JPH05169703A

JPH05169703A - サーマルヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH05169703A
Application number: JP3343626A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Shimoaka; 善男下赤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1993-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】製造されるサーマルヘッドの信頼性を向上す
ることができると共に、製造工程の簡略化を図ることが
できるサーマルヘッドの製造方法を提供することであ
る。【構成】絶縁基板２３上に抵抗体層３４をスパッタリ
ングで形成した後、回路配線３８をパターンニングす
る。回路配線３８上で接続部位４１には、ニッケルＮｉ
からなる接続層４２が形成され、接続層４２を含む電極
層４３などの上には、レジスト層４４が比較的薄い膜厚
で形成される。この後、半田付けを行えばレジスト層４
４は半田に用いるフラックスに溶解し、洗浄されて除去
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置やワ
ードプロセッサなどの印画出力装置として用いられるサ
ーマルヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からワードプロセッサなどの印字出
力装置としてサーマルプリンタが多く用いられている。
サーマルプリンタに備えられるサーマルヘッドは、セラ
ミック基板上に複数の発熱抵抗体に対応する電極をパタ
ーン形成し、この発熱抵抗体を発熱駆動する駆動回路素
子にははんだバンプが形成され、セラミック基板上の回
路配線とフェースダウンボンディングで接続される。こ
こで量産性や高密度化を容易に実現するために、セラミ
ック基板上に前記駆動回路素子を実装する技術として駆
動回路素子にはフリップチップを用い、該フリップチッ
プの電極をはんだバンプを介してセラミック基板上に接
続する点と、当該サーマルヘッドにおいて配線パターン
を、比抵抗２．６５×１０^-6Ω・ｃｍ（２０℃）のアル
ミニウム薄膜から形成し、かつ該配線パターンのうち、
少なくともフリップチップがワイヤレスボンディングさ
れる部分をニッケルで被覆する点は、例として特開昭６
０−１２８５３あるいは特開昭６１−２４４５６７に開
示されている。

【０００３】図５は、このような従来例のサーマルヘッ
ド１の拡大断面図である。サーマルヘッド１は、アルミ
ナ系セラミックなどから成る絶縁基板２を備え、その上
にはアルミニウムから成る回路配線３がパターン形成さ
れる。回路配線３の接続部位８にはニッケル層４がパタ
ーン形成され、さらにニッケル層４上には金層５がパタ
ーン形成され、接続端子９を構成する。回路配線３の接
続端子９が形成される接続部位８には、集積回路素子と
して構成される駆動回路素子６をはんだバンプ７を対向
して当接させ相互に接続される。回路配線３上にニッケ
ル層４を設けるのは、溶融物のはんだバンプ７との結合
性を向上するためであり、金層５はニッケル層４の酸化
によるはんだ漏れ性の低下を防止するために設けられ
る。

【０００４】すなわち金層５を形成しない場合、このよ
うな回路配線３の形成後に発熱素子の保護のために、例
としてチッ化ケイ素Ｓｉ₃Ｎ₄などをスパッタリングして
保護膜を形成するが、このスパッタリング時には、絶縁
基板２の温度が２００℃程度に上昇する。このため、ス
パッタリング終了後に絶縁基板２が比較的熱い状態で室
温程度の大気中に取り出されるので、ニッケル層４の表
面で急速に酸化が進行し、ニッケル層４の半田に対する
濡れ性が低下する。このような事態を防止するために金
層５が形成される。

【０００５】図６は、このような接続端子９の製造工程
を説明する工程図である。工程ｃ１では、絶縁基板２上
にアルミニウム薄膜で前記回路配線３をパターン形成す
る。工程ｃ２では、回路配線３の接続部位８にニッケル
層４をパターン形成し、工程ｃ３では、ニッケル層４上
に金層５をパターン形成する。このような工程ｃ１〜ｃ
３は、いずれも薄膜形成技術として知られるフォトレジ
ストを用いるフォトプロセスがそれぞれ用いられて実現
されるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来例は、
回路配線３を少なくとも接続部位８において、２層の積
層構造としているため、回路配線３とニッケル層４と金
層５との間の各界面で生じる接触抵抗が増大し、サーマ
ルヘッド１を高速駆動しようとするとき、信号波形が不
所望に変化したり、あるいは信号相互の同期関係が変動
するなどの不具合を生じる。

【０００７】本発明の目的は、上述の技術的課題を解消
し、製品の信頼性が格段に向上されると共に、製造工程
を簡略化することができるサーマルヘッドの製造方法を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基板上に
設けられた発熱抵抗体層を通電する回路配線パターンに
他の導電体を半田で接続するサーマルヘッドの製造方法
において、下記（Ａ）〜（Ｃ）の工程を含むことを特徴
とするサーマルヘッドの製造方法である。

【０００９】（Ａ）絶縁基板上の回路配線パターン表面
で、他の導電体が接続される接続部位に、半田に対する
濡れ性が良好な金属材料からなる接続層を形成する工
程。

【００１０】（Ｂ）少なくとも接続層表面に絶縁被膜を
形成する工程。

【００１１】（Ｃ）接続層表面の絶縁被膜上に半田を介
して他の導電体を当接させ、しかる後、半田を溶融さ
せ、該半田溶融の熱で絶縁被膜を接続層表面より除去さ
せることによって接続層と他の導電体とを半田接続する
工程。

【００１２】

【作用】本発明に従えば、サーマルヘッドを製造するに
当たり、絶縁基板上に金属材料で回路配線パターンを形
成する。この回路配線パターンには、他の導電体と半田
付けされる接続部位が設定され、この接続部位には半田
に対する濡れ性が良好な金属材料からなる接続層を形成
する。絶縁基板の少なくとも前記接続層上に絶縁被膜を
形成し、接続部位において前記絶縁被膜上から前記他の
導電体を半田の溶融による接続を行う。

【００１３】このようにして、絶縁被膜によって被覆さ
れた回路配線パターンおよび接続層は、当該絶縁被膜に
よって酸化が防止される。一方、前記接続部位において
接続層と他の導電体とを半田付けすれば、接続層上の絶
縁被膜は溶解し、接続層上から除去されることになる。
除去された絶縁被膜は半田付け処理後のフラックス洗浄
工程において、同時に除去される。これにより、前記接
続層上に当該接続層の酸化を防止するために、たとえば
金などの貴金属による被膜を形成する場合と比較し、製
造工程の簡略化と費用の削減とを図ることができ、また
ニッケル層の酸化を防止して信頼性を向上することがで
きる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例のサーマルヘッドと
してのヘッド基板３３の断面図であり、図２はヘッド基
板３３が用いられるサーマルヘッド２１の断面図であ
り、図３はサーマルヘッド２１の平面図である。サーマ
ルヘッド２１は、たとえばアルミニウムなどの金属材料
から成る放熱板２２を備え、この上にたとえばアルミナ
Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックなどからなる絶縁基板２３が接着
剤層３０で固着される。絶縁基板２３上にはたとえばス
クリーン印刷などの厚膜技術にてケイ酸ガラスを例とし
て層厚８０μｍに形成してなる蓄熱層３５が形成され、
また厚膜共通電極層２７が絶縁基板２３の外周に沿って
形成される。

【００１５】蓄熱層３５上にはたとえば窒化タンタルＴ
ａ₃Ｎ₄を数１００Åの膜厚に形成して得られる抵抗体層
３４、共通電極３６、複数の個別電極３７および信号ラ
イン２９が形成され、直線状に配列される複数の発熱抵
抗体２４が構成される。各発熱抵抗体２４を被覆し、た
とえば窒化ケイ素Ｓｉ₃ Ｎ₄などからなり、たとえばス
パッタリングなどの薄膜技術により保護層３９が形成さ
れ、ヘッド基板３３を構成する。ヘッド基板３３は、保
護層３９を介して、プラテンローラ３１との間で感熱紙
３２に感熱印字を行う。

【００１６】アルミニウムなどをパターン形成してなる
各個別電極３７は所定数毎に駆動回路素子２５に接続さ
れ、この駆動回路素子２５には、外部から印画動作用の
データや各種制御信号が入力される信号ライン２９が接
続される。これらの駆動回路素子２５は合成樹脂材料か
ら成る保護層２６で被覆される。発熱抵抗体２４は集積
回路素子として実現される駆動回路素子２５により制御
される。駆動回路素子２５には保護層３９で被覆された
前記個別電極３７が接続される。

【００１７】前記駆動回路素子２５は、はんだバンプ４
０を有するフリップチップとして構成され、ヘッド基板
３３にフェースダウンボンディング法にて接続される。
ヘッド基板３３の絶縁基板２３上には、信号ライン２
９、共通電極３６および個別電極３７などの回路配線３
８が、図１に示すようにアルニミウムＡｌの薄膜からパ
ターン形成され、回路配線３８上の、例としてはんだバ
ンプ４０が接続される接続端子となる接続部位４１に
は、半田に対する濡れ性が良好なニッケルＮｉなどから
なる接続層４２が形成され、この段階のヘッド基板３３
の全面に、後述するようにして比較的薄膜のレジスト層
４４が形成される。

【００１８】図４は図１に示すヘッド基板３３を製造す
る製造工程を説明する工程図である。図４工程ａ１で
は、絶縁基板２３上の抵抗体層３４上にアルニミウム薄
膜を全面に形成し、通常のフォトレジストを用いるフォ
トプロセスで回路配線３８をパターン形成する。工程ａ
２では、抵抗体層３４上にフォトレジストを塗布し、た
とえば接続部位４１など、他の金属層の積層が必要とな
る部分でフォトレジストが除去される状態に露光し、現
像して窓あけ処理を行う。

【００１９】工程ａ３では、この製造段階の絶縁基板２
３に対して、ニッケルＮｉの無電解メッキ浴に浸漬し、
ニッケルＮｉからなる接続層４２が形成される。工程ａ
４では、再び絶縁基板２３の全面にフォトレジストを塗
布し、接続部位４１など必要な箇所のフォトレジストを
除去する前述のような窓あけ処理を行う。工程ａ５で
は、このような製造段階のヘッド基板３３上にレジスト
層４４を形成する。このレジスト層４４の形成は下記の
ように行われる。

【００２０】フォトレジストをフォトレジストの剥離液
に重量比が１対１０⁴〜１０⁶となるように調製する。こ
のような調製液中に図１に示すヘッド基板３３全体を浸
漬し、直ちに引き上げて乾燥させる。これによりフォト
レジストを比較的薄い膜厚（例として３μｍで形成す
る。

【００２１】この後、保護膜３９を形成するためにスパ
ッタリング処理を行う。工程ａ７では駆動回路素子２５
のヘッド基板３３へのフェイスダウンボンディングを行
う。すなわち図１に示されるように駆動回路素子２５の
半田バンプ４０を回路配線３８の接続部位４１に当接さ
せ、加熱して溶融し接続する。このとき、回路配線３８
や接続層４２を被覆しているレジスト層４４は、比較的
膜厚が薄いので半田バンプ４０を溶融するために加熱す
る際に溶解し、接続層４２上付近から除去されフラック
ス中に溶け込む。

【００２２】これにより、半田が接続層４２に接触し、
接続層４２上で半田の濡れを促進する。前記除去された
フラックス中に溶け込んだレジスト層４４は、工程ａ８
におけるフラックスの洗浄処理においてフラックスと共
に除去され、残留が防止される。

【００２３】以上のようにして本実施例では、駆動回路
素子２５との接続に用いられる金属層を、回路配線３８
上のニッケルＮｉからなる接続層４２の１層のみとし
た。これにより、接続部位４１における各金属層の間の
界面における接触抵抗を格段に抑制することができ、接
続部位４１を伝達される信号の不所望な変形や同期の混
乱などの不具合を解消することができ、製造されるサー
マルヘッド２１の信頼性を向上することができる。

【００２４】また、従来技術に比較し、ニッケルＮｉか
らなる接続層４２の酸化防止を金層を用いることなく行
うことができる。これにより製造コストの低減を図るこ
とができると共に、金メッキを行うに必要な設備を削減
することができ、製造工程および製造設備を簡略化する
ことができる。

【００２５】前記工程ａ５における比較的薄膜のレジス
ト層４４を形成するために、フォトレジストと剥離液と
の混合液を調製したが、この混合液の濃度は半田付けに
用いられるフラックスの溶剤の種類や量により１対１０
³〜１０⁷の範囲内で適宜選択される。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、サーマル
ヘッドを製造するに当たり、絶縁基板上の回路配線パタ
ーンには、他の導電体と半田付けされる接続部位が設定
され、この接続部位には半田に対する濡れ性が良好な金
属材料からなる接続層を形成する。絶縁基板の少なくと
も前記接続層上に絶縁被膜を形成し、接続部位において
前記絶縁被膜上から前記他の導電体を半田付けする。

【００２７】このようにして、絶縁被膜によって被覆さ
れた回路配線パターンおよび接続層は、当該絶縁被膜に
よって酸化が防止される。一方、前記接続部位において
接続層と他の導電体とを半田付けすれば、接続層上の絶
縁被膜は溶解し、接続層上から除去されることになる。
除去された絶縁被膜は半田付け処理後のフラックス洗浄
工程において、同時に除去される。これにより、前記接
続層上に当該接続層の酸化を防止するために、たとえば
金などの貴金属による被膜を形成する場合と比較し、製
造工程の簡略化と費用の削減とを図ることができ、また
ニッケル層の酸化を防止して信頼性を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のヘッド基板３３の断面図で
ある。

【図２】サーマルヘッド２１の断面図である。

【図３】サーマルヘッド２１の平面図である。

【図４】本実施例の製造工程を説明する工程図である。

【図５】従来例のサーマルヘッド１の断面図である。

【図６】従来例の製造工程を説明する工程図である。

【符号の説明】

２１サーマルヘッド２３絶縁基板２５駆動回路素子２９信号ライン３３ヘッド基板３８回路配線４０はんだバンプ４１接続部位４２接続層４３接続端子４４レジスト層

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【手続補正書】

【提出日】平成４年３月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】工程ａ３では、この製造段階の絶縁基板２
３に対して、ニッケルＮｉの無電解メッキ浴に浸漬し、
ニッケルＮｉからなる接続層４２が形成される。工程ａ
４では、全てのフォトレジストを剥離する。工程ａ５で
は、このような製造段階のヘッド基板３３上にレジスト
層４４を形成する。このレジスト層４４の形成は下記の
ように行われる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板上に設けられた発熱抵抗体層を
通電する回路配線パターンに他の導電体を半田で接続す
るサーマルヘッドの製造方法において、下記（Ａ）〜
（Ｃ）の工程を含むことを特徴とするサーマルヘッドの
製造方法。（Ａ）絶縁基板上の回路配線パターン表面で、他の導電
体が接続される接続部位に、半田に対する濡れ性が良好
な金属材料からなる接続層を形成する工程。（Ｂ）少なくとも接続層表面に絶縁被膜を形成する工
程。（Ｃ）接続層表面の絶縁被膜上に半田を介して他の導電
体を当接させ、しかる後、半田を溶融させ、該半田溶融
の熱で絶縁被膜を接続層表面より除去させることによっ
て接続層と他の導電体とを半田接続する工程。