JP2757950B2 - 接続構造およびこれを用いたプリントヘッド基板 - Google Patents

接続構造およびこれを用いたプリントヘッド基板

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28Applying non-metallic protective coatings
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    • H05K3/363Assembling flexible printed circuits with other printed circuits by soldering

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  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック基板と駆動
信号等を供給するフレキシブル基板等の外部配線基板と
の接続構造およびこれを用いたプリントヘッド基板に関
する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来のプリントヘッド基板の一
部を示す側面図である。
【0003】たとえばアルミナなどのセラミック基板1
の表面には、グレーズ層2が形成され、前記グレーズ層
2の表面にパターニングされたリード3に外部から駆動
信号等を供給するために、外部配線基板としてのフレキ
シブル基板5が用いられる。このフレキシブル基板5
は、合成樹脂製のシート5aの表面にパターニングされ
たリード6とから構成されている。前記両リード3、6
の接続にあたっては、リード3、6の表面に半田7を付
着させておき、両リード3、6が互いに接触し合うよう
に重ね合わせ、半田付けしている。
【0004】このようなプリントヘッド基板では、前記
フレキシブル基板5との接続部分の接着強度を確保する
とともに、前記フレキシブル基板5との接続部分の酸化
等による腐食を防止するために保護樹脂8によって前記
接続部分を被覆している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に、プリントヘッ
ド基板は、出荷に際して、一定の温度条件を周期的に変
化させる環境下に置いて信頼性試験が行われることがあ
る。このような試験を行った場合、、セラミック基板
1、グレーズ層2および保護樹脂8等の熱膨張係数の差
に起因して、図6に示されるようにグレーズ層3にクラ
ック(ひび割れ)9a、9bが生じることがあり、この
部分からグレーズ層3が剥がれる不具合があった。
【0006】そこで、本発明の目的は、上述の課題を解
決し、温度変化に対するグレーズ層のクラックの発生を
防止し、信頼性を向上することができる接続構造および
これを用いたプリントヘッド基板を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック基
板上にグレーズ層を介して形成されたリードと、外部配
線基板の表面にパターニングされたリードとを、半田を
介在して互いに重ね合わせ、前記外部配線基板の前記重
ね合わせられた部分を含むセラミック基板上に保護樹脂
を被覆してなる接続構造において、前記保護樹脂のショ
ア硬さを55以下とすること特徴とする接続構造であ
る。
【0008】また、本発明は、セラミック基板上にグレ
ーズ層を介して形成されたリードと、外部配線基板の表
面にパターニングされたリードとを、半田を介在して互
いに重ね合わせ、前記外部配線基板の前記重ね合わせら
れた部分を含むセラミック基板上に保護樹脂を被覆して
なる接続構造において、前記保護樹脂のショア硬さを3
5〜55とすること特徴とする接続構造である。
【0009】さらにまた、本発明は、セラミック基板上
にグレーズ層を介して形成されたリードと、外部配線基
板の表面にパターニングされたリードとを、半田を介在
して互いに重ね合わせ、前記外部配線基板の前記重ね合
わせられた部分を含むセラミック基板上に保護樹脂を被
覆してなるプリントヘッド基板において、前記保護樹脂
のショア硬さを55以下とすること特徴とするプリント
ヘッド基板である。
【0010】また、本発明は、セラミック基板上にグレ
ーズ層を介して形成されたリードと、外部配線基板の表
面にパターニングされたリードとを、半田を介在して互
いに重ね合わせ、前記外部配線基板の前記重ね合わせら
れた部分を含むセラミック基板上に保護樹脂を被覆して
なるプリントヘッド基板において、前記保護樹脂のショ
ア硬さを35〜55とすること特徴とするプリントヘッ
ド基板である。
【0011】
【作用】セラミック基板上に外部配線基板と重ね合わせ
られた部分を含んで保護樹脂を被覆してなる接続構造に
おいて、前記保護樹脂のショア硬さを小さくすれば、当
該保護樹脂の弾力性が増すので、前記セラミック基板そ
の他の材料の熱膨張係数の差を吸収し易くなる。
【0012】本発明に従えば、前記保護樹脂のショア硬
さを55以下としたので、前記セラミック基板、グレー
ズ層及び半田の熱膨張係数の差を十分吸収することがで
き、グレーズ層内に生じる応力を緩和してクラック等の
発生を防止することが可能となる。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の一実施例のプリントヘッド
基板の一部を示す側面図であり、図2は、そのプリント
ヘッド基板の全体の構成を示す平面図である。
【0014】プリントヘッド基板10は、たとえばアル
ミナなどのセラミック基板11の表面にグレーズ層12
が形成され、前記グレーズ層12の表面に発熱体13が
パターニングされるとともに、外部から制御信号を駆動
IC14に供給するリード15および前記駆動IC14
からの駆動信号を前記発熱体13に供給する個別リード
16がパターニングされて構成される。前記リード15
に外部から制御信号を供給するために、外部配線基板と
してのフレキシブル基板17が用いられる。
【0015】このフレキシブル基板17は、合成樹脂製
のシート18の表面にパターニングされたリード19と
から構成されている。前記両リード15、19の接続に
あたっては、リード15、19の両方もしくは一方の表
面に半田20を付着させておき、両リード15、19が
互いに接触し合うように重ね合わせ、この状態で、前記
接続部分22を治具(図示せず)によって上下方向から
挟み込んで熱圧着することにより半田付けを行ってい
る。
【0016】このようなプリントヘッド基板10では、
前記フレキシブル基板17との接続部分22の接着強度
を確保するとともに、酸化等による腐食を防止するため
に保護樹脂21によって前記接続部分22を被覆してい
る。
【0017】前記セラミック基板11は、たとえばアル
ミナから成り、約1mmの厚さを有する。前記グレーズ
層12は、たとえばガラス(SiO2、Al23、C
a、Mg、Ba等を含む)から成り、前記セラミック基
板11上に約 . mmの厚さに印刷形成される。前記
リード15は、たとえばアルミニウムから成り、前記グ
レーズ層12上に印刷または蒸着によって形成される。
前記半田20は、たとえばSn/Pbから成り、約0.
02mmの厚さに形成される。前記保護樹脂21は、た
とえばアクリル系樹脂(たとえばスリーボンド社製の品
番TB3062P)等から成り、前記接続部分22に一
定量の樹脂を摘下したのち一定時間紫外線を照射するこ
とによって硬化させる。
【0018】このような構成のプリントヘッド基板10
において、周囲温度の変化が大きいと、前記グレーズ層
12にクラックが発生して信頼性が悪くなることがある
が、これは各部材の熱膨張係数の差に起因すると考えら
れる。即ち、前記セラミック基板11の熱膨張係数は1
-6(1/℃)のオーダであるのに対し、前記保護樹脂
の熱膨張係数は10-4(1/℃)のオーダであり、その
差は数百倍にも達する。したがって、周囲温度が大きく
変化したときには、前記保護樹脂21は前記セラミック
基板11よりもかなり大きな熱収縮を起こし、この熱収
縮に前記グレーズ層12が追随できないときに、前記グ
レーズ層12に過大な応力が加わり、前述したクラック
が発生するものと考えられる。
【0019】そこで、本件発明者は、このようなクラッ
クの発生を防止して前記信頼性を高めるためには、前記
保護樹脂21のショア硬さを小さくして、前述した各部
材の熱膨張係数の差を吸収すれば良いことを見いだし
た。即ち、前記保護樹脂21のショア硬さを小さくする
と、その弾力性が増し、前記保護樹脂21自身の大きな
熱収縮がその弾力性によって吸収される。したがって、
前記グレーズ層12への不所望な応力を緩和して、前述
したクラックの発生を防止することができる。
【0020】次に、本件発明者は、前記保護樹脂21の
ショア硬さと前記接続部分22の信頼性との関係につい
て以下のような温度サイクル試験を行った。
【0021】試験条件としては、まず125℃で30
分、次に25℃で10分、最後に−50℃で30分を1
サイクルとした温度サイクル条件下に全数5のプリント
ヘッド基板を配置し、これを前記保護樹脂21のショア
硬さを変化させて100サイクル行った。
【0022】ここで、ショア硬さ(Shore har
dness)は、つぎのように定義される。すなわち、
ショア硬さは、先端に球状のダイアモンドを取り付けた
ハンマを、一定高さh0 より、重力により被測定物の上
に鉛直に落下させ、はね上がり高さhより吸収された衝
撃エネルギを求めて硬さの尺度とするものである。
【0023】HS=(10000h)/(65h0) をショア硬さHS とする。なお、本発明では、D型のシ
ョア硬さ試験機で測定したショア硬さHsを用いる。
【0024】このような試験を行った結果を図3に示
す。図3のグラフにおいて、横軸はショア硬さHSを示
し、縦軸は上記信頼性試験後の不良率を示す。たとえ
ば、ショア硬さHS=35、45、55の場合では、そ
れぞれ不良が全く発生しない(不良率=0%)のに対
し、ショア硬さHS=65では、全数5個のうち2個に
前述したクラックが発生(不良率=40%)し、ショア
硬さHS=70、85の場合では、それぞれ全数5個の
すべてにクラックが発生した(不良率=100%)。
【0025】以上の結果から、ショア硬さを55以下と
することで、前述したクラックの発生を防止することが
でき、前記接続部分22の信頼性を高めることができ
る。なお、ショア硬さの条件を35以上とすれば、紫外
線を最大15秒程度、照射にすることよって硬化するタ
イプの樹脂を用いることが可能となるが、ショア硬さの
条件をが35未満とすると、樹脂が硬化するのに多くの
時間を要するシリコン系の樹脂を用いる必要があるの
で、生産性が著しく低下してしまう。たとえば、ショア
硬さ35より小さなシリコン系の樹脂を用いた場合に
は、常温で放置して硬化させる必要があり、その硬化時
間にたとえば24時間程度も要する。したがって、信頼
性および生産性を満足させるためには、前記保護樹脂2
1のショア硬さを35〜55とするのが望ましい。
【0026】上記実施例では、接続部分22を熱圧着し
て接続するタイプのプリントヘッド基板について説明し
たが、このような構成に限ることなく、たとえば図4に
示されるように外部配線基板としてクリップ端子24を
用いてセラミック基板を挟持するタイプのプリントヘッ
ド基板にも適用できる。このタイプでも、クリップ端子
24による接続部分の酸化等による腐食を防止するため
に保護樹脂21を被覆しているので、このショア硬さの
条件を上述した値に設定することで、グレーズ層12の
クラック等の発生を防止することができる。
【0027】又、本発明は、プリントヘッド基板のみな
らず、ハイブリッドICなどの接続構造にも適用できる
のはいうまでもない。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明に従えば、前記保護
樹脂のショア硬さを55以下としたので、大きな温度変
化に対しても前記セラミック基板、グレーズ層及び半田
の熱膨張係数の差を十分吸収して、グレーズ層内に生じ
る応力を緩和することができ、クラック等の発生を防止
して、接続構造と外部配線基板との接続部分の信頼性を
高めることが可能となる。
【0029】さらに、前記保護樹脂のショア硬さを35
以上とすることで、前記保護樹脂の硬化速度を速めるこ
とができ、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の一実施例のプリントヘッド基
板の一部を示す側面図。
【図2】 図2はそのプリントヘッド基板の全体の構成
を示す平面図。
【図3】 図3は信頼性試験の結果を示すグラフ。
【図4】 図4は本発明の他の実施例のプリントヘッド
基板の一部を示す側面図。
【図5】 図5は従来のプリントヘッド基板の一部を示
す側面図。
【図6】 図6は従来技術の問題点を説明するための
図。
【符号の説明】
10 ・・・プリントヘッド基板 11 ・・・セラミック基板 12 ・・・グレーズ層 15,19 ・・・リード 17 ・・・フレキシブル基板 20 ・・・半田 21 ・・・保護樹脂

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミック基板上にグレーズ層を介して形
    成されたリードと、外部配線基板の表面にパターニング
    されたリードとを、半田を介在して互いに重ね合わせ、
    前記外部配線基板の前記重ね合わせられた部分を含むセ
    ラミック基板上に保護樹脂を被覆してなる接続構造にお
    いて、 前記保護樹脂のショア硬さを55以下とすること特徴と
    する接続構造。
  2. 【請求項2】前記保護樹脂のショア硬さを35〜55と
    すること特徴とする請求項1記載の接続構造。
  3. 【請求項3】請求項1又は請求項2の接続構造を用いた
    ことを特徴とするプリントヘッド基板。
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JP3563734B2 (ja) * 2002-10-29 2004-09-08 ローム株式会社 サーマルプリントヘッド装置
JP3836850B2 (ja) 2004-04-28 2006-10-25 ローム株式会社 サーマルプリントヘッド装置
JP6903300B1 (ja) * 2020-06-16 2021-07-14 エレファンテック株式会社 電子装置及びその製造方法

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