JP2011025548A - Wiring board, method for manufacturing the same, recording head and recorder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板と、該基板の上に設けられている電気配線と、該電気配線の上に設けられている電気パッドとを有している配線基板およびその製造方法、ならびに記録ヘッドおよび記録装置に関する。 The present invention relates to a wiring board having a substrate, an electric wiring provided on the substrate, and an electric pad provided on the electric wiring, a manufacturing method thereof, a recording head, and a recording Relates to the device.
ファクシミリ、レジスターなどのプリンタとしては、サーマルヘッドおよびプラテンローラを備えるサーマルプリンタが用いられている。このようなサーマルプリンタに搭載されているサーマルヘッドとしては、基板と、該基板の上に配列されている複数の発熱素子と、該複数の発熱素子に電気的に接続されている電気配線とを有している配線基板と、該配線基板に対して機械的かつ電気的に接続されている外部配線基板とを備えているものがある。プラテンローラは、例えば感熱紙などの記録媒体を発熱素子上に対して押し当てる機能を有するものである。このような構成のサーマルプリンタでは、所望の画像に応じて発熱素子を発熱させるともに、発熱素子上に記録媒体をプラテンローラで略均等に押圧することにより、発熱素子の発する熱を記録媒体に対して良好に伝達させている。記録媒体に対する所望の印画は、この処理を繰り返すことにより行われている。 As printers such as facsimiles and registers, thermal printers including a thermal head and a platen roller are used. As a thermal head mounted on such a thermal printer, a substrate, a plurality of heating elements arranged on the substrate, and an electric wiring electrically connected to the plurality of heating elements are provided. Some have a wiring board and an external wiring board mechanically and electrically connected to the wiring board. The platen roller has a function of pressing a recording medium such as thermal paper against the heating element. In the thermal printer having such a configuration, the heating element is caused to generate heat according to a desired image, and the recording medium is pressed almost uniformly on the heating element by a platen roller, so that the heat generated by the heating element is applied to the recording medium. To communicate well. Desired printing on the recording medium is performed by repeating this process.
上述のようなサーマルヘッドには、配線基板と、外部配線基板との機械的かつ電気的な接続を、半田を介して行っているものがあり、例えば特許文献1に記載されている。
Some thermal heads as described above perform mechanical and electrical connection between a wiring board and an external wiring board via solder, and are described, for example, in
しかしながら、半田を介して配線基板と、外部配線基板との機械的かつ電気的な接続を行っているサーマルヘッドでは、電極配線の高密度化に伴って、半田を介した接続部も高密度になってきている。そのため、このようなサーマルヘッドでは、配線基板と、外部配線基板とを接続する際に、溶融した半田が隣接する他の接続部と跨って形成され、短絡が生じてしまうおそれが大きくなってきている。このような接続部の間の短絡のおそれは、サーマルヘッドに限るものではなく、電極配線が形成されている他のデバイスでも大きくなってきている。 However, in the thermal head in which the wiring board and the external wiring board are mechanically and electrically connected via solder, the connection part via the solder becomes denser as the electrode wiring becomes higher in density. It has become to. Therefore, in such a thermal head, when connecting the wiring board and the external wiring board, the molten solder is formed straddling other adjacent connection portions, and there is a greater possibility that a short circuit will occur. Yes. The fear of such a short circuit between the connecting portions is not limited to the thermal head, but is increasing in other devices in which electrode wiring is formed.
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、電気的な信頼性を高めることが可能な配線基板およびその製造方法、ならびに記録ヘッドおよび記録装置を提供することを目的とする。 The present invention has been conceived under such circumstances, and provides a wiring board capable of enhancing electrical reliability, a manufacturing method thereof, a recording head, and a recording apparatus. Objective.
本発明の配線基板は、ベース基板と、該ベース基板の上に設けられている導電層と、該導電層の上に設けられている電気パッドと、前記導電層の前記電気パッドが設けられている部位の周囲に設けられている絶縁層とを有しており、該絶縁層は、前記導電層を構成する金属を酸化して形成される金属酸化物を含むとともに、前記導電層に比べて厚み方向に突出していることを特徴としている。 The wiring board of the present invention includes a base substrate, a conductive layer provided on the base substrate, an electrical pad provided on the conductive layer, and the electrical pad of the conductive layer. An insulating layer provided around a portion of the conductive layer, and the insulating layer includes a metal oxide formed by oxidizing a metal constituting the conductive layer, as compared with the conductive layer. It is characterized by protruding in the thickness direction.
本発明の配線基板において、前記絶縁部は、内部に空孔を有していることが好ましい。 In the wiring board of the present invention, it is preferable that the insulating portion has a hole inside.
本発明の記録ヘッドは、本発明の配線基板の前記ベース基板の上に主走査方向に沿って複数の発熱素子が設けられていることを特徴としている。 The recording head of the present invention is characterized in that a plurality of heating elements are provided along the main scanning direction on the base substrate of the wiring board of the present invention.
本発明の記録ヘッドにおいて、前記複数の発熱素子は、前記導電層と電気的に接続されていることが好ましい。 In the recording head of the present invention, it is preferable that the plurality of heating elements are electrically connected to the conductive layer.
本発明の記録装置は、本発明の記録ヘッドと、該記録ヘッドに記録媒体を搬送する搬送機構とを備えていることを特徴としている。 A recording apparatus of the present invention includes the recording head of the present invention and a transport mechanism that transports a recording medium to the recording head.
本発明の第1の配線基板の製造方法は、ベース基板を準備する第1の工程と、前記ベース基板の上に導電膜を成膜する第2の工程と、前記導電膜の一部を酸化して絶縁層を形成するとともに、当該導電膜の酸化しなかった部位を導電層とする第3の工程と、前記絶縁層の近傍の前記導電層の上に電極パッドを形成する第4の工程とを備えることを特徴としている。 The first method for manufacturing a wiring board of the present invention includes a first step of preparing a base substrate, a second step of forming a conductive film on the base substrate, and oxidizing a part of the conductive film. Forming an insulating layer, and forming a conductive layer in the non-oxidized portion of the conductive film, and a fourth step of forming an electrode pad on the conductive layer in the vicinity of the insulating layer It is characterized by comprising.
本発明の第2の配線基板の製造方法は、ベース基板を準備する第1の工程と、前記ベース基板の上に導電膜を成膜する第2の工程と、前記導電膜の上に電極パッドを形成する第3の工程と、前記電気パッドの周囲の前記導電膜の一部を酸化して絶縁層を形成するとともに、当該導電膜の酸化しなかった部位を導電層とする第4の工程とを備えることを特徴としている。 The second method for manufacturing a wiring board of the present invention includes a first step of preparing a base substrate, a second step of forming a conductive film on the base substrate, and an electrode pad on the conductive film. And a fourth step of oxidizing a part of the conductive film around the electric pad to form an insulating layer and using a non-oxidized portion of the conductive film as a conductive layer. It is characterized by comprising.
本発明の配線基板は、ベース基板と、該ベース基板の上に設けられている導電層と、該導電層の上に設けられている電気パッドと、導電層の電気パッドが設けられている部位の周囲に設けられている絶縁層とを有しており、絶縁層は、導電層を構成する金属を酸化して形成される金属酸化物を含むとともに、導電層に比べて厚み方向に突出している。そのため、本発明の配線基板では、電気パッドと他の素子とを半田を介して接続する場合でも、隣接する電気パッドの間に溶融した半田がたまるのを低減して、当該隣接する電気パッドが短絡するのを低減することができる。したがって、本発明の配線基板では、電気的な信頼性を高めることができる。 The wiring board according to the present invention includes a base substrate, a conductive layer provided on the base substrate, an electrical pad provided on the conductive layer, and a portion provided with the electrical pad of the conductive layer. The insulating layer includes a metal oxide formed by oxidizing the metal constituting the conductive layer, and protrudes in the thickness direction compared to the conductive layer. Yes. Therefore, in the wiring board of the present invention, even when the electrical pad and other elements are connected via solder, the accumulation of molten solder between the adjacent electrical pads is reduced, and the adjacent electrical pads are Short circuit can be reduced. Therefore, in the wiring board of the present invention, electrical reliability can be improved.
本発明の配線基板において、絶縁部は、内部に空孔を有している場合、電気パッドと他の素子とを半田を介して接続する場合に、加えた熱を良好に蓄熱することができる。そのため、この配線基板では、製造効率を高めることができる。 In the wiring board of the present invention, when the insulating portion has a hole inside, when the electric pad and another element are connected via solder, the applied heat can be stored well. . Therefore, with this wiring board, manufacturing efficiency can be increased.
本発明の記録ヘッドは、本発明の配線基板のベース基板の上に主走査方向に沿って複数の発熱素子が設けられている。そのため、本発明の記録ヘッドは、上述の本発明の配線基板の有する効果を享受することができる。したがって、本発明の記録ヘッドでは、電気的な信頼性を高めることができる。 The recording head of the present invention is provided with a plurality of heating elements along the main scanning direction on the base substrate of the wiring board of the present invention. Therefore, the recording head of the present invention can enjoy the effects of the above-described wiring board of the present invention. Therefore, the electrical reliability can be improved in the recording head of the present invention.
本発明の記録ヘッドにおいて、複数の発熱素子は、導電層と電気的に接続されている場合でも、溶融した半田が広がるのを低減することができるので、当該発熱素子へ電力を供給する導電層間の離間距離を短くすることができる。そのため、この記録ヘッドでは、複数の発熱素子の間の密度を高めることができ、発熱素子の高密度化を図ることができる。 In the recording head of the present invention, even when the plurality of heating elements are electrically connected to the conductive layer, it is possible to reduce the spread of the molten solder. Can be shortened. Therefore, in this recording head, the density between the plurality of heating elements can be increased, and the density of the heating elements can be increased.
本発明の記録装置は、本発明の記録ヘッドと、該記録ヘッドに記録媒体を搬送する搬送機構とを備えている。そのため、本発明の記録装置は、上述の本発明の配線基板の有する効果を享受することができる。したがって、本発明の記録装置では、電気的な信頼性を高めることができる。 The recording apparatus of the present invention includes the recording head of the present invention and a transport mechanism that transports a recording medium to the recording head. Therefore, the recording apparatus of the present invention can enjoy the effects of the above-described wiring board of the present invention. Therefore, in the recording apparatus of the present invention, electrical reliability can be improved.
本発明の第1の配線基板の製造方法は、ベース基板を準備する第1の工程と、ベース基板の上に導電膜を成膜する第2の工程と、導電膜の一部を酸化して絶縁層を形成するとともに、当該導電膜の酸化しなかった部位を導電層とする第3の工程と、絶縁層の近傍の導電層の上に電極パッドを形成する第4の工程とを備えている。そのため、本発明の配線基板の製造方法では、上述の本発明の配線基板を良好に製造することができる。 The first method for manufacturing a wiring substrate of the present invention includes a first step of preparing a base substrate, a second step of forming a conductive film on the base substrate, and oxidizing a part of the conductive film. A third step of forming an insulating layer and using the non-oxidized portion of the conductive film as a conductive layer; and a fourth step of forming an electrode pad on the conductive layer near the insulating layer. Yes. Therefore, the wiring board manufacturing method of the present invention can satisfactorily manufacture the above-described wiring board of the present invention.
本発明の第2の配線基板の製造方法は、ベース基板を準備する第1の工程と、ベース基板の上に導電膜を成膜する第2の工程と、導電膜の上に電極パッドを形成する第3の工程と、電気パッドの周囲の導電膜の一部を酸化して絶縁層を形成するとともに、当該導電膜の酸化しなかった部位を導電層とする第4の工程とを備えている。そのため、本発明の配線基板の製造方法では、上述の本発明の配線基板を良好に製造することができる。 The second wiring board manufacturing method of the present invention includes a first step of preparing a base substrate, a second step of forming a conductive film on the base substrate, and forming an electrode pad on the conductive film. And a fourth step of oxidizing a part of the conductive film around the electric pad to form an insulating layer and using a non-oxidized portion of the conductive film as a conductive layer. Yes. Therefore, the wiring board manufacturing method of the present invention can satisfactorily manufacture the above-described wiring board of the present invention.
<配線基板および記録ヘッド>
図1〜6に示した本発明の記録ヘッドの実施形態の一例であるサーマルヘッド10は、配線基板としてのヘッド基体20と、駆動IC21と、外部配線基板22とを備えている。このサーマルヘッド10においては、ヘッド基体20と、駆動IC21および外部配線基板22との電気的かつ機械的な接続は、半田層23を介して行われている。なお、ヘッド基体20は、本発明の配線基板の実施形態の一例である。
<Wiring board and recording head>
A
図1〜5に示したヘッド基体20は、ベース基板30と、グレーズ層40と、電気パターン層50と、電気抵抗層60と、電気パッド70と、保護層80とを含んで構成されている。
1 to 5 includes a
ベース基板30は、グレーズ層40と、電気パターン層50と、電気抵抗層60と、電気パッド70と、保護層80と、駆動IC21とを支持する機能を有するものである。このベース基板30は、平面視において主走査方向D1,D2に延びる矩形状に構成されている。ここで、「平面視」とは、ベース基板30の厚み方向D5,D6におけるD6方向視のことをいう。このベース基板30を形成する材料としては、例えばセラミックス、ガラス、またはエポキシ系樹脂を含む絶縁樹脂が挙げられる。
The
図4,5に断面を示したグレーズ層40は、電気抵抗層60の後述する発熱部60aにおいて発生する熱の一部を一時的に蓄積する蓄熱層としての機能を有するものである。すなわち、グレーズ層40は、発熱部60aの温度を上昇させるのに要する時間を短くして、サーマルヘッド10の熱応答特性を高める役割を担うものである。このグレーズ層40は、基部40aと、突出部40bとを有している。このグレーズ層40を形成する材料としては、例えば熱伝導率が0.7W・m−1・K−1以上1.0W・m−1・K−1以下の範囲の絶縁材料が挙げられる。ここで、「絶縁」とは、電流が実質的に流れなくなる程度をいい、例えば電気抵抗率が1.0×1012Ω・m以上であることをいう。このような絶縁材料としては、例えばガラスが挙げられる。なお、本例では、グレーズ層40が設けられているが、グレーズ層40を設けなくてもよい。グレーズ層40を設けない場合としては、例えば基板20がガラスによって形成される場合が挙げられる。
The
基部40aは、ベース基板30の上面の全体に渡って略平坦状に設けられている。
The base 40 a is provided in a substantially flat shape over the entire top surface of the
突出部40bは、記録媒体を発熱部60aの上に位置する保護層80に対して良好に押し当てるのに寄与する部位である。この突出部40bは、基部40aから厚み方向D5,D6におけるD5方向に突出している。また、この突出部40bは、主走査方向D1,D2に延びる帯状に構成されている。この突出部40bは、主走査方向D1,D2に直交する副走査方向D3,D4における断面形状が略半楕円状に構成されている。
The protruding
電気パターン層50は、グレーズ層40の上に位置しており、発熱部60aへの電力を供給するのに寄与するものである。ここで、「電力を供給するのに寄与する」とは、発熱部60aへの電力供給、またはこの電力供給の供給制御にともなって電流が流れることをいう。この電気パターン層50は、電流が流れる導電層と、該導電層の各部を絶縁する絶縁層とが一体となって構成されている。より具体的には、導電層としての第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53と、絶縁層としての絶縁部54とを有している。この電気パターン層50では、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53が発熱部60aへ電力を供給するのに寄与する電力供給線として機能している。また、この電気パターン層50は、矢印D5方向側の上面50aに、第1導電部51と、第2導電部52と、第3導電部53と、絶縁部54とが面しており、一の層として構成されている。
The
この第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53を主として形成する材料としては、導電材料が挙げられ、例えばアルミニウム、金、銀、および銅のいずれか一種の金属、またはこれらの合金が挙げられる。ここで「主として構成する」とは、構成原子のモル比率が最も多いものをいい、例えば添加物を含んでいてもよい。本例の電気パターン層50は、アルミニウムによって形成されている。
The material mainly forming the first
また、この第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53は、厚み方向D5,D6における上下面が電気パターン層50の厚み方向D5,D6における上下面の一部を構成している。つまり、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53は、電気パターン層50を矢印方向D5,D6に貫いて構成されている。
In the first
第1導電部51は、複数に分かれて設けられている。各々の第1導電部51は、一端部が複数の発熱部60aの一端部に電気的に独立した状態で接続されている。この第1導電部51は、発熱部60aの副走査方向D3,D4におけるD4方向側に位置している。また、各々の第1導電部51は、他端部が駆動IC21に電気パッド70および半田層23を介して電気的に接続されている。この第1導電部51は、発熱部60aへの電力を供給するのに直接的に寄与している。本例の第1導電部51は、駆動IC21を介して基準電位に電気的に接続されている。
The first
第2導電部52は、一体的に設けられている。この第2導電部52は、端部が複数の発熱部60aの他端部、および外部配線基板22に電気的に接続されている。この第2導電部52は、発熱部60aの副走査方向D3,D4におけるD3方向側に位置している。この第2導電部52は、第1導電部51と対となって発熱部60aに対して電力を供給するのに直接的に寄与するものである。本例の第2導電部52は、外部配線基板22を介して電源としての基準電圧源に電気的に接続されている。なお、この第2導電部52と、外部配線基板22との電気的な接続は、半田層23を介して行われている。
The second
第3導電部53は、複数に分かれて、第1導電部51と離間して設けられている。各々の第3導電部53は、一端部が駆動IC21に半田層23を介して電気的に接続されており、他端部が他の駆動IC21、または外部配線基板22に半田層23を介して電気的に接続されている。この第3導電部53は、発熱部60aに電力を供給するのに際して、駆動IC21に電力を供給したり、駆動IC21に制御信号を供給したりして、発熱部60aへの電力供給に寄与するものである。
The third
絶縁部54は、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53の周囲を囲むとともに、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53の側面に対して接した状態で設けられており、第1導電部51と、第2導電部52と、第3導電部53とを互いに絶縁している。ここで「絶縁」とは、電流が実質的に流れなくなる程度をいう。この電流が実質的に流れなくなる程度としては、例えば抵抗率が1.0×1012Ω・m以上であることをいう。この絶縁部54は、電気パターン層50を厚み方向D5,D6に貫いて構成されており、厚み方向D5,D6における上下面が電気パターン層50の厚み方向D5,D6における上下面の一部を構成している。
The insulating
また、この絶縁部54は、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53を主として構成する導電材料の酸化物を含んでなり、絶縁部54の形成部位に位置する導電材料の一部を酸化することによって、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53と、絶縁部54とが一体的に形成されている。この絶縁部54は、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53を構成する導電材料に比べて硬度が大きく、熱伝導率が小さい。ここで「主として構成する」とは、構成原子のモル比率が最も多いものをいい、例えば添加物を含んでいてもよい。また、「硬度」とは、ショア硬度のことをいい、JIS規格Z2246:2000に規定されている。本例の絶縁部54は、当該絶縁部54の形成部位に位置していた第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53の導電材料の一部を酸化することによって、第1〜第3導電部51,52,53と、絶縁部54とが一体的に形成されている。
The insulating
さらに、本例の絶縁部54は、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53に比べて厚み方向D5,D6におけるD5方向に突出している。つまり、この絶縁部54は、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53に比べて厚みが厚く構成されている。この絶縁部54は、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53から離れるほど厚みが厚くなるように構成されている。
Furthermore, the insulating
電気抵抗層60は、電力供給によって発熱する発熱素子として機能する発熱部60aを有している。この電気抵抗層60は、電気パターン層50の第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53の上に設けられている。また、この電気抵抗層60は、第1導電部51から該第1導電部51の対となる第2導電部52に渡って設けられており、第1導電部51と第2導電部との間に設けられている絶縁部54を覆っている。この第1導電部51から該第1導電部51の対となる第2導電部52に渡って設けられている部位が発熱部51として機能している。この電気抵抗層60は、単位長さ当たりの電気抵抗値が電気パターン層50の単位長さ当たりの電気抵抗値に比べて大きくなるように構成されている。このような電気抵抗材料としては、例えばTaN系材料と、TaSiO系材料と、TaSiNO系材料と、TiSiO系材料と、TiSiCO系材料と、NbSiO系材料とが挙げられる。また、この電気抵抗層60は、電気パターン層50に比べて平均厚みが小さくなるように構成されている。ここで平均厚みとは、最大厚さと最小厚さの相加平均値をいう。この電気抵抗層60の厚みとしては、例えば0.01μm以上0.5μm以下の範囲が挙げられる。
The
発熱部60aは、電力供給によって発熱する発熱素子として機能する部位である。この発熱部60aは、電気パターン層50からの電力供給によって、温度が例えば200℃以上550℃以下の範囲で発熱するように構成されている。この発熱部60aは、主走査方向D1,D2に沿って略同一の離間距離で配列されている。また、この発熱部60aは、平面視において、各々が矩形状に構成されている。さらに、発熱部60aは、各々の主走査方向D1,D2に沿う長さが略同一の長さに構成されている。また、発熱部60aは、各々の副走査方向D3,D4に沿う長さも略同一の長さに構成されている。ここで、「略同一」とは、一般的な製造誤差範囲内のものが含まれ、例えば各部位の長さの平均値に対する誤差が10%以内の範囲が挙げられる。ここで、一つの発熱部60aの中心と該発熱部60aに隣接する他の発熱部60aの中心との離間距離の値としては、例えば5.2μm以上84.7μm以下の範囲が挙げられる。本例では、この複数の発熱部60aの配列方向がサーマルヘッド10の主走査方向となっている。
The
電気パッド70は、電気パターン層50と、駆動IC21および外部配線基板22とを半田層23を介して接続する際に、半田層23の接続パッドとして機能するものである。この電気パッド70は、電気パターン層50の上に設けられている。具体的には、第1導電部51の他端部(駆動IC21と接続する端部)と、第2電気配線62の外部配線基板22と接続する端部と、第3導電部53の両端部(駆動IC21または外部配線基板22と接続する端部)とに電気パッド70が設けられている。この電気パッド70としては、電気パターン層50に比べて半田に対する濡れ性のよい材料が用いられる。このような濡れ性のよい材料としては、ニッケルが挙げられる。
The
保護層80は、発熱部60aと、電気パターン層50とを保護する機能を有するものである。この保護層80は、主走査方向D1,D2に沿って発熱部60aと、電気パターン層50の一部とを覆うように形成されている。保護層80を形成する材料としては、例えばダイヤモンドライクカーボン系材料、SiC系材料、SiN系材料、SiCN系材料、SiAlON系材料、SiO2系材料、またはTaO系材料が挙げられる。ここで「ダイヤモンドライクカーボン系材料」とは、sp3混成軌道をとる炭素原子(C原子)の割合が1原子%以上100原子%未満の範囲であるものをいう。このような保護層80は、例えば蒸着法、CVD法、スパッタ法、フォトリソグラフィ技術、または印刷技術を用いる種々の周知の製造方法によって形成できる。
The
駆動IC21は、複数の発熱部60aへの電力供給を制御する機能を有するものである。この駆動IC21は、第1導電部51の他端部に半田層23を介して電気的に接続されている。また、この駆動IC21は、外部配線基板22に半田層23を介して電気的に接続されており、当該外部配線基板22を介して基準電位点に電気的に接続されている。このような構成とすることにより、第1導電部51と基準電位点とを電気的に接続したり、この電気的な接続を解除したりして、発熱部60aを選択的に発熱させることができる。
The
図6に示した外部配線基板22は、第1支持基板221と、第2支持基板222と、回路配線層223と、外部接続部材224とを備えている。この外部配線基板22は、発熱部60aに電力を供給するのに寄与する機能を有している。
The
第1支持基板221および第2支持基板222は、回路配線層223を支持する機能を有するものである。また、第1支持基板221および第2支持基板222は、対となって回路配線層223の電気的な絶縁性を確保する機能を担っている。ここで「絶縁」とは、電流が実質的に流れなくなる程度をいい、例えば電気抵抗率が1.0×1012Ω・cm以上であることをいう。本例の第1支持基板221および第2支持基板222は、平面視において主走査方向D1,D2に延びる矩形状に構成されている。
The
この第1支持基板221および第2支持基板222を形成する材料としては、例えばセラミックス、樹脂、およびセラミックスと樹脂との複合材が挙げられる。このセラミックスとしては、例えばアルミナセラミックス、窒化アルミニウムセラミックス、窒化珪素セラミックス、ガラスセラミックス、およびムライトセラミックスが挙げられる。また、この樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、およびポリエステル樹脂などの熱硬化型または紫外線硬化型の樹脂が挙げられる。これらの形成材料の中でも、例えばポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、およびアクリル系樹脂などの可撓性を有する樹脂を採用することがより好ましい。ここで、「可撓性」とは、JIS規格K7171:1994に規定される曲げ弾性率が例えば2.5×103N・mm−2以上4.5×103N・mm−2以下であることをいう。本例の第1支持基板221および第2支持基板222は、ポリイミド系樹脂により形成されている。このポリイミド系樹脂を採用した第1支持基板221および第2支持基板222の熱膨張係数は、約10×10−6K−1である。なお、第1支持基板221と第2支持基板222とは、異なる材料で形成されていてもよい。
Examples of the material for forming the
回路配線層223は、発熱部60aに電力を供給するのに寄与するものである。この回路配線層223は、厚み方向D5,D6において、第1支持基板221と第2支持基板222との間に設けられている。また、この回路配線層223は、第2導電部52と、第3導電部53とに半田層23を介して電気的に接続されている。このような構成とすることによって、この回路配線層223は、例えば駆動IC21の駆動電力、タイミングを制御するクロック信号、および印画する画像に応じた画像信号、ならびに発熱部60aへ供給する電力をヘッド基体20に供給している。この回路配線層223を形成する材料としては、例えばアルミニウム、金、銀、および銅のいずれか一種の金属、またはこれらの合金が挙げられる。
The
外部接続部材224は、回路配線層223を介してヘッド基体20に電気信号を供給するのに寄与するものである。この外部接続部材224は、回路配線層223の各々に電気的に接続されている。この外部接続部材224を構成するものとしては、例えばコネクタが挙げられる。
The
半田層23は、ヘッド基体20の電気パターン層50と、駆動IC21および回路配線層223とを電気的に接続するものである。より具体的には、ヘッド基体20の電気パターン層50の上に設けられている電気パッド70と、回路配線層223とに電気的かつ機械的に接続されている。この半田層23には、鉛を含有するもの、鉛を含有しないものがある。この「鉛を含有するもの」には、鉛を添加物として含有するものが含まれる。この半田層23は、図5に示した半田バンプの上に、駆動IC21を載置した後に、当該半田バンプ23を溶融し、硬化させることで形成することができる。
The solder layer 23 is for electrically connecting the
ヘッド基体20は、ベース基板30と、ベース基板30の上に設けられている第1〜第3導電部51,52,53と、第1〜第3導電部51,52,53の上に設けられている電気パッド70と、第1〜第3導電部51,52,53の電気パッド70が設けられている部位の周囲に設けられている絶縁部54とを有しており、絶縁部54は、第1〜第3導電部51,52,53を構成する金属を酸化して形成される金属酸化物を含むとともに、第1〜第3導電部51,52,53に比べて厚み方向D5,D6におけるD6方向側に突出している。そのため、ヘッド基体20では、電気パッド70と他の素子とを半田を介して接続する場合でも、隣接する電気パッド70の間に溶融した半田がたまるのを低減して、当該隣接する電気パッド70が短絡するのを低減することができる。したがって、ヘッド基体20では、電気的な信頼性を高めることができる。
The
ヘッド基体20において、絶縁部54は、内部に空孔を有しているので、電気パッド70と他の素子とを半田を介して接続する場合に、加えた熱を良好に蓄熱することができる。そのため、このヘッド基体20では、製造効率を高めることができる。
In the
ヘッド基体20において、絶縁部54は、第1〜第3導電部51,52,53に比べて半田に対する濡れ性が小さいので、電気パッド70と他の素子とを半田を介して接続する場合でも、隣接する電気パッド70の間に溶融した半田がたまるのを低減して、当該隣接する電気パッド70が短絡するのをより低減することができる。したがって、このヘッド基体20では、電気的な信頼性を高めることができる。
In the
ヘッド基体20において、絶縁部54を第1〜第3導電部51,51,53と一体的に設けているので、例えば絶縁部と導電部との間に隙間が生じて、当該隙間に半田が流れ込むことで、半田の量にバラツキが生じるのを低減することができる。そのため、半田の量の均一性を高めて、機械的な接合強度にバラツキが生じるのを低減することができる。また、絶縁部54を第1〜第3導電部51,51,53と一体的に設けているので、例えば微細な導電部を形成する場合であっても、絶縁部および導電部の一方が他方に重なってしまうのを低減することもできる。
In the
サーマルヘッド10は、ヘッド基体20と、ベース基板30の上に主走査方向に沿って複数の発熱部60aが設けられている。そのため、サーマルヘッド10は、ヘッド基体20の有する効果を享受することができる。したがって、サーマルヘッド10では、電気的な信頼性を高めることができる。
In the
サーマルヘッド10において、複数の発熱部60aは、第1〜第3導電部51,52,53に電気的に接続されている場合でも、溶融した半田が広がるのを低減することができるので、当該発熱部60aへ電力を供給する第1〜第3導電部51,52,53間の離間距離を短くすることができる。そのため、このサーマルヘッド10では、複数の発熱部60aの間の密度を高めることができ、発熱部60aの高密度化を図ることができる。
In the
<配線基板および記録ヘッドの製造方法>
次に、本発明の配線基板の製造方法を配線基板および記録ヘッドの一例である上述のヘッド基体20およびサーマルヘッド10を例に挙げて示す。
<Manufacturing method of wiring board and recording head>
Next, a method for manufacturing a wiring board according to the present invention will be described using the above-described
<ベース基板素体の準備工程>
まず、図7(a)に示すように、分割溝30X1を有しているベース基板素体30Xを準備する。この分割溝30X1は、当該分割溝30X1に沿ってベース基板素体30Xを分割することで、分割したベース基板素体30Xの主要部がベース基板30となるように設けられている。つまり、このベース基板素体30Xは、分割溝30X1で区分けされているベース基板30となる領域を有している。
<Preparation process of base substrate body>
First, as shown in FIG. 7 (a), preparing a
<グレーズ層の形成工程>
次に、ベース基板素体30Xの上に、グレーズ層40となるグレーズ層40Xを形成する。具体的には、印刷法およびスパッタリングなどの成膜技術によって、ベース基板素体30Xの厚み方向D5,D6のうちD5方向側の上面の全体に略平坦状のグレーズ膜を成膜する。次に、印刷法およびスパッタリングなどの成膜技術によって、グレーズ膜をエッチングして、突出部40bとなる部位を有するグレーズ層40Xを形成する。
<Glaze layer forming process>
Next, the
<導電膜の形成工程>
次に、グレーズ層40Xの厚み方向D5,D6のうちD5方向側の上面の全体に導電膜50Xを形成する。具体的には、スパッタリングおよび蒸着などの成膜技術によって、グレーズ層40Xの上に略平坦状の膜を成膜することによって、導電膜50Xを形成する。本例では、導電膜40Xを形成する材料としてアルミニウムを採用する。
<Formation process of conductive film>
Next, the
<配線パターン層の形成工程>
次に、図7(b)に示すように、グレーズ層40Xの上に電気パターン層50を形成する。具体的には、まず、フォトリソグラフィなどの微細加工技術によって、導電膜50Xの上にマスクを形成する。次に、フォトリソグラフィなどの微細加工技術によって、当該マスクから絶縁部54を形成する領域の上に位置する導電膜50Xの一部を露出させるように加工する。次に、この露出した導電膜50Xの一部を陽極酸化し、絶縁部54を形成する。これによって、陽極酸化されずに残った導電膜50Xの他の部分が第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53として機能する電気パターン層50を形成することができる。この陽極酸化は、溶液中に導電膜50Xを浸すとともに、導電膜50Xに正の電圧を、溶液に負の電圧を印加することによって行う。この溶液としては、例えばリン酸、ホウ酸、シュウ酸、酒石酸、および硫酸などの電解液が挙げられる。
<Process for forming wiring pattern layer>
Next, as shown in FIG. 7B, the
<電気抵抗層の形成工程>
電気パターン層50の上に電気抵抗層60を形成する。具体的には、まず、スパッタリングおよび蒸着などの成膜技術によって、抵抗体膜を成膜する。次に、フォトリソグラフィなどの微細加工技術によって、当該抵抗体膜が第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53、ならびに絶縁部54の一部領域を覆うようなパターンに加工し、電気抵抗層60を形成する。この際に、第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53の電気パッド70を設ける部位を、電気抵抗層60から露出させるように設けることが重要である。なお、この電気抵抗層の形成工程は、図7,8に示した断面と異なる部位に設けられるので、図7,8に示されていない。
<Formation process of electric resistance layer>
An
<電気パッドの形成工程>
電気パターン層50の上に電気パッド70を形成する。
<Electric pad formation process>
An
まず、図7(c)に示すように、ベース基板素体30Xの上面の全体に、電気パターン層50および電気抵抗層60を覆うレジスト膜90Xを形成する。このレジスト膜90Xの形成の際に、形成する電極パッド70の厚みよりも、レジスト膜90Xの厚みが厚くなるように形成することが重要となる。
First, as shown in FIG. 7C, a resist
次に、図8(a)に示すように、露光用マスクを用いてレジスト膜90Xを露光、現像し、レジストマスク90を形成する。この露光の際に、レジストマスク90から電気パッド70を形成する部分に、当該レジストマスク90を上面から電気パターン層50の上面に向かって貫通する貫通孔91を設ける。
Next, as illustrated in FIG. 8A, the resist
次に、レジストマスク90が形成されたベース基板素体30Xをエッチング液を用いてエッチングし、電気パターン層50の貫通孔91を通じて露出している部分の上の表面酸化膜を除去する。
Next, the
次に、図8(b)に示すように、レジストマスク90が形成されたベース基板素体30Xをジンケート処理液を用いてジンケート処理を行い、電気パターン層50の貫通孔91を通じて露出している部分に、当該電気パターン層50を形成しているアルミニウムと、亜鉛とを置換して、亜鉛膜70Xを形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, the
次に、図8(c)に示すように、レジストマスク90が形成されたベース基板素体30Xをメッキ液を用いて、無電解メッキ処理を行い、亜鉛膜70Xとニッケルとを置換するとともに、ニッケルによって形成される電気パッド70を形成する。
Next, as shown in FIG. 8C, the
このようにして、多数個取りのベース基板素体30Xを製造することができる。
In this way, a large number of
<ベース基体素体の分割工程>
分割溝30X1に沿って多数個取りベース基板素体30Xを分割し、グレーズ層40と、電気パターン層50と、電気抵抗層60と、電気パッド70とが上面に設けられているベース基板30を得る。
<Step of dividing base substrate body>
Along the dividing
<保護層の形成工程>
電気パターン層50および電気抵抗層60を覆う保護層80を形成する。具体的には、まず、フォトリソグラフィなどの微細加工技術によって、保護層80で保護する部位の上を露出させるようにマスクを形成する。次に、スパッタリング、蒸着などの成膜技術によって保護層80を形成する。
<Protective layer formation process>
A
以上のようにして本例のヘッド基体20を製造する。
The
<駆動ICの配置工程>
次に、ヘッド基体20の電気パターン層50と駆動IC21とを半田層23を介して電気的に接続する。具体的には、まず、電気パッド70の上に半田バンプ、ひいては半田層23となる半田ペーストを被着する。本例では、この半田ペーストの被着を、印刷マスクを用いた印刷によって行う。次に、半田ペーストを加熱して、電気パッド70の上に、図5に示すような半田バンプを形成する。次に、半田バンプと、駆動IC21とを対向させる。次に、半田バンプを加熱して、電気パッド70と駆動IC21とを半田層23を介して電気的に接続する。なお、この電気的な接続をする際に加える熱によって、半田バンプが半田層23となる。
<Drive IC placement process>
Next, the
<外部配線基板の配置工程>
次に、ヘッド基体20の電気パターン層50の上の電気パッド70と、外部配線基板22とを半田層23を介して電気的に接続する。具体的には、まず、電気パッド70の上に半田バンプ、ひいては半田層23となる半田ペーストを被着する。本例では、この半田ペーストの被着を、印刷マスクを用いた印刷によって行う。次に、半田ペーストを加熱して、電気パッド70の上に、図5に示すような半田バンプを形成する。次に、電気パッド70と、外部配線基板22の回路配線層223とを対向させる。次に、外部配線基板22をヘッド基体20に押し当てながら半田ペーストの加熱を行い、電気パッド70と外部配線基板22とを半田層23を介して電気的に接続する。なお、この電気的な接続をする際に加える熱によって、半田バンプが半田層23となる。
<External wiring board placement process>
Next, the
以上のようにして本例のサーマルヘッド10を製造することができる。
As described above, the
本例のヘッド基体20の製造方法では、ベース基板素体30Xを準備する準備工程と、ベース基板30の上に導電膜50Xを成膜する形成工程と、導電膜50Xの一部を酸化して絶縁部54を形成するとともに、当該導電膜50Xの酸化しなかった部位を第1〜第3導電部51,52,53とする形成工程と、第1〜第3導電部51,52,53の上に電極パッド70を形成する形成工程とを備えている。そのため、ヘッド基体20の製造方法では、ヘッド基体20を良好に製造することができる。
In the method of manufacturing the
本例のヘッド基体20の製造方法では、配線パターン層50の形成工程の後に、電気パッド70の形成工程を行っているが、電気パッド70の形成工程を配線パターン層50の形成工程の先に行ってもよい。具体的な工程としては、まず、導電膜50Xをグレーズ層40Xの上に形成する。次に、導電膜50Xの上に電気パッド70を形成する。このとき、第1〜第3導電部51,52,53となる部位の上に電気パッド70を形成する。次に、電気パッド70の周囲の導電膜50Xの一部を陽極酸化し、絶縁部54を形成する。これによって、陽極酸化されずに残った導電膜50Xの他の部分が第1導電部51、第2導電部52、および第3導電部53として機能する電気パターン層50を形成することができる。なお、各工程における具体的な方法は、上述の方法と同様にして行うことができる。
<記録装置>
図9に示した本発明の記録装置の実施形態の一例であるサーマルプリンタ1は、サーマルヘッド10と、搬送機構11と、制御機構12とを有している。
In the manufacturing method of the
<Recording device>
A
搬送機構11は、記録媒体Pを副走査方向D3,D4におけるD3方向に搬送しつつ、該記録媒体Pをサーマルヘッド10の発熱部60a上に位置する保護層80に接触させる機能を有するものである。この搬送機構11は、プラテンローラ111と、搬送ローラ112,113,114,115とを含んで構成されている。
The transport mechanism 11 has a function of bringing the recording medium P into contact with the
プラテンローラ111は、発熱部60aの上に位置する保護層80に記録媒体Pを押し付ける機能を有するものである。このプラテンローラ111は、発熱部60aの上に位置する保護層80に接触した状態で回転可能に支持されている。本例のプラテンローラ111は、円柱状の基体の外表面を弾性部材により被覆した構成を有している。この基体は、例えばステンレスなどの金属により形成されており、この弾性部材は、例えば厚みの寸法が3mm以上15mm以下の範囲のブタジエンゴムにより形成されている。つまり、本実施形態のサーマルプリンタ1では、プラテンローラを構成する弾性部材の弾性的な圧力によって、記録媒体Pをサーマルヘッド10に摺接させている。
The platen roller 111 has a function of pressing the recording medium P against the
搬送ローラ112,113,114,115は、記録媒体Pを搬送する機能を有するものである。すなわち、搬送ローラ112,113,114,115は、サーマルヘッド10の発熱部60aとプラテンローラ111との間に記録媒体Pを供給するとともに、サーマルヘッド10の発熱部60aとプラテンローラ111との間から記録媒体Pを引き抜く役割を担うものである。これらの搬送ローラ112,113,114,115は、例えば金属製の円柱状部材により形成してもよいし、例えばプラテンローラ111と同様に円柱状の基体の外表面を弾性部材により被覆した構成であってもよい。
The
制御機構12は、駆動IC21に画像情報を供給する機能を有するものである。つまり、制御機構12は、発熱部60aを選択的に駆動する画像情報を駆動IC21に供給する役割を担うものである。
The
サーマルプリンタ1は、サーマルヘッド10を備えることを特徴としている。そのため、サーマルプリンタ1は、サーマルヘッド10の有する効果を享受することができる。したがって、サーマルプリンタ1は、電気的な信頼を高めることができる。
The
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。 While specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本実施形態では、記録ヘッドの一例としてサーマルヘッド10を記載したが、本発明はサーマルヘッドに限るものでない。本発明の構成を例えばインクジェットヘッドまたはLEDヘッドなどの発熱する素子に採用した場合でも、同様の効果を奏することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態の第2導電部52では、3つ以上の発熱部60aに接続されているが、このような構造に限るものでなく、例えば第1導電層が2つの発熱部に接続されるように構成されていてもよい。
In the second
1 サーマルプリンタ
10 サーマルヘッド
11 搬送機構
111 プラテンローラ
112,113,114,115 搬送ローラ
12 駆動機構
20 ヘッド基体(配線基板)
21 駆動IC
22 外部配線基板
221 第1支持基板
222 第2支持基板
223 回路配線層
224 外部接続部材
23 半田層
30 ベース基板
30X ベース基板素体
40 グレーズ層
40X グレーズ層
40a 基部
40b 突出部
50 電気パターン層
50X 導電膜
51 第1導電部(導電層の一部)
52 第2導電部(導電層の一部)
53 第3導電部(導電層の一部)
54 絶縁部(絶縁層の一部)
60 電気抵抗層
60a 発熱部(発熱素子)
70 電気パッド
70X 亜鉛膜
80 保護層
90 レジストマスク
90X レジスト膜
91 貫通孔
P 記録媒体
DESCRIPTION OF
21 Drive IC
22
52 2nd conductive part (a part of conductive layer)
53 3rd conductive part (part of conductive layer)
54 Insulation part (part of insulation layer)
60
70
Claims (7)
該絶縁層は、前記導電層を構成する金属を酸化して形成される金属酸化物を含むとともに、前記導電層に比べて厚み方向に突出していることを特徴とする配線基板。 A base substrate; a conductive layer provided on the base substrate; an electrical pad provided on the conductive layer; and a portion of the conductive layer provided around the portion where the electrical pad is provided. And having an insulating layer,
The insulating substrate includes a metal oxide formed by oxidizing a metal constituting the conductive layer, and protrudes in a thickness direction as compared with the conductive layer.
前記ベース基板の上に導電膜を成膜する第2の工程と、
前記導電膜の一部を酸化して絶縁層を形成するとともに、当該導電膜の酸化しなかった部位を導電層とする第3の工程と、
前記絶縁層の近傍の前記導電層の上に電極パッドを形成する第4の工程とを備えることを特徴とする配線基板の製造方法。 A first step of preparing a base substrate;
A second step of forming a conductive film on the base substrate;
A third step in which a part of the conductive film is oxidized to form an insulating layer, and a non-oxidized portion of the conductive film is used as a conductive layer;
And a fourth step of forming an electrode pad on the conductive layer in the vicinity of the insulating layer.
前記ベース基板の上に導電膜を成膜する第2の工程と、
前記導電膜の上に電極パッドを形成する第3の工程と、
前記電気パッドの周囲の前記導電膜の一部を酸化して絶縁層を形成するとともに、当該導電膜の酸化しなかった部位を導電層とする第4の工程とを備えることを特徴とする配線基板の製造方法。 A first step of preparing a base substrate;
A second step of forming a conductive film on the base substrate;
A third step of forming an electrode pad on the conductive film;
And a fourth step of oxidizing a part of the conductive film around the electric pad to form an insulating layer and using a non-oxidized portion of the conductive film as a conductive layer. A method for manufacturing a substrate.
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