JPH11129518A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドライバーＩＣの上面に被着される導体層がロ
ジック回路とショートを起こしたり、断線する等してサ
ーマルヘッドの良品率を大きく低下させていた。 【解決手段】発熱抵抗体３及び導体層４ｂを有する基板
１に穴部１ａを設けるとともに、該穴部１ａ内に、上面
に前記発熱抵抗体３の発熱を制御するロジック回路と前
記導体層４ｂに電気的に接続されるバンプ電極５ａとが
形成されているドライバーＩＣ５を樹脂製接着材６を介
して埋設固定してなるサーマルヘッドであって、前記ド
ライバーＩＣ５の上面を、バンプ電極５ａの少なくとも
一部が露出するようにして樹脂製接着材６で被覆し、か
つ、前記導体層４ｂを基板１の上面から前記樹脂製接着
材６の上面を介してバンプ電極５ａ上まで延在させてバ
ンプ電極５ａと導体層４ｂとを電気的に接続させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオプリンタや
ファクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサー
マルヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチックカードのような曲げ
ることが困難な硬質の記録媒体に感熱記録を行うため
に、記録媒体と接するサーマルヘッドの表面を出来るだ
け平坦になす試みがなされている。

【０００３】このような従来のサーマルヘッドとして
は、例えば図４に示す如く、発熱抵抗体１３及び導体層
１４を有するセラミック製の基板１１に穴部１１ａを設
けるとともに、該穴部１１ａ内に発熱抵抗体１３の発熱
を制御するためのドライバーＩＣ１５を埋設させた構造
のものが知られており、かかるサーマルヘッドによれば
ドライバーＩＣ１５を基板１１の穴部１１ａ内に埋設し
たことでサーマルヘッド表面から上方に大きく突出する
ものがなくなることから、プラスチックカードのような
曲げることが困難な硬質の記録媒体に感熱記録を行う場
合であっても記録媒体をフラットパスすること、即ち、
記録媒体の形状をフラットに維持したまま発熱抵抗体１
３上に搬送することが可能である。

【０００４】また前記ドライバーＩＣ１５の上面には、
基板１１上の導体層１４に電気的に接続される端子電極
１５ａと、発熱抵抗体１３の発熱を制御するロジック回
路（図示せず）と、このロジック回路を被覆して保護す
るための厚み１μｍ程度のパッシベーション膜とが形成
されている。前記ドライバーＩＣ１５は、通常、従来周
知の半導体製造技術によって、ロジック回路，端子電極
１５ａ，パッシベーション膜等が形成されている１枚の
半導体ウエハーを分割することによって同時に複数個製
作されており、かかるドライバーＩＣ１５を基板１１の
穴部１１ａ内に配置させてＩＣ側面と穴部壁面とを樹脂
製接着材１６で接着することによってドライバーＩＣ１
５を穴部１１ａ内に固定する。尚、前記樹脂製接着材１
６は、その上面が基板上面やドライバーＩＣ上面と面一
になるように穴部１１ａ内に充填されており、導体層１
４を基板１１の上面から前記樹脂製接着材１６の上面を
介してドライバーＩＣ１５の上面まで延在させることに
よって導体層１４と端子電極１５ａとが電気的に接続さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーマルヘッドは、半導体ウエハーを分割し
てドライバーＩＣ１５を製作する際、個々のドライバー
ＩＣ１５のエッジでパッシベーション膜に“チッピン
グ”を生じたり、或いはドライバーＩＣ１５のエッジに
“バリ”を形成することが多い。パッシベーション膜に
“チッピング”がある場合、その下のロジック回路が一
部露出され、該ロジック回路とドライバーＩＣ１５上の
導体層１４とがショートを起こしたり、またドライバー
ＩＣ１５のエッジに“バリ”がある場合、導体層１４が
“バリ”の形成されている箇所で断線したりすることが
あり、いずれの場合もサーマルヘッドの良品率を大きく
低下させる原因となっていた。

【０００６】また前記ドライバーＩＣ１５のパッシベー
ション膜は、一般に、スパッタリング法によって形成さ
れるため、その厚みは約１μｍと極めて薄い上に、ピン
ホール等の膜欠陥も多数形成されている。このため、基
板１１の上面からドライバーＩＣ１５の上面にかけて導
体層１４を連続的に形成する際、基板１１を導体層１４
のパターニングのために、穴部１１ａ内にドライバーＩ
Ｃ１５を埋設させた状態でエッチング液に浸漬させる
と、エッチング液がパッシベーション膜のピンホールを
介してロジック回路に接触し、ロジック回路を腐蝕させ
てしまうことがあった。この場合、ロジック回路が正常
に機能しなくなり、ドライバーＩＣ１５が使用不可とな
る欠点が誘発される。

【０００７】更に上述のサーマルヘッドにおいては、印
画に際して、プラスチックカード等の硬質の記録媒体を
サーマルヘッドの表面に沿って搬送させると、この硬質
の記録媒体とドライバーＩＣ上面のロジック回路との間
に静電気等の作用によって大きな塵が噛み込まれること
があり、この場合、塵の押圧によってロジック回路が破
損する欠点も誘発される。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明のサーマルヘッドは、発熱抵
抗体及び導体層を有する基板に穴部を設けるとともに、
該穴部内に、上面に前記発熱抵抗体の発熱を制御するロ
ジック回路と前記導体層に電気的に接続されるバンプ電
極とが形成されているドライバーＩＣを樹脂製接着材を
介して埋設固定してなるサーマルヘッドであって、前記
ドライバーＩＣの上面を、バンプ電極の少なくとも一部
が露出するようにして樹脂製接着材で被覆し、かつ、前
記導体層を基板の上面から前記樹脂製接着材の上面を介
してバンプ電極上まで延在させてバンプ電極と導体層と
を電気的に接続させたことを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明のサーマルヘッドの一
形態を示す平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図であ
り、１は基板、１ａは基板１の穴部、３は発熱抵抗体、
４ａ〜４ｃは導体層、５はドライバーＩＣ、５ａはバン
プ電極、６は樹脂製接着材である。

【００１０】前記基板１はその上面で後述する複数個の
発熱抵抗体３や導体層４ａ〜４ｃを支持するための支持
母材として機能し、厚み０．５〜１．５ｍｍのアルミナ
セラミックスやガラス等の電気絶縁材料により長尺状を
なすように形成される。

【００１１】この基板１は、例えば、アルミナセラミッ
クスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等の
セラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混
合して泥漿状に成すとともにこれを従来周知のドクター
ブレード法やカレンダーロール法等を採用することによ
ってセラミックグリーンシートを形成し、しかる後、前
記セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工
するとともにこれを高温で焼成することによって製作さ
れる。

【００１２】また前記基板１の上面には、断面山状の帯
状グレーズ層２と、複数の発熱抵抗体３と、所定パター
ンの導体層４ａ〜４ｃとが夫々、被着される。前記部分
グレーズ層２はガラス等の低熱伝導性材料により前記穴
部１ａと略平行に２０〜２００μｍの厚みをもって形成
され、その頂部付近に被着される複数の発熱抵抗体３を
上方に突出させて記録媒体に対する発熱抵抗体３の押圧
力（印圧）を有効に高めるとともに、これら発熱抵抗体
３の発する熱を適当な温度となるように蓄積及び放散し
てサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持する作用を
為す。

【００１３】また前記発熱抵抗体３はグレーズ層２の頂
部付近に該グレーズ層２の長さ方向に沿って一定のピッ
チで被着・配列される。前記発熱抵抗体３はその各々が
窒化タンタル等の電気抵抗材料により形成されているた
め、後述する導体層４ａ，４ｂを介して外部からの電力
が印加されると個々に選択的にジュール発熱を起こし、
記録媒体に印画を形成するのに必要な温度、例えば１５
０〜２５０℃の温度に発熱する作用を為す。

【００１４】また前記導体層４ａ〜４ｃは、発熱抵抗体
３の各一端に共通接続される共通電極としての導体層４
ａと、発熱抵抗体３の各他端と後述するドライバーＩＣ
５のバンプ電極５ａとを接続する個別電極としての導体
層４ｂと、ドライバーＩＣ５のバンプ電極５ｂに接続さ
れて基板１の後端側のエッジ付近まで導出される信号配
線としての導体層４ｃとで構成される。これらの導体層
４ａ〜４ｃはアルミニウムや銅等の金属から成り、導体
層４ａ，４ｂは前述の発熱抵抗体３に外部電源からの電
力を印加する作用を、また導体層４ｃは外部からの印画
信号等をドライバーＩＣ５に供給する作用を為す。

【００１５】尚、前記部分グレーズ層２は、所定のガラ
ス粉末に適当な有機溶剤、有機溶媒を添加・混合して得
たガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によっ
て帯状に印刷・塗布し、これを約１０００℃〜１２００
℃の温度で焼き付けることによって基板１の上面に帯状
に被着・形成され、前記発熱抵抗体３及び導体層４ａ〜
４ｃは、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグ
ラフィー技術等の薄膜形成技術を採用することによって
所定厚み、所定パターンをなすように被着・形成され
る。

【００１６】そして前記基板１には帯状の穴部１ａが形
成される。前記穴部１ａは後述するドライバーＩＣ５の
厚みと略等しい深さで基板１の長さ方向と略平行に形成
され、その内部にドライバーＩＣ５を埋設させることに
よってドライバーＩＣ５の上面がサーマルヘッド表面か
ら大きく突出しないようになし、これによって記録媒体
のフラットパス、即ち、記録媒体をフラットな形状に維
持したまま発熱抵抗体３上に搬送できるようにしてい
る。

【００１７】また前記穴部１ａ内のドライバーＩＣ５
は、その上面に導体層４ｂ，４ｃに電気的に接続される
アルミニウム，銅，ニッケル等の金属から成る複数のバ
ンプ電極５ａ，５ｂとスイッチングトランジスタ等のロ
ジック回路（図示せず）と、このロジック回路を被覆し
て保護するための厚み0.5 〜2.0 μｍのパッシベーショ
ン膜（図示せず）とを有しており、導体層４ｃを介して
前記ロジック回路に外部からの印画信号等が供給される
と、これらの信号に基づいて前記ロジック回路が駆動
し、導体層４ａ，４ｂ等を介して発熱抵抗体３に印加さ
れる電力のオン・オフを制御するようになっている。

【００１８】尚、前記ドライバーＩＣ５は、まず１枚の
半導体ウエハーに従来周知の半導体製造技術によって複
数個のドライバーＩＣ５に相当するロジック回路，端子
電極１５ａ，パッシベーション膜等を形成し、これを各
ドライバーＩＣ毎に分割することによって複数個、同時
に製作される。

【００１９】また前記穴部１ａは、基板１の上面に所定
強度のレーザー光を照射し、基板１の一部を溶融・飛散
させることによって形成される。

【００２０】そして、このようなドライバーＩＣ５はそ
の上面がバンプ電極５ａの少なくとも一部を露出するよ
うにして樹脂製接着材６で被覆され、前記導体層４ｂ，
４ｃを基板１の上面から樹脂製接着材６の上面を介して
バンプ電極５ａ，５ｂ上まで延在させることによって導
体層４ｂ，４ｃをバンプ電極５ａ，５ｂに電気的に接続
させている。

【００２１】前記樹脂製接着材６は、その上面がなだら
かな曲面状をなすように基板１の上面より２〜２０μｍ
だけ突出し、この突出面とバンプ電極５ａ，５ｂの上面
とを略等しい高さに位置させるようにしている。

【００２２】この場合、導体層４ｂ，４ｃはドライバー
ＩＣ上面に直に被着されることなくバンプ電極５ａ，５
ｂと電気的に接続されることから、ドライバーＩＣ５の
エッジでパッシベーション膜に“チッピング”を生じて
いる場合であっても、導体層４ｂ，４ｃとロジック回路
との間には樹脂製接着材６が介在されるのでこの両者が
ショートを起こすことはなく、またドライバーＩＣ５の
エッジに“バリ”が形成されている場合であっても、樹
脂製接着材６が“バリ”を良好に被覆するので導体層４
ｂ，４ｃが“バリ”によって断線してしまうことはな
く、これによってサーマルヘッドの良品率が大幅に向上
する。

【００２３】またこの場合、導体層４ｂ，４ｃを前述の
フォトリソグラフィー技術によってパターニングするに
あたってドライバーＩＣ５を基板１ごとエッチング液に
浸漬しても、ドライバーＩＣ５の上面は樹脂製接着材６
で被覆されているのでエッチング液がドライバーＩＣ上
面のパッシベーション膜中の膜欠陥を介してロジック回
路等に接触することはなく、従ってロジック回路の腐食
等を確実に防止してドライバーＩＣ５を良好な状態に保
つことができる。

【００２４】更に前記樹脂製接着材６はバンプ電極５ａ
の一部を露出させるようにしてドライバーＩＣ５の上面
に被着されることから、導体層４ｂ，４ｃを前述の薄膜
形成技術等によって形成する際、導体層４ｂ，４ｃの一
端を樹脂製接着材６の上面より露出するバンプ電極５ａ
に被着させておくだけで両者の接続を簡単かつ確実に行
うことができるメリットもある。

【００２５】また更に前記樹脂製接着材６の上面はなだ
らかな曲面状をなすように形成されることから、その上
に被着される導体層４ｂ，４ｃのパターニングも極めて
良好かつ簡単に行うことができ、この点においてもサー
マルヘッドの良品率向上に供する。

【００２６】更にまた前記ドライバーＩＣ５の上面はバ
ンプ電極５ａ，５ｂの一部を除く全領域が接着材６によ
って完全に被覆されることから、プラスチックカード等
の硬質の記録媒体をサーマルヘッドの表面に沿って搬送
させて印画を行う際、静電気等の作用によって記録媒体
とドライバーＩＣ５との間に大きな塵が噛み込まれて
も、樹脂製接着材６がクッションとして作用するので塵
による押圧力が緩和され、これによって塵の噛み込みに
起因するロジック回路の破損が有効に防止される。

【００２７】また更に前記基板１の穴部周縁部を樹脂製
接着材６の一部で被覆するようにしておけば、穴部１ａ
をレーザー光の照射等によって形成する際に穴部１ａの
周縁部に“チッピング”が生じても、この部分を樹脂製
接着材６で良好に被覆しておくことができるため、導体
層４ｂ，４ｃ等を基板１の上面から樹脂製接着材６の上
面にかけて良好な連続膜として形成することができる。

【００２８】更にまた前記樹脂製接着材６の上面をグレ
ーズ層２と略等しい高さ（±10μｍ以内）に位置させて
おけば、導体層４ｂ，４ｃをフォトリソグラフィー技術
によってパターニングする際、発熱抵抗体３の近傍とド
ライバーＩＣ５のバンプ電極５ａ近傍で露光条件を略等
しくなすことができるので、導体層４ｂ，４ｃの微細加
工が容易になる。従って前記接着材６の上面はグレーズ
層２と略等しい高さに位置させておくことが好ましい。

【００２９】尚、前記樹脂製接着材６は、例えば、エポ
キシ樹脂やポリイミド樹脂，ポリエーテルアミド等によ
って形成される。このような樹脂材の中でも、特に、シ
ョアー硬度９５以下の軟質樹脂を用いるようにすれば前
述の押圧力緩和作用をより有効に発揮させることができ
る。

【００３０】また、このような樹脂製接着材６をバンプ
電極５ａの上面を露出させた状態でドライバーＩＣ５の
上面に被着させるには、まずドライバーＩＣ５の各バン
プ電極５ａの先端部を粘着テープ等で覆ったうえ、この
状態でドライバーＩＣ５を基板１の穴部１ａ内に配置さ
せ、次にエポキシ樹脂等のワニスをディスペンサー等を
用いてドライバーＩＣ５と穴部１ａとの隙間に充填する
とともにドライバーＩＣ５の上面に塗布し、次に前記粘
着テープ等をバンプ電極５ａより剥離させることによっ
てバンプ電極５ａの一部を露出させ、しかる後、前記ワ
ニスに約１５０℃で熱を印加し、ワニスを熱硬化させる
ことによって形成される。このとき、基板１の穴部壁面
とドライバーＩＣ５の側面との間の距離を200 〜600 μ
ｍに保っておけば、接着材６を充填するにあたり、穴部
壁面とＩＣ側面との間に気泡が発生しにくく、また縮重
合の際の収縮に伴う位置ずれの発生が低減される。

【００３１】また、前記導体層４ｂ，４ｃとバンプ電極
５ａの電気的接続は、ドライバーＩＣ５の上面に前述の
ようにして樹脂製接着材６を被着させた後、導体層４
ｂ，４ｃを前述の薄膜形成技術、具体的には、従来周知
のスパッタリング法及びフォトリソグラフィー技術等に
よって基板１の上面から樹脂製接着材６の上面を介して
バンプ電極５ａ上まで延在するようにパターニングする
ことによって行われる。尚、前述のような基板１上の発
熱抵抗体３や導体層４ａ〜４ｃ，接着材６等の上面には
窒化珪素等から成る保護膜７が被着され、該保護膜７に
よって発熱抵抗体３等を記録媒体の摺接による磨耗や大
気中に含まれている水分等の接触による腐食等から保護
するようになっている。

【００３２】かくして上述した本発明のサーマルヘッド
は、記録媒体をサーマルヘッドの表面に沿って（ドライ
バーＩＣ５上を経て発熱抵抗体３上に）搬送しながら、
ドライバーＩＣ５の駆動に伴い導体層４ａ，４ｂを介し
て発熱抵抗体３に電力を印加し、発熱抵抗体３を個々に
選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を
記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印画を形成する
ことによってサーマルヘッドとして機能する。

【００３３】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３４】例えば、上述の形態では樹脂製接着材６の
上面をなだらかな曲面状をなすように突出させて形成し
たが、これに代えて、図３に示す如く、樹脂製接着材
６’の上面を基板１の上面と面一になるように平面状に
形成しても構わない。この場合、ドライバーＩＣ５の上
面は基板１の上面よりも下方に位置することとなる。

【００３５】また上述の形態ではバンプ電極５ａ，５ｂ
の上面を樹脂製接着材６の上面と略等しい高さに位置さ
せたが、これに代えて、図３に示す如く、バンプ電極５
ａ，５ｂの上面を樹脂製接着材６の上面よりも上方に位
置させても良い。

【００３６】更に上述の形態において樹脂製接着材６の
表面粗さを中心線平均粗さＲａで2,000 〜40,000Åの範
囲に成しておけば、その表面に導体層４ｂ，４ｃをアン
カ効果によって極めて強固に被着させることができるの
で、この部分に記録媒体が強く摺接されても導体層４
ｂ，４ｃは剥離しにくく、サーマルヘッドの信頼性が更
に向上される。

【００３７】また更に上述の形態において樹脂製接着材
６を２種類の材料により形成しても良い。例えば、ドラ
イバーＩＣ５の側面と穴部壁面との間に充填される樹脂
製接着材とドライバーＩＣ５の上面に被着される樹脂製
接着材を異なる樹脂材で形成しても構わない。

【００３８】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、導体
層がドライバーＩＣの上面に直に被着されることなくバ
ンプ電極と電気的に接続されるため、ドライバーＩＣの
エッジでパッシベーション膜に“チッピング”が生じて
いても、導体層とロジック回路の間には樹脂製接着材が
介在されるのでこの両者がショートを起こすことはな
く、またドライバーＩＣのエッジに“バリ”が形成され
ていても、樹脂製接着材が“バリ”を良好に被覆するの
で導体層が“バリ”によって断線してしまうことはな
く、これによってサーマルヘッドの良品率が大幅に向上
する。

【００３９】また本発明のサーマルヘッドによれば、導
体層をフォトリソグラフィー技術によってパターニング
するにあたりドライバーＩＣを基板ごとエッチング液に
浸漬しても、ドライバーＩＣの上面は樹脂製接着材で被
覆されているのでエッチング液がドライバーＩＣ上面の
パッシベーション膜中の膜欠陥を介してロジック回路等
に接触することはなく、従ってロジック回路の腐食等を
確実に防止してドライバーＩＣを良好な状態に保つこと
ができる。

【００４０】更に本発明のサーマルヘッドによれば、前
記樹脂製接着材はバンプ電極の一部を露出させるように
してドライバーＩＣの上面に被着されることから、導体
層を薄膜形成技術等によって形成する際、導体層の一端
を樹脂製接着材の上面より露出するバンプ電極に被着さ
せておくだけで両者の接続を簡単かつ確実に行うことが
できるメリットもある。

【００４１】また更に本発明のサーマルヘッドによれ
ば、静電気等の作用によって記録媒体とドライバーＩＣ
との間に大きな塵が噛み込まれても、樹脂製接着材がク
ッションとして作用するので塵による押圧力が緩和さ
れ、これによって塵の噛み込みに起因するロジック回路
の破損が有効に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドの一形態を示す平面図
である。

【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】本発明のサーマルヘッドの他の形態を示す断面
図である。

【図４】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・基板 １ａ・・・・・・・・穴部 ３・・・・・・・・・発熱抵抗体 ４ｂ，４ｃ・・・・・導体層 ５・・・・・・・・・ドライバーＩＣ ５ａ・・・・・・・・バンプ電極 ６・・・・・・・・・樹脂製接着材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱抵抗体及び導体層を有する基板に穴部
   を設けるとともに、該穴部内に、上面に前記発熱抵抗体
   の発熱を制御するロジック回路と前記導体層に電気的に
   接続されるバンプ電極とが形成されているドライバーＩ
   Ｃを樹脂製接着材を介して埋設固定してなるサーマルヘ
   ッドであって、前記ドライバーＩＣの上面を、バンプ電
   極の少なくとも一部が露出するようにして樹脂製接着材
   で被覆し、かつ、前記導体層を基板の上面から前記樹脂
   製接着材の上面を介してバンプ電極上まで延在させてバ
   ンプ電極と導体層とを電気的に接続させたことを特徴と
   するサーマルヘッド。