JPH0584223B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はグレーズドセラミツク基板に関し、詳
しくはその上に主として薄膜回路が形成されるサ
ーマルプリントヘツド等に使用されるグレーズド
セラミツク基板に関する。

［従来の技術］ 従来、サーマルプリントヘツドは、放熱性の高
いアルミナ基板上にガラス層を設けたグレーズド
セラミツク基板上に、発熱抵抗体およびその他の
回路を形成し、さらに回路等の摩耗防止等のため
に保護膜を被膜して製造されている。

従来のサーマルプリントヘツド用グレーズドセ
ラミツク基板の構成を第１２図〜第１４図に基づ
いて説明する。

第１２図に示すサーマルプリントヘツドは、主
としてフアクシミリ用として採用されているもの
で、基板１上に形成された平面状ガラス層２ｂ上
に発熱抵抗体５とリード部６を設けている。第１
３図に示すサーマルプリントヘツドは、発熱抵抗
体５を複数列もうけて高速印字する、いわゆるシ
リアルプリンタ用サーマルプリントヘツドに採用
されているもので、発熱抵抗体５の形成部位だけ
に凸状ガラス層３ｂ、いわゆる部分グレーズ層を
形成している。グレーズ層は蓄熱層として、抵抗
発熱体５の発熱状態を制御する役目をもつてい
る。

ところで、第１２図に示すサーマルプリントヘ
ツドにおいては、発熱抵抗体５が感熱紙（図示せ
ず）に十分に密着しないので、第１３図および第
１４図に示すように発熱抵抗体５を形成するグレ
ーズ層を凸状に形成することが行なわれている。
第１３図に示すように発熱抵抗体５の形成部位の
みに部分グレーズ層を設け、他のリード部６等は
ノングレーズの基板上に配線すれば、発熱抵抗体
５の感熱紙に対する密着性を良くすると同時に、
リード部６は基板に直接配線されているので放熱
を良好にして、高速印字に対応できる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、第１３図に示すサーマルプリントヘツ
ドにおいては、発熱抵抗体５をその両端でつなぐ
リード部６が基板１、例えばアルミナ基板上に直
接形成されているために、アルミナ基板に起因す
る悪影響を受けやすい。つまりアルミナ基板の面
粗さは一般的にグレーズ層の表面より粗く、また
アルミナ基板には通常ピンホールがあるために、
アルミナ基板上に直接リード部を形成するとリー
ド部の断線あるいはパターン形成工程中のエツチ
ング不良によるリード部間の回路のシヨート等が
起りやすくなる。

また、第１４図に示すサーマルプリントヘツド
においては、グレーズ層である平面状ガラス層２
ｂと凸状ガラス層３ｂとが同じ材質のガラスを用
いているが、グレーズ焼成時に凸状になるべき部
分のガラスが流動して凸部がくずれて全体が平坦
になつてしまい、所望の凸部を有するグレーズド
セラミツク基板を得ることは困難である。このこ
とは、本発明者等の実験によつて実証された。

さらに特開昭60−42069号には、セラミツク基
板全面に第１層として平面状にガラスペーストを
コーテイングしてから、その上に第２層として凸
状にガラスペーストをコーテイングしてグレーズ
焼成し、第１５図に示すように平面状ガラス層２
ｂと凸状ガラス層３ｂを有するグレーズドセラミ
ツク基板を得る方法が開示されている。高軟化点
を有するガラスの方が相対的に低軟化点を有する
ガラスよりも熱膨張係数が高い場合もあるが、一
般的には低軟化点を有するガラスの方が熱膨張係
数が高い傾向にある。従つて平面状ガラス層２ｂ
を高軟化点とし、凸状ガラス層３ｂを低軟化点を
有するものとすると、一般的にグレーズ焼成御の
凸状ガラス層３ｂは平面状ガラス層２ｂよりも熱
膨張係数が大のため、凸状ガラス層３ｂに引張応
力が働き凸状ガラス層３ｂにクラツクが入る恐れ
がある。特にこの部分は発熱抵抗体を形成する部
分であり、熱応力が絶えず発生するので好ましく
ない。同図において、逆に平面状ガラス層２ｂを
低軟化点のガラスとすれば、上述したような熱膨
張係数に起因する応力の問題は解決される。しか
し、平面状ガラス層２ｂが薄いためにグレーズ焼
成時に過度に焼成され、平面状ガラス層２ｂとア
ルミナ基板との反応（または相互拡散）が大とな
り、得られる基板の反りが大きくなるか、あるい
は平面状ガラス層２ｂ中に含まれる微量なガスに
より発泡現象が生じたりする。

一方、全体的にグレーズドセラミツク基板のグ
レーズ用ガラスの軟化点は高いものが要求される
傾向にあり、かつ、耐薬品性、耐侯性等を考慮す
れば、使用できるガラスの種類はきわめて限られ
る。このようにして選択されたガラスがサーマル
プリントヘツド用として使用される場合に要求さ
れる種々の特性を満たすことはさらに困難とな
る。従つて、従来法においてはガラスの選択幅が
極めて狭いという欠点もあつた。

本発明は、上述の従来技術の欠点を解消するた
めになされたもので、その上に発熱抵抗体を形成
する凸状グレーズ（ガラス）層が確実に形成さ
れ、リード部を形成する部分においてアルミナ基
板表面の悪影響を受けないようにしたグレーズド
セラミツク基板を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用］ 上記目的は、セラミツク基板上にガラス層を形
成してなるグレーズドセラミツク基板において、
低軟化点を有する凸状ガラス層と、該凸状ガラス
層の周囲に形成された高軟化点を有する平面状ガ
ラス層とを有し、該凸状ガラス層を形成するガラ
スと前記平面状ガラス層を形成するガラスとの軟
化点の差が30〜100℃であり、かつ同時焼成によ
つて形成されることを特徴とするグレーズドセラ
ミツク基板によつて達成される。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。

本発明においては、第２図に示すように、例え
ばアルミナ基板１上に、低軟化点を有するガラス
粉を含むガラスペーストを所望の高さの凸部３ａ
となるように凸状にコーテイングし、その凸部３
ａの周囲に高軟化点を有するガラス粉を含むガラ
スペーストを薄くコーテイングして平坦部２ａを
形成する。本発明において、低軟化点を有するガ
ラスおよび高軟化点を有するガラスとは、同一の
グレーズドセラミツク基板に形成されるガラスに
おいて一方が他方より高い軟化点を有していると
いう意味であり、特に特性範囲の軟化点を有する
ことを意味するものではない。ガラスペーストを
コーテイングする方法としては、パターニングさ
れたスクリーンを通してガラスペーストをスクリ
ーン印刷する方法、マスクを使用するスプレー法
等が適宜用いられる。次に、ガラスペーストをそ
れに含まれるガラス粉の軟化点以上の温度で焼成
して、第１図に示すように、平面状ガラス層２ｂ
と凸状ガラス層３ｂを有するグレーズドセラミツ
ク基板を得る。

本発明においては、平面状ガラス層２ｂは高軟
化点を有し、凸状ガラス層３ｂは低軟化点を有す
ることが必要である。一般的には同じ種類のガラ
スの場合、ガラス厚みが厚い程グレーズ焼成温度
を高く、また焼成時間を長くしなければ、グレー
ズ表面にはピンホール等が残りやすくなるので、
厚さが大きい凸状ガラス層３ｂを高軟化点のガラ
スとすることは望ましくない。また薄い平面状ガ
ラス層２ｂを高軟化点のガラスとすることによ
り、同時焼成しても無理なく必要な凸部の形状が
得られ、平坦部の平滑性も得られる。

平面状ガラス層２ｂを形成するガラスと凸状ガ
ラス層３ｂを形成するガラスの軟化点の差は、グ
レーズ焼成の温度条件等によつて異なるが、30℃
〜100℃であることが好ましい。この範囲内であ
れば、平面状ガラス層２ｂと凸状ガラス層３ｂを
同時焼成によつて形成することができるので製造
工程を簡略化でき、製造コストを低減できる。ま
た軟化点の差が30℃未満では凸状ガラス層３ｂと
平面状ガラス層２ｂとの相互拡散が大きくなり必
要な凸状形状が得難い。軟化点の差が100℃を越
えると、同時焼成の際に軟化点の高い平面状ガラ
ス層２ｂが十分に平滑化されず表面にピンホール
等が残るか、あるいは軟化点の低い凸状ガラス層
３ｂが流動し過ぎて、軟化点の高い平面状ガラス
層２ｂとその境界線での相互拡散が大きくなり必
要な凸部の形状が得難くなる。

軟化点の差を100℃を越える温度差、例えば200
℃程度またはそれ以上とする場合には、第２図に
おいて、予め平坦部２ａだけをコーテイングして
高温にてグレーズ焼成を行ない、その後でさらに
凸部３ａをコーテイングして凸部３ａに適合する
焼成温度でグレーズ焼成すれば、第１図に示す平
面状ガラス層２ｂを十分平滑にし、焼成不足によ
る平面状ガラス層２ｂ表面のピンホールの発生等
を抑えることができる。しかし、同時焼成できな
いことによつて製造コスト高になるという欠点が
生じ、また平坦部２ａを必要以上の高い温度で焼
成しなければならなくなるので、ガラスとアルミ
ナ基板との反応（相互拡散）によつて基板の反り
が大きくなり、サーマルプリントヘツド用として
は使用に耐え難くなる。

本発明においては、薄層である平面状ガラス層
２ｂの厚さは、２〜50μｍが好ましい。2μｍ未満
では部分的にガラスのない部分を生じやすくな
り、50μｍを越えると、低軟化点のガラス層との
軟化点の差によつて異なるが、高軟化点のガラス
部の焼成不足が生じるかまたは低軟化点のガラス
部の焼成が過度となつて流動が激しくなり、必要
な形状の凸部の形成が困難となる。また凸状ガラ
ス層３ｂの高さは20〜100μｍが好ましい。その
理由は20μｍ未満では蓄熱が小さくなり過ぎ、
100μｍを越えると蓄熱が大となり過ぎるためで
ある。

本発明においては、平面状ガラス層２ｂと凸状
ガラス層３ｂは、第３図および第４図に示すよう
に一部分が重なり合うように形成することもでき
る。

第３図においては、一般的に熱膨張係数が低い
高軟化点を有するガラス層を下層としているの
で、熱膨張差による応力によつて凸状ガラス層３
ｂに引つ張り応力が働きやすく不利である。しか
し、この場合オーバーラツプ部が0.2mm以内であ
れば実際上の不都合は生じない。第３図に示すグ
レーズドセラミツク基板を作成するには第５図に
示すようにガラスペーストをコーテイングしてグ
レーズ焼成するが、このような場合は一般に第７
図に示すように平面状ガラス層２ｂと凸状ガラス
層３ｂとの境界付近に谷部Ａが生じ易い。谷部Ａ
の深さは凸部と平坦部を形成したガラスペースト
の厚さと焼成温度等によつて異なるが最大20μｍ
程度になる。第４図に示すグレーズドセラミツク
基板を作成するには第６図に示すようにガラスペ
ーストをコーテイングしてグレーズ焼成するが、
この場合は熱膨張係数が低い高軟化点を有するガ
ラス層を上層としているので膨張差による不利な
応力は生じないばかりでなく、第７図に示した谷
部Ａを小さくできる利点がある。

次に、第８〜１０図に基づいて本発明の他の実
施例を説明する。

第８図に示すようにガラスペーストを0.5mm以
内の間隙Ｂを設けるように平坦部２ａと凸部３ａ
をコーテイングし、第９図に示すように間隙Ｂに
ガラス粉またはベヒクルのみの溶液４を塗布す
る。平坦部２ａと凸部３ａ中のガラス粉が焼成後
の基板上のガラス面が連続するのに必要なだけ溶
液４中に移動した後、過度の移動を防止するため
に直ぐに乾燥工程へ移して全体を固化させた後、
グレーズ焼成する。すると、第１０図に示すよう
に平面状ガラス層２ｂと凸状ガラス層３ｂが連続
したガラス面となり、谷部Ａが浅くなり、さらに
ガラス層３ｂが所望の形状に形成されたグレーズ
ドセラミツク基板を得ることができる。

上記間隙Ｂに塗布する溶液としては、ガラスペ
ーストのコーテイング法によつて異なるが、例え
ばスクリーン印刷法によつてコーテイングする場
合を例にとると、印刷用に調製したガラスペース
トを、これと相溶性がありしかも揮発性の高い溶
剤、例えばアセトン、トルエン等に溶解させた溶
液が用いられる。この溶液には、必要に応じて適
当な界面活性剤を加えて粘度を低くし、少量塗布
しても上記間隙Ｂ全体に十分いきわたるように調
製する。またアセトン、トルエン等の揮発性溶剤
は、ガラス粉の過度の移動を防止するためにその
量を調整する必要がある。なお、コーテイングを
ガラス粉を含まない溶液によつて行なう場合は、
ベヒクルのみをアセトン等に溶解させた溶液を用
いることができる。

この方法の利点は、第２図に示したように凸部
３ａの厚みが比較的厚くかつ平坦部２ａの厚みと
の差が小さい場合に、凸部３ａのガラスペースト
が周囲の平坦部２ａの方へ流動し、得られるガラ
ス層の形状が必要以上にくずれることを防止でき
ることである。すなわち、上述の方法を採用しな
い場合は、第１１図に示すようにガラス面全体が
フラツトになりやすいが、上述の方法を採用した
場合には、第１０図に示したように凸状ガラス層
３ｂに相当する部分がかなり明瞭な凸状の形状を
維持できる。

なお、上記間隔部が0.5mm以上でも同様な効果
は得られるが、凸状ガラス層３ｂの形状がくずれ
やすく、また製造上の特別の利点もない。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明
する。

実施例 １ 軟化点920℃のガラス粉を含むガラスペースト
および軟化点850℃のガラス粉を含むガラスペー
ストを、それぞれ第２図に示した平坦部２ａおよ
び凸部３ａとなるようにコーテイングした。コー
テイング法は、それぞれのガラス粉を325メツシ
ユ（JIS）の篩を通したものと、市販のベヒクル
Ｂ−70（商品名；互応化学製）を混合撹拌しペー
スト状にしたものを、スクリーン印刷法によつ
て、グレーズ焼成後に平面状ガラス層が約20μ
ｍ、凸状ガラス層が約50μｍになるように印刷し
た。

次に、このようにしてコーテイングされた平坦
部２ａと凸部３ａを、1200℃で１時間、同時に焼
成した。

得られたグレーズドセラミツク基板は、第７図
に示すような断面形状を有し、平面状ガラス層２
ｂの厚さが22μｍ、凸状ガラス層３ｂの厚さが
48μｍ、谷部Ａ付近厚さが10μｍであり、全体の
ガラス表面は十分滑らかなものであつた。

実施例 ２ 実施例１と同じガラスおよび印刷用ペーストを
用い、第６図に示したようにガラスコーテイング
を行なつて第４図に示したようなグレーズドセラ
ミツク基板を得た。

ガラスペーストのコーテイングは、グレーズ焼
成後に平面状ガラス層２ｂを約10μｍ、凸状ガラ
ス層３ｂが約50μｍになるように行なつた。この
際、第６図においてオーバーラツプした部分の幅
ｄは0.1mmとし、厚さｅを平坦部２ａの厚みと同
じにした。グレーズ焼成の条件は実施例１と同様
にした。

得られたグレーズドセラミツク基板は、第７図
に示すような断面形状を有し、平面状ガラス層２
ｂおよび凸状ガラス層３ｂの厚みはそれぞれ12μ
ｍおよび50μｍであり、谷部Ａ付近の厚さは実施
例１で得られた基板のようには薄くならなかつ
た。

実施例 ３ 軟化点850℃のガラス粉を含むガラスペースト
および軟化点800℃のガラス粉を含むガラスペー
ストを、それぞれ第８図に示した平坦部２ａおよ
び凸部３ａとなるように印刷法によつてコーテイ
ングした。また間隙Ｂには850℃の軟化点を有す
るガラス粉を少量含むペースト、すなわちガラス
粉１重量部に対しベヒクル３重量部の割合に調製
したペーストをスクリーン印刷法によりコーテイ
ングした。このペースト中のガラス含有量は、上
記平坦部２ａおよび凸部３ａを形成したガラスペ
ーストに比較して1/10〜1/8であつた。

コーテイング厚はグレーズ焼成後の平面状ガラ
ス層および凸状ガラス層がそれぞれ約15μｍおよ
び約30μｍになるようにし、上記間隙Ｂについて
は、間隙Ｂのみをコーテイングしたと仮定した場
合（平坦部２ａおよび凸部３ａからガラス成分が
流入しないと仮定した場合）にその部分の厚みが
焼成後で約2μｍとなるようにコーテイングした。

次に、このようにしてコーテイングした基板
を、1130℃で１時間、同時焼成した。

得られたグレーズドセラミツク基板は、第１０
図に示す断面形状を有し、平面状ガラス層２ｂお
よび凸状ガラス層３ｂの厚みがそれぞれ15μｍお
よび28μｍであり、谷部Ａ付近の厚さが8μｍであ
つた。また凸状ガラス層３ｂの形状が確実に形成
でき、かつガラス表面は連続していた。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、その上に
発熱抵抗体を形成する凸状グレーズ層が確実に形
成され、リード部を形成する部分においてアルミ
ナ基板表面の悪影響を受けないようにしたグレー
ズドセラミツク基板を提供することができる。こ
のようにして得られる本発明のグレーズドセラミ
ツク基板をサーマルプリントヘツド用として用い
ると、感熱紙に対する熱の伝達が良く、しかも同
時に蓄積される熱の放散が良好に行なわれるの
で、印字速度の高速化が図れる。

また、高軟化点のガラスと低軟化点のガラスを
用いるので、要求される特性を得るためのガラス
種の選択巾、ガラス組成の開発における選択巾も
拡大され、従来法に比べて材料の制限が少なくな
る。

さらに、軟化点の差が30〜100℃以内のガラス
ペーストを用いて同時焼成によりガラス層を形成
すれば、基板の製造工程が簡略化され、製造コス
トの低減化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第４図、第７図および第１０
図は、それぞれは本発明のグレーズドセラミツク
基板に係る一実施例の断面図、第２図は第１図に
示すグレーズドセラミツク基板の焼成前の状態を
示す断面図、第５図は第３図に示すグレーズドセ
ラミツク基板の焼成前の状態を示す断面図、第６
図は第４図に示すグレーズドセラミツク基板の焼
成前の状態を示す断面図、第８図および第９図は
第１０図に示すグレーズドセラミツク基板を作成
する方法を説明する断面図、第１１図はグレーズ
ドセラミツク基板の参考例を示す断面図、第１２
〜１４図は従来のサーマルプリントヘツドの断面
図、ならびに第１５図は従来のグレーズドセラミ
ツク基板の断面図である。 １……基板、２ａ……平坦部、２ｂ……平面状
ガラス層、３ａ……凸部、３ｂ……凸部ガラス
層、４……溶液、５……発熱抵抗体、６……リー
ド部、Ａ……谷部、Ｂ……間隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク基板上にガラス層を形成してなる
   グレーズドセラミツク基板において、低軟化点を
   有する凸状ガラス層と、該凸状ガラス層の周囲に
   形成された高軟化点を有する平面状ガラス層とを
   有し、該凸状ガラス層を形成するガラスと前記平
   面状ガラス層を形成するガラスとの軟化点の差が
   30〜100℃であり、かつ同時焼成によつて形成さ
   れることを特徴とするグレーズドセラミツク基
   板。 ２ 前記凸状ガラス層と前記平面状ガラス層が一
   部重なり合うように形成される前記特許請求の範
   囲第１項に記載のグレーズドセラミツク基板。 ３ 前記凸状ガラス層および前記平面状ガラス層
   が、ガラスペーストを0.5mm以内の間〓を設ける
   ように凸状と平面状にコーテイングし、該間〓に
   ガラス粉とベヒクル、またはベヒクルのみを含む
   溶液を塗布してグレーズ焼成することにより、連
   続したガラス面となるように形成された前記特許
   請求の範囲第１項に記載のグレーズドセラミツク
   基板。