CN1781721A - 热敏头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明得到一种能够高精度地规定电阻图案的形状、能够抑制打印浓度不均匀的热敏头。该热敏头具备：以预定间距配置的打印点群、对所有的打印点提供共同电位的公共电极群、分别与各打印点连接的分立电极群、以及通过各分立电极对上述打印点有选择地通电的驱动IC；公共电极群和分立电极群是每隔多个小组电极群留有间隔地排列，每个被分割的小组电极群具备驱动IC，对属于该小组电极群的各分立电极有选择地通电；其特征在于，在由邻接的小组电极群夹着的区域，按预定的设置间距设置了与上述打印点和上述驱动IC两者不相连的假负载电阻图案。

Description

热敏头及其制造方法
技术领域
本发明涉及安装在例如热复印型打印机上的热敏头及其制造方法。
背景技术
热敏头在散热性好的基板上具有：由例如玻璃等高隔热材料制成的蓄热层，多个由通电发热的发热电阻，分别与各发热电阻导通连接的分立电极群，对所有发热电阻提供共同电位的公共电极群；使通过公共电极和分立电极发热的发热电阻与卷绕在墨带和压纸卷轴滚筒的状态的被印刷物加压连接来进行印刷动作。一般地，公共电极和分立电极分别与发热电阻的电阻长度方向的两端部连接并配置在该电阻长度方向的一直线上，但是为了缩小基板的尺寸，并且，将发热电阻配置在基板的端部，还提出了将公共电极折边的结构。这种电极折边结构中，例如由两个通过导体连接相互的一端部的发热电阻构成一个打印点，在一个发热电阻的另一端部连接有分立电极，在另一个发热电阻的另一端部连接有公共电极。
这样的热敏头可以通过例如以下工序形成。
首先，在具有蓄热层的基板整个面上的形成电阻膜，在电阻膜上形成规定需要形成的发热电阻的电阻长度的绝缘阻挡层。用绝缘阻挡层覆盖的电阻膜的区域成为后述的多个发热电阻。在形成绝缘阻挡层后，在绝缘阻挡层及电阻膜的整个面上形成抗蚀剂膜，通过暴光和显影形成抗蚀剂图案。抗蚀剂膜一般使用正片型，用显影液溶解抗蚀剂膜的被暴光的部分。接着例如通过刻蚀除去从抗蚀剂图案露出的电阻膜，除去该抗蚀剂图案。在除去抗蚀剂图案后，在露出的蓄热层、电阻膜和绝缘阻挡层的整个面上形成导体层。接着，除去导体层的一部分，形成将邻接的发热电阻导通连接的导体、将多个发热电阻公共连接的公共电极群、以及分别与各发热电阻连接的分立电极群。由上述导体连接的一对发热电阻构成打印点，公共电极和分立电极在同一方向与该打印点连接。在各分立电极的一端部(同与发热电阻的连接侧相反侧的端部)还形成对多个发热电阻进行通电控制的多个驱动IC压焊连接的电极焊盘。公共电极群和分立电极群是每隔多个小组电极群留有间隔排列，每个分离的小组电极群具备驱动IC，对属于该小组电极群的各分立电极有选择地通电。
专利文献1：日本特开平8-127144号公报
专利文献2：日本特开2000-015859号公报
在上述以往的结构中，由邻接的小组电极群夹着的、不存在公共电极、分立电极和电极焊盘的假区域固体状地残留着电阻膜。因此，在抗蚀剂显影时，在以预定的设置间距形成抗蚀剂图案的真区域、与仍以固体状残留抗蚀剂膜的假区域的边界附近，显影液的润湿性不同，存在假区域附近形成的抗蚀剂图案会变乱的可能性。如果由抗蚀剂图案的杂乱引起所形成的发热电阻的形状和大小参差不齐，则发热电阻的发热量不均匀并造成印刷浓度出现不均匀，使印刷质量恶化。
发明内容
本发明就是鉴于上述课题做出的，目的在于，得到一种能够高精度地规定电阻图案的形状、抑制印刷浓度不均匀的热敏头。
本发明着眼于如果形成发热电阻(电阻图案)时的、抗蚀剂暴光显影时的显影液的润湿性相同，则能够高精度地规定发热电阻。
即，本发明的热敏头具备：以预定间距配置的打印点群、对所有的打印点提供共同电位的公共电极群、分别与各打印点连接的分立电极群、以及通过各分立电极对打印点有选择地通电的驱动IC；公共电极群和分立电极群是每隔多个小组电极群留有间隔地排列，每个被分割的小组电极群具备驱动IC，对属于该小组电极群的各分立电极有选择地通电；其特征在于，在由邻接的小组电极群夹着的区域，按预定的设置间距设置了与打印点和驱动IC两者不相连的假负载电阻图案。
优选假负载电阻图案以与属于小组电极群的公共电极和分立电极的最小设置间距相同的设置间距形成。例如公共电极和分立电极交叉配置在小组电极群中的情况下，公共电极和分立电极的设置间距为最小设置间距。
此外，优先假负载电阻图案与上述公共电极和分立电极平行地排列，配置成相对于邻接的小组电极群之间的中央位置呈对称形状。
公共电极和分立电极通过通电而发热，形成在构成打印点的电阻图案上，该电阻图案和假负载电阻图案由相同材料的电阻膜形成。
打印点具有两个通过导体连接了各自的一端侧的发热电阻，其中在一个发热电阻的另一端侧连接有分立电极，在另一个发热电阻的另一端侧连接有公共电极。
根据本发明的制造方法的方式，该热敏头具备：以预定间距配置的打印点群、对所有的打印点提供共同电位的公共电极群、分别与各打印点连接的分立电极群、以及通过各分立电极对打印点有选择地通电的驱动IC；公共电极群和分立电极群是每隔多个小组电极群留有间隔地排列，每个被分割的小组电极群具备驱动IC，在由邻接的小组电极群夹着的区域，按预定的设置间距具有与打印点和驱动IC两者不相连的假负载电阻图案；其特征在于，利用光刻技术，与构成打印点的电阻图案同时形成假负载电阻图案。
公共电极群和分立电极群层叠形成在电阻图案上。
发明效果
如果采用本发明，能够得到可以高精度地规定电阻图案的形状、抑制打印浓度的不均匀的热敏头。
附图说明
图1是表示本发明的热敏头的整体结构的概略结构图；
图2是表示该热敏头(除去保护层)的结构的俯视示意图；
图3是表示该热敏头(除去保护层)的分立电极侧的结构的截面示意图；
图4是表示电阻图案和假负载电阻图案的俯视图；
图5是表示该热敏头的制造工序的一个工序的俯视图；
图6是表示该热敏头的制造工序的一个工序的截面图。
具体实施方式
图1是表示使用了本发明的热敏头的整体结构的概略结构图，图2和图3是表示该热敏头(除去保护层)的结构的俯视示意图和截面示意图。
热敏头1在由Si或陶瓷材料、金属材料等制成的散热性好的基板2上，具有由例如玻璃等隔热材料制成的蓄热层3，并且在该蓄热层3上，具有多个沿图1及图2的左右方向隔开微小间隔、配置成一列的发热电阻4。各发热电阻4是用Ta2N或Ta-SiO2等金属陶瓷材料，在蓄热层3上局部形成的电阻图案40的一部分，该表面由绝缘阻挡层5覆盖。电阻图案40在成为发热电阻4的区域中，存在于形成导体(接触导体6、分立电极7、公共电极8和公用线9)的区域(参照图4)，具有提高该导体与蓄热层3的紧贴性的紧密连接层的功能。绝缘阻挡层5由例如SiO2、SiON、SiAlON等绝缘材料形成，规定各发热电阻4的平面大小(长度尺寸L、宽度尺寸W)。邻接的发热电阻4之间存在着露出蓄热层3的间隙区域α。在本实施方式中，由邻接的一对发热电阻4(4a、4b)构成一个打印点D，多个打印点D沿与发热电阻4的通电方向垂直的方向(图1的左右方向)排列。
如图2所示，一对发热电阻4a、4b的、相互的电阻长度方向的一端部及其间隙，用矩形接触导体6覆盖，在一个发热电阻4a的电阻长度方向的另一端连接有分立电极7，在另一个发热电阻4b的另一端连接有公共电极8。该分立电极7与公共电极8在相同的方向与打印点D连接，沿打印点的排列方向交叉地整齐排列。分立电极7和公共电极8之间存在着间隙区域α。
公共电极8设置在每2个邻接的打印点D上，并具有与邻接的2个发热电阻4b连接的U字形状部、和从该U字形状部沿与发热电阻4b的电阻长度方向平行的方向延伸较长的直线部，呈大致Y字形。各公共电极8在与发热电阻4b侧相反侧的端部与公用线9连接。公用线9沿打印点的排列方向延伸，与多个公共电极8共同连接，从其长度方向(图1的左右方向)的两端供电。来自与基板2分别设置的外部电源的电力，通过公用线9和各公共电极8，提供给所有打印点D。本实施方式的接触导体6、分立电极7和公共电极8的各发热电阻4侧的端部覆盖并形成在绝缘阻挡层5上。另外，图1中省略了公共电极8和公用线9。
在每个各打印点D上设置有分立电极7，在与其发热电阻4a侧相反侧的端部，将用于引线接合驱动IC21的电极焊盘10，沿与打印点D的排列方向平行的方向，以比发热电阻4的设置间距宽的设置间距，相互不同地配置成锯齿状。该分立电极7和公共电极8是每隔多个小组电极群A(A1～A4)的留有间隔地排列。
驱动IC21为切换向多个发热电阻4通电/不通电的开关元件。在与基板2分开的驱动单元20的、每个被分割的小组电极群A1～A4具备该驱动IC21，对属于该小组电极群A1～A4的各分立电极7有选择地通电。驱动IC21的设置间距与小组电极群A1～A4的设置间距相对应。另外，图1为概略地表示热敏头1的结构的图，实际的连接电极焊盘与驱动IC的线，以50μm左右的非常微小的间隔设置。
上述接触导体6、分立电极7、公共电极8和公用线9由例如Al、Cr、Ti、Ni、W等导电材料形成在电阻图案40上。虽未图示，但是在绝缘阻挡层5、接触导体6、分立电极7、公共电极8和公用线9上形成有耐磨保护层，该耐磨保护层在与压纸卷筒接触等时进行保护。
在上述结构的热敏头1中，由于驱动IC21的设置间距比由一对发热电阻4a、4b构成的打印点D的点排列方向的设置间距窄，因此产生由邻接的小组电极群A(在属于该小组电极群A的分立电极7和公共电极8下形成的电阻图案40)夹着的区域。在由该邻接的小组电极群A夹着的区域形成有假负载电阻图案41，该假电极图案位于与点排列方向垂直的方向上、从发热电阻到电极焊盘之间的位置，与打印点D和电极焊盘10两者不相连。在图2、4中，用涂黑表示假负载电阻图案41。
图4是表示电阻图案40和假负载电阻图案41的俯视图。由于假负载电阻图案41是通过光刻将蓄热层3的整个面上形成的电阻膜形成图案，并与电阻图案40同时形成，因此具有在该形成时提高电阻图案40的图案精度的功能。具体地，假负载电阻图案41与电阻图案40平行、且以与电阻图案40相同的设置间距排列，相对于邻接的小组电极群A之间的中央位置C呈对称形状。在下面，将形成有电阻图案40的区域称为“真区域(＝小组电极群A)”，将形成有假负载电阻图案41的区域称为“假区域”。
下面参照图5和图6说明本实施方式的热敏头1的制造方法，尤其是假负载电阻图案41的制造工序。
首先，如图5所示，在具有蓄热层3的基板2的整个面上，形成由Ta2N或Ta-SiO2等金属陶瓷材料形成的电阻膜4′，在该电阻膜4′上形成绝缘阻挡层5，该绝缘阻挡层规定需要形成的发热电阻的电阻长度L。用绝缘阻挡层5覆盖的电阻膜4′的区域后续成为多个发热电阻4。
接着，如图6所示，在包含绝缘阻挡层5的电阻膜4′的整个面上形成抗蚀剂膜，通过暴光及显影来形成抗蚀剂图案R。抗蚀剂膜一般使用正片型，抗蚀剂膜的已暴光的部分被显影液溶解。在抗蚀剂图案R上设置与邻接的发热电阻间、公共电极和分立电极间的间隙区域α相对应的、真区域形成缝隙群S1，在其邻接的真区域形成缝隙群S1之间设置假区域形成缝隙群S2，该假区域缝隙群与该真区域形成缝隙群S1端部的缝隙平行并且具有相同的设置间距。需要形成的发热电阻的电阻宽度W由真区域形成缝隙群S1来规定。通过设置该真区域形成缝隙群S1和假区域形成缝隙群S2，在整个抗蚀剂膜上形成一样的缝隙，因此，在整个抗蚀剂膜上溶解抗蚀剂膜的显影液的润湿性也基本相同，能够获得没有大小差异的良好的抗蚀剂图案R。
接着，通过例如刻蚀除去从抗蚀剂图案R露出的电阻膜，再除去抗蚀剂图案R。由此，如图4所示，在真区域留下电阻图案40，在由该真区域夹着的假区域留下假负载电阻图案41。如上所述，由于在刻蚀时成为掩膜的抗蚀剂图案R不产生大小不均匀，因此可以高精度地形成电阻图案40。通过此前的工序，能够得到多个被绝缘阻挡层5覆盖、规定了平面大小(电阻长度L、电阻宽度W)的发热电阻4。
在形成电阻图案40后，在露出的蓄热层3、绝缘阻挡层5、电阻图案40和假负载电阻图案41的整个面上形成导体膜，然后用刻蚀等除去导体膜的一部分，仅留下位于电阻图案40上的导体膜。由此，得到使邻接的发热电阻4导通连接的接触导体6、分别与各发热电阻4连接的分立电极7、与多个发热电阻4共同连接的公共电极8、以及与公共电极8连接的公用线9。
接着，在同与各分立电极7的发热电阻4连接侧相反一侧的端部，分别形成电极焊盘10形成耐磨保护层，该耐磨保护层覆盖除该电极焊盘10以外的基板表面(露出的蓄热层3、绝缘阻挡层5、接触导体6、分立电极7、公共电极8和公用线9)。并且，将从耐磨保护层露出的电极焊盘10、同与该电极焊盘10对应的驱动IC21引线接合，来得到图1～图3所示的热敏头1。
如此，在本实施方式中，在由邻接的小组电极群A(更具体地，在属于小组电极群A的分立电极7和公共电极8上层叠的电阻图案40存在的真区域)夹着的假区域中，以与分立电极7(电阻图案40)相同的设置间距来设置假负载电阻图案41。因此，在形成电阻图案40之际、抗蚀剂暴光显影时，在真区域与假区域的边界附近不会产生显影液的润湿性的不同，能够以规定形状/尺寸，高精度地形成抗蚀剂图案R，进而高精度地形成电阻图案40。由此，各打印点D的发热量(发热电阻值)变得大致均匀，因此，能够良好地抑制打印浓度不均匀，获得优良的打印质量。
最好是像本实施方式这样地，以与电阻图案40相同的设置间距，在整个假区域形成上述假负载电阻图案41，但是，至少在真区域和假区域的边界附近形成即可，并且，其设置间距是电阻图案40的设置间距的2倍左右，就在允许范围内。具体地，例如可以是真区域和假区域的边界附近以与电阻图案40相同的设置间距设置，在假区域的中央侧扩大设置间距的方式。
在本实施方式中，在与基板2不同的驱动单元20上安装与电极焊盘10引线接合的驱动IC21，但是，可以在同一基板上设置该电极焊盘10和驱动IC21。
在以上，说明了分立电极7和公共电极8沿相同的方向与打印点D连接的折边结构的热敏头1，但是，本发明还可以在分立电极和公共电极沿发热电阻的电阻长度方向直线状配置的、直线结构型的热敏头中应用。

Claims (8)

1.一种热敏头，具备：以预定间距配置的打印点群、对所有的打印点提供共同电位的公共电极群、分别与各打印点连接的分立电极群、以及通过各分立电极对上述打印点有选择地通电的驱动IC；
上述公共电极群和上述分立电极群是每隔多个小组电极群留有间隔地排列，每个被分割的小组电极群具备上述驱动IC，对属于该小组电极群的各分立电极有选择地通电；其特征在于，
在由邻接的小组电极群夹着的区域，按预定的设置间距设置了与上述打印点和上述驱动IC两者不相连的假负载电阻图案。
2.如权利要求1所述的热敏头，其特征在于，上述假负载电阻图案以与属于上述小组电极群的公共电极和分立电极的最小设置间距相同的设置间距形成。
3.如权利要求1所述的热敏头，其特征在于，上述假负载电阻图案与属于上述小组电极群的公共电极和分立电极平行地排列。
4.如权利要求1所述的热敏头，其特征在于，上述假负载电阻图案相对于邻接的小组电极群之间的中央位置呈对称形状。
5.如权利要求1所述的热敏头，其特征在于，上述公共电极和上述分立电极通过通电而发热，形成在构成上述打印点的电阻图案上，该电阻图案和上述假负载电阻图案用相同材料的电阻膜形成。
6.如权利要求1所述的热敏头，其特征在于，上述打印点具有两个通过导体连接了各自的一端侧的发热电阻，其中在一个发热电阻的另一端侧连接有上述分立电极，在另一个发热电阻的另一端侧连接有上述公共电极。
7.一种制造热敏头的方法，该热敏头具备：以预定间距配置的打印点群、对所有的打印点提供共同电位的公共电极群、分别与各打印点连接的分立电极群、以及通过各分立电极对上述打印点有选择地通电的驱动IC；
上述公共电极群和上述分立电极群是每隔多个小组电极群留有间隔地排列，每个被分割的小组电极群具备上述驱动IC，在由邻接的小组电极群夹着的区域，按预定的设置间距具有与上述打印点和上述驱动IC两者不相连的假负载电阻图案；其特征在于，
利用光刻技术，与构成上述打印点的电阻图案同时形成上述假负载电阻图案。
8.如权利要求7所述的热敏头制造方法，其特征在于，上述公共电极群和上述分立电极群层叠形成在上述电阻图案上。
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