インクジェット式プリントヘッドおよびその製造方法
【課題】比較的高価な部材である電気配線テープのコストダウンと、電気接続部の封止信頼性を向上させた高品質のインクジェット式プリントヘッドを安価に供給する。
【解決手段】ＨＢチップの四隅部に、インク供給口側からインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠きを設けることを特徴とし、ＨＢチップには、Ｓｉ基板として〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを用い、Ｓｉ異方性エッチングによりインク供給口と同時に開口部を形成し、その後ダイシング法による機械切断加工により個々のＨＢチップに分離することで、ＨＢチップの四隅部に切欠きを形成する。
【解決手段】ＨＢチップの四隅部に、インク供給口側からインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠きを設けることを特徴とし、ＨＢチップには、Ｓｉ基板として〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを用い、Ｓｉ異方性エッチングによりインク供給口と同時に開口部を形成し、その後ダイシング法による機械切断加工により個々のＨＢチップに分離することで、ＨＢチップの四隅部に切欠きを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式プリントヘッドおよびその製造方に関するもので、記録素子基板に配線基板が接続され、その接続部を封止剤により保護するインクジェット式プリントヘッドに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来までのインクジェット式プリントヘッドでは、Ｓｉ（Ｓｉ 線膨張係数：４．２×１０−６）ウエハーを基板とし、〈１００〉面または〈１１０〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを用い、その上に記録素子基板（以下ＨＢチップと称する）としてのインクを吐出する吐出口群と吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギー発生素子およびプリンタなどからの電気パルス信号、電力を供給するための電極などの機能素子を多数個形成する。その後、Ｓｉ異方性エッチングによりインク供給口を形成する。
【０００３】
Ｓｉ異方性エッチングによるインク供給口の形成は、Ｓｉ異方性エッチングの開始面を液体噴射記録ヘッドの機能素子が形成された面の反対側面から行なわれ、Ｓｉ異方性エッチングの停止層が、ＨＢチップの機能素子が形成された面側に形成されている。また、Ｓｉ異方性エッチングの停止層が、機能素子を保護するための保護機能層を兼用している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ＨＢチップをＳｉウエハー基板上に多数配列して作成し、これらを半導体製造方法において一般に用いられているダイシング法による機械切断加工が採用し（例えば、特許文献２参照）、個々のＨＢチップに分離する。
【０００５】
記録素子基板を取り付ける支持部材（以下チッププレートと称する）には、記録素子基板の液室にインクを連通する液体供給路が形成されており、代表的な材料はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３線膨張係数：７．２×１０−６）が用いられている。
【０００６】
配線基板（以下電気配線テープと称する）は、記録素子基板の電極に対応した電極端子と、プリンタなどからの電気パルス信号を受け取るための外部入力端子を持ち、ベースフィルム、電気導体層、および電気導体層を保護するカバーフィルムの積層体からなり、記録素子基板が露出するための開口部を持つ。ベースフィルムはプリンタなどのキャッピング部材などが当接するためポリイミド樹脂で出来た平滑な面となっている。
【０００７】
電気配線テープと支持部材との間に配置され電気配線テープを保持固定する支持板（以下マクラと称する）の材料にも、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が使われる。マクラ、チッププレートともにアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の粉末を圧縮成形し形成されている。
【０００８】
マクラはＨＢチップの外形より大きく、電気配線テープの開口部と略同一形状の開口部を持った一枚のプレート形状をしており、開口部以外の全面を接着剤でチッププレートに接着固定している。
【０００９】
マクラの接着されたチッププレートとの接合体にＨＢチップを接着し、電気配線テープはカバーフィルム側をマクラのチッププレートと接着面と反対側の面に、熱硬化型接着剤などを用いて加熱して接着固定している（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
チッププレートにマクラ、ＨＢチップおよび電気配線テープを接合した後、ＨＢチップの電極部上に予め設けられたバンプと電気配線テープの電極端子をシングルポイントのインナーリードボンディング（以下ＩＬＢと称する）により接合している。
【００１１】
マクラの開口部とＨＢチップの電極部が配置されていない一側面に隣接した側面の隙間に出来た凹部には、インクが溜ることでＨＢチップの外周側面を腐食させないため、さらにはワイピング性能を低下させないために十分な量の第一の封止剤を充填している（例えば、特許文献４参照）。
【００１２】
ＨＢチップから吐出したインク滴や記録媒体から跳ね上がったインク滴がＨＢチップ電極部や電気配線テープの電極端子、およびその接合部に付着し、電極部やその下地、電極端子およびその電気接合部を腐食する恐れがあるので、第二の封止剤にて被覆している。
【００１３】
第一の封止剤には流動性が高く、かつ硬化後に硬化収縮などの応力を与えない弾力性の高いものが選定されている。一方、第二の封止剤にはＨＢチップの吐出口の形成面に付着したインク滴を適時払拭するためのゴムなどのワイパーブレードに対する磨耗耐久性および電気接合部の変形を防止することを考慮した硬質なものが選定されている。
【００１４】
第一の封止剤の上に第二の封止剤が位置し、第一の封止剤の硬化収縮などによる変形が大きい部分では、第一の封止剤と第二の封止剤の界面付近にひび割れが生じることがあり、このひび割れ部分からインクが沁み込み、電気接合部を腐食させる可能性がある。また、電気配線テープの開口の四隅に張り出し部を設けた形状が提案されているが（例えば、特許文献５参照）、これを適用した場合、電気配線テープの電極端子の配列した両脇に、ＨＢチップとマクラの開口との隙間部分を覆うように電気配線テープを張り出し、第二の封止剤で電気接合部を被覆するとともに当核張り出し部の上にも塗布されるようになる。しかし、第一の封止剤の硬化収縮などが起き変形した場合、電気配線テープの硬さや厚さによっては電気配線テープの開口部に設けた張り出し部も、ＨＢチップとチッププレート接着面側へ引き込まれるように変形する。第２の封止剤は硬質なものが使用されるため接着剤の変形には追従できず、封止信頼性を損ねる可能性があった。
【特許文献１】特開平１０−１５７１４９公報
【特許文献２】特開平２−２１２１６２号公報
【特許文献３】特開２００２−０１９１２０公報
【特許文献４】特開２００１−１３０００１公報
【特許文献５】特開２００２−１８７２７３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明では、
・比較的高価な部材である電気配線テープのコストダウン要素である導体層やベースフィルムの厚さを薄くすることを可能とし、
かつ、
・電気接続部の封止信頼性を向上させた
高品質のインクジェット式プリントヘッドを安価に供給することを課題とする。
【００１６】
電気配線テープのコストダウン要素である導体層やベースフィルムの厚さを薄くすることは、電気配線テープの剛性を落とすことになるため、電気配線テープ開口部の４つの隅部に設けた張り出し部が、第一の封止剤の硬化収縮による変形に追従し易くなり、電気配線テープを介してその上にある第二の封止剤が電気配線テープから剥離する可能性がある。
【００１７】
第一の封止剤の塗布領域であるＨＢチップの電極部が配置されていない一側面に隣接したマクラの開口部とＨＢチップの隙間に出来た凹部（以下、封止溝と称する）の幅を狭くすることで、第一の封止剤の硬化収縮によるＴＡＢの引き込みを小さく出来るが、第一の封止剤がＨＢチップの外周全域に回りこみ難くなったり、第一の封止剤の塗布タクトが増加したり、電気配線テープの上に付着した封止剤がプリンタなどのワイピングなどによりノズル部に詰まり印字不良を引起すなどの問題をともなうものである。
【００１８】
そこで、第一の封止剤の硬化収縮による電気配線テープの変形を抑え、第一の封止剤の塗布タクトが延びることなく、第一の封止剤をＨＢチップ外周全域へ回り込ませ、かつ第二の封止剤によるＨＢチップの電極部と電気配線テープの電極端子およびその接合部の封止信頼性を向上させたインクジェット式プリントヘッドを安価に提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第一の形態は、
ＨＢチップの四隅部に、インク供給口側からインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠きとマクラの開口部に第二の封止剤を受けるための一体となった出っ張り部を設けることを特徴とするものである。
【００２０】
ＨＢチップには、Ｓｉ基板として〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを用い、Ｓｉ異方性エッチングによりインク供給口と同時に開口部を形成し、その後ダイシング法による機械切断加工により個々のＨＢチップに分離することで、ＨＢチップの四隅部に切欠きを形成することを特徴とするものである。
【００２１】
なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。
【００２２】
（１）インクを吐出する吐出口群と吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギー発生素子と前記吐出エネルギー発生素子を駆動させるための電気パルス信号および電力供給を受容する電極部と前記吐出口群の反対の面にインク供給口とを具備する記録素子基板と、
前記記録素子基板が取り付けられ、前記記録素子基板の液室にインクを連通する液体供給路が形成されている支持部材と、
前記記録素子基板を組み込むための開口部を有し、前記記録素子基板に対してインクを吐出するための電気パルス信号および電力を印加するための可撓性の配線基板と、
前記記録素子基板が前記支持部材に接するための開口部を持ち、前記支持部材と前記配線基板の間に配置され前記配線基板を保持固定する支持板と、
前記支持板の開口部に配置された前記記録素子基板の周囲を封止する第一の封止剤と、
前記記録素子基板と前記配線基板の電気接続部を封止する第二の封止剤を備えたインクジェット式プリントヘッドにおいて、
前記記録素子基板の四隅部に、インク供給口側よりインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠き構造と第二の封止剤を受ける部材とを持つことを特徴としたインクジェット式プリントヘッド。
【００２３】
（２）前記第二の封止剤を受ける部材が前記支持板の開口部に出っ張り部として一体に設けられていることを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット式プリントヘッド。
【００２４】
（３）前記記録素子基板は、〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハー上に、前記吐出口と前記吐出エネルギー発生素子と前記電極部を複数の記録素子基板分形成した後、
前記インク吐出口が形成された面の反対側面からＳｉ異方性エッチングによるインク供給口の形成を行ない、
同時にＳｉ異方性エッチングにより記録素子基板の四隅部に開口を形成し、
その後各記録素子基板を分離分割することで、記録素子基板の四隅に前記切欠き構造を形成することを特徴とするインクジェット式プリントヘッドの製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、電気配線テープの開口の四隅にもうけた張り出し部を支持固定するためのマクラ開口部の四隅に出っ張り部を設け、封止溝に塗布された第一の封止剤は、ＨＢチップの四隅に設けられた切欠き部を通り、ＨＢチップの電極が設けられた側面側への流動性が悪化することなく回り込み封止される。マクラの開口部とＨＢチップの隙間に出来た凹部の幅は、マクラの出っ張り部以外は狭くせず、電気配線テープの開口についても変更しないため、第一の封止剤が電気配線テープ上にはみ出したり、塗布タクトが長くなることはない。
【００２６】
ＨＢチップの四隅に、インク供給口側からインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠きを設けることで、第二の封止剤が塗布される領域の電気配線テープを、マクラに設けた出っ張り部で支持することができ、第一の封止剤の硬化収縮しても電気配線テープがチッププレート側へ変形を起こすことがない。そのため、第二の封止剤と電気配線テープの位置関係は塗布時と変化することがないのでＨＢチップと電気配線テープの接合部の封止信頼性が向上する。
【００２７】
また、電気配線テープを構成するベースフィルム、カバーフィルムや銅箔の厚さを薄くするなどの部品コストダウンの要素を盛り込むことが可能となり、封止信頼性の向上したインクジェット式プリントヘッドを低コストで供給することが可能となった。
【００２８】
さらに、ＨＢチップには、Ｓｉ基板として〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを用い、Ｓｉ異方性エッチングによりインク供給口と同時に開口部を形成し、その後従来と同様にダイシング法による機械切断加工により個々のＨＢチップに分離し、ＨＢチップの四隅に切欠き部を形成することで、新たな工程を追加することなく、ＨＢチップの四隅にインク供給口側からインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠き部を形成することができ、コストの増加なくインクジェット式プリントヘッドを供給可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００３０】
本発明によるインクジェット式プリントヘッドについて図１〜図８を参照しながら説明する。
【００３１】
図２は、本実施例におけるインクジェット式プリントヘッドの分解構造図である。
【００３２】
図３は、本実施例におけるインクジェット式プリントヘッドの外観図である。
【００３３】
プリントヘッド１は、インクを吐出する吐出口群と、この吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生する電気熱変換素子とを具備するＨＢチップおよびＨＢチップの液室にインクを連通する液体供給路が形成されているチッププレートを含むチッププレートユニット２と、ＨＢチップへ供給するインクを貯留するインクタンクの取り付け部（以下チップタンクと称する）を含むチップタンクユニット３と、放熱部材４から構成される。プリントヘッド１は、電気パルス信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換素子を用いて記録を行なうバブルジェット(登録商標)方式のサイドシュータ型とされるプリントヘッドである。
【００３４】
図７は本発明のインクジェット式プリントヘッドに用いられるＨＢチップの製造方法の各工程を示す模式的断面図（図４のＡ−Ａ’断面）である。
【００３５】
図１に図示する単一のＨＢチップ２０１において、Ｓｉ基板４００１は〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを基板として用いて、Ｓｉ異方性エッチングによりＨＢチップの四隅部に切欠き部４００９を持つ、単一のＨＢチップである。その基板４００１には、インク供給口４００２がＳｉ異方性エッチングによって形成されるのと同時に、切欠き部４００９と成る開口８００２に形成される。基板４００１の一面にはインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生するための電気熱変換素子４００３やそれらを駆動する信号を伝達する電極部４００４等からなる機能素子、及びその耐久寿命を向上させるための保護膜９００２を備え、さらにその保護膜９００２にはインク流路４００５及び吐出口４００７が形成されている。
【００３６】
本発明のインクジェット式プリントヘッドの製造方法は、このような構造をもつ単一のＨＢチップを、基板としての〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーに多数個作成し、その後にダイシング工程を経てそれらを個々に分離分割して単一のＨＢチップを形成するものである。
【００３７】
以下、本発明のＨＢチップの製造方法を図７に図示する各工程にしたがって詳細に説明する。
【００３８】
〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハー８００１を基板として用い、その上に所望のサイズや形状を有する多数のＨＢチップ２０１を、開口８００２の大きさを考慮して、レイアウトする。
【００３９】
図４に図示するように所望のレイアウトに沿って、各ＨＢチップとしての電気熱変換素子４００３や電極部４００４等からなる機能素子を所定の数だけそれぞれ配置して形成する。そして機能素子にはその耐久寿命を向上させるための保護膜９００２を形成する。この保護膜９００２は、後述するＳｉ異方性エッチングによりＳｉ基板をエッチングする際のエッチング停止層として機能させるために、保護膜の材質としては、ＳｉＮまたはＳｉＯ２が好ましい。
【００４０】
そして、ＨＢチップ２０１の機能素子が形成されていない反対側の面（以下、単に「裏面」という。）に保護膜９００２と同様のＳｉＮまたはＳｉＯ２を全面的に成膜して、膜９００４とする。なお、裏面に成膜する膜９００４としては、後述するＳｉ異方性エッチングの際の耐エッチングマスクとして機能させるためのものであって、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属膜とすることもできるが、後述するように工程管理の面から、保護膜９００２と同じ材質を用いることが好ましく、ＳｉＮを用いた場合にはその膜厚が約１μｍとなるように成膜する。
【００４１】
次に、ＨＢチップのインク流路および吐出口形成部９００３を保護膜９００２に形成する（図７の（ａ）参照）。
【００４２】
これらは、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて従来の手法と同様に形成することができる。
【００４３】
次に、所望のパターンを設けたフォトマスクを用いて、Ｓｉ基板の裏面に形成されたＳｉＮ膜をフォトリソグラフィー技術（レジスト塗布、露光、現像）によりパターニングして、フォトマスクに設けたパターンと相似のレジストパターン９００８を形成する（図７の（ｂ）〜（ｃ）参照）。即ち、Ｓｉ基板の裏面にフォトレジスト９００５を塗布し（図７の（ｂ）参照）、その後、所望のインク供給口パターンとＨＢチップ四隅部に切欠き部４００９を形成させるための開口パターンを設けたフォトマスクを用いて露光して現像する。かくしてフォトマスクに設けたパターンと相似のインク供給口部パターン９００７と開口部パターン９００６を備えたレジストパターン９００８が形成される（図７の（ｃ）参照）。
【００４４】
なお、ここでフォトマスクの開口パターンの幅及びレジストパターンの開口パターン９００６の幅Ｗｍについては、後述するように記録ヘッドの所望の分離幅Ｗｏに基づいて算出することができる。また露光に際しては、機能素子が形成されている表面と裏面を正確に位置合わせすることが必要であって、フォトレジスト９００８としてＯＦＰＲ−８００（東京応化工業）を約２μｍ塗布し、機能素子が形成された表面のパターンを認識して、位置合わせが可能な露光装置を用いて、所定のフォトマスクを位置合わせして紫外線露光を行ない、前記レジストを専用現像液にて所定の方法で現像を行なった。
【００４５】
そして、このように形成されたレジストパターン９００８を耐エッチングマスクとして、ＳｉＮ膜９００４をエッチングする（図７の（ｄ）参照）。このエッチング方法は公知のＷｅｔエッチング方法またはＤｒｙエッチング方法によりエッチングすることができ、本発明はＤｒｙエッチング方法により反応ガスとしてＣＦ４、Ｏ２の混合ガスを用いてＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置を使用した。
【００４６】
なお、ＳｉＮ膜のパターニングに用いたレジストは、通常は次工程で不要であるために剥離されるのが一般的であるけれども、ポジ型レジストを用いた場合にはレジストは次工程のＳｉ異方性エッチングの際にエッチングと同時に除去することができることから、特に剥離する必要はない。
【００４７】
次に、パターニングされたＳｉＮ膜９００２を耐エッチングマスクとして、Ｓｉ異方性エッチングを行なう。エッチング液としては、一般に知られているＴＭＡＨ、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等のアルカリ性エッチング液を用い、この加熱した浴液にＳｉ基板を浸漬させる。エッチング液の濃度や加熱温度を適宜設定して最適なエッチング速度やエッチング面の平滑性を得ることができる。
【００４８】
かくして、Ｓｉ異方性エッチングされるＳｉ基板は、裏面からエッチングが進行し、表面側のＳｉＮ膜（保護膜）９００２に達した段階でエッチングが完了する（図７の（ｅ）参照）。ここで、インク流路及び吐出口形成部９００３が形成された表面側がＳｉ異方性エッチングのエッチング液に対して耐性がない場合には、表面側を保護するための保護層を予め設けておくか、適当な治具等を用いるべきである。
【００４９】
Ｓｉ異方性エッチングが完了した後に、表面のＳｉＮ膜９００２を、前記したＳｉＮパターニングに用いた方法と同様のＤｒｙエッチング方法により裏面側からエッチングすることにより、個々のインクジェット記録ヘッドが所定の分離幅Ｗｏによって分離分割され、分離されたインクジェット記録ヘッドが多数得られる。この際にインク供給口４００２も同時にエッチングされて、インク流路４００５及び吐出口４００７と貫通する。
【００５０】
なお、表面側のＳｉＮ膜９００２のエッチングに関連して、裏面のＳｉＮ膜９００４の膜厚を表面側のＳｉＮ膜９００２の膜厚と等しくするか、または裏面のＳｉＮ膜９００４の膜厚を若干厚く形成しておくことによって、先にエッチング処理を行なう裏面のＳｉＮ膜９００４の除去状態を監視することで、その後の裏面側から異方性エッチングにより露出した表面側のＳｉＮ膜９００２の除去状態が判断可能となり、その工程管理を効率良く行なうことが可能となる。
【００５１】
また、レジストパターンの開口パターン９００６の幅Ｗｍやフォトマスクの開口パターンの幅については、Ｓｉウエハーにレイアウトされた複数の記録ヘッドの開口部の幅をＷｏ（例えば、約５００μｍ）としたときに、レジストパターンの開口パターン９００６の幅Ｗｍやフォトマスクの開口パターンの幅は、次のように算出して適宜設計することができる。〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーは、異方性エッチングによってＶ字状または逆台形状の開口が形成されるために、Ｓｉ異方性エッチングにおいて周知の計算式
Ｗｍ＝Ｗｏ＋√２Ｔ （Ｔ：Ｓｉウェハーの厚さ）
から、開口パターン９００６の幅Ｗｍを算出することができ、このＷｍに基づいて、レジストパターンやフォトマスクの開口パターンを設計することができる。
【００５２】
Ｓｉウェハーに機能素子やインク供給口、開口部を形成後、図８に示すように切断ブレード１０００１を用い切断分離し、切欠き部４００９を備えたＨＢチップ２０１となる。
【００５３】
図２の分解斜視図に示すように、チッププレートユニット２は、ＨＢチップ２０１、チッププレート２０２、電気配線テープ２０３、マクラ２０４で構成されており、また、チップタンクユニット３は、チップタンク３０１、流路プレート３０２、ジョイントゴム３０３、フィルター３０４、シールゴム３０５から構成されている。
【００５４】
図４は、ＨＢチップ２０１の構成を説明するために一部分解した斜視図である。ＨＢチップ２０１は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板４００１にインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口４００２と四隅の切欠き４００９がＳｉの〈１００〉面の結晶方位を利用した異方性エッチング方法で形成され、インク供給口４００２を挟んだ両側に電気熱変換素子４００３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列され、前記電気熱変換素子４００３と、電気熱変換素子４００３に電力を供給するＡｌ等の電気配線は成膜技術により形成されている。さらに、前記電気配線に電力を供給するための電極部４００４が電気熱変換素子４００３の両外側に配列されており、電極部４００４にはＡｕ等のバンプが形成されている。そして、前記Ｓｉ基板４００１上には、電気熱変換素子４００３に対応したインク流路４００５を形成するためのインク流路壁４００６と吐出口４００７が樹脂材料でフォトリソ技術によりに形成され、吐出口群４００８を形成している。したがって、前記電気熱変換素子４００３に対向して前記吐出口４００７が設けられているため、インク供給口４００２から供給されたインクはインク流路４００５を通り、電気熱変換素子４００３により発生した気泡により吐出される。
【００５５】
次に、チッププレート２０２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の粉末を圧縮成形し焼成して形成され、厚さ０．５〜１０ｍｍである。なお、チッププレート２０２の素材は、アルミナに限られることなく、ＨＢチップ２０１の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、ＨＢチップ２０１の材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。チッププレート２０２の素材は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）のうちいずれであってもよい。
【００５６】
マクラ２０４は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍの板状部材で、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材料で成型加工により形成されている。マクラの材質も、アルミナに限られることなく、チッププレート２０２の材料と同じか、もしく同等の線膨張率を有するセラミックやＡｌ、ＳＵＳなどの金属材料で形成されてもよい。そして、チッププレート２０２に接着固定されるＨＢチップ２０１が３つ並べられた外形寸法よりも大きな開口部２０８を有する形状となっている。また、ＨＢチップ２０１と電気配線テープ２０３（後述）を平面的に電気接続できるように、マクラの厚さがＨＢチップ２０１の厚さと同じになっている。
【００５７】
チッププレート２０２とマクラ２０４の接合は、マクラ２０４の片側全面に第一の接着剤を転写し、チッププレート２０２のＸ方向の基準位置６００７およびＹ方向の基準位置６００８に対して、マクラ２０４の開口部２０８の位置が一定になるように位置決めを行ない接着する。接着に用いられる第一の接着剤は、耐インク性があり、硬化後の硬度が比較的低いものが望ましい。接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。
【００５８】
また、チッププレートとマクラが一体で成形された形状のものを用いてもかまわない。
【００５９】
次に、チッププレート２０２とマクラ２０４の接合体にＨＢチップ２０１を接着固定する。
【００６０】
ＨＢチップ２０１のインク供給口４００２がチッププレート２０２のインク供給口２０５にそれぞれ対応し、かつ、３つのＨＢチップ２０１はそれぞれチッププレート２０２に対して位置精度良く接着固定する。接着に用いられる第二の接着剤は、低粘度で、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。その第２の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは２０μｍ以下が望ましい。
【００６１】
電気配線テープ２０３は、ＨＢチップ２０１に対してインクを吐出するための電気パルス信号を印加するものであり、ＨＢチップ２０１の電極部４００４に対応する電極端子２０６と、この配線テープ端部に位置しプリンタ本体などからの電気パルス信号を受け取るための外部信号入力端子２０７を有している。
【００６２】
電気配線テープ２０３は、マクラ２０４のチッププレート２０８接合面と反対側の面に第三の接着剤を転写し、ＨＢチップ２０１の電極部４００４に、それに対応する電極端子２０６を位置合わせし接着する。
【００６３】
マクラ開口部の四隅に出っ張り部６００１を設け、この出っ張り部６００１に電気配線テープ２０３の開口部の四隅にもうけた張り出し部６００２も接着する。
【００６４】
第三の接着剤には、低粘度で硬化後比較的高い硬度を有し、耐インク性のあるものが望ましい。この特性を持った接着剤は、例えばエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化型の接着剤である。
【００６５】
また、電気配線テープ２０３とＨＢチップ２０１は、電気的に接続されており、接続方法は、例えば、ＨＢチップ２０１の電極部４００４と電気配線テープの電極端子２０６が熱超音波接合法により電気接合されている。
【００６６】
ＨＢチップ２０１と電気配線テープ２０３の電気接続部分は、第１の封止剤６００３及び第２の封止剤６００４により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤は、主に電気配線テープ２０３の電極端子２０６とＨＢチップ２０１の電極部４００４との接続部の裏面側とＨＢチップ２０１の外周部分を封止し、第２の封止剤は、前記接続部を封止している。
【００６７】
第一の封止剤６００３は、ＨＢチップ２０１の電極部が配置されていない一側面に隣接したマクラ２０４の開口部とＨＢチップ２０１の隙間に出来た凹部に塗布され、ＨＢチップ２０１の四隅に設けられた切欠き部４００９とマクラ２０４に設けた出っ張り部６００１の間を通り、ＨＢチップ２０１の電極部４００４が設けられた側面側へ回り込み封止される。
【００６８】
図６に示すように電気配線テープの開口の四隅部に設けられた張り出し部６００２を塗布開始位置及び塗布終了位置として、第二の封止剤６００４をＨＢチップ２０１の電気配線テープ２０３との電気接合部が配列された方向に塗布する。
【００６９】
放熱部材４は０．５〜３ｍｍ程度の金属板、特に熱伝導良好なアルミニウムや銅またはこれらの合金などを、プレス加工または引抜加工することによって低コストにて形成され、チッププレートユニット２下面と熱伝導性に優れた（例えば、銀ペースなど）接着剤などで接合される。
【００７０】
チップタンクユニット３は、インクタンク５００１からＨＢチップ２０１にインクを導くためにあり、チップタンク３０１と流路プレート３０２とフィルター３０４とシールゴム３０５とジョイントゴム３０３から構成されている。樹脂成形にて形成されたチップタンク３０１と流路プレート３０２とを超音波溶着することによりインク流路を形成している。
【００７１】
図５はプリントヘッドにインクタンクが装着する様子を示した模式図である。インクタンク５００１と係合するジョイント部には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルター３０４が溶着により接合されており、さらに、ジョイント部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴム３０５が装着されている。またチップタンク３０１は、着脱自在のインクタンク５００１を保持する機能も一部有しており、インクタンク５００１の第１の爪（不図示）を係合する第１の穴５００２およびインクタンク５００１の取り外しレバー５００３を係合する第２の穴５００４を有している。
【００７２】
ジョイントゴム３０３は、チッププレートユニット２のインク供給口（不図示）とチップタンクユニットのインク供給口３０６をインクがリークしないように連通させるために、チップタンク３０１にチッププレートユニット２を位置決し、ビス５で固定し接合が完了する。
【００７３】
チッププレート２０２の一つの側面に第三の接着剤（不図示）を塗布し、側面に沿って折り曲げ、押し付けて加熱接着する。第三の接着剤は、耐インク性の良好なエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤が使用される。接着後の接着剤厚さ１０〜１００μｍが好ましい。
【００７４】
チッププレートユニット２の電気配線テープ２０３はチップタンクユニット３の一側面に、端子位置決めピンと端子位置決め穴（２ヶ所）により位置決めされ、チップタンクユニット３に設けられた端子結合ピンをカシメることにより固定し、プリントヘッド１が完成する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明における実施例１に示したＨＢチップの構造図
【図２】本発明におけるインクジェット式プリントヘッドの分解構造図
【図３】本発明におけるインクジェット式プリントヘッドの斜視図
【図４】本発明におけるＳｉウェハ上のＨＢチップの配置模式図
【図５】本発明におけるインクジェット式プリントヘッドとインクタンクの斜視図
【図６】本発明における実施例１に示したチッププレートユニットの模式図
【図７】本発明におけるＨＢチップの製造工程を示す模式図
【図８】従来のインクジェット式プリントヘッドの製造方法における、ダイシング方法による分離工程の模式図
【符号の説明】
【００７６】
１ プリントヘッド
２ チッププレートユニット
３ チップタンクユニット
４ 放熱部材
５ ビス
２０１ ＨＢチップ
２０２ チッププレート
２０３ 電気配線テープ
２０４ マクラ
２０５ （チッププレートの）インク供給口
２０６ 電極端子
２０７ 外部信号入力端子
２０８ （マクラの）開口部
２１０ チップタンクとのＸ方向位置決め穴
３０１ チップタンク
３０２ 流路プレート
３０３ ジョイントゴム
３０４ フィルター
３０５ シールゴム
３０６ （チップタンクの）インク供給口
４０１ （放熱部材の）開口部
４００１ Ｓｉ基板
４００２ （ＨＢチップの）インク供給口
４００３ 電気熱変換素子
４００４ 電極部
４００５ インク流路
４００６ インク流路壁
４００７ 吐出口
４００８ 吐出口群
４００９ 切欠き部
５００１ インクタンク
５００２ （インクタンクの第一の爪を係合する第一の）穴
５００３ 取り外しレバー
５００４ （取り外しレバーを係合する第二の）穴
６００１ （マクラ開口部の四隅に設けた）出っ張り部
６００２ （電気配線テープ開口部の四隅に設けた）張り出し部
６００３ 第一の封止剤
６００４ 第二の封止剤
６００５ 第二の封止剤の塗布領域
６００７ チッププレートのＸ方向の基準位置
６００８ チッププレートのＹ方向の基準位置
８００１ Ｓｉウェハー
８００２ 開口
９００１ Ｓｉウェハー
９００２ 保護膜
９００３ インク流路・吐出口形成部
９００４ （裏面の）保護膜（耐エッチングマスク層）
９００５ フォトレジスト
９００６ 切欠き部を形成するための開口パターン
９００７ インク供給口パターン
９００８ レジストパターン
１０００１ 切断ブレード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式プリントヘッドおよびその製造方に関するもので、記録素子基板に配線基板が接続され、その接続部を封止剤により保護するインクジェット式プリントヘッドに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来までのインクジェット式プリントヘッドでは、Ｓｉ（Ｓｉ 線膨張係数：４．２×１０−６）ウエハーを基板とし、〈１００〉面または〈１１０〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを用い、その上に記録素子基板（以下ＨＢチップと称する）としてのインクを吐出する吐出口群と吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギー発生素子およびプリンタなどからの電気パルス信号、電力を供給するための電極などの機能素子を多数個形成する。その後、Ｓｉ異方性エッチングによりインク供給口を形成する。
【０００３】
Ｓｉ異方性エッチングによるインク供給口の形成は、Ｓｉ異方性エッチングの開始面を液体噴射記録ヘッドの機能素子が形成された面の反対側面から行なわれ、Ｓｉ異方性エッチングの停止層が、ＨＢチップの機能素子が形成された面側に形成されている。また、Ｓｉ異方性エッチングの停止層が、機能素子を保護するための保護機能層を兼用している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ＨＢチップをＳｉウエハー基板上に多数配列して作成し、これらを半導体製造方法において一般に用いられているダイシング法による機械切断加工が採用し（例えば、特許文献２参照）、個々のＨＢチップに分離する。
【０００５】
記録素子基板を取り付ける支持部材（以下チッププレートと称する）には、記録素子基板の液室にインクを連通する液体供給路が形成されており、代表的な材料はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３線膨張係数：７．２×１０−６）が用いられている。
【０００６】
配線基板（以下電気配線テープと称する）は、記録素子基板の電極に対応した電極端子と、プリンタなどからの電気パルス信号を受け取るための外部入力端子を持ち、ベースフィルム、電気導体層、および電気導体層を保護するカバーフィルムの積層体からなり、記録素子基板が露出するための開口部を持つ。ベースフィルムはプリンタなどのキャッピング部材などが当接するためポリイミド樹脂で出来た平滑な面となっている。
【０００７】
電気配線テープと支持部材との間に配置され電気配線テープを保持固定する支持板（以下マクラと称する）の材料にも、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が使われる。マクラ、チッププレートともにアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の粉末を圧縮成形し形成されている。
【０００８】
マクラはＨＢチップの外形より大きく、電気配線テープの開口部と略同一形状の開口部を持った一枚のプレート形状をしており、開口部以外の全面を接着剤でチッププレートに接着固定している。
【０００９】
マクラの接着されたチッププレートとの接合体にＨＢチップを接着し、電気配線テープはカバーフィルム側をマクラのチッププレートと接着面と反対側の面に、熱硬化型接着剤などを用いて加熱して接着固定している（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
チッププレートにマクラ、ＨＢチップおよび電気配線テープを接合した後、ＨＢチップの電極部上に予め設けられたバンプと電気配線テープの電極端子をシングルポイントのインナーリードボンディング（以下ＩＬＢと称する）により接合している。
【００１１】
マクラの開口部とＨＢチップの電極部が配置されていない一側面に隣接した側面の隙間に出来た凹部には、インクが溜ることでＨＢチップの外周側面を腐食させないため、さらにはワイピング性能を低下させないために十分な量の第一の封止剤を充填している（例えば、特許文献４参照）。
【００１２】
ＨＢチップから吐出したインク滴や記録媒体から跳ね上がったインク滴がＨＢチップ電極部や電気配線テープの電極端子、およびその接合部に付着し、電極部やその下地、電極端子およびその電気接合部を腐食する恐れがあるので、第二の封止剤にて被覆している。
【００１３】
第一の封止剤には流動性が高く、かつ硬化後に硬化収縮などの応力を与えない弾力性の高いものが選定されている。一方、第二の封止剤にはＨＢチップの吐出口の形成面に付着したインク滴を適時払拭するためのゴムなどのワイパーブレードに対する磨耗耐久性および電気接合部の変形を防止することを考慮した硬質なものが選定されている。
【００１４】
第一の封止剤の上に第二の封止剤が位置し、第一の封止剤の硬化収縮などによる変形が大きい部分では、第一の封止剤と第二の封止剤の界面付近にひび割れが生じることがあり、このひび割れ部分からインクが沁み込み、電気接合部を腐食させる可能性がある。また、電気配線テープの開口の四隅に張り出し部を設けた形状が提案されているが（例えば、特許文献５参照）、これを適用した場合、電気配線テープの電極端子の配列した両脇に、ＨＢチップとマクラの開口との隙間部分を覆うように電気配線テープを張り出し、第二の封止剤で電気接合部を被覆するとともに当核張り出し部の上にも塗布されるようになる。しかし、第一の封止剤の硬化収縮などが起き変形した場合、電気配線テープの硬さや厚さによっては電気配線テープの開口部に設けた張り出し部も、ＨＢチップとチッププレート接着面側へ引き込まれるように変形する。第２の封止剤は硬質なものが使用されるため接着剤の変形には追従できず、封止信頼性を損ねる可能性があった。
【特許文献１】特開平１０−１５７１４９公報
【特許文献２】特開平２−２１２１６２号公報
【特許文献３】特開２００２−０１９１２０公報
【特許文献４】特開２００１−１３０００１公報
【特許文献５】特開２００２−１８７２７３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明では、
・比較的高価な部材である電気配線テープのコストダウン要素である導体層やベースフィルムの厚さを薄くすることを可能とし、
かつ、
・電気接続部の封止信頼性を向上させた
高品質のインクジェット式プリントヘッドを安価に供給することを課題とする。
【００１６】
電気配線テープのコストダウン要素である導体層やベースフィルムの厚さを薄くすることは、電気配線テープの剛性を落とすことになるため、電気配線テープ開口部の４つの隅部に設けた張り出し部が、第一の封止剤の硬化収縮による変形に追従し易くなり、電気配線テープを介してその上にある第二の封止剤が電気配線テープから剥離する可能性がある。
【００１７】
第一の封止剤の塗布領域であるＨＢチップの電極部が配置されていない一側面に隣接したマクラの開口部とＨＢチップの隙間に出来た凹部（以下、封止溝と称する）の幅を狭くすることで、第一の封止剤の硬化収縮によるＴＡＢの引き込みを小さく出来るが、第一の封止剤がＨＢチップの外周全域に回りこみ難くなったり、第一の封止剤の塗布タクトが増加したり、電気配線テープの上に付着した封止剤がプリンタなどのワイピングなどによりノズル部に詰まり印字不良を引起すなどの問題をともなうものである。
【００１８】
そこで、第一の封止剤の硬化収縮による電気配線テープの変形を抑え、第一の封止剤の塗布タクトが延びることなく、第一の封止剤をＨＢチップ外周全域へ回り込ませ、かつ第二の封止剤によるＨＢチップの電極部と電気配線テープの電極端子およびその接合部の封止信頼性を向上させたインクジェット式プリントヘッドを安価に提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第一の形態は、
ＨＢチップの四隅部に、インク供給口側からインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠きとマクラの開口部に第二の封止剤を受けるための一体となった出っ張り部を設けることを特徴とするものである。
【００２０】
ＨＢチップには、Ｓｉ基板として〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを用い、Ｓｉ異方性エッチングによりインク供給口と同時に開口部を形成し、その後ダイシング法による機械切断加工により個々のＨＢチップに分離することで、ＨＢチップの四隅部に切欠きを形成することを特徴とするものである。
【００２１】
なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。
【００２２】
（１）インクを吐出する吐出口群と吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギー発生素子と前記吐出エネルギー発生素子を駆動させるための電気パルス信号および電力供給を受容する電極部と前記吐出口群の反対の面にインク供給口とを具備する記録素子基板と、
前記記録素子基板が取り付けられ、前記記録素子基板の液室にインクを連通する液体供給路が形成されている支持部材と、
前記記録素子基板を組み込むための開口部を有し、前記記録素子基板に対してインクを吐出するための電気パルス信号および電力を印加するための可撓性の配線基板と、
前記記録素子基板が前記支持部材に接するための開口部を持ち、前記支持部材と前記配線基板の間に配置され前記配線基板を保持固定する支持板と、
前記支持板の開口部に配置された前記記録素子基板の周囲を封止する第一の封止剤と、
前記記録素子基板と前記配線基板の電気接続部を封止する第二の封止剤を備えたインクジェット式プリントヘッドにおいて、
前記記録素子基板の四隅部に、インク供給口側よりインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠き構造と第二の封止剤を受ける部材とを持つことを特徴としたインクジェット式プリントヘッド。
【００２３】
（２）前記第二の封止剤を受ける部材が前記支持板の開口部に出っ張り部として一体に設けられていることを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット式プリントヘッド。
【００２４】
（３）前記記録素子基板は、〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハー上に、前記吐出口と前記吐出エネルギー発生素子と前記電極部を複数の記録素子基板分形成した後、
前記インク吐出口が形成された面の反対側面からＳｉ異方性エッチングによるインク供給口の形成を行ない、
同時にＳｉ異方性エッチングにより記録素子基板の四隅部に開口を形成し、
その後各記録素子基板を分離分割することで、記録素子基板の四隅に前記切欠き構造を形成することを特徴とするインクジェット式プリントヘッドの製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、電気配線テープの開口の四隅にもうけた張り出し部を支持固定するためのマクラ開口部の四隅に出っ張り部を設け、封止溝に塗布された第一の封止剤は、ＨＢチップの四隅に設けられた切欠き部を通り、ＨＢチップの電極が設けられた側面側への流動性が悪化することなく回り込み封止される。マクラの開口部とＨＢチップの隙間に出来た凹部の幅は、マクラの出っ張り部以外は狭くせず、電気配線テープの開口についても変更しないため、第一の封止剤が電気配線テープ上にはみ出したり、塗布タクトが長くなることはない。
【００２６】
ＨＢチップの四隅に、インク供給口側からインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠きを設けることで、第二の封止剤が塗布される領域の電気配線テープを、マクラに設けた出っ張り部で支持することができ、第一の封止剤の硬化収縮しても電気配線テープがチッププレート側へ変形を起こすことがない。そのため、第二の封止剤と電気配線テープの位置関係は塗布時と変化することがないのでＨＢチップと電気配線テープの接合部の封止信頼性が向上する。
【００２７】
また、電気配線テープを構成するベースフィルム、カバーフィルムや銅箔の厚さを薄くするなどの部品コストダウンの要素を盛り込むことが可能となり、封止信頼性の向上したインクジェット式プリントヘッドを低コストで供給することが可能となった。
【００２８】
さらに、ＨＢチップには、Ｓｉ基板として〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを用い、Ｓｉ異方性エッチングによりインク供給口と同時に開口部を形成し、その後従来と同様にダイシング法による機械切断加工により個々のＨＢチップに分離し、ＨＢチップの四隅に切欠き部を形成することで、新たな工程を追加することなく、ＨＢチップの四隅にインク供給口側からインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠き部を形成することができ、コストの増加なくインクジェット式プリントヘッドを供給可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００３０】
本発明によるインクジェット式プリントヘッドについて図１〜図８を参照しながら説明する。
【００３１】
図２は、本実施例におけるインクジェット式プリントヘッドの分解構造図である。
【００３２】
図３は、本実施例におけるインクジェット式プリントヘッドの外観図である。
【００３３】
プリントヘッド１は、インクを吐出する吐出口群と、この吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生する電気熱変換素子とを具備するＨＢチップおよびＨＢチップの液室にインクを連通する液体供給路が形成されているチッププレートを含むチッププレートユニット２と、ＨＢチップへ供給するインクを貯留するインクタンクの取り付け部（以下チップタンクと称する）を含むチップタンクユニット３と、放熱部材４から構成される。プリントヘッド１は、電気パルス信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換素子を用いて記録を行なうバブルジェット(登録商標)方式のサイドシュータ型とされるプリントヘッドである。
【００３４】
図７は本発明のインクジェット式プリントヘッドに用いられるＨＢチップの製造方法の各工程を示す模式的断面図（図４のＡ−Ａ’断面）である。
【００３５】
図１に図示する単一のＨＢチップ２０１において、Ｓｉ基板４００１は〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーを基板として用いて、Ｓｉ異方性エッチングによりＨＢチップの四隅部に切欠き部４００９を持つ、単一のＨＢチップである。その基板４００１には、インク供給口４００２がＳｉ異方性エッチングによって形成されるのと同時に、切欠き部４００９と成る開口８００２に形成される。基板４００１の一面にはインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生するための電気熱変換素子４００３やそれらを駆動する信号を伝達する電極部４００４等からなる機能素子、及びその耐久寿命を向上させるための保護膜９００２を備え、さらにその保護膜９００２にはインク流路４００５及び吐出口４００７が形成されている。
【００３６】
本発明のインクジェット式プリントヘッドの製造方法は、このような構造をもつ単一のＨＢチップを、基板としての〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーに多数個作成し、その後にダイシング工程を経てそれらを個々に分離分割して単一のＨＢチップを形成するものである。
【００３７】
以下、本発明のＨＢチップの製造方法を図７に図示する各工程にしたがって詳細に説明する。
【００３８】
〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハー８００１を基板として用い、その上に所望のサイズや形状を有する多数のＨＢチップ２０１を、開口８００２の大きさを考慮して、レイアウトする。
【００３９】
図４に図示するように所望のレイアウトに沿って、各ＨＢチップとしての電気熱変換素子４００３や電極部４００４等からなる機能素子を所定の数だけそれぞれ配置して形成する。そして機能素子にはその耐久寿命を向上させるための保護膜９００２を形成する。この保護膜９００２は、後述するＳｉ異方性エッチングによりＳｉ基板をエッチングする際のエッチング停止層として機能させるために、保護膜の材質としては、ＳｉＮまたはＳｉＯ２が好ましい。
【００４０】
そして、ＨＢチップ２０１の機能素子が形成されていない反対側の面（以下、単に「裏面」という。）に保護膜９００２と同様のＳｉＮまたはＳｉＯ２を全面的に成膜して、膜９００４とする。なお、裏面に成膜する膜９００４としては、後述するＳｉ異方性エッチングの際の耐エッチングマスクとして機能させるためのものであって、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属膜とすることもできるが、後述するように工程管理の面から、保護膜９００２と同じ材質を用いることが好ましく、ＳｉＮを用いた場合にはその膜厚が約１μｍとなるように成膜する。
【００４１】
次に、ＨＢチップのインク流路および吐出口形成部９００３を保護膜９００２に形成する（図７の（ａ）参照）。
【００４２】
これらは、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて従来の手法と同様に形成することができる。
【００４３】
次に、所望のパターンを設けたフォトマスクを用いて、Ｓｉ基板の裏面に形成されたＳｉＮ膜をフォトリソグラフィー技術（レジスト塗布、露光、現像）によりパターニングして、フォトマスクに設けたパターンと相似のレジストパターン９００８を形成する（図７の（ｂ）〜（ｃ）参照）。即ち、Ｓｉ基板の裏面にフォトレジスト９００５を塗布し（図７の（ｂ）参照）、その後、所望のインク供給口パターンとＨＢチップ四隅部に切欠き部４００９を形成させるための開口パターンを設けたフォトマスクを用いて露光して現像する。かくしてフォトマスクに設けたパターンと相似のインク供給口部パターン９００７と開口部パターン９００６を備えたレジストパターン９００８が形成される（図７の（ｃ）参照）。
【００４４】
なお、ここでフォトマスクの開口パターンの幅及びレジストパターンの開口パターン９００６の幅Ｗｍについては、後述するように記録ヘッドの所望の分離幅Ｗｏに基づいて算出することができる。また露光に際しては、機能素子が形成されている表面と裏面を正確に位置合わせすることが必要であって、フォトレジスト９００８としてＯＦＰＲ−８００（東京応化工業）を約２μｍ塗布し、機能素子が形成された表面のパターンを認識して、位置合わせが可能な露光装置を用いて、所定のフォトマスクを位置合わせして紫外線露光を行ない、前記レジストを専用現像液にて所定の方法で現像を行なった。
【００４５】
そして、このように形成されたレジストパターン９００８を耐エッチングマスクとして、ＳｉＮ膜９００４をエッチングする（図７の（ｄ）参照）。このエッチング方法は公知のＷｅｔエッチング方法またはＤｒｙエッチング方法によりエッチングすることができ、本発明はＤｒｙエッチング方法により反応ガスとしてＣＦ４、Ｏ２の混合ガスを用いてＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置を使用した。
【００４６】
なお、ＳｉＮ膜のパターニングに用いたレジストは、通常は次工程で不要であるために剥離されるのが一般的であるけれども、ポジ型レジストを用いた場合にはレジストは次工程のＳｉ異方性エッチングの際にエッチングと同時に除去することができることから、特に剥離する必要はない。
【００４７】
次に、パターニングされたＳｉＮ膜９００２を耐エッチングマスクとして、Ｓｉ異方性エッチングを行なう。エッチング液としては、一般に知られているＴＭＡＨ、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等のアルカリ性エッチング液を用い、この加熱した浴液にＳｉ基板を浸漬させる。エッチング液の濃度や加熱温度を適宜設定して最適なエッチング速度やエッチング面の平滑性を得ることができる。
【００４８】
かくして、Ｓｉ異方性エッチングされるＳｉ基板は、裏面からエッチングが進行し、表面側のＳｉＮ膜（保護膜）９００２に達した段階でエッチングが完了する（図７の（ｅ）参照）。ここで、インク流路及び吐出口形成部９００３が形成された表面側がＳｉ異方性エッチングのエッチング液に対して耐性がない場合には、表面側を保護するための保護層を予め設けておくか、適当な治具等を用いるべきである。
【００４９】
Ｓｉ異方性エッチングが完了した後に、表面のＳｉＮ膜９００２を、前記したＳｉＮパターニングに用いた方法と同様のＤｒｙエッチング方法により裏面側からエッチングすることにより、個々のインクジェット記録ヘッドが所定の分離幅Ｗｏによって分離分割され、分離されたインクジェット記録ヘッドが多数得られる。この際にインク供給口４００２も同時にエッチングされて、インク流路４００５及び吐出口４００７と貫通する。
【００５０】
なお、表面側のＳｉＮ膜９００２のエッチングに関連して、裏面のＳｉＮ膜９００４の膜厚を表面側のＳｉＮ膜９００２の膜厚と等しくするか、または裏面のＳｉＮ膜９００４の膜厚を若干厚く形成しておくことによって、先にエッチング処理を行なう裏面のＳｉＮ膜９００４の除去状態を監視することで、その後の裏面側から異方性エッチングにより露出した表面側のＳｉＮ膜９００２の除去状態が判断可能となり、その工程管理を効率良く行なうことが可能となる。
【００５１】
また、レジストパターンの開口パターン９００６の幅Ｗｍやフォトマスクの開口パターンの幅については、Ｓｉウエハーにレイアウトされた複数の記録ヘッドの開口部の幅をＷｏ（例えば、約５００μｍ）としたときに、レジストパターンの開口パターン９００６の幅Ｗｍやフォトマスクの開口パターンの幅は、次のように算出して適宜設計することができる。〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハーは、異方性エッチングによってＶ字状または逆台形状の開口が形成されるために、Ｓｉ異方性エッチングにおいて周知の計算式
Ｗｍ＝Ｗｏ＋√２Ｔ （Ｔ：Ｓｉウェハーの厚さ）
から、開口パターン９００６の幅Ｗｍを算出することができ、このＷｍに基づいて、レジストパターンやフォトマスクの開口パターンを設計することができる。
【００５２】
Ｓｉウェハーに機能素子やインク供給口、開口部を形成後、図８に示すように切断ブレード１０００１を用い切断分離し、切欠き部４００９を備えたＨＢチップ２０１となる。
【００５３】
図２の分解斜視図に示すように、チッププレートユニット２は、ＨＢチップ２０１、チッププレート２０２、電気配線テープ２０３、マクラ２０４で構成されており、また、チップタンクユニット３は、チップタンク３０１、流路プレート３０２、ジョイントゴム３０３、フィルター３０４、シールゴム３０５から構成されている。
【００５４】
図４は、ＨＢチップ２０１の構成を説明するために一部分解した斜視図である。ＨＢチップ２０１は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板４００１にインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口４００２と四隅の切欠き４００９がＳｉの〈１００〉面の結晶方位を利用した異方性エッチング方法で形成され、インク供給口４００２を挟んだ両側に電気熱変換素子４００３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列され、前記電気熱変換素子４００３と、電気熱変換素子４００３に電力を供給するＡｌ等の電気配線は成膜技術により形成されている。さらに、前記電気配線に電力を供給するための電極部４００４が電気熱変換素子４００３の両外側に配列されており、電極部４００４にはＡｕ等のバンプが形成されている。そして、前記Ｓｉ基板４００１上には、電気熱変換素子４００３に対応したインク流路４００５を形成するためのインク流路壁４００６と吐出口４００７が樹脂材料でフォトリソ技術によりに形成され、吐出口群４００８を形成している。したがって、前記電気熱変換素子４００３に対向して前記吐出口４００７が設けられているため、インク供給口４００２から供給されたインクはインク流路４００５を通り、電気熱変換素子４００３により発生した気泡により吐出される。
【００５５】
次に、チッププレート２０２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の粉末を圧縮成形し焼成して形成され、厚さ０．５〜１０ｍｍである。なお、チッププレート２０２の素材は、アルミナに限られることなく、ＨＢチップ２０１の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、ＨＢチップ２０１の材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。チッププレート２０２の素材は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）のうちいずれであってもよい。
【００５６】
マクラ２０４は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍの板状部材で、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材料で成型加工により形成されている。マクラの材質も、アルミナに限られることなく、チッププレート２０２の材料と同じか、もしく同等の線膨張率を有するセラミックやＡｌ、ＳＵＳなどの金属材料で形成されてもよい。そして、チッププレート２０２に接着固定されるＨＢチップ２０１が３つ並べられた外形寸法よりも大きな開口部２０８を有する形状となっている。また、ＨＢチップ２０１と電気配線テープ２０３（後述）を平面的に電気接続できるように、マクラの厚さがＨＢチップ２０１の厚さと同じになっている。
【００５７】
チッププレート２０２とマクラ２０４の接合は、マクラ２０４の片側全面に第一の接着剤を転写し、チッププレート２０２のＸ方向の基準位置６００７およびＹ方向の基準位置６００８に対して、マクラ２０４の開口部２０８の位置が一定になるように位置決めを行ない接着する。接着に用いられる第一の接着剤は、耐インク性があり、硬化後の硬度が比較的低いものが望ましい。接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。
【００５８】
また、チッププレートとマクラが一体で成形された形状のものを用いてもかまわない。
【００５９】
次に、チッププレート２０２とマクラ２０４の接合体にＨＢチップ２０１を接着固定する。
【００６０】
ＨＢチップ２０１のインク供給口４００２がチッププレート２０２のインク供給口２０５にそれぞれ対応し、かつ、３つのＨＢチップ２０１はそれぞれチッププレート２０２に対して位置精度良く接着固定する。接着に用いられる第二の接着剤は、低粘度で、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。その第２の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは２０μｍ以下が望ましい。
【００６１】
電気配線テープ２０３は、ＨＢチップ２０１に対してインクを吐出するための電気パルス信号を印加するものであり、ＨＢチップ２０１の電極部４００４に対応する電極端子２０６と、この配線テープ端部に位置しプリンタ本体などからの電気パルス信号を受け取るための外部信号入力端子２０７を有している。
【００６２】
電気配線テープ２０３は、マクラ２０４のチッププレート２０８接合面と反対側の面に第三の接着剤を転写し、ＨＢチップ２０１の電極部４００４に、それに対応する電極端子２０６を位置合わせし接着する。
【００６３】
マクラ開口部の四隅に出っ張り部６００１を設け、この出っ張り部６００１に電気配線テープ２０３の開口部の四隅にもうけた張り出し部６００２も接着する。
【００６４】
第三の接着剤には、低粘度で硬化後比較的高い硬度を有し、耐インク性のあるものが望ましい。この特性を持った接着剤は、例えばエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化型の接着剤である。
【００６５】
また、電気配線テープ２０３とＨＢチップ２０１は、電気的に接続されており、接続方法は、例えば、ＨＢチップ２０１の電極部４００４と電気配線テープの電極端子２０６が熱超音波接合法により電気接合されている。
【００６６】
ＨＢチップ２０１と電気配線テープ２０３の電気接続部分は、第１の封止剤６００３及び第２の封止剤６００４により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤は、主に電気配線テープ２０３の電極端子２０６とＨＢチップ２０１の電極部４００４との接続部の裏面側とＨＢチップ２０１の外周部分を封止し、第２の封止剤は、前記接続部を封止している。
【００６７】
第一の封止剤６００３は、ＨＢチップ２０１の電極部が配置されていない一側面に隣接したマクラ２０４の開口部とＨＢチップ２０１の隙間に出来た凹部に塗布され、ＨＢチップ２０１の四隅に設けられた切欠き部４００９とマクラ２０４に設けた出っ張り部６００１の間を通り、ＨＢチップ２０１の電極部４００４が設けられた側面側へ回り込み封止される。
【００６８】
図６に示すように電気配線テープの開口の四隅部に設けられた張り出し部６００２を塗布開始位置及び塗布終了位置として、第二の封止剤６００４をＨＢチップ２０１の電気配線テープ２０３との電気接合部が配列された方向に塗布する。
【００６９】
放熱部材４は０．５〜３ｍｍ程度の金属板、特に熱伝導良好なアルミニウムや銅またはこれらの合金などを、プレス加工または引抜加工することによって低コストにて形成され、チッププレートユニット２下面と熱伝導性に優れた（例えば、銀ペースなど）接着剤などで接合される。
【００７０】
チップタンクユニット３は、インクタンク５００１からＨＢチップ２０１にインクを導くためにあり、チップタンク３０１と流路プレート３０２とフィルター３０４とシールゴム３０５とジョイントゴム３０３から構成されている。樹脂成形にて形成されたチップタンク３０１と流路プレート３０２とを超音波溶着することによりインク流路を形成している。
【００７１】
図５はプリントヘッドにインクタンクが装着する様子を示した模式図である。インクタンク５００１と係合するジョイント部には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルター３０４が溶着により接合されており、さらに、ジョイント部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴム３０５が装着されている。またチップタンク３０１は、着脱自在のインクタンク５００１を保持する機能も一部有しており、インクタンク５００１の第１の爪（不図示）を係合する第１の穴５００２およびインクタンク５００１の取り外しレバー５００３を係合する第２の穴５００４を有している。
【００７２】
ジョイントゴム３０３は、チッププレートユニット２のインク供給口（不図示）とチップタンクユニットのインク供給口３０６をインクがリークしないように連通させるために、チップタンク３０１にチッププレートユニット２を位置決し、ビス５で固定し接合が完了する。
【００７３】
チッププレート２０２の一つの側面に第三の接着剤（不図示）を塗布し、側面に沿って折り曲げ、押し付けて加熱接着する。第三の接着剤は、耐インク性の良好なエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤が使用される。接着後の接着剤厚さ１０〜１００μｍが好ましい。
【００７４】
チッププレートユニット２の電気配線テープ２０３はチップタンクユニット３の一側面に、端子位置決めピンと端子位置決め穴（２ヶ所）により位置決めされ、チップタンクユニット３に設けられた端子結合ピンをカシメることにより固定し、プリントヘッド１が完成する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明における実施例１に示したＨＢチップの構造図
【図２】本発明におけるインクジェット式プリントヘッドの分解構造図
【図３】本発明におけるインクジェット式プリントヘッドの斜視図
【図４】本発明におけるＳｉウェハ上のＨＢチップの配置模式図
【図５】本発明におけるインクジェット式プリントヘッドとインクタンクの斜視図
【図６】本発明における実施例１に示したチッププレートユニットの模式図
【図７】本発明におけるＨＢチップの製造工程を示す模式図
【図８】従来のインクジェット式プリントヘッドの製造方法における、ダイシング方法による分離工程の模式図
【符号の説明】
【００７６】
１ プリントヘッド
２ チッププレートユニット
３ チップタンクユニット
４ 放熱部材
５ ビス
２０１ ＨＢチップ
２０２ チッププレート
２０３ 電気配線テープ
２０４ マクラ
２０５ （チッププレートの）インク供給口
２０６ 電極端子
２０７ 外部信号入力端子
２０８ （マクラの）開口部
２１０ チップタンクとのＸ方向位置決め穴
３０１ チップタンク
３０２ 流路プレート
３０３ ジョイントゴム
３０４ フィルター
３０５ シールゴム
３０６ （チップタンクの）インク供給口
４０１ （放熱部材の）開口部
４００１ Ｓｉ基板
４００２ （ＨＢチップの）インク供給口
４００３ 電気熱変換素子
４００４ 電極部
４００５ インク流路
４００６ インク流路壁
４００７ 吐出口
４００８ 吐出口群
４００９ 切欠き部
５００１ インクタンク
５００２ （インクタンクの第一の爪を係合する第一の）穴
５００３ 取り外しレバー
５００４ （取り外しレバーを係合する第二の）穴
６００１ （マクラ開口部の四隅に設けた）出っ張り部
６００２ （電気配線テープ開口部の四隅に設けた）張り出し部
６００３ 第一の封止剤
６００４ 第二の封止剤
６００５ 第二の封止剤の塗布領域
６００７ チッププレートのＸ方向の基準位置
６００８ チッププレートのＹ方向の基準位置
８００１ Ｓｉウェハー
８００２ 開口
９００１ Ｓｉウェハー
９００２ 保護膜
９００３ インク流路・吐出口形成部
９００４ （裏面の）保護膜（耐エッチングマスク層）
９００５ フォトレジスト
９００６ 切欠き部を形成するための開口パターン
９００７ インク供給口パターン
９００８ レジストパターン
１０００１ 切断ブレード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する吐出口群と吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギー発生素子と前記吐出エネルギー発生素子を駆動させるための電気パルス信号および電力供給を受容する電極部と前記吐出口群の反対の面にインク供給口とを具備する記録素子基板と、
前記記録素子基板が取り付けられ、前記記録素子基板の液室にインクを連通する液体供給路が形成されている支持部材と、
前記記録素子基板を組み込むための開口部を有し、前記記録素子基板に対してインクを吐出するための電気パルス信号および電力を印加するための可撓性の配線基板と、
前記記録素子基板が前記支持部材に接するための開口部を持ち、前記支持部材と前記配線基板の間に配置され前記配線基板を保持固定する支持板と、
前記支持板の開口部に配置された前記記録素子基板の周囲を封止する第一の封止剤と、
前記記録素子基板と前記配線基板の電気接続部を封止する第二の封止剤を備えたインクジェット式プリントヘッドにおいて、
前記記録素子基板の四隅部に、インク供給口側よりインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠き構造と第二の封止剤を受ける部材とを持つことを特徴としたインクジェット式プリントヘッド。
【請求項２】
前記第二の封止剤を受ける部材が前記支持板の開口部に出っ張り部として一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式プリントヘッド。
【請求項３】
前記記録素子基板は、〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハー上に、前記吐出口と前記吐出エネルギー発生素子と前記電極部を複数の記録素子基板分形成した後、
前記インク吐出口が形成された面の反対側面からＳｉ異方性エッチングによるインク供給口の形成を行ない、
同時にＳｉ異方性エッチングにより記録素子基板の四隅部に開口を形成し、
その後各記録素子基板を分離分割することで、記録素子基板の四隅に前記切欠き構造を形成することを特徴とするインクジェット式プリントヘッドの製造方法。
【請求項１】
インクを吐出する吐出口群と吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギー発生素子と前記吐出エネルギー発生素子を駆動させるための電気パルス信号および電力供給を受容する電極部と前記吐出口群の反対の面にインク供給口とを具備する記録素子基板と、
前記記録素子基板が取り付けられ、前記記録素子基板の液室にインクを連通する液体供給路が形成されている支持部材と、
前記記録素子基板を組み込むための開口部を有し、前記記録素子基板に対してインクを吐出するための電気パルス信号および電力を印加するための可撓性の配線基板と、
前記記録素子基板が前記支持部材に接するための開口部を持ち、前記支持部材と前記配線基板の間に配置され前記配線基板を保持固定する支持板と、
前記支持板の開口部に配置された前記記録素子基板の周囲を封止する第一の封止剤と、
前記記録素子基板と前記配線基板の電気接続部を封止する第二の封止剤を備えたインクジェット式プリントヘッドにおいて、
前記記録素子基板の四隅部に、インク供給口側よりインク吐出口側になるに従い小さくなる切欠き構造と第二の封止剤を受ける部材とを持つことを特徴としたインクジェット式プリントヘッド。
【請求項２】
前記第二の封止剤を受ける部材が前記支持板の開口部に出っ張り部として一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式プリントヘッド。
【請求項３】
前記記録素子基板は、〈１００〉面の結晶方位をもつＳｉウエハー上に、前記吐出口と前記吐出エネルギー発生素子と前記電極部を複数の記録素子基板分形成した後、
前記インク吐出口が形成された面の反対側面からＳｉ異方性エッチングによるインク供給口の形成を行ない、
同時にＳｉ異方性エッチングにより記録素子基板の四隅部に開口を形成し、
その後各記録素子基板を分離分割することで、記録素子基板の四隅に前記切欠き構造を形成することを特徴とするインクジェット式プリントヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３０１８８６（Ｐ２００７−３０１８８６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３３８３１（Ｐ２００６−１３３８３１）
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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