(57)【要約】【課題】高密度化に対応し耐久性の高いサーマルヘッドを提供する。【解決手段】絶縁基板１３と、前記絶縁基板の上に配置された複数の発熱抵抗体層１４と、前記発熱抵抗体層の発熱部１５を被覆する無機絶縁保護層２０と、前記絶縁基板上に配置され、前記発熱抵抗体に一端が接続され他端が電極パッド１８に接続された複数の配線パターン１６とを具備し、前記無機絶縁保護層２０は前記電極パッド１８が露出するように、前記電極パッドの周囲に配置された前記配線パターン１６を被覆する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、前記絶縁基板の上に配置された複数の発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層の発熱部を被覆する無機絶縁保護層と、前記絶縁基板上に配置され、前記発熱抵抗体層に前記配線パターンに接続された複数の配線パターンと、前記配線パターンに接続された複数の電極パッドとを具備し、前記無機絶縁保護層は前記発熱抵抗体層の発熱部を被覆するとともに前記電極パッドが露出するように、前記電極パッドの周囲に配置された前記配線パターンを被覆することを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
絶縁基板と、前記絶縁基板の上に配置された複数の発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層の発熱部を被覆する無機絶縁保護層と、前記絶縁基板上に配置され前記発熱部に接続された複数の配線パターンと、前記配線パターンに接続された複数の電極パッドと、前記絶縁基板上に配置され前記発熱部を駆動するドライバＩＣと、前記電極パッドと前記ドライバＩＣとを接続するボンディングワイヤとを具備してなるサーマルヘッドにおいて、前記無機絶縁保護層は、前記電極パッドを露出し、前記電極パッドの周囲に配置された前記配線パターンを被覆することを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項３】
前記無機絶縁保護膜はＳｉＯＮ膜であることを特徴とする請求項１または２記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記無機絶縁保護層は、厚さが１μｍないし１０μｍであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサーマルヘッドに関し、例えばファクシミリ、プリンタ、カード印刷機、製版機などに用いられるサーマルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷装置における高画質化によって、サーマルヘッドの高密度化が要求され、このため発熱抵抗体と配線パターンを高密度化するために、配線パターンと電極パッド間距離が縮小される。それに対応して配線パターン間の耐久性が求められ、さらなる耐衝撃性、耐溶剤性が要請されている。また高密度化により電極パッドと発熱抵抗体駆動用ドライバＩＣとのボンディング接続が難しくなりボンディングの位置づれなどで電極パッドに隣接する配線パターンとの接触も問題になる。
【０００３】
図４に示すように、従来のサーマルヘッドは、アルミナ基板１００上にグレーズ層１０１が配置された絶縁基板を用いている。複数の発熱抵抗体層１０２とこれに電力を供給するための配線パターン１０３と、配線パターン１０３に接続された電極パッド１０４とがグレーズ層１０１の上に高密度にそれぞれ配置されている。さらに発熱抵抗体層１０２の発熱部１０５上にＳｉＯＮ保護層１０６がスパッタなどの薄膜形成技術で形成されている。電極パッド１０４は、複数列に分けて配置することでその配置効率を高めている。
【０００４】
しかし、電極パッド１０４および配線パターン１０３を高密度に配置した場合、ワイヤボンディングする際に、ボンディングワイヤ１０７が他の配線パターン１０３或いは電極パッド１０４に接触するおそれが生じる。電極パッド１０４の面積を縮小してしまうと、ワイヤ１０７のボンディング位置ずれに対するマージンの減少により隣接する配線パターンに接触してショート不良を引き起こす。また、ドライバＩＣ１０８とともにボンディングワイヤ１０７を樹脂で封止する際に、ボンディングワイヤ１０７と他の電極パッド１０４とが接触してしまう惧れもある。
【０００５】
上記不都合を解消するために、電極パッド１０４のみを開口してその周囲の配線パターン１０３の上に選択的に感光性ポリイミド樹脂膜１０９を形成したサーマルヘッド（特許文献１参照）や、感光性ポリイミド樹脂膜１０９の代わりにドライフィルムレジストを形成するサーマルヘッド（特許文献２参照）  が開示されて、配線パターンの保護やボンディングワイヤの接触不良を防止するようにしている。
【特許文献１】特開平６−２１８９６９号公報
【特許文献２】特開２０００−１３５８０８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、感光性ポリイミド樹脂やドライフィルムレジストなどの感光性絶縁膜は次のような問題点を有している。
【０００７】
（１）外力による剥がれ、傷、欠けが生じやすい。
【０００８】
（２）耐溶剤性が低い。
【０００９】
本発明は上記した問題点を解決するもので、極めて信頼性の高い絶縁膜を形成して、耐衝撃性、耐久性、耐溶剤性が高く、またボンディングワイヤ接続を容易にしショート不良その他の不都合を防止するサーマルヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様のサーマルヘッドは、絶縁基板と、前記絶縁基板の上に配置された複数の発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層の発熱部を被覆する無機絶縁保護層と、前記絶縁基板上に配置され、前記発熱抵抗体層に接続された複数の配線パターンと、前記配線パターンに接続された複数の電極パッドとを具備し、前記無機絶縁保護層は前記発熱抵抗体層の発熱部を被覆するとともに前記電極パッドが露出するように、前記電極パッドの周囲に配置された前記配線パターンを被覆する構成である。
【００１１】
さらに、絶縁基板と、前記絶縁基板の上に配置された複数の発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層の発熱部を被覆する無機絶縁保護層と、前記絶縁基板上に配置され前記発熱部に接続された複数の配線パターンと、前記配線パターンに接続された複数の電極パッドと、前記絶縁基板上に配置され前記発熱部を駆動するドライバＩＣと、前記電極パッドと前記ドライバＩＣとを接続するボンディングワイヤとを具備してなるサーマルヘッドにおいて、前記無機絶縁保護層は、前記電極パッドを露出し、前記電極パッドの周囲に配置された前記配線パターンを被覆する構成である。
【００１２】
また、前記無機絶縁保護層は前記発熱部およびその近傍上の第１保護層と前記電極パッド近傍の配線パターン上に設けられ前記第１保護層よりも層厚が小さい第２保護層とからなる構成である。
【００１３】
無機絶縁保護層の厚みは、機能上１〜１０μｍ厚、有することが望ましいが、配線パターン上の保護層は発熱抵抗体上の保護層と同一厚にしてもよいし、薄く形成することができる。発熱部上の保護層は耐摩耗性および熱伝導性の観点から層厚が１μｍ〜１０μｍあることが望ましく、一方、電極パッド近傍の配線パターン上の層厚を薄くするほど、フォトリソグラフィによる電極パターンの開口形成が容易になる。しかし１μｍ以下では、ピンホールなどにより、信頼性が低くなるので、電極パッド近傍の配線パターン上の保護層は１μｍ〜５μｍであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、無機絶縁保護層を発熱抵抗体上のみでなく、配線パッドや電極パッドの領域に延在させて電極パッドの周囲に配置された電極パターンを被覆し、電極パッドのみを露出するようにしたことにより、配線の高密度化により電極パッド間距離や電極パッドと配線パターン間距離が狭くなっても、ボンディングワイヤ接続時の接続作業で保護層が損傷せず、電極パッドの周囲に配置された電極パターンとボンディングワイヤとが接触することを回避することができ、配線ショート不良を防止できる。また、耐久力性、耐溶剤性が優れているため、組立工程や製品化後の扱いが容易であり、信頼性の高いサーマルヘッドが得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、さらなる高密度化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係るサーマルヘッドを模式的に示している。図１は平面図を示し、は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図を示す。また、図は上方に発熱抵抗体層の発熱部１５が配置され、下方に電極パッド１８、ドライバＩＣ２１が配置されている場合を示している。絶縁基板１３はアルミナセラミックスの支持基板１１とこの支持基板１１上に配置されたグレーズ層１２とからなる。グレーズ層１２上に複数の発熱抵抗体層１４が配置され、この発熱抵抗体層１４に配線パターン１６が接続される。配線パターン１６は高導電性金属のＡｌなどの金属層１７でなり、発熱抵抗体層１４上に積層されて、積層構造上のＡｌ金属層をパターニングして発熱抵抗体層１４のみの一層部分を形成して発熱部１５としている。したがって実際の配線パターン１６は発熱抵抗体層１４に金属層１７を加えた積層構造体であり、発熱部に供給される駆動電流は金属層１７から発熱部１５を通過し、再び金属層１７に流れる直列回路を構成する。
【００１８】
無機絶縁保護層２０は電極パッド１８を露出するようにして、発熱抵抗体層１４の発熱部１５、電極パッド周囲を含む配線パターン１６、共通電極１９を被覆してグレーズ層１２上に同一膜層で形成される。
【００１９】
さらに発熱抵抗体１４の発熱部１５を加熱駆動するドライバＩＣ２１がマウントされ、ドライバＩＣ２１は電極パッド１８にボンディングワイヤ２２によって接続される。
【００２０】
支持基板１１はアルミナセラミックスを材料とする平板状の無機性基板である。グレーズ層１２は、発熱抵抗体層１４の発熱部１５から発生する熱を蓄熱する保温機能と、発熱抵抗体層１４、配線パターン１７、電極パッド１８などの平坦面形成機能を有するガラスグレーズ層であり、支持基板１１の表面全体に形成されている。グレーズ層１２の材料として、ＳｉＯ２等が使用される。
【００２１】
発熱抵抗体層１４は、材料として、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔａ等の金属の窒化物や、Ｔａ−ＳｉＯ２、Ｎｂ−ＳｉＯ２、Ｔｉ−ＳｉＯ２等のサーメット材料を用いることができる。
【００２２】
配線パターン１６の材料として、良導電性金属のＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等を用いることができる。その他、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｉなどのボンディング可能な金属を用いることが好ましい。
【００２３】
無機絶縁保護層２０は、耐摩耗性のＳｉ−Ｏ−Ｎ系の層が好ましい。Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−ＮやＴａ２Ｏ５その他を用いることもできる。本実施形態において無機絶縁保護層２０は発熱部１５の上だけでなく、その周囲の配線パターン１６の上にも配置されている。保護層は発熱部近傍を印字時の摩擦から保護するとともに、電極パッド側の配線パターン１６を保護する膜である。保護層２０の層厚は、同一厚に均一にスパッタなどで形成する場合、１μｍ〜１０μｍの範囲が適当である。１μｍよりも薄いと膜の均一性が損なわれてピンホール欠陥が生じやすく、１０μｍより厚いと発熱部からの放熱性が低くなり印字レスポンスが低下し実用的でない。
【００２４】
電極パッド開口の開口は、スパッタリングされた保護層上にドライフィルムレジストを貼付する。フォトリソグラフィにより、電極パットを開口する位置のレジスト部分を除去して開口しこれをマスクとして、ドライエッチングにより電極パット面を露出させる。こうして構成された絶縁基板１３上の所定位置に、発熱抵抗体駆動用のドライバＩＣ２１を接着、実装し、電極パッド１８とＩＣ２１をＡｕ線やＡｌ線のボンディングワイヤ２２により、ボンディング接続する。
【００２５】
本発明の本実施の形態によれば、薄く堅固な無機絶縁保護層２０が電極パッド１８の周囲に配置された配線パターン１６を被覆し、電極パッド１８のみが露出されるため、ボンディングワイヤ２２が配線パターン１６と接触することがなく、またボンディング時のワイヤキャピラリが電極パッド部で無機絶縁保護層に接触しても欠けやひびが生じることがない。とくに高密度化にともない、配線パターンが微細化し電極パッド面積が縮小しても、保護層がボンディング時のキャピラリずれやボンディングワイヤの接続部の変形に耐える絶縁膜として機能するので、ボンディングに原因する不良に対する歩留まりを向上することができ、高密度化に適した外部衝撃に強いサーマルヘッドを得ることができる。
【００２６】
しかも無機絶縁保護層は耐溶剤性なので、製造中あるいは使用の際のクリーニングなどで溶剤と接触しても層が剥がれることがない。
【００２７】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、図３に示すように無機絶縁保護層３０の厚みを発熱部近傍で厚い第１保護層３１と、電極パッド近傍で薄い第２保護層３２で形成するものである。すなわち上記第１の実施の形態における保護層形成工程を２回に分け、まず第１工程で発熱部、配線パターン１６、電極パッド１８、共通電極１９をパターニングしたクレーズ層１２上にＳｉＯＮ層をスパッタリングで堆積する。なお、保護層を除く他の構成要素（グレーズ層１２、配線パターン１６、電極パッド１８、ＩＣ２０、ボンディングワイヤ２２）は図１、図２と同一であるため、説明を省略する。
【００２８】
つぎに第２工程で発熱部近傍を露出して、配線パターン１６、電極パッド１８、共通電極１９側の領域にポリイミドテープを接着してマスクとし、さらに発熱部近傍にＳｉＯＮ層をスパッタリングする。
【００２９】
この工程で層厚の異なる発熱部近傍の第１保護層３１と電極パッド近傍の第２保護層３２が形成される。この構成によれば、層厚の選択を大幅に緩和することができる。本例では第１保護層は５μｍ厚、第２保護層は１μｍ厚になる。第１保護層３１は１μｍ〜１０μｍ厚、第２保護層３２は１μｍ〜５μｍ厚に設定するのが望ましい。
【００３０】
これにより無機絶縁保護層は、電極パッド部の開口形成部分が薄いためにフォトグラフィ法による電極パッドの加工性に富む。一方、製品として発熱部の耐摩耗性の無機絶縁保護層として十分に機能する。配線パターンや電極パッド領域では外部衝撃に強く耐溶剤性、耐久性を維持かる保護層が得られる。
【００３１】
電極パッド上の保護層開口の形成は保護層が薄いほど、マスクとして使用するフォトレジストの条件が緩和され、第１の実施の形態で使用したドライフィルムレジストの代わりに、フォトリソグラフィとして一般的な感光性ポリイミド膜を塗布によって形成したものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るサーマルヘッドの一部平面図。
【図２】図１をＡ−Ａ線にそって切断しＩＣ実装を加えた断面略図。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るサーマルヘッドの断面略図。
【図４】従来のサーマルヘッドの断面略図。
【符号の説明】
【００３３】
１１：支持基板
１２：グレーズ層
１３：絶縁基板
１４：発熱抵抗体層
１５：発熱部
１６，１６−１，１６−２：配線パターン
１７：金属層
１８：電極パッド
１９：共通電極
２０，３０：無機絶縁保護層
２１：ＩＣ
２２：ボンディングワイヤ
３１：第１の保護層
３２：第２の保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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