JPH05124237A - サーマルプリントヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーマルプリントヘッドのフォトリソエッチ
ング時の位置合わせの基準となるパターンのエッチング
精度を向上し、電極パターンと発熱抵抗体列部との高精
度なアライメントをすることにより、高品位なヘッドを
提供する。 【構成】 基板の表面に発熱抵抗体層、電極層が積層し
て形成された前記電極層の電極パターンと発熱抵抗体パ
ターンのフォトリソ位置合わせマーク形成周辺部が、あ
らかじめハーフエッチングされていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリントヘッ
ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のサーマルプリントヘッドの製造方
法としては、図５〜図９に示すものがそれぞれ知られて
いる。

【０００３】図５、図６は従来の製造方法によるサーマ
ルプリントヘッドのエッチング後の部分拡大図である。
図７は従来の製造方法によるサーマルプリントヘッドの
フォトリソの製造工程を示す図である。図８は従来の製
造方法によるサーマルプリントヘッドの平面図である。
図９は図８における発熱抵抗体列部付近Ｉ−Ｉの側断面
図である。図７、８、９において、１は耐熱性絶縁性基
板、２はグレーズガラス、３は発熱抵抗体層、３ａは発
熱抵抗体列パターン、４は電極層、４ａは電極パター
ン、４ｂは共通電極パターン、４ｃは個別電極パター
ン、５は保護層、６はフォトマスク、７はレジストであ
る。

【０００４】図８及び図９に示す従来のシリアル型のサ
ーマルプリントヘッドは、基板表面に数千オングストロ
ームの膜厚に成膜された発熱抵抗体層３上に、電極層４
を１〜３μｍ程度の厚みに積層し形成されていた。この
時、個別電極パターン４ｃのリード抵抗値をできるだけ
低く抑え、発熱抵抗体素子間でのリード抵抗値のバラツ
キが小さく、更に充分な電流容量を確保できるよう電極
層４の膜厚は１．０μｍ程度に形成されている。この電
極パターン４ａは、１回のフォトリソエッチングにより
パターン形成するため、電極パターン４ａの膜厚は一定
の厚みに形成されている。

【０００５】従来構造によるサーマルプリントヘッドに
は、以下のような問題点があった。図５に示すように、
例えば電極材料にＡｕを使用した場合、充分な電流容量
を確保するため、０．５μｍ〜１μｍ程度の膜厚に形成
されている。更に、サーマルプリントヘッドのコストダ
ウンを図るため、安価なＡｌ等の比抵抗値の高い電極材
料を導体パターンとして使用する場合、電極層４の膜厚
は２〜３μｍ程度必要となる。このように電極層４の膜
厚が厚い場合、フォトリソエッチング時の電極パターン
形状は、アンダーカット量１０が大きくなりパターン細
りや断面形状的には極端な台形形状のパターンが形成さ
れやすかった。

【０００６】図７の製造工程図に示すように、電極パタ
ーン４ａ形成をポジレジストを使用し、アライメントか
ら現像後１回のフォトリソエッチングによりパターン形
成した場合、エッチング液やプラズマが試料面にあらゆ
る方向から照射されるため、等方的にエッチングは進行
する。エッチングが進行すると、側面が露出してくるが
この部分はレジスト７によりマスキング（保護）されて
いないため、エッチングは材料表面に垂直方向に進と同
時に、図４に示すａ方向へも進行する。この結果、レジ
ストマスク７の下への回り込み量は被エッチング部の膜
厚と同じ厚み分回り込みエッチングされ、エッチング後
の薄膜パターン断面は台形形状となる。これは、電極層
４の膜厚が厚くなるほどレジストマスク７下への回り込
み量が増え、極端な台形パターンが形成されやすく、エ
ッチング後のパターン精度はバラツキやすくなってい
た。更に、発熱抵抗体列パターン３ａを形成するため、
前記電極パターン４ａ上に発熱抵抗体列パターン３ａが
形成されたフォトマスク６を重ね合わせフォトリソアラ
イメントを行う。この場合、基準電極パターン４ａへの
フォトマスク６の重ね合わせのアライメントは目視によ
り行うため、基準の電極パターン４ａがパターン細り
や、極端な台形形状になっていると電極パターン４ａと
発熱抵抗体パターン３ａ形成用の、フォトマスクの位置
合わせの精度がでにくいという問題を有していた。

【０００７】図６に示すように、特に発熱抵抗体列のド
ット密度が高密度化した場合や、発熱抵抗体列パターン
３ａのパターン形状がミアンダ型や熱集中型のように特
殊な形状である場合、発熱抵抗体列パターン３ａの副走
査側長手方向パターンＬが発熱抵抗体中心からの振り分
けが左右対称ではなくなる。このような場合、発熱抵抗
体列パターン３ａを流れる電流の方向の変化や、通電時
の発熱温度分布が発熱抵抗体列パターン３ａの中心から
ズレるため、発熱ピークの片寄り等に起因する発熱特性
のバラツキがでやすくなっており、印字品質のバラツキ
の一因となっていた。このため、電極パターンと発熱抵
抗列体パターンとの高精度な位置合わせが必要であっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、サーマルプリントヘッドのフォトリソエッチング時
の位置合わせの基準となるパターンのエッチング精度を
向上し、電極パターンと発熱抵抗体列部との高精度なア
ライメントをすることにより、高品位なヘッドを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルプリン
トヘッドは、基板の表面に発熱抵抗体層、電極層を積層
して形成し、各パターンがフォトリソエッチング方法に
より薄膜形成された、多数個の発熱抵抗体素子を設けて
なるサーマルプリントヘッドの、リード電極パターンと
発熱抵抗体列パターンの、フォトリソ位置合わせマーク
形成周辺部の前記電極層が、あらかじめハーフエッチン
グされていることを特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下に本発明による実施例を図面に基づいて
説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明におけるサーマ
ルプリントヘッドの全体を示す平面図である。図２は図
１における発熱抵抗体列部付近Ｉ−Ｉの側断面図であ
る。図３、図４はフォトリソエッチングの製造工程を示
す図である。１〜９の各構成の符号は図８と同様であ
り、また８はハーフエッチング部、９は位置決め合わせ
マーク、１０はアンダーカット部である。

【００１１】図１に示すように、電極パターン４ａと発
熱抵抗体列パターン３ａのフォトリソアライメント時に
使用する位置決め合わせマーク９は、基板１上に形成さ
れたグレーズガラス２の両端部に形成されている。ハー
フエッチング部８のパターン形状は、前記グレーズガラ
ス２上に形成された位置決め合わせマーク９の全体が治
まるように、それぞれ、位置決め合わせマーク９パター
ンの外形より５０〜１００μｍ程度広く枠状（□型）に
作成されている。基板１に対するハーフエッチング部８
のアライメントは、基板１上に形成されているグレーズ
ガラス２の外形にハーフエッチング用のパターンを合わ
せ込みフォトリソを行いパターン形成する。

【００１２】図２に示すように、基板１上に発熱抵抗体
層３・電極層４が積層して形成され、前記電極層４のマ
スク位置合わせ用の薄膜パターンの一部がハーフエッチ
ングされている。このサーマルプリントヘッドは以下の
ような工程により製造する。一般的にサーマルプリント
ヘッドの製造方法としては、１枚のアルミナ等の基板か
らフォトリソ方法により多数個のヘッドを同時に製作し
ている。

【００１３】まず、スクリーン印刷法によりガラスフリ
ットを印刷し、焼成してグレーズガラス２が形成された
耐熱性絶縁性基板１上に、発熱抵抗体層３、電極層４を
スパッタリング等の真空薄膜装置により成膜を行う。

【００１４】図３はハーフエッチング部８を形成する、
フォトリソエッチングの製造工程を示す図である。ま
ず、前記発熱抵抗体層３と電極層４が成膜された積層膜
上全面にスピンコータ・ロールコータ等によりレジスト
７を塗布し、プレベークを行う。次に図１（ａ）、
（ｂ）に示す電極パターン４ａと発熱抵抗体列パターン
３ａ形成時に使用する、フォトリソアライメント用の位
置決め合わせマーク９が形成される周辺部のみがエッチ
ングされるパターンを有したフォトマスク６を使用しフ
ォトリソアライメントを行う。基板１に対するハーフエ
ッチング部８のアライメントは、基板１上に形成されて
いるグレーズガラス２の外形にハーフエッチング用のパ
ターンを合わせ込みフォトリソを行う。その後露光・現
像・エッチングを行いハーフエッチング部を形成する。

【００１５】ハーフエッチング方法としては、エッチン
グ液への浸漬やスプレーによるウエットエッチングと比
較して、マスキングするレジスト７の下への回り込み量
（アンダーカット量）の少ない、ケミカルドライエッチ
ング法により電極層４をハーフエッチングする。

【００１６】通常の基板１面までの貫通エッチングは下
地の基板面の色を目視により確認しながらエッチングを
行うが、電極層４のハーフエッチングはエッチングの進
行が目視により判別できないため、ハーフエッチングの
方法としては、エッチングを時間で管理してハーフエッ
チング部８を形成するのが望ましい。例えば電極材料を
ＮｉＣｒ（０．１５μ）ｍ／Ａｕ（０．５μｍ）により
構成された電極層４を、リード電極にパターン形成した
時の貫通エッチング時間は２００ｓｅｃ程度である。こ
の場合、前記の電極構成の電極層４をハーフエッチング
する場合は、エッチング時間を１００ｓｅｃとした場
合、エッチング部が総膜厚０．３２μｍ程度に部分的に
ハーフエッチングされた電極層４が形成される。

【００１７】図４は部分的にハーフエッチングされた電
極層４を、電極パターン４ａに形成するフォトリソエッ
チングの製造工程を示す図である。

【００１８】部分的にハーフエッチングされた電極層４
に所望の電極パターン４ａが形成されたフォトマスク６
を使用し、電極パターン４ａを形成する。まず、部分的
にハーフエッチングされた電極層４の膜上全面にスピン
コーター・ロールコーター等によりレジスト７を塗布
し、プレベークを行う。次に図１（ａ）、（ｂ）に示す
電極パターン４ａを有したフォトマスク６を使用しフォ
トリソアライメントを行う。

【００１９】この工程でのフォトリソアライメント方法
は、基板１上に形成されたグレーズガラス２の外形に電
極パターン４ａの合わせマークを合わせ位置決めを行
う。次に、露光・現像し電極パターン４ａ外や、パター
ン間の不要部分の積層膜をエッチングにより除去し、レ
ジスト剥離後電極パターン４ａを形成する。

【００２０】この後図１（ａ）、（ｂ）に示す発熱抵抗
体列パターン３ａが形成されたフォトマスクを使用し、
前記電極パターン４ａ形成時と同様のフォトリソ方法に
より（図示せず）、電極パターンの発熱抵抗体形成部の
電極のみを除去し発熱抵抗体列パターン３ａを形成す
る。この電極パターン４ａ内に形成されている櫛歯型位
置決め合わせマーク９に発熱抵抗体列パターン３ａ内の
フォトマスク重ね合わせ用のマークを合わせ、電極パタ
ーン４ａに対する発熱抵抗体列パターン３ａの位置決め
を行う。その後、露光・現像・エッチングを行い、レジ
スト剥離後発熱抵抗体列パターン３ａを形成する。

【００２１】この時、基準となる電極パターン４ａの合
わせマーク９が形成されている周辺は、ハーフエッチン
グにより総膜厚が薄いため、エッチング時のアンダーカ
ット量が小さいため、キレの良いシャープなパターンが
形成されており、パターンの断面形状的には緩やかな台
形形状のパターンが得られている。このためフォトリソ
アライメントの作業がしやすく、基板によってのバラツ
キも抑えることができサーマルプリントヘッド製造の歩
留りを向上することができる。

【００２２】逆に、アンダーカット量が大きく、形成さ
れたパターンの断面形状が極端な台形形状の場合は、発
熱抵抗体列パターン３ａ用のフォトマスク６を重ね合わ
せた場合、パターン部と非パターン部の境界部分が不鮮
明となり、重ね合わせるフォトマスクの発熱抵抗体パタ
ーン３ａとの位置決めの精度がバラツキやすくなる。電
極パターン４ａに対し発熱抵抗体パターン３ａの位置ズ
レが生じた場合、横方向（副走査側）のズレに対しては
図６に示すｂの発熱部分の熱分布（発熱ピーク位置）が
乱れることから、発熱記録されたドットも乱れ不揃いに
なると言う不具合点が生ずる。また、横方向のズレ量が
大きくなれば正常に位置合わせされた発熱抵抗体の製品
抵抗値との差が大きくなるので、１基板内での平均抵抗
値のバラツキも大きくなるという不具合が生ずる。

【００２３】また、サーマルプリントヘッドのコストダ
ウンを図り、電極材料として安価なＡｌ等を使用した場
合、Ａｌは比抵抗値がＡｕと比較して高いため、リード
抵抗値を低く抑えるためには膜厚を３μｍ程度に厚く形
成する必要がある。この様な場合、フォトリソエッチン
グ時のアンダーカット量（大きさ）は加工深さ（膜厚）
の増大と共に大きくなるため、発熱抵抗体形成位置のバ
ラツキも大きくなりその結果、発熱記録されたドットも
より乱れやすく印字ムラが顕著になる。

【００２４】この後、図２に示すように前記積層薄膜パ
ターン上に耐摩耗・耐酸化機能を有する絶縁性耐熱保護
層５を、スパッタ等の真空薄膜装置により形成する。

【００２５】

【発明の効果】本発明のサーマルプリントヘッドは、薄
膜形成された電極層のフォトマスク重ね合わせパターン
形成部の周辺部がハーフエッチングされていることによ
り、部分的に総膜厚が薄い構成であるため以下の点が改
善される。

【００２６】（１）フォトリソエッチング時、アンダー
カットの小さい台形形状の基準パターンが形成できるこ
とから、基準パターンへのフォトマスクの位置合わせが
精度良く合わせられることにより、発熱抵抗体形成位置
のズレに起因する印字不良（印字濃度ムラ）を無くし、
印字品質の安定したサーマルプリントヘッドを製造でき
る。

【００２７】（２）フォトリソエッチング時に生ずるパ
ターンの位置ズレにより生ずる、ドットの乱れや、サー
マルプリントヘッドの製品抵抗値のバラツキ等の不具合
点を解消することができ、サーマルプリントヘッドの製
造歩留りを向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるサーマルプリントヘッドの全体
を示す平面図。

【図２】本発明におけるサーマルプリントヘッドの発熱
部周辺の側断面図。

【図３】本発明におけるサーマルプリントヘッドのフォ
トリソ製造工程を示す図。

【図４】本発明におけるサーマルプリントヘッドのフォ
トリソ製造工程を示す図。

【図５】従来構成によるサーマルプリントヘッドの発熱
体部周辺の部分拡大図。

【図６】従来構成によるサーマルプリントヘッドの発熱
体部周辺の部分拡大図。

【図７】従来構成によるサーマルプリントヘッドのフォ
トリソ製造工程を示す図。

【図８】従来構造によるサーマルプリントヘッドの全体
を示す平面図。

【図９】従来構造によるサーマルプリントヘッドの発熱
部周辺の側断面図。

【符号の説明】

１ 耐熱性絶縁性基板 ２ グレーズガラス ３ 発熱抵抗体層 ３ａ 発熱抵抗体列パターン ４ 電極層 ４ａ 電極パターン ４ｂ 共通電極部 ４ｃ 個別電極部 ５ 保護膜層 ６ フォトマスク ７ レジストマスク（レジスト） ８ ハーフエッチング部 ９ 位置決め合わせマーク １０ アンダーカット部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面に発熱抵抗体層、電極層を積
   層して形成し、各パターンがフォトリソエッチング方法
   により薄膜形成された、多数個の発熱抵抗体素子を設け
   てなるサーマルプリントヘッドにおいて、リード電極パ
   ターンと発熱抵抗体列パターンの、フォトリソ位置合わ
   せマーク形成周辺部の前記電極層が、あらかじめハーフ
   エッチングされていることを特徴とするサーマルプリン
   トヘッド。