(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板の少なくとも一部表面にガラス層を被着させるとともに該ガラス層上に遮光層を被着させる工程と、
前記遮光層上にフォトレジストを塗布し、該フォトレジストを露光及び現像により所定パターンに加工する工程と、
前記フォトレジストが存在しない領域の遮光層とガラス層の一部をエッチングし、しかる後、前記フォトレジストを除去する工程と、を備えたサーマルヘッド用グレーズドセラミック基板の製造方法。
【請求項２】
前記遮光層の紫外線透過率が１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド用グレーズドセラミック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーマルヘッドの回路パターンを支持するための支持母材として用いられるグレーズドセラミック基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、サーマルヘッドの回路パターンを支持するための支持母材としてグレーズドセラミック基板が広く用いられている。
【０００３】
かかる従来のグレーズドセラミック基板は、例えば純度９９％程度のアルミナセラミックスから成るセラミック基板の上面に、無色透明のガラス層を断面山状をなすように３０〜１００μｍの厚みに被着・形成した構造を有している。
【０００４】
このようなグレーズドセラミック基板上にサーマルヘッドの回路パターンを形成する場合は、セラミック基板及びガラス層の上面に、従来周知の薄膜手法、具体的にはスパッタリング法やフォトリソグラフィー技術，エッチング技術等を採用し、発熱抵抗体や電極配線等を所定パターンに微細加工することにより行われる。
【０００５】
尚、前記ガラス層は、発熱抵抗体の発する熱を内部で蓄積及び放散してサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持する蓄熱層としての役割の他に、発熱抵抗体を上方に突出させることで印画時の感熱紙等に対する紙当たりを良好となす役割も併せ持っている。
【０００６】
また最近では、サーマルヘッドの紙当たりを更に良好なものとなすために、ガラス層の頂部付近に更に凸部を設けた、いわゆるダブルパーシャル型のグレーズドセラミック基板が提案されている。
【０００７】
かかるグレーズドセラミック基板は例えば以下のような工程▲１▼〜▲４▼により製作される。
工程▲１▼
まず、高軟化点ガラスの粉末に適当な有機溶剤，有機バインダー等を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷法等によってセラミック基板上面の所定領域に印刷・塗布し、これを約１２００℃の温度で焼き付けることによって断面山状のガラス層を形成する。
【０００８】
次にガラス層の外形をフォトリソグラフィー及びエッチング工程により所定形状に加工する。
【０００９】
工程▲２▼
フォトリソグラフィーの工程は、露光工程とその後の現像工程とで構成されており、最初の露光工程では、図３に示す如く、ガラス層１２上に液状に成したポジ型のフォトレジスト１３を塗布してこれを乾燥し、しかる後、フォトレジスト１３を有したガラス層１２上に一定の距離を隔てて所定パターン１５のフォトマスク１４を配置させるとともに、該フォトマスク１４を介して所定波長の紫外線を照射し、紫外線が照射された領域のフォトレジスト１３を光分解する。
【００１０】
次の現像工程では、セラミック基板１１を、フォトレジスト１３を被着させた状態のまま、所定の現像液に浸漬し、光分解されたフォトレジスト１３を現像液に溶解させて紫外線が照射されなかった領域のフォトレジスト１３のみをガラス層１２上に残す。
【００１１】
工程▲３▼
そして次のエッチング工程では、ガラス層１２及びフォトレジスト１３が形成されたセラミック基板１１を所定時間エッチング液に浸漬し、フォトレジスト１３が存在しない領域のガラス層表面を例えば２〜１０μｍの深さ領域まで浸食する。
【００１２】
工程▲４▼
最後に前記セラミック基板１１を所定の剥離液に浸漬してフォトレジスト１３をガラス層表面より剥離させ、これによってガラス層１２の頂部に所定の凸部を有したグレーズドセラミック基板が完成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来のグレーズドセラミック基板の製造方法によれば、ガラス層１２をフォトリソグラフィー工程において外形加工する際に、フォトレジスト１３に照射した紫外線の一部がフォトレジスト１３を透過して無色透明のガラス層１２に入り、ガラス層１２の内部やセラミック基板１１の上面で乱反射を起こす。このように乱反射を起こした紫外線の一部はフォトレジスト１３の下面側（ガラス層側）よりフォトレジスト１３に照射されることとなり、そのため、フォトレジスト１３を所望する形状にパターニングすることが不可になるとともに、その後のエッチング工程を経て形成される凸部の幅や高さ寸法にバラツキを生じるという欠点を有していた。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、本発明のサーマルヘッド用グレーズド基板の製造方法は、セラミック基板の少なくとも一部表面にガラス層を被着させるとともに該ガラス層上に遮光層を被着させる工程と、前記遮光層上にフォトレジストを塗布し、該フォトレジストを露光及び現像により所定パターンに加工する工程と、前記フォトレジストが存在しない領域の遮光層とガラス層の一部をエッチングし、しかる後、前記フォトレジストを除去する工程と、を備えたことを特徴とする。
ることが可能になる。
【００１５】
また本発明のサーマルヘッド用グレーズドセラミック基板の製造方法は、前記遮光層の紫外線透過率が１０％以下であることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の製法により得られるグレーズドセラミック基板を用いて製作したサーマルヘッドの断面図である。
【００１７】
本発明の製法により得られるグレーズドセラミック基板は、セラミック基板１の上面にガラス層２及び遮光層３を順次被着させて成り、これらのガラス層２や遮光層３上に耐熱層４を介して発熱抵抗体５や電極配線６等で構成される所定のサーマルヘッド回路パターンを被着・形成することによってサーマルヘッドが製作されている。
【００１８】
前記グレーズドセラミック基板のセラミック基板１は例えば純度９９％以上のアルミナセラミックスから成り、該セラミック基板１がアルミナセラミックスから成る場合、アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ），シリカ（ＳｉＯ２  ），マグネシア（ＭｇＯ）等のセラミック原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加・混合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知のドクターブレード法等を採用することによってセラミックグリーンシートを得、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工を施すとともに高温（約１６００℃）で焼成することによって製作される。
【００１９】
また前記セラミック基板１上のガラス層２は無色透明のガラスから成り、該ガラス層２はセラミック基板上面の所定領域に断面山状をなすように部分的に被着される。
【００２０】
このガラス層２は、なだらかな山状を成す基層部２ａと該基層部２ａの頂部付近に設けられた凸部２ｂとで構成されており、前記基層部２ａは例えば４００〜２０００μｍの幅、１８〜９０μｍの高さに形成され、前記凸部２ｂは例えば５０〜３５０μｍの幅、２〜３０μｍの高さに形成される。
【００２１】
前記ガラス層２は、その上に発熱抵抗体５や電極配線６等を被着させてサーマルヘッドを製作した際、サーマルヘッドの発熱抵抗体３の発する熱を内部で蓄積及び放散してサーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持する蓄熱層としての作用と、発熱抵抗体３を凸部２ｂ上に被着させることでこれを上方に突出せしめ感熱紙等に対するサーマルヘッドの紙当たり（印圧）を有効に高める作用とを併せ持っている。尚、このガラス層２の形成方法については後述する。
【００２２】
また前記ガラス層２の凸部上面には、紫外線透過率を１０％以下になした遮光層３が被着・形成される。
【００２３】
前記遮光層３はチタン（Ｔｉ）やタンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）等を所定厚みに被着させて成り、該遮光層３は、ガラス層２を従来周知のフォトリソグラフィー及びエッチング技術により外形加工してその頂部付近に凸部２ｂを形成する際、その露光工程においてガラス層全体を覆うことにより紫外線がガラス層２内に入ろうとするのを有効に防止する作用を為す。尚、フォトリソグラフィー工程において紫外線の遮光に使用された遮光層３の一部はその後のエッチング工程においてガラス層２の一部と共にセラミック基板１上より除去される。それ故、製品としてのグレーズドセラミック基板には凸部上面にのみ遮光層３が残存した形となる。
【００２４】
尚、前記遮光層３の紫外線透過率は所定の照度計を用いることにより測定することができる。
【００２５】
そして、このようなグレーズドセラミック基板１の上面、即ちガラス層２及び遮光層３上には、前述した如く、耐熱層４を介して発熱抵抗体５や電極配線６等から成るサーマルヘッドの回路パターンが被着・形成され、その上には更に保護膜７が被着される。
【００２６】
前記耐熱層４は、窒化珪素（Ｓｉ３  Ｎ４  ）やサイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）等を従来周知のスパッタリング法等により、遮光層３が被着されているガラス層２の全体を覆うようにして０．０５〜１．０μｍの厚みに被着させて成り、該耐熱層４は後述する発熱抵抗体５や電極配線６を従来周知のフォトリソグラフィー及びエッチング技術により所定パターンに微細加工する際、ガラス層２がオーバーエッチング等によって浸食されるのを有効に防止するとともに、サーマルヘッドの使用時、発熱抵抗体５の発する熱によって発熱抵抗体自身の酸化腐食が進むのを有効に防止する作用を為す。尚、前記耐熱層４は、遮光層３が金属等の導電材料により形成されている場合、遮光層３と発熱抵抗体５との電気的短絡を防止するための絶縁層としての作用も為す。
【００２７】
また前記発熱抵抗体５は、ＴａＳｉＯ系抵抗材料やＴｉＳｉＯ系抵抗材料，ＴａＮ系抵抗材料等から成り、ガラス層２の凸部２ｂ上に位置するように設けられる。前記発熱抵抗体５は、それ自体が所定の電気抵抗率を有しているため、後述する電極配線６を介して電源電力が印加されるとジュール発熱を起こし、感熱紙等に印画を形成するのに必要な温度（２００〜３００℃）となる。
【００２８】
尚、前記電極配線６はアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の導電材料から成り、前記発熱抵抗体５の両端に電気的に接続されて発熱抵抗体５に所定の電源電力を印加する作用を為す。
【００２９】
これら発熱抵抗体５や電極配線６は、従来周知の薄膜手法、具体的にはスパッタリング法やフォトリソグラフィー技術，エッチング技術等を採用し、ＴａＳｉＯ系抵抗材料やアルミニウム等を所定パターンに被着させることにより形成される。
【００３０】
そして前記発熱抵抗体５及び電極配線６上に被着される保護膜７は窒化珪素（Ｓｉ３  Ｎ４  ）等の耐磨耗性，封止性に優れた電気絶縁材料から成り、該窒化珪素等を従来周知のスパッタリング法等によって３．０〜１２．０μｍの厚みに被着させることにより形成される。
【００３１】
前記保護膜７は、サーマルヘッドの使用時、感熱紙等の摺接による磨耗や大気中に含まれている水分等の接触による腐食から発熱抵抗体５や電極配線６等を保護する作用を為す。
【００３２】
次に上記ガラス層２の形成方法について図２（ａ）〜（ｄ）を用いて詳細に説明する。
【００３３】
工程▲１▼
まず所定のセラミック基板１を準備し、次に図２（ａ）に示す如く、セラミック基板１の少なくとも一部表面にガラス層２’を被着させるとともに該ガラス層２’上に例えば紫外線透過率１０％以下の遮光層３を被着させる。
【００３４】
前記ガラス層２’は、酸化珪素（ＳｉＯ２  ）が５０ｗｔ％、酸化アルミニウ（Ａｌ２  Ｏ３  ）が６ｗｔ％、酸化カルシウム（ＣａＯ）が１２ｗｔ％、酸化バリウム（ＢａＯ）が２５ｗｔ％含有された高軟化点ガラスの粉末（平均粒径：１〜４μｍ）に適当な有機溶剤，有機バインダー等を添加・混合して得たガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷法等によってセラミック基板上面の所定領域に帯状に印刷・塗布し、これを１１００〜１２００℃の温度で焼き付けることによってなだらかな山状を成すように形成される。
【００３５】
また前記遮光層３は、チタン（Ｔｉ）やタンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）等を従来周知のスパッタリング法等によって所定厚みに被着させることによりガラス層全体を覆うように形成される。この遮光層３は、例えばタンタルから成る場合、５０Å以上の厚みに、またクロムから成る場合、１００Å以上の厚みに成しておくことで該層の紫外線透過率を１０％以下に設定することができる。
【００３６】
工程▲２▼
次に前記遮光層３上にフォトレジスト８を塗布し、このフォトレジスト８を所定パターンに加工する。
【００３７】
フォトレジスト８としては例えばポジ型のフォトレジストが使用され、該レジスト８を液状に成して所定の粘度に調整したものを従来周知のロールコート法等によって遮光層３上に塗布し、その後、塗布したフォトレジスト８を８０〜１００℃の温度で所定時間、加熱することによりフォトレジスト８を乾燥させる。
【００３８】
その後のパターニングは従来周知のフォトリソグラフィー技術により行なわれる。
このフォトリソグラフィーは露光工程とその後の現像工程とで構成されており、最初の露光工程では、図２（ｂ）に示す如く、フォトレジスト８を有したガラス層２’上に一定の距離を隔てて所定パターン１０のフォトマスク９を配置させ、この状態で高圧水銀ランプを用いて所定波長の紫外線（波長：３６５ｎｍ，４０５ｎｍ，４３６ｎｍ）を前記フォトマスク９を介して照射し、これによって紫外線が照射された領域のフォトレジスト８を光分解する。
【００３９】
このとき、フォトレジスト８とガラス層２’との間には遮光層３が介在されているため、紫外線の一部がフォトレジスト８を透過して無色透明のガラス層２’内に入ろうとしても、該紫外線は遮光層３でもって良好に遮光され、不要な紫外線がガラス層２’内で乱反射する等してフォトレジスト８の下面側（ガラス層側）よりフォトレジスト８に照射されるのを有効に防止することができる。従って、フォトレジスト８をフォトマスク９に対応したパターン通りに露光し、フォトレジスト８を所望の領域でのみ光分解することが可能となる。
【００４０】
尚、前記遮光層３は、その紫外線透過率が１０％よりも大きくなると、紫外線の遮光作用が不十分になり、前述の露光工程においてフォトレジスト８に紫外線を照射させた際、フォトレジスト８及び遮光層３を透過する紫外線の量が多くなって所望のパターンが得られなくなる恐れがある。従って遮光層３の紫外線透過率は１０％以下に設定しておくことが好ましい。
【００４１】
そして次の現像工程では、セラミック基板１を、フォトレジスト８を被着させた状態のまま、所定の現像液に浸漬し、光分解されたフォトレジスト８を現像液に溶解させることによって光分解されたフォトレジスト８をセラミック基板１上より除去し、これによって図２（ｃ）に示す如く、紫外線が照射されなかった領域のフォトレジスト８のみをガラス層２’上に残存させる。ここで前記フォトレジスト８は前述した如く所望の領域のみが光分解されているため、ガラス層２’上のフォトレジスト８は極めて高精度にパターニングされるようになる。
【００４２】
工程▲３▼
次に図２（ｄ）に示す如く、フォトレジスト層８が存在しない領域の遮光層３とガラス層２’の一部をエッチングにより除去して、フォトレジスト層８の直下のガラス層２に凸部２ｂを形成する。
【００４３】
このエッチングは、セラミック基板１を所定濃度のフッ硝酸溶液に浸漬してフォトレジスト層８が存在しない領域の遮光層３とガラス層２’の一部を連続的にエッチングすることにより行なわれ、これによってガラス層２’をその表面より例えば２〜３０μｍの深さ領域まで浸食して基層部２ａと該基層部２ａ上の凸部２ｂとから成るガラス層２が形成される。
【００４４】
このとき、前記フォトレジスト８は前述した如く高精度にパターニングされているため、凸部２ｂの幅や高さ寸法等にバラツキが生じることは殆どなく、これによってガラス層２を所定寸法に精度良く形成してグレーズドセラミック基板や該基板を支持母材として用いたサーマルヘッドの製造歩留りを著しく向上させることができる。
【００４５】
工程▲４▼
そして最後に遮光層３の上面よりフォトレジスト８を除去し、ガラス層全体を熱処理する。
【００４６】
フォトレジスト８の除去は所定の剥離液（リムーバー）を用いて行なわれる。具体的には、工程▲３▼で得たセラミック基板１をそのまま剥離液中に浸漬し、フォトレジスト８を凸部２ｂ上の遮光層表面より剥離させることによって行なわれる。
【００４７】
またガラス層２の熱処理は、８００〜８５０℃の温度に保たれた炉の中で焼き直しすることによって行なわれ、これによってガラス層表面の角張っている部分が滑らかになり、製品としてのサーマルヘッド用グレーズドセラミック基板が完成する。
【００４８】
尚、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、改良等が可能である。
【００４９】
例えば上述の形態ではガラス層２をセラミック基板１の上面に部分的に形成するようにしたが、これに代えてガラス層をセラミック基板の上面全体にわたって形成するようにしても構わない。この場合、ガラス層の基層部はほぼ一定の厚みとなり、凸部のみが突出する形になる。
【００５０】
また上述の形態ではガラス層２の頂部付近に凸部２ｂを一つだけ設けたが、これに代えて凸部２ｂを発熱抵抗体に対応させて複数個設けたり、或いは凸部２ａの頂部に更にもう一つ凸部を設けるようにしても良い。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のサーマルヘッド用グレーズドセラミック基板の製造方法によれば、ガラス層の外形加工を行なうにあたってフォトレジストを所定パターンに加工する際、露光工程において紫外線の一部がフォトレジストを透過してガラス層内に入ろうとしても、該紫外線はガラス層上に被着させておいた遮光層でもって良好に遮光され、不要な紫外線がフォトレジストの下面側（ガラス層側）よりフォトレジストに照射されるのが有効に防止される。従ってフォトレジストを所定のパターン通りに露光，現像することができるようになり、これによってガラス層の外形加工を精度良く行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製法により得られるグレーズドセラミック基板を用いて製作したサーマルヘッドの断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の製造方法を説明するための各工程毎の断面図である。
【図３】従来のグレーズドセラミック基板の製造方法を説明するための露光工程における断面図である。
【符号の説明】
１・・・セラミック基板、２，２’・・・ガラス層、２ｂ・・・凸部、３・・・遮光層、８・・・フォトレジスト
【図１】
0003545947.tif 000002
【図２】
0003545947.tif 000003
【図３】
0003545947.tif 000004