專利名稱：用于將硅片定位在平的基材上的具有改進(jìn)的觸變特性的芯片粘接組合物的制作方法
用于將硅片定位在平的基材上的具有改進(jìn)的觸變特性的芯片粘接組合物背景1.發(fā)明領(lǐng)域本公開內(nèi)容大體涉及ー種用于將硅片接合到平的基材上的芯片粘接組合物，且更具體地涉及當(dāng)制造噴墨打印頭組件時(shí)提供加熱器芯片(heater chip)在平的陶瓷基材上的準(zhǔn)確定位的芯片粘接組合物(die attach composition)。2.現(xiàn)有技術(shù)描述在噴墨打印機(jī)中使用的打印頭組件通常包括用作加熱器芯片的硅片、連接在硅片上的噴嘴板和柔性電路。通常通過使用芯片 粘接粘合劑將具有噴嘴板的硅加熱器芯片連接到打印頭主體的芯片槽(chip pocket)來形成打印頭組件。然后使用通常已知為帶式自動(dòng)鍵合(TAB)技術(shù)的技術(shù)將硅加熱器芯片連接到柔性電路。打印頭主體可以是聚合材料，例如改性的苯醚(phenylene oxide)?？蛇x擇地，還可通過分別將柔性電路和具有噴嘴板的硅加熱器芯片連接在平的基材(例如平的陶瓷基材)上，代替連接在打印頭主體的芯片槽上，來形成打印頭組件。然后通過引線鍵合技術(shù)，代替使用TAB技木，將加熱器芯片連接到柔性電路。通過以下將硅加熱器芯片連接到平的陶瓷基材上將芯片粘接粘合劑布置在平的陶瓷基材上，在無TAB電路的任何支撐下將娃加熱器芯片放置在被布置的芯片粘接粘合劑(die bond adhesive)上，然后固化芯片粘接粘合剤。使用平的陶瓷基材形成打印頭組件的這種上述可選擇的方式存在問題，因?yàn)闊o加熱器芯片依靠的TAB電路。TAB電路的不存在使得在芯片粘接粘合劑固化之后，硅加熱器芯片改變位置，明顯產(chǎn)生有缺陷的打印頭組件。因此，需要ー種提供硅片在平的基材上尤其是陶瓷基材上準(zhǔn)確定位的具有改進(jìn)的觸變特性的芯片粘接組合物。存在許多商業(yè)上已知的可將娃片準(zhǔn)確接合并定位在平的基材上的芯片粘接粘合齊U，然而，這些粘合劑在暴露于水性液體或油墨時(shí)趨于芯吸(wick)且易于磨損。在噴墨印刷機(jī)的打印頭組件的結(jié)構(gòu)中，期望采用具有改進(jìn)的觸變特性的芯片粘接組合物，來提供加熱器芯片在平的陶瓷基材上的準(zhǔn)確定位，同時(shí)還具有良好的抗墨性。在屬于Lexmark International, Inc.的待決專利申請美國專利申請?zhí)?2/103，307中，公開了ー種包含按重量計(jì)約I. 5%至約95%的具有剛性骨架的ー種或多種可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂和按重量計(jì)約0. 1%至約35%的ー種或多種熱固化劑的封裝組合物。當(dāng)使用TAB技術(shù)將硅加熱器芯片連接到柔性電路時(shí)，這種現(xiàn)有技術(shù)封裝組合物顯示出剛性和對噴墨印刷機(jī)的打印頭表面的強(qiáng)的粘附以及高的抗墨性。然而，當(dāng)打印頭包括平的陶瓷基材或塑料基材時(shí)，這種現(xiàn)有技術(shù)封裝組合物不能用作芯片粘接粘合剤，因?yàn)樵诠袒^程之后，硅加熱器芯片不能正確定位在平的基材上。TAB電路的不存在導(dǎo)致在芯片粘接粘合劑固化之后硅加熱器芯片改變位置。加熱器芯片和平的基材的這種偏移產(chǎn)生有缺陷的打印頭組件。
在本發(fā)明中，這種現(xiàn)有技術(shù)封裝組合物被改性，以具有驚人的改進(jìn)的觸變特性并且提供允許硅片在平的陶瓷基材上的準(zhǔn)確定位同時(shí)還顯示出高的抗墨性的芯片粘接組合物。這提供使其所有部件適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)平的陶瓷基材的打印頭組件，因此產(chǎn)生具有良好的印刷質(zhì)量的噴墨印刷機(jī)。概述本公開內(nèi)容提供了ー種具有改進(jìn)的觸變特性和對水性液體的高抗性的芯片粘接組合物。芯片粘接組合物包含具有剛性骨架的可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂、環(huán)氧硅氧烷樹脂、火成ニ氧化硅填料、胺固化劑和硅烷偶聯(lián)劑。本公開內(nèi)容的另ー個(gè)實(shí)施方式是使用芯片粘接組合物將硅片定位在平的基材上的方法。本公開內(nèi)容的又一個(gè)實(shí)施方式是采用芯片粘接組合物以確保打印頭部件在平的陶瓷基材上的恰當(dāng)對準(zhǔn)并且避免噴墨印刷機(jī)的印刷質(zhì)量問題的打印頭組件。 通過下面的詳細(xì)描述并且參考附圖，將更理解本公開內(nèi)容的特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖簡述

圖1A-1D是具有不同環(huán)氧硅氧烷填充量的芯片粘接組合物的觸變行為的圖示；圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的打印頭組件的不按比例的透視圖；圖3A是根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式在制造打印頭組件后的具有柔性電路的平的陶瓷基材的透視圖；圖3B是根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式在形成打印頭組件后的平的陶瓷基材的俯視圖；圖3C-3D是根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式在制造后的打印頭組件的透視圖。詳述應(yīng)理解，當(dāng)環(huán)境可能建議或提供方便時(shí)，可涵蓋各種省略和等同替代，但這些旨在包括應(yīng)用或?qū)嵤黄x本公開內(nèi)容的權(quán)利要求的精神或范圍。應(yīng)理解，本公開內(nèi)容不限于在下面的描述中提出的其對打印頭組件的應(yīng)用。本公開內(nèi)容能夠具有其他實(shí)施方式和用于各種應(yīng)用中。同樣，應(yīng)理解，本文使用的短語和術(shù)語是用于描述的目的且不應(yīng)理解為限制。本文中使用的“包括(including) ”、“包含(comprising) ”或“具有(having)”和其變體指涵蓋在其后列出的條目和其等同物以及另外的條目。此外，本文中術(shù)語“一(a)”和“一(an) ”不表示對數(shù)量的限制，而表示出現(xiàn)的所提及條目的至少ー個(gè)。本公開內(nèi)容提供了ー種具有改進(jìn)的觸變特性和對水性液體的高的抗墨性的芯片粘接組合物。該芯片粘接組合物包含具有剛性骨架的可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂或樹脂基團(tuán)、環(huán)氧硅氧烷樹脂、火成ニ氧化硅填料、胺固化劑和硅烷偶聯(lián)劑。具有剛性骨架的可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂可包括環(huán)氧化雙酚F(以商品名“ EXA 830LVP”從日本Dainippon Ink and Chemicals Inc.商購)、環(huán)氧化雙酌·A(以商品名“EXA 850CRP”從日本Dainippon Ink and Chemicals Inc.商購)或其組合。芯片粘接組合物應(yīng)優(yōu)選地包含按重量計(jì)約40%至約50%的環(huán)氧化雙酚F和按重量計(jì)約2. 5%至約7. 5%的環(huán)氧化雙酚A。更優(yōu)選地，芯片粘接組合物應(yīng)包含按重量計(jì)約46. 3%的環(huán)氧化雙酚F和約5. 2%的環(huán)氧化雙酚A。作為對美國專利申請?zhí)?2/103，307中公開的封裝組合物的改進(jìn)，添加了環(huán)氧硅氧烷，以提供ー種具有改進(jìn)的觸變特性的芯片粘接組合物。這樣的環(huán)氧硅氧烷樹脂包括具有硅氧烷鍵的雙環(huán)氧化物結(jié)構(gòu)。這樣的環(huán)氧硅氧烷樹脂的合適的實(shí)例是1，3-雙(環(huán)氧丙氧基丙基)四甲基ニ硅氧烷(以商品名“SIB1115. O”從Gelest，Inc.商購)。圖1A-1D圖示了通過用環(huán)氧硅氧烷改進(jìn)后的封裝組合物的觸變行為，更具體地說是通過不同的環(huán)氧硅氧烷填充量的組合物形成的觸變環(huán)。圖IA示出通過在美國專利申請?zhí)?2/103,307中公開的封裝組合物形成的觸變環(huán)。圖1B-1D分別示出了以每ー百份樹脂5份、10份和25份的量或以按重量計(jì)芯片粘接組合物的4%、7. 65%和17. 15%的量的環(huán)氧硅氧烷改性的封裝組合物的觸變環(huán)。觸變環(huán)表示當(dāng)施加和除去剪切負(fù)載時(shí)組合物的變形歷程。根據(jù)粘度或應(yīng)カ測量這種變形。當(dāng)添加環(huán)氧硅氧烷時(shí)，觸變環(huán)面積最小。觸變環(huán)面積的這種減少表示組合物從變形恢復(fù)需要較少時(shí)間。在本發(fā)明中，從變形恢復(fù)需要較少時(shí)間的芯片粘接組合物是期望的。因此，環(huán)氧硅氧烷樹脂應(yīng)以每ー百份樹脂等于或高于20份的量或以按重量計(jì)芯片粘接組合物的14. 2%的量添加。更優(yōu)選地，應(yīng)包括按重量計(jì)芯片粘接組合物的約14%至約30%的量的環(huán)氧硅氧烷樹脂。更優(yōu)選地，應(yīng)包括每ー百份樹脂25份的量或以按重量計(jì)芯片粘接組合物的17. 15%的量的環(huán)氧硅氧烷，以獲得所期望的芯片粘 接組合物的觸變特性?；鸪丧搜趸杼盍系暮线m的實(shí)例是以商品名“TS-720”商購(從CabotCorporation獲得)的無定形火成ニ氧化硅。然而，應(yīng)理解，與可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂和環(huán)氧硅氧烷樹脂可相容且賦予芯片粘接組合物上述性能的任何其他火成ニ氧化硅可用來服務(wù)于本公開內(nèi)容的目的?；鸪丧搜趸杼盍蠎?yīng)以按重量計(jì)小于或等于芯片粘接組合物的約10%的量使用。更優(yōu)選地，應(yīng)包括按重量計(jì)芯片粘接組合物的約O. 01%至約10%的量的火成ニ氧化硅填料。最優(yōu)選地，應(yīng)包括按重量計(jì)芯片粘接組合物的約4. 29%的量的火成ニ氧化硅填料。胺固化劑包括適合于熱固化的至少ー種固體胺。更具體地，具有小于或等于約65°C的熔化溫度的固體胺,例如以商品名“ Ancamine 2337S”商購(從Air Products Inc.獲得)的胺加合物。還可使用具有約100°C的熔化溫度的固體胺，例如以商品名“Ancamine2014”商購(從Air Products Inc.獲得)的胺加合物。胺固化劑應(yīng)以按重量計(jì)芯片粘接組合物的約0. 1%至約35%的量使用。更優(yōu)選地，芯片粘接組合物應(yīng)包含按重量計(jì)約10%至約13 %的Ancamine 2337S和按重量計(jì)約8 %至約18 %的Ancamine 2014FG。最優(yōu)選地，芯片粘接組合物應(yīng)包含按重量計(jì)約10. 3%的Ancamine 2337S和約15. 6%的Ancamine2014FG。硅烷偶聯(lián)劑提供樹脂和樹脂可粘附在其上的任何物質(zhì)或材料之間的化學(xué)橋。這樣的硅烷偶聯(lián)劑的實(shí)例包括環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑?？缮藤彽墓柰榕悸?lián)劑由Gelest，Inc.以商品名SIG5840銷售。然而，應(yīng)理解，與可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂和環(huán)氧硅氧烷樹脂可相容并且能夠賦予芯片粘接組合物上述性能的任何其他偶聯(lián)劑可用來服務(wù)于本公開內(nèi)容的目的。硅烷偶聯(lián)劑以按重量計(jì)小于或等于芯片粘接組合物的約I %的量使用。最優(yōu)選地，硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)以按重量計(jì)芯片粘接組合物的I%的量使用。芯片粘接組合物任選地包含熒光顏料。熒光顏料提供了可選擇的失效分析方法，如在屬于Lexmark International, Inc.的待決專利申請美國專利申請?zhí)?2/505，577中描述的。芯片粘接組合物可包含按重量計(jì)約0.1%至約1.0%的量的熒光顏料。更優(yōu)選地，芯片粘接組合物可包含按重量計(jì)芯片粘接組合物的約O. 17%的量或每ー百份樹脂約O. 25份的量的熒光顏料。在本公開內(nèi)容的另ー個(gè)實(shí)施方式中，提供了ー種使用本公開內(nèi)容的芯片粘接組合物將硅片定位在平的基材上的方法。硅片可以是電子元件或半導(dǎo)體芯片。平的基材可包括陶瓷基材或塑料基材。這樣的平的塑料基材包括但不限于玻璃填充的塑料、液晶聚合物塑料或NORYL塑料。該方法包括將芯片粘接組合物布置在平的基材上，將硅片放置到被布置的芯片粘接組合物上面，然后熱固化。在本公開內(nèi)容的又一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種采用本公開內(nèi)容的芯片粘接組合物的打印頭組件。打印頭組件包括具有含多個(gè)通孔的至少一部分的平的陶瓷基材、連接到平的陶瓷基材的柔性電路、通過芯片粘接組合物定位在平的陶瓷基材上的一個(gè)或多個(gè)加熱器芯片和提供加熱器芯片和柔性電路之間的電連接的引線鍵合點(diǎn)(wire bond)。圖2圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的打印頭組件的部件的透視圖。平的陶瓷 基材10具有含多個(gè)通孔11的兩部分。柔性電路12具有兩個(gè)開ロ部分16，其與具有多個(gè)通孔11的平的陶瓷基材10的兩部分對準(zhǔn)。存在將被定位在平的陶瓷基材10上的兩個(gè)加熱器芯片13。每個(gè)加熱器芯片13包括在頂部部分上的噴嘴板，例如感光噴嘴板，并且留下底部部分與平的陶瓷基材10連接。在打印頭組件的制造中并且參考圖3A，使用粘合劑以柔性電路12的兩個(gè)開ロ部分與具有多個(gè)通孔11的平的陶瓷基材10的兩部分對準(zhǔn)的方式，將柔性電路12連接到平的陶瓷基材10上。參考圖3B，芯片粘接組合物14布置在平的陶瓷基材10的每個(gè)通孔11周圍的部分。參考圖3C，以使平的陶瓷基材10的通孔與定位在加熱器芯片13的頂部上的噴嘴板對準(zhǔn)的方式來定位加熱器芯片13。加熱連接有柔性電路12并且與加熱器芯片13定位的平的陶瓷基材13，以固化芯片粘接組合物。當(dāng)芯片粘接組合物固化時(shí)，柔性電路12和兩個(gè)加熱器芯片13相對于彼此被固定在平的陶瓷基材10的粘合點(diǎn)。圖3D示出打印頭組件的透視圖。具有改進(jìn)的觸變特性的芯片粘接組合物顯示出良好的尺寸穩(wěn)定性當(dāng)放置加熱器芯片13時(shí)該芯片粘接組合物沒有流動(dòng)通過平的陶瓷基材10的通孔。同樣，在固化之后和在進(jìn)ー步加工中，該芯片粘接組合物使得加熱器芯片13不改變位置。以當(dāng)引線鍵合時(shí)加熱器芯片13位置相對于柔性電路12易于確定的方式，將加熱器芯片13準(zhǔn)確固定在平的陶瓷基材10上。然后，加熱器芯片通過引線鍵合點(diǎn)15與柔性電路電連接。此外，芯片粘接組合物不僅使加熱器芯片接合至平的陶瓷基材上并且提供加熱器芯片在平的陶瓷基材上的準(zhǔn)確定位，而且還充當(dāng)液體密封劑。用于本說明書的目的，本文使用的液體是油墨。油墨可包括任何顏色例如黒色油墨、青色油墨、品紅色油墨、黃色油墨或其組合。具有不同顔色的油墨可流動(dòng)通過平的陶瓷基材的多個(gè)通孔，并且進(jìn)入加熱器芯片用于噴射通過噴嘴板。具有對水性液體例如油墨的高抗性的芯片粘接組合物的使用阻止多個(gè)通孔之間的油墨泄露。參考下面的實(shí)施例，將更易于領(lǐng)會(huì)本公開內(nèi)容。在下面的實(shí)施例中，評價(jià)了本發(fā)明的芯片粘接組合物的不同特性及其性能。應(yīng)理解，該芯片粘接組合物和本文明描述的評價(jià)結(jié)果提供本公開內(nèi)容的示例性說明并且不應(yīng)理解為對本公開內(nèi)容的限制。
表I示出示例性芯片粘接組合物的組分。應(yīng)理解，芯片粘接組合物的組分可以是在表I中指定的范圍內(nèi)包含的任何濃度。表I

權(quán)利要求
1.一種芯片粘接組合物，其包含 具有剛性骨架的可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂； 以按重量計(jì)等于或高于所述芯片粘接組合物的14. 2%的量存在的環(huán)氧硅氧烷樹脂； 以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約O. 01%至約10%的量的火成ニ氧化硅填料； 胺固化劑；以及 硅烷偶聯(lián)劑，其中當(dāng)制造噴墨打印頭組件時(shí)，所述芯片粘接組合物提供了將加熱器芯片準(zhǔn)確定位在平的基材上。
2.如權(quán)利要求I所述的芯片粘接組合物，其中所述可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂包括環(huán)氧化雙酚F、環(huán)氧化雙酚A或其組合。
3.如權(quán)利要求I所述的芯片粘接組合物，其中所述環(huán)氧硅氧烷樹脂包括1，3_雙(環(huán)氧丙氧基丙基)四甲基ニ硅氧烷。
4.如權(quán)利要求I所述的芯片粘接組合物，其中所述環(huán)氧硅氧烷樹脂以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約14%至約30%的量存在。
5.如權(quán)利要求4所述的芯片粘接組合物，其中所述環(huán)氧硅氧烷以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約17. 15%的量存在。
6.如權(quán)利要求I所述的芯片粘接組合物，其中所述火成ニ氧化硅填料以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約O. 1%至約10%的量存在。
7.如權(quán)利要求I所述的芯片粘接組合物，其中所述胺固化劑包括脂族胺固化劑。
8.如權(quán)利要求7所述的芯片粘接組合物，其中所述脂族胺固化劑以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約O. 1%至約35%的量存在。
9.如權(quán)利要求I所述的芯片粘接組合物，其中所述硅烷偶聯(lián)劑包括環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑。
10.如權(quán)利要求I所述的芯片粘接組合物，其中所述硅烷偶聯(lián)劑以按重量計(jì)小于或等于所述芯片粘接組合物的約I %的量存在。
11.如權(quán)利要求I所述的芯片粘接組合物，還包含熒光顏料。
12.如權(quán)利要求11所述的芯片粘接組合物，其中所熒光顏料以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約O. 1%至約I %的量存在。
13.—種將硅片定位在平的基材上的方法，所述方法包括 將芯片粘接組合物布置在所述平的基材上； 將所述芯片放置在被布置的芯片粘接組合物上；以及 熱固化所述芯片粘接組合物，其中所述芯片粘接組合物包含 具有剛性骨架的可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂； 以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約14%至約30%的量存在的環(huán)氧硅氧烷樹脂； 以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約O. 01%至約10%的量存在的火成ニ氧化硅填料； 脂族胺固化劑；以及 環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述平的基材包括陶瓷基材或塑料基材。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述芯片粘接組合物包含按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約O. 1%至約I %的量的熒光顏料。
16.ー種打印頭組件，其包括 平的陶瓷基材，其具有含多個(gè)通孔的至少一部分； 柔性電路，其連接到所述平的陶瓷基材上； 至少ー個(gè)加熱器芯片，其通過芯片粘接組合物被定位在所述平的陶瓷基材上；以及 多個(gè)引線鍵合點(diǎn)，其提供所述加熱器芯片和所述柔性電路之間的電連接； 其中所述芯片粘接組合物包含 具有剛性骨架的可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂； 以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約15%至約30%的量存在的環(huán)氧硅氧烷樹脂； 以按重量計(jì)所述芯片粘接組合物的約O. 01%至約10%的量存在的無定形ニ氧化硅填料； 脂族胺固化劑；以及 環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將硅片定位在平的基材上的具有改進(jìn)的觸變特性的芯片粘接組合物。該芯片粘接組合物用于將硅片接合到平的基材上。芯片粘接組合物包含具有剛性骨架的可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂、環(huán)氧硅氧烷樹脂、火成二氧化硅填料、胺固化劑和硅烷偶聯(lián)劑。芯片粘接組合物尤其適合于將硅加熱器芯片接合在平的陶瓷基材上，形成噴墨打印頭組件。芯片粘接組合物允許硅加熱器芯片準(zhǔn)確定位在平的陶瓷基材上并且呈現(xiàn)良好的抗墨性。
文檔編號B41J2/14GK102676104SQ201210016650
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者大衛(wèi)·格雷厄姆, 珍妮·M·薩爾達(dá)尼亞·辛格, 理查德·D·威爾斯, 約爾·普羅旺斯 申請人:利盟國際有限公司