KR100403580B1 - A printhead structure of ink-jet printer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잉크 젯 프린터의 프린트 헤드 구조에 관한 것이다. 본 발명의 프린트 헤드는, 별도의 매니폴드를 구비하지 않는 적어도 2 개의 기판을 소정 간격 이격시켜, 노즐판을 겸하는 가요성 인쇄회로판에 본딩한 구조를 가지며, 상기 이격된 소정 간격의 공간이 매니폴드 역할을 한다. 본 발명의 프린트 헤드는 기판을 관통하는 별도의 매니폴드를 구비하지 않으므로, 매니폴드 형성에 필요한 공정이 불필요하고 매니폴드에 의해 기계적 강도가 약해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 바람직한 실시예에서, 가요성 인쇄회로판의 리드와 기판의 본딩 패드는 솔더 볼(solder ball) 또는 솔더 범프(solder bump)를 이용하여 본딩되므로, 종래의 초음파 융착을 위해 필요한 개구부가 불필요하게 되고, 따라서 본딩 후에 실리콘 본드에 의한 개구부 밀봉이 불필요하므로 공정이 단순해지고 고해상도 인쇄를 보장한다.The present invention relates to a print head structure of an ink jet printer. The print head of the present invention has a structure in which at least two substrates not provided with a separate manifold are separated from each other by a predetermined interval, and bonded to a flexible printed circuit board serving as a nozzle plate, wherein the spaces at the predetermined intervals are spaced apart from the manifold. Play a role. Since the print head of the present invention does not have a separate manifold penetrating the substrate, the process necessary for forming the manifold is unnecessary and the mechanical strength can be prevented from being weakened by the manifold. Further, in a preferred embodiment, the leads of the flexible printed circuit board and the bonding pads of the substrate are bonded using solder balls or solder bumps, thereby eliminating the need for openings required for conventional ultrasonic welding. Therefore, the sealing of the opening by the silicon bond after bonding is unnecessary, thereby simplifying the process and ensuring high resolution printing.
Description
본 발명은 잉크 젯 프린터의 프린트 헤드 구조에 관한 것으로 특히 다수의 잉크 토출부가 형성된 기판 및/또는 잉크 카트리지와, 가요성 인쇄회로판(flexible printed circuit board)의 결합구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a print head structure of an ink jet printer, and more particularly to a coupling structure of a substrate and / or ink cartridge having a plurality of ink ejecting portions formed thereon and a flexible printed circuit board.
일반적으로, 잉크 젯 프린터는 그 핵심적인 부품으로서 프린트 헤드를 구비한다. 본 명세서에서 프린트 헤드라 함은, 다수의 잉크 토출부가 형성된 기판과, 각 잉크 토출부를 구동하고 제어하는 회로들이 구현된 가요성 인쇄회로판이 결합된 것을 지칭한다. 즉, 도 1의 상부에 도시된 기판(20)과 가요성 인쇄회로판(30)의 조립체를 프린트 헤드로 지칭한다. 프린트 헤드는, 도 1에 도시된 바와 같이, 잉크를 담는 잉크 카트리지(10)에 부착되고, 컨택 패드(36)를 통해 프린터 본체와 전기적 신호를 주고 받는다.In general, ink jet printers have print heads as their core components. In the present specification, the print head refers to a combination of a substrate on which a plurality of ink ejecting portions are formed and a flexible printed circuit board on which circuits for driving and controlling each ink ejecting portion are implemented. That is, the assembly of the substrate 20 and the flexible printed circuit board 30 shown in the upper portion of FIG. 1 is referred to as a print head. The print head is attached to the ink cartridge 10 containing the ink, as shown in FIG. 1, and exchanges electrical signals with the printer body through the contact pads 36.
도 2는 기판(20)과 가요성 인쇄회로판(30)이 결합된 버블 젯 방식의 프린트 헤드를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2의 3-3선을 따라 본 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 일반적인 프린트 헤드의 구조와 잉크 카트리지와의 결합구조를 설명하면 다음과 같다.FIG. 2 is a plan view illustrating a bubble jet printhead in which a substrate 20 and a flexible printed circuit board 30 are coupled, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2. Referring to Figures 2 and 3 will be described in the general structure of the print head and the coupling structure of the ink cartridge.
먼저, 기판(20)에는 버블을 생성하기 위한 히터(25)가 그 표면에 형성되어 있고, 히터(25)에 의해 한정되는 공간(잉크 챔버)의 상부에 노즐(24)이 형성된 노즐판(23)이 기판(20) 상부에 부착된다. 또한, 기판(20) 아래의 잉크 카트리지(10)로부터 잉크를 각 잉크 챔버로 공급하기 위한 잉크 공급 매니폴드(22)가 기판(20)의 배면으로부터 표면으로 관통하여 형성된다. 노즐판(23)이 부착된 기판(20)은 잉크 카트리지(10)의 기판 탑재용 홈(14)에 접착제(50)에 의해 부착된다. 따라서, 잉크 카트리지(10)에서 잉크 공급구(12)를 통해 공급되는 잉크는 도 3에서 화살표로 표시된 바와 같은 경로로 공급되어 토출된다.First, the heater plate 25 for generating bubbles is formed on the surface of the substrate 20, and the nozzle plate 23 having the nozzle 24 formed on the upper portion of the space (ink chamber) defined by the heater 25. ) Is attached on top of the substrate 20. In addition, an ink supply manifold 22 for supplying ink from the ink cartridge 10 under the substrate 20 to each ink chamber is formed penetrating from the rear surface of the substrate 20 to the surface. The substrate 20 to which the nozzle plate 23 is attached is attached to the substrate mounting groove 14 of the ink cartridge 10 by the adhesive agent 50. Therefore, the ink supplied through the ink supply port 12 in the ink cartridge 10 is supplied and discharged in the path as indicated by the arrow in FIG.
한편, 기판(20)의 각 본딩 패드(26)는 초음파 융착에 의해 가요성 인쇄회로판(30)의 배선(34) 끝 부분인 리드(32)와 본딩된다. 통상 구리로 이루어진 리드(32)와 알루미늄으로 이루어진 본딩 패드(26) 간의 초음파 융착을 위해서는, 가요성 인쇄회로판(30)의 폴리이미드 필름(31)의 일부 즉, 초음파 융착이 이루어지는 부분인 리드부(또는 본딩부)가, 도 2 및 도 3에서 참조부호 35로 표시된 바와 같이 개방되어야 한다. 초음파 융착 이후에 이 개방된 개구부(35)는 실리콘 본드(40)로 밀봉된다.On the other hand, each bonding pad 26 of the substrate 20 is bonded to the lead 32, which is the end of the wiring 34 of the flexible printed circuit board 30 by ultrasonic welding. For ultrasonic fusion between the lead 32 made of copper and the bonding pad 26 made of aluminum, a lead portion, which is a part of the polyimide film 31 of the flexible printed circuit board 30, that is, a portion where ultrasonic fusion is performed ( Or bonding portion) should be opened as indicated by reference numeral 35 in FIGS. 2 and 3. After ultrasonic welding, this open opening 35 is sealed with a silicon bond 40.
이러한 구조의 기판(20)에서는 매니폴드(22)가 기판(20)을 관통하여 형성되므로 매니폴드(22)를 형성하는 데에 많은 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 기계적으로 취약하여 조금의 충격으로도 기판(20)이 매니폴드(22)를 중심으로 쪼개지는 등의 문제가 있다. 또한, 리드부의 초음파 융착 이후에 개구부(35)를 밀봉시키는 실리콘 본드(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 프린트 헤드의 표면으로부터 소정 두께로 돌출되어, 고해상도 인쇄를 위한 인쇄용지와의 밀착을 방해한다.In the substrate 20 having such a structure, since the manifold 22 is formed through the substrate 20, it takes not only a long time to form the manifold 22 but also the mechanical weakness and the substrate with a slight impact. There is a problem that 20 is split around the manifold 22. In addition, the silicon bond 40 which seals the opening 35 after ultrasonic welding of the lid portion protrudes from the surface of the print head to a predetermined thickness, as shown in FIG. 3, thereby preventing close contact with printing paper for high resolution printing. do.
한편, 전술한 바와 같은 매니폴드(22)에 의한 기계적 취약성을 개선하기 위해 미국특허 제5,278,584호에서는 매니폴드를 형성하지 않고, 기판의 양측면을 따라 다수의 잉크 토출부를 형성하고 기판의 양측면에서 잉크가 공급되도록 한 구조를 취하고 있다. 또한, 이 특허에서는 노즐판을 따로 구비하지 않고 가요성 인쇄회로판에 직접 노즐을 뚫어 노즐판과 가요성 인쇄회로판을 겸하고 있다. 그러나, 이 특허에서도 여전히 리드와 본딩 패드의 초음파 융착을 위해서 가요성 인쇄회로판의 리드부를 개방시키는 개구부를 형성하고, 초음파 융착후 실리콘 본드로 밀봉하는 구조를 가지고 있어 고해상도 인쇄에는 한계가 있다.Meanwhile, in order to improve the mechanical weakness caused by the manifold 22 as described above, US Patent No. 5,278,584 does not form a manifold, but a plurality of ink ejecting portions are formed along both sides of the substrate, and ink is deposited on both sides of the substrate. It takes a structure to be supplied. In addition, this patent does not have a nozzle plate separately, and a nozzle is drilled directly to a flexible printed circuit board, and serves as a nozzle board and a flexible printed circuit board. However, this patent still has a structure to form an opening for opening the lead portion of the flexible printed circuit board for ultrasonic welding of the lead and the bonding pad, and to seal with silicon bond after ultrasonic welding, thereby limiting high resolution printing.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기계적 강도가 충분한 프린트 헤드를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a print head with sufficient mechanical strength.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고해상도 인쇄가 가능한 프린트 헤드를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a print head capable of high resolution printing.
도 1은 통상적인 잉크 젯 프린터의 잉크 카트리지와 프린트 헤드의 결합관계를 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing a coupling relationship between an ink cartridge and a print head of a conventional ink jet printer.
도 2는 도 1의 프린트 헤드의 일부를 도시한 평면도이다.FIG. 2 is a plan view of a portion of the print head of FIG. 1.
도 3은 도 2의 3-3선을 따라 본 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 가요성 인쇄회로판과 기판이 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a state in which a flexible printed circuit board and a substrate are coupled according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 5-5선을 따라 본 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 4.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 프린트 헤드를 조립하는 과정을 구체적으로 도시한 사시도이다.6 is a perspective view showing in detail the process of assembling the print head according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린트 헤드가 조립되는 관계를 도시한 사시도이다.7 is a perspective view showing a relationship in which the print head according to another embodiment of the present invention is assembled.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프린트 헤드가 조립되는 관계를 도시한 사시도이다.8 is a perspective view showing a relationship in which the print head according to another embodiment of the present invention is assembled.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 프린트 헤드는, 별도의 매니폴드를 구비하지 않는 적어도 2 개의 기판이 노즐판을 겸하는 가요성 인쇄회로판에 본딩된 구조를 가진다. 즉, 상기 적어도 2 개의 기판 각각은, 다수의 잉크 토출부 및 본딩 패드를 구비하고, 별도의 매니폴드는 구비하지 않으며, 소정 간격 이격되어 배치되고, 상기 가요성 인쇄회로판은, 가요성 폴리머 필름에, 상기 기판의 다수의 본딩 패드와 각각 본딩되는 다수의 리드를 구비하고, 상기 기판의 다수의 잉크 토출부에 각각 대응하는 노즐이 형성되며, 상기 다수의 잉크 토출부를 구동하기 위한 배선이 형성되어 있다. 상기 적어도 2 개의 기판과 가요성 인쇄회로판은 상기 리드와 본딩 패드를 통하여 본딩되고, 상기 소정 간격 이격된 공간이 매니폴드의 역할을 하게 된다.The print head according to the present invention for achieving the above technical problem, has a structure bonded to a flexible printed circuit board at least two substrates that do not have a separate manifold serves as a nozzle plate. That is, each of the at least two substrates includes a plurality of ink ejecting portions and bonding pads, and does not include a separate manifold, and is disposed at predetermined intervals, and the flexible printed circuit board is formed on the flexible polymer film. And a plurality of leads bonded to the plurality of bonding pads of the substrate, respectively, nozzles corresponding to the plurality of ink ejecting portions of the substrate, and wirings for driving the plurality of ink ejecting portions. . The at least two substrates and the flexible printed circuit board are bonded through the leads and the bonding pads, and the spaces spaced apart from the predetermined intervals serve as manifolds.
여기서, 상기 가요성 인쇄회로판의 리드에는 솔더 볼(solder ball) 또는 솔더 범프(solder bump)가 형성되어 있어, 상기 리드와 본딩 패드는 솔더 볼 또는 솔더 범프를 통해 본딩되는 것이 바람직하다.Here, a solder ball or solder bump is formed in the lead of the flexible printed circuit board, and the lead and the bonding pad are preferably bonded through the solder ball or the solder bump.
이와 같이, 본 발명의 프린트 헤드는 기판을 관통하는 별도의 매니폴드를 구비하지 않으므로, 충분한 기계적 강도를 보장할 수 있다. 또한, 바람직한 실시예에서, 가요성 인쇄회로판의 리드에는 솔더 볼 또는 솔더 범프를 구비하여 이를 통해 본딩 패드와 본딩되므로, 종래의 초음파 융착을 위해 필요한 개구부가 불필요하게 되고, 따라서 본딩 후에 실리콘 본드에 의한 개구부 밀봉이 불필요하게 되어 공정이 단순해지고 고해상도 인쇄를 보장한다.As such, the print head of the present invention does not have a separate manifold penetrating the substrate, thereby ensuring sufficient mechanical strength. Further, in a preferred embodiment, the leads of the flexible printed circuit board are provided with solder balls or solder bumps and bonded with the bonding pads through them, thus eliminating the need for openings required for conventional ultrasonic welding, and thus by bonding with silicon bonds. No opening sealing is required, which simplifies the process and ensures high resolution printing.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 것을 지칭하며, 도면상에서 각 요소의 두께나 크기는 설명의 편의와 명료성을 위해 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 기판이나 가요성 인쇄회로판의 상하관계는 도면 상에서의 위치관계를 중심으로 설명되나, 구체적인 실시에서는 그 상하가 바뀔 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the examples exemplified below are not intended to limit the scope of the present invention, but are provided to fully explain the present invention to those skilled in the art. The same reference numerals in the drawings refer to the same, the thickness or size of each element in the drawings may be exaggerated for convenience and clarity of description. Incidentally, in the following description, the vertical relationship between the substrate and the flexible printed circuit board will be described based on the positional relationship on the drawings. However, in a specific embodiment, the vertical relationship may be changed.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프린트 헤드의 구조 및 기판(120a, 120b)과 가요성 인쇄회로판(130)의 결합관계를 도시한 사시도이고, 도 5는 기판(120a, 120b)과 가요성 인쇄회로판(130)이 결합된 상태에서 도 4의 5-5선을 따라 본 단면도이다.4 is a perspective view illustrating a structure of a print head and a coupling relationship between the substrates 120a and 120b and the flexible printed circuit board 130 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating the substrate 120a and 120b. 4 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG.
먼저, 본 실시예에 따른 2 개의 기판(120a, 120b)에는 각각, 다수의 잉크 토출부가 형성되어 있다. 구체적으로, 각 기판(120a, 120b)에는 버블을 생성하기 위한 히터(125)가 그 표면에 형성되어 있고, 히터(125)의 좌우에는 장벽(127)이 형성되어 있어 각각의 잉크 챔버를 형성하도록 되어 있다. 또한, 각 잉크 토출부를 구동하고 제어하는 전기적 신호가 인가되는 배선과 그 배선의 끝에 연결된 본딩 패드(126, 126')가 형성되어 있다. 여기서, 배선과 본딩 패드(126, 126')는 예컨대 알루미늄과 같은 금속으로 동시에 형성된다. 도시된 바와 같이, 본 실시예의 프린트 헤드의 기판(120a, 120b)에는 별도의 매니폴드(도 2 및 도 3의 22 참조)가 형성되지 않는다.First, a plurality of ink ejecting portions are formed in each of the two substrates 120a and 120b according to the present embodiment. Specifically, heaters 125 for generating bubbles are formed on the surfaces of the substrates 120a and 120b, and barriers 127 are formed on the left and right sides of the heaters 125 to form respective ink chambers. It is. In addition, wirings to which electrical signals for driving and controlling the respective ink ejecting portions are applied, and bonding pads 126 and 126 'connected to the ends of the wirings are formed. Here, the wiring and the bonding pads 126 and 126 'are simultaneously formed of a metal such as aluminum, for example. As shown, a separate manifold (see 22 in FIGS. 2 and 3) is not formed on the substrates 120a and 120b of the print head of this embodiment.
가요성 인쇄회로판(130)은, 가요성 폴리머 필름, 예컨대 폴리이미드 필름( 131) 밑면에, 예컨대 구리로 이루어진 배선(134, 134')이 형성되어 있고, 각 배선(134)의 끝은 프린터 본체와 연결되는 컨택 패드(136)와 연결되어 있다. 또한, 각 배선(134)의 컨택 패드(136)와 반대쪽 단부는 기판(120a, 120b)의 본딩 패드(126)와 본딩되는 리드(132)를 이룬다. 이 리드(132, 132')는 그 밑면에 솔더볼 또는 솔더 범프(133)가 형성되어 있다. 솔더 볼 또는 솔더 범프(133)는 구리로 이루어진 리드(132, 132')의 밑면에 금막을 개재하여 납 또는 납-주석 합금으로 형성할 수 있고, 구리로 이루어진 리드(132, 132') 밑면에 직접 금으로 형성할 수도 있다. 또한, 본 실시예의 가요성 인쇄회로판(130)의 가요성 폴리머 필름(131)에는 초음파 융착을 위한 개구부(도 2 및 도 3의 35 참조)가 형성되어 있지 않으며, 기판(120a, 120b)에 형성된 다수의 잉크 토출부의 잉크 챔버의 중앙에 대응되는 위치에 노즐(124)이 형성되어 가요성 인쇄회로판(130)은 노즐판을 겸한다.In the flexible printed circuit board 130, wirings 134 and 134 'made of copper, for example, are formed on the bottom of the flexible polymer film, for example, the polyimide film 131, and the end of each wiring 134 is a printer body. It is connected to the contact pad 136 is connected to. In addition, an end opposite to the contact pad 136 of each wiring 134 forms a lead 132 bonded to the bonding pads 126 of the substrates 120a and 120b. Solder balls or solder bumps 133 are formed on the bottoms of the leads 132 and 132 '. The solder balls or solder bumps 133 may be formed of lead or lead-tin alloy through a gold film on the bottom of the leads 132 and 132 'made of copper, and beneath the leads 132 and 132' made of copper. It can also be formed directly from gold. In addition, the flexible polymer film 131 of the flexible printed circuit board 130 of the present embodiment is not formed with an opening (see 35 in FIGS. 2 and 3) for ultrasonic welding, and is formed in the substrates 120a and 120b. The nozzle 124 is formed at a position corresponding to the center of the ink chambers of the plurality of ink ejecting portions, such that the flexible printed circuit board 130 also serves as a nozzle plate.
기판(120a, 120b)과 가요성 인쇄회로판(130)은 솔더 볼 또는 솔더 범프(133)와 본딩 패드(126)가 본딩됨으로써 결합되고, 결합된 기판(120a, 120b)과 가요성 인쇄회로판(130)의 조립체 즉, 프린트 헤드는 잉크 카트리지의 기판 탑재용 홈(14)에 접착제(50)에 의해 부착됨으로써 조립이 완료된다.The substrates 120a and 120b and the flexible printed circuit board 130 are bonded by bonding the solder balls or the solder bumps 133 and the bonding pads 126. The substrates 120a and 120b and the flexible printed circuit board 130 are combined. ), That is, the print head is attached to the substrate mounting groove 14 of the ink cartridge by the adhesive 50 to complete the assembly.
이와 같이 본 실시예의 프린트 헤드는 별도의 매니폴드가 없고, 소정 간격 이격되어 결합된 두 기판(120a, 120b) 사이의 공간이 매니폴드의 역할을 하고, 잉크 카트리지(10)에서 잉크 공급구(12)를 통해 공급되는 잉크는 도 5에서 화살표로 표시된 바와 같은 경로로 공급되어 토출된다.As described above, the print head of the present embodiment does not have a separate manifold, and a space between two substrates 120a and 120b coupled at a predetermined interval serves as a manifold, and the ink supply port 12 in the ink cartridge 10 is provided. The ink supplied through) is supplied and discharged through a path as indicated by an arrow in FIG. 5.
한편, 기판에는 각 잉크 토출부들을 제어하기 위해서는 예컨대 어드레스 라인과 같은 각 잉크 토출부를 모두 연결하는 배선이 필요할 수 있다. 그러나, 본 실시예에서 기판(120a, 120b)은 서로 분리되어 있어 어드레스 라인과 같은 연결배선을 기판(120a, 120b) 상에서 연결되도록 할 수 없다. 따라서, 본 실시예에서는 이 어드레스 라인과 같은 연결배선(134')을 기판(120a, 120b) 상이 아닌 가요성 인쇄회로판(130)에 형성하고, 이를 위한 리드(132') 및 본딩 패드(126')를 각각 가요성 인쇄회로판(130) 및 기판(120a, 120b) 상에 형성한다. 따라서, 분리된 2 개의 기판(120a, 120b)을 사용하더라도 잉크 토출부의 제어에는 문제가 없다.On the other hand, in order to control the respective ink ejecting portions, the substrate may need wirings connecting all of the ink ejecting portions such as an address line. However, in the present exemplary embodiment, the substrates 120a and 120b are separated from each other so that a connection line such as an address line cannot be connected on the substrates 120a and 120b. Therefore, in the present embodiment, a connection line 134 'like this address line is formed on the flexible printed circuit board 130, not on the substrates 120a and 120b, and the lead 132' and the bonding pad 126 'are therefor. ) Are formed on the flexible printed circuit board 130 and the substrates 120a and 120b, respectively. Therefore, there is no problem in the control of the ink ejection portion even when two separate substrates 120a and 120b are used.
이어서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프린트 헤드의 조립방법을 상세히 설명한다.Next, a method of assembling the print head according to the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저, 기판(120a, 120b)을 마련한다. 기판(120a, 120b)은 구체적인 응용에따라 그 구조와 제조방법은 다르고, 기판(120a, 120b) 자체의 구조나 제조방법은 본 발명의 특징과는 무관하므로 그 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명에서 기판(120a, 120b)에는 매니폴드를 형성할 필요가 없으므로, 매니폴드를 형성하기 위한 식각 또는 샌드 블래스팅(sand blasting)과 같은 공정을 수행할 필요가 없고, 각 잉크 토출부들과 배선 및 본딩 패드(126)를 형성한 후, 웨이퍼를 각 기판 별로 분리·절단하는 소잉(sawing) 공정을 거쳐 기판(120a, 120b) 준비를 완료한다.First, the substrates 120a and 120b are prepared. The substrates 120a and 120b have different structures and manufacturing methods according to specific applications, and the structure or manufacturing method of the substrates 120a and 120b itself is irrelevant to the features of the present invention, and thus detailed description thereof will be omitted. However, in the present invention, since it is not necessary to form the manifold on the substrates 120a and 120b, there is no need to perform a process such as etching or sand blasting to form the manifold, and each ink ejecting portion After the wiring and the bonding pads 126 are formed, the preparation of the substrates 120a and 120b is completed through a sawing process of separating and cutting the wafer for each substrate.
가요성 인쇄회로판(130) 역시 통상의 공정을 거쳐 가요성 폴리머 필름(131) 상에 리드(132, 132'), 배선(134, 134') 및 컨택 패드(136)를 형성하고, 노즐(124)을 뚫음으로써 마련한다.The flexible printed circuit board 130 is also subjected to a conventional process to form leads 132 and 132 ′, wirings 134 and 134 ′, and contact pads 136 on the flexible polymer film 131, and the nozzle 124. By drilling).
다만, 본 실시예에서는 리드의 밑면에 솔더 볼 또는 솔더 범프(133)를 형성하는 공정을 더 거친다. 이는 여러 가지 방법으로 형성할 수 있는데, 예컨대 솔더 볼을 형성하는 경우는, 폴리머 필름(131) 상에(도 5의 가요성 인쇄회로판(130)을 뒤집은 상태로 형성한다) 리드(132, 132'), 배선(134, 134') 및 컨택 패드(136)를 형성한 다음, 리드(132, 132')에 표면 처리(예컨대 금을 도금하는 등)를 행하고, 솔더 볼을 집어서 리드(132, 132') 위에 놓은 다음 약간의 열 및/또는 초음파를 인가해 부착한다. 솔더 범프의 경우에는, 폴리머 필름(131) 상에 리드(132, 132'), 배선(134, 134') 및 컨택 패드(136)를 형성한 다음, 스크린 인쇄 방법으로 솔더 범프를 형성할 수 있다. 즉, 솔더 범프를 형성할 부분에 구멍이 뚫린 마스크를 가요성 인쇄회로판(130) 위에 정렬한 다음, 도전성 금속 페이스트를 전면에 도포하고 마스크를 떼어 내면 정해진 위치에 솔더 범프가 형성된다. 또는, 솔더 볼이나 솔더범프는 리드(132, 132')에 금선을 와이어 본딩 공정을 통해 볼 본딩한 다음, 본딩된 볼의 목부분을 절단함으로써 형성할 수도 있다. 이밖에, 솔더 볼 또는 솔더 범프(133)를 형성하는 과정은, 리드(132, 132'), 배선(134, 134') 및 컨택 패드(136)를 형성하는 방법 및 순서와 관련하여 다양하게 변형될 수 있다.However, in the present exemplary embodiment, the solder ball or the solder bumps 133 are formed on the bottom of the lead. This can be formed in various ways. For example, when solder balls are formed, the leads 132 and 132 'are formed on the polymer film 131 (the flexible printed circuit board 130 of FIG. 5 is turned upside down). ), The wirings 134, 134 ′ and the contact pads 136 are formed, and then the leads 132, 132 ′ are subjected to surface treatment (for example, gold plating), and the solder balls are picked up to form the leads 132, 132 ') and then apply by applying some heat and / or ultrasound. In the case of solder bumps, the leads 132 and 132 ', the wirings 134 and 134', and the contact pads 136 may be formed on the polymer film 131, and then solder bumps may be formed by screen printing. . That is, after aligning the mask having a hole formed in the portion to form the solder bump on the flexible printed circuit board 130, the conductive metal paste is applied to the entire surface and the mask is removed to form a solder bump. Alternatively, the solder balls or solder bumps may be formed by ball bonding gold wires to the leads 132 and 132 ′ through a wire bonding process, and then cutting the neck of the bonded balls. In addition, the process of forming the solder balls or the solder bumps 133 may be modified in various ways with respect to the method and order of forming the leads 132 and 132 ', the wirings 134 and 134', and the contact pads 136. Can be.
또한, 본 실시예에서 가요성 폴리머 필름(131)의 리드부(또는 본딩부)에는 초음파 융착을 위한 개구부(도 2 및 도 3의 35 참조)를 형성할 필요가 없으므로, 이를 위한 펀칭이나 식각 공정은 거치지 않는다.In addition, in the present embodiment, the lead portion (or bonding portion) of the flexible polymer film 131 does not need to form an opening (see 35 in FIGS. 2 and 3) for ultrasonic welding, and thus a punching or etching process for this purpose. Do not go through.
이어서, 이렇게 준비된 기판(120a, 120b)과 가요성 인쇄회로판(130)을 본딩에 의해 결합시킨다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 가요성 인쇄회로판(130)이 테이프상으로 연결된 필름 위에 기판(120a, 120b)을 하나씩 정렬하여 놓고 본딩함으로써 결합시킨다. 즉, 가요성 인쇄회로판(130) 테이프를 이동시켜 가면서 기판(120a, 120b)을 하나씩 본딩 패드(126)와 솔더 볼 또는 솔더 범프(133)가 서로 대면하도록 놓고, 예컨대 250∼300℃ 정도의 온도로 유지되는 적외선 오븐을 통과시키면, 솔더 볼 또는 솔더 범프(133)가 녹으면서 본딩 패드(126)와 본딩된다. 도 6에서는 기판(120a, 120b)을 하나씩 놓는 것으로 도시되었지만, 동시에 2 개의 기판을 올려 놓을 수도 있음은 물론이다.Subsequently, the substrates 120a and 120b thus prepared and the flexible printed circuit board 130 are bonded by bonding. Specifically, as shown in FIG. 6, a plurality of flexible printed circuit boards 130 are bonded by arranging and bonding the substrates 120a and 120b one by one on a film connected in tape form. That is, while moving the flexible printed circuit board 130 tape, the substrates 120a and 120b are placed so that the bonding pads 126 and the solder balls or the solder bumps 133 face each other, for example, a temperature of about 250 to 300 ° C. Passing through the infrared oven maintained at, the solder balls or solder bumps 133 melt and bond with the bonding pads 126. In FIG. 6, the substrates 120a and 120b are placed one by one, but two substrates may be placed at the same time.
이렇게 다수의 가요성 인쇄회로판(130)이 테이프상으로 연결된 필름 위에 기판(120a, 120b)을 본딩한 다음에는, 각 프린트 헤드 단위로 절단하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 잉크 카트리지(10)의 기판 탑재용 홈(14)에 접착제(50)를 이용하여 부착함으로써 프린트 헤드와 잉크 카트리지(10)의 조립을 완료한다.In this way, the plurality of flexible printed circuit boards 130 bond the substrates 120a and 120b onto a film connected in a tape form, and then cut each print head unit, and as shown in FIG. 5, each ink cartridge 10. The assembly of the print head and the ink cartridge 10 is completed by attaching to the board | substrate mounting groove 14 of () using the adhesive agent 50. FIG.
한편, 상술한 본딩 공정은, 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서와 같이, 각 색상별로 한 쌍씩 모두 6 개의 기판((120a 내지 120f)을 잉크 카트리지(10)에 먼저 부착한 다음, 가요성 인쇄회로판(130')을 기판(120a 내지 120f)과 잉크 카트리지(10)의 조립체에 본딩함으로써 이루어질 수도 있다. 이 경우, 잉크 카트리지(10)의 재질은 상기한 바와 같은 본딩시의 온도를 견딜 수 있는 내열성 플라스틱과 같은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the above-described bonding process, as in the other embodiment of the present invention illustrated in FIG. 7, six substrates 120a to 120f are first attached to the ink cartridge 10 in pairs for each color. It may be achieved by bonding the flexible printed circuit board 130 'to the assembly of the substrates 120a to 120f and the ink cartridge 10. In this case, the material of the ink cartridge 10 may be a temperature at the time of bonding as described above. It is preferably made of a material such as heat resistant plastic that can withstand it.
또한, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예의 프린트 헤드를 조립하는 과정을 설명하기 위해 도시한 사시도로서, 본 실시예에서 기판(120a, 120b)과 가요성 인쇄회로판(130")의 본딩은 초음파 융착에 의해 이루어진다. 이를 위해 가요성 인쇄회로판(130")에는 초음파 융착을 위한 개구부(135)가 형성되어 있고, 리드(132, 132')에는 전술한 실시예들에서와 같이 솔더 볼 또는 솔더 범프(133)를 형성할 필요가 없다. 한편, 초음파 융착에 의해 리드(132, 132')와 본딩 패드(126)를 본딩한 다음에는, 실리콘 본드 등을 이용하여 개구부(135)를 밀봉할 필요가 있다.8 is a perspective view illustrating a process of assembling a print head according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the bonding between the substrates 120a and 120b and the flexible printed circuit board 130 " For this purpose, the flexible printed circuit board 130 ″ is formed with an opening 135 for ultrasonic welding, and the leads 132 and 132 ′ are solder balls or solder bumps as in the above-described embodiments. There is no need to form 133. On the other hand, after bonding the leads 132 and 132 'and the bonding pad 126 by ultrasonic welding, it is necessary to seal the opening 135 using a silicon bond or the like.
이상 특정한 구조 및 용어를 사용하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하였지만 이는 예시적인 것으로서, 본 발명은 다양한 균등한 변형이 가능함은 물론이다. 예컨대, 상술한 실시예 및 도면들에 도시된 기판(120a 내지 120f)은 응용예에 따라 다양한 구조의 잉크 토출부들을 가질 수 있다. 또한, 상술한 실시예 및 도면들에서 노즐(124)은 가요성 인쇄회로판(130, 130', 130")을 마련하는 과정에서 형성하는 것으로 설명되었지만, 기판(120a 내지 120f)과 가요성 인쇄회로판(130, 130', 130")을 본딩하여 결합한 후에 뚫을 수도 있다.Although specific embodiments of the present invention have been described in detail using specific structures and terms, the present invention is illustrative, and various modifications of the present invention are possible. For example, the substrates 120a to 120f shown in the above-described embodiments and drawings may have ink ejection portions of various structures depending on the application. In addition, although the nozzle 124 is described as being formed in the process of preparing the flexible printed circuit boards 130, 130 ′, and 130 ″ in the above-described embodiments and drawings, the substrates 120a to 120f and the flexible printed circuit board are described. (130, 130 ', 130 ") may be drilled after bonding.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프린트 헤드는, 기판을 관통하는 매니폴드를 기판에 형성하지 않고, 소정 간격 이격되어 배치된 두 기판 사이의 공간을 매니폴드로 활용함으로써, 매니폴드를 형성하기 위한 공정이 필요하지 않게 되고, 매니폴드 때문에 기계적인 강도가 약해지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 생산성 및 수율이 증대하고 프린트 헤드의 수명이 증가한다.As described in detail above, the print head according to the present invention does not form a manifold penetrating the substrate on the substrate, but forms a manifold by utilizing the space between two substrates arranged at a predetermined interval as a manifold. The process is not necessary, and the mechanical strength can be prevented from weakening due to the manifold. Thus, productivity and yield are increased and the life of the print head is increased.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 솔더 볼 또는 솔더 범프를 통해 기판의 본딩 패드와 가요성 인쇄회로판의 리드를 본딩함으로써, 종래의 초음파 융착을 위해 필요한 개구부를 가요성 인쇄회로판에 형성할 필요가 없으며, 본딩후에 개구부를 실리콘 본드로 밀봉할 필요가 없다. 따라서 고해상도 인쇄에 한층 적합하다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by bonding the bonding pads of the substrate and the leads of the flexible printed circuit board through solder balls or solder bumps, it is necessary to form openings necessary for conventional ultrasonic welding in the flexible printed circuit board. There is no need to seal the openings with silicon bonds after bonding. Therefore, it is more suitable for high resolution printing.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20060928 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |