JP2002086781A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ヘッド基板と配線基板とを接続する半田同士の
短絡を有効に防止することが可能な、生産性の高いサー
マルヘッドを提供する。 【解決手段】セラミック基板２の上面に複数個の発熱抵
抗体４及び複数個の回路導体５を形成したヘッド基板１
と、複数個の配線導体７を有する配線基板６とからなる
サーマルヘッドであって、前記セラミック基板２の上面
に少なくとも２個の凸部８を間に所定の間隔を空けて形
成し、該各凸部表面及び隣接する凸部８間に位置するセ
ラミック基板上面に前記回路導体５から導出する導出部
を形成するとともに、前記配線基板６を少なくとも２個
の前記凸部８上に載置してヘッド基板１と配線基板６と
の間に空間を設け、該空間内に回路導体５の導出部と配
線導体７とを接合する半田９を充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワードプロセッサや
ファクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサー
マルヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ワードプロセッサ等のプリン
タ機構としてサーマルヘッドが用いられている。かかる
従来のサーマルヘッドは、例えば図５に示す如く、セラ
ミック基板１２の上面に、複数個の発熱抵抗体１４と複
数個の回路導体１５とを所定パターンに形成したヘッド
基板１１と、複数個の配線導体１７を有する配線基板１
６とからなり、前記セラミック基板上面の端部近傍に前
記回路導体１５から導出する導出部を形成し、該導出部
と前記配線導体１７とを半田接合させた構造を有してお
り、ヘッド基板１１上の発熱抵抗体１４に配線基板１６
を介して所定の電力を供給し、発熱抵抗体１４を個々に
選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を
感熱紙等の記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印画
を形成することによってサーマルヘッドとして機能す
る。

【０００３】尚、前記配線基板１６は外部からの電力や
印画信号等の電気信号をヘッド基板上面の発熱抵抗体１
４や図示しないドライバーＩＣ等に供給するためのもの
であり、かかる配線基板１６としてはフレキシブル印刷
配線板等が用いられていた。

【０００４】また、前記回路導体１５の導出部と前記配
線導体１７とを半田接合する場合は、まず配線基板１６
の一端を回路導体１５が導出されているヘッド基板上面
の端部に沿って載置させ、この部分をヒーターバー等を
用いて上から押圧しつつ回路導体１５−配線導体１７間
に介在させておいた半田１９を加熱・溶融させることに
よって行われ、これにより半田１９が回路導体１５と配
線導体１７の双方に溶着される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のサーマルヘッドを組み立てるにあたって、ヘッ
ド基板１１の回路導体１５と配線基板１６の配線導体１
７とを半田接合させる際、配線基板１６の一端をヒータ
ーバー等で上から押圧しつつ加熱すると、ヒーターバー
の熱により溶融した半田１９の一部が、図６に示す如
く、ヒーターバーの押圧力により潰され、半田１９は横
方向に大きく膨らむ。従って、近時のサーマルヘッドパ
ターンの高密度化に伴い、隣接する回路導体同士を近接
配置させると、これらの回路導体１５に接合される半田
同士が短絡を起こし、サーマルヘッドの生産性を著しく
低下させるという欠点を有していた。

【０００６】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、ヘッド基板と配線基板とを接続する半
田同士の短絡を有効に防止することが可能な、生産性の
高いサーマルヘッドを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、セラミック基板の上面に複数個の発熱抵抗体及び複
数個の回路導体を形成したヘッド基板と、複数個の配線
導体を有する配線基板とからなるサーマルヘッドであっ
て、前記セラミック基板の上面に少なくとも２個の凸部
を間に所定の間隔を空けて形成し、該各凸部表面及び隣
接する凸部間に位置するセラミック基板上面に前記回路
導体から導出する導出部を形成するとともに、前記配線
基板を少なくとも２個の前記凸部上に載置してヘッド基
板と配線基板との間に空間を設け、該空間内に回路導体
の導出部と配線導体とを接合する半田を充填したことを
特徴とするものである。

【０００８】また本発明のサーマルヘッドは、前記発熱
抵抗体と前記セラミック基板との間に蓄熱層が介在され
ており、且つ該蓄熱層と前記凸部とが同質のガラス材料
により形成されていることを特徴とするものである。

【０００９】本発明のサーマルヘッドによれば、セラミ
ック基板の上面に少なくとも２個の凸部を間に所定の間
隔を空けて形成し、該各凸部表面及び隣接する凸部間に
位置するセラミック基板上面に回路導体の導出部を形成
するとともに、配線導体を有する配線基板を少なくとも
２個の前記凸部上に載置してヘッド基板と配線基板との
間に空間を設け、該空間内に回路導体の導出部と配線導
体とを接合する半田を充填するようにしたことから、サ
ーマルヘッドの組み立て時、セラミック基板上に載置し
た配線基板の一端をヒーターバー等を用いて上から押圧
しつつ加熱しても、配線基板は前記凸部の頂部で良好に
支持されるので半田が横方向に大きく膨らむことはな
く、従って、サーマルヘッドの回路導体を高密度にパタ
ーン形成する場合であっても、これらの回路導体に接合
される半田同士が短絡することはなく、ヘッド基板の回
路導体と配線基板の配線導体とを前記空間内に充填され
る半田によって正確に接続することができる。

【００１０】しかもこの場合、配線基板の一端を支持す
る凸部は少なくとも２個設けられており、配線基板の一
端はこれらの凸部でもって安定的に支持されることか
ら、配線基板とヘッド基板とを半田接合する際、凸部上
に載置される配線基板がヘッド基板に対して大きく傾い
てしまうことはなく、半田接合の作業性を良好として、
配線基板とヘッド基板とを簡単かつ確実に半田接合する
ことができる。

【００１１】また、本発明のサーマルヘッドによれば、
前記凸部と前記蓄熱層とを同質のガラス材料で形成する
ことにより、凸部と蓄熱層とを従来周知の厚膜手法等に
よってセラミック基板の上面に同一工程で同時に形成す
ることができ、サーマルヘッドの製造工程が複雑化する
のを有効に防止することができる。

【００１２】またこの場合、凸部を形成するガラスは熱
伝導率の低いガラスから成っているため、半田接合に使
用されるヒーターバー等の発する熱は、その一部が凸部
内に効率良く蓄積されるようになっており、これらの熱
も利用して半田を比較的低温で、且つ短時間で加熱・溶
融させることにより、サーマルヘッドの生産性を向上さ
せることもできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の一形態に係るサーマルヘッ
ドの断面図、図２は図１のサーマルヘッドのヘッド基板
の平面図であり、図中の１はヘッド基板、６は配線基板
としてのフレキシブル印刷配線板（以下、「ＦＰＣ」と
いう）、９は半田である。

【００１５】前記ヘッド基板１は、セラミック基板２の
上面に、蓄熱層３と、複数個の発熱抵抗体４と、複数個
の回路導体５と、２個の凸部８ａ、８ｂとを取着させた
構造を有している。

【００１６】前記セラミック基板２は、アルミナセラミ
ックス等のセラミック材料から成り、その上面には蓄熱
層３、複数個の発熱抵抗体４、複数個の回路導体５及び
２個の凸部８ａ、８ｂ等が形成され、これらを支持する
支持母材として機能する。

【００１７】尚、前記セラミック基板２は、アルミナセ
ラミックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシ
ア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を
添加・混合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知
のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用す
ることによってセラミックグリーンシートを得、しかる
後、これを所定形状に打ち抜いた上、高温（約１６００
℃）で焼成することによって製作される。

【００１８】また、前記セラミック基板２の上面に被着
されている蓄熱層３は、熱伝導率の低いガラス材料によ
り断面円弧状を成すように形成されており、その頂部に
は複数個の発熱抵抗体４が被着・配列され、これら発熱
抵抗体４の発する熱をその内部で蓄熱及び放散すること
によりサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持する作
用を為す。

【００１９】前記蓄熱層３は、ガラス粉末に適当な有機
溶剤を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来
周知の厚膜手法、例えばスクリーン印刷等によってセラ
ミック基板２の上面に帯状に塗布し、しかる後、これを
高温（１１００℃〜１３００℃）で焼き付けることによ
って例えば２０μｍ〜１００μｍの厚みに被着・形成さ
れる。

【００２０】また、前記蓄熱層３の頂部に被着されてい
る複数個の発熱抵抗体４は、例えば６００ｄｐｉ（dot
per inch）のドット密度で主走査方向に直線状に配列さ
れており、その各々はＴａＳｉＯ系、ＴｉＳｉＯ系、Ｔ
ｉＣＳｉＯ系等の電気抵抗材料から成っているため、回
路導体５や後述するＦＰＣ６の配線導体７等を介して所
定の電力が印加されるとジュール発熱を起こし、感熱紙
等の記録媒体に印画を形成するのに必要な所定の温度、
例えば２５０℃〜４００℃に発熱する。

【００２１】更に、前記発熱抵抗体４等に接続される回
路導体５は、例えばアルミニウムや銅等の加工性の良好
な金属により所定パターンに被着されており、その一端
には一方の凸部８ａの表面から凸部８ａ、８ｂ間に位置
するセラミック基板上面を介して他方の凸部８ｂの表面
にかけて導出された導出部が形成される。

【００２２】前記回路導体５は、その導出部で後述する
ＦＰＣ６の配線導体７と半田接合されるようになってお
り、外部より供給される電源電力や印画信号等の電気信
号を後述するＦＰＣ６を介して発熱抵抗体４や図示しな
いドライバーＩＣ等に供給する作用を為す。

【００２３】尚、前記発熱抵抗体４及び前記回路導体５
は、従来周知の薄膜手法、具体的にはスパッタリング法
やフォトリソグラフィー技術、エッチング技術等を採用
することによりセラミック基板２、蓄熱層３及び凸部８
ａ、８ｂの上面所定箇所にそれぞれ所定パターンを成す
ように被着・形成される。

【００２４】そして前記２個の凸部８ａ、８ｂは、各々
が帯状をなし、回路導体５の導出方向と直交する方向に
略平行に形成されており、その一方がセラミック基板上
面の端部より所定の間隔、例えば２ｍｍ〜５ｍｍの間隔
を空けた位置に、他方がセラミック基板上面の端部にそ
れぞれ配されている。

【００２５】前記凸部８ａ、８ｂは、双方が略同一の厚
み、略同一の幅となるように、例えば前記蓄熱層３と同
質のガラス材料により厚みが３５μｍ〜１００μｍ、幅
が２００μｍ〜５００μｍに形成されており、その表面
には、前述した如く、前記回路導体５の導出部の一部が
被着される。

【００２６】前記凸部８ａ、８ｂは、ＦＰＣ６の一端を
ヘッド基板１の上面に載置させて両者を半田接合する
際、その頂部でＦＰＣ６を良好に支持し、凸部８ａ、８
ｂ間に位置するセラミック基板２とＦＰＣ６との間の領
域に半田９を充填するための空間を確保する作用を為
す。

【００２７】尚、前記凸部８ａ、８ｂは、ガラス粉末に
適当な有機溶剤を添加・混合して得た所定のガラスペー
ストを従来周知の厚膜手法、例えばスクリーン印刷等に
よってセラミック基板上面の端部及び該端部より所定の
間隔を空けた位置に帯状に塗布し、しかる後、これを高
温（１１００℃〜１３００℃）で焼き付けることによっ
て形成される。このとき、凸部８ａ、８ｂを蓄熱層３と
同質のガラス材料で形成すれば、凸部８ａ、８ｂと蓄熱
層３とを前述の厚膜手法等によってセラミック基板２の
上面に同一工程で同時に形成することができ、製造工程
が複雑化するのを有効に防止することができる。

【００２８】一方、前記ＦＰＣ６は、例えばポリイミド
樹脂から成る厚み１０μｍ〜３５μｍのベースフィルム
とカバーフィルムとの間に銅箔等から成る複数個の配線
導体７を挟持した構造を有しており、その一端が回路導
体５を導出したヘッド基板上面の２個の凸部８ａ、８ｂ
上に載置され、前記配線導体７が回路導体５の導出部に
半田接合される。

【００２９】前記ＦＰＣ６は、その一端側で前記ヘッド
基板１に、他端側でプリンタ本体等の外部電気回路に電
気的に接続され、ヘッド基板１をプリンタ本体に接続す
るための接続部材として機能する。

【００３０】また、前記回路導体５の導出部と配線導体
７とを接合する半田９は、例えばすず（Ｓｎ）と鉛（Ｐ
ｂ）とを６：４の比率で混合させた合金から成り、前述
の凸部８ａ、８ｂによって形成されたヘッド基板１とＦ
ＰＣ６との間の空間に充填される。

【００３１】かかるＦＰＣ６とヘッド基板１との半田接
合は、まずＦＰＣ６の一端を凸部８ａ、８ｂ上に載置さ
せるようにしてヘッド基板１の端部に沿って重畳させる
とともに、この部分をＦＰＣ６側よりヒーターバー等で
加熱・押圧し、回路導体５−配線導体７間に介在させて
おいた半田９を溶融させることによって行われ、これに
より半田９が回路導体５と配線導体７の双方に溶着され
る。

【００３２】このとき、前記ＦＰＣ６は前記凸部８ａ、
８ｂの頂部で良好に支持されるため、セラミック基板２
上に載置したＦＰＣ６の一端をヒーターバー等を用いて
上から押圧しつつ加熱しても、半田９は横方向より大き
く膨らむことはなく、従って、サーマルヘッドの回路導
体５を高密度にパターン形成する場合であっても、これ
らの回路導体５に接合される半田同士が短絡することな
くヘッド基板１の回路導体５とＦＰＣ６の配線導体７と
を前記空間内に充填される半田９によって正確に接続す
ることができる。

【００３３】しかもこの場合、ＦＰＣ６の一端を支持す
る凸部は２個設けられており、ＦＰＣ６の一端はこれら
の凸部８ａ、８ｂでもって安定的に支持されることか
ら、ＦＰＣ６とヘッド基板１とを半田接合する際、凸部
８ａ、８ｂ上に載置されるＦＰＣ６がヘッド基板１に対
して大きく傾いてしまうことはなく、半田接合の作業性
を良好として、ＦＰＣ６とヘッド基板１とを簡単かつ確
実に半田接合することができる。

【００３４】また、前記凸部８ａ、８ｂを形成するガラ
スは熱伝導率の低いガラスから成っているため、半田接
合に使用されるヒーターバー等の発する熱は、その一部
が凸部８ａ、８ｂ内に効率良く蓄積されるようになって
おり、これらの熱も利用して半田９を比較的低温で、且
つ短時間で加熱・溶融させることにより、サーマルヘッ
ドの生産性を更に向上させることもできる。

【００３５】更に、前記凸部８ａ、８ｂの頂部の高さを
前記半田９の厚みの最大値の９０％〜１００％に設定し
ておけば、回路導体５を６本／ｍｍ〜２５本／ｍｍの密
度で極めて高密度にパターン形成する場合であっても、
回路導体５−配線導体７間に介在される半田９の膨らみ
をより有効に抑えることができ、隣合う回路導体同士の
短絡を確実に防止することが可能となる。従って、凸部
８ａ、８ｂの頂部の高さを半田９の厚みの最大値の９０
％〜１００％に設定しておくことが好ましい。

【００３６】かくして上述した本形態のサーマルヘッド
は、ヘッド基板１上の発熱抵抗体４にＦＰＣ６やヘッド
基板１の回線導体５等を介して所定の電力を供給し、発
熱抵抗体４を個々に選択的にジュール発熱させるととも
に、該発熱した熱を感熱紙等の記録媒体に伝導させ、記
録媒体に所定の印画を形成することによってサーマルヘ
ッドとして機能する。

【００３７】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３８】例えば、上述の形態において、前記凸部８
ａ、８ｂを断面略四角形状とし、且つその上面角部を曲
率半径２５μｍの曲面状に成しておけば、凸部８ａ、８
ｂの表面から鋭利な角部はなくなって凸部全体が滑らか
になることから、回路導体５を従来周知の薄膜手法等に
よって凸部８ａ、８ｂの表面からセラミック基板２の表
面にかけて形成する際、回路導体５を断線等のない良好
な連続膜として形成することができ、またこの場合、ヘ
ッド基板１の回路導体５とＦＰＣ６の配線導体７とを半
田接合する際に、ＦＰＣ６が凸部８ａ、８ｂと接触して
も、ＦＰＣ６の配線導体７が傷つくことはなく、これに
よってもサーマルヘッドの生産性が向上される。従っ
て、凸部８ａ、８ｂを断面略四角形状とし、且つその上
面角部を曲率半径２５μｍ以上の曲面状に成しておくこ
とが好ましい。

【００３９】また、上述の形態において、図３に示す如
く、前記凸部８ａ、８ｂ間の領域で、且つ隣接する回路
導体５間の領域に凸部８ｃを形成し、半田９を凸部８
ａ、８ｂ及び凸部８ｃで囲繞された領域内で収容するよ
うにしても良い。このとき、凸部８ａ、８ｂ及び８ｃを
ガラス等を所定パターンに印刷する等して一体的に形成
するようにしておけば、これらを同一工程で同時に形成
することができ、製造工程が複雑化するのを有効に防止
することもできる。

【００４０】更に、上述の形態において、前記凸部８
ａ、８ｂ間にもう1個の凸部を設けてＦＰＣ６を3個の凸
部でもって支持するようにしても構わない。

【００４１】また更に、上述の形態においては、凸部８
ａ、８ｂの双方を半田接合領域内に完全に収容されるよ
うに設けたが、これに代えて、凸部８ａ、８ｂのいずれ
か一方、或いは、双方の一部が半田接合領域より外側に
はみ出すように設けても良い。例えば、図４（ａ）に示
す如く、発熱抵抗体４側の凸部８ａ’の一部をはみ出さ
せる場合、上述の形態と同様の効果を奏するのに加え、
凸部８ａ’の外形をより滑らかな形状になすことがで
き、その上に被着される回路導体５の断線等を確実に防
止することができるとともに、セラミック基板２の大型
化を有効に防止することが可能となる。

【００４２】更にまた図４（ｂ）に示す如く、発熱抵抗
体４側にはみ出すように設けた凸部８ａ”の一端側を発
熱抵抗体４の近傍まで延在させて、これを蓄熱層３と一
体的に形成するようにしても構わない。

【００４３】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、セラ
ミック基板の上面に少なくとも２個の凸部を間に所定の
間隔を空けて形成し、該各凸部表面及び隣接する凸部間
に位置するセラミック基板上面に回路導体の導出部を形
成するとともに、配線導体を有する配線基板を少なくと
も２個の前記凸部上に載置してヘッド基板と配線基板と
の間に空間を設け、該空間内に回路導体の導出部と配線
導体とを接合する半田を充填するようにしたことから、
サーマルヘッドの組み立て時、セラミック基板上に載置
した配線基板の一端をヒーターバー等を用いて上から押
圧しつつ加熱しても、配線基板は前記凸部の頂部で良好
に支持されるので半田が横方向に大きく膨らむことはな
く、従って、サーマルヘッドの回路導体を高密度にパタ
ーン形成する場合であっても、これらの回路導体に接合
される半田同士が短絡することはなく、ヘッド基板の回
路導体と配線基板の配線導体とを前記空間内に充填され
る半田によって正確に接続することができる。

【００４４】しかもこの場合、配線基板の一端を支持す
る凸部は少なくとも２個設けられており、配線基板の一
端はこれらの凸部でもって安定的に支持されることか
ら、配線基板とヘッド基板とを半田接合する際、凸部上
に載置される配線基板がヘッド基板に対して大きく傾い
てしまうことはなく、半田接合の作業性を良好として、
配線基板とヘッド基板とを簡単かつ確実に半田接合する
ことができる。

【００４５】また、本発明のサーマルヘッドによれば、
前記凸部と前記蓄熱層とを同質のガラス材料で形成する
ことにより、凸部と蓄熱層とを従来周知の厚膜手法等に
よってセラミック基板の上面に同一工程で同時に形成す
ることができ、サーマルヘッドの製造工程が複雑化する
のを有効に防止することができる。

【００４６】またこの場合、凸部を形成するガラスは熱
伝導率の低いガラスから成っているため、半田接合に使
用されるヒーターバー等の発する熱は、その一部が凸部
内に効率良く蓄積されるようになっており、これらの熱
も利用して半田を比較的低温で、且つ短時間で加熱・溶
融させることにより、サーマルヘッドの生産性を向上さ
せることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態に係るサーマルヘッドの断面図
である。

【図２】図１のサーマルヘッドに用いられるヘッド基板
の平面図である。

【図３】本発明の他の形態に係るサーマルヘッドに用い
られるヘッド基板の斜視図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の形態に係るサ
ーマルヘッドの断面図である。

【図５】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【図６】図５のサーマルヘッドにおける半田の膨らみを
示す平面図である。

【符号の説明】

１・・・ヘッド基板、２・・・セラミック基板、３・・
・蓄熱層、４・・・発熱抵抗体、５・・・回路導体、６
・・・配線基板（ＦＰＣ）、７・・・配線導体、８、８
ａ、８ｂ、８ａ’、８ａ”・・・凸部、９・・・半田

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック基板の上面に複数個の発熱抵抗
   体及び複数個の回路導体を形成したヘッド基板と、複数
   個の配線導体を有する配線基板とからなるサーマルヘッ
   ドであって、前記セラミック基板の上面に少なくとも２
   個の凸部を間に所定の間隔を空けて形成し、該各凸部表
   面及び隣接する凸部間に位置するセラミック基板上面に
   前記回路導体から導出する導出部を形成するとともに、
   前記配線基板を少なくとも２個の前記凸部上に載置して
   ヘッド基板と配線基板との間に空間を設け、該空間内に
   回路導体の導出部と配線導体とを接合する半田を充填し
   たことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】前記発熱抵抗体と前記セラミック基板との
   間に蓄熱層が介在されており、且つ該蓄熱層と前記凸部
   とが同質のガラス材料により形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載のサーマルヘッド。