WO2006013751A1 - ボンディング構造、ワイヤボンディング方法、アクチュエータ装置、及び液体噴射ヘッド - Google Patents

ボンディング構造、ワイヤボンディング方法、アクチュエータ装置、及び液体噴射ヘッド Download PDF

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connection
actuator device
connection portion
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Isao Yanagisawa
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Seiko Epson Corporation
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    • H01L2924/20752—Diameter ranges larger or equal to 20 microns less than 30 microns

Definitions

  • Bonding structure wire bonding method, actuator device, and liquid jet head
  • the present invention relates to a bonding structure of a bonding wire connected to a bonding pad and a wire bonding method, and is applied to an actuator device provided with a diaphragm and a piezoelectric element, in particular, a nozzle opening for discharging ink droplets.
  • a part of the pressure generation chamber that communicates is configured by a diaphragm, and a piezoelectric element is formed on the surface of the diaphragm, and is suitable for application to a liquid ejecting head that ejects ink droplets by displacement of a piezoelectric layer. is there.
  • An actuator device including a piezoelectric element that is displaced by applying a voltage is mounted on, for example, a liquid ejecting head that ejects liquid droplets.
  • a liquid ejecting head for example, a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is configured by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize ink in the pressure generating chamber.
  • Inkjet recording heads that eject ink droplets from nozzle openings are known.
  • a drive IC is mounted on a substrate to be bonded to a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber is formed, for example, a reservoir forming substrate, and pulled out from each piezoelectric element.
  • a structure is employed in which the terminal portion of the lead electrode and the driving IC are electrically connected by a bonding wire using wire bonding (see, for example, Patent Document 1).
  • wire bonding is performed using a cable, after connecting one end of the connection wiring to the terminal portion of the driving IC and then connecting the other end of the bonding wire to the lead electrode. This is done by connecting to the bonding pad which is the terminal part.
  • wire bonding is performed while heating at a temperature of 150 ° C or higher.
  • a temperature of 150 ° C or higher By heating at such a high temperature, there is a problem in that each substrate constituting the ink jet recording head is thermally expanded and destroyed. For this reason, when wire bonding is performed on an inkjet recording head, it is necessary to perform heating at as low a temperature as possible.
  • wire bonding performed at a low temperature bonding wire and bonding are performed. There is a problem that sufficient bonding strength with the pad cannot be secured.
  • the wiring of devices using bonding wires typified by ink jet recording heads is required to have a high density.
  • the bonding wire is pressed and connected to the bonding pad with a load of 294 to 882 X 10 _3 N, so the bonding part of the bonding wire connected to the bonding pad (
  • the stitch portion is formed with a stitch width of 2 to 3 times the wire diameter and a stitch thickness of 0.1 times or less of the wire diameter.
  • the bonding pad has to be formed wider than the width of the stitch portion, and there is a problem that the bonding pad cannot be densified by reducing the width and pitch of the bonding pad.
  • Patent Document 2 Although the same bonding strength as that of the conventional bonding wire can be ensured, only the crimping dimension is forced, so that the bonding strength can be increased. There is a problem that you can not. Further, in Patent Document 2, there is a problem that a process of providing a concave portion or a convex portion in the bonding wire portion of the electrode is required, which complicates the manufacturing process and increases the manufacturing cost.
  • the above-mentioned problems also exist in devices having a bonding wire connection structure using semiconductor elements such as LSIs and ICs that can be used only by liquid jet heads such as ink jet recording heads.
  • the bonding wire When wire bonding is performed, the bonding wire is pressed against the bonding node by means of a capillary, and the bonding wire is brought into an unconstrained state to raise the power to a state where the bonding wire is fed out by a predetermined amount. With the bonding wire in a restrained state, the lift is further lifted, and the thinned portion is pressed to break. After this, the next step after the predetermined amount of the bonding wire has been fed out It moves to the joining part and performs joining work.
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 propose securing the strength of the joint portion by forming a bump with a ball or performing ball bonding.
  • the actual situation is that the bonding strength cannot be improved at low temperatures.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-160366 (page 3, FIG. 2)
  • Patent Document 2 JP-A-5-251856 (Pages 2 and 3, Fig. 1)
  • Patent Document 3 JP 2000-252315 A
  • Patent Document 4 JP-A-5-129357
  • an object of the present invention is to provide a bonding structure and a wire bonding method capable of improving the bonding strength even in the case of wire bonding at low temperature heating.
  • the present invention provides an actuator device and a liquid jet head that employ a bonding structure that can improve the bonding strength even in wire bonding at low temperature heating. Is an issue.
  • a bonding site where a bonding wire is connected to a bonding pad includes a first connection site on the tip end side and the first connection site.
  • the bonding structure is characterized by comprising a continuous second connection portion.
  • the second bonding portion is continuous with the first connection portion and the first connection portion even in the case of wire bonding at a relatively low temperature compared to a general wire bonding temperature of 150 ° C. Since it is composed of connection parts, the bonding strength between the bonding wire and the bonding pad can be improved. By improving the bonding strength, the stitch width of the bonding wire connected to the bonding pad can be reduced, and the bonding pad width can be reduced and the pitch of the adjacent bonding pads can be reduced. .
  • a second aspect of the present invention is the bonding structure according to the first aspect, wherein the second connection part has a higher tensile strength than the first connection part. .
  • the second connecting portion has a high tensile strength V, so that bonding is possible. The bonding strength between the wire and the bonding pad can be improved.
  • the second connection portion is connected to the first connection portion by applying an ultrasonic wave having a large amplitude. It has a characteristic bonding structure.
  • the second connection portion is connected by applying a large amplitude ultrasonic wave. As a result, the bonding strength between the bonding wire and the bonding pad can be improved.
  • a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, a stitch width of the second connection part is formed wider than the first connection part. It is in the bonding structure.
  • the stitch width of the second connection portion is increased even in wire bonding at a relatively low temperature compared to a general wire bonding temperature of 150 ° C. Bonding strength with the bonding pad can be improved [0017]
  • the thickness of the second connection portion is smaller than that of the first connection portion. It is in the bonding structure.
  • the thickness of the second connection part is reduced even in wire bonding at a relatively low temperature compared to the general wire bonding temperature of 150 ° C. Since it is difficult and strongly bonded, the bonding strength between the bonding wire and the bonding pad can be improved.
  • a sixth aspect of the present invention is the bonding structure according to any one of the first to fifth aspects, characterized in that at least a surface of the bonding pad connected to the bonding wire has a metallic force.
  • the bonding pad having the gold strength by using the bonding pad having the gold strength, it is possible to reliably bond the bonding wire having the gold strength and to improve the bonding strength.
  • the bonding wire when the bonding wire is connected to the bonding pad, the bonding wire is pressed against the bonding node side while heating the bonding wire and applying an ultrasonic wave.
  • the bonding wire and applying ultrasonic waves press the tool against the bonding pad side of the part connected to the first connection part to connect the bonding wire to the bonding pad.
  • the second connection portion is used.
  • the bonding portion is connected to the first connection portion and the first connection portion. Since it can be used as a connection site, the bonding strength between the bonding wire and the bonding pad can be improved.
  • the stitch width of the bonding wire connected to the bonding pad can be narrowed, and the bonding pad width can be narrowed to narrow the pitch of the adjacent bonding pad. it can.
  • An eighth aspect of the present invention is the seventh aspect, in the seventh aspect, the second connection with respect to the first connection site.
  • a wire bonding method is characterized in that ultrasonic waves having a large amplitude are applied at a connection site.
  • the second connection site is connected by applying a large amplitude ultrasonic wave.
  • the bonding strength between the bonding wire and the bonding pad can be improved.
  • a ninth aspect of the present invention is the wire bonding method according to the seventh or eighth aspect, wherein the tool is a stubble through which a bonding carrier is passed.
  • the first connection site and the second connection site can be formed by a single function.
  • a tenth aspect of the present invention is a diaphragm provided on one side of the substrate, and the diaphragm provided via the diaphragm.
  • An actuator device comprising: a plurality of piezoelectric elements each including a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode; and a bonding pad electrically connected to the piezoelectric element and connected to a bonding wire.
  • the present invention provides an actuator device in which the bonding wire is connected by the bonding structure according to any one of items 1 to 5.
  • the bonding structure can improve the bonding strength between the bonding wire and the bonding pad even when wire bonding is performed at a relatively low temperature compared to a general wire bonding temperature of 150 ° C. It can be an actuator device.
  • An eleventh aspect of the present invention is characterized in that, in the tenth aspect, a lead-out wiring led out from the piezoelectric element is provided, and a leading end of the lead-out wiring is a bonding pad. Located in the actuator device.
  • the bonding pad includes: In the actuator device, the other end of a bonding wire having one end connected to a terminal portion of a driving IC for driving the piezoelectric element is connected.
  • the bonding wire can be bonded to the bonding pad on the second bonding side with high strength, and the stitch width of the bonding wire can be reduced.
  • the actuator device according to any one of the tenth to twelfth embodiments and a pressure generation chamber communicating with the nozzle opening are formed, and the actuator device is provided on one surface. And a flow path forming substrate! / A liquid jet head characterized by squeezing.
  • the bonding strength between the driving IC and other bonding pads can be improved, the bonding pad width can be narrowed, and the nozzle openings can be arranged at high density.
  • the bonding structure and the wire bonding method of the present invention can improve the bonding strength even in the case of wire bonding at low temperature heating.
  • the actuator device and the liquid ejecting head of the present invention are the actuator device and the liquid ejecting head adopting the bonding structure that can improve the bonding strength even in the case of wire bonding at low temperature heating.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid jet head according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of a liquid jet head according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a wire bonding connection structure according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a wire bonding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a process explanatory diagram of a wire bonding method.
  • FIG. 6 is an external view of a bonding wire connecting portion.
  • FIG. 7 is a graph showing test results by wire bonding according to the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a liquid jet head according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG.
  • the flow path forming substrate 10 constituting the liquid ejecting head has a silicon single crystal substrate force, and an elastic film 50 made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation is formed on one surface thereof.
  • the flow path forming substrate 10 is formed with pressure generating chambers 12 defined by a plurality of partition walls 11 by performing anisotropic etching on the other side.
  • a reservoir 100 is formed which communicates with a reservoir portion 32 provided on a reservoir forming substrate 30 to be described later and serves as a common liquid chamber for the pressure generating chambers 12.
  • a communication part 13 is formed.
  • the communication portion 13 is in communication with one end portion in the longitudinal direction of each pressure generating chamber 12 through the liquid supply path 14.
  • a nozzle plate 20 in which a nozzle opening 21 communicating with the opposite side of the liquid supply path 14 of each pressure generating chamber 12 is formed is an adhesive or a heat welding film. And so on.
  • the nozzle plate 20 is a glass having a thickness of, for example, 0.01 to Lmm and a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less, for example, 2.5 to 4.5 [X 10 _6 / ° C]. Made of ceramics, silicon single crystal substrate or stainless steel.
  • the elastic film 50 having a thickness of about 1.0 m is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10.
  • an insulator film 55 having a thickness of, for example, about 0.4 m is formed on this insulator film 55.
  • the upper electrode film 80 of about 0.05 / zm is laminated by a process described later to constitute the piezoelectric element 300.
  • the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80.
  • one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. To configure.
  • a portion that is composed of any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion.
  • the lower electrode film 60 is used as the common electrode of the piezoelectric element 300
  • the upper electrode film 80 is used as the individual electrode of the piezoelectric element 300.
  • a piezoelectric active part is formed for each pressure generating chamber.
  • the piezoelectric element 300 and a vibration plate that is displaced by driving of the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator.
  • the lower electrode film 60, the elastic film 50, and the insulator film 55 of the piezoelectric element 300 function as a diaphragm.
  • a force near one end of the upper electrode film 80 in the longitudinal direction of the piezoelectric element 300 is also drawn out to the vicinity of the end of the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10 as, for example, gold (Au) or the gold
  • a lead electrode 90 made of an adhesive metal such as titanium tungsten (TiW) is extended on the lower side.
  • the lead electrode 90 is electrically connected to the driving IC 110, which will be described later, through a bonding hole 120 through the through hole 33.
  • a reservoir forming substrate 30 having a reservoir portion 32 constituting at least a part of the reservoir 100 is interposed via an adhesive 35. It is joined.
  • the reservoir portion 32 is formed across the reservoir forming substrate 30 in the thickness direction and across the width direction of the pressure generating chamber 12, and as described above, the communicating portion of the flow path forming substrate 10 is formed.
  • a reservoir 100 is formed which communicates with 13 and serves as a common liquid chamber for each pressure generating chamber 12.
  • a piezoelectric element holding portion 31 having a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 is provided in a region facing the piezoelectric element 300 of the reservoir forming substrate 30.
  • a through hole 33 that penetrates the reservoir forming substrate 30 in the thickness direction is provided in a region between the reservoir portion 32 and the piezoelectric element holding portion 31 of the reservoir forming substrate 30.
  • the lead electrode 90 that is a lead-out wiring led out from each piezoelectric element 300 is exposed in the through-hole 33 in the vicinity of the end thereof.
  • the material of the reservoir forming substrate 30 examples include glass, ceramic material, metal, and resin, and the like, and the reservoir forming substrate 30 is formed of a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10. In this embodiment, It was formed using a silicon single crystal substrate made of the same material as the flow path forming substrate 10.
  • a drive IC 110 for driving each piezoelectric element 300 is provided on the reservoir forming substrate 30.
  • One end of a bonding wire 120 is connected to each terminal portion 111 of the driving IC 110, and the other end of the bonding wire 120 is connected to the terminal portion 90a of the lead electrode 90, which is a bonding pad, in a wire bonding method described later in detail.
  • the wire diameter of the bonding wire 120 is preferably ⁇ 20 to 30 m, and in this embodiment, a bonding wire 120 made of gold (Au) having a wire diameter of, for example, ⁇ 25 m is used.
  • connection structure (bonding structure) of the bonding wire 120 connected to the terminal portion 90a of the lead electrode 90 which is a bonding pad formed with gold at least on the surface connected to the bonding wire 120, and the wire bonding method are used.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the connection structure of wire bonding
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the liquid jet head showing the wire bonding method
  • FIG. 5 is a process explanatory diagram of the wire bonding method
  • FIG. 3 is an external view of a connection part of a wire 120.
  • the bonding site 200 which is a region connected to the terminal portion 90a of the lead electrode 90 at one end of the bonding wire 120 having a wire diameter r (for example, ⁇ 25 ⁇ m), has a leading end portion.
  • the first connection part 201 (temporary joint) on the side and the second connection part 202 (main joint) continuous with the first connection part 201 are configured.
  • the bonding site 200 connected to the terminal portion 90a of the bonding wire 120 is formed by a wire bonding method described later in detail.
  • the second connection part 202 of the bonding part 200 is formed by applying an ultrasonic wave having a larger amplitude than that of the first connection part 201, and the second connection part 202 is pulled higher than the first connection part 201.
  • the stitch width H2 of the second connection part 202 (maximum width of the second connection part 202) is made wider than the stitch width HI of the first connection part 201 (maximum width of the first connection part 201).
  • the thickness t2 of the second connection portion 202 is made thinner than the thickness tl of the first connection portion 201.
  • the bonding strength between the bonding wire 120 and the terminal portion 90a can be improved.
  • the bonding wire 120 and the terminal portion 90a are firmly bonded to each other so as not to be peeled off.
  • the bonding strength of the bonding wire 120 connected to the terminal portion 90a which is a bonding pad, can be improved as described above, the width of the bonding portion 200 can be reduced and the width of the terminal portion 90a can be reduced.
  • the pitch of the adjacent terminal portions 90a can be reduced.
  • the width and pitch of the lead electrodes 90 can be narrowed, the lead electrodes 90 can be densified, and the liquid jet head can be miniaturized.
  • a compliance substrate 40 is bonded onto such a reservoir forming substrate 30, and other than the liquid inlet 44 in the region facing the reservoir 100 of the compliance substrate 40.
  • This region is a flexible portion 43 formed thin in the thickness direction, and the reservoir 100 is sealed by the flexible portion 43.
  • This flexible portion 43 provides compliance within the reservoir 100.
  • the bonding wire 120 is held in a state where it is inserted into the capillary 130 constituting the wire bonding apparatus, and is bonded to the terminal portion 111 of the drive 110 by ball bonding. Connected. As a connection method by this ball bonding, a sphere is formed by melting the tip of the bonding wire 120, and this sphere is pressed against the terminal portion 111 of the drive IC 110.
  • the bonding wire 120 is connected to the terminal portion 90a of the lead electrode 90 which is a bonding pad. At this time, the bonding wire 120 is heated and pressed by pressing the bonding wire 120 against the terminal portion 90a of the lead electrode 90 while applying an ultrasonic wave.
  • the capillary 130 while heating the bonding wire 120 and applying an ultrasonic wave, the capillary 130 is pressed against the terminal portion 90a, and the bonding wire 120 is moved.
  • the first connection portion 201 is temporarily joined by connecting to the terminal portion 90a.
  • the second link 130 is formed by pressing the cable 130 (tool) against the terminal part 90 a side of the part connected to the first connection part 201 and connecting the bonding wire 120 to the terminal part 90 a (main joining).
  • the bonding wire 120 is pulled out to be empty. Therefore, the first connection part 201 and the second connection part 202 can be formed by one single pillar 130.
  • the second connection part 202 it is also possible to use a special tool with a shape and size that can be used for the main joining, and the empty Cabilizer 130 is used as the main joining tool. There is no need to limit.
  • the second connection portion 202 When the second connection portion 202 is formed with respect to the first connection portion 201, ultrasonic waves with a large amplitude are applied.
  • temporary bonding is performed by pressing the ultrasonic wave with a low amplitude ultrasonic wave tl, and when the second connection part 202 is formed, a large amplitude ultrasonic wave is applied.
  • the main bonding is performed by pressing. For this reason, even when wire bonding is performed at a relatively low temperature compared to the general wire bonding temperature, the second connection portion 202 is connected by applying a large amplitude ultrasonic wave.
  • the bonding strength with the terminal portion 90a can be improved.
  • FIG. 7 shows the relationship between the amplitude of the ultrasonic wave, the tensile strength (pull strength: g), and the fracture occurrence rate (%). As shown in Fig. 7, the pull strength increases as the ultrasonic amplitude increases, while the fracture rate increases.
  • the diameter of the chain 130 is S66mm and the diameter of the bonding wire 120 is 20mm
  • a sufficient tensile strength of 2. Og or more is ensured up to an amplitude of about 1.5 m.
  • the fracture rate can be maintained at almost 0%.
  • the diameter of the Cabilizer 130 is S86mm and the diameter of the bonding wire 120 is 30mm
  • a sufficient tensile strength of 4. Og or more to 8. Og is secured until the amplitude is about 3.
  • the fracture rate can be maintained at almost 0%.
  • the amplitude of the ultrasonic wave when forming the first connection portion 201 and the amplitude of the ultrasonic wave when forming the second connection portion 202 are appropriately selected.
  • a bonding part 200 composed of the first connection part 201 of the temporary connection and the second connection part 202 of the main connection continuous to the first connection part 201.
  • the second connection part 202 is higher than the first connection part 201, and a bonding part 200 having a tensile strength can be obtained.
  • the terminal portion 111 of the driving IC 110 and the terminal portion 90a of the lead electrode 90 are electrically connected by the bonding wire 120 connected by the wire bonding method described above.
  • the above-described wire bonding method and bonding wire connection structure can be applied to all the electrodes connected to the bonding wire of the ejection head.
  • a bonding wire for connecting the terminal portion and the terminal portion of the driving IC 110 may be used.
  • an example of a bonding method used in an actuator device, in particular, a liquid jet head, and a connection structure of bonding wires formed thereby is shown.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to other devices such as a semiconductor device using.
  • the present invention can be used in the industrial field of bonding structures and wire bonding methods for bonding wires connected to bonding pads.
  • the present invention is applied to an actuator device including a vibration plate and a piezoelectric element, and in particular, a part of a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening for ejecting ink droplets is constituted by a vibration plate.
  • the piezoelectric element can be formed on the surface of the vibration plate and used in an industrial field applied to a liquid ejecting head that ejects ink droplets by displacement of the piezoelectric layer.

Abstract

　ボンディングワイヤがボンディングパッドに接続されるボンディング部位２００を、先端部側の第１接続部位２０１と第１接続部位２０１に連続する第２接続部位２０２とで構成し、１５０°Cという一般的なワイヤボンディング温度に比べ、比較的低温でのワイヤボンディングであっても、ボンディングワイヤ１２０と端子部９０ａとの接合強度を向上させ、端子部９０ａに接続されたボンディングワイヤ１２０のステッチ幅を狭くすることができ、端子部９０ａの幅を狭くして隣接する端子部９０ａのピッチを狭くする。

Description

明 細 書
ボンディング構造、ワイヤボンディング方法、ァクチユエータ装置、及び液 体噴射ヘッド
技術分野
[0001] 本発明は、ボンディングパッドに接続されるボンディングワイヤのボンディング構造 及びワイヤボンディング方法に関し、振動板と圧電素子とを備えたァクチユエータ装 置への適用、特に、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を 振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電体層の変位により インク滴を吐出させる液体噴射ヘッドに適用して好適なものである。
背景技術
[0002] 電圧を印加することにより変位する圧電素子を具備するァクチユエータ装置は、例 えば、液滴を噴射する液体噴射ヘッド等に搭載される。このような液体噴射ヘッドとし ては、例えば、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振 動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からイン ク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが知られている。そして、インクジェット式 記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電ァクチュ エータ装置を搭載したものと、たわみ振動モードの圧電ァクチユエータ装置を搭載し たものの 2種類が実用化されている。
[0003] ここで、後者のインクジェット式記録ヘッドとしては、圧力発生室が形成された流路 形成基板に接合される基板、例えば、リザーバ形成基板に駆動 ICが搭載され、各圧 電素子から引き出されたリード電極の端子部と駆動 ICとをワイヤボンディングを用い たボンディングワイヤにより電気的に接続する構造が採用されている（例えば、特許 文献 1参照)。このようなインクジェット式記録ヘッドの製造にぉ 、て行われるワイヤボ ンデイングは、キヤビラリを用いて、駆動 ICの端子部に接続配線の一端を接続した後 に、そのボンディングワイヤの他端をリード電極の端子部であるボンディングパッドに 接続することで行われる。
[0004] 一般的にワイヤボンディングは、 150°C以上の温度で加熱しながら行われるため、 このような高温で加熱することによって、インクジェット式記録ヘッドを構成する各基板 が熱膨張して破壊されてしまうという問題がある。このため、インクジェット式記録へッ ドにお 、てワイヤボンディングを行う際には、できるだけ低温で加熱しながら行う必要 があるが、低温で加熱しながら行ったワイヤボンディングでは、ボンディングワイヤとボ ンデイングパッドとの十分な接合強度を確保することができな 、という問題がある。
[0005] また、インクジェット式記録ヘッドに代表されるボンディングワイヤを用いたデバイス の配線は、高密度化が求められている。し力しながら、一般的なワイヤボンディングで は、ボンディングワイヤをボンディングパッドに 294〜882 X 10_3Nの荷重で押圧し て接続されるため、ボンディングパッドに接続されたボンディングワイヤのボンディン グ部位 (ステッチ部）は、ステッチ幅がワイヤ径の 2〜3倍で、ステッチ厚がワイヤ径の 0. 1倍以下で形成される。このため、ボンディングパッドをステッチ部の幅よりも広く形 成しなくてはならず、ボンディングパッドの幅及びピッチを狭くして高密度化すること ができないという問題がある。このため、基板上の電極のワイヤボンディング部に凹部 または凸部を設けることによりボンディングワイヤの圧着寸法を強制して、接合強度を 確保すると共に電極の幅及びピッチを狭くしたワイヤボンディング用電極構造が提案 されている（例えば、特許文献 2参照)。
[0006] し力しながら、特許文献 2では、従来のボンディングワイヤと同じ接合強度を確保す ることができるものの、圧着寸法を強制しているだけであるため、接合強度を増大させ ることはできないという問題がある。また、特許文献 2では、電極のボンディングワイヤ 部に凹部または凸部を設けるという加工が必要となり、製造工程が複雑ィ匕すると共に 、製造コストが高くなつてしまうという問題がある。なお、上述した問題は、インクジエツ ト式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドだけでなぐ LSIや IC等の半導体素子を用いたボ ンデイングワイヤの接続構造を有するデバイスなどにおいても同様に存在する。
[0007] ワイヤボンディングを行う場合、キヤビラリによってボンディングワイヤをボンディング ノ ッドに押し付けて接合し、ボンディングワイヤを非拘束状態にしてキヤビラリを上昇 させてボンディングワイヤが所定量繰り出された状態にし、その後、ボンディングワイ ャを拘束状態にしてキヤビラリを更に上昇させ、押し付けて薄肉状態になった部位を 破断させる。この後、ボンディングワイヤが所定量繰り出された状態のキヤビラリを次 の接合部に移動させて接合作業を行う。
[0008] 例えば、特許文献 3、特許文献 4では、ボールでバンプを作ったりボールボンディン グを行うことで、接合部の強度を確保することが提案されている。しかし、これらの技 術はいずれも 1回でのボンディングであるため、低温状態で接合強度を向上させるこ とはできな 、のが実情であった。
[0009] 低温で加熱しながら行うワイヤボンディングでは、熱エネルギーが乏し!/、分、それを 補うために超音波振幅を大きくして摩擦による熱エネルギーを使用している。この時 、キヤビラリによってボンディングワイヤをボンディングパッドに押し付けて接合した時 点で振幅によって接合部が破断する虞があった。接合部に破断が発生すると、トー チによる放電が行えず、接合が不十分になる虞があった。また、キヤビラリによってボ ンデイングワイヤを押し付けた時点で接合部が破断すると、キヤビラリの先端カゝらボン デイングワイヤが所定量繰り出されて ヽな 、状態になってしま 、、次の接合のために 、人手によってボンディングワイヤを繰り出す作業が必要になってしまう。
[0010] 特許文献 1 :特開 2002— 160366号公報 (第 3頁、第 2図）
特許文献 2：特開平 5— 251856号公報 (第 2〜3頁、第 1図）
特許文献 3：特開 2000— 252315号公報
特許文献 4：特開平 5— 129357号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] 本発明はこのような課題に鑑み、低温加熱におけるワイヤボンディングであっても、 接合強度を向上することができるボンディング構造及びワイヤボンディング方法を提 供することを課題とする。
[0012] また、本発明はこのような課題に鑑み、低温加熱におけるワイヤボンディングであつ ても、接合強度を向上することができるボンディング構造を採用したァクチユエータ装 置、及び液体噴射ヘッドを提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
[0013] 上記課題を解決する本発明の第 1の態様は、ボンディングワイヤがボンディングパ ッドに接続されるボンディング部位が、先端部側の第 1接続部位と該第 1接続部位に 連続する第 2接続部位とで構成されていることを特徴とするボンディング構造にある。 かかる第 1の態様では、 150°Cという一般的なワイヤボンディング温度に比べ、比較 的低温でのワイヤボンディングであっても、ボンディング部位が第 1接続部位と第 1接 続部位に連続する第 2接続部位とで構成されるため、ボンディングワイヤとボンディン グパッドとの接合強度を向上することができる。接合強度を向上させることができるこ とにより、ボンディングパッドに接続されたボンディングワイヤのステッチ幅を狭くする ことができ、ボンディングパッドの幅を狭くして隣接するボンディングパッドのピッチを 狭くすることができる。
[0014] 本発明の第 2の態様は、第 1の態様において、前記第 1接続部位に対して前記第 2 接続部位が高い引張り強度を有して ヽることを特徴とするボンディング構造にある。 かかる第 2の態様では、 150°Cという一般的なワイヤボンディング温度に比べ、比較 的低温でのワイヤボンディングであっても、第 2接続部位が高い引張り強度を有して V、るので、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合強度を向上することができ る。
[0015] 本発明の第 3の態様は、第 1又は 2の態様において、前記第 1接続部位に対して前 記第 2接続部位が大振幅の超音波が印加されて接続されていることを特徴とするボ ンデイング構造にある。
かかる第 3の態様では、 150°Cという一般的なワイヤボンディング温度に比べ、比較 的低温でのワイヤボンディングであっても、第 2接続部位が大振幅の超音波が印加さ れて接続されて ヽるので、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合強度を向 上することができる。
[0016] 本発明の第 4の態様は、第 1〜3の何れかの態様において、前記第 1接続部位に対 して前記第 2接続部位のステッチ幅が広く形成されていることを特徴とするボンディン グ構造にある。
かかる第 4の態様では、 150°Cという一般的なワイヤボンディング温度に比べ、比較 的低温でのワイヤボンディングであっても、第 2接続部位のステッチ幅が広くされて ヽ るので、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合強度を向上することができる [0017] 本発明の第 5の態様は、第 1〜4の何れかの態様において、前記第 1接続部位に対 して前記第 2接続部位の厚さが薄く形成されていることを特徴とするボンディング構 造にある。
かかる第 5の態様では、 150°Cという一般的なワイヤボンディング温度に比べ、比較 的低温でのワイヤボンディングであっても、第 2接続部位の厚さが薄くされている、即 ち、剥離しにくく強固に接合されているので、ボンディングワイヤとボンディングパッド との接合強度を向上することができる。
[0018] 本発明の第 6の態様は、第 1〜5の何れかの態様において、少なくとも前記ボンディ ングパッドの前記ボンディングワイヤと接続する表面が金力もなることを特徴とするボ ンデイング構造にある。
かかる第 6の態様では、金力もなるボンディングパッドを用いることで、金力もなるボ ンデイングワイヤを確実に接合することができると共に、接合強度を向上することがで きる。
[0019] 本発明の第 7の態様は、ボンディングワイヤをボンディングパッドに接続するに際し 、ボンディングワイヤを加熱すると共に超音波を印加しながらキヤビラリをボンディング ノ ッド側に押し付けて、ボンディングワイヤをボンディングパッドに接続して第 1接続 部位とし、ボンディングワイヤを加熱すると共に超音波を印加しながらツールを当該 第 1接続部位に連続した部位のボンディングパッド側に押し付けて、ボンディングワイ ャをボンディングパッドに接続して第 2接続部位とすることを特徴とするワイヤボンディ ング方法にある。
かかる第 7の態様では、 150°Cという一般的なワイヤボンディング温度に比べ、比較 的低温でのワイヤボンディングであっても、ボンディング部位を第 1接続部位と第 1接 続部位に連続する第 2接続部位とすることができるため、ボンディングワイヤとボンデ イングパッドとの接合強度を向上することができる。接合強度を向上させることができ ることにより、ボンディングパッドに接続されたボンディングワイヤのステッチ幅を狭く することができ、ボンディングパッドの幅を狭くして隣接するボンディングパッドのピッ チを狭くすることができる。
[0020] 本発明の第 8の態様は、第 7の態様において、前記第 1接続部位に対して前記第 2 接続部位で大振幅の超音波が印加されることを特徴とするワイヤボンディング方法に ある。
第 8の態様では、 150°Cという一般的なワイヤボンディング温度に比べ、比較的低 温でのワイヤボンディングであっても、第 2接続部位が大振幅の超音波が印加されて 接続されるので、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合強度を向上すること ができる。
[0021] 本発明の第 9の態様は、第 7又は 8の態様において、前記ツールは、ボンディングヮ ィャが揷通されて ヽな 、キヤビラリであることを特徴とするワイヤボンディング方法にあ る。
力かる第 9の態様では、一つのキヤビラリによって第 1接続部位及び第 2接続部位を 形成することができる。
[0022] 本発明の第 10の態様は、基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介し て設
けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる複数の圧電素子と、この圧電素子に 電気的に接続されると共にボンディングワイヤが接続されるボンディングパッドとを具 備するァクチユエータ装置であって、請求項 1〜5の何れかに記載のボンディング構 造によって当該ボンディングワイヤが接続されることを特徴とするァクチユエータ装置 にある。
かかる第 10の態様では、 150°Cという一般的なワイヤボンディング温度に比べ、比 較的低温でのワイヤボンディングであっても、ボンディングワイヤとボンディングパッド との接合強度を向上することができるボンディング構造とされたァクチユエータ装置と することができる。
[0023] 本発明の第 11の態様は、第 10の態様において、前記圧電素子から引き出された 引き出し配線を具備し、該引き出し配線の先端部がボンディングパッドとなっているこ とを特徴とするァクチユエータ装置にある。
力かる第 11の態様では、ボンディングワイヤが接続される引き出し配線の短絡を防 止して高密度化することができると共に、圧電素子を高密度化することができる。
[0024] 本発明の第 12の態様は、第 10又は 11の態様において、ボンディングパッドには、 前記圧電素子を駆動させる駆動 ICの端子部に一端が接続されたボンディングワイヤ の他端が接続されることを特徴とするァクチユエータ装置にある。
かかる第 12の態様では、セカンドボンディング側のボンディングパッドにボンディン グワイヤを高強度で接合することができると共に、ボンディングワイヤのステッチ幅を 狭くすることができる。
[0025] 本発明の第 13の態様は、第 10〜12の何れかの態様に記載のァクチユエータ装置 と、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成され、前記ァクチユエータ装置を一方 の面に具備した流路形成基板と、を備えて！/ヽることを特徴とする液体噴射ヘッドにあ る。
力かる第 13の態様では、駆動 ICと他のボンディングパッドとの接合強度を向上して 、ボンディングパッドの幅を狭くすることができ、ノズル開口を高密度に配列できる。 発明の効果
[0026] 本発明のボンディング構造及びワイヤボンディング方法は、低温加熱におけるワイ ャボンディングであっても、接合強度を向上することができる。
[0027] また、本発明のァクチユエータ装置及び液体噴射ヘッドは、低温加熱におけるワイ ャボンディングであっても、接合強度を向上することができるボンディング構造を採用 したァクチユエータ装置及び液体噴射ヘッドとなる。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
[図 2]本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの平面図及び断面図である。
[図 3]本発明のワイヤボンディングの接続構造を示す斜視図である。
[図 4]本発明の一実施形態に係るワイヤボンディング方法を示す要部断面図である。
[図 5]ワイヤボンディング方法の工程説明図である。
[図 6]ボンディングワイヤの接続部位の外観図である。
[図 7]本発明のワイヤボンディングによる試験結果を示すグラフである。
符号の説明
[0029] 10 流路形成基板、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 リザーバ形成基板 、40 コンプライアンス基板、 50 弾性膜、 60 下電極膜、 70 圧電体層、 80 上電 極膜、 90 リード電極、 90a 端子部、 100 リザーバ、 110 駆動 IC、 111 端子部、 120 ボンディングワイヤ、 130 キヤビラリ、 200 ボンディング部位、 201 第 1接続 部位、 202 第 2接続部位 300 圧電素子
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図 1は、本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドを示す分解斜視図であり、図 2 は、図 1の平面図及び断面図である。液体噴射ヘッドを構成する流路形成基板 10は 、本実施形態では、シリコン単結晶基板力 なり、その一方面には予め熱酸ィ匕により 形成した二酸化シリコンからなる弾性膜 50が形成されている。この流路形成基板 10 には、その他方面側力 異方性エッチングすることにより、複数の隔壁 11によって区 画された圧力発生室 12が形成されている。また、各列の圧力発生室 12の長手方向 外側には、後述するリザーバ形成基板 30に設けられるリザーバ部 32と連通し、各圧 力発生室 12の共通の液体室となるリザーバ 100を構成する連通部 13が形成されて いる。また、連通部 13は、液体供給路 14を介して各圧力発生室 12の長手方向一端 部とそれぞれ連通されている。また、流路形成基板 10の開口面側には、各圧力発生 室 12の液体供給路 14とは反対側で連通するノズル開口 21が穿設されたノズルプレ ート 20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート 2 0は、厚さが例えば、 0. 01〜： Lmmで、線膨張係数が 300°C以下で、例えば 2. 5〜4 . 5 [ X 10_6/°C]であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不鲭鋼などから なる。
[0031] 一方、このような流路形成基板 10の開口面とは反対側には、上述したように、厚さ が例えば約 1. 0 mの弾性膜 50が形成され、この弾性膜 50上には、厚さが例えば、 約 0. 4 mの絶縁体膜 55が形成されている。さら〖こ、この絶縁体膜 55上には、厚さ が例えば、約 0. 2 μ mの下電極膜 60と、厚さが例えば、約 1. 0 /z mの圧電体層 70と 、厚さが例えば、約 0. 05 /z mの上電極膜 80とが、後述するプロセスで積層形成され て、圧電素子 300を構成している。ここで、圧電素子 300は、下電極膜 60、圧電体層 70及び上電極膜 80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子 300の何れか一方の 極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層 70を各圧力発生室 12毎にパターニン グして構成する。そして、ここではパターユングされた何れか一方の電極及び圧電体 層 70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体 能動部という。本実施形態では、下電極膜 60を圧電素子 300の共通電極とし、上電 極膜 80を圧電素子 300の個別電極として 、るが、駆動回路や配線の都合でこれを 逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が 形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子 300と当該圧電素子 300の駆 動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電ァクチユエータと称する。
[0032] なお、上述した例では、圧電素子 300の下電極膜 60、弾性膜 50及び絶縁体膜 55 が振動板として作用する。また、圧電素子 300の上電極膜 80の長手方向一端部近 傍力も流路形成基板 10の圧力発生室 12の端部近傍まで引き出された引き出し配線 として、例えば、金 (Au)又は当該金の下側にチタンタングステン (TiW)などの密着 性金属を設けてなるリード電極 90が延設されている。そして、このリード電極 90は、 貫通孔 33で後述する駆動 IC110とボンディングワイヤ 120を介して電気的に接続さ れている。
[0033] このような圧電素子 300が形成された流路形成基板 10上には、リザーバ 100の少 なくとも一部を構成するリザーバ部 32を有するリザーバ形成基板 30が接着剤 35を介 して接合されている。このリザーバ部 32は、本実施形態では、リザーバ形成基板 30 を厚さ方向に貫通して圧力発生室 12の幅方向に亘つて形成されており、上述のよう に流路形成基板 10の連通部 13と連通されて各圧力発生室 12の共通の液体室とな るリザーバ 100を構成して 、る。
[0034] また、リザーバ形成基板 30の圧電素子 300に対向する領域には、圧電素子 300の 運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部 31が設けられている。さらに 、リザーバ形成基板 30のリザーバ部 32と圧電素子保持部 31との間の領域には、リザ ーバ形成基板 30を厚さ方向に貫通する貫通孔 33が設けられている。そして、各圧 電素子 300から引き出された引き出し配線であるリード電極 90は、その端部近傍が 貫通孔 33内で露出されている。なお、このようなリザーバ形成基板 30の材料としては 、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、榭脂等が挙げられるが、流路形成基板 10 の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましぐ本実施形態では、 流路形成基板 10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
[0035] さらに、リザーバ形成基板 30上には、各圧電素子 300を駆動するための駆動 IC11 0が設けられている。この駆動 IC110の各端子部 111には、ボンディングワイヤ 120 の一端が接続されており、ボンディングワイヤ 120の他端は、ボンディングパッドであ るリード電極 90の端子部 90aに詳しくは後述するワイヤボンディング方法により接続 されている。なお、ボンディングワイヤ 120のワイヤ径は Φ 20〜30 mが好適であり 、本実施形態ではワイヤ径カ 例えば、 Φ 25 mの金 (Au)からなるボンディングワイ ャ 120を用いた。
[0036] ここで、少なくともボンディングワイヤ 120と接続する表面が金で形成されたボンディ ングパッドであるリード電極 90の端子部 90aに接続されたボンディングワイヤ 120の 接続構造 (ボンディング構造)及びワイヤボンディング方法にっ 、て説明する。なお、 図 3はワイヤボンディングの接続構造を示す斜視図、図 4は、ワイヤボンディング方法 を示す液体噴射ヘッドの要部断面図、図 5は、ワイヤボンディング方法の工程説明図 、図 6は、ボンディングワイヤ 120の接続部位の外観図である。
[0037] 図 3に示すように、ワイヤ径 r (例えば、 Φ 25 μ m)のボンディングワイヤ 120の一端 のリード電極 90の端子部 90aに接続された領域であるボンディング部位 200は、先 端部側の第 1接続部位 201 (仮接合)と、第 1接続部位 201に連続する第 2接続部位 202 (本接合）とで構成されている。ボンディングワイヤ 120の端子部 90aに接続され るボンディング部位 200は、詳しくは後述するワイヤボンディング方法によって形成さ れる。
[0038] ボンディング部位 200の第 2接続部位 202は、第 1接続部位 201よりも大振幅の超 音波が印加されて形成され、第 1接続部位 201に対して第 2接続部位 202が高い引 つ張り強度を有している。そして、第 1接続部位 201のステッチ幅 HI (第 1接続部位 2 01の最大幅）に対して第 2接続部位 202のステッチ幅 H2 (第 2接続部位 202の最大 幅）が広くされている。また、図 5 (b)に示すように、第 1接続部位 201の厚さ tlに対し て第 2接続部位 202の厚さ t2が薄くされている。
[0039] このため、ボンディングワイヤ 120と端子部 90aとの接合強度を向上することができ る。また、ボンディングワイヤ 120と端子部 90aとが剥離しにくく強固に接合される。 [0040] このようにボンディングパッドである端子部 90aに接続されたボンディングワイヤ 120 の接合強度を向上することができるので、ボンディング部位 200の幅を狭くすることが でき、端子部 90aの幅を狭くすることができると共に隣接する端子部 90aのピッチを狭 くすることができる。これによりリード電極 90の幅及びピッチを狭く形成することができ 、リード電極 90を高密度化することができると共に液体噴射ヘッドを小型化することが できる。
[0041] 図 1、図 2に示すように、このようなリザーバ形成基板 30上には、コンプライアンス基 板 40が接合されており、コンプライアンス基板 40のリザーバ 100に対向する領域の 液体導入口 44以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部 43となっており、リ ザーバ 100は、可撓部 43により封止されている。この可撓部 43により、リザーバ 100 内にコンプライアンスを与えている。
[0042] ここで、ボンディングパッドである駆動 IC110の端子部 111とリード電極 90の端子 部 90aとをボンディングワイヤ 120で接続するワイヤボンディング方法について図 4乃 至図 6に基づいて説明する。
[0043] 図 4 (a)に示すように、ボンディングワイヤ 120は、ワイヤボンディング装置を構成す るキヤビラリ 130に挿通された状態で保持されており、駆動 110の端子部 111にボ 一ルボンデイングにより接続されて 、る。このボールボンディングによる接続方法とし てはボンディングワイヤ 120の先端を溶融することで球体を形成し、この球体を駆動 I C 110の端子部 111に押しつけることで行われる。
[0044] 次に、図 4 (b)に示すように、ボンディングパッドであるリード電極 90の端子部 90aに ボンディングワイヤ 120を接続する。このとき、ボンディングワイヤ 120を加熱すると共 に超音波を印加しながらキヤビラリ 130によってボンディングワイヤ 120をリード電極 9 0の端子部 90aに押圧することで接続する。
[0045] 即ち、図 5 (a)及び図 6 (a)に示すように、ボンディングワイヤ 120を加熱すると共に 超音波を印加しながらキヤビラリ 130を端子部 90a側に押し付けて、ボンディングワイ ャ 120を端子部 90aに接続して第 1接続部位 201として仮接合する。
[0046] その後、図 5 (b)及び図 6 (b)に示すように、ボンディングワイヤ 120を引き抜いて、 ボンディングワイヤ 120を加熱すると共に超音波を印加しながら、空の状態になった キヤビラリ 130 (ツール)を第 1接続部位 201に連続する部位の端子部 90a側に押し 付けてボンディングワイヤ 120を端子部 90aに接続 (本接合)して第 2接続部位 202と する。
[0047] 上述した実施形態例では、第 2接続部位 202を形成するための押し付けに使用す るツールとして、第 1接続部位 201を形成した後にボンディングワイヤ 120を引き抜い て空になった状態のキヤビラリ 130を使用して!/、るので、一つのキヤビラリ 130によつ て第 1接続部位 201及び第 2接続部位 202を形成することができる。なお、第 2接続 部位 202を形成するに際し、本接合を行える形状、大きさを有する専用のツールを用 V、ることも可能であり、空になった状態のキヤビラリ 130を本接合のツールとして限定 する必要はない。
[0048] 第 1接続部位 201に対して第 2接続部位 202を形成する際に大振幅の超音波が印 カロされるようになっている。つまり、第 1接続部位 201を形成する際には低振幅の超 音波を印力 tlしての押し付けにより仮接合を行い、第 2接続部位 202を形成する際に は大振幅の超音波を印加しての押し付けにより本接合を行う。このため、一般的なヮ ィャボンディングの温度に比べ、比較的低温でのワイヤボンディングであっても、第 2 接続部位 202が大振幅の超音波が印加されて接続されるので、ボンディングワイヤ 1 20と端子部 90aとの接合強度を向上することができる。
[0049] 図 7には、超音波の振幅と、引張り強度 (プル強度: g)及び破断発生率 (％)との関 係を示してある。図 7に示したように、超音波振幅が大きくなるにつれてプル強度は強 くなる一方、破断発生率が高くなる。
[0050] 例えば、キヤビラリ 130の径カ S66mmで、ボンディングワイヤ 120の径が 20mmの場 合、振幅が 1. 5 m程度までは 2. Og以上で 4. Og程度までの十分な引張り強度が 確保されると同時に破断発生率をほぼ 0%に維持することができる。また、例えば、キ ャビラリ 130の径カ S86mmで、ボンディングワイヤ 120の径が 30mmの場合、振幅が 3. 程度までは 4. Og以上で 8. Og程度までの十分な引張り強度が確保されると 同時に破断発生率をほぼ 0%に維持することができる。
[0051] 従って、ボンディングワイヤ 120の径に応じて、第 1接続部位 201を形成する際の 超音波の振幅、及び、第 2接続部位 202を形成する際の超音波の振幅を適宜選択 することで、仮接合の第 1接続部位 201と第 1接続部位 201に連続する本接合の第 2 接続部位 202とからなるボンディング部位 200を得ることができる。そして、第 1接続 部位 201に対して第 2接続部位 202が高 、引張り強度を有するボンディング部位 20 0を得ることができる。また、第 1接続部位 201に対して第 2接続部位 202のステッチ 幅が広くされているボンディング部位 200を得ることができる。更に、第 1接続部位 20 1に対して第 2接続部位 202の厚さが薄くされているボンディング部位 200を得ること ができる。
[0052] なお、本実施形態では、駆動 IC110の端子部 111とリード電極 90の端子部 90aと を、上述したワイヤボンディング方法により接続したボンディングワイヤ 120で電気的 に接続するようにしたが、液体噴射ヘッドのボンディングワイヤに接続される電極の全 てに上述したワイヤボンディング方法及びボンディングワイヤの接続構造を適用する ことができる。リード電極 90の端子部 90a以外では、例えば、図示しないが下電極膜 60と駆動 IC110とを接続するボンディングワイヤや、リザーバ形成基板 30の駆動 IC 110が設けられた面に形成された配線電極の端子部と駆動 IC110の端子部とを接 続するボンディングワイヤなどが挙げられる。
[0053] なお、本実施形態では、ァクチユエータ装置、特に、液体噴射ヘッドに用いられるヮ ィャボンディング方法及びこれにより形成されたボンディングワイヤの接続構造を例 示したが、特にこれに限定されず、ボンディングワイヤを用いる半導体デバイス等の 他のデバイスにおいても本発明を適用することができる。
産業上の利用可能性
[0054] 本発明は、ボンディングパッドに接続されるボンディングワイヤのボンディング構造 及びワイヤボンディング方法の産業分野で利用することができる。
[0055] また、本発明は、振動板と圧電素子とを備えたァクチユエータ装置への適用、特に 、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、こ の振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電体層の変位によりインク滴を吐出させ る液体噴射ヘッドに適用した産業分野で利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] ボンディングワイヤがボンディングパッドに接続されるボンディング部位力 先端部側 の第 1接続部位と該第 1接続部位に連続する第 2接続部位とで構成されていることを 特徴とするボンディング構造。
[2] 請求項 1において、前記第 1接続部位に対して前記第 2接続部位が高い引張り強度 を有して!/ヽることを特徴とするボンディング構造。
[3] 請求項 1又は 2において、前記第 1接続部位に対して前記第 2接続部位が大振幅の 超音波が印加されて接続されていることを特徴とするボンディング構造。
[4] 請求項 1〜3の何れかにおいて、前記第 1接続部位に対して前記第 2接続部位のス テツチ幅が広く形成されていることを特徴とするボンディング構造。
[5] 請求項 1〜4の何れかにおいて、前記第 1接続部位に対して前記第 2接続部位の厚 さが薄く形成されていることを特徴とするボンディング構造。
[6] 請求項 1〜5の何れかにおいて、少なくとも前記ボンディングパッドの前記ボンディン グワイヤと接続する表面が金力ゝらなることを特徴とするボンディング構造。
[7] ボンディングワイヤをボンディングパッドに接続するに際し、ボンディングワイヤを加熱 すると共に超音波を印加しながらキヤビラリをボンディングパッド側に押し付けて、ボ ンデイングワイヤをボンディングパッドに接続して第 1接続部位とし、ボンディングワイ ャを加熱すると共に超音波を印加しながらツールを当該第 1接続部位に連続した部 位のボンディングパッド側に押し付けて、ボンディングワイヤをボンディングパッドに接 続して第 2接続部位とすることを特徴とするワイヤボンディング方法。
[8] 請求項 7にお 、て、前記第 1接続部位に対して前記第 2接続部位で大振幅の超音波 が印加されることを特徴とするワイヤボンディング方法。
[9] 請求項 7又は 8にお 、て、前記ツールは、ボンディングワイヤが揷通されて ヽな 、キヤ ビラリであることを特徴とするワイヤボンディング方法。
[10] 基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられる下電極、圧電 体層及び上電極からなる複数の圧電素子と、この圧電素子に電気的に接続されると 共にボンディングワイヤが接続されるボンディングパッドとを具備するァクチユエータ 装置であって、請求項 1〜5の何れかに記載のボンディング構造によってボンディン グワイヤが接続されることを特徴とするァクチユエータ装置。
[11] 請求項 10において、前記圧電素子力も引き出された引き出し配線を具備し、該引き 出し配線の先端部がボンディングパッドとなっていることを特徴とするァクチユエータ 装置。
[12] 請求項 10又は 11において、ボンディングパッドには、前記圧電素子を駆動させる駆 動
ICの端子部に一端が接続されたボンディングワイヤの他端が接続されることを特徴と するァクチユエータ装置。
[13] 請求項 10〜12の何れかに記載のァクチユエータ装置と、ノズル開口に連通する圧 力発生室が形成され、前記ァクチユエータ装置を一方の面に具備した流路形成基板 と、を備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
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