JP2508923B2 - Thick film thermal head - Google Patents

Thick film thermal head

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、厚膜サーマルヘッド
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thick film thermal head.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の厚膜サーマルヘッドは、アルミナ
セラミック基板の上面に、アンダグレーズ層(蓄熱層)
を形成し、このアンダグレーズ層上に個別電極と共通電
極から成る電極パターンを形成すると共に、この電極パ
ターン上に跨がり状に発熱抵抗体層を形成し、この発熱
抵抗体及び電極パターンを含む上記絶縁基板に対しガラ
ス保護層を被覆状に形成して構成されている。
2. Description of the Related Art A conventional thick film thermal head has an underglaze layer (heat storage layer) on the upper surface of an alumina ceramic substrate.
And forming an electrode pattern consisting of individual electrodes and a common electrode on this underglaze layer, and forming a heating resistor layer in a straddle shape on this electrode pattern, including this heating resistor and the electrode pattern. A glass protective layer is formed to cover the insulating substrate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記、従来の厚膜サー
マルヘッドでは、電極パターン(個別電極と共通電極と
から成る電極パターン)は、金ペーストを印刷焼成して
形成している。ところが、この金ペーストは高価である
ため、近年、普及型サーマルヘッドには安価な導体ペー
ストを使用して電極パターンを形成することが要望され
ている。しかしながら、現在、安価な導体ペーストを使
用したサーマルヘッドは存在しない。
In the above-mentioned conventional thick film thermal head, the electrode pattern (electrode pattern consisting of individual electrodes and common electrode) is formed by printing and firing a gold paste. However, since this gold paste is expensive, in recent years, it has been required to form an electrode pattern by using an inexpensive conductor paste for a popular thermal head. However, currently, there is no thermal head using an inexpensive conductor paste.

【0004】ところで、例えば安価な銀ペーストを使用
すれば、廉価なサーマルヘッドが得られると考えられ
る。しかし、実際には現在、電極形成に銀ペーストが使
用されてはいない。その理由として、厚膜サーマルヘッ
ドは電極上に発熱抵抗体と保護ガラスとをそれぞれ印刷
焼成して形成するものであり、この焼成温度は800℃
前後の高温である。従って、電極としては800℃程度
の高温で焼成しても膜の劣化を発生させないことが必須
条件となる。ところが、電極を銀で形成した後、800
℃の高温で焼成すると融点の低い銀の焼結が進み、当
初、緻密であった粒子が焼結により成長し粒子間がスケ
る。つまり、銀の焼結が進むと膜の収縮を起こして断線
し、断線不良ヘッド率が高くなり信頼性に欠ける。この
結果、安価な銀ペーストを導体ペーストとして使用し得
ない原因と考えられる。
By the way, it is considered that an inexpensive thermal head can be obtained by using, for example, an inexpensive silver paste. However, in reality, silver paste is not currently used for forming electrodes. The reason is that the thick film thermal head is formed by printing and firing a heating resistor and a protective glass on the electrodes, and the firing temperature is 800 ° C.
It is around high temperature. Therefore, it is an essential condition that the electrode does not deteriorate even if it is fired at a high temperature of about 800 ° C. However, after forming the electrodes with silver,
When fired at a high temperature of ℃, the sintering of silver having a low melting point proceeds, and initially dense particles grow due to sintering, causing a gap between the particles. That is, as the sintering of silver progresses, the film shrinks and breaks, resulting in a high defective head ratio and poor reliability. As a result, it is considered that the reason why inexpensive silver paste cannot be used as the conductor paste.

【0005】この発明は、以上のような課題を解消さ
せ、800℃の高温で焼成しても銀の焼結が防止でき、
断線の虞れがなく安価な厚膜サーマルヘッドを提供する
ことを目的とする。
The present invention solves the above problems and prevents the sintering of silver even when fired at a high temperature of 800 ° C.
An object of the present invention is to provide an inexpensive thick film thermal head that is free from the risk of disconnection.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成させるた
めに、この発明の厚膜サーマルヘッドでは、次のような
構成としている。厚膜サーマルヘッドは、絶縁基板と、
この絶縁基板上に形成されたアンダグレーズ層と、この
アンダグレーズ層上に形成された共通電極及び個別電極
とから成る電極パターンと、この電極パターン上に跨が
って形成された発熱抵抗体層と、この発熱抵抗体層及び
電極パターンを含み前記絶縁基板上に形成された保護層
とから成るものであって、前記電極パターンは銀の有機
化合物を主成分としたペースト中に、銀より融点の高い
貴金属有機化合物を混合して成る厚膜導体ペーストにて
印刷焼成したことを特徴としている。
In order to achieve this object, the thick film thermal head of the present invention has the following structure. Thick film thermal head is an insulating substrate,
An underglaze layer formed on the insulating substrate, an electrode pattern including a common electrode and individual electrodes formed on the underglaze layer, and a heating resistor layer formed over the electrode pattern And a protective layer formed on the insulating substrate including the heating resistor layer and an electrode pattern, wherein the electrode pattern has a melting point higher than that of silver in a paste mainly composed of an organic compound of silver. It is characterized in that it is printed and fired with a thick-film conductor paste formed by mixing an organic compound of a noble metal having a high temperature.

【0007】このような構成を有する厚膜サーマルヘッ
ドでは、銀の有機化合物(銀ペースト)を主成分とし
て、銀より融点の高い他の貴金属有機化合物、例えば
金、プラチナ等の貴金属を混合して成る厚膜導体用ペー
ストを、基板上に印刷焼成し、この後にホトリソグラフ
ィで所望の形状にパターニングして電極パターンを形成
する。従って、ペースト段階で混合するので均一に金属
成分が分散する。また、この混合ペーストを印刷焼成す
ると金属膜が得られるが、この金属膜は銀が主成分とな
り、その中に他の貴金属が均一に分散された状態とな
る。従って、銀膜中に分散された他の貴金属が銀の焼結
を阻害し、800℃の高温で焼成しても銀の焼結が防止
でき断線の虞れが全くなくなる。この結果、安価で全く
断線が発生しない厚膜サーマルヘッドが得られる。
In the thick film thermal head having such a structure, an organic compound of silver (silver paste) is used as a main component, and another noble metal organic compound having a melting point higher than that of silver, for example, a noble metal such as gold or platinum is mixed. The resulting thick film conductor paste is printed and baked on a substrate, and then patterned into a desired shape by photolithography to form an electrode pattern. Therefore, since the metal components are mixed at the paste stage, the metal components are uniformly dispersed. Further, a metal film is obtained by printing and firing this mixed paste, and this metal film has silver as a main component and other noble metals are uniformly dispersed therein. Therefore, the other noble metal dispersed in the silver film hinders the sintering of silver, and even if it is fired at a high temperature of 800 ° C., the sintering of silver can be prevented, and there is no fear of disconnection. As a result, it is possible to obtain a thick film thermal head that is inexpensive and has no disconnection.

【0008】[0008]

【実施例】図1は、この発明に係る厚膜サーマルヘッド
の具体的な一実施例を示す要部断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts showing a concrete embodiment of a thick film thermal head according to the present invention.

【0009】厚膜サーマルヘッドは、公知のように、絶
縁基板(アルミナセラミック基板)1の上面に、アンダ
グレーズ層2を形成し、このアンダグレーズ層2上に共
通電極3と個別電極4とから成る電極パターン5を形成
し、この電極パターン5上に跨がって発熱抵抗体6が形
成され、更にこの発熱抵抗体6及び電極パターン5を含
む上記絶縁基板1上にガラス保護膜7を形成して構成さ
れている。
As is well known, the thick film thermal head has an underglaze layer 2 formed on an upper surface of an insulating substrate (alumina ceramic substrate) 1, and a common electrode 3 and an individual electrode 4 are formed on the underglaze layer 2. The electrode pattern 5 is formed, the heating resistor 6 is formed over the electrode pattern 5, and the glass protective film 7 is formed on the insulating substrate 1 including the heating resistor 6 and the electrode pattern 5. Is configured.

【0010】図5は、電極パターン5の要部を示す平面
図である。電極パターン5は、共通電極3と個別電極4
とから成り、共通電極3には櫛の歯状の引出し部31が
突設され、この隣合う引出し部31間に各個別電極4が
それぞれ食い違い状に対向配置されている。また、発熱
抵抗体6は帯状で、上記引出し部31と個別電極4とに
跨がって形成してある。
FIG. 5 is a plan view showing a main part of the electrode pattern 5. The electrode pattern 5 includes a common electrode 3 and an individual electrode 4.
The common electrode 3 is provided with a comb tooth-shaped lead-out portion 31, and the individual electrodes 4 are arranged in a staggered manner between the adjacent lead-out portions 31. The heating resistor 6 has a strip shape and is formed so as to straddle the lead-out portion 31 and the individual electrode 4.

【0011】この発明の特徴は、電極パターン(共通電
極3及び個別電極4)5を、金ペーストではなく、銀の
有機化合物を主成分として、銀より融点の高い他の貴金
属有機化合物(例えば金或いはプラチナの有機化合物)
を混合してなる厚膜導体ペーストを使用して形成した点
にある。。
A feature of the present invention is that the electrode pattern (common electrode 3 and individual electrode 4) 5 is made of another noble metal organic compound (for example, gold) having a melting point higher than that of silver, not a gold paste but an organic compound of silver as a main component. Or organic compound of platinum)
It is formed by using a thick film conductor paste obtained by mixing .

【0012】実施例では、厚膜導体ペーストとして、銀
の有機化合物ペースト中に、金の有機化合物ペーストを
混合したものを使用する。例えば、銀の有機化合物ペー
スト中に、金含有率を10重量%としている。この厚膜
導体ペーストを、アンダグレーズ層2上に印刷し、80
0℃で焼成し1μmの導体膜を得る。次に、ヨウ素ヨウ
化カリウム水溶液にてエッチングし、8dots/mm
の電極を形成する。更に、この電極パターン5上に発熱
抵抗体6と保護ガラス7を、それぞれ800℃で形成
し、1728dots/Headの厚膜サーマルヘッド
を得る。
In the embodiment, as the thick film conductor paste, a mixture of a silver organic compound paste and a gold organic compound paste is used. For example, the gold content is 10% by weight in the silver organic compound paste. This thick film conductor paste is printed on the underglaze layer 2 and
It is baked at 0 ° C. to obtain a conductor film having a thickness of 1 μm. Then, etching with an aqueous solution of potassium iodide iodine, 8 dots / mm
Is formed. Further, the heating resistor 6 and the protective glass 7 are formed on the electrode pattern 5 at 800 ° C. to obtain a thick film thermal head of 1728 dots / Head.

【0013】かくして、得られた電極パターン5では、
ペースト段階で金を混合するので、均一に金属成分が分
散する。更に、この混合ペーストを印刷焼成すると金属
膜が得られるが、この膜は銀が主成分となり、その中に
他の貴金属(金)が均一に分散された状態となる。従っ
て、800℃前後の高温で焼成しても、銀膜中に分散さ
れた他の金属(融点の高い金属・金)が銀の焼結を阻害
する。従って、銀導体の焼結が進まず、断線不良発生の
虞れがない。
In the electrode pattern 5 thus obtained,
Since gold is mixed at the paste stage, the metal component is uniformly dispersed. Further, when the mixed paste is printed and baked, a metal film is obtained. This film contains silver as a main component and other noble metal (gold) is uniformly dispersed therein. Therefore, even if it is fired at a high temperature of around 800 ° C., the other metal (metal having a high melting point / gold) dispersed in the silver film inhibits the sintering of silver. Therefore, the sintering of the silver conductor does not proceed, and there is no fear of a disconnection defect.

【0014】図3は、銀導体膜中の金の含有率を変化さ
せて断線率を調べた結果である。この図3では、横軸に
銀膜中の金含有率(重量%)をとり、縦軸に断線不良ヘ
ッド率(%)をとった。この結果によると、金含有率が
0の場合、断線不良ヘッド率が100%となっている。
図5で示すように、800℃の高温で焼成した結果、銀
の焼結が進み、膜の収縮を起こし断線している。また、
金の含有率が1%の場合、断線不良ヘッド率は極端に良
好となっているが、未だ完全ではない。図6で示すよう
に、一部、銀の焼結により粒子間が僅かにスケ(銀導体
が収縮し)ている。更に、金の含有率を10%とした場
合は、断線不良率は殆ど0%に近い完全状態であった。
つまり、実施例の場合(金の含有率を10%とした場
合)は、図4で示すように、銀の焼結は完全に防止さ
れ、膜の収縮による断線は全く発生していない。
FIG. 3 shows the results of examining the wire breakage rate by changing the gold content in the silver conductor film. In FIG. 3, the horizontal axis represents the gold content (% by weight) in the silver film, and the vertical axis represents the disconnection defective head ratio (%). According to this result, when the gold content rate is 0, the disconnection defective head rate is 100%.
As shown in FIG. 5, as a result of firing at a high temperature of 800 ° C., the sintering of silver proceeds, causing the film to contract and breaking. Also,
If the gold content is 1%, the defective head ratio for disconnection is extremely good, but it is not yet perfect. As shown in FIG. 6, partly due to the sintering of silver, there is a slight gap between the particles (the silver conductor contracts). Further, when the gold content was set to 10%, the disconnection defect rate was almost 0% in a perfect state.
That is, in the case of the example (when the gold content is 10%), as shown in FIG. 4, the sintering of silver is completely prevented and the disconnection due to the shrinkage of the film does not occur at all.

【0015】なお、上記実施例では、銀の有機化合物ペ
ースト中に、金の有機化合物ペーストを混合したものを
使用する例を示したが、この発明で、銀の有機化合物ペ
ースト中に混合させる貴金属有機化合物のペーストは金
一種に限るものではなく、必要により複数の貴金属有機
化合物を混合したものであってもよい。例えば銀と金の
有機化合物混合ペーストにRh(ロジュウム)を混合す
ると、ロジュウムは固まりにくく、膜状を保持しようと
する性質があるため、ロジュウムが網目状となって銀と
金が均等に混合されるという利点がある。
In the above embodiment, an example in which the gold organic compound paste is mixed with the silver organic compound paste is used, but in the present invention, the noble metal mixed with the silver organic compound paste is used. The paste of the organic compound is not limited to one kind of gold, and may be a mixture of a plurality of noble metal organic compounds if necessary. For example, when Rh (Rhodium) is mixed with an organic compound mixed paste of silver and gold, the rhodium is hard to solidify and tends to maintain a film shape, so that the rhodium becomes a mesh shape and silver and gold are evenly mixed. There is an advantage that

【0016】[0016]

【発明の効果】この考案では、以上のように、電極パタ
ーンを、銀の有機化合物を主成分としたペースト中に、
銀より融点の高い他の貴金属有機化合物を混合して成る
厚膜導体ペーストにて印刷焼成することとしたから、銀
の焼結を完全に防止でき断線の虞れが解消される許かり
でなく、安価な銀を主成分とし高価な金を僅かに含んだ
混合ペーストを使用することで、安価で品質性能の良い
厚膜サーマルヘッドを提供し得る等、発明目的を達成し
た優れた効果を有する。
According to the present invention, as described above, the electrode pattern is formed in the paste containing the organic compound of silver as the main component.
Since printing and firing was performed using a thick film conductor paste made by mixing other noble metal organic compound having a melting point higher than silver, silver sintering can be completely prevented and the risk of wire breakage can be eliminated. By using a mixed paste containing inexpensive silver as a main component and a little expensive gold, it is possible to provide an inexpensive thick film thermal head with good quality performance. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例厚膜サーマルヘッドを示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example thick film thermal head.

【図2】実施例厚膜サーマルヘッドの電極パターンを示
す要部平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a principal portion showing an electrode pattern of a thick film thermal head according to an embodiment.

【図3】銀導体膜中の金の含有率を変化させ断線率を調
べた結果の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a result of examining a wire breakage rate by changing a gold content rate in a silver conductor film.

【図4】銀導体膜中に10%の金を含有させた場合の断
線率結果を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a result of a wire breakage rate when 10% of gold is contained in a silver conductor film.

【図5】銀導体膜中に金を全く含有させない場合の断線
率結果を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a result of a wire breakage rate when gold is not contained at all in a silver conductor film.

【図6】銀導体膜中に一%の金を含有させた場合の断線
率結果を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a result of a wire breakage rate when 1% of gold is contained in a silver conductor film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁基板 2 アンダグレーズ層 5 電極パターン 6 発熱抵抗体 7 ガラス保護層 1 Insulating Substrate 2 Underglaze Layer 5 Electrode Pattern 6 Heating Resistor 7 Glass Protective Layer

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁基板と、この絶縁基板上に形成された
アンダグレーズ層と、このアンダグレーズ層上に形成さ
れた共通電極及び個別電極とから成る電極パターンと、
この電極パターン上に跨がって形成された発熱抵抗体層
と、この発熱抵抗体層及び電極パターンを含み前記絶縁
基板上に形成された保護層とから成る厚膜サーマルヘッ
ドにおいて、前記電極パターンは、銀の有機化合物を主
成分としたペースト中に、銀より融点の高い貴金属有機
化合物を混合して成る厚膜導体ペーストにて印刷焼成し
たことを特徴とする厚膜サーマルヘッド。
1. An electrode pattern comprising an insulating substrate, an underglaze layer formed on the insulating substrate, and a common electrode and an individual electrode formed on the underglaze layer.
A thick film thermal head comprising a heating resistor layer formed over the electrode pattern and a protective layer including the heating resistor layer and the electrode pattern and formed on the insulating substrate. Is a thick-film thermal head characterized by being printed and fired with a thick-film conductor paste made by mixing a noble metal organic compound having a melting point higher than silver in a paste containing an organic compound of silver as a main component.
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