JPH11309890A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドライバーＩＣの出力端子を大きく形成する
と、隣接する出力端子間の距離が短くなるため、その間
を通過させる導電層の線幅を極めて細く形成しなければ
ならず、導電層が断線を起こし易かった。 【解決手段】多数の発熱抵抗体３と多数の導電層４ｂと
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、上面に多数の出力端子５ａ，５ｂを有したドライ
バーＩＣ５を埋設し、前記導電層４ｂの一端を、対応す
る出力端子５ａ，５ｂ上まで延在させることによって導
電層４ｂと出力端子５ａ，５ｂとを電気的に接続したサ
ーマルヘッドであって、ドライバーＩＣ５の出力端子５
ａ，５ｂを複数の列状に配列させるとともに第１列の出
力端子５ａ，５ｂ間に他の列の出力端子５ｂが位置する
ように配し、且つドライバーＩＣ５と導電層４ｂの延在
部との間に絶縁膜７を介在させるとともに該絶縁膜７に
出力端子５ａ，５ｂよりも小さな径のスルーホール７
ａ，７ｂを設け、このスルーホール７ａ，７ｂ内で導電
層４ｂの一端を、対応する出力端子５ａ，５ｂに電気的
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、多数の発熱抵抗体とこれら発熱抵抗体に電気的に接
続された多数の導電層とを有するセラミック製の基板に
穴部を設けるとともに、この穴部内に発熱抵抗体の発熱
を制御するためのドライバーＩＣを埋設させた構造のも
のが知られている。かかるサーマルヘッドによればドラ
イバーＩＣを基板の穴部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ってい
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な形状に維持したまま発熱抵抗体上
に搬送するストレートパスが可能となっている。

【０００４】そして前記ドライバーＩＣの上面には、図
５に示す如く、多数の出力端子１４ａ，１４ｂが２列に
分かれて配列されており、基板上面の導電層１２をこれ
らの出力端子１４，１４ｂ上まで延在させておくことに
より、導電層１２と、対応する出力端子１４ａ，１４ｂ
とを個々に電気的に接続させるようにしている。尚、こ
のように多数の出力端子１４ａ，１４ｂを２列に分けて
配列させているのは記録密度の高密度化に対応するため
であり、このとき、第２列の出力端子１４ｂは第１列の
出力端子１４ａの間に位置するように配され、この出力
端子１４ｂと接続される導電層１２は、第１列の出力端
子間を通過するようにして、対応する出力端子１４ｂ上
まで延在されることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のサー
マルヘッドを製造する工程では、基板の穴部に埋設され
るドライバーＩＣが正常に動作するかどうかを事前に検
査しておく必要がある。この検査工程では、ドライバー
ＩＣの各出力端子１４ａ，１４ｂに検査装置のプローブ
端子を実際に接触させ、所定の電気信号を通電してみる
ことによってドライバーＩＣの動作を確認するようにし
ており、このとき、検査装置のプローブ端子を各出力端
子１４ａ，１４ｂに確実に接触させるには、出力端子１
４ａ，１４ｂの径を出来るだけ大きく形成することが好
ましい。しかしながら、出力端子１４ａの径を大きく形
成すると、第１列を構成する出力端子間の距離が短くな
ってしまうことから、その間を通過させる導電層１２の
線幅を極めて細く形成しなければならなくなる。このた
め、導電層１２が第１列の出力端子間で断線したり、或
いは、導電層１２が他の出力端子１４ａと接触する等し
てサーマルヘッドの生産性が著しく低下する欠点が誘発
されていた。

【０００６】

【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、直線状
に配列された多数の発熱抵抗体とこれら発熱抵抗体に電
気的に接続された多数の導電層とを有する基板に穴部を
設けるとともに該穴部内に、上面に多数の出力端子を有
したドライバーＩＣを埋設し、前記導電層の一端を、対
応する出力端子上まで延在させることにより導電層と出
力端子とを電気的に接続したサーマルヘッドであって、
前記ドライバーＩＣの出力端子を複数の列状に配列させ
るとともに第１列の出力端子間に他の列の出力端子が位
置するように配し、且つドライバーＩＣと前記導電層の
延在部との間に絶縁膜を介在させるとともに該絶縁膜に
出力端子よりも小さな径のスルーホールを設け、このス
ルーホール内で前記導電層の一端を、対応する出力端子
に電気的に接続するようになしたことを特徴とするもの
である。

【０００７】

【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は本発明の一形態にかかるサー
マルヘッドの平面図、図２は図１のサーマルヘッドの断
面図、図３は図２の要部拡大図、図４は図１の要部拡大
図であり、１は基板、１ａは基板に設けた穴部、３は発
熱抵抗体、４ｂは導電層、５はドライバーＩＣ、５ａ，
５ｂはドライバーＩＣの出力端子、７は絶縁膜、７ａは
絶縁膜に設けたスルーホールである。

【０００８】前記基板１はその上面で後述する部分グレ
ーズ層２や複数個の発熱抵抗体３，導電層４ａ〜４ｃ等
を支持するための支持母材として機能し、厚み０．５ｍ
ｍ〜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。

【０００９】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。

【００１０】また前記基板１の上面には、断面山状の部
分グレーズ層２と、複数の発熱抵抗体３と、所定パター
ンの導電層４ａ〜４ｃとがそれぞれ被着される。前記部
分グレーズ層２はガラス等の低熱伝導性材料から成り、
基板１の長さ方向に２０μｍ〜２００μｍの厚みをもっ
て帯状に形成される。

【００１１】前記部分グレーズ層２は、その頂部付近に
被着される多数の発熱抵抗体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。

【００１２】また前記発熱抵抗体３は部分グレーズ層２
の頂部付近に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、後述する導電層４ａ，４ｂ
を介して外部からの電力が印加されるとジュール発熱を
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１５０℃〜２５０℃の温度に発熱する作用を為す。

【００１３】また前記導電層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電層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の出力端子５ａ，５ｂとを個々に接続する個別電極と
しての導電層４ｂと、ドライバーＩＣ５の入力端子に接
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
号配線としての導電層４ｃとで構成される。これらの導
電層４ａ〜４ｃはアルミニウム等の金属から成り、導電
層４ａ，４ｂは前述した発熱抵抗体３に外部電源からの
電力を印加する作用を、また導電層４ｃは外部からの印
画信号や電力等をドライバーＩＣ５に供給する作用を為
す。

【００１４】尚、前記部分グレーズ層２は、ガラス粉末
に適当な有機溶剤、溶媒を添加・混合して得た所定のガ
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、また前記発熱抵抗体３及び導電層４ａ〜
４ｃは、従来周知の薄膜形成技術、具体的にはスパッタ
リング法及びフォトリソグラフィー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。

【００１５】そして前記基板１には部分グレーズ層２と
略平行な帯状の穴部１ａが設けられる。前記穴部１ａは
基板１を厚み方向に貫通するように形成されており、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の表面から大き
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上に搬送し得る
ようになっている。

【００１６】尚、前記穴部１ａは所定強度のレーザー光
を基板上面に照射し、基板１を厚み方向に溶断すること
によって基板１を貫通するように形成される。

【００１７】そして前記穴部１ａには、複数個のドライ
バーＩＣ５が一列に並んで埋設される。前記ドライバー
ＩＣ５は、その各々がエポキシ樹脂等の接着剤６によっ
て穴部１ａ内の所定位置に接着・固定されており、各ド
ライバーＩＣ５の上面には、２列に分かれて配列された
多数の出力端子５ａ，５ｂやスイッチングトランジスタ
等のロジック回路（図示せず），パッシベーション膜５
ｃ等が形成され、第１列の出力端子間（５ａ−５ａ間）
に第２列の出力端子５ｂが位置するように配される。

【００１８】前記ドライバーＩＣ５は前述した多数の発
熱抵抗体３を選択的にジュール発熱させる作用、具体的
には、外部からの印画信号等が導電層４ｃを介してドラ
イバーＩＣ５に供給されると、前述したロジック回路の
駆動によって出力端子５ａ，５ｂから所定の出力を発す
るようになっており、この出力を前述した導電層４ｂを
介して対応する発熱抵抗体３に印加することによって発
熱抵抗体３を印画信号に基づいて個々に選択的にジュー
ル発熱させる作用を為す。

【００１９】尚、このようなドライバーＩＣ５は従来周
知の半導体製造技術を採用することによって製作され、
通常、１枚の半導体ウェハーをダイシングすることによ
って同時に複数個、製作される。

【００２０】また前記ドライバーＩＣ５の出力端子５
ａ，５ｂと導電層４ｂとの電気的接続は、導電層４ｂの
一端を、対応する出力端子５ａ，５ｂ上まで延在させて
おくことにより行われる。

【００２１】そして前記ドライバーＩＣ５と前記導電層
４ａの延在部との間には更に、ポリイミド樹脂等から成
る絶縁膜７が２μｍ〜２０μｍ程度の厚みをもって介在
される。前記絶縁膜７は、各出力端子５ａ，５ｂと対応
する箇所に、出力端子５ａ，５ｂよりも小さな径のスル
ーホール７ａ，７ｂを有しており、これらスルーホール
７ａ，７ｂの内部において、導電層４ｂの一端を、対応
する出力端子５ａ，５ｂに電気的に接続させている。

【００２２】前記スルーホール７ａ，７ｂは、例えば出
力端子５ａ，５ｂの径が７０μｍ〜１００μｍである場
合、３０μｍ〜６０μｍの小さな径で形成されており、
これによって、第１列の出力端子５ａ上に設けられるス
ルーホール間（７ａ−７ａ間）には、導電層４ｂを通過
させるのに十分な広さのスペースが確保される。

【００２３】このため、第２列の出力端子５ｂに接続さ
れる導電層４ｂの一部を細く形成する必要はなくなり、
導電層４ｂを一定の幅で、断線等のない良好なパターン
に形成することができるようになる。しかもこの場合、
出力端子５ａ，５ｂの径は比較的大きく形成することが
できることから、ドライバーＩＣの検査工程において、
検査装置のプローブ端子をドライバーＩＣの各出力端子
５ａ，５ｂに確実に接触させることができ、ドライバー
ＩＣの動作確認も容易になる。よって、サーマルヘッド
の生産性を向上させることが可能となる。

【００２４】また前記導電層４ｂはドライバーＩＣ５の
上面に直に被着されることなく出力端子５ａ，５ｂ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５ｃに“欠け”がある場合であっ
ても、導電層４ｂとロジック回路と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、絶縁膜７が“バリ”
を良好に被覆するので導電層４ｂが断線することもな
く、これらの点においてもサーマルヘッドの生産性が向
上される。

【００２５】またこの場合、導電層４ｂ等を前述のフォ
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
って穴部１ａ内にドライバーＩＣ５を埋設させた状態で
基板１をエッチング液に浸漬しても、ドライバーＩＣ５
の上面は絶縁膜７で被覆されているのでエッチング液が
パッシベーション膜５ｃ中の膜欠陥等を介してロジック
回路に接触することはなく、従ってロジック回路の腐食
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。

【００２６】更にこの場合、ドライバーＩＣ５の上面は
スルーホール７ａ，７ｂを設けた部位を除く全領域が絶
縁膜７によって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、絶縁膜７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１ａの周囲を絶
縁膜７の一部で被覆するようになしておけば、穴部１ａ
をレーザー光による溶断によって形成する際に穴部１ａ
の周縁部に“チッピング”が生じたとしても、この部分
は絶縁膜７によって良好に被覆されるため、導電層４ｂ
等を基板１の上面から絶縁膜７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。従って基板１の穴部
１ａの周囲を絶縁膜７の一部で被覆するようになしてお
くことが好ましい。

【００２８】更にまた前記絶縁層７の上面をなだらかな
テーパー状をなすように形成しておけば、その上に被着
される導電層４ｂ等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るようになり、サーマルヘッドの生
産性が更に向上されることとなる。従って絶縁層７の上
面はなだらかなデーパー状をなすように形成することが
好ましい。

【００２９】また更に前記絶縁膜７の上面を部分グレー
ズ層２と略等しい高さ（±10μｍ以内）に位置させてお
けば、導電層４ｂ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の出力端子５ａ，５ｂ近傍とで露光条件を略等し
くなすことができるので、導電層４ｂ等の微細加工が容
易になる。従って前記絶縁膜７の上面は部分グレーズ層
２と略等しい高さに位置させておくことが好ましい。

【００３０】尚、前記絶縁膜７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の前駆体を
液状になし、これをドライバーＩＣ５が埋設されている
基板１の上面所定領域にスピンコーターを用いて塗布す
るとともに、これを熱の印加や光（赤外線）の照射等に
よって硬化させた後、従来周知のフォトリソグラフィー
技術を採用し、所定箇所にスルーホール７ａ，７ｂを設
けることによってによって形成される。このとき、絶縁
膜７をショアー硬度９５以下の軟質樹脂（エポキシ樹脂
等）で形成するようにしておけば、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に
前述のクッション作用をより有効に発揮させることがで
きる。

【００３１】また前記導電層４ｂと出力端子５ａ，５ｂ
の電気的接続は、ドライバーＩＣ５の上面に前述のよう
にして絶縁膜７を被着させた後、導電層４ｂを前述の薄
膜形成技術によって基板１の上面から絶縁膜７の上面を
介して出力端子５ａ，５ｂ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、導電層４ｃと入
力端子との電気的接続も同様にして行われる。

【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の駆動に伴い導電層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を外部か
らの印画信号に基づいて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、上述の形態ではドライバーＩＣ５
の出力端子５ａ，５ｂを２列に分けて配列させたが、こ
れに代えて３列以上に分けて配列させても構わない。こ
の場合、第１列の出力端子間に第２列以降の出力端子が
全て位置することとなる。

【００３５】また上述の形態において絶縁膜７の表面粗
さを中心線平均粗さＲａで2,000 〜40,000Åの範囲内に
設定しておけば、その表面に導電層４ｂ等をアンカ効果
によって極めて強固に被着させることができ、この部分
に記録媒体が強く摺接されても導電層４ｂの剥離を有効
に防止し、サーマルヘッドの信頼性を向上させることが
できる。よって絶縁膜７の表面粗さは中心線平均粗さＲ
ａで2,000 〜40,000Åの範囲内に設定しておくことが好
ましい。

【００３６】更に上述の形態において発熱抵抗体３や導
電層４ａ〜４ｃ等の表面を、耐摩耗性及び耐腐食性の向
上のために窒化珪素製の保護膜などで被覆しておいても
良いことは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドによれば、ドラ
イバーＩＣの出力端子を複数の列状に配列させるととも
に第１列の出力端子間に他の列の出力端子が位置するよ
うに配し、且つドライバーＩＣと導電層の延在部との間
に絶縁膜を介在させるとともに、該絶縁膜に出力端子よ
りも小さな径のスルーホールを設け、このスルーホール
内で導電層の一端を、対応する出力端子に電気的に接続
するように構成したことから、第１列の出力端子上に設
けられるスルーホール間には導電層を通過させるのに十
分な広さのスペースが確保され、導電層を断線等のない
良好なパターンに形成することができるとともに、ドラ
イバーＩＣの出力端子を比較的大きく形成してドライバ
ーＩＣの検査を比較的容易に行うことができるようにな
る。よって、サーマルヘッドの生産性を向上させること
が可能となる。

【００３８】また本発明のサーマルヘッドによれば、導
電層はドライバーＩＣの上面に直に被着されることなく
出力端子と電気的に接続されることから、ドライバーＩ
Ｃのエッジでパッシベーション膜に“欠け”を生じてい
る場合であっても、導電層とロジック回路とがショート
を起こすことはなく、またドライバーＩＣのエッジに
“バリ”が形成されている場合であっても、導電層の断
線が有効に防止され、これによってもサーマルヘッドの
生産性が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態にかかるサーマルヘッドの平面
図である。

【図２】図１のサーマルヘッドの断面図である。

【図３】図２の要部拡大図である。

【図４】図１の要部拡大図である。

【図５】従来のサーマルヘッドの要部拡大平面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・基板 １ａ・・・・・・・・穴部 ３・・・・・・・・・発熱抵抗体 ４ｂ・・・・・・・・導電層 ５・・・・・・・・・ドライバーＩＣ ５ａ，５ｂ・・・・・・・・第１列の出力端子 ５ｂ・・・・・・・・第２列の出力端子 ７・・・・・・・・・絶縁膜 ７ａ，７ｂ・・・・・スルーホール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線状に配列された多数の発熱抵抗体とこ
   れら発熱抵抗体に電気的に接続された多数の導電層とを
   有する基板に穴部を設けるとともに該穴部内に、上面に
   多数の出力端子を有したドライバーＩＣを埋設し、前記
   導電層の一端を、対応する出力端子上まで延在させるこ
   とにより導電層と出力端子とを電気的に接続したサーマ
   ルヘッドであって、 前記ドライバーＩＣの出力端子を複数の列状に配列させ
   るとともに第１列の出力端子間に他の列の出力端子が位
   置するように配し、且つドライバーＩＣと前記導電層の
   延在部との間に絶縁膜を介在させるとともに該絶縁膜に
   出力端子よりも小さな径のスルーホールを設け、このス
   ルーホール内で前記導電層の一端を、対応する出力端子
   に電気的に接続するようになしたことを特徴とするサー
   マルヘッド。