JP7022239B2 - Thermal print head - Google Patents

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JP7022239B2 JP2021089445A JP2021089445A JP7022239B2 JP 7022239 B2 JP7022239 B2 JP 7022239B2 JP 2021089445 A JP2021089445 A JP 2021089445A JP 2021089445 A JP2021089445 A JP 2021089445A JP 7022239 B2 JP7022239 B2 JP 7022239B2
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Description

本発明は、サーマルプリントヘッドに関する。 The present invention relates to a thermal print head.

従来から知られているサーマルプリントヘッドは、基板と、抵抗体層と、配線層と、を備える。このようなサーマルプリントヘッドは、たとえば特許文献1に開示されている。同文献に開示のサーマルプリントヘッドにおいて、抵抗体層および配線層は、基板に形成されている。抵抗体層は、主走査方向に配列された複数の発熱部を有する。 Conventionally known thermal printheads include a substrate, a resistor layer, and a wiring layer. Such a thermal print head is disclosed in, for example, Patent Document 1. In the thermal printhead disclosed in the same document, the resistor layer and the wiring layer are formed on the substrate. The resistor layer has a plurality of heat generating portions arranged in the main scanning direction.

より確実に印字を行うには、複数の発熱部をより強く印刷媒体に押し付けることが好ましい。しかしながら、サーマルプリントヘッドのうち複数の発熱部以外の部位と印刷媒体とが干渉することは避けるべきである。 In order to perform printing more reliably, it is preferable to press the plurality of heat generating portions against the printing medium more strongly. However, it should be avoided that the print medium interferes with a portion of the thermal print head other than the plurality of heat generating portions.

特開2012-51319号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-51319

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より確実に印字を行う事が可能なサーマルプリントヘッドを提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a thermal print head capable of printing more reliably.

本発明によって提供されるサーマルプリントヘッドは、半導体基板と、前記半導体基板
に支持され且つ通電によって発熱する主走査方向に配列された複数の発熱部を有する抵抗体層と、前記半導体基板に支持され且つ前記複数の発熱部に通電するための導通経路に含まれる配線層と、を備えるサーマルプリントヘッドであって、前記半導体基板は、厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面と、前記主面から前記厚さ方向に突出し且つ主走査方向に長く延びる凸状部と、を有し、前記複数の発熱部は、前記厚さ方向視において前記凸状部と重なることを特徴としている。
The thermal printhead provided by the present invention is supported by the semiconductor substrate, a resistor layer supported by the semiconductor substrate and having a plurality of heat generating portions arranged in the main scanning direction to generate heat by energization, and the semiconductor substrate. A thermal print head including a wiring layer included in a conduction path for energizing the plurality of heat generating portions, wherein the semiconductor substrate has a main surface and a back surface facing opposite sides in the thickness direction, and the above-mentioned It has a convex portion that protrudes from the main surface in the thickness direction and extends long in the main scanning direction, and the plurality of heat generating portions are characterized in that they overlap with the convex portion in the thickness direction view.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記主面は、前記凸状部を挟んで副走査方向に互いに離間する第領域および第領域を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the main surface has a first region and a first region that are separated from each other in the sub-scanning direction with the convex portion interposed therebetween.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記凸状部は、前記主面と平行であり且つ前記主面から厚さ方向に離間した天面、前記天面と前記第領域との間に介在し且つ前記主面に対して傾斜した第傾斜側面と、前記天面と前記第領域との間に介在し且つ前記主面に対して傾斜した第傾斜側面と、を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the convex portion is interposed at a top surface parallel to the main surface and separated from the main surface in the thickness direction, between the top surface and the first region. It also has a first inclined side surface that is inclined with respect to the main surface, and a first inclined side surface that is interposed between the top surface and the first region and is inclined with respect to the main surface.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の発熱部は、前記厚さ方向視において前記天面と重なる。 In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of heat generating portions overlap with the top surface in the thickness direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記凸状部は、前記天面と前記第傾斜側面との間に介在し且つ前記天面となす角度が前記第傾斜側面と前記天面とがなす角度よりも小である第補助傾斜側面を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the convex portion is interposed between the top surface and the first inclined side surface, and the angle formed by the top surface is the angle formed by the first inclined side surface and the top surface. Has a first auxiliary tilted side that is smaller than.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記凸状部は、前記天面と前記第傾斜側面との間に介在し且つ前記天面となす角度が前記第傾斜側面と前記天面とがなす角度よりも小である第補助傾斜側面を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the convex portion is interposed between the top surface and the first inclined side surface, and the angle formed by the top surface is the angle formed by the first inclined side surface and the top surface. Has a first auxiliary tilted side that is smaller than.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通経路は、前記半導体基板を含む。 In a preferred embodiment of the invention, the conduction path includes the semiconductor substrate.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線層は、前記複数の発熱部に各別に繋がる複数の個別電極と、前記複数の発熱部を挟んで前記複数の個別電極とは反対側に配置された部分を有しており且つ前記複数の発熱部と導通する共通電極とを有しており、前記共通電極と前記半導体基板とが導通している。 In a preferred embodiment of the present invention, the wiring layer is arranged on a side opposite to the plurality of individual electrodes having the plurality of individual electrodes connected to the plurality of heat generating portions and the plurality of individual electrodes sandwiching the plurality of heat generating portions. It also has a common electrode that conducts with the plurality of heat generating portions, and the common electrode and the semiconductor substrate are conductive.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線層および抵抗体層を覆う絶縁性保護層を備える。 In a preferred embodiment of the present invention, an insulating protective layer covering the wiring layer and the resistor layer is provided.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体基板と前記配線層および抵抗体層との間に設けられた絶縁層を備えており、前記絶縁層は、前記半導体基板と前記共通電極とを導通させる共通電極用第開口を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, an insulating layer provided between the semiconductor substrate and the wiring layer and the resistor layer is provided, and the insulating layer conducts the semiconductor substrate and the common electrode. It has a first opening for a common electrode to be made to.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極用第開口は、主走査方向に長く延びる形状である。 In a preferred embodiment of the present invention, the common electrode opening has a shape extending long in the main scanning direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗体層は、前記共通電極用第開口を通じて前記半導体基板に接する抵抗側第貫通導通部を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the resistor layer has a resistance-side through conduction portion that contacts the semiconductor substrate through the common electrode opening.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極は、前記抵抗側第貫通導通部に接する配線側第貫通導通部を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the common electrode has a wiring-side through-conducting portion in contact with the resistance-side through-conducting portion.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層は、前記複数の発熱部を挟んで副走査方向において共通電極用第開口とは反対側に位置し且つ前記半導体基板と前記個別電極とを導通させる共通電極用第開口を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the insulating layer is located on the side opposite to the common electrode first opening in the sub-scanning direction with the plurality of heat generating portions interposed therebetween, and conducts the semiconductor substrate and the individual electrodes. It has a first opening for a common electrode to be made to.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗体層は、前記共通電極用第開口を通じて前記半導体基板に接する抵抗側第貫通導通部を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the resistor layer has a resistance-side through conduction portion that contacts the semiconductor substrate through the common electrode opening.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極は、前記抵抗側第貫通導通部に接する配線側第貫通導通部を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the common electrode has a wiring-side through-conducting portion in contact with the resistance-side through-conducting portion.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線層に導通し且つ前記複数の発熱部に個別に通電させる複数の制御素子を備える。 In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of control elements that conduct the wiring layer and individually energize the plurality of heat generating portions are provided.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極用第開口は、前記厚さ方向視において前記制御素子と重なる。 In a preferred embodiment of the present invention, the common electrode opening overlaps with the control element in the thickness direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁性保護層は、前記複数の個別電極および前記共通電極の少なくとも一方の一部ずつを露出させる制御素子用開口を有する。 In a preferred embodiment of the invention, the insulating protective layer has a control element opening that exposes at least a portion of each of the plurality of individual electrodes and the common electrode.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御素子用開口に形成された制御素子用パッドを備える。 In a preferred embodiment of the present invention, a control element pad formed in the control element opening is provided.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御素子は、前記制御素子用パッドに導通接合されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the control element is conduction-bonded to the control element pad.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁性保護層は、副走査方向において前記制御素子に対して前記複数の発熱部とは反対側に位置し且つ前記配線層を露出させる配線部材用開口を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the insulating protective layer is located on the side opposite to the plurality of heat generating portions with respect to the control element in the sub-scanning direction, and is an opening for a wiring member that exposes the wiring layer. Has.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線部材用開口に形成された配線部材用パッドを備える。 In a preferred embodiment of the present invention, a wiring member pad formed in the wiring member opening is provided.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線部材用パッドに接合された配線部材を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the wiring member is joined to the wiring member pad.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線部材は、フレキシブル配線基板である。 In a preferred embodiment of the present invention, the wiring member is a flexible wiring board.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極用第開口は、前記厚さ方向視において前記第領域と重なる。 In a preferred embodiment of the present invention, the common electrode opening overlaps with the first region in the thickness direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記共通電極用第開口は、前記厚さ方向視において前記第領域と重なる。 In a preferred embodiment of the present invention, the common electrode opening overlaps with the first region in the thickness direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御素子は、前記厚さ方向視において前記第領域と重なる。 In a preferred embodiment of the invention, the control element overlaps the first region in the thickness direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記厚さ方向視において前記複数の発熱部と重なり且つ前記絶縁性保護層上に積層された導電性保護層を備える。 In a preferred embodiment of the present invention, a conductive protective layer that overlaps with the plurality of heat generating portions and is laminated on the insulating protective layer in the thickness direction is provided.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電性保護層は、TiNからなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the conductive protective layer is made of TiN.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁性保護層は、前記導電性保護層と前記共通電極とを導通させる導電性保護層用開口を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the insulating protective layer has an opening for a conductive protective layer that conducts the conductive protective layer and the common electrode.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電性保護層は、前記導電性保護層用開口を通じて前記共通電極に接する保護層貫通導電部を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the conductive protective layer has a protective layer penetrating conductive portion that contacts the common electrode through the opening for the conductive protective layer.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電性保護層用開口は、前記厚さ方向視において前記第領域と重なる。 In a preferred embodiment of the present invention, the conductive protective layer opening overlaps with the first region in the thickness direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体基板は、Siに金属元素がドープされた材質からなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the semiconductor substrate is made of a material in which Si is doped with a metal element.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗体層は、TaNからなる。 In a preferred embodiment of the invention, the resistor layer is made of TaN.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線層は、Cuからなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the wiring layer is made of Cu.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the invention will be more apparent by the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

本発明の第1実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示す平面図である。It is a top view which shows the thermal print head based on 1st Embodiment of this invention. 図1のII-II線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II-II line of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the thermal print head of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。It is an enlarged plan view of the main part which shows the thermal print head of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part which shows an example of the manufacturing method of the thermal print head of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part which shows an example of the manufacturing method of the thermal print head of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part which shows an example of the manufacturing method of the thermal print head of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part which shows an example of the manufacturing method of the thermal print head of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part which shows an example of the manufacturing method of the thermal print head of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part which shows an example of the manufacturing method of the thermal print head of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part which shows an example of the manufacturing method of the thermal print head of FIG. 図1のサーマルプリントヘッドの変形例を示す要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modified example of the thermal print head of FIG. 本発明の第2実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示す要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part which shows the thermal print head based on 2nd Embodiment of this invention. 図13のサーマルプリントヘッドの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing an example of a method for manufacturing the thermal print head of FIG.

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1~図4は、本発明の第1実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドA1は、半導体基板1、絶縁層2、配線層3、抵抗体層4、絶縁性保護層5、導電性保護層6、複数の制御素子7、保護樹脂8、支持部材91および配線部材92を備えている。サーマルプリントヘッドA1は、プラテンローラ991との間に挟まれて搬送される印刷媒体992に印刷を施すプリンタに組み込まれるものである。このような印刷媒体992としては、たとえばバーコードシートやレシートを作成するための感熱紙が挙げられる。 1 to 4 show a thermal print head based on the first embodiment of the present invention. The thermal print head A1 of the present embodiment includes a semiconductor substrate 1, an insulating layer 2, a wiring layer 3, a resistor layer 4, an insulating protective layer 5, a conductive protective layer 6, a plurality of control elements 7, a protective resin 8, and a support. It includes a member 91 and a wiring member 92. The thermal print head A1 is incorporated in a printer that prints on a print medium 992 that is sandwiched and conveyed between the platen roller 991 and the platen roller 991. Examples of such a print medium 992 include a bar code sheet and a thermal paper for producing a receipt.

図1は、サーマルプリントヘッドA1を示す平面図である。図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。図3は、サーマルプリントヘッドA1を示す要部拡大断面図である。図4は、サーマルプリントヘッドA1を示す要部拡大平面図である。なお、理解の便宜上、図3においては、支持部材91を省略している。また、図4は、サーマルプリントヘッドA1の一部を示している。 FIG. 1 is a plan view showing the thermal print head A1. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the thermal print head A1. FIG. 4 is an enlarged plan view of a main part showing the thermal print head A1. For convenience of understanding, the support member 91 is omitted in FIG. Further, FIG. 4 shows a part of the thermal print head A1.

半導体基板1は、通電を許容する抵抗率を有する半導体材料からなる。このような半導体材料としては、たとえば、Siに金属元素がドープされた材質が挙げられる。半導体基板1は、主面11、裏面12および凸状部13を有する。 The semiconductor substrate 1 is made of a semiconductor material having a resistivity that allows energization. Examples of such a semiconductor material include a material in which Si is doped with a metal element. The semiconductor substrate 1 has a main surface 11, a back surface 12, and a convex portion 13.

主面11および裏面12は、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向く。凸状部13は、主面11から厚さ方向zに突出した部位である。凸状部13は、主走査方向xに長く延びている。 The main surface 11 and the back surface 12 face each other in the thickness direction z. The convex portion 13 is a portion protruding from the main surface 11 in the thickness direction z. The convex portion 13 extends long in the main scanning direction x.

主面11は、凸状部13を挟んで副走査方向に互いに離間する第1領域111および第2領域112を有する。 The main surface 11 has a first region 111 and a second region 112 that are separated from each other in the sub-scanning direction with the convex portion 13 interposed therebetween.

凸状部13は、天面130、第1傾斜側面131および第2傾斜側面132を有する。天面130は、主面11と平行であり且つ主面11から厚さ方向に離間している。第1傾斜側面131は、天面130と第1領域111との間に介在しており、主面11に対して傾斜している。第2傾斜側面132は、天面130と第2領域112との間に介在しており、主面11に対して傾斜している。 The convex portion 13 has a top surface 130, a first inclined side surface 131, and a second inclined side surface 132. The top surface 130 is parallel to the main surface 11 and is separated from the main surface 11 in the thickness direction. The first inclined side surface 131 is interposed between the top surface 130 and the first region 111, and is inclined with respect to the main surface 11. The second inclined side surface 132 is interposed between the top surface 130 and the second region 112, and is inclined with respect to the main surface 11.

本実施形態においては、主面11として、(100)面が選択されている。また、第1傾斜側面131および第2傾斜側面132が天面130および主面11となす角度は、同一であり、たとえば54.7度である。 In this embodiment, the (100) plane is selected as the main plane 11. Further, the angles formed by the first inclined side surface 131 and the second inclined side surface 132 with the top surface 130 and the main surface 11 are the same, for example, 54.7 degrees.

主面11は、第1領域111および第2領域112を有する。第1領域111と第2領域112とは、凸状部13によって互いに区画された領域である。本実施形態においては、第2領域112は、第1領域111よりも副走査方向y寸法および面積が大である。 The main surface 11 has a first region 111 and a second region 112. The first region 111 and the second region 112 are regions partitioned from each other by the convex portion 13. In the present embodiment, the second region 112 has a larger sub-scanning direction y dimension and area than the first region 111.

半導体基板1の大きさは特に限定されないが、一例を挙げると、半導体基板1の副走査方向y寸法が、2.0mm~3.0mm程度、x方向寸法が、100mm~150mm程度である。主面11と裏面12との厚さ方向z距離が、400μm~500μm程度、凸状部13の厚さ方向z高さが、250μm~400μm程度である。 The size of the semiconductor substrate 1 is not particularly limited, but for example, the sub-scanning direction y dimension of the semiconductor substrate 1 is about 2.0 mm to 3.0 mm, and the x-direction dimension is about 100 mm to 150 mm. The z-distance in the thickness direction between the main surface 11 and the back surface 12 is about 400 μm to 500 μm, and the z-height in the thickness direction of the convex portion 13 is about 250 μm to 400 μm.

絶縁層2は、半導体基板1の主面11および凸状部13と配線層3および抵抗体層4との間に設けられている。絶縁層2は、絶縁性材料からなり、たとえばSiO2やSiNからなる。絶縁層2の厚さは特に限定されず、その一例を挙げるとたとえば5μm~10μm程度である。 The insulating layer 2 is provided between the main surface 11 and the convex portion 13 of the semiconductor substrate 1 and the wiring layer 3 and the resistor layer 4. The insulating layer 2 is made of an insulating material, for example, SiO 2 or SiN. The thickness of the insulating layer 2 is not particularly limited, and an example thereof is, for example, about 5 μm to 10 μm.

絶縁層2は、共通電極用第1開口21および共通電極用第2開口22を有する。共通電極用第1開口21は、絶縁層2を厚さ方向zに貫通している。本実施形態においては、共通電極用第1開口21は、厚さ方向z視において第1領域111と重なっている。また、共通電極用第1開口21は、主走査方向xに長く延びる形状であり、たとえばスリット状である。 The insulating layer 2 has a first opening 21 for a common electrode and a second opening 22 for a common electrode. The first opening 21 for the common electrode penetrates the insulating layer 2 in the thickness direction z. In the present embodiment, the first opening 21 for the common electrode overlaps with the first region 111 in the z-view in the thickness direction. Further, the first opening 21 for the common electrode has a shape extending long in the main scanning direction x, for example, a slit shape.

共通電極用第2開口22は、絶縁層2を厚さ方向zに貫通している。本実施形態においては、共通電極用第2開口22は、厚さ方向z視において第2領域112と重なっている。 The second opening 22 for the common electrode penetrates the insulating layer 2 in the thickness direction z. In the present embodiment, the second opening 22 for the common electrode overlaps with the second region 112 in the z-view in the thickness direction.

抵抗体層4は、半導体基板1に支持されており、本実施形態においては、絶縁層2上に形成されている。抵抗体層4は、複数の発熱部41を有している。複数の発熱部41は、各々に選択的に通電されることにより、印刷媒体992を局所的に加熱するものである。複数の発熱部41は、主走査方向xに沿って配置されている。本実施形態においては、複数の発熱部41は、厚さ方向z視において凸状部13に重なっており、より具体的には天面130にその全てが重なっている。抵抗体層4は、たとえばTaNからなる。 The resistor layer 4 is supported by the semiconductor substrate 1 and is formed on the insulating layer 2 in the present embodiment. The resistor layer 4 has a plurality of heat generating portions 41. The plurality of heat generating units 41 locally heat the print medium 992 by selectively energizing each of them. The plurality of heat generating portions 41 are arranged along the main scanning direction x. In the present embodiment, the plurality of heat generating portions 41 overlap the convex portions 13 in the thickness direction z-view, and more specifically, all of them overlap the top surface 130. The resistor layer 4 is made of, for example, TaN.

発熱部41の形状は特に限定されないが、図4に示す例においては、発熱部41は、屈曲形状とされている。 The shape of the heat generating portion 41 is not particularly limited, but in the example shown in FIG. 4, the heat generating portion 41 has a bent shape.

本実施形態においては、抵抗体層4は、抵抗側第1貫通導通部421および抵抗側第2貫通導通部422を有する。抵抗側第1貫通導通部421は、共通電極用第1開口21を通じて半導体基板1の主面11の第1領域111に接している。抵抗側第2貫通導通部422は、共通電極用第2開口22を通じて半導体基板1の主面11の第2領域112に接している。 In the present embodiment, the resistor layer 4 has a resistance-side first through conduction portion 421 and a resistance-side second through conduction portion 422. The resistance-side first through conduction portion 421 is in contact with the first region 111 of the main surface 11 of the semiconductor substrate 1 through the first opening 21 for the common electrode. The second through conduction portion 422 on the resistance side is in contact with the second region 112 of the main surface 11 of the semiconductor substrate 1 through the second opening 22 for the common electrode.

配線層3は、複数の発熱部41に通電するための導通経路を構成するためのものである。配線層3は、半導体基板1に支持されており、本実施形態においては、抵抗体層4上に積層されている。なお、配線層3は、半導体基板1と抵抗体層4との間に介在してもよい。配線層3は、抵抗体層4よりも低抵抗な金属材料からなり、たとえばCuからなる。また、配線層3は、Cuからなる層と、当該層と抵抗体層4との間に介在するTiからなる層とを有する構成であってもよい。 The wiring layer 3 is for forming a conduction path for energizing a plurality of heat generating portions 41. The wiring layer 3 is supported by the semiconductor substrate 1, and in the present embodiment, the wiring layer 3 is laminated on the resistor layer 4. The wiring layer 3 may be interposed between the semiconductor substrate 1 and the resistor layer 4. The wiring layer 3 is made of a metal material having a lower resistance than that of the resistor layer 4, and is made of, for example, Cu. Further, the wiring layer 3 may have a configuration having a layer made of Cu and a layer made of Ti interposed between the layer and the resistor layer 4.

配線層3は、複数の個別電極31および共通電極32を有する。複数の個別電極31は、複数の発熱部41に各別に繋がっている。本実施形態においては、複数の個別電極31は、複数の発熱部41に対して、副走査方向yにおいて第2領域112側に位置している。 The wiring layer 3 has a plurality of individual electrodes 31 and a common electrode 32. The plurality of individual electrodes 31 are individually connected to the plurality of heat generating portions 41. In the present embodiment, the plurality of individual electrodes 31 are located on the second region 112 side in the sub-scanning direction y with respect to the plurality of heat generating portions 41.

共通電極32は、複数の発熱部41を挟んで複数の個別電極31とは副走査方向yにおいて反対側に配置された部分を有している。また、実施形態の共通電極32は、複数の個別電極31よりも副走査方向y方向において第2領域112側(図3における図中左方側)に位置する部分を有している。共通電極32は、複数の発熱部41のすべてと導通している。なお、図3は、理解の便宜上、第2領域112において共通電極32を横切る断面を示しているが、主走査方向xにおける他の位置における断面では、配線層3は、共通電極32とは電位が異なり絶縁された複数の部分を有している。 The common electrode 32 has a portion arranged on the side opposite to the plurality of individual electrodes 31 in the sub-scanning direction y with the plurality of heat generating portions 41 interposed therebetween. Further, the common electrode 32 of the embodiment has a portion located on the second region 112 side (left side in the figure in FIG. 3) in the sub-scanning direction y direction with respect to the plurality of individual electrodes 31. The common electrode 32 is electrically connected to all of the plurality of heat generating portions 41. Note that FIG. 3 shows a cross section crossing the common electrode 32 in the second region 112 for convenience of understanding, but in the cross section at another position in the main scanning direction x, the wiring layer 3 has a potential different from that of the common electrode 32. Has different and insulated parts.

図3および図4から理解されるように、本実施形態においては、抵抗体層4のうち複数の個別電極31と共通電極32との間において配線層3から露出した部分が、複数の発熱部41となっている。 As can be understood from FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, the portion of the resistor layer 4 exposed from the wiring layer 3 between the plurality of individual electrodes 31 and the common electrode 32 is a plurality of heat generating portions. It is 41.

本実施形態においては、共通電極32は、配線側第1貫通導通部321および配線側第2貫通導通部322を有する。配線側第1貫通導通部321は、抵抗体層4の抵抗側第1貫通導通部421に接している。配線側第2貫通導通部322は、抵抗体層4の抵抗側第2貫通導通部422に接している。このような構成により、配線層3の共通電極32のうち厚さ方向z視において第1領域111と重なる部分は、絶縁層2の共通電極用第1開口21を通じて、抵抗側第1貫通導通部421を介することにより、半導体基板1と導通している。また、共通電極32のうち厚さ方向z視において第2領域112と重なる部分は、絶縁層2の共通電極用第2開口22を通じて、抵抗側第2貫通導通部422を介することにより、半導体基板1と導通している。この結果、本実施形態においては、複数の発熱部41に通電するための導通経路が、配線層3と半導体基板1とを含んでいる。より具体的には、共通電極32に流れる電流が半導体基板1を経由する構成となっている。 In the present embodiment, the common electrode 32 has a wiring-side first through conduction portion 321 and a wiring-side second through conduction portion 322. The wiring-side first through conductive portion 321 is in contact with the resistance-side first through conductive portion 421 of the resistor layer 4. The wiring side second through conduction portion 322 is in contact with the resistance side second through conduction portion 422 of the resistor layer 4. With such a configuration, the portion of the common electrode 32 of the wiring layer 3 that overlaps with the first region 111 in the thickness direction z is the first through conduction portion on the resistance side through the first opening 21 for the common electrode of the insulating layer 2. It is electrically connected to the semiconductor substrate 1 via 421. Further, the portion of the common electrode 32 that overlaps with the second region 112 in the z-view in the thickness direction passes through the second opening 22 for the common electrode of the insulating layer 2 and via the second through conduction portion 422 on the resistance side, thereby forming a semiconductor substrate. It is conducting with 1. As a result, in the present embodiment, the conduction path for energizing the plurality of heat generating portions 41 includes the wiring layer 3 and the semiconductor substrate 1. More specifically, the current flowing through the common electrode 32 is configured to pass through the semiconductor substrate 1.

絶縁性保護層5は、配線層3および抵抗体層4を覆っている。絶縁性保護層5は、絶縁性の材料からなり、配線層3および抵抗体層4を保護している。絶縁性保護層5の材質は、たとえばSiO2である。 The insulating protective layer 5 covers the wiring layer 3 and the resistor layer 4. The insulating protective layer 5 is made of an insulating material and protects the wiring layer 3 and the resistor layer 4. The material of the insulating protective layer 5 is, for example, SiO 2 .

絶縁性保護層5は、導電性保護層用開口51、複数の制御素子用開口52および複数の配線部材用開口53を有する。導電性保護層用開口51は、厚さ方向z視において第1領域111と重なっており、共通電極32を露出させている。導電性保護層用開口51は、たとえば主走査方向xに長く延びる形状である。図示された例においては、導電性保護層用開口51は、厚さ方向z視において共通電極用第1開口21と重なっている。制御素子用開口52は、厚さ方向z視において第2領域112と重なっており、複数の個別電極31および共通電極32をそれぞれ露出させている。 The insulating protective layer 5 has an opening 51 for a conductive protective layer, a plurality of openings 52 for control elements, and a plurality of openings 53 for wiring members. The opening 51 for the conductive protective layer overlaps with the first region 111 in the z-view in the thickness direction, and exposes the common electrode 32. The opening 51 for the conductive protective layer has a shape that extends long in, for example, the main scanning direction x. In the illustrated example, the opening 51 for the conductive protective layer overlaps with the first opening 21 for the common electrode in the z-view in the thickness direction. The opening 52 for the control element overlaps with the second region 112 in the z-view in the thickness direction, and exposes the plurality of individual electrodes 31 and the common electrode 32, respectively.

複数の配線部材用開口53は、複数の制御素子用開口52に対して複数の発熱部41とは副走査方向yにおいて反対側に設けられている。複数の配線部材用開口53は、配線層3の共通電極32や、x方向において共通電極32とは異なる位置に設けられ且つ共通電極32とは絶縁された配線層3の他の部分をそれぞれ露出させている。 The plurality of wiring member openings 53 are provided on the side opposite to the plurality of heat generating portions 41 in the sub-scanning direction y with respect to the plurality of control element openings 52. The plurality of wiring member openings 53 expose the common electrode 32 of the wiring layer 3 and other parts of the wiring layer 3 provided at positions different from the common electrode 32 in the x direction and insulated from the common electrode 32, respectively. I'm letting you.

導電性保護層6は、厚さ方向z視において複数の発熱部41と重なり且つ絶縁性保護層5上に積層されている。導電性保護層6は、導電性材料からなり、たとえばAlNからなる。導電性保護層6は、厚さ方向z視において第1領域111と重なる部分を有しており、保護層貫通導電部61を有する。保護層貫通導電部61は、導電性保護層用開口51を通じて共通電極32に接している。 The conductive protective layer 6 overlaps with a plurality of heat generating portions 41 and is laminated on the insulating protective layer 5 in the z-viewing in the thickness direction. The conductive protective layer 6 is made of a conductive material, for example, AlN. The conductive protective layer 6 has a portion that overlaps with the first region 111 in the z-viewing in the thickness direction, and has a protective layer penetrating conductive portion 61. The conductive portion 61 penetrating the protective layer is in contact with the common electrode 32 through the opening 51 for the conductive protective layer.

複数の制御素子7は、配線層3に導通し且つ複数の発熱部41に個別に通電させるためのものである。複数の制御素子7は、主走査方向xに配列されている。複数の制御素子7は、厚さ方向z視において共通電極用第2開口22と重なっている。 The plurality of control elements 7 are for conducting the wiring layer 3 and individually energizing the plurality of heat generating portions 41. The plurality of control elements 7 are arranged in the main scanning direction x. The plurality of control elements 7 overlap with the second opening 22 for the common electrode in the z-viewing in the thickness direction.

本実施形態においては、サーマルプリントヘッドA1は、制御素子用パッド381を有する。制御素子用パッド381は、Cu,Ni等の金属からなり、制御素子用開口52に形成されている。制御素子7は、複数の制御素子電極71を有している。制御素子電極71は、制御素子用パッド381に導電性接合材79を介して導通接合されている。導電性接合材79は、たとえばはんだである。 In the present embodiment, the thermal print head A1 has a pad 381 for a control element. The control element pad 381 is made of a metal such as Cu or Ni, and is formed in the control element opening 52. The control element 7 has a plurality of control element electrodes 71. The control element electrode 71 is conductively bonded to the control element pad 381 via a conductive bonding material 79. The conductive bonding material 79 is, for example, solder.

本実施形態においては、制御素子7は、導電性保護層6の厚さ方向z上方の面である導電性保護層表面S6よりも、厚さ方向zにおいて半導体基板1側に位置している。また、制御素子7は、抵抗体層4の厚さ方向z上方の面である抵抗体層表面S4よりも、厚さ方向zにおいて半導体基板1側に位置している。 In the present embodiment, the control element 7 is located on the semiconductor substrate 1 side in the thickness direction z with respect to the surface S6 of the conductive protective layer 6 above the thickness direction z of the conductive protective layer 6. Further, the control element 7 is located on the semiconductor substrate 1 side in the thickness direction z with respect to the resistor layer surface S4 which is the surface of the resistor layer 4 above the thickness direction z.

配線部材92は、配線層3とたとえばプリンタの電源部(図示略)とを導通させるためのものである。配線部材92は、たとえばプリント配線基板である。このような配線部材92は、たとえば樹脂層921、配線層922および保護層923を有する。樹脂層921は、可撓性を有する樹脂からなる。配線層922は、樹脂層921に積層されており、たとえばCu等の金属からなる。保護層923は、樹脂層921に対して配線層922とは反対側に積層されており、樹脂層921および配線層922を保護する層である。 The wiring member 92 is for conducting the wiring layer 3 and, for example, a power supply unit (not shown) of a printer. The wiring member 92 is, for example, a printed wiring board. Such a wiring member 92 has, for example, a resin layer 921, a wiring layer 922, and a protective layer 923. The resin layer 921 is made of a flexible resin. The wiring layer 922 is laminated on the resin layer 921, and is made of a metal such as Cu. The protective layer 923 is laminated on the side opposite to the wiring layer 922 with respect to the resin layer 921, and is a layer that protects the resin layer 921 and the wiring layer 922.

サーマルプリントヘッドA1は、配線部材用パッド382を有している。配線部材用パッド382は、絶縁性保護層5の配線部材用開口53に形成されており、Cu,Ni等の金属からなる。配線部材92の配線層922は、配線部材用パッド382に対して導通接合されている。なお、サーマルプリントヘッドA1は、複数の配線部材用パッド382を有している。図3に示す配線部材用パッド382は、共通電極32と導通している。複数の配線部材用パッド382の幾つかは、配線層3のうち共通電極32とは絶縁された、図3とは異なる位置に設けられた他の部分に導通している。 The thermal print head A1 has a pad 382 for a wiring member. The wiring member pad 382 is formed in the wiring member opening 53 of the insulating protective layer 5, and is made of a metal such as Cu or Ni. The wiring layer 922 of the wiring member 92 is conduction-bonded to the wiring member pad 382. The thermal print head A1 has a plurality of wiring member pads 382. The wiring member pad 382 shown in FIG. 3 is conductive with the common electrode 32. Some of the plurality of wiring member pads 382 are conducting to other portions of the wiring layer 3 that are insulated from the common electrode 32 and are provided at positions different from those shown in FIG.

支持部材91は、半導体基板1を支持している。支持部材91は、たとえばAl等の金属からなる。支持部材91は、凹部911を有している。凹部911は、半導体基板1を収容する部位であり、半導体基板1を支持している。半導体基板1は、凹部911に対してたとえば接合層919によって接合されている。接合層919は、半導体基板1からの熱を支持部材91に伝えるとともに、半導体基板1と支持部材91とを絶縁しうるものが好ましい。このような接合層919として、たとえば樹脂系接着剤が挙げられる。 The support member 91 supports the semiconductor substrate 1. The support member 91 is made of a metal such as Al. The support member 91 has a recess 911. The recess 911 is a portion for accommodating the semiconductor substrate 1 and supports the semiconductor substrate 1. The semiconductor substrate 1 is bonded to the recess 911 by, for example, a bonding layer 919. The bonding layer 919 is preferably one that can transfer heat from the semiconductor substrate 1 to the support member 91 and can insulate the semiconductor substrate 1 and the support member 91. Examples of such a bonding layer 919 include a resin-based adhesive.

支持部材91の寸法は、特に限定されず、その一例を挙げると、副走査方向y寸法が、5.0mm~8.0mm程度、x方向寸法が、100mm~150mm程度である。また、厚さ方向z寸法が、2.0~4.0mm程度である。 The dimensions of the support member 91 are not particularly limited, and for example, the sub-scanning direction y dimension is about 5.0 mm to 8.0 mm, and the x-direction dimension is about 100 mm to 150 mm. Further, the z dimension in the thickness direction is about 2.0 to 4.0 mm.

保護樹脂8は、制御素子7を保護しており、たとえば絶縁性の樹脂からなる。また、保護樹脂8は、厚さ方向z視において凸状部13の第2傾斜側面132と重なり、天面130を露出させている。本実施形態においては、保護樹脂8は、配線部材92の一部を覆っている。 The protective resin 8 protects the control element 7, and is made of, for example, an insulating resin. Further, the protective resin 8 overlaps with the second inclined side surface 132 of the convex portion 13 in the z-viewing in the thickness direction, and exposes the top surface 130. In the present embodiment, the protective resin 8 covers a part of the wiring member 92.

次に、サーマルプリントヘッドA1の製造方法の一例について、図5~11を参照しつつ以下に説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the thermal print head A1 will be described below with reference to FIGS. 5 to 11.

まず、半導体基板材料を用意する。半導体基板材料は、低抵抗な半導体材料からなりたとえばSiに金属元素がドープされた材質からなる。また、この半導体基板材料は、(100)面を有する。この(100)面を所定のマスク層で覆った後に、たとえばKOHを用いた異方性エッチングを行う。これにより、図5に示す半導体基板1が得られる。主面11および天面130は、(100)面である。第1傾斜側面131および第2傾斜側面132は、異方性エッチングによって形成された傾斜面であり、主面11となす角度が、それぞれ54.7度である。なお、本手法と異なり、切削加工等を用いて半導体基板1を形成してもよい。 First, a semiconductor substrate material is prepared. The semiconductor substrate material is made of a low resistance semiconductor material, for example, a material in which Si is doped with a metal element. Further, this semiconductor substrate material has a (100) plane. After covering the (100) surface with a predetermined mask layer, anisotropic etching using, for example, KOH is performed. As a result, the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 5 is obtained. The main surface 11 and the top surface 130 are (100) surfaces. The first inclined side surface 131 and the second inclined side surface 132 are inclined surfaces formed by anisotropic etching, and the angle formed with the main surface 11 is 54.7 degrees, respectively. In addition, unlike this method, the semiconductor substrate 1 may be formed by cutting or the like.

次いで、図6に示すように、絶縁層2を形成する。絶縁層2の形成は、たとえばCVDを用いてSiO2を堆積させることによって行う。また、エッチング等によって、共通電極用第1開口21および共通電極用第2開口22を形成する。 Next, as shown in FIG. 6, the insulating layer 2 is formed. The insulating layer 2 is formed by depositing SiO 2 using, for example, CVD. Further, the first opening 21 for the common electrode and the second opening 22 for the common electrode are formed by etching or the like.

次いで、図7に示すように、抵抗体層4を形成する。抵抗体層4の形成は、たとえば、スパッタリングによって絶縁層2上にTaNの薄膜を形成することによって行う。 Next, as shown in FIG. 7, the resistor layer 4 is formed. The resistance layer 4 is formed, for example, by forming a thin film of TaN on the insulating layer 2 by sputtering.

次いで、抵抗体層4を覆う配線層3を形成する。配線層3の形成は、たとえばめっきやスパッタリング等によってCuからなる層を形成することによって行う。また、Cu層を形成する前に、Ti層を形成してもよい。そして、配線層3の選択的なエッチングと抵抗体層4の選択的なエッチングとを施すことにより、図8に示す配線層3および抵抗体層4が得られる。配線層3は、複数の個別電極31と共通電極32とを有する。抵抗体層4は、複数の発熱部41を有する。また、共通電極32は、配線側第1貫通導通部321および配線側第2貫通導通部322を有する。抵抗体層4は、抵抗側第1貫通導通部421および抵抗側第2貫通導通部422を有する。 Next, the wiring layer 3 that covers the resistor layer 4 is formed. The wiring layer 3 is formed by forming a layer made of Cu by, for example, plating or sputtering. Further, the Ti layer may be formed before the Cu layer is formed. Then, by performing the selective etching of the wiring layer 3 and the selective etching of the resistor layer 4, the wiring layer 3 and the resistor layer 4 shown in FIG. 8 can be obtained. The wiring layer 3 has a plurality of individual electrodes 31 and a common electrode 32. The resistor layer 4 has a plurality of heat generating portions 41. Further, the common electrode 32 has a wiring side first through conduction portion 321 and a wiring side second through conduction portion 322. The resistor layer 4 has a resistance-side first through conduction portion 421 and a resistance-side second through conduction portion 422.

次いで、図9に示すように、絶縁性保護層5を形成する。絶縁性保護層5の形成は、たとえばCVDを用いて絶縁層2、配線層3および抵抗体層4上にSiO2を堆積させた後に、エッチング等を行うことにより実行される。 Then, as shown in FIG. 9, the insulating protective layer 5 is formed. The formation of the insulating protective layer 5 is performed, for example, by depositing SiO 2 on the insulating layer 2, the wiring layer 3, and the resistor layer 4 using CVD, and then performing etching or the like.

次いで、図10に示すように、導電性保護層6を形成する。また、制御素子用パッド381および配線部材用パッド382を形成する。次いで、図11に示すように配線部材92を配線部材用パッド382に接合する。そして、半導体基板1を支持部材91に接合層919を用いて接合した後に保護樹脂8を形成する。以上の工程を経ることにより、サーマルプリントヘッドA1が得られる。 Next, as shown in FIG. 10, the conductive protective layer 6 is formed. Further, a pad 381 for a control element and a pad 382 for a wiring member are formed. Next, as shown in FIG. 11, the wiring member 92 is joined to the wiring member pad 382. Then, the semiconductor substrate 1 is bonded to the support member 91 by using the bonding layer 919, and then the protective resin 8 is formed. By going through the above steps, the thermal print head A1 can be obtained.

次に、サーマルプリントヘッドA1の作用について説明する。 Next, the operation of the thermal print head A1 will be described.

本実施形態によれば、半導体基板1には、凸状部13が形成されている。複数の発熱部41は、厚さ方向z視において凸状部13と重なる。これにより、印刷媒体992に対して複数の発熱部41を含む部位をより高い圧力で押し付けることが可能である。また、サーマルプリントヘッドA1のうち複数の発熱部41以外の部位と印刷媒体992との干渉を抑制することが可能である。したがって、サーマルプリントヘッドA1によって印字をより確実に行う事ができる。 According to this embodiment, the semiconductor substrate 1 is formed with a convex portion 13. The plurality of heat generating portions 41 overlap with the convex portions 13 in the z-view in the thickness direction. This makes it possible to press the portion including the plurality of heat generating portions 41 against the print medium 992 with a higher pressure. Further, it is possible to suppress the interference between the printing medium 992 and a plurality of parts of the thermal print head A1 other than the heat generating portions 41. Therefore, printing can be performed more reliably by the thermal print head A1.

凸状部13は、天面130、第1傾斜側面131および第2傾斜側面132を有する。天面130は、主面11と平行な平面であり、複数の発熱部41を形成する部位として好ましい。第1傾斜側面131および第2傾斜側面132を有する構成は、これらを跨ぐように配線層3および抵抗体層4を形成するのに適している。 The convex portion 13 has a top surface 130, a first inclined side surface 131, and a second inclined side surface 132. The top surface 130 is a plane parallel to the main surface 11, and is preferable as a portion for forming a plurality of heat generating portions 41. The configuration having the first inclined side surface 131 and the second inclined side surface 132 is suitable for forming the wiring layer 3 and the resistor layer 4 so as to straddle them.

また、制御素子7は、第2領域112に配置されており、厚さ方向zにおいて導電性保護層表面S6よりも主面11側に位置している。これにより、制御素子7と印刷媒体992との干渉を回避することができる。さらに、制御素子7が、厚さ方向zにおいて抵抗体層表面S4よりも主面11側に位置していることは、制御素子7と印刷媒体992との干渉を回避するのに好ましい。 Further, the control element 7 is arranged in the second region 112, and is located on the main surface 11 side of the conductive protective layer surface S6 in the thickness direction z. This makes it possible to avoid interference between the control element 7 and the print medium 992. Further, it is preferable that the control element 7 is located on the main surface 11 side of the resistor layer surface S4 in the thickness direction z in order to avoid interference between the control element 7 and the print medium 992.

また、複数の発熱部41に通電するための導通経路が、半導体基板1を含んでいる。半導体基板1によって導通が図られることにより、それに相当する部分を配線層3の一部として形成する必要が無い。これにより、主面11側に設けるべき配線層3の面積を縮小することが可能である。この結果、配線層3を形成するための領域を拡大することが可能であり、複数の発熱部41を小型化および挟ピッチ化することに対応して、配線層3をより容易に形成することができる。したがって、印字の精細化を図ることができる。 Further, the conduction path for energizing the plurality of heat generating portions 41 includes the semiconductor substrate 1. Since conduction is achieved by the semiconductor substrate 1, it is not necessary to form a corresponding portion as a part of the wiring layer 3. This makes it possible to reduce the area of the wiring layer 3 to be provided on the main surface 11 side. As a result, it is possible to expand the area for forming the wiring layer 3, and it is easier to form the wiring layer 3 in response to the miniaturization and narrowing of the pitch of the plurality of heat generating portions 41. Can be done. Therefore, it is possible to improve the fineness of printing.

また、半導体基板1は、共通電極32と導通している。共通電極32は、複数の発熱部41のすべてと導通する部位である。このため、半導体基板1を、互いに絶縁された複数の部位に分割するなどを強いられない。 Further, the semiconductor substrate 1 is conductive with the common electrode 32. The common electrode 32 is a portion that conducts with all of the plurality of heat generating portions 41. Therefore, the semiconductor substrate 1 is not forced to be divided into a plurality of portions insulated from each other.

半導体基板1は、共通電極用第1開口21および共通電極用第2開口22を通じて配線側第1貫通導通部321および配線側第2貫通導通部322と接している。共通電極用第1開口21および共通電極用第2開口22と配線側第1貫通導通部321および配線側第2貫通導通部322は、複数の発熱部41を副走査方向yに挟んでいる。このような配置により、導通経路のうち半導体基板1によって構成される部分は、複数の発熱部41を厚さ方向zにおいてバイパスする格好となる。これは、複数の発熱部41の小型化および挟ピッチ化に好ましい。 The semiconductor substrate 1 is in contact with the wiring side first through conduction portion 321 and the wiring side second through conduction portion 322 through the common electrode first opening 21 and the common electrode second opening 22. The first opening 21 for the common electrode, the second opening 22 for the common electrode, the first through conduction portion 321 on the wiring side, and the second through conduction portion 322 on the wiring side sandwich a plurality of heat generating portions 41 in the sub-scanning direction y. With such an arrangement, the portion of the conduction path formed by the semiconductor substrate 1 is shaped to bypass the plurality of heat generating portions 41 in the thickness direction z. This is preferable for downsizing and narrowing the pitch of the plurality of heat generating portions 41.

さらに、導通経路のうち半導体基板1によって構成される部分は、厚さ方向z視において複数の制御素子7に重なっている。これにより、配線層3と複数の制御素子7との干渉を抑制することが可能である。 Further, the portion of the conduction path formed by the semiconductor substrate 1 overlaps the plurality of control elements 7 in the thickness direction z-view. This makes it possible to suppress interference between the wiring layer 3 and the plurality of control elements 7.

共通電極用第1開口21は、主走査方向xに長く延びている。これにより、配線層3と半導体基板1との接触抵抗を低減することができる。 The first opening 21 for the common electrode extends long in the main scanning direction x. As a result, the contact resistance between the wiring layer 3 and the semiconductor substrate 1 can be reduced.

絶縁性保護層5は、保護層貫通導電部61を通じて配線層3の共通電極32と導通している。絶縁性保護層5は、印刷媒体992と擦れ合う部分であり、静電気が帯電しやすい。この帯電した電荷を配線層3の共通電極32へと適切に逃がすことが可能である。 The insulating protective layer 5 is conductive with the common electrode 32 of the wiring layer 3 through the protective layer penetrating conductive portion 61. The insulating protective layer 5 is a portion that rubs against the print medium 992, and is easily charged with static electricity. It is possible to appropriately release this charged charge to the common electrode 32 of the wiring layer 3.

図12~図14は、本発明の変形例および他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。 12 to 14 show modifications and other embodiments of the present invention. In these figures, the same or similar elements as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals as those in the above embodiment.

図12は、サーマルプリントヘッドA1の変形例を示している。本変形例においては、絶縁層2が、隆起部29を有している。隆起部29は、凸状部13の天面130上に形成されている。隆起部29は、絶縁層2の隆起部29以外の部分よりも厚い部分であり、主走査方向xに長く延びている。抵抗体層4の複数の発熱部41は、隆起部29上に設けられている。 FIG. 12 shows a modified example of the thermal print head A1. In this modification, the insulating layer 2 has a raised portion 29. The raised portion 29 is formed on the top surface 130 of the convex portion 13. The raised portion 29 is a portion thicker than the portion of the insulating layer 2 other than the raised portion 29, and extends long in the main scanning direction x. The plurality of heat generating portions 41 of the resistor layer 4 are provided on the raised portion 29.

図13は、本発明の第2実施形態に基づくサーマルプリントヘッドを示している。本実施形態のサーマルプリントヘッドA2は、半導体基板1の構成が上述したサーマルプリントヘッドA1と異なっている。本実施形態においては、半導体基板1の凸状部13は、第1補助傾斜側面133および第2補助傾斜側面134を有している。 FIG. 13 shows a thermal printhead based on the second embodiment of the present invention. The thermal print head A2 of the present embodiment has a different configuration of the semiconductor substrate 1 from the thermal print head A1 described above. In the present embodiment, the convex portion 13 of the semiconductor substrate 1 has a first auxiliary inclined side surface 133 and a second auxiliary inclined side surface 134.

第1補助傾斜側面133は、天面130と第1傾斜側面131との間に介在している。また、第1補助傾斜側面133は、天面130となす角度が第1傾斜側面131と天面130とがなす角度よりも小である。第2補助傾斜側面134は、天面130と第2傾斜側面132との間に介在している。第2補助傾斜側面134は、天面130となす角度が第2傾斜側面132と天面130とがなす角度よりも小である。 The first auxiliary inclined side surface 133 is interposed between the top surface 130 and the first inclined side surface 131. Further, the angle formed by the first auxiliary inclined side surface 133 with the top surface 130 is smaller than the angle formed by the first inclined side surface 131 and the top surface 130. The second auxiliary inclined side surface 134 is interposed between the top surface 130 and the second inclined side surface 132. The angle formed by the top surface 130 of the second auxiliary inclined side surface 134 is smaller than the angle formed by the second inclined side surface 132 and the top surface 130.

図14は、サーマルプリントヘッドA2の製造方法の一例における一工程を示している。サーマルプリントヘッドA2は、図5~図11に示した製造方法と同様の製造方法によって製造され、図14は、図5に対応する工程を示している。たとえば、半導体基板1に対してKOHを用いたエッチングを行うことにより、図5に示した半導体基板1を形成した後に、天面130と第1傾斜側面131および第2傾斜側面132との境界を対象としてエッチングを行う。これにより、上述した第1補助傾斜側面133および第2補助傾斜側面134が形成される。 FIG. 14 shows one step in an example of a method for manufacturing the thermal print head A2. The thermal print head A2 is manufactured by the same manufacturing method as those shown in FIGS. 5 to 11, and FIG. 14 shows a process corresponding to FIG. For example, after the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 5 is formed by etching the semiconductor substrate 1 with KOH, the boundary between the top surface 130 and the first inclined side surface 131 and the second inclined side surface 132 is formed. Etching is performed as a target. As a result, the first auxiliary inclined side surface 133 and the second auxiliary inclined side surface 134 described above are formed.

このような実施形態によっても、印字をより確実に行うことができる。また、天面130と第1補助傾斜側面133および第2補助傾斜側面134との境界部分、第1補助傾斜側面133と第1傾斜側面131との境界部分、および第2補助傾斜側面134と第2傾斜側面132との境界部分の角度を緩やかにすることが可能である。これにより、これらの部分を跨ぐ配線層3や抵抗体層4に意図しない損傷等が生じることを抑制することができる。 Even with such an embodiment, printing can be performed more reliably. Further, the boundary portion between the top surface 130 and the first auxiliary inclined side surface 133 and the second auxiliary inclined side surface 134, the boundary portion between the first auxiliary inclined side surface 133 and the first inclined side surface 131, and the second auxiliary inclined side surface 134 and the first. 2 It is possible to loosen the angle of the boundary portion with the inclined side surface 132. As a result, it is possible to prevent the wiring layer 3 and the resistor layer 4 straddling these portions from being unintentionally damaged.

本発明に係るサーマルプリントヘッドは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るサーマルプリントヘッドの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The thermal print head according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the thermal print head according to the present invention can be freely redesigned.

A1,A2 :サーマルプリントヘッド
1 :半導体基板
2 :絶縁層
3 :配線層
4 :抵抗体層
5 :絶縁性保護層
6 :導電性保護層
7 :制御素子
8 :保護樹脂
11 :主面
12 :裏面
13 :凸状部
21 :共通電極用第1開口
22 :共通電極用第2開口
29 :隆起部
31 :個別電極
32 :共通電極
41 :発熱部
51 :導電性保護層用開口
52 :制御素子用開口
53 :配線部材用開口
61 :保護層貫通導電部
71 :制御素子電極
79 :導電性接合材
91 :支持部材
92 :配線部材
111 :第1領域
112 :第2領域
130 :天面
131 :第1傾斜側面
132 :第2傾斜側面
133 :第1補助傾斜側面
134 :第2補助傾斜側面
321 :配線側第1貫通導通部
322 :配線側第2貫通導通部
381 :制御素子用パッド
382 :配線部材用パッド
421 :抵抗側第1貫通導通部
422 :抵抗側第2貫通導通部
911 :凹部
919 :接合層
921 :樹脂層
922 :配線層
923 :保護層
991 :プラテンローラ
992 :印刷媒体
S4 :抵抗体層表面
S6 :導電性保護層表面
x :主走査方向
y :副走査方向
z :方向
A1, A2: Thermal printhead 1: Semiconductor substrate 2: Insulation layer 3: Wiring layer 4: Resistor layer 5: Insulation protective layer 6: Conductive protective layer 7: Control element 8: Protective resin 11: Main surface 12: Back surface 13: Convex portion 21: First opening for common electrode 22: Second opening for common electrode 29: Raised portion 31: Individual electrode 32: Common electrode 41: Heat generating portion 51: Opening for conductive protective layer 52: Control element Opening 53: Opening for wiring member 61: Protective layer penetrating conductive portion 71: Control element electrode 79: Conductive bonding material 91: Support member 92: Wiring member 111: First region 112: Second region 130: Top surface 131: 1st inclined side surface 132: 2nd inclined side surface 133: 1st auxiliary inclined side surface 134: 2nd auxiliary inclined side surface 321: Wiring side 1st through conductive portion 322: Wiring side 2nd through conductive portion 381: Control element pad 382: Wiring member pad 421: Resistance side first through conducting part 422: Resistance side second through conducting part 911: Recessed portion 919: Bonding layer 921: Resin layer 922: Wiring layer 923: Protective layer 991: Platen roller 992: Printing medium S4 : Resistor layer surface S6: Conductive protective layer surface x: Main scanning direction y: Sub-scanning direction z: Direction

Claims (18)

半導体基板と、
前記半導体基板に支持され且つ通電によって発熱する主走査方向に配列された複数の発熱部を有する抵抗体層と、
前記半導体基板に支持され且つ前記複数の発熱部に通電するための導通経路に含まれる配線層と、
前記半導体基板と前記配線層および前記抵抗体層との間に設けられた絶縁層と、を備えるサーマルプリントヘッドであって、
前記半導体基板は、厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面と、前記主面から前記厚さ方向に突出し且つ主走査方向に長く延びる凸状部と、を有し、
前記主面は、前記凸状部を挟んで副走査方向に互いに離間する第1領域および第2領域を有し、
前記凸状部は、前記主面と平行であり且つ前記主面から前記厚さ方向に離間した天面と、前記天面と前記第1領域との間に介在し且つ前記主面に対して傾斜した第1傾斜側面と、前記天面と前記第2領域との間に介在し且つ前記主面に対して傾斜した第2傾斜側面と、を有し、
前記絶縁層は、前記天面上に形成され且つ主走査方向に延びる第1部と、前記天面上に形成され且つ前記第1部に対して副走査方向の両側に位置する2つの第2部と、を含み、
前記第1部の厚さは、前記第2部の厚さよりも厚く、
前記複数の発熱部は、前記厚さ方向視において前記第1部と重なることを特徴とする、
サーマルプリントヘッド。
With a semiconductor substrate,
A resistor layer supported by the semiconductor substrate and having a plurality of heat generating portions arranged in the main scanning direction to generate heat by energization.
A wiring layer supported by the semiconductor substrate and included in the conduction path for energizing the plurality of heat generating portions.
A thermal printhead including an insulating layer provided between the semiconductor substrate, the wiring layer, and the resistor layer.
The semiconductor substrate has a main surface and a back surface facing opposite to each other in the thickness direction, and a convex portion protruding from the main surface in the thickness direction and extending long in the main scanning direction.
The main surface has a first region and a second region that are separated from each other in the sub-scanning direction with the convex portion interposed therebetween.
The convex portion is interposed between the top surface parallel to the main surface and separated from the main surface in the thickness direction, and between the top surface and the first region, and with respect to the main surface. It has a first inclined side surface that is inclined and a second inclined side surface that is interposed between the top surface and the second region and is inclined with respect to the main surface.
The insulating layer has a first portion formed on the top surface and extending in the main scanning direction, and two second portions formed on the top surface and located on both sides of the first portion in the sub-scanning direction. Including the part
The thickness of the first part is thicker than the thickness of the second part.
The plurality of heat generating portions are characterized in that they overlap with the first portion in the thickness direction view.
Thermal print head.
前記第1部は、前記主面と平行であり且つ前記主面から前記厚さ方向に離間した第1面を有し、
前記複数の発熱部は、前記厚さ方向視において前記第1面と重なる、請求項1に記載のサーマルプリントヘッド。
The first part has a first surface that is parallel to the main surface and is separated from the main surface in the thickness direction.
The thermal print head according to claim 1, wherein the plurality of heat generating portions overlap with the first surface in the thickness direction view.
前記発熱部は、前記第1面の副走査方向両端に接している、請求項2に記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to claim 2, wherein the heat generating portion is in contact with both ends of the first surface in the sub-scanning direction. 前記発熱部は、前記第1部の副走査方向両端に接している、請求項3に記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to claim 3, wherein the heat generating portion is in contact with both ends of the first portion in the sub-scanning direction. 前記配線層は、前記第2部上に形成された部分を含む、請求項4に記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to claim 4, wherein the wiring layer includes a portion formed on the second part. 前記導通経路は、前記半導体基板を含む、請求項1ないし5のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to any one of claims 1 to 5, wherein the conduction path includes the semiconductor substrate. 前記配線層は、前記複数の発熱部に各別に繋がる複数の個別電極と、前記複数の発熱部を挟んで前記複数の個別電極とは反対側に配置された部分を有しており且つ前記複数の発熱部と導通する共通電極とを有しており、
前記共通電極と前記半導体基板とが導通している、請求項6に記載のサーマルプリントヘッド。
The wiring layer has a plurality of individual electrodes connected to the plurality of heat generating portions separately, and a portion arranged on the opposite side of the plurality of individual electrodes with the plurality of heat generating portions interposed therebetween. It has a common electrode that conducts with the heat generating part of
The thermal print head according to claim 6, wherein the common electrode and the semiconductor substrate are conductive.
前記配線層および前記抵抗体層を覆う絶縁性保護層を備える、請求項7に記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal printhead according to claim 7, further comprising an insulating protective layer that covers the wiring layer and the resistor layer. 前記絶縁層は、前記半導体基板と前記共通電極とを導通させる共通電極用第1開口を有する、請求項8に記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to claim 8, wherein the insulating layer has a first opening for a common electrode that conducts the semiconductor substrate and the common electrode. 前記絶縁層は、前記複数の発熱部を挟んで副走査方向において前記共通電極用第1開口とは反対側に位置し且つ前記半導体基板と前記個別電極とを導通させる共通電極用第2開口を有する、請求項9に記載のサーマルプリントヘッド。 The insulating layer is located on the side opposite to the first opening for the common electrode in the sub-scanning direction with the plurality of heat generating portions interposed therebetween, and has a second opening for the common electrode that conducts the semiconductor substrate and the individual electrodes. The thermal print head according to claim 9. 前記配線層に導通し且つ前記複数の発熱部に個別に通電させる複数の制御素子を備え、
前記共通電極用第2開口は、前記厚さ方向視において前記制御素子と重なる、請求項10に記載のサーマルプリントヘッド。
A plurality of control elements that conduct the wiring layer and individually energize the plurality of heat generating portions are provided.
The thermal print head according to claim 10, wherein the second opening for the common electrode overlaps with the control element in the thickness direction view.
前記絶縁性保護層は、前記複数の個別電極および前記共通電極の少なくとも一方の一部ずつを露出させる制御素子用開口を有する、請求項11に記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal printhead according to claim 11, wherein the insulating protective layer has an opening for a control element that exposes at least a part of each of the plurality of individual electrodes and the common electrode. 前記絶縁性保護層は、副走査方向において前記制御素子に対して前記複数の発熱部とは反対側に位置し且つ前記配線層を露出させる配線部材用開口を有する、請求項12に記載のサーマルプリントヘッド。 12. The thermal according to claim 12, wherein the insulating protective layer is located on the side opposite to the plurality of heat generating portions with respect to the control element in the sub-scanning direction, and has an opening for a wiring member that exposes the wiring layer. Print head. 前記厚さ方向視において前記複数の発熱部と重なり且つ前記絶縁性保護層上に積層された導電性保護層を備える、請求項11ないし13のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to any one of claims 11 to 13, further comprising a conductive protective layer that overlaps with the plurality of heat generating portions and is laminated on the insulating protective layer in the thickness direction. 前記導電性保護層は、TiNからなる、請求項14に記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to claim 14, wherein the conductive protective layer is made of TiN. 前記半導体基板は、Siに金属元素がドープされた材質からなる、請求項1ないし15のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to any one of claims 1 to 15, wherein the semiconductor substrate is made of a material in which Si is doped with a metal element. 前記抵抗体層は、TaNからなる、請求項1ないし16のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to any one of claims 1 to 16, wherein the resistor layer is made of TaN. 前記配線層は、Cuからなる、請求項1ないし17のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド。 The thermal print head according to any one of claims 1 to 17, wherein the wiring layer is made of Cu.
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