JP3254850B2 - 厚膜ハイブリッドｉｃ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁性の基板上に、パ
ターン上の導体層と絶縁層とが交互に積層される多層構
造からなる厚膜ハイブリッドＩＣ及びその製造方法に関
する。なお、ここでいう厚膜ハイブリッドＩＣとは、例
えばプリンタやファクシミリ等に使用される静電記録ヘ
ッド、オーディオパワーアンプ用ＩＣ、アクチエータパ
ワードライブ用ＩＣ、３相インバータ制御パワーＩＣ、
定電圧レギュレータ用ＩＣ等として使用される厚膜ハイ
ブリッドＩＣ等である。

【０００２】

【従来の技術】厚膜ハイブリッドＩＣは、絶縁性の基板
上に、導体で所望のパターンに形成された導体層と、導
体層同士の絶縁性を維持するための絶縁層とを交互に積
層して形成される多層構造を有するものであり、その一
例である静電記録ヘッドとして、例えば特開平２−２０
３５７号公報に記載されたものが知られている。

【０００３】上記静電記録ヘッドは、図３〜５に示すよ
うに、セラミックからなる絶縁基板１２上に、タングス
テン等の金属を互いに平行な複数の帯状に形成した第一
の導体層１３と、セラミック等からなる第一の絶縁層１
４と、タングステン等の金属を互いに平行な複数の帯状
に形成し、上記第一の導体層１３と交差してマトリクス
を形成し、その交差する位置にはイオン生成用の空間領
域１５を有する第二の導体層１６と、セラミック等から
なり、上記空間領域１５に対応する位置にイオン導出用
の開孔部１７を有する第二の絶縁層１８と、及び、空間
領域１５に対応する位置にイオン導出用の開孔部１９を
有する平板状のスクリーン電極２０とを配設して形成さ
れる。

【０００４】そして、この静電記録ヘッドは、図５に示
すように、上記第一の導体層１３と第二の導体層１６と
の間に高周波高電圧を、第二の導体層１６にイオン制御
電圧を、また、スクリーン電極１９に直流電圧をそれぞ
れ印加することで、第一の絶縁層１４を介して配設され
た第一の導体層１３と第二の導体層１６との間の電界に
よって空間領域１７に沿面コロナ放電によるイオンを生
成し、開孔部１９からそのイオンを放出し、もって図示
外の静電潜像担持体上に所定の静電潜像を形成するもの
である。

【０００５】このような静電記録ヘッドの製造方法にお
いて、絶縁基板１２上に、第一の導体層１３、第一の絶
縁層１４、第二の導体層１６及び第二の絶縁層１８を積
層形成するに当たっては、前述した材料を溶剤に混ぜて
ペースト状にし、それをスクリーンとスキージとを使用
して絶縁基板１２の上に順次印刷するという厚膜印刷方
法が採用されていた。

【０００６】しかしながら、上記のように、絶縁基板１
２の上に第一の導体層１３を積層すると、図４に示すよ
うに、導体層は所定のパターンを有しているので、その
第一の導体層１３が積層された絶縁基板１２の面には凹
凸が形成され、更にその上に積層される第一の絶縁層１
４においてもその表面が凹凸になる。そして、厚膜印刷
方法では、第一の導体層１３の厚みが７〜２０μｍ、第
一の絶縁層１４の厚みが７〜５０μｍに形成されるが、
その場合、測定長５ｍｍにおいて第一の絶縁層１４表面
の最大表面粗さは１０μｍＲｍａｘにもなることがあっ
た。その為、前記第一の絶縁層１４の上に更に第二の導
体層１６を積層しようとすると、スクリーンと第一の絶
縁層１４表面との間の距離が一定にならないため、スク
リーンから押し出されるペーストの量が第一の絶縁層１
４表面の凹凸に応じて増減し、第一の絶縁層１４表面が
凹状である部分においてはペーストの量が増加して第二
の導体層１６の幅が広くなり、凸状である部分において
はペーストの量が減少して第二の導体層１６の幅が狭く
なるので、第二の導体層１６における空間領域１５を形
成する二股形状の電極パターンを均一な幅に形成しよう
としてもその線幅は一定にならなかった。そして、第一
の絶縁層１４における表面凹凸により第二の導体層１６
における上記電極バターンの線幅が太くなったり細くな
ったりするため、その二股形状の電極パターンにて形成
されるイオン生成用の空間領域１５の面積がばらつき、
その結果、各空間領域１５から放出されるイオン量がば
らついてしまうという問題があった。また、第一の絶縁
層１４の内、第一の導体層１３の上に積層された部分及
びその両脇の肩部では、膜厚が所望のものよりも薄く形
成されるため、第一の導体層１３と第二の導体層１６と
の間の電位差により形成される電界が所望のものよりも
強くなって絶縁破壊が生じ、これにより静電記録ヘッド
が故障してしまうという問題もあった。

【０００７】なお、パターン状の導体部の上に絶縁層を
平たんに積層形成する技術として、特開平４−３６４０
３８号公報に開示されているリフトオフ平坦化法があ
る。この平坦化法は、絶縁性基板の上全面に有機膜から
なるエッチングマスクを利用したエッチング法により所
望のパターンからなる導体部を形成した後、そのパター
ン化された導体部上にエッチングマスクを残した状態
で、導体部と同じ厚さを有する絶縁部をその上から絶縁
性基板の全面に亘って積層し、そして、それを有機溶剤
中に浸してエッチングマスク及びその上に積層した絶縁
部を剥離除去することで、導体部と絶縁部とからなる表
面が略平坦な導体層を形成し、更に、前記導体層の上に
絶縁層を積層するというものである。

【０００８】しかしながら、この方法では、導体部と絶
縁部とからなる導体層の上に絶縁層を積層する前に、導
体部の上に積層した有機膜からなるエッチングマスク等
を除去するために、有機溶剤中に浸せきするという別の
工程が必要となるので、同一のラインで導体層と絶縁層
とを交互に連続して積層することができず、また、その
後に積層する導体部との位置あわせ等が必要になり、工
程数や管理項目が多く、作業効率が悪い等の問題があっ
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、このような従来の厚膜ハイブリッドＩＣにおける問
題点を解決し、導体層と絶縁層とを同一ラインで連続一
括して積層形成することができ、しかも、絶縁層の表面
が導体層のパターンによらず平坦な面に形成することが
できる厚膜ハイブリッドＩＣ及びその製造方法を開発す
べく鋭意研究を重ねた結果、所望のパターンに形成され
た導体部と、この導体部のパターンと余形の関係を有す
るパターンの印刷用スクリーンを用いて上記導体部の間
隙に絶縁体からなる絶縁部とからなる上面略平坦な導体
層を形成し、この導体層の上に絶縁層を積層することで
上記問題点を解決できることを見出し、本発明を完成し
た。

【００１０】従って、本発明の目的は、絶縁層を平坦に
形成することができ、しかも、複数の導体層及び絶縁層
を連続して積層することができる厚膜ハイブリッドＩＣ
及びその製造方法を提供することにある。更に、各空間
領域からのイオン放出量のばらつきが少なく、絶縁破壊
によって故障しにくい静電記録ヘッドを提供することに
もある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、絶
縁性の基板上に、導体で所望のパターンに形成された導
体部を有する導体層と、導体層間を絶縁するための絶縁
層とを印刷方法により交互に積層し、当該導電層間の電
界によりイオンを放出させる放電型の厚膜ハイブリッド
ＩＣにおいて、上記導体層は、導体で所望のパターンに
形成された導体部と、この導体部のパターンと余形の関
係を有するパターンの印刷用スクリーンを用いて形成さ
れた導体部と同じ層厚の絶縁部とからなり、その上面が
略平坦に形成されている厚膜ハイブリッドＩＣ及びその
製造方法である。

【００１２】本発明の絶縁性基板は、その上に積層され
る導体層が所定の動作を可能とするように絶縁材料によ
り、厚膜ハイブリッドＩＣが変形しないように十分な機
械的強度を有する厚みに形成されたものである。また、
この基板は、所定の層を印刷方法により積層形成した後
一体焼成されることから耐熱性を有するものがよく、そ
のような絶縁材料としては、アルミナ等のセラミック材
料等が挙げられる。

【００１３】導体層は、導体で所望のパターンに形成さ
れた導体部と、導体層の表面を略平坦に形成するために
上記導体部のパターン間隙を埋める絶縁体からなる絶縁
部とから形成される。そして、導体部にはタングステ
ン、Ａｇ／Ｐｔの合金、ニッケル等の金属材料を、絶縁
部にはアルミナ等のセラミック材料又はＳｉＯ₂・Ｍｇ
Ｏ・ＺｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃から成るガラス材料等を使用す
る。

【００１４】また、導体部と絶縁部との印刷形成の順番
は、特に限定されないが、先に導体部を積層した後絶縁
部を積層した方が、絶縁部の上に導体部の端部が重な
り、その重なった導体部分が盛り上がった状態になるこ
とにより、その上に形成される絶縁層の膜厚が相対的に
薄くなるために発生する絶縁破壊を防止することができ
る。

【００１５】絶縁層は、重なり合う導体層間の絶縁性を
維持するために設けられるもので、その形成材料として
は、例えばアルミナ等のセラミックやＳｉＯ₂・ＭｇＯ
・ＺｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃から成るガラス材料等が使用でき
る。

【００１６】そして、このような厚膜ハイブリッドＩＣ
は、ペースト状にした材料をスクリーンとスキージとを
使用して絶縁基板１２の上に順次積層する厚膜印刷方法
で印刷して積層形成する。特に、絶縁部を形成するため
の印刷用スクリーンには、導体部のパターンと余形の関
係を有するパターンのものを使用する。なお、スキージ
により一度に押し出し、そして、焼成した後のペースト
の厚みは、厚膜印刷方法では７〜２０μｍであるので、
それ以上の厚みに絶縁層等を形成したい場合には複数回
重ね塗りを行なえばよく、また、それによりピンホール
等の発生を抑えることができる。

【００１７】

【作用】本発明においては、導体層が、所望のパターン
に形成された導体部と、導体部の間隙を埋める絶縁部と
からなり、かつ、前記絶縁部は、導体部のパターンと余
形の関係を有するパターンの印刷用スクリーンを用いて
形成するため、その導体層の表面は略平坦となり、これ
により、この導体層の上に印刷方法で積層される絶縁層
は、その表面が同様に略平坦となり、しかも、導体層の
印刷形成後に同じ印刷工程で連続して形成することがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例を説明する。

【００１９】実施例１ 図１及び２には、本発明の一実施例に係る静電記録ヘッ
ドとして使用する厚膜ハイブリットＩＣが示されてい
る。静電記録ヘッドは、図１に示すように、アルミナを
９６％含み既に焼成した絶縁基板１上に、第一の導体部
２とその間を埋める第一の絶縁部３とからなる第一の導
体層４、第一の絶縁層５、第二の導体部６からなる第二
の導体層８及び第二の絶縁層９を厚膜印刷方法で順次印
刷形成した後、第二の絶縁層９の上にスクリーン電極１
０を配設して形成されている。

【００２０】第一の導体部２は、１２０μｍの幅を有す
る１２本の電極を３００μｍの間隔のパターンに形成す
るように、Ａｇ／Ｐｔの合金を主成分とするペーストを
スクリーンの上からスキージで押し出して厚さ１０μｍ
に形成した。なお、上記スクリーンには、３２５メッシ
ュサイズで乳剤厚１０μｍのものを使用した。

【００２１】第一の絶縁部３は、上記第一の導体部２の
間を埋めて略均一な厚みを有する第一の導体層４を形成
するように、第一の導体部２を形成するために使用した
スクリーンと余形の関係にあるパターン、つまり３００
μｍの間隔に並べた１２０μｍの幅を有する１２本の電
極の部分の目を潰したスクリーンを使用し、組成がＳｉ
Ｏ₂・ＭｇＯ・ＺｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃から成るガラス材料を
含むペーストを上記スクリーンの上からスキージで押し
出し、焼成後に第一の導体部２と同じ厚みになるように
調整して印刷した。なお、印刷されるペーストの厚み
は、ペーストの押し出し圧を低く、スキードの移動スピ
ードを早く、柔らかいスキージを使用し、ペーストの粘
度を高く、スキージの角度を小さく、また、スクリーン
の目の荒いものを使用すればするほど厚くなるので、こ
れらの印刷条件を適宜勘案して第一の絶縁部３の厚みを
調製した。

【００２２】第一の絶縁層５は、第一の導体部と第二の
導体部との間の絶縁性を確保するために設けられ、第一
の絶縁部３に使用したものと同じペーストを上記スクリ
ーンの上からスキージで押し出して印刷そして焼成し
て、１２μｍの厚さの層を二回積層して形成した。これ
により、第一の絶縁層５内にはピンホールが発生せず、
また、第一の絶縁層５の表面の最大表面粗さは測定長５
ｍｍにおいて３μｍＲｍａｘであった。第二の導体部６
は、先端部が二股に別れてその間に空間領域７を形成す
る複数の電極パターンになるように、ニッケルを主成分
とするペーストをスクリーンの上からスキージで押し出
して印刷した。これにより、複数の電極パターンの形状
は所望のパターン通りに形成されており、二股の間の
幅、即ち空間領域７の面積も略均一に形成されていた。
第二の絶縁層９は、第一の絶縁部３に使用したものと同
じペーストを上記スクリーンの上からスキージで押し出
して印刷した。更に、スクリーン電極１０は、厚さ３０
μｍのステンレス箔に空間領域７と重なる部分に開口１
１を配設して形成した。

【００２３】そして、この静電記録ヘッドに、空間領域
にイオンを生成させ、第二の導体部６とスクリーン電極
１０との間の電界で前記イオンを放出させ、各開口１１
から放出されるイオンの量を測定したところ、放出イオ
ン量のばらつきは減り改善されていた。更に、静電記録
ヘッドは、長時間使用しても絶縁破壊が生じることがな
く安定した動作特性を示した。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、絶縁性基板の上に、導
体部と絶縁部とからなる上面略平坦な導体層を積層形成
し、更にこの導体層の上に絶縁層を積層するため、前記
絶縁層の表面を略平坦にすることができる。

【００２５】また、導体部のパターンと余形の関係を有
するパターンの印刷用スクリーンを用いて上記導体部の
間隙に絶縁部を形成するため、積層関係にある複数の導
体層及び絶縁層を同じ印刷方法により連続して積層する
ことができる。

【００２６】更に、本発明により静電記録ヘッドを形成
した場合、イオン生成用の空間領域を形成する二股形状
の電極パターンからなる第二の導体層は略平坦な絶縁層
上に積層されるため、その電極パターンの線幅が均一に
形成され、その為、そのパターンにより形成される各空
間領域の面積は均一になり、イオン放出量のばらつきが
少なくなる。また、互いに積層関係にある導体部同士の
間の距離も所望のものとなるので、絶縁破壊による故障
も少なくなる。従って、長期に亘り故障せず信頼性の高
い静電記録ヘッドを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１に係る静電記録ヘッドの一
部切り欠き平面図。

【図２】 図１のＡ−Ａ線における要部断面図。

【図３】 従来の静電記録ヘッドの一部切り欠き図。

【図４】 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図５】 図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１：絶縁基板、２：第一の導体部（導体部）、３：第一
の絶縁部（絶縁部）、４：第一の導体層（導体層）、
５：第一の絶縁層（絶縁層）、６：第二の導体部（導体
部）、７：空間領域、８：第二の導体層（導体層）、
９：第二の絶縁層（絶縁層）。

フロントページの続き (72)発明者 山田 哲夫 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 宇田川 浩二 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼ ロックス株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−320854（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−216960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−127467（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/415 H01C 7/00 H01L 27/01 H05K 3/46

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性の基板上に、導体で所望のパター
   ンに形成された導体部を有する導体層と、導体層間を絶
   縁するための絶縁層とを印刷方法により交互に積層し、
   当該導電層に電圧を印加することでイオンを放出させる
   放電型の厚膜ハイブリッドＩＣの製造方法において、上
   記パターン状の導体部を形成する前又は後に、この導体
   部のパターンと余形の関係を有するパターンの印刷用ス
   クリーンを用いて上記導体部の間隙に絶縁体からなる絶
   縁部を導体部と同じ層厚となるように設けて、導体部と
   絶縁部とからなる上面略平坦な導体層を形成し、この導
   体層の上に絶縁層を積層することを特徴とする厚膜ハイ
   ブリッドＩＣの製造方法。
2. 【請求項２】 絶縁性の基板上に、導体で所望のパター
   ンに形成された導体部を有する導体層と、導体層間を絶
   縁するための絶縁層とを印刷方法により交互に積層し、
   当該導電層に電圧を印加することでイオンを放出させる
   放電型の厚膜ハイブリッドＩＣにおいて、上記導体層
   は、導体で所望のパターンに形成された導体部と、この
   導体部のパターンと余形の関係を有するパターンの印刷
   用スクリーンを用いて形成された導体部と同じ層厚の絶
   縁部とからなり、その上面が略平坦に形成されているこ
   とを特徴とする厚膜ハイブリッドＩＣ。
3. 【請求項３】 絶縁性の基板上に、導体で電極パターン
   に形成された第一の導体部を有する第一の導体層と、導
   体層間を絶縁するための絶縁層と、第一の導体部の電極
   パターンと交差してマトリックスを形成し且つその交差
   する位置にイオン生成用の空間領域が配されるパターン
   に形成された第二の導体部を有する第二の導体層とを印
   刷方法により順次積層した静電記録ヘッドとして使用す
   る放電型の厚膜ハイブリッドＩＣにおいて、上記第一の
   導体層は、電極パターンに形成された第一の導体部と、
   この第一の導体部のパターンと余形の関係を有するパタ
   ーンの印刷用スクリーンを用いて形成される第一の絶縁
   部とからなり、その上面が略平坦に形成された厚膜ハイ
   ブリッドＩＣ。