(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にグレーズ層が形成された基板と、上記グレーズ層上に形成された配線と、上記配線上に配された電極と、外部装置との接続のための外部接続用部材と、を備えており、上記外部接続用部材が上記電極に直接半田付けされているサーマルプリントヘッド装置であって、
上記電極は、上記配線を覆うように形成されたパッドと、上記パッド上に形成され、かつ上記パッドよりも半田濡れ性が優れているとともに上記パッドよりも面積が小さい電極上部層と、を有した構成とされていることを特徴とする、サーマルプリントヘッド装置。
【請求項２】
上記電極上部層は、上記パッドに対する寸法比率が０．７５以下とされている、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド装置。
【請求項３】
上記パッドは、Ａｇ膜により形成されており、
上記電極上部層は、Ａｇ−ＰｔまたはＡｇ−ＰｄまたはＡｇに半田濡れ性を向上させるための添加物を加えたものによって形成されている、請求項１または２に記載のサーマルプリントヘッド装置。
【請求項４】
上記添加物は、酸化ビスマスである、請求項３に記載のサーマルプリントヘッド装置。
【請求項５】
上記パッドは、平面視において角部が生じないように面取りされている、請求項１ないし４のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド装置。
【請求項６】
上記外部接続用部材は、少なくとも上記電極に対して半田付けされた部分が保護樹脂層により上記基板ごと覆われている、請求項１ないし５のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド装置。
【請求項７】
上記外部接続用部材は、上記基板を狭持可能なクリップピンが複数備えられたクリップコネクタ、または、フレキシブルケーブルである、請求項１ないし６のいずれかに記載のサーマルプリントヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、表面にグレーズ層が形成された基板に対して、外部装置との接続のための外部接続用部材が直接半田付けされているサーマルプリントヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感熱紙や熱転写インクリボンなど記録媒体に対して印刷を行うためのサーマルプリントヘッド装置１０１には、図７および図８に示すように、発熱抵抗体１０３や駆動ＩＣ１０４が備えられた基板１０２に対して、外部装置との接続のためのクリップコネクタ１０５が直接的に取り付けられているものがある。
【０００３】
この従来のサーマルプリントヘッド装置１０１では、基板１０２として、表面にグレーズ層１２１が設けられたものが用いられている。このグレーズ層１２１の上面には、回路を構成する配線１２２が形成されており、配線１２２の適所には、パッド１６１が積層された電極１０６が形成されている。クリップコネクタ１０５は、一方向に開放した狭持部１５１ａを備えた複数のクリップピン１５１を有しており、各クリップピン１５１の狭持部１５１ａが基板１０２を狭持するようにして基板１０２に取り付けられている。各クリップピン１５１は、各電極１０６と当接しており、これにより、駆動ＩＣ１０４に対する導通が達成されている。また、クリップコネクタ１０５は、基板１０２からの脱落防止のため、各クリップピン１５１の狭持部１５１ａが基板１０２ごと樹脂１０７により覆われている。
【０００４】
また、特許文献１には、クリップピンが基板に直接半田付けされたサーマルプリントヘッド装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３０２１８号公報（図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のサーマルプリントヘッド装置１０１では、樹脂１０７が充分に硬化していない場合、あるいは、外部からのストレスや駆動時の熱ストレスなどが加わった場合などにおいて、各クリップピン１５１と電極１０７とが離間してしまい、接続が不安定となることがあった。
【０００７】
また、後者のサーマルプリントヘッド装置（特許文献１）では、クリップピンと電極とが離間するのを防止することができるが、冷却・固化する際に半田が収縮して、電極ないしグレーズ層に応力がかかってしまう。このような応力は、電極の剥離やグレーズ層の破損の原因となり、これにより、各クリップピンと駆動ＩＣとの間が断線してしまう。したがって、いずれにせよ、クリップコネクタの接続における信頼性が悪い。
【０００８】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、電気的接続における信頼性を向上することができるサーマルプリントヘッド装置を提供することをその課題とする。
【０００９】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
すなわち、本願発明により提供されるサーマルプリントヘッド装置は、表面にグレーズ層が形成された基板と、上記グレーズ層上に形成された配線と、上記配線上に配された電極と、外部装置との接続のための外部接続用部材と、を備えており、上記外部接続用部材が上記電極に直接半田付けされているサーマルプリントヘッド装置であって、上記電極は、上記配線を覆うように形成されたパッドと、上記パッド上に形成され、かつ上記パッドよりも半田濡れ性が優れているとともに上記パッドよりも面積が小さい電極上部層と、を有した構成とされていることを特徴としている。
【００１１】
本願発明によれば、上記電極上部層の面積が比較的小さくなるので、上記外部接続用部材と上記電極との半田付け面積を比較的小とすることができる。これにより、半田が冷却・固化する際の収縮によって上記電極ないしグレーズ層にかかる応力を小さくすることができる。したがって、電極の剥離やグレーズ層の破損を防止することができるので、外部接続用部材と配線との導通状態を常時維持することが可能となる。したがって、従来例とは異なり、電気的接続における信頼性を向上することができる。
【００１２】
好ましい実施の形態においては、上記電極上部層は、上記パッドに対する寸法比率が０．７５以下とされている。
【００１３】
好ましい実施の形態においては、上記パッドは、Ａｇ膜により形成されており、上記電極上部層は、Ａｇ−ＰｔまたはＡｇ−ＰｄまたはＡｇに半田濡れ性を向上させるための添加物を加えたものである。上記添加物としては、たとえば、酸化ビスマスが用いられる。
【００１４】
好ましい実施形態においては、上記パッドは、平面視において角部が生じないように面取りされている。ここで、角部とは、２辺間の角度が０°よりも大きくかつ９０°以下となる部分のことであるものとする。
【００１５】
上記外部接続用部材は、たとえば、上記基板を狭持可能なクリップピンが複数備えられたクリップコネクタ、または、フレキシブルケーブルである。
【００１６】
好ましい実施の形態においては、上記外部接続用部材は、少なくとも上記電極に対して半田付けされた部分が保護樹脂層により上記基板ごと覆われている。
【００１７】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１９】
図１〜図４は、本願発明に係るサーマルプリントヘッド装置の一例を示している。このサーマルプリントヘッド装置１は、図１に示すように、基板２と、発熱抵抗体３と、駆動ＩＣ４と、クリップコネクタ５と、を有しており、クリップコネクタ５は、基板２に直接的に半田付けされている。
【００２０】
基板２は、たとえば、アルミナセラミック製の絶縁基板であり、図１に示すように平面視において長矩形状を呈している。この基板２の表面には、図２および図４に示すように、グレーズ層２１が積層されており、このグレーズ層２１上に、発熱抵抗体３および駆動ＩＣ４が設けられているとともに、回路を構成する配線２２が形成される。グレーズ層２１は、蓄熱層としての役割、および、発熱抵抗体３、駆動ＩＣ４および配線２２が配される表面を滑らかにしてその接着力を高める役割などを果たす。グレーズ層２１は、ガラスを主成分とし、基板１の表面の略全面にわたって形成されている。この基板２の表面にはさらに、発熱抵抗体３および配線２２を保護するための保護層２３がガラスなどにより形成されている。
【００２１】
配線２２は、たとえば電導性の優れたＡｕ膜によって形成されており、図１に示すように、基板２の長手方向に延びるコモンライン部２４ａから複数の延出部２４ｂを突出させた共通配線部２４と、一端部が各延出部２４ｂ間に配置されるとともに他端部が駆動ＩＣ４の出力端子に接続された複数の個別配線部２５と、一端部が駆動ＩＣ４の入力端子に接続されるとともに他端部がクリップコネクタ５に接続される複数の入力配線部２６と、を有している。各入力配線部２６の他端部にはそれぞれ、図３に示すように、クリップコネクタ５を半田付けするための電極６が形成されている。
【００２２】
各電極６は、図３および図４に示すように、基板２の幅方向端部近傍に形成されており、クリップコネクタ５の後述するコネクタピン５１のそれぞれに対応している。各電極６は、入力配線部２６上に形成されたパッド６１と、パッド６１上に形成された電極上部層６２とを有している。
【００２３】
パッド６１は、入力配線部２６の剥離防止のため、入力配線部２６を覆うように、これよりも幅寸法が大とされている。また、パッド６１は、平面視において角部が生じないように面取りされている。なお、パッド６１における平面形状は、図３においては六角形とされているが、八角形や楕円形など周囲が滑らかとされた形状とされていてもよい。このパッド６１は、Ａｇ膜により形成されており、Ａｇペーストを印刷・焼成することによって形成される。
【００２４】
電極上部層６２は、クリップコネクタ５を半田付けしやすくするものであり、パッド６１よりも半田濡れ性の優れた材料により形成される。また、電極上部層６２は、パッド６１よりも面積が小さくなるように形成される。このような電極上部層６２は、たとえば、Ａｇ−ＰｔまたはＡｇ−ＰｄまたはＡｇに半田濡れ性を向上させる添加物を加えた材料により形成される。添加剤としては、酸化ビスマスなどが用いられる。酸化ビスマスは、表面にガラスが析出するのを抑制し、これにより、電極上部層６２が半田付けの際に半田に溶融するため、電極上部層６２の半田濡れ性が向上するのである。
【００２５】
発熱抵抗体３は、図１に示すように、共通配線部２４の各延出部２４ａと各個別配線部２５とを跨ぐように設けられており、基板２の幅方向端部において長手方向に延びるように形成されている。発熱抵抗体３は、たとえば、酸化ルテニウムを導体成分とする厚膜抵抗ペーストを印刷・焼成することによって形成されている。
【００２６】
駆動ＩＣ４は、外部装置から送信されてくるプリント用の印刷データに基づいて発熱抵抗体３の発熱駆動を制御するための回路が内部に造り込まれたものである。駆動ＩＣ４は、図２に示すように、基板２にダイボンディングされ、その入出力端子が個別配線部２４および入力配線部２５に対してワイヤボンディングされる。また、駆動ＩＣ４は、図１および図２に示すように、樹脂層４１により覆われており、衝撃などから保護されている。
【００２７】
クリップコネクタ５は、このサーマルプリントヘッド装置１と図示しない外部装置とを接続するための外部接続用部材として設けられたものである。このクリップコネクタ５は、図３に示すように、複数のクリップピン５１と、樹脂などにより形成されたソケット部５２とを有している。各クリップピン５１の一端部には、基板２を狭持可能な狭持部５１ａが設けられており、その他端部５１ｂはソケット部５２内に延出している。このクリップコネクタ５を基板に半田付けする際には、まず、基板２における電極６が形成された部分を各クリップピン５１の狭持部５１ａが狭持するようにしてクリップコネクタ５をセットする。次いで、狭持部５１ａと電極６との接点の周囲に半田ペーストを塗布する。このとき、半田ペーストが上記電極上部層６２からはみ出さないようにする。そして、各クリップピン５１をホットプレートなどにより加熱して半田を溶融させた後、これを冷却・硬化させる。
【００２８】
また、クリップコネクタ５は、図４に示すように、各クリップピン５１における少なくとも半田付けされた部位が脱落防止のための保護樹脂層７により覆われている。より詳細には、本実施形態では、各クリップピン５１は、狭持部５１ａにおける基板２の表面に面した部位および基板２の裏面に面した部位が覆われている。この保護樹脂層７は、ＵＶ硬化性樹脂などにより、クリップピン５１を基板２ごと覆うように形成される。
【００２９】
なお、このサーマルプリントヘッド装置１では、外部接続用部材としてクリップコネクタ５が用いられているが、図５に示すように、クリップコネクタ５の代わりにフレキシブルケーブル５Ｂを用いてもよい。フレキシブルケーブル５Ｂは、たとえば、図６に示すように、ポリイミドなどにより屈曲可能に形成された一対の樹脂基板５３間に、銅箔などをエッチングすることなどにより形成した複数の導電線５４を設けたものである。このフレキシブルケーブル５Ｂは、長手方向の一方端部において導電線５４が露出させられており、各導電線５４が各電極６に半田付けされる。
【００３０】
次に、上記構成を有するサーマルプリントヘッド装置１の作用について説明する。
【００３１】
上記サーマルプリントヘッド装置１において、クリップコネクタ５は、各クリップピン５１が各電極６に半田付けされている。各電極６において、直接半田付けされる電極上部層６２は、パッド６１よりも面積が小さいとされているが、半田濡れ性が優れているので、クリップピン５１に対する半田接合力が損なわれることがない。また、パッド６１の全域を使用して半田付けを行うと仮定した場合に比して、半田塗布面積が狭くなるので、半田が冷却・固化する際の収縮によって電極６ないしグレーズ層２１に対して作用する応力を小さくすることができる。したがって、電極６の剥離やグレーズ層２１の破損を防止することが可能となり、電気的接続における信頼性を向上することができる。
【００３２】
ここで、図３に示すように、パッド６１の幅寸法をＬａ、電極上部層６２の幅寸法をＬｂとした場合、電極６の剥離やグレーズ層２１の破損を防止するためには、Ｌａ／Ｌｂ＜０．７５とするのが好ましいことが発明者らによって確認されている。
【００３３】
また、このサーマルプリントヘッド装置１では、パッド６１は、面取りされているので、電極６の剥離をより一層防止することができる。より詳細には、仮にパッドが平面視において角部、すなわち２辺間の角度が０°よりも大きくかつ９０°以下となる部分を有している場合、半田の収縮時の応力がこの角部に集中してパッドが剥離しやすくなる傾向にあるが、パッド６１は面取りされているので、半田収縮時の応力が集中せずこれをパッド６１の各所に分散することができる。これにより、電極６が剥離しにくくなる。なお、図３において、パッド６１は、その平面形状が六角形を呈しており、上記角部に該当する部分を有しているが、この部分は、以下の理由により、保護層２３によって覆われているため、半田付けの際に剥離することがない。
【００３４】
すなわち、入力配線部２６（配線２２）は、基板２のグレーズ層２１上にＡｕ膜を形成してこれをエッチングすることにより形成されるが、Ａｕ膜の形成時には、Ａｕ中の不純物がグレーズ層２１に拡散する。この不純物には融点が比較的低いとされた鉛の酸化物などが含まれているため、グレーズ層２１の線膨張係数がＡｇ製のパッド６１の線膨張係数よりも小さくなってしまう。これにより、クリップコネクタ５を半田付けする際に、グレーズ層２１にクラックが生じてしまうことがある。このようなグレーズ層２１のクラックは、Ａｕ膜のエッチングにより、グレーズ層２１上に上記不純物が露出した場合には、顕著に発生する。このようなクラックの発生を防止するため、Ａｕ膜の形成時にはこれを基板２の端縁から離間させるとともに、グレーズ層２１上において、Ａｕ膜のエッチング前にＡｕ膜が形成されていた領域を覆うようにして保護層２３を形成する。したがって、保護層２３の端縁は、入力配線部２６よりも基板２の端縁側に位置することになり、これにともなって、入力配線部２６上のパッド６１の一部が保護層２３で覆われることになるのである。
【００３５】
以上、説明してきたように、本願発明に係るサーマルプリントヘッド装置によれば、電気的接続における信頼性を向上することができる。
【００３６】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施の形態において、パッド６１は、配線２２とは別体形成されているが、配線の一部として形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るサーマルプリントヘッド装置の一例を示す概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１の外部接続用部材を拡大して示す斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】外部接続用部材の他の例を示す斜視図である。
【図６】本願発明に係るサーマルプリントヘッド装置の他の例を示す断面図である。
【図７】従来のサーマルプリントヘッド装置の一例を示す概略平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１    サーマルプリントヘッド装置
２    基板
５    クリップコネクタ（外部接続用部材）
６    電極
７    保護樹脂層
２１  グレーズ層
２２  配線
６１  パッド
６２  電極上部層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003563734.tif 000006
【図６】
0003563734.tif 000007
【図７】
0003563734.tif 000008
【図８】
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