JP5076770B2 - サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び印画装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び印画装置に関し、特に、業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載されるサーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び、そのサーマルヘッドを搭載した印画装置に関する。

リライトプリンタ、カードプリンタ、ビデオプリンタ、バーコードプリンタ、ラベルプ
リンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置の感熱記録に用いられるサーマルヘッ
ドがある。この種のサーマルヘッドでは、所定温度まで加熱することで、メディアに印字
したり、印字された情報を消去したりする。より具体的には、サーマルヘッドは、直線的
に設けられた単体もしくは複数の発熱抵抗体に、選択的に電位を与えて発熱させ、得られ
た熱エネルギによって反応するメディアに文字や絵を印刷もしくは印刷されているものを
消去する。

従来のサーマルヘッドは、特許文献１で開示されるようにワイヤ接続部が通常樹脂層で覆われている。また、特許文献２で開示されるように、集積回路を配置する基板の両端では、集積回路を配置していない構造をとるため、ワイヤ接続部は、両端にはない構造となっている。また、発熱抵抗体を設けた基板と集積回路を配置した基板との間には段差があるものがある。そして、樹脂層は、発熱抵抗体と集積回路とを電気的に接続する接続手段としてのワイヤ接続部のみならず、ワイヤ接続部のない両端にも段差を覆うようにして形成されている。
特公平５−５６６８号公報 特開２００５−３１９６８０号公報

従来のサーマルヘッドでは、基板の両端のワイヤ接続部のない部分の樹脂層は、段差部分のために、熱硬化樹脂を使用した際に、硬化させる前の樹脂を塗布して硬化させるまでに時間がかかり、その間に、段差部分にて樹脂が周りに流出し樹脂が薄くなってしまう。そのため、基板の両端部の樹脂層の厚さが薄くなり、樹脂層の強度を確保することができないという問題点がある。また、樹脂層が薄くなるため、樹脂の接触した材質の熱膨張の違いによる応力に耐えるだけの強度が得られず、樹脂にクラックが発生する場合も生じるという問題点がある。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、基板の両端の樹脂層の厚さを確保し、樹脂にクラックが入りにくい信頼性の高いサーマルヘッドとそのサーマルヘッドの製造方法及び印画装置を提供することにある。

本発明に係るサーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法、及び印画装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
第１のサーマルヘッド（請求項１に対応）は、主走査方向に配列された複数の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の発熱を制御する集積回路とが前記主走査方向に沿った段差を間に設けて基板上において前記主走査方向と垂直な副走査方向において離間して配置され、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれに接続され前記副走査方向に沿って形成された複数の電極を具備し、前記複数の電極と前記集積回路とがボンディングワイヤによって電気的に接続された構成を具備するサーマルヘッドであって、前記複数の電極における前記ボンディングワイヤが接続された部分及び前記集積回路は前記主走査方向における中央部に配置され、前記主走査方向における前記複数の電極における前記ボンディングワイヤが接続された部分及び前記集積回路が設けられた領域の両外側において、前記発熱抵抗体、前記集積回路のいずれにも接続されない金属パターンが、前記副走査方向において前記段差を挟んだ２つの領域の前記基板上にそれぞれ形成され、前記２つの領域のそれぞれにおける前記金属パターン同士が、前記段差をまたいで金属ワイヤで接続され、前記ボンディングワイヤ及び前記金属ワイヤは、共に保護樹脂で覆われたことを特徴とする。
第２のサーマルヘッド（請求項２に対応）は、前記複数の電極は、互いに絶縁された状態で前記副走査方向に沿って形成されている複数の個別電極と複数の共通電極とからなり、前記個別電極と前記共通電極が前記主走査方向においてそれぞれが交互に配置されたことを特徴とする。
第１のサーマルヘッドの製造方法（請求項３に対応）は、前記サーマルヘッドの製造方法であって、前記複数の発熱抵抗体、前記複数の電極、及び前記金属パターンを前記段差が設けられた前記基板上に形成し、前記段差を挟んで前記集積回路を前記基板上に搭載する配置工程と、前記複数の電極と前記集積回路との間、前記２つの領域のそれぞれにおける前記金属パターン同士の間を、それぞれ前記ボンディングワイヤ、前記金属ワイヤで前記段差をまたいで接続する接続工程と、前記ボンディングワイヤ及び前記金属ワイヤを共に前記保護樹脂で覆う保護樹脂被覆工程と、を含むことを特徴とする。
第１の印画装置（請求項４に対応）は、上記第１又は２に記載のサーマルヘッドを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、基板の段差部において接続手段の設けていない両端部分Ｆ、Ｇには、樹脂形状補強手段を設けて、集積回路と接続手段と樹脂形状補強手段を覆うように保護樹脂が設けられているため、基板の両端部の樹脂層の厚さが薄くならないので、樹脂層の強度を確保することができる。また、樹脂層が厚くなるため、樹脂の接触した材質の熱膨張の違いによる応力に耐えるだけの強度が得られ、樹脂にクラックが発生しなくなる。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドを搭載した印画装置１０の概略図である。図１に示す印画装置１０は、六面体状のケーシング１１を有しており、ケーシング１１の前面には、液晶の表示パネル１２、入力キー１３及び排紙口１４が設けられている。また、ケーシング１１内には感熱紙１５がロール状に巻き取られた形で収納されており、感熱紙１５の先端部は複数本（図１では、２本）の搬送ローラ１６に支持されて排紙口１４の手前に位置決めされている。さらに、ケーシング１１内にはサーマルヘッドを実装するサーマルヘッドユニット２０が感熱紙１５の上側に位置決めされて組み込まれている。そのサーマルヘッドユニット２０は、感熱紙１５を加熱して発色させることにより、文字や画像等のイメージを感熱紙１５に印刷する。印刷後の感熱紙１５は、排紙口１４から排出される。

図２は、サーマルヘッドユニット２０を示す平面図、図３は、図２のサーマルヘッドユニット２０のＡ−Ａ線断面図である。図２及び図３に示すように、サーマルヘッドユニット２０は、基板（第２の基板）２１を備えている。基板２１の上面側には、ヒートシンク２２及びコネクタ２３が取り付けられている。基板２１の下面側には、複数の発熱抵抗体２４を有する基板（第１の基板）２５と集積回路（ＩＣ）２６が取り付けられている。また、基板２５上には、発熱抵抗体２４に接続された配線パターン２７が設けられており、その配線パターン２７と集積回路２６は、ボンディングワイヤ（接続手段）２８によって電気的に接続されている。

集積回路２６とボンディングワイヤ２８を保護するためにエポキシ樹脂など硬質樹脂で形成された保護樹脂２９により両者を覆っている。また、基板２５と基板２１には、メディアと集積回路保護樹脂との干渉を防止するための段差３０を設けている。保護樹脂２９は、段差３０にまたがるように覆われている。また、基板２１上には、ＩＣカバー３１がナット３２によって取り付けられている。なお、図２と図３には、２点鎖線により、感熱紙１５を示しており、図３のローラ２によりガイドされる。また、ローラ３によって感熱紙１５は、サーマルヘッドに押し当てられ、発熱抵抗体２４からの熱により文字や画像等のイメージが感熱紙１５に印刷される。

図４は、ＩＣカバー３１を取り外して示した基板２１の一部と基板２５を下部から見た平面図である。

図４に示すように、基板２５上の配線パターン２７には、複数の個別電極４０及び共通電極４１が含まれ、それぞれが交互に副走査方向に対し平行に並設されるように形成されている。なお、個別電極４０は、共通電極４１が１本に対し２本の割合で設けられている。言い換えれば、共通電極４１の両側に個別電極４０が形成されるパターンが連続している構成となっている。

これらの個別電極４０及び共通電極４１は、導電膜形成工程や露光工程（パターンニング）等を経て形成される。ここで、個別電極４０は、膜厚がたとえば０．２〜１μｍ程度であり、線幅はたとえば３０〜７０μｍ程度であるように形成することができる。また、共通電極４１は、膜厚がたとえば０．２〜１μｍ程度であり、線幅はたとえば３０〜７０μｍ程度であるように形成することができる。

また、各個別電極４０の基端には、基板２１上に配置された集積回路２６のリード端子４２に接続される電極パッド４３が形成されている。また、各共通電極４１の基端には、主走査方向に沿って設けられた共通電極部４１Ａが形成されている。リード端子４２と電極パッド４３は、ボンディングワイヤ２８で接続されている。段差部３０の近傍の基板２５の両端付近の配線パターン２７のない部分Ｆ，Ｇには、配線パターン２７に隣接して金属パターン４４が設けられている。また、段差部３０の近傍の基板２１の両端付近の集積回路２６が配置されていない部分Ｆ，Ｇには、集積回路２６に隣接して金属パターン４５が形成されている。そして、金属パターン４４と金属パターン４５は、ボンディングワイヤ２８と同様の金属ワイヤ４６、または適当な太さの金属ワイヤによってボンディングされている。これらの集積回路２６とボンディングワイヤ２８と金属ワイヤ４６を保護するためにエポキシ樹脂など硬質樹脂で形成された保護樹脂２９によりこれらを覆っている。なお、図４では、金属パターン４４と金属パターン４５は、複数のパターンで示されているが、金属ワイヤ４６を固定するものであるため、べたで形成しても良い。また、金属ワイヤ４６を固定できるのであれば、特に金属パターンであることに限定されるものではない。

また、各個別電極４０及び共通電極４１の先端部側には、発熱抵抗体２４が互いに絶縁された状態で主走査方向に沿って形成されている。ここで、発熱抵抗体２４は、膜厚がたとえば０．１〜０．６μｍ程度であり、副走査方向における線幅はたとえば３０〜２００μｍ程度であるように形成することができる。

図５は、図４のＢ部を拡大した図である。個別電極４０−１は、発熱抵抗体２４−１の一方の端部に接続されている。発熱抵抗体２４−１の他方の端部は、電極４７−１に接続されている。また、発熱抵抗体２４−２の一方の端部は電極４７−１に接続されており、他方の端部は、共通電極４１−１に接続されている。さらに、共通電極４１−１は、発熱抵抗体２４−３の一方の端部に接続されている。発熱抵抗体２４−３の他方の端部は、電極４７−２に接続されている。また、発熱抵抗体２４−４の一方の端部は電極４７−２に接続されており、他方の端部は、個別電極４０−２に接続されている。個別電極４０−３は、発熱抵抗体２４−５の一方の端部に接続されている。発熱抵抗体２４−５の他方の端部は、電極４７−３に接続されている。また、発熱抵抗体２４−６の一方の端部は電極４７−３に接続されており、他方の端部は、共通電極４１−２に接続されている。さらに、共通電極４１−２は、発熱抵抗体２４−７の一方の端部に接続されている。発熱抵抗体２４−７の他方の端部は、電極４７−４に接続されている。また、発熱抵抗体２４−８の一方の端部は電極４７−４に接続されており、他方の端部は、個別電極４０−４に接続されている。発熱抵抗体２４−１と２４−２、発熱抵抗体２４−３と２４−４、発熱抵抗体２４−５と２４−６、発熱抵抗体２４−７と２４−８でそれぞれが１ドットを構成している。このような形態の共通電極を一般的にはＵターンコモン電極と言う。

図５で示す構成で、例えば、個別電極４０−１と共通電極４１−１に電圧が印加されたとき、個別電極４０−１と発熱抵抗体２４−１と電極４７−１と発熱抵抗体２４−２と共通電極４１−１を通して電流が流れる。それにより、発熱抵抗体２４−１と発熱抵抗体２４−２が発熱する。

図６は、図４で示すＣ−Ｃ線断面図である。基板２５の両端付近の配線パターン２７のない部分Ｆ，Ｇには、配線パターン２７に隣接して複数の金属パターン４４が設けられている。また、基板２１の両端付近の集積回路２６が配置されていない部分Ｆ，Ｇには、集積回路２６に隣接して複数の金属パターン４５が形成されている。そして、金属パターン４４と金属パターン４５は、ボンディングワイヤ２８と同様の金属ワイヤ４６、または適当な太さの金属ワイヤによってボンディングされている。金属ワイヤ４６を保護するためにエポキシ樹脂など硬質樹脂からなる保護樹脂２９で覆っている。

以上のように、本実施形態に係るサーマルヘッドは、基板２５と基板２１のボンディングワイヤ２８等の接続手段の設けていない部分Ｆ，Ｇには、接続手段に隣接して金属ワイヤ４６等による樹脂形状補強手段を設けて、集積回路２６と接続手段と樹脂形状補強手段を覆うように保護樹脂２９が設けられているため、基板２５及び基板２１の両端部付近の保護樹脂２９の流れ出しを防止できるので、段差付近の厚さが薄くならないので、保護樹脂２９の強度を確保することができる。また、保護樹脂２９が厚くなるため、保護樹脂２９の接触した材質の熱膨張の違いによる応力に耐えるだけの強度が得られ、保護樹脂２９にクラックが発生しなくなる。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

次に、本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を図３と図４と図７と図８に基づいて説明する。

図７は、第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。また、図８は、発熱抵抗体２４を形成する部分の第１の基板２５の部分的な断面図である。サーマルヘッドの製造は、第１の基板２５上に発熱抵抗体２４を搭載する発熱抵抗体搭載工程（ステップＳ１１）と、第１の基板２５上に配線パターン２７と配線パターン２７に隣接して金属パターン４４を形成する工程（ステップＳ１２）と、第２の基板２１上に配線パターン（図示せず）とその配線パターンに隣接して金属パターン４５を形成する工程（ステップＳ１３）と、第２の基板２１上に、第１の基板２５と発熱抵抗体２４の発熱を制御する集積回路２６を配置する配置工程（ステップＳ１４）と、発熱抵抗体２４と集積回路２６とをボンディングワイヤ２８で電気的に接続する接続工程（ステップＳ１５）と、第１の基板２５の金属パターン４４のうちの発熱抵抗体のない部分と第２の基板２１の金属パターン４５のうちの集積回路２６のない部分を金属ワイヤ４６で接続する金属ワイヤ接続工程（ステップＳ１６）と、集積回路２６とボンディングワイヤ２８と金属ワイヤ４６を保護樹脂２９で覆う保護樹脂被覆工程（ステップＳ１７）とを含む。

まず、ステップＳ１１の発熱抵抗体搭載工程では、基板２５上に（図８（ａ））、スクリーン印刷等により、グレーズ４８が形成され（図８（ｂ））、グレーズ４８の上には、発熱抵抗体２４が、真空蒸着、ＣＶＤ（化学気相成長法）、スパッタリング等の薄膜形成技術を用いて形成される（図８（ｃ））。例えば、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などにより、グレーズ４８上に発熱抵抗体２４が成膜される。このとき、発熱抵抗体２４の成膜圧力を０．４〜１．５Ｐａとするとともに、発熱抵抗体２４の成膜電力を５００〜２０００Ｗとする。さらに、基板温度を１８０〜２５０℃とする。次に、フォトリソグラフィーとエッチングにより、成膜された発熱抵抗体２４が、グレーズ４８の長さ方向に、所定の間隔で離散的に配列されるように形成される。

ステップＳ１２の配線パターン２７と金属パターン４４を形成する工程では、基板２５の発熱抵抗体２４上の全面に、所望の厚さの導電層４９を形成する（図８（ｄ））。導電層４９は、スパッタリング等の薄膜形成技術により形成されてもよいし、スクリーン印刷工法により形成されてもよい。フォトリソグラフィーとエッチングによってパターニングし所望の領域、より具体的には、図４で示したようにサーマルヘッドの長さ方向に、所定の間隔で離散的に配列されて形成され、かつ、発熱抵抗体２４の頂部領域が露出するように導電層を除去することにより、配線パターン２７と４７が形成される（図８（ｅ））。また、基板２５の両端付近の配線パターン２７のない部分Ｆ，Ｇには配線パターン２７に隣接して金属パターン４４が形成される。

ステップＳ１３の第２の基板上に金属パターン４５を形成する工程では、集積回路２６からの配線パターン（図示せず）と基板２１の両端付近の集積回路を配置しない部分Ｆ，Ｇに配線パターンに隣接して金属パターン４５を形成する。

ステップＳ１４の第２の基板上に、第１の基板２５と発熱抵抗体２４の発熱を制御する集積回路２６を配置する配置工程では、基板２１上に、基板２５を取り付け、また、基板２１上に集積回路２６を配置し固定する。

ステップＳ１５の発熱抵抗体２４と集積回路２６とをボンディングワイヤ２８で電気的に接続する接続工程では、ワイヤーボンディング装置（図示せず）を使って、集積回路２６と電極パッド４３とをボンディングワイヤ２８で接続するとともに、集積回路２６と基板２１の回路（図示せず）とをボンディングワイヤ（図示せず）で接続する。

ステップＳ１６の金属ワイヤ接続工程では、基板２５の金属パターン４４と基板２１の金属パターン４５を金属ワイヤ４６で接続する。

ステップＳ１７の保護樹脂被覆工程では、集積回路２６とボンディングワイヤ２８と金属ワイヤ４６を覆うようにエポキシ樹脂を塗布し、この状態で、エポキシ樹脂を硬化させる。それには、所定の加熱温度で所定の加熱時間だけエポキシ樹脂を加熱する。このエポキシ樹脂が保護樹脂２９である。

保護樹脂２９の加熱時間や加熱温度は使用する樹脂によって適宜決定される。

このようにしてエポキシ樹脂を加熱すると、エポキシ樹脂が集積回路２６とボンディングワイヤ２８と金属ワイヤ４６を覆った状態で熱硬化する。

ここで、サーマルヘッドの製造作業が終了する。

以上のようにして作製したサーマルヘッドは、段差部３０の近傍の基板２５と基板２１のボンディングワイヤ２８等の接続手段の設けていない両端部分Ｆ、Ｇには、接続手段に隣接して金属ワイヤ４６等による樹脂形状補強手段を設けて、集積回路２６と接続手段（ボンディングワイヤ２８）と樹脂形状補強手段（金属ワイヤ４６）を覆うように保護樹脂２９が設けられているため、基板２５及び基板２１の両端部の樹脂２９の厚さが薄くならないので、保護樹脂２９の強度を確保することができる。また、樹脂２９が厚くなるため、樹脂２９の接触した材質の熱膨張の違いによる応力に耐えるだけの強度が得られ、樹脂２９にクラックが発生しなくなる。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

図９は、実際に上記のようにして作製した基板２５と基板２１のボンディングワイヤ２８等の接続手段の設けていない部分でのサーマルヘッドの樹脂の部分の形状を示す図である。比較のためワイヤのない場合も示している。金属ワイヤ４６を設けた場合の樹脂の形状を図９（ｂ）と図９（ｃ）で示し、金属ワイヤ４６を設けない場合の樹脂の形状を図９（ａ）で示す。図中、符号３０は段差部を示す。図９（ｂ）と図９（ｃ）では、金属ワイヤ４６の長さが異なっている場合を示している。図９（ｂ）での場合のほうが図９（ｃ）での場合に比べて金属ワイヤ４６は短くしている。図９（ｂ）で示した場合では、樹脂２９の段差３０の直上での基板２５の表面からの高さが ０．３ｍｍであり、また、図９（ｃ）で示した場合では、段差３０の直上での基板２５の表面からの高さは０．３５ｍｍであるが、図９（ａ）で示した金属ワイヤ４６のない場合では、段差３０の直上での基板２５の表面からの高さが０．０６ｍｍと低くなっていることが分かる。このように、基板２５と基板２１のボンディングワイヤ２８等の接続手段の設けていない部分には、金属ワイヤ４６による樹脂形状補強手段を設けて、集積回路２６と接続手段（ボンディングワイヤ２８）と樹脂形状補強手段（金属ワイヤ４６）を覆うように保護用の樹脂２９が設けられているため、基板２５及び基板２１の両端部の樹脂２９の厚さが薄くならないことが分かる。なお、ボンディングワイヤ２８と金属ワイヤ４６を同一のものを使うと生産効率が良くなる。

次に、本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドについて説明する。この第２の実施形態においては、樹脂形状補強手段は、第２の基板２１上の集積回路２６を設けていない部分Ｆ，Ｇにダミーのチップ５０を設置し、第１の基板２５上に形成した金属パターン４４とダミーのチップ５０の近傍に設けられた金属パターン４５を金属ワイヤ４６で接続したものであることを特徴とする。それゆえ、搭載する印画装置は、図１で示したものと同様であるため、ここでは、図１０の第１と第２の基板２５，２１の一部の平面図と図１１の断面図と図１２のフローチャートを用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１０に示すように、基板２５上の配線パターン２７には、複数の個別電極４０及び共通電極４１が含まれ、それぞれが交互に副走査方向に対し平行に並設されるように形成されている。なお、個別電極４０は、共通電極４１が１本に対し２本の割合で設けられている。言い換えれば、共通電極４１の両側に個別電極４０が形成されるパターンが連続している構成となっている。

また、各個別電極４０の基端には、基板２１上に配置された集積回路２６のリード端子４２に接続される電極パッド４３が形成されている。また、各共通電極４１の基端には、主走査方向に沿って設けられた共通電極部４１Ａが形成されている。リード端子４２と電極パッド４３は、ボンディングワイヤ２８で接続されている。段差部３０の近傍の基板２５の両端付近の配線パターン２７のない部分Ｆ，Ｇには、配線パターン２７に隣接して複数の金属パターン４４が設けられている。また、段差部３０の近傍の基板２１の両端付近の集積回路２６が配置されていない部分Ｆ，Ｇには、集積回路２６に隣接して複数の金属パターン４５が形成されている。また、基板２１上の集積回路２６を設けていない部分Ｆ，Ｇには、ダミーのチップ５０が設置されている。基板２５上に形成した金属パターン４４とダミーのチップ５０の近傍に設けられた金属パターン４５をボンディングワイヤ２８と同様の金属ワイヤ４６、または適当な太さの金属ワイヤによってボンディングされている。これらの集積回路２６とボンディングワイヤ２８と金属ワイヤ４６とダミーチップ５０を保護するためにエポキシ樹脂など硬質樹脂からなる保護樹脂２９で覆っている。

図１１は、図１０で示すＤ−Ｄ線断面図である。基板２５の両端付近の配線パターン２７のない部分には、複数の金属パターン４４が設けられている。また、基板２１の両端付近の集積回路２６が配置されていない部分Ｆ，Ｇには、複数の金属パターン４５が形成されている。さらに、基板２１上の集積回路２６を設けていない部分Ｆ，Ｇには、ダミーのチップ５０が設置されている。そして、金属パターン４４と金属パターン４５は、ボンディングワイヤ２８と同様の金属ワイヤ４６、または適当な太さの金属ワイヤによってボンディングされている。金属ワイヤ４６とダミーのチップ５０は、樹脂２９で示すエポキシ樹脂など硬質樹脂を用いて覆われている。

以上のように、本実施形態に係るサーマルヘッドは、基板２５と基板２１のボンディングワイヤ２８等の接続手段の設けていない部分Ｆ，Ｇには、接続手段に隣接して金属ワイヤ４６等とダミーチップ５０による樹脂形状補強手段を設けて、集積回路２６と接続手段（ボンディングワイヤ２８）と樹脂形状補強手段（金属ワイヤ４６とダミーチップ５０）を覆うように保護用の樹脂２９が設けられているため、基板の両端部付近の樹脂２９の厚さが薄くならないので、樹脂２９の強度を確保することができる。また、樹脂２９が厚くなるため、樹脂２９の接触した材質の熱膨張の違いによる応力に耐えるだけの強度が得られ、樹脂２９にクラックが発生しなくなる。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

なお、保護樹脂２９は、ボンディングワイヤ２８と集積回路２６を覆うように設けられる。ダミーチップのみでも樹脂の流れ出しの防止効果があるため段差部３０の樹脂を厚くすることができる。これに加え、金属ワイヤを用いることで、中央部分と同じ構造とできるので、さらに好ましい。また、ダミーチップは、集積回路を備えていない単なるケースでも良いし、本実施例で使用している集積回路２６をそのまま配置することも可能である。また、図１１では、金属ワイヤ４６はダミーチップ近傍の基板上に接続されているが、ダミーチップの上面に接続するようにしても良い。

次に、本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を図８と図１０と図１２に基づいて説明する。

図１２は、第２の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。サーマルヘッドの製造は、第１の基板２５上に発熱抵抗体２４を搭載する発熱抵抗体搭載工程（ステップＳ２１）と、第１の基板２５上に配線パターン２７と配線パターン２７に隣接して金属パターン４４を形成する工程（ステップＳ２２）と、第２の基板２１上に配線パターン（図示せず）とその配線パターンに隣接して金属パターン４５を形成する工程（ステップＳ２３）と、第２の基板２１上に、第１の基板２５と発熱抵抗体２０の発熱を制御する集積回路２６とダミーのチップ５０を配置する配置工程（ステップＳ２４）と、発熱抵抗体２４と集積回路２６とをボンディングワイヤ２８で電気的に接続する接続工程（ステップＳ２５）と、第１の基板２５の金属パターン４４のうちの発熱抵抗体２４のない部分と第２の基板２１の金属パターン４５のうちのダミーチップ５０部分を金属ワイヤ４６で接続する金属ワイヤ接続工程（ステップＳ２６）と、集積回路２６とダミーチップ５０をボンディングワイヤ２８と金属ワイヤ４６を樹脂２９によって覆う樹脂被覆工程（ステップＳ２７）を含んでいる。

まず、ステップＳ２１の発熱抵抗体搭載工程は、第１の実施形態と同様に基板２５上に（図８（ａ））、スクリーン印刷等により、グレーズ４８を形成し（図８（ｂ））、グレーズ４８の上には、発熱抵抗体２４を、真空蒸着、ＣＶＤ（化学気相成長法）、スパッタリング等の薄膜形成技術を用いて形成される（図８（ｃ））。例えば、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などにより、グレーズ４８上に発熱抵抗体２４を成膜する。このとき、発熱抵抗体２４の成膜圧力を０．４〜１．５Ｐａとするとともに、発熱抵抗体２４の成膜電力を５００〜２０００Ｗとする。さらに、基板温度を１８０〜２５０℃とする。次に、フォトリソグラフィーとエッチングにより、成膜された発熱抵抗体２４が、グレーズ４８の長さ方向に、所定の間隔で離散的に配列されるように形成される。

ステップＳ２２の金属パターンを形成する工程では、発熱抵抗体２４上の全面に、所望の厚さの導電層４９を形成する（図８（ｄ））。導電層４９は、スパッタリング等の薄膜形成技術により形成されてもよいし、スクリーン印刷工法により形成されてもよい。フォトリソグラフィーとエッチングによってパターニングし所望の領域、より具体的には、図１０で示したようにサーマルヘッドの長さ方向に、所定の間隔で離散的に配列されて形成され、かつ、発熱抵抗体２４の頂部領域が露出するように導電層４９を除去する。そして、配線パターン２７と４７を形成し、また、基板の両端付近の配線パターン２７のない部分Ｆ，Ｇに金属パターン４４を形成する。

ステップＳ２３の第２の基板２１上に金属パターンを形成する工程では、集積回路２６からの配線パターン（図示せず）と基板２１の両端付近の集積回路２６を配置しない部分Ｆ，Ｇに配線パターンに隣接して金属パターン４５を形成する。

ステップＳ２４の第２の基板上に、第１の基板２５と発熱抵抗体２４の発熱を制御する集積回路２６とダミーのチップ５０を配置する配置工程では、基板２１上に集積回路２６とダミーのチップ５０を配置し固定する。

ステップＳ２５の発熱抵抗体２４と集積回路２６とをボンディングワイヤ２８で電気的に接続する接続工程では、ワイヤーボンディング装置（図示せず）を使って、集積回路２６と発熱抵抗体２４とをボンディングワイヤ２８で接続するとともに、集積回路２６と基板２１の回路（図示せず）とをボンディングワイヤ（図示せず）で接続する。

ステップＳ２６の金属ワイヤ接続工程では、基板２５の金属パターン４４と基板２１の金属パターン４５を金属ワイヤ４６で接続する。

ステップＳ２７の保護樹脂被覆工程では、集積回路２６とボンディングワイヤ２８と金属ワイヤ４６とダミーのチップ５０を覆うようにエポキシ樹脂等の樹脂２９を塗布し、この状態で、樹脂２９を硬化させる。それには、所定の加熱温度で所定の加熱時間だけ樹脂２９を加熱する。

保護樹脂２９の加熱時間や加熱温度は使用する樹脂によって適宜決定される。

このようにして樹脂２９を加熱すると、樹脂２９が集積回路２６とボンディングワイヤ２８とダミーのチップ５０と金属ワイヤ４６を覆った状態で熱硬化する。

ここで、サーマルヘッドの製造作業が終了する。

以上のようにして作製したサーマルヘッドは、段差部３０の近傍の基板２５と基板２１のボンディングワイヤ２８等の接続手段の設けていない両端部分Ｆ、Ｇには、接続手段に隣接して金属ワイヤ４６とダミーのチップ５０による樹脂形状補強手段を設けて、集積回路２６と接続手段と樹脂形状補強手段を覆うように保護用の樹脂２９が設けられているため、基板２５及び基板２１の両端部の樹脂２９の厚さが薄くならないので、樹脂２９の強度を確保することができる。また、樹脂２９が厚くなるため、樹脂２９の接触した材質の熱膨張の違いによる応力に耐えるだけの強度が得られ、樹脂２９にクラックが発生しなくなる。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係るサーマルヘッドについて説明する。この第３の実施形態においては、樹脂形状補強手段は、第１の基板２５上、又は／及び第２の基板２１上に樹脂の流出を防ぐ突出部５２又は／及び５１を設けたものであることを特徴とする。それゆえ、搭載する印画装置は、図１で示したものと同様であるため、ここでは、図８と図１３の第１と第２の基板の一部の平面図と図１４の断面図と図１５のフローチャートを用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図１３に示すように、基板２５上の配線パターン２７には、複数の個別電極４０及び共通電極４１が含まれ、それぞれが交互に副走査方向に対し平行に並設されるように形成されている。なお、個別電極４０は、共通電極４１が１本に対し２本の割合で設けられている。言い換えれば、共通電極４１の両側に個別電極４０が形成されるパターンが連続している構成となっている。

また、各個別電極４０の基端には、基板２１上に配置された集積回路２６のリード端子４２に接続される電極パッド４３が形成されている。また、各共通電極４１の基端には、主走査方向に沿って設けられた共通電極部４１Ａが形成されている。リード端子４２と電極パッド４３は、ボンディングワイヤ２８で接続されている。段差部３０の近傍の基板２５の両端付近の配線パターン２７のない部分Ｆ，Ｇには、配線パターン２７に隣接して突出部５１が設けられている。また、段差部３０の近傍の基板２１の両端付近の集積回路２６が配置されていない部分Ｆ，Ｇには、集積回路２６に隣接して突出部５２が形成されている。これらの集積回路２６とボンディングワイヤ２８と金属ワイヤ４６を保護するための樹脂２９がエポキシ樹脂など硬質樹脂を用いて覆っている。

図１４は、図１３で示すＥ−Ｅ線断面図である。基板２５の両端付近の配線パターン２７のない部分Ｆ，Ｇには、配線パターン２７に隣接して突出部５１が設けられている。また、基板２１の両端付近の集積回路２６が配置されていない部分Ｆ，Ｇには、集積回路２６に隣接して突出部５２が形成されている。樹脂２９で示すエポキシ樹脂など硬質樹脂は、突出部５１，５２によって、流出せずに高さを保ったまま基板２５と基板２１の両端部付近を覆うことができる。

以上のように、本実施形態に係るサーマルヘッドは、基板２５と基板２１のボンディングワイヤ２８等の接続手段の設けていない部分Ｆ，Ｇには、突出部５１，５２による樹脂形状補強手段を設けて、集積回路２６と接続手段を覆うように保護樹脂２９が設けられているため、基板の両端部付近の樹脂２９の厚さが薄くならないので、樹脂２９の強度を確保することができる。また、樹脂２９が厚くなるため、樹脂２９の接触した材質の熱膨張の違いによる応力に耐えるだけの強度が得られ、樹脂２９にクラックが発生しなくなる。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を図８と図１３と図１５に基づいて説明する。

図１５は、第３の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。サーマルヘッドの製造は、第１の基板２５上に発熱抵抗体２４を搭載する発熱抵抗体搭載工程（ステップＳ３１）と、第１の基板２５上に配線パターン２７を形成する工程（ステップＳ３２）と、第２の基板２１上に配線パターンを形成する工程（ステップＳ３３）と、第１の基板２５上に樹脂流出防止突出部５１と、第２の基板２１上に第１の基板２５と発熱抵抗体２４の発熱を制御する集積回路２６と樹脂流出防止突出部５２を配置する配置工程（ステップＳ３４）と、発熱抵抗体２４と集積回路２６とをボンディングワイヤ２８で電気的に接続する接続工程（ステップＳ３５）と、集積回路２６とボンディングワイヤ２８を保護樹脂２９で覆う保護樹脂被覆工程（ステップＳ３６）とを含む。

まず、ステップＳ３１の発熱抵抗体搭載工程は、第１の実施形態と同様に基板２５上に（図８（ａ））、スクリーン印刷等により、グレーズ４８を形成し（図８（ｂ））、グレーズ４８の上には、発熱抵抗体２４を、真空蒸着、ＣＶＤ（化学気相成長法）、スパッタリング等の薄膜形成技術を用いて形成される（図８（ｃ））。例えば、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法などにより、グレーズ４８上に発熱抵抗体２４を成膜する。このとき、発熱抵抗体２４の成膜圧力を０．４〜１．５Ｐａとするとともに、発熱抵抗体２４の成膜電力を５００〜２０００Ｗとする。さらに、基板温度を１８０〜２５０℃とする。次に、フォトリソグラフィーとエッチングにより、成膜された発熱抵抗体２４が、グレーズ４８の長さ方向に、所定の間隔で離散的に配列されるように形成される。

ステップＳＵＶ３２の配線パターン２７を形成する工程では、発熱抵抗体２４上の全面に、所望の厚さの導電層４８を形成する（図８（ｄ））。導電層４８は、スパッタリング等の薄膜形成技術により形成されてもよいし、スクリーン印刷工法により形成されてもよい。フォトリソグラフィーとエッチングによってパターニングし所望の領域、より具体的には、図１３で示したようにサーマルヘッドの長さ方向に、所定の間隔で離散的に配列されて形成され、かつ、発熱抵抗体２４の頂部領域が露出するように導電層４８を除去する（図８（ｅ））。

ステップＳ３３の第２の基板２１上に配線パターン４５を形成する工程では、集積回路２６からの配線パターン（図示せず）を形成する。

ステップＳ３４の第１の基板２５上に樹脂流出防止突出部５１を配置し、第２の基板上に第１の基板２５と発熱抵抗体２４の発熱を制御する集積回路２６と樹脂流出防止突出部５２を配置する配置工程では、基板２１上に基板２５と集積回路２６と集積回路２６に隣接して突出部５２を配置し固定する。また、基板２５上の両端部付近の配線パターン２７のない部分Ｆ，Ｇに配線パターン２７に隣接して突出部５１を配置する。このとき、例えば、突出部５１，５２は、流れ出さない程度の粘度のＵＶ樹脂を塗布し、ＵＶを照射して硬化させて形成する。

ステップＳ３５の発熱抵抗体２４と集積回路２６とをボンディングワイヤ２８で電気的に接続する接続工程では、ワイヤーボンディング装置（図示せず）を使って、集積回路２６と発熱抵抗体２４とをボンディングワイヤ２８で接続するとともに、集積回路２６と基板２１の回路（図示せず）とをボンディングワイヤ（図示せず）で接続する。

ステップＳ３６の保護樹脂被覆工程では、集積回路２６とボンディングワイヤ２８を覆うようにエポキシ樹脂等の樹脂２９を塗布し、また、基板２１，２５の両端部付近の突出部５２，５１の間にも樹脂２９を塗布し、この状態で、樹脂２９を硬化させる。それには、所定の加熱温度で所定の加熱時間だけ樹脂２９を加熱する。

保護樹脂２９の加熱時間や加熱温度は使用する樹脂によって適宜決定される。

このようにして樹脂２９を加熱すると、樹脂２９が集積回路２６およびワイヤーボンディング２８を覆った状態で熱硬化する。また、基板２１，２５の両端部付近の突出部５１，５２の間で突出部５１，５２の外側に流出せずに高さを保ったまま樹脂２９が熱硬化する。

ここで、サーマルヘッドの製造作業が終了する。

以上のようにして作製したサーマルヘッドは、段差部３０の近傍の第１の基板２５と第２の基板２１の接続手段（ボンディングワイヤ２８）の設けていない部分には、突出部５１，５２による樹脂形状補強手段を設けて、集積回路２６と接続手段（ボンディングワイヤ２８）と樹脂形状補強手段５１，５２の間に保護用の樹脂２９が設けられているため、基板２１，２５の両端部の樹脂２９の厚さが薄くならないので、樹脂２９の強度を確保することができる。また、樹脂２９が厚くなるため、樹脂２９の接触した材質の熱膨張の違いによる応力に耐えるだけの強度が得られ、樹脂２９にクラックが発生しなくなる。それにより、信頼性の高いサーマルヘッドと印画装置を得ることができる。

なお、第３の実施形態では、樹脂流出防止突出部を基板２１と基板２５の両方の基板上に設けるようにしたが、それに限らず、基板２１上のみに設けるようにすることもできる。

以上の実施形態で説明された構成、配置関係等については本発明が理解・実施できる程度に例示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、業務用や民生用の各種プリンタ機器に搭載されるサーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び、サーマルヘッドを搭載した印画装置に広く利用できる。

本発明の第１の実施形態に係る印画装置の概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る印画装置のサーマルヘッドユニットを示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る印画装置のサーマルヘッドユニットを示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドを模式的に示す平面図である。 図４のＢ部を拡大した図である。 図４のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造工程における発熱抵抗体近傍の部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法によって製造したサーマルヘッドの樹脂の部分の高さを示す図であり、（ａ）は、金属ワイヤのない場合の樹脂の高さを示し、（ｂ）は、金属ワイヤのある場合の樹脂の高さを示し、（ｃ）は、別の長さの金属ワイヤのある場合の樹脂の高さを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドを模式的に示す平面図である。 図９のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の第３の実施形態に係るサーマルヘッドを模式的に示す平面図である。 図１２のＥ−Ｅ線断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。

符号の説明

１０ 印画装置
１１ ケーシング
１２ 表示パネル
１３ 入力キー
１４ 排紙口
１５ 感熱紙
１６ 搬送ローラ
２０ サーマルヘッドユニット
２１ 基板（第２の基板）
２２ ヒートシンク
２３ コネクタ
２４ 発熱抵抗体
２５ 基板（第１の基板）
２６ 集積回路（ＩＣ）
２７ 配線パターン
２８ ボンディングワイヤ
２９ 保護樹脂
３０ 段差
３１ ＩＣカバー
４０ 個別電極
４１ 共通電極
４４ 金属パターン
４５ 金属パターン
４６ 金属ワイヤ

Claims (4)

1. 主走査方向に配列された複数の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の発熱を制御する集積回路とが前記主走査方向に沿った段差を間に設けて基板上において前記主走査方向と垂直な副走査方向において離間して配置され、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれに接続され前記副走査方向に沿って形成された複数の電極を具備し、前記複数の電極と前記集積回路とがボンディングワイヤによって電気的に接続された構成を具備するサーマルヘッドであって、
   前記複数の電極における前記ボンディングワイヤが接続された部分及び前記集積回路は前記主走査方向における中央部に配置され、
   前記主走査方向における前記複数の電極における前記ボンディングワイヤが接続された部分及び前記集積回路が設けられた領域の両外側において、前記発熱抵抗体、前記集積回路のいずれにも接続されない金属パターンが、前記副走査方向において前記段差を挟んだ２つの領域の前記基板上にそれぞれ形成され、
   前記２つの領域のそれぞれにおける前記金属パターン同士が、前記段差をまたいで金属ワイヤで接続され、
   前記ボンディングワイヤ及び前記金属ワイヤは、共に保護樹脂で覆われたことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記複数の電極は、互いに絶縁された状態で前記副走査方向に沿って形成されている複数の個別電極と複数の共通電極とからなり、前記個別電極と前記共通電極が前記主走査方向においてそれぞれが交互に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 請求項１又は２に記載のサーマルヘッドの製造方法であって、
   前記複数の発熱抵抗体、前記複数の電極、及び前記金属パターンを前記段差が設けられた前記基板上に形成し、前記段差を挟んで前記集積回路を前記基板上に搭載する配置工程と、
   前記複数の電極と前記集積回路との間、前記２つの領域のそれぞれにおける前記金属パターン同士の間を、それぞれ前記ボンディングワイヤ、前記金属ワイヤで前記段差をまたいで接続する接続工程と、
   前記ボンディングワイヤ及び前記金属ワイヤを共に前記保護樹脂で覆う保護樹脂被覆工程と、
   を含むことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
4. 請求項１又は２に記載のサーマルヘッドを用いたことを特徴とする印画装置。

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