JPH0550627A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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JPH0550627A
JPH0550627A JP3209142A JP20914291A JPH0550627A JP H0550627 A JPH0550627 A JP H0550627A JP 3209142 A JP3209142 A JP 3209142A JP 20914291 A JP20914291 A JP 20914291A JP H0550627 A JPH0550627 A JP H0550627A
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JP
Japan
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heat
layer
substrate
thermal head
heating resistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3209142A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Ito
雅之 伊藤
Masato Kawanishi
真人 川西
Mitsuhiko Yoshikawa
光彦 吉川
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH0550627A publication Critical patent/JPH0550627A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a thermal head reduced in power consumption and capable of performing high speed printing. CONSTITUTION:By laminating a heat accumulating layer 7 made of a polyimide resin to the insulating substrate 1 of a thermal head, Joule heat at the time of the generation of heat is accumulated and the transmission efficiency of energy is enhanced. Radiation after the generation of heat is fastened to increase a printing speed. By constituting the insulating substrate 1 of a glass substrate, the surface of the substrate is made smooth and the contact of the substrate with thermal paper is made uniform to eliminate printing irregularity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、感熱記録方式のフアク
シミリ装置や、サーマルプリンタ等の感熱記録装置に使
用されるサーマルヘツドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal head for use in a thermal recording type facsimile apparatus or a thermal recording apparatus such as a thermal printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、サーマルヘツドは、フアクシミリ
やワードプロセツサ用プリンタ等の各種記録装置に多用
されてきており、これらの機器は、小型、軽量化と共に
低価格化が要請されている。
2. Description of the Related Art In recent years, thermal heads have been widely used in various recording devices such as printers for facsimiles and word processors, and these devices are required to be small in size, light in weight and low in price.

【0003】そうした中、従来のサーマルヘツドでは、
図13に示すように、純度が90%以上のAl
りなるセラミツク基板101に蓄熱のためのグレーズ層
102を形成したグレーズドセラミツク基板を使用し、
その上に複数個の発熱抵抗体2を主走査方向に一列に配
置し、各々の発熱抵抗体2の一端と、発熱抵抗体駆動用
制御素子3とを電気的に接続せしめる個別配線電極4
と、発熱抵抗体2の他端を電気的に接続せしめる共通電
極6とを形成し、更に発熱抵抗体2、個別配線電極4お
よび共通電極6を摩耗劣化等より防ぐための保護膜9を
備えている。
Under such circumstances, in the conventional thermal head,
As shown in FIG. 13, a glazed ceramic substrate in which a glaze layer 102 for heat storage is formed on a ceramic substrate 101 made of Al 2 O 3 having a purity of 90% or more is used,
A plurality of heating resistors 2 are arranged in a line in the main scanning direction thereon, and individual wiring electrodes 4 for electrically connecting one end of each heating resistor 2 and the heating resistor driving control element 3 to each other.
And a common electrode 6 for electrically connecting the other end of the heat generating resistor 2 to each other, and further provided with a protective film 9 for preventing the heat generating resistor 2, the individual wiring electrodes 4 and the common electrode 6 from wear deterioration and the like. ing.

【0004】そして、上記基板の個別配線電極4に、制
御素子3を半田バンプを介して接続した後、制御素子3
の樹脂モールド103を行ない保護し、次にサーミス
タ、コネクタ107、コンデンサ等を半田付けした両面
フレキシブル回路基板104を圧接し、ヘツドカバー1
05およびヒートシンク106をビスにより固定する組
み立て工程を行なうことにより、サーマルヘツドが完成
する。
Then, after connecting the control element 3 to the individual wiring electrode 4 of the substrate through the solder bump, the control element 3
To protect the resin mold 103, and then press-contact the double-sided flexible circuit board 104 to which the thermistor, the connector 107, the capacitor, etc. are soldered, and the head cover 1
The thermal head is completed by performing an assembly step of fixing the 05 and the heat sink 106 with screws.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図13のサ
ーマルヘツドでは、印字を行なうための発熱抵抗体への
印加エネルギーが大きいため、省エネルギー化を図るに
は、蓄熱層であるグレーズ層をより厚くする必要があ
る。しかし、グレーズ層を厚くした場合、低エネルギー
の駆動が可能となるが、グレーズ層での蓄熱量が大きく
なるため、印加パルスを止めても感熱紙が発色する、い
わゆる尾引き現象が発生する。
However, in the thermal head shown in FIG. 13, since the energy applied to the heating resistor for printing is large, in order to save energy, the glaze layer as the heat storage layer should be thicker. There is a need to. However, when the glaze layer is thickened, low energy driving is possible, but since the amount of heat stored in the glaze layer is large, a so-called trailing phenomenon occurs in which the thermal paper is colored even when the application pulse is stopped.

【0006】印加エネルギーを低減させ、しかも尾引き
現象をなくすためには、印加パルスの周期を充分に長く
し、グレーズ層に蓄積された熱をセラミツク基板に逃せ
ばよいが、印字スピードが遅くなる問題が発生し、従来
のサーマルヘツドでは、低消費電力化と高速化を両立さ
せることができなかつた。
In order to reduce the applied energy and eliminate the tailing phenomenon, the period of the applied pulse may be made sufficiently long to allow the heat accumulated in the glaze layer to escape to the ceramic substrate, but the printing speed becomes slow. A problem has occurred, and conventional thermal heads cannot achieve both low power consumption and high speed.

【0007】また、高価なグレーズドセラミツクを基板
として用いるため、サーマルヘツドの低価格化の障害と
なつている。
Further, since an expensive glaze ceramic is used as a substrate, it is an obstacle to lowering the cost of the thermal head.

【0008】本発明は、上記に鑑み、安価で低消費電
力、高速印字可能なサーマルヘツドを提供することを目
的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a thermal head which is inexpensive, has low power consumption and is capable of high-speed printing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、図1〜12の如く、絶縁基板1上に複数
個の発熱抵抗体2が走査方向に配設され、各発熱抵抗体
2の一端と、発熱抵抗体駆動用制御素子3とを電気的に
接続する個別配線電極4と、各発熱抵抗体2の他端を共
通に電気的に接続する共通電極6とを備えたサーマルヘ
ツドにおいて、前記絶縁基板1はガラス基板で構成さ
れ、前記絶縁基板1上に形成された金属膜からなる放熱
層11と、該放熱層11を被覆するポリイミド樹脂によ
り成る蓄熱層7とが積層されたものである。
1 to 12, a plurality of heating resistors 2 are arranged on an insulating substrate 1 in the scanning direction, and each heating resistor is arranged in the scanning direction. An individual wiring electrode 4 electrically connecting one end of the body 2 and the heating resistor driving control element 3 and a common electrode 6 electrically connecting the other end of each heating resistor 2 in common are provided. In the thermal head, the insulating substrate 1 is composed of a glass substrate, and a heat dissipation layer 11 made of a metal film formed on the insulation substrate 1 and a heat storage layer 7 made of a polyimide resin for covering the heat dissipation layer 11 are laminated. It was done.

【0010】[0010]

【作用】上記課題解決手段において、感熱紙を印字する
とき、発熱抵抗体2を発熱させる。このとき、発熱抵抗
体2に電流を流すと、発熱抵抗体2が発熱するが、その
ままの状態であれば、発熱抵抗体2の熱が拡散され、所
定の温度に到達するには、大容量の電力を必要とする。
しかし、本発明では、発熱抵抗体2の下部に蓄熱層7が
あるため、発熱抵抗体2で発生したジュール熱が蓄熱層
7で蓄積され、感熱紙に伝わる熱量が多くなる。しか
も、蓄熱層7は、従来のグレーズドセラミックに比べて
熱拡散係数の低いポリイミドを使用しているので、より
蓄熱性が高くなる。
In the above means for solving the problem, when printing the thermal paper, the heating resistor 2 is caused to generate heat. At this time, when a current is passed through the heating resistor 2, the heating resistor 2 generates heat, but if the current state is kept, the heat of the heating resistor 2 is diffused and a large capacity is required to reach a predetermined temperature. Need power.
However, in the present invention, since the heat storage layer 7 is located below the heat generation resistor 2, the Joule heat generated in the heat generation resistor 2 is accumulated in the heat storage layer 7 and the amount of heat transferred to the thermal paper increases. Moreover, since the heat storage layer 7 uses the polyimide having a lower thermal diffusion coefficient than the conventional glaze ceramic, the heat storage property is further enhanced.

【0011】また、印字後は、発熱抵抗体2の下側の熱
拡散係数の高い放熱層11から、蓄熱層7の熱を拡散す
る。これにより、従来で低消費電力化を図るために、グ
レース層を厚くした場合に発生した尾引き現象は発生せ
ず、サーマルヘツドの印字スピードを向上できる。
After printing, the heat of the heat storage layer 7 is diffused from the heat dissipation layer 11 having a high heat diffusion coefficient below the heat generating resistor 2. As a result, the tailing phenomenon that occurs when the grace layer is thickened in order to achieve low power consumption in the related art does not occur, and the printing speed of the thermal head can be improved.

【0012】さらに、基板1として安価なガラス基板を
用いているので、そりが少ないことから大面積化が容易
となり、1枚からのヘツド取り数を増加できることか
ら、サーマルヘツドのコストダウンが可能となる。
Furthermore, since an inexpensive glass substrate is used as the substrate 1, since the warpage is small, the area can be easily increased, and the number of heads to be taken from one sheet can be increased, so that the cost of the thermal head can be reduced. Become.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明の一実施例に係るサーマルヘツ
ドの構造を示す図、図2は同じく製造工程においてガラ
ス基板の表面に金属層を形成した状態を示す図、図3は
同じく金属層をパターン化して放熱層とした状態を示す
図、図4は同じく蓄熱層を形成した状態を示す図、図5
は同じく蓄熱層上に無機物層を形成した状態を示す図、
図6は同じく無機物層上に発熱抵抗体層、個別配線電
極、共通電極等を積層した状態を示す図、図7は同じく
共通電極等をパターンニングした状態を示す図、図8は
同じくボンデイング電極側の発熱抵抗体層をパターンニ
ングした状態を示す図、図9は同じく放熱層側の発熱抵
抗体層をパターンニングした状態を示す図、図10は同
じくドライバIC搭載前の状態を示す図、図11は同じ
く1ライン印字における書き始め位置からの距離と印字
濃度との関係を示す図、図12は同じく印加電力と印字
濃度との関係を示す図である。なお、図13に示した従
来技術および先行技術と同一機能部品については同一符
号を付している。
1 is a diagram showing the structure of a thermal head according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a state in which a metal layer is formed on the surface of a glass substrate in the same manufacturing process, and FIG. 3 is also a metal. The figure which shows the state which patterned the layer as a heat dissipation layer, FIG. 4 is the figure which similarly shows the state which formed the heat storage layer, FIG.
Is a diagram showing a state in which an inorganic layer is formed on the heat storage layer,
FIG. 6 is a diagram showing a state where a heating resistor layer, individual wiring electrodes, a common electrode, etc. are laminated on the inorganic material layer, FIG. 7 is a diagram showing a state where the common electrode is patterned, and FIG. 8 is also a bonding electrode. FIG. 9 is a diagram showing a state where the heating resistor layer on the side is patterned, FIG. 9 is a diagram showing a state where the heating resistor layer on the side of the heat dissipation layer is also patterned, and FIG. 10 is a diagram showing a state before mounting the driver IC, FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the print density and the distance from the writing start position in 1-line printing, and FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the applied power and the print density. The same functional components as those of the conventional technique and the prior art shown in FIG. 13 are designated by the same reference numerals.

【0014】図1において、1は熱分解開始温度350
℃、厚さ1mm程度の絶縁基板としてのガラス基板であ
る。ここでは、ホウケイ酸ガラスが使用されている。な
お、本実施例の製造工程での最高処理温度は、後述の如
く、400°Cであるので、それ以上の耐熱性があつて
かつサーマルヘツドに必要な平坦性を満足するものであ
れば、他の種類のガラスを使用してもよい。
In FIG. 1, 1 is a thermal decomposition starting temperature 350.
It is a glass substrate as an insulating substrate having a temperature of about 1 mm and a temperature of about 1 mm. Borosilicate glass is used here. The maximum processing temperature in the manufacturing process of the present embodiment is 400 ° C., as described later, so if it has more heat resistance and satisfies the flatness required for the thermal head, Other types of glass may be used.

【0015】ここで、絶縁基板としては、耐熱性エポキ
シ樹脂等を用いることも考えられるが、ガラス基板は、
耐熱性エポキシ樹脂に比べ、製造面において、(1)基
板価格が安い、(2)基板のそり、うねりが発生せず、
自動化ラインが容易、(3)樹脂基板の場合、基板より
ガスが放出されるため真空度が低下し成膜にばらつきが
生じることがあるが、ガラス基板では、スパツタ装置等
で真空中への放出ガスが少なく、安定した成膜が可能、
(4)基板の分割がスクライブでできるためガラスにけ
がきを施して加力すれば容易に割ることができる、等の
利点がある。また、性能面においても、(1)表面の平
滑性に優れ、感熱紙との接触が均一にでき、印字むらが
ない、(2)熱伝導率が樹脂基板の1×10−7kca
l/mm°Cに比べて2.6×10−7kcal/mm
°Cと良いため、放熱性に優れ、印字品質が良い、等の
利点があることから、本実施例では、樹脂基板でなくガ
ラス基板を採用している。
Here, it is conceivable to use a heat-resistant epoxy resin or the like as the insulating substrate, but the glass substrate is
Compared with heat-resistant epoxy resin, in terms of manufacturing, (1) substrate cost is low, (2) substrate warpage and waviness do not occur,
Automation line is easy. (3) In the case of a resin substrate, the gas is released from the substrate, so the degree of vacuum may drop and the film formation may vary. However, in the case of a glass substrate, it may be released into a vacuum with a sputtering device or the like. Stable deposition is possible with less gas,
(4) Since the substrate can be divided by scribing, there is an advantage that the glass can be easily broken by scribing and applying force. Also in terms of performance, (1) excellent surface smoothness, uniform contact with thermal paper, no print unevenness, and (2) thermal conductivity of 1 × 10 −7 kca of resin substrate.
2.6 × 10 −7 kcal / mm compared to 1 / mm ° C
The glass substrate is used in this embodiment instead of the resin substrate because it has the advantages of excellent heat dissipation and good print quality because the temperature is good in ° C.

【0016】このガラス基板1の表面に、Cu,Al等
の熱拡散係数の高い金属層を形成する。この金属層とガ
ラス基板1との密着性が問題となる場合は、これらの中
間にCr等の接着金属層を挟んでもよい。また、金属層
としてCu(図4〜10中の11A)を用いる場合は、
Cuの酸化防止や、後述するポリイミド樹脂との密着強
度を確保するため、Cu膜11Aの表面に無電解めつき
法によりNiP層11Bを施しておく。このように、ガ
ラス基板1の表面全面に施された金属層は、フオトリソ
グラフイにより放熱層11としてパターン形成される。
On the surface of the glass substrate 1, a metal layer such as Cu, Al having a high thermal diffusion coefficient is formed. If the adhesion between the metal layer and the glass substrate 1 poses a problem, an adhesive metal layer such as Cr may be interposed between them. When Cu (11A in FIGS. 4 to 10) is used as the metal layer,
The NiP layer 11B is formed on the surface of the Cu film 11A by an electroless plating method in order to prevent Cu from being oxidized and to secure adhesion strength with a polyimide resin described later. In this way, the metal layer formed on the entire surface of the glass substrate 1 is patterned as the heat dissipation layer 11 by photolithography.

【0017】そして、該放熱層11の全面は、蓄熱層7
により被覆されている。該蓄熱層7は、ポリイミド樹脂
により形成されており、このポリイミド樹脂の熱拡散率
は0.1(mm/sec)であり、従来使用していた
ガラスグレーズの熱拡散率0.45(mm/sec)
の約1/4に値し、よつて従来と比較してガラス基板1
側にロスする熱が減少して感熱紙に伝わる熱エネルギー
の割合が高くなり、省エネルギー化ができる。
The entire surface of the heat dissipation layer 11 is covered with the heat storage layer 7
Is covered by. The heat storage layer 7 is formed of a polyimide resin, and the thermal diffusivity of this polyimide resin is 0.1 (mm 2 / sec), and the thermal diffusivity of the conventionally used glass glaze is 0.45 (mm 2 / sec)
1/4 of that of the glass substrate 1
The heat lost to the side is reduced and the ratio of the thermal energy transmitted to the thermal paper is increased, so that energy can be saved.

【0018】また、ポリイミド蓄熱層7上には、無機物
層8を介して主走査方向に一列に配置した複数個の発熱
抵抗体2が積層されている。
On the polyimide heat storage layer 7, there are laminated a plurality of heating resistors 2 arranged in a line in the main scanning direction with an inorganic layer 8 interposed therebetween.

【0019】無機物層8は、蓄熱層7より薄く形成した
SIALON膜より形成されている。SIALON膜
は、絶縁材料である上に熱拡散係数がポリイミドより約
8倍大きく、熱を2次元方向にすばやく拡散する効果を
有する。従つて、発熱抵抗体内部の温度分布を平坦化さ
せる作用を持ち、これにより印字品質の良いサーマルヘ
ツドを得ることができる。
The inorganic layer 8 is formed of a SIALON film formed thinner than the heat storage layer 7. The SIALON film is an insulating material and has a thermal diffusion coefficient about 8 times larger than that of polyimide, and has an effect of quickly diffusing heat in a two-dimensional direction. Therefore, it has a function of flattening the temperature distribution inside the heating resistor, and thereby a thermal head with good printing quality can be obtained.

【0020】また、上記のように熱を二次元方向に素早
く拡散する効果により、サーマルヘツドに感熱紙等が接
触することなく印字パルスが印加されたようなカラ印字
状態となつても、印字状態で感熱紙に伝達していた熱が
発熱抵抗体2に蓄熱され、必要以上に発熱抵抗体2の温
度が上昇するのを防止でき、蓄熱層7のポリイミド樹脂
の耐熱温度を越え発熱抵抗体2が破壊されるのを防止で
きる。
Further, due to the effect of quickly diffusing heat in the two-dimensional direction as described above, even if the printing pulse is applied without the contact of thermal paper or the like with the thermal head, the printing state can be improved. It is possible to prevent the heat transferred to the thermal paper from being accumulated in the heat-generating resistor 2 and to prevent the temperature of the heat-generating resistor 2 from rising more than necessary, and the heat-generating resistor 2 exceeds the heat resistant temperature of the polyimide resin of the heat-storage layer 7. Can be prevented from being destroyed.

【0021】さらに、このSIALON膜は機械的強度
に優れ、やわらかいポリイミド樹脂を蓄熱層7として用
いる本実施例のサーマルヘツドにおいて、ポリイミド蓄
熱層7の上にSIALON膜を形成することにより、後
にSIALON膜上に形成する発熱抵抗体2の機械的強
度を補強し、サーマルヘツドの印字時にゴミ等の異物が
感熱紙とサーマルヘツドとの間に巻き込んだときに発生
する発熱抵抗体2のクラツクによるサーマルヘツドの不
良を防止する働きをする。
Further, this SIALON film has excellent mechanical strength, and in the thermal head of this embodiment using a soft polyimide resin as the heat storage layer 7, by forming the SIALON film on the polyimide heat storage layer 7, the SIALON film is later formed. The thermal head due to the crack of the heating resistor 2 generated when the mechanical strength of the heating resistor 2 formed above is reinforced and foreign matter such as dust is caught between the thermal paper and the thermal head during printing of the thermal head. It works to prevent defects.

【0022】無機物層8上に施された発熱抵抗体2は、
TaSiO膜でできており、一端に発熱抵抗体駆動用
制御素子3と電気的に接続を行なう個別配線電極4と、
他端に他の発熱抵抗体2と電気的に接続を行なう共通電
極6とが配置されている。
The heating resistor 2 provided on the inorganic layer 8 is
An individual wiring electrode 4 made of a TaSiO 2 film and electrically connected to the heating resistor driving control element 3 at one end,
At the other end, a common electrode 6 that is electrically connected to another heating resistor 2 is arranged.

【0023】個別配線電極4の終端上には、制御素子3
の接続(フエイスダウンボンデイング)時に駆動制御素
子3と個別配線電極4とを半田を用いて電気的に接続す
るための、半田ぬれ性の良い金属(NiCu−Au)か
らなる制御素子接続(フエイスダウンボンデイング)用
電極5が形成されている。
The control element 3 is provided on the end of the individual wiring electrode 4.
Control element connection (Face down) for electrically connecting the drive control element 3 and the individual wiring electrode 4 with solder at the time of connection (Face down bonding) of the metal (NiCu-Au). Bonding electrodes 5 are formed.

【0024】そして、フエイスダウンボンデイング用電
極部5を除く、発熱抵抗体2、共通電極6、個別配線電
極4およびポリイミド蓄熱層7上には、保護膜9が形成
されており、この保護膜9は、耐湿、耐酸化、耐摩耗防
止膜として機能する。
A protective film 9 is formed on the heating resistor 2, the common electrode 6, the individual wiring electrodes 4 and the polyimide heat storage layer 7 except for the face-down bonding electrode portion 5, and this protective film 9 is formed. Functions as a moisture-resistant, oxidation-resistant, and abrasion-resistant film.

【0025】なお、耐熱性印刷配線基板1の裏面には、
裏面金属層10を介してヒートシンク106が接着され
ている。このヒートシンク106は、熱拡散係数の高い
金属(本実施例ではアルミ板)で形成されており、サー
マルヘツド基板の熱拡散を行なつている。
On the back surface of the heat resistant printed wiring board 1,
The heat sink 106 is bonded via the back surface metal layer 10. The heat sink 106 is made of a metal having a high thermal diffusion coefficient (aluminum plate in this embodiment) and diffuses heat of the thermal head substrate.

【0026】次に、上記サーマルヘツドの製造方法を図
2〜10に従つて説明する。
Next, a method of manufacturing the thermal head will be described with reference to FIGS.

【0027】まず、図2の如く、絶縁基板であるガラス
基板1の表面に、蒸着、スパツタ、メツキ等の方法で例
えばCu層11AおよびNiP層11Bを形成する。
First, as shown in FIG. 2, for example, a Cu layer 11A and a NiP layer 11B are formed on the surface of a glass substrate 1 which is an insulating substrate by a method such as vapor deposition, sputtering, and plating.

【0028】次に、図3の如く、ガラス基板1の表面の
金属層11A,11Bを所定の箇所、すなわち発熱抵抗
体2の下で主走査方向に延在するようパターン形成して
放熱層11とするため、フオトリソグラフイによるレジ
スト膜の形成、金属膜のエツチングレジスト膜の剥離を
順次行う。
Next, as shown in FIG. 3, the heat dissipation layer 11 is formed by patterning the metal layers 11A and 11B on the surface of the glass substrate 1 so as to extend in a predetermined portion, that is, under the heating resistor 2 in the main scanning direction. Therefore, the resist film is formed by photolithography and the etching resist film of the metal film is peeled off sequentially.

【0029】ついで、ガラス基板1の表面全域にポリイ
ミド樹脂により蓄熱層7を形成する。これは、ロールコ
ート法もしくはスピンコート法によりポリイミド前駆体
を塗布し、熱処理によりポリイミド前駆体のイミド化硬
化を行ないポリイミド蓄熱層7を形成するものである。
この状態を図4に示す。
Next, the heat storage layer 7 is formed on the entire surface of the glass substrate 1 with a polyimide resin. In this method, a polyimide precursor is applied by a roll coating method or a spin coating method, and heat treatment is performed to imidize and cure the polyimide precursor to form a polyimide heat storage layer 7.
This state is shown in FIG.

【0030】そして、ポリイミド蓄熱層7上には、図5
の如く、スパツタリングにてSIALONからなる無機
物層8を形成する。
Then, on the polyimide heat storage layer 7, as shown in FIG.
As described above, the inorganic layer 8 made of SIALON is formed by spattering.

【0031】次に、無機物層8上に、発熱抵抗体層2の
TaSiOおよび個別配線電極4、共通電極6および
フエイスダウンボンデイング用電極5のAl層4A、T
i層4B、CuNi層5A,6Aを順次スパツタリング
により積層する。この状態を図6に示す。
Next, on the inorganic layer 8, TaSiO 2 of the heating resistor layer 2 and the individual wiring electrodes 4, the common electrode 6 and the Al layers 4A, T of the face-down bonding electrode 5 are formed.
The i layer 4B and the CuNi layers 5A and 6A are sequentially laminated by sputtering. This state is shown in FIG.

【0032】そして、共通電極6、フエイスダウンボン
デイング用電極5としてのCuNi層5A、6AをHN
系のエツチング液を用い、フオトリソグラフイによ
りパターンニングする。この状態を図7に示す。このと
き、CuNi層5A,6A下のTi層4Bは、HNO
系のエツチング液に不溶であるので、CuNi層5A、
6Aだけのパターン形成が可能となる。
Then, the common electrode 6 and the CuNi layers 5A and 6A as the electrodes 5 for face-down bonding are formed by HN.
Patterning is performed by photolithography using an O 3 -based etching solution. This state is shown in FIG. At this time, the Ti layer 4B under the CuNi layers 5A and 6A is made of HNO 3
Since it is insoluble in the system etching liquid, the CuNi layer 5A,
It is possible to form a pattern of 6A only.

【0033】この工程は、共通電極6およびフエイスダ
ウンボンデイング用電極5のパターンニングを同時に行
なつているため、工程の短縮になつている。
In this step, the common electrode 6 and the face-down bonding electrode 5 are patterned at the same time, so that the step is shortened.

【0034】こうして形成したCuNi層5Aのパター
ン上に選択的に無電解めつきによりAu層5Bを形成
し、フエイスダウンボンデイング用電極5の半田ぬれ性
を確保する。この状態を図8に示す。
The Au layer 5B is selectively formed by electroless plating on the pattern of the CuNi layer 5A thus formed to secure the solder wettability of the face-down bonding electrode 5. This state is shown in FIG.

【0035】次に、個々の発熱抵抗体2の分離を行なう
ため、個別配線電極4のAlSi層4A、Ti層4Bお
よび発熱抵抗体層2のTaSiOをフオトリソグラフ
イによりパターンニングする。この状態を図9に示す。
Next, in order to separate the individual heating resistors 2, the AlSi layer 4A, the Ti layer 4B of the individual wiring electrodes 4 and the TaSiO 2 of the heating resistor layer 2 are patterned by photolithography. This state is shown in FIG.

【0036】ここで、Ti、TaSiOのエツチング
は、HF系エツチング液およびCFとOとの混合ガ
スを用いたドライエツチングにより行ない、AlSi層
のエツチングにはHPO系エツチング液を用いて行
なう。
Etching of Ti and TaSiO 2 is performed by dry etching using a HF-based etching liquid and a mixed gas of CF 4 and O 2, and H 3 PO 4 -based etching liquid is used for etching the AlSi layer. Use.

【0037】ついで、サーマルヘツドの副走査方向に一
列に個別配線電極4のAlSi層4A、Ti層4Bのパ
ターンニングをフオトリソグラフイにより行ないサーマ
ルヘツドの発熱抵抗体2を形成する。
Then, the AlSi layer 4A and the Ti layer 4B of the individual wiring electrode 4 are patterned in one line in the sub-scanning direction of the thermal head by photolithography to form the heating resistor 2 of the thermal head.

【0038】そして、発熱抵抗体2、個別配線電極4、
共通電極6を酸化、腐食、摩耗から保護するための保護
膜9をスパツタ、プラズマCVD法等により形成して、
サーマルヘツドの前半工程が完了する。この状態を図1
0に示す。
Then, the heating resistor 2, the individual wiring electrode 4,
A protective film 9 for protecting the common electrode 6 from oxidation, corrosion, and abrasion is formed by a sputtering method, a plasma CVD method, or the like,
The first half of the thermal head process is completed. This state is shown in Figure 1.
It shows in 0.

【0039】次に、所定のサイズにダイシング法にてサ
ーマルヘツド基板を分割する。そして、図1のように、
分割後の基板1上に発熱抵抗体駆動用制御素子(ドライ
バーICチツプ)3をフエイスダウンボンデイング法に
よりダイボンドし、フエイスダウンボンデイング電極5
とドライバーIC3とを接続する。さらに、リフロー
後、エポキシ樹脂103によりドライバーIC3をモー
ルドする。
Next, the thermal head substrate is divided into a predetermined size by the dicing method. Then, as shown in FIG.
A heating resistor driving control element (driver IC chip) 3 is die-bonded on the divided substrate 1 by a face-down bonding method to form a face-down bonding electrode 5.
And driver IC3 are connected. Further, after the reflow, the driver IC 3 is molded with the epoxy resin 103.

【0040】次に、サーミスタ、コネクタ107、コン
デンサ等を半田付けした両面フレキシブル回路基板10
4とサーマルヘツド基板1とを部分的に重ね合わせ、ヘ
ツドカバー105とヒートシンク106の間に挟み、ビ
スにより固定することで、サーマル基板と両面フレキシ
ブル回路基板104とを接続する。
Next, the double-sided flexible circuit board 10 to which the thermistor, the connector 107, the capacitor and the like are soldered
4 and the thermal head substrate 1 are partially overlapped with each other, sandwiched between the head cover 105 and the heat sink 106, and fixed with screws to connect the thermal substrate and the double-sided flexible circuit substrate 104.

【0041】上記工程を行なうことにより、図1に示し
た構造のサーマルヘツドが完成する。
By performing the above steps, the thermal head having the structure shown in FIG. 1 is completed.

【0042】このように、サーマルヘツドの絶縁基板1
上に、ポリイミド樹脂製の蓄熱層7を積層しているの
で、発熱時のジユール熱を蓄積でき、エネルギーの伝達
効率を向上させ得る。
In this way, the thermal head insulating substrate 1
Since the heat storage layer 7 made of a polyimide resin is laminated on the heat storage layer, it is possible to store the heat generated during the heat generation and improve the energy transfer efficiency.

【0043】また、発熱抵抗体2の下にポリイミドより
熱拡散係数が3桁高い銅製の放熱層11を形成している
ので、発熱後の放熱を速めることができ、印字の高速化
を図り得る。
Further, since the heat dissipation layer 11 made of copper, which has a heat diffusion coefficient three orders of magnitude higher than that of polyimide, is formed under the heat generating resistor 2, heat dissipation after heat generation can be accelerated and printing speed can be increased. ..

【0044】さらに、絶縁基板としてガラス基板を用い
ているので、図11の如く、樹脂基板を用いるよりも、
表面が平滑となる分、1ライン中の印字むらを軽減で
き、印字品質に優れたサーマルヘツドを提供できる。な
お、図12の如く、省電力性では樹脂基板に比べてわず
かに劣るものの、グレーズセラミツク基板より優れた印
字濃度を示すことができる。
Further, since the glass substrate is used as the insulating substrate, rather than using the resin substrate as shown in FIG.
Since the surface is smooth, uneven printing in one line can be reduced, and a thermal head with excellent printing quality can be provided. As shown in FIG. 12, although the power saving property is slightly inferior to that of the resin substrate, the print density superior to that of the glaze ceramic substrate can be obtained.

【0045】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
The present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that many modifications and changes can be made to the above embodiments within the scope of the present invention.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項1によると、発熱抵抗体の下部に蓄熱層を、蓄熱層
の下部に放熱層を設けることにより、低消費電力化と、
印字の高速化とが図れる。
As is apparent from the above description, according to claim 1 of the present invention, a heat storage layer is provided below the heat-generating resistor and a heat dissipation layer is provided below the heat storage layer, thereby reducing power consumption.
Printing speed can be increased.

【0047】また、絶縁基板としてガラス基板を用いる
ため、安価で、自動化ラインが容易であり、かつ、印字
品質の良いサーマルヘツドを提供し得るといつた優れた
効果がある。
Further, since the glass substrate is used as the insulating substrate, there is an excellent effect that it is possible to provide a thermal head which is inexpensive, can be easily automated, and has good printing quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明の一実施例に係るサーマルヘツド
の構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a thermal head according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は同じく製造工程においてガラス基板の表
面に金属層を形成した状態を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a state in which a metal layer is formed on the surface of a glass substrate in the same manufacturing process.

【図3】図3は同じく金属層をパターン化して放熱層と
した状態を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a state in which the metal layer is similarly patterned to be a heat dissipation layer.

【図4】図4は同じく蓄熱層を形成した状態を示す図で
ある。
FIG. 4 is a view showing a state in which a heat storage layer is similarly formed.

【図5】図5は同じく蓄熱層上に無機物層を形成した状
態を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a state in which an inorganic layer is similarly formed on the heat storage layer.

【図6】図6は同じく無機物層上に発熱抵抗体層、個別
配線電極、共通電極等を積層した状態を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a state in which a heating resistor layer, individual wiring electrodes, a common electrode, etc. are similarly laminated on the inorganic layer.

【図7】図7は同じく共通電極等をパターンニングした
状態を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a state in which common electrodes and the like are also patterned.

【図8】図8は同じくボンデイング電極側の発熱抵抗体
層をパターンニングした状態を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a state in which the heating resistor layer on the bonding electrode side is also patterned.

【図9】図9は同じく放熱層側の発熱抵抗体層をパター
ンニングした状態を示す図である。
FIG. 9 is a view showing a state in which the heating resistor layer on the heat dissipation layer side is also patterned.

【図10】図10は同じくドライバIC搭載前の状態を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram similarly showing a state before mounting a driver IC.

【図11】図11は同じく1ライン印字における書き始
め位置からの距離と印字濃度との関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a distance from a writing start position and print density in 1-line printing.

【図12】図12は同じく印加電力と印字濃度との関係
を示す図である。
FIG. 12 is a diagram similarly showing a relationship between applied power and print density.

【図13】図13は従来のサーマルヘツドの構造を示す
図である。
FIG. 13 is a diagram showing a structure of a conventional thermal head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁基板 2 発熱抵抗体 3 制御素子 4 個別配線電極 5 制御素子接続用電極 6 共通電極 7 蓄熱層 11 放熱層 1 Insulating Substrate 2 Heating Resistor 3 Control Element 4 Individual Wiring Electrode 5 Control Element Connecting Electrode 6 Common Electrode 7 Heat Storage Layer 11 Heat Dissipation Layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板上に複数個の発熱抵抗体が走査
方向に配設され、各発熱抵抗体の一端と、発熱抵抗体駆
動用制御素子とを電気的に接続する個別配線電極と、各
発熱抵抗体の他端を共通に電気的に接続する共通電極と
を備えたサーマルヘツドにおいて、前記絶縁基板はガラ
ス基板で構成され、前記絶縁基板上に形成された金属膜
からなる放熱層と、該放熱層を被覆するポリイミド樹脂
により成る蓄熱層とが積層されたことを特徴とするサー
マルヘツド。
1. A plurality of heating resistors are arranged in the scanning direction on an insulating substrate, and individual wiring electrodes for electrically connecting one end of each heating resistor and a heating resistor drive control element, In a thermal head provided with a common electrode that electrically connects the other ends of the heating resistors in common, the insulating substrate is a glass substrate, and a heat dissipation layer made of a metal film is formed on the insulating substrate. And a heat storage layer made of a polyimide resin that covers the heat dissipation layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019202444A (en) * 2018-05-22 2019-11-28 ローム株式会社 Thermal print head

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