JPH0427562A - サーマルプリンタヘッド用基板 - 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、ファクシミリ装置等のサーマル方式のライン
プリンターに使用されるヘット、すなわちサーマルプリ
ンタヘットのための基板に関するものである。

（従来の技術） ファクシミリ装置に一般に使用されているサーマルプリ
ンタヘット用基板は、第４図に示すように、−枚のアル
ミナ基板上に、紙送りローラ（２１）に近接してこれに
より送られてきた紙に印刷作用をする発熱抵抗体（２２
）と、この発熱抵抗体（２２）にボンディングワイヤ（
２４）を介して電気的に接続されるドライバ部品（２３
）とを一体止したものであり、勿論このアルミナ基板上
には必要な導体回路を形成したものである。ところで、
紙送りローラ（２１）が長くなる、即ち印刷すべき紙か
大きくなると、発熱抵抗体（２２）やドライバ部品（２
３）は多数（所謂Ａ４サイズの紙の場合は各々２７個、
Ｂ４サイズの場合は３２個）使用されることになり、こ
れに応じて高価なアルミナ基板も大きくならざるを得す
、全体として非常に高価なサーマルプリンタヘッド用基
板となってしまう。

そこで、第５図に示すように、このアルミナ基板を分割
する形で、各発熱抵抗体（２２）を形成したアルミナ基
板と、各ドライバ部品（２３）を支持するガラス・エポ
キシ基板（以下、単にガラエポ基板という）とによりサ
ーマルプリンタヘッド用基板を構成することが考えられ
ている。

しかしながら、アルミナ基板上の各発熱抵抗体（２２）
はその印刷作用時毎に高温となるものであって、場合に
よっては日に数千回その作用をするものであり、これに
従って当該サーマルプリンタヘット用基板も使用時の８
０°Ｃ位までから不使用時の室温までのヒートサイクル
を繰り返すものである。このときに、サーマルプリンタ
ヘッド用基板かそれぞれ熱膨張率の大きく異なるガラエ
ポ基板とアルミナ基板とにより形成されていると、これ
らの間に位置ズレか生するのである。これにより、各発
熱抵抗体（２２）のための導体回路とトライバ部品（２
３）とを電気的に接続している各ボンディングワイヤ（
２４）が、たとえこれらを封止樹脂（２５）によって封
止していたとしても、位置ズレが何度も生ずることによ
って切断されてしまうことがある。また、ボンディング
ワイヤ（２４）で接続後、封止樹脂（２５）によりガラ
エポ基板とアルミナ基板の間を接続部とともに強固に固
着すると、封止樹脂（２５）の硬化の前後でガラエポ基
板とアルミナ基板の熱膨張の差に起因して、もともと直
線状に形成しである印字部である発熱抵抗体（２２）が
直線状ではなく曲がるため印字等がズして不鮮明になる
こともあるのである。

以上のようなこの種サーマルプリンタヘッド用基板にお
ける実状を改善すへく、本発明者等が検討を重ねてきた
結果、発熱抵抗体く２２）を形成したアルミナ基板と熱
膨張係数を近似させたセラミックコンポジット基板を前
記第二基板として使用することが良い結果を生むことを
新規に知見して、本発明を完成したのである。

（発明の解決しようとする課題） 本発明は以上のような経緯に基づいてなされたもので、
その解決しようとする課題は、この種のサーマルプリン
タヘッド用基板に対してアルミナ基板のみを使用する場
合のコスト高、及び分割してセラミック基板とガラエポ
基板としたときの基板相互の熱膨張差によるボンディン
グワイヤ（２４）の切れ及び印字等の不鮮明である。

そして、本発明の目的とするところは、サーマルプリン
タヘッド用基板をアルミナ基板よりなる第一基板と、ア
ルミナの熱膨張係数に近似させて形成したセラミックコ
ンポジット基板よりなる第二基板に分けて構成すること
により、ボンディングワイヤ（２４）が切れたり印字等
か不鮮明になったすすることのないサーマルプリンタヘ
ッド用基板を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 以上の課題を解決するために、本発明の採った手段は、
実施例において使用する符号を付して説明すると、 「紙送りローラ（２１）に近接してこれにより送られて
きた紙に印刷作用をする発熱抵抗体（２２）、及びこの
発熱抵抗体（２２）にボンディングワイヤ（２４）を介
して電気的に接続されるドライバ部品（２３）を支持す
る基板（１１）と、この基板（１１）上に形成した導体
回路（１４）を有するサーマルプリンタヘッド用基板（
１０）において、 基板（１１）を、発熱抵抗体（２２）と導体回路（１４
）とを有する第一基板（ＩＩＡ）と、ドライバ部品（２
３）のための第二基板（ＩＩＢ）とによって構成して、
第二基板（ＩＩＢ）を、多孔質セラミック（１２）と、
その開放気孔中に充填した樹脂と、少なくとも導体回路
（１４）側の面に積層した樹脂を含浸したガラスクロス
（１３）とにより構成したセラミックコンポジット基板
としたことを特徴とするサーマルプリンタヘッド用基板
（１０）Ｊ である。

すなわち、このサーマルプリンタヘッド用基板（１０）
は、これを構成する基板（１１）を、発熱抵抗体（２２
）を形成した第一基板（ＩＩＡ）と、ドライバ部品（２
３）のための第二基板（ＩＩＢ）とに分割して構成する
とともに、特に第二基板（ＩＩＢ）を多孔質セラミック
（１２）と、その開放気孔中に充填した樹脂と、少なく
とも導体回路（１４）側の面に積層した樹脂を含浸した
ガラスクロス（１３）とにより構成したセラミックコン
ポジット基板としたものである。

（発明の作用） 以上のように構成した本発明に係るサーマルプリンタヘ
ッド用基板（１０）においては、まずその基板（１１）
を第一基板（ＩＩＡ）と第二基板（１１Ｂ）とに分割し
て構成したから、第一基板（ＩＩＡ）については、基本
的には高価なアルミナ基板を使用し、複雑な発熱抵抗体
（２２）の形成を行い、同時に微細パターン加工をする
のであるが、サーマルプリンタヘッド用基板（１０）全
体をこの高価なアルミナからなる第一基板（ＩＩＡ）と
するのではないから、仮に発熱抵抗体（２２）の数が増
加したとしても、全体としてこのアルミナ材料の使用を
少なくすることかできるのであるため、サーマルプリン
タヘッド用基板（１０）全体としては安価なものとなる
のである。

さらに重要なことは、このドライバ部品（２３）を実装
するための第二基板（ＩＩＢ）の熱膨張係数か４〜６　
ｘ　１０−’／’Ｃとなっていることである。すなわち
、この第二基板（ＩＩＢ）は、その多孔質セラミック（
１２）の開放気孔中に樹脂を充填して、各トライバ部品
（２３）のため導体回路（１４）を形成する面に樹脂を
含浸したガラスクロス（１３）を一体止したものである
から、全体としてその熱膨張係数か上述したものとなっ
ているのである。従って、この第一基板（ＩＩＡ）上に
形成された各発熱抵抗体（２２）が発熱し、まず第一基
板（ＩＩＡ）が加熱され、その熱が金属ベースを介して
第二基板（ＩＩＢ）に伝わり、結果として第一基板（ｌ
　ＩＡ）と第二基板（ＩＩＢ）の両基板が加熱されたと
しても、第一基板（ＩＩＡ）であるアルミナの熱膨張係
数７　Ｘ　１０−’／℃に対して、第二基板（ＩＩＢ）
の熱膨張係数をガラエポ基板の１５　Ｘ　１０−’／’
Ｃから本発明の４〜６ｘｌＯ−６／°Ｃへとし、約１／
２〜１／８の熱膨張差に設定したのであるから、各発熱
抵抗体（２２）が発熱と室温までの冷却とがくり返した
としても、この第一基板（ＩＩＡ）と第二基板（ＩＩＢ
）との温度変化による寸法変化は同じ量となり、相対的
な寸法変化がなくなるのであるから、第−基基板（ＩＩ
Ａ）上の導体回路（１４）と各ドライバ部品（２３）と
を接続しているボンディングワイヤ（２４）か切断され
たり、熱膨張差に起因して第一基板（ＩＩＡ）か変形し
たりすることはなく、従ってもともと直線状に形成しで
ある印字部である発熱抵抗体（２２）か曲かって、印字
ズレを生じたりすることはないのである。

（発明の実施例） 以下に、本発明を、各図面に示したサーマルプリンタヘ
ッド用基板（１０）を参照して、その製造方法とも併せ
て詳細に説明する。

まず、第１図には本発明に係るサーマルプリンタヘッド
用基板（１０）を採用したサーマルプリンタの一部が断
面図で示してあり、このサーマルプリンタに使用してい
るサーマルプリンタヘッド用基板（１０）には、紙送り
ローラ（２１）に近接してこれにより送られてきた紙に
印刷作用をする複数の発熱抵抗体（２２）が形成され、
この発熱抵抗体（２２）に導体回路（１４）及びボンデ
ィングワイヤ（２４）によって電気的に接続されるドラ
イバ部品（２３）が搭載してある。なお、各ボンディン
グワイヤ（２４）は封止樹脂（２５）によって封止され
ている。

本発明に係るサーマルプリンタヘッド用基板（１０）は
、第一基板（ＩＩＡ）と第二基板（ＩＩＢ）とによって
基板（１１）を構成しているものであるが、この基板（
１１）は、例えば第５図に示したように、サーマルプリ
ンタのベース上に固着されるものである。そして、第一
基板（ＩＩＡ）上には各発熱抵抗体（２２）と導体回路
（１４）が形成してあり、同様に第二基板（ＩＩＢ）上
にも所望の導体回路（１４）が形成しである。

以下に、特に第二基板（ＩＩＢ）についての実施例を詳
述する。

実」「ガ」２ 第２図には、第二基板（ＩＩＢ）の第一実施例が示して
あり、この第二基板（ＩＩＢ）は主として多孔質セラミ
ック（１２）と、その開放気孔中に充填した樹脂と、多
孔質セラミック（１２）の両面に一体化されて樹脂（エ
ポキシ樹脂）を含浸させたガラスクロス（１３）と、こ
のガラスクロス（１３）の図示上面あるいは下面に形成
した導体回路（１４）とからなっている当社開発のセラ
ミックコンポジット基板である。

この実施例においては、各部材の厚さを次のようにして
いる。

多孔質セラミック（１２）−＝　０　、　７６　ｍｍガ
ラスクロス（１３）→０，１ｍｍ（２枚）導体回路（１
４）→１８μｍ 特に、このサーマルプリンタヘッド用基板（ｌＯ）全体
の厚さに対する二枚のガラスクロス（１３）の層の厚さ
を１２〜１５％とすることにより、このサーマルプリン
タヘッド用基板（１０）全体の熱膨張係数を約３．５〜
４．５Ｘ１０−’／℃としている。

また、この第二基板（ＩＩＢ）を構成している多孔質セ
ラミック（１２）は、次のようなものである。すなわち
、この多孔質セラミック（１２）は、Ａｌ２Ｏ−８、Ｓ
　ｉＯ２及びＭｇＯを主成分とする多孔質体であり、セ
ラミックコンポジット基板としてこの開放気孔中に樹脂
か充填されてなる複合体であることか重要である。その
理由は、従来電子回路用基板として使用されている例え
ばアルミナ質焼結体等は緻密質焼結体であるため硬度か
高く機械加工性に極めて劣るものであるが、本発明の如
きセラミックコンポジット基板は開放気孔中に樹脂が充
填されているため、焼結後の機械加工性が著しく良好で
あり、しかも電子回路用基板として不可欠な気体不透過
性をも兼ね備えているからである。

コノヨうなＡ　Ｊ１２０　ｓ、ＳｉＯ２及びＭｇＯを主
成分とする多孔質体の開放気孔内に充填する樹脂として
は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、
ポリパラバン酸樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、
エポキシシリコン樹脂、アクリル酸樹脂、メタクリル酸
樹脂、アニリン酸樹脂、フェノール樹脂、ウレタン系樹
脂、フラン系樹脂、フッ素樹脂から選択される樹脂を単
独あるいは混合して使用することができる。

多孔質セラミック（１２）は、その開放気孔率か２０〜
５０容積％の範囲内であることが好ましい。

その理由は、開放気孔率が２０容積％より少ないと機械
加工性か著しく劣化するからであり、一方５０容積％よ
り大きいと実質的な強度か殆となくなり、取扱い中にこ
われ易くなるからである。

本発明の多孔質体は、そのモル比か、 Ａｌ２Ｏ，が約２分量 ５ｉｎ２が約５分量 ＭｇＯが約２分量 の成分比率によって構成されていることか重要である。

その理由は、この範囲を外れると、多孔質体の熱膨張率
を大きくしてしまうからである。

多孔質セラミック（１２）は、一般にコージェライト多
孔体と呼ばれるものである。このコージェライトは熱膨
張係数が約２ｘｌＯ−’／℃と小さく、ガラスクロスと
組み合せ、ガラスクロス及び多孔質であるコージェライ
トの気孔の中に真空下で前記樹脂を含浸することにより
、すなわちコージェライトと樹脂等の間でバランスさせ
て熱膨張係数を前記的３．５〜４．５ｘｌＯ−’／℃と
したのである。本発明では気孔率を約３０％としたコー
ジェライト多孔質体を使用した。

ここでは、多孔質セラミックの一例としてコージェライ
ト多孔質体について述べたが、本発明の目的から多孔質
セラミックとしては熱膨張係数が５　Ｘ　１０−’／℃
以下であれば前記樹脂等との間でバランスさせて使用で
きるものであり、主成分として前記コージェライトの他
にＡ　ＩＩ　２０　ｓ−Ｔ　ｉＯ２、Ｓ　ｉ　Ｃｓ　Ｓ
　ｉ　ＩＮ　４、Ｌ　ｉ　２０　”　Ａｆｌ＊Ｏａ・４
　Ｓ　ｉＯ，、Ｌｉ、Ｏ・Ａｌ２Ｏ２・２ＳｉＯ＋＋、
ＳｉＯ□、ＺｒＯｓ　・５ｉｎｓから選択されるセラミ
ック原料を単独あるいは組み合わせて多孔質セラミック
として使用してもよいものである。

次に、このセラミックコンポジット基板の製造方法につ
いて説明する。

多孔質セラミック（１２）を形成するための出発原料は
、主として前記成分比率のＡ　Ｊ２２０　ａ、Ｓ　ｉ　
０２　、Ｍｇ　Ｏを含むセラミック原料である。

この出発原料をコージェライト原料に加工して生成形体
に成形したのち、この生成形体を焼成することによって
多孔質体となし、次いでこの多孔質体とガラスクロスを
組み合せ、ガラスクロスとともにコージェライト多孔質
体の開放気孔中へ樹脂を充填することにより当社開発の
セラミックコンポジット基板が製造できるのである。

また、この樹脂を多孔質体の開放気孔中へ充填する方法
としては、樹脂を加熱して溶融させて含浸する方法、樹
脂を溶剤に溶解させて含浸する方法、樹脂をモノマー状
態で含浸した後にポリマーに転化する方法、あるいは微
粒化した樹脂を分散媒液中に分散し、この分散液を含浸
し乾燥した後、樹脂の溶融温度で樹脂を焼き付ける方法
が適用てきる。なお、前記多孔質体の開放気孔内に予じ
めシラン・カップリング処理を施した後、樹脂を含浸す
ることもできる。

また、第二基板（ＩＩＢ）にスルーホール等の孔明は加
工を施したい場合には、通常市販されているダイヤモン
ドドリルが好適である。

さらに、第二基板（ＩＩＢ）をコージェライト多孔質体
によるセラミックコンポジット基板とした場合には前述
した表面方向の熱膨張係数だけではなく厚さ方向につい
ても表面方向に近似した熱膨張係数を有し、熱伝導率が
０．９Ｗ／ｍ−にとガラエポ基板のそれの約５倍、比誘
率が４．　０　（ＩＭＨｚ）、誘電正接が０．００６８
　（ＩＭＨｚ）といった高密度配線、高周波回路、高発
熱部品搭載に極めて好適な特性を有していた。

及五五ｌ 第３図には、第二基板（ＩＩＢ）の第二実施例が示しで
ある。前述したように第二基板（ＩＩＢ）は、アルミナ
よりなる第一基板（ＩＩＡ）の熱膨張係数７×１０−’
／℃に、より近似させた方が有効である。

従って、この第二実施例ではセラミックコンポジット基
板の樹脂比率を下記のように増加させ、すなわち、この
第二基板（ＩＩＢ）は、各部材の厚さを、 多孔質セラミック（１２）→０．４６ｍｍガラスクロス
（１３）→０．１曽（４枚）導体回路（１４）→１８μ
ｍ としたものであり、特にサーマルプリンタヘッド用基板
（ｌＯ）全体の厚さに対する４枚のガラスクロス（１３
）の層の厚さを３０〜５０％として、サーマルプリンタ
ヘッド用基板（１０）全体の熱膨張係数を５〜７　Ｘ　
１０−’／’Ｃとしたものである。

もちろん、ガラスクロス層（１３）の厚さを３０〜５０
％とするために、０．０５ｍｍＸ８枚としても０　２ｍ
ｍＸ２枚としてもほぼ同様の熱膨張係数を得ることがで
きる。樹脂比率を増加させ、熱膨張係数を変えた以外は
第一実施例と同じである。

（発明の効果） 以上詳述した通り、本発明に係るサーマルプリンタヘッ
ド用基板（１０）は、これを構成する基板（１１）を、
発熱抵抗体（２２）を形成した第一基板（ＩＩＡ）と、
ドライバ部品（２３）のための第二基板（ＩＩＢ）とに
分割して構成するとともに、特に第二基板（ＩＩＢ）を
多孔質セラミック（１２）と、その開放気孔中に充填し
た樹脂と、少なくとも導体回路（１４）側の面に積層し
た樹脂を含浸したガラスクロス（１３）とにより構成し
たことにその特徴があり、これにより、発熱抵抗体を形
成した第一基板（ＩＩＡ）と熱膨張係数を近似させるこ
とによって、ボンディングワイヤ（２４）が切れたり印
字等が不鮮明になったりすることのないサーマルプリン
タヘッド用基板（１０）を提供することかできるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーマルプリンタヘッド用基板に
発熱抵抗体及びトライバ部品を搭載した状態を示す断面
図、第２図はサーマルプリンタヘッド用基板を構成する
第一基板の部分拡大断面図、第３図は第一基板の他の実
施例を示す部分拡大断面図、第４図はこのサーマルプリ
ンタヘッド用基板が使用されるサーマルプリンタの一部
及び従来のサーマルプリンタヘッド用基板を示す断面図
、第５図は基板を二分割した従来のサーマルプリンタヘ
ッド用基板の断面図である。 符　　号　　の　　説　　明 １０・・・サーマルプリンタヘッド用基板、１１・・基
板、１１Ａ・・・第一基板、ＩＩＢ・・・第二基板、１
２・・多孔質セラミック、１３・・ガラスクロス、１４
・・・導体回路、２２・・・発熱抵抗体、２３・・・ド
ライバ部品、２４・・・ボンディングワイヤ、２５・・
・封止樹脂。 以　　上 特許出願人　　イビデン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 紙送りローラに近接してこれにより送られてきた紙に印
   刷作用をする発熱抵抗体、及びこの発熱抵抗体にボンデ
   ィングワイヤを介して電気的に接続されるドライバ部品
   を支持する基板と、この基板上に形成した導体回路を有
   するサーマルプリンタヘッド用基板において、 前記基板を、前記発熱抵抗体と前記導体回路とを有する
   第一基板と、前記ドライバ部品のための第二基板とによ
   って構成して、 前記第二基板を、多孔質セラミックと、その開放気孔中
   に充填した樹脂と、少なくとも前記導体回路側の面に積
   層した樹脂を含浸したガラスクロスとにより構成したセ
   ラミックコンポジット基板としたことを特徴とするサー
   マルプリンタヘッド用基板。