专利名称：液体排出头及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种通过排出液体(诸如墨)来实施记录的液体排出头，以及一种液体排出头制造方法。
背景技术：
近年来，已存在对于使用喷墨记录装置的高速记录的需要，并且作为响应，其宽度等于诸如纸的记录介质的宽度的整行式液体排出头已被考虑用于喷墨记录装置。作为这样的整行式液体排出头的一个例子，日本专利特开No. 2007-296638中的图1示出了元件基板的配置，每个元件基板包括能量产生元件和用于排出墨的排出端口。对于具有这样的配置的液体排出头，元件基板和柔性布线基板被布置在支撑构件上，并且被布置的元件基板和布线基板电气连接。各布线基板向对应的元件基板施加指示液体排出的电信号，具有对应的元件基板被布置在其中的开口，并且粘接地固定在支撑构件的主表面上。对于这样的整行式液体排出头，元件基板和具有相对大的面积的布线基板电气连接。当连接时，布线基板可由于在制造期间和/或在执行记录时产生的热而膨胀和/或收缩。为了防止元件基板和布线基板之间的电气连接由于布线基板的膨胀和/或收缩而发生故障，希望通过使用由例如金制成的引线的引线结合(wire bonding)来提供电气连接。柔性布线基板由柔性的、薄的材料制成。当这样的薄布线基板结合到支撑构件并且引线结合到对应的元件基板时，发生以下问题。当在布线基板和支撑构件之间施加过量的粘接剂并且将布线基板和支撑构件挤压到一起以便结合时，粘接剂从布线基板和支撑构件之间流出到布线基板的上表面。由于布线基板非常薄，例如为0. 15mm，因此有时粘接剂沿布线基板的电气端子在布线基板中的开口的端面上升高，并且扩散到引线的结合点。以这样的方式覆盖结合点的粘接剂对随后的引线结合造成不利影响。当考虑到粘接剂的这种扩散而减少粘接剂的量时，粘接剂没有到达布线基板中的开口的边缘，并且在布线基板和支撑构件之间形成未被粘接剂填充的空间。如果在结合点附近形成这样的空间，则在引线结合期间超声波能量分散，对引线结合具有不利影响。因此，必须精确控制粘接剂的量，但是在制造过程期间实施的这样的精确控制可能会降低生产率。在喷墨记录中，希望液体排出头的排出端口表面和记录介质之间的距离(纸距离)小，以便增加被排出的墨滴的撞击精度以实现高质量记录。由于引线为弧形形状，因此如上所述的通过引线结合建立的电气连接使得纸距离大。
发明内容
因此，本发明通过防止液体排出头和纸之间的距离增加、实现布线基板和支撑构件的完美结合、使得元件基板和布线基板能够高度可靠地结合，提供了一种液体排出头。该液体排出头包括元件基板，该元件基板包括用于产生要被用于从排出端口排出液体的能量的能量产生元件；支撑构件，用于通过粘接剂支撑所述元件基板；片构件，具有容纳所述元件基板的第一开口，所述片构件通过粘接剂结合到所述支撑构件以使得所述第一开口的内表面与所述元件基板的侧端部邻接；布线基板，具有容纳所述元件基板的第二开口，所述布线基板通过粘接剂结合到所述片构件以使得所述第二开口的内表面与所述元件基板的侧端部邻接，并且包括与所述能量产生元件电气连接的引线；以及密封剂，用于密封所述布线基板和所述元件基板的电气连接部分，其中，所述布线基板的相对于所述支撑构件与接触所述片构件的表面相反的表面的高度小于所述元件基板的相对于所述支撑构件与接触所述支撑构件的表面相反的表面的高度。从下文参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清晰。
合并在说明书中并且构成其一部分的附图示出了本发明的各示例性实施例、特征和方面，并且与描述一起用于解释本发明的原理。图IA是根据第一实施例的液体排出头的部分截面图，并且图IB是包括引线结合部分的液体排出头的部分透视图。图2A是根据第二实施例的液体排出头的部分截面图，并且图2B是具有引线结合部分的液体排出头的部分透视图。图3是液体排出头的分解透视图。图4是根据第二实施例的变型的液体排出头的截面图。图5是第三实施例的液体排出头的截面图。
具体实施例方式第一实施例下文将参照图3中的分解透视图来描述根据各实施例的喷墨液体排出头(下文还被简称为“液体排出头”)的配置。如图3所示，根据第一实施例的液体排出头包括布线基板1300、片构件(sheet member) 1700、元件基板1100、支撑构件1200和过滤构件1600。下文将详细描述各部件的配置。元件基板1100具有产生用于排出诸如墨的液体的能量的能量产生元件，以及排出端口，从该排出端口排出墨。元件基板1100被定位在支撑构件1200上。在此实施例中，四个元件基板1100被以方格或交错图案布置在支撑构件1200的上表面上以构成整行式液体排出头，该整行式液体排出头具有与记录介质(诸如纸)的宽度相同的宽度。
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根据此实施例的元件基板1100由具有大约0. 6毫米(mm)到0. 8mm的厚度Si基板制成，并且包括电极1103 (见图1)，该电极1103被布置在元件基板1100的边缘附近的表面上并且连接到布线基板(下文描述)。支撑构件1200由陶瓷(诸如氧化铝)制成，具有用于向元件基板1100供给墨的供墨端口 1201，并且通过第一粘接剂1202粘接地固定到元件基板1100。布线基板1300包括厚度为0. 025mm到0. 050mm的聚酰胺树脂膜，在该聚酰胺树脂膜的两侧上，厚度为0. Olmm到0. 02mm的铜布线构件被图案化，并且布线基板1300具有开口 1306，元件基板1100被安装在该开口 1306中。根据此实施例的布线基板1300具有布置在支撑构件1200侧的第一层和布置在位于与支撑构件1200相对的一侧的布线基板1300上的第二层的双层结构。第一层从支撑构件1200侧起依次包括大约4微米(μπι)厚的芳族聚酸胺树脂 (aramid resin)制成的覆盖膜、通过粘接层结合到该覆盖膜的大约20 μ m厚的铜布线层、 和通过另一粘接层结合到该布线层的大约25 μ m厚的聚酰胺树脂基膜。与元件基板1100电气连接的电极端子1302被设置在柔性布线基板1300中的开口 1306的端部(边缘)处。电极端子1302通过引线电连接到外部信号输入端子1301，该外部信号输入端子 1301连接到记录装置的电触点。除电极端子1302的部分之外，布线基板1300被覆盖0. 004mm到0. 050mm厚的树
脂膜以防止腐蚀。电极端子1302被镀金以防止腐蚀。在根据此实施例的液体排出头中，多个元件基板1100被定位和固定在支撑构件 1200上。布线基板1300的电极端子与元件基板1100的电极对准，并且通过热压缩或其他方法经片构件1700被结合到支撑构件1200。然后，元件基板1100的电极和布线基板1300的电极端子使用导电引线、优选为金线进行电气引线结合。然后，通过密封构件1305密封并保护引线结合部分。下文将参照图1A、1B和3描述此实施例的细节。在此实施例中，片构件1700被置于布线基板1300和支撑构件1200之间。片构件1700具有开口 1702，元件基板1100被安装在该开口 1702中，并且元件基板1100通过该开口 1702暴露。开口 1702的大小被形成为以及被定位为与布线基板1300 中的开口 1306匹配。换句话说，片构件1700中的开口 1702的内表面邻接元件基板1100的侧端部(end section)0如图IA和IB中所示，从支撑构件1200的上表面测量的片构件1700的厚度被设定为使得元件基板1100的上表面上的电极1103与布线基板1300的上表面上的电极端子 1302之间的高度差h为大约0. 3mm。片构件1700是通过将聚酰胺膜结合在一起而被制成的，该聚酰胺膜与在布线基板1300中使用的部件相同。希望对于片构件1700和布线基板1300使用相同材料以防止由于热导致的线性膨胀的差异所造成的剥离和起皱。但是，材料并不局限于此，并且可使用具有类似的线性膨胀系数的其他材料。片构件1700不局限于结合到一起的膜，而是作为替代，可由单个板构成。下文将描述片构件1700的操作。当使用过多的粘接剂将布线基板1300和支撑构件1200直接结合在一起时，粘接剂可扩散到布线基板1300的电极端子部，并且对引线结合造成破坏。当使用不足量的粘接剂时，在布线基板1300和片构件1700之间形成间隙。在结合期间产生的超声波能量在这样的间隙处分散，对引线结合造成损坏。下文描述将结合到片构件1700的布线基板1300粘接固定到支撑构件1200的优点ο当使用过量的粘接剂1203以结合布线基板1300时，粘接剂1203的一部分扩散到开口 1702内。由于片构件1700的厚度为大约0. 3mm,因此扩散粘接剂1204没有到达布线基板 1300的上表面，并且残留在布线基板1300的背面。因此，可防止扩散粘接剂1204进一步扩散到引线1303的结合点1206。当施加不足量的粘接剂时，粘接剂1203没有扩散到片构件1700中的开口的端部， 并且可在片构件1700下面形成空间。通过提供与布线基板1300的厚度相比厚的刚性片构件，在引线结合期间产生的能量可被更容易地接收，并且提高了引线连接性。因此，要被施加的粘接剂1203的量的容许范围增大，并且稳定了制造。第二实施例下文将参照图2A和2B描述第二实施例。在图2A和2B中示出的第二实施例与图IA和IB中示出的第一实施例的不同之处在于相对于片构件1700的端面，布线基板1300的端面对于整个圆周朝元件基板1100突
出ο在此实施例中，布线基板1300的端面在片构件1700中的开口内突出0. 3mm。通过这样的配置，即使当片构件1700和支撑构件1200之间的粘接剂扩散开时，突出的布线基板1300仍有效地防止粘接剂向上流到布线基板1300的上表面。除了如上所述的将结合的片构件1700和布线基板1300结合到支撑构件1200的制造方法之外，还可如图4所示将片构件1700和布线基板1300分别堆叠在支撑构件1200 上。在这样的情况下，首先，将片构件1700粘接固定在支撑构件1200上。由于片构件1700不具有任何电极端子，因此可允许粘接剂1204扩散到片构件 1700中的开口内。因此，可施加过量的粘接剂1203以防止由于向片构件1700的结合表面施加不足量的粘接剂而导致形成空间。在粘接剂1203固化之后，将支撑构件1200粘接地固定到片构件1700上。由于布线基板1300中的开口 1306小于片构件1700中的开口 1702，即由于布线基板1300突入片构件1700中的开口 1702，因此可施加过量的粘接剂，允许粘接剂扩散到片构件1700中的开口 1702内。由于粘接剂扩散到片构件1700中的开口 1702内，可防止粘接剂接触布线基板 1300上的电极端子。在此实施例中，片构件1700的厚度被设定为使得元件基板1100的电极部分的高度小于布线基板1300的端子部分的高度。也就是说，片构件1700的厚度被设定为使得片构件1700和布线基板1300的总厚度小于元件基板1100的厚度。当排出端口与介质(诸如纸)之间的距离小时，喷墨打印机的液体排出头具有被排出的墨滴的高着落精度(impact precision)，并由此提高打印质量。布线基板1300的高度可被设定为与具有排出端口的表面具有相同高度。但是，为了减小到介质的距离，必须基本与排出端口表面平行地成直线地布置金线1303。在这样的情况下，元件基板1100的电极1103、布线基板1300的电极端子1302和金线1303被对齐。当以此方式布置的引线1303被暴露于温度变化时，连接的部分可由于不能吸收部件的线性膨胀的差异而分离，并且可能发生令人不满意的电气连接。因此，通过将片构件1700的厚度设定为使得布线基板1300的电极端子的高度小于元件基板1100的电极的高度，该长度可设定具有余裕(margin)，只要金线没有从排出端口表面大地突出即可。因而，可防止由于线性膨胀的差异导致的电气连接部分的分离，从而提高可靠性。下文将描述引线结合部分的密封。在此实施例中，元件基板1100和布线基板1300的电气连接部分通过两种不同类型的密封剂被密封。一种密封剂被用于密封作为电气连接部分的引线的背面，并且另一种密封剂被用于密封引线的正面。通过在由元件基板1100、布线基板1300和片构件1700形成的间隙中施加30帕斯卡秒(Pa · S)或者更低的低粘度密封剂1304，以该密封剂1304密封背面。在其上设置有金线的侧面上以不会填满金线下方的空间的量施加密封剂，或者不在其上设置有金线的侧面上施加密封剂，而是向其上没有设置金线的侧面施加过量的密封剂，从而密封剂自然在金线下方流动。由于通过片构件1700在元件基板1100周围形成足够深的凹槽，密封剂在金线下方流过此凹槽。与当没有设置片构件1700时相比，金线结构中的高度差因片构件1700的高度而被减少。因此，在一定程度上防止低粘度密封剂因其自身重量泄漏到周围，并且防止由于不能到达在元件基板1100的上侧的电极部分而在金线下方形成空间。密封剂通过在金线之间形成弯月面(meniscus)而停止扩散。对于根据现有技术的配置，存在这样的可能性，即当在金线下方的空间充满低粘度密封剂时密封剂扩散到周围。在这样的情况下，在随后的步骤中施加的密封剂在扩散的低粘度密封剂上滑动并
8且不能被稳定地施加。因此，必须在随后的步骤之前使低粘度密封剂固化。在金线下方形成空间的情况下，在随后步骤中的密封剂的施加速度降低，从而缓慢施加的密封剂在金线的背面周围流动。对于这样的配置，可防止处理时间增加。以足以在金线之间形成弯月面的量来施加密封剂1304，使得金线的背面被填满。在没有设置金线的侧面，以填满由元件基板1100、布线基板1300和片构件1700形成的凹槽的量来施加密封剂1304。这样，如图3所示，在进行随后的施加第二密封剂的步骤之前，可向除金线的背面之外的部分施加最少量的密封剂。通过在施加低粘度密封剂以及填充金线的背面时将支撑构件1200加热到大约 50°C，防止气泡形成，并且密封剂可平滑地流动。在随后的步骤中，施加70 -S或更高的高粘度密封剂1305以密封包括金线的前侧的电气连接部分。由于密封剂1304在金线之间形成弯月面并且没有扩散到周围，因此除填充了低粘度密封剂的凹槽之外的部件仍维持干燥。因此，高粘度密封剂1305被施加到布线基板1300和元件基板1100上，而不再在低粘度密封剂1304上滑动。因而，不需要预先固化低粘度密封剂的步骤，并且制造节拍(takttime)可被改进。通过加热并固化如上所述施加的低粘度和高粘度密封剂，可缩短制造过程。第三实施例图5是根据第三实施例的液体排出头的截面图。在此实施例中，如图5所示，支撑构件1200的与元件基板1100相结合的结合表面 1207和支撑构件1200的与片构件1700相结合的结合表面1208被设定为不同的高度，其中结合表面1208低于结合表面1207。通过这样将结合表面1208的高度设为较低，片构件1700的厚度的灵活性增加，并且刚性可被调节。此外，元件基板1100的电极1103与布线基板1300的电极端子1302之间的高度
差h可被更容易地调节。高度差h可被设定为这样的值，该值使得当填充低粘度密封剂1304时在金线1303 之间能够形成弯月面。由于大的高度差h在元件基板1100和布线基板1300的线性膨胀方向上在金线 1303的长度中提供余裕，因此即使当出现温度差时，电气连接部分仍不太可能分离。根据上述配置，片构件1700的厚度可被增大，并且刚性可增大。因此，可提高通过引线结合的电气连接的可靠性。由于在金线的长度中存在余裕，因此即使当发生温度改变时，仍可提高电气可靠性。本发明可被应用于典型的打印装置，以及诸如复印机、具有通信系统的传真机、具有打印单元的文字处理器的装置、以及与各种不同的处理装置一起形成复合物的工业记录装置等
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以包含所有的变更方式以及等同的结构和功能。
权利要求
1.一种液体排出头，包括元件基板，包括用于产生要被用于从排出端口排出液体的能量的能量产生元件；支撑构件，用于通过粘接剂支撑所述元件基板；片构件，具有容纳所述元件基板的第一开口，所述片构件通过粘接剂结合到所述支撑构件以使得所述第一开口的内表面与所述元件基板的侧端部邻接；布线基板，具有容纳所述元件基板的第二开口，所述布线基板通过粘接剂结合到所述片构件以使得所述第二开口的内表面与所述元件基板的侧端部邻接，并且包括与所述能量产生元件电气连接的引线；以及密封剂，用于密封所述布线基板和所述元件基板的电气连接部分，其中，所述布线基板的与接触所述片构件的表面相反的表面的相对于所述支撑构件的高度小于所述元件基板的与接触所述支撑构件的表面相反的表面的相对于所述支撑构件的高度。
2.根据权利要求1的液体排出头，其中，所述片构件和覆盖所述布线基板的引线的基膜由相同材料制成。
3.根据权利要求1或2的液体排出头，其中所述片构件由结合在一起的多个片的堆叠构成。
4.根据权利要求1或2的液体排出头，其中所述支撑构件和所述片构件的结合表面被设置在比所述支撑构件和所述元件基板的结合表面的位置低的位置处。
5.根据权利要求1或2的液体排出头，其中所述布线基板的端面相对于所述片构件的端面朝所述元件基板突出。
6.根据权利要求1或2的液体排出头，其中多个所述元件基板被布置在所述支撑构件上，并且所述布线基板具有多个容纳所述元件基板的开口。
7.一种液体排出头制造方法，包括以下步骤将元件基板和片构件结合到支撑构件上，以使得所述片构件中的第一开口的内表面与所述元件基板的侧端部邻接，所述元件基板具有用于产生要被用于从排出端口排出液体的能量的能量产生元件；将所述元件基板的所述能量产生元件与布线基板电气连接，所述布线基板通过粘接剂结合到所述片构件上以使得所述布线基板中的第二开口的内表面与所述元件基板的侧端部邻接，其中，所述布线基板的相对于所述支撑构件与接触所述片构件的表面相反的表面的高度小于所述元件基板的相对于所述支撑构件与接触所述支撑构件的表面相反的表面的高度。
8.根据权利要求7的液体排出头制造方法，进一步包括以下步骤将所述布线基板与被结合到所述支撑构件的所述片构件相结合。
9.根据权利要求7的液体排出头制造方法，进一步包括以下步骤在所述片构件和所述布线基板结合在一起之后将所述片构件结合到所述支撑构件。
10.根据权利要求7的液体排出头制造方法，其中所述布线基板的端面相对于所述片构件的端面朝所述元件基板突出。
11.根据权利要求7的液体排出头制造方法，其中，所述元件基板和所述布线基板之间的电气连接通过引线结合被建立。
全文摘要
本发明公开了液体排出头及其制造方法。该液体排出头包括元件基板，该元件基板包括能量产生元件；支撑构件，该支撑构件粘接地支撑所述元件基板；片构件，该片构件粘接地结合到该支撑构件，以使得片构件中的容纳元件基板的开口的内表面与元件基板的侧端部邻接；布线基板，该布线基板结合到所述片构件以使得该布线基板中的容纳元件基板的开口的内表面与元件基板的侧端部邻接，并且包括与所述能量产生元件电气连接的引线；以及密封剂，该密封剂密封该布线基板和该元件基板的电气连接部分，其中，布线基板的相对于支撑构件与接触片构件的表面相反的表面的高度小于元件基板的相对于支撑构件与接触支撑构件的表面相反的表面的高度。
文档编号B41J2/16GK102310646SQ201110189
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者山本辉, 广沢稔明, 河村省吾 申请人:佳能株式会社