JP4068647B2 - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、小型携帯用記録装置、ファックス、切符及びレシートの印刷装置などに用いられるサーマルヘッド及びサーマルヘッドユニット並びにその製造方法に関する。

背景技術 サーマルヘッドは、一列に並んだ発熱体及びこれらに接続される電極をセラミック基板上に有するヘッドチップと、所定の発熱体を所定のタイミングで選択的に発熱させるための印字信号を出力するドライバとなるＩＣチップとを有する。 このようなサーマルヘッドを放熱板上に搭載してユニット化したサーマルヘッドユニットの一例を図１９に示す。このサーマルヘッドユニットは、サーマルヘッド１０１と、アルミニウム等からなる放熱板１０２とから構成される。サーマルヘッド１０１は、セラミック基板１０３上に、電極１０４及び発熱体１０５を形成し、さらに、ＩＣチップ１０６を搭載したものである。なお、電極１０４、及び別途設けられた外部信号入力用の外部端子１０７と、ＩＣチップ１０６とは、ボンディングワイヤ１０８を介してそれぞれ接続されており、ＩＣチップ１０６及びボンディングワイヤ１０８は、封止樹脂１０９でモールドされている。

このようなサーマルヘッド１０１は、基板工程において、比較的大きなセラミック基板１０３を用いて薄膜又は厚膜により電極１０４及び発熱体１０５等を形成するため、一工程での取り数が小さく、生産性が悪いという問題がある。

そこで、基板工程での生産性を向上させるために、セラミック基板を小さくして複合基板とした構造も知られている。すなわち、図２０に示すように、セラミック基板１０３の代わりに、セラミック基板１０３Ａ及びガラス布基材エポキシ樹脂基板（以下、ガラエポ基板という）などの配線基板１０３Ｂを用い、この場合には、外部端子１０７を配線基板１０３Ｂ上に設けたものである。

しかしながら、この場合には、基板工程の生産性は向上するものの、セラミック基板１０３Ａ及び配線基板１０３Ｂを放熱板１０２に接合した後、ＩＣチップ１０６の搭載及びワイヤボンディングを行わなければならないので、ハンドリング性が大幅に低下するという問題がある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑み、基板工程の生産性を向上させると共に、実装工程のハンドリング性を向上させ、大幅なコストダウンを図ることができるサーマルヘッド及びサーマルヘッドユニット並びにその製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の第１の態様は、一方面に発熱体及び該発熱体に接続される電極を有するヘッドチップと、前記電極に接続される半導体集積回路とを具備するサーマルヘッドにおいて、前記ヘッドチップの他方面に接合される配線基板を具備し、前記半導体集積回路を前記配線基板に搭載してなることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記ヘッドチップの幅方向一端側が前記配線基板から突出していることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記ヘッドチップの前記配線基板からの突出量が当該ヘッドチップの幅の２０％〜７０％であることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第４の態様は、第１の態様において、前記ヘッドチップは、前記配線基板上に完全に重なって接合されていることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記ヘッドチップの幅方向一端側より前記配線基板の一端側が突出していることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記半導体集積回路は、前記ヘッドチップの端面に実質的に接触して前記配線基板上に搭載されていることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記半導体集積回路の表面の高さが、前記ヘッドチップの表面の高さと略同一であることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第８の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記半導体集積回路の表面の高さが、前記ヘッドチップの表面の高さより低いことを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様において、前記ヘッドチップの前記発熱体とは反対側の幅方向端部に沿って長手方向に亘って共通電極を有し、当該共通電極と前記配線基板に設けられた共通電極用配線とを接続する接続配線が長手方向に亘っての複数箇所に設けられていることを特徴とするサーマルヘッドにある。
本発明の第１０の態様は、第９の態様において、前記ヘッドチップに設けられた共通電極と前記配線基板に設けられた共通電極用配線とを接続する接続配線が、前記半導体集積回路により規定される物理ブロックの間に設けられていることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第１１の態様は、第１０の態様において、前記ヘッドチップに設けられた共通電極と前記配線基板に設けられた共通電極用配線とを接続する接続配線が、前記半導体集積回路により規定される物理ブロック毎に設けられていることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第１２の態様は、第９〜１１の何れかの態様において、前記ヘッドチップに設けられた共通電極と前記配線基板に設けられた共通電極用配線とを接続する接続配線が、前記半導体集積回路により規定される物理ブロック内に少なくとも一つ設けられていることを特徴とするサーマルヘッドにある。

本発明の第１３の態様は、第１〜１２の何れかの態様のサーマルヘッドを支持体に搭載してなることを特徴とするサーマルヘッドユニットにある。

本発明の第１４の態様は、第１３の態様において、前記サーマルヘッドは、前記ヘッドチップの幅方向一端部の発熱体形成部が前記配線基板から突出しており、前記支持体には前記発熱体形成部が接合される上段部と該上段部より前記配線基板の厚さより深く凹んだ段差部とが形成され、前記ヘッドチップの前記発熱体形成部と前記上段部とを接合したときに前記段差部と前記配線基板との間に生じる隙間に接着剤層が設けられていることを特徴とするサーマルヘッドユニットにある。

本発明の第１５の態様は、第１４の態様において、前記ヘッドチップの前記発熱体形成部と前記上段部とを接合する接着層を具備し、前記発熱体形成部と前記上段部との接合後で前記接着剤層の硬化前に、前記接着剤層が前記接着層より柔らかいことを特徴とするサーマルヘッドユニットにある。

本発明の第１６の態様は、第１４又は１５の態様において、前記ヘッドチップの前記発熱体形成部と前記上段部とを接合する接着層を具備し、当該接着層より前記接着剤層が厚いことを特徴とするサーマルヘッドユニットにある。

本発明の第１７の態様は、第１４〜１６の何れかの態様において、前記段差部の底部には、さらに凹んだ溝が少なくとも一つ設けられていることを特徴とするサーマルヘッドユニットにある。

本発明の第１８の態様は、発熱体及び該発熱体に接続される電極が基板上に形成されて構成されたヘッドチップと、前記ヘッドチップに重ねて接合される配線基板とを具備し、半導体集積回路を前記配線基板に搭載してなるサーマルヘッドの製造方法において、前記配線基板を複数個取り可能な配線基板用プレート上に、前記発熱体及び前記発熱体に接続される前記電極が前記基板上に形成されて構成された前記ヘッドチップを、複数個、配列して接合する第１の工程と、複数の前記半導体集積回路を前記配線基板用プレートに搭載する第２の工程と、前記ヘッドチップの前記電極と前記半導体集積回路とを配線する第３の工程と、前記配線基板用プレートを複数個に分割する第４の工程とを具備することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法にある。本発明の第１９の態様は、第１８の態様において、前記第１の工程は、前記ヘッドチップが一方向に向いて縦横複数列ずつ並設されるように前記ヘッドチップを前記配線基板用プレート上に配列する工程と、配列された前記ヘッドチップと前記配線基板用プレートとを接合する工程とを具備することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法にある。

本発明の第２０の態様は、第１９の態様において、前記一方向に並べた隙間に、前記一方向とは直交する方向に向けて前記ヘッドチップを更に配列することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法にある。

本発明の第２１の態様は、第１８〜２０の何れかの態様において、前記第１、第２、及び第３の工程において使用される前記配線基板用プレートは、前記配線基板用プレートを貫通する長孔であって、それぞれの前記ヘッドチップの接合位置に対応してそれぞれが形成された長孔を有し、前記第４の工程において、前記長孔の幅方向一方側の内周面が前記配線基板の一端面を形成し、且つ、隣接する前記長孔の他方側の内周面が前記配線基板の他端面を形成するように前記長孔を利用して前記配線基板用プレートを所定の箇所で切断して、前記配線基板用プレートを前記複数個に分割することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法にある。

本発明の第２２の態様は、第１８〜２０の何れかの態様において、前記第１、第２、及び第３の工程において使用される前記配線基板用プレートは、前記配線基板用プレートを貫通する長孔であって、一つの前記長孔に対して複数の前記ヘッドチップが一列に配列可能な長孔を有し、前記第４の工程において、前記長孔の幅方向一方側の内周面が前記配線基板の一端面を形成し、且つ、隣接する前記長孔の他方側の内周面が前記配線基板の他端面を形成するように前記長孔を利用して前記配線基板用プレートを所定の箇所で切断して、前記配線基板用プレートを前記複数個に分割することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法にある。

本発明の第２３の態様は、第２１又は２２の態様において、前記第１の工程における前記ヘッドチップが前記長孔の幅方向両側の周縁部を跨ぐように前記ヘッドチップを前記配線基板用プレート上に配列し、前記長孔の幅方向両側の前記周縁部のうち、一方側のみを前記ヘッドチップと接合することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法にある。

本発明の第２４の態様は、第２１又は２２の態様において、前記ヘッドチップは、その幅方向の一部が前記長孔に臨むように設けられることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法にある。

本発明の第２５の態様は、第２１又は２２の態様において、前記ヘッドチップは、前記長孔の幅方向の一方側の周縁部に当該長孔に臨むことなく設けられることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法にある。

本発明の第２６の態様は、一方面に発熱体及び該発熱体に接続される電極を有するヘッドチップと、前記ヘッドチップの幅方向一端部の発熱体形成部が突出した状態で当該ヘッドチップの他方面に接合されると共に前記電極に接続される半導体集積回路が搭載される配線基板とを具備するサーマルヘッドを支持体に保持してサーマルヘッドユニットとするサーマルヘッドユニットの製造方法において、前記発熱体形成部と接合される上段部と、該上段部から前記配線基板の厚さより深く凹んだ段差部とを有する支持体の当該段差部に接着剤層を供給する工程と、前記接着剤層が未硬化のうちに前記発熱体形成部と前記上段部との接合を基準にして前記配線基板を前記段差部に設けられた接着剤層上に載置する工程と、その後、前記接着剤層を硬化させる工程と、を具備することを特徴とするサーマルヘッドユニットの製造方法にある。

本発明の第２７の態様は、一方面に発熱体及び該発熱体に接続される電極を有するヘッドチップと、前記ヘッドチップの幅方向一端部の発熱体形成部が突出した状態で当該ヘッドチップの他方面に接合されると共に前記電極に接続される半導体集積回路が搭載される配線基板とを具備するサーマルヘッドを支持体に保持してサーマルヘッドユニットとするサーマルヘッドユニットの製造方法において、前記発熱体形成部と接合される上段部と、該上段部から前記配線基板の厚さより深く凹んだ段差部とを有する支持体に、前記発熱体形成部と前記上段部との接合を基準にして前記配線基板を前記段差部に固定すると共に前記配線基板を前記段差部上に隙間をもって載置する工程と、前記隙間に接着剤を供給する工程と、その後、前記接着剤層を硬化させる工程と、を具備することを特徴とするサーマルヘッドユニットの製造方法にある。

本発明によれば、ヘッドチップの小型化を図ることができ、基板工程の生産性を向上させると共に、実装工程のハンドリング性を向上させ、大幅なコストダウンを図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。
（サーマルヘッドの一実施形態）
図１には、本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの概略断面図及び要部平面図を示す。図１（ａ）に示すように、サーマルヘッド１０は、複数の薄膜層が形成されたヘッドチップ２０と、このヘッドチップ２０に重ねて接合された配線基板３０とを有する。

ヘッドチップ２０は、セラミック基板２１上に、各種薄膜層が形成されて構成される。まず、セラミック基板２１上には、断熱層の機能を有するガラス系材質からなるグレース層２２及びアンダーコート層２３が形成されている。グレース層２２は、セラミック基板２１の一端から所定の距離をおいて断面が半円形状の凸条部２２ａを有し、この凸条部２２ａに対向する領域に、その長手方向に亘って所定間隔で間欠的に発熱体２４が形成されている。また、各発熱体２４の図中左右両側の端部に接触するように、アルミニウムなどの金属からなる電極２５が形成されている。さらに、発熱体２４の上部には、保護膜２８が形成されている。

ここで、各発熱体２４は、図１（ｂ）に示すように一対の発熱体２４ａ及び２４ｂからなり、各発熱体２４ａ及び２４ｂのそれぞれの一端部には、電極２５ａ及び２５ｂが接続されている。電極２５ａは個別電極として機能し、端部には、例えば、金の薄膜層からなる端子部２６に接続されている。また、電極２５ｂは共通電極として機能し、セラミック基板２１の発熱体２４とは反対側の端部に設けられた共通電極２７に接続されている。さらに、発熱体２５ａ及び発熱体２５ｂのそれぞれの他端部は、Ｕ字状の電極２５ｃにより連結されている。

一方、配線基板３０は、ガラエポ基板などの基板３１上に、ＩＣチップ３２と、外部端子３３とが設けられている。ＩＣチップ３２は、上述した各発熱体２４を選択的に発熱させるための駆動信号を出力するドライバとなる。ＩＣチップ３２は、発熱体２４の所定の物理ブロック毎に設けられている。また、外部端子３３は、各ＩＣチップ３２に外部信号を入力するためのものである。さらに、各ＩＣチップ３２は、上述した端子部２６及び外部端子３３とそれぞれボンディングワイヤ３４により接続されている。なお、ＩＣチップ３２及びボンディングワイヤ３４は、封止樹脂３５によりモールドされている。

以上説明したサーマルヘッド１０は、ヘッドチップ２０と、このヘッドチップ２０の支持基板となる配線基板３０とを一部重ねて接合し、配線基板３０上にＩＣチップ３２を搭載したものであるので、ヘッドチップ２０の幅（図中左右方向）を著しく小さくでき、従って、基板工程でのヘッドチップ２０の取り数が増大して生産性が向上するという利点を有する。また、ヘッドチップ２０と配線基板３０とを接合した状態で取り扱うことができるので、ＩＣチップ３２の搭載工程でのハンドリング性も低下しないという利点がある。この場合、後述するように、複数の配線基板３０を切り取ることができる配線基板用プレート上に複数のヘッドチップ２０を接合してＩＣチップ３２の搭載及びワイヤボンディングを行うようにすれば、ハンドリング性がさらに著しく向上するという効果を奏する。
（製造工程）
以下に、上述したサーマルヘッド１０の製造工程の一例を示しながら、さらに詳細に説明する。

基板工程の作業は基本的には従来技術と変わりがないので、詳細な説明は省略するが、ヘッドチップ２０を小型化したので、一工程で製造できるヘッドチップ２０の数が著しく増大し、大幅な生産性向上を図ることができる。

次に実装工程を図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、実装工程の最初の段階を示す平面図であり、図３は、実装工程の概略工程を示す断面図である。

まず、配線基板用プレート４１上に複数のヘッドチップ２０を接合する。配線基板用プレート４１の各ヘッドチップ２０の接合位置に対応して長孔４２が形成されている。長孔４２は、長さがヘッドチップ２０の長さより長く、幅はヘッドチップ２０の配線基板３０からの突出長さ（図１（ａ）中、Ｈで示す）より小さく形成されている。そして、ヘッドチップ２０の発熱体側の端部が長孔４２を幅方向に渡るように配置し、長孔４２のヘッドチップ２０の先端側の周縁部とヘッドチップ２０とは接合しないようにする。すなわち、図３（ａ）においては、長孔４２の左側の周縁部とヘッドチップ２０との境界４３ａは接合されておらず、右側の周縁部とヘッドチップ２０との境界４３ｂのみが接合されている。従って、長孔４２を利用して配線基板用プレート４１を配線基板３０に切断すると、長孔４２の幅方向一方側の内周面４２ａが配線基板３０の一端面を形成し、隣接する長孔４２の他方側の内周面４２ｂが配線基板３０の他端面を形成する。

このように長孔４２を形成して長孔４２を渡るようにヘッドチップ２０を配置することにより、ヘッドチップ２０を安定して保持することができ、実装工程でのハンドリング性を大幅に向上することができると共に、配線基板３０からヘッドチップ２０の一端部が突出する構造を容易に形成することができる。

ここで、ヘッドチップ２０と配線基板用プレート４１との接合手段は、特に制限されないが、例えば、粘着剤または接着剤をスクリーン印刷、ポッティング等により配線基板用プレート４１の所定の位置に塗布した後、ヘッドチップ２０を重ね合わせることにより行うことができる。また、両面テープを手作業で又は機械で貼着する方法を採用することもできる。好適には、固着力が直ぐに発生する粘着剤を用いるのが好ましい。

実装工程では、次ぎに、図３（ｂ）に示すように、ヘッドチップ２０に沿ってＩＣチップ３２を搭載する。

ここで、ＩＣチップ３２の搭載位置は、特に限定されないが、図４（ａ）に示すように、ヘッドチップ２０から離して搭載してもよいし、図４（ｂ）に示すように、ヘッドチップ２０に密着して搭載してもよい。図４（ａ）の場合には、ＩＣチップ３２が搭載しやすく、図４（ｂ）の場合には、上述したボンディングワイヤ３４が短くてすむと共にサーマルヘッド全体が小型化できるという利点がある。

次ぎに、図３（ｃ）に示すように、ＩＣチップ３２と各端子とをボンディングワイヤ３４により接続する。続いて、図３（ｄ）に示すように、ＩＣチップ３２及びボンディングワイヤ３４を封止樹脂３５でモールドする。そして、最後に、図３（ｅ）に示すように、配線基板用プレート４１を所定の箇所（図２中、切断線４４ａ及び４４ｂで示す）で切断することにより、サーマルヘッド１０とする。

ここで、ワイヤボンディング、封止及び切断工程は従来から公知の技術を用いて行えばよい。例えば、切断方法としては、回転ブレードによる方法、押し切りによる方法、ダイセットによる打抜による方法、ルータによる切断、レーザ加工による切断、ウォータージェットによる切断などを用いることができる。

かかる実装工程は、以上説明したように、配線基板用プレート４１上に、小型化したヘッドチップ２０を接合した状態で行うことができるので、生産性が高く、大幅なコストダウンにつながる。

特に、ヘッドチップ２０が配線基板３０より突出して接合された構造を有するものでも、上述したような長孔４２を用いることにより、ヘッドチップ２０を安定して保持でき、且つ実装後の切断も容易となる。例えば、図１に示すヘッドチップ２０の配線基板３０からの突出量Ｈが、ヘッドチップ２０の幅の２０％以上、好ましくは５０％以上となった場合には、上述したようにヘッドチップを長孔を渡した状態で保持することが必須となる。なお、突出量が７０％を越えると、配線基板３０との接合強度が不足するという問題がある。

また、このようにヘッドチップ２０の端部が配線基板３０から突出した構造を採ると、後述するようにヘッドチップ２０の発熱体形成部の裏面側が直接放熱板と接触することになり、ヘッド特性が向上するという利点がある。

なお、上述した実装工程において、配線基板用プレート上へのヘッドチップの配列の方法も特に限定されず、また、長孔を有さないプレートを用いてもよい。 例えば、図５（ａ）に示すように、ヘッドチップ２０を同一方向に向けてマトリックス状に配列してもよいし、図５（ｂ）に示すように、一方向に並べた隙間に直交する方向に向けたヘッドチップ２０を配列するようにしてもよい。

また、長孔を有する場合には、長孔の形成方法も特に限定されず、例えば、図６に示すように、一つの長孔４２Ａ上に複数のヘッドチップ２０を一列に配列できるようにしてもよい。この場合、ヘッドチップ２０の配置の際の位置合わせが簡単になり、また、長さの異なるヘッドチップにも対応できるという利点がある。
（サーマルヘッドユニットの一実施形態）
以上説明したサーマルヘッド１０は、アルミニウムなどの金属からなり放熱板の機能を有する支持体に保持してサーマルヘッドユニットとして用いられる。かかるサーマルヘッドユニットの一例を図７（ａ）に示す。

図７（ａ）に示すように、支持体５０は、ヘッドチップ２０の配線基板３０から突出して発熱体２４を形成したヘッドチップ２０の端部（以下、発熱体形成部という）の裏面側に密着してヘッドチップ支持部となる上段部５１と、配線基板３０の厚さより深く凹んだ段差部５２とを有する。ヘッドチップ２０の突出部である発熱体形成部と上段部５１とは、接着層５３で強固に固定され、段差部５２の底部には接着剤層５４が設けられている。このような構成により、支持体５０と配線基板３０とは接着剤層５４で、支持体５０とヘッドチップ２０とは接着層５３で強固に固定されている。

ここで、サーマルヘッド１０は、段差部５２の底部の接着剤層５４が未硬化のうちにヘッドチップ２０の発熱体形成部の裏面と上段部５１との当接を基準にして接着層５３により接合し、その後、接着剤層５４の硬化処理（加熱、常温放置、紫外線照射など）を施すのが好ましい。これにより、配線基板３０と支持体５０との間の隙間の接着剤層５４の存在により、ガラエポ基板などの配線基板３０の反りは吸収され、ヘッドチップ２０の発熱体形成部及び配線基板３０は共に支持体５０に密着固定される。

また、接着剤層５４に、未硬化時に比較的柔らかい接着剤を用いるのが好ましく、これにより、支持体５０とヘッドチップ２０との接合面を基準としたサーマルヘッドユニット構造が容易に実現できる。すなわち、段差部５２の接着剤層５４が未硬化の状態でヘッドチップ２０の発熱体形成部と支持体５０の上段部５１とを接合すると共に、配線基板３０を段差部５２内の接着剤層５４上に載せると、配線基板３０と段差部５２との隙間に充填されている接着剤層５４が流動性のある又はペースト状の比較的柔らかい材質であると、この隙間が均一でなくてもヘッドチップ２０と上段部５１との接合面に影響を与えることがなく、ヘッドチップ２０と上段部５１との接合面が基準面となる。また、その後、接着剤層５４を硬化するための処理を施しても、配線基板３０の反りは接着剤層５４に吸収され、ヘッドチップ２０の発熱体形成部及び配線基板は支持体５０に密着固定される。

このように、接着剤層５４として用いる接着剤は、未硬化時に流動性があり、又はペースト状あるいは柔らかく粘着性があるという特性を有するものを用いるのが好ましい。また、接着剤層５４は、接着層５３より厚く設けるのが効果的である。

このようなヘッドチップ２０の場合、配線基板３０からの突出部である発熱体形成部が放熱体である支持体５０から浮いた状態で接合されていると、発熱体の余分な熱を支持体５０を介して逃がすことができないので、印字機能に悪影響があるが、このような悪影響は、上述したような支持構造とすることにより回避することができる。

また、低コスト化を図ったサーマルヘッドでは、配線基板としてガラエポ基板を用いるが、この場合にも、上述した構造を採用することにより、熱膨張係数の違いによる接着境界部の応力が緩和され、硬化処理によるガラエポ基板の反りを吸収し、十分な接合強度を得ることができると共に、組立作業が困難となることを回避できる。

ここで、上述した支持体５０は、配線基板３０の厚さをＴ１としたとき、深さをＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）とした段差部５２を有していれば、特に限定されない。また、段差部５２の形状は、接着剤層５４の流出が防止できると共に、配線基板３０に形成された回路と図示しない外部の駆動回路との接続配線とを安定に固定するため、凹部となっているのがよいが、例えば、図７（ｂ）に示すように、断面Ｌ字状の段差部５２Ａであってもよい。

また、図８に示すように、段差部５２の底部に溝５５を設けて接着剤層５４の逃げ部を形成し、接着剤層５４の支持体５０の表面への流出をさらに防止するようにしてもよい。なお、溝５５の数、形状は勿論限定されず、図８（ａ）に示すように１つ設けてもよいし、図８（ｂ）に示すように２つ、又はそれ以上設けてもよく、さらに、断面矩形状の他、断面半円状の溝としてもよい。

ヘッドチップ２０と支持体５０の上段部５１とを接合する接着層５３は、発熱体形成部の余分な熱を逃がすためにしっかりと密着した状態を形成できるものであれば特に限定されず、両面テープ、粘着剤、又は接着剤を用いることができる。

また、段差部５２の底部へ接着剤層５４を設ける方法も特に限定されない。例えば、耐久性があり段差に対しても有効であるメタルマスクを用いた印刷が好適であるが、ディスペンサーを用いて注入する方法を採用することもできる。また、ガラエポ基板の反り、熱膨張係数の違いを吸収できるならば、シート状の粘着剤など別の材料を用いることもできる。

なお、サーマルヘッド１０の支持体５０への搭載方法は特に限定されないが、例えば、上述したような接着層５３及び接着剤層５４を用意した後、支持体５０を治具にセットし、ヘッドチップ２０の発熱体形成部を基準にしてサーマルヘッド１０を外形合わせで支持体５０に載せるようにする。また、支持体５０及びサーマルヘッド１０のそれぞれに合わせマークを付け、合わせマークを用いて認識・位置合わせをし、サーマルヘッドを支持体５０に載せてもよい。そして、ヘッドチップ２０の発熱体形成部及び配線基板３０を同時に支持体５０に押しつけ、しっかり密着させた後、接着剤層５４を硬化させるために硬化処理を施す。また、他の方法として、ヘッドチップ２０の発熱体形成部を基準にして支持体５０にサーマルヘッド１０を載せた後、配線基板３０と支持体５０の段差部５２との間に接着剤を流し込み、その後、接着剤を硬化させる処理を施し、サーマルヘッド１０と支持体５０とを密着固定させることも可能である。
（サーマルヘッドの他の実施形態）
以上説明したサーマルヘッド１０の利点について種々述べてきたが、ヘッドチップ２０と配線基板３０とを重ね合わせて接合し、配線基板３０上にＩＣチップ３２を搭載したことにより、従来の構造と比較してＩＣチップ３２が相対的に低い位置に配置されているので、封止樹脂３５の高さを低くすることができ、これにより、実際にサーマルプリンタ等に搭載したときに被印刷シートの搬送スペースを容易に確保できるという利点がある。すなわち、図９に示すように、発熱体２４と対向して配置されるプラテンローラ５７と、封止樹脂３５との隙間が大きくなるので、被印刷シート５８と封止樹脂３５との干渉が避けられるという利点がある。

また、このような効果を得るためには、上述したようにＩＣチップ３２の高さがヘッドチップ２０の厚さより小さいものを用いるのが好ましいが、これに限定するものではなく、ＩＣチップ３２の高さをヘッドチップ２０の厚さと同等程度としても同様な効果を奏する。

例えば、図１０（ａ）に示すように、ヘッドチップ２０の厚さと同等の高さを有するＩＣチップ３２Ａを用いてもよく、また、図１０（ｂ）に示すように、ＩＣチップ３２の下に台部３６を設けてＩＣチップ３２の高さをヘッドチップ２０の厚さと同等としてもよいし、図１０（ｃ）に示すように、ヘッドチップ２０の接合部が相対的に薄くなった段差部３７を有する配線基板３０Ａを用いてＩＣチップ３２の高さとヘッドチップ２０の厚さを同等になるようにしてもよい。このようにヘッドチップ２０の厚さとＩＣチップ３２の高さを略同一とすることにより、ワイヤボンディングの作業がし易くなる。

また、ヘッドチップ２０と配線基板３０との接合状態は、特に限定されない。図１１（ａ）に示すように、上述した実施形態のようにヘッドチップ２０を配線基板３０から突出させる場合でも、発熱体が設けられた部分が全て突出してなくてもよく、又は、図１１（ｂ）に示すように、ヘッドチップ２０の端面と配線基板３０の端面とが重なっていてもよく、さらには、図１１（ｃ）に示すように、ヘッドチップ２０の端面が配線基板３０の端面より内側に入っていてもよい。これらの場合には、発熱体形成部の放熱の面では不利であるが、搭載が安定し、できるだけ小型化を図る上では有利である。また、図１１（ｃ）のようにヘッドチップ２０の端面が配線基板３０の端面より引っ込んでいると、製造時のヘッドチップ２０の端部の接触破壊等を防止することができるという利点がある。

さらに、これらの構造のサーマルヘッドを製造する場合にヘッドチップ２０を搭載する配線基板用プレート４１には、上述したような長孔４２を形成してもしなくてもよいが、切断作業の容易化のためには長孔４２を形成するのがよい。また、ヘッドチップ２０を搭載する際の長孔４２とヘッドチップ２０の端部との位置関係も特に限定されず、図１２（ａ）に示すように、ヘッドチップ２０の端面が長孔４２内に臨んでいてもよいし、図１２（ｂ）に示すように、ヘッドチップ２０の端面と長孔４２の内周面とが面一になっていてもよく、さらには、図１２（ｃ）に示すように、ヘッドチップ２０の端面が長孔４２から離れていてもよい。このような場合、ヘッドチップ２０の搭載時の安定化を図ることができ、互いに傾きのない搭載が容易に実現できる。
（サーマルヘッドの配線構造）
上述したようなサーマルヘッドにおいて、ヘッドチップ２０の小型化を図る場合、例えば、図１に示す共通電極２７の幅を最小限に抑える必要がある。通常は、かかる共通電極２７は、例えば、両端部で配線基板３０上に設けられた共通電極用配線を介して外部端子に接続されて接地されるが、この場合、共通電極２７が持つ電気抵抗によって、各発熱体２４に流れる電流値にバラツキが生じる。すなわち、共通電極２７の接地位置から離れた中央部に接続される発熱体２４に流れる電流値は小さくなって発熱量が小さくなり、印字濃度ムラの原因となる。

そこで、本実施形態のサーマルヘッドでは、共通電極２７の幅を最低限にしてセラミック基板２１の幅の最小化を図ると共に、共通電極２７と外部端子との接続を下記のように工夫することにより、各発熱体２４間の印字濃度ムラの発生を防止する。

図１３（ａ）はヘッドチップ２０の共通電極２７と配線基板３０の共通電極用配線との間の配線接続部の断面図であり、図１３（ｂ）は平面図である。

これらの図面に示すように、配線基板３０には共通電極用配線６１が、各ＩＣチップ３２の間の領域まで設けられ、これら共通電極用配線６１と、セラミック基板２１の端部に設けられた共通電極２７とは、それぞれボンディングワイヤ６３により接続されている。また、各共通電極用配線６１は、図示しない外部端子を介して接地される。すなわち、本実施形態では、共通電極２７は、ＩＣチップ３２で規定される物理ブロック毎に配線基板３０の共通電極用配線６１に接続されている。

したがって、共通電極２７と配線基板３０の共通電極用配線６１との接続が、各ＩＣチップ３２で規定される物理ブロック毎に設けられているので、共通電極２７の電気抵抗に基づく印字濃度ムラを低減することができる。すなわち、各発熱体に流れる電流値のばらつきを小さくし、各発熱体間での発熱量を均一にすることができる。

なお、共通電極用配線６１の数は、共通電極２７の電気抵抗、印字の際に印加する電圧、ＩＣチップ３２に接続される発熱体の数、発熱体の電気抵抗等により決定すればよく、例えば、図１４に示すように、２つのＩＣチップ３２毎に、又は３つ以上の複数のＩＣチップ３２毎に設けてもよい。

また、セラミック基板２１の共通電極２７と、配線基板３０の共通電極用配線６１の接続を、各物理ブロック内で複数設けたものである。すなわち、本実施形態では、さらに、図１５に示すように、ＩＣチップ３２の略中央部の表面に共通電極用配線６１Ａと、それに対応する共通電極用配線６１Ｂとを設け、共通電極２７と共通電極用配線６１Ａ、さらに、共通電極用配線６１Ａと共通電極用配線６１Ｂとをそれぞれボンディングワイヤ６３Ａ及び６３Ｂで接続したものであり、他の構成は上述した実施形態と同様である。このように、共通電極２７と、ＩＣチップ３２間の共通電極用配線との接続に加えて、ＩＣチップ３２の長手方向の略中間に共通電極２７と共通電極用配線６１Ａとの接続を設けたことによって、各発熱体に流れる電流量の不均衡をさらに抑えることができ、印字の濃度ムラをさらに小さくすることができる。

なお、各物理ブロック内における共通電極間の接続数、接続位置及び接続方法は特に限定されるものではなく、各物理ブロック毎に複数設けられていれば、同様の効果を奏する。
例えば、各物理ブロック内の接続をＩＣチップ３２の表面に設けた共通電極用配線６１Ａを介して行う代わりに、図１６に示すように、ＩＣチップ３２の下側に設けた共通電極用配線６１Ｃ及びボンディングワイヤ６３Ｃを介して行ってもよい。この場合、ワイヤボンディングを容易に行うことができ、また、ボンディングワイヤの長さを短くすることができる。

また、図１７に示すように、ＩＣチップ３２の共通電極２７とは反対側に設けられた共通電極用配線６１Ｄと共通電極２７とをＩＣチップ３２を跨ぐボンディングワイヤ６３Ｄで接続するようにしてもよい。この場合には、ＩＣチップ３２上に共通電極用配線を設けるなどの加工が不要であるという利点がある。

さらに、上述した実施形態では、共通電極と共通電極用配線との接続をワイヤボンディングにより行ったが、勿論これに限定されず、電気的に接続できるものであれば特に限定されない。

図１８（ａ），（ｂ）は、他の実施形態に係るサーマルヘッドのヘッドチップと配線基板間の配線接続部の断面図及び平面図である。

本実施形態は、ヘッドチップ２０と配線基板３０との高さを略同一とし、フリップチップ方式の半導体集積回路３２Ｂをヘッドチップ２０と配線基板３０とを跨ぐように実装したものである。

発熱体につながる個別電極２５ａ上の端子部２６及び外部端子３３ＡとはＩＣチップ３２Ｂの下面のパッド７１とバンプ７２を介して接続されている。また、ＩＣチップ３２Ｂには、共通電極用配線のための互いに短絡されたパッド７３が用意されており、これらパッド７３は、それぞれバンプ７４を介して共通電極２７及び配線基板３０上の共通電極用配線６１Ｅに接続されている。このようにフリップチップ方式のＩＣチップ３２Ｂを用いることにより、ワイヤボンディングによる接続が必要なくなる。

勿論、フリップチップ方式のＩＣチップの間で、共通電極と共通電極用配線との接続をワイヤボンディングにより行ってもよい。

以上説明したように、ヘッドチップの共通電極と外部端子との接続を、発熱体の配列方向の複数の箇所で行うことにより、サーマルヘッドの形状を小さく抑えたまま、印字ムラを低減することができるという効果を奏する。

以上説明したように、本発明によれば、ヘッドチップの小型化を図ることができ、基板工程の生産性を向上させると共に、実装工程のハンドリング性を向上させ、大幅なコストダウンを図ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの断面図及び平面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程を説明する平面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程の変形例を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程の変形例を説明する平面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程の変形例を説明する平面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドユニットの断面図である。 本発明の他の実施形態に係るサーマルヘッドユニットの断面図である。 本発明の一実施形態の効果を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程の変形例を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドのヘッドチップと配線基板間の配線接続部の断面図及び平面図である。 本発明の一実施形態の配線構造の変形例を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドのヘッドチップと配線基板間の配線接続部の変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドのヘッドチップと配線基板間の配線接続部の変形例の平面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドのヘッドチップと配線基板間の配線接続部の変形例の断面図である。 本発明のその他の形態に係るサーマルヘッドのヘッドチップと配線基板間の配線接続部の断面図及び平面図である。 従来技術に係るサーマルヘッドの断面図である。 従来技術に係るサーマルヘッドの断面図である。

Claims (4)

1. 発熱体及び該発熱体に接続される電極が基板上に形成されて構成されたヘッドチップと、前記ヘッドチップに重ねて接合される配線基板とを具備し、半導体集積回路を前記配線基板に搭載してなるサーマルヘッドの製造方法において、
   前記配線基板を複数個取り可能な配線基板用プレート上に、前記発熱体及び前記発熱体に接続される前記電極が前記基板上に形成されて構成された前記ヘッドチップを、複数個、配列して接合する第１の工程と、複数の前記半導体集積回路を前記配線基板用プレートに搭載する第２の工程と、前記ヘッドチップの前記電極と前記半導体集積回路とを配線する第３の工程と、前記配線基板用プレートを複数個に分割する第４の工程とを具備し、
   前記第１、第２、及び第３の工程において使用される前記配線基板用プレートは、前記配線基板用プレートを貫通する長孔であって、それぞれの前記ヘッドチップの接合位置に対応してそれぞれが形成された長孔を有し、
   前記第４の工程において、前記長孔の幅方向一方側の内周面が前記配線基板の一端面を形成し、且つ、隣接する前記長孔の他方側の内周面が前記配線基板の他端面を形成するように前記長孔を利用して前記配線基板用プレートを所定の箇所で切断して、前記配線基板用プレートを前記複数個に分割することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
2. 発熱体及び該発熱体に接続される電極が基板上に形成されて構成されたヘッドチップと、前記ヘッドチップに重ねて接合される配線基板とを具備し、半導体集積回路を前記配線基板に搭載してなるサーマルヘッドの製造方法において、
   前記配線基板を複数個取り可能な配線基板用プレート上に、前記発熱体及び前記発熱体に接続される前記電極が前記基板上に形成されて構成された前記ヘッドチップを、複数個、配列して接合する第１の工程と、複数の前記半導体集積回路を前記配線基板用プレートに搭載する第２の工程と、前記ヘッドチップの前記電極と前記半導体集積回路とを配線する第３の工程と、前記配線基板用プレートを複数個に分割する第４の工程とを具備し、
   前記第１、第２、及び第３の工程において使用される前記配線基板用プレートは、前記配線基板用プレートを貫通する長孔であって、一つの前記長孔に対して複数の前記ヘッドチップが一列に配列可能な長孔を有し、
   前記第４の工程において、前記長孔の幅方向一方側の内周面が前記配線基板の一端面を形成し、且つ、隣接する前記長孔の他方側の内周面が前記配線基板の他端面を形成するように前記長孔を利用して前記配線基板用プレートを所定の箇所で切断して、前記配線基板用プレートを前記複数個に分割することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
3. 前記第１の工程において、前記ヘッドチップが前記長孔の幅方向両側の周縁部を跨ぐように前記ヘッドチップを前記配線基板用プレート上に配列し、前記長孔の幅方向両側の前記周縁部のうち、一方側のみを前記ヘッドチップと接合することを特徴とする請求項１または２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
4. 前記ヘッドチップを構成する前記基板が、セラミック基板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法。

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