JP5787248B2

JP5787248B2 - サーマルヘッドの製造方法

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Publication number: JP5787248B2
Application number: JP2010213292A
Authority: JP
Inventors: 圭太郎頃石; 法宜東海林; 三本木　法光; 法光三本木; 利光師岡
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: US20120073122A1; US8769806B2; JP2012066487A

Description

本発明は、サーマルヘッドの製造方法に関するものである。

従来、サーマルプリンタに用いられるサーマルヘッドを製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のサーマルヘッドの製造方法は、上板基板の一表面に凹部を形成し、凹部を閉塞するように上板基板に支持基板を接合する。そして、上板基板の裏面における凹部に対向する領域に発熱抵抗体を形成した後、保護膜により上板基板の裏面を覆うことにより、上板基板と支持基板との間に空洞部が形成されたサーマルヘッドを製造する。

このようにして製造されたサーマルヘッドは、空洞部が熱伝導率の低い断熱層として機能することにより、発熱抵抗体から上板基板を介して支持基板側に逃げる熱量を低減し、印字に用いられる熱量を増大して発熱効率を向上することができる。この発熱効率は、凹部の寸法、上板基板の厚さ寸法、発熱抵抗体の抵抗値および保護膜の厚さ寸法等により決定されるので、これらの各寸法のばらつきを低減することが要求される。

特開２０１０−９４９３９号公報

しかしながら、サーマルヘッドの製造過程において、上記の寸法や抵抗値等は基板間あるいはロット間でばらつきが生じる。また、凹部や上板基板は、発熱抵抗体や電極、保護膜等の下に配されるため、サーマルヘッドを組み立てた最終段階で寸法を測定したり補正したりすることができない。そのため、従来の製造方法では、発熱効率のばらつきを抑えることができず、安定した品質のサーマルヘッドを製造することが難しいという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、発熱効率が高く安定した品質のサーマルヘッドを製造することができる方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の参考例としての発明は、平板状の第１基板および該第１基板に対して積層状態に配される平板状の第２基板の少なくとも一方の一表面に開口する溝部を形成する溝部形成工程と、該溝部形成工程により形成された前記溝部の幅寸法を測定する溝測定工程と、前記第１基板と前記第２基板とを前記溝部形成工程により形成された前記溝部の開口を閉塞するように積層状態に接合する接合工程と、前記接合工程により前記第１基板に接合された前記第２基板の表面における前記溝部に対向する領域に発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程と、前記第２基板上の前記発熱抵抗体を覆い保護する保護膜を前記溝部の幅寸法および前記第２基板の厚さ寸法に基づいて設定される厚さで形成する保護膜形成工程とを含むサーマルヘッドの製造方法を提供する。

本発明によれば、接合工程により第１基板と第２基板とが積層状態に接合されて溝部形成工程により形成された溝部が閉塞されることにより、第１基板と第２基板との接合部分に空洞部を有する積層基板が形成される。また、発熱抵抗体形成工程により形成する発熱抵抗体を溝部に対向して配置することで、空洞部が発熱抵抗体から第２基板を介して第１基板側に伝達される熱を遮断する中空断熱層として機能し、発熱効率の向上を図ることができる。

この場合において、発熱効率は、溝部の寸法、第２基板の厚さ（発熱抵抗体から空洞部までの距離）、発熱抵抗体における抵抗値、保護膜の厚さ等により決定される。本発明においては、保護膜形成工程により形成する保護膜の厚さを溝部の幅寸法および第２基板の厚さ寸法に基づいて設定することで、溝部ごとの幅のばらつきや第２基板の厚さのばらつきを保護膜の厚さにより調節して相殺することができる。これにより、不良発生を低減し、発熱効率が高く安定した品質のサーマルヘッドを複数製造することができる。

本発明の参考例としての発明は、平板状の第１基板および該第１基板に対して積層状態に配される平板状の第２基板の少なくとも一方の一表面に開口する溝部を形成する溝部形成工程と、該溝部形成工程により形成された前記溝部の深さ寸法を測定する溝測定工程と、前記第１基板と前記第２基板とを前記溝部形成工程により形成された前記溝部の開口を閉塞するように積層状態に接合する接合工程と、前記接合工程により前記第１基板に接合された前記第２基板の表面における前記溝部に対向する領域に発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程と、前記第２基板上の前記発熱抵抗体を覆い保護する保護膜を前記溝部の深さ寸法および前記第２基板の厚さ寸法に基づいて設定される厚さで形成する保護膜形成工程とを含むサーマルヘッドの製造方法を提供する。

本発明によれば、保護膜形成工程により形成する保護膜の厚さを溝部の深さ寸法および第２基板の厚さ寸法に基づいて設定することで、溝部ごとの深さや第２基板の厚さのばらつきを保護膜の厚さにより調節して相殺することができる。これにより、発熱効率が高く安定した品質のサーマルヘッドを複数製造することができる。

本発明は、板状の第１基板および該第１基板に対して積層状態に配される平板状の第２基板の少なくとも一方の一表面に開口する溝部を形成する溝部形成工程と、該溝部形成工程により形成された前記溝部の幅寸法および深さ寸法を測定する溝測定工程と、前記第１基板と前記第２基板とを前記溝部形成工程により形成された前記溝部の開口を閉塞するように積層状態に接合する接合工程と、該接合工程により前記第１基板に接合された前記第２基板の厚さを測定する基板測定工程と、前記溝測定工程により測定された溝部の幅寸法および深さ寸法と前記基板測定工程により測定された前記第２板基板の厚さとに基づいて、保護膜の狙い厚さを設定する条件設定工程と、前記接合工程により前記第１基板に接合された前記第２基板の表面における前記溝部に対向する領域に発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程と、前記第２基板上の前記発熱抵抗体を覆い保護する保護膜を、前記条件設定工程により設定された前記狙い厚さで形成する保護膜形成工程とを含み、前記条件設定工程が、前記溝部の幅寸法および深さ寸法と前記第２板基板の厚さとに基づいて、以下の式により、前記狙い厚さを設定するサーマルヘッドの製造方法を提供する。
ｄ＝Ｄ＋１８．３０２×（０．０００５×（ａ−Ａ）＋０．００５５×ｂ^{−０．６９}×（ｂ−Ｂ）＋０．０１２２５×ｅ^{（−０．００８４ｃ）}×（Ｃ−ｃ））
ここで、ｄ：保護膜の狙い厚さ（μｍ）、Ａ：溝部の幅の目標設計値（μｍ）、Ｂ：溝部の深さの目標設計値（μｍ）、Ｃ：発熱抵抗体から溝部までの距離の目標設計値（μｍ）、Ｄ：保護膜の厚さの目標設計値（μｍ）、Ｅ：狙いの発熱効率（倍）、ａ：溝部の幅の実際の測定値（μｍ）、ｂ：溝部の深さの実際の測定値（μｍ）、ｃ：発熱抵抗体から溝部までの距離の実際の測定値（μｍ）である。

本発明によれば、溝部の幅寸法と深さ寸法の両方と上板基板の厚さに基づいて保護膜の厚さ設定することで、空洞部ごとの溝部の寸法のばらつきおよび上板基板の厚さのばらつきを保護膜の厚さにより精度よく調節して相殺し、高発熱効率および高品質のサーマルヘッドを複数製造することができる。

上記発明においては、前記接合工程により前記第１基板に接合された前記第２基板の厚さを薄板化する薄板化工程を含み、前記基板測定工程が、前記薄板化工程により薄板化された前記第２基板の厚さ寸法を測定することとしてもよい。

このように構成することで、薄板化工程により、第２基板の厚さを所望の厚さに形成することができる。したがって、接合工程において、ハンドリングが困難な薄さの第２基板を第１基板に接合するのではなく、ハンドリングし易い厚さの第２基板を第１基板に接合することができ、第２基板の取り扱いを容易かつ安全にすることができる。また、基板測定工程により測定される薄板化後の第２基板の厚さ寸法に基づいて保護膜の厚さを設定することで、保護膜を精度よく形成することができる。

本発明によれば、発熱効率が高く安定した品質のサーマルヘッドを製造す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を厚さ方向に見た概略構成図である。図１のサーマルヘッドのＡ−Ａ断面図である。（ａ）は本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法で用いられる大判の積層基板を厚さ方向に見た図であり、（ｂ）は（ａ）の積層基板を長手方向に見た図である。本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャートである。（ａ）は凹部の幅寸法と発熱効率との関係を示す図表であり、（ｂ）は（ａ）を線グラフにして示した図である。（ａ）は凹部の深さ寸法と発熱効率との関係を示す図表であり、（ｂ）は（ａ）を線グラフにして示した図である。（ａ）は上板基板の厚さと発熱効率との関係を示す図表であり、（ｂ）は（ａ）を線グラフにして示した図である。（ａ）は保護膜の厚さと発熱効率との関係を示す図表であり、（ｂ）は（ａ）を線グラフにして示した図である。（ａ）はサーマルヘッドの目標設計値を示す図であり、（ｂ）は実際の測定値と発熱効率との関係を示す図である。（ａ）はサーマルヘッドの別の目標設計値を示す図であり、（ｂ）は実際の測定値と発熱効率との関係を示す図である。（ａ）はサーマルヘッドの別の目標設計値を示す図であり、（ｂ）は実際の測定値と発熱効率との関係を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法は、例えば、図１および図２に示すように、サーマルプリンタ（図示略）に用いられるサーマルヘッド１０を製造するものである。本実施形態においては、図３（ａ)，(ｂ)に示すような大型の支持基板（第１基板）１２および上板基板（第２基板）１４から複数のサーマルヘッド１０を製造する方法について説明する。

本製造方法は、図４のフローチャートに示すように、平板状の支持基板１２の一表面に開口する複数の凹部（溝部）２１を形成する凹部形成工程（溝部形成工程）ＳＡ１と、凹部２１の幅寸法および深さ寸法を測定する凹部測定工程（溝測定工程）ＳＡ２と、支持基板１２に対して上板基板１４を積層状態に接合する接合工程ＳＡ３と、支持基板１２に接合された上板基板１４を薄板化する薄板化工程ＳＡ４と、薄板化された上板基板１４の厚さを測定する基板測定工程ＳＡ５と、後の工程により形成される発熱抵抗体１５および電極部１７Ａ，１７Ｂを保護する保護膜１９の厚さ条件を設定する条件設定工程ＳＡ６とを含んでいる。

さらに、本製造方法は、上板基板１４の表面に発熱抵抗体１５を形成する抵抗体形成工程ＳＡ７と、上板基板１４の表面上に発熱抵抗体１５に接続する電極部１７Ａ，１７Ｂを形成する電極部形成工程ＳＡ８と、厚さ条件に基づいて保護膜１９を形成する保護膜形成工程ＳＡ９と、個々のサーマルヘッド１０ごとに切り分ける切断工程ＳＡ１０とを備えている。
以下、各工程について具体的に説明する。

凹部形成工程ＳＡ１においては、支持基板１２として、例えば、３００μｍ〜１ｍｍ程度の厚さを有する絶縁性のガラス基板が用いられる。まず、大型の支持基板１２を配分し、個々のサーマルヘッド１０ごとに領域を分ける。例えば、図３（ａ）においては、一方向に３つ、他方向に８つに分けた矩形状の領域が個々のサーマルヘッド１０の領域となる。凹部形成工程ＳＡ１は、この支持基板１２の一表面において、個々の各サーマルヘッド１０の領域ごとに長手方向に延びる矩形状の凹部２１を形成するようになっている（ステップＳＡ１）。

凹部２１の幅と深さは、熱効率に関してはそれぞれ寸法が大きいほど効果的であるが、製品間の品質のばらつきを抑えるために所定の範囲内に抑える必要がある。例えば、凹部２１の深さＢを１００（μｍ）、上板基板１４の厚さＣを２０（μｍ）、保護膜１９の厚さＤを７（μｍ）とした場合、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、凹部２１の幅寸法を１４０μｍ以上にすることが望ましい。ただし、凹部２１の幅が広くなるにつれて上板基板１４の強度が低下する。そのため、凹部２１の幅寸法は、実用的な範囲として３００μｍ以下が望ましい。図５（ａ），（ｂ）は、従来の一般的なサーマルヘッドと比較した発熱効率を示している。以下、図６（ａ），（ｂ）、図７（ａ），（ｂ）、図８（ａ），（ｂ）において同様である。

また、凹部２１の深さを深くするのは加工コストがかかる。例えば、凹部２１の幅Ａを２００（μｍ）、上板基板１４の厚さＣを２０（μｍ）、保護膜１９の厚さＤを７（μｍ）とした場合、図６（ａ），（ｂ）に示されるように、凹部２１の深さが１００μｍ以上であれば、発熱効率はそれほど変わらない。したがって、凹部２１の幅寸法は、実用的な範囲として１００μｍ程度が望ましい。

凹部２１は、例えば、支持基板１２の一表面に、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、レーザ加工、または、ドリル加工等を施すことによって形成することができる。サンドブラストによる加工を施す場合には、支持基板１２の一表面にフォトレジスト材を被覆する。そして、所定パターンのフォトマスクを用いてフォトレジスト材を露光し、凹部２１を形成する領域以外の部分を固化させる。

その後、支持基板１２の表面を洗浄し、固化していないフォトレジスト材を除去する。そうすると、凹部２１を形成する領域にエッチング窓が形成されたエッチングマスク（図示略）が得られる。この状態で、支持基板１２の表面にサンドブラストを施し、所定の深さの凹部２１を形成する。

また、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチングによる加工を施す場合には、上述したサンドブラストによる加工と同様に、支持基板１２の一表面における凹部２１を形成する領域にエッチング窓が形成されたエッチングマスクを形成する。この状態で支持基板１２の表面にエッチングを施し、所定の深さの凹部２１を形成する。

エッチング処理には、例えば、フッ酸系のエッチング液等を用いたウェットエッチングのほか、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）やプラズマエッチング等のドライエッチングを用いることができる。参考例として、支持基板が単結晶シリコンの場合は、水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、ＫＯＨ溶液、または、フッ酸と硝酸の混合液等のエッチング液等によるウェットエッチングが行われる。

次に、凹部測定工程ＳＡ２は、例えば、測定顕微鏡、接触式の表面粗さ計、または、非接触式のレーザ変位計などを用いて、凹部２１の幅寸法および深さ寸法を測定するようになっている（ステップＳＡ２)。１枚の大型の支持基板１２について複数の凹部２１の幅寸法および深さ寸法を測定し、幅寸法および深さ寸法の平均をそれぞれ算出することが望ましい。

次に、接合工程ＳＡ３においては、支持基板１２と同じ材料からなるガラス基板が上板基板１４として用いられる。厚さが１００μｍ以下のガラス基板は、製造やハンドリングが困難であり、また、高価である。そこで、当初から薄い上板基板１４を支持基板１２に接合するのではなく、製造やハンドリングが容易な厚さの上板基板１４を支持基板１２に接合し、その後、薄板化工程ＳＡ４により上板基板１４を所望の厚さに加工するようになっている（ステップＳＡ３）。

接合工程ＳＡ３では、まず、支持基板１２の表面からエッチングマスクを全て除去して洗浄する。そして、支持基板１２の表面に全ての凹部２１を閉塞するように上板基板１４を貼り合わせる。例えば、室温にて接着層を用いずに上板基板１４を支持基板１２に直接貼り合わせる。

支持基板１２の一表面が上板基板１４により覆われ、各凹部２１の開口が閉塞されることで、支持基板１２と上板基板１４との間に複数の空洞部２３が形成される。この状態で、張り合わせた支持基板１２と上板基板１４を加熱処理し、これらを熱融着により接合する。以下、支持基板１２と上板基板１４とを接合したものを積層基板１３という。

次に、薄板化工程ＳＡ４は、積層基板１３の上板基板１４を所望の厚さまで薄板化するようになっている（ステップＳＡ４）。上板基板１４の薄板化はエッチングや研磨等によって行う。例えば、凹部２１の幅Ａを２００（μｍ）、深さＢを１００（μｍ）、保護膜１９の厚さＤを７（μｍ）とした場合、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、上板基板１４の厚さが薄いほど発熱効率は高いが、薄くすると強度が低下する。そのため、上板基板１４の厚さを最低でも１０μｍ以上に設定することが望ましい。

上板基板１４のエッチングには、凹部形成工程ＳＡ１と同様に、各種エッチングを用いることができる。また、上板基板１４の研磨には、例えば、半導体ウェーハ等の高精度研磨に用いられるＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）等を用いることができる。

次に、基板測定工程ＳＡ５は、例えば、凹部測定工程ＳＡ２と同様に、測定顕微鏡、接触式の表面粗さ計、または、非接触式のレーザ変位計などを用いて、上板基板１４の厚さを測定するようになっている（ステップＳＡ５)。１枚の大型の上板基板１４について複数箇所の厚さを測定して平均を算出することが望ましい。

次に、条件設定工程ＳＡ６は、凹部測定工程ＳＡ２により測定された複数の凹部２１の幅寸法の平均値および深さ寸法の平均値と、基板測定工程ＳＡ５により測定された上板基板１４の厚さの平均値に基づいて、保護膜１９の厚さ条件を設定するようになっている（ステップＳＡ６）。

例えば、凹部２１の幅Ａを２００（μｍ）、深さＢを１００（μｍ）、上板基板１４の厚さＣを７（μｍ）とした場合、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、保護膜１９の厚さが薄いほど発熱効率が高いが、保護膜１９の厚さを薄くし過ぎると耐久性（耐摩耗性）の信頼度が低下する。そのため、保護膜１９の厚さは７μｍ程度に設定することが望ましい。

条件設定工程ＳＡ６では、以下の式により、適正な保護膜１９の厚さｄ（μｍ）を算出するようになっている。
ｄ＝Ｄ＋１８．３０２×（０．０００５×（ａ−Ａ）＋０．００５５×ｂ^{−０．６９}×（ｂ−Ｂ）＋０．０１２２５×ｅ^{（−０．００８４ｃ）}×（Ｃ−ｃ））
ここで、Ａ：凹部２１の幅の目標設計値（μｍ）、Ｂ：凹部２１の深さの目標設計値（μｍ）、Ｃ：上板基板１４の厚さの目標設計値（μｍ）、Ｄ：保護膜１９の厚さの目標設計値（μｍ）、ａ：凹部２１の幅の実際の測定値（μｍ）、ｂ：凹部２１の深さの実際の測定値（μｍ）、ｃ：上板基板１４の厚さの実際の測定値（μｍ）

図９（ａ）に示すように、凹部２１の幅の目標設計値Ａを２００（μｍ）、凹部２１の深さの目標設計値Ｂを１００（μｍ）、上板基板１４の厚さの目標設計値Ｃを５０（μｍ）、保護膜１９の厚さの目標設計値Ｄを７（μｍ）、狙いの発熱効率Ｅを１．３９（倍）とする。図９（ｂ）に示されるように、ある箇所において（測定値１）、凹部２１の幅の実際の測定値ａが２１８（μｍ）、凹部２１の深さの実際の測定値ｂが１０９（μｍ）、上板基板１４の厚さの実際の測定値ｃが４３（μｍ）の場合、上記式により、保護膜１９の適正な厚さｄは８．３（μｍ）となる。

同様にして、別の箇所において（測定値２）、凹部２１の幅の実際の測定値ａが１８３（μｍ）、凹部２１の深さの実際の測定値ｂが９２（μｍ）、上板基板１４の厚さの実際の測定値ｃが５７（μｍ）の場合、保護膜１９の適正な厚さｄは５．８（μｍ）となる。さらに別の箇所において（測定値３）、凹部２１の幅の実際の測定値ａが２０４（μｍ）、凹部２１の深さの実際の測定値ｂが１０２（μｍ）、上板基板１４の厚さの実際の測定値ｃが４８（μｍ）の場合、保護膜１９の適正な厚さｄは７．３（μｍ）となる。

このようにして、上記式により、保護膜１９の適正な厚さｄ、すなわち、保護膜形成工程ＳＡ９における保護膜１９の狙い値（μｍ）を設定する。

また、他の例として、図１０（ａ）に示されるように、凹部２１の幅の目標設計値Ａを２８０（μｍ）、凹部２１の深さの目標設計値Ｂを５０（μｍ）、上板基板１４の厚さの目標設計値Ｃを８０、保護膜１９の厚さの目標設計値Ｄを５（μｍ）、狙いの発熱効率Ｅを１．３８（倍）とする。この場合、図１０（ｂ）に示されるように、上記式により、ある箇所では（測定値１）、保護膜１９の適正な厚さｄは６．１（μｍ）となる。また、別の箇所では（測定値２）、護膜１９の適正な厚さｄは４．１（μｍ）となる。さらに別の箇所では（測定値３）、保護膜１９の適正な厚さｄは５．２（μｍ）となる。

また、例えば、図１１（ａ）に示されるように、凹部２１の幅の目標設計値Ａを１５０（μｍ）、凹部２１の深さの目標設計値Ｂを１８０（μｍ）、上板基板１４０の厚さの目標設計値Ｃを２５（μｍ）、狙いの発熱効率Ｅを１．４２（倍）とする。この場合、図１１（ｂ）に示されるように、上記式により、ある箇所では（測定値１）、保護膜１９の適正な厚さｄは１１．１（μｍ）となる。また、別の箇所では（測定値２）、保護膜１９の適正な厚さｄは９．１（μｍ）となる。さらに、別の箇所では（測定値３）、保護膜１９の適正な厚さｄは１０．２（μｍ）となる。

次に、抵抗体形成工程ＳＡ７は、上板基板１４の表面における各凹部２１に対向する領域に、それぞれ複数の発熱抵抗体１５を形成するようになっている（ステップＳＡ７）。発熱抵抗体１５は、各空洞部２３の長手方向に所定の間隔をあけて配列され、それぞれ空洞部２３を幅方向に跨ぐように形成される。

発熱抵抗体１５の形成には、スパッタリングやＣＶＤ（化学気相成長法）、または、蒸着等の薄膜形成法を用いることができる。上板基板１４上にＴａ系やシリサイド系等の発熱抵抗体材料の薄膜を成膜し、この薄膜をリフトオフ法やエッチング法等を用いて成形することにより、所望の形状の発熱抵抗体１５を形成することができる。

次に、電極部形成工程ＳＡ８は、抵抗体形成工程ＳＡ５と同様に、スパッタリングや蒸着法等により、上板基板１４上に電極材料を成膜するようになっている。そして、この膜をリフトオフ法やエッチング法を用いて成形したり、電極材料をスクリーン印刷した後に焼成したりして、電極部１７Ａ，１７Ｂを形成するようになっている（ステップＳＡ８）。電極材料としては、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ等を用いることができる。

電極部１７Ａ，１７Ｂは、各発熱抵抗体１５の配列方向に直交する方向の一端に接続される個別電極１７Ａと、全ての発熱抵抗体１５の他端に一体的に接続される共通電極１７Ｂとにより構成される。発熱抵抗体１５や電極部１７Ａ，１７Ｂを形成する順序は任意である。発熱抵抗体１５および電極部１７Ａ，１７Ｂにおけるリフトオフもしくはエッチングのためのレジスト材のパターニングでは、フォトマスクを用いてフォトレジスト材をパターンニングする。

次に、保護膜形成工程ＳＡ９は、発熱抵抗体１５および電極部１７Ａ，１７Ｂが形成された上板基板１４上に保護膜材料を成膜するようになっている。そして、条件設定工程ＳＡ６により設定された厚さで保護膜１９を形成するようになっている（ステップＳＡ９）。保護膜材料としては、例えば、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ダイヤモンドライクカーボン等が用いられる。また、成膜方法としては、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法等が用いられる。保護膜１９を形成することにより、発熱抵抗体１５および電極部１７Ａ，１７Ｂを磨耗や腐食から保護することができる。

次に、切断工程ＳＡ１０は、大型の積層基板１３を個々のサーマルヘッド１０の領域ごとに切断するようになっている（ステップＳＡ１０)。本実施形態においては、１枚の大型の積層基板１３から２４個のサーマルヘッド１０が形成される。

このようにして製造されるサーマルヘッド１０の作用について説明する。
個別電極１７Ａに選択的に電圧を印加すると、選択された個別電極１７Ａとこれに対向する共通電極１７Ｂとが接続されている発熱抵抗体１５に電流が流れて発熱する。発熱抵抗体１５において発生した熱は、保護膜１９側へ伝達されることにより印字等に利用される一方、一部が上板基板１４を介して支持基板１２側へも伝達される。

表面に発熱抵抗体１５が形成された上板基板１４は、発熱抵抗体１５において発生した熱を蓄える蓄熱層として機能する。一方、上板基板１４と支持基板１２との間に発熱抵抗体１５に対向して配置される空洞部２３は、発熱抵抗体１５から支持基板１２側へ熱が伝達されるのを抑制する中空断熱層として機能する。

したがって、空洞部２３により、発熱抵抗体１５において発生した熱の一部が上板基板１４を介して支持基板１２側へ逃げるのを抑制することができる。これにより、発熱抵抗体１５から保護膜１９側へ伝達されて印字等に利用される熱量を増大し、利用効率の向上を図ることができる。

この場合において、発熱効率は、凹部２１の寸法、上板基板１４の厚さ（発熱抵抗体１５から空洞部２３までの距離）、保護膜１９の厚さ等により決定される。本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法では、保護膜形成工程ＳＡ９により形成する保護膜１９の厚さを凹部２１の幅寸法および深さ寸法と上板基板１４の厚さ寸法に基づいて設定することで、凹部２１ごとの寸法のばらつきや上板基板１４の厚さのばらつきを保護膜１９の厚さにより調節し相殺することができる。これにより、不良発生を低減し、発熱効率が高く安定した品質のサーマルヘッド１０を複数製造することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本実施形態では、保護膜形成工程ＳＡ９において、大型の積層基板１３単位で保護膜１９を形成することとしたが、複数の大型の積層基板１３について、適正とされる保護膜１９の厚さでいくつかのランク別に分類した後、同分類の積層基板１３どうしを集めて複数枚で保護膜１９を形成してもよい。

また、大型の積層基板１３において、個々のサーマルヘッド１０ごとに凹部２１の寸法や上板基板１４の厚さを求め、サーマルヘッド１０ごとに設定された厚さで保護膜１０を形成することとしてもよい。このようにすることで、品質がより均一性に優れたサーマルヘッド１０を製造することができる。また、個々のサーマルヘッド１０ごとに予め切り分けられた支持基板１２および上板基板１４を用いて、サーマルヘッド１０を個別に製造することとしてもよい。

また、上記実施形態においては、薄板化工程ＳＡ４と基板測定工程ＳＡ５を含むこととしたが、これに代えて、例えば、支持基板１２に対して、当初から所望の厚さを有する上板基板１４を貼り合わせることとしてもよい。この場合、予め上板基板１４の厚さを測定しておくことにより、薄板化工程４および基板測定工程ＳＡ５を省略し、製造時間を短縮することができる。

また、上記実施形態においては、条件設定工程ＳＡ６において、凹部２１の幅と深さの両方と上板基板１４の厚さに基づいて保護膜１９の厚さを設定することとしたが、これに代えて、凹部２１の幅または深さのいずれか一方と上板基板１４の厚さに基づいて保護膜１９の厚さを設定することとしてもよい。

また、上記実施形態では、凹部形成工程ＳＡ１において、支持基板１２に凹部２１を形成することとしたが、支持基板１２および上板基板１４の少なくともいずれか一方に凹部２１を形成することとすればよい。例えば、上板基板１４の一表面に凹部を形成することとしてもよいし、支持基板１２および上板基板１４の両方に凹部を形成することとしてもよい。

また、上記実施形態では、接合工程ＳＡ３において、支持基板１２と上板基板１４とを熱融着により接合することとしたが、これに代えて、例えば、支持基板１２と上板基板１４とを極薄い接着層により接合することとしてもよいし、陽極接合することとしてもよい。厚い接着層により接合するのは熱効率上望ましくない。

また、上記実施形態では、凹部測定工程ＳＡ２後に接合工程ＳＡ３を行うこととしたが、非接触式のレーザ変位計を用いる場合は、接合工程後に凹部２１の幅と深さを測定する測定することも可能である。したがって、その場合は、接合工程後であって条件設定工程の直前に測定工程を行うこととしてもよい。

１０サーマルヘッド
１２支持基板（第１基板）
１４上板基板（第２基板）
１５発熱抵抗体
２１凹部（溝部）
ＳＡ１凹部形成工程（溝部形成工程）
ＳＡ２凹部測定工程（溝測定工程）
ＳＡ３接合工程
ＳＡ４薄板化工程
ＳＡ５基板測定工程
ＳＡ７抵抗体形成工程
ＳＡ９保護膜形成工程

Claims

平板状の第１基板および該第１基板に対して積層状態に配される平板状の第２基板の少なくとも一方の一表面に開口する溝部を形成する溝部形成工程と、
該溝部形成工程により形成された前記溝部の幅寸法および深さ寸法を測定する溝測定工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを前記溝部形成工程により形成された前記溝部の開口を閉塞するように積層状態に接合する接合工程と、
該接合工程により前記第１基板に接合された前記第２基板の厚さを測定する基板測定工程と、
前記溝測定工程により測定された溝部の幅寸法および深さ寸法と前記基板測定工程により測定された前記第２板基板の厚さとに基づいて、保護膜の狙い厚さを設定する条件設定工程と、
前記接合工程により前記第１基板に接合された前記第２基板の表面における前記溝部に対向する領域に発熱抵抗体を形成する発熱抵抗体形成工程と、
前記第２基板上の前記発熱抵抗体を覆い保護する保護膜を、前記条件設定工程により設定された前記狙い厚さで形成する保護膜形成工程とを含み、
前記条件設定工程が、前記溝部の幅寸法および深さ寸法と前記第２板基板の厚さとに基づいて、以下の式により、前記狙い厚さを設定するサーマルヘッドの製造方法。
ｄ＝Ｄ＋１８．３０２×（０．０００５×（ａ−Ａ）＋０．００５５×ｂ^{−０．６９}×（ｂ−Ｂ）＋０．０１２２５×ｅ^{（−０．００８４ｃ）}×（Ｃ−ｃ））
ここで、ｄ：保護膜の狙い厚さ（μｍ）、Ａ：溝部の幅の目標設計値（μｍ）、Ｂ：溝部の深さの目標設計値（μｍ）、Ｃ：発熱抵抗体から溝部までの距離の目標設計値（μｍ）、Ｄ：保護膜の厚さの目標設計値（μｍ）、Ｅ：狙いの発熱効率（倍）、ａ：溝部の幅の実際の測定値（μｍ）、ｂ：溝部の深さの実際の測定値（μｍ）、ｃ：発熱抵抗体から溝部までの距離の実際の測定値（μｍ）である。
前記接合工程により前記第１基板に接合された前記第２基板の厚さを薄板化する薄板化工程を含み、
前記基板測定工程が、前記薄板化工程により薄板化された前記第２基板の厚さ寸法を測定する請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法。