JPH02265759A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、主に感熱印字記録装置に使用されるサーマ
ルヘッドに関する。

（ロ）従来の技術 第４図は従来のサーマルヘッドの発熱抵抗体部周辺の構
成を示したものである。薄膜方式の場合、絶縁基板【０
１上にグレーズ層１０２を印刷、焼成した後、発熱抵抗
体１０３をスパッタ法により形成する。その上に、共通
電極１０４及び個別電極【０５を蒸着法あるいはスパッ
タ法により層形成した後、所望のパターンにエツチング
する。その後、発熱抵抗体１０３を所望のパターンにエ
ツチング・分離し、その上に保護膜１０６をスパッタ法
により形成する。最後に発熱抵抗体ｌＯ３の安定化及び
発熱抵抗体１０３と共通電極１０４・個別電極１０５と
の間のオーミック性の確保のために５００〜６００℃の
温度で熱処理を加える。

また、厚膜方式の場合も上記薄膜方式における蒸着法又
はスパッタ法を印刷・・焼成法とするだけで、基本的に
は同様である。ただし、焼成温度として少なくとも８０
０〜９００℃を必要とする。

そして通常、絶縁基板１０１としてはアルミナ等のセラ
ミック基板、グレーズ層＋０２としては高融点ガラス、
発熱抵抗体１０３としてはＴａ−９ｉｏｘ、Ｒｕ５ｔ等
、共通電極１０４及び個別電極［０５としてはＡ１．Ａ
ｕ等、さらに保護膜１０６としては５ｉＡＩＯＮ、　５
ｉＯＮ、非晶質ガラス等が使用される。

第５図から第７図に従来のサーマルヘッド全体の構成を
示す。第５図では、発熱抵抗体１０３を形成した絶縁基
板と、発熱抵抗体１０３を駆動制御するための駆動制御
用ＩＣ１０７をグイボンドした硬質印刷配線板１０８（
通常ガラスエポキシ基板が使用される。また以下ＰＷＢ
という）とを放熱板１０９に貼付けた後、ワイヤーボン
ディングし、絶縁基板１０１とＰＷＢ　１０８とを電気
的に接続する構成となっている。第６図では、発熱゛抵
抗体１０３を形成した後、駆動制御用ｆｃ１０７をワイ
ヤーボンディング、フェイスダウンボンディング等の方
法により実装した絶縁基板１０日こ、補強板１１０を貼
付けたＦＰＣ（フレキシブル基板）１１１を放熱板１０
９上でゴム１１２を介して押圧して圧接し、絶縁基板１
０１とＦＰＣＩＩｌとを電気的に接続する構成となって
いる。また、第７図では、第６図と同様の発熱抵抗体１
０３とその駆動制御用ｒｃ１０７を形成・実装した絶縁
基板１０１と、補強板１１０を貼り付けたＦＰＣｌｌｌ
とを半田にて熱圧着し、電気的接続をとる構成となって
いる。

（ハ）発明か解決しようとする課題 従来、発熱抵抗体部分を形成するには、前述のように製
造プロセス上、少なくとも５００〜６００℃以上の熱を
加える必要があるため、この温度に耐える絶縁基板とし
て高価なセラミック基板が使用されているが、セラミッ
ク基板は、加工性が悪いため、既に述べた様なＰＷＢや
ＦＰＣと組合わせた構成をとっている。第５図の構成で
は放熱板１０９の上に絶縁基板１０１とＰＷｆ３１０８
を貼付けた後、ワイヤーボンディングを行い、その後に
電気テストを行わざるを得す、不良品となったものにつ
いては、絶縁基板１０１．ＰＷ８１０Ｂ、駆動制御用Ｉ
Ｃ１０７、さらには放熱板１０９が全て一体に接着され
ているため、部分的に交換して再生することができず、
全て捨てざるを得ないので、コスト的にデメリットが大
きい。

第６図、第７図の構成では、絶縁基板１０１上に駆動制
御用ＩＣＩＱ７を実装した段階で電気テストを実施でき
るため、不良品となった場合でも駆動制御用ＩＣ１０７
を実装した絶縁基板１０１を捨てるだけで済む。しかし
、第６図の構成においてはＦ’ＰＣｌ　ｌ　ｔと絶縁基
板１０１とを圧接するため、ゴム１１２を押さえる構造
を設ける必要があること、また、第７図の構成において
は、ＦＰｃ＋ｉｔと絶縁基板１０１の端子部を半田で熱
圧着するための工程が必要になることが高コストの要因
となっている。

また、発熱抵抗体形成プロセスにつにても、工程数が多
いのが現状で工程数を減らすことが望まれている。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもので加
工性の良好な基板を使用して、−枚の基板上に発熱抵抗
体、制御回路部品および配線部形成することにより、コ
ンパクトで工数低減が可能なサーマルヘッドを提供する
ものである。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明は複数の発熱抵抗体と、印字信号に対応して発
熱抵抗体を通電制御する制御回路部品を備えたサーマル
ヘッドにおいて、耐熱性クロスに耐熱樹脂を含浸させて
形成した絶縁基板上に発熱抵抗体用および制御回路部品
用の接続配線層と発熱抵抗体を形成し、さらに制御回路
部品を前記基板上に一体実装したことを特徴とするサー
マルヘッドである。

上記絶縁基板には、３００〜４００℃の耐熱性を有し、
しかも加工性の良好な、たとえばガラス繊維にポリイミ
ドを含浸させたものか使用される。

上記発熱抵抗体は、その下地からの化学的影響から保護
する絶縁膜例えば５ｉＡ１ＯＮ、　５ｉＯＮ、ポリイミ
ドなどを介して前記基板上に積層される。また、共通電
極・個別電極には発熱抵抗体（Ｔａ−８ｉＯ□）との間
でオーミックコンタクトを形成しやすい金属例えばＮｉ
を使用する。このため従来工程で必要な高温（５００〜
６００℃）での熱処理工程が不要となる。つまり、この
発明は、３００〜４００℃以下の加熱で発熱抵抗体部分
を形成可能な製造プロセスを利用し、従来２種項の基板
で実現している機能を、両面配線が容易に形成可能な３
００〜４００℃程度の温度に対して耐熱性を有する絶祿
基板−枚にて実現するものである。

（ホ）作用 発熱抵抗体を下地からの化学的影響から保護する絶縁膜
を介して基板上に積層すること、また発熱抵抗体及び電
極の材料としてその間にオーミックコンタクトを形成し
やすいものを選定することにより高温（５００〜６００
℃）での熱処理が不要となり、３００〜４００℃以下の
熱処理で発熱抵抗体部分を形成することができる。従っ
て従来のセラミック基板に代わって加工の容易な絶縁基
板を使用することができ、発熱抵抗体用電極パターンと
、発熱抵抗体の駆動制御用ＩＣ・その他必要な電気部品
等の配線パターンを同時に同一基板上に形成することが
可能となる。それによって、従来の様に発熱抵抗体形成
プロセスの中で、その電極パターンを形成する必要がな
くなり、その工程が不要となる。さらに、同一基板上に
発熱抵抗体の駆動制御用ＩＣの実装、その他必要な電気
部品・外部回路との接続用コネクターの実装が可能であ
ることから、電気的にはこの基板−枚でサーマルヘッド
が形成されることになる。したがって、従来の様に機械
的・電気的に２種類の基板を接続する必要がなくなる上
、高価なセラミック基板を使用しなくて済むため、低コ
ストとなる。さらに両面配線を用いることができるため
、従来配線領域として使用できなかったセラミック基板
の裏面に相当する部分にも配線パターンを形成可能であ
り、共通電極用配線として裏面パターンを利用すること
ができ、その結果として共通電極の巾を小さくすること
が可能となる。また、セラミック基板裏面相当部分には
外部回路接続用コネクターから発熱抵抗体駆動制御用Ｉ
Ｃへの信号・電源入力までの回路または、その一部の配
線パターンを形成することができるので、前述の共通電
極巾を小さくできることと合わせて、サーマルヘッド自
体のサイズを小さくすることが可能となる。このように
して、非常にコンパクトで、基板−枚から成る低価格の
サーマルヘッドが実現できる。−枚の基板から成るサー
マルヘッドでは、ヘッドカバーあるいは放熱板の設計の
自由度が大きくなる上、ヘッドカバーあるいは放熱板に
相当する部分として、サーマルヘッドを実装する、たと
えば、感熱印字記録装置のケース゛の一部を利用するこ
とも可能であり、装置全体としての低価格化、小型化に
寄与できるものである。

（へ）実施例 以下、薄膜方式の具体的実施例につき、図面に沿って説
明する。第１図及び第２図はこの発明の一実施例の発熱
抵抗体部周辺の断面拡大図及びサーマルヘッド全体構成
図、第３図は第１図の要部説明図である。まず本実施例
に使用する耐熱性絶縁基板ｌの構成を第３図によって説
明する。耐熱性絶縁基板１は、耐熱性クロス（たとえば
、ガラス繊維）に耐熱樹脂（たとえば、ポリイミド）を
含浸させた層１ｂの両側を銅は＜ｌａ、ｌｃによっては
さみ込んだ構成（もちろん、片側にのみ銅はくを貼り付
けた片面板も可能である）となっており、通常のガラス
エポキシ基板と同様の加工法が適用できる。従って、こ
れを用いると、スルーホールを形成して両面配線板を容
易に形成することができる。しかも、耐熱性絶縁基板ｌ
は耐熱クロスおよび耐熱樹脂を使用しているため、３０
０〜４００℃以上の温度に耐える耐熱性を有している。

次に第１図を用いて、この一実施例の発熱抵抗体部周辺
の構成について説明する。第３図に示す構成の耐熱性絶
縁基板ｌの上に通常の配線パターン形成法を用い、所望
のパターンに銅はくをエツチングし、共通電極２ａ及び
個別電極２ｂを他の配線パターン、つまり、外部回路接
続用コネクター（図示しない）から発熱抵抗体駆動制御
用ＩＣ８（第２図）への信号電源入力・までの回路パタ
ーン等と同時に形成する。この銅はくパターン上には、
Ｎｉメツキを形成し、発熱抵抗体５との間のオーミック
性を確保する。もちろんその上にさらにＡｕ等のメツキ
を必要に応じ形成することが可能である。

次に、主に銅はくパターンにより形成された共通電極２
ａ及び個別電極２ｂの段差を解消する目的で、両電極間
を、３００〜４００℃以下の温度で形成可能な穴埋め材
料３（例えば、ガラスペーストやポリイミド系ワニス等
、具体的には東しく株）製のセミコファイン又はフォト
ニース、チッソ（株）製のＰｓｉ−Ｇシリーズ等）で埋
める。その上に、発熱抵抗体５の下地からの化学的影響
を防いで抵抗を安定させるため、絶８８４として、例え
ば、５ｉＡＩＯＮ、　５ｉＯＮ等をスパッタ法・プラズ
マＣｖＤ法等により成膜した後（穴埋め材料３の種類に
よっては、この穴埋め材料３を絶縁膜４と兼ねることが
可能で、この場合には絶縁膜４の成膜は不要）、発熱抵
抗体５としてＴａ−３ｉ島をスパッタ法にて膜形成し、
さらに、エツチング後、５ｉＡＬＯＮやＳ　ｉＯＮなど
をスパッタ法にて膜形成して保護膜６とする。

以上のように絶縁膜４（あるいは穴埋め材料３）を設け
ること、また、共通電極２ａ・個別電極２ｂにＮｉメツ
キを形成することにより、発熱抵抗体５が安定化するた
め、高温（５００〜６００℃）による熱処理が不要とな
り、発熱抵抗体形成プロセスにおける最高温度は基板ｌ
の耐熱温度（３００〜４００℃）以下となる。また、耐
熱性絶縁基板ｌでは通常のガラスエポキシ基板と同様の
配線パターン形成法を用いることができ、共通電極・個
別電極を池の配線パターンと同時に形成可能なため、電
極形成プロセスが不要となり、工程が簡略化される。

さらに、共通電極２ａをスルーホール７にて裏面パター
ンに接続し、共通電極の一部として裏面パターンを利用
することにより、電流容量を大きくすることが可能なた
め、発熱抵抗体５から基板」のエツジまでの距離Ａをス
ルーホール形成が可能な範囲で小さくすることが、でき
、基板サイズの縮小化が可、ｔｒ＋−となる。また基板
サイズを小さくすることにより、基板の取り数が大きく
なり、コスト的に有利になる。

第２図にサーマルヘッド全体の構成を示す。第２図にお
いて図示はしていないが、あらかじめ鋼は＜ｌａ、ｌｃ
にて形成しである配線パターン（ポンディングパッドで
、通常Ｎｉメツキ及びＡｕメツキを施しておく）上に発
熱抵抗体の駆動制御用■Ｃ８をワイヤーボンディング、
あるいは、フェイスダウンボンディング等の方法で実装
し、その低電気部品および外部回路との接続用コネクタ
ーを９で示す部分に半田付実装することにより一枚の基
板上にサーマルヘッドが完成する。また、外部回路接続
用コネクターから発熱抵抗体駆動制御用ｒＣ８への信号
・電源入力までの回路の一部を第２図のｌＯで示す耐熱
性絶縁基［１ａの裏面に形成することにより、同図９で
示す部品搭載部分の巾を小さくすることが可能である。

実際の使用にあたっては、必要に応じ、ヘッドカバーや
放熱板（場合によっては、感熱印字記録装置のケースの
一部を使用することも考えられる）等を取付けた上で装
置に実装すればよい。

以上、薄膜方式について説明したが、厚膜方式の場合に
おいても、この発明を同様に適用できるのはもちろんの
ことである。

（ト）発明の効果 この発明によれば、発熱抵抗素子を形成した絶縁基板上
に発熱抵抗素子を通電制御する制御回路部品が実装され
、しから、発熱抵抗素子の接続用配線及び制御回路部品
用の接続配線部品がその基板上に一体形成されるので、
製造工数が低減されろと共に、形状のコンパクト化が図
られ、低価格で汎用性に富むサーマルヘッドが堤供され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のサーマルヘッドの断面拡大図、第２
図はこの発明のサーマルヘッドの構成説明図、第３図は
第２図に示す実施例に使用される絶縁基板の構成説明図
、第４図は従来例の第１図対応図、第５図〜第７図は従
来例の第２図対応図である。 ｌ・・・・・・絶縁基板、 ２ａ・・・・・共通電極、２ｂ・・・・・・個別ＩＩ極
、３・・・・穴埋め材料、４・・・・・・絶縁膜、５・
・・・・・発熱抵抗体、６・・・・・・保護膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の発熱抵抗体と、印字信号に対応して発熱抵抗
   体を通電制御する制御回路部品を備えたサーマルヘッド
   において、 耐熱性クロスに耐熱樹脂を含浸させて形成した絶縁基板
   上に発熱抵抗体用および制御回路部品用の接続配線層と
   発熱抵抗体を形成し、さらに制御回路部品を前記基板上
   に一体実装したことを特徴とするサーマルヘッド。