JPH07256914A - 感熱記録ヘッドの樹脂封止方法 - Google Patents

感熱記録ヘッドの樹脂封止方法

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JPH07256914A
JPH07256914A JP6071336A JP7133694A JPH07256914A JP H07256914 A JPH07256914 A JP H07256914A JP 6071336 A JP6071336 A JP 6071336A JP 7133694 A JP7133694 A JP 7133694A JP H07256914 A JPH07256914 A JP H07256914A
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利夫 塩原
Koji Futatsumori
浩二 二ッ森
Kazuo Dobashi
和夫 土橋
Takayuki Sawada
孝之 澤田
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 発熱素子回路を有する発熱基板と駆動用回路
を有する駆動用回路基板とを具備し、該発熱基板又は駆
動用回路基板上に駆動用ICを装着すると共に、この駆
動用ICと上記発熱素子回路及び駆動用回路とをそれぞ
れボンディングワイヤー等の配線部を介してそれぞれ接
続した感熱記録ヘッドの上記駆動用IC及び各配線部を
エポキシ樹脂封止材を用いて樹脂封止するに際し、予め
発熱基板と駆動用回路基板との接合部をアスペクト比
0.1以下のエポキシ樹脂組成物で封止した後、上記駆
動用IC及び各配線部の樹脂封止を行うことを特徴とす
る感熱記録ヘッドの樹脂封止方法。 【効果】 本発明の感熱記録ヘッドの樹脂封止方法によ
れば、感熱記録ヘッドに装着されている集積回路のボン
ディングワイヤ等の配線部を表面にボイドを生じさせ
ず、耐湿信頼性をもって封止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発熱素子回路を有する
発熱基板と駆動用回路を有する駆動用回路基板とを具備
し、該発熱基板又は駆動用回路基板上に駆動用ICを装
着すると共に、この駆動用ICと上記発熱素子回路及び
駆動用回路とをそれぞれボンディングワイヤー等の配線
部を介してそれぞれ接続した感熱記録ヘッドの上記駆動
用IC及び各配線部を樹脂封止する方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】感熱式
ファクシミリ等に用いられる感熱記録ヘッドは、一般に
発熱素子回路を有する発熱基板と駆動用回路を有する駆
動用回路基板とをそれらの端部において接合し、該発熱
基板面又は駆動用回路基板面のそれらの接合端部に近接
して駆動用集積回路(IC)を装着し、この集積回路と
上記発熱素子回路及び駆動用回路とをボンディングワイ
ヤー等の配線部を介してそれぞれ導通したものであり、
この場合、ICの実装方法としては、フリップチップボ
ンディング法又はワイヤーボンディング法が一般に知ら
れている。
【0003】これらのボンディング後に、発熱基板、駆
動用回路基板の配線材露出面と駆動用ICのボンディン
グ部分に湿気や導電性異物が侵入するのを防止するため
に、シリコーン系の樹脂で保護封止をすることが行われ
ている。更に、保護封止部の機械的保護及びプラテンロ
ーラにより排出される記録紙のガイドを目的にヘッドカ
バーをシリコーン系封止部に取り付けるのが一般的であ
る。特に、ワイヤーボンディング法における実装方法
は、シリコーン系の樹脂で保護封止した後でもボンディ
ングワイヤーの機械的強度が極度に弱いので、製造工程
中の取扱を容易にするためにもヘッドカバーを付ける
か、あるいはヘッドカバーの機能を持つ治具が必要とな
る。また、フリップチップボンディング法においても、
シリコーン系等の樹脂で保護封止した後、駆動用ICの
素子自体を機械的に保護するためにもヘッドカバーが必
要となる。
【0004】従来、このような駆動用ICの保護封止に
用いられる樹脂には上述したようにシリコーン系の樹脂
が主流であり、このシリコーン系樹脂は耐環境性及び電
気的絶縁は十分であるものの、機械的保護の機能は十分
ではなく、このため保護封止部にヘッドカバーを付けな
ければならないので、作業工数が多くしかも材料費が高
いという問題がある。
【0005】そのため、駆動用IC、ボンディングワイ
ヤーの機械的保護の機能をヘッドカバーではなく封止樹
脂そのものに持たせるため、これまで一般的に使用され
てきたシリコーン系の樹脂に代わり、硬度が大きなエポ
キシ樹脂組成物により封止する方法が開発されてきてい
る。
【0006】しかしながら、エポキシ樹脂組成物により
封止を行う場合、エポキシ樹脂組成物は、シリコーン系
樹脂に比べて消泡性に劣り、このため封止樹脂硬化物表
面にボイドが生じてしまい、このような表面ボイドは感
熱記録紙を傷つけてしまうという問題がある。
【0007】ボイド発生の原因としては、高密度ワイヤ
ー下部の樹脂末充填によるものと、発熱基板と駆動用基
板との接合部における隙間からの発生によるものとが挙
げられる。
【0008】このうち、基板接合部の隙間から発生する
ボイドを防ごうとする場合、比較的粘度の大きな樹脂を
用いて隙間から発生するボイドをおさえこむ方法が効果
的であるが、反面、そのような高粘度の樹脂を使用した
場合、高密度ワイヤー下部への樹脂充填性が損なわれ、
ボイドの発生及び信頼性の低下が生じる。
【0009】特に近年、印字精度の向上を目的にこれま
で以上に発熱体が微細化し、それに伴いワイヤー間隔も
狭くなり、より高密度ワイヤー化の傾向にある。このた
め、高密度ワイヤー下部の充填性を維持し、しかも封止
材表面にボイドの発生のないエポキシ樹脂を用いた封止
方法が望まれる。
【0010】また、信頼性に注目した場合、上記基板接
合部の隙間はTPH装置の長さ方向全体でみられ、側面
にまで到達していることから、耐湿試験等を行った場
合、封止樹脂でICが覆われていても、樹脂の下部より
吸水し、信頼性の低下が生じる。従って、かかる点から
も表面ボイドを防ぎ、かつ信頼性に優れたTHP装置が
望まれる。
【0011】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記要望に応えるため鋭意検討を行った結果、駆動用回路
基板と発熱素子回路基板との間に通常50〜200μm
の大きな隙間があり、しかも場所によりその隙間に大き
なばらつきがあることに注目し、この隙間を予めアスペ
クト比が0.1以下の流動性を持つエポキシ樹脂組成物
で封止、充填後、この駆動用IC及び各配線部全面をエ
ポキシ樹脂封止材で封止した場合、高密度ワイヤー下部
の充填性を重視した比較的低粘度のエポキシ樹脂封止材
を使用でき、かつ封止材表面にボイドの発生を防げると
共に、基板下部からの吸水を防止でき、より信頼性の向
上したTPH装置を得ることができることを知見し、本
発明をなすに至ったものである。
【0012】従って、本発明は、発熱素子回路を有する
発熱基板と駆動用回路を有する駆動用回路基板とを具備
し、該発熱基板又は駆動用回路基板上に駆動用ICを装
着すると共に、この駆動用ICと上記発熱素子回路及び
駆動用回路とをそれぞれボンディングワイヤー等の配線
部を介してそれぞれ接続した感熱記録ヘッドの上記駆動
用IC及び各配線部をエポキシ樹脂封止材を用いて樹脂
封止するに際し、予め発熱基板と駆動用回路基板との接
合部をアスペクト比0.1以下のエポキシ樹脂組成物で
封止した後、上記駆動用IC及び各配線部の樹脂封止を
行うことを特徴とする感熱記録ヘッドの樹脂封止方法を
提供する。
【0013】以下、本発明について更に詳しく説明する
と、本発明の樹脂封止方法は、図1〜図5に示したよう
に、例えば発熱素子回路(発熱素子)1aを有する発熱
基板1と駆動用回路2aを有する駆動用回路基板2とを
それらの一端部において接合し、該発熱基板1面又は駆
動用回路基板2面のそれらの接合端部に近接して駆動用
IC3をその端子を上記接合方向に沿って搭載し、この
IC3の端子と上記発熱素子回路1a及び駆動用回路2
aとをボンディングワイヤー等の配線部4,5を介して
それぞれ導通してなる感熱記録ヘッドの上記発熱基板1
と駆動用回路基板2との接合部6を予めアスペクト比が
0.1以下のエポキシ樹脂組成物7で封止、充填した
後、上記IC3及び各配線部4,5をそれぞれエポキシ
樹脂封止材8で封止するものである。なお、図中9は放
熱基板である。
【0014】このような感熱記録ヘッドは、その発熱基
板1をプラテンローラ10と接触させてこれらの発熱基
板1とプラテンローラ10の間に感熱記録紙11を通す
ものである。
【0015】なお、IC3は、図1〜3に示すように駆
動用回路基板2面に装着されたもの、図4,5に示すよ
うに発熱基板1面に装着されたものの両方がある。
【0016】本発明においては、このように上記接合部
6の隙間に充填し、接合部6を封止するエポキシ樹脂組
成物として、アスペクト比が0.1以下のもの、より好
ましくは0.08以下の高流動性のものを使用する。ア
スペクト比が0.1を越えるエポキシ樹脂組成物を用い
た場合、接合部6の隙間への樹脂侵入が困難で、本発明
の目的を達成し得ない。
【0017】なお、本発明において、アスペクト比は、
エポキシ樹脂組成物0.1gをガラス板上に滴下して1
20℃熱板上で1時間加熱して得られた硬化物の高さを
その底面の直径で割った値をいう。
【0018】このようなエポキシ樹脂組成物としては、
室温で液状のものが有効である。この液状エポキシ樹脂
組成物を構成する硬化性エポキシ樹脂としては、1分子
中に2個以上のエポキシ基を有するものが使用でき、後
述するような各種硬化剤によって硬化させ得ることが可
能である限り分子構造、分子量等に特に制限はなく、従
来から知られている種々のものを使用することができ
る。具体的には、例えばエピクロルヒドリンとビスフェ
ノールをはじめとする各種ノボラック樹脂から合成され
るエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂或いは塩素や臭素
原子等のハロゲン原子を導入したエポキシ樹脂等を挙げ
ることができるが、常温で液状を呈する低粘度の組成物
を得るためには、これらの中でもビスフェノールA又は
ビスフェノールFのグリシジルエーテル誘導体が好適に
用いられる。なお、上記エポキシ樹脂は、その使用に当
っては必ずしも1種類の使用に限定されるものではな
く、2種類又はそれ以上を混合して使用してもよい。
【0019】なお、上記エポキシ樹脂使用に際して、モ
ノエポキシ化合物を適宜併用することは差し支えない。
このモノエポキシ化合物として具体的には、スチレンオ
キシド,シクロヘキセンオキシド,プロピレンオキシ
ド,メチルグリシジルエーテル,エチルグリシジルエー
テル,フェニルグリシジルエーテル,アリルグリシジル
エーテル,オクチレンオキシド,ドデセンオキシド等が
例示される。
【0020】また、硬化剤としては、具体的にジアミノ
ジフェニルメタン,ジアミノフェニルスルホン,メタフ
ェニレンジアミン等に代表されるアミン系硬化剤、無水
フタル酸、無水ピロメリット酸,無水ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸等の酸無水物系硬化剤、あるいはフェノ
ールノボラック,クレゾールノボラック等の1分子中に
2個以上の水酸基を有するフェノールノボラック硬化剤
が例示される。これらの中では、低粘度で低応力のエポ
キシ樹脂組成物を得るため酸無水物系硬化剤が好ましく
用いられる。
【0021】これらの硬化剤の使用量は通常量とするこ
とができるが、エポキシ樹脂のエポキシ基の当量に対し
て50〜150当量%、特に80〜110当量%の範囲
とすることが好ましい。
【0022】更に、エポキシ樹脂組成物においては、上
記硬化剤とエポキシ樹脂との反応を促進させる目的で、
各種硬化促進剤、例えばイミダゾール或いはその誘導
体、三級アミン系誘導体、ホスフィン系誘導体、シクロ
アミジン誘導体等を併用することは何ら差し支えない。
なお、これらの硬化促進剤の配合量も通常の範囲とする
ことができる。
【0023】また、エポキシ樹脂組成物中には無機質充
填剤を配合することができる。この場合使用する無機質
充填剤の種類、単独使用あるいは複数種の併用等に制限
はなく、適宜選択される。無機質充填剤としては、例え
ば結晶性シリカ、非結晶性シリカ等の天然シリカ、合成
高純度シリカ、合成球状シリカ、タルク、マイカ、窒化
珪素、ボロンナイトライド、アルミナなどから選ばれる
1種又は2種以上を使用することができる。
【0024】上記無機質充填剤の配合量は、エポキシ樹
脂組成物のアスペクト比が上述した範囲にあるように適
定される。
【0025】エポキシ樹脂組成物には、更に必要に応じ
低応力化剤、接着向上用炭素官能性シラン、ワックス
類、ステアリン酸等の脂肪酸及びその金属塩等の離型
剤、カーボンブラックなどの顔料、染料、酸化防止剤、
表面処理剤(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランなど)、各種導電性充填剤、その他添加剤を配合す
ることができる。
【0026】エポキシ樹脂組成物は、上述した成分の所
定量を均一に撹拌、混合することにより得ることができ
る(なお、成分の配合順序に特に制限はない)。
【0027】上記エポキシ樹脂組成物のアスペクト比
は、エポキシ樹脂及び硬化剤の種類や、充填剤の種類及
び特に配合量を適宜選定することによりコントロールす
ることができる。また、例えばエポキシ樹脂を吐出する
シリンジ又はニードルを加熱したり、基板を塗布前又は
塗布後に加熱したりして隙間への侵入性を向上すること
ができる。
【0028】本発明において、上記のようなエポキシ樹
脂組成物を用いて封止を行い、接合部6の隙間を充填す
る方法としては、駆動用基板側のワイヤーボンディング
前に上記エポキシ樹脂組成物7を塗布、充填する方法、
或いは、ワイヤーボンディング後にワイヤー上より塗布
し、充填する方法などが挙げられる。
【0029】一方、駆動用IC及び各配線部を樹脂封止
するためのエポキシ樹脂封止材8としては、適宜選定さ
れるが、その硬化物の線膨張係数と上記エポキシ樹脂組
成物7の硬化物の線膨張係数との差が25%以内のもの
が好適に用いられる。また、粘度(BH型ローター7,
20rpm,25℃)が2000ポイズ以下のものを用
いることが推奨される。
【0030】即ち、感熱記録ヘッドは、発熱基板側のボ
ンディングワイヤーは駆動用回路基板側のボンディング
ワイヤーに比べて高密度になっており、粘度が高すぎる
と、充填が困難となり、ワイヤー下部に未充填部分が残
存して信頼性を低下したり、硬化時にボイドが上昇して
紙送りガイドとして対応可能な封止表面状態を得にくく
なる。
【0031】また、アスペクト比が0.1より低いと、
本来封止する必要がない部分まで封止してしまい、感熱
記録ヘッド装置本来の動作を妨げてしまう場合があり、
一方、アスペクト比が0.25を超えると、硬化後の封
止部の形状が紙送りガイドとして適さないものとなる。
【0032】上記エポキシ樹脂封止材8の成分及び配合
量は、上記エポキシ樹脂組成物7の場合と同様である
が、エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤の種類や配合量を適
宜選定して上記粘度、アスペクト比になるように調整す
ることが好ましい。この場合、このエポキシ樹脂封止材
8には、チクソ性付与剤として平均粒径5μm以下、特
に2μm以下の微粉球状シリカを配合することができ
る。
【0033】このエポキシ樹脂封止材8の塗布方法とし
ては、上記エポキシ樹脂組成物を駆動用ICと発熱素子
回路及び駆動用回路とのそれぞれ配線部を横切って少な
くとも2本の線状に塗布し、次いでこのエポキシ樹脂封
止材の流動により上記線状塗布部を連続一体化させて、
駆動用IC及び各配線部全面をエポキシ樹脂封止材で被
覆し、硬化させる方法が推奨される。
【0034】より具体的には、図1において、発熱基板
1と駆動用回路基板2との接合部6の接合方向に沿って
少なくとも発熱基板側の配線部4及び駆動用回路基板2
側の配線部5をそれぞれ横切る2本の線状塗布部を互に
離間させて塗布するものである。なお、線状塗布部6は
2本以上であればよく、配線部4,5を横切る2本に加
え、IC3上にも線状塗布部6を形成し得る。この場
合、特にIC3上を最後に封止する場合など、両側の2
本の線状塗布部間に更に線状に樹脂を塗布する場合は、
この樹脂としてアスペクト比0.1以下の樹脂を使用す
ることは差し支えない。
【0035】このように塗布することにより、各線状塗
布部がそれぞれその幅方向に流動して拡がり、互に一体
化して上記IC及び各配線部全面を覆うものであり、こ
の場合上記粘度及びアスペクト比のエポキシ樹脂封止材
を用いることにより、その硬化前に良好に流動、拡がっ
て一体化し、ボイドの低減化、未充填部分の減少が達成
され、形状制御性が確保されるものである。
【0036】なお、塗布に際して使用される機種、塗布
方法、塗布条件、塗布の順序などに制限はない。
【0037】この場合、発熱基板側と駆動側のボンディ
ングワイヤーの配線密度が異なるため、これらを被覆す
るエポキシ樹脂封止材の粘度などを配線密度に応じて異
なったものを使用することも有効であり、また、上述し
たように順序にも制限はなく、充填性を向上させる方法
として、部分的あるいは数本塗布した後、常温もしくは
加熱しながら放置したり、予め硬化し、封止後、残存部
分を塗布封止する等の方法も採用することができる。
【0038】なお、上記エポキシ樹脂組成物7及びエポ
キシ樹脂封止材8の硬化方法、条件は特に制限されず、
エポキシ樹脂組成物7を予め塗布、硬化後、エポキシ樹
脂封止材8を塗布、硬化させる方法、或いはエポキシ樹
脂組成物7を塗布後、エポキシ樹脂封止材8を塗布し、
次いで両者を同時に硬化させる方法のいずれの方法でも
よい。硬化条件としては60〜100℃で約30〜60
分間初期硬化し、次いで120〜175℃にて2〜5時
間本硬化を行うことが好ましい。
【0039】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部は重量部を示す。 <エポキシ樹脂組成物の調製>エポキシ樹脂としてビス
フェノール型エポキシ樹脂(エポキシ当量184、25
℃での粘度160ポイズ)、硬化剤として酸無水物(4
−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸)、低応力化剤とし
て下記式(1)で示されるシリコーン変性エポキシ樹
脂、硬化促進剤としてイミダゾール系硬化促進剤(商品
名HX3741、旭化成社製)、添加剤としてγ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、チクソ性付与剤
として平均粒径1μm以下の溶融球状シリカ、無機充填
剤として平均粒径15μmの溶融球状シリカを表1に示
す量で配合し、これらを均一に混合してエポキシ樹脂組
成物及びエポキシ樹脂封止材を得た。
【0040】
【化1】
【0041】次に、表1に示すエポキシ樹脂組成物を用
い、図6に示した感熱記録ヘッドを、同図に示したニー
ドル12位置のうちエポキシ樹脂組成物をに示すニー
ドル位置にて封止し、次いでエポキシ樹脂封止材を同図
に示したニードルの位置のうち及びに示す位置にて
封止した。
【0042】この封止の条件は次の通りである。 感熱記録ヘッド:長片長さ5cm、駆動用IC6個搭
載、発熱基板側ワイヤー間隔80μm、チップ間隔10
00μm 樹脂吐出装置の使用機種:オートシューター(岩下エン
ジニヤリング社製) ニードル内径:エポキシ樹脂組成物の場合0.34mm :エポキシ樹脂封止材の場合1.25mm ニードル先端からチップ上部との間隔:500μm 塗布スピード:30mm/sec 硬化条件:150℃の熱板上で2時間 硬化方法A:ワイヤーボンディング後装置について実施
し、エポキシ樹脂組成物7を塗布し、次いでエポキシ樹
脂封止材8を塗布した後、硬化を行った。 硬化方法B:ワイヤーボンディング前装置について実施
し、エポキシ樹脂組成物7を適用し、次いでワイヤーボ
ンディングを行った後、エポキシ樹脂封止材8を封止し
た。
【0043】封止した感熱記録ヘッドについて次のよう
な評価を行った。結果を表2〜3に併記する。 <表面ボイド発生状態>封止剤表面のボイドの発生数
(貫通ボイドも含む)を観察し、下記の基準で評価し
た。 ○:0個 ×:1個以上 <ワイヤー下部ボイド発生状態>封止剤をスライサーに
て切断し、発熱素子側ワイヤー下部の未充填及びボイド
の発生数を観察し、下記基準で評価した。 ○:0個 ×:1個以上 <不良発生状態−耐湿性テスト>80℃,90%RH下
で装置上の全てのワイヤーについて電気特性を観察し、
下記基準で評価した。
【0044】○:1000時間まで不良なし ×:1000時間以内に1本以上断線又は接触不良があ
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【表3】
【0048】実施例、比較例の結果から明らかなよう
に、これまで注目されていなかったが、基板接合部6の
隙間は樹脂封止時のボイドの発生及び信頼性に大きく関
与しており、本発明により接合部6を予めアスペクト比
0.1以下のエポキシ樹脂組成物で充填、封止したこと
によって、高密度ワイヤーへの充填性を重視した低粘度
のエポキシ樹脂封止材による駆動IC及び各配線部への
樹脂封止を行った場合でも表面ボイドの発生はなく、こ
れまで以上の耐湿信頼性を与えることが認められる。
【0049】
【発明の効果】本発明の感熱記録ヘッドの樹脂封止方法
によれば、感熱記録ヘッドに装着されている集積回路の
ボンディングワイヤー等の配線部を表面にボイドを生じ
させず、耐湿信頼性をもって封止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の対象となる感熱記録ヘッドの一例を示
す平面図である。
【図2】本発明方法の対象となる感熱記録ヘッドの一例
を示す断面図である。
【図3】本発明方法の対象となる感熱記録ヘッドの一例
を示す断面図である。
【図4】本発明方法の対象となる感熱記録ヘッドの一例
を示す断面図である。
【図5】本発明方法の対象となる感熱記録ヘッドの一例
を示す断面図である。
【図6】実施例における感熱記録ヘッドとニードル位置
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 発熱基板 1a 発熱素子回路 2 駆動用回路基板 2a 駆動用回路 3 駆動用IC 4,5 配線部 6 接合部 7 エポキシ樹脂組成物 8 エポキシ樹脂封止材 9 放熱基板 10 プラテンローラ 11 感熱記録紙 12 ニードル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/31 49/00 A 8617−4M H01L 23/30 R (72)発明者 土橋 和夫 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 澤田 孝之 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発熱素子回路を有する発熱基板と駆動用
    回路を有する駆動用回路基板とを具備し、該発熱基板又
    は駆動用回路基板上に駆動用ICを装着すると共に、こ
    の駆動用ICと上記発熱素子回路及び駆動用回路とをそ
    れぞれボンディングワイヤー等の配線部を介してそれぞ
    れ接続した感熱記録ヘッドの上記駆動用IC及び各配線
    部をエポキシ樹脂封止材を用いて樹脂封止するに際し、
    予め発熱基板と駆動用回路基板との接合部をアスペクト
    比0.1以下のエポキシ樹脂組成物で封止した後、上記
    駆動用IC及び各配線部の樹脂封止を行うことを特徴と
    する感熱記録ヘッドの樹脂封止方法。
  2. 【請求項2】 エポキシ樹脂封止材が、25℃の粘度が
    2000ポイズ以下であり、かつアスペクト比が0.1
    〜0.25のものである請求項1記載の方法。
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