JP3457821B2 - サーマルヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ワードプロセッサ
やファクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサ
ーマルヘッドの改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、例えば、直線
状に配列された複数個の発熱素子や個別電極配線，共通
電極配線等の配線導体が被着されているアルミナ製の絶
縁基板上に、前記発熱素子のジュール発熱を制御するた
めの複数個のドライバーＩＣを前記発熱素子列と略平行
に配列・搭載させた構造を有しており、前記ドライバー
ＩＣの駆動に伴って各発熱素子に配線導体を介して外部
からの電力を印加し、発熱素子を印画信号等に基づいて
選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を
感熱記録媒体に伝導させ、感熱記録媒体に所定の印画を
形成することによってサーマルヘッドとして機能する。 【０００３】この従来のサーマルヘッドにおいては、図
６に示す如く、ドライバーＩＣ２８を固定するためにエ
ポキシ樹脂等から成る接着層２９（厚み１５μｍ程度）
を使用している。この接着層２９にはアルミナやシリカ
等から成る粒径１０〜５０μｍの無機質フィラーｆが所
定の割合で添加されており、これによって接着層２９の
熱膨張率をアルミナ等から成る絶縁基板２１の熱膨張率
にできるだけ近づけるようにしている。 【０００４】また、かかる従来のサーマルヘッドは、そ
の全体構造を小型化するために配線導体２４上にドライ
バーＩＣ２８を配置させている。具体的には、個別電極
配線として機能する配線導体２４の一部がドライバーＩ
Ｃ２８の搭載領域を経由するようにしてその外側まで導
出されており、該導出部をドライバーＩＣ２８の端子に
ボンディングワイヤ３０を介して接続させることによっ
て各発熱素子とドライバーＩＣ２８とを電気的に接続す
るようにしている。尚、ドライバーＩＣ２８の直下に配
置されている配線導体２４の表面は、該配線導体２４と
ドライバーＩＣ２８とを確実に電気絶縁するようにポリ
イミド樹脂等から成る電気絶縁層３１によって被覆され
ている。 【０００５】そして、前記ドライバーＩＣ２８を絶縁基
板２１上に搭載する際は、まず無機質フィラーｆを添加
混合したエポキシ樹脂の前駆体をディスペンサー等を用
いて絶縁基板２１の上面所定領域に塗布し、該塗布した
前駆体上にドライバーＩＣ２８を載置させてこれを上か
ら押圧することによって前駆体の厚みを所定の厚み（例
えば１５μｍ）に設定し、次に前記前駆体を熱硬化させ
てドライバーＩＣ２８を絶縁基板２１上に固定するとと
もに該ドライバーＩＣ２８の端子２８ａと配線導体２４
の導出部とをボンディングワイヤ３０で接続させること
によってドライバーＩＣ２８の搭載作業が完了する。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドによれば、前記接着層２９中に含有
されている無機質フィラーｆの粒径が１０〜５０μｍと
広範囲に分布しており、これらの中には接着層２９の厚
み（１５μｍ）よりも大きな粒径のものが多数存在して
いる。このため、ドライバーＩＣ２８を絶縁基板２１上
に搭載するにあたってドライバーＩＣ２８に上から押圧
力を印加すると、該押圧力やドライバーＩＣ２８の自重
等によって接着層２９中に含有されている大きな粒径の
フィラーｆが絶縁基板２１側に強く押し付けられ、電気
絶縁層３１や配線導体２４の表面を傷つけてしまうこと
があった。このような傷が配線導体２４にまで及んだ場
合、その配線導体２４の電気抵抗値が極端に大きくなっ
て全ての発熱素子に一定の電力を印加することが不可と
なったり、或いは、配線導体２４に電流を流した際に傷
ついた箇所でジュール発熱を起こし、該熱によって配線
導体２４が焼損するといった欠点を有していた。また一
方、電気絶縁層３１のみが傷ついた場合であっても、そ
の箇所から大気中に含まれている水分等の汚染物質が浸
入して配線導体２４に接触するとともにこれを腐食する
ことから、配線導体２４の電気抵抗値が徐々に変化し、
サーマルヘッドを長期にわたって使用していると、上述
の欠点と同様の欠点が誘発されていた。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
て案出されたもので、本発明のサーマルヘッドは、上面
に複数個の発熱素子及び配線導体が被着された絶縁基板
と、前記配線導体上に被着された接着層と、該接着層上
に搭載され、前記配線導体に接続されたドライバーＩＣ
とから成るサーマルヘッドにおいて、前記接着層は無機
質フィラーを３５〜４５重量％含有する樹脂材により形
成されており、かつ該無機質フィラーの最大粒径が接着
層の厚みよりも小さく設定されていることを特徴とする
ものである。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明のサーマルヘッドの一
形態を示す平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３
は図２の要部拡大図であり、１は絶縁基板、３は発熱素
子、４〜６は配線導体としての個別電極配線，共通電極
配線及び信号配線、８はドライバーＩＣ、９は接着層、
ｆは接着層中に含有させた無機質フィラーである。 【０００９】前記絶縁基板１は、アルミナ等の電気絶縁
性材料により長方形状に形成されており、その上面で部
分グレーズ層２、発熱素子３、個別電極導体４、共通電
極配線５、信号配線６及びドライバーＩＣ８等を支持す
る作用を為す。 【００１０】また前記絶縁基板１上に被着されている部
分グレーズ層２はガラスやポリイミド樹脂等の低熱伝導
性材料により絶縁基板１の一方の長辺に沿って形成され
ており、その上に被着される発熱素子３の発する熱を蓄
積及び放散することによってサーマルヘッドの熱応答特
性を良好に維持する作用を為す。 【００１１】そして前記部分グレーズ層２の頂部付近に
は複数個の発熱素子３が所定のピッチで直線状に被着・
配列されている。 【００１２】前記発熱素子３は窒化タンタル等から成
り、それ自体が所定の電気抵抗率を有していることか
ら、後述する個別電極配線４や共通電極配線５を介して
所定の電力が印加されるとジュール発熱を起こし、感熱
記録媒体に印画を形成するのに必要な温度、例えば２０
０℃〜３５０℃の温度に発熱する。 【００１３】また、このような発熱素子３が設けられて
いる絶縁基板１上には、アルミニウム等の金属から成る
個別電極配線４や共通電極配線５，信号配線６がそれぞ
れ所定のパターンに被着されている。 【００１４】前記個別電極配線４及び共通電極配線５は
前記発熱素子３に外部電源からの電力を供給するための
もので、個別電極配線４は発熱素子３の一端に接続され
たうえ後述するドライバーＩＣ８の直下領域を経由して
その外側まで導出され、共通電極配線５は発熱素子３の
他端に接続されたうえ絶縁基板１の短辺に沿って他方の
長辺側に導出される。尚、個別電極配線４を上述の如く
ドライバーＩＣ８の直下領域にも配置させておくのは、
個別電極配線４の形成領域を出来るだけ狭くしてサーマ
ルヘッドを小型化するためである。またこの場合、ドラ
イバーＩＣ８の直下領域に配置される個別電極配線４
は、ポリイミド樹脂等から成る厚み１０μｍ程度の電気
絶縁層１１で被覆されており、この電気絶縁層１１によ
って個別電極配線４とドライバーＩＣ８とを確実に電気
絶縁するようになっている。 【００１５】また一方、前記信号配線６は後述するドラ
イバーＩＣ８に外部からの印画信号等を供給するための
もので、絶縁基板１の上面に各ドライバーＩＣ８に対応
して複数個ずつ設けられ、その各々はドライバーＩＣ８
の近傍まで導出されている。これらのサーマルヘッドパ
ターン、即ち、発熱素子３や個別電極配線４，共通電極
配線５，信号配線６は、例えば窒化タンタル及びアルミ
ニウムを従来周知のスパッタリング法等によって順次、
所定の厚みに被着させ、しかる後、従来周知のフォトリ
ソグラフィー技術を採用し、絶縁基板１上に被着させた
窒化タンタル膜及びアルミニウム膜を所定パターンに加
工することにより絶縁基板１上にそれぞれ被着・形成さ
れる。 【００１６】そしてこのような絶縁基板１の上面には、
複数個のドライバーＩＣ８が発熱素子列とほぼ平行に所
定のピッチで配列・搭載されており、該各ドライバーＩ
Ｃ８の上面には前述した個別電極配線４や信号配線６の
導出部にボンディングワイヤ１０を介して電気的に接続
される複数個の端子８ａが設けられている。 【００１７】前記ドライバーＩＣ８は、信号配線６を介
して外部より供給される印画信号等に基づいて発熱素子
３を個々に選択的にジュール発熱させる作用、具体的に
は、個別電極配線４及び共通電極配線５を介して発熱素
子３に印加される電力のオン・オフを制御する作用を為
す。 【００１８】また更に前記ドライバーＩＣ８は、エポキ
シ樹脂等の樹脂材を主成分とする接着層９によって各
々、個別に固定されている。 【００１９】前記接着層９は、ドライバーＩＣ８を絶縁
基板１の上面所定位置に固定するためのもので、アルミ
ナやシリカ等から成る無機質フィラーｆを３５〜４５重
量％含有するエポキシ樹脂によって形成されていること
から、接着層９の熱膨張率は無機質フィラーｆによって
アルミナ製の絶縁基板１に近似され、ドライバーＩＣ８
を絶縁基板１の上面に常に強固に固定しておくことがで
きる。 【００２０】尚、前記接着層９中に含有される無機質フ
ィラーｆの含有率が３５重量％よりも小さいと、接着層
９の熱膨張率を絶縁基板１に十分に近づけることができ
ず、サーマルヘッドの印画動作時等に絶縁基板１及びド
ライバーＩＣ８間に大きな熱応力が繰り返し印加される
と、ドライバーＩＣ８が絶縁基板１より比較的容易に外
れてしまい、また含有率が４５重量％を超えると、接着
成分が不足して接着層９の接着強度が低下し、ドライバ
ーＩＣ８をシリコーン樹脂等の封止材で被覆する場合等
に絶縁基板１及び封止材間の熱膨張差に起因する応力に
耐えられなくなることがある。したがって、接着層９中
に含有される無機質フィラーｆの含有率は３５〜４５重
量％の範囲内に調整しておく必要がある。 【００２１】また前記接着層９中に含有されている無機
質フィラーｆは、その最大粒径が接着層９の厚みＡより
も小さくなるように設定されている。例えば、接着層９
中に含有される無機質フィラーｆの粒径は、接着層９の
厚みＡが１５μｍである場合、図４に示すように、最大
粒径が１５μｍよりも小さくなるように粒径３〜１０μ
ｍの範囲で分布している。 【００２２】このように、接着層９中に含有される無機
質フィラーｆの最大粒径を接着層９の厚みＡよりも小さ
く設定したことから、ドライバーＩＣ８を絶縁基板１上
に搭載するにあたってドライバーＩＣ８に上から押圧力
を印加しても、接着層９中に含有されている無機質フィ
ラーｆが絶縁基板１側に強く押し付けられることはな
く、個別電極配線４や電気絶縁層１１の表面を良好な状
態に維持することができ、これによって、個別電極配線
４の電気抵抗値を長期にわたって所定値に保ちつつ、全
ての発熱素子３に一定電力を供給して鮮明で良好な印画
を形成することが可能になる。 【００２３】尚、前記ドライバーＩＣ８の搭載作業は以
下の手順で行われる。まず、図５（ａ）に示すような、
発熱素子３や配線導体４〜６が被着・形成されている絶
縁基板１を準備し、次に図５（ｂ）に示すように前記絶
縁基板１の上面所定領域に例えば粒径１０μｍ以下の無
機質フィラーｆを４０重量％の割合で添加されているエ
ポキシ樹脂の前駆体９’をディスペンサー等を用いて塗
布する。粒径１０μｍ以下の無機質フィラーｆはアルミ
ナ等の材料を攪拌することによって小片に粉砕した後、
これらをメッシュの大きさが１０μｍのふるいにかける
ことによって得られる。続いて、図５（ｃ）に示すよう
に前記前駆体９’上にドライバーＩＣ８を載置させてこ
れを押圧部材等を用いて上から押圧して前駆体９’の厚
みが所定の厚み（例えば１５μｍ）となるように設定す
る。その後、前記前駆体９’を１２０〜１５０℃の温度
で熱硬化させてドライバーＩＣ８を厚み１５μｍの接着
層９によって絶縁基板１上に固定し、最後に個別電極配
線４の導出部とドライバーＩＣ８の端子８ａとをボンデ
ィングワイヤ１０で接続させることによりドライバーＩ
Ｃ８の搭載作業が完了する。 【００２４】かくして本発明のサーマルヘッドは、ドラ
イバーＩＣ８の駆動に伴って個別電極配線４及び共通電
極配線５間に外部からの電力を印加し、発熱素子３を印
画信号等に基づいて個々に選択的にジュール発熱させる
とともに、該発熱した熱を感熱記録媒体に伝導させ、感
熱記録媒体に所定の印字画像を形成することによってサ
ーマルヘッドとして機能する。 【００２５】尚、本発明は上述した形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種
々の変更、改良等が可能である。 【００２６】 【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、ドラ
イバーＩＣの固定に使用される接着層が無機質フィラー
を３５〜４５重量％含有する樹脂材により形成し、かつ
該無機質フィラーの最大粒径を接着層の厚みよりも小さ
く設定したことから、接着層の熱膨張率が絶縁基板に近
似されることとなり、ドライバーＩＣを接着層によって
絶縁基板の上面に常に強固に固定しておくことができ
る。しかも、前記無機質フィラーの最大粒径は接着層の
厚みよりも小さく設定されているため、ドライバーＩＣ
を絶縁基板上に搭載するにあたってドライバーＩＣに上
から押圧力を印加しても、接着層中に含有されている無
機質フィラーが絶縁基板側に強く押し付けられることは
なく、ドライバーＩＣの直下に配置されている配線導体
の表面を良好な状態に維持することができ、これによっ
て、配線導体の電気抵抗値を長期にわたって所定値に保
たれるようになり、全ての発熱素子に一定電力を供給し
て鮮明で良好な印画を形成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のサーマルヘッドの一形態を示す平面図
である。 【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。 【図３】図２の要部拡大図である。 【図４】無機質フィラーの粒度分布を示すグラフであ
る。 【図５】（ａ）〜（ｃ）はドライバーＩＣの実装作業を
説明するための工程毎の断面図である。 【図６】従来のサーマルヘッドの要部拡大断面図であ
る。 【符号の説明】 １・・・・・・・絶縁基板 ３・・・・・・・発熱素子 ４・・・・・・・個別電極配線（配線導体） ８・・・・・・・ドライバーＩＣ ９・・・・・・・接着層 ｆ・・・・・・・無機質フィラー

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】上面に複数個の発熱素子及び配線導体が被
   着された絶縁基板と、前記配線導体上に被着された接着
   層と、該接着層上に搭載され、前記配線導体に接続され
   たドライバーＩＣとから成るサーマルヘッドにおいて、 前記接着層は無機質フィラーを３５〜４５重量％含有す
   る樹脂材により形成されており、かつ該無機質フィラー
   の最大粒径が接着層の厚みよりも小さく設定されている
   ことを特徴とするサーマルヘッド。