JPH04201575A - サーマルヘツド - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、ファクシミリやプリンタなどの感熱印字記録
装置に使用されるサーマルヘッドに関する。

【従来の技術】

図４はセラミック基板を用いた従来のサーマルヘッドの
発熱抵抗体部分周辺の構成を示したものである。同図に
おいて、１はアルミナ等のセラミック基板、２はその表
面に形成された高融点ガラスから成るグレーズ層を示す
。グレーズ層２の上には、Ｔａ−８ｉ０２、ＲｕＯ２等
の発熱抵抗体３、Ａ１、Ａｕ等から成る共通電極４ａ及
び個別電極４ｂ、Ｓ　１Ａ１ＯＮ、Ｓ　ｉＯＮ、非晶質
ガラス等の保護膜５が順次積層された構成となっている
。 このサーマルヘッドは、薄膜方式の場合、蒸着法あるい
はスパッタ法にて、厚膜方式の場合には印刷・焼成にて
成膜されるが、基本的には同様の構成である。 図５から図７にセラミック基板を用いた従来のサーマル
ヘッド全体の構成を示す。図５は発熱抵抗体３を形成し
たセラミック基板１と硬質印刷配線板７を組み合わせた
例で、両基板１と７との間の電気的な接続は、発熱抵抗
体３の駆動制御用ＩＣ９をワイヤーボンドするＡｕ線を
利用している。 図６及び図７は発熱抵抗体３を形成したセラミック基板
１と補強板１０を貼り付けたＦＰＣ（フレキシブル基板
）１１を組み合わせた例で、両基板１と１１との間の電
気的な接続は、図６においてはゴム１２による圧接を利
用しており、図７においては半田の熱圧着を利用してい
る。なお、図中１３は放熱板である。 以上のようなサーマルヘッドにおいては、発熱抵抗体部
分を形成する製造プロセス上、少なくとも数百度の熱を
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。 しかし、セラミック基板は加工性が悪いため、既に述べ
たように硬質印刷配線板やＦＰＣと組み合わせた構成を
とっており、材料コストが高くなる上、組立工程上も工
程数が多（なり、不良の発生が多くなりがちである。 これらの問題点を解決するため、本願出願人は、３００
〜４００℃以上の耐熱性を有し、かつ一般の硬質印刷配
線板と同様の加工性を持った耐熱性絶縁樹脂基板を用い
た、電気的には基板−枚から成るサーマルヘッドを提案
した。 例えば、特願平１−２６０５２９、特願平２−２５２９
２６にて示されたものだが、その構造を図８に示す。同
図では耐熱性絶縁樹脂基板１４として通常の硬質印刷配
線板と同様に、耐熱性クロスに耐熱性樹脂を含浸させた
層１５上に、銅箔を張った銅張板を用い、その銅箔を通
常のパターン形成法にてエツチングし、発熱抵抗体付近
に銅箔をベタで残し放熱層１６としている。その上に蓄
熱層として絶縁膜１７を例えばポリイミドにて形成し、
さらに発熱抵抗体１８、共通電極１９ａ１個別電極１９
ｂ及び保護膜２０を順次積層した構成となっている。 この構成のサーマルヘッドでは、図９に示す様に、発熱
抵抗体１８とともにその駆動制御回路部品（その中の駆
動制御用ＩＣを９で示す）、外部回路との接続のための
コネクタ２１も一枚の耐熱性絶縁樹脂基板上に実装でき
、かつそれらの間の接続配線はスルーホールによる両面
配線あるいは２層配線により銅張板の銅箔を用いること
ができるため、電気的には基板−枚から成るサーマルヘ
ッドとなる。

【発明が解決しようとする課題】

図８１図９に示した構成のサーマルヘッドでは、通常の
硬質印刷配線板と同様の加工法を適用できる耐熱性絶縁
樹脂基板を用いており、スルーホールによる両面配線あ
るいは２層配線とすることにより発熱抵抗体をはじめ、
その駆動制御回路部品、外部回路との接続のためのコネ
クタ部品及びこれらの間の接続配線までを一枚の絶縁基
板上に一体形成・実装でき、電気的にはこの基板−枚に
てサーマルヘッドが形成されることになる。 しかし、蓄熱層としてポリイミドのように蓄熱性の優れ
た材料を用いているにも拘わらず、図８の如く、発熱部
２２が電極部１９ａ、１９ｂよりへこんでいる構造とな
っており、紙当たり性があまり良くないため、その特性
を充分に活かしていない。 本発明は、上記に鑑み、銅張耐熱性絶縁樹脂基板を用い
たサーマルヘッドにおいて、発熱部の紙当たり性を良好
にし得る構造のサーマルヘッドの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

本発明請求項１による課題解決手段は、図１〜図３の如
く、銅張耐熱性絶縁樹脂基板を用いたサーマルヘッドに
おいて、発熱抵抗体１８の発熱部２２の下層にポリイミ
ド樹脂より成る凸部２５を形成したものである。 さらに、請求項２による課題解決手段は、銅張耐熱性絶
縁樹脂基板上に、発熱抵抗体駆動素子をフェイスダウン
ボンディングにて実装し、かつその半田バンブの流れ防
止用の半田ダムとしてポリイミド樹脂を用いたことであ
る。

【作用】 上記請求項１による課題解決手段において、発熱抵抗体
１８の発熱部２２の下層にポリイミドから成る凸部２５
を設けると、発熱部２２がその周辺部より突出し、紙当
たり性が向上する。 また、請求項２による課題解決手段において、発熱抵抗
体１８の駆動素子９をフェイスダウンボンディングによ
り実装する場合、その半田バンブのリフロー時の流れ防
止用のダムとしてポリイミドを用いると、この半田ダム
と発熱部２２の下層の凸部２５とを同時に形成できるの
で、新たな工程を追加することなく発熱部が突出する。

【実施例】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１はこの発明の実施例の発熱抵抗体部周辺の断面拡大
図を示し、図２は本実施例のサーマルヘッドの全体構成
図、図３は本実施例に使用する銅張耐熱性絶縁樹脂基板
の断面図を示す。 まず、本実施例に使用する銅張耐熱性絶縁樹脂基板の構
成を図３に基づいて説明する。 銅張耐熱性絶縁樹脂基板１４は、耐熱クロス（例えばガ
ラス繊維）に耐熱樹脂（例えばポリイミド）を含浸させ
た層１５の両側に銅箔１６ａ、１６ｂを配した両面銅張
板（もちろん片面のみに銅箔を張った片面板を用いても
よい）となっており、通常のガラスエポキシ基板等の硬
質印刷配線板と同様の加工法が適用できる。 しかも、銅張耐熱性絶縁樹脂基板１４は、耐熱クロス及
び耐熱樹脂を使用しているため、３００〜４００℃以上
の温度に耐える耐熱性を有している。 次に図１を基づいて、本実施例の発熱抵抗体部周辺の構
成について説明する。図３に示す構成の銅張耐熱性絶縁
樹脂基板１４の銅箔を通常の硬質印刷配線板と同様の配
線パターン形成法を用いて、所望のパターンにエツチン
グし放熱層１６を形成する。放熱層１６は図２の２６で
示す発熱抵抗体周辺部に放熱性と効率のバランスを考慮
して形成すればよい。 また、このとき同時に同図の２７で示す発熱抵抗体１８
を通電制御する制御回路部品や外部回路との接続のため
のコネクタ２１等を実装する部品搭載部分の配線パター
ンの一部もエツチングにより形成する。 次にこのエツチングされた銅箔パターン上にＮｉ、Ａｕ
メツキを施す。次にポリイミドワニスをスピンコード、
ロールコート、スクリーン印刷等により全面に塗布、仮
硬化した後エツチングし、さらに本硬化し、放熱層１６
を覆う絶縁層１７とする。 その上に発熱抵抗体１８の発熱部２２にあたる部分のみ
、ポリイミドをもう１層同様の方法にて成膜し、凸部２
５を形成する。 その上に発熱抵抗体１８としてＴａ−８ｉ０２をスパッ
タ法にて膜形成する。 このとき、図１のＡに示すように、ポリイミドから成る
凸部２５の端部は、なだらかなテーパーをもっているた
め、発熱抵抗体１８のステップカバレッジは問題とはな
らない。 さらに、発熱抵抗体１８の上に共通電極１９ａ及び個別
電極１９ｂとしてＡＩ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。 このとき、同時に図２の２７で示す発熱抵抗体１８を通
電制御する制御回路部品や外部回路との接続のためのコ
ネクタ２１等を実装する部品搭載部分の配線パターンの
一部も形成される。 その後、発熱抵抗体１８を所望のパターンにエツチング
・分離し、その上に保護膜２０として５ｉＡＩＯＮ、５
ｉＯＮ等をスパッタ法あるいは蒸着法にて膜形成する。 なお、上記絶縁層１７及び凸部２５の形成に使用するポ
リイミドワニスとしては、例えば東しく株）製のセミコ
ファインあるいはトレニース、チッソ（株）製のＰＳＩ
−Ｇシリーズ等がある。 また、発熱抵抗体１８の駆動制御用ＩＣ（歯２の９で示
されている）がフェイスダウンボンディングにて実装さ
れ、かつその半田バンブのリフロー時における流れ防止
用のダムとしてポリイミドが用いられている場合には、
この半田ダムと凸部２５とを同時に形成する。そうする
と、ポリイミドから成る凸部２５を形成するのに新たな
工程を追加する必要がなくなり、コストアップにもなら
ず特に有効である。 すなわち、半田流れ防止用のダムとしてのポリイミドの
厚さは通常３μ以下、一方蓄熱層としてのポリイミドの
厚さは通常１０〜２０μ程度で、この２つのポリイミド
は同時に形成することができないため２回に分けて形成
しており、したがって、半田流れ防止用ダムの形成と同
時に凸部２５を形成することにより、新たな工程を追加
する必要がない。 次に図２によりサーマルヘッド全体の構成を説明する。 図１で示す発熱抵抗体部分を形成済みの耐熱性絶縁樹脂
基板上には、発熱抵抗体１８の形成と同時に、発熱抵抗
体１８を駆動制御する制御回路部品や外部回路との接続
のためのコネクタ等を実装する部品搭載部２７の接続配
線を、スルーホールを用いた両面配線やポリイミド絶縁
層とした２層配線として形成することができる。 したがって、発熱抵抗体１８を駆動制御する駆動制御用
ＩＣ９をフェイスダウンボンディング（もちろんワイヤ
ーボンディングでもよい）により実装し、他の電気部品
（図示はしていない）及び外部回路との接続のためのコ
ネクタ２１を部品搭載部２７に半田付実装することによ
り、−枚の基板上にサーマルヘッドが完成する。 以上のようにして形成したサーマルヘッドは、−枚の基
板から成っている上、発熱部が周辺部より突出した構造
となっているため、紙当たり性が著しく向上しており、
蓄熱層として用いているポリイミドの特性を充分に活か
した省電力のサーマルヘッドとなる。 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、焼成温度と耐熱性絶縁樹脂基板の耐熱温度が
将来同程度の温度となれば、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。 なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。

【発明の効果】

以上の説明から明らかな通り、本発明請求項１によれば
、発熱抵抗体の発熱部がその周辺部より突出した構造と
なるため、紙当たり性が向上し、蓄熱層として用いてい
るポリイミドの特性を充分に活かした省電力のサーマル
ヘッドが実現できる。 また、請求項２によると、発熱抵抗体の駆動素子をフェ
イスダウンボンディングにより実装する場合、半田バン
ブのリフロー時の流れ防止用のダムとしてポリイミドを
用いると、凸部の形成のため新たな工程を追加すること
なく発熱部を突出させることができ、極めて有効である
。 また、発熱抵抗体を駆動制御する制御回路部品や外部回
路との接続のためのコネクタ等を実装する部品搭載部の
接続配線を、スルーホールによる両面配線やポリイミド
を絶縁層とした２層配線とすることにより、発熱抵抗体
と同じ基板上に形成できるため、−枚の基板から成るサ
ーマルヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図１はこの発明の実施例のサーマルヘッドの発熱抵抗体
部周辺の断面拡大図である。 図２はこの発明の実施例のサーマルヘッドの全体構成図
である。 図３は銅張耐熱性絶縁樹脂基板の断面図である。 図４はセラミック基板使用の従来のサーマルヘッドの発
熱抵抗体部周辺の断面拡大図である。 図５はセラミック基板使用の従来のサーマルヘッドの全
体構成図である。 図６は同じくゴムによる圧接を利用してセラミック基板
とフレキシブル基板とを電気的に接続したサーマルヘッ
ドの全体構成図である。 図７は同じく半田の熱圧着を利用してセラミック基板と
フレキシブル基板とを電気的に接続したサーマルヘッド
の全体構成図である。 図８は先行技術によるサーマルヘッドの発熱抵抗体部周
辺の断面拡大図である。 図９は先行技術によるサーマルヘッドの全体構成図であ
る。 ９　駆動素子 １４　銅張耐熱性絶縁樹脂基板 １５　耐熱性クロスに耐熱性樹脂を含浸させた層１６ａ
、１６ｂ銅箔 １７　絶縁層 １８　発熱抵抗体 １９ａ　　共通電極 １９ｂ　　個別電極 ２０　保護膜 ２１　コネクタ ２５　ポリイミドより成る凸部 ２６　発熱抵抗体周辺部 ２７　部品搭載部 Ａ　　凸部の端部テーパ一部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銅張耐熱性絶縁樹脂基板上に、ポリイミド
   樹脂より成る蓄熱層、複数の発熱抵抗体、該発熱抵抗体
   に電力を供給する共通電極及び個別電極、保護層を備え
   たサーマルヘッドにおいて、該発熱抵抗体の発熱部の下
   層にポリイミド樹脂より成る凸部を形成したことを特徴
   とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、
   銅張耐熱性絶縁樹脂基板上に、発熱抵抗体駆動素子をフ
   ェイスダウンボンディングにて実装し、かつその半田バ
   ンプの流れ防止用の半田ダムとしてポリイミド樹脂を用
   いたことを特徴とするサーマルヘッド。