(57)【要約】【課題】ビデオプリンタなど各種の印画装置に組み込まれるサーマルヘッドにおいて、信頼性および印画品質を同時に改善する。【解決手段】ヒートシンク１０上に発熱体１２を搭載し、基板１３に駆動用ＩＣ１５を搭載する。駆動用ＩＣ１５と発熱体１２とをワイヤーボンディング１６で接続する。駆動用ＩＣ１５およびワイヤーボンディング１６を覆うようにエポキシ樹脂１７を保護樹脂として塗布し、７０〜１００℃で１．５〜７Ｈｒだけ加熱して硬化させる。これにより、エポキシ樹脂１７はビッカース硬度が２２〜２９となり、外力を受けてもワイヤーボンディング１６は断線しない。また、発熱体１２は直線性が０．０５ｍｍ以内となり、発熱体１２の反りに起因する印字濃度の不均一は生じない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンク上に発熱体が搭載される発熱体搭載工程と、
基板に駆動用ＩＣが搭載される駆動用ＩＣ搭載工程と、
前記駆動用ＩＣと前記発熱体とが接続手段で接続される配線工程と、
前記駆動用ＩＣおよび前記接続手段を覆うように保護樹脂が添設される樹脂添設工程と、
前記保護樹脂が所定の加熱温度で所定の加熱時間だけ加熱されて硬化する樹脂硬化工程と
を含む、サーマルヘッドの製造方法であって、
前記保護樹脂は、エポキシ樹脂であり、
前記加熱温度は、７０〜１００℃であり、
前記加熱時間は、１．５〜７Ｈｒの範囲内で前記加熱温度に見合う時間であることを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項２】
ヒートシンク上に発熱体が搭載される発熱体搭載工程と、
基板に駆動用ＩＣが搭載される駆動用ＩＣ搭載工程と、
前記駆動用ＩＣと前記発熱体とが接続手段で接続される配線工程と、
前記駆動用ＩＣおよび前記接続手段を覆うように保護樹脂が添設される樹脂添設工程と、
前記保護樹脂が所定の加熱温度で所定の加熱時間だけ加熱されて硬化する樹脂硬化工程と
を含む、サーマルヘッドの製造方法であって、
前記保護樹脂は、エポキシ樹脂であり、
前記加熱温度は、７０〜８０℃であり、
前記加熱時間は、４〜７Ｈｒの範囲内で前記加熱温度に見合う時間であることを特徴とする、サーマルヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記接続手段は、ワイヤーボンディングであることを特徴とする請求項１又は２に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項４】
ヒートシンク上に発熱体が搭載され、
基板に駆動用ＩＣが搭載され、
前記駆動用ＩＣと前記発熱体とが接続手段で接続され、
前記駆動用ＩＣおよび前記接続手段を覆うように保護樹脂が添設され、
前記保護樹脂が所定の加熱温度で所定の加熱時間だけ加熱されて硬化したサーマルヘッドであって、
前記保護樹脂は、ビッカース硬度が２２〜２９のエポキシ樹脂であり、
前記発熱体は、直線性が０．０５ｍｍ以内であることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項５】
前記接続手段は、ワイヤーボンディングであることを特徴とする請求項４に記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
幅が２００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載のサーマルヘッド。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかに記載のサーマルヘッドが組み込まれていることを特徴とする印画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオプリンタ、カードプリンタ、ラベルプリンタ、バーコードプリンタ、ファクシミリ、券売機など各種の印画装置に組み込まれるサーマルヘッドと、このサーマルヘッドの製造方法と、このサーマルヘッドが組み込まれた印画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のサーマルヘッドを製造する際には、駆動用ＩＣを発熱チップとワイヤーボンディングで接続した後、駆動用ＩＣをワイヤーボンディングごと保護樹脂で覆っていた。この保護樹脂としては、従来、電気絶縁性に優れたシリコーン樹脂が用いられていた（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平５−５０６３３号
【特許文献２】特開平６−６４２０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、シリコーン樹脂は柔らかくて変形しやすいため、シリコーン樹脂に外力が加わった場合、シリコーン樹脂の変形に伴ってワイヤーボンディングが断線する恐れがある。そのため、サーマルヘッドとしての信頼性に問題がある。
【０００４】
なお、シリコーン樹脂に代えて、同じく電気絶縁性に優れ、かつ硬くて変形しにくいエポキシ樹脂を用いることも考えられる。ところが、エポキシ樹脂を硬化させるために加熱すると、サーマルヘッドの構成部材が熱膨張したままの状態でエポキシ樹脂が硬化する。そして、硬化後の冷却により、構成部材は縮もうとするのに対し、エポキシ樹脂は縮まないことから、サーマルヘッドが全体的に湾曲して発熱体が反ってしまう。特に、幅２００ｍｍ以上の大型のサーマルヘッドでは、発熱体の反りが実用上無視できないほど大きくなる。その結果、印字濃度が不均一となり、印画品質が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、こうした不都合を解消することが可能な、サーマルヘッドの製造方法、サーマルヘッドおよび印画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
まず、請求項１に係るサーマルヘッドの製造方法の発明は、ヒートシンク上に発熱体が搭載される発熱体搭載工程と、基板に駆動用ＩＣが搭載される駆動用ＩＣ搭載工程と、前記駆動用ＩＣと前記発熱体とが接続手段で接続される配線工程と、前記駆動用ＩＣおよび前記接続手段を覆うように保護樹脂が添設される樹脂添設工程と、前記保護樹脂が所定の加熱温度で所定の加熱時間だけ加熱されて硬化する樹脂硬化工程とを含む、サーマルヘッドの製造方法であって、前記保護樹脂は、エポキシ樹脂であり、前記加熱温度は、７０〜１００℃であり、前記加熱時間は、１．５〜７Ｈｒの範囲内で前記加熱温度に見合う時間であることを特徴とする。
また、請求項２に係るサーマルヘッドの製造方法の発明は、ヒートシンク上に発熱体が搭載される発熱体搭載工程と、基板に駆動用ＩＣが搭載される駆動用ＩＣ搭載工程と、前記駆動用ＩＣと前記発熱体とが接続手段で接続される配線工程と、前記駆動用ＩＣおよび前記接続手段を覆うように保護樹脂が添設される樹脂添設工程と、前記保護樹脂が所定の加熱温度で所定の加熱時間だけ加熱されて硬化する樹脂硬化工程とを含む、サーマルヘッドの製造方法であって、前記保護樹脂は、エポキシ樹脂であり、前記加熱温度は、７０〜８０℃であり、前記加熱時間は、４〜７Ｈｒの範囲内で前記加熱温度に見合う時間であることを特徴とする。
また、請求項３に係るサーマルヘッドの製造方法の発明は、前記接続手段は、ワイヤーボンディングであることを特徴とする。
また、請求項４に係るサーマルヘッドの発明は、ヒートシンク上に発熱体が搭載され、基板に駆動用ＩＣが搭載され、前記駆動用ＩＣと前記発熱体とが接続手段で接続され、前記駆動用ＩＣおよび前記接続手段を覆うように保護樹脂が添設され、前記保護樹脂が所定の加熱温度で所定の加熱時間だけ加熱されて硬化したサーマルヘッドであって、前記保護樹脂は、ビッカース硬度が２２〜２９のエポキシ樹脂であり、前記発熱体は、直線性が０．０５ｍｍ以内であることを特徴とする。
また、請求項５に係るサーマルヘッドの発明は、前記接続手段は、ワイヤーボンディングであることを特徴とする。
また、請求項６に係るサーマルヘッドの発明は、幅が２００ｍｍ以上であることを特徴とする。
また、請求項７に係る印画装置の発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載のサーマルヘッドが組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、保護樹脂が外力を受けたときに接続手段（ワイヤーボンディング）が断線する事態を未然に防止して信頼性を高めると同時に、発熱体の反りに起因する印字濃度の不均一を回避して印画品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
ビデオプリンタ１は、図１に示すように、ほぼ六面体状のケーシング２を有しており、ケーシング２の上面にはメディア排出口６が設けられている。また、ケーシング２内にはサーマルヘッド７がメディア排出口６の近傍に位置して組み込まれており、サーマルヘッド７の下方にはプラテンローラ９が回転自在に支持されている。
【００１０】
このサーマルヘッド７は、図２に示すように、アルミニウム製のヒートシンク１０を有している。ヒートシンク１０上には薄膜チップ１１が搭載されており、薄膜チップ１１の頂部には発熱体１２が埋設されている。この発熱体１２は、直線性（後述するエポキシ樹脂１７の硬化前を基準としてどの位変形したかを示す値）が０．０５ｍｍ以内となっている。
【００１１】
また、ヒートシンク１０上には、図２に示すように、平板状の基板１３が搭載されており、基板１３上には駆動用ＩＣ１５が載置されている。この駆動用ＩＣ１５は、発熱体１２および基板１３の回路とそれぞれワイヤーボンディング（接続手段）１６で接続されている。さらに、駆動用ＩＣ１５およびワイヤーボンディング１６を覆うように、エポキシ樹脂１７が保護樹脂として添設されている。このエポキシ樹脂１７は、ビッカース硬度（正４角錐（頂角１３６度）のダイヤモンド圧子を保護樹脂に押し込んだときの荷重を圧痕表面積で割った数値で、この数値が大きいほど硬い。）が２２〜２９となっている。
【００１２】
次に、このサーマルヘッド７の製造方法について説明する。
【００１３】
まず、発熱体１２が埋設された薄膜チップ１１をヒートシンク１０上に搭載する。一方、基板１３上に駆動用ＩＣ１５を載置し、この基板１３をヒートシンク１０上に搭載する。
【００１４】
この状態で、ワイヤーボンディング装置（図示せず）を使って、駆動用ＩＣ１５と発熱体１２とをワイヤーボンディング１６で接続するとともに、駆動用ＩＣ１５と基板１３の回路とをワイヤーボンディング１６で接続する。
【００１５】
次いで、駆動用ＩＣ１５およびワイヤーボンディング１６を覆うようにエポキシ樹脂１７を塗布する。
【００１６】
この状態で、エポキシ樹脂１７を硬化させる。それには、所定の加熱温度で所定の加熱時間だけエポキシ樹脂１７を加熱する。
【００１７】
このとき、加熱温度は、７０〜１００℃（望ましくは、７０〜８０℃）とする。
【００１８】
ここで、加熱温度の下限値を７０℃としたのは、次の２つの理由に基づく。
【００１９】
第１に、実際にサーマルヘッド７が使用される状況を考えると、発熱チップが取り付けられたヒートシンク１０は、その温度が７０℃程度に到達する。したがって、７０℃より低い温度で保護樹脂を硬化させた場合、実使用で加熱温度より高い環境にさらされることで保護樹脂、ひいてはサーマルヘッド７に不具合が発生する危険性がある。そのため、保護樹脂の加熱温度を７０℃より低くすることはできない。
【００２０】
第２に、加熱温度が低いほど、必然的に加熱時間が長く必要となるため、生産性が低下する。加熱温度が７０℃未満の場合、加熱時間が約７時間以上必要となり、生産性が悪い。この点からも、加熱温度を７０℃より低くすることは好ましくない。
【００２１】
一方、加熱温度の上限値を１００℃（望ましくは、８０℃）としたのは、次のような理由に基づく。
【００２２】
すなわち、加熱温度が高くなるに従って、発熱体１２の直線性が悪化して反りが顕在化する。その結果、印字濃度が不均一となり、印画品質が低下する。例えば、加熱温度が８０℃の場合、直線性が０．０３ｍｍとなり、加熱温度が１００℃の場合、直線性が０．０５ｍｍとなる。ここで、ビデオプリンタ１向けのサーマルヘッド７の規格として「直線性が０．０５ｍｍ以内」を採用するのであれば、加熱温度１００℃以下のとき、この規格に適合する。ただし、直線性の分布度合（ばらつき）などを考慮すると、加熱温度１００℃であっても一部に不適合品が生じる恐れがある。そのため、加熱温度８０℃以下とするのが望ましい。
【００２３】
また、加熱時間は、加熱温度に見合う時間とする。すなわち、加熱温度が低ければ、加熱時間を長くし、加熱温度が高ければ、加熱時間を短くする。例えば、加熱温度が７０℃の場合、加熱時間を５〜７Ｈｒとする。加熱温度が８０℃の場合、加熱時間を４〜５Ｈｒとする。加熱温度が１００℃の場合、加熱時間を１．５〜２Ｈｒとする。
【００２４】
このようにしてエポキシ樹脂１７を加熱すると、エポキシ樹脂１７が駆動用ＩＣ１５およびワイヤーボンディング１６を覆った状態で熱硬化する。
【００２５】
ここで、サーマルヘッド７の製造作業が終了する。
【００２６】
こうして製造されたサーマルヘッド７においては、駆動用ＩＣ１５およびワイヤーボンディング１６を覆うエポキシ樹脂１７は、ビッカース硬度で２２〜２９と硬くて変形しにくいため、たとえエポキシ樹脂１７に外力が加わったとしても、ワイヤーボンディング１６が断線する恐れはない。
【００２７】
しかも、このエポキシ樹脂１７は、加熱温度と加熱時間が規定されているので、適度な硬度（ビッカース硬度で２２〜２９）を発現しながらも、硬化後の冷却時において、サーマルヘッド７の構成部材とエポキシ樹脂１７との収縮率の差が小さくなる。したがって、発熱体１２の直線性が０．０５ｍｍ以内となる。その結果、大型のサーマルヘッド７においても、発熱体１２の反りを実用上無視できる程度に抑えることが可能となる。
【００２８】
こうした効果を確認するため、保護樹脂（エポキシ樹脂）の加熱温度と加熱時間を適当に変えたとき保護樹脂の硬度と発熱体の直線性がどのように変化するかを実験で求めた。併せて、サーマルヘッドの耐湿性に問題がないか確認するため、耐湿性試験を実施した。すなわち、温度６０℃、相対湿度９０〜９５％の環境下にサーマルヘッドを放置し、所定の時間（１００時間、２５０時間、５００時間の３段階）が経過した時点で、駆動用ＩＣを駆動させてサーマルヘッドとして機能するか否かにより、耐湿性の合否を判定した。
【００２９】
なお、この実験では、幅２３０ｍｍのサーマルヘッドを使用した。また、保護樹脂としては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂１０％に、ケイ（珪）酸（フィラー）８０％、テトラヒドロメチル無水フタル酸（硬化剤）１０％を添加したものを用いた。
【００３０】
この実験結果を表１にまとめて示す。表１中の「温度」は保護樹脂の加熱温度を意味し、表１中の「時間」は保護樹脂の加熱時間を意味する。また、表１中の「直線性」は発熱体の直線性を意味し、表１中の「硬度」はビッカース硬度を意味する。さらに、表１中の「耐湿性」はサーマルヘッドの耐湿性を意味し、この欄の「○」は、耐湿性試験に合格したことを示す。
【表１】
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【００３１】
表１から明らかなように、加熱温度が１２０℃で、加熱時間が１〜１．５Ｈｒである場合、硬度はビッカース硬度で３２となり、保護樹脂が外力を受けたときの断線の問題は生じず、耐湿性についても問題はなかったが、直線性が０．０６ｍｍとなり、発熱体の反りによる印字濃度の不均一の問題が生じる。また、加熱温度が１５０℃で、加熱時間が１Ｈｒである場合、硬度はビッカース硬度で４０となり、保護樹脂が外力を受けたときの断線の問題は生じず、耐湿性についても問題はなかったが、直線性が０．０７ｍｍとなり、発熱体の反りによる印字濃度の不均一の問題が生じる。
【００３２】
これに対し、加熱温度が７０℃で、加熱時間が５〜７Ｈｒである場合、硬度はビッカース硬度で２２となり、直線性は０．０２ｍｍとなり、耐湿性試験に合格した。したがって、保護樹脂が外力を受けたときの断線の問題は生じず、発熱体の反りによる印字濃度の不均一の問題も生じず、耐湿性にも問題はない。また、加熱温度が８０℃で、加熱時間が４〜５Ｈｒである場合、硬度はビッカース硬度で２５となり、直線性は０．０３ｍｍとなり、耐湿性試験に合格した。したがって、保護樹脂が外力を受けたときの断線の問題は生じず、発熱体の反りによる印字濃度の不均一の問題も生じず、耐湿性にも問題はない。また、加熱温度が１００℃で、加熱時間が１．５〜２Ｈｒである場合、硬度はビッカース硬度で２９となり、直線性は０．０５ｍｍとなり、耐湿性試験に合格した。したがって、保護樹脂が外力を受けたときの断線の問題は生じず、発熱体の反りによる印字濃度の不均一の問題も生じず、耐湿性にも問題はない。
【００３３】
以上の実験結果から、加熱温度を７０〜１００℃（望ましくは、７０〜８０℃）とし、加熱時間を加熱温度に見合う時間とすれば、硬度と直線性を両立させてサーマルヘッドの信頼性および印画品質を同時に改善しうることが判明した。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、接続手段としてワイヤーボンディング１６を採用したサーマルヘッド７について説明したが、ワイヤーボンディング１６以外の接続手段（例えば、ウェルダー溶着など）を代用してもよい。
【００３５】
なお、上述の実施形態では、ビデオプリンタ１について説明したが、ビデオプリンタ１以外の印画装置（例えば、カードプリンタ、ラベルプリンタ、バーコードプリンタ、ファクシミリ、券売機など）に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】印画装置の一種であるビデオプリンタの斜視図である。
【図２】本発明に係るサーマルヘッドの一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１……ビデオプリンタ（印画装置）
７……サーマルヘッド
１０……ヒートシンク
１１……薄膜チップ
１２……発熱体
１３……基板
１５……駆動用ＩＣ
１６……ワイヤーボンディング（接続手段）
１７……エポキシ樹脂（保護樹脂）
【図１】
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【図２】
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