JPH085201B2 - Thermal print head - Google Patents
Thermal print headInfo
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- JPH085201B2 JPH085201B2 JP63126497A JP12649788A JPH085201B2 JP H085201 B2 JPH085201 B2 JP H085201B2 JP 63126497 A JP63126497 A JP 63126497A JP 12649788 A JP12649788 A JP 12649788A JP H085201 B2 JPH085201 B2 JP H085201B2
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- lead pattern
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- wire bonding
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- B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
- B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
- B41J2/335—Structure of thermal heads
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W72/5522—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
この発明は、IC直付けタイプの薄膜型サーマルプリン
トヘッドに関し、ヘッドチップ上の微細なリードパター
ンとICとの間のワイヤボンディングの信頼性を確保する
とともに、リードショートを皆無とすることができるよ
うに改良したものに関する。The present invention relates to a thin film type thermal print head of an IC direct mounting type, which can ensure reliability of wire bonding between a fine lead pattern on a head chip and an IC and can eliminate lead shorts. Regarding the improved one.
この種のサーマルプリントヘッドは、第11図に示すよ
うに、セラミック製のチップ基板１の上に、その先端部
一側に縦方向に形成された発熱ドット部２と、中間部に
ボンディングされたICと、基端部に形成された端子部３
とを備えて構成され、上記発熱ドット部２とICとの導通
は、基板上に発熱ドット部２からICの近傍までを連絡す
るように形成された微細なリードパターン４とIC上のパ
ッド間をワイヤボンディングすることにより行い、ま
た、ICと端子部３との導通も、ワイヤボンディングによ
り行う。そして、上記端子部３には、外部回路に連絡す
るフレキシブルケーブルを確実性をもって接続する必要
から、半田被着が施される。なお、上記ワイヤボンディ
ングは、金線によって行われる。 ところで、この種の電子部品における基板上のリード
パターンは、基板上にスパッタまたは蒸着された中純度
（99.9％、以下、この程度の純度のアルミニウムを3N
（スリー・ナイン）−Alという。）アルミニウム薄膜に
所定のエッチングを施して形成されるが、この3N−Al
は、金メッキは可能であっても、熱圧着によるワイヤボ
ンディングにおいては接続強度がでないという特質をも
っていることから、従来、次のように対応していた。 すなわち、3N−Alによる微細なリードパターンの形成
後、そのワイヤボンディングが必要な部分および半田被
着が必要な部分のすべてに金メッキを施している。As shown in FIG. 11, a thermal print head of this type has a heating dot portion 2 vertically formed on one side of a tip portion of a ceramic chip substrate 1 and is bonded to an intermediate portion thereof. IC and terminal part 3 formed at the base end
And the conduction between the heating dot portion 2 and the IC, between the fine lead pattern 4 formed on the substrate so as to connect the heating dot portion 2 to the vicinity of the IC and the pad on the IC. Is performed by wire bonding, and conduction between the IC and the terminal portion 3 is also performed by wire bonding. Further, the terminal portion 3 is soldered to a flexible cable for connecting to an external circuit in order to reliably connect it. The wire bonding is performed with a gold wire. By the way, the lead pattern on the substrate in this type of electronic component is of medium purity (99.9%, hereinafter, 3N of this purity aluminum is sputtered or evaporated on the substrate.
(Three nines) -It's called Al. ) It is formed by subjecting the aluminum thin film to predetermined etching.
Conventionally, the following measures have been taken, since gold plating is possible, but wire bonding by thermocompression bonding has no connection strength. That is, after forming a fine lead pattern of 3N-Al, gold plating is applied to all the portions requiring wire bonding and solder deposition.
しかしながら、上記のようにしても、金メッキされた
リードパターンとICとの間のワイヤボンディングが可能
であるとはいえ、均一な金メッキを施すことは非常に困
難であり、また、金メッキにバラツキがあると、ワイヤ
ボンディング強度にもまたバラツキが生じ、ワイヤボン
ディングの信頼性は完壁とはいえない問題があった。し
かも、ICを搭載しないタイプのヘッドでは、フレキシブ
ルケーブル接続用パターンのみが形成され、その場合は
半田を付着させるために金メッキ層は比較的薄く形成す
ればよいが、IC搭載タイプのヘッドでは、ワイヤボンデ
ィング強度を高めるためにそれより約３倍厚くする必要
があった。 また、最近のプリントヘッドのドット数の増大傾向を
反映して、リードパターンの微細化が進み、そのために
上述の金メッキによってリードショートが発生する可能
性が非常に大きくなってきた。 なお、リードパターンを高純度（99.999％、以下、こ
の程度の純度のアルミニウムを5N（ファイブ・ナイン）
−Alという。）アルミニウム薄膜で形成するという考え
方があるが、このような5N−Alでは、高純度であること
から熱圧着によって金・アルミ共有結合合金の形成が可
能であり、したがって信頼の高いワイヤボンディングは
可能であるが、金メッキが不可能であるために端子部に
フレキシブルケーブル接続のための半田被着を施せない
という問題がある。 この発明は、以上の事情のもとで考え出されたもので
あって、従来の課題を簡単な構成によって解決し、基板
上のリードパターンと直付けICとの間のワイヤボンディ
ングの高い信頼性の確保と、金メッキによるリードショ
ートの問題の解消とを同時に達成することをその目的と
する。However, even with the above, although wire bonding between the gold-plated lead pattern and the IC is possible, it is extremely difficult to apply uniform gold plating, and there is variation in gold plating. Then, the wire bonding strength also varies, and the reliability of wire bonding is not perfect. Moreover, only the flexible cable connection pattern is formed in the type of head without IC mounted, and in that case, the gold plating layer may be formed relatively thin to attach the solder, but in the type of IC mounted head, It was necessary to make the thickness about three times thicker to increase the bonding strength. In addition, the recent tendency of increasing the number of dots in the print head is reflected in the miniaturization of the lead pattern, and therefore the possibility of lead short-circuiting due to the above-described gold plating has become extremely large. In addition, the lead pattern is highly pure (99.999%, 5N (five nine) of aluminum of this purity or less).
-Al. ) Although there is an idea that it is formed from an aluminum thin film, such high purity 5N-Al allows the formation of a gold-aluminum covalently bonded alloy by thermocompression bonding, so reliable wire bonding is possible. However, there is a problem that soldering for connecting a flexible cable cannot be applied to the terminal portion because gold plating is impossible. The present invention has been devised under the above circumstances, and solves the conventional problems with a simple configuration, and achieves high reliability of wire bonding between a lead pattern on a substrate and a direct-mounted IC. It is an object of the invention to simultaneously secure the above-mentioned problem and solve the problem of lead short circuit due to gold plating.
【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決するため、この発明では、次の技術
的手段を講じている。 すなわち、本願発明は、発熱ドット部と、直付けされ
たICと、これらを電気的に連絡するためのリードパター
ンと基板上に備え、上記リードパターンと上記IC間をワ
イヤボンディングしてなるサーマルプリントヘッドにお
いて、 上記リードパターンは、高純度アルミニウム薄膜の上
に中純度アルミニウム薄膜を露出状に積層してなる二層
構造のアルミニウム薄膜を含むように構成されていると
ともに、このリードパダターンに対するワイヤボンディ
ングは、金線ワイヤが上記中純度アルミニウム薄膜を貫
通して上記高純度アルミニウム薄膜に実質的に至るよう
にして行われており、かつ、上記リードパターンの一部
には、さらに金メッキおよび半田被着が施されたフレキ
シブルケーブル接続用端子部が形成されていることを特
徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means. That is, the invention of the present application is provided with a heating dot portion, an IC directly attached thereto, a lead pattern for electrically connecting these to each other on a substrate, and a thermal print formed by wire bonding between the lead pattern and the IC. In the head, the lead pattern is configured to include an aluminum thin film having a two-layer structure in which a medium-purity aluminum thin film is laminated in an exposed state on a high-purity aluminum thin film, and wire bonding to the lead pad pattern is performed. Is performed so that the gold wire wire penetrates through the medium-purity aluminum thin film to substantially reach the high-purity aluminum thin film, and gold plating and solder deposition are further performed on a part of the lead pattern. A flexible cable connection terminal portion is formed.
本願発明では、上述の3N−Alと5N−Alの特質を都合よ
く融合させて従来の課題を解決している。前述からあき
らかなように、3N−Alは、ワイヤボンディングは不可で
あるが金メッキは可能であり、一方、5N−Alは、ワイヤ
ボンディングは高信頼性をもって可能であるが金メッキ
は不可である。 上記5N−Al薄膜の上に3N−Al薄膜を積層して二重構造
のアルミニウム薄膜とされた本願発明におけるリードパ
ターン上にワイヤボンディングを行うと、、熱圧着時の
圧着力によって上層の3N−Al薄膜を貫通して5N−Al薄膜
層に至った金線ワイヤが、金・アルミ共有合金の形成に
よって下層の5N−Al薄膜層に対して結合される。この結
合は、きわめて信頼性が高く、ワイヤボンディングの強
度が非常に高くなる。このように、本願発明によれば、
リードパターンに金メッキを施さなくても、このリード
パターンに対する信頼性の高いワイヤボンディングが可
能となったのであり、かつまた、ワイヤボンディングの
ための金メッキが不要であることから、微細なリードパ
ターンに金メッキを施す場合に懸念されるリードショー
トも皆無となるのである。 そして、本願発明のリードパターンの表面に露出して
いるのは金メッキが可能な3N−Alであるから、適当部位
に従来と同様の金メッキおよび半田被着を施して、フレ
キシブルケーブル接続用の端子部を問題なく形成するこ
とができる。 このように、本願発明によれば、直付けICとリードパ
ターン間のワイヤボンディングの信頼性の向上を達成す
ることができると同時に、リードショートの問題を皆無
とすることができる効果がある。また、ワイヤボンディ
ングのためにするアルミニウム薄膜への金メッキが不要
となることから、金の使用量が減少し、これがサーマル
プリントヘッドのコストダウンに大きく寄与するという
付随的効果もある。In the present invention, the above-mentioned characteristics of 3N-Al and 5N-Al are conveniently combined to solve the conventional problem. As is clear from the above, 3N-Al is not wire-bondable but gold-platable, while 5N-Al is highly reliable wire-bondable but not gold-plated. When wire bonding is performed on the lead pattern in the present invention in which a 3N-Al thin film is laminated on the above 5N-Al thin film to form an aluminum thin film having a double structure, the upper layer 3N- The gold wire that penetrates the Al thin film to reach the 5N-Al thin film layer is bonded to the underlying 5N-Al thin film layer by forming a gold-aluminum co-alloy. This bond is very reliable and the wire bond strength is very high. Thus, according to the present invention,
Even if the lead pattern is not gold-plated, highly reliable wire bonding can be performed on this lead pattern, and since gold plating for wire bonding is not required, fine lead patterns can be gold-plated. There is no lead short circuit to worry about when applying. And, since it is 3N-Al capable of gold plating that is exposed on the surface of the lead pattern of the present invention, the same gold plating and solder deposition as the conventional one is applied to an appropriate portion, and a flexible cable connecting terminal portion is provided. Can be formed without problems. As described above, according to the present invention, the reliability of wire bonding between the direct mounting IC and the lead pattern can be improved, and at the same time, the problem of lead short circuit can be eliminated. In addition, since gold plating on the aluminum thin film for wire bonding is not required, there is an additional effect that the amount of gold used is reduced, which greatly contributes to cost reduction of the thermal print head.
以下、本願発明の実施例を第１図ないし第10図を参照し
つつ具体的に説明する。なお、これらの図において従来
例と同等の部分には同一の符号を付してある。 本願発明のサーマルプリントヘッドの機能上の構成は
第11図に示す従来例と変わりはない。従来例と異なる点
は、第１図の断面図に表れているように、リードパター
ン４が、高純度アルミニウム（5N−Al）薄膜５に、中純
度アルミニウム（3N−Al）薄膜６を積層してなる二重積
層構造となっている点、および、ワイヤボンディングさ
れる金線ワイヤ７が、中純度アルミニウム薄膜６を貫通
して高純度アルミニウム薄膜５に至って金・アルミ共有
結合合金を形成することにより、下層の高純度アルミニ
ウム薄膜５に対して実質的に結合されている点である。 以下に、本願発明のサーマルブリントヘッドの製造過
程を説明しつつ、その特徴点を明らかにする。 まず、発熱ドット部２となるべき部位にガラス製のグ
レーズ８を形成したセラミック製のチップ基板１（第２
図）の表面全面に、グレーズ８の表面に沿って発熱作用
をなすべき酸化ルテニウムなどからなる抵抗体被膜９を
蒸着する（第３図）。次に、5N−Al薄膜５および3N−Al
薄膜を順次蒸着して二重アルミニウム薄膜を形成する
（第４図）。続いて、エッチングの手法により、二重ア
ルミニウム薄膜のパターン抜き（第５図）および抵抗体
被膜９のパターン抜き（第６図）を行ない、所定のリー
ドパターン４を形成する。第６図から分かるように、リ
ードパターン４は、実際には、製造工程の都合から、抵
抗体被膜９の上に、5N−Al薄膜５および3N−Al薄膜６が
積層された形態となっている。そして、上記のようなリ
ードパターン４のうち、端子部３を形成すべき部位、お
よび、ワイヤボンディングをすべき部位を残し、保護膜
10によるコーティングを行うとともに、端子部３を形成
すべき部位には、金メッキ11を施しておく（第７図）。
金メッキ11は、リードパターン４の表面に金メッキが可
能な3N−Al薄膜６が露出していることから問題なく可能
である。 続いて、リードパターン４に所定のように形成された
ボンディング部にICチップのホンディングを行うととも
に、ワイヤボンディングにより、リードパターンとIC上
のパッド間を結線する（第８図）。 ワイヤボンディングは、基板１を所定の温度に熱する
とともに、水素トーチによってボール状に溶融された金
線ワイヤ７の先端をキャピラリ（図示略）によって圧着
することにより行われるが、このときの圧着力により、
金線ワイヤ７は3N−Al薄膜６を圧し潰すように貫通して
5N−Al薄膜５に至り、ここで金・アルミ共有結合合金を
形成するのである。したがって、ワイヤボンディングの
信頼性はきわめて高い。なお、5N−Al薄膜５と3N−Al薄
膜６の膜厚比は、1:1から1:2の程度でよい。また、各薄
膜5,6の厚みは、大きくとも数ミクロンのオーダである
ことから、上述のようにワイヤボンディングの圧着力に
よる下層5N−Al薄膜５への実質的ボンディングが可能な
のである。 ワイヤボンディング後は、ICチップを含んでこれを囲
む部分にシリコン樹脂などで保護コーティングし、最後
に、端子部３を形成すべく上述のように金メッキ11を施
した部位に半田被着12を施す（第９図）。こうして、サ
ーマルプリントヘッドそれ自体が完成する。 端子部３には、導体膜をポリイミドフィルムで挟んで
サンドイッチ構造とするなどしたフレキシブルケーブル
の導体露出部が半田付けによって接続される。 この発明の範囲は上述の実施例に限定されるものでは
ない。たとえば、下層の高純度アルミニウムとして5N−
Alを例としたが、少なくともこれより上層の中純度層よ
り高純度であればよく、また、これよりさらに純度の高
いアルミニウムを使用してもよいことはもちろんであ
る。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS. 1 to 10. In these figures, the same parts as those in the conventional example are designated by the same reference numerals. The functional configuration of the thermal print head of the present invention is the same as that of the conventional example shown in FIG. The difference from the conventional example is that the lead pattern 4 has a high purity aluminum (5N-Al) thin film 5 and a medium purity aluminum (3N-Al) thin film 6 laminated on it, as shown in the sectional view of FIG. And a gold wire 7 to be wire-bonded penetrates the medium-purity aluminum thin film 6 to reach the high-purity aluminum thin film 5 to form a gold-aluminum covalent bonding alloy. Is substantially bonded to the high-purity aluminum thin film 5 in the lower layer. Below, the features of the thermal print head of the present invention will be explained while explaining the manufacturing process thereof. First, a ceramic chip substrate 1 (second
A resistor film 9 made of ruthenium oxide or the like, which should generate heat, is vapor-deposited along the surface of the glaze 8 (FIG. 3). Next, 5N-Al thin film 5 and 3N-Al
Thin films are sequentially deposited to form a double aluminum thin film (Fig. 4). Then, a patterning of the double aluminum thin film (FIG. 5) and a patterning of the resistor film 9 (FIG. 6) are performed by an etching technique to form a predetermined lead pattern 4. As can be seen from FIG. 6, the lead pattern 4 actually has a form in which the 5N—Al thin film 5 and the 3N—Al thin film 6 are laminated on the resistor film 9 for the convenience of the manufacturing process. There is. Then, in the lead pattern 4 as described above, a portion where the terminal portion 3 is to be formed and a portion where wire bonding is to be left are left, and the protective film is formed.
In addition to coating with 10, gold plating 11 is applied to the portion where the terminal portion 3 is to be formed (FIG. 7).
The gold plating 11 can be performed without any problem because the gold-platable 3N-Al thin film 6 is exposed on the surface of the lead pattern 4. Next, the IC chip is bonded to the bonding portion formed in the lead pattern 4 in a predetermined manner, and the lead pattern and the pad on the IC are connected by wire bonding (FIG. 8). The wire bonding is performed by heating the substrate 1 to a predetermined temperature and crimping the tip of the gold wire 7 melted in a ball shape by a hydrogen torch with a capillary (not shown). Due to
The gold wire 7 penetrates the 3N-Al thin film 6 so as to crush it.
The 5N-Al thin film 5 is reached, where a gold-aluminum covalent alloy is formed. Therefore, the reliability of wire bonding is extremely high. The film thickness ratio between the 5N-Al thin film 5 and the 3N-Al thin film 6 may be about 1: 1 to 1: 2. Further, since the thickness of each thin film 5 and 6 is at most on the order of several microns, it is possible to practically bond the lower layer 5N-Al thin film 5 by the crimping force of wire bonding as described above. After the wire bonding, the portion including the IC chip and surrounding it is protectively coated with silicon resin or the like, and finally, the solder coating 12 is applied to the portion where the gold plating 11 is applied as described above to form the terminal portion 3. (Fig. 9). Thus, the thermal print head itself is completed. A conductor exposed portion of a flexible cable having a sandwich structure in which a conductor film is sandwiched between polyimide films is connected to the terminal portion 3 by soldering. The scope of the present invention is not limited to the above embodiments. For example, 5N-
Although Al is taken as an example, it is needless to say that the purity is at least higher than that of the intermediate-purity layer above this, and aluminum having a higher purity than this may be used.
第１図は本願発明の一実施例の要部を示す断面図、第２
図ないし第９図は本願発明の一実施例の製造過程を説明
するための断面図、第10図は第９図のＡ部拡大図、第11
図は従来のこの種のサーマルプリントヘッドの略示平面
図である。 １……チップ基板、２……発熱ドット部、３……端子
部、４……リードパターン、５……高純度アルミニウム
薄膜、６……中純度アルミニウム薄膜、11……金メッ
キ、12……半田被着。FIG. 1 is a sectional view showing an essential part of an embodiment of the present invention, and FIG.
9 to 9 are cross-sectional views for explaining the manufacturing process of an embodiment of the present invention, FIG. 10 is an enlarged view of part A of FIG. 9, and 11
The drawing is a schematic plan view of a conventional thermal print head of this type. 1 ... Chip substrate, 2 ... Heating dot part, 3 ... Terminal part, 4 ... Lead pattern, 5 ... High-purity aluminum thin film, 6 ... Medium-purity aluminum thin film, 11 ... Gold plating, 12 ... Solder Deposition.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/50 Ｓ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 23/50 S
Claims (1)
らを電気的に連絡するためのリードパターンとを基板上
に備え、上記リードパターンと上記IC間をワイヤボンデ
ィングしてなるサーマルプリントヘッドにおいて、 上記リードパターンは、高純度アルミニウム薄膜の上に
中純度アルミニウム薄膜を露出状に積層してなる二層構
造のアルミニウム薄膜を含むように構成されているとと
もに、このリードパターンに対するワイヤボンディング
は、金線ワイヤが上記中純度アルミニウム薄膜を貫通し
て上記高純度アルミニウム薄膜に実質的に至るようにし
て行われており、かつ、上記リードパターンの一部に
は、さらに金メッキおよび半田被着が施されたフレキシ
ブルケーブル接続用端子部が形成されていることを特徴
とする、サーマルプリントヘッド。1. A thermal print comprising a heating dot portion, an IC directly attached, and a lead pattern for electrically connecting them on a substrate, and wire bonding between the lead pattern and the IC. In the head, the lead pattern is configured to include an aluminum thin film having a two-layer structure in which a medium-purity aluminum thin film is exposedly laminated on a high-purity aluminum thin film, and wire bonding to the lead pattern is performed. , A gold wire is penetrated through the medium-purity aluminum thin film to substantially reach the high-purity aluminum thin film, and a part of the lead pattern is further plated with gold and solder. The thermal printing device is characterized in that the applied flexible cable connection terminal portion is formed. Head.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63126497A JPH085201B2 (en) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | Thermal print head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63126497A JPH085201B2 (en) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | Thermal print head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01295860A JPH01295860A (en) | 1989-11-29 |
| JPH085201B2 true JPH085201B2 (en) | 1996-01-24 |
Family
ID=14936669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63126497A Expired - Lifetime JPH085201B2 (en) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | Thermal print head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH085201B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017064945A (en) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 東芝ホクト電子株式会社 | Thermal print head and thermal printer |
-
1988
- 1988-05-24 JP JP63126497A patent/JPH085201B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01295860A (en) | 1989-11-29 |
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