JPH09123504A - サーマルヘッドおよびサーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

サーマルヘッドおよびサーマルヘッドの製造方法

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JPH09123504A
JPH09123504A JP8022475A JP2247596A JPH09123504A JP H09123504 A JPH09123504 A JP H09123504A JP 8022475 A JP8022475 A JP 8022475A JP 2247596 A JP2247596 A JP 2247596A JP H09123504 A JPH09123504 A JP H09123504A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層配線構造とした場合に、各層の接続不良
や絶縁不良の発生を確実に防止し、リアルエッジ化して
も製造が容易で、信頼性を維持することができ、さらに
は、サーマルヘッドブロックの連結数が３本以上であっ
ても共通電極の端子接続に支障のないサーマルヘッドお
よびサーマルヘッドの製造方法を提供すること。 【解決手段】 放熱基板１１上に保温層１２、導電層１
３、層間絶縁層１５、発熱抵抗体１６、共通電極１７
ａ、個別電極１７ｂおよび保護層１８を積層してなるサ
ーマルヘッドであって、前記導電層１３は、窒化物また
は酸化物と金属との融合体からなり共通電極１７ａと電
気的に接続されており、前記層間絶縁層１５は、少なく
とも前記導電層１３の酸化膜をもって形成されているこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルプリンタ
に使用されるサーマルヘッドに係り、特に、サーマルヘ
ッドのリアルエッジ化および熱転写プリンタにおける印
字品位の改良ができるサーマルヘッドおよびサーマルヘ
ッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーマルプリンタに搭載されるサーマル
ヘッドは、複数個の発熱素子を基板上に直線的に配列
し、所望の印字情報に基づいていずれかの発熱素子に選
択的に順次通電を行なって発熱素子を加熱させることに
より、感熱プリンタにおいては感熱記録紙を発色させ、
熱転写プリンタにおいてはインクリボンのインクを部分
的に溶融して普通紙に転写して印字を行なうようになっ
ている。
【０００３】図１１は従来の一般的なサーマルヘッドを
示したもので、アルミナ等の絶縁性材料からなる放熱基
板（以下、基板という）１上には、ガラス等からなる保
温層２が形成されており、この保温層２は、その上面が
円弧状となるように形成されている。この保温層２の頂
部２ａには、複数個の発熱抵抗体３が紙面垂直方向に直
線状に整列して形成されている。この発熱抵抗体３は、
Ｔａ−ＳｉＯ2 等からなる発熱抵抗体３の材料をスパッ
タリング等により保温層２の表面に被着した後、フォト
リソ技術によりエッチングすることにより形成するよう
になされている。これら発熱抵抗体３の上面一側には、
各発熱抵抗体３に接続される共通電極４ａが積層されて
おり、前記各発熱抵抗体３の他側には、各発熱抵抗体３
に独立して通電を行なうための個別電極４ｂがそれぞれ
積層されている。前記共通電極４ａおよび個別電極４ｂ
は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ等からなり、蒸着、スパッタリ
ング等により被着された後、エッチングにより所望形状
のパターンに形成されている。
【０００４】さらに、これら発熱抵抗体３、共通電極４
ａ、個別電極４ｂ、露出している基板１および保温層２
の表面には、前記発熱抵抗体３および各電極４ａ、４ｂ
を保護するほぼ５〜１０μｍの膜厚の保護層５が形成さ
れており、この保護層５は、前記各電極４ａ、４ｂの端
子部以外のすべての表面を被覆するようになされてい
る。
【０００５】このような従来のサーマルヘッドにおいて
は、共通電極４ａの幅を広く形成することでその抵抗値
を低く形成する必要があったため、図１１に示すよう
に、発熱抵抗体３の発熱部３ａはサーマルヘッドの基板
１の中央または端部寄りに設けられており、発熱抵抗体
３の発熱部３ａから基板１端部までの寸法（以下、エッ
ジ距離Ｌという）は１ｍｍ以上を有していた。
【０００６】しかし、近年、サーマルヘッドの発熱抵抗
体３をより基板１の端部に配置するリアルエッジ化の要
請が高まってきており、基板１の共通電極４ａ側のスペ
ースを大幅に削減する必要にせまられている。
【０００７】このようなサーマルヘッドのリアルエッジ
化は、ヘッドとプラテンの圧接圧の損失を低減し、印字
エネルギー効率を向上させることができ、また、インク
リボンを用いる熱転写プリンタにおいては、ワックス系
のインクから樹脂系のインクまで幅広く使用でき、ラフ
紙の印字品位を著しく改善することができるという利点
を有するものである。
【０００８】しかしながら、例えば、エッジ距離を０．
２ｍｍ以下とするようなサーマルヘッドのリアルエッジ
化を図ると、共通電極４ａの配置スペースが著しく少な
くなってしまうため、共通電極４ａの幅寸法を極めて細
く形成しなければならず、その結果、共通電極４ａが抵
抗体化してその抵抗値が上昇してしまい、発熱抵抗体３
の両端と中央部との電圧降下の差が大きくなってしま
う。また、共通電極４ａの電流容量不足を招き、各発熱
抵抗体３に通電した場合に、共通電極４ａが溶断してし
まう等の不具合が発生し、実用性の高いリアルエッジヘ
ッドを製造することは極めて困難であった。
【０００９】また、リアルエッジ化を図るサーマルヘッ
ドの他の電極としては、図示はしないが、例えば、折り
返し電極やクシ型電極として共通電極４ａを個別電極４
ｂと同一方向に導出するものがあるが、共通電極４ａと
個別電極４ｂを同一方向に導出するため、３００ｄｐｉ
の解像度とした場合には６００ｄｐｉの解像度とした場
合と同等の加工精度が要求され、同様に４００ｄｐｉの
解像度とした場合には８００ｄｐｉの解像度とした場合
と同等の高精細な加工技術が要求されるというように、
製造工数の増大と相まって歩留まりの低下や信頼性の低
下を招くとともに、製造コストの増大を招いてしまうと
いう欠点を有している。
【００１０】さらに、サーマルヘッドの基板１の端面か
ら裏側に共通電極４ａを形成するものがあるが、基板１
を分割、研磨してから電極形成を行なうため、製造工数
が多く、製造効率の低下を招き、さらに、０．２ｍｍ以
内のリアルエッジ化の信頼性も極めて低いという欠点が
ある。
【００１１】また、基板１の端面を研磨して保温層２を
形成し、その上面に発熱抵抗体３を形成した端面ヘッド
は、前述したものと同様に製造工数が多くなり、リアル
エッジ化を図った場合の量産性が劣り、コスト高の欠点
を有する。
【００１２】これらの点に鑑み、従来から発熱部部分で
共通電極４ａを多層配線構造とすることにより、リアル
エッジ化を達成しようとするものがある。これは、保温
層２上に金属からなる導電層６を形成し、その上にＳｉ
Ｏ2 等からなる層間絶縁層７をスパッタリング等の手段
により積層形成した後、この層間絶縁層７をフォトリソ
技術で部分的に除去し、この上に発熱抵抗体３を積層す
ることにより、導電層７と発熱抵抗体３とを電気的に接
続するようにしたものであり、高温に発熱する発熱抵抗
体３の真下に層間絶縁層７と導電層６とが層状に形成さ
れるようになされている。
【００１３】このような多層配線構造によるサーマルヘ
ッドにおいては、所望の印字信号に基づいて個別電極４
ｂを介して所望の発熱抵抗体３に通電した場合に、リア
ルエッジ化により幅寸法が極細に形成された共通電極４
ａの他に、前記導電層６を介して端子部に送られること
になるので、前記共通電極４ａの抵抗値が上昇してしま
うことがなく、発熱抵抗体３の部分電圧差の発生、共通
電極４ａの電流容量不足等の発生を防止することがで
き、高品質な印字を行なうことができるものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のサ
ーマルヘッドにおいては、導電層６の上面に層間絶縁層
７が積層して形成されており、しかも、これら各層が高
温に発熱する発熱抵抗体３の真下に形成されていること
から、各層相互の応力ストレスが大きく、熱衝撃に対す
る各層相互間の密着力の信頼性が著しく低下してしま
い、また、層間絶縁層７をエッチングにより形成するた
め、層間絶縁層７と導電層６との表面に段差が生じてし
まい、この段差により発熱抵抗体３と導電層６との接続
不良が生じるおそれがあり、さらに、層間絶縁層７をス
パッタ等の蒸着方式で形成すると、異物等により層間絶
縁層７にピンホールが発生し、層間絶縁層７の絶縁不良
が生じてしまうという問題を有している。
【００１５】そして、前記問題点を克服するために層間
絶縁層７の膜厚を厚く形成するようにすると、前述の各
層相互の応力アンバランスの増大を招くとともに、エッ
チング段差量の増大による接続不良等の信頼性の著しい
低下を招いてしまうという問題を有している。
【００１６】また、図１２に示すような従来の連結型サ
ーマルヘッドは、連結されるサーマルヘッドブロック８
は通常のサーマルヘッドと同じ層構成であるが、共通電
極４ａの端子９が左右いずれか一方だけに設けられてい
る点が主な相違点である。すなわち、従来の連結型サー
マルヘッドは、互いに左右対称の形状を有する２本のサ
ーマルヘッドブロック８、８を連結用の基板１に接着し
たものである。
【００１７】なお、従来、連結するサーマルヘッドブロ
ックを２本としているのは、図１２に示す共通電極４ａ
の端子９、９がそれぞれのサーマルヘッドブロック８で
左右いずれかにしか形成できないためである。つまり、
これは３本以上のサーマルヘッドブロック８を連結する
場合、左端と右端以外の中央部にあるサーマルヘッドブ
ロック８の共通電極４ａを端子９に繋ぐ実用的な手だて
がなかったためでもある。
【００１８】本発明は前述した従来における問題点を克
服し、多層配線構造とした場合に、各層の接続不良や絶
縁不良の発生を確実に防止することができ、リアルエッ
ジ化しても製造が容易で、信頼性を維持することがで
き、さらには、サーマルヘッドブロックの連結数が３本
以上であっても共通電極の端子接続に支障のないサーマ
ルヘッドおよびサーマルヘッドの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のサーマルヘッドは、放熱基板上に保温層、導電層、層
間絶縁層、発熱抵抗体、共通電極、個別電極および保護
層を積層してなるサーマルヘッドであって、前記導電層
は、窒化物または酸化物と金属との融合体からなり、前
記層間絶縁層は、少なくとも前記導電層の酸化膜をもっ
て形成されていることを特徴としており、請求項５に記
載のサーマルヘッドは、請求項１に記載のサーマルヘッ
ドであって、前記導電層を、高融点金属のホウ化物、窒
化物、炭化物、ケイ化物の導電性セラミックによって形
成されていることを特徴としている。前記導電層を前述
のような材料により形成することで、高温の熱酸化処理
を行なっても、基板との密着性に優れたものとすること
ができる。
【００２０】また、本発明の請求項２に記載のサーマル
ヘッドは、請求項１に記載のサーマルヘッドにおいて、
その導電層は、シリコンの窒化物、シリコンの酸化物、
アルミニウムの窒化物およびアルミニウムの酸化物のう
ちの一種、もしくはこれらの複合体と高融点金属とから
なる導電性サーメットで形成されていることを特徴とし
ており、請求項３または請求項４に記載のサーマルヘッ
ドは、前記窒化物と金属の融合体を窒化アルミニウムと
タンタルとし、前記酸化物と金属の融合体を酸化アルミ
ニウムとタンタルとすることを特徴としており、そうす
ることで前述の効果をより顕著なものとすることができ
る。
【００２１】請求項６に記載のサーマルヘッドは、請求
項１乃至請求項５のいずれかに記載のサーマルヘッドに
おいて、前記層間絶縁層は、前記導電層の酸化膜を第一
層間絶縁層とし、この第一層間絶縁層の上に積層された
絶縁性セラミックを第二層間絶縁層とする複層の層間絶
縁層であることを特徴としており、第一層間絶縁層が導
電層の表面酸化により形成されているため、第二層間絶
縁層は１μｍ以下の薄い絶縁層としても十分な絶縁性が
得られ、絶縁層の表面と導電層の表面との高さの段差を
小さいものとすることができるため、その上面に形成す
る発熱抵抗体および電極と導電層との電気的な接続を確
実に行なうことができ、多層配線化による信頼性および
歩留り低下を完全に解消することができる。
【００２２】また、請求項７に記載のサーマルヘッド
は、請求項６に記載のサーマルヘッドにおいて、前記第
二層間絶縁層は、シリコンの窒化物、シリコンの酸化
物、アルミニウムの窒化物およびアルミニウムの酸化物
のうちの少なくとも一種からなることを特徴としてお
り、絶縁性の信頼度を飛躍的に高めることができる。
【００２３】そして請求項８に記載のサーマルヘッド
は、前記共通電極は、その外部回路接続部が少なくとも
基板内に３ヵ所以上形成されていることを特徴としてお
り、このサーマルヘッドによれば、基板の両端部だけで
なく、基板の中央部からも電圧を印加できるようにな
り、各発熱抵抗体に対して均一な電圧を印加することが
可能となる。
【００２４】そして、請求項９に記載のサーマルヘッド
は、前記共通電極は、単層で導電層と発熱抵抗体とに挟
持されて形成され、前記個別電極は、２層で発熱抵抗体
を挟持するように形成されていることを特徴としてお
り、共通電極側を単層とすることにより、この部分の機
械的強度を増し、印刷時に掛かる圧接力に対して膜剥離
が生じない構造を実現することができる。
【００２５】本発明の請求項１０に記載のサーマルヘッ
ドの製造方法は、放熱基板上の発熱部に対応する位置に
保温層を突出形成し、この基板および保温層の上面に窒
化物または酸化物と金属との融合体からなる導電層を積
層する工程と、この導電層上に絶縁性で耐酸化性のマス
ク層を積層する工程と、このマスク層の共通電極および
この共通電極の外部回路接続部の形成位置に対応する位
置にマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパタ
ーンによるマスク層形成部分以外の導電層の表面に酸化
雰囲気中で熱またはプラズマ酸化して層間絶縁層を形成
する工程と、前記耐酸化性のマスクを除去する工程と、
両端部がそれぞれ前記層間絶縁層および前記導電層の上
側に位置するように所定の発熱抵抗体を形成する工程
と、この発熱抵抗体の上面の前記層間絶縁層側の端部に
個別電極を形成するとともに、前記導電層側の端部に共
通電極を形成する工程と、それらの最上面に保護層を積
層形成する工程からなることを特徴とするものである。
【００２６】そして、このサーマルヘッドの製造方法に
よれば、多層基板の製造工程において、前記導電層を構
成する窒化物等がエッチング剤に対して難エッチング性
であるので、導電層および層間絶縁層の損傷がなく、高
精度に熱酸化マスクおよび抵抗体パターンを形成するこ
とができ、また、導電層の表面に耐酸化性のマスクを形
成して熱酸化するため、導電層と一体化した層間絶縁層
が形成されるので、導電層の露出部と層間絶縁層の段差
を極小化することができる。
【００２７】また、請求項１１に記載のサーマルヘッド
の製造方法は、放熱基板上の発熱部に対応する位置に保
温層を突出形成し、この基板および保温層の上面に窒化
物または酸化物と金属との融合体からなる導電層を積層
する工程と、この導電層上に導電性で耐酸化性のマスク
層を積層する工程と、このマスク層の共通電極およびこ
の共通電極の端子部の形成位置に対応する位置にフォト
リソ技術によりマスクパターンを形成する工程と、前記
マスクパターンによるマスク層形成部分以外の導電層の
表面に酸化雰囲気中で熱またはプラズマ酸化して層間絶
縁層を形成する工程と、両端部がそれぞれ前記層間絶縁
層および前記導電層の上側に位置するように所定の発熱
抵抗体を形成する工程と、この発熱抵抗体の上面の前記
層間絶縁層側の端部に個別電極を形成するとともに、前
記導電層側の端部に共通電極を形成する工程と、これら
の最上面に保護層を積層形成する工程からなることを特
徴とする。
【００２８】このサーマルヘッドの製造方法によれば、
耐酸化性マスクを除去する工程を省略しても前述のサー
マルヘッドの製造方法と同様の作用効果を得ることがで
きる。
【００２９】また、請求項１２に記載のサーマルヘッド
の製造方法は、放熱基板上の発熱部に対応する位置に保
温層を突出形成し、この基板および保温層の上面に抵抗
体材料からなる導電層を積層する工程と、この導電層上
に耐酸化性のマスク層を積層する工程と、このマスク層
の共通電極およびこの共通電極の外部回路接続部の形成
位置に対応する位置にマスクパターンを形成する工程
と、前記マスクパターンによるマスク層形成部分以外の
導電層の表面に酸化雰囲気中で熱またはプラズマ酸化し
て第一層間絶縁層を形成する工程と、この第一層間絶縁
層上に絶縁性セラミック材料からなる絶縁層を積層し、
共通電極およびこの共通電極の端子部の形成位置に対応
する位置をフォトリソ技術でエッチングして前記導電層
を露出させて、第二層間絶縁層を形成する工程と、両端
部がそれぞれ前記第二層間絶縁層および前記導電層の上
側に位置するように所定の発熱抵抗体を形成する工程
と、この発熱抵抗体の上面の前記第二層間絶縁層側の端
部に個別電極を形成するとともに、前記導電層側の端部
に共通電極を形成する工程と、これらの最上面に保護層
を積層形成する工程とからなることを特徴としている。
【００３０】導電層の表面の酸化処理で第一層間絶縁層
を形成しているので、導電層のピンホール内部も十分に
酸化されて絶縁性を有することとなり、しかも導電層と
一体的に形成できるため、段差がなく、絶縁性、密着
性、耐熱性の著しく高いものとなる。また、第一層間絶
縁層の上面にはさらに絶縁性、密着性、耐熱性に優れた
第二層間絶縁層を被覆形成しているので、絶縁性の信頼
度を向上させることができる。
【００３１】そして、請求項１３に記載のサーマルヘッ
ドの製造方法は、請求項１０または請求項１２に記載の
サーマルヘッドの製造方法において、前記耐酸化性のマ
スク層は、二酸化シリコンで形成されることを特徴と
し、請求項１４の記載のサーマルヘッドの製造方法は、
請求項１１または請求項１２に記載のサーマルヘッドの
製造方法において、前記耐酸化性マスク層は、モリブデ
ンシリサイドで形成されることを特徴としている。
【００３２】請求項１５に記載のサーマルヘッドの製造
方法は、レーザ加工を応用してサーマルヘッドユニット
の基板の切断を行なうことを特徴としており、このサー
マルヘッドの製造方法によれば、個々のサーマルヘッド
ブロックのリアルエッジ化を実現させることができ、そ
してさらに、切断面にチッピングやクラック等を生じさ
せない精密な切断が可能となる。
【００３３】また、請求項１６に記載のサーマルヘッド
の製造方法は、前記放熱基板の切断後、前記保温層およ
び保護層の端面が当該放熱基板の端面と略同一面となる
ように当該放熱基板のみを研磨することを特徴としてお
り、基板部分を斜めに研磨して、積層膜のレーザ切断面
が最も飛出した形状にすることによって、連結し得るサ
ーマルヘッドブロックの連結精度を高めることができ
る。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
から図１０について説明する。
【００３５】図１は本発明の第１実施形態におけるサー
マルヘッドの断面図であり、図２は同じく平面図を示す
ものである。また、図３は製造途中の多層配線基板を示
すものである。
【００３６】図１に示すサーマルヘッドは、セラミック
等からなる絶縁性基板１１の上に、ガラス等からなる保
温層１２が円弧状に突出形成されており、これらの基板
１１および保温層１２の上面には、低熱伝導性で低熱膨
張性の金属の窒化物と金属との融合体からなる導電層１
３がスパッタ蒸着等により略３〜１０μｍの厚みに成膜
されている。前記金属の窒化物と金属との融合体として
は、窒化アルミとタンタルの融合体が好適であるが、こ
の金属の窒化物と金属との融合体の代りに、金属の酸化
物と金属との融合体を用いることも可能であり、その場
合には、酸化アルミとタンタルの融合体が好適である。
そして、前記導電層１３の膜形成をスパッタリング法で
行なうときに用いられるターゲット材料は、前者の場合
は、窒化アルミとタンタルの焼結体、後者の場合は酸化
アルミとタンタルの焼結体であり、その組成比として
は、いずれもタンタルが５０〜７０％であるものが後述
する機能を満たすのに好適であり、本実施形態として
は、タンタルが６０％、窒化アルミが４０％の組成から
なる焼結ターゲットを用いた。なお、前記導電層１３
は、高融点金属のホウ化物、窒化物、ケイ化物の導電性
セラミックに代えることも可能である。
【００３７】前記導電層１３には、図３に示すようにサ
ーマルヘッドの共通電極１７ａの配設部および外部回路
との接続部を耐酸化性のマスク層１４で覆ってから導電
層１３を熱酸化することにより、層間絶縁層１５が略１
〜２μｍの厚みに形成されている。この時、層間絶縁層
１５から導電層１３を部分的に露出させることにより、
導電パッド部１３ａ、１３ｂが露出するように形成され
ている。前記層間絶縁層１５の表面と導電層１３の導電
パッド部１３ａの表面との高さの落差は略１μｍ以内で
あり、かつエッジが滑らかな形状に形成されている。
【００３８】また、層間絶縁層１５の形成に用いられた
耐酸化性を有するマスク層１４は、絶縁性の二酸化シリ
コンまたは導電性のモリブデンシリサイド等からなり、
略０．３μｍの厚みにスパッタ蒸着等により導電層１３
と連続的に成膜した後、フォトリソ技術により、二酸化
シリコンを用いた場合は、バッファードフッ酸（ＢＨ
Ｆ）でエッチング除去することにより共通電極多層配線
基板を完成させる。一方、モリブデンシリサイドを用い
る場合は、ＣＦ4 ＋Ｏ2 ガスによりドライエッチングし
てマスクパターンを形成し、熱酸化処理工程を施す。な
お、この場合、モリブデンシリサイドは導電性であるの
で、マスク層１４の除去は任意となる。これらのエッチ
ャントに対して、導電層１３および層間絶縁層１５には
窒化アルミおよびアルミナが耐エッチング材料となって
保護作用を行なうように材料の選択がなされている。
【００３９】なお、本実施形態においては、導電層１３
の形成のための酸化処理は、ガラス等からなる保温層１
２の耐熱限界の関係から、温度７００℃で３〜９時間、
大気雰囲気中で熱処理して形成するものとする。なお、
導電層１３の前記熱酸化処理はプラズマ酸化処理に代え
ることも可能である。
【００４０】また、前記導電層１３の導電パッド部１３
ａと層間絶縁層１５との上面には、発熱抵抗体１６の材
料、例えばＴａ−ＳｉＯ2 等がスパッタリング等により
被着されており、その後、フォトリソ技術により、ＣＦ
4 ＋Ｏ2 ガスでエッチングすることにより、複数個の発
熱抵抗体１６が形成され、その両端部がそれぞれ前記導
電層１３の導電パッド部１３ａと層間絶縁層１５の上側
に位置するように直線状に整列して形成されている。ま
た、これら各発熱抵抗体１６の導電層１３の導電パッド
部１３ａの上面には、各発熱抵抗体１６に接続される共
通電極１７ａがアルミまたは銅等のスパッタリング等で
略１〜２μｍの厚みに積層されている。この共通電極１
７ａは発熱抵抗体１６を外れた位置において導電層１３
と接続されている。層間絶縁層１５の上面には、各発熱
抵抗体１６に独立して通電を行なうための個別電極１７
ｂが共通電極１７ａと同様にしてそれぞれ形成されて接
続されている。両電極１７ａ，１７ｂの構成はアルミま
たは銅の単層構成で説明したが、この他に薄く形成した
高融点金属モリブデン、タングステン等との２層構造と
した方が、より高精度に発熱抵抗体１６を構成すること
ができる。これについては、第２実施形態として後述す
る。
【００４１】さらに、これら発熱抵抗体１６、上部の共
通電極１７ａ、個別電極１７ｂ、露出している層間絶縁
層１５等の表面を酸化および摩擦から保護するため、サ
イアロン等からなるほぼ５〜１０μｍの膜厚の保護層１
８が形成されており、この保護層１８は、前記各電極１
７ａ，１７ｂの外部回路接続部（図示せず）以外の全て
の表面を被覆するようになされている。
【００４２】次に、本実施形態におけるサーマルヘッド
の多層配線基板の製造方法について、図４に示すフロー
チャートを参照して説明する。
【００４３】まず、図３において、セラミック等からな
る平板状の基板１１の上面に、上面が円弧状に形成され
たガラス等からなる保温層１２を突出して形成する（ス
テップＳＴ１）。
【００４４】そして、前記基板１１および保温層１２の
上面に、タンタル窒化アルミのサーメットからなる導電
層１３を略３〜１０μｍの膜厚となるように、スパッタ
リング等で成膜する（ステップＳＴ２）。
【００４５】次に、前記導電層１３の上面に耐熱性と耐
酸化性を有する二酸化シリコンまたはモリブデンシリサ
イドからなるマスク層１４を、スパッタリングにより略
０．３μｍの膜厚に積層形成する（ステップＳＴ３）。
【００４６】そして、フォトリソ技術により、二酸化シ
リコンの場合は、バッファードフッ酸により、またモリ
ブデンシリサイドの場合は、ＣＦ4 ＋Ｏ2 ガスによりエ
ッチングして、共通電極１７ａの配線部および外部回路
接続部に対応する位置にマスクパターンを形成する（ス
テップＳＴ４）。
【００４７】このマスク形成に用いるエッチング剤は、
導電層１３および層間絶縁層１５に含まれる窒化アルミ
や酸化アルミをエッチングすることがなく、十分な選択
性を有するので、多層配線の信頼度を高いものとでき
る。
【００４８】その後、酸素雰囲気の熱処理炉を用いて、
略７００℃で数時間、露出した導電層１３を強制酸化す
ることにより、略１〜２μｍの五酸化タンタルとアルミ
ナからなる層間絶縁層１５を形成する（ステップＳＴ
５）。そして、前記マスク層１４をエッチング除去する
ことにより、本発明の共通電極多層配線基板の製造が完
成する（ステップＳＴ６）。このとき、マスク層１４の
材料にモリブデンシリサイドを用いた場合は、熱酸化後
も導電性を確保することができるので、マスク層１４を
除去する必要がなく、これにより工程数低減を図ること
ができる。
【００４９】そして、この多層配線基板上に、前述した
ような製造工程により発熱抵抗体１６、各電極１７ａ、
１７ｂおよび保護層１８を積層およびパターン形成する
ことで図１および図２に示すようなリアルエッジサーマ
ルヘッドを製造する。
【００５０】前述したサーマルヘッドは、個々のサーマ
ルヘッドの複数倍の面積を有する放熱基板１１上に複数
のサーマルヘッドの保温層１２、導電層１３、層間絶縁
層１５、発熱抵抗体１６、共通電極１７ａ、個別電極１
７ｂ、保護層１８を形成してなるサーマルヘッドユニッ
ト２０を形成した後に、これらのサーマルヘッドユニッ
ト２０を個々のサーマルヘッドブロック２１，２１に切
断して製造する。
【００５１】以下、サーマルヘッドユニット２０の切断
方法を図５および図６について説明する。
【００５２】本実施形態のサーマルヘッドの製造方法
は、複数のサーマルヘッドブロック２１を有するサーマ
ルヘッドユニット２０の切断工程にレーザ光を利用する
ものであり、前記レーザ光は、特にエキシマレーザ光を
用いた。
【００５３】エキシマレーザは、そのレーザ発振に用い
るガス種によって、ＸｅＣｌガスでは３０８ｎｍ、Ｋｒ
Ｆガスでは２４８ｎｍ、ＡｒＦガスでは１９３ｎｍの波
長の紫外線を発するものである。一般にレーザ加工で
は、ＣＯ2 レーザやＹＡＧレーザが使用されているが、
高熱スポットによる加工であるため被加工物に熱ダメー
ジを残したり、熱溶解飛散物が付着する等の不具合があ
るため、微細な加工には適さない。一方、エキシマレー
ザは紫外線レーザであり、被加工物を瞬時に分解、飛散
させ、除去するもので、熱作用が小さく加工品質が高い
特徴がある。
【００５４】本実施形態のサーマルヘッドの製造方法で
は、このエキシマレーザの特性を応用して、サーマルヘ
ッドユニット２０の切断工程においてエキシマレーザ光
で切断部分に溝を形成した後、この溝の底部をダイシン
グにて切断するものである。
【００５５】図５は、このサーマルヘッドユニット２０
の切断工程を示す説明図である。
【００５６】すなわち、保護層１８の形成が終了し、切
断工程に入る直前のサーマルヘッドの基板１１を図５
（イ）に示す。これに対して、（ロ）に示すように、共
通電極１７ａの端部からの寸法ａを適切に合わせた後、
ＫｒＦエキシマレーザ光Ｂを照射して、溝２２を形成す
る。このときの溝２２の深さは、基板１１まで達するも
のとする。レーザの出力は１０〜５０Ｗが好適であっ
た。
【００５７】次に、（ハ）に示すように溝２２の底部か
ら基板１１の裏面までをＣの方向からダイシング法にて
切断する。
【００５８】この方法によって、切断時にサーマルヘッ
ドの膜積層部に加わる機械的な応力や熱応力が極めて軽
減できるので、チッピングやクラック等の不具合が皆無
になる。すなわち、従来、共通電極１７ａの端部から切
断面までの寸法ａは最小でも２０μｍは必要であった
が、本実施形態の方法によって、数μｍまで縮めること
が可能となる。また、レーザによる溝形成に要する時間
は１分から数分であり、研磨で同様のことを行なう場合
に比べて１／５〜１／１０の時間短縮ができ、低コスト
を実現することができる。
【００５９】また、図６（イ）は、前述の切断方法によ
り切断したサーマルヘッドを、主走査方向に連結して長
尺のサーマルヘッドを作った時の発熱部の平面図であ
り、（ロ）は、そのＸ−Ｘ’線に沿って割った場合の断
面図である。
【００６０】平面図（イ）に示したドットギャップＧ
は、発熱体密度が増していくにつれて小さくなり、現在
は２０μｍ程度となっている。したがって、連結部２３
においても両サーマルヘッドブロック２１の発熱抵抗体
１６の端部間の距離は２０μｍ程度で仕上げなければな
らない。つまり、発熱抵抗体１６の端部から１０μｍ以
内のところで基板切断することが必要で、コスト面も考
慮すると、本発明による方法が有効である。
【００６１】そして、本実施形態においては、図６
（ロ）の断面図から分かるように、積層膜のレーザ切断
面２５と基板１１の端面２６を略同一面となるように基
板１１部分のみを研磨する。この場合、基板１１という
単一種の物質を研磨するので、短時間に高精度で処理す
ることができる。なお、基板１１部分を斜めに研磨し
て、積層膜のレーザ切断面が最も突出した形状にするこ
とによって、連結し得るサーマルヘッドブロック２１の
連結精度を高めることができる。
【００６２】以上述べたように、本実施形態において
は、所望の印字信号に基づいて個別電極１７ｂを介して
所望の発熱抵抗体１６に通電した場合に、基板１１の略
前面に共通電極１７ａと同じ作用の導電層１３が配設さ
れているので、外部回路接続部としての導電パッド部１
３ｂから各発熱抵抗体１６に対して均等な電圧を印加す
ることができるようになっており、印字濃度ムラを解消
することができる。
【００６３】また、通常、基板の縦横比が著しく大きく
なるラインサーマルヘッドにおいては、基板１１の両端
部から電圧を印加したとき、基板１１の中央部までの距
離が長いため、導電層１３の抵抗値の増大により、基板
１１内で電圧降下が発生して発熱抵抗体１６の発熱温度
が低下して印字濃度ムラを発生させるが、本実施形態の
サーマルヘッドにおいては、サーマルヘッドの基板１１
の全面に導電層１３を敷設しているので、図２に示すよ
うに、共通電極１７ａの外部回路接続部となる導電パッ
ド部１３ｂを基板１１の上面の任意な箇所でとりだすこ
とが可能となり、共通電極１７ａの繋ぎを考慮しなくて
も、３本以上のサーマルヘッドを連結することが可能と
なる。つまり、前述のようなラインサーマルヘッドにお
いては、基板１１の両端部だけでなく、基板１１の中央
部からも電圧を印加できるようになり、各発熱抵抗体１
６に対して均一な電圧を印加するため、印字濃度ムラの
発生を解消することができる。
【００６４】そして、本実施形態において、導電層１３
として用いる金属の窒化物と金属との融合体膜は、低熱
伝導性および低熱膨張性を有し、基板との密着性に優
れ、高温アニールに耐えることができ、金属膜に比べて
熱伝導率が格段に小さく、サーマルヘッドの熱特性を低
下させることがないという利点がある。
【００６５】また、導電層１３の熱酸化処理により五酸
化タンタルとアルミナからなる層間絶縁層１５を形成し
て用いるようにしているので、デポ膜やコート膜で層間
絶縁層を形成した場合に発生する導電層１３と発熱抵抗
体１６とのピンホールやダストによる短絡をなくすこと
ができる。また、このような熱酸化処理により形成され
た層間絶縁層１５は硬度が高く、取扱いで擦り傷が発生
しにくく、材料的にも、五酸化タンタルとアルミナは絶
縁性の信頼度が高いものとの定説を有している。しか
も、導電層１３と層間絶縁層１５は一体に形成されるた
め、絶縁性の他に密着性を著しく高めることが可能とな
る。さらに、熱酸化工程を通すことにより、基板１１全
体を高温アニールすることになるため、多層配線基板の
機械的、熱的信頼度を確実なものとすることができる。
【００６６】また、熱酸化処理によって層間絶縁層１５
を形成したとき、導電層１３の導電接続パッド部１３ａ
と層間絶縁層１５の表面高さを略同一とすることがで
き、その上に形成する発熱抵抗体１６と導電層１３との
電気的な接続を確実に行なうことができる。
【００６７】したがって、本実施形態のサーマルヘッド
によれば、共通電極１７ａの配線部のスペースが極端に
小さくリアルエッジ化されても、基板１１の略全面に共
通電極１７ａと同じ作用の導電層１３が配設されている
ので、各発熱抵抗体１６に対して電圧を均等に印加する
ことが可能となり、印字濃度ムラや電流容量不足による
不具合等を確実に防止することができ、適正なリアルエ
ッジ化を図ることができる。
【００６８】このように、適正なリアルエッジ化を図る
ことが可能となるので、基板１１の小型化を図り、製造
コストを低減させることができる。また、従来のライン
サーマルヘッドで使用できなかった樹脂系のインクリボ
ンが使用できるようになり、ラフ紙印字品位を顕著に改
善することができる。さらに、リアルエッジ化したサー
マルヘッドは、プラテンに対して発熱抵抗体１６の圧接
圧の損失が少なくなり、省電力化を図ることができる。
【００６９】また、レーザ加工を応用した基板の切断方
法によって、リアルエッジ化を実現させることができ、
ラフ紙や普通紙への高品質の印刷が可能となる。そして
さらに、この基板の切断方法によれば、切断面にチッピ
ングやクラック等を生じさせない精密な切断が可能であ
るので、発熱体密度の大きい高精細な連結型サーマルヘ
ッドを製造できるとともに、切断に要する時間が短時間
であるので、低コストで製造できるという効果を奏す
る。
【００７０】図７、図８は本発明のサーマルヘッドの第
２および第３実施形態を示すものであり、図９は本実施
形態のサーマルヘッドの多層配線基板の製造方法を示す
フローチャートである。
【００７１】図７に示す第２実施形態においては、セラ
ミック等の絶縁性基板１１上にガラス等からなる保温層
１２が円弧状に突出形成されており、これらの基板１１
および保温層１２の上には抵抗体材料からなる導電層１
３が略３〜１０μｍの厚みに成膜されている。この導電
層１３のサーマルヘッドの共通電極１７ａの配設部およ
び外部端子（図示せず）との接続部以外の部分の上面に
は、熱またはプラズマ酸化処理により、第一層間絶縁層
１５ａが略１〜２μｍの厚みに形成されており、その他
の部分は導電層１３上に耐酸化性を有するモリブデンシ
リサイドまたは二酸化シリコンからなる導電性または絶
縁性のマスク層１４が積層されている。
【００７２】また、導電層１３上の第一層間絶縁層１５
ａの上面には、シリコンまたはアルミの酸化物、窒化物
からなる第二層間絶縁層１５ｂがスパッタリング等によ
り略０．１〜１．０μｍの厚みに成膜され、その後、フ
ォトリソ技術でエッチングすることにより、導電性のマ
スク層１４が露出されて、複層の層間絶縁層１５ａ，１
５ｂが形成される。この場合、絶縁性のマスク層１４を
形成した場合には、前記第１実施形態と同様に、マスク
層１４の全部を除去する。
【００７３】また、この上には、Ｔａ−ＳｉＯ2 等から
なる発熱抵抗体１６がスパッタリング等により成膜され
た後、フォトリソ技術でエッチングすることにより、複
数個の発熱抵抗体１６が形成されている。各発熱抵抗体
１０は、その両端部がそれぞれ前記導電性のマスク層１
４とと第２層間絶縁層１５ｂの上側に位置するようにし
て形成されている。
【００７４】また、これら各発熱抵抗体１６の導電性マ
スク層１４の側端部上面には、各発熱抵抗体１６に接続
される高融点金属またはそのシリサイドからなる共通電
極１７ａが積層されており、前記発熱抵抗体１６の第２
層間絶縁層１５ｂ側端部上面には、各発熱抵抗体１６に
独立して通電を行なうための高融点金属またはそのシリ
サイドからなる個別電極１７ｂとアルミニウム、銅、金
等からなる個別電極１７ｃがそれぞれ接続されている。
ここで、共通電極１７ａ側は多層配線化により個別電極
１７ｃのような軟質の良導体材料を配設する必要がなく
硬質で薄い電極とすることができるため、極限に近くリ
アルエッジ化してもサーマルヘッドの印字耐久寿命の低
下を防止できる。
【００７５】さらに、これら発熱抵抗体１６、共通電極
１７ａ、個別電極１７ｂ、１７ｃを保護する略５〜１０
μｍの厚みの保護層１８が外部接続端子（図示せず）以
外の全ての表面を被覆するように形成されている。
【００７６】図８に示す第３実施形態においては、発熱
抵抗体１６と各電極１７ａ、１７ｂの形成順位を逆にし
たものであり、発熱抵抗体１６の下層に高融点金属また
は高融点金属のシリサイドを略０．１〜０．５μｍの厚
みにスパッタリング等により積層し、フォトリソ技術で
エッチングすることにより共通電極１７ａおよび個別電
極１７ｂが形成される。その上面に発熱抵抗体材料を同
様に積層し、エッチングすることにより、発熱抵抗体１
６が形成される。その上面にアルミニウム、銅、金等か
らなる導体材料をスパッタリング等により積層し、フォ
トリソ技術でエッチングすることにより、個別電極１７
ｃのみを形成したものである。このように軟質の電極材
料を用いず、共通電極１７ａは高融点金属またはそのシ
リサイドからなり、かつ、発熱抵抗体１６の下にのみ薄
く形成することにより、リアルエッジサーマルヘッドの
共通電極１７ａにかかる印字集中荷重に対して、より耐
久寿命の高いものとなる。
【００７７】次に、第２および第３実施形態におけるリ
アルエッジサーマルヘッドの製造方法について、図９に
示す多層配線基板の製造工程を示すフローチャートを参
照して説明する。
【００７８】まず、図９において、アルミナ等からなる
平板状の基板１１の上面に、上面が円弧状に形成された
ガラス等からなる保温層１２を突出形成する（ステップ
ＳＴ１）。
【００７９】次に、前記基板１１および保温層１２の上
面に高融点金属Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｈｆ、Ｖと絶縁物ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4、Ａｌ2
Ｏ3、ＡｌＮの抵抗体サーメット、もしくは高融点金属
のホウ化物、窒化物、炭化物、ケイ化物の導電性セラミ
ックを略３〜１０μｍの薄膜にスパッタリング等により
成膜して、導電層１３を形成する（ステップＳＴ２）。
【００８０】次に、前記導電層１３の上面に耐熱性と耐
酸化性と導電性を有するモリブデンシリサイドまたは絶
縁性のＳｉＯ2 からなるマスク層１４をスパッタリング
等により略０．１〜０．５μｍの膜厚に積層形成する
（ステップＳＴ３）。
【００８１】次に、フォトリソ技術により共通電極１７
ａの配線部および外部端子（図示せず）との接続部に対
応する位置に、耐酸化マスクパターンを形成する（ステ
ップＳＴ４）。
【００８２】次に、酸素雰囲気の熱処理（略７００〜８
００℃で２〜６時間）またはプラズマ酸化処理により、
導電層１３の表面を強制酸化して略１〜２μｍの第一層
間絶縁層１５ａを形成する（ステップＳＴ５）。
【００８３】次に、前記第一層間絶縁層１５ａの上面に
耐熱性と耐酸化性と絶縁性を有するＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ
4、Ａｌ2 Ｏ3、ＡｌＮのいずれかをスパッタリング等に
より略０．１〜１．０μｍの膜厚に積層形成する（ステ
ップＳＴ６）。
【００８４】次に、フォトリソ技術により共通電極１７
ａの配設部および外部端子（図示せず）との接続部に対
応する位置の絶縁膜をエッチングにより除去して、マス
ク層１４の導電部を露出させることにより、本実施形態
の多層配線基板の製造が完成する（ステップＳＴ７）。
【００８５】その後、この多層配線基板の上に発熱抵抗
体１６、各電極１７ａ，１７ｂおよび１７ｃを形成し、
その上に保護層１８を被覆することにより図７に示すよ
うなリアルエッジサーマルヘッドを製造することができ
る。
【００８６】また、この多層配線基板の上に、発熱抵抗
体１６を形成する前に各電極１７ａ、１７ｂを高融点金
属またはそのシリサイドで略０．１〜０．５μｍに形成
した上に、発熱抵抗体１６、個別電極１７ｃを形成し、
その上に保護層１８を被覆することにより図８に示すよ
うなリアルエッジサーマルヘッドを製造することができ
る。
【００８７】次に、第２および第３実施形態の作用につ
いて説明する。
【００８８】本実施形態においては、所望の印字信号に
基づいて個別電極１７ｂ、１７ｃを介して所望の発熱抵
抗体１６に通電した場合に、基板１１の略全面に共通電
極１７ａと同じ作用の導電層１３が配設されているの
で、共通電極１７ａの他に前記導電層１３を介して電流
が流れることとなり、各発熱抵抗体１６に対して均等な
電圧を印加することができる。
【００８９】この場合に、本実施形態においては導電層
１３と発熱抵抗体１６および各電極１７ａ，１７ｂ、１
７ｃとの絶縁の信頼性を導電層１３の表面を強制酸化し
て形成した絶縁性酸化物からなる第一層間絶縁層１５ａ
を用いるようにしているので、導電層１３のピンホール
内部も絶縁性を有することとなり、しかも導電層１３と
一体に形成できるため、絶縁性、密着性の信頼性を高め
ることが可能となる。更に前記第一層間絶縁層１５ａの
上面には、シリコンまたはアルミニウムの酸化物または
窒化物からなる絶縁性、密着性に優れた第二層間絶縁層
１５ｂが積層形成されて、複層の層間絶縁層１５ａ、１
５ｂとしているため、本実施形態の多層配線基板は絶縁
性、密着性の信頼性を著しく高いものとすることができ
る。また、本実施形態においては、導電層１３の表面を
酸化処理することにより、第一層間絶縁層１５ａを一体
に形成すること、および導電性のマスク層１４を用いた
場合には、これも除去しないで用いることができるた
め、第一層間絶縁層１５ａの表面と導電層１３の露出部
である導電性のマスク層１４の表面との高さを略同一と
することができ、第二層間絶縁層１５ｂの膜厚は略０．
１〜１．０μｍの範囲の小さい段差状態でその上に発熱
抵抗体１６や共通電極１７ａを形成することができるた
め、電気的な接続をより確実に行なうことができる。
【００９０】また、本実施形態の導電層１３には、高融
点金属のサーメットおよびセラミックからなる抵抗体材
料を用いているので、本質的に耐熱性、断熱性、密着性
に優れたものとなり、特に基板１１の全面に形成しても
発熱素子の熱効率を低下させることはない。また、共通
電極１７ａ側には、軟質の導体材料を配設しなくてよい
ため、極限に近くリアルエッジ化しても印字耐久寿命に
優れたサーマルヘッドとすることができる。
【００９１】したがって、本実施形態のリアルエッジサ
ーマルヘッドによれば、共通電極１７ａの配線部のスペ
ースが極限に近くリアルエッジ化されても、基板１１の
略全面に共通電極１７ａと同じ作用の導電層１３が配設
され、複層の層間絶縁層１５ａ、１５ｂを有するため、
各発熱抵抗体１６に対して電圧を均等に印加することが
可能となり、印字濃度ムラや電流容量不足や電流リーク
による不都合等を確実に防止することができ、極限に近
いリアルエッジサーマルヘッドを歩留りよく製造するこ
とができる。
【００９２】ちなみに、本実施形態のリアルエッジサー
マルヘッドのエッジ距離は、基板１１の端部に配設され
た発熱素子の中心からインクリボンの引き剥がしを行な
う、基板１１のエッジまでの距離をシリアルヘッドおよ
びラインヘッドのいずれにおいても、容易に１００μｍ
以下とすることができる。その結果、従来にない新たな
改善効果が産み出されているものである。このように刻
限に近くリアルエッジ化を図ることが可能となるので、
基板１１の小型化を図ることができ、製造コストを低減
させることができる。また、従来のラインサーマルヘッ
ドによっては使用できなかった樹脂系のインクリボンを
使用できるようになり、ラフ紙印字品位を顕著に改善す
ることができる。
【００９３】更に、極限に近くまでリアルエッジ化した
サーマルヘッドは、プラテンに対して発熱素子の圧接圧
の損失が著しく少なくなり、紙の繊維の凹凸を潰す作用
が増大してラフ紙印字品位を著しく改善するとともに、
転写効率が改善され省電力化を図ることができる。
【００９４】また、図１０は、本発明のサーマルヘッド
の第４実施形態を示すサーマルヘッドブロック２１の断
面図である。
【００９５】本実施形態のサーマルヘッドブロック２１
は、放熱基板１１としてシリコンウエハを用い、かつ発
熱部１１ａを凸状に形成していること、およびその上に
保温層１２を形成するが、これはシリコンの酸化物と金
属の融合体からなっていること、そして、発熱抵抗体１
６の下層に共通電極側下部電極層２４ａと個別電極側下
部電極層２４ｂが形成されている点に特徴を有し、その
他については前述の第１実施形態と同様に構成されてい
る。
【００９６】前記放熱基板１１を構成するシリコンウエ
ハは、放熱基板１１の材料として頻繁に用いられるアル
ミナセラミックスに比べて熱伝導率が５倍ほど大きいた
め放熱性が良好であり、サーマルヘッドの熱応答性が向
上し、高速駆動が可能になる。
【００９７】また、シリコンウエハは単結晶であること
から、異方性エッチングが可能である。そこで、この特
徴を利用して発熱部１１ａにあたる部分を凸状部を形成
することができる。異方性エッチングを用いるので凸形
状の寸法再現性は良好である。
【００９８】次に、保温層１２はシリコンの酸化物と金
属の酸化物の融合体からなっているが、この金属の酸化
物はタンタル酸化物およびタングステン酸化物が良好で
ある。また、膜形成にはスパッタリング法を用いれば、
膜厚のばらつきは±５％に抑えることができる。
【００９９】このように、本実施形態のサーマルヘッド
ブロック２１は、３次元で寸法精度が高いことに加え、
保温層１２の厚みで決まる熱特性も大多数のブロックで
揃っており、連結に際して組合わせ得るサーマルヘッド
ブロック２１が容易に選択できることから、連結型サー
マルヘッドの生産性を向上させることができる。
【０１００】また、前記下部電極層２４は、モリブデン
の薄膜からなり、ドライエッチングによって形成され
る。よって、副走査方向の発熱抵抗体寸法が揃い、発熱
抵抗体の抵抗値のばらつきを抑えることができる。ま
た、本実施形態のように、下部電極層２４を形成した場
合、電極層としては個別電極１７ｂのみを形成し、共通
電極１７ａは設けなくてよい。つまり、構成としては、
共通電極側は下部電極層２４ａのみを配設し、導電層１
３と発熱抵抗体１６とでこの共通電極側下部電極層２４
ａを挟持し、個別電極側は個別電極１７ａと下部電極２
４ｂとの２層で発熱抵抗体１６を挟持するような構成と
なっている。これは、共通電極側下部電極層２４ａが導
電層１３と電気的に接続しているのでさらに共通電極１
７ａを設ける必要がなく、むしろ、共通電極側に電極層
として例えばアルミニウムのような柔らかな膜を配設し
ないことにより、この部分の機械的強度を増し、印刷時
に掛かる圧接力に対して膜剥離が生じない構造を実現し
たものである。
【０１０１】このように、本実施形態のサーマルヘッド
によれば、サーマルヘッドの印字耐久性を向上させるこ
とができる。
【０１０２】なお、本発明は前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、必要に応じて変更することができ
る。
【０１０３】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、熱伝導性および熱膨張性の小さい、窒化物と金属の
融合体または酸化物と金属との融合体のサーメット材料
からなる導電層であるため、高温の熱酸化処理を行なっ
ても、基板との密着性に優れたものとなる。
【０１０４】また、サーマルヘッドの共通電極と同じ作
用の導電層を基板の全面に配設するようにしたので、各
発熱抵抗体に対して、均等な電圧を印加することがで
き、熱特性の低下や印字濃度のムラや電流容量不足や電
流リーク等による不具合等を確実に防止できるので、サ
ーマルヘッドのリアルエッジ化に適正に対応することが
できる。さらに、層間絶縁層を複層に形成すれば、絶縁
性の信頼性はより高くなる。
【０１０５】また、多層基板の製造工程において、前記
導電層を構成する窒化物（例えば、窒化アルミ）および
酸化物（例えば、酸化アルミ）がバッファードフッ酸や
ＣＦ4 ＋Ｏ2 ガス等のエッチング剤に対して、難エッチ
ング性であるので、導電層および層間絶縁層の損傷がな
く、高精度に熱酸化マスクおよび抵抗体パターンを形成
することができることにより、製造歩留りを高めること
ができる。
【０１０６】また、導電層の表面に耐酸化性のマスクを
形成して熱酸化するため、導電層と一体化した層間絶縁
層が形成されるので、導電層の露出部と層間絶縁層の段
差を極小化することができ、絶縁性、密着性および発熱
抵抗体との電気的導通性を確実なものとすることができ
る。さらに、層間絶縁層を形成する酸化工程時の高温ア
ニールにより、多層配線基板の機械的、熱的信頼性を高
いものとすることができる。
【０１０７】また、本発明の多層配線基板を用いたリア
ルエッジサーマルヘッドとすることにより、共通電極の
外部回路接続部を少なくとも基板内に３ヵ所以上形成す
ることができ、印字濃度ムラや電流容量不足による不具
合等を確実に防止することができる。さらに、ラインサ
ーマルヘッド基板の小型化を図ることが可能となり製造
コストを低減させることができる。また、極限に近くリ
アルエッジ化しても、エッジ部の共通電供を硬質材料で
薄く形成することができるため、保護層と相俟って印字
寿命を長寿命とすることができる。また、リアルエッジ
化により樹脂系のインクリボンの使用が可能となり、イ
ンクリボンの適正化によりラフ紙印字品位を顕著に改善
することができる。さらに、プラテンに対する発熱抵抗
体の圧接圧の損失を著しく低減させることができ、紙の
繊維の凹凸を潰す作用が著しく増大して、特に、ラフ紙
印字品位が顕著に改善されるとともに、省電力化を図る
ことができる。
【０１０８】また、レーザ加工を応用したサーマルヘッ
ドユニットの基板の切断方法によって、個々のサーマル
ヘッドブロックのリアルエッジ化を実現させることがで
き、ラフ紙や普通紙への高品質の印刷が可能となる。そ
してさらに、この基板の切断方法によれば、切断面にチ
ッピングやクラック等を生じさせない精密な切断が可能
であるので、発熱体密度の大きい高精細な連結型サーマ
ルヘッドを製造できるとともに、切断に要する時間が短
時間であるので、低コストで製造できるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態におけるサーマルヘッ
ドの断面図
【図２】 本発明の第１実施形態におけるサーマルヘッ
ドの平面図
【図３】 本発明の第１実施形態における製造途中の多
層配線基板を示す断面図
【図４】 第１実施形態におけるサーマルヘッドの多層
配線基板の製造方法を示すフローチャート
【図５】 （イ）切断工程に入る直前のサーマルヘッド
の基板を示す断面図 （ロ）レーザ光を照射して、溝を形成した状態を示す断
面図 （ハ）溝の底部から基板の裏面までをダイシング法にて
切断した状態を示す断面図
【図６】 （イ）主走査方向に連結するサーマルヘッド
の発熱部の平面図 （ロ）（イ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図
【図７】 本発明の第２実施形態におけるサーマルヘッ
ドの断面図
【図８】 本発明の第３実施形態のサーマルヘッドの断
面図
【図９】 第２および第３実施形態におけるサーマルヘ
ッドの多層配線基板の製造方法を示すフローチャート
【図１０】 本発明の第４実施形態を示すサーマルヘッ
ドの断面図
【図１１】 従来の一般的なサーマルヘッドの構成を示
す断面図
【図１２】 従来の連結型サーマルヘッドの構成を示す
平面図
【符号の説明】
１１ 基板 １１ａ 発熱部 １２ 保温層 １３ 導電層 １３ａ 導電パッド部 １４ マスク層 １５ 層間絶縁層 １５ａ 第一層間絶縁層 １５ｂ 第二層間絶縁層 １６ 発熱抵抗体 １７ 電極 １７ａ 共通電極 １７ｂ 個別電極 １８ 保護層 １９ａ 共通電極外部回路接続部 １９ｂ 個別電極外部回路接続部 ２０ サーマルヘッドユニット ２１ サーマルヘッドブロック ２２ 溝 ２３ 連結部 ２４ 下部電極層 ２４ａ 共通電極側下部電極層 ２４ｂ 個別電極側下部電極層 ２５ レーザ切断面 ２６ 端面

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放熱基板上に保温層、導電層、層間絶縁
    層、発熱抵抗体、共通電極、個別電極および保護層を積
    層してなるサーマルヘッドであって、前記導電層は、窒
    化物または酸化物と金属との融合体からなり共通電極と
    電気的に接続されており、前記層間絶縁層は、少なくと
    も前記導電層の酸化膜をもって形成されていることを特
    徴とするサーマルヘッド。
  2. 【請求項２】 前記導電層は、シリコンの窒化物、シリ
    コンの酸化物、アルミニウムの窒化物およびアルミニウ
    ムの酸化物のうちの一種、もしくはこれらの複合体と高
    融点金属とからなる導電性サーメットで形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
  3. 【請求項３】 前記導電層は、窒化アルミニウムとタン
    タルとの融合体であることを特徴とする請求項２に記載
    のサーマルヘッド。
  4. 【請求項４】 前記導電層は、酸化アルミニウムとタン
    タルとの融合体であることを特徴とする請求項２に記載
    のサーマルヘッド。
  5. 【請求項５】 前記導電層は、高融点金属のホウ化物、
    窒化物、炭化物、ケイ化物の導電性セラミックによって
    形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサー
    マルヘッド。
  6. 【請求項６】 前記層間絶縁層は、前記導電層の酸化膜
    を第一層間絶縁層とし、この第一層間絶縁層の上に積層
    された絶縁性セラミックを第二層間絶縁層とする複層の
    層間絶縁層であることを特徴とする請求項１乃至請求項
    ５のいずれかに記載のサーマルヘッド。
  7. 【請求項７】 前記第二層間絶縁層は、シリコンの窒化
    物、シリコンの酸化物、アルミニウムの窒化物およびア
    ルミニウムの酸化物のうちの少なくとも一種からなるこ
    とを特徴とする請求項６に記載のサーマルヘッド。
  8. 【請求項８】 前記共通電極は、その外部回路接続部が
    少なくとも基板内に３ヵ所以上形成されていることを特
    徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のサー
    マルヘッド。
  9. 【請求項９】 前記共通電極は、単層で導電層と発熱抵
    抗体とに挟持されて形成され、前記個別電極は、２層で
    発熱抵抗体を挟持するように形成されている請求項１乃
    至請求項８のいずれかに記載のサーマルヘッド。
  10. 【請求項１０】 放熱基板上の発熱部に対応する位置に
    保温層を突出形成し、この基板および保温層の上面に窒
    化物または酸化物と金属との融合体からなる導電層を積
    層する工程と、 この導電層上に絶縁性で耐酸化性のマスク層を積層する
    工程と、 このマスク層の共通電極およびこの共通電極の外部回路
    接続部の形成位置に対応する位置にマスクパターンを形
    成する工程と、 前記マスクパターンによるマスク層形成部分以外の導電
    層の表面に酸化雰囲気中で熱またはプラズマ酸化して層
    間絶縁層を形成する工程と、 前記耐酸化性のマスクを除去する工程と、 両端部がそれぞれ前記層間絶縁層および前記導電層の上
    側に位置するように所定の発熱抵抗体を形成する工程
    と、 この発熱抵抗体の上面の前記層間絶縁層側の端部に個別
    電極を形成するとともに、前記導電層側の端部に共通電
    極を形成する工程と、 これらの最上面に保護層を積層形成する工程とからなる
    ことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
  11. 【請求項１１】 放熱基板上の発熱部に対応する位置に
    保温層を突出形成し、この基板および保温層の上面に窒
    化物または酸化物と金属との融合体からなる導電層を積
    層する工程と、 この導電層上に導電性で耐酸化性のマスク層を積層する
    工程と、 このマスク層の共通電極およびこの共通電極の外部回路
    接続部の形成位置に対応する位置にマスクパターンを形
    成する工程と、 前記マスクパターンによるマスク層形成部分以外の導電
    層の表面に酸化雰囲気中で熱またはプラズマ酸化して層
    間絶縁層を形成する工程と、 両端部がそれぞれ前記層間絶縁層および前記導電層の上
    側に位置するように所定の発熱抵抗体を形成する工程
    と、 この発熱抵抗体の上面の前記層間絶縁層側の端部に個別
    電極を形成するとともに、前記導電層側の端部に共通電
    極を形成する工程と、 これらの最上面に保護層を積層形成する工程とからなる
    ことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
  12. 【請求項１２】 放熱基板上の発熱部に対応する位置に
    保温層を突出形成し、この基板および保温層の上面に抵
    抗体材料からなる導電層を積層する工程と、 この導電層上に耐酸化性のマスク層を積層する工程と、 このマスク層の共通電極およびこの共通電極の外部回路
    接続部の形成位置に対応する位置にマスクパターンを形
    成する工程と、 前記マスクパターンによるマスク層形成部分以外の導電
    層の表面に酸化雰囲気中で熱またはプラズマ酸化して第
    一層間絶縁層を形成する工程と、 この第一層間絶縁層上に絶縁性セラミック材料からなる
    絶縁層を積層し、共通電極およびこの共通電極の端子部
    の形成位置に対応する位置をフォトリソ技術でエッチン
    グして前記導電層を露出させて、第二層間絶縁層を形成
    する工程と、 両端部がそれぞれ前記第二層間絶縁層および前記導電層
    の上側に位置するように所定の発熱抵抗体を形成する工
    程と、 この発熱抵抗体の上面の前記第二層間絶縁層側の端部に
    個別電極を形成するとともに、前記導電層側の端部に共
    通電極を形成する工程と、 これらの最上面に保護層を積層形成する工程とからなる
    ことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記耐酸化性のマスク層は、二酸化シ
    リコンで形成されることを特徴とする請求項１０または
    請求項１２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記耐酸化性マスク層は、モリブデン
    シリサイドで形成されることを特徴とする請求項１１ま
    たは請求項１２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
  15. 【請求項１５】 複数のサーマルヘッドブロックを配設
    し、放熱基板上に保温層、導電層、層間絶縁層、発熱抵
    抗体、共通電極、個別電極および保護層を積層してなる
    サーマルヘッドユニットの前記放熱基板を切断すること
    により個々のサーマルヘッドを製造するサーマルヘッド
    の製造方法であって、少なくとも前記積層膜をレーザ光
    の照射により取り除き、その後露出した放熱基板を切断
    することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記放熱基板の切断後、前記保温層お
    よび保護層の端面が当該放熱基板の端面と略同一面とな
    るように当該放熱基板のみを研磨することを特徴とする
    請求項１５に記載のサーマルヘッドの製造方法。
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