JPH04152148A - グレーズド基板 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は表面に電子回路パターンや発熱体パターン等を
構成するのに用いられるグレーズド基板に関し、例えば
サーマルプリンター等のサーマルヘッドに効果的に使用
することができるグレーズド基板に関する。

〈従来の技術とその課題〉 近年、サーマルプリンターの高速化、高性能化に伴い、
そのプリンターヘッドに用いられるグレーズド基板に対
しても高性能、高性質化が要求されている。例えば表面
の高平滑性、高耐熱性、高電気絶縁性等がそれである。

これらの要求に対して、従来、例えば特公昭６０−５５
４５３号、特公昭６３４３３３０号、特開昭６１−１３
６９３７号等にグレーズガラスの組成を調整した種々の
提案がなされている。

一方、サーマルプリンタヘッドに用いられるグレーズド
基板の今１つの性質として、省エネルギー等の観点から
、表面に発生せられる熱が逃散し難い低熱伝導性のグレ
ーズド基板が最近要求されるようになった。

ところがこの低熱伝導性の要求を満たす組成をもつグレ
ーズガラスは、多くの研究者によるも未だ提供されてい
ない。というのは、ガラスは一般的にいって、低熱伝導
率材料であるが、その値は２　Ｘ　１０−’ｃａｔ／ｇ
、ｓｅｃ、ｃｍ’Ｃ程度であり、これよりもさらに５割
程度以上も低い熱伝導率を上記高平滑性、高耐熱性、高
電気絶縁性等の諸性能を維持しつつ達成することはかな
り困難なことであるからである。

そこで本発明は、要求される緒特性を保持しつつ、かつ
従来に比べて十分に低い熱伝導率を有するグレーズド基
板の提供を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明者はグレーズガラスの
組成や処理法等を彼此調整する従来の発想を転換し、基
板本体上に複数層を積層した複層のグレーズド基板とす
ることにより、低熱伝導率をはこる本発明のグレーズド
基板を発明した。すなわち、本発明のグレーズド基板は
、最表面層を形成するグレーズガラス層と基板本体との
間に、前記グレーズガラス層および基板本体よりも低熱
伝導率の介在層を設けたことを第１の特徴としている。

また本発明のグレーズド基板は上記第１の特徴に加えて
、介在層が層内に微細孔を分散させた低熱伝導層である
ことを第２の特徴としている。

また本発明のグレーズド基板は、上記第１又は第２の特
徴に加えて、グレーズガラス層上に集積回路として発熱
体がパターン印刷されることを第３の特徴としている。

上記本発明の第１の特徴によれば、グレーズガラス層に
生じる熱が拡散するのを介在層が抑制する。よって発生
する熱量が少なくても、その部分を効果的に高温とする
ことができる。

また上記本発明の第２の特徴によれば、介在層は微細孔
を分散させた状態に形成しているので、該微細孔の存在
により熱伝導率を物理的に低下させることができ、介在
層の材質そのものを調整する必要がなくなり、或いはわ
ずかな調整ですむ。

よって広範な種々の材質のものを介在層として用いるこ
とができる。また他の必要とされる性質のために材質や
成分を調整したものを介在層用に用いることができる。

なおもしグレーズガラス層そのものに微細孔を分散させ
る場合には、グレーズガラス層表面の平滑性等が失われ
てしまう。

また上記本発明の第３の特徴によれば、パターン印刷さ
れる発熱体で発生する熱の拡散が介在層の存在によって
十分に抑制されるので、低電力、低発熱量で所要の温度
、熱量を発熱体部に保持させることができる。

第１図に本発明のグレーズド基板の断面構成図を示す。

１はグレーズガラス層、２は介在層、３は基板本体であ
る。グレーズド基板上には図示しない発熱体パターンや
その他の電子回路パターンが印刷されることになる。

前記グレーズガラス層Ｉを形成するグレーズガラスとし
ては、例えば無アルカリガラスや鉛含有ガラス等を用い
ることができるが、その他、ガラスの材質や処理方法が
特に限定されるものではない。勿論、グレーズガラスと
しては表面の平滑性のよいもの、電子回路用には電気絶
縁性のよいもの、また特にサーマルヘッドの部分として
はそれらに加えて耐熱性のよいものを用いることになる
前記基板本体３としては、例えばアルミナ基板を用いる
ことができるが、その他、セラミック、ガラス等、一般
に電子回路基板として用いられる種々の材質のものを用
いることができる。

前記介在層２は既に述べたように、グレーズガラス層１
及び基板本体３よりも低い熱伝導率とする。熱伝導率は
低い程、グレーズガラス層１の熱を逃げ難くできるので
、好ましい。

この介在層２をガラス組成で形成する場合には、層内に
微細孔を分散させたガラス層とする。既に述べたように
ガラスの熱伝導率は一般的に２×１０−”ｃａｌ／ｇ、
ｓｅｃ、ｃｍｔ程度であり、組成的な調整で熱伝導率を
大きく低減することは実質的に難しい。本発明者はこの
問題を解決するのに層内に微細孔を分散させることで、
物理的に熱伝導率を低減させるようにしたのである。物
理的な手段で低熱伝導率としているので、介在層３の成
分としてはその成分を調整する必要が少ない、よって介
在層３の成分としては、他に必要な特性、性質に合わせ
ることができる。

前記微細孔を分散させた介在層２としては、ガラス組成
にジルコニア、フォルステライト、その他の各種添加物
を加えたものとしてもよい。同様に微細孔を分散させた
介在層２として、例えばジルコニア、フォルステライト
などの低熱伝導率の酸化物セラミック、その他のセラミ
ックを用いることができる。

前記介在層２内に微細孔を分散させる手段としては種々
の手段を用いることができる。例えば、５ｉＪａ　、Ｓ
ｉＣ、ＷＣ等の非酸化物セラミック粉末、硫酸塩、炭酸
塩、硝酸塩、アンモニウム塩、高分子樹脂粉末、有機溶
剤を発泡材として用い、これを原料ガラスや原料セラミ
ックと混合した後、焼成することによって、層内に微細
孔を分散して生せしめることができる。すなわち原料ガ
ラスや原料セラミックと発泡材を混合したペーストを基
板本体上に積層した後、焼成すればよい。また微細孔の
分散手段の他の例として、介在層２をプラズマ溶射やそ
の他の物理的方法により、基板本体３上に介在層２を積
層し、同時に組織欠陥としての微細孔を導入することも
できる。このように微細孔を介在層２内に生ぜしめる手
段は特に限定されるものではない。また微細孔の大きさ
も、熱伝導率に影響を与える範囲内で特に限定されるも
のではない。

介在層２としては、グレーズガラス１の焼成時に、その
焼成温度（１０００〜１３００℃）でグレーズガラス１
と反応しないもの、溶けたり軟化（変形）しないもの、
或いは又発泡したりしないものが好ましい。反応すると
グレーズガラスの性質が変更され、絶縁性やその他の性
質が悪くなり、また溶けたり軟化したり発泡したりする
とその上に積層されるグレーズガラスの平滑性に悪影響
を及ぼすからである。上記グレーズガラスの焼成温度（
１０００〜１３００℃）で耐熱性を有することができる
介在層２としては、ガラス質では結晶化ガラス、及びそ
れに無機物を添加したもの、またセラミックではジルコ
ニア、フォルステライトなどの酸化物セラミックを好ま
しく用いることができる。

前記介在層２に用いる場合の結晶化ガラスは、グレーズ
ガラス層１が無アルカリ系ガラスの場合にはその焼成温
度が１１００℃以上であるため、１１００℃以上の耐熱
温度を有する結晶化ガラスであることが好ましい。また
グレーズガラス層１が鉛含有の無アルカリ系ガラスの場
合にはその焼成温度が９００℃以上であるため、９００
℃以上でも耐熱性のある結晶化ガラスが好ましい。

介在層２に微細孔を分散させるのは、介在層２の熱伝導
率を効果的に低下させるためであり、従って他の物理的
、化学的手段で介在層２の熱伝導率を低くすることがで
きれば、微細孔を用いる必要はない。例えば微細孔の代
わりに微細な析出物、晶出物、その他の異物を物理的、
化学的に分散させたものであってもよい、また材質それ
自体が十分低熱伝導率の材料であれば、前記微細孔や異
物等を必要とせず、材料そのものを特別な処理を施すと
こなく介在層２として用いることができるグレーズガラ
ス層１と介在層２は基板本体１に対して熱膨張係数が近
いことが好ましい。でないと、焼成時やその他の使用時
における熱変動により、基板に反りや変形が生じたり、
グレーズガラス層１にクラックが入ったりする問題が生
じる。

例えば基板本体３がアルミナの場合には、介在層２の熱
膨張係数は４０〜８０Ｘ１０−’／　’Ｃ（常温〜４０
０℃）が好ましい。

基板本体３に介在層２及びグレーズガラス層１を積層す
る手段としては、基板本体３に対してまずペースト状に
したガラスやセラミックからなる介在層材料を積層し、
これを乾燥焼成し、次にグレーズガラス材料のペースト
をその上に積層し、乾燥、焼成して積層を完成すること
ができる。また結晶化温度の低い結晶化ガラスを介在層
材料に用いることにより、介在層２とグレーズガラス層
の焼成を同時に一工程で完了することもできる。

この場合には、まずペースト化した介在層材料を基板本
体３に積層、乾燥し、次にその上にペースト化したグレ
ーズガラス材料を積層し、全体を同時焼成する。さらに
積層手段としては、基板本体３上に介在層２をプラズマ
溶射等の物理的方法や化学的方法で積層した後、ペース
ト状のグレーズガラス材料を積層、焼成してもよい。こ
のように基板本体３上への介在層２、グレーズガラス層
１の積層の方法は種々の方法が可能であり、方法が限定
されるものではない。

基板本体３上への前記介在層２、グレーズガラス層１の
積層高さは特に限定されるものではなく、使用用途に応
じて適当に変更される。また基板本体３上への積層厚が
定められている場合は、グレーズガラス層１に必要な最
低限以外は介在層２で構成することにより、グレーズガ
ラス層１の小量化、及び基板全体としての低熱伝導化を
一層図ることができる。

〈実施例〉 （１）、介在層２用に無アルカリ結晶化ガラスを用い、
この無アルカリ結晶化ガラスとして、重量％で、５ｉＯ
ｚ４５χ、Ａ１ｚＯｉ２０χ、Ｃａ０２０χ、ＴｔＯｚ
ｌＯχ、Ｍｇ０２Ｘ、　Ｂ２０：１１χ、ＺｎＯ２χに
、耐熱性向上のためジルコニア（ＺｒＯｚ　　８ｍｏｌ
χＹｚｏｚ）２χを添加、及び有機溶剤（発泡材として
）のアセトン５％を添加した。そして得た混合粉末をボ
ールミルで２０時間粉砕し、平均粒径を５μｍとした。

そして有機バインダーとしてエチルセルロース、溶剤と
してターピネオールを加え、三本ロールで分散、混練し
てペースト状とした。得たペーストをアルミナ製の基板
本体３に１０μｍ積層し、乾燥させた。

一方、ブレースガラス層１用に無アルカリガラスを用い
、この無アルカリガラスとして、重量％で、５ｉｏｚ５
１．１５χ、Ａｔ２ｏｚ６．１４χ、ＢｚＯ＋５．１２
２　、　Ｃａ０１０．２Ｘ　、　Ｂａ０２５．５８χ、
ＺｎＯ１，７９Ｘ含むものを、ボールミルで同様に粉砕
し、平均粒径を５μｍとした。そして同様にエチルセル
ロース、ターピネオールを加え、混練してペースト状に
した。このペーストを先に積層、乾燥させた介在層用ペ
ーストの上に３０μｍ印刷積層し、１２００℃で２時間
同時焼成した。

結果、得られたグレーズド基板の表面には泡、突起物、
失透等の外観上の欠点が発生しておらず、しかも熱伝導
率は１．ＯＸ　１０−’ｃａｔ／ｇ、ｓｅｃ、ｃ＋＋’
ｃで、グレーズガラス層だけの場合の値２．ＯＸｌ０−
３ｃａｌ／ｇ、ｓｅｃ、ｃｍ’ｃに比べて約半分以下と
なった。

（２）、ジルコニア粉末（ＺｒＯ，−８ｍｏｌχ’ｂｏ
ｚ）　２％に微量の微粉ＳｉＣを１％添加し、湿式混合
して均一分散させた後、ペースト化し、これをアルミナ
製基板本体上面に１０μｍの厚みにスクリーン印刷した
。そしてこれを１３００℃で２時間焼成した後、上記実
施例（１）と同様にグレーズガラスを３０μｍスクリー
ン印刷し、１２００℃で２時間焼成した。

結果、得られたグレーズド基板は、その表面の平滑性、
絶縁性、耐熱性がグレーズガラス層だけの場合に比べて
劣ることなく、しかもグレーズガラス層だけの場合に比
べて熱伝導率を半分以下とすることができた。

（３）、ジルコニア微粉末をプラズマ溶射によりアルミ
ナ製基板本体上面に１０μｍ積層し、その上に実施例（
１）の場合と同様にグレーズガラスを３０μｍスクリー
ン印刷し、焼成した。

結果、従来のグレーズガラス層だけの場合に比べて、平
滑性、絶縁性、耐熱性が劣らず、熱伝導率を半分以下と
することができた。

〈効果〉 本発明は以上の構成、作用よりなり、請求項１に記載の
グレーズド基板によれば、最表面層を形成するグレーズ
ガラス層と基板本体との間に、前記グレーズガラス層及
び基板本体よりも低熱伝導率の介在層を設けたので、該
介在層によってグレーズガラス層の熱の拡散を効果的に
抑制することができ、その結果、表面の熱伝導率が従来
に比べて十分に小さく、加えられるわずかな熱が効果的
に利用できる省エネルギーのグレーズド基板の提供が可
能となった。

また請求項２に記載のグレーズド基板によれば、請求項
１に記載の構成による効果に加えて、微細孔の導入によ
り伝導率を物理的に低減せしめたので、介在層自体の成
分や材質そのものにあまり限定されることなく低熱伝導
率を達成できる。よって広範な種々の材質のものを利用
できると共に、要求される基板材料としての他の特性に
対しても十分対応できる材料を用いることができる。

また請求項３に記載のグレーズド基板によれば、請求項
１．２に記載の構成による効果に加えて、発熱体が発生
する熱の拡散が効果的に抑制され、発熱体に発生する熱
量をロスすることなく利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るグレーズド基板の縦断面構成図で
ある。 １：グレーズドガラス層 ２：介在層 ３：基板本体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）最表面層を形成するグレーズガラス層と基板本体
   との間に、前記グレーズガラス層および基板本体よりも
   低熱伝導率の介在層を設けたことを特徴とするグレーズ
   ド基板。
2. （２）介在層が層内に微細孔を分散させた低熱伝導率層
   である請求項１に記載のグレーズド基板。
3. （３）グレーズガラス層上に集積回路として発熱体がパ
   ターン印刷される請求項１又は２に記載のグレーズド基
   板。