JP5056579B2 - サーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、熱エネルギーによって反応する感熱紙を選択的に加熱することで各種情報を記録するサーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタに関する。

印刷装置の１つとしてサーマルプリンタが知られている。サーマルプリンタは、発熱素子が直線的に配置されたサーマルヘッドを有している。サーマルヘッドに配置された発熱素子は、通電により選択的に発熱する。そして、この熱エネルギーが感熱紙に含まれる発色剤と選択的に反応することにより、感熱紙上に種々の情報を印刷する。この印刷方式は、感熱発色方式と呼ばれている。

このようなサーマルヘッドは、絶縁基板上に列状に配置された多数の発熱素子（発熱ドット）をドライバーＩＣによって発熱駆動するように構成されている。発熱素子は、コモン電極と個別電極に導通しており、個別電極は、基板上に実装されたドライバーＩＣの出力パッドにワイヤボンディングによって接続されている。ドライバーＩＣは、印刷データにしたがって所定の出力パッドをオンとし、このオンとなった出力パッドに対応する個別電極と上記コモン電極間に電流が流れ、所定の発熱素子が発熱駆動される（例えば、特許文献１参照）。
近年、サーマルヘッドの発熱素子の高密度化にともないドライバーＩＣのパッドの狭ピッチ化、およびサーマルヘッドを小型化するためにドライバーＩＣの小型化が望まれている。そのため、適用されるドライバーＩＣの構造およびその実装方法が検討されている。

例えば、半導体装置（ドライバーＩＣ）の能動面上に、絶縁体からなる突起部（樹脂突起）を設け、その突起部を覆ってかつ半導体装置の電極と接続された接続パターンとにより構成された突起電極を備えた半導体装置が提案されている。この半導体装置によれば、突起電極を電極パッドと異なる間隔や配列で形成することにより、半導体装置の小型化や狭ピッチ化を可能としている（例えば、特許文献２参照）。

また、上記のような突起電極が形成された半導体装置を、相手側基板である配線基板に絶縁性樹脂（絶縁性接着層）を介して圧接接合することにより実装する方法が開示されている。この実装構造では、突起電極核（樹脂突起）の有する弾性によって突起電極が弾性変形し、突起電極の接続端子（金属層）が配線基板の実装端子（導体配線）に対して弾性接触され、この状態で半導体装置と実装基板とが絶縁性樹脂より固定される（例えば、特許文献３参照）。

特開平１０−１８１０６２号公報 特開平２−２７２７３７号公報 特許第２７４４４７６号公報

上述の構造を有するドライバーＩＣを上述の実装方法により複数の発熱素子が形成されている基板に実装することにより、サーマルヘッドの発熱素子の高密度化および小型化が同時に実現する可能性がある。ところが、サーマルヘッドに用いられるドライバーＩＣは、例えば、１個あたり１２８ビット分の発熱素子に対応する個別電極に電流を流すことができる。そのため、ドライバーＩＣは、発熱素子側の長辺に沿って１２８個の発熱素子に接続される１２８個の出力パッドを含む接続端子列を有し、他方の長辺側には、サーマルプリンタの制御部から印刷データ等の入力信号や駆動電流等が入力される入力パッドを含む、例えば十数個の接続端子列を有している。すなわち、ドライバーＩＣの能動面には、樹脂突起を有する接続端子が極めてアンバランスな状態に配置されている。

このような突起状の接続端子が形成されたドライバーＩＣを、相手側基板の回路パターンに絶縁性接着層を介して圧接接合しようとすると、接続端子にかかる荷重が接続端子列ごとに異なってしまう。そのため、介在する絶縁性接着層が十分に排除されなかったり、樹脂突起の弾性変形量がばらついたりする虞がある。その結果、ドライバーＩＣの接続端子と基板の回路パターンとの電気的接続の信頼性を確保することが困難であるという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

（適用例１）複数の発熱素子が列状に配置されるとともに回路パターンが形成される基板に、前記発熱素子を発熱駆動させるドライバーＩＣを、フェイスダウン状態で実装するサーマルヘッドの製造方法であって、前記ドライバーＩＣは、前記基板と対向する面に、弾性樹脂が突出して形成された樹脂突起と、前記樹脂突起の頂上部を含む範囲に形成される電気的接続部を有する接続端子を列状に複数備えた第１の接続端子列と、前記第１の接続端子列より少ない数の前記接続端子を列状に複数備え、前記第１の接続端子列に並列して配置された第２の接続端子列と、を備え、前記基板は、前記第１の接続端子列の前記接続端子と電気的に接続される実装端子からなる第１の実装端子列と、前記第２の接続端子列の前記接続端子と電気的に接続される実装端子からなる第２の実装端子列と、を備え、前記ドライバーＩＣは、前記第１の実装端子列を覆う熱硬化性の第１の絶縁性接着層と、前記第２の実装端子列を覆う絶縁性接着層であって前記第１の絶縁性接着層より厚い熱硬化性の第２の絶縁性接着層とを介して、前記接続端子と前記実装端子とが電気的に接続されるように、加圧および加熱され前記基板に実装されることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。

この方法によれば、ドライバーＩＣは、加圧および加熱されることにより、数の多い第１の接続端子列の接続端子は薄い第１の絶縁性接着層を、数の少ない第２の接続端子列の接続端子は厚い第２の絶縁性接着層を介して、基板に実装されることができる。すなわち、ドライバーＩＣは、接続端子列の接続端子の数の多少に相反する厚みを有する絶縁性接着層により、基板上の実装端子列に圧接され接続されることができる。そのため、ドライバーＩＣの各接続端子列の接続端子は、介在する絶縁性接着層を十分押しつぶし、絶縁性接着層を十分排除することができたり、樹脂突起を十分に弾性変形させることができる。その結果、ドライバーＩＣの接続端子と基板の実装端子との電気的接続の信頼性を向上させることができる。併せ、発熱素子の高密度化および小型化を図ったサーマルヘッドを製造することができる。

（適用例２）前記第１の接続端子列は、前記発熱素子を発熱駆動させる駆動信号を出力する出力端子を含むことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。

この方法によれば、ドライバーＩＣは、多数の発熱素子に対応する多数の出力端子を含む第１の接続端子列と第１の実装端子列とを、印刷データ等の入力信号や駆動電流等が入力される入力パッドを含む、第１の接続端子列より接続端子の数が少ない第２の接続端子列と第２の実装端子列との間に配置する第２の絶縁性接着層より厚さの薄い第１の絶縁性接着層を介して、基板に圧接接合される。そのため、接続端子の数が多い第１の接続端子列に属する接続端子は、介在する絶縁性接着層を十分押しつぶし、絶縁性接着層を十分排除することができたり、樹脂突起を十分弾性変形させることができる。その結果、ドライバーＩＣの接続端子と基板の実装端子との電気的接続の信頼性を向上させることができる。

（適用例３）前記第１の絶縁性接着層および前記第２の絶縁性接着層は、絶縁性接着フィルムであることを特徴とする上記のサーマルヘッドの製造方法。

この方法によれば、接続端子列の接続端子数に応じて厚さの異なる絶縁性接着フィルムを用いるか、もしくは重ね貼りすることによって、多数の出力端子を含む第１の接続端子列と第１の実装端子列との間に配置される第１の絶縁性接着層の厚さを、第１の接続端子列より接続端子の数が少ない第２の接続端子列と第２の実装端子列との間に配置する第２の絶縁性接着層の厚さより薄くすることができる。

（適用例４）前記第１の絶縁性接着層および前記第２の絶縁性接着層は、絶縁性接着ペーストからなることを特徴とする上記のサーマルヘッドの製造方法。

この方法によれば、接続端子列の接続端子数に応じて基板の実装端子列に塗布する絶縁性接着ペーストの厚さを調整することによって、多数の出力端子を含む第１の接続端子列と第１の実装端子列との間に配置される第１の絶縁性接着層の厚さを、第１の接続端子列より接続端子の数が少ない第２の接続端子列と第２の実装端子列との間に配置する第２の絶縁性接着層の厚さより薄くすることができる。

（適用例５）上記のサーマルヘッドの製造方法によって製造されたサーマルヘッド。

この構成によれば、発熱素子の高密度化および小型化が実現されるとともに、ドライバーＩＣの接続端子と基板の実装端子との電気的接続の信頼性を向上させたサーマルヘッドを提供することができる。

（適用例６）上記のサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドが押圧状態で当接するプラテンと、を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。

この構成によれば、ドライバーＩＣと基板との電気的接続の信頼性が高い、高密度かつ小型のサーマルヘッドを搭載したサーマルプリンタを提供することができる。

以下、本実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で参照する図面では、説明および図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。

（サーマルプリンタの全体構成について）
本実施形態の印刷装置としてのサーマルプリンタを、図１〜３を参照して説明する。図１は、サーマルプリンタの外観構成を示す斜視図である。図２および図３は、プリンタ機構部の外観を示す斜視図であり、図２は、カバーフレームが開いた状態のプリンタ機構部の斜視図であり、図３は、カバーフレームが閉じた状態のプリンタ機構部の斜視図である。

このサーマルプリンタは、ＰＯＳシステム等に用いられ、レシートやクーポン等を印刷して発行することに適用される。サーマルプリンタは、ロール状の感熱紙を使用して、この感熱紙に情報を印刷する。なお、図１〜３に示すＸ方向は、印刷される感熱紙の幅方向を示し、Ｚ方向は、サーマルヘッド部での感熱紙の紙送り方向を示し、Ｙ方向は、Ｘ方向およびＺ方向と直交する方向を示す。

図１〜３に示すように、サーマルプリンタ１００は、外装ケース部２００と、プリンタ機構部３００と、図示しない制御部を有している。
図２および図３に示すプリンタ機構部３００は、回路基板等からなる制御部とともに図１に示す外装ケース部２００に収容される。詳しくは、プリンタ機構部３００は、樹脂等からなる下ケース２０５に固定され、側面部および後方部は、上ケース２１０に覆われており、そのＹ方向の前方部分は、パネル２１５により覆われている。さらに、プリンタ機構部３００の上面は、上部カバー２２０に覆われている。

図２に示すように、プリンタ機構部３００は、印刷された感熱紙を切断するための紙カット部２０およびロール状の感熱紙を収納保持するためのロール紙ホルダ３０を備えている。図１に示すパネル２１５の上部にはこの紙カット部２０が配置され、紙カット部２０はカッタカバー２２５で覆われている。このカッタカバー２２５は、図１中矢印Ａ方向にスライドさせて引き出すことができる。

図１に示すように、上ケース２１０の上面のＸ方向の一方の側には、オープンボタン２３０が設けられている。オープンボタン２３０は、図１中矢印Ｂ方向に押し下げられることによって、プリンタ機構部３００に設けられたカバーオープンレバー２３５を、支点２４０を中心に回転させることができる。カバーオープンレバー２３５は、図２に示すプリンタ機構部３００のカバーフレーム１０のロック機構と係合しており、時計方向に回転されることにより、ロック機構が解除される。さらに、カバーフレーム１０は、上部カバー２２０と結合されている。

そのため、矢印Ｂ方向にオープンボタン２３０を押し下げると、カバーオープンレバー２３５が時計方向に回転されてロック機構が外され、上部カバー２２０が矢印Ｃ方向に開き、ロール紙ホルダ３０が露出する。すなわち、この状態が、図２に示すプリンタ機構部３００のカバーフレーム１０が開いた状態である。このようにすることにより、ロール状の感熱紙のセットもしくは取り出しができる。

なお、本実施形態で使用する感熱紙は、発色剤がバインダ等により保持されている発色層からなる印刷面を有し、この印刷面を外面に順次積層され構成されているロール状の感熱紙である。以降、このロール状の感熱紙をロール紙と呼ぶ。

（プリンタ機構部について）
次いで、プリンタ機構部の詳細を図２〜５を参照して説明する。図４は、プリンタ機構部の側断面を示す側断面図である。図５はサーマルヘッドの取付を説明する側面図であり、（ａ）はサーマルヘッドが本体フレームに取り付けられた状態を示す部分側面図、（ｂ）はサーマルヘッドを本体フレームに取り付ける過程を示す部分側面図である。なお、図４および図５に示すＹ方向およびＺ方向は、図１〜３に示すＹ方向およびＺ方向と同一方向である。
図２〜４に示すように、プリンタ機構部３００は、本体フレーム６０とカバーフレーム１０と、ロール紙ホルダ３０と、紙カット部２０と、印刷部７０と、を備えている。

図２に示すように、本体フレーム６０は、板金等からなり、Ｚ方向上方およびＹ方向前方に開口を有する略箱型に形成されている。カバーフレーム１０は、本体フレーム６０の上部後方に設けられている。カバーフレーム１０は、本体フレーム６０の後部両側の上端部に設けられた支軸６８を中心として開閉自在に取り付けられている。カバーフレーム１０には、カバーフレーム１０を閉じた際にロール紙との接触を避けるための円弧状の蓋部１５が設けられている。また、本プリンタの設置角度を変える場合、すなわち、例えば縦置きにする場合、この蓋部１５は、ロール紙を受ける保持部材としても機能する。

図２に示すように、ロール紙ホルダ３０は、本体フレーム６０の箱状に形成された内部の後方に、上記カバーフレーム１０に覆われて設けられている。ロール紙ホルダ３０は、樹脂等により形成され、中央部にロール紙の最大径に相当する略円弧状のくぼみを有し、本体フレーム６０の底部に、円弧状のくぼみの側面開口が本体フレーム６０の両側面側に向くように取り付けられている。本体フレーム６０の内側の両側面部分は、ロール紙の側面ガイド部として機能する。そのため、ロール紙は、側面を本体フレーム６０の内側の両側面部分に幅方向の動きを規制され、ロール紙ホルダ３０の略円弧状のくぼみに回転自在に保持される。

図３に示すように、紙カット部２０は、本体フレーム６０の前方すなわちカバーフレーム１０の支軸６８とは相対する位置に設けられている。紙カット部２０は、可動刃２１およびその駆動手段が収納されている。可動刃２１は駆動手段により、支点２２を中心に矢印Ｅ方向に回動する。図４に示すように、この可動刃２１とハサミ状に交差する固定刃２４は、紙カット部２０に対向するようにカバーフレーム１０に配置される。

この固定刃２４と可動刃２１との隙間は感熱紙が通過する紙出口Ｇに連結している。そのため、駆動手段により回動される可動刃２１の刃部と固定刃２４の刃部とがハサミ状に交差することによって、感熱紙は紙出口Ｇ近傍でカットされる。なお、固定刃２４の上部には、固定刃カバー２５が設けられている。また、感熱紙を切断しない時は、可動刃２１は紙カット部２０の内部に収納されており、可動刃２１の刃部は露出しない。

図４に示すように、印刷部７０は、ロール紙ホルダ３０を始点として紙カット部２０の紙出口Ｇを終点とする感熱紙Ｓの搬送経路Ｄ上の紙カット部２０側に設けられている。図４および図５に示すように、印刷部７０は、プラテン７１とサーマルヘッド１とヘッド保持機構７７とを備えている。サーマルヘッド１は、両側面にヘッド支持軸１０２が設けられている。このサーマルヘッド１の詳細については後述する。ヘッド保持機構７７は、本体フレーム６０に形成された溝部としての切り欠き部６２とヘッド押圧板７２とヘッド押圧板７２に取り付けられるバネ７５とから構成されている。

図５（ｂ）に示すように、切り欠き部６２は、本体フレーム６０の上方に開口を有し、プラテン７１側に溝６２ａが形成され、溝６２ａと対向する位置の上下に溝６２ｂ，６２ｃが形成されている。サーマルヘッド１は、ヘッド支持軸１０２が本体フレーム６０の切り欠き部６２に挿入され、ヘッド支持軸１０２が切り欠き部６２の溝６２ａに係合することによって、本体フレーム６０に取り付けられる。ヘッド押圧板７２は、上下に曲げ部７２ｂ，７２ｃが形成され、圧縮コイルバネであるバネ７５が固定されている。このヘッド押圧板７２は、切り欠き部６２に挿入され、曲げ部７２ｂ，７２ｃがそれぞれ切り欠き部６２の溝６２ｂ，６２ｃに係合する。

このようにすることによって、サーマルヘッド１とヘッド押圧板７２とは、切り欠き部６２の両側に、互いに略平行状態で支持される。ヘッド押圧板７２に固定されるバネ７５は、サーマルヘッド１の背面に当接する。このバネ７５によりサーマルヘッド１はプラテン７１方向に付勢される。

上述のヘッド保持機構７７は、ヘッド押圧板７２に固定されたバネ７５をサーマルヘッド１の背面からずらすことによって、切り欠き部６２から取り外すことができる。サーマルヘッド１もバネ７５からの付勢力がなくなることによって、切り欠き部６２から取り外すことができる。このようにして、サーマルヘッド１は本体フレーム６０に対して、着脱可能に支持される。

図２に示すように、プラテン７１は、ゴム等の弾性部材により円筒形のローラ状に形成され、プラテン軸受７３を介してカバーフレーム１０に回転可能に支持されている。プラテン７１の一方の軸には、プラテン歯車７４が圧入されている。本体フレーム６０には、溝部６４が設けられており、カバーフレーム１０を閉じると、プラテン７１が、サーマルヘッド１の案内斜面部１０４（図４参照）に案内された後、プラテン軸受７３が溝部６４と当接する。さらに、サーマルヘッド１によるプラテン７１への加圧力で、カバーフレーム１０には下向きの力が作用し、プラテン７１の位置が定められる。

以上の構成により、図５（ａ）に示すように、プラテン７１は、感熱紙Ｓの内面Ｓ２の側から感熱紙Ｓをサーマルヘッド１の方向に押圧し、プラテン７１と対向するサーマルヘッド１は、感熱紙Ｓの外面Ｓ１の側から感熱紙Ｓをプラテン７１の方向に押圧して、感熱紙Ｓを挟持する。なお、このとき感熱紙Ｓの外面Ｓ１の表面に、前述の発色層が形成されている。

また、図２に示すように、本体フレーム６０の側面には、プラテン７１を回転駆動させるための紙送りモータ６６と紙送り伝達歯車６７とが設けられている。上述のように、プラテン７１が本体フレーム６０の溝部６４に位置決めされることによって、プラテン歯車７４と紙送り伝達歯車６７とが噛み合い、紙送りモータ６６からの動力がプラテン７１へ伝達される。

上述の構造を有するサーマルプリンタ１００は、上部カバー２２０と連結するカバーフレーム１０を開き感熱紙Ｓからなるロール紙をセットして、感熱紙Ｓを紙出口Ｇまで引き出し、上部カバー２２０と連結するカバーフレーム１０を閉じることによって、感熱紙Ｓはプラテン７１とサーマルヘッド１との間にセットされる。そして、紙送りモータ６６を起動しプラテン７１を回転させて感熱紙Ｓを送りながら、サーマルヘッド１の直線状に配置された発熱素子に選択的に通電して発熱素子を発熱させることによって、感熱紙Ｓに所定の情報を印刷することができる。

（サーマルヘッドについて）
次いで、サーマルヘッド１について、図６〜８を参照して説明する。図６はサーマルヘッドの外観斜視図である。図７は、サーマルヘッドのヘッド基板の平面図であり、（ａ）は、ヘッド基板全体図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。図８は、サーマルヘッドのドライバーＩＣ接続部の部分断面図である。なお、図６および図７に示すＸ方向およびＺ方向は、図１〜３に示すＸ方向およびＺ方向と同一方向であり、図８に示すＹ方向およびＺ方向は、図１〜３に示すＹ方向およびＺ方向と同一方向である。

図６に示すように、サーマルヘッド１は、放熱板１０６とヘッド支持軸１０２と基板としてのヘッド基板１１０とドライバーＩＣ１２０とＦＰＣ１０８とを有している。ヘッド基板１１０は、長矩形形状を呈しており、複数の発熱素子１４５からなる発熱素子列１４５ａが長手方向に沿って図中Ｚ方向上方に形成されている。また、発熱素子列１４５ａと平行して、発熱素子１４５を駆動する複数のドライバーＩＣ１２０が配設されている。放熱板１０６は、アルミニウム等の引き抜き材で形成され、ヘッド基板１１０が放熱板１０６の係止面１０６ａに両面粘着テープ等で貼り付けられている。

放熱板１０６のヘッド基板１１０のＺ方向上方には、案内斜面部１０４が放熱板１０６の長手方向にわたって形成されている。この案内斜面部１０４は、図４に示すカバーフレーム１０を閉じる際に、プラテン７１を滑動させて所定の位置まで案内する。この際、案内斜面部１０４の傾斜は、プラテン７１がヘッド基板１１０と衝突しないような所定の角度を有している。また、案内斜面部１０４の斜面は、この案内斜面部１０４に近接して付設されたヘッド基板１１０と略同じ高さになるように設定されている。ヘッド支持軸１０２は円柱状の丸ピンであり、放熱板１０６の左右の側面部に設けられた穴部に圧入されている。

ここでヘッド基板１１０について、図７を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、ヘッド基板１１０は、アルミナセラミック等からなり、一側縁１１０ａに近い位置に長手方向に沿って、通電された電流を熱に変換する線状の発熱体１４０が保護膜に保護された状態で直線状に設けられている。ヘッド基板１１０の他側縁１１０ｂには、外部との電気的接続に供せられる複数の外部接続端子１１２が設けられている。発熱体１４０とヘッド基板１１０の一側縁１１０ａとの間の帯状領域には、コモン配線パターン１１４が形成されている。このコモン配線パターン１１４の両端部は、外部接続端子１１２にいたるまでに延ばされている。ヘッド基板１１０の略中央には、ドライバーＩＣ１２０を実装するＩＣ実装部１２０ａが各ドライバーＩＣ１２０ごとに設けられ、線状の発熱体１４０と並列した列状に配置されている。

図７（ｂ）に示すように、上記コモン配線パターン１１４から、櫛歯状のコモン電極１１４ａが延ばされており、一方、この櫛歯状のコモン電極１１４ａ間に入り込むようにして、個別電極１１８の一端が延出されている。各個別電極１１８の他端部は、ヘッド基板１１０上に設けられたＩＣ実装部１２０ａまで延びており、その端部には、実装端子としての電極パッド１１５が形成されている。電極パッド１１５は、後述する発熱素子１４５の１つ１つに対応する。本実施形態では、実装されるドライバーＩＣ１２０は、例えば、１個あたり１２８ビット分の発熱素子１４５に対応する個別電極１１８に電流を流すことができる。そのため、電極パッド１１５は、少なくとも１２８個以上形成されている。１２８個以上の電極パッド１１５は、直線状に形成され第１の実装端子列としての第１の電極パッド列１１５ａを構成している。

ＩＣ実装部１２０ａのヘッド基板１１０の他側縁１１０ｂ側には、実装端子としての電極パッド１１６が形成されている。この電極パッド１１６は、図７（ａ）に示す外部接続端子１１２に導通されている。なお、この外部接続端子１１２は、ＦＰＣ１０８が取り付けられ、ＦＰＣ１０８を介してサーマルプリンタ１００を制御する制御部を構成する主回路基板（図示せず）と接続されている。サーマルプリンタ１００の制御部からは、印刷データ等の入力信号や駆動電流等が入力される。そのため、この電極パッド１１６は、例えば十数個形成されている。十数個の電極パッド１１６は、直線状に形成され第２の実装端子列としての第２の電極パッド列１１６ａを構成している。

上記発熱体１４０は、図７（ｂ）に二点鎖線で示すように、上記櫛歯状のコモン電極１１４ａおよびこれらの間に入り込む個別電極１１８に重なるようにして形成されている。そのため、隣合う櫛歯状のコモン電極１１４ａと個別電極１１８とによって、発熱素子１４５が規定される。すなわち、選択された個別電極１１８がドライバーＩＣによってオン駆動されると、この個別電極１１８と櫛歯状のコモン電極１１４ａとに囲まれる領域の発熱体１４０に電流が流れ、その部分が発熱素子１４５として機能する。

すなわち、それぞれの領域の発熱体１４０が選択的に通電されることで、通電された領域の発熱体１４０のみが瞬時に発熱するとともに、通電が休止された場合は、速やかに放熱板１０６に放熱されるように構成されている。さらに、発熱体１４０は、感熱紙Ｓを挟持搬送するプラテン７１とサーマルヘッド１との接点近傍に配置されている。そのため、発熱体１４０から発熱された熱エネルギーは感熱紙Ｓの発熱素子１４５に対応する領域に伝わる。

（ドライバーＩＣについて）
ここで、ドライバーＩＣについて、図８および図９を参照して説明する。図８は、ドライバーＩＣの構造を説明する図であり、（ａ）は接続端子部の断面図であり、（ｂ）は接続端子部をドライバーＩＣの底面から見た図であり、（ｃ）は接続端子部を（ｂ）の斜め上方から見た斜視図である。図９は、ドライバーＩＣの底面図である。

図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ドライバーＩＣ１２０は、例えば半導体チップとしてのシリコン基板１２０ｂ上に適宜サーマルヘッドの駆動回路等を形成してなるＩＣチップである。ドライバーＩＣ１２０の能動面１２０ｃ上には、アルミニウムなどで構成された電極１２４が形成されている。この電極１２４は、ドライバーＩＣ１２０の長辺部に沿って配列形成されている。電極１２４の表面には、ＳｉＮなどの絶縁材料からなるパッシペーション膜などの保護膜１２６が形成されている。そして、その保護膜１２６に形成された開口１２７により、電極１２４と後述する配線膜１３０とを接続する電気的接続部１３２が構成されている。

また、保護膜１２６の表面には、樹脂突起１３１が形成されている。この樹脂突起１３１は、ポリイミドなどの弾性樹脂材料を保護膜１２６の表面にコーティングし、フォトリソグラフィなどのパターニング処理を行うことによって、電極１２４の配列方向（矢印Ｘ方向）に沿って連続して形成される。また、樹脂突起１３１は、配線膜１３０が形成される領域と、形成されない領域との間に段差を有している。さらに、樹脂突起１３１は、電極１２４の配列方向と直交する図８（ｂ）のｆ−ｆ線での断面形状が略半円形形状になるように形成されている。

なお、樹脂突起１３１の材料としては、ポリイミド樹脂以外に、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、変性ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン、ポリベンゾオキサゾールなどの樹脂を用いてもよい。

さらに、樹脂突起１３１の表面には、配線膜１３０が形成されている。この配線膜１３０は、Ａｕ、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、ＮｉＶ、鉛フリーはんだなどの導電性金属を蒸着、スパッタリングなどによって成膜し、適宜のパターニング処理を適用することによって形成される。また、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌなどで構成された下地の配線膜１３０の表面をさらにＡｕメッキなどで被覆し、導電接触性を高めることも可能である。配線膜１３０は、平面視における形状が、略矩形形状であり、電気的接続部１３２から樹脂突起１３１を乗り越えて反対側の保護膜１２６の表面上まで配設されている。

上記のように構成された樹脂突起１３１と配線膜１３０とによって、ドライバーＩＣ１２０の保護膜１２６上に断面が略半円形形状の接続端子としてのバンプ電極１３５が形成される。
図９に示すように、このバンプ電極１３５は、ドライバーＩＣ１２０の能動面１２０ｃに長辺に沿って、列状に形成され第１の接続端子列としての第１のバンプ電極列１３７ａおよび第２の接続端子列としての第２のバンプ電極列１３７ｂを構成する。第１のバンプ電極列１３７ａは、図７に示す１２８個の発熱素子１４５に導通される電極パッド１１５と電気的に接続される１２８個のバンプ電極１３５ａを含む多数のバンプ電極１３５から構成されている。第２のバンプ電極列１３７ｂは、印刷データ等の入力信号や駆動電流等が入力される図７に示す外部接続端子１１２と導通する電極パッド１１６に電気的に接続される例えば十数個のバンプ電極１３５ｂから構成されている。換言すると、ドライバーＩＣ１２０の能動面１２０ｃには、構成するバンプ電極１３５ａ，１３５ｂの数が極端に異なる第１のバンプ電極列１３７ａおよび第２のバンプ電極列１３７ｂが形成されている。

（ドライバーＩＣの実装手順について）
（第１実施例）
ここで、ドライバーＩＣの実装手順について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、第１実施例にかかるドライバーＩＣの実装部の平面図であり、図１１は、第１実施例にかかるドライバーＩＣの実装手順を示す図である。詳しくは、ヘッド基板のドライバーＩＣ接続部の図１０のｇ−ｇ部分断面を示している。

図１０および図１１（ａ）に示すように、ヘッド基板１１０のＩＣ実装部１２０ａにおいて、第１の電極パッド列１１５ａを覆うように第１の絶縁性接着層としての絶縁性接着フィルム１５０ａを配置する。また、第２の電極パッド列１１６ａを覆うように第２の絶縁性接着層としての絶縁性接着フィルム１５０ｂを配置する。このとき、第１の電極パッド列１１５ａを覆う絶縁性接着フィルム１５０ａの厚さＴ１は、第２の電極パッド列１１６ａを覆う絶縁性接着フィルム１５０ｂの厚さＴ２より薄く設定されている。絶縁性接着フィルム１５０の材料としては、熱硬化性エポキシ樹脂等が好適に用いられる。なお、エポキシ樹脂には例えばフィラーが分散もしくは充填されていてもよい。絶縁性接着フィルム１５０ａ，１５０ｂの上面にはセパレーター１５１が貼り付けられている。なお、このセパレーター１５１の材料としては、例えば、ＰＥＴフィルムが好適に用いられる。

次いで、図１１（ｂ）に示すように、絶縁性接着フィルム１５０ａ，１５０ｂの上面からセパレーター１５１を剥離し、絶縁性接着フィルム１５０ａ，１５０ｂの上面にドライバーＩＣ１２０をセットする。このとき、ドライバーＩＣ１２０のバンプ電極１３５ａがヘッド基板１１０の電極パッド１１５に、ドライバーＩＣ１２０のバンプ電極１３５ｂがヘッド基板１１０の電極パッド１１６に対応するように位置合わせする。

図１１（ｃ）に示すように、熱ヘッド１８０を加熱して図中矢印Ｆ方向に移動させ、ドライバーＩＣ１２０をヘッド基板１１０の面１１０ｃ方向に押圧する。このときの加熱および加圧条件は、例えば、約６０℃，約１Ｋｇｆ／ｃｍ²、約１秒程度が好ましい。このようにすることにより、ドライバーＩＣ１２０は、若干軟化した絶縁性接着フィルム１５０ａ，１５０ｂ上に仮圧着される。同時に、若干軟化した絶縁性接着フィルム１５０ａ，１５０ｂはヘッド基板１１０のＩＣ実装部１２０ａに仮圧着される。この仮圧着は、例えば、ドライバーＩＣ１２０とヘッド基板１１０の回路パターンとの位置合わせをより正確にすることを１つの目的として行われる。

そして、熱ヘッド１８０をさらに加熱して図中矢印Ｆ方向に移動させ、ドライバーＩＣ１２０を矢印Ｆ方向、すなわち、ヘッド基板１１０の面１１０ｃ方向に押圧状態で移動させる。このときの加熱および加圧条件は、例えば、約２００℃，約２Ｋｇｆ／ｃｍ²、約１０秒程度が好ましい。このようにすることにより、図１１（ｃ）に示すように、ドライバーＩＣ１２０のバンプ電極１３５ａ，１３５ｂは、さらに軟化した絶縁性接着フィルム１５０を押し分けて進行する。

このとき、個数の多い第１のバンプ電極列１３７ａのバンプ電極１３５ａは、厚さＴ１（Ｔ１＜Ｔ２）の絶縁性接着フィルム１５０ａを、個数の少ない第２のバンプ電極列１３７ｂのバンプ電極１３５ｂは、厚さＴ２（Ｔ１＜Ｔ２）の絶縁性接着フィルム１５０ｂを押し分けて進行する。

そして、バンプ電極１３５ａ，１３５ｂの樹脂突起１３１の頂上部の配線膜１３０が、ほぼ同時にヘッド基板１１０の電極パッド１１５，１１６に接触する。ドライバーＩＣ１２０をさらに加圧することにより、樹脂突起１３１は押しつぶされて弾性変形する。その結果、バンプ電極１３５ａ，１３５ｂの樹脂突起１３１の配線膜１３０は、十分な接触面積を確保して確実にヘッド基板１１０の電極パッド１１５，１１６に接触する。

そして、この状態で加熱された絶縁性接着フィルム１５０ａ，１５０ｂは、バンプ電極１３５ａ，１３５ｂの樹脂突起１３１が弾性変形してバンプ電極１３５ａ，１３５ｂと電極パッド１１５，１１６との導電接触状態を確実に保持した状態で熱硬化して絶縁性接着層を形成する。なお、バンプ電極１３５ａ，１３５ｂによって押し分けられた絶縁性接着剤は、絶縁性接着フィルム１５０ａと絶縁性接着フィルム１５０ｂとの隙間を埋めるとともに、ドライバーＩＣ１２０の周囲にはみ出しドライバーＩＣ１２０の側面部の一部を覆い確実にドライバーＩＣ１２０をヘッド基板１１０に固定する。

なお、上述のドライバーＩＣ１２０の実装方法で説明した熱プレス機の熱ヘッド１８０の加熱および加圧条件は一例であって、これに限定されない。絶縁性接着フィルム１５０ａと絶縁性接着フィルム１５０ｂの種類、サイズ、弾力性等によって適宜調整することができる。また、絶縁性接着フィルム１５０ａの厚さＴ１と絶縁性接着フィルム１５０ｂとの厚さＴ２は、第１のバンプ電極列１３７ａおよび第２のバンプ電極列１３７ａを構成するバンプ電極１３５ａ，１３５ｂの個数によって、適宜調整することができる。

以下、実施形態の効果を記載する。
（１）第１のバンプ電極列１３７ａは、第２のバンプ電極列１３７ｂと比較してバンプ電極１３５ａの個数が極端に多い。ドライバーＩＣ１２０の上面を加圧する力は、第１のバンプ電極列１３７ａ側および第２のバンプ電極列１３７ｂ側にそれぞれ伝わるが、それぞれを構成するバンプ電極１３５に注目すると、１つのバンプ電極１３５ａに伝わる力はバンプ電極１３５ｂに伝わる力より小さい。そのため、バンプ電極１３５ａは、バンプ電極１３５ｂと比較して絶縁性接着フィルム１５０を押し分け、樹脂突起１３１を弾性変形させるの力が小さくなってしまう。

ところが、バンプ電極１３５ａからなるバンプ電極列１３７ａに対応する領域には、バンプ電極列１３７を構成するバンプ電極１３５の数に対応して厚みの薄い絶縁性接着フィルム１５０ａを配置している。そのため、バンプ電極１３５ａは、絶縁性接着フィルム１５０ａを十分押し分け、ヘッド基板１１０の電極パッド１１５と確実に接触することができる。また、バンプ電極１３５ａの樹脂突起１３１を確実に弾性変形させ、バンプ電極１３５ａと電極パッド１１５との接触面積を確保することができる。その結果、ドライバーＩＣ１２０のバンプ電極１３５とヘッド基板１１０の電極パッド１１５，１１６との電気的接続の信頼性を向上させることができる。併せ、サーマルヘッド１の発熱素子１４５の高密度化および小型化を実現することができる。

（２）本実施形態のサーマルヘッド１は、ドライバーＩＣ１２０を熱プレスすることによって、絶縁性接着フィルム１５０をつぶしてドライバーＩＣ１２０を絶縁性接着フィルム１５０に半ば埋没状態で取り付けることができる。そのため、ドライバーＩＣ１２０の接続面側は、硬化された絶縁性接着フィルム１５０によってモールドされた状態になる。その結果、このサーマルヘッド１のドライバーＩＣ１２０の接続部は、水分等の外部環境から保護される。

（第２実施例）
ここで、第２実施例におけるドライバーＩＣの実装方法を、図１１（ｂ），（ｃ），（ｄ）および図１２を参照して説明する。図１２は、第２実施例におけるドライバーＩＣの実装手順を示す図であり、（ａ）は、ドライバーＩＣの実装部の平面図であり、（ｂ）は、ヘッド基板のドライバーＩＣ接続部の部分断面である。なお、第１実施例と同様な構成および内容については、符号を等しくし説明を省略する。

図１２に示すように、ヘッド基板１１０のＩＣ実装部１２０ａにおいて、第１の電極パッド列１１５ａを覆うように第１の絶縁性接着層としての絶縁性接着ペースト１６０ａを、第２の電極パッド列１１６ａを覆うように第２の絶縁性接着層としての絶縁性接着ペースト１６０ｂを、例えば、ディスペンサー等を用いて塗布する。このとき、ディスペンサーから塗布される絶縁性接着ペースト１６０の量を調整して、第１の電極パッド列１１５ａを覆うよう絶縁性接着ペースト１６０ａの厚さＴ１は、第２の電極パッド列１１６ａを覆う絶縁性接着ペースト１６０ｂの厚さＴ２より薄くする。絶縁性接着ペースト１６０の材料としては、熱硬化性エポキシ樹脂等が好適に用いられる。なお、エポキシ樹脂には例えばフィラーが分散もしくは充填されていてもよい。

その後、絶縁性接着ペースト１６０ａ，１６０ｂの上面にドライバーＩＣ１２０をセットする。次いで、図１１（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す第１実施例と同様に、図示しない熱プレス機の熱ヘッド１８０をドライバーＩＣ１２０の上面にセットする。熱ヘッド１８０を加熱して図１１（ｃ）中矢印Ｆ方向に移動させ、ドライバーＩＣ１２０をヘッド基板１１０の面１１０ｃ方向に押圧する。図１１（ｄ）に示すように、ドライバーＩＣ１２０のバンプ電極１３５ａ，１３５ｂが、絶縁性接着ペースト１６０ａ，１６０ｂを押し分けて進行し、ヘッド基板１１０上の電極パッド１１５，１１６に接触する。このとき、個数の多い第１のバンプ電極列１３７ａのバンプ電極１３５ａは、厚さＴ１（Ｔ１＜Ｔ２）の絶縁性接着ペースト１６０ａを、個数の少ない第２のバンプ電極列１３７ｂのバンプ電極１３５ｂは、厚さＴ２（Ｔ１＜Ｔ２）の絶縁性接着ペースト１６０ｂを押し分けて進行する。

そして、バンプ電極１３５ａ，１３５ｂの樹脂突起１３１の頂上部の配線膜１３０が、ほぼ同時にヘッド基板１１０の電極パッド１１５，１１６に接触する。ドライバーＩＣ１２０を加圧することにより、樹脂突起１３１は押しつぶされて弾性変形する。その結果、バンプ電極１３５ａ，１３５ｂの樹脂突起１３１の配線膜１３０は、十分な接触面積を確保して確実にヘッド基板１１０の電極パッド１１５，１１６に接触する。

そして、この状態で加熱された絶縁性接着ペースト１６０ａ，１６０ｂは、バンプ電極１３５ａ，１３５ｂの樹脂突起１３１が弾性変形してバンプ電極１３５ａ，１３５ｂと電極パッド１１５，１１６との導電接触状態を確実に保持した状態で熱硬化して絶縁性接着層を形成する。なお、バンプ電極１３５ａ，１３５ｂによって押し分けられた絶縁性接着剤は、絶縁性接着ペースト１６０ａと絶縁性接着ペースト１６０ｂとの隙間を埋めるとともに、ドライバーＩＣ１２０の周囲にはみ出し確実にドライバーＩＣ１２０をヘッド基板１１０に固定する。

以下、第２実施例の効果を記載する。
（１）この構成によれば、バンプ電極列１３７に応じてヘッド基板１１０の電極パッド１１５，１１６上に塗布する絶縁性接着ペースト１６０の厚さを調整することによって、第１実施例において、絶縁性接着フィルム１５０を用いた場合と同様な効果を奏することができる。その結果、ドライバーＩＣ１２０のバンプ電極１３５とヘッド基板１１０の電極パッド１１５，１１６との電気的接続の信頼性を向上させることができる。併せ、サーマルヘッド１の発熱素子１４５の高密度化および小型化を実現することができる。

（２）ディスペンサーを用いて絶縁性接着ペースト１６０を塗布することによって、第１のバンプ電極列１３７ａおよび第２のバンプ電極列１３７ｂのそれぞれを覆う絶縁性接着ペースト１６０の厚みを容易に調整することができる。

サーマルプリンタの外観構成を示す斜視図。 カバーフレームが開いた状態のプリンタ機構部の斜視図。 カバーフレームが閉じた状態のプリンタ機構部の斜視図。 プリンタ機構部の側断面を示す側断面図。 サーマルヘッドの取付を説明する側面図。 サーマルヘッドの外観斜視図。 サーマルヘッドのヘッド基板の平面図。 ドライバーＩＣの構造を説明する図。 ドライバーＩＣの底面図。 ドライバーＩＣの実装部の平面図。 ドライバーＩＣの実装手順を示す図。 第２実施例におけるドライバーＩＣの実装手順を示す図。

符号の説明

１…サーマルヘッド、６０…本体フレーム、７０…印刷部、７１…プラテン、１００…サーマルプリンタ、１１０…基板としてのヘッド基板、１１５，１１６…実装端子としての電極パッド、１１５ａ…第１の実装端子列としての第１の電極パッド列、１１６ａ…第２の実装端子列としての第２の電極パッド列、１２０…ドライバーＩＣ、１２０ａ…ＩＣ実装部、１３０…配線膜、１３１…樹脂突起、１３５，１３５ａ，１３５ｂ…接続端子としてのバンプ電極、１３７ａ…第１の接続端子列としての第１のバンプ電極列、１３７ｂ…第２の接続端子列としての第２のバンプ電極列、１４０…発熱体、１４５…発熱素子、１５０…絶縁性接着層としての絶縁性接着フィルム、１５０ａ…第１の絶縁性接着層としての絶縁性接着フィルム、１５０ｂ…第２の絶縁性接着層としての絶縁性接着フィルム、１６０…絶縁性接着層としての絶縁性接着ペースト、１６０ａ…第１の絶縁性接着層としての絶縁性接着ペースト、１６０ｂ…第２の絶縁性接着層としての絶縁性接着ペースト、１８０…熱ヘッド、３００…プリンタ機構部、Ｓ…感熱紙。

Claims (6)

1. 複数の発熱素子が列状に配置されるとともに回路パターンが形成される基板に、前記発熱素子を発熱駆動させるドライバーＩＣを、フェイスダウン状態で実装するサーマルヘッドの製造方法であって、
   前記ドライバーＩＣは、前記基板と対向する面に、弾性樹脂が突出して形成された樹脂突起と、前記樹脂突起の頂上部を含む範囲に形成される電気的接続部を有する接続端子を列状に複数備えた第１の接続端子列と、前記第１の接続端子列より少ない数の前記接続端子を列状に複数備え、前記第１の接続端子列に並列して配置された第２の接続端子列と、を備え、
   前記基板は、前記第１の接続端子列の前記接続端子と電気的に接続される実装端子からなる第１の実装端子列と、前記第２の接続端子列の前記接続端子と電気的に接続される前記実装端子からなる第２の実装端子列と、を備え、
   前記ドライバーＩＣは、前記第１の実装端子列を覆う熱硬化性の第１の絶縁性接着層と、前記第２の実装端子列を覆う絶縁性接着層であって前記第１の絶縁性接着層より厚い熱硬化性の第２の絶縁性接着層とを介して、前記接続端子と前記実装端子とが電気的に接続されるように、加圧および加熱され前記基板に実装されることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
2. 前記第１の接続端子列は、前記発熱素子を発熱駆動させる駆動信号を出力する出力端子を含むことを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法。
3. 前記第１の絶縁性接着層および前記第２の絶縁性接着層は、絶縁性接着フィルムであ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. 前記第１の絶縁性接着層および前記第２の絶縁性接着層は、絶縁性接着ペーストであ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。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法によって製造されたサーマルヘッド。
6. 請求項５に記載のサーマルヘッドと、
   前記サーマルヘッドが押圧状態で当接するプラテンと、を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。

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