JPH11346042A

JPH11346042A - 基板を電気的接続をするための構成物

Info

Publication number: JPH11346042A
Application number: JP12790099A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 隆木村; Takuro Sekiya; 卓朗関谷; Takayuki Yamaguchi; 隆行山口; Yoshio Watanabe; 好夫渡辺; Shuji Motomura; 修二本村; Eiko Suzuki; 栄子鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】不良品のない良好な電気的接続を行うことが
できるようにすることである。【解決手段】ウェハプロセスで製作された基板１２
と、この基板１２に電気的接続される配線基板４６と、
前記基板１２ならびに配線基板４６とを共通に搭載する
支持部材４７とよりなり、前記支持部材４７上に前記基
板１２と前記配線基板４６との端部の距離を０〜３ｍｍ
の間に保って搭載するとともに前記基板１２と前記配線
基板４６の端部における表面の高低差が０．２ｍｍ以下
となるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハプロセスで
製作された基板とこの基板へ入力信号を導くための配線
基板とを電気的接続をするための構成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、ウェハプロセスで製作された
基板とこの基板へ入力信号を導くための配線基板とを電
気的接続をするための構成物に関するものであるが、こ
のような構成物の一例として、例えば、特開昭６０−２
６２６５７号公報、或いは、特開昭６２−１５２８６４
号公報に示される発明がある。これらは、ウェハプロセ
スによって製作された基板をインクジェット記録ヘッド
に応用したものであり、記録ヘッドと配線基板側との電
気的接続方法ないしは記録ヘッドの製造方法に関するも
のであり、コスト削減、歩留まり向上を図ったものであ
る。即ち、これらの公報によるインクジェット記録方法
は、いわゆるドロップ・オンデマンド記録方法に極めて
有効に適用され、飛翔部を高密度、高集積に設けること
ができるだけでなく、飛翔部と同密度で発熱部を設ける
ことができるため、高密度、高集積記録ヘッドを容易に
具現化できる特徴を持つ。よって、高速にて高品質の画
像を得ることができる。これは、記録ヘツドが成膜技術
やフォトリソ技術を用いた、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体
工業分野で広く知られている、いわゆる、ウエハプロセ
スによって製造できるからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような記
録ヘッド基板であるウェハプロセスを利用した基板に駆
動信号を供給するための配線基板側についてみれば、そ
のボンディングパッド部の配列密度は、その製造方法故
に、ウエハプロセスによって形成されるパターン程に微
細にすることは困難である。現状では、最小ピッチのも
のでも１ｍｍ当り８〜１０本程度でパッド部及び対応す
る電極パターンを配列形成するのが限界である。よっ
て、ウエハプロセスによって製造された基板１と、この
基板１上の素子（図示せず）を駆動するための駆動信号
を供給するための配線基板２とは、図７に示すように、
各々のワイヤボンディングパッド部３，４が異なる配列
密度で形成されているため、これらの間を電気的に接続
するボンディングワイヤ５が各所で長さの異なるものと
なる。この結果、著しく長いボンディングワイヤ５にあ
ってはそのたるみ等により接触部６が生じてしまうこと
がある。

【０００４】このような点については言及がないが、こ
のような不都合を避けるため、上記特開昭６０−２６２
６５７号公報中の図４及び図７、或いは上記特開昭６２
−１５２８６４号公報中の図９に見られるように各々の
ワイヤボンディングパッド部を同じ配列密度で形成し、
互いに同じ長さのボンディングワイヤに平行に接続して
いる。これは、上記公報に図示された例から判断する
と、基板１のパッド部３は配線基板２側のパッド部４の
配列密度に一致するように制約を受けて形成されたもの
となり、ウエハプロセス本来の利点である微細パターン
による高密度配列及びチップの小型化が損なわれてしま
うものである。

【０００５】換言すれば、発熱体側を高密度、高集積に
設けても、その飛翔部の発熱体配列方向の長さよりはる
かに長い基板を必要とすることを意味しており、基板コ
ストが非常に高価となる。

【０００６】また、上記公報方式は、発熱体を短時間で
高温に加熱して気泡を発生させ、駆動信号をオフさせる
とともに急速に発熱体表面温度を下げることにより、気
泡の発生〜成長〜収縮を安定的に行い、インクを飛翔さ
せるものに応用したものである。このため、高周波数で
繰返し飛翔させるには発熱体周辺に蓄熱することがない
ように発生した熱を逃がしてやる必要がある。しかしな
がら、高集積記録ヘッドを高周波数で駆動させた場合に
は、蓄熱により正常な気泡の発生・収縮が行われなくな
り、ミスト状に飛散したり、ついには吐出不能となった
りする。従って、通常は基板材料としてシリコンウエハ
等の熱伝導性の良好なものが用いられ、さらに、シリコ
ンウエハにより作られた基板をＡｌ等の熱伝導性の良好
な支持部材上に搭載し、放熱効果を高めている。特に、
極めて高集積（例えば、発熱体数が２５６個以上）の記
録ヘッドを高周波数（例えば、４ｋＨｚを越える周波
数）で駆動する場合には、このような構成は必要不可欠
である。

【０００７】よって、基板としてシリコンウエハを使用
し、半導体作製プロセスで高密度・高集積に作製し、プ
リント配線部とともにＡｌ等の共通の支持部材に搭載
し、配線部と電気的に接続するという構成で、記録ヘッ
ドが作られている。このような構成により前述したよう
なボンディングワイヤによる接続時の不具合を解決すべ
きであるにも拘らず、従来にあっては、例えば上記の特
開昭６０−２６２６４９号公報中の図３に見られるよう
に記録ヘッドと配線部との間のボンディングの不具合の
みしか述べられておらず、実際に記録ヘッドユニットを
作製するに当たって必要不可欠である支持部材にどのよ
うに搭載すべきかまでは言及されていないものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ウェハプロセスで製作さ
れた基板と、この基板に電気的接続される配線基板と、
前記基板ならびに配線基板とを共通に搭載する支持部材
とよりなり、前記支持部材上に前記基板と前記配線基板
との端部の距離を０〜３ｍｍの間に保って搭載するとと
もに前記基板と前記配線基板の端部における表面の高低
差が０．２ｍｍ以下となるようにしたことを特徴とする
基板を電気的接続をするための構成物である。

【０００９】このために、基板表面の高さとプリント基
板表面の高さとの高低差を０．２ｍｍ以下となるように
支持部材上に搭載した。

【００１０】従って、駆動信号導入部と配線基板の電極
面とをほぼ同じ高さにしたので、ボンディングを伴う記
録ヘッドユニットの組立て時の信頼性を向上させること
ができる。特に、インク飛翔記録ヘッド側についてはそ
の高密度、高集積化を歩留まりよく実現できる。

【００１１】特に、基板表面の高さとプリント基板表面
の高さとの高低差が０．２ｍｍ以下となるように支持部
材上に搭載、即ち、支持部材の搭載部に高低差を設ける
ように、基板、プリント基板表面と、支持部材との関係
を明確にしたので、簡単にして、ボンディングに不具合
を生じないようにすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１ないし図
６に基づいて説明する。本実施例は、本発明の構成物を
インクジェットヘッドに適用した例である。その構成及
び動作原理を図３ないし図６を参照して説明する。この
チップ１１は図３に示すように基板１２上に蓋基板１３
を重ねてなる。ここに、蓋基板１３は図４(ａ)に示すよ
うに記録液体（インク）の流入口１４が形成されている
とともに、裏返して示す図５のようにオリフィス１５を
形成するための流路１６が複数本形成されている。前記
流入口１４は流路１６に連なった液室１７に連通してい
る。また、基板１２上には図４(ｂ)に示すように各オリ
フィス１５に対応させた熱エネルギー発生体としての発
熱体（ヒータ）１８が複数個形成され、各々個別に電極
１９に接続されているとともに共通電極２０に共通接続
されている。これらの電極１９の一端は基板１２の端部
まで引き出され、駆動信号導入部となるボンディングパ
ッド部２１とされている。

【００１３】図６はチップ１１の熱作用部３２の構成を
示すもので、Ｓｉによる基板１２上に下部層３５、発熱
体１８、電極１９，２０、２層の保護層４１，４２、レ
ジン層４３を順次形成してなり、表面に熱作用面４４が
形成される。まず、Ｓｉによる基板１２上に熱作用部３
２としてＳｉＯ₂を５μｍの厚さでスパッタリングした
後、フォトリソ技術、エッチング技術、スパッタリング
技術等を利用して、発熱体１８としてＴａ・ＳｉＯ₂を
４００Å、さらに、電極１９，２０としてＡｌを５００
０Åの厚さで所望の形状とした。次に、保護層４１とし
てＳｉＯ₂を５０００Åの厚さにスパッタリングし、さ
らに、保護層４２としてＳｉ₃Ｎ₄を５０００Åの厚さに
スパッタリングし、Ａｌ積層個所のみにレジン（樹脂）
層４３をパターニングし、熱作用部３２を持つ基板１２
を形成した。

【００１４】このように、本発明が適用されるインクジ
ェット記録用のチップ１１は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
工業分野で広く知られている、いわゆる、ウエハプロセ
スによって製造されるが、Ｓｉによる基板１２の厚さは
シリコンウエハの厚さで決まり、通常、０．５ｍｍ又は
１ｍｍといった厚さのシリコンウエハが用いられる。

【００１５】一方、このようなチップ１１を実際に駆動
させるためには、素子に駆動信号を供給するための配線
基板４６が必要である。このような配線基板４６はチッ
プ１１とともに、これらを保持する共通の支持部材４７
上に搭載され、チップ１１と配線基板４６との間のボン
ディングパッド部２１，４８は互いにボンディングワイ
ヤ４９により接続されて、本発明のような構成物を構成
することになる。

【００１６】ところで、この場合、図７に示したような
ワイヤボンディング同士の接触をなくして信頼性を向上
させるためには、ボンディングワイヤ４９の長さを極力
短くする必要がある。即ち、チップ１１の基板１２と配
線基板４６との間の距離ｌを短く（好適には、３ｍｍ以
内、最適には１ｍｍ以内）とする必要がある。また、ボ
ンディングパッド部２１，４８もできるだけ基板１２，
４６の端部付近に形成するのがよい。しかし、配線基板
４６は通常、プリント回路の分野では１．６ｍｍ、１ｍ
ｍというように比較的厚いものが使用される。よって、
前述したような厚さの基板１２とこのような配線基板４
６とをそのまま支持部材４７ａに搭載すると図９に示す
ように両基板１２，４７ａ表面に大きな高低差を生ず
る。この結果、間隔ｌを短くした場合には、図８に示す
ようにボンディング装置（ワイヤボンダ）５０のヘッド
５１（５２はワイヤクランパ）又はボンディングワイヤ
４９が配線基板４６の隅部に接触してボンディング不良
となったり、配線基板４６を損傷してしまうことにな
る。一方、図９に示すように配線基板４６ａとしてフレ
キシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）を用いた場合、通
常、０．２ｍｍ以下と薄いため、逆に、基板１２側が高
くなり、ボンディングワイヤ４９が基板１２隅部に接触
し断線したりする。

【００１７】しかして、本実施例にあっては、図１及び
図２に示すように、ボンディングパッド部２１，４８同
士がほぼ同じ高さになるように、両基板１２，４６を支
持部材４７上に搭載させた。このため、支持部材４７に
は基板１２，４６の厚さの違いを考慮した段差５３が形
成され、両基板１２，４６表面の高低差がほぼ一致する
ように構成されている。

【００１８】いま、具体例として、素子の密度が１６本
／ｍｍのチップ１１を作製し、基板１２側のボンディン
グパッド部２１の配列密度を半分の８本／ｍｍ（ピッチ
１２５μｍ）、厚さ０．５ｍｍ、配線基板４６のボンデ
ィングパッド部４８の配列密度を４本／ｍｍ（ピッチ２
５０μｍ）、厚さ１．０ｍｍとし、Ａｌによる支持部材
４７の配線基板積載部の高さｈ４＝３ｍｍ（従って、
配線基板表面の高さｈ２＝４ｍｍ）として、支持部材
４７の基板積載部の高さｈ３を種々変えてボンディン
グしたところ、次のような結果が得られたものである。
なお、両基板１２，４６間の距離ｌは、０、０．２、
０．５、１．０、３．０、５．０、１０．０というよう
に可変させた。

【００１９】ａ．ｈ₃＝３．０ｍｍとした場合（これ
は、ｈ₃＝ｈ₄であり、平板状の支持部材４７ａを用い
たことに相当する）この場合、基板１２表面の高さｈ₁は３．５ｍｍであ
り、配線基板４６表面との高低差（ｈ₁−ｈ₂）は０．５
ｍｍとなる。この条件で、間隔ｌをｌ＝０、ｌ＝０．２
ｍｍ、ｌ＝０．５ｍｍ、ｌ＝１．０ｍｍ、ｌ＝３．０ｍ
ｍとした場合、何れもボンディングできず、ｌ＝５．０
ｍｍ、ｌ＝１０．０ｍｍとした段階でボンディングでき
たものの、ワイヤ間接触を生じたものである。

【００２０】ｂ．ｈ₃＝３．３ｍｍとした場合この場合、基板１２表面の高さｈ₁は３．８ｍｍであ
り、配線基板４６表面との高低差（ｈ₁−ｈ₂）は０．２
ｍｍと小さくなる。この条件で、間隔ｌをｌ＝５．０ｍ
ｍ、ｌ＝１０．０ｍｍと広くした場合にはワイヤ間接触
を生じたものの、ｌ＝０、ｌ＝０．２ｍｍ、ｌ＝０．５
ｍｍ、ｌ＝１．０ｍｍ、ｌ＝３．０ｍｍとした場合、何
れも良好にボンディングできたものである。

【００２１】ｃ．ｈ₃＝３．５ｍｍとした場合この場合、基板１２表面の高さｈ₁は４．０ｍｍであ
り、配線基板４６表面との高低差（ｈ₁−ｈ₂）は０とな
り、同じ高さとなる。この条件で、間隔ｌをｌ＝１０．
０ｍｍと広くした場合にはワイヤ間接触を生じたもの
の、ｌ＝０、ｌ＝０．２ｍｍ、ｌ＝０．５ｍｍ、ｌ＝
１．０ｍｍ、ｌ＝３．０ｍｍ、ｌ＝５．０ｍｍとした場
合、何れも良好にボンディングできたものである。

【００２２】ｄ．ｈ₃＝３．６ｍｍとした場合この場合、基板１２表面の高さｈ₁は４．１ｍｍであ
り、配線基板４６表面との高低差（ｈ₁−ｈ₂）は−０．
１ｍｍとなる。この条件でも、間隔ｌをｌ＝１０．０ｍ
ｍと広くした場合にはワイヤ間接触を生じたものの、ｌ
＝０、ｌ＝０．２ｍｍ、ｌ＝０．５ｍｍ、ｌ＝１．０ｍ
ｍ、ｌ＝３．０ｍｍ、ｌ＝５．０ｍｍとした場合、何れ
も良好にボンディングできたものである。

【００２３】ｅ．ｈ₃＝３．９ｍｍとした場合この場合、基板１２表面の高さｈ₁は４．４ｍｍであ
り、配線基板４６表面との高低差（ｈ₁−ｈ₂）は−０．
４ｍｍとなる。この条件で、間隔ｌをｌ＝０、ｌ＝０．
２ｍｍ、ｌ＝０．５ｍｍ、ｌ＝１．０ｍｍ、ｌ＝３．０
ｍｍとした場合、何れもボンディングできず、ｌ＝５．
０ｍｍ、ｌ＝１０．０ｍｍとした段階でボンディングで
きたものの、ワイヤ間接触を生じたものである。

【００２４】即ち、ｂ〜ｄの場合、特に、ｃ，ｄの場合
のように、両基板１２，４６表面の高低差（ｈ₁−ｈ₂）
が０．２ｍｍ以内で、ほぼ同等の高さの時に良好なるボ
ンディングが可能となったものである。このためにも、
Ａｌによる支持部材４７に段差５３を形成すればよく、
簡単である。なお、このような段差５３は支持部材の一
体形成によらず、例えば平板状の支持部材を用意し、基
板１２積載部分に所定高さの平板を接着して形成しても
よい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、上述したように、ウェハプロ
セスによって製作される基板の駆動信号導入部と配線基
板の電極面とをほぼ同じ高さにしたので、ワイヤ接触等
を生じないボンディングが可能となり、ボンディングを
伴うユニットの組立て時の信頼性を向上させることがで
き、歩留まりを向上させることができる。また、特に、
基板とプリント基板との厚さの違いに着目し、基板表面
の高さとプリント基板表面の高さとの高低差が０．２ｍ
ｍ以下となるように支持部材上に搭載させることで、基
板とプリント基板表面と支持部材との実装関係を明確に
したので、簡単にして、ボンディングに不具合を生じな
いようにすることができるものである。

【００２６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略側面図である。

【図２】ヘッドユニットの外観斜視図である。

【図３】チップの外観斜視図である。

【図４】分解して示す斜視図である。

【図５】裏返して示す蓋基板の斜視図である。

【図６】熱作用部の構成を示す断面図である。

【図７】従来例を示す概略平面図である。

【図８】工夫されていない支持部材による場合のボンデ
ィング状態を示す概略側面図である。

【図９】工夫されていない支持部材による場合のボンデ
ィング状態を示す他の概略側面図である。

【符号の説明】

１２…基板４６…配線基板４７…支持部材４９…ボンディングワイヤ

フロントページの続き (72)発明者渡辺好夫東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者本村修二東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者鈴木栄子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェハプロセスで製作された基板と、こ
の基板に電気的接続される配線基板と、前記基板ならび
に配線基板とを共通に搭載する支持部材とよりなり、前
記支持部材上に前記基板と前記配線基板との端部の距離
を０〜３ｍｍの間に保って搭載するとともに前記基板と
前記配線基板の端部における表面の高低差が０．２ｍｍ
以下となるようにしたことを特徴とする基板を電気的接
続をするための構成物。