JPH0531934A - Thermal head - Google Patents
Thermal headInfo
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- JPH0531934A JPH0531934A JP28505791A JP28505791A JPH0531934A JP H0531934 A JPH0531934 A JP H0531934A JP 28505791 A JP28505791 A JP 28505791A JP 28505791 A JP28505791 A JP 28505791A JP H0531934 A JPH0531934 A JP H0531934A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルヘッドに関
し、さらに詳しくはサーマルヘッドの発熱抵抗体列を発
熱駆動するために用いられる複数の駆動回路素子を被覆
する保護層の材料の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal head, and more particularly to improvement of a material of a protective layer covering a plurality of drive circuit elements used for driving a heating resistor array of the thermal head to generate heat.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１は典型的な構成のサーマルヘッド１
の断面図であり、以下の従来例の説明に参照するととも
に、後述される実施例においても参照する。サーマルヘ
ッド１は、たとえば酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3などのセ
ラミックから形成される電気絶縁性を有する耐熱性基板
２を備える。耐熱性基板２上にはたとえばガラスなどの
材料から成る蓄熱層３が図１の紙面と垂直方向に帯状に
延びて形成される。蓄熱層３の長手方向と交差する方向
の一方側にはたとえば銀ペーストを印刷して厚膜共通電
極層４が形成される。2. Description of the Related Art FIG. 1 is a typical thermal head 1
FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 1 and is referred to not only in the following description of the conventional example but also in examples described later. The thermal head 1 includes a heat-resistant substrate 2 having an electrically insulating property, which is formed of a ceramic such as aluminum oxide Al 2 O 3 . A heat storage layer 3 made of a material such as glass is formed on the heat-resistant substrate 2 so as to extend in a strip shape in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. A thick film common electrode layer 4 is formed by printing silver paste, for example, on one side of the heat storage layer 3 in the direction intersecting the longitudinal direction.
【０００３】このような耐熱性基板２の全面を被覆して
たとえば窒化タンタルＴａ2 Ｎなどから成る抵抗体層５
が形成される。抵抗体層５上であって前記厚膜共通電極
層４の上部には厚膜共通電極層４と平行に延びる薄膜共
通電極６がたとえばアルミニウムなどの金属材料を用い
てスパッタリングおよびエッチングなどの薄膜技術を用
いて形成される。蓄熱層３に関して薄膜共通電極６と反
対側には複数の帯状の個別電極７が図１紙面と垂直方向
に複数列形成され、これら薄膜共通電極６と個別電極７
とに挟まれる抵抗体層５が複数の発熱抵抗体から成る発
熱抵抗体列８として構成される。A resistor layer 5 covering the entire surface of such a heat-resistant substrate 2 and made of, for example, tantalum nitride Ta 2 N or the like.
Is formed. On the resistor layer 5 and above the thick film common electrode layer 4, a thin film common electrode 6 extending parallel to the thick film common electrode layer 4 is formed by using a metal material such as aluminum, and thin film technology such as sputtering and etching. Is formed by using. On the side opposite to the thin film common electrode 6 with respect to the heat storage layer 3, a plurality of strip-shaped individual electrodes 7 are formed in a plurality of rows in a direction perpendicular to the plane of FIG.
The resistor layer 5 sandwiched between and is configured as a heating resistor array 8 including a plurality of heating resistors.
【０００４】この個別電極７には発熱抵抗体列８を選択
的に発熱駆動する複数の駆動回路素子９が発熱抵抗体列
８の配列方向と平行に配置される。駆動回路素子９に
は、耐熱性基板２上に前記個別電極７の形成工程時に同
時に形成される信号ライン１０を介して、感熱印画デー
タや各種制御信号が供給される。駆動回路素子９は個別
電極７および信号ライン１０との接続を実現するための
バンプ１１を有しており、フェイスダウンボンディング
にて接続される。On the individual electrode 7, a plurality of drive circuit elements 9 for selectively driving the heating resistor array 8 to generate heat are arranged in parallel with the arrangement direction of the heating resistor array 8. The drive circuit element 9 is supplied with heat-sensitive printing data and various control signals via a signal line 10 formed on the heat-resistant substrate 2 at the same time as the step of forming the individual electrodes 7. The drive circuit element 9 has bumps 11 for realizing connection with the individual electrodes 7 and the signal lines 10, and is connected by face-down bonding.
【０００５】信号ライン１０には外部配線基板１２が接
続される。外部配線基板１２はたとえば合成樹脂材料か
ら成る支持フィルム１３と、支持フィルム１３上に形成
された回路配線１４とを備える。一方、耐熱性基板２は
たとえばアルミニウムなどをプレス成形またはダイカス
ト成形して得られる放熱板１５上に接着剤によって接着
される。この放熱板１５上には前記外部配線基板１２
が、合成樹脂材料から成るスペーサ１６を介して固定さ
れる。また前記薄膜共通電極６および個別電極７などを
被覆して、耐摩耗層１７がたとえばスパッタリングなど
の薄膜技術で形成され、前記複数の駆動回路素子９はエ
ポキシ樹脂などから成る保護層１８でその配列方向に亘
り全面に被覆される。An external wiring board 12 is connected to the signal line 10. The external wiring board 12 includes a support film 13 made of, for example, a synthetic resin material, and circuit wirings 14 formed on the support film 13. On the other hand, the heat resistant substrate 2 is adhered by an adhesive onto a heat dissipation plate 15 obtained by press molding or die casting of aluminum or the like. The external wiring board 12 is provided on the heat sink 15.
Are fixed via a spacer 16 made of a synthetic resin material. A wear-resistant layer 17 is formed by a thin film technique such as sputtering to cover the thin film common electrode 6 and the individual electrodes 7, and the plurality of drive circuit elements 9 are arranged with a protective layer 18 made of epoxy resin or the like. The entire surface is covered in all directions.
【０００６】従来のサーマルヘッドでは下記のような問
題点を有している。The conventional thermal head has the following problems.
【０００７】（１）前記保護層１８はエポキシ系樹脂が
用いられている。エポキシ系樹脂は線膨張係数が２．０
×１０-5℃-1であり、耐熱性基板２を構成するセラミッ
クの熱膨張係数は０．７３×１０-5℃-1であり、その基
板２の線膨張係数ａと、エポキシ系樹脂の線膨張係数ｂ
との比率は、ｂ／ａで２．７４となり、大幅に異なって
いる。またエポキシ系樹脂は弾性率が１３００ｋｇ／ｍ
ｍ2 と比較的高い材料である。(1) The protective layer 18 is made of epoxy resin. Epoxy resin has a linear expansion coefficient of 2.0
× a 10 -5 ° C. -1, the coefficient of thermal expansion of the ceramic constituting the heat resistant substrate 2 is 0.73 × 10 -5 ° C. -1, and the linear expansion coefficient a of the substrate 2, the epoxy resin Linear expansion coefficient b
The ratio of and is 2.74 in b / a, which is significantly different. Epoxy resin has an elastic modulus of 1300 kg / m
It is a relatively high material with m 2 .
【０００８】一方、保護膜１８を形成するにはエポキシ
系樹脂を前記複数の駆動回路素子９の全面を被覆するよ
うに塗布した後、たとえば１２０〜１５０℃に加熱して
硬化させる。この後、たとえば２５℃程度の常温に降温
させるに際して、前記線膨張係数の相異により保護膜１
８が耐熱性基板２よりも収縮量が大きく、しかもエポキ
シ系樹脂の保護層１８の弾性率が比較的大きいため、耐
熱性基板２に図１の紙面と垂直方向に沿う反りが生じて
しまう。On the other hand, in order to form the protective film 18, an epoxy resin is applied so as to cover the entire surfaces of the plurality of drive circuit elements 9, and then heated at 120 to 150 ° C. to be cured. After that, when the temperature is lowered to room temperature, for example, about 25 ° C., the protective film 1 is affected by the difference in the linear expansion coefficient.
Since 8 has a larger shrinkage amount than the heat-resistant substrate 2 and the elastic modulus of the protective layer 18 made of epoxy resin is relatively large, the heat-resistant substrate 2 is warped along the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
【０００９】このような反りを生じている状態では、耐
熱性基板２と放熱板１５との接着に際して発熱抵抗体列
８の配列方向に沿って接着剤層の層厚が不均一となり、
発熱抵抗体列から放熱板１５への熱放散に不均一を生じ
る。このような不均一は感熱記録時において濃度むらを
生じ印画品質を低下させてしまう。この接着作業におけ
る位置合わせに関して作業性が低下してしまうことにな
る。また信号ライン１０と外部配線基板１２との接続に
おいても位置合わせの精度が低下し、また作業性も低下
してしまう。In the state where such a warp occurs, the layer thickness of the adhesive layer becomes non-uniform along the arrangement direction of the heating resistor array 8 when the heat resistant substrate 2 and the heat dissipation plate 15 are bonded,
Non-uniformity occurs in heat dissipation from the heating resistor array to the heat dissipation plate 15. Such non-uniformity causes density unevenness at the time of heat-sensitive recording and deteriorates print quality. The workability for the alignment in this bonding work will be reduced. In addition, in the connection between the signal line 10 and the external wiring board 12, the accuracy of alignment is lowered and the workability is also lowered.
【００１０】このような事態を防ぐために、保護層１８
の硬化後に外力により耐熱性基板２の反りを矯正しよう
とすると、保護層１８の弾性率が大きいため保護層１８
の周縁部でクラックが生じやすくなる。このようなクラ
ックが発生した場合、たとえば水分などが保護層１８内
に侵入し、個別電極７などを腐食させてしまうととも
に、腐食の進行により個別電極７などが断線してしまう
場合も生じる。In order to prevent such a situation, the protective layer 18
If the warp of the heat-resistant substrate 2 is to be corrected by an external force after the curing of the resin, since the elastic modulus of the protective layer 18 is large, the protective layer 18
Cracks are likely to occur at the peripheral edge of the. When such a crack is generated, for example, moisture or the like may enter the protective layer 18 to corrode the individual electrode 7 and the like, and the individual electrode 7 and the like may be disconnected due to the progress of corrosion.
【００１１】前述したような問題点を回避するために保
護層１８にシリコン系樹脂を用いる従来例が知られてい
る。このようなシリコン系樹脂はいわゆるシリコンゴム
であり、耐熱性基板２との線膨張係数はやはり大幅に異
なるけれども、比較的弾性率が小さいという特徴を有し
ている。このため保護層１８形成後の温度降下に伴い耐
熱性基板２との間で収縮量の差が生じる場合であって
も、保護層１８は弾性変形して耐熱性基板２には反りを
生じないようにしている。A conventional example is known in which a silicone resin is used for the protective layer 18 in order to avoid the above-mentioned problems. Such a silicon-based resin is so-called silicone rubber, and has a characteristic that the coefficient of linear expansion is relatively small, although the coefficient of linear expansion of the heat-resistant substrate 2 is also largely different. Therefore, even if a difference in shrinkage amount occurs between the heat-resistant substrate 2 and the heat-resistant substrate 2 due to the temperature drop after the protection layer 18 is formed, the protective layer 18 is elastically deformed and the heat-resistant substrate 2 does not warp. I am trying.
【００１２】しかしながらこのようなシリコン系樹脂を
用いる場合では弾性率が低いことから硬度が低く、製造
工程時や使用時に外圧が加わることにより容易に変形し
てしまい、駆動回路素子９などを損傷してしまう場合が
ある。このため図４の従来例のサーマルヘッド１ａのよ
うに、保護層１８付近を全面に亘って覆うヘッドカバー
２５などを必要とし、部品点数が増大するとともに製造
工程も複雑化する。ヘッドカバー２５は、信号ライン１
０に臨む位置の凹溝２６内に弾性を有する押圧部材２７
が収納され、ねじ２８によってヘッドカバー２５が外部
配線基板１２およびスペーサ１６を介して放熱板１５に
螺着されると、外部配線基板１２を信号ライン１０に押
圧して固定する。However, when such a silicon-based resin is used, it has a low hardness because of its low elastic modulus, and is easily deformed by an external pressure applied during the manufacturing process or during use, which damages the drive circuit element 9 and the like. It may happen. Therefore, like the conventional thermal head 1a of FIG. 4, a head cover 25 that covers the entire area around the protective layer 18 is required, which increases the number of parts and complicates the manufacturing process. The head cover 25 has a signal line 1
A pressing member 27 having elasticity in the groove 26 at a position facing 0
When the head cover 25 is screwed to the heat dissipation plate 15 via the external wiring board 12 and the spacer 16 by the screw 28, the external wiring board 12 is pressed and fixed to the signal line 10.
【００１３】このような保護層１８には、実際の使用時
において感熱紙１９や転写用フィルムなどが接触する場
合があり、シリコン系樹脂の場合、このような接触時に
摩擦係数が大きく紙詰まりを生じやすいという課題を有
している。The protective layer 18 may come into contact with the thermal paper 19 or a transfer film during actual use. In the case of a silicone resin, the friction coefficient is large at such contact and paper jamming occurs. It has a problem that it easily occurs.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来例
のサーマルヘッド１の保護層１８はエポキシ系樹脂やシ
リコン系樹脂などから形成されており、これらにはいず
れも上述したような問題点が存している。As described above, the protective layer 18 of the thermal head 1 of the conventional example is formed of an epoxy resin, a silicon resin, or the like, and any of these has the above-mentioned problems. I have it.
【００１５】本発明の目的は、上述の技術的課題を解消
し、製造工程が簡略化されるとともに印画品質を向上
し、かつ構成の小形化を図ることができるサーマルヘッ
ドを提供することである。An object of the present invention is to provide a thermal head which can solve the above-mentioned technical problems, simplify the manufacturing process, improve the printing quality, and reduce the size of the structure. .
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、複数個の発熱
抵抗体が直線状に配列された基板上に、発熱抵抗体の配
列方向に沿って該発熱抵抗体を駆動する駆動回路素子を
複数個配列するとともに、上記基板の線膨張係数とほぼ
同等の線膨張係数を有する樹脂により前記駆動回路素子
を被覆して成ることを特徴とするサーマルヘッドであ
る。According to the present invention, there is provided a driving circuit element for driving a heating resistor along a direction in which the heating resistors are arranged on a substrate on which a plurality of heating resistors are linearly arranged. A thermal head is characterized in that a plurality of them are arranged and the drive circuit elements are covered with a resin having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the substrate.
【００１７】また本発明は、前記基板の線膨張係数ａに
対する前記樹脂の線膨張係数ｂの比率ｂ／ａが０．４〜
２．０であることを特徴とする。Further, in the present invention, the ratio b / a of the linear expansion coefficient b of the resin to the linear expansion coefficient a of the substrate is 0.4 to 0.4.
It is characterized by being 2.0.
【００１８】また本発明は、前記樹脂は、ポリエーテル
アミドを基本分子とした合成樹脂材料であることを特徴
とする。The present invention is also characterized in that the resin is a synthetic resin material containing polyether amide as a basic molecule.
【００１９】[0019]
【作用】本発明に従うサーマルヘッドでは、耐熱性基板
上に複数の発熱抵抗体が直線状に配列され、この発熱抵
抗体を発熱駆動する複数の駆動回路素子が耐熱性基板上
に発熱抵抗体の配列方向と平行に配列される。この複数
の駆動回路素子は、耐熱性基板の線膨張係数とほぼ同等
の線膨張係数を有する樹脂材料から成る保護層で被覆さ
れる。したがって保護層の形成時に比較的高温状態とな
り、その後、温度が降下する際に、保護層と耐熱性基板
との間に降温による収縮量の大幅な差が生じるのを防止
し、たとえば耐熱性基板に反りを生じる事態を防いでい
る。これにより印画品質が格段に向上される。In the thermal head according to the present invention, a plurality of heat generating resistors are linearly arranged on the heat resistant substrate, and a plurality of drive circuit elements for driving the heat generating resistors to generate heat are arranged on the heat resistant substrate. It is arranged in parallel with the arrangement direction. The plurality of drive circuit elements are covered with a protective layer made of a resin material having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the heat resistant substrate. Therefore, when the protective layer is formed in a relatively high temperature state, and when the temperature subsequently drops, a large difference in shrinkage amount due to temperature decrease is prevented between the protective layer and the heat resistant substrate, and for example, the heat resistant substrate is prevented. It prevents the occurrence of warpage. As a result, the print quality is significantly improved.
【００２０】またサーマルヘッドの製造工程時において
も耐熱性基板に不所望な反りを生じないように維持する
ことができ、耐熱性基板に位置決めされて接続される他
の構成要素との間で位置決めが容易になるとともに作業
工程が簡略化される。Further, it is possible to maintain the heat-resistant substrate so as not to cause undesired warping even during the manufacturing process of the thermal head, and to position the heat-resistant substrate with other components positioned and connected to the heat-resistant substrate. And the work process is simplified.
【００２１】また本発明では、前記保護層はポリエーテ
ルアミド系樹脂材料に比較的小径のフィラーを分散して
成る。したがって駆動回路素子と耐熱性基板との間に隙
間が存する場合であっても、この隙間を充填してサーマ
ルヘッドの信頼性を向上する。またこのような材料の保
護層は粘度が小さく、前記駆動回路素子に塗布する場合
でもその層厚を薄くすることができ、サーマルヘッドの
小形化に寄与する。Further, in the present invention, the protective layer is formed by dispersing a filler having a relatively small diameter in a polyetheramide resin material. Therefore, even if there is a gap between the drive circuit element and the heat-resistant substrate, the gap is filled to improve the reliability of the thermal head. Further, the protective layer made of such a material has a small viscosity, and even when it is applied to the drive circuit element, the layer thickness can be made thin, which contributes to downsizing of the thermal head.
【００２２】[0022]
【実施例】図１は典型的な構造のサーマルヘッド１の断
面図であり、図２はサーマルヘッド１の斜視図である。
図１図示の構成は従来例において説明したが、以下本発
明の実施例に即して詳細に説明する。サーマルヘッド１
の耐熱性基板２はたとえば酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3な
どのセラミックから形成され、前述したように０．７３
×１０-5℃-1の線膨張係数を有する。耐熱性基板２上に
はたとえばガラスなどの材料から成る蓄熱層３が、耐熱
性基板２の端部付近で図１の紙面と垂直方向に帯状に延
びて形成される。1 is a cross-sectional view of a thermal head 1 having a typical structure, and FIG. 2 is a perspective view of the thermal head 1.
Although the configuration shown in FIG. 1 has been described in the conventional example, it will be described in detail below with reference to an embodiment of the present invention. Thermal head 1
The heat-resistant substrate 2 is made of a ceramic such as aluminum oxide Al 2 O 3 and has a thickness of 0.73 as described above.
It has a linear expansion coefficient of × 10 -5 ° C -1 . A heat storage layer 3 made of a material such as glass is formed on the heat-resistant substrate 2 in the vicinity of an end of the heat-resistant substrate 2 so as to extend in a strip shape in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
【００２３】蓄熱層３に隣接して、たとえば銀ペースト
などを印刷などの厚膜技術により塗布し、焼成して厚膜
共通電極層４が形成されるる。この段階の耐熱性基板２
のほぼ全面に亘りたとえば窒化タンタルＴａ2 Ｎ、ニク
ロムＮｉ−Ｃｒあるいは酸化ルテニウムＲｕＯ2 などか
ら成り、周知の蒸着やスパッタリングあるいはエッチン
グなどの薄膜技術により抵抗体層５が形成される。Adjacent to the heat storage layer 3, for example, silver paste or the like is applied by a thick film technique such as printing and baked to form a thick film common electrode layer 4. Heat resistant substrate 2 at this stage
Is formed of, for example, tantalum nitride Ta 2 N, nichrome Ni—Cr, ruthenium oxide RuO 2 or the like, and the resistor layer 5 is formed by a well-known thin film technique such as vapor deposition, sputtering or etching.
【００２４】抵抗体層５上で厚膜共通電極層４と蓄熱層
３の一部に亘り、たとえばアルミニウムを前記薄膜技術
にてパターン形成して薄膜共通電極６が形成される。蓄
熱層３に関して薄膜共通電極６と反対側には薄膜共通電
極６と同一材料、同一製造工程にて帯状の複数の個別電
極７が、蓄熱層３の延びる方向に沿って複数列配列され
て形成される。この薄膜共通電極６と個別電極７とに挟
まれる抵抗体層５が個々の発熱抵抗体であり、これらは
蓄熱層３の延びる方向に沿って複数配列されて発熱抵抗
体列８が構成される。A thin film common electrode 6 is formed on the resistor layer 5 over the thick film common electrode layer 4 and a part of the heat storage layer 3 by patterning aluminum, for example, by the thin film technique. On the side opposite to the thin film common electrode 6 with respect to the heat storage layer 3, a plurality of strip-shaped individual electrodes 7 formed of the same material as the thin film common electrode 6 in the same manufacturing process are arranged in a plurality of rows along the extending direction of the heat storage layer 3. To be done. The resistor layer 5 sandwiched between the thin film common electrode 6 and the individual electrode 7 is an individual heating resistor, and a plurality of these are arranged along the extending direction of the heat storage layer 3 to form the heating resistor row 8. .
【００２５】前記発熱抵抗体列８を発熱駆動する駆動回
路素子９が、耐熱性基板２上に発熱抵抗体列８の配列方
向に沿って複数配置される。この駆動回路素子９は接続
用のバンプ１１を有し、個別電極７と同一材料、同一製
造工程時に形成される複数列の信号ライン１０と個別電
極７とに、それぞれフェイスダウンボンディングにて接
続され、信号ライン１０から感熱記録用の印画データや
制御信号などが供給される。A plurality of drive circuit elements 9 for driving the heating resistor array 8 to generate heat are arranged on the heat-resistant substrate 2 in the arrangement direction of the heating resistor array 8. The drive circuit element 9 has bumps 11 for connection and is connected to the individual electrodes 7 by the same material as the individual electrodes 7 and a plurality of columns of signal lines 10 and individual electrodes 7 formed in the same manufacturing process by face down bonding. Print signal data for heat-sensitive recording, control signals, etc. are supplied from the signal line 10.
【００２６】図３は駆動回路素子９付近の拡大断面図で
ある。図３を併せて参照して、各駆動回路素子９は１つ
の駆動回路素子９あたり６４ビットの出力で各発熱抵抗
体の配列方向密度が８ドット／ｍｍのとき、発熱抵抗体
列８の配列方向と直交する方向の幅Ｗ１（例として１．
２ｍｍ）、配列方向長さＬ２（例として７ｍｍ）および
層厚ｔ１（例として０．５５ｍｍ）のサイズであり配列
ピッチＰ１（例として８ｍｍ）で配列される。また、前
記バンプ１１は高さＨ１（例として５０〜６０μｍ）に
形成され、個別電極７と信号ライン１０とにはたとえば
半田などにより接続される。このような接続法により、
駆動回路素子９の使用時において発生する熱はバンプ１
１を介して個別電極７および信号ライン１０に放散され
る。FIG. 3 is an enlarged sectional view of the vicinity of the drive circuit element 9. Referring also to FIG. 3, each drive circuit element 9 has an output of 64 bits per one drive circuit element 9, and when the array direction density of each heat generating resistor is 8 dots / mm, the array of the heat generating resistor row 8 is arranged. The width W1 in the direction orthogonal to the direction (for example, 1.
2 mm), the length L2 in the arrangement direction (7 mm as an example), and the layer thickness t1 (0.55 mm as an example), and arranged at an arrangement pitch P1 (8 mm as an example). The bumps 11 are formed to a height H1 (50 to 60 μm as an example), and are connected to the individual electrodes 7 and the signal lines 10 by, for example, soldering. With this connection method,
The heat generated when the drive circuit element 9 is used is the bump 1
1 to the individual electrode 7 and the signal line 10.
【００２７】前記信号ライン１０に外部から印画データ
や印画データなどを供給するための外部配線基板１２
が、たとえば半田や異方性導電体などにより信号ライン
１０に接続される。外部配線基板１２は合成樹脂材料か
ら成る電気絶縁性の支持フィルム１３と、この上に形成
された回路配線１４とを含んで構成される。An external wiring board 12 for supplying print data and print data to the signal line 10 from the outside.
Are connected to the signal line 10 by, for example, solder or anisotropic conductor. The external wiring board 12 is configured to include an electrically insulating support film 13 made of a synthetic resin material and a circuit wiring 14 formed thereon.
【００２８】前記薄膜共通電極６、個別電極７などを被
覆してたとえばスパッタリングなどの薄膜技術により前
記材料から成る耐摩耗層１７が形成される。また駆動回
路素子９および、個別電極７と信号ライン１０との駆動
回路素子９との接続に拘わる部分を被覆して、耐熱性基
板２とほぼ同等の線膨張係数を有し、比較的弾性率の低
い樹脂材料から成る保護層１８が、たとえば耐熱性基板
２から高さｄ１（例として０．８ｍｍ以下）に形成され
る。A wear resistant layer 17 made of the above material is formed by covering the thin film common electrode 6, the individual electrode 7, etc. by a thin film technique such as sputtering. Further, by covering the drive circuit element 9 and the portion related to the connection between the individual electrode 7 and the signal line 10 with the drive circuit element 9, it has a linear expansion coefficient substantially equal to that of the heat resistant substrate 2 and a relatively elastic modulus. The protective layer 18 made of a resin material having a low heat resistance is formed, for example, at a height d1 (0.8 mm or less, for example) from the heat resistant substrate 2.
【００２９】保護層１８を形成する合成樹脂材料は前記
特性を満足する範囲で多種類の材料のいずれか１つが選
択されるが、好適な実施例では耐熱性樹脂、一例として
ポリエーテルアミドを基本分子とした合成樹脂材料であ
り、炭酸カルシウムＣａＣＯ3 などのセラミック材料ま
たは酸化亜鉛あるいは溶融シリカ（球状フィラー）など
から成り、ほぼ球形の形状を有するフィラーを分散した
混合材料が選ばれる。保護層として、ポリエーテルアミ
ド樹脂を基本材料としエポキシ樹脂を混合して前記フィ
ラーを混合してもよい。前記ポリエーテルアミドを基本
分子とする樹脂材料とフィラーとの混合比は、フィラー
を７０〜９５重量％、好ましくは８０〜９０重量％に選
ぶ。これはフィラーの混合比率を増減することにより保
護層１８の線膨張係数が減少／増大するため、保護層１
８の線膨張係数を耐熱性基板２の線膨張係数とほぼ同等
の線膨張係数とするためである。The synthetic resin material forming the protective layer 18 is selected from any of a wide variety of materials within the range satisfying the above-mentioned characteristics. In the preferred embodiment, a heat resistant resin, for example, polyether amide is used as a basic material. A synthetic resin material in the form of a molecule, which is composed of a ceramic material such as calcium carbonate CaCO 3, zinc oxide, fused silica (spherical filler), or the like, and a mixed material in which a filler having a substantially spherical shape is dispersed is selected. As the protective layer, a polyether amide resin may be used as a basic material, an epoxy resin may be mixed, and the filler may be mixed. The mixing ratio of the resin material containing the polyether amide as a basic molecule and the filler is selected to be 70 to 95% by weight, preferably 80 to 90% by weight. This is because the linear expansion coefficient of the protective layer 18 is decreased / increased by increasing / decreasing the mixing ratio of the filler.
This is because the coefficient of linear expansion of No. 8 is set to be substantially the same as that of the heat resistant substrate 2.
【００３０】また前述したように保護層１８を構成する
材料をポリエーテルアミド樹脂とエポキシ樹脂との混合
樹脂材料にフィラーを混合する場合、エポキシ樹脂の混
合比率は０．５〜５重量％が望ましいことが確認され
た。これは耐熱性基板２の表面には耐湿性の向上および
腐食防止のために合成樹脂材料から成る皮膜（以下、ソ
ルダーレジストと称する）が形成されている。このよう
なソルダーレジストと保護層１８との密着強度を向上す
るために、前記エポキシ樹脂を混合するものであるが、
前記混合比率範囲未満では密着強度が低く、また前記範
囲を超える場合では保護層１８の線膨張係数が過度に高
くなるためである。前記フィラーの径は好適な実施例で
は平均粒径１３μｍ、最大粒径４０μｍに選ばれる。When the filler is mixed with the mixed resin material of the polyether amide resin and the epoxy resin as the material forming the protective layer 18 as described above, the mixing ratio of the epoxy resin is preferably 0.5 to 5% by weight. It was confirmed. A film (hereinafter referred to as a solder resist) made of a synthetic resin material is formed on the surface of the heat resistant substrate 2 in order to improve moisture resistance and prevent corrosion. In order to improve the adhesion strength between the solder resist and the protective layer 18, the epoxy resin is mixed.
This is because when the mixing ratio is less than the above range, the adhesion strength is low, and when it exceeds the above range, the linear expansion coefficient of the protective layer 18 becomes excessively high. In the preferred embodiment, the diameter of the filler is selected to have an average particle size of 13 μm and a maximum particle size of 40 μm.
【００３１】前記フィラーの径を上述のように選択する
根拠は、本件発明者の実験により下記のとおりである。
前述したようなフィラーの粒径は均一ではなく、或る範
囲でばらつきを有している。このとき図１および図３に
示されるように、駆動回路素子９と耐熱性基板２、具体
的には抵抗体層５とは前記バンプ１１の高さＨ１を隔て
ている。したがって駆動回路素子９と抵抗体層５とに前
記高さＨ１程度の粒径のフィラーが入り込むと、サーマ
ルヘッド１の製造時および使用時における熱による膨張
／収縮時に駆動回路素子９の抵抗体層５に臨む能動面を
損傷する場合がある。このような事態を防止するため、
本実施例ではフィラーの径をたとえば最大４０μｍに選
んでいる。このようなフィラーは前記樹脂材料に混合さ
れたとき以下の機能を実現する。The grounds for selecting the diameter of the filler as described above are as follows according to the experiments by the present inventors.
The particle size of the filler as described above is not uniform, but varies in a certain range. At this time, as shown in FIGS. 1 and 3, the drive circuit element 9 and the heat-resistant substrate 2, specifically, the resistor layer 5 separate the height H1 of the bump 11. Therefore, when the filler having a particle size of the above-mentioned height H1 enters the drive circuit element 9 and the resistor layer 5, the resistor layer of the drive circuit element 9 is expanded and contracted by heat during manufacturing and use of the thermal head 1. The active surface facing 5 may be damaged. In order to prevent such a situation,
In this embodiment, the maximum diameter of the filler is selected to be 40 μm. Such a filler realizes the following functions when mixed with the resin material.
【００３２】（１）フィラーとの混合樹脂材料を駆動回
路素子９を被覆して塗布したとき、駆動回路素子９と耐
熱性基板２との間に形成される隙間に侵入してこれを充
填する。これによりこの隙間に空気層が形成される事態
を防止し、個別電極７や信号ライン１０の腐食を防止
し、信頼性を向上させる。(1) When a mixed resin material with a filler is applied to cover the drive circuit element 9, the resin material penetrates into a gap formed between the drive circuit element 9 and the heat resistant substrate 2 to fill the gap. . As a result, a situation in which an air layer is formed in this gap is prevented, corrosion of the individual electrodes 7 and the signal lines 10 is prevented, and reliability is improved.
【００３３】（２）保護層１８の表面の摩擦係数を低下
させ、サーマルヘッド１の使用時に感熱紙１９の端部が
保護層１８に接触した場合でも、これを円滑に滑走させ
紙詰まりを生じる事態を防止する。(2) The friction coefficient of the surface of the protective layer 18 is lowered, and even when the end of the thermal paper 19 comes into contact with the protective layer 18 when the thermal head 1 is used, it smoothly slides to cause a paper jam. Prevent the situation.
【００３４】（３）前記ポリエーテルアミドを基本分子
とする樹脂材料単独の場合と比較し、熱伝導率を増大
し、サーマルヘッド１の使用時に駆動回路素子９におい
て発生される熱の放散を向上する。(3) The thermal conductivity is increased and the dissipation of heat generated in the drive circuit element 9 when the thermal head 1 is used is improved as compared with the case where only the resin material containing the polyether amide as a basic molecule is used alone. To do.
【００３５】上述した構成の混合樹脂材料は本件発明者
の実験によれば、線膨張係数が０．５〜１．０×１０-5
℃-1、ヤング率が１００〜１０００ｋｇ／ｍｍ2 、好適
には２００〜８００ｋｇ／ｍｍ2 、鉛筆硬度が３〜５Ｈ
以上にできることが確認された。前記混合樹脂材料のヤ
ング率を上述の範囲に選ぶのは、下記の点に因る。すな
わちヤング率が高いほど熱硬化後、耐熱性基板２を弯曲
させる力が増大する。したがって保護層１８の熱硬化後
であっても耐熱性基板２における前記反りを実質的に抑
制できる範囲に選ばれる。このような特性の混合樹脂材
料を保護層１８に用いることにより下記の効果が実現さ
れる。According to an experiment conducted by the present inventors, the mixed resin material having the above-described structure has a linear expansion coefficient of 0.5 to 1.0 × 10 −5.
° C. -1, a Young's modulus of 100 to 1000 / mm 2, preferably 200 to 800 / mm 2, the pencil hardness 3~5H
It was confirmed that the above can be done. The reason for selecting the Young's modulus of the mixed resin material in the above range is as follows. That is, as the Young's modulus is higher, the force for bending the heat resistant substrate 2 after heat curing is increased. Therefore, it is selected within a range in which the warp in the heat resistant substrate 2 can be substantially suppressed even after the thermosetting of the protective layer 18. By using the mixed resin material having such characteristics for the protective layer 18, the following effects are realized.
【００３６】本発明者等が繰返し行った実験によれば、
耐熱性基板２の線膨張係数ａに対する保護層１８の線膨
張係数ｂの比率ｂ／ａが０．４〜２．０の範囲内に、好
適には０．６〜１．４の範囲内にあれば、本発明の目的
が優位に達成でき、実用上支障がないことを確認した。According to an experiment repeated by the present inventors,
The ratio b / a of the linear expansion coefficient b of the protective layer 18 to the linear expansion coefficient a of the heat resistant substrate 2 is in the range of 0.4 to 2.0, preferably 0.6 to 1.4. If so, it was confirmed that the object of the present invention could be achieved predominantly and that there was no problem in practical use.
【００３７】耐熱性基板２と保護層１８との線膨張係数
をほぼ同等とし、また保護層１８を比較的弾性率が小さ
い特性としたので、保護層１８を形成するにあたり昇温
して硬化させ、その後、たとえば２５℃程度の常温に復
帰する場合に、従来技術の項で述べたような線膨張係数
が相異する場合に生じる耐熱性基板２の反りの発生を防
止することができる。これにより耐熱性基板２と外部配
線基板１２との接続における位置合わせを高精度に行う
ことができるとともに接続における作業性が向上し、ま
た作業の自動化が可能となる。さらに、耐熱性基板２と
放熱板１５との接着に際して相互の位置決めが高精度か
つ容易に行うことができ、また従来技術の項で説明した
ような耐熱性基板２の反りに基づく感熱記録動作時の濃
度むらを防止し、印画品質を向上することができる。Since the heat-resistant substrate 2 and the protective layer 18 have almost the same linear expansion coefficient and the protective layer 18 has a characteristic that the elastic modulus is relatively small, the protective layer 18 is heated at the time of formation to be cured. After that, when the temperature is returned to room temperature, for example, about 25 ° C., it is possible to prevent the warp of the heat-resistant substrate 2 which occurs when the linear expansion coefficients are different as described in the section of the prior art. As a result, it is possible to perform the alignment in the connection between the heat resistant substrate 2 and the external wiring substrate 12 with high accuracy, improve the workability in the connection, and automate the work. Further, when the heat-resistant substrate 2 and the heat sink 15 are bonded together, mutual positioning can be performed with high accuracy and easily, and during the heat-sensitive recording operation based on the warp of the heat-resistant substrate 2 as described in the section of the prior art. It is possible to prevent uneven density and improve print quality.
【００３８】以上のように本実施例では、耐熱性基板２
と保護層１８との線膨張係数をほぼ同等とすることによ
り、前記製造時および使用時における駆動回路素子９か
らの発熱および、使用環境における熱の影響により耐熱
性基板２と保護層１８との間で生じ得る応力を解消する
ことができ、保護層１８が前記応力によりその周縁部に
おいて不所望に剥離する事態を防止できる。また弾性率
を従来技術におけるエポキシ系樹脂を用いた場合と比較
し、ほぼ半減しており、製造時における熱試験の熱サイ
クルおよび使用時の昇温に伴い保護層１８にクラックが
生じる事態を防ぐことができる。このクラックの防止
は、従来技術で述べたように耐熱性基板２に反りが生じ
ないことによっても達成される。これにより信頼性を格
段に向上することができる。As described above, in this embodiment, the heat resistant substrate 2
And the protective layer 18 have substantially the same coefficient of linear expansion, so that the heat-resistant substrate 2 and the protective layer 18 are separated from each other by the heat generated from the drive circuit element 9 during the manufacturing and use and the influence of the heat in the use environment. It is possible to eliminate the stress that may occur between the protective layers 18 and prevent the protective layer 18 from being undesirably peeled off at its peripheral edge due to the stress. Further, the elastic modulus is almost halved as compared with the case of using the epoxy resin in the conventional technique, and prevents the protective layer 18 from being cracked due to the heat cycle of the heat test during manufacturing and the temperature rise during use. be able to. The prevention of this crack is also achieved by the fact that the heat-resistant substrate 2 does not warp as described in the prior art. Thereby, the reliability can be significantly improved.
【００３９】前記混合樹脂材料の塗布量により耐熱性基
板２の反りの程度に変化が生じる事態を防止できるた
め、駆動回路素子９の大きさを変更した場合であって
も、同一の混合樹脂材料を用いて保護層１８を形成で
き、サーマルヘッド１の特性に影響を及ぼす事態が防が
れる。Since it is possible to prevent the degree of warpage of the heat resistant substrate 2 from changing depending on the coating amount of the mixed resin material, even if the size of the drive circuit element 9 is changed, the same mixed resin material is used. Can be used to form the protective layer 18, and the situation that affects the characteristics of the thermal head 1 can be prevented.
【００４０】保護層１８は前述したように比較的高硬度
かつ低摩擦係数である。これにより使用時における感熱
紙１９や転写フィルムなどが保護層１８に接触した場合
でも保護層１８の変形や欠損の発生が防止でき、従来技
術の項で説明したヘッドカバー２５の小形化を図ること
ができるとともに、保護層１８の一部分を感熱紙１９の
挿入時の案内手段の一部として使用することができ、部
品点数の削減と製造工程の簡略化とを図ることができ
る。As described above, the protective layer 18 has a relatively high hardness and a low friction coefficient. As a result, even when the thermal paper 19 or the transfer film during use comes into contact with the protective layer 18, the protective layer 18 can be prevented from being deformed or broken, and the head cover 25 described in the section of the prior art can be downsized. At the same time, a part of the protective layer 18 can be used as a part of the guide means when the thermal paper 19 is inserted, so that the number of parts can be reduced and the manufacturing process can be simplified.
【００４１】駆動回路素子９として、前記層厚ｔ１＝
０．５５ｍｍのサイズのものを使用する場合、従来例で
は保護層１８の高さｄ１はたとえば１．２ｍｍ以下程度
であったのに対し、本実施例では前記高さｄ１を０．８
ｍｍ以下にできることを確認した。これは、従来のエポ
キシ樹脂を用いた場合、低熱膨張率化するために、より
多くのフィラーの含有が必要であり、そのために高粘度
となっていたためである。これによりプラテンローラ２
１と保護層１８との間隔が増大されることになり、駆動
回路素子９と発熱抵抗体列８との距離Ｌ１を短縮するこ
とができ、サーマルヘッド１の小形化に寄与することが
できる。As the drive circuit element 9, the layer thickness t1 =
When the size of 0.55 mm is used, the height d1 of the protective layer 18 is about 1.2 mm or less in the conventional example, whereas the height d1 is 0.8 in this embodiment.
It was confirmed that it could be less than mm. This is because when a conventional epoxy resin is used, it is necessary to contain a larger amount of filler in order to achieve a low coefficient of thermal expansion, which results in a high viscosity. As a result, the platen roller 2
As a result, the distance between the drive circuit element 9 and the heating resistor array 8 can be shortened, and the thermal head 1 can be miniaturized.
【００４２】上記実施例においては、耐熱性基板２がア
ルミナセラミックスであり、これに対して保護層１８が
ポリエーテルアミドを基本分子とした樹脂であるが、本
発明によれば、この実施例に限らず、次の例によって
も、本発明の目的が達成できるものである。In the above-mentioned embodiment, the heat-resistant substrate 2 is made of alumina ceramics, while the protective layer 18 is made of a resin having polyether amide as a basic molecule. However, according to the present invention, The object of the present invention can be achieved not only by the following examples.
【００４３】すなわち、耐熱性基板と樹脂とを種々変更
しても、両者間のほぼ同等の線膨張係数に設定できるの
であれば、次の例１〜例９の各組合わせであってもよ
い。ただし（）内の数は線膨張係数（℃-1）である。That is, even if the heat resistant substrate and the resin are variously changed, the combinations of the following Examples 1 to 9 may be used as long as the coefficients of linear expansion can be set to be substantially equal to each other. . However, the number in parentheses is the coefficient of linear expansion (° C -1 ).
【００４４】
（例１）基板：ＡｌＮ←→樹脂：ポリエーテルアミドを
ベース(０.５×１０-5)
（例２）基板：ＳｉＣ←→樹脂：ポリエーテルアミドを
ベース(０.４×１０-5)
（例３）基板：ジルコニア←→樹脂：ポリエーテルアミ
ドをベース(１.１×１０-5)
（例４）基板：ポリフェニレンサルファイド樹脂←→樹
脂：エポキシ系(２.５×１０-5)
（例５）基板：アルミ金属←→樹脂：エポキシ系(２.４
×１０-5)
（例６）基板：Ｃｕ金属←→樹脂：エポキシ系(１.７×
１０-5)
（例７）基板：Ｆｅ金属←→樹脂：ポリエーテルアミド
をベース(１.２×１０-5)
（例８）基板：Ｆｅ−Ｎｉ合金←→樹脂：ポリエーテル
アミドをベース(０.７×１０-5)
（例９）基板：Ｎｉ金属←→樹脂：ポリエーテルアミド
をベース(１.３×１０-5)(Example 1) Substrate: AlN ← → Resin: Polyetheramide based (0.5 × 10 −5 ) (Example 2) Substrate: SiC ← → Resin: Polyetheramide based (0.4 × 10) -5) (example 3) substrate: zirconia ← → resin: polyetheramide base (1.1 × 10 -5) (example 4) substrate: polyphenylene sulfide resin ← → resin: epoxy (2.5 × 10 - 5 ) (Example 5) Substrate: Aluminum Metal ← → Resin: Epoxy (2.4
× 10 -5 ) (Example 6) Substrate: Cu metal ← → Resin: Epoxy (1.7 ×
10 -5 ) (Example 7) Substrate: Fe metal ← → Resin: Polyetheramide based (1.2 × 10 -5 ) (Example 8) Substrate: Fe-Ni alloy ← → Resin: Polyetheramide based ( 0.7 × 10 -5 ) (Example 9) Substrate: Ni metal ← → Resin: Polyetheramide base (1.3 × 10 -5 ).
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上のように本発明に従えば、複数の駆
動回路素子は、耐熱性基板の線膨張係数とほぼ同等の線
膨張係数を有する樹脂材料から成る保護層で被覆され
る。したがって保護層の形成時に比較的高温状態とな
り、その後、温度が降下する際に、これらの間に降温に
よる収縮量の大幅な差が生じ、たとえば耐熱性基板に反
りを生じる事態を防いでいる。これにより印画品質が格
段に向上される。またサーマルヘッドの製造工程時にお
いても耐熱性基板に不所望な反りを生じないように維持
することができ、耐熱性基板に位置決めされて接続され
る他の構成要素との間で位置決めが容易になるとともに
作業工程が簡略化される。As described above, according to the present invention, the plurality of drive circuit elements are covered with the protective layer made of a resin material having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the heat resistant substrate. Therefore, when the protective layer is formed, the temperature becomes relatively high, and then, when the temperature drops, a large difference in shrinkage amount due to temperature drop occurs between them, which prevents, for example, a situation where the heat-resistant substrate is warped. As a result, the print quality is significantly improved. Further, it is possible to maintain the heat-resistant substrate so as not to cause undesired warpage even during the manufacturing process of the thermal head, and to easily position the heat-resistant substrate with other components positioned and connected to the heat-resistant substrate. In addition, the work process is simplified.
【図１】本発明の一実施例を説明するサーマルヘッド１
の断面図である。FIG. 1 is a thermal head 1 for explaining an embodiment of the present invention.
FIG.
【図２】サーマルヘッド１の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a thermal head 1.
【図３】駆動回路素子９付近の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view near a drive circuit element 9.
【図４】従来例のサーマルヘッド１ａを示す断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional thermal head 1a.
１ サーマルヘッド ２ 耐熱性基板 ７ 個別電極 ８ 発熱抵抗体列 ９ 駆動回路素子 １０ 信号ライン １１ バンプ １２ 外部配線基板 １５ 放熱板 １８ 保護層 １９ 感熱紙 ２１ プラテンローラ 1 thermal head 2 Heat-resistant substrate 7 individual electrodes 8 Heating resistor array 9 Drive circuit element 10 signal lines 11 bumps 12 External wiring board 15 Heat sink 18 Protective layer 19 Thermal paper 21 Platen roller
Claims (3)
た基板上に、発熱抵抗体の配列方向に沿って該発熱抵抗
体を駆動する駆動回路素子を複数個配列するとともに、
上記基板の線膨張係数とほぼ同等の線膨張係数を有する
樹脂により前記駆動回路素子を被覆して成ることを特徴
とするサーマルヘッド。1. A plurality of drive circuit elements for driving the heating resistors are arranged along a direction in which the heating resistors are arranged on a substrate on which the heating resistors are linearly arranged.
A thermal head, characterized in that the drive circuit element is covered with a resin having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the substrate.
脂の線膨張係数ｂの比率ｂ／ａが０．４〜２．０である
ことを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。2. The thermal head according to claim 1, wherein a ratio b / a of the linear expansion coefficient b of the resin to the linear expansion coefficient a of the substrate is 0.4 to 2.0.
分子とした合成樹脂材料であることを特徴とする請求項
１記載のサーマルヘッド。3. The thermal head according to claim 1, wherein the resin is a synthetic resin material containing polyether amide as a basic molecule.
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|---|---|---|---|---|
| JP2012201010A (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Seiko Epson Corp | Thermal head and thermal printer |
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| JPS62279962A (en) * | 1986-05-29 | 1987-12-04 | Tdk Corp | Thermal head |
| JPH0215359U (en) * | 1988-07-12 | 1990-01-31 |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP3285057A patent/JP2788562B2/en not_active Expired - Fee Related
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