ポリエーテルアミド
はガラス転移点が２３０℃であるため、ヒーター上面に
存在すると発砲が不安定になる。そこで、ポリエーテル
アミド膜上にレジストパターンを形成し、ヒーター上面
のポリエーテルアミドを酸素圧２Ｔｏｒｒ、基板温度８
０℃の酸素プラズマに２０分放置することによって除去
し、ポリエーテルアミド膜をパターニングした後、マス
クとして使用したレジストパターンをすべて剥離した。
その後再び酸素圧２Ｔｏｒｒ、基板温度８０℃の酸素プ
ラズマ環境下に５分間配置し、ボールバンプ上に形成さ
れたポリエーテルアミド膜を除去した。

【００１４】以後、実施例１と同じ工程によってウエハ
ーを分離し、ボールバンプ先端部をチップ上すべてのバ
ンプに一括で荷重を加えるレベリングの方式により、レ
ベリングし、シングルポイントボンディングによってＩ
ＬＢを行った後、封止を行い、実装を完了した。このよ
うにして実装を施したチップに、アルカリインク雰囲気
中で高温高湿バイアス試験を行ったところ、１０００時
間までの信頼性が確認された。

【００１５】［実施例３］実施例３においては、上記実
施例２でのバンプ上の保護膜を除去した後、再びレジス
トを塗布し、バンプ周辺部にレジストパターンを形成し
た。その様子を図２に示す。レジスト膜厚は３１．５μ
ｍとし、ポリエーテルアミド膜の膜厚２．５μｍと合わ
せて３４μｍとなるようにした。バンプを取り囲む正方
形パターン９００は、バンプ直径１２０μｍに対して一
辺２００μｍとし、タンピングツール（穴なしキャピラ
リー）８００（ガイザーツール、１５５２−１２００４
０）のフェイス面直径は３００μｍとした。このように
して金ボールバンプを一つずつレベリングし、レジスト
を剥離した後バンプの高さを測定した結果、バラツキは
レンジで５μｍ以下であった。

【００１６】このようにしてボールバンプをレベリング
したウエハーを分離し、ギャングボンディングによって
ＩＬＢをおこなった。ＩＬＢ後プル試験を行っても、バ
ンプとインナーリードが全く接合されていないといった
現象や、接合強度が極端に低いといった現象は発生しな
かった。

【００１７】（比較例１）ＳＯＧ、ポリエーテルアミド
といった保護膜をアルミ電極部に塗布せず、残り部分の
構成を実施例１と同じにして実装を施したチップに、実
施例１と同じ条件でアルカリインク雰囲気中で高温高湿
バイアス試験を行ったところ、５００時間までしか信頼
性が確認されなかった。

【００１８】（比較例２）メッキバンプを形成したチッ
プを用いて、実施例１と同じ条件でアルカリインク雰囲
気中で高温高湿バイアス試験を行ったところ１０００時
間までの高い信頼性を確認する事が出来た。

【００１９】（比較例３）図３は、実施例２でのバンプ
周辺部にレジストパターンを形成することなしに、穴な
しキャピラリーによってレベリングする様子を示すが、
この場合、レベリング後のバンプ高さのバラツキはレン
ジで８μｍであった。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、以上の構成によりバンプ高さ
のバラツキがなく、低いコストで信頼性が高いインクジ
ェット記録ヘッド及びその製造方法を実現することがで
きる。特に、本発明においては、コスト的に安価なボー
ルバンプによって、コスト的に高価なメッキバンプを用
いた場合と同じ提示の信頼性を確保することができる。
また、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法に
おいては、基板上にバンプ形成後保護膜を形成し、その
後、保護膜に対してエッチング作用のある液に浸漬し、
バンプ上の保護膜を取り除く工程により、バンプに密着
した形態で、パッド表面露出部分に保護膜を形成するこ
とが可能となる。また、本発明においては、ボールバン
プ周辺部にレジストパターンを設け、このレジストパタ
ーンの膜厚をレベリングによって得たいバンプ高さに合
わせることによって、レベリング後のバンプ高さバラツ
キを、ギャングボンディングに耐えうるレベルに抑え込
むことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるインクジェット記録
ヘッドの工程図である。

【図２】タンピングツール（穴なしキャピラリー）によ
って、周辺をレジストに囲まれたボールバンプをレベリ
ングする様子を示している。

【図３】従来のバンプレベリングを示している。

【符号の説明】

１００：金ボールバンプ １５０：レベリング後金ボールバンプ ２００：アルミパッド ３００：ウエハー ４００：パッド保護膜 ４５０：バンプ上保護膜 ５００：エッチング液 ６００：ホーン ７００：キャピラリー固定ビス ８００：タンピングツール（穴なしキャピラリー） ９００：ボールバンプ周辺部レジストパターン

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属電極パッド部に金属材料からなるバン
   プを形成した基板を備え、前記バンプを介してＴＡＢテ
   ープと電気接続するようにしたインクジェット記録ヘッ
   ドにおいて、前記金属電極パッド部の前記バンプに覆わ
   れていない面を、保護膜で覆うことを特徴とするインク
   ジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】前記金属材料からなるバンプが、ボールバ
   ンプであることを特徴とする請求項１に記載のインクジ
   ェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】前記ボールバンプが、金ボールバンプであ
   ることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記
   録ヘッド。
4. 【請求項４】前記ボールバンプが、半田ボールバンプで
   あることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット
   記録ヘッド。
5. 【請求項５】前記保護膜が、無機膜で形成されているこ
   とを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記
   載のインクジェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】前記保護膜が、ＳＯＧ（スピンオングラ
   ス）で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求
   項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
7. 【請求項７】前記保護膜が、有機膜で形成されているこ
   とを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記
   載のインクジェット記録ヘッド。
8. 【請求項８】前記有機膜が、ポリエーテルアミドである
   ことを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録
   ヘッド。
9. 【請求項９】金属電極パッド部に金属材料からなるバン
   プを形成した基板を備え、前記バンプを介してＴＡＢテ
   ープと電気接続するようにしたンクジェット記録ヘッド
   の製造方法において、バンプ形成後に金属パッド部のバ
   ンプに覆われていない面を、保護膜で覆うことを特徴と
   するインクジェット記録ヘッドの製造方法。
10. 【請求項１０】前記保護膜の形成後、バンプ及びその周
    辺部にレジストパターンを設けることなく、またバンプ
    及びその周辺部の保護膜を感光させ現像するための露光
    を行うことなしに、保護膜に対してエッチング作用のあ
    る液に浸漬し、バンプ上に形成された保護膜を除去する
    ことを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録
    ヘッドの製造方法。
11. 【請求項１１】前記バンプは、ボールバンプが用いられ
    ることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の
    インクジェット記録ヘッドの製造方法。
12. 【請求項１２】前記ボールバンプは、金ボールバンプで
    あることを特徴とする請求項１１に記載のインクジェッ
    ト記録ヘッドの製造方法。
13. 【請求項１３】前記ボールバンプとして、半田ボールバ
    ンプであることを特徴とする請求項１１に記載のインク
    ジェット記録ヘッドその製造方法。
14. 【請求項１４】前記ボールバンプは、該ボールバンプの
    レベリングによって得たいバンプ高さに合わせた膜厚の
    レジストパターンをボールバンプの周辺部に形成した
    後、その頭頂部を平坦化しレベリングし、その後、該ボ
    ールバンプ周辺部のレジストパターンを除去することを
    特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれか１項に記
    載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
15. 【請求項１５】前記保護膜は、真空成膜法により形成さ
    れることを特徴とする請求項９〜請求項１４のいずれか
    １項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
16. 【請求項１６】前記保護膜は、スピンコート法により形
    成されることを特徴とする請求項９〜請求項１４のいず
    れか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
    法。
17. 【請求項１７】前記保護膜が、無機膜で形成されること
    を特徴とする請求項９〜請求項１６のいずれか１項に記
    載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
18. 【請求項１８】前記保護膜が、ＳＯＧ（スピンオングラ
    ス）で形成されることを特徴とする請求項９〜請求項１
    ６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの
    製造方法。
19. 【請求項１９】前記保護膜が、有機膜で形成されること
    を特徴とする請求項９〜請求項１６のいずれか１項に記
    載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
20. 【請求項２０】前記有機膜が、ポリエーテルアミドであ
    ることを特徴とする請求項１９に記載のインクジェット
    記録ヘッドの製造方法。