JP2874523B2

JP2874523B2 - 感熱記録ヘッドの樹脂封止方法

Info

Publication number: JP2874523B2
Application number: JP18197193A
Authority: JP
Inventors: 利夫塩原; 浩二二ッ森; 和夫土橋; 孝之澤田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1999-03-24
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JPH0781111A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱素子回路を有する
発熱基板と駆動用回路を有する駆動用回路基板とを具備
し、該発熱基板又は駆動用回路基板上に駆動用ＩＣを装
着すると共に、この駆動用ＩＣと上記発熱素子回路及び
駆動用回路とをそれぞれボンディングワイヤー等の配線
部を介してそれぞれ接続した感熱記録ヘッドの上記駆動
用ＩＣ及び各配線部を樹脂封止する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】感熱式
ファクシミリ等に用いられる感熱記録ヘッドは、一般に
発熱素子回路を有する発熱基板と駆動用回路を有する駆
動用回路基板とをそれらの端部において接合し、該発熱
基板面又は駆動用回路基板面のそれらの接合端部に近接
して駆動用集積回路（ＩＣ）を装着し、この集積回路と
上記発熱素子回路及び駆動用回路とをボンディングワイ
ヤー等の配線部を介してそれぞれ導通したものであり、
この場合、ＩＣの実装方法としては、フリップチップボ
ンディング法又はワイヤーボンディング法が一般に知ら
れている。

【０００３】これらのボンディング後に、発熱基板、駆
動用回路基板の配線材露出面と駆動用ＩＣのボンディン
グ部分に湿気や導電性異物が侵入するのを防止するため
に、シリコーン系の樹脂で保護封止をすることが行われ
ている。更に、保護封止部の機械的保護及びプラテンロ
ーラにより排出される記録紙のガイドを目的にヘッドカ
バーをシリコーン系封止部に取り付けるのが一般的であ
る。特に、ワイヤーボンディング法における実装方法
は、シリコーン系の樹脂で保護封止した後でもボンディ
ングワイヤーの機械的強度が極度に弱いので、製造工程
中の取扱を容易にするためにもヘッドカバーを付ける
か、あるいはヘッドカバーの機能を持つ治具が必要とな
る。また、フリップチップボンディング法においても、
シリコーン系等の樹脂で保護封止した後、駆動用ＩＣの
素子自体を機械的に保護するためにもヘッドカバーが必
要となる。

【０００４】従来、このような駆動用ＩＣの保護封止に
用いられる樹脂には上述したようにシリコーン系の樹脂
が主流であり、このシリコーン系樹脂は耐環境性及び電
気的絶縁は十分であるものの、機械的保護の機能は十分
ではなく、このため保護封止部にヘッドカバーを付けな
ければならないので、作業工数が多くしかも材料費が高
いという問題がある。

【０００５】そのため、駆動用ＩＣ、ボンディングワイ
ヤーの機械的保護の機能をヘッドカバーではなく封止樹
脂そのものに持たせるため、これまで一般的に使用され
てきたシリコーン系の樹脂に代わり、硬度が大きなエポ
キシ樹脂組成物により封止する方法が開発されてきてい
る。

【０００６】しかしながら、エポキシ樹脂組成物により
封止を行う場合、エポキシ樹脂組成物は、シリコーン系
樹脂に比べて消泡性に劣り、このため封止樹脂硬化物表
面にボイドが生じてしまい、このような表面ボイドは感
熱記録紙を傷つけてしまうという問題がある。

【０００７】また、エポキシ樹脂組成物は、基板との熱
ストレスが大きいという問題があり、この熱ストレスを
低減する目的でフィラーを高配合することが考えられる
が、フィラーを高配合すると樹脂の粘度が大きくなり、
微細な発熱基板のボンディングワイヤー下部や駆動用Ｉ
Ｃの隙間に未充填部分ができ易く、しかも硬化物表面に
ボイドが発生し易いという問題がある。

【０００８】更に、シリコーン系樹脂をエポキシ樹脂に
変更する利点としては、ヘッドカバーを廃止することに
よる低コスト化、封止剤が紙送りガイドの機能を果たす
ことによる小型化であり、そのため封止剤に対する形状
制御性が要求されている。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、感熱記録ヘッドに装着されている集積回路のボンデ
ィングワイヤ等の配線部を、充填性良く、表面にボイド
を生じさせずに形状制御性良く封止できる感熱記録ヘッ
ドのエポキシ樹脂による封止方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、発熱素子
回路を有する発熱基板と駆動用回路を有する駆動用回路
基板とを具備し、該発熱基板又は駆動用回路基板上に駆
動用ＩＣを装着すると共に、この駆動用ＩＣと上記発熱
素子回路及び駆動用回路とをそれぞれボンディングワイ
ヤー等の配線部を介してそれぞれ接続した感熱記録ヘッ
ドの上記駆動用ＩＣ及び各配線部を樹脂封止するに際
し、この樹脂封止を粘度が４８０〜２０００ポイズでア
スペクト比が０．０８〜０．２５であるエポキシ樹脂組
成物を用いて行うこと、この場合特に上記エポキシ樹脂
組成物を駆動用ＩＣと発熱素子回路及び駆動用回路との
それぞれ配線部を横切って少なくとも２本の線状に塗布
し、次いでこのエポキシ樹脂組成物の流動により上記線
状塗布部を連続一体化させて、駆動用ＩＣ及び各配線部
全面をエポキシ樹脂組成物で覆い、硬化させることが有
効であり、これにより充填性が良く、しかもワイヤー下
部からのボイド等の上昇もなく、このため表面ボイドを
可及的に抑制でき、また最小限の量で封止して封止部を
小型化でき、得られた硬化物の形状が直線状となり、紙
送りガイドとして有効に機能することを見い出し、本発
明をなすに至ったものである。即ち、本発明は、発熱素
子回路を有する発熱基板と駆動用回路を有する駆動用回
路基板とを具備し、該発熱基板又は駆動用回路基板上に
駆動用ＩＣを装着すると共に、この駆動用ＩＣと上記発
熱素子回路及び駆動用回路とをそれぞれボンディングワ
イヤー等の配線部を介してそれぞれ接続した感熱記録ヘ
ッドの上記駆動用ＩＣ及び各配線部を樹脂封止するに際
し、この樹脂封止を粘度が４８０〜２０００ポイズでア
スペクト比が０．０８〜０．２５であるエポキシ樹脂組
成物を用い、上記エポキシ樹脂組成物を駆動用ＩＣと発
熱素子回路及び駆動用回路とのそれぞれの配線部を横切
って少なくとも２本の線状に塗布し、次いでこのエポキ
シ樹脂組成物の流動により駆動用ＩＣ及び各配線部を該
エポキシ樹脂組成物で被覆し、被覆したエポキシ樹脂組
成物を硬化することを特徴とする感熱記録ヘッドの樹脂
封止方法を提供する。

【００１１】以下、本発明について更に詳しく説明する
と、本発明の樹脂封止方法は、図１〜図５に示したよう
に、例えば発熱素子回路（発熱素子）１ａを有する発熱
基板１と駆動用回路２ａを有する駆動用回路基板２とを
それらの一端部において接合し、該発熱基板１面又は駆
動用回路基板２面のそれらの接合端部に近接して駆動用
ＩＣ３をその端子を上記接合方向に沿って搭載し、この
ＩＣ３の端子と上記発熱素子回路１ａ及び駆動用回路２
ａとをボンディングワイヤー等の配線部４，５を介して
それぞれ導通してなる感熱記録ヘッドの上記ＩＣ３及び
各配線部４，５をそれぞれ樹脂封止するものである。な
お、図２〜５中６は放熱基板であり、７は封止樹脂であ
る。

【００１２】このような感熱記録ヘッドは、その発熱基
板１をプラテンローラ８と接触させてこれらの発熱基板
１とプラテンローラ８の間に感熱記録紙９を通すもので
ある。

【００１３】なお、ＩＣ３は、図１〜３に示すように駆
動用回路基板２面に装着されたもの、図４，５に示すよ
うに発熱基板１面に装着されたものの両方がある。

【００１４】本発明は、かかる封止方法において、封止
樹脂７として、粘度４８０〜２０００ポイズ、好ましく
は４８０〜１０００ポイズ、更に好ましくは４８０〜８
００ポイズ、アスペクト比が０．０８〜０．２５、好ま
しくは０．１０〜０．２２、更に好ましくは０．１２〜
０．２０の流動性エポキシ樹脂組成物を用いるものであ
る。

【００１５】なお、この場合、粘度は、ＢＨ型ローター
粘度計でローター７を使用し、２０回転での塗布時の値
であり、アスペクト比は、エポキシ樹脂組成物０．１ｇ
をガラス板上に滴下して１２０℃熱板上で１時間加熱し
て得られた硬化物の高さをその底面の直径で割った値を
いう。

【００１６】即ち、感熱記録ヘッドは、発熱基板側のボ
ンディングワイヤーは駆動用回路基板側のボンディング
ワイヤーに比べて高密度になっており、粘度が高すぎる
と、充填が困難となり、ワイヤー下部に未充填部分が残
存して信頼性を低下したり、硬化時にボイドが上昇して
紙送りガイドとして対応可能な封止表面状態を得にくく
なる。一方、粘度が低すぎると、未充填を防ぐことがで
きるが、基板間の隙間から発生するボイドを抑制するこ
とができない。

【００１７】また、アスペクト比が０．０８より低い
と、ボンディングワイヤーの一部が露出してしまった
り、本来封止する必要がない部分まで封止してしまい、
感熱記録ヘッド装置本来の動作を妨げてしまう場合があ
り、一方、アスペクト比が０．２５を超えると、硬化後
の封止部の形状が紙送りガイドとして適さないものとな
る。

【００１８】このようなエポキシ樹脂組成物としては、
室温で液状のものが有効である。この液状エポキシ樹脂
組成物を構成する硬化性エポキシ樹脂としては、１分子
中に２個以上のエポキシ基を有するものが使用でき、後
述するような各種硬化剤によって硬化させ得ることが可
能である限り分子構造、分子量等に特に制限はなく、従
来から知られている種々のものを使用することができ
る。具体的には、例えばエピクロルヒドリンとビスフェ
ノールをはじめとする各種ノボラック樹脂から合成され
るエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂或いは塩素や臭素
原子等のハロゲン原子を導入したエポキシ樹脂等を挙げ
ることができるが、常温で液状を呈する低粘度の組成物
を得るためには、これらの中でもビスフェノールＡ又は
ビスフェノールＦのグリシジルエーテル誘導体が好適に
用いられる。なお、上記エポキシ樹脂は、その使用に当
っては必ずしも１種類の使用に限定されるものではな
く、２種類又はそれ以上を混合して使用してもよい。

【００１９】なお、上記エポキシ樹脂使用に際して、モ
ノエポキシ化合物を適宜併用することは差し支えない。
このモノエポキシ化合物として具体的には、スチレンオ
キシド，シクロヘキセンオキシド，プロピレンオキシ
ド，メチルグリシジルエーテル，エチルグリシジルエー
テル，フェニルグリシジルエーテル，アリルグリシジル
エーテル，オクチレンオキシド，ドデセンオキシド等が
例示される。

【００２０】また、硬化剤としては、具体的にジアミノ
ジフェニルメタン，ジアミノフェニルスルホン，メタフ
ェニレンジアミン等に代表されるアミン系硬化剤、無水
フタル酸、無水ピロメリット酸，無水ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸等の酸無水物系硬化剤、あるいはフェノ
ールノボラック，クレゾールノボラック等の１分子中に
２個以上の水酸基を有するフェノールノボラック硬化剤
が例示される。これらの中では、低粘度で低応力のエポ
キシ樹脂組成物を得るため酸無水物系硬化剤が好ましく
用いられる。

【００２１】これらの硬化剤の使用量は通常量とするこ
とができるが、エポキシ樹脂のエポキシ基の当量に対し
て５０〜１５０当量％、特に８０〜１１０当量％の範囲
とすることが好ましい。

【００２２】更に、エポキシ樹脂組成物においては、上
記硬化剤とエポキシ樹脂との反応を促進させる目的で、
各種硬化促進剤、例えばイミダゾール或いはその誘導
体、三級アミン系誘導体、ホスフィン系誘導体、シクロ
アミジン誘導体等を併用することは何ら差し支えない。
なお、これらの硬化促進剤の配合量も通常の範囲とする
ことができる。

【００２３】また、エポキシ樹脂組成物中には無機質充
填剤を配合することができる。この場合使用する無機質
充填剤の種類、単独使用あるいは複数種の併用等に制限
はなく、適宜選択される。無機質充填剤としては、例え
ば結晶性シリカ、非結晶性シリカ等の天然シリカ、合成
高純度シリカ、合成球状シリカ、タルク、マイカ、窒化
珪素、ボロンナイトライド、アルミナなどから選ばれる
１種又は２種以上を使用することができる。

【００２４】上記無機質充填剤の配合量は、エポキシ樹
脂組成物の粘度及びアスペクト比が上述した範囲にある
ように適定される。

【００２５】エポキシ樹脂組成物には、更に必要に応じ
低応力化剤、接着向上用炭素官能性シラン、ワックス
類、ステアリン酸等の脂肪酸及びその金属塩等の離型
剤、カーボンブラックなどの顔料、染料、酸化防止剤、
表面処理剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランなど）、各種導電性充填剤、チクソ性付与剤、その
他添加剤を配合することができる。特にチクソ性付与剤
としては平均粒径５μｍ以下の微粉球状シリカを使用す
ることが好ましく、更に好ましくは平均粒径２μｍ以下
の球状シリカを使用することである。

【００２６】エポキシ樹脂組成物は、上述した成分の所
定量を均一に撹拌、混合することにより得ることができ
る（なお、成分の配合順序に特に制限はない）。この場
合必要に応じてアセトン，トルエン，キシレン等の有機
溶剤で希釈して使用してもよい。

【００２７】エポキシ樹脂組成物の粘度及び上記アスペ
クト比は、エポキシ樹脂及び硬化剤の種類や、充填剤乃
至チクソ性付与剤の種類及び特に配合量を適宜選定する
ことによりコントロールすることができる。また、例え
ばエポキシ樹脂を吐出するシリンジ又はニードルを加熱
して低粘度化して２０００ポイズ以下としたり、基板を
塗布前又は塗布後に加熱したりして２０００ポイズ以下
とすることができる。

【００２８】なお、エポキシ樹脂組成物の硬化物の硬度
は、ショアーＤ６０以上、特にショアーＤ８０以上であ
ることが望ましい。

【００２９】本発明においては、上記のようなエポキシ
樹脂組成物を用いて樹脂封止を行う場合、上記エポキシ
樹脂組成物を駆動用ＩＣと発熱素子回路及び駆動用回路
とのそれぞれ配線部を横切って少なくとも２本の線状に
塗布し、次いでこのエポキシ樹脂組成物の流動により上
記線状塗布部を連続一体化させて、駆動用ＩＣ及び各配
線部全面をエポキシ樹脂組成物で被覆し、硬化させる方
法が推奨される。

【００３０】より具体的には、図１において、発熱基板
１と駆動用回路基板２との接合部１０の接合方向に沿っ
て少なくとも発熱基板側の配線部４及び駆動用回路基板
２側の配線部５をそれぞれ横切る２本の線状塗布部を互
に離間させて塗布するもので、その態様として図６に示
す塗布方法が挙げられる（図６中、１１は線状塗布部で
ある）。なお、線状塗布部６は２本以上であればよく、
配線部４，５を横切る２本に加え、ＩＣ３上にも線状塗
布部６を形成し得る（図６（ａ），（ｂ））。この場
合、特にＩＣ３上を最後に封止する場合など、両側の２
本の線状塗布部間に更に線状に樹脂を塗布する場合は、
この樹脂としてアスペクト比０．０８以下の樹脂を使用
することは差し支えない。

【００３１】このように塗布することにより、各線状塗
布部がそれぞれその幅方向に流動して拡がり、互に一体
化して上記ＩＣ及び各配線部全面を覆うものであり、こ
の場合上記粘度及びアスペクト比のエポキシ樹脂組成物
を用いることにより、その硬化前に良好に流動、拡がっ
て一体化し、ボイドの低減化、未充填部分の減少が達成
され、形状制御性が確保されるものである。

【００３２】なお、塗布に際して使用される機種、塗布
方法、塗布条件、塗布の順序などに制限はない。

【００３３】この場合、発熱基板側と駆動側のボンディ
ングワイヤの配線密度が異なるため、これらを被覆する
エポキシ樹脂組成物の粘度などを配線密度に応じて異な
ったものを使用することも有効であり、また、上述した
ように順序にも制限はなく、充填性を向上させる方法と
して、部分的あるいは数本塗布した後、常温もしくは加
熱しながら放置したり、予め硬化し、封止後、残存部分
を塗布封止する等の方法も採用することができる。

【００３４】なおまた、エポキシ樹脂組成物を硬化させ
る条件も特に制限されないが、８０〜１００℃の温度で
３０分〜１時間の条件で初期硬化し、次いで１２０〜１
７５℃にて２〜５時間本硬化を行うことが好ましい。

【００３５】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部は重量部を示す。＜エポキシ樹脂組成物の調製＞ビスフェノール型エポキ
シ樹脂（エポキシ当量１８４、２５℃での粘度１６０ポ
イズ）４１．９部、酸無水物（４−メチルヘキサヒドロ
無水フタル酸）４２．９部、下記式（１）で示されるシ
リコーン変性エポキシ樹脂１１．２部、イミダゾール系
硬化促進剤（商品名ＨＸ３７４１、旭化成社製）３部、
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１部、チ
クソ性付与剤として平均粒径１μｍ以下の溶融球状シリ
カと無機充填剤として平均粒径１５μｍの溶融球状シリ
カを表１に示す量で配合し、これらを均一に混合してエ
ポキシ樹脂組成物Ａ〜Ｈを得た。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【化１】

【００３８】次に、表１に示すエポキシ樹脂組成物を用
い、図７に示した感熱記録ヘッドを、同図に示したニー
ドル１２位置のうち表２、３に示すニードル位置にて封
止し、また図８に示した感熱記録ヘッドを、同図に示し
たニードルの位置のうち表４、５に示す位置にて同様に
封止した。

【００３９】この封止の条件は次の通りである。感熱記録ヘッド：長片長さ５ｃｍ、駆動用ＩＣ６個搭
載、発熱基板側ワイヤー間隔８０μｍ、チップ間隔１０
００μｍ樹脂吐出装置の使用機種：オートシューター（岩下エン
ジニヤリング社製）ニードル内径：１．２５ｍｍニードル先端からチップ上部との間隔：５００μｍ塗布スピード：３０ｍｍ／ｓｅｃ硬化条件：１５０℃の熱板上で２時間封止した感熱記録ヘッドについて次のような評価を行っ
た。結果を表２〜５に併記する。＜表面ボイド発生状態＞封止剤表面のボイドの発生数（貫通ボイドも含む）を観
察し、下記の基準で評価した。 ○：０個 ×：１個以上＜ワイヤ下部ボイド発生状態＞封止剤をスライサーにて切断し、発熱素子側ワイヤー下
部の未充填及びボイドの発生数を観察し、下記基準で評
価した。 ○：０個 ×：１個以上＜ワイヤ封止状態＞封止剤表面のボンディングワイヤ露出の有無を観察し
た。 ○：露出無し ×：露出部あり＜封止剤形状制御＞図９に示すように、樹脂封止長さを７ｍｍとした場合の
発熱基板２側の封止樹脂７先端縁部における接線の角度
θが５０〜１５°であり、かつ封止樹脂７の両端縁部が
それぞれ接合部１０とほぼ平行であるものを良品（○）
とし、それ以外を不良品（×）とした。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】

【発明の効果】本発明の感熱記録ヘッドの樹脂封止方法
によれば、感熱記録ヘッドに装着されている集積回路の
ボンディングワイヤ等の配線部をエポキシ樹脂組成物で
充填性良く、表面にボイドを生じさせず、形状制御性良
く小型に封止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となる感熱記録ヘッドの一例を示
す平面図である。

【図２】本発明方法の対象となる感熱記録ヘッドの一例
を示す断面図である。

【図３】本発明方法の対象となる感熱記録ヘッドの一例
を示す断面図である。

【図４】本発明方法の対象となる感熱記録ヘッドの一例
を示す断面図である。

【図５】本発明方法の対象となる感熱記録ヘッドの一例
を示す断面図である。

【図６】（ａ）〜（ｅ）はいずれも本発明の封止方法に
かかる樹脂の塗布態様を示す平面図である。

【図７】表２，３においてＮｏ．１〜１７の樹脂封止の
場合の感熱記録ヘッドとニードル位置を示す断面図であ
る。

【図８】表４，５においてＮｏ．１８〜３４の樹脂封止
の場合の感熱記録ヘッドとニードル位置を示す断面図で
ある。

【図９】封止剤形状制御性の評価方法を説明する断面図
である。

【符号の説明】

１発熱基板１ａ発熱素子回路２駆動用回路基板２ａ駆動用回路３駆動用ＩＣ４，５’ 配線部６放熱基板７封止樹脂８プラテンローラ９感熱記録紙１０接合部１１線状塗布部１２ニードル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土橋和夫群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料技術研究所内 (72)発明者澤田孝之群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料技術研究所内 (56)参考文献特開平４−267162（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−268464（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−46536（ＪＰ，Ａ) 実開平２−99649（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/335 B41J 2/345

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱素子回路を有する発熱基板と駆動用
回路を有する駆動用回路基板とを具備し、該発熱基板又
は駆動用回路基板上に駆動用ＩＣを装着すると共に、こ
の駆動用ＩＣと上記発熱素子回路及び駆動用回路とをそ
れぞれボンディングワイヤー等の配線部を介してそれぞ
れ接続した感熱記録ヘッドの上記駆動用ＩＣ及び各配線
部を樹脂封止するに際し、この樹脂封止を粘度が４８０
〜２０００ポイズでアスペクト比が０．０８〜０．２５
であるエポキシ樹脂組成物を用い、上記エポキシ樹脂組
成物を駆動用ＩＣと発熱素子回路及び駆動用回路とのそ
れぞれの配線部を横切って少なくとも２本の線状に塗布
し、次いでこのエポキシ樹脂組成物の流動により駆動用
ＩＣ及び各配線部を該エポキシ樹脂組成物で被覆し、被
覆したエポキシ樹脂組成物を硬化することを特徴とする
感熱記録ヘッドの樹脂封止方法。
【請求項２】エポキシ樹脂組成物が、ビスフェノール
Ａ又はビスフェノールＦのグリシジルエーテル誘導体
と、酸無水物系硬化剤と、無機質充填剤とを含有するも
のである請求項１記載の方法。