JP2547861B2 - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents
サーマルヘッドの製造方法Info
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- JP2547861B2 JP2547861B2 JP1260529A JP26052989A JP2547861B2 JP 2547861 B2 JP2547861 B2 JP 2547861B2 JP 1260529 A JP1260529 A JP 1260529A JP 26052989 A JP26052989 A JP 26052989A JP 2547861 B2 JP2547861 B2 JP 2547861B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、ファクシミリやプリンタなどの感熱印字
記憶装置に使用されるサーマルヘッドに関する。
記憶装置に使用されるサーマルヘッドに関する。
（ロ）従来の技術 第５図はセラミック基板を用いた従来のサーマルヘッ
ドの発熱抵抗体部周辺の構成を示したものである。薄膜
方式の場合、絶縁基板14上にグレーズ層13を印刷、焼成
した後、発熱抵抗体４をスパッタ法により形成する。そ
の上に、共通電極５及び個別電極６を蒸着法あるいはス
パッタ法により層形成した後、所望のパターンにエッチ
ングする。その後、発熱抵抗体４を所望のパターンにエ
ッチング、分離し、その上に保護膜７を蒸着法あるいは
スパッタ法により形成する。最後に発熱抵抗体４の安定
化及び発熱抵抗体４と共通電極５・個別電極６との間の
オーミック性をより確保するために500〜600℃の温度で
熱処理を加える。
ドの発熱抵抗体部周辺の構成を示したものである。薄膜
方式の場合、絶縁基板14上にグレーズ層13を印刷、焼成
した後、発熱抵抗体４をスパッタ法により形成する。そ
の上に、共通電極５及び個別電極６を蒸着法あるいはス
パッタ法により層形成した後、所望のパターンにエッチ
ングする。その後、発熱抵抗体４を所望のパターンにエ
ッチング、分離し、その上に保護膜７を蒸着法あるいは
スパッタ法により形成する。最後に発熱抵抗体４の安定
化及び発熱抵抗体４と共通電極５・個別電極６との間の
オーミック性をより確保するために500〜600℃の温度で
熱処理を加える。
また、厚膜方式の場合も上記薄膜方式における蒸着法
またはスパッタ法を印刷・焼成法とするだけで、基本的
には同様である。ただし、焼成温度として少なくとも80
0〜900℃を必要とする。そして通常、絶縁基板14として
はアルミナ等のセラミック基板、グレーズ層13としては
高融点ガラス、発熱抵抗体４としてはTa−SiO2,RuO
2等、共通電極５及び個別電極６としてはAl,Au等、さら
に保護膜７としてはSiAlON,SiON,非晶質ガラス等が使用
される。
またはスパッタ法を印刷・焼成法とするだけで、基本的
には同様である。ただし、焼成温度として少なくとも80
0〜900℃を必要とする。そして通常、絶縁基板14として
はアルミナ等のセラミック基板、グレーズ層13としては
高融点ガラス、発熱抵抗体４としてはTa−SiO2,RuO
2等、共通電極５及び個別電極６としてはAl,Au等、さら
に保護膜７としてはSiAlON,SiON,非晶質ガラス等が使用
される。
第６図から第８図にセラミック基板を用いた従来のサ
ーマルヘッド全体の構成を示す。第６図では前記方法に
て発熱抵抗体８を形成した絶縁基板14と、発熱抵抗体８
を駆動制御するための駆動制御様IC9をダイボンドしたP
WB15（通常ガラスエポキシ基板が使用される）とを放熱
板16に貼付けした後、ワイヤーボンディングし、絶縁基
板14とPWB15とを電気的に接続する構成となっている。
第７図と第８図では、前記方法にて発熱抵抗体８を形成
した後、駆動制御用IC9をワイヤーボンディング、フェ
イスダウンボンディング等の方法により実装した絶縁基
板14と補強板18を貼付けたFPC17（フレキシブル基板）
とを放熱板16上で電気的に接続する構成となっている。
第７図では、ゴム19を介して押圧して圧接することによ
り、また第８図では半田にて熱圧着することにより絶縁
基板14とFPC17との電気的接続をとっている。
ーマルヘッド全体の構成を示す。第６図では前記方法に
て発熱抵抗体８を形成した絶縁基板14と、発熱抵抗体８
を駆動制御するための駆動制御様IC9をダイボンドしたP
WB15（通常ガラスエポキシ基板が使用される）とを放熱
板16に貼付けした後、ワイヤーボンディングし、絶縁基
板14とPWB15とを電気的に接続する構成となっている。
第７図と第８図では、前記方法にて発熱抵抗体８を形成
した後、駆動制御用IC9をワイヤーボンディング、フェ
イスダウンボンディング等の方法により実装した絶縁基
板14と補強板18を貼付けたFPC17（フレキシブル基板）
とを放熱板16上で電気的に接続する構成となっている。
第７図では、ゴム19を介して押圧して圧接することによ
り、また第８図では半田にて熱圧着することにより絶縁
基板14とFPC17との電気的接続をとっている。
（ハ）発明が解決しようとする課題 以上の様な構成の従来のサーマルヘッドにおいては、
発熱抵抗体部分を形成する製造プロセス上、少なくとも
500〜600℃以上の熱を加える必要があるため、この温度
に耐える絶縁基板として高価なセラミック基板が使用さ
れているが、セラミック基板は加工性が悪いため、既に
述べた様にPWBやFPCと組合わせた構成をとっており、組
立工程上工程数が多くなり、不良の発生が多くなりがち
である。
発熱抵抗体部分を形成する製造プロセス上、少なくとも
500〜600℃以上の熱を加える必要があるため、この温度
に耐える絶縁基板として高価なセラミック基板が使用さ
れているが、セラミック基板は加工性が悪いため、既に
述べた様にPWBやFPCと組合わせた構成をとっており、組
立工程上工程数が多くなり、不良の発生が多くなりがち
である。
これらの問題点を解決するため、本願出願人は、300
〜400℃以上の耐熱性を有し、しかも加工性の良好な耐
熱性絶縁樹脂基板を用いたサーマルヘッドをすでに出願
した（平成元年特許願第86480号参照）。その構造を第
９図に示す。第９図では、耐熱性絶縁樹脂基板１として
通常の硬質印刷配線板と同様の銅箔を張った銅張板を用
い、まず、銅箔を通常のパターン形成法にてパターン形
成し、共通電極20、個別電極21とする。電極表面には発
熱抵抗体４とオーミック性を確保するため、例えばNiメ
ッキを形成する。次に、電極の段差の解消と発熱抵抗体
４の下地からの化学的影響を防いで抵抗を安定させる目
的で、絶縁膜22を、例えば、ポリイミド系ワニスにて形
成する。その後、発熱抵抗体４をスパッタ法にて膜形成
し、さらにエッチング後、保護膜７を蒸着法あるいはス
パッタ法にて形成する構成となっている。
〜400℃以上の耐熱性を有し、しかも加工性の良好な耐
熱性絶縁樹脂基板を用いたサーマルヘッドをすでに出願
した（平成元年特許願第86480号参照）。その構造を第
９図に示す。第９図では、耐熱性絶縁樹脂基板１として
通常の硬質印刷配線板と同様の銅箔を張った銅張板を用
い、まず、銅箔を通常のパターン形成法にてパターン形
成し、共通電極20、個別電極21とする。電極表面には発
熱抵抗体４とオーミック性を確保するため、例えばNiメ
ッキを形成する。次に、電極の段差の解消と発熱抵抗体
４の下地からの化学的影響を防いで抵抗を安定させる目
的で、絶縁膜22を、例えば、ポリイミド系ワニスにて形
成する。その後、発熱抵抗体４をスパッタ法にて膜形成
し、さらにエッチング後、保護膜７を蒸着法あるいはス
パッタ法にて形成する構成となっている。
第９図の構成は、発熱抵抗体を下地からの化学的影響
から保護する絶縁膜を介して基板上に積層すること、ま
た発熱抵抗体及び電極の材料としてその間にオーミック
コンタクトを形成しやすいものを選定することにより、
500〜600℃の高温での熱処理が不要となり、300〜400℃
以下の熱処理で実現できるものである。
から保護する絶縁膜を介して基板上に積層すること、ま
た発熱抵抗体及び電極の材料としてその間にオーミック
コンタクトを形成しやすいものを選定することにより、
500〜600℃の高温での熱処理が不要となり、300〜400℃
以下の熱処理で実現できるものである。
第９図に示した構成のサーマルヘッドでは、通常の硬
質印刷配線板と同様の加工法を適用できる耐熱性絶縁樹
脂基板を用いており、スルーホールを形成することや、
両面基板とすることが可能なため、発熱抵抗体をはじ
め、その駆動制御回路部品、外部回路との接続のための
コネクタ部品及び、これらの間の接続配線までを一枚の
絶縁基板上に一体形成、実装でき、電気的にはこの基板
一枚にてサーマルヘッドが形成されることになり、大幅
な低コスト化が実現可能である。しかし、耐熱性絶縁樹
脂基板の熱伝導性がセラミック基板と比較して非常に悪
く放熱が十分でないため、高速印字の場合に黒印字が連
続すると、発熱抵抗体の温度が下がり切らない内に次の
印字パルスが印加されることになり、発熱抵抗体の温度
が急激に上昇し、場合によっては発熱抵抗体の破壊を招
くこともある。したがって放熱のための時間を十分にと
る必要があるため高速印字には適さないという問題点が
ある。
質印刷配線板と同様の加工法を適用できる耐熱性絶縁樹
脂基板を用いており、スルーホールを形成することや、
両面基板とすることが可能なため、発熱抵抗体をはじ
め、その駆動制御回路部品、外部回路との接続のための
コネクタ部品及び、これらの間の接続配線までを一枚の
絶縁基板上に一体形成、実装でき、電気的にはこの基板
一枚にてサーマルヘッドが形成されることになり、大幅
な低コスト化が実現可能である。しかし、耐熱性絶縁樹
脂基板の熱伝導性がセラミック基板と比較して非常に悪
く放熱が十分でないため、高速印字の場合に黒印字が連
続すると、発熱抵抗体の温度が下がり切らない内に次の
印字パルスが印加されることになり、発熱抵抗体の温度
が急激に上昇し、場合によっては発熱抵抗体の破壊を招
くこともある。したがって放熱のための時間を十分にと
る必要があるため高速印字には適さないという問題点が
ある。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもの
で、発熱抵抗体の下層部に絶縁層を介して金属層を配設
し、放熱性を向上させるとともに、耐熱性絶縁樹脂基板
の良好な加工性を生かしたサーマルヘッドを提供するも
のである。
で、発熱抵抗体の下層部に絶縁層を介して金属層を配設
し、放熱性を向上させるとともに、耐熱性絶縁樹脂基板
の良好な加工性を生かしたサーマルヘッドを提供するも
のである。
（ニ）課題を解決するための手段 この発明は、表面と裏面に一様に金属層を有する耐熱
性絶縁基板の表面金属層をエッチング処理することによ
って、表面金属層の一部の領域に放熱用金属層を形成す
ると共に他の領域に配線用金属層を形成し、前記放熱用
金属層の上に絶縁層を介して発熱抵抗体を形成し、発熱
抵抗体への給電を行う制御部品を前記基板上の配線用金
属層近傍に搭載し、制御部品と発熱抵抗体とを前記配線
用金属層を介して電気的に接続することを特徴とするサ
ーマルヘッドの製造方法を提供するものである。
性絶縁基板の表面金属層をエッチング処理することによ
って、表面金属層の一部の領域に放熱用金属層を形成す
ると共に他の領域に配線用金属層を形成し、前記放熱用
金属層の上に絶縁層を介して発熱抵抗体を形成し、発熱
抵抗体への給電を行う制御部品を前記基板上の配線用金
属層近傍に搭載し、制御部品と発熱抵抗体とを前記配線
用金属層を介して電気的に接続することを特徴とするサ
ーマルヘッドの製造方法を提供するものである。
上記耐熱性絶縁樹脂基板には第９図で示したサーマル
ヘッドに用いられる絶縁基板と同様の300〜400℃程度の
耐熱性を有し、しかも一般の硬質印刷配線板と同様の加
工法にて両面配線板を形成可能な、たとえばガラス繊維
にポリイミドを含浸させたものが使用される。上記発熱
抵抗体はその下層部に、発熱抵抗体へ化学的影響を与え
ない上、その下層の金属層と発熱抵抗体との電気的絶縁
をとるための絶縁層（たとえばポリイミド）及び放熱性
を向上させるための金属層たとえばCu,Ni,Auを介して前
記耐熱性絶縁樹脂基板上に積層される。また、発熱抵抗
体上には共通電極、個別電極が形成されるが、その電極
には発熱抵抗体（たとえばTa−SiO2）との間でオーミッ
クコンタクトを形成しやすい金属たとえばAu,Ni,Alを使
用する。（従来技術の項で述べた、セラミック基板を用
いたサーマルヘッドの発熱抵抗体部形成方法では、熱処
理の温度を500〜600℃としたが、上記のような金属を用
いれば、必ずしも500〜600℃の温度を必要とせず、300
〜400℃の温度でオーミック性を確保し得る。また、逆
スパッタで表面の酸化膜等を取り除く処理を施すことも
有効である。）このため、セラミック基板上の発熱抵抗
体形成工程にて必要とされた500〜600℃の熱処理は不要
となる。さらに、耐熱性絶縁樹脂基板の両面に銅箔を張
った銅張板を用いることにより、発熱抵抗体を駆動制御
する駆動制御回路部品及び外部回路との接続のためのコ
ネクタ部品等を実装するためのパッド部と、これらの間
の接続配線層は、発熱抵抗体下層部の前記金属層ととも
に一枚の基板上に銅箔にて形成できるため、サーマルヘ
ッドを１枚の上に構成することが可能となる。この場
合、発熱抵抗体へ給電するための共通電極、個別電極と
銅箔パターンから成る接続配線層とを、絶縁層の厚さを
越えて電気的に接続しなければならない。薄膜方式の場
合、共通電極、個別電極の厚さは0.8μｍ程度であり、
電極形成時に絶縁層の厚さ10μｍ程度の段差をカバーし
て、その下の銅箔パターン（通常は表面にNiあるいはAu
のメッキを施しておく）と電気的接続を安定してとるの
は通常困難であるが、絶縁層としてたとえばポリイミド
等のそのエッチング断面がなだらかなテーパーを持って
エッチングされる材料を使用することにより、問題なく
電気的接続をとることができる。
ヘッドに用いられる絶縁基板と同様の300〜400℃程度の
耐熱性を有し、しかも一般の硬質印刷配線板と同様の加
工法にて両面配線板を形成可能な、たとえばガラス繊維
にポリイミドを含浸させたものが使用される。上記発熱
抵抗体はその下層部に、発熱抵抗体へ化学的影響を与え
ない上、その下層の金属層と発熱抵抗体との電気的絶縁
をとるための絶縁層（たとえばポリイミド）及び放熱性
を向上させるための金属層たとえばCu,Ni,Auを介して前
記耐熱性絶縁樹脂基板上に積層される。また、発熱抵抗
体上には共通電極、個別電極が形成されるが、その電極
には発熱抵抗体（たとえばTa−SiO2）との間でオーミッ
クコンタクトを形成しやすい金属たとえばAu,Ni,Alを使
用する。（従来技術の項で述べた、セラミック基板を用
いたサーマルヘッドの発熱抵抗体部形成方法では、熱処
理の温度を500〜600℃としたが、上記のような金属を用
いれば、必ずしも500〜600℃の温度を必要とせず、300
〜400℃の温度でオーミック性を確保し得る。また、逆
スパッタで表面の酸化膜等を取り除く処理を施すことも
有効である。）このため、セラミック基板上の発熱抵抗
体形成工程にて必要とされた500〜600℃の熱処理は不要
となる。さらに、耐熱性絶縁樹脂基板の両面に銅箔を張
った銅張板を用いることにより、発熱抵抗体を駆動制御
する駆動制御回路部品及び外部回路との接続のためのコ
ネクタ部品等を実装するためのパッド部と、これらの間
の接続配線層は、発熱抵抗体下層部の前記金属層ととも
に一枚の基板上に銅箔にて形成できるため、サーマルヘ
ッドを１枚の上に構成することが可能となる。この場
合、発熱抵抗体へ給電するための共通電極、個別電極と
銅箔パターンから成る接続配線層とを、絶縁層の厚さを
越えて電気的に接続しなければならない。薄膜方式の場
合、共通電極、個別電極の厚さは0.8μｍ程度であり、
電極形成時に絶縁層の厚さ10μｍ程度の段差をカバーし
て、その下の銅箔パターン（通常は表面にNiあるいはAu
のメッキを施しておく）と電気的接続を安定してとるの
は通常困難であるが、絶縁層としてたとえばポリイミド
等のそのエッチング断面がなだらかなテーパーを持って
エッチングされる材料を使用することにより、問題なく
電気的接続をとることができる。
以上の様に、この発明は、発熱抵抗体の下層部に絶縁
層を介して金属層を配設した構造を、300〜400℃以下の
加熱で形成可能な製造プロセスを利用し、従来セラミッ
ク基板を含む２種類の基板で実現している高速印字機能
を、両面配線が容易に形成可能な300〜400℃以上の温度
に対して耐熱性を有する絶縁性樹脂基板一枚にて実現す
るものである。
層を介して金属層を配設した構造を、300〜400℃以下の
加熱で形成可能な製造プロセスを利用し、従来セラミッ
ク基板を含む２種類の基板で実現している高速印字機能
を、両面配線が容易に形成可能な300〜400℃以上の温度
に対して耐熱性を有する絶縁性樹脂基板一枚にて実現す
るものである。
（ホ）作用 発熱抵抗体の下層部に絶縁層を介して金属層を配設す
ることにより、第９図に示した耐熱性絶縁樹脂基板を用
いたサーマルヘッドにおいて問題となる放熱性の悪さを
解消し、セラミック基板を用いたサーマルヘッドと同等
か、あるいはそれ以上の高速印字を実現することが可能
となる。
ることにより、第９図に示した耐熱性絶縁樹脂基板を用
いたサーマルヘッドにおいて問題となる放熱性の悪さを
解消し、セラミック基板を用いたサーマルヘッドと同等
か、あるいはそれ以上の高速印字を実現することが可能
となる。
発熱抵抗体に化学的影響を与えない、例えばポリイミ
ドから成る絶縁層上に発熱抵抗体を積層すること、ま
た、発熱抵抗体及び電極の材料としてその間にオートミ
ックコンタクトを形成しやすいものを選定することによ
り高温（500〜600℃）での熱処理が不要となり、300〜4
00℃以下の熱処理で発熱抵抗体部分を形成することがで
きる。したがって、セラミック基板に代わって、一般の
硬質印刷配線板と同様の加工法にて両面基板を容易に作
成することができる両面銅張の耐熱性絶樹脂基板を使用
することができ、発熱抵抗体部分だけでなく、発熱抵抗
体と駆動制御する駆動制御回路部品、外部回路との接続
のためのコネクタ部品等とその間の接続配線層をも一枚
の基板上に一体形成・実装したサーマルヘッドを実現で
きる。
ドから成る絶縁層上に発熱抵抗体を積層すること、ま
た、発熱抵抗体及び電極の材料としてその間にオートミ
ックコンタクトを形成しやすいものを選定することによ
り高温（500〜600℃）での熱処理が不要となり、300〜4
00℃以下の熱処理で発熱抵抗体部分を形成することがで
きる。したがって、セラミック基板に代わって、一般の
硬質印刷配線板と同様の加工法にて両面基板を容易に作
成することができる両面銅張の耐熱性絶樹脂基板を使用
することができ、発熱抵抗体部分だけでなく、発熱抵抗
体と駆動制御する駆動制御回路部品、外部回路との接続
のためのコネクタ部品等とその間の接続配線層をも一枚
の基板上に一体形成・実装したサーマルヘッドを実現で
きる。
また、両面基板を利用して、基板裏面（発熱抵抗体が
形成される面の反対面）に配線あるいは部品実装を適性
に配置することにより、非常にコンパクトな、基板一枚
から成るサーマルヘッドとすることができるのはもちろ
んのことである。その上、一枚の基板から成るサーマル
ヘッドということで、ヘッドカバーあるいは放熱板の設
計の自由度が大きくなる上、ヘッドカバーあるいは放熱
板に相当する部分として、サーマルヘッドを実装する。
例えば、感熱印字記録装置のケースの一部を利用するこ
とも可能であり、装置全体としての低価格化、小型化に
寄与できるものである。
形成される面の反対面）に配線あるいは部品実装を適性
に配置することにより、非常にコンパクトな、基板一枚
から成るサーマルヘッドとすることができるのはもちろ
んのことである。その上、一枚の基板から成るサーマル
ヘッドということで、ヘッドカバーあるいは放熱板の設
計の自由度が大きくなる上、ヘッドカバーあるいは放熱
板に相当する部分として、サーマルヘッドを実装する。
例えば、感熱印字記録装置のケースの一部を利用するこ
とも可能であり、装置全体としての低価格化、小型化に
寄与できるものである。
（ヘ）実施例 以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述す
る。これによってこの発明が詳述されるものではない。
る。これによってこの発明が詳述されるものではない。
第１図及び第３図にはこの発明の一実施例の発熱抵抗
体部周辺の構成説明図及びサーマルヘッド全体の構成
図、第２図は共通電極あるいは個別電極と駆動制御回路
部等の配線との接続部の例を示す説明図、また、第４図
は耐熱性絶縁樹脂基板の断面図である。まず、本実施例
に使用する耐熱性絶縁樹脂基板１の構成を第４図によっ
て説明する。耐熱性絶縁樹脂基板１は、耐熱性クロス
（例えば、ガラス繊維）に耐熱性樹脂（例えば、ポリイ
ミド）を含浸させた層101bの両側を銅はく101a,101cに
よってはさみ込んだ銅張板（もちろん、片側のみ銅はく
を貼り付けた片面板であってもよい）となっており、通
常のガラスエポキシ基板等の硬質印刷配線板と同様の加
工法が適用でき、スルーホールを形成して両面配線板と
することも容易である。しかも、耐熱性絶縁樹脂基板10
1は耐熱クロス及び耐熱樹脂を使用しているため、300〜
400℃以上の温度に耐える耐熱性を有している。
体部周辺の構成説明図及びサーマルヘッド全体の構成
図、第２図は共通電極あるいは個別電極と駆動制御回路
部等の配線との接続部の例を示す説明図、また、第４図
は耐熱性絶縁樹脂基板の断面図である。まず、本実施例
に使用する耐熱性絶縁樹脂基板１の構成を第４図によっ
て説明する。耐熱性絶縁樹脂基板１は、耐熱性クロス
（例えば、ガラス繊維）に耐熱性樹脂（例えば、ポリイ
ミド）を含浸させた層101bの両側を銅はく101a,101cに
よってはさみ込んだ銅張板（もちろん、片側のみ銅はく
を貼り付けた片面板であってもよい）となっており、通
常のガラスエポキシ基板等の硬質印刷配線板と同様の加
工法が適用でき、スルーホールを形成して両面配線板と
することも容易である。しかも、耐熱性絶縁樹脂基板10
1は耐熱クロス及び耐熱樹脂を使用しているため、300〜
400℃以上の温度に耐える耐熱性を有している。
次に、第１図を用いて、この一実施例を発熱抵抗体周
辺の構成について説明する。第４図に示す構成の銅張耐
熱性絶縁樹脂基板101の銅はくを、通常の硬質印刷配線
板と同様の配線パターン形成法を用いて、所望のパター
ンにエッチングし、金属層1102aを形成する。金属層102
aは第３図の109で示す発熱抵抗体周辺部全体にわたり一
面に形成され、また、同時に同図の111で示す駆動制御
回路部品や外部回路との接続のためのコネクタ部品等を
実装する部品搭載部分の配線パターン等もエッチングす
ることにより形成される。次に、このエッチングされた
銅はくパターン上にNiメッキまたはその上に必要に応じ
てAuメッキを施す。この場合、第１図の金属層102aの上
にはメッキを必しも形成しなくてもよい。次に、ポリイ
ミド系ワニスをスピンコート、ロールコータ、スクリー
ン印刷等により全面に塗布、仮硬化した後、エッチング
し、さらに本硬化し、金属層102aを覆う絶縁層103とす
る。その上に発熱抵抗体４としてTa−SiO2をスパッタ法
にて膜形成する。さらに共通電極105及び個別電極106と
してAlを蒸着法あるいはスパッタ法により層形成した
後、所望のパターンにエッチングする。その後、発熱抵
抗体104を所望のパターンにエッチング・分離し、その
上に保護膜107としてSiAlON,SiON等をスパッタ法あるい
は蒸着法にて膜形成する。最後に300〜400℃で熱処理を
加える。なお、上記絶縁層103形成に使用するポリイミ
ド系ワニスとしては、例えば東レ（株）製のセミコファ
インあるいはトレニース、チッソ（株）製のPSI−Ｇシ
リーズ等がある。
辺の構成について説明する。第４図に示す構成の銅張耐
熱性絶縁樹脂基板101の銅はくを、通常の硬質印刷配線
板と同様の配線パターン形成法を用いて、所望のパター
ンにエッチングし、金属層1102aを形成する。金属層102
aは第３図の109で示す発熱抵抗体周辺部全体にわたり一
面に形成され、また、同時に同図の111で示す駆動制御
回路部品や外部回路との接続のためのコネクタ部品等を
実装する部品搭載部分の配線パターン等もエッチングす
ることにより形成される。次に、このエッチングされた
銅はくパターン上にNiメッキまたはその上に必要に応じ
てAuメッキを施す。この場合、第１図の金属層102aの上
にはメッキを必しも形成しなくてもよい。次に、ポリイ
ミド系ワニスをスピンコート、ロールコータ、スクリー
ン印刷等により全面に塗布、仮硬化した後、エッチング
し、さらに本硬化し、金属層102aを覆う絶縁層103とす
る。その上に発熱抵抗体４としてTa−SiO2をスパッタ法
にて膜形成する。さらに共通電極105及び個別電極106と
してAlを蒸着法あるいはスパッタ法により層形成した
後、所望のパターンにエッチングする。その後、発熱抵
抗体104を所望のパターンにエッチング・分離し、その
上に保護膜107としてSiAlON,SiON等をスパッタ法あるい
は蒸着法にて膜形成する。最後に300〜400℃で熱処理を
加える。なお、上記絶縁層103形成に使用するポリイミ
ド系ワニスとしては、例えば東レ（株）製のセミコファ
インあるいはトレニース、チッソ（株）製のPSI−Ｇシ
リーズ等がある。
次に第２図より、共通電極あるいは個別電極と駆動制
御回路部等との接続の方法を説明をする。第３図の109
で示す発熱抵抗体周辺部の端部においてはエッチングさ
れた銅はくパターン（通常はNiメッキまたはAuメッキが
その表面に形成されている）から成る駆動制御回路部等
と配線102bと共通電極105あるいは個別電極106とを電気
的に接続しなけれはならない。ところで、絶縁層103は
所望のパターンにエッチングされており、接続のための
スルーホール用の穴が必要に応じ形成されている。この
上に共通電極105及び個別電極106を形成するためAlを蒸
着あるいはスパッタするときに同時に駆動制御回路部等
の配線102bとの電気的接続部Ａ及びＢを形成する（ここ
でＡはスルーホールによる接続例、Ｂは絶縁層103のエ
ッチングされた端部による接続例を示す）。通常、絶縁
層103の厚さは10μｍ程度、Alの厚さは0.8μｍ程度なの
で、ステップカバレッジが問題となるが、絶縁層103と
して例えばポリイミドを使用すると、そのエッチング断
面が第２図で示す様になだらかなテーパーを持つため、
問題なく電気的接続をとることができる。
御回路部等との接続の方法を説明をする。第３図の109
で示す発熱抵抗体周辺部の端部においてはエッチングさ
れた銅はくパターン（通常はNiメッキまたはAuメッキが
その表面に形成されている）から成る駆動制御回路部等
と配線102bと共通電極105あるいは個別電極106とを電気
的に接続しなけれはならない。ところで、絶縁層103は
所望のパターンにエッチングされており、接続のための
スルーホール用の穴が必要に応じ形成されている。この
上に共通電極105及び個別電極106を形成するためAlを蒸
着あるいはスパッタするときに同時に駆動制御回路部等
の配線102bとの電気的接続部Ａ及びＢを形成する（ここ
でＡはスルーホールによる接続例、Ｂは絶縁層103のエ
ッチングされた端部による接続例を示す）。通常、絶縁
層103の厚さは10μｍ程度、Alの厚さは0.8μｍ程度なの
で、ステップカバレッジが問題となるが、絶縁層103と
して例えばポリイミドを使用すると、そのエッチング断
面が第２図で示す様になだらかなテーパーを持つため、
問題なく電気的接続をとることができる。
以上の様に発熱抵抗体104の下に化学的影響を抵抗体
に与えない絶縁層103を設けることにより300〜400℃の
熱処理で発熱抵抗体104を安定化させることが可能なた
め、500〜600℃による熱処理が不要となり、発熱抵抗体
形成プロセスにおける最高温度が基板101の耐熱温度（3
00〜400℃）以下となる。また、絶縁層103の材料として
例えば、ポリイミドの様に、そのエッチング断面がなだ
らかなテーパーを持つ材料を選定することにより、共通
電極105あるいは個別電極106とNiまたはAuメッキを施さ
れた銅はくパターンとの電気的接続が問題なく行われて
いる。さらに、基板101として通常の硬質印刷配線板と
同様の加工法を適用できる耐熱性絶縁樹脂基板を使用し
ているため、共通電極105をスルーホールにて裏面パタ
ーンに接続し、共通電極の一部として裏面パターンを利
用することができ、電流容量を大きくすることが可能と
なる。従って、発熱抵抗体104から基板エッジまでの距
離をスルーホール形成が可能な範囲で小さくすることが
できるため、基板サイズの縮小化が可能となる。
に与えない絶縁層103を設けることにより300〜400℃の
熱処理で発熱抵抗体104を安定化させることが可能なた
め、500〜600℃による熱処理が不要となり、発熱抵抗体
形成プロセスにおける最高温度が基板101の耐熱温度（3
00〜400℃）以下となる。また、絶縁層103の材料として
例えば、ポリイミドの様に、そのエッチング断面がなだ
らかなテーパーを持つ材料を選定することにより、共通
電極105あるいは個別電極106とNiまたはAuメッキを施さ
れた銅はくパターンとの電気的接続が問題なく行われて
いる。さらに、基板101として通常の硬質印刷配線板と
同様の加工法を適用できる耐熱性絶縁樹脂基板を使用し
ているため、共通電極105をスルーホールにて裏面パタ
ーンに接続し、共通電極の一部として裏面パターンを利
用することができ、電流容量を大きくすることが可能と
なる。従って、発熱抵抗体104から基板エッジまでの距
離をスルーホール形成が可能な範囲で小さくすることが
できるため、基板サイズの縮小化が可能となる。
第３図によりサーマルヘッド全体の構成を説明する。
第３図において図示しないが、あらかじめ銅はく101a,1
01cにて形成してある配線パターン（ボンディングパッ
ドで、通常Niメッキ及びAuメッキを施しておく）上に発
熱抵抗体108の駆動制御用IC110をワイヤーボンディング
あるいはフェイスダウンボンディング等の方法で実装
し、その他電気部品及び外部回路との接続のためのコネ
クタを111で示す部品搭載部に半田付実装することによ
り一枚の基板上にサーマルヘッドが完成する。また、コ
ネクタから発熱抵抗体駆動制御用IC110への信号・電源
入力までの回路の一部を第３図の112で示すように基板1
01の裏面に形成することにより、同図111で示す部品搭
載部部分の幅を小さくすることが可能である。実際の使
用にあたっては、必要に応じ、ヘッドカバーや放熱板
（場合によっては、感熱記録装置のケースの一部を利用
することも考えられる）等を取付けた上で装置に実装す
ればよい。
第３図において図示しないが、あらかじめ銅はく101a,1
01cにて形成してある配線パターン（ボンディングパッ
ドで、通常Niメッキ及びAuメッキを施しておく）上に発
熱抵抗体108の駆動制御用IC110をワイヤーボンディング
あるいはフェイスダウンボンディング等の方法で実装
し、その他電気部品及び外部回路との接続のためのコネ
クタを111で示す部品搭載部に半田付実装することによ
り一枚の基板上にサーマルヘッドが完成する。また、コ
ネクタから発熱抵抗体駆動制御用IC110への信号・電源
入力までの回路の一部を第３図の112で示すように基板1
01の裏面に形成することにより、同図111で示す部品搭
載部部分の幅を小さくすることが可能である。実際の使
用にあたっては、必要に応じ、ヘッドカバーや放熱板
（場合によっては、感熱記録装置のケースの一部を利用
することも考えられる）等を取付けた上で装置に実装す
ればよい。
最後に、この実施例のサーマルヘッドにおける発熱抵
抗体中央部の熱応答特性（発熱抵抗体への印加パルスに
対する発熱抵抗体中央部の温度特性）を第10図に示す。
また、セラミック基板を使用した従来のサーマルヘッド
（第５図に示した構造のもの）及び、第９図に示すサー
マルヘッドの発熱抵抗体中央部の熱応答特性をそれぞれ
第11図、第12図に示す。第10図〜第12図より明らかな様
に、本実施例のサーマルヘッドの熱応答特性は従来のセ
ラミック基板を使用したサーマルヘッドの熱応答特性と
少なくとも同等であることがわかる。
抗体中央部の熱応答特性（発熱抵抗体への印加パルスに
対する発熱抵抗体中央部の温度特性）を第10図に示す。
また、セラミック基板を使用した従来のサーマルヘッド
（第５図に示した構造のもの）及び、第９図に示すサー
マルヘッドの発熱抵抗体中央部の熱応答特性をそれぞれ
第11図、第12図に示す。第10図〜第12図より明らかな様
に、本実施例のサーマルヘッドの熱応答特性は従来のセ
ラミック基板を使用したサーマルヘッドの熱応答特性と
少なくとも同等であることがわかる。
以上、薄膜方式について説明したが、厚膜方式の場合
においても、焼成温度と耐熱性絶縁樹脂基板の耐熱温度
が将来、同程度の温度となればこの発明を同様に適用で
きるのはもちろんのことである。
においても、焼成温度と耐熱性絶縁樹脂基板の耐熱温度
が将来、同程度の温度となればこの発明を同様に適用で
きるのはもちろんのことである。
（ト）発明の効果 この発明によれば、発熱抵抗体の下層部に絶縁層を介
して金属層が配設されるので、放熱性が向上し、従来の
セラミック基板を使用したサーマルヘッドと少なくとも
同等の高速印字性を有するとともに、耐熱性絶縁樹脂基
板を使用しているので、発熱抵抗体駆動制御回路部品か
ら外部回路との接続のためのコネクタ部品まで一枚の基
板上に一体形成・実装され、形状のコンパクト化が図ら
れ、低価格で汎用性に富むサーマルヘッドが提供され
る。
して金属層が配設されるので、放熱性が向上し、従来の
セラミック基板を使用したサーマルヘッドと少なくとも
同等の高速印字性を有するとともに、耐熱性絶縁樹脂基
板を使用しているので、発熱抵抗体駆動制御回路部品か
ら外部回路との接続のためのコネクタ部品まで一枚の基
板上に一体形成・実装され、形状のコンパクト化が図ら
れ、低価格で汎用性に富むサーマルヘッドが提供され
る。
第１図はこの発明の一実施例を示すサーマルヘッドの発
熱抵抗体部周辺の断面拡大図、第２図は第１図に示す実
施例の電極と銅はくパターンによる配線との接続部を示
す説明図、第３図はこの発明の一実施例のサーマルヘッ
ドの全体構成図、第４図は第１図に示す実施例の耐熱性
絶縁樹脂基板の断面図、第５図はセラミック基板を使用
した従来のサーマルヘッドの発熱抵抗体部周辺の断面拡
大図、第６図〜第８図はセラミック基板を使用した従来
のサーマルヘッドの全体構成図、第９図は耐熱性絶縁樹
脂板を使用し発熱抵抗体用放熱金属層を設けない場合の
サーマルヘッドの発熱抵抗体周辺の断面拡大図、第10図
は第１図に示す実施例の発熱抵抗体中央部の熱応答特性
を示すグラフ、第11図はセラミック基板を使用した従来
のサーマルヘッドの発熱抵抗体中央部の熱応答特性を示
すグラフ、第12図は発熱抵抗体用放熱金属層を設けない
場合のサーマルヘッドの発熱抵抗体中央部の熱応答特性
を示すグラフである。 101……耐熱性絶縁樹脂基板、 102a……金属層、 102b……配線パターン、 101a,101c……銅はく、 101b……耐熱性クロスに耐熱性樹脂を含浸させた層 103……絶縁層、104……発熱抵抗体、 105……共通電極、106……個別電極、 107……保護膜、108……発熱抵抗体素子、 109……発熱抵抗体周辺部、 110……駆動制御用IC、 111……部品搭載部分、
熱抵抗体部周辺の断面拡大図、第２図は第１図に示す実
施例の電極と銅はくパターンによる配線との接続部を示
す説明図、第３図はこの発明の一実施例のサーマルヘッ
ドの全体構成図、第４図は第１図に示す実施例の耐熱性
絶縁樹脂基板の断面図、第５図はセラミック基板を使用
した従来のサーマルヘッドの発熱抵抗体部周辺の断面拡
大図、第６図〜第８図はセラミック基板を使用した従来
のサーマルヘッドの全体構成図、第９図は耐熱性絶縁樹
脂板を使用し発熱抵抗体用放熱金属層を設けない場合の
サーマルヘッドの発熱抵抗体周辺の断面拡大図、第10図
は第１図に示す実施例の発熱抵抗体中央部の熱応答特性
を示すグラフ、第11図はセラミック基板を使用した従来
のサーマルヘッドの発熱抵抗体中央部の熱応答特性を示
すグラフ、第12図は発熱抵抗体用放熱金属層を設けない
場合のサーマルヘッドの発熱抵抗体中央部の熱応答特性
を示すグラフである。 101……耐熱性絶縁樹脂基板、 102a……金属層、 102b……配線パターン、 101a,101c……銅はく、 101b……耐熱性クロスに耐熱性樹脂を含浸させた層 103……絶縁層、104……発熱抵抗体、 105……共通電極、106……個別電極、 107……保護膜、108……発熱抵抗体素子、 109……発熱抵抗体周辺部、 110……駆動制御用IC、 111……部品搭載部分、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出口 勝康 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62−71662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−189955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−51956（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】表面と裏面に一様に金属層を有する耐熱性
絶縁基板の表面金属層をエッチング処理することによっ
て、表面金属層の一部の領域に放熱用金属層を形成する
と共に他の領域に配線用金属層を形成し、前記放熱用金
属層の上に絶縁層を介して発熱抵抗体を形成し、発熱抵
抗体への給電を行う制御部品を前記基板上の配線用金属
層近傍に搭載し、制御部品と発熱抵抗体とを前記配線用
金属層を介して電気的に接続することを特徴とするサー
マルヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1260529A JP2547861B2 (ja) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | サーマルヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1260529A JP2547861B2 (ja) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | サーマルヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03121862A JPH03121862A (ja) | 1991-05-23 |
| JP2547861B2 true JP2547861B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=17349231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1260529A Expired - Fee Related JP2547861B2 (ja) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | サーマルヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547861B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2519340B2 (ja) * | 1990-05-10 | 1996-07-31 | シャープ株式会社 | 感熱記録装置 |
| JP6087412B2 (ja) * | 2015-10-28 | 2017-03-01 | ローム株式会社 | サーマルプリントヘッド |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61189955A (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 端面型サ−マルヘツド |
| JPS6271662A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-02 | Oki Electric Ind Co Ltd | サ−マルヘツド及びその製造方法 |
| JPS6451956A (en) * | 1987-08-24 | 1989-02-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Substrate for thermal head |
-
1989
- 1989-10-04 JP JP1260529A patent/JP2547861B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03121862A (ja) | 1991-05-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |