KR100467589B1 - 잉크젯 프린트헤드 및 ｆｐｃ 배선 연결방법 - Google Patents
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Abstract
잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법은, (a)플렉서블 인쇄회로(FPC) 하부에 금속배선들을 서로 이격되게 형성하고, 상기 각 FPC 배선의 상부의 일부를 노출시키는 단계; (b)상기 FPC 배선의 노출된 개공부 및 프린트헤드의 본딩패드를 연결하는 금속 연결도선들을 형성하는 단계; 및 (c)상기 프린트헤드의 본딩패드 및 상기 FPC 배선의 개공부를 상기 연결도선으로 접합하는 단계;를 구비한다. 이에 따르면, 프린트헤드 및 FPC 표면의 높이를 같게 하여 안정된 본딩구조를 형성할 수 있으며, 프린트헤드 및 FPC 배선 연결부위의 본딩력을 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 카트리지는 그 하부에 프린트헤드 및 플렉서블 인쇄기판(Flexible printed circuit: FPC)가 연결되며 FPC의 배선으로부터의 전기적 구동에 의해서 선택된 프린트헤드로부터 인쇄용 잉크의 미세한 액적(droplet)을 기록용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄한다.
도 1은 종래의 미국특허 제4,635,073호에 개시된 프린트헤드 및 배선의 연결방법을 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 실리콘 기판(1) 상에 실리콘 산화물 보호막(2), 탄탈륨 알루미늄 저항체(3), 상기 저항체(3)를 위한 알루미늄 도선(4)이 적층되어 있으며, 상기 도선(4)의 일측에는 빔리드(5)가 연결되어 있다. 상기 도선들(4)은 TAB(Tape automated bonding) 결합 플렉서블 회로의 빔리드(beam lead)(5)와 정렬된 상태에서 초음파에너지, 압력, 열처리를 통해서 금속 대 금속 써모소닉(thermosonic) 결합이 이루어진다. 도면번호 6은 사용되는 초음파 접속 툴을 가리키며, 도면부호 7은 긴 슬로트로서 잉크가 공급되는 통로이다. 복수의 저항 발열체(3)와 이에 대응하는 플렉서블 회로의 빔리드(5) 사이의 본딩은 열초음파(thermosonically) 본딩으로 행해지며 순간적으로 높은 열을 발생시켜서본딩한다.
그러나, 상기와 같은 본딩방법은 열적 본딩을 위해서 칩을 전가열(pre-heating)하여 FPC의 빔리드를 하나씩 접합하여야 하는 다수 공정으로 이루어지고, 개별접합으로 접합력이 빔리드에 따라서 차이가 난다. 또한 FPC 하부의 빔리드를 칩 위에 연결하므로 칩과 FPC 표면과의 높이 차가 존재하여 불안정한 구조를 이룬다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 프린트헤드 및 FPC 배선과 이들을 연결하는 연결도선과의 본딩력을 증가시키며, 안정된 구조의 본딩 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 미국특허 제4,635,073호에 개시된 프린트헤드 및 배선의 연결방법을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 잉크젯 프린트헤드 및 FPC의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선으로 절단한 면의 단면도이다.
도 4는 도 2의 연결도선의 사시도이다.
도 5는 레이저를 이용한 FPC의 개공부의 가공과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 2의 프린트헤드 및 FPC의 연결을 위해 사용하는 레이저 시스템 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100... 프린트헤드 106... 본딩 패드
130... 연결도선 150... FPC
152... 접착제 154... 폴리이미드
156... 개공부 200... 레이저 발생기
210... 광 균질기 220... 마스크
230... 프로젝션 렌즈 250... 레이저
252... 빔 스플리터 254... 반사미러
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법은,
(a)플렉서블 인쇄회로(FPC) 하부에 금속배선들을 서로 이격되게 형성하고, 상기 각 FPC 배선의 상부의 일부를 노출시키는 단계;
(b)상기 FPC 배선의 노출된 개공부 및 프린트헤드의 본딩패드를 연결하는 금속 연결도선들을 형성하는 단계; 및
(c)상기 프린트헤드의 본딩패드 및 상기 FPC 배선의 개공부를 상기 연결도선으로 접합하는 단계;를 구비한다.
상기 (a)단계는, (a1)폴리이미드 절연층 및 접착층으로 형성된 FPC의 보호부에서 각 FPC 배선과 대응되는 부위에 개공부를 형성하는 단계; 및 (a2)상기 접착층 하부에 서로 이격된 FPC 배선들을 형성하는 단계;를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 (a1)단계는, 레이저를 이용하여 천공하거나, 또는 미세 천공기를 사용하여 천공한다.
또한, 상기 (a1)단계는, 상기 FPC 보호부의 양면에 비닐을 감싸서 천공을 한 후, 상기 비닐을 벗기는 것이 바람직하다.
상기 (b)단계는, 폴리이미드 플레이트에 상기 연결도선들을 전기도금법으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 (c)단계는, 상기 연결도선과 상기 본딩패드 및 상기 개공부 사이에 솔더링 재료를 개재하여 레이저 빔을 조사하여 접합하는 단계인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 편의상 과장되어 있을 수 있다.
먼저, 도 2는 본 발명에 따라 제조된 잉크젯 프린트헤드 및 FPC의 개략적인 평면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선으로 절단한 면의 단면도이다.
도면을 참조하면, 프린트헤드(100) 주위에는 프린트헤드(100)로부터 이격되어서 상기 프린트헤드(100)를 포위하는 FPC(150)가 배치되어 있다. 잉크젯 프린트헤드(100)는 노즐(102)을 포함하는 잉크 토출부(104)들이 2 열로 배치되고, 각 잉크 토출부(104)와 전기적으로 연결된 본딩 패드(106)들이 배치되어 있다. 상기 본딩패드들(106)은 FPC(150)의 구리 배선들(158)과 전기적으로 연결되어서 외부로부터의 전원공급을 받는다. 도면에서는 잉크 토출부(104)들이 2열로 배치되어 있지만, 1열로 배치될 수도 있고, 해상도를 더욱 높이기 위해 3열 이상으로 배치될 수도 있다. 또한, 도면에는 한가지 색상의 잉크만을 사용하는 잉크젯 프린트헤드가 도시되어 있지만, 컬러 인쇄를 위해 각 색상별로 3 또는 4군의 잉크 토출부군이 배치될 수도 있다.
상기 FPC(150)는 폴리이미드 절연층(154), 접착층(152) 및 FPC 배선(158)으로 적층된 구조이다. 상기 본딩패드(106)와 그와 대응하는 FPC 배선(158)은 구리와 같은 금속 연결도선(130)으로 연결되어서 통전된다.
도 3을 참조하면, 프린트 헤드(100) 상에 본딩패드(106)가 형성되어 있으며, 프린트헤드(100) 주위에는 FPC(150)가 배치되어 있다. 상기 FPC(150)에는 개공부(156)가 형성되어 있으며, 이 개공부(156) 하부에는 FPC 배선(158)이 배치되어 있다. 상기 FPC 배선(158)과 상기 본딩패드(106)의 연결은 금속 연결도선(130)에 의해서 연결되어 있다.
도 4는 상기 연결도선의 사시도이다. 도면을 참조하면, 본딩 패드(106) 및 FPC 배선(158)에 대응되게 연결도선들(130)이 서로 이격되게 배치되며, 이들 연결도선들(130)은 그들을 가로지르는 폴리이미드 플레이트(132)에 의해서 고정되어 있다. 상기 연결도선(130)은 그 폭이 대략 100 ㎛이고, 그 두께는 약 35 ㎛이며, 전기도금법에 의해 폴리이미드에 연결되게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 연결도선(130)은 도전성 박막을 폴리이미드 플레이트에 부착시킨 후 레이저로 가공하여 커팅하여 형성할 수도 있다.
상기 구조의 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 프린트 헤드(100)의 본딩패드(106)와 연결되는 FPC(150)의 개공부(156)를 형성하기 위해서 본 발명에서는 레이저를 이용한 가공방법을 이용하고 있으며, 그 가공과정이 도 5에 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 먼저 레이저 발생기(200)로부터 레이저 광이 발생된다. 여기에서 사용되는 레이저로는 엑시머(Excimer)레이저가 사용되며, 이외에 DPSS(Diode-Pumped Solid State)레이저, FS(Femto-Second)레이저 등과 같은 레이저 MEMS(Micro Electro Mechanical System)에 사용되는 모든 레이저가 사용될 수 있다.
엑시머레이저의 경우, 광 균질기(Beam Homogenizer,210)를 이용하여 상기 레이저 발생기(200)로부터 발생된 레이저 광의 세기(Intensity)를 균일하게 한다.
다음으로, 광 균질기(210)를 통과한 레이저 광은 마스크(220)를 통과한다. 이때, 상기 마스크(220)는 포토마스크(미도시)가 소정의 형태로 배치되어 있다.
다음으로, 마스크(220)를 통과한 레이저 광은 프로젝션 렌즈(230)를 거쳐서 FPC(150)의 배면에 조사된다.
이에 따라, FPC(150)의 배면이 레이저 광에 의하여 접착부 및 폴리이미드가 소정의 개공부가 형성되게 가공된다. 이때 개공부의 가공면 상태를 양호하게 하기 위해서 FPC 상,하부면 상에 폴리에스테르 비닐을 깐 다음에 상기 비닐을 통해서 레이저 가공을 하게 되면, 가공후 카본 등의 잔재가 비닐과 함께 벗겨지므로 깨끗한 가공부를 얻을 수가 있다. 또한, 알콜, 물등을 이용하여 세척하는 것이 바람직하다.
여기서, 가공되는 면이 녹아 내리는 것을 최소화하기 위하여 레이저의 펄스를 변화시켜 가공하게 되며, 또한 펄스의 주기를 바꾸거나 펄스의 시간 간격을 조절하는 등의 단속적인 방식을 이용하여 가공의 상태를 좋게 만든다.
한편, 위에 언급한 엑시머레이저 이외의 레이저의 경우에는, 레이저 광의 초점을 맞추기가 용이하므로 상기 마스크를 사용하지 않고 서로 다른 크기의 포커스 스폿 사이즈(focus spot size)와 레이저 광의 플루언스(fluence, 단위면적당 에너지의 양) 변화를 이용하여 연결부 홈을 가공할 수도 있다.
상기 개공부(156)를 형성하기 위해서 레이저 애블레이션(ablation)을 하였으나, 미세천공기를 사용하여 천공할 수도 있다.
다음으로 상기 각 개공부(156)에 대응하고 상기 개공부(156)에 의해서 노출되는 FPC 배선(158)을 형성한다. FPC 배선(158)의 형성은 전기도금법으로 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 프린트헤드(100)의 본딩패드(106) 및 FPC(150)의 개공부(156)의 전기적 연결을 위한 연결도선(130)의 제조방법을 설명한다. 도 4를 참조하면, 하나의 폴리이미드 플레이트(132)에 구리로 된 연결도선(130)을 전기도금법 또는패터닝으로 형성하되 상기 개공부(156)에 대응하게 형성한다.
상기 연결도선(130)은, 프린트헤드(100)의 본딩패드(106)와 연결되는 부위와 개공부(156)에 연결되는 부위가 층이 져 있으며, 낮은 부위를 개공부(156)에 맞게 맞추고 높은 부위를 프린트헤드의 본딩패드(106) 상에 본딩하여 전기적 연결을 한다. 이 때 본딩을 위해서 도 6에 도시한 바와 같은 레이저시스템을 이용한다. 상기 레이저 시스템은, 레이저 빔을 발진하는 YAG 레이저(250)와, 상기 레이저빔을 받아서 일부는 직진시키고 일부는 반사시켜는 빔스플리터(252)를 사용한다. 상기 빔스플리터(252)에 의해서 반사된 레이저빔은 반사미러(254)에 의해서 레이저빔의 방향이 소정각도로 반사되어서 목표물에 조사된다. 상기 분할된 두 개의 레이저빔이 조사되는 포커싱 위치에 연결도선의 양단부를 위치시키면 하나의 레이저(250)로 동시에 본딩작업을 수행할 수 있다. 상기 연결도선(130)의 양단의 하부에 주석, 은, 구리, 금 등의 솔더링 재료를 개재하면 본딩부의 접합력을 증가시킬 수 있다.
도 6에서는 레이저 전단에 빔 스플리터를 배치하여서 레이저 광을 분할하여 사용하는 방법을 도시하였으나, 상기 빔 스플리터를 사용하지 않고 두 개의 레이저를 사용할 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법에 따르면, 프린트헤드 및 FPC 표면의 높이를 같게 하여 안정된 본딩구조를 형성할 수 있다. 또한, 레이저를 이용하여 보다 정밀한 패터닝을 FPC에 구현할 수 있으며, 프린트헤드 및 FPC 배선 연결부위의 본딩력을 증가시킬 수 있다. 또한, 레이저를 사용하여 FPC 보호부를 천공하는 속도가 매우 빠르며, 레이저를 이용하여 자동화공정을 이루기가 용이하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (9)
- (a)플렉서블 인쇄회로(FPC) 하부에 금속배선들을 서로 이격되게 형성하고, 상기 각 FPC 배선의 상부의 일부를 노출시키는 단계;(b)상기 FPC 배선의 노출된 개공부 및 프린트헤드의 본딩패드를 연결하는 금속 연결도선들을 형성하는 단계;(c)상기 프린트헤드의 본딩패드 및 상기 FPC 배선의 개공부를 상기 연결도선으로 접합하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 (a)단계는,(a1)폴리이미드 절연층 및 접착층으로 형성된 FPC의 보호부에서 각 FPC 배선과 대응되는 부위에 개공부를 형성하는 단계;(a2)상기 접착층 하부에 서로 이격된 FPC 배선들을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 (a1)단계는,레이저를 이용하여 천공하는 단계인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 (a1)단계는,상기 FPC 보호부의 양면에 비닐을 감싸서 천공을 한 후, 상기 비닐을 벗기는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 레이저는 엑시머 레이저 또는 다이오드 여기 고체 레이저인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 (a1)단계는,미세 천공기를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 (b)단계는,폴리이미드 플레이트에 상기 연결도선들을 전기도금법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 (c)단계는,상기 연결도선과 상기 본딩패드 및 상기 개공부 사이에 솔더링 재료를 개재하여 레이저 빔을 조사하여 접합하는 단계인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 (c)단계는,상기 레이저 전단에 빔 스플리터를 배치하여 레이저 빔을 분할한 후 분할된 레이저 빔으로 상기 연결도선의 양단부를 동시에 접합하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 및 FPC 배선 연결방법.
Priority Applications (1)
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| KR10-2002-0034874A KR100467589B1 (ko) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 잉크젯 프린트헤드 및 ｆｐｃ 배선 연결방법 |
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| KR20030097482A KR20030097482A (ko) | 2003-12-31 |
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ID=32388015
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| KR (1) | KR100467589B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS58180034A (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6153737A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-17 | Hitachi Ltd | 電子装置の組立法及び組立装置 |
| JPH0750319A (ja) * | 1993-04-30 | 1995-02-21 | Hewlett Packard Co <Hp> | テープ自動ボンディングビームリード絶縁を行なう改善された装置及び方法 |
| KR100256464B1 (ko) * | 1995-10-31 | 2000-05-15 | 디. 크레이그 노룬드 | Tab 회로의 전기도선을 전기적 접촉 범프에 무납땜 접합하는 방법 및 그를 이용해 제조된 열 잉크젯 프린트헤드 |
-
2002
- 2002-06-21 KR KR10-2002-0034874A patent/KR100467589B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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