JPH1120216A - サーマルヘッド、該サーマルヘッドのワイヤボンディング方法及び該サーマルヘッドの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚みの大きい用紙に印字しても印字濃度を向
上させ、印字むらが発生しにくいサーマルヘッドを提供
する。 【解決手段】 絶縁基板２に直線状に配置された発熱抵
抗体４の各発熱ドットに個別に接続されるとともに接続
端子５ａを有する個別リード電極５と、発熱抵抗体４の
各発熱ドットを通電する駆動ＩＣ９を載置した回路基板
３とを備えたサーマルヘッドの駆動ＩＣ９の出力側接続
端子９ａと個別リード電極の接続端子５ａとの間、駆動
ＩＣの入力側接続端子９ｂと回路基板の接続端子３ａと
の間をそれぞれ導電性ワイヤ１０、１１で接続する際、
駆動ＩＣの接続端子９ａ、９ｂ面よりも絶縁基板上の個
別リード電極の接続端子５ａ面の高さを高くし、駆動Ｉ
Ｃを樹脂１３ａで封止し、駆動ＩＣの入力側接続端子９
ｂ上部の樹脂の高さよりも、絶縁基板上の個別リード電
極の接続端子５ａ上部の樹脂の高さを低くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルヘッド、
該サーマルヘッドのワイヤボンディング方法及び該サー
マルヘッドの作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５の平面図に示すように、サーマルヘ
ッドの一般的な構造は、アルミニウム等の支持板１上に
絶縁基板２と回路基板３が当接して載置されている。前
記絶縁基板２上には発熱抵抗体４が絶縁基板２の一方の
長辺に沿って直線状に配置され、この発熱抵抗体４の各
ドットに個別に接続された個別リード電極５が配置され
ている。さらに前記発熱抵抗体４の各ドットに共通に電
流を流すための共通電極６が前記絶縁基板２の一方の長
辺と発熱抵抗体４間に配置されている。また前記個別リ
ード電極５及び前記共通電極６上には保護膜（図示せ
ず）が設けられており、前記個別リード電極５の末端部
及び前記共通電極６と直交して前記絶縁基板２の両短辺
に沿って設けられた共通電極の末端部は、前記保護膜よ
り露出してそれぞれ個別リード電極接続端子５ａ及び共
通電極接続端子６ａとなっている。

【０００３】前記回路基板３には導体配線（図示せず）
が施されており、該導体配線と外部とを接続する手段と
してコネクタ７が取り付けられている。また、前記回路
基板３と前記絶縁基板２とが当接する当接部８に沿って
発熱抵抗体４の各ドットを駆動する駆動ＩＣ９が所定間
隔で載置され、これら駆動ＩＣ９の出力側接続端子９ａ
と前記絶縁基板２上の個別リード電極の接続端子５ａと
が出力側ワイヤ１０にてワイヤボンディングされてお
り、同じく駆動ＩＣ９の入力側接続端子９ｂと回路基板
３の接続端子３ａとが入力側ワイヤ１１にてワイヤボン
ディングされている。更に、前記共通電極接続端子６ａ
と回路基板３の共通電極側接続端子３ｂがワイヤ１２に
てワイヤボンディングされている。

【０００４】そして、前記駆動ＩＣ９及び前記ワイヤボ
ンディングされた付近を樹脂１３で覆い封止がなされて
いる。前記各ワイヤボンディングは、駆動ＩＣ９の接続
端子９ａ、９ｂ側が先にボンディング（１ｓｔボンディ
ング）され、次いで前記絶縁基板２の個別リード電極接
続端子５ａ側及び回路基板３の接続端子３ａ側がボンデ
ィング（２ｎｄボンディング）される。

【０００５】以下、前記サーマルヘッドの問題点を図５
の平面図及び図７乃至図８の断面図を参照しながら説明
する。図７は図５のＡーＡ’断面を示している。図７に
示すように、支持板１上に載置された絶縁基板２よりも
少し厚みの小さい回路基板３が当接部８にて当接して載
置されており、該回路基板３上に駆動ＩＣ９が搭載され
ている。そして、前記駆動ＩＣ９から出力側ワイヤ１
０、入力側ワイヤ１１にてそれぞれの接続端子を接続
し、その上部より前記樹脂１３で覆い封止がなされてい
る。

【０００６】ここで前記絶縁基板２はセラミック製の板
を用い、標準的な厚みは１ｍｍである。一方、前記回路
基板３はガラスエポキシ板を用い、標準的な厚みは０．
２ｍｍきざみで各サイズのものがあるが、この場合は前
記絶縁基板２よりも少し厚みの小さい０．８ｍｍのガラ
スエポキシ板が用いられる。

【０００７】また、前記回路基板３上に搭載される駆動
ＩＣ９の標準厚みは０．３５ｍｍであって、ここで前記
支持板１の上面から駆動ＩＣ９の上面までの高さは
（０．８ｍｍ＋０．３５ｍｍ）＝１．１５ｍｍとなる。
したがって、前記駆動ＩＣ９の上面と絶縁基板２の上面
との高さの差は、（１．１５ｍｍ−１．０ｍｍ）＝０．
１５ｍｍだけ駆動ＩＣ９の上面の方が高いことになる。

【０００８】次に、共通電極６のボンディング部を見る
と、図８には図５のＢーＢ’断面を示している。図５及
び図８に示すように、共通電極接続端子６ａと回路基板
３の共通電極側接続端子３ｂとをワイヤ１２にて接続さ
れている。

【０００９】次に、前記樹脂１３による封止について図
７を参照しながらその問題点を説明する。前記回路基板
３の駆動ＩＣ９の搭載部及びワイヤボンディング部の水
分などによる腐食を防止するため、樹脂１３を塗布して
封止する。この場合樹脂１３はエポキシ系樹脂を用いる
が、このエポキシ系樹脂は硬化後の樹脂層の硬度が大き
く、内部を外力から保護するための保護カバーを別途設
けることが不要であることから採用されている。

【００１０】そして、前記樹脂１３の樹脂層表面からの
水分の侵入を防ぐために、駆動ＩＣ９の上面やワイヤボ
ンディングされたワイヤ高さから所定厚みを確保して樹
脂を塗布する必要がある。この樹脂の厚みは一般的に
０．２ｍｍ以上は必要とされている。このため、駆動Ｉ
Ｃ９の搭載部付近で最も高い位置にあるワイヤ１０及び
１０のネック部分１０ａ及び１１ａ上部の樹脂厚みが
０．２ｍｍ以上確保できるように塗布される。ここでの
ネック部１０ａ及び１１ａは、１ｓｔボンディングでの
ワイヤ１０、１１の引き上げ箇所となり、ほぼ垂直に
０．１５ｍｍ以上必要とされる。この理由は、ワイヤが
例えば金線の場合は、この箇所がワイヤボンディングを
行う際、ワイヤ先端の加熱によるボール形成時に金線が
再結晶化を起こし、本来の金線高度よりも固くなり、こ
の部分でワイヤを曲げた形状に接続すれば、ワイヤが折
れるなどの不具合が発生するからである。

【００１１】そこで、ワイヤボンディングの際にワイヤ
１０及び１１は、１ｓｔボンディングで、まずネック部
１０ａ及び１１ａでほぼ垂直にワイヤを立て、０．１５
ｍｍ過ぎたあたりから緩やかに曲げた形状として２ｎｄ
ボンディング側へワイヤボンディング装置のキャピラリ
及びＸＹ移動手段を介して移動しワイヤボンディングさ
れる。ワイヤーボンディング終了後、樹脂８を塗布する
が、この塗布された樹脂８の断面形状は、駆動ＩＣ９を
中心にして凡そ左右対称に近い蒲鉾型となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
サーマルヘッドの問題点を実際にプリンタに組み込んだ
状態を図６を参照しながら説明する。図６に示すよう
に、前記サーマルヘッドの発熱抵抗体４にプラテンロー
ラ１４の中心を位置合わせし、該プラテンローラ１４を
発熱抵抗体４に一定の押圧力を加えて固定する。そして
用紙１５を回路基板３側から発熱抵抗体４とプラテンロ
ーラ１４との間に挿入して、該プラテンローラ１４の回
転によって紙送りをしながら発熱抵抗体４に通電して印
字を行う。

【００１３】この時、用紙１５は進入角度αにて送り込
まれるが、この進入角度α以下で用紙１５を進入させる
と樹脂８に用紙１５が接触して紙送りができなくなる。
通常使用する用紙の厚みは１００μｍ以下で柔らかいた
め、プラテンローラ１４への進入角度αが大きくても発
熱抵抗体４への接触について十分追従できるが、１００
μｍ以上の厚みの用紙、例えばラベル紙、タグ紙、フィ
ルム紙ＰＥＴカード等では、用紙の腰が強く、用紙の進
入角度αが大きいと、プラテンローラ１４の押圧力が十
分に用紙１５に伝わらず、発熱抵抗体４への押し付け力
が弱くなり、その結果印字濃度が薄くなったり印字濃度
にむらが発生したりする。

【００１４】そこでこの印字不具合を防ぐために、樹脂
８を塗布する場所を発熱抵抗体４から遠ざかる場所に移
動させることで進入角度αを小さくすることはできる
が、これだと当然に絶縁基板２上の発熱抵抗体４から個
別リード電極５の接続端子５ａまでの寸法が長くなり、
絶縁基板自体を大きくせざるを得ず、サーマルヘッドの
小型化に繋がらない。

【００１５】本発明は、厚みの大きい用紙に印字しても
印字濃度を向上させ、印字むらが発生しにくく、且つ小
型化を妨げないサーマルヘッドを提案するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、絶縁基板の一方の長辺に沿って直線状に配置された
発熱抵抗体の各発熱ドットに個別に接続されるとともに
前記一方の長辺と対向する他方の長辺に沿って配置され
た接続端子を有する個別リード電極と、前記発熱抵抗体
の各発熱ドットを通電する駆動ＩＣを載置した回路基板
と、前記絶縁基板と前記回路基板とを当接して支持する
支持板とを備え、前記駆動ＩＣの出力側接続端子と前記
個別リード電極の前記接続端子との間、及び前記駆動Ｉ
Ｃの入力側接続端子と前記回路基板の接続端子との間を
それぞれ導電性ワイヤにて接続されたサーマルヘッドに
おいて、前記駆動ＩＣの接続端子面よりも前記絶縁基板
上の前記個別リード電極の接続端子面の高さを高くす
る。これによって、前記駆動ＩＣの入力側接続端子上部
の樹脂の高さよりも、前記絶縁基板上の個別リード電極
の接続端子上部の樹脂の高さを低くして駆動ＩＣを樹脂
で封止できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図５の平面
図及び図１の断面図を参照しながら説明する。なお、平
面図は従来と変更がないので図５を参照する。図１及び
図５に示すように、支持板１上に絶縁基板２と回路基板
３が載置されている。前記絶縁基板２上には発熱抵抗体
４が絶縁基板２の一方の長辺に沿って直線状に配置され
ており、この発熱抵抗体４の各ドットに個別に接続され
た個別リード電極５が配置されている。さらに発熱抵抗
体４の各ドットに共通に電流を流すための共通電極６が
配置されている。また個別リード電極５及び共通電極６
上には保護膜１６（図１）が設けられており、前記個別
リード電極５及び共通電極６の末端部は該保護膜１３よ
り露出して接続端子となっている。

【００１８】前記回路基板３には導体配線（図示せず）
が施されており、該導体配線と外部とを接続する手段と
してコネクタ７（図５）が取り付けられている。また、
前記回路基板３と前記絶縁基板２とが当接する当接部８
付近には、該当接部８に沿って発熱抵抗体４の各ドット
を駆動する駆動ＩＣ９が所定間隔で載置され、該駆動Ｉ
Ｃ９の出力側接続端子９ａと前記絶縁基板２上の個別リ
ード電極５の接続端子５ａとがワイヤ１０にてワイヤボ
ンディングされており、更に、前記共通電極６の接続端
子６ａと回路基板３との接続端子３ｂがワイヤー１２に
てワイヤーボンディングされている。前記駆動ＩＣ９及
びワイヤボンディングされた付近を樹脂８ａで覆い、該
樹脂１３ａにて封止して保護する。

【００１９】本発明のサーマルヘッドを図１の断面図で
詳述すると、図１に示すように、駆動ＩＣ９のワイヤボ
ンディングされる接続端子面を絶縁基板２の上面よりも
低い位置になるように構成する。ここで、実施例として
絶縁基板２の厚みは標準的な１．０ｍｍ、回路基板３は
ガラスエポキシ基板で０．２ｍｍ刻みで標準設定された
厚みの０．６ｍｍのものを選定する。さらに駆動ＩＣ９
としてこれも一般的な０．３５ｍｍの高さのものを選定
する。このように選定すると絶縁基板２の上面と駆動Ｉ
Ｃ９の上面の高さの差は、１．０−（０．６＋０．３
５）＝０．０５ｍｍとなり、駆動ＩＣ９の上面を従来よ
りも低くすることができる。つまり、駆動ＩＣ９の接続
端子面を絶縁基板２の上面よりも低くすることにより、
結果として塗布する樹脂１３ａの高さを低くすることが
できる。

【００２０】絶縁基板２上には個別リード電極５が形成
され、その上層に共通電極６、発熱抵抗体４、更に上層
に保護膜１６が形成されている。前記個別リード電極５
は絶縁基板２と回路基板３との当接部８の辺近傍部で露
出され接続端子５ａとなっている。ワイヤボンディング
後に塗布される樹脂１３ａの断面形状は、樹脂表面から
水分の進入を防ぐために、駆動ＩＣ９の上面及びワイヤ
１０、１１からの厚みを０．２ｍｍ以上に確保する必要
がある。

【００２１】ここで前記樹脂１３ａの断面形状を見る
と、出力ワイヤ１０側がワイヤ形状に沿って緩やかに傾
斜しながら絶縁基板２上の個別リード電極５の接続端子
５ａに向かってワイヤ１０と樹脂断面での表層までの厚
みを一定に保った形状となっている。これに対して入力
側ワイヤ１１の上部はネック部１１ａから０．２ｍｍの
樹脂厚みを確保したうえで回路基板３側の接続端子３ａ
に向かって塗布されている。故に、前記樹脂１３ａの断
面形状で最も高さの高い位置は入力側ワイヤ１１のネッ
ク１１ａの上部、あるいはそれよりも回路基板３側の範
囲となる。

【００２２】次に、本発明サーマルヘッドの共通電極の
ボンディング部について説明する。図４及び図５に示す
ように、絶縁基板２上の共通電極接続端子６ａをワイヤ
１２にてワイヤボンディングする。この時、回路基板３
側が先にボンディング（１ｓｔボンディング）され、次
いで絶縁基板２側がボンディング（２ｎｄボンディン
グ）される。これはボンディングを行う順序が従来と逆
方向になっているが、これは絶縁基板２の上を通過する
ワイヤ１２の絶縁基板２の面からの高さを低くするため
である。

【００２３】これによって、共通電極６のボンディング
部における樹脂１３ａは駆動ＩＣ９に接続された出力側
ワイヤ１０よりも高くなることなく、駆動ＩＣ９の出力
側ワイヤの１０の傾斜（図１）に沿って樹脂１３ａを塗
布すれば前記ワイヤ１２から樹脂上部輪郭までの厚みを
０．２ｍｍに確保することができる。

【００２４】このように構成されたサーマルヘッドを実
際にプリンタに組み込んだ状態を図２を参照しながら説
明する。図２に示すように、発熱抵抗体４にプラテンロ
ーラ１４の中心を位置合わせし、該プラテンローラ１４
を発熱抵抗体４に一定の押圧力を加えて固定する。そし
て用紙１５を回路基板３側から発熱抵抗体４とプラテン
ローラ１４との間に挿入して、プラテンローラ１４の回
転によって紙送りをしながら発熱抵抗体４を通電して印
字を行う。

【００２５】このように本発明のサーマルヘッドは、前
記のように樹脂１３ａの高さを低くできると同時に入力
側ワイヤのネック部上よりも絶縁基板２側に向かって樹
脂１３ａの高さが低く傾斜しているため、用紙の進入角
度αは最大限小さくできる。このため厚い特殊な用紙で
あってもプラテンローラ下で用紙を大きく曲げることな
く用紙を発熱抵抗体４とプラテンローラ１４間に挿入す
ることが可能となる。

【００２６】したがって、用紙の腰の影響に関係なくプ
ラテンローラ１４の押圧力が十分に用紙に伝わり、印字
濃度が薄くなる、あるいは印字濃度にむらなどの不具合
の発生を防止することができるから、高品質の印字が可
能なサーマルヘッドを実現できる。

【００２７】さらに、本発明サーマルヘッドにて厚みの
薄い感熱紙の使用に限定して構成する場合、用紙の進入
角度が大きくても印字品位に影響がないことから、樹脂
の位置をもっと発熱抵抗体よりに移動することで絶縁基
板を小さく縮小することができる。したがって絶縁基板
を小さくできる結果、該絶縁基板に当接する回路基板も
移動して駆動ＩＣ搭載位置も発熱抵抗体寄りになる。

【００２８】一方、従来のサーマルヘッドでは絶縁基板
上に塗布された樹脂１３の高さが高いために（図７）封
止樹脂の位置を発熱抵抗体よりに移動した場合は、プラ
テンローラに封止樹脂が接触してプラテンローラの回転
を妨げることになり、絶縁基板を縮小することができ
ず、従来のサーマルヘッドと比べて本発明の効果が顕著
であることが分かる。

【００２９】次に、他の実施例について図３を参照しな
がら説明する。この実施例では絶縁基板２の厚みを１．
０ｍｍ、回路基板３の厚みも１．０ｍｍとし且つ支持板
１の上に段差１ａを設けることで、前記駆動ＩＣ９の接
続端子面よりも前記絶縁基板２上の前記個別リード電極
の接続端子面の高さを高くすることができる。そして、
樹脂１３ｂでもって駆動ＩＣ９を封止することにより前
記実施の形態と同様の効果が得られる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、厚い用紙に対しても印
字濃度が薄くならず、印字濃度むらが発生しない高印字
品質のサーマルヘッドを実現できる。さらに厚い用紙及
び薄い用紙の印字のいずれにも対応したサーマルヘッド
を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明サーマルヘッドの実施例の断面図であ
る。

【図２】本発明サーマルヘッドにプラテンローラを設置
した際の断面図である。

【図３】本発明サーマルヘッドの他の実施例の断面図で
ある。

【図４】本発明サーマルヘッドを説明するための要部断
面図である。

【図５】本発明のサーマルヘッド及び一般的なサーマル
ヘッドを説明するための平面図である。

【図６】従来のサーマルヘッドにプラテンローラを設置
した際の断面図である。

【図７】従来のサーマルヘッドの断面図である。

【図８】従来のサーマルヘッドを説明するための要部断
面図である。

【符号の説明】

１・・支持板 ２・・絶縁基板 ３・・回路基板 ４・
・発熱抵抗体 ５・・個別リード電極 ６・・共通電極 ９・・駆動Ｉ
Ｃ １０、１１・・導電性ワイヤ １３ａ、１３ｂ・・
樹脂

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の長辺
   に沿って直線状に配置された発熱抵抗体と、一端が発熱
   抵抗体の各発熱ドットに個別に接続されるとともに前記
   絶縁基板の一方の長辺と対向する他方の長辺に沿って配
   置された接続端子を有する個別リード電極と、前記発熱
   抵抗体の各発熱ドットを通電する駆動ＩＣを載置した回
   路基板とを備え、前記駆動ＩＣの出力側接続端子と前記
   個別リード電極の前記接続端子との間、及び前記駆動Ｉ
   Ｃの入力側接続端子と前記回路基板の接続端子との間を
   それぞれ導電性ワイヤにて接続したサーマルヘッドにお
   いて、前記駆動ＩＣの接続端子面よりも前記絶縁基板上
   の前記個別リード電極の接続端子面の高さを高くしたこ
   とを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 前記駆動ＩＣを樹脂で封止し、前記駆動
   ＩＣの入力側接続端子上部の樹脂の高さよりも、前記絶
   縁基板上の個別リード電極の接続端子上部の樹脂の高さ
   を低くしたことを特徴とする請求項１のサーマルヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 前記回路基板に、外部との電気的接続を
   行うコネクタを設けたことを特徴とする請求項１のサー
   マルヘッド。
4. 【請求項４】 絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の長辺
   に沿って直線状に配置された発熱抵抗体と、一端が発熱
   抵抗体の各発熱ドットに個別に接続されるとともに前記
   絶縁基板の一方の長辺と対向する他方の長辺に沿って配
   置された接続端子を有する個別リード電極と、前記発熱
   抵抗体の各ドットを通電する駆動ＩＣを載置した回路基
   板と、前記発熱抵抗体とほぼ平行で、該発熱抵抗体と前
   記絶縁基板の一方の長辺間に配置された共通電極とを備
   えたサーマルヘッドの前記駆動ＩＣの接続端子面よりも
   前記絶縁基板上の個別リード電極の接続端子面の高さを
   高くし、前記駆動ＩＣの出力側接続端子と前記個別リー
   ド電極の接続端子との間、及び前記駆動ＩＣの入力側端
   子と前記回路基板の接続端子との間をそれぞれ導電性ワ
   イヤにて接続し、前記絶縁基板の両短辺に沿って前記共
   通電極と直交するように配置された共通電極接続端子と
   回路基板の共通電極側接続端子とを導電性ワイヤにて接
   続してなるサーマルヘッドのワイヤボンディング方法で
   あって、 前記回路基板の共通電極側接続端子に導電性ワイヤの一
   端を先にワイヤボンディングし、次いで前記絶縁基板上
   の共通電極側接続端子に前記導電性ワイヤの他端をワイ
   ヤボンディングすることを特徴とするサーマルヘッドの
   ワイヤボンディング方法。
5. 【請求項５】 絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の長辺
   に沿って直線状に配置された発熱抵抗体と、一端が発熱
   抵抗体の各発熱ドットに個別に接続されるとともに前記
   絶縁基板の一方の長辺と対向する他方の長辺に沿って配
   置された接続端子を有する個別リード電極と、前記発熱
   抵抗体の各ドットを通電する駆動ＩＣを載置した回路基
   板と、前記発熱抵抗体とほぼ平行で、該発熱抵抗体と前
   記絶縁基板の一方の長辺間に配置された共通電極とを備
   えたサーマルヘッドの前記駆動ＩＣの接続端子面よりも
   前記絶縁基板上の個別リード電極の接続端子面の高さを
   高くし、前記駆動ＩＣの出力側接続端子と前記個別リー
   ド電極の接続端子との間、及び前記駆動ＩＣの入力側端
   子と前記回路基板の接続端子との間をそれぞれ導電性ワ
   イヤにて接続し、前記絶縁基板の両短辺に沿って前記共
   通電極と直交するように配置された共通電極接続端子と
   回路基板の共通電極側接続端子とを導電性ワイヤにて接
   続してなるサーマルヘッドの作製方法であって、 前記駆動ＩＣを樹脂で封止する際、前記駆動ＩＣの入力
   側接続端子上部の樹脂の高さよりも、前記絶縁基板上の
   個別リード電極の接続端子上の樹脂の高さを低くして樹
   脂を塗布することを特徴とするサーマルヘッドの作製方
   法。