(57)【要約】【目的】ボンディング部のワイヤー高さを低減できるサーマルヘッド及びそのワイヤーボンディング方法を得る。【構成】複数の発熱抵抗体及び該複数の発熱抵抗体に導通接続した導体を有するヘッド基板と、複数の発熱抵抗体への通電制御を行う駆動回路を搭載した回路基板とを備え、このヘッド基板の導体と回路基板の駆動回路をＡｕワイヤーにより接続してなるサーマルヘッドにおいて、ヘッド基板と回路基板は駆動回路上面をヘッド基板上面より下に位置させた状態で隣接配置され、Ａｕワイヤーは、ヘッド基板の回路基板側の角部の上方において、該ヘッド基板上面からの高さが最も高くなるように折り曲げて接続されている。【選択図】図１
2008062565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発熱抵抗体及び該複数の発熱抵抗体に導通接続した導体を有するヘッド基板と、前記複数の発熱抵抗体への通電制御を行う駆動回路を搭載した回路基板とを備え、このヘッド基板の導体と回路基板の駆動回路をＡｕワイヤーにより接続してなるサーマルヘッドにおいて、
前記ヘッド基板と前記回路基板は、該回路基板の駆動回路上面をヘッド基板上面より下に位置させた状態で隣接配置され、
前記Ａｕワイヤーは、前記ヘッド基板の回路基板側の角部の上方において、該ヘッド基板上面からの高さが最も高くなるように折り曲げて接続されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
複数の発熱抵抗体及び該複数の発熱抵抗体に導通接続した導体を有するヘッド基板と、前記複数の発熱抵抗体への通電制御を行う駆動回路を搭載した回路基板とを備えたサーマルヘッドにおいて、このヘッド基板の導体と回路基板の駆動回路をＡｕワイヤーにより接続する方法であって、
前記ヘッド基板と前記回路基板を、該回路基板の駆動回路上面をヘッド基板上面より下に位置させて、隣接配置する工程；
Ａｕワイヤーを挿通したキャピラリを準備する工程；
このキャピラリを用いて前記回路基板の駆動回路にＡｕワイヤーの一端部を接続する工程；
この接続点から前記キャピラリを垂直に持ち上げ、前記Ａｕワイヤーを繰り出す工程；
前記接続点を中心とする円弧軌道に沿って前記キャピラリを前記ヘッド基板側へ移動させ、この移動中に、前記Ａｕワイヤーを前記ヘッド基板の回路基板側の角部に打ち当てて折り曲げる工程；及び
前記キャピラリを用いて前記ヘッド基板の導体に前記Ａｕワイヤーの他端部を接続する工程；
を有することを特徴とするサーマルヘッドのワイヤーボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱転写型プリンタに搭載されるサーマルヘッド及びそのワイヤーボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドは、複数の発熱抵抗体及び該複数の発熱抵抗体に導通接続した導体を有するヘッド基板と、複数の発熱抵抗体を選択的に通電する駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載した回路基板とを備え、上記導体及び駆動回路を介して発熱させた発熱抵抗体を、インクリボンを介して印刷媒体に圧接させることにより、印刷動作する。このようなサーマルヘッドにおいて、対応する導体と駆動回路は、Ａｕワイヤーを用いたワイヤーボンディングによりそれぞれ接続されている。
【０００３】
図７は、従来のワイヤーボンディング方法の各工程を示している。従来工程では先ず、Ａｕワイヤー１３０を挿通したキャピラリ１４０を準備し（図７（ａ））、このキャピラリ１４０を用いてＡｕワイヤー１３０の一端部１３０ａを駆動回路１２１に接続する（図７（ｂ））。次に、この接続点から垂直にキャピラリ１４０を持ち上げてＡｕワイヤー１３０を繰り出した後、キャピラリ１４０を駆動回路１２１及びヘッド基板１００から離れる方向に移動させ（図７（ｃ））、さらにキャピラリ１４０を垂直に持ち上げることにより、Ａｕワイヤー１３０にループ曲げ部１３０ｃを形成する（図７（ｄ））。続いて、同図７（ｄ）に示すように、駆動回路１２１に接続したＡｕワイヤー１３０の一端部１３０ａを中心とする円弧軌道（図７（ｄ）の鎖線矢印で示す軌道）に沿ってヘッド基板１００の導体１０６上へキャピラリ１４０を移動させたら、キャピラリ１４０を用いてＡｕワイヤー１３０の他端部１３０ｂをヘッド基板１００の導体１０６に接続する（図７（ｅ））。このようにして駆動回路１２１−導体１０６間に接続したＡｕワイヤー１３０は、ループ折り曲げ部１３０ｃを備えることで、ワイヤー高さ（ヘッド基板上面からの高さ）ｈが高く保持される高ループ形状をなし、他部材との接触が防止される。このＡｕワイヤー１３０、回路基板１２０の駆動回路１２１及びヘッド基板１００の導体１０６を含むボンディング部は、保護樹脂によって封止され、プラテンローラ等との接触から保護される。従来のワイヤーボンディング方法を用いたサーマルヘッドは、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２０２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、更なる高記録密度化及び低コスト化に伴い、ヘッド基板の小型化が進められている。しかしながら、ヘッド基板が小さくなると、該ヘッド基板に対してボンディング部を覆う保護樹脂が相対的に大きくなることから、保護樹脂が印刷媒体に接触して印刷品質を低下させることが問題となってきた。これを解消するにはワイヤー高さを下げて保護樹脂表面を低くすればよいが、上述のワイヤーボンディング方法では、図７（ｃ）〜（ｅ）に示すようにＡｕワイヤー１３０がループ折り曲げ部１３０ｃを有するため、ワイヤー高さを一定以上下げることができない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ボンディング部のワイヤー高さを低減できるサーマルヘッド及びそのワイヤーボンディング方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、Ａｕワイヤーを他部材に接触させないことが前提となっている従来のワイヤーボンディング方法とは逆転の発想で、駆動回路に接続したＡｕワイヤーをヘッド基板の回路基板側の角部に打ち当てることで折り曲げれば、該折り曲げ位置でのワイヤー高さを可及的に低減できることに着眼して完成されたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、複数の発熱抵抗体及び該複数の発熱抵抗体に導通接続した導体を有するヘッド基板と、複数の発熱抵抗体を選択的に通電する駆動回路を搭載した回路基板とを備え、このヘッド基板の導体と回路基板の駆動回路をＡｕワイヤーにより接続してなるサーマルヘッドにおいて、ヘッド基板と回路基板は、該回路基板の駆動回路上面をヘッド基板上面より下に位置させた状態で隣接配置され、Ａｕワイヤーが、ヘッド基板の回路基板側の角部の上方において、該ヘッド基板上面からの高さが最も高くなるように折り曲げて接続されていることを特徴としている。
【０００８】
また本発明は、複数の発熱抵抗体及び該複数の発熱抵抗体に導通接続した導体を有するヘッド基板と、複数の発熱抵抗体を選択的に通電する駆動回路を搭載した回路基板とを備えたサーマルヘッドにおいて、このヘッド基板の導体と回路基板の駆動回路をＡｕワイヤーにより接続する方法であって、ヘッド基板と前記回路基板を、該回路基板の駆動回路上面をヘッド基板上面より下に位置させて、隣接配置する工程；Ａｕワイヤーを挿通したキャピラリを準備する工程；このキャピラリを用いて回路基板の駆動回路にＡｕワイヤーの一端部を接続する工程；この接続点から前記キャピラリを垂直に持ち上げ、Ａｕワイヤーを繰り出す工程；接続点を中心とする円弧軌道に沿ってキャピラリをヘッド基板側上へ移動させ、この移動中に、Ａｕワイヤーをヘッド基板の回路基板側の角部に打ち当てて折り曲げる工程；及びキャピラリを用いてヘッド基板の導体にＡｕワイヤーの他端部を接続する工程；を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ａｕワイヤーがヘッド基板の回路基板側の角部で折り曲げられるので、ワイヤーボンディングにおいて折り曲げ位置で最大となるワイヤー高さを最小限に抑えることができ、ボンディング部のワイヤー高さを低減可能なサーマルヘッド及びそのワイヤーボンディング方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１及び図２は、本発明を適用したサーマルヘッドの全体構成を示す模式平面図及び断面図である。本サーマルヘッドは、ヘッド基板１と回路基板２０を独立に備えている。
【００１１】
ヘッド基板１は、Ｓｉやセラミック材料、金属材料等からなる放熱性基板２と、この放熱性基板２の上面２ａに例えばガラス等の断熱材料で形成した蓄熱層３と、通電により発熱する複数の発熱抵抗体４と、各発熱抵抗体４の表面を覆う絶縁バリア層５と、複数の発熱抵抗体４の抵抗長方向の両端部に接続した導体６と、絶縁性耐磨耗保護層７とを備えている。蓄熱層３は、放熱性基板２の一端部側に位置して略半球面状をなす凸面段差部３ａと、この凸面段差部３ａの底部に連続して均一な膜厚を有する平坦部３ｂとにより形成された全面グレーズ層である。複数の発熱抵抗体４は、Ｔａ2Ｎ又はＴａ−ＳｉＯ2等で形成された抵抗体層４’の一部であり、蓄熱層３の凸面段差部３ａ上に、図１の紙面とは垂直な方向に微小間隔をあけて一列に配置されている。絶縁バリア層５は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料で形成されている。この絶縁バリア層５は、各発熱抵抗体４の表面を覆うことで、その平面的な大きさ（抵抗長、幅寸法）を規定する。導体６は、例えばＡｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ等の導電材料からなり、発熱抵抗体４の抵抗長方向の一端側に位置して全ての発熱抵抗体４に共通に接続したコモン導体６Ａと、他端側に位置して各発熱抵抗体４に個別に接続した複数の個別導体６Ｂとを備えている。絶縁性耐磨耗保護層７は、印刷媒体との接触による摩擦等からヘッド基板１を保護する層である。この絶縁性耐磨耗保護層７は、ＳｉＯ2やＳｉＡｌＯＮ等の絶縁材料により、蓄熱層３、絶縁バリア層５及び導体６を含む基板表面に、回路基板２０側の端部を除いて、形成されている。
【００１２】
一方、回路基板２０は、ヘッド基板１の複数の個別導体６Ｂを介して複数の発熱抵抗体４を選択的に通電する複数の駆動ＩＣ２１を備えている。この回路基板２０は、駆動ＩＣ２１の上面２１ａをヘッド基板１の上面１ａ（回路基板２０側に露出している導体上面）より下に位置させた状態で、ヘッド基板１に隣接して配置されている。
【００１３】
上記全体構成を有するサーマルヘッドにおいて、対応する複数の個別導体６Ｂと複数の駆動ＩＣ２１は、Ａｕワイヤー３０を用いたワイヤーボンディングによりそれぞれ接続されている。Ａｕワイヤー３０は、線径１８〜２２μｍ程度のＡｕ導線であり、駆動ＩＣ２１に接続した一端部３０ａと、個別導体６Ｂに接続した他端部３０ｂと、ヘッド基板１の回路基板側の角部α上方に位置する折り曲げ部３０ｃとを有している。折り曲げ部３０ｃは、Ａｕワイヤー３０をヘッド基板１の角部αで折り曲げて形成したもので、該角部αに対応する角形状（非ループ形状）をなす。このＡｕワイヤー３０において、ワイヤー高さ（ヘッド基板上面１ａからの高さ）は、折り曲げ部３０ｃで最大となる。具体的に折り曲げ部３０ｃでのワイヤー高さは６０μｍ前後である。
【００１４】
このＡｕワイヤー３０、個別導体６Ｂ及び駆動ＩＣ２１を含むボンディング部は、保護樹脂８により覆われている。保護樹脂８は、Ａｕワイヤー３０を完全に覆うのに必要な最小限の厚さで形成されており、この保護樹脂表面８ａは、複数の発熱抵抗体４（蓄熱層３の凸面段差部３ａの頂上部）よりも下に位置している。
【００１５】
次に、図２〜図６を参照し、本発明によるサーマルヘッドのワイヤーボンディング方法について説明する。
【００１６】
先ず、ヘッド基板１と回路基板２０を、駆動ＩＣ２１の上面２１ａをヘッド基板１の上面１ａより下に位置させて、隣接配置する。
【００１７】
次に、図２に示すように、Ａｕワイヤー３０を挿通したキャピラリ４０を準備する。本実施形態で用いるキャピラリ４０は、Ａｕワイヤー３０を送出口４１へ導く挿通路４２を内蔵しており、挿通路４２に挿入したＡｕワイヤー３０の一端部３０ａを送出口４１から外方へ突出させた状態で保持する。Ａｕワイヤー３０の一端部３０ａは、ボンディング容易にするため、球状のＡｕボールにしておくことが好ましい。
【００１８】
続いて、図３に示すように、キャピラリ４０を用いて、Ａｕワイヤー３０の一端部３０ａと回路基板２０の駆動ＩＣ２１を超音波接合する。この超音波接合は、キャピラリ４０を駆動ＩＣ２１に押し当ててＡｕワイヤー３０の一端部３０ａを該駆動ＩＣ２１に密着させ、この密着状態で該一端部３０ａに超音波振動を与えることにより行う。超音波振動は、キャピラリ４０とは別に備えた超音波発振器から、あるいは、キャピラリ４０に接続した超音波発信器から該キャピラリ４０を介して、Ａｕワイヤー３０の一端部３０ａに与える。
【００１９】
続いて、図４に示すように、駆動ＩＣ２１に接続したＡｕワイヤー３０の一端部３０ａ（第１接続点）からキャピラリ４０を真っ直ぐ上方へ持ち上げて、キャピラリ４０の送出口４１からＡｕワイヤー３０を繰り出す。Ａｕワイヤー３０の繰出量は、キャピラリ４０の上下方向の位置により調整可能である。本実施形態では、駆動ＩＣ２１からヘッド基板１の個別導体６Ｂ上の接続点（第２接続点）となる位置に達するのに必要な最小限の繰出量だけ、Ａｕワイヤー３０を繰り出す。
【００２０】
続いて、駆動ＩＣ２１に接続したＡｕワイヤー３０の一端部３０ａを中心とする円弧軌道（図４に鎖線矢印で示す軌道）に沿ってキャピラリ４０をヘッド基板１側へ移動開始させ、この移動途中で、図５に示すように、Ａｕワイヤー３０をヘッド基板１の回路基板側の角部αに上方から打ち当てて折り曲げる。これにより、Ａｕワイヤー３０には、ヘッド基板１の角部αの上方に位置させて、該角部αに対応する角状の折り曲げ部３０ｃが形成される。この角状の折り曲げ部３０ｃによれば、駆動ＩＣ２１側にループ折り曲げ部１３０ｃ（図７（ｅ））のような膨らみが生じず、折り曲げ部３０ｃにおけるワイヤー高さ、すなわち、ワイヤー高さの最大値ｈmaxを可及的に低く抑えることができる。折り曲げ部３０ｃの形成後は続けて、キャピラリ４０を上記円弧軌道に沿ってヘッド基板１の個別導体６Ｂ上まで移動させる。
【００２１】
続いて、図６に示すように、キャピラリ４０を用いてＡｕワイヤー３０の他端部３０ｂとヘッド基板１の個別導体６Ｂを超音波接合する。
【００２２】
以上の工程により、ヘッド基板１の個別導体６Ｂと回路基板２０の駆動ＩＣ２１のワイヤーボンディングが完了し、後にＡｕワイヤー３０、個別導体６Ｂ及び駆動ＩＣ２１を含むボンディング部は保護樹脂８で覆われる。
【００２３】
次に、ヘッド基板１の個別導体６Ｂと回路基板２０の駆動ＩＣ２１を、図２〜図６に示すワイヤーボンディング方法で接続した実施例と、図７に示すワイヤーボンディング方法で接続した比較例（従来例）を比較し、本発明の作用効果について説明する。実施例ではＡｕワイヤー３０に角状の折り曲げ部３０ｃが形成され、比較例ではＡｕワイヤー３０にループ形状のループ折り曲げ部１３０ｃが形成されている。
【００２４】
表１及び表２は、上記実施例と比較例についてそれぞれ５つのサンプルＳ１〜Ｓ５、Ｓ６〜Ｓ１０を用意し、各サンプルのワイヤー高さの最大値ｈmaxを測定した結果を示す。ワイヤー高さの最大値ｈmaxは、通常、折り曲げ部３０ｃ、１３０ｃにおけるワイヤー高さとなる。
【００２５】
［表１］実施例
Ｎｏ．         ｈmax（μｍ）
Ｓ１          ５８
Ｓ２          ６０
Ｓ３          ６５
Ｓ４          ５６
Ｓ５          ５８
【００２６】
［表２］比較例
Ｎｏ．         ｈmax（μｍ）
Ｓ６          １４０
Ｓ７          １３８
Ｓ８          １３５
Ｓ９          １３７
Ｓ１０        １４５
【００２７】
表１及び表２を参照してワイヤー高さの最大値ｈmaxの平均値を算出してみると、実施例では５９．４μｍであるのに対し、比較例では１３９μｍであり、実施例によればワイヤー高さの最大値ｈmaxを比較例の約半分以下に低減できることが明らかである。このようにワイヤー高さｈmaxを低く抑えれば、ボンディング部を覆う保護樹脂８の表面高さも低く抑えることができ、この保護樹脂８の表面８ａを発熱抵抗体４よりも下に位置させることができる。これにより、ヘッド基板１のサイズが小さくなっても、保護樹脂８と印刷媒体が接触することを回避でき、印刷品質を良好に維持することが可能である。
【００２８】
以上では、ヘッド基板１の個別導体６Ｂと回路基板２０の駆動ＩＣ２１をＡｕワイヤーボンディングする実施形態について説明したが、本発明によるワイヤーボンディングは、回路基板２０に電源を設ける場合には、ヘッド基板１のコモン導体６Ａと回路基板２０の電源のワイヤーボンディングにも適用可能である。また本実施形態では、導体６がコモン導体６Ａと複数の個別導体６Ｂを有する直線電極構造で形成されているが、導体６は、隣り合う一対の発熱抵抗体を接続する折返導体と、この折返導体を介して一対の発熱抵抗体を通電するコモン導体及び個別導体とを有する折返電極構造で形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を適用したサーマルヘッドの全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明によるサーマルヘッドのワイヤーボンディング方法の一工程を示す模式図である。
【図３】図２に示す工程の次工程を示す模式図である。
【図４】図３に示す工程の次工程を示す模式図である。
【図５】図４に示す工程の次工程を示す模式図である。
【図６】図５に示す工程の次工程を示す模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）従来のワイヤーボンディング方法の各工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ヘッド基板
１ａ  上面
２  放熱性基板
３  蓄熱層（全面グレーズ層）
３ａ  凸面段差部
３ｂ  平坦部
４  発熱抵抗体
５  絶縁バリア層
６  導体
６Ａ  コモン導体
６Ｂ  個別導体
７  絶縁性耐磨耗保護層
８  保護樹脂
８ａ  保護樹脂表面
２０  回路基板
２１  駆動ＩＣ
２１ａ  上面
３０  Ａｕワイヤー
３０ａ  一端部
３０ｂ  他端部
３０ｃ  折り曲げ部
４０  キャピラリ
α  角部
ｈmax  ワイヤー高さ（最大値）
【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】
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【図６】
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【図７】
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