JP2521360B2 - Thermal recording device - Google Patents

Thermal recording device

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JP2521360B2
JP2521360B2 JP10427890A JP10427890A JP2521360B2 JP 2521360 B2 JP2521360 B2 JP 2521360B2 JP 10427890 A JP10427890 A JP 10427890A JP 10427890 A JP10427890 A JP 10427890A JP 2521360 B2 JP2521360 B2 JP 2521360B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、ファクシミリやプリンタ等に使用される感
熱記録装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Field of Industrial Application> The present invention relates to a thermal recording apparatus used in a facsimile, a printer or the like.

<従来の技術> 従来例による感熱記録装置について第6図を参照して
説明する。
<Prior Art> A conventional thermal recording apparatus will be described with reference to FIG.

従来、ファクシミリやワードプロセッサ用プリンター
等の各種記録装置にはワイヤードット方式、レーザープ
リンタ方式、感熱記録方式、あるいは熱転写方式等の印
字方式を用いた記録装置があり、それらは主に事務機器
として使用されてきたが、近年家庭用機器として需要が
高まるにつれて、その小型化、低価格化及び低騒音化が
要求されている。そうした中、従来の感熱印字記録装置
においては、第7図に示すように純度が90%以上のAl2O
3より成るセラミック基板101上に蓄熱の為のグレーズ層
102を形成したグレーズドセラミック基板を使用し、そ
の上に、複数個の発熱抵抗体103を走査方向に一列に配
置し、各々の発熱抵抗体103の一端と制御素子104とを電
気的に接続した個別電極105と、他端を共通として電気
的に接続する共通電極106を形成し、更に前記発熱抵抗
体103と個別電極105及び共通電極106(以下前記個別電
極105および共通電極106を総称する場合、配線電極107
と称す。)を摩耗劣化等より防ぐ為の保護膜108を備え
た構造となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various recording devices such as a printer for a facsimile or a word processor have a recording device using a printing method such as a wire dot method, a laser printer method, a thermal recording method, or a thermal transfer method, which are mainly used as office equipment. However, as demand for household appliances has increased in recent years, downsizing, price reduction, and noise reduction have been required. Under such circumstances, in the conventional thermal print recorder, as shown in FIG. 7, Al 2 O having a purity of 90% or more is used.
A glaze layer for heat storage on a ceramic substrate 101 composed of 3
Using a glazed ceramic substrate on which 102 is formed, a plurality of heating resistors 103 are arranged in a line in the scanning direction, and one end of each heating resistor 103 and the control element 104 are electrically connected. In the case where the individual electrode 105 and the common electrode 106 having the other end electrically connected in common are formed, and further the heating resistor 103, the individual electrode 105 and the common electrode 106 (hereinafter, the individual electrode 105 and the common electrode 106 are collectively referred to as , Wiring electrode 107
Called. ) Is provided with a protective film 108 for preventing the deterioration due to wear and the like.

また、前記セラミック基板101に前記制御素子104をフ
ェイスダウンボンディング法により前記個別電極105と
制御素子104の電極とを半田バンプを介して接続し、制
御素子104に樹脂モールド109を施している。
Further, the control element 104 is connected to the ceramic substrate 101 by a face-down bonding method between the individual electrode 105 and the electrode of the control element 104 via solder bumps, and the control element 104 is provided with a resin mold 109.

更に、サーミスタ、コネクタ、コンデンサー等を半田
付けした両面フレキシブル回路基板110を裏打ち基板111
に圧接し、該両面フレキシブル回路基板110及び裏打ち
基板111の一部をヘッドカバー112とヒートシンク113に
よって挟み、前記ヘッドカバー112からヒートシンク113
までをビスにより固定している。尚、114は外部接続用
コネクタ、115は前記両面フレキシブル回路基板110の電
気的接点を下方に押さえつけるための押さえゴムであ
る。
Furthermore, the double-sided flexible circuit board 110 to which a thermistor, a connector, a condenser, etc. are soldered is used as a backing board 111.
The head cover 112 and the heat sink 113 sandwich a part of the double-sided flexible circuit board 110 and the backing board 111 between the head cover 112 and the heat sink 113.
Are fixed with screws. In addition, 114 is an external connection connector, and 115 is a pressing rubber for pressing down the electrical contacts of the double-sided flexible circuit board 110.

<発明が解決しようとする課題> ところで第7図に示すような従来の感熱記録装置の構
造において、前記発熱抵抗体103に電力を供給し、感熱
紙を発色させるためには、ある程度の印加電力が必要と
なる。例えば、前記セラミック基板101の厚さ0.8mm、グ
レーズ層102の厚さ75μm、発熱抵抗体103の厚さを0.2
μm、配線電極107の厚さを0.8μm、保護膜108の厚さ
を3μm、発熱抵抗体103の幅を110μm、長さを170μ
m、抵抗値を1700Ωに設定した感熱記録装置を印加電圧
24V、パルス印加周期5msで駆動すると1素子当たり0.34
mJ以上の印加エネルギーが必要となる。
<Problems to be Solved by the Invention> In the structure of the conventional thermal recording apparatus as shown in FIG. 7, in order to supply electric power to the heating resistor 103 and color the thermal paper, a certain amount of applied power is applied. Is required. For example, the ceramic substrate 101 has a thickness of 0.8 mm, the glaze layer 102 has a thickness of 75 μm, and the heating resistor 103 has a thickness of 0.2 mm.
μm, the thickness of the wiring electrode 107 is 0.8 μm, the thickness of the protective film 108 is 3 μm, the width of the heating resistor 103 is 110 μm, and the length is 170 μm.
m, resistance value set to 1700Ω, thermal recording device applied voltage
0.34 per element when driven at 24 V and pulse application period of 5 ms
Applied energy of mJ or more is required.

このような感熱記録装置の印加エネルギーの低減化を
図る為には蓄熱層である前記グレーズ層102をより厚く
形成しなくてはならない。しかし、前記グレーズ層102
を厚くした場合には、印加エネルギーを低く押さえて駆
動できるが、前記グレーズ層102での蓄熱量が大きくな
るため印加パルスを止めても感熱紙が発色する、いわゆ
る尾引き現象が発生してしまう。また前記グレーズ層10
2を厚くし、印加エネルギーを低減させ、しかも尾引き
現象をなくす為には、印加パルスの周期を充分に長く
し、グレーズ層102に蓄積された熱を時間的余裕をもっ
て前記セラミック基板101に放熱すれば改善できるが、
高速化への要求を満足することができないという問題が
あった。
In order to reduce the energy applied to such a thermal recording apparatus, the glaze layer 102, which is a heat storage layer, must be formed thicker. However, the glaze layer 102
When the thickness is increased, the applied energy can be suppressed to be low, but the amount of heat stored in the glaze layer 102 becomes large, so that the thermal paper is colored even if the applied pulse is stopped, a so-called tailing phenomenon occurs. . Also, the glaze layer 10
In order to increase the thickness of 2, reduce the applied energy, and eliminate the tailing phenomenon, the period of the applied pulse is made sufficiently long and the heat accumulated in the glaze layer 102 is radiated to the ceramic substrate 101 with a time margin. Can be improved,
There is a problem that the demand for higher speed cannot be satisfied.

一方、前記セラミック基板101の製造上の観点から見
た場合、原料粉末からアルカリ成分を除去する工程、高
温焼成の際に発生するソリを研磨により修正する工程、
高い寸法精度を要求される発熱抵抗体103及び配線電極1
07をグレーズ上にフォトリソグラフィ等で形成する際に
必要になる基板端面の平坦性を得る為の端面研磨工程等
が必要となる上、セラミック焼成の際、基板のソリやグ
レーズ層102のピンホール、うねり、突起等の問題によ
る歩留り低下が発生し、製造コストが高くなるという問
題点があった。
On the other hand, from the viewpoint of manufacturing the ceramic substrate 101, a step of removing the alkaline component from the raw material powder, a step of correcting the sled generated during high temperature firing by polishing,
Heating resistor 103 and wiring electrode 1 that require high dimensional accuracy
An edge polishing process is required to obtain the flatness of the end face of the substrate that is required when 07 is formed on the glaze by photolithography, etc. In addition, during the ceramic firing, the warp of the substrate and the pinhole of the glaze layer 102 However, there is a problem in that the yield is reduced due to problems such as waviness and protrusions, and the manufacturing cost is increased.

更にセラミック基板の面積を大きくした場合、上記セ
ラミック基板101のソリやグレーズ層102のピンホールに
よる歩留り低下が更に著しくなり、しかも焼成炉の口径
を大きくするため設備コスト費の増加が生じ、セラミッ
ク基板の価格が高くなってしまうという問題点もあっ
た。
When the area of the ceramic substrate is further increased, the yield decrease due to the warpage of the ceramic substrate 101 and the pinholes of the glaze layer 102 becomes more significant, and moreover the equipment cost is increased because the diameter of the firing furnace is increased. There was also the problem that the price would rise.

本発明は上記問題点に鑑み、絶縁基板として耐熱性樹
脂より成る銅張り印刷配線基板を使用した上で、熱伝導
率の低い材料、例えば耐熱性樹脂を絶縁基板または蓄熱
層材料に使用し、且つ前記絶縁基板上の銅を利用して放
熱層を要所に配置することにより、熱特性の改善を図
り、低消費電力化、高速化および低価格化のすべてを解
決することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention uses a copper-clad printed wiring board made of a heat-resistant resin as an insulating substrate, and uses a low thermal conductivity material, for example, a heat-resistant resin as an insulating substrate or a heat storage layer material, In addition, by disposing a heat dissipation layer in a required place by using copper on the insulating substrate, it is intended to improve thermal characteristics and solve all of low power consumption, high speed, and low price. .

<課題を解決するための手段> 上記目的を達成するために本発明は絶縁基板上に複数
個の発熱抵抗体を走査方向に並べて配置し、前記各発熱
抵抗体の一端を夫々制御素子と電気的に接続する個別電
極と、前記発熱抵抗体の他端と共通に、電気的に接続さ
れる共通電極を備えた感熱記録装置において、前記絶縁
基板は耐熱性樹脂より成る銅張り印刷配線基板で構成
し、前記発熱抵抗体の下部に、前記絶縁基板上の銅箔を
利用して形成した放熱層と、該放熱層を被服するポリイ
ミド系樹脂によりなる蓄熱層とを積層したことを特徴と
する。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above-mentioned object, the present invention arranges a plurality of heating resistors on an insulating substrate side by side in the scanning direction, and one end of each heating resistor is connected to a control element and an electric element. In a thermal recording device having a common electrode that is electrically connected and a common electrode that is electrically connected in common with the other end of the heating resistor, the insulating substrate is a copper-clad printed wiring board made of heat-resistant resin. A heat dissipation layer formed by using a copper foil on the insulating substrate and a heat storage layer made of a polyimide resin covering the heat dissipation layer are laminated under the heat generating resistor. .

<作用> 上記構造において、本発明による蓄熱層は、後述の表
から明らかなように従来のガラスグレーズによる蓄熱層
の約1/4の熱拡散率(熱拡散率が十分に低い)を有する
ポリイミド樹脂を使用しているため熱遮断性能が従来の
感熱記録装置より優れており、電力印加時において、前
記ポリイミドの下層にある銅箔の放熱層に移動する熱量
を少なくし、感熱紙側に移動する熱量を多くする作用を
有するので、印加電圧が効率良く使用され、省エネルギ
ー化が容易となる。
<Operation> In the above structure, the heat storage layer according to the present invention is a polyimide having a thermal diffusivity (heat diffusivity is sufficiently low) of about 1/4 that of the conventional glass glaze heat storage layer, as is apparent from the table below. Since it uses a resin, it has better heat insulation performance than the conventional thermal recording device, and when power is applied, it reduces the amount of heat transferred to the heat dissipation layer of the copper foil underneath the polyimide and moves to the thermal paper side. Since it has the effect of increasing the amount of heat to be applied, the applied voltage can be used efficiently and energy saving can be facilitated.

またポリイミド蓄熱層下には、放熱層として従来の放
熱層兼絶縁基板の材料であるアルミナセラミックより約
9倍の熱拡散率を有する(熱拡散率が十分高い)銅をパ
ターンエッチングにより配置しているので印字後の放熱
性が良く、例えば従来のガラスグレーズ層を厚く形成し
た時に生じていた印字の際の尾引き現象は前記放熱層に
移動する熱のスピードが早くなることにより、本発明に
よる製造では生じなくなる。
Under the polyimide heat storage layer, copper having a thermal diffusivity about 9 times (the thermal diffusivity is sufficiently high) which is about 9 times as high as that of the alumina ceramic which is the material of the conventional heat radiation layer and insulating substrate is arranged as a heat radiation layer by pattern etching. Since the heat dissipation after printing is good, for example, the tailing phenomenon during printing that occurred when a conventional glass glaze layer was formed thickly is because the speed of heat moving to the heat dissipation layer becomes faster, It disappears in manufacturing.

また、本発明は前記ポリイミド蓄熱層及び、銅放熱層
の熱拡散率の高低差を十分に大きく設定して熱効率の改
善を図ったのに加え、それらの下に配置している絶縁基
板を従来のアルミナセラミック基板よりも十分に低い熱
拡散率を有する(または、ある程度低い熱拡散率を有す
る)耐熱性樹脂で適度な厚さを有して構成することによ
り、この絶縁基板で、ある程度の熱(直接的に印字に寄
与しない程度の熱量)を保持することができ、省エネル
ギー化が図れる。
Further, the present invention aims to improve the thermal efficiency by setting the difference in height of the thermal diffusivity of the polyimide heat storage layer and the copper heat dissipation layer to a sufficiently large value, and in addition to the conventional insulating substrate placed below them. The insulating substrate is made of a heat-resistant resin having a thermal diffusivity sufficiently lower than that of the alumina ceramic substrate (or having a thermal diffusivity somewhat lower than that of the alumina ceramic substrate) and has a proper thickness. (The amount of heat that does not directly contribute to printing) can be held, and energy can be saved.

また本発明による絶縁基板は、耐熱性樹脂により形成
された銅張り印刷配線基板(例えば耐熱性ガラスエポキ
シ基板)を使用しているので、従来のセラミック基板と
違いアルカリ成分の除去、高温焼成、基板の研磨といっ
た工程を必要とせず、且つ基板の大型化を図ることが容
易であることから生産性の向上が図れ、コスト低減化が
できる。
In addition, since the insulating substrate according to the present invention uses a copper-clad printed wiring board (for example, a heat-resistant glass epoxy substrate) formed of a heat-resistant resin, unlike conventional ceramic substrates, removal of alkali components, high-temperature baking, and substrate Since it is easy to increase the size of the substrate without requiring a step such as polishing, productivity can be improved and cost can be reduced.

<実 施 例> 以下に本発明の一実施例を図面を用いて詳述する。第
1図は本発明構成による感熱記録装置に関する要部斜視
図、第2図は本発明の一実施例による感熱記録装置の断
面図、第3図の(a)は放熱構造を有していない印刷配
線基板を使用した時の熱応答特性図、第3図(b)は放
熱層と裏面金属層を有した印刷配線基板を使用した時の
熱応答特性図、第3図(c)は放熱層のみを有した印刷
配線基板を使用した時の熱応答特性図、第4図は本発明
の一実施例及び従来例の印字パワーと印字濃度との関係
を示す図、第5図は発熱抵抗体の熱分布特性を示す図、
第6図は(a)乃至(i)は本発明の一実施例による感
熱記録装置の製造工程図である。
<Example> An example of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a main part of a thermal recording apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a thermal recording apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 (b) is a thermal response characteristic diagram when a printed wiring board is used, FIG. 3 (b) is a thermal response characteristic diagram when a printed wiring board having a heat dissipation layer and a back metal layer is used, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a thermal response characteristic when a printed wiring board having only layers is used, FIG. 4 is a diagram showing a relationship between print power and print density in one embodiment of the present invention and a conventional example, and FIG. Diagram showing the heat distribution characteristics of the body,
FIGS. 6A to 6I are manufacturing process diagrams of a thermal recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

また下記表は感熱記録装置の各構成材料の熱拡散率を
示す表である。
The following table is a table showing the thermal diffusivity of each constituent material of the thermal recording apparatus.

まず第2図について説明する。尚、第7図に示す。従
来例と同一機能部分については同一記号を付している。
First, FIG. 2 will be described. Incidentally, it is shown in FIG. The same functional parts as those in the conventional example are designated by the same symbols.

第2図に示すように、本発明一実施例による感熱記録
装置は絶縁基板1上に複数個の発熱抵抗体2を走査方向
に並べて配置し、前記各発熱抵抗体2の一端を制御素子
3と電気的に接続する個別電極4と、前記各発熱抵抗体
2の他端と共通に、電気的に接続される共通電極5を備
えてなり、前記絶縁基板1は耐熱性樹脂より成る銅張り
印刷配線基板で構成し、前記発熱抵抗体2の下部に、前
記絶縁基板1上の銅箔を利用して形成した放熱層6と該
放熱層6を被服するポリイミド系樹脂により成る蓄熱層
7とを積層している。
As shown in FIG. 2, in a thermal recording apparatus according to an embodiment of the present invention, a plurality of heating resistors 2 are arranged side by side in the scanning direction on an insulating substrate 1, and one end of each heating resistor 2 is connected to a control element 3. And a common electrode 5 that is electrically connected in common with the other end of each of the heating resistors 2, and the insulating substrate 1 is copper-clad made of heat-resistant resin. A heat dissipation layer 6 formed of a printed wiring board and formed below the heat generating resistor 2 by using a copper foil on the insulating substrate 1, and a heat storage layer 7 made of a polyimide resin covering the heat dissipation layer 6. Are stacked.

先の熱拡散率表に示す通り、本例による蓄熱層7は従
来のガラスグレーズによる蓄熱層の約1/4の熱拡散率を
有するポリイミド樹脂を使用し、放熱層6には、従来の
放熱層兼絶縁基板の材料であるアルミナセラミックより
約9倍の熱拡散率を有し、且つポリイミド樹脂の熱拡散
率より3桁程高い銅を使用している。また絶縁基板1も
熱拡散率の低い(本例ではポリイミドより約2倍、ガラ
スグレーズより約1/2倍の熱拡散率を有するガラスエポ
キシ樹脂基板を使用)耐熱性銅張り印刷配線基板を使用
し、その基板の表面側には前述の放熱層6が、裏面側に
は下部の放熱用金属層10が銅により形成されている。
As shown in the thermal diffusivity table above, the heat storage layer 7 according to this example uses a polyimide resin having a thermal diffusivity about 1/4 of that of the conventional glass glaze heat storage layer. Copper, which has a thermal diffusivity about 9 times that of alumina ceramics, which is the material of the layer / insulating substrate, and which is about three orders of magnitude higher than the thermal diffusivity of the polyimide resin is used. Further, the insulating substrate 1 also uses a heat-resistant copper-clad printed wiring board having a low thermal diffusivity (in this example, a glass epoxy resin substrate having a thermal diffusivity about twice that of polyimide and about half the glass glaze is used). The above-mentioned heat dissipation layer 6 is formed on the front surface side of the substrate, and the lower heat dissipation metal layer 10 is formed of copper on the back surface side.

第2図において、さらに詳述する。絶縁基板1は熱分
解開始温度350℃、厚さ0.8mm、長さ232mm、幅80mmの耐
熱性印刷配線基板であり、ガラス繊維にエポキシ樹脂を
含浸して形成したガラスエポキシ基板で構成されてい
る。この絶縁基板1は、従来使用していたセラミック基
板製の感熱記録装置より安価で生産できる反面、熱分
解温度より高い温度で加熱できない(本実施例では350
℃)、ソリやウネリが発生しやすい等の問題がある。
このため生産工程においては、前記絶縁基板1の温度が
熱分解温度を越えない条件で行う生産工程とし、また感
熱記録装置の製造中において絶縁基板1の熱変形を防止
する層、基板のソリやウネリを防止する層として絶縁基
板1の表裏両面の金属層(放熱層6,裏面金属層10)を張
り付けた状態のままで生産を行う。
Further details will be described with reference to FIG. The insulating substrate 1 is a heat-resistant printed wiring board having a thermal decomposition starting temperature of 350 ° C., a thickness of 0.8 mm, a length of 232 mm and a width of 80 mm, and is composed of a glass epoxy substrate formed by impregnating glass fiber with epoxy resin. . Although this insulating substrate 1 can be produced at a lower cost than the conventional thermal recording device made of a ceramic substrate, it cannot be heated at a temperature higher than the thermal decomposition temperature (350 in this embodiment).
℃), there is a problem that warp and swell easily occur.
Therefore, in the production process, the production process is performed under the condition that the temperature of the insulating substrate 1 does not exceed the thermal decomposition temperature, and a layer for preventing thermal deformation of the insulating substrate 1 during the production of the thermal recording apparatus, warp of the substrate, As a layer for preventing swelling, production is performed with the metal layers (heat dissipation layer 6, back surface metal layer 10) on both sides of the insulating substrate 1 stuck.

尚、放熱層6及び裏面金属層10は、絶縁基板1に銅箔
を張り付けた(いわゆる銅張り印刷配線基板)後、無電
解メッキ法によりNiP層(またはNi層)を介してAu層を
積層した3層構造となっている。3層構造とする理由は
以下の2点による。即ち、銅のみでは酸化しやすく、
後述するフェイスダウンボンディング部のバンプ形成時
に半田バンプの接続ができない。銅層上にAuを直接積
層した場合、生産工程中の熱処理工程において両層間に
拡散が発生し、この結果Au層表面で銅が酸化を引き起こ
すため銅層とAu層間に拡散防止バリヤー(NiP)層を施
した3層構造とすることで酸化防止を図る。
The heat dissipation layer 6 and the back surface metal layer 10 are obtained by laminating a copper foil on the insulating substrate 1 (so-called copper-clad printed wiring board) and then stacking an Au layer via a NiP layer (or Ni layer) by electroless plating. It has a three-layer structure. The reason for having a three-layer structure is as follows. That is, it is easy to oxidize with only copper,
Solder bumps cannot be connected at the time of forming bumps in the face-down bonding portion described later. When Au is directly laminated on the copper layer, diffusion occurs between both layers in the heat treatment process during the production process, and as a result, copper oxidizes on the surface of the Au layer, resulting in a diffusion prevention barrier (NiP) between the copper layer and the Au layer. Oxidation is prevented by using a three-layer structure with layers.

このように表裏両面に金属層を施した絶縁基板1は、
表面側金属層をエッチングにより、放熱層6およびフェ
イスダウンボンディング部11をパターン形成し、また裏
面側金属層はエッチング等を行わずそのまま裏面金属層
10として使用される。
In this way, the insulating substrate 1 having the metal layers on both sides is
The heat-dissipating layer 6 and the face-down bonding portion 11 are patterned by etching the front-side metal layer, and the back-side metal layer is not etched and the back-side metal layer is left as it is.
Used as 10.

蓄熱層7はポリイミド樹脂により形成され、またフェ
イスダウンボンディング部11を構成する半田ダム12も同
時に形成する。この蓄熱層7は熱拡散率が0.11(mm2/se
c)のシロキサン結合を含んだポリイミド樹脂を使用し
ている。これは従来使用していたガラスグレーズの熱拡
散率0.45(mm2/sec)の約1/4に値し、よって従来と比較
して絶縁基板側にロスする熱が減少して、感熱紙に伝わ
る熱エネルギーの割合が高くなり、省エネルギー化に対
応できる。またシロキサン結合を含んだポリイミド樹脂
は、金属との密着性にも優れている。
The heat storage layer 7 is formed of a polyimide resin, and the solder dam 12 forming the face-down bonding portion 11 is also formed at the same time. This heat storage layer 7 has a thermal diffusivity of 0.11 (mm 2 / se
The polyimide resin containing the siloxane bond of c) is used. This is about 1/4 of the thermal diffusivity of 0.45 (mm 2 / sec) of the glass glaze used in the past, so the heat lost to the insulating substrate side is reduced compared to the conventional one, making it a thermal paper. The ratio of heat energy transmitted is high, and energy saving can be achieved. Further, the polyimide resin containing a siloxane bond is also excellent in adhesion to a metal.

ポリイミド蓄熱層7上には、無機物層8を介して走査
方向に配列した複数個の発熱抵抗体2が積層される。こ
のうち無機物層8は蓄熱層7より薄く形成したSiO2膜よ
り形成している。このSiO2は絶縁材料である上に熱拡散
率がポリイミドより約8倍大きく、発熱抵抗体部の熱分
布を均一化するべく、熱を2次元方向にすばやく拡散さ
せる効果を有する。
A plurality of heating resistors 2 arranged in the scanning direction are laminated on the polyimide heat storage layer 7 with an inorganic layer 8 interposed therebetween. Of these, the inorganic layer 8 is formed of a SiO 2 film formed to be thinner than the heat storage layer 7. This SiO 2 is an insulating material and has a thermal diffusivity that is about eight times larger than that of polyimide, and has the effect of quickly diffusing heat in a two-dimensional direction in order to make the heat distribution of the heating resistor part uniform.

また発熱抵抗体2は例えばTaSiO2膜で形成され、一端
に制御素子3と電気的に接続を行う個別配線電極4と、
夫々の発熱抵抗体2の他端と共通に、電気的に接続を行
う共通配線電極5が配置され、制御素子3の制御により
選択的に電力が供給され発熱する。
The heating resistor 2 is formed of, for example, a TaSiO 2 film, and has an individual wiring electrode 4 electrically connected to the control element 3 at one end,
A common wiring electrode 5 for electrical connection is arranged in common with the other end of each heating resistor 2, and electric power is selectively supplied by the control of the control element 3 to generate heat.

尚、共通配線電極5と放熱層を電気的に接続すると熱
効率が向上すると同時に、共通電極に流れる電流に対し
て十分な電流容量を得ることができるため、感熱記録装
置の小型化が可能である。
When the common wiring electrode 5 and the heat dissipation layer are electrically connected, thermal efficiency is improved, and at the same time, a sufficient current capacity can be obtained for the current flowing through the common electrode, so that the thermal recording apparatus can be downsized. .

保護膜9は、フェイスダウンボンディングを構成する
半田ダム部12を除く、発熱抵抗体2,共通配線電極5,個別
電極4,ポリイミド蓄熱層7上に形成されており、耐湿性
酸化防止膜、摩耗防止膜として機能する。
The protective film 9 is formed on the heat-generating resistor 2, the common wiring electrode 5, the individual electrode 4, and the polyimide heat storage layer 7, excluding the solder dam portion 12 that constitutes face-down bonding. Functions as a preventive film.

制御素子3はフェイスダウンボンディング部11に取り
付けられ、エポキシ樹脂13によりモールドされる。
The control element 3 is attached to the face-down bonding portion 11 and molded with the epoxy resin 13.

絶縁基板1の裏面には裏面金属層10を介してヒートシ
ンク113が接着されている。このヒートシンク113は熱拡
散係数の高い金属(本実施例ではアルミ板)で形成され
ており、感熱記録装置の熱拡散を行っている。
A heat sink 113 is adhered to the back surface of the insulating substrate 1 via a back surface metal layer 10. The heat sink 113 is made of a metal having a high thermal diffusion coefficient (aluminum plate in this embodiment), and performs thermal diffusion of the thermal recording apparatus.

以下に放熱層6、蓄熱層7および絶縁基板1の熱特性
について、より具体的に説明する。
The thermal characteristics of the heat dissipation layer 6, the heat storage layer 7, and the insulating substrate 1 will be described more specifically below.

発熱抵抗体2で発生したジュール熱は、個別配線電極
4,共通配線電極5を介して放熱されるロス分以外は、感
熱記録装置の断面上下方向に分散される。いまここで保
護膜9を介して感熱紙に移動するエネルギーをQ1,蓄熱
層7を介して放熱層6を通り絶縁基板1に移動するエネ
ルギーをQ2、蓄熱層7を介して絶縁基板1に移動するエ
ネルギーをQ3と仮に定義すると、印加電圧のON,OFF時に
おいて、夫々下記の条件が成り立つ。
The Joule heat generated in the heating resistor 2 is generated by the individual wiring electrode.
4. Except for the amount of heat radiated through the common wiring electrode 5, the heat is dispersed in the vertical direction of the cross section of the thermal recording apparatus. Now, the energy transferred to the thermal paper via the protective film 9 is Q 1 , the energy transferred to the insulating substrate 1 via the heat storage layer 7 through the heat dissipation layer 6 is Q 2 , and the insulating substrate 1 via the heat storage layer 7. If the energy transferred to is tentatively defined as Q 3 , the following conditions hold when the applied voltage is ON and OFF, respectively.

印加電圧ON時 Q1>Q2>Q3 印加電圧OFF時 Q2>Q1,Q2>Q3 これは印加電圧ON時において熱拡散率は保護膜9とし
てサイアロンを使用した場合、9.96(mm2/sec)に対
し、ポリイミド蓄熱層7は0.11(mm2/sec)であり、し
かも膜厚はサイアロンが3μmに対しポリイミド蓄熱層
7では6〜10μmである。従って発熱抵抗体2の中心ラ
インを原点として画いた等温度ラインは保護膜側が密と
なり、Q1>Q2+Q3の条件が常に成り立つ。一方同様に銅
6の膜厚9μm,熱拡散率112.8(mm2/sec)と、耐熱性ガ
ラスエポキシ基板(絶縁基板1)の厚さ0.8mm,熱拡散率
0.25(mm2/sec)の関係によりQ2>Q3の関係が成り立
つ。
When applied voltage is ON Q 1 > Q 2 > Q 3 When applied voltage is OFF Q 2 > Q 1 , Q 2 > Q 3 When the applied voltage is ON, the thermal diffusivity is 9.96 (when sialon is used as the protective film 9). mm 2 / sec), the thickness of the polyimide heat storage layer 7 is 0.11 (mm 2 / sec), and the film thickness is 6 to 10 μm for the polyimide heat storage layer 7 compared to 3 μm for sialon. Therefore, the isothermal line drawn with the center line of the heating resistor 2 as the origin becomes dense on the protective film side, and the condition of Q 1 > Q 2 + Q 3 always holds. On the other hand, similarly, the thickness of copper 6 is 9 μm, thermal diffusivity is 112.8 (mm 2 / sec), and the thickness of heat-resistant glass epoxy substrate (insulating substrate 1) is 0.8 mm, thermal diffusivity.
Due to the relationship of 0.25 (mm 2 / sec), the relationship of Q 2 > Q 3 holds.

また印加電圧OFF時においては、熱拡散率の低いポリ
イミド蓄熱層7に蓄熱された熱量を放熱させることにな
るため蓄熱層7をはさむTaSiO2(発熱抵抗体2)と銅
(放熱層6)の熱拡散率の比は、TaSiO2の0.58(mm2/se
c)に対し、銅112.8(mm2/sec)であり、その比率194.5
倍大きな銅放熱層を介してエネルギーQ2が、エネルギー
Q1及びQ3より大きくなり、結果、感熱紙側に伝達される
エネルギーの切り換えが印加電圧ON,OFF時でQ1>Q2(印
加電圧ON時)Q1<Q2(印加電圧OFF時)となり、素早く
エネルギーが切り換えることが可能となる。
When the applied voltage is OFF, the amount of heat stored in the polyimide heat storage layer 7 having a low thermal diffusivity is radiated, so that TaSiO 2 (heating resistor 2) and copper (heat dissipation layer 6) sandwiching the heat storage layer 7 the ratio of the thermal diffusivity, 0.58 TaSiO 2 (mm 2 / se
c) is 112.8 (mm 2 / sec) for copper, and its ratio is 194.5
Energy Q 2 through the double large copper heat dissipation layer, energy
It becomes larger than Q 1 and Q 3 , and as a result, the energy transferred to the thermal paper is switched when the applied voltage is ON and OFF. Q 1 > Q 2 (when the applied voltage is ON) Q 1 <Q 2 (when the applied voltage is OFF ), It becomes possible to switch the energy quickly.

これは従来のグレーズドセラミック基板を用いた感熱
記録装置では熱拡散率がサイアロン(保護膜)で9.96
(mm2/sec),アルミナセラミック基板で12.1(mm2/se
c),ガラスグレーズで0.45(mm2/sec)であり本発明構
造に比べて互いに近接しており、前述のQ1>Q2(印加電
圧ON時),Q1<Q2(印加電圧OFF時)の条件が成り立つも
のの、ON,OFFそれぞれの状態においてのQ1とQ2との差は
大きくないため、印字効率が悪いが、本発明構造は熱拡
散率の十分低いポリイミド樹脂と熱拡散率の十分高い銅
を使用しているので前記Q1とQ2との差は大きくなり、よ
って熱効率が著しく改善できる。
This is because the thermal diffusivity of a conventional thermal recording device using a glazed ceramic substrate is 9.96 for a sialon (protective film).
(Mm 2 / sec), with alumina ceramic substrate 12.1 (mm 2 / se
c), the glass glaze is 0.45 (mm 2 / sec), which are closer to each other compared to the structure of the present invention, and Q 1 > Q 2 (when the applied voltage is ON) and Q 1 <Q 2 (the applied voltage is OFF). However, the printing efficiency is poor because the difference between Q 1 and Q 2 in the ON and OFF states is not large, but the structure of the present invention has a polyimide resin with a sufficiently low thermal diffusivity and thermal diffusion. Since copper having a sufficiently high rate is used, the difference between Q 1 and Q 2 becomes large, and therefore the thermal efficiency can be significantly improved.

尚、放熱層6は共通配線電極5と電気的に接続するこ
とにより、放熱層6の電気的、熱的容量を増加させるこ
とができ、よって前述のQ1とQ2の差は更に増加し、熱特
性を向上させることができる。また同時に、電流に対し
て十分な電流容量をえることができるため感熱記録装置
の小型化に対しても有効となる。
By electrically connecting the heat dissipation layer 6 to the common wiring electrode 5, the electric and thermal capacities of the heat dissipation layer 6 can be increased. Therefore, the difference between Q 1 and Q 2 described above is further increased. The thermal characteristics can be improved. At the same time, a sufficient current capacity can be obtained with respect to the current, which is also effective for downsizing the thermal recording apparatus.

また絶縁基板1はポリイミド蓄熱層7の約2倍、従来
のアルミナセラミック基板より約1/50倍の熱拡散率を有
する耐熱ガラスエポキシ材で構成しており、この結果ポ
リイミド蓄熱層7で蓄熱された熱の大部分は、銅放熱層
6を通って絶縁基板1へと放熱される。尚、この時絶縁
基板1は熱拡散率がある程度低いため、この絶縁基板自
身である程度熱を蓄熱するための機能を有することがで
き、省エネ駆動にも対応できる。
The insulating substrate 1 is made of a heat-resistant glass epoxy material having a thermal diffusivity about twice that of the polyimide heat storage layer 7 and about 1/50 times that of the conventional alumina ceramic substrate. As a result, heat is stored in the polyimide heat storage layer 7. Most of the heat is radiated to the insulating substrate 1 through the copper heat dissipation layer 6. At this time, since the insulating substrate 1 has a low thermal diffusivity to some extent, the insulating substrate itself can have a function of accumulating heat to some extent, and energy saving drive can be supported.

裏面金属層21は次の通り機能する。駆動パルスのOFF
時に、発熱抵抗体2からの熱を絶縁基板1を介して速や
かにこの裏面金属層21に拡散し、ついでこの裏面金属層
10の下面に接着しているヒートシンク14に熱を伝えるこ
とにより、さらに放熱性を向上させる。
The back metal layer 21 functions as follows. Driving pulse OFF
At times, the heat from the heating resistor 2 is quickly diffused through the insulating substrate 1 to the back surface metal layer 21, and then the back surface metal layer 21.
The heat dissipation is further improved by transmitting heat to the heat sink 14 adhered to the lower surface of 10.

次に連続パルス駆動時の基板表面温度の時間変化を第
3図に示す。放熱層6及び裏面金属層10を施さなかった
構造では、第3図(a)に示すように、発熱抵抗体部で
発生したジュール熱は印加パルス数の増加と共に基板に
蓄熱され続け、その後、感熱紙の発色温度を越えた熱量
が蓄積され続けた場合、尾引き現象が生じてしまう。こ
れに対し第3図(b)に示すように、放熱層6及び裏面
金属層10を施した構造では、適所に放熱効果を付加する
ことにより、ヘッドに熱量が蓄積されることを防止して
熱特性の改善を図れる。放熱層6のみで裏面金属層10を
施さなかった場合も、第3図(C)に示す通り、温度上
昇する時間的差異及び、発熱抵抗体の温度上昇(印加電
圧OFF時における)が認められるものの、放熱構造を有
しないものより温度上昇の抑制が顕著に認められ(第3
図(a)参照)、結果、ある程度の熱特性の改善が図れ
る。
Next, FIG. 3 shows the time change of the substrate surface temperature during continuous pulse driving. In the structure in which the heat dissipation layer 6 and the back surface metal layer 10 are not provided, as shown in FIG. 3 (a), the Joule heat generated in the heating resistor portion continues to be accumulated in the substrate as the number of applied pulses increases, and thereafter, If the amount of heat that exceeds the coloring temperature of the thermal paper continues to be accumulated, a tailing phenomenon will occur. On the other hand, as shown in FIG. 3 (b), in the structure in which the heat dissipation layer 6 and the back surface metal layer 10 are provided, a heat dissipation effect is added in a proper place to prevent heat from being accumulated in the head. The thermal characteristics can be improved. Even when only the heat dissipation layer 6 is not provided with the back surface metal layer 10, as shown in FIG. 3C, a time difference in temperature rise and a temperature rise of the heating resistor (when the applied voltage is OFF) are recognized. However, the suppression of the temperature rise is more remarkably recognized than the one without the heat dissipation structure (3rd
As a result, the thermal characteristics can be improved to some extent.

次に第4図に従って、本発明の一実施例及び従来例に
よる感熱記録装置のエネルギー消費について説明する。
Next, the energy consumption of the thermal recording apparatus according to the embodiment of the present invention and the conventional example will be described with reference to FIG.

第4図中、(a)および(b)はそれぞれ本発明の一
実施例及び従来例の印加パワーと印字濃度との間の特性
を示している。図に明らかなように、同一の印字濃度に
対して要する印字パワーは(a)に示す本発明の一実施
例のほうが(b)に示す実施例に比べて非常に少ないこ
とが分かる。これは蓄熱層7に熱拡散率の十分低いポリ
イミド樹脂を用いたためであり、電力印加中はこの蓄熱
層7で熱遮断されるため、従来に比べて発生した熱量の
ロスは少なくなる。よって少ないエネルギーで従来と同
レベルの印字が保証できる。また絶縁基板1は熱拡散率
のある程度低い耐熱ガラスエポキシ材で構成されてるた
めこの絶縁基板でもある程度の熱を保持することとな
り、これらの結果、従来と比べより少ないエネルギーで
感熱記録装置を駆動できる。
In FIG. 4, (a) and (b) show the characteristics between the applied power and the print density in one embodiment of the present invention and the conventional example, respectively. As is apparent from the figure, the print power required for the same print density is much smaller in the embodiment of the present invention shown in (a) than in the embodiment shown in (b). This is because the heat storage layer 7 is made of a polyimide resin having a sufficiently low thermal diffusivity, and heat is cut off by the heat storage layer 7 during the application of electric power, so that the loss of the amount of heat generated is smaller than in the conventional case. Therefore, the same level of printing can be guaranteed with less energy. Further, since the insulating substrate 1 is made of a heat-resistant glass epoxy material having a low thermal diffusivity to some extent, this insulating substrate also retains a certain amount of heat, and as a result, the thermal recording device can be driven with less energy compared with the conventional one. .

なお、第7図の従来構造においては、発熱抵抗体103
の表面温度分布は、第5図に示すように発熱中心部mと
周辺部m1及びm2との温度差が30℃以上となる。これは、
発熱抵抗体103からグレーズ層102を通してセラミック基
板101への下方向への熱拡散に対し、配線電極107を通し
て横方向への熱拡散が無視できない為である。このため
従来の感熱記録装置で感熱紙に印字した際、印字された
ドットは中心部に比べて周囲の印字濃度が不足し、鮮明
なドットを得ることが難しくなる問題があった。
In the conventional structure shown in FIG. 7, the heating resistor 103
As shown in FIG. 5, the surface temperature distribution of No. 3 has a temperature difference of 30 ° C. or more between the heat generating central portion m and the peripheral portions m 1 and m 2 . this is,
This is because the heat diffusion from the heating resistor 103 to the ceramic substrate 101 through the glaze layer 102 in the downward direction and the heat diffusion in the lateral direction through the wiring electrode 107 cannot be ignored. For this reason, when printing on a thermal paper with a conventional thermal recording device, the printed dots have a lower print density in the surrounding area than the central area, which makes it difficult to obtain clear dots.

本実施例ではポリイミド蓄熱層7上に、蓄熱層7より
薄いSiO2膜等の無機物層8を積層しており、SiO2は絶縁
材料である上に熱拡散率がポリイミドより約8倍大き
く、発熱抵抗部のように発熱による電流密度分布が変わ
ることなく単にジュール熱の成分のみを2次元方向に素
早く拡散させる効果を有し、第5図(b)に示すよう
に、発熱抵抗体2の表面温度分布を発熱中心部mから周
辺部m1およびm2にかけて温度差がないようにできる。
In this embodiment, an inorganic material layer 8 such as a SiO 2 film thinner than the heat storage layer 7 is laminated on the polyimide heat storage layer 7, and SiO 2 is an insulating material and has a thermal diffusivity about 8 times larger than that of polyimide. As in the heating resistor portion, it has the effect of quickly diffusing only the Joule heat component in the two-dimensional direction without changing the current density distribution due to heat generation. As shown in FIG. The surface temperature distribution can be controlled so that there is no temperature difference from the central portion m of heat generation to the peripheral portions m 1 and m 2 .

次に本発明による感熱記録装置の製造方法を第6図に
従って説明する。
Next, a method of manufacturing the thermal recording apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.

ガラス繊維に耐熱性エポキシ樹脂を含浸させて形成し
た、熱分解開始温度が350℃の耐熱性印刷回路基板1の
表裏両面に、金属箔を加熱プレス法により張り付ける。
この金属箔は厚さ40μmのアルミニウム箔14上に銅箔6A
を5〜12μm望ましくは9μm形成した構成とするもの
で、アルミニウム箔14を外面に露出するように絶縁基板
1に積層している。尚、前記アルミニウム箔14は薄膜状
の銅箔6Aを積層する為のキャリア材料として用いてお
り、金属箔の製造法上の理由により用いており、金属箔
の積層後、前記アルミニウム箔部分14をエッチングによ
り除去する。
Metal foils are attached to both front and back surfaces of a heat-resistant printed circuit board 1 formed by impregnating glass fibers with a heat-resistant epoxy resin and having a thermal decomposition starting temperature of 350 ° C. by a hot pressing method.
This metal foil consists of a copper foil 6A on an aluminum foil 14 with a thickness of 40 μm.
5 to 12 μm, preferably 9 μm, and the aluminum foil 14 is laminated on the insulating substrate 1 so as to be exposed on the outer surface. The aluminum foil 14 is used as a carrier material for laminating the thin-film copper foil 6A, and is used for the reason of the manufacturing method of the metal foil.After laminating the metal foil, the aluminum foil portion 14 is used. Remove by etching.

こうして出来上がった絶縁基板1(銅張り印刷配線基
板)上の銅層6Aの表面を不織布研磨材により整面処理を
施し残存アルミニウムの除去及び銅箔6A上の酸化膜の除
去を行う。
The surface of the copper layer 6A on the insulating substrate 1 (copper-clad printed wiring board) thus completed is subjected to a surface treatment with a non-woven cloth abrasive to remove the residual aluminum and the oxide film on the copper foil 6A.

その後絶縁基板1の寸法の安定化を図るため300℃の
オーブンに投入し、次いで銅箔6A上の酸化膜を除去する
目的で再度銅層6Aの表面を整面処理を施す。
Then, the insulating substrate 1 is placed in an oven at 300 ° C. in order to stabilize its dimensions, and then the surface of the copper layer 6A is subjected to a surface treatment again in order to remove the oxide film on the copper foil 6A.

以上のようにして第6図(b)に示す絶縁基板1が得
られる。
The insulating substrate 1 shown in FIG. 6 (b) is obtained as described above.

次ぎに第4図(c)に示すように、絶縁基板1の表面
の銅層6Aを所定のパターンに形成するため、エレクトロ
・デポジション法によるレジストの形成、銅エッチン
グ、レジストの剥離を順次行う。放熱層銅層6Aおよびフ
ェイスダウンボンディング部銅層11Aはこのパターニン
グ工程により同時に形成されるが、絶縁基板1裏面の銅
層10Aは基板の熱特性の改善からも、また熱による基板
のソリを改善する意図からも、パターンニングは行わ
ず、全域残している。
Next, as shown in FIG. 4 (c), in order to form the copper layer 6A on the surface of the insulating substrate 1 in a predetermined pattern, resist formation by electro deposition, copper etching, and resist stripping are sequentially performed. . The heat dissipation layer copper layer 6A and the face-down bonding portion copper layer 11A are simultaneously formed by this patterning process. The copper layer 10A on the back surface of the insulating substrate 1 improves the thermal characteristics of the substrate and also improves the warpage of the substrate due to heat. From the intention of doing so, patterning is not performed and the entire area is left.

次ぎにパターン形成した放熱層銅層6A、フェイスダウ
ンボンディング部銅層11A及び裏面金属部銅層10A上に、
それぞれNiP層(6B,11B,10B)とAu層(6C,11C,10C)を
無電解メッキにより順次積層する。これは製造工程上で
銅表面が酸化するのを防止するためのものである。銅上
にAuを直接積層すると両金属による拡散が発生し、Au表
面上で銅が酸化する。そこで、この拡散防止のため銅層
とAu層の間に拡散防止バリヤーとしてNiP層を1〜2μ
m形成し3層構造とすることで酸化防止対策を施してい
る。
Next, on the heat dissipation layer copper layer 6A patterned, the face-down bonding portion copper layer 11A and the back surface metal portion copper layer 10A,
NiP layers (6B, 11B, 10B) and Au layers (6C, 11C, 10C) are sequentially laminated by electroless plating. This is to prevent the copper surface from being oxidized in the manufacturing process. When Au is directly laminated on copper, diffusion by both metals occurs and copper oxidizes on the Au surface. Therefore, to prevent this diffusion, a NiP layer of 1 to 2 μm is provided as a diffusion prevention barrier between the copper layer and the Au layer.
Anti-oxidation measures are taken by forming a 3-layer structure.

この後、第6図(d)に示すように、ポリイミド樹脂
を絶縁基板1の表面全域に、ロールコート法もしくはス
ピンコート法によりポリイミド前駆体15を塗布し、さら
に、第6図(e)に示すようにフェイスダウンボンディ
ングの半田ダム電極形成部12を除く同部金属層(11A,11
B,11C)と共通電極部金属層(6A,6B,6C:以下総称して放
熱層6と称す。)の一部上面を残してポリイミド樹脂を
定型パターンに形成し、熱処理によりポリイミド前駆体
のイミド化硬化を行いポリイミド蓄熱層7、およびフェ
イスダウンボンディング部の半田ダム12を形成する。前
記ポリイミド前駆体15のパターン形成する方法としてポ
ジレジスト法とネガレジスト法があるが、前者はレジス
トの現像とポリイミドのエッチングを同時に行うことが
できる反面、パターン精度が悪くなるといった特徴を持
っている。
Thereafter, as shown in FIG. 6 (d), a polyimide precursor 15 is applied to the entire surface of the insulating substrate 1 by a roll coating method or a spin coating method as shown in FIG. 6 (d). As shown in the figure, the metal layer (11A, 11A
B, 11C) and the common electrode part metal layer (6A, 6B, 6C: generically referred to as the heat dissipation layer 6 hereinafter), a polyimide resin is formed in a fixed pattern while leaving a part of the upper surface, and heat treatment is performed to remove the polyimide precursor. The polyimide heat storage layer 7 and the solder dam 12 of the face-down bonding portion are formed by imidization and curing. There are a positive resist method and a negative resist method as a method for forming the pattern of the polyimide precursor 15, but the former has a characteristic that the pattern accuracy is deteriorated while the resist development and the polyimide etching can be performed at the same time. .

まずポジレジスト法によるポリイミド蓄熱層5の形成
方法を説明する。ポジレジスト法ではポリイミド前駆体
15の塗布後、100〜150℃のオーブンで、半硬化状に熱硬
化を行い、その後レジスト形成、露光、現像、レジスト
の剥離工程を順次行う。尚、この現像工程で使用する現
像液はテトラ・メチル・ハイドロオキサイド5%溶液を
使用しており、これにより現像とエッチングを同時に行
うことができ、工数低減が可能となる。フォトエッチン
グ後は加熱によるポリイミド前駆体15のイミド化硬化を
行うが、クラックの防止のため200℃、及び300℃のオー
ブンで熱処理を施した後、さらに絶縁基板1の裏面を放
熱版に接触させて冷却しながら表面のポリイミド前駆体
15を赤外線照射により、300℃以上の温度で、熱処理を
施しポリイミド蓄熱層を形成する。この赤外線照射工程
を施す理由として絶縁基版1の熱分解温度が350℃迄に
対してポリイミド樹脂硬化温度が300℃と近接している
ことから直接的にオーブンで加熱することが出来ない為
である。
First, a method for forming the polyimide heat storage layer 5 by the positive resist method will be described. Polyimide precursor for positive resist method
After application of 15, heat curing is performed in a semi-cured state in an oven at 100 to 150 ° C., and then resist formation, exposure, development, and resist stripping steps are sequentially performed. Incidentally, the developing solution used in this developing step is a tetramethyl hydroxide 5% solution, which allows development and etching to be carried out at the same time, and the number of steps can be reduced. After photo-etching, the polyimide precursor 15 is imidized and cured by heating. To prevent cracks, heat treatment is performed in an oven at 200 ° C. and 300 ° C., and then the back surface of the insulating substrate 1 is contacted with a heat dissipation plate. Surface polyimide precursor while cooling
15 is heat-treated by infrared irradiation at a temperature of 300 ° C. or higher to form a polyimide heat storage layer. The reason for performing this infrared ray irradiation step is that the insulation substrate 1 cannot be directly heated in the oven because the polyimide resin curing temperature is close to 300 ° C while the thermal decomposition temperature is up to 350 ° C. is there.

次に他方の製造法であるネガレジスト法によるポリイ
ミド蓄熱層7の形成方法について説明する。
Next, a method for forming the polyimide heat storage layer 7 by the negative resist method which is the other manufacturing method will be described.

まず、ポリイミド前駆体15の塗布後、オーブンで150
℃、200℃と段階的に加熱し、ポリイド前駆体15を半硬
化状にする。この半硬化状態は、先に説明したポジレジ
スト法による硬化状態より更にイミド化が進行している
ため、エッチング精度が良くなる特徴がある。その後、
レジストを形成、露光、現像、ポリイミドのエッチング
工程を順次行う。
First, after applying the polyimide precursor 15, 150 in the oven
The temperature is gradually increased to 200 ° C. and the precursor precursor 15 is semi-cured. This semi-cured state has a characteristic that the etching accuracy is improved because the imidization is further advanced than the cured state by the positive resist method described above. afterwards,
The steps of forming resist, exposing, developing, and etching polyimide are sequentially performed.

この時のエッチング液にヒドラジンおよびエチレンジ
アミンの混合液を使用する。フォトエッチング後は300
℃のオーブンで熱処理を施した後、先のポジレジスト法
と同様に絶縁基板1の裏面に放熱板を接触させて冷却し
ながら表面のポリイミド前駆体15を赤外線照射により、
300℃以上の温度で熱処理を施し、ポリイミド蓄熱層7
を形成する。ここで、前記ポリイミド蓄熱層7の材料と
して、金属と樹脂の密着性のためシロキサン結合を含ん
だ非感光性のポリイミド樹脂を使用している。
A mixed solution of hydrazine and ethylenediamine is used as the etching solution at this time. 300 after photo etching
After heat treatment in an oven at ℃, by irradiating the polyimide precursor 15 on the surface with infrared rays while cooling by contacting a heat radiating plate with the back surface of the insulating substrate 1 as in the positive resist method described above,
Heat treatment is applied at a temperature of 300 ° C or higher, and polyimide heat storage layer 7
To form. Here, as the material of the polyimide heat storage layer 7, a non-photosensitive polyimide resin containing a siloxane bond is used for the adhesion between the metal and the resin.

次に、第6図(f)に示すようにポリイミド蓄熱層7
上に無機物層8を形成する。ここではスパッタリングで
SiO2層を形成後、ホトエッチングを施し、定型パターン
に仕上げている。
Next, as shown in FIG. 6 (f), the polyimide heat storage layer 7
The inorganic layer 8 is formed on top. Here by sputtering
After forming the SiO 2 layer, photoetching is performed to finish into a fixed pattern.

さらに、発熱抵抗体層をスパッタ法にて形成後、複数
個の発熱抵抗体2を走査方向に一列に配置するようパタ
ーンエッチングを行う。
Further, after forming the heating resistor layer by the sputtering method, pattern etching is performed so that the plurality of heating resistors 2 are arranged in a line in the scanning direction.

ついで第4図(g)の如く、配線電極層16をスパッタ
法にて形成後、各々の発熱抵抗体2と制御素子3とを電
気的に接続するための個別電極4と、他の発熱抵抗体2
と電気的に接続するための共通配線電極5をエッチング
により形成する。尚、ここでは抵抗材料としてTaSiO
2を、また配線電極材料としてAl−Siを使用している。
Then, as shown in FIG. 4 (g), after the wiring electrode layer 16 is formed by the sputtering method, the individual electrodes 4 for electrically connecting each heating resistor 2 and the control element 3 and other heating resistors are formed. Body 2
The common wiring electrode 5 for electrically connecting with is formed by etching. Here, TaSiO is used as the resistance material.
2 and Al-Si is used as the wiring electrode material.

最後に第4図(i)に示すようにプラズマCVD法でSiO
Nを積層することにより保護膜9を形成している。(あ
るいはスパッタ法でサイアロンを積層して保護膜9を形
成してもよい。) 尚、以上の製造方法においては、生産性を考慮し複数
分の基板を1枚基板で同時に形成した後、個別に分割す
るようにしている。そして所定のサイズにダイシング法
により基板を分割した後、第2図に示すように分割後の
基板をフェイスダウンボンディング法により、前記制御
素子3を赤外線炉によりリフローしてフェイスダウンボ
ンディング部11に接続する。更にエポキシ樹脂13により
制御素子3をモールドし、サーミスタ、コネクタ、コン
デンサ等を半田付けした後両面フレキシブル回路基板11
0をヘッドカバー112とヒートシンク113の間に挟み、ビ
スにより固定することにより感熱記録装置ヘッド部と信
号の入出力を行う前記フレキシブル回路基板110とを接
続する。
Finally, as shown in Fig. 4 (i), SiO is formed by plasma CVD method.
The protective film 9 is formed by stacking N. (Alternatively, the protective film 9 may be formed by stacking sialon by a sputtering method.) In the above manufacturing method, a plurality of substrates are simultaneously formed on one substrate in consideration of productivity, and then individually formed. I am trying to divide it into. Then, after dividing the substrate into a predetermined size by the dicing method, the divided substrate is reflowed by the infrared furnace by the face down bonding method and connected to the face down bonding section 11 as shown in FIG. To do. Further, the control element 3 is molded with the epoxy resin 13, and the thermistor, the connector, the capacitor and the like are soldered, and then the double-sided flexible circuit board 11 is formed.
By sandwiching 0 between the head cover 112 and the heat sink 113 and fixing it with screws, the head portion of the thermal recording apparatus and the flexible circuit board 110 for inputting / outputting signals are connected.

以上の工程を経て本発明の一実施例の構造の感熱記録
装置が完成する。
The thermal recording apparatus having the structure of one embodiment of the present invention is completed through the above steps.

尚、本実施例で使用した蓄熱層7の材料として、シロ
キサン結合を含んだ非感光性のポリイミド樹脂を使用し
ているが、これに限られるものではなく、例えば、他の
非感光性ポリイミド樹脂や、感光性ポリイミド樹脂を用
いてもよい。
Although a non-photosensitive polyimide resin containing a siloxane bond is used as the material of the heat storage layer 7 used in the present embodiment, the material is not limited to this and, for example, another non-photosensitive polyimide resin. Alternatively, a photosensitive polyimide resin may be used.

<発明の効果> 以上のように本発明によれば、絶縁基板として耐熱性
樹脂より成る印刷配線基板を用いるものであって、発熱
抵抗体下部に熱拡散率の低いポリイミド蓄熱層を有する
ことにより熱は断熱され、感熱紙に伝わる熱量を多くで
きるため省エネルギー化が実現可能となる。またポリイ
ミド蓄熱層下には、該ポリイミド蓄熱層に対して熱拡散
率が3桁程も高い銅層を含む放熱層があるため、前記ポ
リイミド蓄熱層で遮断された熱は、印字後は速やかに前
記放熱層によって拡散され、従来生じていた尾引き現象
は当発明においては生じない。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, a printed wiring board made of a heat-resistant resin is used as an insulating substrate, and a polyimide heat storage layer having a low thermal diffusivity is provided under the heating resistor. The heat is insulated and the amount of heat transmitted to the thermal paper can be increased, so that energy saving can be realized. In addition, since there is a heat dissipation layer below the polyimide heat storage layer that includes a copper layer having a thermal diffusivity higher than that of the polyimide heat storage layer by about three orders of magnitude, the heat cut off by the polyimide heat storage layer is promptly output after printing. In the present invention, the tailing phenomenon which has been diffused by the heat dissipation layer and which has occurred conventionally does not occur.

また、絶縁基板として耐熱樹脂で形成した印刷配線基
板を使用しているため従来のセラミックとは違いこの基
板自身でも熱を保持し、またアルカリ成分の除去、高温
焼成基板の研磨といった工程は必要とせず、コスト低減
化が図れ、また樹脂基板であるため加工性が良く、例え
ば同一基板上に発熱抵抗体、配線電極、スルーホール配
線、制御素子、及び外部接続用コネクタなどを同一基板
上に形成することもできる。
Also, since a printed wiring board made of heat-resistant resin is used as the insulating substrate, unlike conventional ceramics, this substrate itself retains heat, and steps such as removal of alkaline components and polishing of high-temperature baked substrates are not required. In addition, cost reduction can be achieved, and because it is a resin substrate, it has good workability. For example, a heating resistor, wiring electrodes, through-hole wiring, control element, and external connection connector are formed on the same substrate. You can also do it.

このように本発明は印字品位が良好で、低印加エネル
ギー、高速駆動であり、且つ低コストで製造できる感熱
記録装置を提供できる。
As described above, the present invention can provide a thermal recording apparatus which has good printing quality, low applied energy, high speed driving, and can be manufactured at low cost.

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

第1図は本発明による感熱記録装置の要部斜視図、第2
図は本発明は本発明の一実施例による感熱記録装置の断
面図、第3図の(a)は放熱構造を有していない印刷配
線基板を使用した時の熱応答特性図、第3図(b)は放
熱層と裏面電極層を有した印刷配線基板を使用した時の
熱応答特性図、第3図(c)は放熱層のみを有した印刷
配線基板を使用した時の熱応答特性図、第4図は本発明
の一実施例及び従来例の印字パワーと印字濃度との関係
を示す図、第5図は発熱抵抗体の熱分布特性を示す図、
第6図(a)乃至(i)は本発明の一実施例による感熱
記録装置の製造工程図、第7図は従来例による感熱記録
装置の断面図を示したものである。 1……絶縁基板(印刷配線基板) 2……発熱抵抗体 3……制御素子 4……個別電極 5……共通電極 6……放熱層 7……蓄熱層
FIG. 1 is a perspective view of essential parts of a thermal recording apparatus according to the present invention, and FIG.
The present invention is a sectional view of a thermal recording apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 (a) is a thermal response characteristic diagram when a printed wiring board having no heat dissipation structure is used, and FIG. FIG. 3B is a thermal response characteristic diagram when a printed wiring board having a heat dissipation layer and a back electrode layer is used, and FIG. 3C is a thermal response characteristic when a printed wiring board having only a heat dissipation layer is used. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the printing power and the printing density of one embodiment of the present invention and the conventional example, and FIG. 5 is a diagram showing the heat distribution characteristics of the heating resistor.
6 (a) to 6 (i) are manufacturing process diagrams of a thermal recording apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a sectional view of a thermal recording apparatus according to a conventional example. 1 ... Insulating board (printed wiring board) 2 ... Heating resistor 3 ... Control element 4 ... Individual electrode 5 ... Common electrode 6 ... Heat dissipation layer 7 ... Heat storage layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川西 真人 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 吉川 光彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−278060(JP,A) 特開 昭57−185173(JP,A) 特開 平2−38060(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masato Kawanishi 22-22 Nagaike-cho, Naganocho, Abeno-ku, Osaka, Osaka Prefecture Sharp Corporation (72) Mitsuhiko Yoshikawa 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Sharp Corporation (56) References JP-A-62-278060 (JP, A) JP-A-57-185173 (JP, A) JP-A-2-38060 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁基板上に複数個の発熱抵抗体を走査方
向に並べて配置し、前記各発熱抵抗体の一端を夫々制御
素子と電気的に接続する個別電極と、前記各発熱抵抗体
の他端を共通に電気的に接続される共通電極を備えた感
熱記録装置において、前記絶縁基板は耐熱性樹脂より成
る銅張り印刷配線基板で構成し、前記発熱抵抗体の下部
に、前記絶縁基板の銅箔により形成された放熱層と該放
熱層を被服するポリイミド系樹脂により成る蓄熱層とを
積層したことを特徴とする感熱記録装置。
1. A plurality of heating resistors are arranged side by side in the scanning direction on an insulating substrate, and an individual electrode electrically connecting one end of each heating resistor to a control element, and each heating resistor. In a thermal recording device having a common electrode whose other end is commonly electrically connected, the insulating substrate is a copper-clad printed wiring board made of heat-resistant resin, and the insulating substrate is provided under the heating resistor. 2. A heat-sensitive recording apparatus comprising: a heat-dissipating layer formed of the copper foil and a heat-accumulating layer formed of a polyimide resin covering the heat-dissipating layer.
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