JPH0418371A - Thermal head and manufacture thereof - Google Patents

Thermal head and manufacture thereof

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JPH0418371A
JPH0418371A JP12216490A JP12216490A JPH0418371A JP H0418371 A JPH0418371 A JP H0418371A JP 12216490 A JP12216490 A JP 12216490A JP 12216490 A JP12216490 A JP 12216490A JP H0418371 A JPH0418371 A JP H0418371A
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JP
Japan
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thermal head
drive circuit
heat generating
heating
thermal
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Pending
Application number
JP12216490A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Iwata
岩田 征憲
Masashi Fuse
布施 雅志
Kazu Tomoyose
壹 友寄
Masakazu Kato
雅一 加藤
Takatoshi Ishikawa
隆稔 石川
Tetsuhisa Ishikawa
石川 哲央
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To suppress the accumulation quantity of heat low by providing porous oxide and a drive circuit to a semiconductor substrate and arranging the heating element of a heating part to the upper part of porous oxide and connecting the heating part to the drive circuit. CONSTITUTION:An SiO2 film 26 is formed to the entire upper surface of a silicon substrate 22 containing porous silicon oxide 28 and a drive circuit 29 and a passivation film 35 is subsequently formed to the entire upper surface of the SiO2 film 26. Next, Ta2N is formed on porous silicon oxide 28 as a heating resistor layer 36. Next, an opening is formed to the passivation film 35 on the IC conductor layer 34 connected to each N-type collector 31 and Al is formed to the upper surfaces of the passivation film 35 and the heating resistor layer 36 as a thermal head conductor layer 37. Thereafter, the thermal head conductor layer 37 and the heating resistor layer 36 are removed and each drive circuit 29 is connected to one terminal of a heating element 39 and the other terminal of the heating element 39 is connected to a common electrode conductor layer 40.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、インクリボン等を使用する熱転写式プリンタ
や感熱紙を使用する感熱式プリンタ等において印字を行
なうサーマルヘッドおよびその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a thermal head for printing in a thermal transfer printer using an ink ribbon or the like, a thermal printer using thermal paper, etc., and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術] 一般に、各種の情報処理装置の出力機器の1種として利
用されている前記プリンタは、その出力状態として、高
密度、高1i1[1化並びに高速化が要求されている。
[Prior Art] In general, the printer used as a type of output device for various information processing apparatuses is required to have high density, high 1i1, and high speed output.

そこで、従来は、第12図の構成のり一マルヘッド1か
ら、第13図および第14図に示すサーマノ<ヘッド2
および3のように、次第に大型化されている。
Therefore, conventionally, from the glue head 1 having the configuration shown in FIG.
and 3, they are gradually becoming larger.

更に説明すると、第12図のサーマルヘッド1は、アル
ミナ基板4上にその1側端縁に沿って例えば48ドツト
の発熱素子からなる発熱部5を列状に配設し、各発熱部
5への共通電極および個別電極に接続される導体パター
ン6をアルミナ基板4上に設け、この導体パターン6の
アルミナ基板4上の端部にフレキシブルプリントサーキ
ット(以下、FPCという)7の先端の各導線端部を半
田付けして形成されている。このFPC7の他端部は図
示しない駆動回路に接続されている。
To explain further, in the thermal head 1 shown in FIG. 12, heat generating parts 5 made of, for example, 48 dot heat generating elements are arranged in a row along one edge of an alumina substrate 4, and each heat generating part 5 is A conductor pattern 6 connected to the common electrode and the individual electrodes is provided on the alumina substrate 4, and each conductor end of the flexible printed circuit (hereinafter referred to as FPC) 7 is attached to the end of the conductor pattern 6 on the alumina substrate 4. It is formed by soldering the parts. The other end of the FPC 7 is connected to a drive circuit (not shown).

第13図および第14図のサーマルヘッド2および3は
、それぞれ前記サーマルヘッド1を大型化したものであ
り、第12図のアルミナ基板4上の導体パターン6およ
びFPC7の代りに、テープキャリア8上にICチップ
等からなる駆動回路9を配設する−とともにこの駆動回
路9と発熱部5の各発熱素子とを接続する配線パターン
10を配設し、この配線パターン10の端部のアルミナ
基板4上の共通電極および個別電極とを半田付けしたも
のである。一方の第13図のサーマルヘッド2は、発熱
部5の発熱素子数を64ドツトとしたもので、テープキ
ャリア8上の配線パターン10が駆動回路9側から発熱
部5側へ90度曲折される直前の首部の寸F!iAは約
6.4履とされている。
Thermal heads 2 and 3 shown in FIGS. 13 and 14 are respectively enlarged versions of the thermal head 1, and instead of the conductor pattern 6 and FPC 7 on the alumina substrate 4 shown in FIG. A drive circuit 9 made of an IC chip or the like is disposed on the wafer, and a wiring pattern 10 is disposed to connect the drive circuit 9 and each heat generating element of the heat generating section 5. The upper common electrode and individual electrodes are soldered together. On the other hand, in the thermal head 2 shown in FIG. 13, the number of heating elements in the heating section 5 is 64 dots, and the wiring pattern 10 on the tape carrier 8 is bent 90 degrees from the drive circuit 9 side to the heating section 5 side. The size of the neck just before is F! iA is said to be approximately 6.4 shoes.

他方の第14図のサーマルヘッド3は、発熱部5の発熱
素子数を160ドツトとしたもので、テープ主セリア8
上の配線パターン10の首部の寸法Bは約16顔とされ
ている。
The other thermal head 3 shown in FIG. 14 has a heat generating section 5 with 160 dots of heating elements, and has a tape main ceria 8.
The neck dimension B of the wiring pattern 10 above is approximately 16 mm.

例えば、熱転写プリンタにおいては、第15図に示すよ
うに、前記のように形成されているサーマルヘッド2ま
たはサーマルヘッド3をプリンタのキャリッジ(図示せ
ず)に搭載しておき、リボン力しット11をそのヘッド
挿入凹部12にサマルヘッド2またはサーマルヘッド3
を挿入させるようにして前記キャリッジに搭載し、ザー
ンルヘッド2またはサーマルヘッド3によりリボンカセ
ット11内のインクリボン13を用紙およびプラテン(
共に図示せず)に圧接させ、駆動回路9より発熱部5の
所定の発熱素子へ通電して、発熱素子を発熱させて、イ
ンクリボン13上のインクを用紙へ転写させて印字を行
なうようにしている。
For example, in a thermal transfer printer, as shown in FIG. 15, the thermal head 2 or thermal head 3 formed as described above is mounted on a carriage (not shown) of the printer, and a ribbon is applied to the printer. 11 into the head insertion recess 12 and thermal head 2 or thermal head 3.
The ink ribbon 13 in the ribbon cassette 11 is inserted into the carriage, and the ink ribbon 13 in the ribbon cassette 11 is moved between the paper and the platen (
(both not shown), the drive circuit 9 energizes a predetermined heating element of the heat generating section 5 to generate heat, and the ink on the ink ribbon 13 is transferred to the paper to perform printing. ing.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、今日においては多種多棟に有るリボンカ
セット11を規格化することが提案されており、その場
合にはヘッド挿入凹部12の幅が狭く限定され、例えば
サーマルヘッド3の配線パターン10の首部寸法Bを8
.5aw以下とする必要がある。
However, nowadays it has been proposed to standardize the ribbon cassettes 11 that are available in many different types, and in that case, the width of the head insertion recess 12 is narrowly limited. 8 B
.. It needs to be 5aw or less.

第14図のサーマルヘッド3においては配線パターン1
0の16am幅の首部に約160本の導通部を0.1厘
ピッチで設けているが、これらの導通部を更に小さいピ
ッチで配設することは高度な技術が要求され、製造コス
トが極めて高価となり、しかも導通部の幅が狭くなるこ
とにより電気抵抗が高くなり、電気的にも大きな不都合
があった。
In the thermal head 3 in Fig. 14, wiring pattern 1
Approximately 160 conductive parts are provided at a pitch of 0.1 mm on the 16 am wide neck of the 0.0 mm, but arranging these conductive parts at even smaller pitches requires advanced technology and the manufacturing cost is extremely high. It is expensive, and the narrow width of the conductive portion increases the electrical resistance, which is a major electrical problem.

そのため従来は、第16図および第17図のサーマルヘ
ッド14に示すように、セラミック基板17上にICチ
ップ等からなる駆動回路9を、直接搭載し、この駆動回
路9の出力端子と発熱部5の共通電極および個別電極と
を配線パターン10によって接続し、駆動回路9の動作
を制御するための信号端子、電源端子、接地端子等の端
子群15をFPC16によって外部機器と接続していた
Therefore, conventionally, as shown in the thermal head 14 in FIGS. 16 and 17, a drive circuit 9 made of an IC chip or the like is directly mounted on a ceramic substrate 17, and an output terminal of this drive circuit 9 and a heat generating part 5 are mounted directly on the ceramic substrate 17. The common electrode and individual electrodes of the drive circuit 9 were connected by a wiring pattern 10, and a terminal group 15 such as a signal terminal, a power supply terminal, and a ground terminal for controlling the operation of the drive circuit 9 was connected to an external device by an FPC 16.

ところが、第16図および第17図のサーマルヘッド1
4においては、セラミック基板17上に搭載された駆動
回路9が発熱部5よりも用紙側に大きく突出しているの
で、プリンタにおける紙送り時に、紙と接触するおそれ
があり、紙送りを隋書するおそれがあった。また、セラ
ミック基板17上に駆aJ回路9のチップを配設するこ
とは非常に厄介であり、製造コストも高いものであった
However, the thermal head 1 in FIGS. 16 and 17
In No. 4, since the drive circuit 9 mounted on the ceramic substrate 17 protrudes more toward the paper side than the heat generating part 5, there is a risk that it will come into contact with the paper when feeding the paper in the printer, thus preventing paper feeding. There was a risk. Moreover, it is very complicated to arrange the chip of the drive aJ circuit 9 on the ceramic substrate 17, and the manufacturing cost is also high.

また、第16図および第17図に示すような従来の争ナ
ーマルヘッドは、セラミック基板17上に発熱部の熱絶
縁部としてガラスグレーズ暦を設シブ、このカラスグレ
ーズ屑トに発熱素子を配設して形成されている。このよ
うなサーマルヘッド14を用いて高速印字を行なうため
には、サーマルヘッド1/Iの熱応答性を良くする必要
がある。従来は、同一電力を投入した場合の各発熱素子
の温度上野は、前記グレーズ層を厚くするほど大きくな
るため、前記グレーズ層の厚さを大きくしていたけれど
も、加熱時間および冷W時間が長くなり、結局熱応答性
の悪いものであった。また、セラミック基板17は熱伝
導率が低いものであるため、セラミンク基板17が蓄熱
し、しかも基板内に温度勾配が発生してしまい、印字の
履歴に応じてセラミック基板17の温度が変化し、印字
濃度を変化させて、印字品質を悪化させるという問題点
があった。また、グレーズ層を形成する場合、そのため
のガラスの融点が高く、グレーズ層形成には1200℃
〜1300℃にゝ・加熱処理しなければならず、セラミ
ック基板17自身も極めて高価なものとなるという不都
合もあった。
Furthermore, in the conventional thermal head shown in FIGS. 16 and 17, a glass glaze is provided on the ceramic substrate 17 as a heat insulating part of the heat generating part, and a heat generating element is disposed on this glass glaze waste. It is formed by In order to perform high-speed printing using such a thermal head 14, it is necessary to improve the thermal responsiveness of the thermal head 1/I. Conventionally, the temperature of each heating element when the same power is applied increases as the glaze layer becomes thicker. As a result, the thermal response was poor. Furthermore, since the ceramic substrate 17 has a low thermal conductivity, the ceramic substrate 17 accumulates heat, and a temperature gradient occurs within the substrate, causing the temperature of the ceramic substrate 17 to change depending on the printing history. There was a problem in that the print density was changed and the print quality deteriorated. In addition, when forming a glaze layer, the melting point of the glass is high, and glaze layer formation requires a temperature of 1200°C.
There was also the disadvantage that the ceramic substrate 17 itself had to be heated to ~1300[deg.] C. and extremely expensive.

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、半導
体基板に発熱部と発熱部を駆動する駆動回路とを、それ
ぞれ前記半導体基板の素材を利用して形成することによ
り、発熱素子のドツト数が多くなっても前記駆動回路と
制御装置との接続用の信号線等からなる端子群を少なく
抑えることができ、半田付は箇所も少なく、実装が容易
であり、製造コストも低廉となり、しかも、印字の高密
度、高精細化および高速化を図ることのできるサーマル
ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とする
The present invention has been made in view of these points, and by forming a heat generating part and a drive circuit for driving the heat generating part on a semiconductor substrate using the materials of the semiconductor substrate, the dots of the heat generating element can be reduced. Even if the number of terminals is large, the number of terminals consisting of signal lines for connecting the drive circuit and the control device can be kept small, there are few soldering points, it is easy to mount, and the manufacturing cost is low. Moreover, it is an object of the present invention to provide a thermal head and a method for manufacturing the same that can achieve high printing density, high definition, and high speed printing.

C課題を解決するための手段] 前記目的を達成するため、本発明のサーマルヘッドは請
求項第1項にあるように、半導体基板と、その゛V導体
基板上に、半導体基板を利用して形成された発熱部と前
記発熱部に駆動電流を通電制御する駆動回路とを有する
ことを特徴とする。
Means for Solving Problem C] In order to achieve the above object, the thermal head of the present invention includes a semiconductor substrate and a semiconductor substrate on the V conductor substrate. It is characterized by having a heat generating part formed therein and a drive circuit that controls supply of a drive current to the heat generating part.

また、本発明のサーマルヘッドの製造方法は、請求項第
2項にあるように、半導体基板に発熱部の熱絶縁部とな
るポーラスオキサイドと前記発熱部に駆#J電流を通電
制御11する駆動回路とを設け、その後、前記ボーラス
オヤサイドの上部に前記発熱部の発熱素子を配設すると
ともにこの発熱素子と前記駆動回路とを接続形成するこ
とを特徴とする。
Further, as claimed in claim 2, the method for manufacturing a thermal head of the present invention provides a driving method in which a porous oxide serving as a thermal insulation part of a heat generating part is applied to a semiconductor substrate and a drive current is controlled to be applied to the heat generating part. The invention is characterized in that a heating element of the heating section is disposed above the bolus outside, and the heating element and the driving circuit are connected.

〔作 用〕[For production]

本発明のサーマルヘッドは、本発明方法によって製せら
れる。
The thermal head of the present invention is manufactured by the method of the present invention.

すなわち、半導体基板に発熱部の熱絶縁部となるポーラ
スオキサイドと前記発熱部に駆動電流を通電ill I
llする駆動回路とを設け、前記ポーラスオキサイドの
上部に前記発熱部の発熱素子を配設するとともにこの発
熱部と前記駆動回路とを接続覆ることを特徴とする。
That is, a porous oxide serving as a thermal insulation part of a heat generating part of a semiconductor substrate and a driving current are applied to the heat generating part.
The heating element of the heat generating section is disposed above the porous oxide, and the heat generating section and the drive circuit are connected and covered.

このようにして製せられた本発明のサーマルヘッドは、
半導体基板の熱伝導率が高いため、蓄熱量を小さく抑え
ることができ、更に、発熱部の熱絶縁部となるポーラス
オキサイドは蒲<シかも熱伝導率が低いため加熱および
冷却の応答性が高いものとなる。従って、本発明のサー
マルヘッドによれば、高速でしかも高品位の印字を行な
うことができる。また、半導体基板に発熱部と発熱部を
駆動する駆動回路とを、それぞれ前記半導体基板の素材
を利用して形成することにより、発熱素子のドツト数が
多くなっても前記駆動回路と制御装置との接続用の信号
線等からなる端子群を少なく抑えることができ、半田付
は箇所も少なく、実装が容易であり、製造コストも低廉
となる。
The thermal head of the present invention manufactured in this way is
Due to the high thermal conductivity of the semiconductor substrate, the amount of heat storage can be kept to a small level.Furthermore, the porous oxide that serves as the thermal insulation part of the heat generating part has low thermal conductivity, so the responsiveness of heating and cooling is high. Become something. Therefore, according to the thermal head of the present invention, printing can be performed at high speed and with high quality. Furthermore, by forming the heat generating part and the drive circuit that drives the heat generating part on the semiconductor substrate using the material of the semiconductor substrate, the drive circuit and the control device can be easily maintained even if the number of dots of the heat generating element increases. The number of terminal groups consisting of signal lines for connection can be kept small, there are few soldering points, and mounting is easy and manufacturing costs are low.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を第1図から第11図について説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 11.

第1図および第2図は本発明のサーマルヘッド21の一
実施例を示し、第1図は構成各部の配置を説明フるため
に上下関係に拘らず構成各部を実線によって示している
1 and 2 show an embodiment of the thermal head 21 of the present invention, and in FIG. 1, each component is shown by solid lines regardless of the vertical relationship in order to explain the arrangement of each component.

第3図から第10図は本発明のサーマルヘッド21の’
k JTh方法の一例の工程を示している。
3 to 10 show the thermal head 21 of the present invention.
k shows the steps of an example of the JTh method.

次に、本発明のサーマルヘッド21の構成をその製造方
法と共に説明する。
Next, the structure of the thermal head 21 of the present invention will be explained together with its manufacturing method.

l:ず、第3図に示す半導体基板の1種としてのシリコ
ン基板22を用意する。このシリコン基板22としては
、例えば、抵抗率5〜10Ω・1のP型阜叛を用いる。
1: First, a silicon substrate 22 as a type of semiconductor substrate shown in FIG. 3 is prepared. As this silicon substrate 22, for example, a P-type substrate having a resistivity of 5 to 10 Ω·1 is used.

次に、第4図に示すように、このシリコン基板22.1
−にタンタル膜23をスパッタリングによって、0.1
〜0.5μmの膜厚で形成する。そして、このタンタル
膜23をフォトリソグラフィーによって熱絶縁部形成予
定額[24のみエツチングして、シリコン基板22の表
面を露出させる。
Next, as shown in FIG.
- by sputtering a tantalum film 23 of 0.1
It is formed with a film thickness of ~0.5 μm. Then, this tantalum film 23 is etched by photolithography to expose only the area [24] where the thermal insulation portion is to be formed, thereby exposing the surface of the silicon substrate 22.

次に、大気中で500℃〜1000℃の温度で熱酸化を
行ない、第5図に示すように前記タンクル1123上に
酸化タンタルl (T a 20 s ) 25を形成
する。この酸化タンタル膜25の厚さは酸化させる温度
に依存する。また、この際に前記熱絶縁部形成予定領域
24のシリコンの表面も酸化されて5102膜26が形
成される。
Next, thermal oxidation is performed in the atmosphere at a temperature of 500° C. to 1000° C. to form tantalum oxide l (T a 20 s ) 25 on the tank 1123 as shown in FIG. The thickness of this tantalum oxide film 25 depends on the oxidation temperature. Further, at this time, the surface of the silicon in the region 24 where the thermal insulation portion is to be formed is also oxidized to form the 5102 film 26.

次に、白金板を陰極にした電解槽に20wt%のフッ化
水素酸水溶液を入れ、前記シリコン基板22を陽極とし
て白金板と対向ざぜ、直流で50TrLA/cIiの電
流密度で20分間陽極化成を行なう。
Next, a 20 wt % aqueous solution of hydrofluoric acid is placed in an electrolytic cell with the platinum plate as the cathode, and the silicon substrate 22 is used as the anode to face the platinum plate, and anodization is carried out for 20 minutes at a current density of 50 TrLA/cIi. Let's do it.

この時、酸化タンタル125は不備Li膜であるのでフ
ッ化水素酸によって腐蝕されないため、第6図に示すよ
うにシリコン基板22上に形成された酸化タンタル膜2
5がマスクの役割を果たし、シリコン基板22上の酸化
タンタル125の形成されていない部分、すなわち熱絶
縁部形成予定領域24のみに厚さ40μm、気孔率80
%の多孔質シリコン1127が形成される。この多孔質
シリコン層27の厚さは陽極化成するFfI間によって
自由にIII IIすることが可能である。
At this time, since tantalum oxide 125 is a defective Li film and is not corroded by hydrofluoric acid, tantalum oxide film 125 formed on silicon substrate 22 as shown in FIG.
5 plays the role of a mask, and only the portion of the silicon substrate 22 where the tantalum oxide 125 is not formed, that is, the region 24 where the thermal insulation portion is to be formed, is coated with a thickness of 40 μm and a porosity of 80.
% porous silicon 1127 is formed. The thickness of this porous silicon layer 27 can be freely adjusted depending on the FfI layer to be anodized.

なお、前記のFiA極化成時に酸化タンタル1J25が
絶縁破壊されることが考えられるが、熱絶縁部形成予定
領w1.24の面積が小さいので、この@域のシリコン
基板表面の陽極化成を行なうのに必要な電流密度(50
mA・’ cti稈度)を得るのに必要な電圧は、0.
4■と小さいため、絶縁破壊は起らない。
Although it is possible that tantalum oxide 1J25 is dielectrically broken down during the above-mentioned FiA electrode anodization, since the area of the thermal insulation part formation area W1.24 is small, it is difficult to anodize the silicon substrate surface in this @ area. The current density required for (50
The voltage required to obtain mA・'cti culm degree) is 0.
Because it is as small as 4■, no dielectric breakdown occurs.

次に、1分洗浄を行なった後、第7図に示すように、前
記シリコン基板22上に形成されたタンタル膜23およ
び酸化タンタルFA25を濃塩酸によって除ムする。
Next, after cleaning for one minute, as shown in FIG. 7, the tantalum film 23 and tantalum oxide FA 25 formed on the silicon substrate 22 are removed with concentrated hydrochloric acid.

次(こ、4分洗浄を1うなった後、第8図に示すように
人気中において850℃〜1000℃で熱酸化を行ない
、多孔質シリコン膚27を酸化する。
Next, after washing for 4 minutes, as shown in FIG. 8, thermal oxidation is performed at 850 DEG C. to 1000 DEG C. to oxidize the porous silicone skin 27.

また、この酸化はブラノ7を用いてもよい。Further, Burano 7 may be used for this oxidation.

この多孔質シリコン層27の酸化に伴って多孔質シリコ
ン層27の体積が増大し、シリコン基板22の表面から
隆起したポーラスオキサイドの1種としての多孔質酸化
シリコン28の凸部が形成される。この多孔質酸化シリ
コン28の凸部の突出高さは2〜3μmである。このよ
うにして形成した多孔質酸化シリコン28が熱絶縁部と
なる。
As the porous silicon layer 27 is oxidized, the volume of the porous silicon layer 27 increases, and convex portions of the porous silicon oxide 28 as a type of porous oxide protrude from the surface of the silicon substrate 22 are formed. The protruding height of the convex portion of this porous silicon oxide 28 is 2 to 3 μm. The porous silicon oxide 28 thus formed becomes a thermal insulation part.

また、この時露出していたシリコン基板22の表面上に
は同時にSiO2膜26膜内62〜0.5μm形成され
る。
Further, on the surface of the silicon substrate 22 which was exposed at this time, a SiO2 film 26 is simultaneously formed with a thickness of 62 to 0.5 μm.

次に、第9図に示すように、シリコン基板22内に発熱
素子39のビット数と同数のIC等からなる駆動回路2
9を形成する。この駆動回路29はシリコン基板22内
の下層から上層へ順に形成したN+型の埋込み[130
,N型コレクタ31、P型ベース32およびN型エミッ
タ33によって構成されている。この駆動回路29の構
成各部は、フォトレジストによるS i O2VIA 
26へのパターニング、エツチングによる開孔、熱拡散
によるN型もしくはPIj:!の拡散、SiO2膜26
膜内6長等を適宜に組合わせた通常の製法によって形成
される。
Next, as shown in FIG.
form 9. This drive circuit 29 is an N+ type embedded [130
, an N-type collector 31, a P-type base 32, and an N-type emitter 33. Each component of this drive circuit 29 is made of SiO2VIA made of photoresist.
Patterning to 26, opening by etching, N type or PIj by thermal diffusion:! diffusion, SiO2 film 26
It is formed by a normal manufacturing method using an appropriate combination of six lengths within the film.

次に、第10図に示すように、多孔質酸化シリコン28
および駆動回路29を含めたシリコン基板22の上面全
体に5in211026を形成し、その後S i 02
 g!26の開孔を行ない、その後IC導体層34を含
めた上面全体にパシベーション膜35を形成する。
Next, as shown in FIG.
5 inch 211026 is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 22 including the drive circuit 29, and then S i 02
g! After that, a passivation film 35 is formed on the entire upper surface including the IC conductor layer 34.

次に、パシベーション膜35の上面であり、がっ、熱絶
縁部となる多孔質酸化シリコン28の上方に、発熱部と
なる発熱抵抗体位36としてTa2N、丁a−Cr−N
、 Ta  S i 02等をスパッタリングにより、
0.05〜0.3μmの19さに形成する。
Next, on the upper surface of the passivation film 35 and above the porous silicon oxide 28 which becomes a heat insulating part, a heating resistor position 36 which becomes a heat generating part is made of Ta2N, Dina-Cr-N,
, TaSi02 etc. by sputtering,
It is formed to a diameter of 19 with a diameter of 0.05 to 0.3 μm.

次に、各N型コレクタ31に接vLされているIC導体
層34の上部のパシベーション膜35に開孔を施し、パ
シベーション膜35および発熱抵抗体H36の上面にサ
ーマルヘッド導電体層37として、△J 、N i −
Cr/Au′8を蒸着によって1〜2μmの厚さに形成
する。その後、フォトリソグンフィーによって、発熱抵
抗体層36の上面を露出さじたり、第2図に示すように
、発熱抵抗体!i36およびサーマルヘッド導電体層3
7を列方向に複数に分割するようにサーマルヘッド導電
体層37および発熱抵抗体層36をエツチング除去して
、各駆動回路29が個別電極導電体層38を介してそれ
ぞれ発熱素子39の一方端に接続され、各発熱素子39
の他方端が共通電極導体層40に接続されるようになっ
ている。
Next, holes are formed in the passivation film 35 on the upper part of the IC conductor layer 34 that is in contact with each N-type collector 31, and a thermal head conductor layer 37 is formed on the upper surface of the passivation film 35 and the heating resistor H36. J, Ni-
Cr/Au'8 is formed by vapor deposition to a thickness of 1 to 2 μm. Thereafter, the upper surface of the heating resistor layer 36 is exposed by photolithography, and as shown in FIG. 2, the heating resistor layer 36 is exposed. i36 and thermal head conductor layer 3
The thermal head conductor layer 37 and the heating resistor layer 36 are etched and removed so as to divide 7 into a plurality of parts in the column direction, and each drive circuit 29 connects one end of the heating element 39 via the individual electrode conductor layer 38. connected to each heating element 39
The other end is connected to the common electrode conductor layer 40.

なお、本実施例には、シリコン基板22上に駆動回路2
9を形成する際に、各駆動回路29への通電III御を
行なう信号処理部41が同時に形成されている。
Note that in this embodiment, the drive circuit 2 is provided on the silicon substrate 22.
9, a signal processing section 41 for controlling energization to each drive circuit 29 is formed at the same time.

次に、第2図に示すように、保護1i42として5IO
2/Ta205、サイアロン等をスパッタリングによっ
て5〜7μmの厚さに形成するとともに、端子群43を
最上面に形成し、サーマルヘッドが完成する。
Next, as shown in FIG. 2, as protection 1i42, 5IO
2/Ta205, Sialon, etc. are formed by sputtering to a thickness of 5 to 7 μm, and a terminal group 43 is formed on the uppermost surface to complete the thermal head.

また、本発明のサーマルヘッドの製法において、シリコ
ン基板22の陽極化成時のマスクとして使用できる物質
としては、前記酸化タンタル膜25に限定されるもので
はなく、種々の不働態膜の他に、フッ化水素酸に侵され
ない絶縁物としてCr2O3やサイアロンを用いること
もできる。
In addition, in the method for manufacturing a thermal head of the present invention, materials that can be used as a mask during anodization of the silicon substrate 22 are not limited to the tantalum oxide film 25, and in addition to various passive films, fluorine Cr2O3 or Sialon can also be used as an insulator that is not attacked by hydrochloric acid.

マスクとしてCrCr203l!やサイアロン膜を用い
た場合には、この膜のパターン形成や除去はドライエツ
チング等によって行なう。また、フッ化水素酸に侵され
ないマスク用材料としては、MO。
CrCr203l as a mask! When a sialon film or a sialon film is used, pattern formation and removal of this film is performed by dry etching or the like. Additionally, MO is a material for masks that is not affected by hydrofluoric acid.

W等もあげることができ、その膜厚を厚くするなどの手
段によって使用可能となる。また、駆動回路29の製造
途中の熱拡散工程時あるいはバシベーシコン幕の形成時
に、必要に応じて多孔質酸化シリコン28の史なる酸化
や多孔質酸化シリコン28の上面の平坦化を行なっても
よい。
W and the like can also be used, and can be used by increasing the film thickness. Furthermore, during the heat diffusion process during the manufacture of the drive circuit 29 or when forming the basicon curtain, the porous silicon oxide 28 may be oxidized or the upper surface of the porous silicon oxide 28 may be flattened, if necessary.

この、」、うにして製造された本実施例のサーマルヘッ
ド21は、半導体基板であるシリコン基板22の熱伝導
率が8いため、蓄熱量を小さく抑えることができ、更に
、発熱部の熱絶R部のポーラス71 Fサイドとしての
多孔質酸化シリコン28は薄くシかも熱伝導率が低いた
め加熱および冷却の応答性が高いものとなる。従って、
本実施例のサーマルヘッド21によれば、高速でしかも
高品位の印字を低消費電力で行なうことができる。また
、半導体基板であるシリコン基板22に発熱部と発熱部
を駆動する駆動回路29とを、それぞれ前記シリコン基
板22を利用して形成することにより、発熱素子のドツ
ト数が多くなっても前記駆動回路と制御装置との接続用
の信号線等からなる端子群43を少なく抑えることがで
き、半田付は箇所も少なく、実装が容易であり、製造コ
ストも低廉となる。
In the thermal head 21 of this embodiment manufactured in this way, since the thermal conductivity of the silicon substrate 22 which is a semiconductor substrate is 8, it is possible to suppress the amount of heat storage to a small value, and furthermore, it is possible to keep the amount of heat storage small. The porous silicon oxide 28 as the F side of the porous 71 in the R section is thin and has low thermal conductivity, so it has high responsiveness to heating and cooling. Therefore,
According to the thermal head 21 of this embodiment, high-speed, high-quality printing can be performed with low power consumption. Furthermore, by forming the heat generating section and the drive circuit 29 for driving the heat generating section on the silicon substrate 22 which is a semiconductor substrate using the silicon substrate 22, the drive circuit 29 can be used even if the number of dots of the heat generating elements increases. The terminal group 43 consisting of signal lines for connecting the circuit and the control device can be kept small, the number of soldering points is small, the mounting is easy, and the manufacturing cost is low.

また、前記第3図から第10図に示すサーマルヘッドの
製造方法は、シリコン基板22に多孔質酸化シリコン2
8および駆動回路29の順に設()たが、駆動回路29
の配線材料をW等の高融点金属を用いて形成することに
より、駆動回路29および多孔質酸化シリコン28の順
に設けるようにしてもよいことは勿論である。
Further, in the method of manufacturing the thermal head shown in FIGS. 3 to 10, a porous silicon oxide layer is formed on the silicon substrate 22.
8 and the drive circuit 29 (), but the drive circuit 29
Of course, the drive circuit 29 and the porous silicon oxide 28 may be provided in this order by forming the wiring material using a high melting point metal such as W.

第11図は本発明のサーマルヘッドの他の実施例を示す
FIG. 11 shows another embodiment of the thermal head of the present invention.

本実施例は、第1図および第2図のサーマルヘッド21
における端子群43の取出位置を、シリコン基板22の
発熱素子39が配設されている端縁と反対側の端縁部に
配置し、その複数のサーマルヘッド21a、21a・・
・を各発熱素子39が1列状に配列するように整列させ
て設置して、ラインヘッド44としたものである。この
場合、各サーマルヘッド21aの発熱素子39の抵抗値
差の小さいものを用いることにより、抵抗値差が小さく
1ライン状を均一濃度に印字できるラインヘッド44を
得ることができる。
In this embodiment, the thermal head 21 shown in FIGS.
The extraction position of the terminal group 43 is arranged at the edge of the silicon substrate 22 opposite to the edge on which the heating element 39 is disposed, and the plurality of thermal heads 21a, 21a, .
The heating elements 39 are arranged and installed in a line to form a line head 44. In this case, by using heating elements 39 of each thermal head 21a that have a small difference in resistance value, it is possible to obtain a line head 44 that has a small difference in resistance value and can print one line with uniform density.

なお、本発明は前記実施例に限定されものではなく、必
要に応じて変更することができるものである。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be modified as necessary.

(発明の効果〕 以」ニ説明したように本発明のサーマルヘッドお上びぞ
の製造方法は構成され作用するものであるから、半導体
基板に発熱部と発熱部を駆動する駆動回路とを、それぞ
れ前記半導体基板を利用して形成することにより、発熱
素子のドツト数が多くなっても前記駆動回路と制御装置
との接続用の信号線等からなる端子群を少なく抑えるこ
とができ、半田付は箇所も少なく、実装が容易であり、
製造コストも低廉となり、しかも、印字の高密度、高精
細化および高速化を図る等の効果を奏する。
(Effects of the Invention) Since the method for manufacturing a thermal head and groove of the present invention is configured and operates as explained in d below, a heat generating part and a drive circuit for driving the heat generating part are respectively provided on a semiconductor substrate. By using the semiconductor substrate for formation, even if the number of dots in the heating element increases, the number of terminals consisting of signal lines for connecting the drive circuit and the control device can be kept small, and soldering is unnecessary. There are few places and it is easy to implement.
The manufacturing cost is also low, and moreover, there are effects such as high density, high definition, and high speed printing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は本発明のサーマルヘッドの一実施
例を示し、′:J41図は構成各部の上下関係に拘らず
に構成各部を実線で示した平面図、第2図は第1図の■
−■線に沿った断面図、第3図から第10図はそれぞれ
本発明のサーマルヘッドの製造方法に沿った工程を示す
第2図と同様の断面図、第11図はラインヘッド状にし
た本発明の他のサーマルヘッドの実施例を示す概略平面
図、第12図から第14図はそれぞれ従来のサーマルヘ
ッドを示す概略平面図、第15図はサーマルヘッドとリ
ボンカセットとの関係を示す斜視図、第16図は従来の
サーマルヘッドを示す平面図、第17図はサーマルヘッ
ド部分のみの底面図である。 21・・・サーマルヘッド、22・・・シリコン基板、
28・・・多孔質酸化シリコン、29・・・駆動回路、
36・・・発熱抵抗体層、39・・・発熱素子。 第 図 第 回 」■ 第 11凹 第14回
Figures 1 and 2 show an embodiment of the thermal head of the present invention. Figure 1: J41 is a plan view showing each component with solid lines regardless of the vertical relationship of each component, and Figure 2 is a plan view of the thermal head of the present invention. ■ of the diagram
3 to 10 are the same sectional views as FIG. 2 showing the steps in the manufacturing method of the thermal head of the present invention, and FIG. 11 is a line head-shaped cross-sectional view. A schematic plan view showing another embodiment of the thermal head of the present invention, FIGS. 12 to 14 are schematic plan views showing conventional thermal heads, and FIG. 15 is a perspective view showing the relationship between the thermal head and the ribbon cassette. 16 is a plan view showing a conventional thermal head, and FIG. 17 is a bottom view of only the thermal head portion. 21... Thermal head, 22... Silicon substrate,
28... Porous silicon oxide, 29... Drive circuit,
36...Heating resistor layer, 39...Heating element. 11th concave 14th

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)半導体基板と、その半導体基板上に、半導体基板を
利用して形成された発熱部と前記発熱部に駆動電流を通
電制御する駆動回路とを有することを特徴とするサーマ
ルヘッド。 2)半導体基板に発熱部の熱絶縁部となるポーラスオキ
サイドと前記発熱部に駆動電流を通電制御する駆動回路
とを設け、その後、前記ポーラスオキサイドの上部に前
記発熱部の発熱素子を配設するとともにこの発熱素子と
前記駆動回路とを接続形成することを特徴とするサーマ
ルヘッドの製造方法。
[Scope of Claims] 1) It is characterized by having a semiconductor substrate, a heat generating part formed using the semiconductor substrate on the semiconductor substrate, and a drive circuit that controls the supply of a drive current to the heat generating part. thermal head. 2) A semiconductor substrate is provided with a porous oxide serving as a heat insulating part of a heat generating part and a drive circuit that controls the supply of a drive current to the heat generating part, and then a heat generating element of the heat generating part is arranged above the porous oxide. A method for manufacturing a thermal head, comprising the step of connecting the heating element and the drive circuit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0949479A1 (en) * 1998-04-09 1999-10-13 DaimlerChrysler AG Semiconductor igniter
US7556902B2 (en) 2004-08-27 2009-07-07 Ricoh Company, Ltd. Aromatic polyester resin, and electrophotographic photoconductor and image forming apparatus using thereof
JP2021100826A (en) * 2016-09-15 2021-07-08 ローム株式会社 Thermal print head

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