JP5788279B2

JP5788279B2 - サーマルプリントヘッド

Info

Publication number: JP5788279B2
Application number: JP2011212819A
Authority: JP
Inventors: 智法鈴木
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: JP2013071353A

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドに関する。

サーマルプリントヘッドは、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンターなどの出力用デバイスとして注目されている。サーマルプリントヘッドは、基板上に配列された発熱抵抗体を有している。これらの発熱抵抗体を所定のパターンで発熱させることにより、サーマルプリントヘッドを用いて感熱紙、製版フィルム印画紙などのメディアへの記録が行われる。低騒音、低ランニングコストなどの利点を持つため、様々な開発が行われている。

サーマルプリントヘッドは、アルミナなどのセラミック基板の表面に保温層としてグレーズ層を形成した支持基体を有している。この支持基体上に発熱抵抗体層とアルミニウムなどの電極となる導電層とをスパッタ法などの薄膜形成方法によって積層した後、フォトエングレービングプロセスで発熱抵抗体、個別電極などをパターニングする。その後、発熱抵抗体層および電極の所定の部分を覆う絶縁保護被膜層をスパッタ法などの薄膜形成方法によって形成する。

このようにして製造された発熱体板と別途製造された回路基板とが放熱板の表面に固定される。さらに発熱体板の電極と回路基板に搭載された駆動ＩＣとがボンディングワイヤーなどで接続され、駆動ＩＣなどが樹脂で封止されてサーマルプリントヘッドが製造される。

特開２００６−３３４７９１号公報

サーマルプリントヘッドにおいて、駆動ＩＣなどを封止する樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。エポキシ樹脂は、熱硬化後に常温で十分な機械的強度を持ち、基板への接着性が高いためである。

駆動ＩＣなどを封止する工程において、熱硬化性樹脂を硬化させるため加熱処理が行われる。このため、発熱体板と回路基板とが熱膨張した状態で封止樹脂が硬化する。その後常温に戻る際には、発熱体板と回路基板との熱膨張係数の違いにより、発熱体板と回路基板との収縮率は異なる。その結果、回路基板がある程度硬い場合には、発熱体板が回路基板に引っ張られて曲がってしまう場合がある。これに伴って発熱体板に形成された抵抗体の配列が曲がる可能性がある。抵抗体配列の曲がりが大きいと、印刷時、プラテンローラと発熱体板との接触状態が悪化し、印刷品質が低下する。

そこで、たとえば回路基板として、フレキシブル基板（ＦＰＣ）にセラミックの板を接着して、発熱体板に熱膨張を近づけたものを用いる方法がある（たとえば特許文献１参照）。しかし、ＦＰＣ上に駆動ＩＣを直接載置し、ボンディングする工程で、ＦＰＣを構成するカバーレイとカバーレイ接着剤が、ボンディングの際に発生する熱などによって緩む場合がある。このような場合、ボンディングワイヤの先端に適切に超音波を加えることができず、ボンディング不良が多発する問題がある。

そこで、本発明は、回路基板にＦＰＣを用いたサーマルプリントヘッドにおいて駆動ＩＣのボンディングの健全性を向上させることを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、絶縁基板と前記絶縁基板の表面に直線状に配列された発熱抵抗体と前記発熱抵抗体から延びる電極とを有する発熱体板と、ベースフィルムと、前記ベースフィルムの表面に所定のパターンで貼りつけられた金属箔と、この金属箔の一部を覆うカバーレイと、前記カバーレイと前記金属箔および前記ベースフィルムと、を接着する接着剤とを有するフレキシブル基板と、底面以外に露出した複数のＩＣ端子を持ち前記底面が前記カバーレイに覆われていない前記金属箔面に接着された駆動ＩＣと、前記ＩＣ端子と前記電極との間に架け渡されたボンディングワイヤと、前記駆動ＩＣと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、回路基板にＦＰＣを用いたサーマルプリントヘッドにおいて駆動ＩＣのボンディングの健全性を向上させることができる。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の一部拡大断面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の一部拡大上面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の上面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態を用いたサーマルプリンタの断面図である。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。

図３は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態の上面図である。図４は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの断面図である。

本実施の形態のサーマルプリントヘッド１１は、放熱板３０と発熱体板２０とフレキシブル基板４０とを有している。放熱板３０は、たとえばアルミニウムなどの金属で形成された長方形の平板である。

発熱体板２０は、セラミック基板２２およびグレーズ層２５からなる絶縁基板を有している。セラミック基板２２は、たとえばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成された長方形の平板である。セラミック基板２２の一方の表面は放熱板３０と向かい合っており、他方の表面にはグレーズ層２５が融着している。グレーズ層２５は、ガラスで形成されている。グレーズ層２５には、セラミック基板２２の表面から突出する突条部２１が形成されている。突条部２１は、セラミック基板２２の一方の長辺に近接してほぼ直線状に延びている。

グレーズ層２５の表面には、突条部２１が延びる方向に沿って間隔を置いて突条部２１を跨ぐように抵抗体層が形成されている。また、抵抗体層の表面には、金属配線層２８が形成されている。金属配線層２８には突条部２１の一部を跨ぐ切欠部が形成されていて、抵抗体層の金属配線層２８と重なり合わない部分が発熱抵抗体２６となる。このようにして発熱抵抗体２６が突条部２１の表面に間隔を置いて複数配列されて、突条部２１のラインに沿った線状の発熱領域２４が形成されている。発熱体板２０には、グレーズ層２５、金属配線層２８および抵抗体層の保護のために、これらを覆う絶縁保護層２９が形成されている。

また、サーマルプリントヘッド１１は、発熱領域２４を発熱させる駆動回路を有している。その駆動回路は、たとえば発熱体板２０と同じ側の表面で放熱板３０に載置されたフレキシブル基板４０の上に形成されている。フレキシブル基板４０には、発熱領域２４に所定の発熱パターンを形成するための制御信号や駆動電力が入力される。

このサーマルプリントヘッド１１を用いたプリンタは、発熱領域２４の表面の法線上に位置する軸６２を中心とする円筒状のプラテンローラ６１を有している。プラテンローラ６１によって被印刷媒体６０がサーマルプリントヘッド１１に押し付けられる。この状態で発熱領域２４の発熱抵抗体２６が発熱することによって、被印刷媒体６０に印画される。被印刷媒体６０が副走査方向に搬送されながら、主走査方向に延びる発熱領域２４が所定のパターンで発熱することによって、被印刷媒体６０には所望の画像が形成される。

図１は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの一部拡大断面図である。図２は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの一部拡大上面図である。なお、図２には、封止樹脂の図示を省略している。

フレキシブル基板４０は、ベースフィルム５１と銅箔５２，５３と接着剤５４，５５とカバーレイ５６，５７とを有する。銅箔５２，５３は、ベースフィルムの両面に貼りつけられている。ベースフィルム５１の両面に貼りつけられた銅箔５２，５３には、それぞれ所定の配線パターンが形成されている。また、銅箔５２，５３の大部分は、接着剤５４，５５を用いて接着されたカバーレイ５６，５７で覆われている。

フレキシブル基板４０の放熱板３０と対向する面の反対側には、カバーレイ５６で覆われていない部分が形成されている。フレキシブル基板４０のカバーレイ５６で覆われずに銅箔５２が露出している部分には、駆動ＩＣ４２が固定されている。銅箔５２と駆動ＩＣ４２との固定には、たとえば熱硬化性樹脂が用いられる。駆動ＩＣ４２が載置される部分の銅箔５２は、たとえばアース部となっている。

フレキシブル基板４０の駆動ＩＣ４２が固定された部分の裏側には、接着剤７２を用いて補強用のガラスエポキシ基板７１が接着されている。ガラスエポキシ基板７１は、接着剤７３を用いて放熱板３０に固定されている。また、発熱体板２０は、接着剤および両面テープ７４などで放熱板３０に固定されている。

駆動回路は、フレキシブル基板４０に設けられた駆動ＩＣ４２などの電気部品を有している。駆動ＩＣ４２は、集積回路（Integrated Circuit）であり、底面以外に露出した複数のＩＣ端子８１を有している。

発熱体板２０と駆動回路とは、たとえば発熱体板２０と駆動ＩＣ４２のＩＣ端子８１との間に架け渡されたボンディングワイヤ４４によって電気的に接続される。さらに、回路基板４０の表面に形成された配線パターンと駆動ＩＣ４２との間もボンディングワイヤ４４で電気的に接続される。駆動ＩＣ４２およびボンディングワイヤ４４は、たとえば封止樹脂４８によって封止される。

駆動ＩＣ４２をフレキシブル基板４０のカバーレイ５６の上に載置した場合、駆動ＩＣ４２と発熱体板２０との間などのワイヤボンディングの際、発生した熱によってカバーレイ５６を接着する接着剤５４が軟化する可能性がある。その結果、ワイヤボンディングのために超音波を加えると、接着剤５４が軟化しているため、駆動ＩＣ４２が変位する可能性がある。また、その超音波の振動が接着剤５４に吸収され、ボンディング用のワイヤに超音波が印加されず、発生する摩擦熱が小さくなり、ボンディング不良が生じる可能性がある。

しかし、本実施の形態では、駆動ＩＣ４２のベースフィルム５１に貼りつけられた銅箔５２に直接載置されているため、超音波の振動でカバーレイ５６を接着する接着剤５４が熱で軟化することがない。このため、ボンディング不良が生じる可能性が低減される。つまり、本実施の形態によれば、回路基板にＦＰＣを用いたサーマルプリントヘッドにおいて駆動ＩＣのボンディングの健全性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、フレキシブル基板４０として、両面銅張板を用いたものとしているが、片側のみに金属箔を貼ったものでもよい。この場合、駆動ＩＣ４２の裏側にまったく接着剤５５が存在しないこととなるため、さらにボンディング不良が生じる可能性が低減される。

また、ガラスエポキシ基板７１とフレキシブル基板４０との接着にも接着剤７２を用いているが、この接着剤７２は、駆動ＩＣ４２から離れているため、熱の影響を受けにくい。また、この接着剤７２として熱硬化性樹脂などを用いておけば、ワイヤボンディングの際に発生した熱の影響を小さくすることができる。

なお、本実施の形態では、フレキシブル基板４０はガラスエポキシ基板７１を介して放熱板３０と接着することとしているが、フレキシブル基板４０を直接放熱板３０と接着してもよい。また、フレキシブル基板４０を発熱体板２０に接着してもよい。

１１…サーマルプリントヘッド、２０…発熱体板、２１…突条部、２２…セラミック基板、２４…発熱領域、２５…グレーズ層、２６…発熱抵抗体、２８…金属配線層、２９…絶縁保護層、３０…放熱板、４０…フレキシブル基板、４２…駆動ＩＣ、４４…ボンディングワイヤ、５１…ベースフィルム、５２…銅箔、５３…銅箔、５４…接着剤、５５…接着剤、５６…カバーレイ、５７…カバーレイ、６０…被印刷媒体、６１…プラテンローラ、６２…軸、７１…ガラスエポキシ基板、７２…接着剤、７３…接着剤、７４…両面テープ、８１…ＩＣ端子

Claims

絶縁基板と前記絶縁基板の表面に直線状に配列された発熱抵抗体と前記発熱抵抗体から延びる電極とを有する発熱体板と、
ベースフィルムと、前記ベースフィルムの表面に所定のパターンで貼りつけられた金属箔と、この金属箔の一部を覆うカバーレイと、前記カバーレイと前記金属箔および前記ベースフィルムと、を接着する接着剤とを有するフレキシブル基板と、
底面以外に露出した複数のＩＣ端子を持ち前記底面が前記カバーレイに覆われていない前記金属箔面に接着された駆動ＩＣと、
前記ＩＣ端子と前記電極との間に架け渡されたボンディングワイヤと、
前記駆動ＩＣと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。
前記フレキシブル基板は、前記ベースフィルムの両面に金属箔が貼りつけられていることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
前記駆動ＩＣに対して裏側で前記フレキシブル基板に接着された硬質の補強板をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。
前記補強板と前記フレキシブル基板とは熱硬化性樹脂で接着されていることを特徴とする請求項３に記載のサーマルプリントヘッド。
前記補強板はガラスエポキシ板であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のサーマルプリントヘッド。