JP3298794B2

JP3298794B2 - サーマルヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3298794B2
Application number: JP19440296A
Authority: JP
Inventors: 享志白川; 雅一加藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 2002-07-08
Anticipated expiration: 2016-07-24
Also published as: JPH1034991A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱転写プリンタに
搭載されるサーマルヘッドおよびその製造方法に係り、
特に、層間絶縁層の絶縁性の信頼性が高い電極を多層と
したサーマルヘッドおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱転写プリンタに搭載される記
録ヘッドとしてのサーマルヘッドは、発熱抵抗体からな
る複数個の発熱素子を基板上に１列もしくは複数列に整
列配置し、印字情報にしたがって各発熱素子を選択的に
通電加熱させることにより、感熱記録紙に発色記録した
り、あるいは、インクリボンのインクを溶融させて普通
紙、ＯＨＰ用紙等の用紙に転写記録する等して各種の記
録媒体に記録を行うようになっている。

【０００３】このような従来のサーマルヘッドは、基板
の表面の端部に凸状の保温層（蓄熱層）を形成し、この
保温層の表面に発熱抵抗体からなる発熱素子およびこの
発熱素子に通電を行うための電極を形成し、これらの表
面を保護層で被覆することにより形成されているととも
に、基板の端部に凸状の保温層を片寄らせて設け、この
保温層上に発熱部を配設した、いわゆるリアルエッジ化
が図られている。そして、リアルエッジ化されたサーマ
ルヘッドを用いることにより、印字品質の向上を達成し
ている。

【０００４】図３はリアルエッジ化された従来のサーマ
ルヘッドの一例を示すものであり、従来のサーマルヘッ
ド１は、セラミックスまたはシリコンなどからなる絶縁
性を有する基板２の表面の端部２ａに、高融点ガラスを
主成分とする部分グレーズからなる断面略円弧状の凸状
の保温層３が形成されている。この保温層３の表面に
は、Ｔａ−ＳｉＯ₂ などのサーメット系からなる発熱抵
抗体をスパッタリングなどにより被着した後に、フッ素
系ガスと酸化ガスとの混合ガスによるプラズマエッチン
グを施して所望のパターンを形成し、これにより、所望
の分解能に対応するドットの数に応じて整列配置された
複数の発熱素子４が設けられている。さらに、各発熱素
子４の表面の一側（図３右側）には、共通電極５が形成
されており、各発熱素子４の表面の他側（図３左側）に
は、各発熱素子４に独立して通電を行う個別電極６が形
成されている。また、外部接続端子（図示せず）も共通
電極５および個別電極６と同時に形成されている。

【０００５】前記共通電極５および個別電極６は、アル
ミニウムまたは銅などを素材とし、スパッタリングなど
により発熱素子４および保温層３の表面に略２μ程度の
厚さで被着した後、エッチングなどにより所定のパター
ンに形成されており、各発熱素子４の共通電極５と個別
電極６とに挟まれた部位が発熱部７とされている。ま
た、共通電極５は、基板２の端部２ａと発熱部７との間
に挟まれて細々と形成されている。そして、各発熱素子
４の発熱部７は、共通電極５および個別電極６の間に給
電することにより選択的に発熱可能にされている。

【０００６】また、保温層３、発熱素子４、共通電極５
および個別電極６の表面には、酸化や摩耗を防止するた
めの保護層８が形成されている。この保護層８は、各電
極５，６の図示しない外部接続端子の端子部以外のすべ
ての表面を被覆するようにして、耐酸化性および耐摩耗
性の良いサイアロンなどを素材とし、スパッタリングな
どにより積層形成されている。また、図示しない外部接
続端子部の端子部は、保護層８を形成する際に、耐熱性
の粘着テープなどによるマスク層が貼り付けられてお
り、保護層８を形成した後に、マスク層を剥離すること
により外部に露出され、この露出部した部位には、易ハ
ンダ性の金属メッキが施されるようになっている。

【０００７】なお、この種の従来のサーマルヘッド１
は、図示しない一枚の大きな基板上に複数個のサーマル
ヘッド１を同時に形成し、その大きな基板を所望の位置
にて分割することによりサーマルヘッド１が同時に複数
得られる製法が、生産効率などの理由により多用されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のサーマルヘッド１においては、リアルエッジ化
のために共通電極５が基板２の端部２ａと発熱部７とに
挟まれた狭いところに細々と形成されているので、共通
電極５の素材として銅やアルミニウムを用いても電極抵
抗値が大きくなり、発熱素子列の中央部は電圧降下（コ
モンドロップ）が発生し印加電圧にムラが生じ、印字濃
度ムラが大きくなるなどの印字品質の低下を生じるとい
う問題点があった。そこで、共通電極５の厚さを厚くす
ることによりコモンドロップを低減して印字品質の低下
を防止することが考えられるが、共通電極５の厚さを厚
くした場合には、共通電極５上に位置する保護層８のス
テップカバーレッジが悪い上に、印字時のサーマルヘッ
ド１とプラテン（図示せず）との圧接力が発熱部７とそ
の発熱部７に隣位する共通電極５とに集中し、共通電極
５へ大きなせん断応力が加わり、銅やアルミニウムから
なる軟質の素材により形成された共通電極５が材料疲労
（金属疲労）を起こして早期に剥離断線が生じ、印字寿
命が短いという問題点があった。

【０００９】すなわち、従来のサーマルヘッド１におい
ては、印字品質と印字寿命とを両立させることが困難で
あるという問題点があった。

【００１０】このような問題点に対処するためには、基
板２および保温層３の表面に下層共通電極としての導電
層を形成し、この導電層の表面に層間絶縁層を形成し、
この層間絶縁層の表面に複数の発熱素子４と各発熱素子
４に接続される個別電極６および前記導電層と電気的に
接続される上層共通電極としての共通電極５を形成し、
これにより、電極（共通電極）を多層としたサーマルヘ
ッド（図示せず）が考えられるが、このような電極を多
層としたサーマルヘッドにおいては、コンタクトホール
を形成する際に層間絶縁層に孔が開くため、層間絶縁層
の絶縁性の信頼性が低く、導電層と発熱素子４や電極
５，６とが不必要な部位でショートし、電極を多層とし
たサーマルヘッドを実用化することができないという問
題点があった。

【００１１】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、層間絶縁層の絶縁性の信頼性が高く、しかも電
極を多層としたサーマルヘッドと、このサーマルヘッド
を歩留まりよく製造することのできるサーマルヘッドの
製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明者らは、層間絶縁層の信頼性が高い共通電
極を多層としたサーマルヘッドおよびその製造方法につ
いて鋭意研究を行った結果、層間絶縁層にコンタクトホ
ールを形成する際に発生する層間絶縁層の孔は、基板お
よび保温層に点在する凹凸などの欠陥部位に形成された
エッチングマスクとなるフォトレジストに破れが発生し
てエッチングした際に生じること、および、層間絶縁層
を形成する際の不慮のダストにより生じることが判明
し、この層間絶縁層の孔によって外部に露出している導
電層の露出部は、導電層を高融点金属として酸化処理を
施すことにより絶縁物化することができ、その結果、電
極を多層としても下層共通電極としての導電層と上層共
通電極としての共通電極および個別電極、更には発熱素
子などが不必要な部位でショートするのを確実に防止で
きることを見い出し、本発明を完成したものである。

【００１３】すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記
載の本発明のサーマルヘッドの特徴は、基板の一端部に
形成された凸状の保温層と、前記基板および前記保温層
の表面を覆うようにして形成された高融点金属からなる
下層共通電極としての導電層と、該導電層の表面に形成
され一部にコンタクトホールが形成された層間絶縁層
と、該層間絶縁層の上面に積層された発熱抵抗体からな
る複数の発熱素子と、該発熱素子の一側の表面に形成さ
れた上層共通電極としての共通電極と、前記発熱素子の
他側の表面に形成され前記各発熱素子に独立して通電を
行う個別電極と、前記層間絶縁層と発熱素子と共通電極
および個別電極の表面を被覆してなる保護層とから構成
されるサーマルヘッドであって、前記共通電極は、一部
が前記コンタクトホールの内部に位置することで前記導
電層と接続されるとともに、前記導電層は、前記コンタ
クトホール以外の部分において外部に露出している露出
部が絶縁物化されている点にある。

【００１４】そして、このような構成を採用したことに
より、高融点金属からなる導電層は耐熱性に優れ、層間
絶縁層の孔によって生じる導電層の外部へ露出している
露出部を酸化処理によって容易に絶縁物化することがで
き、層間絶縁層の絶縁性の信頼性を向上させることがで
きる。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】また、特許請求の範囲の請求項２に記載の
本発明のサーマルヘッドの製造方法の特徴は、基板の表
面に、保温層、導電層、コンタクトホールを備えた層間
絶縁層、複数の発熱素子、各発熱素子に接続される個別
電極および前記コンタクトホールを介して前記導電層と
電気的に接続されるとともに各発熱素子に接続される共
通電極を積層形成し、これらの表面を保護層により被覆
してなるサーマルヘッドの製造方法であって、前記基板
および保温層の表面に導電層を形成した後に、前記導電
層の表面に層間絶縁層を形成する成膜工程と、この層間
絶縁層の表面にレジスト膜を形成するとともに基板およ
び保温層の欠陥部位に位置する層間絶縁層を局部的に選
択除去し前記欠陥部位に位置する導電層を外部に強制的
に露出させる第１エッチング工程と、この外部に露出さ
せた部位の導電層を酸化させて絶縁物化する酸化処理工
程と、前記層間絶縁層の表面にレジスト膜を形成すると
ともに層間絶縁層に共通電極のコンタクトホールを形成
する第２エッチング工程とをこの順に行う層間絶縁層形
成工程とを有している点にある。

【００２２】そして、このような構成を採用したことに
より、導電層のコンタクトホール以外の部分において外
部に露出している露出部を選択酸化して絶縁物化し、導
電層が層間絶縁層のコンタクトホール以外の部分におい
て外部に露出することが皆無となり、下層共通電極とし
ての導電層と上層共通電極としての共通電極および個別
電極、更には発熱素子などとが不必要な部位でショート
するのを確実に防止でき、層間絶縁層の信頼性が高い電
極を電極を多層とした請求項１に記載のサーマルヘッド
を歩留まりよく効率的に製造することができる。

【００２３】また、特許請求の範囲の請求項３に記載の
本発明のサーマルヘッドの製造方法の特徴は、請求項２
において、前記第１エッチング工程および第２エッチン
グ工程におけるレジスト膜をポジレジストを用いて形成
する点にある。

【００２４】そして、このような構成を採用したことに
より、基板および保温層の欠陥部位に位置する層間絶縁
層を局部的に選択除去し欠陥部位に位置する導電層を外
部に強制的に露出させることができる。

【００２５】また、特許請求の範囲の請求項４に記載の
本発明のサーマルヘッドの製造方法の特徴は、請求項２
または請求項３において、前記第１エッチング工程にお
けるレジスト膜の膜厚に対して、前記第２エッチング工
程におけるレジスト膜の膜厚を厚く形成する点にある。

【００２６】そして、このような構成を採用したことに
より、コンタクトホールを形成する際に、層間絶縁層に
欠陥部位が生じるのを防止することができる。

【００２７】また、特許請求の範囲の請求項５に記載の
本発明のサーマルヘッドの製造方法の特徴は、請求項２
乃至請求項４の何れか１項において、前記酸化処理工程
が７００〜８００℃の熱酸化処理である点にある。

【００２８】そして、このような構成を採用したことに
より、基板および保温層の欠陥部位に位置する導電層の
外部に露出している露出部を容易に絶縁物化することが
できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態により説明する。

【００３０】図１は本発明に係るサーマルヘッドの実施
の形態の一例の要部を示す拡大縦断面図である。

【００３１】図１に示すように、本実施の形態のサーマ
ルヘッド１０は、略平板状の基板１１を有している。こ
の基板１１の端部たる図１にて右方に示す右端部１１ａ
には、部分グレーズからなる断面略円弧状とされた凸状
の保温層（蓄熱層）１２が形成されている。そして、基
板１１および保温層１２の表面を覆うようにして略一様
な厚さの高融点金属からなる下層共通電極としての導電
層１３が形成されている。この導電層１３の表面には、
層間絶縁層１４が形成されており、この層間絶縁層１４
の図１にて右方に示す右端部には、導電層１３と後述す
る上層共通電極としての共通電極１５とを電気的に接続
するための所定形状のコンタクトホール１４ａが形成さ
れている。このコンタクトホール１４ａの長さは、後述
する少なくとも全部の発熱素子１６の配列方向の長さ
（図１の紙面垂直方向の長さ）を有しており、共通電極
１５の長さとほぼ同長に形成されている。また、コモン
ドロップが発生しないようにしてコンタクトホール１４
ａを長手方向に複数に分割してもよい。

【００３２】前記層間絶縁層１４の表面には、所望の分
解能に対応するドットの数に応じて整列配置されたＴａ
−ＳｉＯ₂ などの発熱抵抗体からなる発熱素子１６が配
設されている。この発熱素子１６の図１にて右方に示す
右端部は、前記コンタクトホール１４ａの内部に位置し
ており、これにより、発熱素子１６は、導電層１３に接
続されている。そして、発熱素子１６の一側（図１右
側）の表面には、各発熱素子１６に接続される上層共通
電極としての共通電極１５が形成されており、発熱素子
１６の他側（図１左側）の表面には、各発熱素子１６に
独立して通電を行う個別電極１７が形成されている。そ
して、発熱素子１６の共通電極１５と個別電極１７との
間に位置する部位により印字に用いる発熱部１８が形成
されている。さらに、共通電極１５の図１にて右方に示
す右端部は、各発熱素子１６のコンタクトホール１４ａ
の内部に位置する部位と各発熱素子１６の間から露出し
ている導電層１３とに接続されており、これにより、共
通電極１５は、コンタクトホールの内部に位置する部位
の発熱素子１６と導電層１３とに電気的に接続されてい
る。この共通電極１５の表面の一部には、共通電極１５
に対して外部から通電を行うためのＡｌなどからなる軟
質金属により形成された共通電極用外部接続端子部（図
示せず）が形成されている。

【００３３】また、個別電極１７の一側（図１左側）に
は、Ａｌなどからなる軟質金属により形成された個別電
極用外部接続端子１９が設けられている。この個別電極
用外部接続端子１９の表面の一部には、個別電極用外部
接続端子１９を介して個別電極１７に対して外部から通
電を行うための個別電極用外部接続端子部（図示せず）
が形成されている。

【００３４】前記共通電極１５、発熱素子１６、個別電
極１７、および個別電極用外部接続端子１９の表面に
は、これらを酸化あるいは摩耗などから保護するための
保護層２０が共通電極用外部接続端子部および個別電極
用外部接続端子部（共に図示せず）を除いて形成されて
いる。

【００３５】本実施の形態のサーマルヘッドについて更
に詳しく説明する。

【００３６】前記基板１１は、従来と同様に、アルミナ
粒子をグリーンシート化したものを焼成することにより
形成されたセラミックスまたはシリコンなどから形成さ
れている。

【００３７】前記保温層１２は、従来と同様に、高融点
ガラスを主成分として形成するか、またはスパッタ蒸着
などの薄膜技術でされる。

【００３８】前記基板１１および保温層１２の表面に
は、Ｃｒ、Ｔａなどからなる導電層１３が、スパッタリ
ングなどの公知の方法により０．５μｍ程度の略一様な
厚さに被着された後、公知のエッチングなどにより、例
えば、導電層１３の外周縁が基板１１の外周縁より若干
小さくされた所定形状のパターンに形成されている。こ
の導電層１３を形成する他の高融点金属としては、Ｍ
ｏ、Ｚｒ、Ｈｆなどを単独もしくは組み合わせて用いて
もよい。すなわち、導電層１３としては、後述する酸化
処理における加熱温度に耐え得る高融点金属から必要に
応じて選択すればよく、特に本実施の形態の構成に限定
されるものではない。また、Ｍｏの場合は、酸化処理に
より蒸発する特異性を有する。

【００３９】前記導電層１３の表面には、ＳｉＯ₂、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄などからなる層間絶縁層１４が、スパッタリン
グなどの公知の方法により２．０μｍ程度の略一様な厚
さに被着された後、公知のエッチングなどにより膜厚方
向に貫通したコンタクトホール１４ａを具備する所定形
状のパターンに形成されている。この層間絶縁層１４と
しては、ＳｉＯ₂とＳｉ₃Ｎ₄との混合物などを用いて
もよい。すなわち、層間絶縁層１４としては、シリコン
の酸化物、シリコンの窒化物およびシリコンの酸化物と
シリコンの窒化物との混合物から必要に応じて選択すれ
ばよく、特に本実施の形態の構成に限定されるものでは
ない。

【００４０】前記層間絶縁層１４の表面には、Ｔａ₂
Ｎ、Ｔａ−ＳｉＯ₂ などからなる所望の発熱抵抗体が、
蒸着、スパッタリングなどの適宜な周知の方法により略
一様な厚さに被着された後、周知のエッチングなどによ
り所望のパターンを形成し、これにより、所望の分解能
に対応するドットの数に応じて整列配置された複数の発
熱素子１６が形成されている。

【００４１】前記発熱素子１６の一側（図１右側）に
は、各発熱素子１６に接続される上層共通電極としての
共通電極１５が形成されており、発熱素子１６の他側
（図１左側）には、各発熱素子１６に接続され独立して
通電を行う所望の個別電極１７が形成されている。この
共通電極１５および個別電極１７は、例えば、Ｃｒなど
の硬質金属をスパッタリングなどの公知の方法により
０．１μｍ程度の略一様な厚さに被着した後、公知のエ
ッチングなどにより所定形状のパターンとすることによ
って形成されている。そして、共通電極１５および個別
電極１７を形成するための他の硬質金属としては、高強
度のＴｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｎｉ−
Ｃｒなどを単独もしくは組み合わせて用いてもよく、特
に、本実施の形態の構成に限定されるものではない。ま
た、発熱素子１６の共通電極１５と個別電極１７とに挟
まれた部位が発熱部１８とされている。

【００４２】前記各個別電極１７の一側（図１左側）に
は、Ａｌなどの軟質金属からなる個別電極用外部接続端
子１９が、スパッタリングなどの公知の方法により２．
０μｍ程度の略一様な厚さに被着された後、公知のエッ
チングなどにより所定形状のパターンとすることによっ
て形成されている。また、共通電極１５にも、共通電極
用外部接続端子（図示せず）が同様にして形成されてい
る。

【００４３】前記共通電極１５、発熱素子１６、個別電
極１７および個別電極用外部接続端子１９などの表面に
は、これらを保護するために５〜１０μｍ程度の厚さの
所望の保護層２０が、外部端子部（図示せず）以外の表
面を被覆するようにして形成されている。この保護層２
０は、発熱素子１６などを酸化による劣化から保護する
とともに、図示しないインクリボンなどへの当接による
摩耗から保護するために、耐酸化性および耐摩耗性の良
いサイアロン、Ｓｉ−Ｏ−Ｎなどを素材とし、スパッタ
リングなどの公知の方法により形成されている。

【００４４】また、個別電極用外部接続端子１９などの
外部接続端子の図示しない外部端子部には、Ｎｉ−Ｓｎ
などの易ハンダ性のメッキが施されている。

【００４５】さらにまた、保温層１２の右端部の上方の
保護層２０の角部がインクリボン引き剥がしエッジ部２
１とされるとともに、発熱部１８の中心ＣＬからインク
リボン引き剥がしエッジ部２１までのインクリボン引き
剥がし距離Ｌは、さらなるリアルエッジ化を図るために
１００μｍ程度と短く形成されている。このインクリボ
ン引き剥がし距離Ｌは、設計コンセプトや熱解析シミュ
レーションの結果等から決定すればよい。

【００４６】なお、設計コンセプトなどの必要に応じ
て、共通電極１５を発熱素子１６の下に形成し、コンタ
クトホール１４ａを介して共通電極１５を導電層１３と
直接接触させる構成としてもよい。

【００４７】つぎに、前述した構成からなる本実施の形
態のサーマルヘッドの製造方法について図２に示す工程
図に沿って説明する。

【００４８】図２は本発明に係るサーマルヘッドの製造
方法の実施の形態の一例の要部を工程順に示すブロック
図である。

【００４９】本実施の形態のサーマルヘッドの製造方法
は、従来と同様にして一枚の大きな基板（図示せず）上
に複数個のサーマルヘッド１０を同時に形成し、その大
きな基板を所望の位置にて分割することにより複数個の
サーマルヘッド１０が同時に得られるようになってい
る。

【００５０】図２に示すように、本実施の形態のサーマ
ルヘッドの製造方法は、まず、基板形成工程２５におい
て、従来と同様にしてアルミナ粒子をグリーンシート化
したものを焼成することにより基板１１が形成され、つ
いで、保温層形成工程２６において、従来と同様にして
基板１１の表面の端部１１ａに高融点ガラスを主成分と
する凸状の保温層１２が形成される。この基板形成工程
２５および保温層形成工程２６については、従来のサー
マルヘッドの製造方法と同一であるのでその詳しい説明
は省略する。

【００５１】つぎに、導電層形成工程２７において、基
板１１および保温層１２の表面に、Ｃｒ、Ｔａなどから
なる素材をスパッタリングなどにより０．５μｍ程度の
略一様な厚さに被着した後、エッチングにより所望のパ
ターンの下層共通電極としての導電層１３を形成する。
この時、導電層１３の外周縁を基板１１の外周縁より小
さく形成することが、導電層１３の不必要なショートを
防止する上で好ましい。

【００５２】つぎに、層間絶縁層形成工程２８におい
て、導電層１３の表面にコンタクトホール１４ａを有す
る層間絶縁層１４が形成される。この層間絶縁層形成工
程２８について更に詳しく説明する。

【００５３】前記層間絶縁層形成工程２８は、まず、成
膜工程２８Ａにおいて、導電層１３の表面にＳｉＯ₂、
Ｓｉ₃Ｎ₄などからなる素材をスパッタリングまたはＣ
ＶＤなどにより２．０μｍ程度の略一様な厚さに被着し
て層間絶縁層１４を形成する。

【００５４】つぎに、第１エッチング工程２８Ｂにおい
て、層間絶縁層１４の表面の全面にポジレジストをスピ
ンナーなどで例えば２μｍ程度に比較的薄く塗布してポ
ジレジストによるレジスト膜を形成した後、バッファー
ドフッ酸（ＢＨＦ）などでエッチングする。このとき、
ポジレジストによるレジスト膜は、基板１１あるいは保
温層１２に点在する大きな凹凸などによる欠陥部位にリ
ンクしてエッチングマスクとなるレジスト膜に破れが生
じ、エッチングにより、基板１１あるいは保温層１２の
欠陥部位に応じた層間絶縁層の部位を局部的に選択除去
して前記欠陥部位に位置する導電層の部位を外部に強制
的に露出させることができる。

【００５５】つぎに、酸化処理工程２８Ｃにおいて、７
００〜８００℃程度に加熱して酸化処理（熱酸化処理）
を行うことにより、外部に露出している前記欠陥部位に
位置する部位の導電層１３を酸化させて絶縁物化する。
すなわち、酸化処理工程２８Ｃにおいて、導電層１３の
前記欠陥部位に位置する部位のみを確実に絶縁物化し、
導電層１３の外部に露出している露出部を確実になくす
ことができる。

【００５６】つぎに、第２エッチング工程２８Ｄにおい
て、層間絶縁層１４の表面の全面にポジレジストをスピ
ンナーなどで例えば３μｍ程度に比較的厚く塗布してフ
ォトリソ技術により所望のレジストパターンのポジレジ
ストによるレジスト膜を形成した後、バッファードフッ
酸（ＢＨＦ）などでエッチングして所望の形状のコンタ
クトホール１４ａを形成する。これにより、導電層１３
の表面は、コンタクトホール１４ａの内部に位置する部
位のみが外部に露出する。

【００５７】なお、第２エッチング工程２８Ｄにおい
て、第１エッチング工程２８Ｂにおいて形成したポジレ
ジストによる比較的薄いレジスト膜の表面に、ポジレジ
ストによる比較的厚いレジスト膜を積層形成してもよ
い。但し、第１エッチング工程２８Ｂにおいて形成した
ポジレジストによる比較的薄いレジスト膜を熱酸化処理
工程２８Ｃを行う前に除去することを否定するものでは
ない。

【００５８】つぎに、発熱素子形成工程２９において、
従来と同様にしてＴａ₂ ＮまたはＴａ−ＳｉＯ₂ などか
らなる所望の発熱抵抗体をスパッタリングなどにより
＃．＃μｍ程度の略一様な厚さに被着した後、フォトリ
ソによるエッチングを施して分解能に対応するようにし
て所望のドットの数に応じた所定形状の複数の発熱素子
１６を整列配置するとともに発熱部１８を形成する。こ
の時、各発熱素子１６の一側（図１右側）は、前記コン
タクトホール１４ａの内部に位置し外部に露出している
導電層１３の表面に直接接し、発熱素子１６は導電層１
３と電気的に接続する。

【００５９】つぎに、電極形成工程３０において、Ｃｒ
などの硬質金属からなる素材をスパッタリングなどによ
り例えば０．１μｍ程度の比較的薄い略一様な厚さに被
着した後、エッチングを施すことにより発熱素子１６の
一側（図１右側）に、各発熱素子１２ａに接続される所
望のパターンの上層共通電極としての共通電極１５を形
成し、発熱素子１６の他側（図１左側）に、各発熱素子
１６に接続され独立して通電を行う所望のパターンの個
別電極１７を形成する。このとき、共通電極１５は、そ
の一部が発熱素子１６のコンタクトホール１４ａの内部
に位置する部位に形成され、共通電極１５は、コンタク
トホール１４ａの内部において、各発熱素子１６と導電
層１３とに接続され、導電層１３と電気的に接続され
る。

【００６０】つぎに、端子形成工程３１において、Ａ
ｌ、Ｃｕなどの軟質金属からなる素材をスパッタリング
などにより例えば２．０μｍ程度の比較的厚い略一様な
厚さに被着した後、エッチングを施すことにより、各個
別電極１７の一側（図１左側）に個別電極用外部接続端
子１９を、共通電極１５の所望の位置に共通電極用外部
接続端子（図示せず）を形成する。

【００６１】つぎに、保護層形成工程３２において、従
来と同様に、図示しない外部端子部を除いてサイアロ
ン、Ｓｉ−Ｏ−Ｎからなる素材を例えば５〜１０μｍ程
度の略一様な厚さにスパッタリング、ＣＶＤなどにより
被着することにより保護層２０が形成され、ついで、
図２に破線にて示すダイシング工程３３により、大きな
基板１１を所望の位置にて分割してチップ化された複数
個のサーマルヘッド１を同時に得ることにより本実施の
形態のサーマルヘッドの製造が完了する。

【００６２】なお、外部端子部には、保護層２０を形成
する際に耐熱性の粘着テープなどによるマスク層が貼り
付けられ、保護層２０を形成した後にマスク層を剥離す
ることにより外部に露出され、この露出部した部位にＮ
ｉ−Ｓｎなどの易ハンダ性のメッキが施されるようにな
っている。

【００６３】前述した構成からなる本実施の形態のサー
マルヘッド１０は、基板１１および保温層１２の表面の
略全面に高融点金属からなる導電層１３を形成し、その
表面にシリコンの酸化物、シリコンの窒化物およびシリ
コンの酸化物とシリコンの窒化物との混合物の何れか一
つからなる層間絶縁層１４形成し、その表面にポジレジ
ストからなる比較的薄いレジスト膜を形成し、そのレジ
スト膜が破れた基板１１や保温層１２に点在している凹
凸欠陥部位にリンクした部位の層間絶縁層１４を局部的
に選択除去し（層間絶縁層１４に孔を開ける）、基板１
１や保温層１２の欠陥部位に位置する導電層１３の表面
を外部に強制的に露出（顕在化）させることができる。
そして、層間絶縁層１４を局部的に選択除去すること、
および、層間絶縁層１４の成膜時に不慮のダストなどに
よって生じる層間絶縁層１４の孔による導電層１３の外
部に露出している露出部は、熱酸化処理などの酸化処理
を施すことにより絶縁物化することができので、下層共
通電極としての導電層１３と、層間絶縁層１４を介して
形成される上層共通電極としての共通電極１５、各発熱
素子１６、個別電極１７および個別電極用外部接続端子
１９とがコンタクトホール１４ａ以外の不必要な部位で
ショートするのを確実に防止し、層間絶縁層１４の絶縁
性の信頼性を確実なものとすることができる。

【００６４】すなわち、本実施の形態によれば、基板１
１および保温層１２に欠陥部位がある場合においても、
層間絶縁層１４の絶縁性の信頼性が高く、しかも電極を
多層としたサーマルヘッド１０を歩留まりよく効率的に
製造することができる。

【００６５】また、本実施の形態によれば、各エッチン
グ工程２８Ｂ，２８Ｄにおいてポジレジストを用いてレ
ジスト膜（フォトレジスト）を形成すること、および、
第１エッチング工程２８Ｂにおけるレジスト膜の厚さに
対して、コンタクトホール１４ａを形成する際の第２エ
ッチング工程２８Ｄにおけるレジスト膜の厚さを厚く形
成することにより、基板１１上の欠陥部位や不慮のダス
トによる層間絶縁層１４に欠陥（不必要な部位に穴が開
く）が生じるのを確実に防止することができる。

【００６６】さらに、本実施の形態によれば、コンタク
トホール１４ａにより、導電層１３と共通電極１５とを
最短距離で導通させることができるので、発熱素子１６
に対する印加電圧のムラ（コモンドロップ）を確実に防
止することができ、印字濃度ムラのない高品質の印字品
質を確実に得ることができる。

【００６７】また、本実施の形態によれば、共通電極１
５がＣｒなどの高強度の硬質の素材により薄く形成され
ているので、共通電極１５上に位置する保護層２０のス
テップカバーレッジが向上し、また、印字時のサーマル
ヘッド１０とプラテン（図示せず）との圧接により加わ
る共通電極１５へ大きなせん断応力に容易に耐えること
ができるので、共通電極１５の剥離断線を防止すること
ができ、長期間に亘り安定した機能を保持させることが
できる。さらに、共通電極１５がＣｒなどの高強度の硬
質の素材により薄く形成されているので、従来１３０μ
ｍ程度であったインクリボン引き剥がし距離Ｌを１００
μｍ程度とみじかくすることができ、これにより、さら
なるリアルエッジ化を図ることができ、印字品質および
印字熱効率を確実に向上させることができる。

【００６８】したがって、本実施の形態のサーマルヘッ
ド１０によれば、印字品質と印字寿命とを両立させると
ともに、高品質の印字品質を長期間に亘り確実に保持す
ることができる。そして、本実施の形態のサーマルヘッ
ドの製造方法によれば、層間絶縁層１４の絶縁性の信頼
性が高く、しかも電極を多層としたサーマルヘッド１０
を歩留まりよく効率的に製造することができる。

【００６９】なお、本発明は、前記実施の形態に限定さ
れるものではなく、必要に応じて変更することができ
る。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のサーマルヘ
ッドおよびその製造方法によれば、層間絶縁層の絶縁性
の信頼性が高く、共通電極を多層とすることができるの
で、高品質の印字品質を長期間に亘り確実に保持するこ
とができるとともに、歩留まりおよび生産性を向上させ
ることができるという極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサーマルヘッドの実施の形態の
一例の要部を示す拡大縦断面図

【図２】本発明に係るサーマルヘッドの製造方法の実
施の形態の一例の要部を工程順に示すブロック図

【図３】従来のサーマルヘッドの要部を示す拡大縦断
面図

【符号の説明】

１０サーマルヘッド１１基板１２保温層１３（下層共通電極としての）導電層１４層間絶縁層１４ａコンタクトホール１５（上層共通電極としての）共通電極１６発熱素子１７個別電極１８発熱部２０保護層２７導電層形成工程２８層間絶縁層形成工程２８Ａ成膜工程２８Ｂ第１エッチング工程２８Ｃ酸化処理工程２８Ｄ第２エッチング工程Ｌインクリボン引き剥がし距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−270447（ＪＰ，Ａ) 特開平７−214808（ＪＰ，Ａ) 特開平７−32630（ＪＰ，Ａ) 特開平４−239654（ＪＰ，Ａ) 実開平２−144443（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一端部に形成された凸状の保温層
と、前記基板および前記保温層の表面を覆うようにして
形成された高融点金属からなる下層共通電極としての導
電層と、該導電層の表面に形成され一部にコンタクトホ
ールが形成された層間絶縁層と、該層間絶縁層の上面に
積層された発熱抵抗体からなる複数の発熱素子と、該発
熱素子の一側の表面に形成された上層共通電極としての
共通電極と、前記発熱素子の他側の表面に形成され前記
各発熱素子に独立して通電を行う個別電極と、前記層間
絶縁層と発熱素子と共通電極および個別電極の表面を被
覆してなる保護層とから構成されるサーマルヘッドであ
って、前記共通電極は、一部が前記コンタクトホールの内部に
位置することで前記導電層と接続されるとともに、前記
導電層は、前記コンタクトホール以外の部分において外
部に露出している露出部が絶縁物化されていることを特
徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】基板の表面に、保温層、導電層、コンタ
クトホールを備えた層間絶縁層、複数の発熱素子、各発
熱素子に接続される個別電極および前記コンタクトホー
ルを介して前記導電層と電気的に接続されるとともに各
発熱素子に接続される共通電極を積層形成し、これらの
表面を保護層により被覆してなるサーマルヘッドの製造
方法であって、前記基板および保温層の表面に導電層を形成した後に、前記導電層の表面に層間絶縁層を形成する成膜工程と、
この層間絶縁層の表面にレジスト膜を形成するとともに
基板および保温層の欠陥部位に位置する層間絶縁層を局
部的に選択除去し前記欠陥部位に位置する導電層を外部
に強制的に露出させる第１エッチング工程と、この外部
に露出させた部位の導電層を酸化させて絶縁物化する酸
化処理工程と、前記層間絶縁層の表面にレジスト膜を形
成するとともに層間絶縁層に共通電極のコンタクトホー
ルを形成する第２エッチング工程とをこの順に行う層間
絶縁層形成工程とを有していることを特徴とするサーマ
ルヘッドの製造方法。
【請求項３】前記第１エッチング工程および第２エッ
チング工程におけるレジスト膜をポジレジストを用いて
形成することを特徴とする請求項２に記載のサーマルヘ
ッドの製造方法。
【請求項４】前記第１エッチング工程におけるレジス
ト膜の膜厚に対して、前記第２エッチング工程における
レジスト膜の膜厚を厚く形成することを特徴とする請求
項２または請求項３に記載のサーマルヘッドの製造方
法。
【請求項５】前記酸化処理工程が７００〜８００℃の
熱酸化処理であることを特徴とする請求項２乃至請求項
４の何れか１項に記載のサーマルヘッドの製造方法。