DE60016287T2

DE60016287T2 - Klebstoffgebundene mehrschichtfolien

Info

Publication number: DE60016287T2
Application number: DE60016287T
Authority: DE
Inventors: Marie Jeanne SINGH; Timothy Paul SPIVEY
Original assignee: Lexmark International Inc
Current assignee: Lexmark International Inc
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 2000-06-12
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: MXPA01012858A; EP1278806B1; JP2003518520A; AU5607300A; DE60016287D1; KR20030076729A; EP1278806A4; US6210522B1; WO2000077116A1; EP1278806A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Klebelaminate und insbesondere Klebelaminate, die verwendet werden können, um eine flexible Schaltung an einem Substrat zu befestigen. Die Erfindung betrifft Verfahren zur Befestigung einer flexiblen Schaltung an einer passivierten Oberfläche eines Substrats und Tintenstrahldruckkopfvorrichtungen und Tintenstrahldruckpatronen mit Klebelaminaten.
Die Funktion von Thermotintenstrahldruckpatronen beruht auf der raschen Erwärmung eines kleinen Tintenvolumens, um durch die schnelle Verdampfung eines Tintenvehikels eine Blase zu erzeugen, so daß Tinte durch eine oder mehrere der in Mehrzahl vorhandenen Austrittsöffnungen geleitet wird und ein oder mehrere Tropfen Tinte auf einem Aufzeichnungsmedium, wie z.B. einem Bogen Papier, abgeschieden werden. Typischerweise sind die Austrittsöffnungen in einem Düsenelement in einer oder mehreren linearen Reihen angeordnet. Der Ausstoß von Tinte aus den jeweiligen Austrittsöffnungen in der richtigen Reihenfolge führt dazu, daß Zeichen oder andere Bilder auf dem Papier gedruckt werden, wenn der Druckkopf relativ zum Papier bewegt wird. Das Papier wird typischerweise vorgeschoben, jedesmal wenn der Druckkopf über das Papier fährt. Der Thermotintenstrahldrucker ist im allgemeinen schnell und leise, da nur das Tintentröpfchen mit dem Papier in Kontakt kommt. Solche Drucker erzeugen einen qualitativ hochwertigen Ausdruck und können sowohl kompakt als auch wirtschaftlich gestaltet werden.
Eine typische Tintenstrahlpatronenvorrichtung umfaßt einen Patronenkörper, der an einer Druckkopfvorrichtung befestigt ist (hier nachfolgend manchmal als "Druckkopf" bezeichnet). Tinte, die sich innerhalb des Patronenkörpers befindet, fließt in den Druckkopf und wird auf bekannte Weise ausgestoßen. Insbesondere umfaßt der Patronenkörper eine Formhöhlung (die cavity), in der sich der Druckkopf befindet. Der Druckkopf liegt in Form einer Düsenplatte vor, die an einem Halbleiter-Chip befestigt ist. Eine Mehrzahl von Heizelementen wird von den neben einer entsprechenden Düse in der Düsenplatte getragen. Eine elektrische Schaltung, die in Form einer TAB(Tape Automated Bonding)-Schaltung vorliegen kann, verbindet die Heizelemente elektrisch mit der entsprechenden Schaltungstechnik in dem Tintenstrahldrucker, so daß die Patronenelemente selektiv mit Energie versorgt werden können, wenn der Druckerschlitten über das Druckmedium fährt.
Der Druckkopf befindet sich typischerweise innerhalb der Formhöhlung des Patronenkörpers auf einem Substrat. Der Silicium-Chip und die Düsenschicht sind mit einem bekannten Klebstoff zur Chip-Befestigung an dem Substrat befestigt. Die TAB-Schaltung umgibt typischerweise den Druckkopf und ist mit einem Haftklebstoff auf der Schaltungsplattform der Patrone befestigt.
Die TAB-Schaltung umfaßt eine Mehrzahl von Kupferanschlüssen, die sich nach außen erstrecken und mit den Heizelementen auf dem Druckkopf verbunden sind.
Die flexible Schaltung enthält typischerweise eine Polyimidschicht, auf der Kupferleitungsbahnen ausgebildet sind. Vorzugsweise ist eine dünne Goldschicht über den Kupferleitungsbahnen ausgebildet und sorgt für ein gewisses Maß an Schutz vor Tinten, die eine Korrosion der Schaltungen verursachen können. Für bei höheren Spannungen und höheren Betriebsgeschwindigkeiten verwendete Schaltungen ist jedoch oft eine Epoxidbeschichtung oder dergleichen auf diese Gold/Kupfer-Bahnen abgeschieden, um einen weiteren Schutz vor Tinten zu ergeben.
Die Schaltung ist typischerweise mittels eines Haftklebstoffs, zum Beispiel mittels eines Klebstoffs auf Acrylbasis, auf dem Druckkopf und dem Patronenkörper befestigt.
Während der Routine-Instandhaltung des Druckkopfes beim Druckverfahren werden die Düsenlöcher durch einen Wischmechanismus abgewischt. Als Folge davon kann Tinte durch die Kapillarwirkung des Haftklebstoffs auf Acrylbasis an die Unterseite der Schaltung gelangen. Der Haftklebstoff ermöglicht, daß die Tinte durch Dochtwirkung unter die Schaltung gesaugt und zwischen der Schaltung und dem Substrat eingeschlossen wird, was in Bereichen ohne Schutzbeschichtung zur Korrosion oder zum elektrischen Kurzschluß der flexiblen Schaltung führt. Demgemäß besteht ein Bedarf nach verbesserten Klebstoffen, die eine verringerte Tintendochtwirkungsneigung aufweisen.
Bei vielen Anwendungen ist darüber hinaus eine präzise Ausrichtung zwischen der Schaltung und dem Druck-Chip notwendig. In diesen Fällen befindet sich die Schaltung während der Ausrichtung in sehr enger räumlicher Nähe oder sogar in lockerem Kontakt mit dem Substrat. Der typische Haftklebstoff verhindert, daß die Schaltung zur Feinausrichtung verschoben werden kann, sobald sie mit dem Klebstoff in Kontakt steht. Eine Alternative zur Erhöhung der Herstellungseffizienz ist, bis nach der Ausrichtung und der elektrischen Verbindung der flexiblen Schaltung und des Halbleiter-Chips ein Trägermaterial auf dem Haftklebstoff zur Verfügung zu stellen. Dies ist jedoch kein zuverlässiges Verfahren, da das Entfernen des Trägermaterials zur Beanspruchung der Bindungen zwischen der flexiblen Schaltung und dem Druck-Chip führen kann, wenn das zu entfernende Trägermaterial sehr nahe an irgendwelchen TAB-Bindungen liegt.
Die EP-A-0881066 offenbart ein Klebelaminat, umfassend eine Schicht aus thermoplastischem Heißschmelzklebstoff und eine Schicht aus duroplastischem Haftklebstoff.
Die EP-A-0633836 offenbart einen faserverstärkten thermoplastischen Klebestreifen, der eine Schicht aus halbkristallinem Material und eine danebenliegende duroplastische Harzschicht umfaßt.
Eine weitere Alternative ist, den Klebstoff nach dem elektrischen Verbinden der Schaltung und des Druck-Chips zwischen die Schaltung und das Substrat einzubringen. Die dünnen (etwa 0,025 mm (0,001 Inch)) Haftklebefolien sind jedoch oft zu weich und nachgiebig, um zwischen zwei in lockerem Kontakt stehende Oberflächen eingeschoben zu werden.
Es wäre von Vorteil, eine Klebefolie zur Verfügung zu stellen, die eine gute Bindung ergibt, zum Beispiel eine Haftung sowohl an eine flexible Schaltung mit Epoxidbeschichtung als auch an eine passivierte Oberfläche eines Substrats, die zugleich einer Tintendochtwirkung widersteht und die eine präzise Ausrichtung der zu bindenden Teile ermöglicht. Daher besteht nach wie vor ein Bedarf nach einem Klebstoff, um eine flexible Schaltung an einem Substrat zu befestigen, zum Beispiel in einer Tintenstrahldruckkopfvorrichtung, welcher die Nachteile des Stands der Technik behebt.
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, neue Klebelaminate zur Verfügung zu stellen, die ein oder mehrere Nachteile des Stands der Technik beheben. Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, ein Doppelschicht-Klebelaminat zur Verfügung zu stellen, das, wenn es in einer Tintenstrahldruckkopfvorrichtung zur Bindung einer flexiblen Schaltung an ein Substrat verwendet wird, die Tintendochtwirkung zwischen der Schaltung und dem Substrat verringert oder beseitigt und somit verhindert, daß die Tinte eine Korrosion oder einen elektrischen Kurzschluß der flexiblen Schaltung hervorruft.
Diese und weitere Ziele und Vorteile werden durch ein Klebelaminat, Tintenstrahldruckköpfe und Tintenstrahldruckpatronen, welche dieses enthalten, und Verfahren zur Befestigung einer flexiblen Schaltung an einem Substrat unter Verwendung des Klebelaminats zur Verfügung gestellt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Klebelaminat zur Verfügung gestellt, das umfaßt:

eine erste thermoplastische Klebefolie, die in der Lage ist, sich an eine Epoxidbeschichtung zu binden, und
eine zweite duroplastische Klebefolie, die in der Lage ist, sich an eine passivierte Oberfläche eines Substrats zu binden,
wobei die erste Klebefolie an die zweite Klebefolie geklebt ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die erste thermoplastische Klebefolie Polycarbonat oder thermoplastisches Polyetherurethan, und die zweite duroplastische Klebefolie umfaßt phenolisches Polymer. "Verklebung", so wie hier verwendet, bedeutet eine nichttrennbare, nicht neu positionierbare Verklebung, anders als die trennbaren, neu positionierbaren Verklebungen, wie diejenigen, die als Klebstoffe bei selbstklebenden Haftnotizen und dergleichen verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Verfahren umfaßt die Erfindung einen Tintenstrahldruckkopf, umfassend:

ein Substrat mit einer passivierten Oberfläche,
einen Silicium-Chip auf der passivierten Oberfläche des Substrats,
eine flexible Schaltung, wobei sich auf einer Seite der flexiblen Schaltung eine Epoxidbeschichtung befindet, und
das Klebelaminat wie oben beschrieben, welches die flexible Schaltung auf das Substrat klebt.

Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Tintenstrahldruckpatrone zur Verfügung, umfassend:

ein Tintenstrahltintengehäuse und
einen wie oben definierten Tintenstrahldruckkopf.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Befestigung einer flexiblen Schaltung an einem Substrat, umfassend die Schritte:

Bereitstellen eines Silicium-Chips, der elektrisch an eine flexible Schaltung gebunden ist, wobei die flexible Schaltung auf einer Seite eine Epoxidbeschichtung besitzt,
Bereitstellen eines Substrats mit einer passivierten Oberfläche,
Bereitstellen eines wie oben beschriebenen Klebelaminats, wobei das Klebelaminat die erste thermoplastische Klebefolie auf einer ersten Seite und die zweite duroplastische Klebefolie auf einer zweiten Seite umfaßt,
Aufkleben der zweiten Seite des Klebelaminats auf die passivierte Oberfläche des Substrats,
Aufkleben des Silicium-Chips auf die Substratoberfläche,
Aufkleben der ersten Seite des Klebelaminats auf die epoxidbeschichtete Seite der flexiblen Schaltung.

Bei einer Ausführungsform wird der Silicium-Chip unter Verwendung eines Klebstoffs zum Anheften und Fixieren (Tack-and-Hold-Klebstoff) und eines Klebstoffs zur Chip-Befestigung auf das Substrat geklebt.
Noch weitere Ziele, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich werden, welche lediglich Beispiele für verschiedene vorgesehene Ausführungsformen der Erfindung sind.
Obwohl der Beschreibung Ansprüche folgen, die die vorliegende Erfindung genau darlegen und sie eindeutig beanspruchen, wird angenommen, daß sie besser zu verstehen ist, wenn die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Klebelaminats der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine perspektivische Ansicht des unteren Bereichs einer Tintenstrahl druckpatrone und eines Druckkopfes ist,
3 eine Explosionszeichnung einer Druckkopfvorrichtung ist und
4 eine perspektivische Ansicht des unteren Bereichs einer Tintenstrahldruckpatrone ist.
Es werden nun verschiedene Ausführungsformen der Erfindung detailliert betrachtet, wobei ein Beispiel dafür in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht ist, bei denen innerhalb der Darstellungen die Ziffern jeweils das gleiche Element bedeuten. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einer Drei-Farben-Tintenstrahlpatrone beschrieben, aus der folgenden Beschreibung ist jedoch ersichtlich, daß die Prinzipien der Erfindung gleichermaßen auf Einfarben-Patronen anwendbar sind.
Wie in 1 gezeigt, verwendet die vorliegende Erfindung ein Doppelschicht-Klebelaminat 5, das eine erste thermoplastische Klebefolie 10 und eine zweite duroplastische Klebefolie 12 umfaßt, wobei die erste thermoplastische Klebefolie 10 mit der zweiten duroplastischen Klebefolie 12 verklebt ist. Darüber hinaus kann die erste thermoplastische Klebefolie 10 an eine mit Epoxid beschichtete Seite einer flexiblen Schaltung geklebt werden, zum Beispiel an eine TAB-Schaltung 20, wie sie in den 2, 3 und 4 gezeigt ist. Die zweite duroplastische Klebefolie 12 kann an eine passivierte Oberfläche eines Substrats geklebt werden, wie z.B. an Substrat 48, wie es in den 2, 3 und 4 gezeigt ist. Der Ausdruck "Kleben" bedeutet eine dauerhafte kompatible Verklebung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Klebelaminats 5 umfaßt die erste thermoplastische Klebefolie 10 Polycarbonat oder thermoplastisches Polyetherurethan. Die zweite duroplastische Klebefolie 12 umfaßt phenolisches Polymer. Diese Folien können vollständig aus den angegebenen Polymeren gebildet sein oder die Polymere in Verbindung mit anderen Polymeren und/oder herkömmlichen Klebstoffkomponenten enthalten. Vorzugsweise umfaßt das Klebelaminat 5 Polycarbonat für die erste thermoplastische Klebefolie 10 und phenolisches Polymer für die zweite duroplastische Klebefolie 12. Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die erste thermoplastische Klebefolie 10 Polyetherurethan, und die zweite duroplastische Klebefolie 12 umfaßt phenolisches Polymer.
Klebefolien zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind von vielerlei Quellen erhältlich. Zum Beispiel kann das phenolische Polymer zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung von 3M Corp. unter der Bezeichnung ScotchWeld^TM 583 im Handel erworben werden. Das Polycarbonat zur Verwendung in dem Klebelaminat kann von Alpha Metals unter der Bezeichnung Staystik^TM 401 im Handel erworben werden. Das Polyetherurethan zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung kann von Deerfield Inc. unter der Bezeichnung 62005 im Handel erworben werden.
Die Dicke der als Laminate der Erfindung verwendeten Folie kann in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung der Laminate variieren. Geeigneterweise kann jede Folie eine Dicke im Bereich von etwa 0,0025 bis etwa 0,2 mm (etwa 0,0001 bis etwa 0,008 Inch) besitzen, wobei eine Foliendicke von etwa 0,025 bis etwa 0,1 mm (etwa 0,001 bis etwa 0,004 Inch) und eine Laminatdicke von etwa 0,05 bis etwa 0,15 mm (etwa 0,002 bis etwa 0,006 Inch) zur Verwendung bei den hier erörterten Tintenstrahldruckkopfvorrichtungen bevorzugt sind.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Klebelaminat 5 eine erste thermoplastische Klebefolie 10 in direktem Kontakt und verbunden mit der zweiten duroplastischen Klebefolie 12. Bei einer bevorzugteren Ausführungsform des Klebelaminats 5 befindet sich die erste thermoplastische Klebefolie 10 mit allen ihren angrenzenden Oberflächen in direktem Kontakt und verbunden mit der zweiten duroplastischen Klebefolie 12, wobei die gesamte Oberfläche der ersten thermoplastischen Klebefolie 10 durchwegs mit der gesamten daran angrenzenden Oberfläche der zweiten duroplastischen Klebefolie 12 verbunden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Klebelaminat 5 eine erste thermoplastische Klebefolie 10 in direktem Kontakt und verbunden mit der zweiten duroplastischen Klebefolie 12. Zwischen der ersten thermoplastischen Klebefolie 10 und der zweiten duroplastischen Klebefolie 12 befindet sich ein Mittel, das dem Klebelaminat Steifigkeit verleiht. Das Mittel kann ein Glasgewebe oder ein offenes Gewebe mit hochfesten Eigenschaften umfassen. Das Gewebe kann typischerweise aus Glasfasersträngen oder dergleichen gebildet sein.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Klebelaminat 5 eine erste thermoplastische Klebefolie 10 in direktem Kontakt und verbunden mit der zweiten duroplastischen Klebefolie 12. Die erste thermoplastische Klebefolie 10 und/oder die zweite duroplastische Klebefolie 12 können/kann Klebefolien auf einem Träger umfassen. Klebstoffe auf einem Träger umfassen ein Mittel, um der Klebefolie Steifigkeit zu verleihen. Das Mittel kann einen Verbundstoff umfassen, der ein offenes Gewebe mit hochfesten Eigenschaften innerhalb der Klebefolie umfaßt. Der Klebstoff wird typischerweise auf einen Glasgewebeträger durch Beschichten aufgetragen oder darauf gebildet. Das Gewebe kann typischerweise aus Glasfasersträngen oder dergleichen gebildet sein.
Wie in 2 gezeigt, umfaßt eine Ausführungsform des Tintenstrahldruckkopfs der vorliegenden Erfindung ein Substrat 48 mit einer passivierten Oberfläche, befestigt an einer Druckpatrone 14, einen Silicium-Chip 16, befestigt auf der passivierten Oberfläche des Substrats 48, und eine TAB-Schaltung 20, befestigt auf der passivierten Oberfläche des Substrats 48 und der Druckpatrone 14. Die TAB-Schaltung zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel von 3M im Handel erworben werden. Die Epoxidbeschichtung auf der TAB-Schaltung zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel von Asahi Glass Co. unter der Bezeichnung CCR-232GF Nr. 6 Epoxy im Handel erworben werden. Die TAB-Schaltung 20 ist durch ein Klebelaminat 5 gemäß der Erfindung an der passivierten Oberfläche von Substrat 48 befestigt. Das Klebelaminat 5 verbindet die epoxidbeschichtete Seite der flexiblen Schaltung 20 und die passivierte Oberfläche des Substrats 48 und ist in 2 nicht gezeigt.
Das Substrat 48 ist vorzugsweise mit einer Polymerbeschichtung passiviert, um das Substrat vor Korrosion und einem möglichen Kurzschluß der flexiblen Schaltung durch die Tinte zu schützen und zu verhindern, daß Metallionen in die Tintenzusammensetzung eindringen. Vorzugsweise ist die Polymerbeschichtung ein Polyparaxylylen mit der Struktur
Das vorzugsweise bei der vorliegenden Erfindung verwendete Polyparaxylylen kann von Union Carbide Corp. unter der Bezeichnung Parylene C. im Handel erworben werden. Die Polymerbeschichtung ist etwa 5 Mikrometer bis etwa 3 Mil dick. Vorzugsweise wird die Polymerbeschichtung durch Dampfvakuum abgeschieden, um eine einheitliche und gleichmäßige Beschichtung auf dem Substrat 48 zu bilden.
Demgemäß zeigt 3 eine Explosionsdarstellung einer Tintenstrahl-Druckkopfvorrichtung mit dem Klebelaminat 5. Das Klebelaminat 5 befindet sich zwischen dem Substrat 48 mit einer passivierten Oberfläche und der flexiblen Schaltung 20. Die erste Seite 42 des Klebelaminats 5 grenzt an die flexible Schaltung 20, und die zweite Seite 44 des Klebelaminats 5 grenzt an die passivierte Oberfläche des Substrats 48. Das Klebelaminat 5 wird zweckmäßigerweise vor dem Zusammensetzen ausgestanzt oder auf andere Weise gebildet, damit der Silicium-Chip 16 neben der passivierten Oberfläche des Substrats 48 in einer Chip-Tasche 54 angeordnet werden kann.
Das Klebelaminat 5 kann durch Lösungsmittellaminierung hergestellt werden. Das Klebelaminat 5 kann zum Beispiel hergestellt werden durch Auftragen eines Lösungsmittels, vorzugsweise entweder Aceton oder Methylethylketon, auf eine Seite der thermoplastischen Klebefolie 10. Bevor das Lösungsmittel vollständig verdampft ist, wird die duroplastische Klebefolie 12 auf die Seite der thermoplastischen Klebefolie 10 gelegt, auf der das Lösungsmittel aufgetragen wurde. Auf zwei Schichten (d.h. die thermoplastische Klebefolie 10 und die duroplastische Klebefolie 12) wird dann Druck ausgeübt, um das Klebelaminat 5 zu bilden. Vorzugsweise wird der Druck durch eine Walze oder Presse ausgeübt. Das Klebelaminat 5 wird dann in die entsprechende Form und Konfiguration gestanzt, damit das Klebelaminat 5 über die Chip-Tasche 54 paßt.
Alternativ kann das Klebelaminat 5 durch Heißlaminierung hergestellt werden. Das Klebelaminat 5 kann hergestellt werden, indem die zwei Folien, d.h. die thermoplastische Klebefolie 10 und die duroplastische Klebefolie 12, aufeinandergelegt werden und sich dazwischen zwei Trennschichten 27 befinden, gebildet aus einem Trenn-Polytetrafluorethylen (PTFE), wie z.B. Teflon7^TM, das von Dupont im Handel erhältlich ist. Die zusammengesetzten Schichten werden dann in einer Heißpresse 25 bei einer Temperatur und einem Druck und für einen Zeitraum, ausreichend, damit sich die Klebeschichten 10 und 12 miteinander verbinden können, gegeben. Geeignete Bindungsbedingungen sind u.a., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine Temperatur von etwa 200°C unter einem Druck von etwa 207 kPa (etwa 30 psi) etwa eine Minute lang. Das Klebelaminat 5 wird dann in die entsprechende Form und Konfiguration gestanzt, damit das Klebelaminat 5 über die Chip-Tasche 54 paßt.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung einer flexiblen Schaltung 20, die bereits mit einem Silicium-Chip 16 verbunden ist, an einem Substrat 48 mit passivierter Oberfläche. Das Verfahren umfaßt die Bereitstellung eines Silicium-Chips 16, der mit einer flexiblen Schaltung 20 TAB-verbunden ist, und die Bereitstellung des Klebelaminats 5, umfassend eine erste Seite 42 mit der thermoplastischen Klebefolie 10 und die zweite Seite 44 mit der duroplastischen Klebefolie 12. Die zweite Seite 44 des Klebelaminats 5 wird an die passivierte Oberfläche des Substrats 48 gebunden, zum Beispiel durch Anwendung einer Temperatur von etwa 100°C bis etwa 180°C unter Druck etwa 5 bis etwa 30 Sekunden lang, vorzugsweise von etwa 130°C bis etwa 150°C etwa 10 bis etwa 15 Sekunden lang.
Ein Klebstoff zum Anheften und Fixieren und ein Klebstoff zur Chip-Befestigung werden auf den Silicium-Chip aufgetragen, um den Chip auf die Substratoberfläche zu binden. Der Klebstoff zum Anheften und Fixieren kann zum Beispiel ein Ultravioletthärtungs- oder Wärme-Schnellhärtungsklebstoff sein. Der Klebstoff zum Anheften und Fixieren bindet den Chip an das Substrat, bis der Klebstoff zur Chip-Befestigung gehärtet werden kann. Der Klebstoff zur Chip-Befestigung kann ein beliebiger im Stand der Technik bekannter Klebstoff zur Chip-Befestigung sein, wie z.B. Klebstoffe auf Epoxidbasis. Die Anordnung aus Silicium-Chip und flexibler Schaltung kann ausgerichtet und mit Hilfe eines Klebstoffs zum Anheften und Fixieren an die passivierte Oberfläche des Substrats geheftet werden. Sobald der Chip richtig ausgerichtet ist, wird der Klebstoff zur Chip-Befestigung gehärtet, zum Beispiel bei einer Temperatur von etwa 110°C bis etwa 200°C etwa 15 bis etwa 200 Minuten lang, insbesondere bei etwa 150°C bis etwa 175°C etwa 30 bis etwa 180 Minuten lang. Während der Härtung des Klebstoffs zur Chip-Befestigung wird die duroplastische Schicht des Klebelaminats gehärtet.
Wie üblich besitzt die flexible Schaltung 20 auf einer Seite eine Epoxidbeschichtung. Die erste Seite 42 des Klebelaminats 5 wird dann an die epoxidbeschichtete Seite der flexiblen Schaltung 20 gebunden, zum Beispiel unter Verwendung einer Temperatur von etwa 200°C bis etwa 300°C unter Druck etwa 5 bis etwa 30 Sekunden lang, insbesondere von etwa 225°C bis etwa 275°C etwa 10 bis etwa 15 Sekunden lang. Bei einer spezielleren Ausführungsform umfaßt die erste Seite 42 des Klebelaminats 5 Polyetherurethan, und die zweite Seite 44 des Klebelaminats 5 umfaßt ein Klebestoffpolymer auf Phenolbasis. Die erste Seite 42 des Klebelaminats 5 wird auf die epoxidbeschichtete Seite der flexiblen Schaltung 20 gebunden, zum Beispiel unter Verwendung einer Temperatur von etwa 150°C bis etwa 225°C unter einem Druck etwa 5 bis etwa 30 Sekunden lang, insbesondere bei etwa 180° bis etwa 200°C etwa 10 bis etwa 15 Sekunden lang.
Wie in 4 gezeigt, betrifft eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Tintenstrahldruckpatrone 14. Die gezeigte Tintenstrahldruckpatrone ist eine Drei-Farben-Tintenstrahldruckpatrone. Der Fachmann wird erkennen, daß die Prinzipien der vorliegenden Erfindung genauso für Einfarben-Patronen gelten. Die Tintenstrahldruckpatrone 14 umfaßt ein Tintenstrahltintengehäuse 18, einen Deckel 22, eine Tintenstrahldruckkopfvorrichtung, die ein Substrat 48 mit einer passivierten Oberfläche, einen Silicium-Chip 16 auf der passivierten Oberfläche des Substrats 48 und eine flexible Schaltung 20, überlagert von und gebunden an die passivierte Oberfläche des Substrats 48 durch ein Klebelaminat 5, umfaßt. Die flexible Schaltung 20 ist elektronisch mit dem Silicium-Chip 16 verbunden. Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Tintenstrahldruckpatrone 14 ferner drei Tintenstrahlkammern 28, die durch zwei Trennwände 24 auf herkömmliche Weise getrennt sind. Drei Blöcke aus Schaumstoff 26 werden in die Kammern 28 gesteckt, wobei jeder Block 26 mit Tinte einer unterschiedlichen Farbe gesättigt wird. Die Kammern 28 werden an ihren Bodenflächen mit Standrohren ausgestattet, durch die Tinte fließen kann, wobei das Tintenstrahlgehäuse 18 Tintenkanäle besitzt, welche die Standrohre mit drei Austrittsöffnungen in der Bodenfläche des Gehäuses verbinden. Drei Filter 30 bedecken die oberen Enden der Standrohre, um die Tinten zu filtrieren, wenn sie aus den Kammern herausgesogen werden. Die obige Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung wurde nur zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung angegeben.

Claims

Verfahren zur Befestigung einer flexiblen Schaltung an einem Substrat, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Silicium-Chips, der elektrisch an eine flexible Schaltung (20) gebunden ist, wobei die flexible Schaltung auf einer Seite eine Epoxidbeschichtung besitzt, Bereitstellen eines Substrats (48) mit einer passivierten Oberfläche, Bereitstellen eines Klebelaminats, umfassend eine erste thermoplastische Klebefolie (10), die in der Lage ist, sich an eine Epoxidbeschichtung zu binden, und eine zweite duroplastische Klebefolie (12), die in der Lage ist, sich an eine passivierte Oberfläche eines Substrats zu binden, wobei die erste Klebefolie (10) mit der zweiten Klebefolie (12) verklebt ist, wobei das Klebelaminat (5) die erste thermoplastische Klebefolie (10) auf einer ersten Seite (42) und die zweite duroplastische Klebefolie (12) auf einer zweiten Seite (44) umfaßt, Aufkleben der zweiten Seite (44) des Klebelaminats auf die passivierte Oberfläche des Substrats (48), Aufkleben des Silicium-Chips auf die Substratoberfläche, Aufkleben der ersten Seite (42) des Klebelaminats (5) auf die epoxidbeschichtete Seite der flexiblen Schaltung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Substrat Metall umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Substrat Aluminium, Zink oder Edelstahl umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Substrat eine Legie rung umfaßt.
Verfahren nach irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem das Substrat wenigstens einen Chip-Hohlraum besitzt.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner die Schritte umfaßt: Ausrichten des Silicium-Chips mit dem Chip-Hohlraum (54), Auftragen eines Klebstoffes zum Anheften und Fixieren (Tack-and-Hold-Klebstoff) und eines Klebstoffes zur Chip-Befestigung auf den Silicium-Chip und Härten des Klebstoffes zur Chip-Befestigung.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Klebstoff zum Anheften und Fixieren einen durch Ultraviolettstrahlen härtenden Klebstoff oder einen durch Wärme schnellhärtenden Klebstoff umfaßt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Schritt des Aufklebens der zweiten Seite (44) des Klebelaminats auf die passivierte Oberfläche des Substrats die 5 bis 30 Sekunden lange Anwendung von Wärme mit einer Temperatur von 100°C bis 180°C umfaßt, während die zweite Seite des Klebelaminats mit der passivierten Oberfläche des Substrats in Kontakt steht.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des Aufklebens der zweiten Seite (44) des Klebelaminats auf die passivierte Oberfläche die 10 bis 15 Sekunden lange Anwendung von Wärme mit einer Temperatur von 130°C bis 150°C umfaßt, während die zweite Seite des Klebelaminats mit der passivierten Oberfläche des Substrats in Kontakt steht.
Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem die passivierte Oberfläche eine Beschichtung aus Poly-paraxylylen auf dem Substrat umfaßt.
Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Schritt des Aufklebens der ersten Seite (42) des Klebelaminats auf die epoxidbeschichtete Seite der flexiblen Schaltung die 5 bis 30 Sekunden lange Anwendung von Druck und Wärme mit einer Temperatur von 200°C bis 300°C umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt des Aufklebens der ersten Seite (42) des Klebelaminats auf die epoxidbeschichtete Seite der flexiblen Schaltung die 10 bis 15 Sekunden lange Anwendung von Druck und Wärme mit einer Temperatur von 225°C bis 275°C umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder irgendeinem der Ansprüche 7 bis 12, sofern sie von diesem abhängig sind, bei dem der Schritt des Härtens des Klebstoffes zur Chip-Befestigung die 15 bis 200 Minuten lange Anwendung von Wärme mit einer Temperatur von 110°C bis 200°C umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Schritt des Härtens des Klebstoffes zur Chip-Befestigung die 30 bis 180 Minuten lange Anwendung von Wärme mit einer Temperatur von 150°C bis 175°C umfaßt.
Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, außer Anspruch 11 oder irgendeinem von diesem abhängigen Anspruch, bei dem die erste Seite des Klebelaminats ein thermoplastisches Polyesterurethan umfaßt und der Schritt des Aufklebens der ersten Seite des Klebelaminats auf die epoxidbeschichtete Seite der flexiblen Schaltung die 5 bis 30 Sekunden lange Anwendung von Druck und Wärme mit einer Temperatur von 150°C bis 225°C umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt des Aufklebens der ersten Seite des Klebelaminats auf die epoxidbeschichtete Seite der flexiblen Schaltung die 10 bis 15 Sekunden lange Anwendung von Druck und Wärme mit einer Temperatur von 180°C bis 200°C umfaßt.
Tintenstrahl-Druckkopf, umfassend: ein Substrat (48) mit einer passivierten Oberfläche, einen Silicium-Chip (16) auf der passivierten Oberfläche des Substrats, eine flexible Schaltung (20), wobei sich auf einer Seite der flexiblen Schaltung eine Epoxidbeschichtung befindet, und ein Klebelaminat, das eine erste thermoplastische Klebefolie (10), die in der Lage ist, sich an eine Epoxidbeschichtung zu binden, und eine zweite duroplastische Klebefolie (12), die in der Lage ist, sich an eine passivierte Oberfläche eines Substrats zu binden, umfaßt wobei die erste Klebefolie (10) mit der zweiten Klebefolie (12) verklebt ist, wobei diese die flexible Schaltung an das Substrat bindet.
Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 17, wobei das Klebelaminat (5) die erste Klebefolie auf einer ersten Seite (42) und die zweite Klebefolie auf einer zweiten Seite (44) umfaßt, und wobei ferner die erste Seite auf die Epoxidbeschichtung der flexiblen Schaltung geklebt ist und die zweite Seite auf die passivierte Oberfläche des Substrats geklebt ist.
Tintenstrahl-Druckkopf, umfassend: ein Substrat (48) mit einer passivierten Oberfläche, einen Silicium-Chip (16) auf der passivierten Oberfläche des Substrats, eine flexible Schaltung (20), wobei sich auf einer Seite der flexiblen Schaltung eine Epoxidbeschichtung befindet, und ein Klebelaminat, das eine erste thermoplastische Klebefolie (10), die in der Lage ist, sich an eine Epoxidbeschichtung zu binden, und eine zweite duroplastische Klebefolie (12), die in der Lage ist, sich an eine passivierte Oberfläche eines Substrats zu binden, umfaßt wobei die flexible Schaltung durch das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16 an dem Substrat befestigt ist.
Tintenstrahl-Druckpatrone, umfassend: ein Tintenstrahl-Tintengehäuse und einen wie in Anspruch 17, 18 oder 19 beanspruchten Tintenstrahl-Druckkopf.