CN115315356B - 热敏头以及热敏打印机 - Google Patents

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Abstract

热敏头具备基板、接合材料、导电构件以及金电极。接合材料位于基板之上,并含有金以及锡。导电构件位于接合材料之上。金电极位于基板之上,并与接合材料电连接。

Description

热敏头以及热敏打印机
技术领域
公开的实施方式涉及热敏头以及热敏打印机。
背景技术
以往,作为传真机或视频打印机等的打印器件,提出了各种热敏头。
此外,提出了在位于基板上的布线侧以及位于电子部件侧的Au凸块之间夹着AuSn合金层而接合的电子部件的连接构造。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-289768号公报
发明内容
实施方式的一方式所涉及的热敏头具备基板、接合材料、导电构件以及金电极。接合材料位于基板之上,含有金以及锡。导电构件位于接合材料之上。金电极位于基板之上,经由接合材料与导电构件电连接。
此外,本公开的一方式所涉及的热敏打印机具备上述记载的热敏头、搬运机构以及压印辊。搬运机构将记录介质搬运到位于基板之上的发热部之上。压印辊按压记录介质。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的热敏头的概略的立体图。
图2是表示图1所示的热敏头的概略的剖视图。
图3是表示图1所示的头基体的概略的俯视图。
图4是图2所示的区域A的放大剖视图。
图5是图4所示的区域B的放大剖视图。
图6是实施方式所涉及的热敏打印机的示意图。
图7是表示实施方式的变形例所涉及的热敏头的主要部位的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本申请所公开的热敏头以及热敏打印机的实施方式进行说明。另外,本发明并不限定于以下所示的各实施方式。
<实施方式>
图1是表示实施方式所涉及的热敏头的概略的立体图。如图1所示,实施方式所涉及的热敏头X1具备散热体1、头基体3以及FPC(柔性印刷布线板)5。头基体3位于散热体1上。FPC5与头基体3电连接。头基体3具备基板7、发热部9、驱动IC11和覆盖构件29。
散热体1为板状,在俯视时具有长方形状。散热体1具有对在头基体3的发热部9产生的热中无助于压印的热进行散热的功能。在散热体1的上表面通过双面胶带或者粘接剂等(未图示)粘接有头基体3。散热体1例如由铜、铁或者铝等金属材料制作。
头基体3为板状,在俯视时呈长方形状。头基体3在基板7之上位于构成热敏头X1的各构件。头基体3根据从外部供给的电信号,对记录介质P(参照图6)进行打印。
驱动IC11位于基板7上,在主扫描方向上排列有多个。驱动IC11是具有控制各发热部9的通电状态的功能的电子部件。作为驱动IC11,例如也可以使用在内部具有多个开关元件的切换构件。
驱动IC11被以环氧树脂、硅酮树脂等树脂为材料的覆盖构件29覆盖。覆盖构件29遍及多个驱动IC11而配置。
FPC5的一端与头基体3电连接,另一端与连接器31电连接。
FPC5通过导电性接合材料23(参照图2)与头基体3电连接。导电性接合材料23能够例示在焊料材料或者电绝缘性的树脂中混入有导电性粒子的各向异性导电膜(ACF)。
以下,使用图1~图3,对构成头基体3的各构件进行说明。图2是表示图1所示的热敏头的概略的剖视图。图3是表示图1所示的头基体的概略的俯视图。
头基体3还具备基板7、共用电极17、单独电极19、第一电极12、第二电极14、端子2、发热电阻器15、保护层25、覆盖层27、接合材料24以及底部填充材料28。另外,在图1中,省略了保护层25以及覆盖层27。此外,图3简化示出头基体3的布线,省略了保护层25、覆盖层27以及底部填充材料28。此外,在图3中,简化表示第二电极14的结构,用双点划线表示驱动IC11的俯视下的概略形状。
基板7在俯视时呈长方形状,具有作为一方的长边的第一长边7a、作为另一方的长边的第二长边7b、第一短边7c以及第二短边7d。基板7由氧化铝陶瓷等电绝缘性材料、或者单晶硅等半导体材料等制作。
如图2所示,共用电极17位于基板7的上表面。共用电极17由具有导电性的材料制作,例如能够例示铝、金、银以及铜中的任一种金属或者它们的合金。
如图3所示,共用电极17具有第一共用电极17a、第二共用电极17b、第三共用电极17c以及端子2。共用电极17与具有多个元件的发热部9共同电连接。
第一共用电极17a位于基板7的第一长边7a与发热部9之间,在主扫描方向上延伸。第二共用电极17b分别沿着基板7的第一短边7c和第二短边7d而配置有多个。第二共用电极17b分别连接对应的端子2和第一共用电极17a。第三共用电极17c分别从第一共用电极17a朝向发热部9的各元件延伸,一部分插通于发热部9的相反一侧。第三共用电极17c在第二方向D2(主扫描方向)上相互隔开间隔地分别配置。
单独电极19位于基板7的上表面。单独电极19是所谓的金电极。单独电极19例如含有金或者金合金,具有导电性。单独电极19也可以含有锡。单独电极19在主扫描方向上配置多个,位于相邻的第三共用电极17c之间。因此,热敏头X1的第三共用电极17c和单独电极19在主扫描方向上交替地排列。单独电极19在基板7的第二长边7b侧连接有电极焊盘10。电极焊盘10通过接合材料24(参照图2)与驱动IC11电连接。电极焊盘10例如也可以由与单独电极19相同的材料构成。
第一电极12与电极焊盘10连接,在第一方向D1(副扫描方向)上延伸。如上所述,在电极焊盘10搭载有驱动IC11。电极焊盘10例如也可以由与第一电极12相同的材料构成。
第二电极14在主扫描方向上延伸,并遍及多个第一电极12而配置。第二电极14通过端子2与外部连接。
端子2位于基板7的第二长边7b侧。端子2通过导电性接合材料23(参照图2)与FPC5连接。由此,头基体3与外部电连接。
上述的第三共用电极17c、单独电极19以及第一电极12能够通过例如丝网印刷法、柔版印刷法、凹版印刷法、凹版胶印法等在基板7上制作构成各个的材料层。此外,例如也可以通过溅射法等以往公知的薄膜成形技术依次层叠后,使用以往公知的光蚀刻等将层叠体加工成给定的图案来制作。第三共用电极17c、单独电极19以及第一电极12的厚度例如为0.3~10μm左右,例如可以为0.5~5μm左右。
此外,上述的第一共用电极17a、第二共用电极17b、第二电极14以及端子2能够通过例如丝网印刷法在基板7上制作构成各个的材料层。第一共用电极17a、第二共用电极17b、第二电极14以及端子2的厚度例如为5~20μm左右。这样,通过形成厚度厚的电极,能够减小头基体3的布线电阻。另外,厚度厚的电极的部分在图3中用点表示。
发热电阻器1515横跨第三共用电极17c和单独电极19,以从基板7的第一长边7a离开的状态配置。发热电阻器15中的位于第三共用电极17c与单独电极19之间的部分作为发热部9的各元件发挥功能。发热部9的各元件在图3中简化记载,但例如以100dpi~2400dpi(dot per inch)等密度进行配置。
发热电阻器15例如也可以在图案化各种电极后的基板7,通过丝网印刷法或者分配装置等使以氧化钌为导电成分的材料膏配置成在主扫描方向上较长的长带状。
此外,保护层25位于在基板7的上表面形成的蓄热层13上,覆盖发热部9。保护层25遍及基板7的主扫描方向而配置,以使得从基板7的第一长边7a离开电极焊盘10。
保护层25具有绝缘性,保护所覆盖的区域不受由包含在大气中的水分等的附着引起的腐蚀、或者与压印的记录介质的接触引起的磨损。保护层25例如能够由玻璃制作,能够使用印刷等厚膜形成技术来制作。
此外,保护层25也可以使用SiN、SiO2、SiON、SiC、或者类金刚石碳涂层来制作。另外,保护层25可以由单层构成,也可以层叠多个保护层25而构成。这样的保护层25能够使用溅射法等薄膜形成技术来制作。
覆盖层27位于基板7上,以使得局部覆盖共用电极17、单独电极19、第一电极12以及第二电极14。覆盖层27保护所覆盖的区域不受由与大气的接触引起的氧化、或者由大气中包含的水分等的附着引起的腐蚀。覆盖层27能够由环氧类树脂、聚酰亚胺类树脂或者硅酮类树脂等树脂材料制作。
接合材料24位于基板7之上,将驱动IC11与单独电极19电连接。接合材料24含有金(Au)以及锡(Sn),具有导电性。另外,关于接合材料24对驱动IC11的接合的详细情况在后面叙述。
底部填充材料28位于基板7与驱动IC11之间,覆盖接合材料24以及驱动IC11的一部分。底部填充材料28具有绝缘性。底部填充材料28例如能够以环氧树脂等树脂为材料。
另外,基板7作为单层进行了说明,但也可以是蓄热层位于上表面的层叠构造。蓄热层能够位于基板7的上表面侧的整个区域。蓄热层例如由导热性低的玻璃制作。蓄热层暂时蓄积由发热部9产生的热的一部分,能够缩短使发热部9的温度上升所需的时间。由此,以提高热敏头X1的热响应特性地发挥功能。
蓄热层例如通过将在玻璃粉末中混合适当的有机溶剂而得到的给定的玻璃膏利用以往公知的丝网印刷等涂敷在基板7的上表面侧并进行烧成来制作。
另外,蓄热层也可以具有基底部和隆起部。在这种情况下,基底部是位于基板7的上表面侧的整个区域的部分。隆起部是自基底部向基板7的厚度方向突出并沿着第二方向D2(主扫描方向)呈带状延伸的部分。在该情况下,隆起部发挥如下作用:将压印的记录介质良好地按压在形成于发热部9上的保护层25。另外,蓄热层也可以仅具有隆起部。
接下来,使用图4,对实施方式所涉及的热敏头X1的主要部位进行详细说明。图4是图2所示的区域A的放大剖视图。
如图4所示,驱动IC11具有元件部11a和端子部11b。元件部11a是实现驱动IC11的上述功能的主要部位。元件部11a是电子部件的一例。
端子部11b与元件部11a电连接。端子部11b经由位于基板7之上的接合材料24而与位于单独电极19的端部的电极焊盘10电连接。端子部11b例如是导电性的金属构件。端子部11b例如含有铜以及镍。端子部11b是导电构件的一例。
此外,端子部11b也可以具有第一层111以及第二层112。第一层111例如含有铜。第一层111具有给定的尺寸,确保元件部11a与基板7的间隔d3。间隔d3例如为20μm以上。
此外,第二层112位于比第一层111更靠基板7侧的位置。第二层112例如含有镍。第二层112作为防止位于接合材料24的金原子以及锡原子向元件部11a侧扩散的防扩散层发挥功能。
此外,端子部11b的厚度d1可以大于基板7与端子部11b的间隔d2。通过使厚度d1比间隔d2大,容易确保元件部11a与基板7的上述间隔d3。
接合材料24位于基板7与驱动IC11的端子部11b之间,将驱动IC11固定在基板7之上。
接合材料24与单独电极19接触地相邻并位于基板7之上。因此,驱动IC11以及单独电极19经由具有导电性的接合材料24而电连接。
此外,接合材料24不经由单独电极19而直接位于基板7之上。通过这样配置接合材料24,从而耐久性提高。关于这一点,使用图4以及图5进一步进行说明。
图5是图4所示的区域B的放大剖视图。如图5所示,基板7具有与单独电极19以及接合材料24对置的多个凸部71以及凹部72。凸部71是向基板7的厚度方向突出的部分。凹部72位于相邻的凸部71之间,是向基板7的厚度方向没入的部分。另外,关于凸部71以及凹部72,在图5中的基板7的截面中,测定给定距离(例如,300μm)处的基板7的表面的平均高度Zc,能够将比平均高度Zc高的部分视为凸部71、将比平均高度Zc低的部分视为凹部72。
单独电极19与凸部71接触。另一方面,空隙20位于基板7的凹部72与单独电极19之间。即,单独电极19被凸部71支承地固定于基板7。
与此相对,接合材料24具有多个凹部241以及凸部242。凹部241位于凸部71的周围,以使得在俯视时包围基板7的凸部71。此外,凸部242位于基板7的凹部72。即,接合材料24追随基板7的表面形状的位置地配置,接合材料24以及基板7相互密接。
这样,接合材料24具有与基板7的凸部71及凹部72对应的凹部241以及凸部242,因此与不追随基板7的凸部71以及凹部72的单独电极19相比,相对于基板7的密接性提高。因此,难以产生固定驱动IC11的接合材料24的剥离、破损。因此,根据实施方式所涉及的热敏头X1,耐久性提高。
返回图4,进一步进行说明。接合材料24也可以具有第一区域24a和第二区域24b。第一区域24a的锡的含有率比单独电极19的锡的含有率大。具体而言,第一区域24a例如可以具有以质量比计为20%~40%的Sn原子和80%~60%的Au原子。
第二区域24b的金的含有率比第一区域24a的金的含有率大。具体而言,第二区域24b例如可以具有以质量比计小于20%的Sn原子和超过80%的Au原子。第一区域24a以及第二区域24b能够基于对接合材料24的截面进行拍摄而得到的SEM(Scanning ElectronMicroscope:扫描电子显微镜)图像通过目视等进行判别。
第二区域24b位于从端子部11b的下方沿着图4所示的左右方向扩展的位置。
此外,第二区域24b也可以位于比第一区域24a更靠基板7侧的位置。如图4所示,例如,也可以第一区域24a与驱动IC11的端子部11b相面对地配置,第二区域24b与单独电极19相邻地配置。
此外,接合材料24也可以含有玻璃成分26。玻璃成分26例如位于第二区域24b的内部。例如,当玻璃成分26的一部分位于接合材料24的凸部242(参照图5)时,容易与基板7的凹部72接触或者接近。通过这样配置玻璃成分26,从而利用锚定效应进一步提高对基板7的密接性。因此,难以产生固定驱动IC11的接合材料24的剥离、破损。因此,根据实施方式所涉及的热敏头X1,耐久性提高。
另外,虽然省略了图示,但关于位于第一电极12的电极焊盘10中的驱动IC11的连接,也能够设为与位于作为金电极的一个例子的上述的单独电极19的端部的电极焊盘10中的驱动IC11的连接相同。
接下来,参照图6对具有热敏头X1的热敏打印机Z1进行说明。图6是实施方式所涉及的热敏打印机的示意图。
实施方式所涉及的热敏打印机Z1具备上述的热敏头X1、搬运机构40、压印辊50、电源装置60以及控制装置70。热敏头X1被安装于在热敏打印机Z1的壳体(未图示)配置的安装构件80的安装面80a。另外,热敏头X1被安装于安装构件80,以使得沿着与搬运方向S正交的方向即主扫描方向。
搬运机构40具有驱动部(未图示)和搬运辊43、45、47、49。搬运机构40将热敏纸、转印有油墨的显像纸等记录介质P沿着箭头所示的搬运方向S地搬运至位于热敏头X1的多个发热部9上的保护层25上。驱动部具有驱动搬运辊43、45、47、49的功能,例如能够使用马达。搬运辊43、45、47、49例如也可以利用以丁二烯橡胶等为材料的弹性构件43b、45b、47b、49b覆盖以不锈钢等金属为材料的圆柱状的轴体43a、45a、47a、49a。另外,在记录介质P为转印有油墨的显像纸等的情况下,在记录介质P与热敏头X1的发热部9之间,与记录介质P一起搬运油墨膜(未图示)。
压印辊50具有将记录介质P按压在位于热敏头X1的发热部9上的保护层25上的功能。压印辊50被配置为沿着与搬运方向S正交的方向延伸,两端部被支承固定为能够在将记录介质P按压于发热部9上的状态下旋转。压印辊50例如能够通过由丁二烯橡胶等构成的弹性构件50b覆盖由不锈钢等金属构成的圆柱状的轴体50a而构成。
如上所述,电源装置60具有供给用于使热敏头X1的发热部9发热的电流以及用于使驱动IC11动作的电流的功能。如上所述,为了使热敏头X1的发热部9选择性地发热,控制装置70具有向驱动IC11供给控制驱动IC11的动作的控制信号的功能。
热敏打印机Z1一边利用压印辊50将记录介质P向热敏头X1的发热部9上按压,同时通过搬运机构40将记录介质P向发热部9上搬运,一边通过电源装置60以及控制装置70使发热部9选择性地发热,由此对记录介质P进行给定的压印。另外,在记录介质P为显像纸等的情况下,通过将与记录介质P一起被搬运的油墨膜(未图示)的油墨向记录介质P热转印,从而进行向记录介质P的压印。
<变形例>
接下来,参照图7,对实施方式所涉及的变形例的热敏头X1进行说明。图7是表示实施方式的变形例所涉及的热敏头的主要部位的剖视图。
在上述的实施方式中,接合材料24的第一区域24a以及第二区域24b以层状排列配置。与此相对,如图7所示,接合材料24也可以具有位于第一区域24a的内部的一个或者多个第三区域24c。第三区域24c的金的含有率大于第一区域24a的金的含有率。这样,通过接合材料24具有第三区域24c,能够减小接合材料的电阻率。
此外,接合材料24也可以具有位于第二区域24b的内部的一个或者多个第四区域24d。第四区域24d的锡的含有率比第二区域24b的锡的含有率大。这样,通过接合材料24具有第四区域24d,接合材料24的熔点下降,基板7的凹部72的填充性提高。
此外,在上述的实施方式中,玻璃成分26位于第二区域24b。与此相对,接合材料24也可以在第一区域24a、第三区域24c以及第四区域24d的内部配置玻璃成分26。通过像这样玻璃成分26遍及接合材料24的整体地配置,例如接合材料24的强度增大。因此,难以产生固定驱动IC11的接合材料24的破损。因此,根据本变形例所涉及的热敏头X1,耐久性提高。
以上,对本公开的实施方式以及各变形例进行了说明,但本公开并不限定于上述实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。例如,例示发热部9位于基板7的主面上的平面头进行了说明,但也可以是发热部9位于基板7的端面的端面头。
此外,使用通过印刷形成发热电阻器15的所谓厚膜头进行了说明,但并不限定于厚膜头。也可以用于通过溅射形成发热电阻器15的所谓的薄膜头。
此外,也可以将覆盖接合材料24以及端子部11b的底部填充材料28的材料设为与覆盖驱动IC11的覆盖构件29相同的材料。
此外,也可以不设置FPC5而将连接器31与头基体3直接电连接。在该情况下,也可以将连接器31的连接器引脚(未图示)与电极焊盘10电连接。
此外,例示了具有覆盖层27的热敏头X1,但覆盖层27也可以不一定具备。在该情况下,也可以使保护层25配置到设置有覆盖层27的区域为止。
此外,在上述的说明中,接合材料24位于基板7与端子部11b之间,但例如也可以接合材料24的一部分位于单独电极19与元件部11a之间。
此外,在上述的说明中,说明了接合材料24的凹部241以及凸部242与对应的基板7的凸部71以及凹部72相互密接的情况,但并不限定于此,也可以具有位于接合材料24与基板7之间的间隙。例如,该间隙也可以比位于单独电极19与基板7之间的空隙20小。由此,能够确保接合材料24与基板7之间的适当的密接性。
此外,在上述的说明中,说明了电极焊盘10由与对应的单独电极19或者第一电极12相同的材料构成,但并不限定于此,例如也可以是与接合材料24相同的材料。此外,也可以不使电极焊盘10位于单独电极19以及第一电极12的端部。
本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果、变形例。因此,本公开的更广泛的方式并不限定于以上所示且记述的特定的详细以及代表性的实施方式。因此,能够在不脱离由所附的权利要求书以及其等同物定义的总括性发明的概念的精神或者范围的情况下进行各种变更。
-符号说明-
X1 热敏头
Z1 热敏打印机
1 散热体
3 头基体
7 基板
9 发热部
10 电极焊盘
11 驱动IC
12 第一电极
14 第二电极
15 发热电阻器
17 共用电极
19 单独电极
24 接合材料
25 保护层
26 玻璃成分
27 覆盖层
28 底部填充材料
29 覆盖构件。

Claims (11)

1.一种热敏头,具备:
基板;
接合材料,位于所述基板之上,并含有金及锡;
导电构件,位于所述接合材料之上;以及
金电极,位于所述基板之上,并与所述接合材料电连接,
所述基板具有与所述金电极及所述接合材料对置的多个凸部,
所述接合材料具有位于所述凸部的周围的凹部。
2.一种热敏头,具备:
基板;
接合材料,位于所述基板之上,并含有金及锡;
导电构件,位于所述接合材料之上;以及
金电极,位于所述基板之上,并与所述接合材料电连接,
所述基板具有与所述金电极及所述接合材料对置的多个凹部,
所述接合材料具有位于所述凹部的凸部。
3.根据权利要求1或2所述的热敏头,其中,
具有位于所述基板与所述金电极之间的空隙。
4.根据权利要求1或2所述的热敏头,其中,
所述接合材料具有锡的含有率比所述金电极大的第一区域和金的含有率比所述第一区域大的第二区域。
5.根据权利要求4所述的热敏头,其中,
所述接合材料还具有位于所述第一区域的内部且金的含有率比所述第一区域大的第三区域。
6.根据权利要求4所述的热敏头,其中,
所述接合材料还具有位于所述第二区域的内部且锡的含有率比所述第二区域大的第四区域。
7.根据权利要求4所述的热敏头,其中,
所述接合材料具有位于所述第二区域的内部的玻璃成分。
8.根据权利要求1或2所述的热敏头,其中,
所述导电构件的厚度比所述基板与所述导电构件的间隔大。
9.根据权利要求1或2所述的热敏头,其中,
所述导电构件具有含有铜的第一层。
10.根据权利要求9所述的热敏头,其中,
所述导电构件具有位于比所述第一层更靠基板侧的位置且含有镍的第二层。
11.一种热敏打印机,具备:
权利要求1或2所述的热敏头;
搬运机构,将记录介质搬运到位于所述基板之上的发热部之上;以及
压印辊,将所述记录介质按压于所述发热部之上。
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