JPH03205165A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はファクシミリやプリンタなどに使用されるサー
マルヘッドに関するものであり，特に基板として表面が
ポリイミドなどの耐熱性絶縁樹脂層で被われた基板を用
いたサーマルヘッドに関するものである。

（従来の技術） 一般的に用いられているサーマルヘッドでは，基板とし
てセラミック基板の表面をガラス質のグレーズ層で被っ
たものが用いられている．その基板上に発熱体、電極、
保護膜が形威されて発熱基板が形成され，その発熱基板
は両面接着テープによって支持板上に貼りつけられてい
る。発熱基板と隣接して駆動用ＩＣ（半導体集積回路装
置）チップを搭載したガラスエポキシ配線基板が両面接
着テープにより同じ支持板上に貼りつけられ、発熱体の
電極と駆動用ＩＣチップの間、及び発熱体の共通電極と
配線基板の配線の間がワイヤーボンディング法などによ
り接続されている。

他の形式のサーマルヘッドでは、翻動用ＩＣチップも発
熱基板上にＣＯＧ　（チップ・オン・グラス）方式によ
りダイボンディングされている。この場合は発熱基板は
支持板とカバーの間に機械的に挾まれて支持される。

一方、ファクシミリにおけるＧｒＶ規格や高速プリンタ
に用いるために、ガラス質のグレーズ層で被われたセラ
ミック基板に代えてセラミックなどの絶縁板や金属板上
にポリイミドを塗布した基板を用いたサーマルヘッドが
提案されている（特開昭５２−１００２４５号公報，特
開昭５９−１４２１６７号公報、特開昭６０−１６７５
７４号公報参照）。ポリイミド層を保温層とする基板を
用イタサーマルヘッドは高速印字や低エネルギー印字に
好都合であるとされている。

（発明が解決しようとする課題） 絶縁板や金属板上をポリイミドなどの耐熱性絶縁樹脂層
で被った基板を用いたサーマルヘッドの場合、一般には
発熱基板は大判（例えば４５ｍｍＸ２７０ｍｍ程度）の
基板上に複数個のサーマルヘッド分の薄膜パターンや厚
膜パターンが形成された後、個々のサーマルヘッド用に
切断される。

個々に切断された発熱基板を従来の方法によって支持板
に貼りつけたとき、絶縁板や金属板などの基板と耐熱性
絶縁樹脂層の境界及び電極の断面が露出し、外気にさら
されることになる。このことは、大判の基板を個々のサ
ーマルヘッド用に切断する場合だけではなく、初めから
個々のサーマルヘッド用の発熱基板を形成する場合にお
いても、耐熱性絶縁樹脂層が金属板などの基板の片面だ
けに塗布される場合には、同様にして基板と耐熱性絶縁
樹脂層の境界及び電極の断面が露出することになる。

このような発熱基板を支持板に貼りつけて組み立てられ
たサーマルヘッドを高温高湿状態に保持したり、プレッ
シャー・クッカー・テストなどの信頼性試験を行なうと
、基板と耐熱性絶縁樹脂層との境界や、電極の境界に水
分が侵入し、サーマルヘッドを劣化させることがある。

また、基板と耐熱性絶縁樹脂層の接着力が弱いことから
耐熱性絶縁樹脂層が剥がれる恐れもある。

そこで、本発明は耐熱性絶縁樹脂層で被われた基板を用
いたサーマルヘッドにおいて、基板と耐熱性絶縁樹脂層
との境界や電極の境界に水分が侵入したり、電極が腐食
することを防止してサーマルヘッドの信頼性を向上させ
ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明のサーマルヘッドでは少なくとも発熱基板の端面
を保護膜で被う。

（作用） 発熱基板の端面が保護膜で被われていると，基板と耐熱
性絶縁樹脂層の界面や．電極の界面に水分が侵入したり
，電極が腐食することが防がれ，特に耐湿性に対する信
頼性が向上する。

（実施例） 第１図は一実施例を表わす。

２は発熱基板であり、金属板４の表面が耐熱性絶縁樹脂
層であるポリイミド層６によって被われている．金属板
４としてはステンレス板やアルミニウム合金板を用いる
。ポリイミド層６は金属板６上にポリイミド溶液をブレ
ードなどを用いて塗布し、硬化させたものであり、硬化
後のボリイミト層６の膜厚は約１５μｍである。

ポリイミド層６上には従来の薄膜サーマルヘッドの製造
プロセスに従って，発熱体８、発熱体８を個別に選択す
る選択電極１０ａ、全ての発熱体８に通電用電源を供給
する共通電極１０ｂが形成されている。１２は保護膜で
ある。

発熱基板２の各部の材質の一例を示すと、発熱体８とし
てはＴ　ａ　Ｓ　ｉ　Ｏ．やＴａＮなどのＴａ系抵抗体
を用い、電極１０ａ，１０ｂとしてはＡＪやＡｕを用い
、保護膜１２としてはシリコン窒化膜を用いる。しかし
、これらの材質は例示のものに限られず、サーマルヘッ
ドの材質として一般に用いられているものを用いてもよ
い。

ポリイミドＨ６と発熱体８の間の付着強度を高めるため
に、ポリイミド層６上にｓｊ０２やＴａ２０，などの硬
質の誘電体薄膜を５００〜３０００入程度の厚さに形成
してもよい。

この発熱基板２は例えば幅が４５ｍｍ、長さが２７０ｍ
ｍの大きさの大判の基板を用い，複数個のサーマルヘッ
ド用に発熱体や電極が形威されたものをそれぞれのサー
マルヘッド用に切断して得られたものである。したがっ
て、切断面では金属板４とポリイミド層６の界面，及び
共通電極１ｏｂの断面が露出した状態となっている。

１３はガラスエボキシ基板の配線基板であり、騨動用■
Ｃチップ１４が搭載されている。

発熱基板２と配線基板ｌ３は支持板１６上に互いに隣接
して配置され、耐湿性樹脂接着剤１８によって接着され
ている．耐湿性樹脂接着剤ｌ８は塗布された段階では流
動性を持っており、発熱基板２と配線基板１３を支持板
１６上に接着させると耐湿性樹脂接着剤１８が発熱基板
２と配線基板１２の端面を被い，その状態で硬化する。

耐湿性樹脂接着剤１８としては、一般に半導体集積回路
装置チップを樹脂封止する際に用いられる樹脂を用いる
ことができる。耐湿性樹脂接着剤１８が発熱基板２の端
面を被う保護膜の役目を果たす。

発熱基板の選択電極１０ａと駆動用ＩＣチップ１４のパ
ッドの間はワイヤー２０によるワイヤーボンデイング法
により接続され．ＩＣチツプ１４と配線基板１３の配線
の間がワイヤー２２によるワイヤーボンディング法によ
り接続され、発熱基板の共通電極１０ｂと配線基板１３
の配線の間もワイヤーを用いたワイヤーボンデイング法
により接続されている。

第２図は他の実施例を表わしたものである。

発熱基板２の構造は第１図のものと同じであり、配線基
板１３に趣動用ＩＣチップ１４が搭載されている点も第
１図の実施例と同じである。発熱基板２と配線基板１３
は接着剤２４によって支持板１６に接着されている。こ
の接着剤２４は発熱基板２と配線基板１３の端面まで被
ってはいない。

接着剤２４としては発熱基板２の金属板４と支持板１６
の間の絶縁をよくするために、従来のように両面接着テ
ープを用いるのが好ましい。しかし、Ｍ縁性有機樹脂に
よって接着してもよい。

選択電極１０ａとＩＣチップ１４の間やＩＣチップｌ４
と配線基板１２の間、及び共通電極１ｏｂと配線基板１
２の間は第１図の実施例と同じくワイヤーボンディング
法により接続されている。

第２図では、発熱基板２と配線基板工３を支持板１６に
接着し，ワイヤーボンディングを施した後、耐湿性樹脂
２６によって発熱基板２の端面を封止している。耐湿性
樹脂２６としても一般に半導体集積回路装置チップを樹
脂封止する際に用いられる樹脂を用いることができる。

耐湿性樹脂２６が発熱基板２の端面を被う保護膜の役目
を果たす。

？３図はさらに他の実施例を表わす。

３２は基板であり、例えばステンレス板を用いる。基Ｆ
ｉ．３２の表面には耐熱性絶縁樹脂層としてポリイミド
層３４ａが形成されている。基板３２の裏面にもポリイ
ミド層３４ｂが形成されている。

ポリイミド層３４ａ，３４ｂの厚さは１０〜２０μｍ程
度である。ポリイミド層３４ａ上には後に形威される電
極と駐動用ＩＣチップとのボンディングや電源供給用配
線とのボンディングなどのボンディング特性を向上させ
るために硬質の誘電体膜として厚さが１０００〜３００
０入程度のＳｉＯ■膜３６が形成されている。Ｓｉｎ２
膜３６上には抵抗体３８がパターン化されて形威されて
いる。

抵抗体３８としては厚さが約５００λのＴａＳｉＯ２膜
を用いる。抵抗体３８の膜厚は発熱体３８ａの抵抗値に
より設定する。抵抗体３８上には電極４０ａ，４０ｂが
パターン化されて形成されている。電極４０ａ，４０ｂ
としては厚さが約１．２μｍのアルミニウム膜を用いる
．電極４０ａと４０ｂの間に露出した抵抗体３８ａが発
熱体となる。電極４０ａは発熱体３８ａを個別に選択す
る選択電極、電極４０ｂは発熱体３８ａに通電用電源を
供給する共通電極である。

４２は保護膜であり，シリコン窒化膜を用いる。

保護膜４２は発熱体３８ａから電極４０ａ，４０ｂ上に
及び，かつ、この発熱基板の端面にまで及んでいる。電
極上のうち、選択電極４０ａと馳動用ＩＣチップとのボ
ンディングを行なうボンデイングパッド部分や、共通電
極４０ｂの電流容量を補強するための補強電極を形成す
る部分や電源用配線と接続されるボンディングパッド部
分の保護ｇ４２は除去されている。

この発熱基板の端面には基板３２とポリイミド層３４ａ
，３４ｂとの界面や、抵抗体３８や電極４０ａ，４０ｂ
の端面が存在するが、それらの界面や端面ば保護膜４２
によって被覆されている。

第３図では基板３２として金属基板を用いている．金属
基板の種類はステンレスに限らず，他の金属板としても
よい。また、基板３２としては、従来から一般にサーマ
ルヘッド用基板として用いられているセラミック基板を
用いることもできる．その場合には裏面のポリイミド層
３４ｂは不要である． 第４図はさらに他の実施例を表わす． 第３図と比較すると、共通電極４０ｂの下部においてポ
リイミド層３４ａとＳ　ｉ　Ｏ，膜３６が部分的に除去
され、その除去された部分で共通電極４０ｂが抵抗体３
８を介して基板３２と接続されている。この場合、基板
３２としては金属基板を用いるか、又は絶縁基板の表面
に導電層を形成したものを用いる． 第４図のように、共通電極４０ｂと基板３２とを電気的
に接統することにより、基板３２を共通電極の一部とし
て用いることができ、共通電極４ｏｂの幅を狭くしても
共通電極の電流容量を十分大きくとることができ，基板
３２の幅を小さくすることができる。このことは、製造
工程において一度に多数枚のサーマルヘッドを形成する
ことができることを意味し、製造コストを下げるのに貢
献する。

次に、一実施例の発熱基板の製造方法を第５図により説
明する。

（Ａ）基板３２にポリイミド層３４を２０〜４０μｍの
厚さに塗布する。塗布方法にはディップ法，スピンコー
ト法など種々の方法がある。塗布膜厚を均一にする観点
からはスピンコート法の方が適している。図はディップ
法で形成した場合であり、基板３２の表面、裏面及び端
面にポリイミド層３４が塗布されている。

次にポリイミド層３４のベーキングを行なう．このベー
キング工程は第３図の実１／！例のサーマルヘッドを形
成するか、第４図の実施例のサーマルヘッドを形成する
かによって温度を選ぶのが望ましい．例えば第３図のよ
．うに基板３２を共通電極の一部として用いない場合に
は、はじめに１３０〜１５０℃の温度でベーキングして
半硬化状態とし、その後２００℃に上げ、さらに３００
〜３５０℃まで上げて全硬化状態とすればよい，一方，
第４図に示されるように基板３２を共通電極の一部とし
て用いる場合には，ポリイミド層３４にコンタクト用の
穴又は溝を作成しなくてはならないので、初めに１３０
−１５０℃でベーキングして半硬化状態とした後、ポジ
型レジスト用現像液（関東化学株式会社の製品ＴＭＫ−
１２など）やヒドラジンを用いたウエットエッチング、
又は酸素プラズマエッチングによって基板３２と共通電
極とのコンタクト用の穴又は溝を作成する。その後、３
００〜３５０℃まで温度を上げてベーキングし，ポリイ
ミド層３４を全硬化状態とする。

３００〜３５０℃でベーキングすると、ポリイミド層３
４の膜厚は塗布膜厚の１／２程度に減少し、この場合１
０〜２０μｍ程度となる。

（Ｂ）ボンディング特性を上げるための硬質誘電体膜と
してＳｉＯ２膜３６を１０００〜３０００λ程度の厚さ
にスパッタリング法により堆積する．第４図の実施例の
ように基板を共通電極の一部とするときは，コンタクト
用の穴又は溝部分のＳｉＯ２膜３６を写真製版とエッチ
ングにより除去しておく．基板３２を共通電極の一部と
するときは，また、ポリイミド層３４を半硬化状態にし
た？．ＳｉＯ■膜３６を堆積し、その後にコンタクト用
の穴又は溝を形威し、その後にポリイミド層３４を全硬
化させるようにしてもよい。

（Ｃ）その上に抵抗体膜３８として例えばＴａＳｉＯ２
を約５００人の厚さにスパッタリング法により堆積する
。抵抗体膜３８の厚さは発熱体の抵抗値により設定する
。

（Ｄ）その上に電極ｇ４０として例えばアルミニウム膜
を約１．２μｍの厚さに蒸着法により堆積する。

（Ｅ）写真製版とエッチングによって電極膜４ｏと抵抗
体膜３８をパターン化し、抵抗体３８、発熱体３８ａ、
選択電極４０ａ，共通電極４０ｂを形成する．図の例で
は４個分のサーマルヘッド用にパターン化が施されてい
る。

次に、鎖線で示されるように、基板３２をそれぞれのサ
ーマルヘッド用に分割する．分割した発熱基板の端面に
は基板３２とポリイミド層３４の界面がむき出しの状態
となる． 分割された発熱基板の発熱体３８ａの保護と発熱基板端
面の保護を兼ねて，プラズマＣＶＤ法によりシリコン窒
化膜などの絶縁性保護膜を堆積する。その後，ボンデイ
ングパッド部や補強電極領域など必要な部分のシリコン
窒化膜を写真製版とエッチングにより除去すると、第３
図又は第４図に示される発熱基板が得られる。

発熱体保護と発熱基板端面の保護を兼ねる保護膜４２と
してはシリコン窒化膜の他にも従来からサーマルヘッド
の保護膜として用いられている材質でＣＶＤ法により形
成できるものを用いてもよい。

基板，抵抗体、電極などの材質や膜厚は実施例に示した
のは一例であり、従来からサーマルヘッドで用いられて
いる材質や膜厚に代えることもできる。

また、実施例は本発明を薄膜型サーマルヘッドに適用し
た例であるが，厚膜型サーマルヘッドにも適用すること
ができる。

（発明の効果） 本発明では保温層として耐熱性絶縁樹脂層をもつ基板上
に発熱体や電極を形成した発熱基板の端面を保護膜で被
ったので、基板と耐熱性絶縁樹脂層の界面に水分が侵入
したり，電極が腐食したりするのを防ぎ，サーマルヘッ
ドの信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２＠、第３＠及び第４図はそれぞれ実施例を
示す断面図，第Ｓ図は一実施例の発熱基板の製造方法を
示す工程断面図である。 ２・・・・・・発熱基板、４，３２・・・・・・金属板
，６，３４ａ，３４ｂ・・・・・・ポリイミド層、８，
３８ａ・・・・・・発熱体、１　０　ａ　，　１　０　
ｂ　，　４　０　ａ　，　４　０　ｂ−＝−電極、１２
．４２・・・・・・保護膜、１８・・・・・・保護膜を
兼ねる耐湿性樹脂接着剤，２６・・・・・・保護膜を兼
ねる耐湿性樹脂６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面が耐熱性絶縁樹脂層で被われた基板上に発熱
   体及び電極が形成された発熱基板を備え、少なくともこ
   の発熱基板端面が保護膜で被われているサーマルヘッド
   。