JP2003103817A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ヘッド基板の回路導体に十分な厚みのＮｉめっ
き層を形成してドライバーＩＣ及びフレキシブル配線板
と確実に半田接合することが可能な、生産性に優れたサ
ーマルヘッドを提供する。 【解決手段】上面に、直線状に配列した多数の発熱素子
と、Ａｌを主成分とし、両端部に一対のＮｉめっき層
８，９が被着された複数個の回路導体６と、前記Ｎｉめ
っき層の一方８に半田接合される複数個の入力端子を有
するドライバーＩＣとを取着させたヘッド基板１、及び
前記Ｎｉめっき層の他方９に半田接合される複数個の接
続部を有するフレキシブル配線板を具備したサーマルヘ
ッドであって、前記ヘッド基板の上面で、他方のＮｉめ
っき層９の近傍に略コの字状の補助めっき層１０を被着
させるとともに、該補助めっき層１０を他方のＮｉめっ
き層９と共にフレキシブル配線板の接続部に対し半田接
合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリやビ
デオプリンタ等の記録デバイスとして用いられるサーマ
ルヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ファクシミリ等の記録デバイ
スとしてサーマルヘッドが幅広く用いられている。

【０００３】かかる従来のサーマルヘッドとしては、上
面に、直線状に配列した多数の発熱素子及び発熱素子の
発熱を制御するドライバーＩＣが取着されているアルミ
ナセラミックス製のヘッド基板と、前記発熱素子やドラ
イバーＩＣに電力や電気信号を供給するフレキシブル配
線板とで構成されたものが知られており、ヘッド基板の
発熱素子上に感熱紙等の記録媒体を搬送しながら、発熱
素子を外部からの画像データに基づいて個々に選択的に
ジュール発熱させるとともに、該熱を記録媒体に伝導さ
せることによって所定の印画が形成される。

【０００４】尚、上述したヘッド基板の上面には、発熱
素子やドライバーＩＣの他に、Ａｌ（アルミニウム）か
ら成る多数の回路導体が設けられており、これら回路導
体の中には、図４に示す如く、面積の大きく異なる一対
のめっき層２２ａ，２２ｂを両端部に設けたものが多数
存在している。

【０００５】これらのめっき層２２ａ，２２ｂは半田濡
れ性が良好なＮｉ（ニッケル）等で形成されており、小
さな面積のめっき層２２ａを介してドライバーＩＣの端
子に、大きな面積のめっき層２２ｂを介してフレキシブ
ル配線板の接続部に半田接合させることによって回路導
体２１をドライバーＩＣやフレキシブル配線板に接続さ
せている。

【０００６】また前記めっき層２２ａ，２２ｂは、通
常、回路導体２１を形成するＡｌの一部を従来周知の置
換めっき法にてＺｎ（亜鉛）で置換し、このＺｎを触媒
とした無電解Ｎｉめっきを行うことにより形成され、こ
の場合、ＡｌとＺｎとの置換は、回路導体２１の一部を
露出させたヘッド基板を硫酸亜鉛溶液に所定時間、浸漬
することによって行なわれていた。

【０００７】

【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の回路導体２１は、その両端部
に設けられているめっき層２２ａ，２２ｂの面積がドラ
イバーＩＣ用とフレキシブル配線板用とで大きく異なっ
ており、これらのめっき層２２ａ，２２ｂが設けられる
回路導体の表面を硫酸亜鉛溶液に浸漬してＺｎ置換を行
なった場合、硫酸亜鉛溶液中に含まれているＺｎ²⁺イオ
ンの多くが大面積のめっき層２２ｂ側に引き寄せられ、
Ｚｎの析出量がめっき層２２ｂの形成部位では多くなる
のに対し、めっき層２２ａの形成部位では少なくなる傾
向がある。このようなＺｎ析出量のバラツキは回路導体
２１の両端部におけるＡｌの溶解に伴って発生した電荷
（電子）が面積の小さなめっき層２２ａ側より面積の大
きなめっき層２２ｂ側へ移動することに起因した現象と
考えられおり、その後の無電解Ｎｉめっきのプロセスに
おいてもＮｉめっきの着き方は触媒（Ｚｎ）の付着量に
大きく影響を受けることとなるため、めっき層２２ａの
厚みは極端に薄くなってしまい、回路導体２１をドライ
バーＩＣの端子に良好に半田接合することが困難になる
欠点を有していた。

【０００８】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、ヘッド基板の回路導体に十分な厚みの
Ｎｉめっき層を形成してドライバーＩＣ及びフレキシブ
ル配線板と確実に半田接合することが可能な、生産性に
優れたサーマルヘッドを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、上面に、直線状に配列した多数の発熱素子と、Ａｌ
を主成分とし、両端部に一対のＮｉめっき層が被着され
た複数個の回路導体と、前記Ｎｉめっき層の一方に半田
接合される複数個の入力端子を有するドライバーＩＣと
を取着させたヘッド基板、及び前記Ｎｉめっき層の他方
に半田接合される複数個の接続部を有するフレキシブル
配線板を具備したサーマルヘッドであって、前記ヘッド
基板の上面で、他方のＮｉめっき層の近傍に略コの字状
の補助めっき層を被着させるとともに、該補助めっき層
を他方のＮｉめっき層と共にフレキシブル配線板の接続
部に対し半田接合させたことを特徴とするものである。

【００１０】また本発明のサーマルヘッドは、前記一対
のＮｉめっき層が、回路導体を形成するＡｌの一部を置
換して付着させたＺｎを触媒とする無電解めっきにより
形成されていることを特徴とするものである。

【００１１】更に発明のサーマルヘッドは、前記補助め
っき層と前記回路導体とが１０μｍ〜１００μｍだけ離
間して配されていることを特徴とするものである。

【００１２】また更に本発明のサーマルヘッドは、前記
一方のＮｉめっき層の面積と他方のＮｉめっき層の面積
とが略等しくなしてあることを特徴とするものである。

【００１３】更にまた本発明のサーマルヘッドは、前記
補助めっき層が、Ｎｉにより形成されていることを特徴
とするものである。

【００１４】また更に本発明のサーマルヘッドは、前記
Ｎｉめっき層及び補助めっき層の上面にＡｕめっき層が
被着されていることを特徴とするものである。

【００１５】本発明のサーマルヘッドによれば、フレキ
シブル配線板の接続部に半田接合される他方のＮｉめっ
き層の近傍に補助めっき層を設けるようにしたことか
ら、他方のＮｉめっき層を極力小さくして、その面積を
一方のＮｉメッキ層の面積に近づけることができ、Ｎｉ
めっきの触媒となるＺｎを回路導体の両端部に置換めっ
き法にて略均等に付着させることにより、回路導体の両
端部に設けられる一対のＮｉめっき層の厚みを実質的に
等しくなすことができる。

【００１６】また一方、本発明のサーマルヘッドによれ
ば、フレキシブル配線板の接続部に半田接合される他方
のＮｉめっき層の近傍には補助めっき層が設けられ、こ
の補助めっき層を他方のＮｉめっき層と共に前記接続部
に半田接合させるようにしたことから、ヘッド基板側に
はヘッド基板−フレキシブル配線板間の接続構造を維持
するのに十分な面積の半田接合部が確保されることとな
る。

【００１７】従って、ヘッド基板の回路導体を、ドライ
バーＩＣの端子、フレキシブル配線板の接続部に、一対
のＮｉめっき層を介して良好に半田接合することができ
るようになり、生産性に優れたサーマルヘッドを得るこ
とが可能となる。

【００１８】

【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。図１は本発明の一実施形態に係るサ
ーマルヘッドの平面図、図２は図１のサーマルヘッドの
断面図、図３は図１のサーマルヘッドに使用されるヘッ
ド基板の要部を拡大して示す平面図であり、同図に示す
サーマルヘッドは、大略的に、ヘッド基板１と、フレキ
シブル配線板１１と、放熱板１５とで構成されている。

【００１９】前記ヘッド基板１は、グレーズドアルミナ
セラミックス等から成るベースプレート２の上面に、多
数の発熱素子３、複数個のドライバーＩＣ４、複数個の
回路導体５，６等を取着させた構造を有している。

【００２０】前記ベースプレート２は、その上面で発熱
素子３やドライバーＩＣ４，回路導体５，６等を支持す
るための支持母材として機能するものであり、グレーズ
ドアルミナセラミックスから成る場合、まずアルミナ、
シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な
有機溶剤を添加・混合する等してセラミックグリーンシ
ートを形成するとともに、該シートを所定形状に打ち抜
いて高温で焼結させることによってアルミナ基板を形成
し、得られたアルミナ基板の上面に従来周知のスクリー
ン印刷等によってガラスペーストを印刷・塗布し、これ
を高温で焼き付けグレーズ層を形成することによって製
作される。

【００２１】尚、上述したグレーズドアルミナセラミッ
クス基板のグレーズ層は、印画に際して後述する発熱素
子３の発する熱の一部を蓄積し、発熱素子３の温度を短
時間で印画に必要な所定の温度まで上昇させるための蓄
熱層として機能するものである。

【００２２】また前記ベースプレート２上の発熱素子３
は、例えば６００ｄｐｉ（dot perinch）の密度で主走
査方向に直線状に被着・配列されており、その各々がＴ
ａＳｉＯやＴｉＳｉＯ，ＴｉＣＳｉＯ等の電気抵抗材料
により形成されているため、回路導体５，６や後述する
フレキシブル配線板１１の配線導体１２等を介して電源
電力が供給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とな
る。

【００２３】これら多数の発熱素子３は、例えば、上述
の電気抵抗材料を従来周知のスパッタリング等によって
ベースプレート２の上面に所定厚みに被着させ、これら
を従来周知のフォトリソグラフィー及びエッチング技術
を採用し、所定パターンに加工することによって形成さ
れる。

【００２４】また前記ベースプレート２上のドライバー
ＩＣ４は、発熱素子３のジュール発熱を外部からの画像
データに基づいて個々に制御するためのものであり、か
かるドライバーＩＣ４としては、Ｓｉ（シリコン）から
成るベースの下面にシフトレジスタやラッチ，スイッチ
ングトランジスタ等の電子回路を高密度に集積したフリ
ップチップ型の半導体素子が用いられ、この下面には多
数の出力端子や入力端子も共に設けられる。

【００２５】前記ドライバーＩＣ４は、従来周知のフェ
ースダウンボンディング、即ち、ドライバーＩＣ４の下
面に設けた多数の出力端子を対応する回路導体５に、多
数の入力端子を対応する回路導体６にそれぞれ半田接合
させることによってベースプレート２の上面に搭載さ
れ、これによってドライバーＩＣ４の出力端子が回路導
体５を介して対応する発熱素子３に、また入力端子が回
路導体６を介して対応するフレキシブル配線板１１の接
続部１３に電気的に接続される。

【００２６】また前記回路導体５，６は、発熱素子３や
ドライバーＩＣ４に電力や電気信号を供給する給電線も
しくは信号線として機能するものであり、Ａｌを主成分
とする金属により所定パターンをなすように形成され
る。

【００２７】これら回路導体５，６の一部上面、具体的
には、ドライバーＩＣ４、並びにフレキシブル配線板１
１との接続部には半田濡れ性を良好となすためのＮｉめ
っき層７，８，９が設けられており、これらのＮｉめっ
き層７，８，９を介して回路導体５，６をドライバーＩ
Ｃ４の入・出力端子やフレキシブル配線板１１の接続部
１３に対して半田接合させることによって回路導体５，
６をドライバーＩＣ４やフレキシブル配線板１１に対し
て電気的に接続させている。

【００２８】また、このような回路配線５，６のうち、
ドライバーＩＣ４の入力端子とフレキシブル配線板１１
の接続部１３とを結ぶ回路配線６の両端部に設けられる
一対のＮｉめっき層８，９は、その面積が略等しく設定
されており、フレキシブル配線板１１の接続部１３に半
田接合されるＮｉめっき層９の近傍には、該Ｎｉめっき
層９の外周に沿った略コの字状の補助めっき層１０が被
着・形成されている。

【００２９】この補助めっき層１０は、回路導体６よ
り、例えば１０μｍ〜１００μｍだけ離間する位置に配
されており、Ｎｉめっき層７，８，９と同様に、Ｎｉか
ら成り、Ｎｉめっき層７，８，９と略等しい厚みに形成
される。

【００３０】かかる補助めっき層１０は、Ｎｉめっき層
９と共にフレキシブル配線板１１の接続部１３に対し半
田接合されるようになっており、これによってヘッド基
板１側にはヘッド基板１−フレキシブル配線板１１間の
接続構造を維持するのに十分な面積の半田接合部が確保
される。

【００３１】尚、前記回路導体５，６は、例えばＡｌを
従来周知のスパッタリング等によってベースプレート２
上に所定厚みに被着させ、これを従来周知のフォトリソ
グラフィー及びエッチング技術を採用し、所定パターン
に加工することによって形成され、また回路導体上面の
Ｎｉめっき層７，８，９は、まず従来周知の置換めっき
法を採用し、一部を露出させた回路導体５，６が被着さ
れたベースプレート２を硫酸亜鉛溶液に所定時間、浸漬
することによって回路導体５，６を形成するＡｌの一部
をＺｎで置換し、しかる後、このＺｎを触媒とした無電
解Ｎｉめっきを行うことによって形成される。

【００３２】このとき、回路導体６の両端部に設けられ
るＮｉめっき層８，９の面積は略等しくなしてあること
から、Ｎｉめっきの触媒となるＺｎは回路導体６の両端
部に略均等に付着されるようになり、回路導体６の両端
部に設けられる一対のＮｉめっき層８，９の厚みを実質
的に等しくなすことができる。

【００３３】従って、ヘッド基板１の回路導体６を、ド
ライバーＩＣ４の出力端子、フレキシブル配線板１１の
接続部１３に、一対のＮｉめっき層８，９を介して良好
に半田接合することができるようになり、生産性に優れ
たサーマルヘッドを得ることが可能となる。

【００３４】尚、前記補助めっき層１０の形成は、例え
ば、Ｎｉめっき層７，８，９と同様の無電解Ｎｉめっき
により行なわれ、この場合、補助めっき層１０はＮｉめ
っき層７，８，９と同時に形成されることとなる。

【００３５】また一方、前記フレキシブル配線板１１
は、ヘッド基板１上の回路導体６等に電気的に接続され
る複数個の配線導体１２を有し、これをポリイミド樹脂
等から成るフィルム１４ａ，１４ｂで両側より挟持した
構造を成している。

【００３６】このフレキシブル配線板１１は、記録動作
時、外部からの電力や電気信号を配線導体１２を介して
ヘッド基板１上の発熱素子３やドライバーＩＣ４に供給
するためのものであり、サーマルヘッドをプリンタ本体
に組み込む際、配線導体１２をフレキシブル配線板１１
の一端に取着されるコネクタ部材１６を介してプリンタ
本体に接続させておくことにより、外部からの電力や電
気信号がサーマルヘッドに供給可能な状態となる。

【００３７】尚、前記フレキシブル配線板１１は、例え
ばポリイミド樹脂製のベースフィルム１４ａに銅箔を貼
り付けた上、この銅箔を従来周知のフォトリソグラフィ
ー及びエッチング技術にて所定パターンに加工すること
で複数個の配線導体１２を形成し、しかる後、ベースフ
ィルム１４ａと同様の材質から成るカバーフィルム１４
ｂを貼り付け、ヘッド基板１に半田接合される接続部以
外の領域をカバーフィルム１４ｂで被覆することによっ
て製作される。

【００３８】また前記フレキシブル配線板１４とヘッド
基板１との接続は、例えば、接続部１３が設けられてい
るフレキシブル配線板１１の一端部を、配線導体１２が
対応する回路導体６と対向するようにしてヘッド基板１
の一部上面に重畳させ、しかる後、回路導体６と配線導
体１２との間に介在させた半田をヒーターバー等を用い
て加熱・溶融させ、両者を半田接合することによって行
なわれる。

【００３９】そして、ヘッド基板１及びフレキシブル配
線板１１は、上述のように並設された状態のまま、放熱
板１５上に載置される。

【００４０】前記放熱板１５は、その上面でヘッド基板
１及びフレキシブル配線板１１を支持するとともに、ヘ
ッド基板１の熱の一部を吸収して大気中に放散すること
によりヘッド基板１の温度が過度に高温となるのを有効
に防止するためのものであり、Ａｌやステンレス等の良
熱伝導性の金属により形成される。

【００４１】尚、前記放熱板１５は、アルミニウムから
成る場合、アルミニウムのインゴット（塊）を従来周知
の金属加工法により所定形状に加工することによって製
作され、得られた放熱板１５の上面に両面テープ等の接
着部材（図示せず）を介してヘッド基板１及びフレキシ
ブル配線板１１を載置させることによりヘッド基板１及
びフレキシブル配線板１１が放熱板１５上に固定され
る。

【００４２】かくして上述したサーマルヘッドは、ヘッ
ド基板１の発熱素子３上に感熱紙等の記録媒体を搬送し
ながら、多数の発熱素子３を外部からの画像データに基
づいて個々に選択的にジュール発熱させるとともに、該
熱を記録媒体に伝導させ、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。

【００４３】尚、本発明は上述の実施形態に限定される
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。

【００４４】例えば上述の実施形態においてＮｉめっき
層７，８，９及び補助めっき層１０の上面にＡｕめっき
層を被着させておいても良く、この場合、Ｎｉめっき層
表面の酸化がＡｕめっき層でもって有効に防止されるた
め、半田接合部の接続強度が更に向上される利点もあ
る。

【００４５】また上述の実施形態においては、回路導体
６の両端部に設けられるＮｉめっき層８，９の面積を略
等しくなすようにしたが、両者の面積は多少異なってい
ても良く、例えば、両Ｎｉめっき層の面積比は５倍程度
まで許容される。

【００４６】更に上述の実施形態においては、１個の補
助めっき層１０で略コの字状をなすように形成したが、
これに代えて、複数個の補助めっき層を他方のＮｉめっ
き層９の周囲に配置させ、これら補助めっき層の集合体
が略コの字状をなすように形成しても良い。

【００４７】また更に上述の実施形態において、ヘッド
基板１上の発熱素子３を窒化珪素等から成る保護層で被
覆したり、ドライバーＩＣ４をエポキシ樹脂等から成る
封止材で被覆しても良いことは言うまでもない。

【００４８】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、フレ
キシブル配線板の接続部に半田接合される他方のＮｉめ
っき層の近傍に補助めっき層を設けるようにしたことか
ら、他方のＮｉめっき層を極力小さくして、その面積を
一方のＮｉメッキ層の面積に近づけることができ、Ｎｉ
めっきの触媒となるＺｎを回路導体の両端部に置換めっ
き法にて略均等に付着させることにより、回路導体の両
端部に設けられる一対のＮｉめっき層の厚みを実質的に
等しくなすことができる。

【００４９】また本発明のサーマルヘッドによれば、フ
レキシブル配線板の接続部に半田接合される他方のＮｉ
めっき層の近傍に該Ｎｉめっき層と共に前記接続部に半
田接合される補助めっき層を設けるようにしたことか
ら、ヘッド基板とフレキシブル配線板との半田接合にも
十分に広い面積が確保されることとなる。

【００５０】従って、ヘッド基板の回路導体を、ドライ
バーＩＣの端子、フレキシブル配線板の接続部に、一対
のＮｉめっき層を介して良好に半田接合することができ
るようになり、生産性に優れたサーマルヘッドを得るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの平
面図である。

【図２】図１のサーマルヘッドの断面図である。

【図３】図１のサーマルヘッドに使用されるヘッド基板
の要部を拡大して示す平面図である。

【図４】従来のサーマルヘッドに使用されるヘッド基板
の要部を拡大して示す平面図である。

【符号の説明】

１・・・ヘッド基板、２・・・ベースプレート、３・・
・発熱素子、４・・・ドライバーＩＣ、５，６・・・回
路導体、７，８，９・・・Ｎｉめっき層、１０・・・補
助めっき層、１１・・・フレキシブル配線板、１２・・
・配線導体、１３・・・接続部、１４ａ・・・ベースフ
ィルム、１４ｂ・・・カバーフィルム、１５・・・放熱
板、１６・・・コネクタ部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面に、直線状に配列した多数の発熱素子
   と、Ａｌを主成分とし、両端部に一対のＮｉめっき層が
   被着された複数個の回路導体と、前記Ｎｉめっき層の一
   方に半田接合される複数個の入力端子を有するドライバ
   ーＩＣとを取着させたヘッド基板、及び前記Ｎｉめっき
   層の他方に半田接合される複数個の接続部を有するフレ
   キシブル配線板を具備したサーマルヘッドであって、 前記ヘッド基板の上面で、他方のＮｉめっき層の近傍に
   略コの字状の補助めっき層を被着させるとともに、該補
   助めっき層を他方のＮｉめっき層と共にフレキシブル配
   線板の接続部に対し半田接合させたことを特徴とするサ
   ーマルヘッド。
2. 【請求項２】前記一対のＮｉめっき層が、回路導体を形
   成するＡｌの一部を置換して付着させたＺｎを触媒とす
   る無電解めっき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。
3. 【請求項３】前記補助めっき層と前記回路導体とが１０
   μｍ〜１００μｍだけ離間して配されていることを特徴
   とする請求項１または請求項２に記載のサーマルヘッ
   ド。
4. 【請求項４】前記一方のＮｉめっき層の面積と他方のＮ
   ｉめっき層の面積とが略等しくなしてあることを特徴と
   する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のサーマル
   ヘッド。
5. 【請求項５】前記補助めっき層が、Ｎｉにより形成され
   ていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
   かに記載のサーマルヘッド。
6. 【請求項６】前記Ｎｉめっき層及び補助めっき層の上面
   にＡｕめっき層が被着されていることを特徴とする請求
   項５に記載のサーマルヘッド。