JP2012116131A - サーマルヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷品質を低下させることなく電極配線を保護できるサーマルヘッド及びその製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 電極配線５と発熱抵抗体４とを覆って保護する耐摩耗保護層１１と、電極配線５を覆うとともにボンディングパッド９に開口部を設けた感光性絶縁膜１２と、ボンディングパッド９とボンディングワイヤ４０とを覆って保護する封止樹脂１３と、を有し、電極配線５は、ボンディングパッド９が設けられたパッド領域と、発熱抵抗体４から前記パッド領域までの配線領域とに亘って配置されて、前記配線領域で耐摩耗保護層１１に覆われ、前記配線領域の前記パッド領域近傍で耐摩耗保護層１１及び感光性絶縁膜１２に覆われており、封止樹脂１３は、前記配線領域の前記パッド領域近傍で発熱抵抗体４側の感光性絶縁膜１２を露出させるように感光性絶縁膜１２の一部を覆っていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通電により発熱する複数の発熱抵抗体を備えたサーマルヘッド及びその製造方法に関し、特に、印刷品質を低下させることなく電極配線を確実に保護できるサーマルヘッド及びその製造方法に関する。

サーマルヘッドは、放熱性基板上に複数の発熱抵抗体と、この複数の発熱抵抗体を通電するための電極配線と、これらを覆う耐摩耗保護層とを備え、プラテンローラに巻きつけられた印刷媒体にインクリボンを介して圧接することで印刷をおこなう。

たとえば、特許文献１に開示されているように、最近のサーマルヘッドは、発熱抵抗体の高密度化や基板小型化に伴い、電極配線は微細化する傾向にある。特に、一対の発熱抵抗体を折返配線によって接続し、この折返配線を介して一対の発熱抵抗体を通電するコモン配線及び個別配線が設けられた構造では、その配線幅が３０μｍなどの細い配線パターンであり、きわめて断線しやすい。また、駆動ＩＣを接続するボンディングワイヤの本数も増加しており、隣接するボンディングワイヤ同士の接触や、他の電極配線にボンディングワイヤが接触する短絡不良も起きやすくなっていた。

そのため、ボンディングワイヤを接続するためのボンディングパッド以外は絶縁性の耐摩耗保護層によって覆われている構造が考案されたが、これに必要な精度で耐摩耗保護層をパターン形成することは実用上困難であった。したがって、発熱抵抗体と電極配線とを耐摩耗保護層が覆った構造においてもボンディングパッド近傍の電極配線部は耐摩耗保護層で保護することができず、この部分には封止樹脂を塗布していた。この封止樹脂は、ボンディングワイヤ同士の接触がおきないように個々のボンディングワイヤを絶縁固定し、またボンディングパッド等の電極配線部を他の導電性部材から絶縁するとともに腐食性物質から隔離する保護材料として機能する。

特開２００８−６８４０５号公報

しかしながら、封止樹脂を塗布する工程はボンディングワイヤを接続する工程の後であるため、電極配線を形成する工程後からボンディングワイヤを接続する工程までの途中工程では耐摩耗保護層によって覆われていない電極配線部が露出している状態であり、その領域に断線不良を生じていた。たとえば、複数のヘッド基板を大判の放熱性基板上で一括形成した後に個片化するダイシング工程において、削られた放熱性基板の破片（粉）が電極配線露出部分に衝突して電極配線にキズや剥れを発生させていた。

さらに、耐摩耗保護層で覆われていない電極配線部を封止樹脂で覆うために、耐摩耗保護層上にもかかるように封止樹脂を塗布する必要があった。ところが、耐摩耗保護層上に塗布された封止樹脂は、微細なピッチで形成された電極配線の凹凸形状に沿って流動する現象が生じていた。このため、封止樹脂が発熱抵抗体近傍まで達し、プラテンローラでの圧接に影響して印刷のかすれを生じ印刷品質が低下する不具合が見られた。この不具合対策として封止樹脂を塗布した工程後に目視検査し、封止樹脂が流れ出ている場合には有機溶剤等を使用した払拭作業によって除去することが必要であった。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、特に、印刷品質を低下させることなく電極配線を保護できるサーマルヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のサーマルヘッドは、放熱性基板と、前記放熱性基板に積層され所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、前記放熱性基板に積層され前記発熱抵抗体に接続された電極配線と、前記電極配線に設けられた駆動ＩＣ接続用のボンディングパッドと、前記ボンディングパッドに接続されたボンディングワイヤと、前記電極配線と前記発熱抵抗体とを覆って保護する耐摩耗保護層と、前記電極配線を覆うとともに前記ボンディングパッドに開口部を設けた感光性絶縁膜と、前記ボンディングパッドと前記ボンディングワイヤとを覆って保護する封止樹脂と、を有し、前記電極配線は、前記ボンディングパッドが設けられたパッド領域と、前記発熱抵抗体から前記パッド領域までの配線領域とに亘って配置されて、前記配線領域で前記耐摩耗保護層に覆われ、前記配線領域の前記パッド領域近傍で前記耐摩耗保護層及び前記感光性絶縁膜に覆われており、前記封止樹脂は、前記配線領域の前記パッド領域近傍で前記発熱抵抗体側の前記感光性絶縁膜を露出させるように前記感光性絶縁膜の一部を覆っている、ことを特徴とする。

これにより、電極配線が耐摩耗保護層に覆われた配線領域では耐摩耗保護層によって表面が保護されて、電極配線が耐摩耗保護層に覆われていないパッド領域では感光性絶縁膜と封止樹脂とによって保護される。よって、感光性絶縁膜がその工程以後の電極配線のキズや剥れを防止する。また、感光性絶縁膜の開口部であるボンディングパッドは封止樹脂で保護される。さらに、封止樹脂は所望のパッド領域及び配線領域の感光性絶縁膜上の一部に保持され、発熱抵抗体側にはみ出すことがない。

したがって、印刷品質を低下させることなく電極配線を保護できる。

さらに、前記ボンディングパッドは前記発熱抵抗体に対応して一列に配列していることが好ましい。こうすれば、放熱性基板に形成された発熱抵抗体からパッド部の間隔を最短にできるので、基板小型化できる。

また、前記電極配線は、個別配線と、幅狭の共通狭配線及び幅広の共通広配線からなるコモン配線と、前記コモン配線が接続される共通電極と、を少なくとも含み、前記発熱抵抗体に前記個別配線と前記共通広配線との一端部が接続され、前記個別配線の他端部に前記ボンディングパッドが設けられており、前記共通狭配線は前記パッド領域で前記ボンディングパッド間に並設されて、前記発熱抵抗体側端部が前記共通広配線に接続され、他端部が前記共通電極に接続されるとともに、前記感光性絶縁膜は前記パッド領域で前記共通狭配線と前記共通電極とを覆っていることが好適である。これにより、パッド領域では共通狭配線が感光性絶縁膜に保護されて断線や短絡不良を防止でき、共通狭配線が接続される共通電極も感光性絶縁膜に保護されているので、ボンディングワイヤの接触による短絡不良を防止できる。

さらに、駆動ＩＣを搭載するＩＣ基板を有し、前記ＩＣ基板において前記駆動ＩＣと前記ボンディングワイヤとが接続されており、前記封止樹脂は、前記ＩＣ基板と前記放熱性基板とに跨り前記ボンディングワイヤを覆っていることが好ましい。この場合、放熱性基板とは別にＩＣ基板を製作しておいて、２つの基板でサーマルヘッドを構成する。こうすれば、放熱性基板にＩＣ搭載のスペースを設ける必要がないため、放熱性基板を小型化できる。また、封止樹脂が一括してボンディングワイヤを覆って保護しているので、ボンディングワイヤの断線や短絡を防止できる。

本発明のサーマルヘッドの製造方法は、
（ａ）放熱性基板に、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体を形成し、前記発熱抵抗体に接続された電極配線を形成する工程、
（ｂ）前記電極配線の一部と前記発熱抵抗体とを覆って保護する耐摩耗保護層を形成する工程、
（ｃ）前記放熱性基板全体に感光性絶縁膜を塗布し、フォトリソグラフィ法により前記電極配線と前記耐摩耗保護層の一部を覆うとともに前記電極配線に設けられた駆動ＩＣ接続用のボンディングパッドを露出させるパターニングをおこなう工程、
（ｄ）前記ボンディングパッドにボンディングワイヤを接続する工程、
（ｅ）前記ボンディングパッドと前記ボンディングワイヤとを覆って封止樹脂を塗布するとともに、前記耐摩耗保護層を有する領域では前記発熱抵抗体の側に前記感光性絶縁膜が露出しているように前記感光性絶縁膜上に封止樹脂を塗布する工程、
を有することを特徴とする。

これにより、電極配線が耐摩耗保護層に覆われた配線領域では耐摩耗保護層によって表面が保護され、電極配線が耐摩耗保護層に覆われていないパッド領域では感光性絶縁膜と封止樹脂とによって保護される。よって、感光性絶縁膜がその工程後における電極配線のキズや剥れを防止する。また、感光性絶縁膜の開口部であるボンディングパッドは封止樹脂で保護される。さらに、感光性絶縁膜上の封止樹脂は所望のパッド領域及び配線領域の一部に保持され、発熱抵抗体側にはみ出すことがない。

したがって、印刷品質を低下させることなく電極配線を保護できる。

さらに、前記（ａ）工程では、前記ボンディングパッドが前記発熱抵抗体に対応して一列に配列して設けられていることが好ましい。こうすれば、ボンディングワイヤを同じ長さで形成できるので、製造が容易であり、ワイヤボンディング工程後にボンディングワイヤが変形する不具合を防止できる。また、放熱性基板に形成された発熱抵抗体からパッド部の間隔を最短にできるので、基板小型化に最適である。

また、前記（ａ）工程では、フォトリソグラフィ法によりパターニングをおこなって、個別配線と、幅狭の共通狭配線及び幅広の共通広配線からなるコモン配線と、共通電極と、を少なくとも形成し、前記発熱抵抗体に前記個別配線と前記共通広配線との一端部が接続され、前記個別配線の他端部に前記ボンディングパッドを設け、前記共通広配線と連続する前記共通狭配線が前記パッド領域で前記ボンディングパッド間に並設されて、前記発熱抵抗体側端部と異なる他端部で前記共通電極に接続されるように設けられ、前記（ｃ）工程では、前記感光性絶縁膜が前記共通狭配線と前記共通電極とを覆うようにパターニングされることが好適である。これにより、ボンディングワイヤとの短絡不良を防止できる。

さらに、前記（ｄ）工程の前に、駆動ＩＣをＩＣ基板に搭載する工程を有し、前記（ｄ）工程では、前記ボンディングパッドにボンディングワイヤの一端を接続するとともに、前記駆動ＩＣに前記ボンディングワイヤの他端を接続し、前記（ｅ）工程では、前記ボンディングパッドと前記ボンディングワイヤとを覆って封止樹脂を塗布するとともに、前記耐摩耗保護層を有する領域では前記発熱抵抗体の側に前記感光性絶縁膜が露出するように前記感光性絶縁膜上に前記封止樹脂を塗布することが好ましい。すなわち、放熱性基板とは別にＩＣ基板を製作しておいて、２つの基板でサーマルヘッドを製作する。こうすれば、放熱性基板にＩＣ搭載のスペースを設ける必要がないため、放熱性基板を小型化できる。また、封止樹脂が一括してボンディングワイヤを覆って保護しているので、ボンディングワイヤの断線や短絡を防止できる。

本発明のサーマルヘッド及びその製造方法によれば、封止樹脂は所望のパッド領域及び配線領域の一部に保持され、発熱抵抗体側にはみ出すことがないので、印刷品質を低下させることなく電極配線を保護することができる。

本実施形態のサーマルヘッドの構成を示す部分断面図である。 本実施形態のサーマルヘッドのパッド領域近傍を示す部分拡大断面図である。 本実施形態のサーマルヘッドの構成を示す模式平面図である。 本実施形態のサーマルヘッドの実装状態を示す模式断面図である。 本実施形態のサーマルヘッドの製造工程の流れを示すフローチャートである。 本実施形態のサーマルヘッドの製造方法の一工程を示す断面図である。 図６の次工程を示す断面図である。 図７の次工程を示す断面図である。 図８の次工程を示す断面図である。 図９の次工程を示す断面図である。 図１０の次工程を示す断面図である。 図８の工程を示す部分拡大平面図である。 実施例の表面状態を示す顕微鏡写真である。 実施例の表面状態を示す模式平面図である。 比較例１の不良状態を示す顕微鏡写真である。 比較例１の不良状態を示す模式平面図である。 比較例１の部分拡大断面図である。 比較例２の部分拡大断面図である。

図１は本実施形態のサーマルヘッド１の構成を示す部分断面図であり、図２は本実施形態のサーマルヘッド１のパッド領域１５近傍を示す部分拡大断面図、図３は本実施形態のサーマルヘッド１の実装状態を示す模式平面図、図４は本実施形態のサーマルヘッド１の実装状態を示す模式断面図である。

サーマルヘッド１は、複数の発熱抵抗体４を有するヘッド基板１０と、この発熱抵抗体４を通電制御するためのＩＣ基板２０とを独立に備え、それらを取付台３０に実装した態様で提供される。図１に示すサーマルヘッド１の部分断面図は、ヘッド基板１０の断面図である。

図１及び図３に示すように、ヘッド基板１０は、Ｓｉ、セラミック材料や金属材料等からなる放熱性基板２をベースとして形成される。放熱性基板２の表面にはグレーズ層３を有する。グレーズ層３は、放熱性基板２の一端部近傍に位置する略半円筒状の凸面段差部３ａと、この凸面段差部３ａの底部に連続して均一な膜厚で形成された平坦部３ｂとで構成されている。凸面段差部３ａの頂上部と底部の段差は、１０〜２００μｍ程度である。

グレーズ層３の凸面段差部３ａの上には発熱抵抗体４が部分的に形成され、発熱抵抗体４の両端で重なるように電極配線５が形成されている。電極配線５は折返配線６、個別配線７、コモン配線８等にパターン形成され、個別配線７は放熱性基板２の他端部近傍でボンディングワイヤ４０に接続されている。図１及び図２のように、発熱抵抗体４と電極配線５及びボンディングワイヤ４０は、耐摩耗保護層１１、感光性絶縁膜１２、または封止樹脂１３で覆われて保護されている。

発熱抵抗体４は、図３のＸ１−Ｘ２方向に所定のピッチで一列に並んで複数形成されている。なお、説明を分かりやすくするために、図３では耐摩耗保護層１１及び感光性絶縁膜１２は輪郭線（点線及び一転鎖線）のみを示し、また封止樹脂１３は省略している。複数の発熱抵抗体４は、Ｔａ_２Ｎ又はＴａ−ＳｉＯ_２等を用いてグレーズ層３上に成膜され、各発熱抵抗体４の所定の大きさ（抵抗長、抵抗幅）にパターン形成される。隣り合う発熱抵抗体４の間にはグレーズ層３が露出する隙間が設けられており、本実施形態では、隣り合う一対の発熱抵抗体４（４ａ、４ｂ）により１個の印刷ドットＤが構成される。発熱抵抗体４の間のグレーズ層３が露出する隙間は１０μｍ程度である。

一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂは、図３のように、互いの抵抗長方向の一端部が折返配線６によって接続されていて、一方の発熱抵抗体４ａの抵抗長方向の他端部には個別配線７が接続され、他方の発熱抵抗体４ｂの抵抗長方向の他端部にはコモン配線８が接続されている。個別配線７とコモン配線８は一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂに対してＹ２方向に接続され、個別配線７とコモン配線８の間にはグレーズ層３が露出する隙間が設けられている。個別配線７とコモン配線８は、線幅が３０μｍ程度で、グレーズ層３が露出する隙間が１５μｍ程度である。

折返配線６は、個別配線７とコモン配線８とともに、発熱抵抗体４の抵抗長を規定するように配置されている。図３では、折返配線６が矩形状に形成されているが、平面形状がコ字状、Ｕ字状、Ｖ字状であっても、前述の目的を満たしていればよい。このように電極配線５が接続されることで、発熱抵抗体４ａ、４ｂは均一に通電発熱し、個々の印刷ドットＤにおける発熱抵抗体４ａ、４ｂは等価である。

個別配線７は、一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂで構成される複数の印刷ドットＤを個別に通電する配線であって、各印刷ドットＤに設けられている。図３に示すように、各個別配線７は、発熱抵抗体４ａに接続した一端部とは反対側の他端部に形成された外部接続用のボンディングパッド９を有している。さらに、ボンディングパッド９にはボンディングワイヤ４０の一端が接続され、ボンディングワイヤ４０の他端はＩＣ基板２０上の駆動ＩＣ２１に接続されている。駆動ＩＣ２１は複数の印刷ドットＤを選択的に通電する通電制御を行う。ボンディングパッド９は、複数の印刷ドットＤに対応して印刷ドットＤの配列方向（図３のＸ１−Ｘ２方向）に一列に配列し、個別配線７よりも幅広に形成されて、ボンディングワイヤ４０が確実に接続できるように考慮されている。

一方、コモン配線８は、複数の印刷ドットＤに共通電位を与える配線であって、ボンディングパッド９の間に位置して幅が狭い共通狭配線８ａと、この共通狭配線８ａよりも幅が広い共通広配線８ｂとを有している。１本の共通広配線８ｂは発熱抵抗体４側が隣り合う印刷ドット２個の発熱抵抗体４ｂに分岐接続される。

共通広配線８ｂは、ボンディングパッド９の近傍で共通狭配線８ａに連続的に変化する。ヘッド基板１０は、複数の共通狭配線８ａを有し、これらの共通狭配線８ａが接続される単一の共通電極８ｃを有している。この共通電極８ｃは、複数の印刷ドットＤの配列方向（図３のＸ１−Ｘ２方向）に延び、共通広配線８ｂよりも大きな幅寸法で形成されている。共通電極８ｃは、Ｘ１−Ｘ２方向の端部でボンディングワイヤ４０によりＩＣ基板２０の電源２２が接続され給電されている。

共通狭配線８ａは、ボンディングパッド９の間に並設されて、共通広配線８ｂと共通電極８ｃを接続している挟配線部である。ボンディングパッド９の幅を広く形成するために、共通狭配線８ａのラインアンドスペースがライン約１０μｍ、スペース約１０μｍ程度となっており、個別配線７、共通広配線８ｂ及び共通電極８ｃに比べて狭い。共通狭配線８ａは感光性絶縁膜１２で覆われている。なお、図３では、サーマルヘッド１の一部を示し、また、印刷ドットＤの１個分に符号を付与し、他の印刷ドットについては符号を省略している。

折返配線６、個別配線７及びコモン配線８を含むヘッド基板１０の発熱抵抗体４側領域は、絶縁性の耐摩耗保護層１１により覆われている。耐摩耗保護層１１は、ＳｉＯ_２やＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料からなり、プラテンローラとの接触による摩擦等からヘッド基板１０を保護する。本明細書では、耐摩耗保護層１１により覆われていない領域をパッド領域１５（ボンディングパッド９、共通狭配線８ａ、共通広配線８ｂの共通狭配線８ａ近傍部分、共通電極８ｃ）と定義する。パッド領域１５及びボンディングワイヤ４０は、封止樹脂１３で覆われて保護されている。いっぽう、個別配線７及びコモン配線８が耐摩耗保護層１１により覆われている領域は配線領域１６と定義する。図２に示すように、パッド領域１５と配線領域１６との境界は耐摩耗保護層１１の端部である。

ここで、感光性絶縁膜１２はパッド領域１５で共通電極８ｃを覆ってボンディングパッド９に開口部が設けられている。また、配線領域１６のパッド領域１５近傍は感光性絶縁膜１２が耐摩耗保護層１１を覆っており、さらに封止樹脂１３が感光性絶縁膜１２を部分的に覆っている。すなわち、配線領域１６で発熱抵抗体４側の感光性絶縁膜１２が露出するように、封止樹脂１３は感光性絶縁膜１２の一部のみを覆っている。

ＩＣ基板２０は、ヘッド基板１０に隣接して設けられ、その表面に駆動ＩＣ２１と電源２２を備えている。駆動ＩＣ２１は、各印刷ドットＤの発熱抵抗体４ａへの通電／非通電を切り替えるスイッチング素子として機能する。図３では簡略化かつ部分的に描いてあるが、駆動ＩＣ２１は、１２８ｂｉｔ等の印刷ドットＤに対応する多数の制御ラインを備えており、ＩＣ基板２０に複数個が搭載されている態様が多い。

図４に示すように、最終的なサーマルヘッド１の実装状態では、ＩＣ基板２０の駆動ＩＣ２１及びヘッド基板１０のボンディングパッド９は、封止樹脂１３により封止されている。

上記全体構成を有するサーマルヘッド１において、感光性絶縁膜１２はパッド領域１５で共通狭配線８ａと共通電極８ｃとを覆ってボンディングパッド９に開口部が設けられて形成されている。また、配線領域１６のパッド領域１５近傍は耐摩耗保護層１１を介して感光性絶縁膜１２に覆われており、封止樹脂１３は、パッド領域１５で感光性絶縁膜１２を覆うとともに、配線領域１６のパッド領域近傍で発熱抵抗体４側の感光性絶縁膜１２を露出させるように感光性絶縁膜１２の一部のみを覆っている。

これにより、電極配線５が耐摩耗保護層１１に覆われた配線領域１６では耐摩耗保護層１１によって表面が保護されて、電極配線５が耐摩耗保護層１１に覆われていないパッド領域１５では感光性絶縁膜１２と封止樹脂１３によって保護される。よって、感光性絶縁膜１２がその工程以後の電極配線５のキズや剥れを防止する。また、感光性絶縁膜１２の開口部であるボンディングパッド９は封止樹脂１３で保護される。さらに、封止樹脂１３は所望のパッド領域１５及び配線領域１６の感光性絶縁膜１２上の一部のみに保持され、発熱抵抗体４側にはみ出すことがない。

したがって、印刷品質を低下させることなく電極配線５を保護できる。

ボンディングパッド９は発熱抵抗体４に対応して一列に配列している。より具体的には、一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂに対応して、ボンディングパッド９は、発熱抵抗体４ａに接続した個別配線７の他端部に形成され、一列に配列している。こうすることで、放熱性基板２に形成された発熱抵抗体側からパッド部側（Ｙ１−Ｙ２方向）の必要寸法が最短にできる。したがって、ヘッド基板１０を小型化できる。

また、感光性絶縁膜１２はパッド領域１５で共通狭配線８ａと共通電極８ｃとを覆っている。これにより、パッド領域１５では共通狭配線８ａが感光性絶縁膜１２に保護されて断線や短絡不良を防止でき、共通狭配線８ａが接続される共通電極８ｃも感光性絶縁膜１２に保護されているので、ボンディングワイヤ４０との接触による短絡不良を防止できる。

また、駆動ＩＣ２１を搭載するＩＣ基板２０を有し、ＩＣ基板２０において駆動ＩＣ２１とボンディングワイヤ４０とが接続されており、封止樹脂１３は、ＩＣ基板２０とヘッド基板１０とに跨りボンディングワイヤ４０を覆っている。この場合、放熱性基板２をベースに製作するヘッド基板１０とは別にＩＣ基板２０を製作しておいて、２つの基板で構成することができる。こうすれば、放熱性基板２にＩＣ搭載のスペースを設ける必要がないため、放熱性基板２を小型化できる。また、封止樹脂１３が一括してボンディングワイヤ４０を覆って保護しているので、ボンディングワイヤ４０の断線や短絡を防止できる。

次に、図５〜図１２を参照し、本実施形態によるサーマルヘッド１の製造方法について説明する。図５はサーマルヘッド１の製造工程の流れを示すフローチャートである。図６〜図１１は、サーマルヘッド１の各製造工程を示す断面図である。図１２はボンディングパッド９とその周辺を部分拡大した平面図であり、図８に示す製造工程に対応している。

以下、図５のフローチャートに沿ってサーマルヘッド１の各製造工程を説明する。なお、１０個〜１００個程度のヘッド基板１０を一括して形成できるように、短辺または直径が５０ｍｍ〜１５０ｍｍの矩形または円形の放熱性基板２を用いる。この基板外形サイズは主に成膜装置と露光装置の有効エリアによって決定されるものであり、本実施形態を制限するものではない。

先ず最初に、グレーズ層３を有する放熱性基板２の表面に、Ｔａ_２Ｎ又はＴａ−ＳｉＯ_２等からなる抵抗体層を全面的に成膜する（Ｓ１）。

続いて、第１レジストパターンをマスクにして抵抗体層をエッチングし（Ｓ２）、グレーズ層３の凸面段差部３ａの上に発熱抵抗体４を得る。エッチング後は、第１レジストパターンを除去する。グレーズ層３は発熱抵抗体が通電によって温度上昇したときの保温層として機能する。

抵抗体パターニング工程後は、発熱抵抗体４を含むグレーズ層３の上に、Ａｌ導体層を全面的に成膜する（Ｓ３）。なお、Ａｌ導体層を成膜する前に他の材料の導体膜を成膜して２層構造としてもよい。

続いて、図６に示すように、第２レジストパターンをマスクにしてＡｌ導体層をエッチングし（Ｓ４）、Ａｌ導体層により構成される折返配線６、個別配線７、及び共通電極８ｃを得る。個別配線７の一端部にはボンディングパッド９を発熱抵抗体４に対応して一列に配列して形成している。また、図６の断面には図示されないが、コモン配線８の共通広配線８ｂと共通狭配線８ａを同時に形成している。エッチング後は、第２レジストパターンを除去する。なお、導体膜を２層構造とした場合は、２層を一括してエッチングしてもよいし、２回に分けてエッチングをおこなってもよい。また、２層のうち１層だけをエッチングしてから、第２レジストパターンを除去した後、第２レジストパターンとは異なる第２’レジストパターンを形成して残る１層のエッチングをおこなってもよい。

続いて、図７に示すように絶縁性の耐摩耗保護層１１を形成する。この耐摩耗保護層１１は、ＳｉＯ_２やＳｉＡｌＯＮ等からなる絶縁材料膜を成膜する前に、ボンディングパッド９、ボンディングパッド９間に位置する共通狭配線８ａ及び共通電極８ｃを含むパッド領域を粘着樹脂テープで覆っておき（Ｓ５）、絶縁材料膜を成膜したら（Ｓ６）、粘着樹脂テープを除去することによって不要な絶縁材料膜をリフトオフして（Ｓ７）形成される。これにより、ワイヤボンディングを阻害しないように、耐摩耗保護層１１はパッド領域１５を除いた配線領域１６のみを覆っている。なお、粘着樹脂テープのかわりにレジストによるリフトオフパターンを形成してもよい。

続いて、フォトレジストを全面的に塗布し（Ｓ８）、フォトリソグラフィ法により露光及び現像をおこなって第３レジストパターンを形成する（Ｓ９）。この第３レジストパターンは現像後にハードベークをおこなった後、そのまま構造体として残し、図８に示すように、ボンディングパッド９に開口部を設けた感光性絶縁膜１２を得る。ハードベーク処理は、摂氏１６０度〜３００度でおこなう熱硬化処理である。感光性絶縁膜１２は、ポジタイプ、ネガタイプのいずれの感光性材料であってもよい。フォトリソグラフィ法を適用するので、精度よく形成することが可能である。

このとき、図１２に示すように、感光性絶縁膜１２は電極配線５（個別配線７及び共通広配線８ｂ）と耐摩耗保護層１１の一部を覆うとともに個別配線７に設けられたボンディングパッド９を露出させる。また、ボンディングパッド９に並設している共通狭配線８ａと共通狭配線８ａが接続されている共通電極８ｃとを覆うように第３レジストパターンはパターニングされ、感光性絶縁膜１２が形成される。これにより、電極配線５が耐摩耗保護層１１に覆われた配線領域１６では耐摩耗保護層１１によって表面が保護され、電極配線５が耐摩耗保護層１１に覆われていないパッド領域１５では感光性絶縁膜１２によって保護される。よって、感光性絶縁膜１２がその工程後における電極配線５のキズや剥れを防止する。

こうして、耐摩耗保護層１１と感光性絶縁膜１２でほぼ全面を保護した基板の状態から、ヘッド基板１０を個片化するダイシングをおこなう（Ｓ１０）。ダイシングの際に、放熱性基板２、グレーズ層３及び耐摩耗保護層１１が研削されて、破片や粉状の切りくずを発生するが、ワイヤボンディングに必要な開口部以外は保護された状態であるので、切りくずが電極配線５にキズをつけるような不具合を防止できる。

次に、図９に示すように個片化したヘッド基板１０及び別途準備したＩＣ基板２０を取付台３０に固定し、図１０に示すようにワイヤボンディングをおこなって、ボンディングパッド９にボンディングワイヤ４０の一端を接続するとともに、駆動ＩＣ２１にボンディングワイヤ４０の他端を接続する（Ｓ１１）。感光性絶縁膜１２が共通電極８ｃと共通狭配線８ａとを覆っているので、ボンディングワイヤ４０が変形しても共通電極８ｃや共通狭配線８ａとの接触による短絡不良を防止できる。

続いて、図１１に示すように、エポキシ樹脂からなる封止樹脂１３を塗布した後に加熱して硬化させる（Ｓ１２）。ボンディングパッド９とボンディングワイヤ４０とが封止樹脂１３により完全に覆われて封止されるので、外力を受けて剥がれたり破断したりすることはない。このとき、ボンディングパッド９とボンディングワイヤ４０とを覆って封止樹脂１３を塗布するとともに、耐摩耗保護層１１を有する領域では発熱抵抗体４側に感光性絶縁膜１２が露出するように感光性絶縁膜１２上に封止樹脂１３を塗布する。こうすることで、感光性絶縁膜１２上の封止樹脂１３は所望のパッド領域１５及び配線領域１６の一部に保持され、発熱抵抗体４側にはみ出すことがない。

以上の工程により、サーマルヘッド１が完成する。

これにより、電極配線５が耐摩耗保護層１１に覆われた配線領域１６では耐摩耗保護層１１によって表面が保護され、電極配線５が耐摩耗保護層１１に覆われていないパッド領域１５では感光性絶縁膜１２と封止樹脂１３によって保護される。よって、感光性絶縁膜１２がその工程後における電極配線５のキズや剥れを防止する。また、感光性絶縁膜１２の開口部であるボンディングパッド９は封止樹脂１３で保護される。さらに、感光性絶縁膜１２上の封止樹脂１３は所望のパッド領域１５及び配線領域１６の一部に保持され、発熱抵抗体４側にはみ出すことがない。したがって、印刷品質を低下させることなく電極配線５を保護できる。

さらに、ボンディングパッド９を一対の発熱抵抗体４ａ、４ｂに対応して一列に配列して設けることによって、ボンディングワイヤ４０を同じ長さで形成できるので、製造が容易であり、ワイヤボンディング工程後にボンディングワイヤ４０が変形する不具合を防止できる。

また、放熱性基板２のＹ１−Ｙ２方向の必要寸法が小さくできるので、基板小型化に最適である。さらに、駆動ＩＣ２１が搭載されたＩＣ基板２０を別に用意することで、放熱性基板２にＩＣ搭載のスペースを設ける必要がないため、基板小型化できる。また、駆動ＩＣ２１は封止樹脂１３が一括してボンディングワイヤ４０を覆って保護しているので、ボンディングワイヤ４０の断線や短絡を防止できる。

本実施形態では、折返配線６、個別配線７及びコモン配線８をＡｌ導体層で形成しているが、Ａｌに限らず、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ等の高融点金属材料、高融点金属材料を含む合金材料、Ａｌを含む合金材料、Ｃｕ及びＣｕを含む合金材料のいずれかにより形成してもよい。また、２種類以上の材料を積層してもよい。特に、１層目はグレーズ層３に密着性が良い材料を形成し、２層目はＡｌ等の低抵抗材料とすることが好適である。なお、この場合は１層目に発熱抵抗体４と同じ材料を用いてもよい。発熱抵抗体４をパターン形成する際に、同時に形成することも可能である。

本実施形態で説明したように、感光性絶縁膜１２は耐摩耗保護層１１を形成する工程の直後に塗布されることが望ましい。こうすれば、工程中で電極配線５を保護することができ、電極配線５のキズや剥れを防止できる。感光性絶縁膜１２はフォトレジスト、感光性ポリイミド樹脂、感光性ソルダーレジスト、感光性有機無機複合材料、等のフォトリソグラフィ法によってボンディングパッド９に開口部を形成できて、かつ電極配線５を変質させない絶縁材料であればよい。電極配線５を保護するため、フォトレジストを用いる場合はハードベーク処理をおこなうことが望ましい。また、耐腐食性を向上するため、水分や腐食性ガスの透過が少ない材料であることが好ましい。

図１、図２及び図１２に示す本実施形態の構成を、他の構成の比較例とともに実施した。

実施例の発熱抵抗体４はＴａ−ＳｉＯ_２を膜厚０．２μｍ、電極配線５はＡｌを膜厚１μｍ、耐摩耗保護層１１はＳｉＡｌＯＮを膜厚６．５μｍとして、上述の製造工程で製作した。比較例もまったく同様に製作された。

続いて、実施例ではフォトレジスト（信越化学工業株式会社製ＳＩＰＲ３２５１）をスピンコーターによって塗布し、通常の露光及び現像をおこなった後、乾燥炉で摂氏２５０度６０分のハードベークをおこなって、感光性絶縁膜１２を膜厚約３μｍで形成した。なお、比較例１は感光性絶縁膜１２を形成しなかった。

引き続き、製造工程で説明したように、ヘッド基板個片ダイシング工程（Ｓ１０）、ワイヤボンディング工程（Ｓ１１）、及び、封止樹脂塗布・硬化工程（Ｓ１２）をおこなった。なお、硬化は乾燥炉で加熱しておこない、硬化温度が摂氏１２０度、加熱硬化時間は６０分である。

このとき、図１３は実施例の状態を示す顕微鏡写真、図１４は図１３の状態を示す模式平面図である。配線領域１６の耐摩耗保護層１１はパッド領域１５近傍が感光性絶縁膜１２に覆われ、その感光性絶縁膜１２が露出するように封止樹脂１３が塗布時の形状を保ったまま硬化していることが分かる。

いっぽう、図１５は比較例１の状態を示す顕微鏡写真、図１６は図１５の状態を示す模式平面図である。図１７は比較例１の部分拡大断面図である。従来のように、配線領域１６の耐摩耗保護層１１１表面の凹凸形状に沿って、封止樹脂１１３が流動していることが分かる。また、塗布時の形状１１３ａが全体的にも乱れて、封止樹脂１１３の境界が歪んでいた。封止樹脂１１３は耐摩耗保護層１１１表面への濡れ性が良く、加熱硬化する過程で流動してしまうと考えられる。

封止樹脂１１３はボンディングワイヤ同士の接触がおきないように個々のボンディングワイヤを絶縁固定し、またボンディングパッド等の電極配線部を他の導電性部材から絶縁するとともに腐食性物質から隔離する目的であるから、封止樹脂１１３の流動を防止する構成として、耐摩耗保護層１１１表面に塗布せず、パッド領域１５の電極配線１０５の露出部分だけに封止樹脂１１３を設けることが考えられる。しかしながら、耐摩耗保護層１１１と封止樹脂１１３との境界（パッド領域１５と配線領域１６の境界）で水分等が浸入しやすく腐食されてしまうことが知られている。このような構成では充分な保護ができない。

図１８は比較例２の部分拡大断面図である。前述のような耐腐食性を向上させる目的からは、図１８に示ように、感光性絶縁膜１１２を封止樹脂１１３が完全に覆っているほうが望ましく、技術常識的な手法である。しかしながら、比較例２の構成では、耐摩耗保護層１１１に塗布された封止樹脂１１３が塗布時の形状１１３ａを保つことができず、やはり流動してしまった。したがって、感光性絶縁膜１１２を封止樹脂１１３が完全に覆うのではなく、発熱抵抗体１０４の側で感光性絶縁膜１１２が露出していることが必要である。こうすれば、図１２のように、感光性絶縁膜１２上の封止樹脂１３は所望のパッド領域１５及び配線領域１６の一部に保持され、発熱抵抗体４側にはみ出すことがない。

以上の説明から明らかなように本実施形態では、ヘッド基板１０を従来より小型化したので、パッド領域１５がプラテンローラと接近する配置になったことから、きわめて顕著な効果が得られた。また、従来のように大きな基板であっても、封止樹脂１３が発熱抵抗体４側に流動して固まると不具合を生じてしまうことに変わりなく、本実施形態で示した構成が有効である。さらに、凸面段差部３ａを形成しない薄型基板に適用してもよい。そのような薄型サーマルヘッドにおいて、本発明はきわめて有効である。

本実施形態の説明において、各印刷ドットＤが折返電極６を有し、コモン配線８が印刷ドット２個の発熱抵抗体４ｂに分岐接続する共通広配線８ｂを有する折返構造としたので、必要な配線数を削減できる。なお、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、印刷ドット１個ごとに共通広配線８ｂを独立して配置した構造であってもよいし、各発熱抵抗体４の両端に個別配線７とコモン配線８が接続され、基板外周に沿ってコモン配線８を引き回した構造であってもよい。

１、１０１、１１０ サーマルヘッド
２、１０２ 放熱性基板
３、１０３ グレーズ層
３ａ 凸面段差部
３ｂ 平坦部
４、４ａ、４ｂ、１０４ 発熱抵抗体
５、１０５ 電極配線
６ 折返配線
７ 個別配線
８ コモン配線
８ａ 共通狭配線
８ｂ 共通広配線
８ｃ 共通電極
９、１０９ ボンディングパッド
１０ ヘッド基板
１１、１１１ 耐摩耗保護層
１２、１１２ 感光性絶縁膜
１３、１１３ 封止樹脂
１５ パッド領域
１６ 配線領域
２０ ＩＣ基板
２１ 駆動ＩＣ
２２ 電源
３０ 取付台
４０、４１、１４０ ボンディングワイヤ
１１３ａ 塗布時の形状
Ｄ 印刷ドット

Claims (8)

1. 放熱性基板と、
   前記放熱性基板に積層され所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体と、
   前記放熱性基板に積層され前記発熱抵抗体に接続された電極配線と、
   前記電極配線に設けられた駆動ＩＣ接続用のボンディングパッドと、
   前記ボンディングパッドに接続されたボンディングワイヤと、
   前記電極配線と前記発熱抵抗体とを覆って保護する耐摩耗保護層と、
   前記電極配線を覆うとともに前記ボンディングパッドに開口部を設けた感光性絶縁膜と、
   前記ボンディングパッドと前記ボンディングワイヤとを覆って保護する封止樹脂と、
   を有し、
   前記電極配線は、前記ボンディングパッドが設けられたパッド領域と、前記発熱抵抗体から前記パッド領域までの配線領域とに亘って配置されて、前記配線領域で前記耐摩耗保護層に覆われ、前記配線領域の前記パッド領域近傍で前記耐摩耗保護層及び前記感光性絶縁膜に覆われており、
   前記封止樹脂は、前記配線領域の前記パッド領域近傍で前記発熱抵抗体側の前記感光性絶縁膜を露出させるように前記感光性絶縁膜の一部を覆っている、
   ことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記ボンディングパッドは前記発熱抵抗体に対応して一列に配列し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. 前記電極配線は、個別配線と、幅狭の共通狭配線及び幅広の共通広配線からなるコモン配線と、前記コモン配線が接続される共通電極と、を少なくとも含み、前記発熱抵抗体に前記個別配線と前記共通広配線との一端部が接続され、前記個別配線の他端部に前記ボンディングパッドが設けられており、
   前記共通狭配線は前記パッド領域で前記ボンディングパッド間に並設されて、前記発熱抵抗体側端部が前記共通広配線に接続され、他端部が前記共通電極に接続されるとともに、
   前記感光性絶縁膜は前記パッド領域で前記共通狭配線と前記共通電極とを覆っ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. 駆動ＩＣを搭載するＩＣ基板を有し、
   前記ＩＣ基板において前記駆動ＩＣと前記ボンディングワイヤとが接続されており、
   前記封止樹脂は、前記ＩＣ基板と前記放熱性基板とに跨り前記ボンディングワイヤを覆っていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
5. サーマルヘッドの製造方法であって、
   （ａ）放熱性基板に、所定ピッチで並ぶ複数の発熱抵抗体を形成し、前記発熱抵抗体に接続された電極配線を形成する工程、
   （ｂ）前記電極配線の一部と前記発熱抵抗体とを覆って保護する耐摩耗保護層を形成する工程、
   （ｃ）前記放熱性基板全体に感光性絶縁膜を塗布し、フォトリソグラフィ法により前記電極配線と前記耐摩耗保護層の一部を覆うとともに前記電極配線に設けられた駆動ＩＣ接続用のボンディングパッドを露出させるパターニングをおこなう工程、
   （ｄ）前記ボンディングパッドにボンディングワイヤを接続する工程、
   （ｅ）前記ボンディングパッドと前記ボンディングワイヤとを覆って封止樹脂を塗布するとともに、前記耐摩耗保護層を有する領域では前記発熱抵抗体の側に前記感光性絶縁膜が露出しているように前記感光性絶縁膜上に前記封止樹脂を塗布する工程、
   を有することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
6. 前記（ａ）工程では、前記ボンディングパッドが前記発熱抵抗体に対応して一列に配列して設けら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の製造方法。
7. 前記（ａ）工程では、フォトリソグラフィ法によりパターニングをおこなって、個別配線と、幅狭の共通狭配線及び幅広の共通広配線からなるコモン配線と、共通電極と、を少なくとも形成し、前記発熱抵抗体に前記個別配線と前記共通広配線との一端部が接続され、前記個別配線の他端部に前記ボンディングパッドを設け、前記共通広配線と連続する前記共通狭配線が前記パッド領域で前記ボンディングパッド間に並設されて、前記発熱抵抗体側の端部と異なる他端部で前記共通電極に接続されるように設けられ、
   前記（ｃ）工程では、前記感光性絶縁膜が前記共通狭配線と前記共通電極とを覆うようにパターニングされることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のサーマルヘッドの製造方法。
8. 前記（ｄ）工程の前に、駆動ＩＣをＩＣ基板に搭載する工程を有し、
   前記（ｄ）工程では、前記ボンディングパッドにボンディングワイヤの一端を接続するとともに、前記駆動ＩＣに前記ボンディングワイヤの他端を接続し、
   前記（ｅ）工程では、前記ボンディングパッドと前記ボンディングワイヤとを覆って封止樹脂を塗布するとともに、前記耐摩耗保護層を有する領域では前記発熱抵抗体の側に前記感光性絶縁膜が露出するように前記感光性絶縁膜上に前記封止樹脂を塗布することを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のサーマルヘッドの製造方法。