(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱基板の上面に少なくとも保温層を形成し、該保温層上に共通導電層を形成し、該共通導電層を上層から絶縁するための層間絶縁層を形成し、該層間絶縁層の上方には前記放熱基板の一端部に沿って複数個の発熱抵抗体が直線状に配置され、これらの各発熱抵抗体の一方に接続される共通電極と他方に接続される個別電極とを有し、
前記共通電極を介して前記共通導電層と前記発熱抵抗体とが電気的に接続され、 前記個別電極が外部接続個別端子を介してドライバＩＣに接続され、
前記共通導電層と電気的に接続される複数の外部接続共通端子を有するラインサーマルヘッドであって、
前記共通導電層と複数の前記外部接続共通端子との電気的な接続が前記層間絶縁層に設けられた複数個のコンタクトホールを介してなされ、前記コンタクトホールは前記個別電極側において前記ドライバＩＣの列より前記発熱抵抗体の近傍に設けたことを特徴とするラインサーマルヘッド。
【請求項２】
前記外部接続共通端子を前記放熱基板の端部近傍に導出したことを特徴とする請求項１に記載のラインサーマルヘッド。
【請求項３】
前記共通導電層を前記発熱抵抗体の近傍領域のみに形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のラインサーマルヘッド。
【請求項４】
前記共通導電層と前記発熱抵抗体とを電気的に接続する前記共通電極を複数の層に形成し、この層のうち一層をＡｌ、Ｃｕ等の低抵抗材料により形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のラインサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーマルプリンタ等に使用され用紙の１辺にほぼ相当する長さにわたって発熱抵抗体の列が形成されているラインサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラインサーマルヘッドの構造は、一般にグレーズドアルミナ等の放熱基板上の端部に複数の発熱抵抗体を直線状に配列して、所望の記録情報に従って各発熱抵抗体に選択的に通電することによって発熱させ、感熱記録紙を発色させて記録を行うか、あるいはラインサーマルヘッドと普通紙との間に熱転写インクリボンを介在させて普通紙にインクを転写してドット状の記録を行うようになっている。
【０００３】
図３および図４は、従来のラインサーマルヘッドの構造を示す要部断面図および模式平面図である。グレーズドアルミナ基板等の絶縁性セラミックからなる放熱性の基板１の上面には、端部に部分的な直線状の突部２ａが形成されたガラスのような材料からなる保温層２が積層されており、この突部２ａを含む保温層２上には、ほぼ１μｍの厚さの高融点金属等からなる第１共通導電層３と、高融点金属およびＳｉＯ2 等とのサーメットからなるほぼ１μｍの厚さの第２導電層３ｂがスパッタリング等により形成されている。この第２共通導電層３ｂの上には、耐酸化性を有するＭｏＳｉ2 等の導電性金属またはＳｉＯ2 等の絶縁性セラミックからなる耐酸化性材料がほぼ０．２μｍの厚さにスパッタリング等により形成され、この耐酸化性材料をフォトリソ・エッチング技術によりコンタクトホールの配設部に所定の形状に形成して、熱酸化マスク層４としている。
【０００４】
このようにして熱酸化マスク層４を形成した状態で基板１をほぼ６００〜８００℃の温度で全面を熱酸化することにより、前記熱酸化マスク層４により被覆されていない部分の高融点金属サーメットからなる第２共通導電層３ｂの表面には、熱酸化マスク層４のパターンに従って絶縁性酸化物セラミック層からなる第１層間絶縁層５ａが形成される。さらに、この第１層間絶縁層５ａの上に絶縁性に優れたＳｉＯ2 等からなる第２層間絶縁層５ｂを積層して、２層構造とすることにより層間絶縁性の信頼度を高くすることができる。
【０００５】
前記第２層間絶縁層５ｂには、前記熱酸化マスク層４が形成された位置に合わせて、フォントリソ・エッチング技術によりコンタクトホール５ｃが形成され、共通電極多層配線基板が完成する。前記第２層間絶縁層５ｂの上に高融点金属群から選択されたＭｏ等の電極材料がスパッタリング等により積層され、フォトリソ・エッチング技術により下層の共通電極６および下層の個別電極７の電極パターンが形成される。
【０００６】
前記電極パターン上にＴａ−ＳｉＯ2 等からなる発熱抵抗体８がスパッタリング等により積層され、フォトリソ・エッチング技術によりドットの数に応じて複数個直線状に配列するように発熱抵抗体８のパターンが形成されている。このような電極構造は限定されたものではなく、先に発熱抵抗体８のパターンを形成して、発熱抵抗体８の上にＣｒ等からなる電極等を積層加工してもよい。
【０００７】
前記発熱抵抗体８上には、電力エネルギを供給するために、Ａｌ，Ｃｕ等からなる上層の電極材料がスパッタリング等によりほぼ２μｍの厚さに積層される。この上層の電極は発熱抵抗体８の一方の側には、共通電極を多層配線構造としているために、上層の共通電極が不要となり、前記共通導電層３ａ，３ｂの外部接続共通端子９ａのみが、基板１の端部の外部接続端子配列部の両側と中央に設けた３箇所のコンタクトホール５ｃ上に形成されている（図４）。
【０００８】
また、他方の側には、各発熱抵抗体８に独立して、通電を行うための上層の個別電極１０が形成され、その先端にはドライバＩＣ１１を接続する一方のパッド１０ａが形成されている。さらに、ドライバＩＣ１１を接続する他方のパッド１０ｂから外部接続個別端子１０ｃが前記３箇所の外部接続共通端子９ａとともに整列して形成されている。
【０００９】
これらの各外部接続端子９ａ，１０ｃおよびパッド１０ａ，１０ｂ上にはメッキが施され、ドライバＩＣ１１や外部回路のＦＰＣ１３とハンダ溶着や圧着により連接されている。
【００１０】
また、前記発熱抵抗体８や前記上層の個別電極１０等の表面には、これらの発熱抵抗体８や個別電極１０の酸化や摩耗を防止するため、ＳｉＯ2 およびサイアロン等からなる硬度の大きい保護層１２がスパッタリング等によりほぼ５μｍの厚さに積層されている。なお、この保護層１２は前記各外部接続端子９ａ，１０ｃおよびパッド１０ａ，１０ｂ以外のほぼ全表面を被覆するように形成されており、端子メッキを施した後に前記基板１をダイシングしてブロック状のラインサーマルヘッドが製造されることになる。
【００１１】
前述した従来のラインサーマルヘッドを用いたサーマルプリンタにおいて、このサーマルヘッドを熱転写インクリボン（図示せず）を介して、あるいは感熱記録紙の場合には、直接プラテン（図示せず）上に搬送される用紙に圧接させた状態で、所定の記録信号に基づいて、前記上層の個別電極１０に選択的にドライバＩＣ１１を介して通電を行い、所望の発熱抵抗体８を選択的に発熱させることにより、前記インクリボンのインクを溶融して、用紙上に転写するか、または感熱記録紙を発色させて所望の記録が行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のラインサーマルヘッドにあっては、通電を行うためのラインサーマルヘッドの外部接続共通端子９ａと共通導電層３ａ，３ｂのコンタクト部を、前述したように基板１の端部の両側と前記発熱抵抗体８の整列方向の中央部との３箇所に配置したものであるため、外部接続共通端子９ａと発熱抵抗体８間に介在する共通導電層３ａ，３ｂの長さ寸法Ｌが長いし、各発熱抵抗体８に対する通電距離が異なってしまうことになる。
【００１３】
一方、前記共通導電層３ａ，３ｂはＡｌ，Ｃｕに比べて比抵抗の大きい高融点金属材料により形成されているため、前記発熱抵抗体８と外部接続共通端子９ａとの距離とその距離のばらつきにより、各発熱抵抗体８に対する共通電極の抵抗値が大きくなるばかりでなく、抵抗値にばらつきが生じてしまう。こうして、前述した従来のラインサーマルヘッドにおいては、発熱抵抗体８に大きな発熱温度分布むらが発生し、記録濃度むらが大きくなるという問題点があった。
【００１４】
この問題点を改善するため、共通導電層の抵抗値を低減すべく膜厚を必要量厚くすると、高融点金属等の硬質膜は引張応力が大きくなり、膜の剥離等の製造不良が発生して、品質および歩留まりを低下させるという他の問題点が発生することになった。
【００１５】
本発明は、前述した従来のものにおける各種問題点を克服し、記録濃度むらが軽減され、かつ共通導電層をなす膜の膜応力による密着不良の問題が解消することを可能としたラインサーマルヘッドを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため請求項１に係る本発明のラインサーマルヘッドの特徴は、共通導電層と複数の外部接続共通端子との電気的な接続が層間絶縁層に設けられた複数個のコンタクトホールを介してなされ、コンタクトホールは個別電極側においてドライバＩＣの列より発熱抵抗体の近傍に設けた点にある。そして、このような構成を採用したことにより、外部接続共通端子と発熱抵抗体との問に介在する共通導電層の通電距離を大幅に短縮して、この共通導電層の電気抵抗を低減でき、共通導電層の膜厚を薄くして用いても、各発熱抵抗体における発熱温度分布むらを小さくすることができる。
【００１７】
請求項２に係る本発明のラインサーマルヘッドの特徴は、外部接続共通端子を放熱基板の端部近傍に導出した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、各熱抵抗体に対する共通導電層の抵抗値ばらつきが低減され、発熱抵抗体列の発熱温度分布むらがより小さくなり、記録濃度むらの問題を解消できる。
【００１８】
請求項３に係る本発明のラインサーマルヘッドの特徴は、共通導電層を発熱抵抗体の近傍領域のみに形成した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、層間絶縁性を保持する領域が著しく小さくでき、層間絶縁層の欠陥発生確率を減らし、層間絶縁層の信頼度を向上させ、製造品質および製造歩留りを向上させることができる。
【００１９】
請求項４に係る本発明のラインサーマルヘッドの特徴は  共通導電層と発熱抵抗体とを電気的に接続する共通電極を複数の層に形成し、この層のうち一層をＡｌ、Ｃｕ等の低抵抗材料により形成した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、発熱抵抗体列方向の発熱温度のばらつきをさらに軽減でき、第１共通導電層の膜厚をより薄く形成して、製造品質および製造歩留りの向上に寄与することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の共通電極を多層配線としたラインサーマルヘッドの実施形態を示す要部断面図、図２は図１のラインサーマルヘッドの模式平面図である。
【００２１】
図１，図２において、前述した図３、図４に示す従来のラインサーマルヘッドと同様に、グレーズドアルミナ等のセラミックからなる放熱性の基板１１の上面には、エッチング等により端部に部分的な直線状の突部１２ａを有する保温層１２が積層形成されている。
【００２２】
前記突部１２ａを含む保温層１２上には、高融点金属のＣｒ等からなる第１共通導電層１３ａがほぼ０．３μｍの厚さに積層され、この第１共通導電層１３ａ上にＴａ−ＳｉＯ2 等からなる高融点金属のサーメットの第２共通導電層１３ｂがほぼ１μｍの厚さにスパッタリング等により積層形成されている。
【００２３】
前記第２共通導電層１３ｂ上には、耐酸化性を有するＭｏＳｉ2 等からなる導電性金属またはＳｉＯ2 等からなる絶縁性セラミックの熱酸化マスク層１４がほぼ０．２μｍの厚さにスパッタリング等により積層形成され、この熱酸化マスク層１４をフォトリソ・エッチング技術によりパターニングすることにより、後述する発熱抵抗体１８の列とドライバＩＣ２１の列との間の所定の位置に層間コンタクト部を形成するための熱酸化マスク１４が形成される。
【００２４】
この酸化マスク１４が形成された基板１１を酸化雰囲気中でほぼ６００〜８００℃の温度により熱酸化処理することにより、露出している第２共通導電層１３ｂの表面に絶縁性酸化物セラミック層を生成させて、第１層間絶縁層１５ａがほぼ１μｍの厚さに形成される。
【００２５】
この第１層間絶縁層１５ａ上に、Ｓｉ０2 等の絶縁性セラミックからなる第２層間絶縁層１５ｂがスパッタリングによりほぼ２μｍの厚さに積層形成される。この第２層間絶縁層１５ｂをフォトリソ・エッチング技術によりＢＨＦ等によりエッチングして、前記熱酸化マスク層１４を形成した未酸化部分にコンタクトホール１５ｃを形成して、Ｔａ−Ｓｉ０2 等からなる共通導電層１３ｂを露出させる。この状態は、図１より熱酸化マスク１４を除去したものに相当する。特に、熱酸化マスク１４がＭｏＳｉ2 等の耐酸化性の導電性金属により形成されている場合には、図１に示すような構成を用いることができる。
【００２６】
前述したようにして露出された共通導電層１３ｂ上に、Ｍｏ等の高融点金属からなる下層の電極材料をほぼ０．１μｍの厚さとなるようにスパッタリング等により積層し、フォトリソ・エッチング技術によるエッチングを行うことにより下層の共通電極１６および下層の個別電極１７が形成される。これらの下層の共通電極１６および下層の個別電極１７の上に、Ｔａ−ＳｉＯ２等からなる発熱抵抗体１８をほぼ０．３μｍの厚さとなるようにスパックリング等により積層し、フォトリソ・エッチング技術により発熱抵抗体１８からなる発熱素子がドット数に応じて複数個直線状に配列して、前記放熱基板１１上の保温層１２の突部１２ａ上に所定の形状に形成される。
【００２７】
前記発熱抵抗体１８上には電力エネルギを供給するために、Ａｌ等からなる上層の電極がほぼ２μｍの厚さとなるようにスパッタリング等により積層され、基板１１の端部近傍にある発熱抵抗体１８の一方の側に上層の共通電極１９を形成する。この上層の共通電極１９は、共通電極の全体を多層配線としているため、なくても機能上の差異は小さいが、低抵抗のＡｌ，Ｃｕ等の材料からなる上層の共通電極１９を形成することにより隣接している発熱抵抗体１８の発熱温度のばらつきをより小さくするという効果がある。
【００２８】
また、本実施の形態において、外部接続共通端子１９ａは、複数の発熱抵抗体１８の列とドライバＩＣ２１の列の間に位置し、発熱抵抗体１８の列の近傍に形成された第２層間絶縁層１５ｂのコンタクトホール１５ｃを介して前記第２共通導電層１３ｂに電気的に接続されるとともに、隣位の１対のドライバＩＣ２１，２１の間を通して、Ａｌ、Ｃｕ等の低抵抗材料により放熱基板１１の一方の端部近傍にまで導出されている。
【００２９】
前記第２層間絶縁層１５ｂのコンタクトホール１５ｃは、発熱抵抗体１８の列と平行に延在し、発熱抵抗体１８の列からほぼ２〜３ｍｍの距離となるように近接させて、多数のコンタクトホール１５ｃを均等なパターンで整列配置させている。この結果、共通導電層１３の通電距離（Ｌ）が小さくなり、通電回路の抵抗値を最小化するとともに、共通導電層１３のパターン面積をも最小化して、層間絶縁層の欠陥発生確率を減らし、層間絶縁層の信頼度を向上させている。
【００３０】
また、前記共通電極１９と反対側となる前記発熱抵抗体１８の他方の側には、各発熱抵抗体１８に独立して通電を行なうための、上層の個別電極２０と、外部接続個別端子２０ａがそれぞれ形成され、それらの一端にはドライバＩＣ２１の接続パッドが形成されている。
【００３１】
これらの各外部接続端子１９ａ，２０ａ上にはメッキが施され、前記ドライバＩＣ２１や外部回路のＦＰＣとハンダ溶着や圧着により電気的に接続されるようになっている。本実施の形態のドライバＩＣ２１の実装においては、フリップチップ実装を行っているが、ワイヤーボンディング実装を用いてもよいことは勿論である。
【００３２】
また、前記発熱抵抗体１８や前記各電極１９，２０等の表面には、前記発熱抵抗体１８や、前記各電極１９，２０を酸化および摩耗から保護するためＳｉ０2 やサイアロン等からなる保護層２２が、ほぼ５μｍの厚さにスパックリングにより積層形成されている。なお、その保護層２２は、ドライバＩＣ２１や前記各電極１９，２０の外部接続端子１９ａ，２０ａの一部分を除いた表面を被覆するように形成されており、最後に前記基板１１をダイシングして、ブロック状のラインサーマルヘッドが製造される。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態のラインサーマルヘッドにおいては、共通導電層１３の通電距離（Ｌ）が小さくなり、通電回路の抵抗値を最小化するとともに、共通導電層１３のパターン面積をも最小化して、層間絶縁層の欠陥発生確率を減らし、層間絶縁層の信頼度を向上させることができる。また、各発熱抵抗体における発熱温度分布むらを小さくでき、記録濃度むらの少ない良好な品質の記録を行うことができる。
【００３４】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る本発明のラインサーマルヘッドは、共通導電層と複数の外部接続共通端子との電気的な接続が層間絶縁層に設けられた複数個のコンタクトホールを介してなされ、コンタクトホールは個別電極側においてドライバＩＣの列より発熱抵抗体の近傍に設けたので、外部接続共通端子と発熱抵抗体との問に介在する共通導電層の通電距離を大幅に短縮して、この共通導電層の電気抵抗を低減することができ、共通導電層の膜厚を薄くして用いても、発熱抵抗体列の発熱温度分布むらを小さくすることができる。したがって、記録における濃度むらが軽減され、良好な品質の記録を行うことができるばかりでなく、共通導電層をなす膜の膜応力による密着不良の問題が解消された。
【００３６】
また、請求項２に係る本発明のラインサーマルヘッドは、共通導電層に接続された複数の外部接続共通端子を放熱基板の端部近傍に導出形成しているため、発熱抵抗体列に対する共通導電層の抵抗値のばらつきが低減され、発熱抵抗体列の発熱温度分布むらがより小さくなり、このことによっても記録濃度むらのさらに良好に解消することができる。
【００３７】
さらに、請求項３に係る本発明のラインサーマルヘッドは、共通導電層を基板の全面に形成せずに、発熱抵抗体列の近傍領域のみに形成したため、請求項２に記載の発明の効果に加えて、層間絶縁性を保持する領域が著しく小さくでき、これにより、層間絶縁層の欠陥発生確率を減らし、層間絶縁層の信頼度を向上させ、製造品質および製造歩留りを向上させることができる。
【００３８】
さらにまた、請求項４に係る本発明のラインサーマルヘッドは、発熱抵抗体に接続する複層の共通電極の一層をＡｌ、Ｃｕ等の低抵抗材料により形成したことにより、請求項３に記載の発明の効果に加えて、発熱抵抗体列方向の発熱温度のばらつきをさらに軽減でき、第１共通導電層の膜厚をより薄く形成して、製造品質および製造歩留りの向上にさらに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るラインサーマルヘッドの実施の形態を示す図２の１−１線による縦断面図
【図２】  図１の平面図
【図３】  従来のラインサーマルヘッドを示す図４の３−３線による縦断面図
【図４】  図３の平面図
【符号の説明】
１１  基板
１２  保温層
１２ａ  突部
１３  共通導電層
１４  熱酸化マスク
１５ａ，１５ｂ  層間絶縁層
１５ｃ  コンタクトホール
１６  下層の共通電極
１７  下層の個別電極
１８  発熱抵抗体
１９  上層の共通電極
１９ａ  外部接続共通端子
２０  上層の個別電極
２０ａ  外部接続個別端子
２１  ドライバＩＣ
２２  保護層
【図１】
0003639115.tif 000002
【図２】
0003639115.tif 000003
【図３】
0003639115.tif 000004
【図４】
0003639115.tif 000005