JP2021100826A - サーマルプリントヘッド - Google Patents

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保博 不破
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智士 木本
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Abstract

【課題】 印字の精細化を図るとともによりスムーズな導通機能を果たすことが可能なサーマルプリントヘッドを提供すること。【解決手段】 半導体基板１と、抵抗体層４と、配線層３と、を備えるサーマルプリントヘッドであって、半導体基板１は、凸状部１３を有し、凸状部１３は、天面１３０と、第１傾斜側面１３１と、第２傾斜側面１３２と、を有し、天面１３０および第１傾斜側面１３１の境界と天面１３０および第２傾斜側面１３２の境界とのすくなくともいずれかにおいて抵抗体層４を覆う被覆導電層をさらに備える。【選択図】 図１４

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドに関する。
従来から知られているサーマルプリントヘッドは、基板と、抵抗体層と、配線層と、を備える。このようなサーマルプリントヘッドは、たとえば特許文献１に開示されている。同文献に開示のサーマルプリントヘッドにおいて、抵抗体層および配線層は、基板に形成されている。抵抗体層は、主走査方向に配列された複数の発熱部を有する。
より精細な印字を行うには、複数の発熱部のピッチを縮小することが必要である。これに伴い、配線層をより微細に形成することが求められる。このため、配線層の微細形成の程度によって、印字の精細化が阻害されることが問題となる。また、配線層を含む導通経路は、スムーズな導通機能を果たすことが求められる。
特開２０１２−５１３１９号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、印字の精細化を図るとともによりスムーズな導通機能を果たすことが可能なサーマルプリントヘッドを提供することをその課題とする。
本発明によって提供されるサーマルプリントヘッドは、半導体基板と、前記半導体基板に支持され且つ通電によって発熱する主走査方向に配列された複数の発熱部を有する抵抗体層と、前記抵抗体層上に形成され且つ前記複数の発熱部に通電するための導通経路に含まれる配線層と、を備えるサーマルプリントヘッドであって、前記半導体基板は、Ｓｉを含み、前記導通経路は、前記半導体基板と前記半導体基板および前記抵抗体層の間に介在するシリサイド層とを含むことを特徴としている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記シリサイド層は、Ｔｉ、Ｔａ、ＣｏおよびＮｉの少なくともいずれかを含む。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線層は、前記複数の発熱部に各別に繋がる複数の個別電極と、前記複数の発熱部を挟んで前記複数の個別電極とは反対側に配置された部分を有しており且つ前記複数の発熱部と導通する共通電極とを有しており、前記共通電極と前記半導体基板とが導通している。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線層および前記抵抗体層を覆う絶縁性保護層を備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体基板と前記配線層および前記抵抗体層との間に設けられた絶縁層を備えており、前記絶縁層は、前記半導体基板と前記共通電極とを導通させる共通電極用第１開口を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記シリサイド層は、前記絶縁層と前記半導体基板とが重なる領域のすべてに形成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層と前記半導体基板とが、当接している。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極用第１開口は、主走査方向に長く延びる形状である。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗体層は、前記共通電極用第１開口内に位置する抵抗側第１貫通導通部を有し、前記シリサイド層は、前記抵抗側第１貫通導通部と前記半導体基板との間に介在する抵抗側第１介在部を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極は、前記抵抗側第１貫通導通部に接する配線側第１貫通導通部を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層は、前記複数の発熱部を挟んで副走査方向において前記共通電極用第１開口とは反対側に位置し且つ前記半導体基板と前記共通電極とを導通させる共通電極用第２開口を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗体層は、前記共通電極用第２開口内に位置する抵抗側第２貫通導通部を有し、前記シリサイド層は、前記抵抗側第２貫通導通部と前記半導体基板との間に介在する抵抗側第２介在部を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極は、前記抵抗側第２貫通導通部に接する配線側第２貫通導通部を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線層に導通し且つ前記複数の発熱部に個別に通電させる複数の制御素子を備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極用第２開口は、前記厚さ方向視において前記制御素子と重なる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁性保護層は、前記複数の個別電極および前記共通電極の少なくとも一方の一部ずつを露出させる制御素子用開口を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御素子用開口に形成された制御素子用パッドを備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御素子は、前記制御素子用パッドに導通接合されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁性保護層は、副走査方向において前記制御素子に対して前記複数の発熱部とは反対側に位置し且つ前記配線層を露出させる配線部材用開口を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線部材用開口に形成された配線部材用パッドを備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線部材用パッドに接合された配線部材を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線部材は、フレキシブル配線基板である。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体基板は、厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面と、前記主面から前記厚さ方向に突出し且つ主走査方向に長く延びる凸状部と、を有し、前記複数の発熱部は、前記厚さ方向視において前記凸状部と重なる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記主面は、前記凸状部を挟んで副走査方向に互いに離間する第１領域および第２領域を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記凸状部は、前記主面と平行であり且つ前記主面から厚さ方向に離間した天面、前記天面と前記第１領域との間に介在し且つ前記主面に対して傾斜した第１傾斜側面と、前記天面と前記第２領域との間に介在し且つ前記主面に対して傾斜した第２傾斜側面と、を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の発熱部は、前記厚さ方向視において前記天面と重なる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極用第１開口は、前記厚さ方向視において前記第１領域と重なる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極用第２開口は、前記厚さ方向視において前記第２領域と重なる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御素子は、前記厚さ方向視において前記第２領域と重なる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記天面および前記第１傾斜側面の境界と前記天面および前記第２傾斜側面の境界とのすくなくともいずれかにおいて前記抵抗体層を覆う被覆導電層をさらに備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記被覆導電層は、前記天面および前記第１傾斜側面の境界と前記天面および前記第２傾斜側面の境界との双方において前記抵抗体層を覆う。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記被覆導電層は、前記抵抗体層と前記配線層との間に介在する下地導電層によって構成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体基板は、Ｓｉに金属元素がドープされた材質からなる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗体層は、ＴａＮからなる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線層は、Ｃｕからなる。
本発明によれば、前記複数の発熱部に通電するための前記導通経路が、前記半導体基板を含んでいる。前記半導体基板によって導通が図られることにより、それに相当する部分を前記配線層の一部として形成する必要が無い。これにより、前記主面側に設けるべき前記配線層の面積を縮小することが可能である。この結果、前記配線層を形成するための領域を拡大することが可能であり、前記複数の発熱部を小型化および挟ピッチ化することに対応して、前記配線層をより容易に形成することができる。したがって、印字の精細化を図ることができる。また、前記抵抗体層と前記半導体基板との間には、前記シリサイド層が介在している。前記シリサイド層が介在することにより、前記抵抗体層と前記半導体基板との間にオーミックコンタクトが形成され、ショットキーコンタクトが形成されることを回避することが可能である。これにより、前記抵抗体層と前記半導体基板との間の抵抗特性を、一般的な線形特性とすることができる。したがって、よりスムーズな導通機能を実現することができる。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明の第１実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。 図１のサーマルプリントヘッドを示す要部拡大斜視図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 図１のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１〜図５は、本発明の第１実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡ１は、半導体基板１、絶縁層２、配線層３、抵抗体層４、絶縁性保護層５、シリサイド層６、表面保護層５９、複数の制御素子７、保護樹脂８、支持部材９１および配線部材９２を備えている。サーマルプリントヘッドＡ１は、プラテンローラ９９１との間に挟まれて搬送される印刷媒体９９２に印刷を施すプリンタに組み込まれるものである。このような印刷媒体９９２としては、たとえばバーコードシートやレシートを作成するための感熱紙が挙げられる。
図１は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す要部拡大断面図である。図４は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す要部拡大平面図である。図５は、サーマルプリントヘッドＡ１を示す要部拡大斜視図である。なお、理解の便宜上、図３においては、支持部材９１を省略している。また、図４は、サーマルプリントヘッドＡ１の一部を示している。また、図５においては、理解の便宜上、半導体基板１、配線層３および抵抗体層４と、後述する絶縁層２の共通電極用第１開口２１および共通電極用第２開口２２のみを示している。
半導体基板１は、通電を許容する抵抗率を有する半導体材料からなる。このような半導体材料としては、たとえば、Ｓｉに金属元素がドープされた材質が挙げられる。半導体基板１は、主面１１、裏面１２および凸状部１３を有する。なお、半導体基板１は、凸状部１３を有さない構成であってもよい。
主面１１および裏面１２は、厚さ方向ｚにおいて互いに反対側を向く。凸状部１３は、主面１１から厚さ方向ｚに突出した部位である。凸状部１３は、主走査方向ｘに長く延びている。
主面１１は、凸状部１３を挟んで副走査方向に互いに離間する第１領域１１１および第２領域１１２を有する。
凸状部１３は、天面１３０、第１傾斜側面１３１および第２傾斜側面１３２を有する。天面１３０は、主面１１と平行であり且つ主面１１から厚さ方向に離間している。第１傾斜側面１３１は、天面１３０と第１領域１１１との間に介在しており、主面１１に対して傾斜している。第２傾斜側面１３２は、天面１３０と第２領域１１２との間に介在しており、主面１１に対して傾斜している。
本実施形態においては、主面１１として、（１００）面が選択されている。また、第１傾斜側面１３１および第２傾斜側面１３２が天面１３０および主面１１となす角度は、同一であり、たとえば５４．７度である。
主面１１は、第１領域１１１および第２領域１１２を有する。第１領域１１１と第２領域１１２とは、凸状部１３によって互いに区画された領域である。本実施形態においては、第２領域１１２は、第１領域１１１よりも副走査方向ｙ寸法および面積が大である。
半導体基板１の大きさは特に限定されないが、一例を挙げると、半導体基板１の副走査方向ｙ寸法が、２．０ｍｍ〜３．０ｍｍ程度、ｘ方向寸法が、１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度である。主面１１と裏面１２との厚さ方向ｚ距離が、４００μｍ〜５００μｍ程度、凸状部１３の厚さ方向ｚ高さが、２５０μｍ〜４００μｍ程度である。
シリサイド層６は、金属とＳｉとの化合物金属からなる層であり、半導体基板１上に形成されている。このようなシリサイド層６の材質としては、たとえばＴｉ、Ｔａ、ＣｏおよびＮｉのいずれかとＳｉとの化合物金属が挙げられる。シリサイド層６の厚さは特に限定されず、たとえば０．０１μｍ〜０．１μｍであり、より好ましくは０．０３μｍ程度である。本実施形態においては、シリサイド層６は、半導体基板１の主面１１および凸状部１３のすべてを覆っている。
絶縁層２は、シリサイド層６と配線層３および抵抗体層４との間に設けられている。絶縁層２は、絶縁性材料からなり、たとえばＳｉＯ2やＳｉＮまたはＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）からなる。絶縁層２の厚さは特に限定されず、その一例を挙げるとたとえば５μｍ〜１５μｍであり、好ましくは１０μｍ程度である。
絶縁層２は、共通電極用第１開口２１および共通電極用第２開口２２を有する。共通電極用第１開口２１は、絶縁層２を厚さ方向ｚに貫通している。本実施形態においては、共通電極用第１開口２１は、厚さ方向ｚ視において第１領域１１１と重なっている。また、共通電極用第１開口２１は、主走査方向ｘに長く延びる形状であり、たとえばスリット状である。
共通電極用第２開口２２は、絶縁層２を厚さ方向ｚに貫通している。本実施形態においては、共通電極用第２開口２２は、厚さ方向ｚ視において第２領域１１２と重なっている。
シリサイド層６は、抵抗側第１介在部６１および抵抗側第２介在部６２を有している。抵抗側第１介在部６１は、共通電極用第１開口２１内に位置する部位である。抵抗側第２介在部６２は、共通電極用第２開口２２内に位置する部位である。
抵抗体層４は、半導体基板１に支持されており、本実施形態においては、絶縁層２上に形成されている。抵抗体層４は、複数の発熱部４１を有している。複数の発熱部４１は、各々に選択的に通電されることにより、印刷媒体９９２を局所的に加熱するものである。複数の発熱部４１は、主走査方向ｘに沿って配置されている。本実施形態においては、複数の発熱部４１は、厚さ方向ｚ視において凸状部１３に重なっており、より具体的には天面１３０にその全てが重なっている。抵抗体層４は、たとえばＴａＮからなる。抵抗体層４の厚さは特に限定されず、たとえば０．０３μｍ〜０．０７μｍであり、好ましくは０．０５μｍ程度である。
発熱部４１の形状は特に限定されないが、図４に示す例においては、発熱部４１は、屈曲形状とされている。
本実施形態においては、抵抗体層４は、抵抗側第１貫通導通部４２１および抵抗側第２貫通導通部４２２を有する。抵抗側第１貫通導通部４２１は、共通電極用第１開口２１を通じてシリサイド層６の抵抗側第１介在部６１に接しており、半導体基板１の主面１１の第１領域１１１に導通している。抵抗側第２貫通導通部４２２は、共通電極用第２開口２２を通じてシリサイド層６の抵抗側第２介在部６２に接しており、半導体基板１の主面１１の第２領域１１２に導通している。
配線層３は、複数の発熱部４１に通電するための導通経路を構成するためのものである。配線層３は、半導体基板１に支持されており、本実施形態においては、抵抗体層４上に積層されている。配線層３は、抵抗体層４よりも低抵抗な金属材料からなり、たとえばＣｕからなる。また、配線層３は、Ｃｕからなる層と、当該層と抵抗体層４との間に介在するＴｉからなる層とを有する構成であってもよい。配線層３の厚さは特に限定されず、たとえば０．３μｍ〜０．５μｍである。
配線層３は、複数の個別電極３１および共通電極３２を有する。複数の個別電極３１は、複数の発熱部４１に各別に繋がっている。本実施形態においては、複数の個別電極３１は、複数の発熱部４１に対して、副走査方向ｙにおいて第２領域１１２側に位置している。
共通電極３２は、複数の発熱部４１を挟んで複数の個別電極３１とは副走査方向ｙにおいて反対側に配置された部分を有している。また、実施形態の共通電極３２は、複数の個別電極３１よりも副走査方向ｙ方向において第２領域１１２側（図３における図中左方側）に位置する部分を有している。共通電極３２は、複数の発熱部４１のすべてと導通している。なお、図３は、理解の便宜上、第２領域１１２において共通電極３２を横切る断面を示しているが、主走査方向ｘにおける他の位置における断面では、配線層３は、共通電極３２とは電位が異なり絶縁された複数の部分を有している。
図３および図４から理解されるように、本実施形態においては、抵抗体層４のうち複数の個別電極３１と共通電極３２との間において配線層３から露出した部分が、複数の発熱部４１となっている。
本実施形態においては、共通電極３２は、配線側第１貫通導通部３２１および配線側第２貫通導通部３２２を有する。配線側第１貫通導通部３２１は、抵抗体層４の抵抗側第１貫通導通部４２１に接している。配線側第２貫通導通部３２２は、抵抗体層４の抵抗側第２貫通導通部４２２に接している。このような構成により、配線層３の共通電極３２のうち厚さ方向ｚ視において第１領域１１１と重なる部分は、絶縁層２の共通電極用第１開口２１を通じて、抵抗側第１貫通導通部４２１および抵抗側第１介在部６１を介することにより、半導体基板１と導通している。また、共通電極３２のうち厚さ方向ｚ視において第２領域１１２と重なる部分は、絶縁層２の共通電極用第２開口２２を通じて、抵抗側第２貫通導通部４２２および抵抗側第２介在部６２を介することにより、半導体基板１と導通している。この結果、本実施形態においては、複数の発熱部４１に通電するための導通経路が、配線層３とシリサイド層６および半導体基板１とを含んでいる。より具体的には、共通電極３２に流れる電流がシリサイド層６および半導体基板１を経由する構成となっている。
絶縁性保護層５は、配線層３および抵抗体層４を覆っている。絶縁性保護層５は、絶縁性の材料からなり、配線層３および抵抗体層４を保護している。絶縁性保護層５の材質は、たとえばＳｉＯ2である。絶縁性保護層５の厚さは特に限定されず、たとえば０．８μｍ〜２．０μｍであり、好ましくは１．０μｍ程度である。
絶縁性保護層５は、導電性保護層用開口５１、複数の制御素子用開口５２および複数の配線部材用開口５３を有する。導電性保護層用開口５１は、厚さ方向ｚ視において第１領域１１１と重なっており、共通電極３２を露出させている。導電性保護層用開口５１は、たとえば主走査方向ｘに長く延びる形状である。図示された例においては、導電性保護層用開口５１は、厚さ方向ｚ視において共通電極用第１開口２１と重なっている。制御素子用開口５２は、厚さ方向ｚ視において第２領域１１２と重なっており、複数の個別電極３１および共通電極３２をそれぞれ露出させている。
複数の配線部材用開口５３は、複数の制御素子用開口５２に対して複数の発熱部４１とは副走査方向ｙにおいて反対側に設けられている。複数の配線部材用開口５３は、配線層３の共通電極３２や、ｘ方向において共通電極３２とは異なる位置に設けられ且つ共通電極３２とは絶縁された配線層３の他の部分をそれぞれ露出させている。
表面保護層５９は、厚さ方向ｚ視において複数の発熱部４１と重なり且つ絶縁性保護層５上に積層されている。表面保護層５９は、導電性材料からなり、たとえばＡｌＮからなる。表面保護層５９は、厚さ方向ｚ視において第１領域１１１と重なる部分を有しており、保護層貫通導電部５９１を有する。保護層貫通導電部５９１は、導電性保護層用開口５１を通じて共通電極３２に接している。なお、表面保護層５９は、ＳｉＣ等の明瞭な導電性を有さない材質によって形成されていてもよい。この場合、導電性保護層用開口５１および保護層貫通導電部５９１は、形成されていなくてもよい。
複数の制御素子７は、配線層３に導通し且つ複数の発熱部４１に個別に通電させるためのものである。複数の制御素子７は、主走査方向ｘに配列されている。複数の制御素子７は、厚さ方向ｚ視において共通電極用第２開口２２と重なっている。
本実施形態においては、サーマルプリントヘッドＡ１は、制御素子用パッド３８１を有する。制御素子用パッド３８１は、Ｃｕ，Ｎｉ等の金属からなり、制御素子用開口５２に形成されている。制御素子７は、複数の制御素子電極７１を有している。制御素子電極７１は、制御素子用パッド３８１に導電性接合材７９を介して導通接合されている。導電性接合材７９は、たとえばはんだである。
配線部材９２は、配線層３とたとえばプリンタの電源部（図示略）とを導通させるためのものである。配線部材９２は、たとえばプリント配線基板である。このような配線部材９２は、たとえば樹脂層９２１、配線層９２２および保護層９２３を有する。樹脂層９２１は、可撓性を有する樹脂からなる。配線層９２２は、樹脂層９２１に積層されており、たとえばＣｕ等の金属からなる。保護層９２３は、樹脂層９２１に対して配線層９２２とは反対側に積層されており、樹脂層９２１および配線層９２２を保護する層である。
サーマルプリントヘッドＡ１は、配線部材用パッド３８２を有している。配線部材用パッド３８２は、絶縁性保護層５の配線部材用開口５３に形成されており、Ｃｕ，Ｎｉ等の金属からなる。配線部材９２の配線層９２２は、配線部材用パッド３８２に対して導通接合されている。なお、サーマルプリントヘッドＡ１は、複数の配線部材用パッド３８２を有している。図３に示す配線部材用パッド３８２は、共通電極３２と導通している。複数の配線部材用パッド３８２の幾つかは、配線層３のうち共通電極３２とは絶縁された、図３とは異なる位置に設けられた他の部分に導通している。
支持部材９１は、半導体基板１を支持している。支持部材９１は、たとえばＡｌ等の金属からなる。支持部材９１は、凹部９１１を有している。凹部９１１は、半導体基板１を収容する部位であり、半導体基板１を支持している。半導体基板１は、凹部９１１に対してたとえば接合層９１９によって接合されている。接合層９１９は、半導体基板１からの熱を支持部材９１に伝えるとともに、半導体基板１と支持部材９１とを絶縁しうるものが好ましい。このような接合層９１９として、たとえば樹脂系接着剤が挙げられる。
支持部材９１の寸法は、特に限定されず、その一例を挙げると、副走査方向ｙ寸法が、５．０ｍｍ〜８．０ｍｍ程度、ｘ方向寸法が、１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度である。また、厚さ方向ｚ寸法が、２．０〜４．０ｍｍ程度である。
保護樹脂８は、制御素子７を保護しており、たとえば絶縁性の樹脂からなる。また、保護樹脂８は、厚さ方向ｚ視において凸状部１３の第２傾斜側面１３２と重なり、天面１３０を露出させている。本実施形態においては、保護樹脂８は、配線部材９２の一部を覆っている。
次に、サーマルプリントヘッドＡ１の製造方法の一例について、図６〜１１を参照しつつ以下に説明する。
まず、半導体基板材料を用意する。半導体基板材料は、低抵抗な半導体材料からなりたとえばＳｉに金属元素がドープされた材質からなる。また、この半導体基板材料は、（１００）面を有する。この（１００）面を所定のマスク層で覆った後に、たとえばＫＯＨを用いた異方性エッチングを行う。これにより、図６に示す半導体基板１が得られる。主面１１および天面１３０は、（１００）面である。第１傾斜側面１３１および第２傾斜側面１３２は、異方性エッチングによって形成された傾斜面であり、主面１１となす角度が、それぞれ５４．７度である。なお、本手法と異なり、切削加工等を用いて半導体基板１を形成してもよい。次いで、ＣＶＤやスパッタ等の薄膜形成プロセスによって、主面１１および凸状部１３を覆う金属層を形成する。この金属層は、たとえばＴｉ、Ｔａ、ＣｏおよびＮｉのいずれかからなる。そして、半導体基板１と当該金属層とを、たとえば拡散炉内において８００℃程度に加熱する。これにより、前記金属層と半導体基板１のＳｉとによって、シリサイド層６が形成される。
次いで、図７に示すように、絶縁層２を形成する。絶縁層２の形成は、たとえばＣＶＤを用いてＳｉＯ2を堆積させることによって行う。また、エッチング等によって、共通電
極用第１開口２１および共通電極用第２開口２２を形成する。シリサイド層６のうち共通電極用第１開口２１内に位置する部位が抵抗側第１介在部６１となり、共通電極用第２開口２２内に位置する部位が抵抗側第２介在部６２となる。
次いで、図８に示すように、抵抗体層４を形成する。抵抗体層４の形成は、たとえば、スパッタリングによって絶縁層２上にＴａＮの薄膜を形成することによって行う。
次いで、抵抗体層４を覆う配線層３を形成する。配線層３の形成は、たとえばめっきやスパッタリング等によってＣｕからなる層を形成することによって行う。また、Ｃｕ層を形成する前に、Ｔｉ層を形成してもよい。そして、配線層３の選択的なエッチングと抵抗体層４の選択的なエッチングとを施すことにより、図９に示す配線層３および抵抗体層４が得られる。配線層３は、複数の個別電極３１と共通電極３２とを有する。抵抗体層４は、複数の発熱部４１を有する。また、共通電極３２は、配線側第１貫通導通部３２１および配線側第２貫通導通部３２２を有する。抵抗体層４は、抵抗側第１貫通導通部４２１および抵抗側第２貫通導通部４２２を有する。
次いで、図１０に示すように、絶縁性保護層５を形成する。絶縁性保護層５の形成は、たとえばＣＶＤを用いて絶縁層２、配線層３および抵抗体層４上にＳｉＯ2を堆積させた
後に、エッチング等を行うことにより実行される。
次いで、図１１に示すように、表面保護層５９を形成する。また、制御素子用パッド３８１および配線部材用パッド３８２を形成する。次いで、図１２に示すように配線部材９２を配線部材用パッド３８２に接合する。そして、半導体基板１を支持部材９１に接合層９１９を用いて接合した後に保護樹脂８を形成する。以上の工程を経ることにより、サーマルプリントヘッドＡ１が得られる。
次に、サーマルプリントヘッドＡ１の作用について説明する。
本実施形態によれば、複数の発熱部４１に通電するための導通経路が、半導体基板１を含んでいる。半導体基板１によって導通が図られることにより、それに相当する部分を配線層３の一部として形成する必要が無い。これにより、主面１１側に設けるべき配線層３の面積を縮小することが可能である。この結果、配線層３を形成するための領域を拡大することが可能であり、複数の発熱部４１を小型化および挟ピッチ化することに対応して、配線層３をより容易に形成することができる。したがって、印字の精細化を図ることができる。
また、共通電極用第１開口２１においては、抵抗体層４の抵抗側第１貫通導通部４２１と半導体基板１の第１領域１１１との間にシリサイド層６の抵抗側第１介在部６１が介在している。抵抗側第１介在部６１が介在することにより、抵抗側第１貫通導通部４２１と第１領域１１１との間にオーミックコンタクトが形成され、ショットキーコンタクトが形成されることを回避することが可能である。これにより、抵抗側第１貫通導通部４２１と第１領域１１１との間の抵抗特性を、一般的な線形特性とすることができる。したがって、よりスムーズな導通機能を実現することができる。
また、共通電極用第２開口２２においては、抵抗体層４の抵抗側第２貫通導通部４２２と半導体基板１の第２領域１１２との間にシリサイド層６の抵抗側第２介在部６２が介在している。抵抗側第２介在部６２が介在することにより、抵抗側第２貫通導通部４２２と第２領域１１２との間にオーミックコンタクトが形成され、ショットキーコンタクトが形成されることを回避することが可能である。これにより、抵抗側第２貫通導通部４２２と第２領域１１２との間の抵抗特性を、一般的な線形特性とすることができる。したがって、よりスムーズな導通機能を実現することができる。
シリサイド層６は、主面１１および凸状部１３のすべてを覆うように形成されている。このため、シリサイド層６の形成においては、パターニング等の工程が不要である。これは、サーマルプリントヘッドＡ１の製造工程の効率化に適している。
また、半導体基板１は、共通電極３２と導通している。共通電極３２は、複数の発熱部４１のすべてと導通する部位である。このため、半導体基板１を、互いに絶縁された複数の部位に分割するなどを強いられない。
半導体基板１は、共通電極用第１開口２１および共通電極用第２開口２２を通じて配線側第１貫通導通部３２１および配線側第２貫通導通部３２２と導通している。共通電極用第１開口２１および共通電極用第２開口２２と配線側第１貫通導通部３２１および配線側第２貫通導通部３２２は、複数の発熱部４１を副走査方向ｙに挟んでいる。このような配置により、導通経路のうち半導体基板１によって構成される部分は、複数の発熱部４１を厚さ方向ｚにおいてバイパスする格好となる。これは、複数の発熱部４１の小型化および挟ピッチ化に好ましい。
さらに、導通経路のうち半導体基板１によって構成される部分は、厚さ方向ｚ視において複数の制御素子７に重なっている。これにより、配線層３と複数の制御素子７との干渉を抑制することが可能である。
共通電極用第１開口２１は、主走査方向ｘに長く延びている。これにより、配線層３と半導体基板１との接触抵抗を低減することができる。
絶縁性保護層５は、保護層貫通導電部５９１を通じて配線層３の共通電極３２と導通している。絶縁性保護層５は、印刷媒体９９２と擦れ合う部分であり、静電気が帯電しやすい。この帯電した電荷を配線層３の共通電極３２へと適切に逃がすことが可能である。
半導体基板１には、凸状部１３が形成されている。複数の発熱部４１は、厚さ方向ｚ視において凸状部１３と重なる。これにより、印刷媒体９９２に対して複数の発熱部４１を含む部位をより高い圧力で押し付けることが可能である。これは、印字の精細化に好ましい。
凸状部１３は、天面１３０、第１傾斜側面１３１および第２傾斜側面１３２を有する。天面１３０は、主面１１と平行な平面であり、複数の発熱部４１を形成する部位として好ましい。第１傾斜側面１３１および第２傾斜側面１３２を有する構成は、これらを跨ぐように配線層３および抵抗体層４を形成するのに適している。
図１３および図１４は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
図１３は、本発明の第２実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡ２は、シリサイド層６の構成が、上述したサーマルプリントヘッドＡ１と異なっている。
本実施形態においては、シリサイド層６は、抵抗側第１介在部６１および抵抗側第２介在部６２を構成する部分を有する一方、主面１１および凸状部１３のすべてを覆う構成とはされていない。このため、絶縁層２のほとんどが、半導体基板１に接している。抵抗側第１介在部６１および抵抗側第２介在部６２は、共通電極用第１開口２１および共通電極用第２開口２２内に位置している。このような抵抗側第１介在部６１および抵抗側第２介在部６２は、共通電極用第１開口２１および共通電極用第２開口２２を有する絶縁層２を形成した後に、Ｔｉ、Ｔａ、ＣｏおよびＮｉからなる金属層をパターン形成し、上述した拡散炉を用いた工程を経ることによって形成することができる。
このような実施形態によっても、印字の精細化を図るとともに、よりスムーズな導通機能を実現することができる。
図１４は、本発明の第３実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドＡ３は、配線層３の構成が上述した実施形態と異なっている。なお、シリサイド層６の構成は、上述したサーマルプリントヘッドＡ１およびサーマルプリントヘッドＡ２のいずれのシリサイド層６であってもよい。
本実施形態においては、配線層３と抵抗体層４との間に介在する下地導電層３９が設けられている。下地導電層３９は、たとえば配線層３を形成するためのＣｕメッキ工程における下地層となる部位である。下地導電層３９は、たとえばＴｉからなり、その厚さは、０．１μｍ〜０．２μｍであり、好ましくは０．１７μｍ程度である。
下地導電層３９は、第１被覆導電部３９１および第２被覆導電部３９２を有する。第１被覆導電部３９１は、天面１３０と第１傾斜側面１３１との境界において、抵抗体層４を覆う部位である。第２被覆導電部３９２は、天面１３０と第２傾斜側面１３２との境界において抵抗体層４を覆う部位である。このような下地導電層３９は、本発明の被覆導電層の一例に相当する。なお、サーマルプリントヘッドＡ１およびサーマルプリントヘッドＡ２においては、配線層３の一部が被覆導電層として機能している。
また、本実施形態においては、配線層３の個別電極３１および共通電極３２は、凸状部１３の天面１３０から退避した領域に設けられている。
このような実施形態によっても、印字の精細化を図るとともに、よりスムーズな導通機能を実現することができる。また、天面１３０と第１傾斜側面１３１との境界や天面１３０と第２傾斜側面１３２との境界は、屈曲した形状である。抵抗体層４は、相対的に低抵抗な層であり、また相対的に薄い層である場合が多い。このような部位において抵抗体層４が配線層３や下地導電層３９から露出していると、電流集中、温度集中、応力集中等に起因して抵抗体層４が破損する虞があることが、発明者の試験によって判明した。本実施形態においては、これらの部位において、第１被覆導電部３９１および第２被覆導電部３９２によって抵抗体層４が覆われているため、抵抗体層４を保護することができる。
下地導電層３９を構成するＴｉは、配線層３を構成するＣｕよりも熱伝導率が低い。このため、下地導電層３９の第１被覆導電部３９１および第２被覆導電部３９２は、抵抗体層４を保護しつつ、発熱部４１において発生した熱を意図せずｙ方向に伝達してしまうことを抑制することができる。これは、サーマルプリントヘッドＡ３の印刷の高速化や明瞭化に有利である。
本発明に係るサーマルプリントヘッドは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るサーマルプリントヘッドの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
Ａ１〜Ａ３ ：サーマルプリントヘッド
１ ：半導体基板
２ ：絶縁層
３ ：配線層
４ ：抵抗体層
５ ：絶縁性保護層
６ ：シリサイド層
７ ：制御素子
８ ：保護樹脂
１１ ：主面
１２ ：裏面
１３ ：凸状部
２１ ：共通電極用第１開口
２２ ：共通電極用第２開口
３１ ：個別電極
３２ ：共通電極
３９ ：下地導電層
４１ ：発熱部
５１ ：導電性保護層用開口
５２ ：制御素子用開口
５３ ：配線部材用開口
５９ ：表面保護層
６１ ：抵抗側第１介在部
６２ ：抵抗側第２介在部
７１ ：制御素子電極
７９ ：導電性接合材
９１ ：支持部材
９２ ：配線部材
１１１ ：第１領域
１１２ ：第２領域
１３０ ：天面
１３１ ：第１傾斜側面
１３２ ：第２傾斜側面
３２１ ：配線側第１貫通導通部
３２２ ：配線側第２貫通導通部
３８１ ：制御素子用パッド
３８２ ：配線部材用パッド
３９１ ：第１被覆導電部
３９２ ：第２被覆導電部
４２１ ：抵抗側第１貫通導通部
４２２ ：抵抗側第２貫通導通部
５９１ ：保護層貫通導電部
９１１ ：凹部
９１９ ：接合層
９２１ ：樹脂層
９２２ ：配線層
９２３ ：保護層
９９１ ：プラテンローラ
９９２ ：印刷媒体
ｘ ：主走査方向
ｙ ：副走査方向
ｚ ：方向

Claims (8)

  1. 半導体基板と、
    前記半導体基板に支持され且つ通電によって発熱する主走査方向に配列された複数の発熱部を有する抵抗体層と、
    前記抵抗体層上に形成され且つ前記複数の発熱部に通電する配線層と、を備えるサーマルプリントヘッドであって、
    前記半導体基板は、前記半導体基板の厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面と、前記主面から前記厚さ方向に突出し且つ主走査方向に長く延びる凸状部と、を有し、
    前記複数の発熱部は、前記厚さ方向視において前記凸状部と重なり、
    前記主面は、前記凸状部を挟んで副走査方向に互いに離間する第１領域および第２領域を有し、
    前記凸状部は、前記主面と平行であり且つ前記主面から前記厚さ方向に離間した天面と、前記天面と前記第１領域との間に介在し且つ前記主面に対して傾斜した第１傾斜側面と、前記天面と前記第２領域との間に介在し且つ前記主面に対して傾斜した第２傾斜側面と、を有し、
    前記天面および前記第１傾斜側面の境界と前記天面および前記第２傾斜側面の境界とのすくなくともいずれかにおいて前記抵抗体層を覆う被覆導電層をさらに備える、サーマルプリントヘッド。
  2. 前記被覆導電層は、前記天面および前記第１傾斜側面の境界と前記天面および前記第２傾斜側面の境界との双方において前記抵抗体層を覆う、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
  3. 前記被覆導電層は、前記抵抗体層と前記配線層との間に介在する下地導電層によって構
    成されている、請求項１または２に記載のサーマルプリントヘッド。
  4. 前記被覆導電層は、Tiを含む、請求項３に記載のサーマルプリントヘッド。
  5. 前記配線層は、Ｃｕを含む、請求項３または４に記載のサーマルプリントヘッド。
  6. 前記被覆導電層は、前記天面および前記第１傾斜側面の境界と前記天面および前記第２傾斜側面の境界とのすくなくともいずれかにおいて前記配線層から露出している、請求項３ないし５のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
  7. 前記被覆導電層は、前記天面および前記第１傾斜側面の境界と前記天面および前記第２傾斜側面の境界との双方において前記抵抗体層を覆い、且つ前記配線層から露出している、請求項３ないし６のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。
  8. 前記配線層の一部が、前記天面および前記第１傾斜側面の境界と前記天面および前記第２傾斜側面の境界とのすくなくともいずれかにおいて前記抵抗体層を覆うことにより、前記被覆導電層を構成している、請求項１または２に記載のサーマルプリントヘッド。
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