JPH04201576A - Thermal head and manufacture thereof - Google Patents

Thermal head and manufacture thereof

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JPH04201576A
JPH04201576A JP33857990A JP33857990A JPH04201576A JP H04201576 A JPH04201576 A JP H04201576A JP 33857990 A JP33857990 A JP 33857990A JP 33857990 A JP33857990 A JP 33857990A JP H04201576 A JPH04201576 A JP H04201576A
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JP
Japan
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heat
thermal head
film
protective film
solder
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Pending
Application number
JP33857990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Muratani
村谷 伸幸
Masato Kawanishi
真人 川西
Mitsuhiko Yoshikawa
吉川 光彦
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a thermal head at low costs without employing complicated heat treatment and to save the material costs and to improve yield ratio by providing a solder dam on a connecting electrode for a heat-generating resistor-driving device, and by making the solder dam formed of a material same as that of protection film. CONSTITUTION:For a thermal head in which a radiating layer that promotes radiation from copper foils 21a of a double-face copper-plated high heat-resistant resin substrate 20, and a heat accumulating layer formed of polyimide resin 22 in low thermal conductivity are layered on the aforementioned double-face copper-plated high heatresistant resin substrate 20, and a heat-generating resistor 23, electrodes 25, 26, and 27 and a protection film 28 are further formed in layeres one after another, and a control device 24 that controls driving of the heat-generating resistor 23 is mounted, a solder dam 29 that prevent the solder from spreading in the amount more than the specified one is provided on a connecting electrode 27 of the heat-generating resistor-controlling device of the said thermal head. The solder dam 29 is formed of a material same as that of the protection film 28.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野] 本発明は、ファクシミリやプリンター等の印字用ヘッドとして利用されるサーマルヘッドに関し、基板として両面銅張高耐熱樹脂基板、蓄熱層としてポリイミド樹脂を用い、フェイスダウンボンディング方式にて発熱抵抗体駆動用制御素子を実装するサーマルヘッドに係る。 【従来の技術】[Industrial application field] The present invention relates to a thermal head used as a printing head for facsimile machines, printers, etc. The present invention uses a double-sided copper-clad high heat-resistant resin substrate as the substrate, a polyimide resin as the heat storage layer, and uses a face-down bonding method to control the driving of the heating resistor. It relates to a thermal head that mounts elements. [Conventional technology]

従来、この種のサーマルヘッドの形成に於いては、ポリ
イミドを塗布した両面銅張高耐熱樹脂基板全面に発熱抵
抗体膜を形成し、その上に導体膜を積層した後、導体膜
をパターン化して配線電極を形成し、配線電極と同一パ
ターンとなる様に抵抗体膜を除去し、さらに配線電極の
一部を除去することにより、発熱抵抗体を露出させて発
熱部を形成し、配線電極と発熱抵抗体駆動用制御素子と
のフェイスダウンポンディングパッド部のみ残して、保
護膜を低温成膜(150℃以下)できるスパッタ法にて
5iAION、5iPON、、5iBON、または5i
n2とT=a2O5の2層構造で形成し、その後高絶縁
性のポリイミド樹脂によりフェイスダウンボンディング
用の半田ダムを形成している。 第7図に従来のサーマルヘッドに係るフェースダウンボ
ンディング部の断面図を示す。 図中、1は高耐熱樹脂基板、2は銅めっき、3はニッケ
ルめっき、4は金めつき、5はポリイミド樹脂、9は半
田ダム、10は制御素子(ドライバーIC)である。
Conventionally, in forming this type of thermal head, a heating resistor film is formed on the entire surface of a double-sided copper-clad high heat-resistant resin substrate coated with polyimide, a conductor film is laminated on top of the heat-generating resistor film, and then the conductor film is patterned. to form a wiring electrode, remove the resistor film so that it has the same pattern as the wiring electrode, and further remove a part of the wiring electrode to expose the heating resistor and form a heating part. 5iAION, 5iPON, 5iBON, or 5i using a sputtering method that enables low-temperature film formation (below 150°C) to form a protective film, leaving only the face-down bonding pad area between the heat-generating resistor drive control element and the
It is formed with a two-layer structure of n2 and T=a2O5, and then a solder dam for face-down bonding is formed using a highly insulating polyimide resin. FIG. 7 shows a cross-sectional view of a face-down bonding portion of a conventional thermal head. In the figure, 1 is a high heat-resistant resin substrate, 2 is copper plating, 3 is nickel plating, 4 is gold plating, 5 is polyimide resin, 9 is a solder dam, and 10 is a control element (driver IC).

【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、従来の駆動用制御素子としてフリップチ
ップを搭載するサーマルヘッドは、半田ダム形成工程を
高絶縁性のポリイミド有機物を用いて、フォトリソグラ
フィ法によりパターン形成する工程により行っているこ
とから、次の様な課題がある。 (1)イミド化の熱処理条件の複雑さ、及び熱処理時に
於けるイミド化率の差異により、半田ダムの形状にばら
つきが生じる。 (2)ポリイミド樹脂の材料原価が高い。 (3)作業工程が大幅に増大する。 以上の様に、ポリイミド樹脂を使って半田ダムを形成す
る従来の製造方法に対しては、前述した課題を解決しな
ければならない。 また、保護膜に於いても5iA1ON等の膜をスパッタ
法により形成しているが、これには、以下の様な課題が
ある。 (1)成膜速度が100〜150人/分程度で限界であ
り、厚さとして3,0μm以上必要な保護膜を形成する
には成膜に要する時間が長く、生産効率が悪く、量産性
に向かない。 (2)段差部のステップ力バレツヂが悪い。 (3)エツチングレートが遅(、半田ダムとして使用す
るためには、コストアップとなる。 本発明は、上記に鑑み、 (1)ドライバーICと接続するための半田ダムとして
、ポリイミド樹脂を使用せず、サーマルヘッドの保護膜
を利用することにより、複雑な熱処理工程、材料原価等
が省かれ、コスト面、歩留り向上に大きく寄与する。 (2)保護膜として、プラズマ化学的気相成長(P−C
VD)法によるSiON膜とすることにより、成膜速度
のアップ、ステップカバレツヂの向上、フォトリソグラ
フィ加工時のエツチングレートのアップを図り、より生
産性、信頼性に富んだ構造となる。 といったサーマルヘッド及びその製造方法の提供を目的
とする。
However, in conventional thermal heads equipped with flip chips as drive control elements, the solder dam formation process is performed using a highly insulating polyimide organic material and a pattern formation process using photolithography. There are various challenges. (1) The shape of the solder dam varies due to the complexity of the heat treatment conditions for imidization and the difference in the imidization rate during the heat treatment. (2) The material cost of polyimide resin is high. (3) The work process increases significantly. As described above, the above-mentioned problems must be solved in the conventional manufacturing method of forming a solder dam using polyimide resin. Further, as a protective film, a film such as 5iA1ON is formed by a sputtering method, but this method has the following problems. (1) The film-forming speed is limited to about 100 to 150 people/min, and it takes a long time to form a protective film with a thickness of 3.0 μm or more, resulting in poor production efficiency and difficulty in mass production. Not suitable for (2) Poor stepping force balance at the stepped portion. (3) The etching rate is slow (and the cost increases when used as a solder dam.) In view of the above, the present invention (1) uses polyimide resin as a solder dam for connection with a driver IC. First, by using a protective film for the thermal head, complicated heat treatment processes and material costs can be omitted, greatly contributing to cost and yield improvements. (2) As a protective film, plasma chemical vapor deposition (P -C
By forming the SiON film using the VD) method, it is possible to increase the film formation rate, improve step coverage, and increase the etching rate during photolithography processing, resulting in a structure with higher productivity and reliability. The purpose of the present invention is to provide a thermal head and a method for manufacturing the same.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本発明請求項1による課題解決手段は、第1゜2図の如
く、ベース基板として両面銅張高耐熱性樹脂基板2Oが
使用され、該ベース基板上に、両面銅張高耐熱性樹脂基
板2Oの銅箔21aから放熱性を助長するための放熱層
と、該放熱層を被覆する熱伝導率の低いポリイミド樹脂
22より成る蓄熱層とが積層され、発熱抵抗体23、電
極25゜26、27及び保護膜28が順次形成され、該
発熱抵抗体23の駆動を制御する制御素子24が実装さ
れたサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体駆動用制
御素子24の接続用電極27上に、所定以上の半田が拡
がるのを防止するための半田ダム29が設けられ、該半
田ダム29は、前記保護膜28と同一材料にて形成され
たものである。 また、請求項2による課題解決手段は、請求項1記載の
サーマルヘッドにおいて、保護膜28としてプラズマ化
学的気相成長法にてSiON膜を形成し、この成膜条件
として成膜温度250〜300°C1使用ガスとして5
IH4、N2oSN2の混合ガスを用い、少なくともS
iH4とN2Oとの比を0.5≦N2O/SiH4≦1
としたものである。
The means for solving the problem according to claim 1 of the present invention is as shown in FIG. A heat dissipation layer for promoting heat dissipation from the copper foil 21a and a heat storage layer made of polyimide resin 22 with low thermal conductivity covering the heat dissipation layer are laminated, and the heat generating resistor 23, electrodes 25, 26, 27 are laminated. In a thermal head in which a control element 24 for controlling the drive of the heat generating resistor 23 is mounted, and a protective film 28 is sequentially formed, a predetermined amount or more is applied on the connection electrode 27 of the control element 24 for driving the heat generating resistor 23. A solder dam 29 is provided to prevent the solder from spreading, and the solder dam 29 is made of the same material as the protective film 28. Further, the problem solving means according to claim 2 is that in the thermal head according to claim 1, a SiON film is formed as the protective film 28 by a plasma chemical vapor deposition method, and the film forming conditions are a film forming temperature of 250 to 300. °C1 5 as gas used
Using a mixed gas of IH4, N2oSN2, at least S
The ratio of iH4 and N2O is 0.5≦N2O/SiH4≦1
That is.

【作用】[Effect]

上記課題解決手段において、半田ダム29を、保護膜(
SiON膜)28と同一材料にて形成することにより、
保護膜の形成を量産性に富んだP−CVD法を採用でき
、また両面銅張高耐熱樹脂基板2Oへの熱的ダメージも
最大300℃であるためほとんどない。 また、フェースダウンボンディング用の半田ダム29の
形成時のドライエツチングも、成膜温度250〜300
℃、成膜ガス比0.5≦N 2O / Si上4≦1の
条件で行うことにより、エツチングレートの速い膜形成
が可能となる。 さらに、保護膜28と半田ダム29とを同時に形成する
ことになるので、保護膜の形成後に電極25.26.2
7を被膜するスクリーン印刷工程が不要となり、コスト
的にも有利となる。しかも、下地となる電極25.26
.27との密着性も優れており、信頼性の向上を図るこ
とができる。 そして、保護膜28の形成時に、メタルマスクを使用す
ることなく、基板2Oの全面に保護膜を形成することが
できるので、ダストの付着による歩留の低下を防止して
、不良率を低減し、作業時間の短縮ができる。
In the above problem solving means, the solder dam 29 is covered with a protective film (
By forming it from the same material as the SiON film) 28,
The P-CVD method, which is highly suitable for mass production, can be used to form the protective film, and there is almost no thermal damage to the double-sided copper-clad high heat-resistant resin substrate 2O since the maximum temperature is 300°C. In addition, dry etching when forming the solder dam 29 for face-down bonding is performed at a film forming temperature of 250 to 300.
By performing the etching under the conditions of 0.5° C. and a film forming gas ratio of 0.5≦N 2 O/4≦1 on Si, a film with a high etching rate can be formed. Furthermore, since the protective film 28 and the solder dam 29 are formed at the same time, the electrodes 25, 26, 2 are formed after the protective film is formed.
This eliminates the need for a screen printing process for coating 7, which is advantageous in terms of cost. Moreover, the underlying electrode 25.26
.. It also has excellent adhesion with No. 27, and can improve reliability. Furthermore, when forming the protective film 28, the protective film can be formed on the entire surface of the substrate 2O without using a metal mask, thereby preventing a decrease in yield due to dust adhesion and reducing the defective rate. , the work time can be shortened.

【実施例】【Example】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 第1図は本発明の一実施例を示すサーマルヘッドに係る
フェースダウンボンディング部の断面図、第2図(a)
〜(g)は同じくその製造工程順の構造を示す図、第3
図は第2図(a)に示す工程において共通電極、放熱層
及びフェースダウンポンディングパッド部をパターニン
グした状態を示す図、第4図は第2図(g)に示す工程
が終了した状態を示すサーマルヘッドの平面図である。 図において、2Oは両面銅張高耐熱樹脂基板であり、ガ
ラス繊維にエポキシ樹脂を含浸して形成した高耐熱を有
するがラスエポキシ基板をベースとし、この基板の表裏
両面に、銅箔21a、21bが張り付けられている。 そして、銅箔21a、21bは、エツチングにより放熱
層がパターン形成され、裏面銅箔21bは、エツチング
等を行わず、そのまま使用される。 裏面銅箔21bは、後述の発熱抵抗体23からの熱を速
やかに拡散し、次いで裏面銅箔21bに接着されるヒー
トシンク(図示せず)に熱を伝えることにより、放熱性
を向上させている。また、サーマルヘッド製造中におい
て、高耐熱樹脂基板1の熱変形を防止する層として機能
し、基板2Oの反りやうねりの防止を行う。 前記放熱層の表面銅箔21aは、ポリイミド樹脂22か
ら成る蓄熱層により被覆されている。このポリイミド樹
脂は、熱拡散率が0.11 (mm”/5ec)のシロ
キサン結合を含んでいる。よって、基板2O側にロスす
る熱が減少して感熱紙に伝わる熱エネルギーの割合が高
くなり、省エネルギー化ができる。 また、ポリイミド蓄熱層上には、主走査方向に一列に配
置した複数個の発熱抵抗体23が積層されている。 発熱抵抗体23は、TTa−8to膜でできており、一
端に発熱抵抗体駆動用制御素子(ドライバーIC)24
と電気的に接続を行う個別配線電極25(第2図(g)
参照)と、他端に他の発熱抵抗体23と電気的に接続を
行う共通電極26(第2図(g)参照)とが配置されて
いる。 個別配線電極25の終端上には、ドライバーIC24の
接続(フェイスダウンボンディング)時ニドライ/<−
IC24と個別配線電極25とを半田を用いて電気的に
接続するためのドライバーIC接続(フェイスダウンポ
ンディング)用電極27(第2図(g)参照)が形成さ
れている。 そして、フェイスダウンボンディング用電極27、発熱
抵抗体23、共通電極26、個別配線電極25及びポリ
イミド蓄熱層22上には、保護膜28が形成されている
。 この保護膜28のフェイスダウンボンディング電極27
上には、所定以上の半田が拡がるのを防止するための半
田ダム29が形成されている。保護膜28は、耐湿、耐
酸化、耐摩耗防止膜として機能する。 なお、第1図中、40は半田バンブである。 ここで、上記サーマルヘッドの製造方法について詳述す
る。 まず、第2図(a)で、共通電極と放熱層を兼ねた構造
にする部分と、フェースダウンポンディングパッド部に
なる部分を、第3図の様に、両面鋼張高耐熱基板1の厚
さ9.0μmの表面銅箔21aをフォトリソグラフィ後
、塩化第2鉄等のエツチング液にてパターニングする。 次に、第2図(b)の様に、無電解めっき法により、ニ
ッケルめっき30を1.0〜1.5μm1つづいて金め
つき31を0.07〜0.1μm程度被覆する。これは
、フェースダウンの電極表面を半田となじみの良い金3
1にするための工程であり、ニツケノにめつきば、金3
1と下地銅箔21aとの拡散防止用に用いたものである
。 そして、その上全面に、蓄熱層と電気絶縁を兼ねて、高
耐熱絶縁性樹脂であるポリイミド樹脂22を15μm程
度、全面にロールコータ法、またはスピンコーター法に
より塗布し、直ちに12O℃で7分間硬化させた後、2
O0℃で30分間半硬化させる。 次に、共通電極のコンタクト部と、フェースダウンポン
ディングパッド部とのポリイミド樹脂を除去するため、
フォトリソグラフィを行い、ヒラジン、エチレンジアミ
ンの混合エツチング液にて第2図(C)の様にパターニ
ングする。 その後、300℃で30分間本硬化し、さらに赤外加熱
炉にて裏面を冷却しながら表面温度を350℃程度で3
0分間加熱し、ポリイミド蓄熱層形成のプロセスを行う
。 次に、発熱抵抗体膜33としてTa−8i0232を2
O00人程度1スパッタ法にて全面に形成し、この上に
配線電極として導体薄膜を、Al−8t(1%)を80
00人穆度1スパッタ法、または蒸着法にて形成し第2
図(d)の構造とする。 そして、導体薄膜による配線パターンを形成するため、
フォトリソグラフィ法によりリン酸等で、ウェットエツ
チングしてパターニングし、さらにその導体配線と同一
パターンで、導体配線下の薄膜抵抗パターンをCF4+
O□系のドライエツチング法にてパターニングし、さら
に導体配線の一部をフォトリソグラフィ法によりリン酸
等でウェットエツチングし、発熱抵抗体23を露出させ
て発熱部を形成し、第2図(e)の様に配線電極部をフ
ェースダウンボンディング用電極と接続させて形成する
。 その後、プラズマ化学的気相成長(P−CVD)装置を
用い、第2図(f)の様に、SiON膜を全面に5,0
μm積層して保護膜28を形成する。 そして、第2図(g)の様に、フォトリソグラフィ法に
より、CF4、・O4、N2O、N、系のドライエツチ
ングを行って、SiON膜の半田ダム29の部分をパタ
ーニングし、第4図に示すサーマルヘッドを得ることが
できる。 その成膜条件として、サーマルヘッドの保護膜としての
機能を持ち、また半田ダム形成時の加工性、つまりエッ
チレートの速い膜を作るために以下の条件で、成膜温度
とN2O/SiH4比をパラメータとして実験を行った
。なお、上記パラメータ以外の条件は公知の技術に基づ
いて設定した。 電極サイズ600mm、電極間距離25mm′、RF周
波数13.56MHzSRF電力2.OKW。 ガス圧0.9TorrSN!流量4750sccm。 SiH,流量190sccmとし、パラメータとして、
基板温度2O0°C〜300℃、N!0流量95sec
m 〜360secmを変化させて成膜した。 第5図に基板温度をパラメータにして成膜したSiON
膜の成膜レート、屈折率、NH4F+HFからなるバッ
ハフッ酸によるエツチングレート、CF410Rガスに
よるドライエッチレート、残留応力を示す。  ・ これから判る様に、残留応力は、275℃付近が圧縮応
力も最小であり、保護膜として適している。また、基板
材料から・プラズマCVD成膜時の  ゛温度限界が3
00℃程度であり、装置の温度ばらつき(±25℃)を
考慮すれば、実使用温度設定は、最高温度で275℃が
上限である。逆に、低温で生成膜したSiON膜ではデ
ポレートが速(、圧縮応力であるが、バッハフッ酸によ
るエツチングレートが速い。これは、膜の緻密性が悪い
ことを示しており、実際に225℃未満のSiON膜を
成膜し、印字走行テストを行うと耐摩耗性が著しく劣り
、クラックや剥離等が発生し、サーマルヘッドの保護膜
として適さない。よって、成膜温度は275℃が最適で
ある。 次に、第6図にNeo流量をパラメータとして成膜した
SiON膜の成膜レート、屈折率、バッハフッ酸エツチ
ングレート、ドライエツチングレート、残留応力を第5
図と同様に示す。 図示の如く、N、0流量を変えることにより、全ての特
性が大きく影響を受けるのが判る。これらの5iQN膜
について耐摩耗テストを行うと、摩耗量、耐クラツク性
、共にNeo流量の少ない方がペターである。また、ド
ライエツチングレートもN、0流量の少ない方が早(、
半田ダムのフォトリングラフィによるパターン形成に適
している。また、残留応力もN2O/SiH4≦1の条
件であれば圧縮側になっており、薄膜の積層構造に適し
ている。 ただし、NzO/S 1)(4<o、5になると圧縮応
力が大きく、基板の反りを助長させるため、好ましくな
い。よって、0.5≦N2O/SiH,≦1のガス比が
良好である。 すなわち、従来技術と同様に、配線部、発熱部を形成し
た後に、保護膜28を基板2Oの全面に成膜し、この保
護膜28のフェイスダウンパッド部を半田ダム29とな
る様に、フォトリソグラフィ技術にてパターン化して、
ドライエツチング等で除去し、保護膜を半田ダムとして
活用する。 上記の様な構造にすることにより、保護膜28の形成を
量産性に富んだP−CVD法を採用でき、また両面銅張
高耐熱樹脂基板2Oへの熱的ダメージも最大300℃で
あるためほとんどない。 また、フェースダウンボンディング用の半田ダム29の
形成時のドライエツチングも、成膜温度250〜300
℃、成膜ガス比0.5≦N2O/SiH4≦1の条件で
行うことにより、エツチングレートの速い膜形成が可能
となる。 さらに、保護膜28と半田ダム29とを同時に形成する
ことになるので、保護膜の形成後にり一ド電極25.2
6.27を被膜するスクリーン印刷工程が不要となり、
コスト的にも有利となる。しかも、下地リード電極25
.26.27との密着性も優れており、信頼性の向上を
図ることができる。 そして、保護膜28の形成時に、メタルマスクを使用す
ることなく、基板2Oの全面に保護膜を形成することが
でき、ダストの付着による歩留低下を防止して、不良率
を低減し、作業時間の短縮ができる。 なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではな(
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正及び変更を
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によると
、発熱抵抗体駆動用制御素子との接続するための半田ダ
ムとして、ポリイミド樹脂を使用せず、保護膜を利用し
ているので、複雑な熱処理ニー、材料原価等が省かれ、
コスト面、歩留り向上に大きく寄与することができる。 また、請求項2によると、保護膜として、成膜温度25
0〜300℃、成膜ガス比05≦N2O/SiH4≦1
の成膜条件でプラズマCVD法によるSiON膜を形成
することにより、成膜速度のアップ、ステップカバレッ
ヂの向上、フォトリソグラフィ加工時のエツチングレー
トのアップが図れ、より生産性、信頼性に富んだ構造と
することができる。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a face-down bonding part of a thermal head showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2(a)
~(g) is a diagram showing the structure in the order of the manufacturing process, the third
The figure shows the state in which the common electrode, heat dissipation layer and face-down bonding pad part have been patterned in the step shown in FIG. 2(a), and FIG. 4 shows the state after the step shown in FIG. 2(g) has been completed. FIG. 2 is a plan view of the thermal head shown in FIG. In the figure, 2O is a double-sided copper-clad high heat-resistant resin board, which has high heat resistance and is formed by impregnating glass fiber with epoxy resin. is attached. The copper foils 21a and 21b are etched to form a heat dissipation layer pattern, and the back copper foil 21b is used as is without being etched. The back copper foil 21b improves heat dissipation by quickly diffusing heat from a heat generating resistor 23, which will be described later, and then transmitting the heat to a heat sink (not shown) bonded to the back copper foil 21b. . Further, during the manufacture of the thermal head, it functions as a layer to prevent thermal deformation of the high heat resistant resin substrate 1, and prevents warping and waviness of the substrate 2O. The surface copper foil 21a of the heat dissipation layer is covered with a heat storage layer made of polyimide resin 22. This polyimide resin contains siloxane bonds with a thermal diffusivity of 0.11 (mm"/5ec). Therefore, the heat lost to the substrate 2O side is reduced and the proportion of thermal energy transmitted to the thermal paper is increased. , energy saving can be achieved. Also, a plurality of heating resistors 23 arranged in a line in the main scanning direction are laminated on the polyimide heat storage layer. The heating resistors 23 are made of a TTa-8to film. , a heating resistor driving control element (driver IC) 24 at one end.
Individual wiring electrodes 25 (Fig. 2 (g)
) and a common electrode 26 (see FIG. 2(g)) that is electrically connected to another heating resistor 23 at the other end. On the terminal end of the individual wiring electrode 25, when connecting the driver IC 24 (face-down bonding),
A driver IC connection (face-down bonding) electrode 27 (see FIG. 2(g)) is formed to electrically connect the IC 24 and the individual wiring electrode 25 using solder. A protective film 28 is formed on the face-down bonding electrode 27, the heating resistor 23, the common electrode 26, the individual wiring electrodes 25, and the polyimide heat storage layer 22. Face down bonding electrode 27 of this protective film 28
A solder dam 29 is formed on the top to prevent solder from spreading beyond a predetermined amount. The protective film 28 functions as a moisture-resistant, oxidation-resistant, and wear-resistant film. In addition, in FIG. 1, 40 is a solder bump. Here, the method for manufacturing the above-mentioned thermal head will be described in detail. First, in FIG. 2(a), the part that will serve as the common electrode and the heat dissipation layer, and the part that will become the face-down bonding pad part, are placed on the double-sided steel-clad high heat-resistant substrate 1, as shown in FIG. After photolithography is performed on the surface copper foil 21a having a thickness of 9.0 μm, it is patterned using an etching solution such as ferric chloride. Next, as shown in FIG. 2(b), 1.0 to 1.5 μm of nickel plating 30 is successively coated with gold plating 31 of about 0.07 to 0.1 μm by electroless plating. This is done by coating the face-down electrode surface with gold 3, which is compatible with solder.
It is a process to make it 1, and if you land on Nitsukeno, you will get 3 gold.
This was used to prevent diffusion between the copper foil 1 and the base copper foil 21a. Then, on the entire surface, polyimide resin 22, which is a highly heat-resistant insulating resin, is applied to the entire surface to a thickness of about 15 μm to serve as a heat storage layer and electrical insulation, using a roll coater method or a spin coater method, and immediately at 120° C. for 7 minutes. After curing, 2
Semi-cure at 00°C for 30 minutes. Next, in order to remove the polyimide resin from the contact part of the common electrode and the face-down bonding pad part,
Photolithography is performed and patterning is performed using a mixed etching solution of hirazine and ethylenediamine as shown in FIG. 2(C). After that, main curing was performed at 300°C for 30 minutes, and the surface temperature was raised to about 350°C for 30 minutes while cooling the back side in an infrared heating furnace.
Heating is performed for 0 minutes to perform the process of forming a polyimide heat storage layer. Next, Ta-8i0232 was used as the heating resistor film 33.
It is formed on the entire surface using a sputtering method of about 000 people, and on top of this a conductive thin film is applied as a wiring electrode, and 80% of Al-8t (1%) is applied.
Formed by sputtering method or vapor deposition method.
The structure is shown in figure (d). Then, in order to form a wiring pattern using a conductor thin film,
Patterning is done by wet etching with phosphoric acid or the like using photolithography, and then the thin film resistor pattern under the conductor wiring is patterned with CF4+ using the same pattern as the conductor wiring.
Patterning is performed using an O□-based dry etching method, and a portion of the conductor wiring is wet etched using phosphoric acid or the like using a photolithography method to expose the heating resistor 23 to form a heating section, as shown in FIG. 2 (e). ), the wiring electrode part is connected to the face-down bonding electrode. Thereafter, using a plasma chemical vapor deposition (P-CVD) device, a 5,0% SiON film is deposited on the entire surface as shown in Fig. 2(f).
A protective film 28 is formed by stacking layers of μm. Then, as shown in FIG. 2(g), the solder dam 29 portion of the SiON film is patterned by dry etching of CF4, .O4, N2O, N, and the like using photolithography. The thermal head shown can be obtained. The film formation conditions were as follows: the film formation temperature and N2O/SiH4 ratio were adjusted to form a film that functions as a protective film for the thermal head and has a fast etch rate for processability when forming solder dams. The experiment was conducted as a parameter. Note that conditions other than the above parameters were set based on known techniques. Electrode size 600mm, distance between electrodes 25mm', RF frequency 13.56MHzSRF power2. OKW. Gas pressure 0.9 TorrSN! Flow rate 4750sccm. SiH, flow rate 190 sccm, parameters:
Substrate temperature 200°C to 300°C, N! 0 flow rate 95sec
The film was formed while changing the time from m to 360 sec. Figure 5 shows the SiON film formed using the substrate temperature as a parameter.
The film deposition rate, refractive index, etching rate with Bach's hydrofluoric acid consisting of NH4F+HF, dry etching rate with CF410R gas, and residual stress are shown. - As can be seen, residual stress and compressive stress are at a minimum around 275°C, making it suitable as a protective film. In addition, due to the substrate material, the temperature limit during plasma CVD film formation is 3.
00°C, and considering the temperature variation (±25°C) of the device, the upper limit of the actual temperature setting is 275°C. On the other hand, in SiON films formed at low temperatures, the deposition rate is fast (compressive stress), but the etching rate with Bach's hydrofluoric acid is fast. This indicates that the density of the film is poor; When a SiON film is formed and a printing run test is performed, the abrasion resistance is extremely poor and cracks and peeling occur, making it unsuitable as a protective film for a thermal head.Therefore, the optimum film forming temperature is 275°C. Next, Figure 6 shows the film formation rate, refractive index, Bach hydrofluoric acid etching rate, dry etching rate, and residual stress of the SiON film formed using the Neo flow rate as a parameter.
Shown as in the figure. As shown in the figure, it can be seen that all the characteristics are greatly affected by changing the N,0 flow rate. When these 5iQN films were subjected to a wear resistance test, the one with the smaller Neo flow rate was better in terms of wear amount and crack resistance. Also, the dry etching rate is faster when the N, 0 flow rate is lower (,
Suitable for patterning solder dams by photolithography. Further, if the residual stress is N2O/SiH4≦1, it is on the compressive side and is suitable for a laminated structure of thin films. However, when NzO/S 1) (4<o, 5, the compressive stress becomes large and the warping of the substrate is promoted, which is not preferable. Therefore, a gas ratio of 0.5≦N2O/SiH, ≦1 is good. That is, as in the prior art, after forming the wiring portion and the heat generating portion, the protective film 28 is formed on the entire surface of the substrate 2O, and the face-down pad portion of this protective film 28 is formed so as to become the solder dam 29. Patterned using photolithography technology,
Remove it by dry etching etc. and use the protective film as a solder dam. With the above structure, the protective film 28 can be formed using the P-CVD method, which is highly suitable for mass production, and the thermal damage to the double-sided copper-clad high heat-resistant resin substrate 2O is limited to a maximum of 300°C. rare. In addition, dry etching when forming the solder dam 29 for face-down bonding is performed at a film forming temperature of 250 to 300.
By performing the etching under the conditions of 0.5° C. and a film forming gas ratio of 0.5≦N2O/SiH4≦1, it becomes possible to form a film with a high etching rate. Furthermore, since the protective film 28 and the solder dam 29 are formed at the same time, the single electrode 25.2 is formed after the protective film is formed.
The screen printing process to coat 6.27 is no longer necessary,
It is also advantageous in terms of cost. Moreover, the base lead electrode 25
.. It also has excellent adhesion with 26 and 27, and can improve reliability. Then, when forming the protective film 28, the protective film can be formed on the entire surface of the substrate 2O without using a metal mask, preventing a decrease in yield due to dust adhesion, reducing the defective rate, and improving the workability. It can save time. Note that the present invention is not limited to the above embodiments (
Of course, many modifications and changes can be made to the embodiments described above without departing from the scope of the invention. [Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to claim 1 of the present invention, a protective film is used instead of polyimide resin as a solder dam for connection with a control element for driving a heating resistor. This eliminates complicated heat treatment, material costs, etc.
This can greatly contribute to cost and yield improvement. According to claim 2, the protective film is formed at a film forming temperature of 25%.
0-300℃, film-forming gas ratio 05≦N2O/SiH4≦1
By forming a SiON film using the plasma CVD method under the following film-forming conditions, it is possible to increase the film-forming speed, improve step coverage, and increase the etching rate during photolithography processing, resulting in higher productivity and reliability. It can be a structure.

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

第1図は本発明の一実施例を示すサーマルヘッドに係る
フェースダウンボンディング部の断面図、第2図(a)
〜(g)は同じくその製造工程順の構造を示す図、 第3図は第2図(a)に示す工程において共通電極、放
熱層及びフェースダウンポンディングパッド部をパター
ニングした状態を示す図、第4図は第2図(g)に示す
工程が終了した状態を示すサーマルヘッドの平面図、 第5図は基板温度をパラメータにして成膜したSiON
膜の成膜レート、屈折率、NH,F+HFからなるバッ
ハフッ酸によるエツチングレート、CF4102ガスに
よるドライエッチレート、残留応力を示す図、 第6図はN2O流量をパラメータとして成膜したSiO
N膜の成膜レート、屈折率、バッハフッ酸エツチングレ
ート、ドライエツチングレート、残留応力を示す図、 第7図は従来のサーマルヘッドに係るフェースダウンボ
ンディング部の断面図である。 2O:両面銅張高耐熱樹脂基板、21a、21b:銅箔
、22:ポリイミド樹脂、23:発熱抵抗体、24:、
制御素子、25:個別配線電極、26:共通電極、27
:制御素子接続用電極、28:保護膜(S i ON膜
)、29:半田ダム。 出 願 人  シャープ株式会社
FIG. 1 is a sectional view of a face-down bonding part of a thermal head showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2(a)
~(g) are diagrams showing the structure in the same order of manufacturing steps; FIG. 3 is a diagram showing the state in which the common electrode, heat dissipation layer, and face-down bonding pad portion are patterned in the process shown in FIG. 2(a); Figure 4 is a plan view of the thermal head after the process shown in Figure 2(g) has been completed. Figure 5 is a SiON film formed using the substrate temperature as a parameter.
A diagram showing the film formation rate, refractive index, etching rate with Bach hydrofluoric acid consisting of NH, F + HF, dry etching rate with CF4102 gas, and residual stress. Figure 6 shows the SiO film formed using the N2O flow rate as a parameter.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a face-down bonding portion of a conventional thermal head. 2O: double-sided copper-clad high heat resistant resin substrate, 21a, 21b: copper foil, 22: polyimide resin, 23: heating resistor, 24:,
Control element, 25: Individual wiring electrode, 26: Common electrode, 27
: Control element connection electrode, 28: Protective film (S i ON film), 29: Solder dam. Applicant Sharp Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ベース基板として両面銅張高耐熱性樹脂基板が使用
され、該ベース基板上に、両面銅張高耐熱性樹脂基板の
銅箔から放熱性を助長するための放熱層と、該放熱層を
被覆する熱伝導率の低いポリイミド樹脂より成る蓄熱層
とが積層され、発熱抵抗体、電極及び保護膜が順次形成
され、該発熱抵抗体の駆動を制御する制御素子が実装さ
れたサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体駆動用制
御素子の接続用電極上に、所定以上の半田が拡がるのを
防止するための半田ダムが設けられ、該半田ダムは、前
記保護膜と同一材料にて形成されたことを特徴とするサ
ーマルヘッド。 2、請求項1記載のサーマルヘッドにおいて、保護膜と
してプラズマ化学的気相成長法にてSiON膜を形成し
、この成膜条件として成膜温度250〜300℃、使用
ガスとしてSiH_4、N_2O、N_2の混合ガスを
用い、少なくともSiH_4とN_2Oとの比を0.5
≦N_2O/SiH_4≦1としたことを特徴とするサ
ーマルヘッドの製造方法。
[Claims] 1. A double-sided copper-clad highly heat-resistant resin substrate is used as the base substrate, and a heat dissipation layer is provided on the base substrate to promote heat dissipation from the copper foil of the double-sided copper-clad highly heat-resistant resin substrate. and a heat storage layer made of polyimide resin with low thermal conductivity that covers the heat dissipation layer are laminated, a heat generating resistor, an electrode and a protective film are sequentially formed, and a control element for controlling the drive of the heat generating resistor is mounted. In the thermal head, a solder dam is provided on the connection electrode of the heating resistor driving control element to prevent solder from spreading beyond a predetermined amount, and the solder dam is made of the same material as the protective film. A thermal head characterized by being formed in. 2. In the thermal head according to claim 1, a SiON film is formed as the protective film by plasma chemical vapor deposition, and the film forming conditions include a film forming temperature of 250 to 300°C, and gases used: SiH_4, N_2O, N_2. The ratio of SiH_4 to N_2O is at least 0.5 using a mixed gas of
A method for manufacturing a thermal head, characterized in that ≦N_2O/SiH_4≦1.
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