(57)【要約】【課題】製造容易で、高速応答するヒータ。【解決手段】本発明によるヒータの一例には、表面と裏面とを有する電気的絶縁基板１と、電気的絶縁基板１を貫通して少なくとも前記表面において露出する、相互に所定の距離だけ離隔した第１、第２の貫通導電体７，８と、前記表面に形成されて、前記第１、第２の貫通導電体を接続する抵抗層３と、前記電気的絶縁基板の所定部分を前記抵抗層とともに挟持するように配置され、前記電気的絶縁基板より熱伝導率が大きい伝熱体１０とが備えられている。【選択図】図２
2004111223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面とを有する電気的絶縁基板と
前記電気的絶縁基板を貫通して少なくとも前記表面において露出する、相互に所定の距離だけ離隔した第１、第２の貫通導電体と、
前記表面に形成されて、前記第１、第２の貫通導電体を接続する抵抗層と、
前記電気的絶縁基板の所定部分を前記抵抗層とともに挟持するように配置され、前記電気的絶縁基板より熱伝導率が大きい伝熱体とを備えたヒータ。
【請求項２】
前記伝熱体が前記電気的絶縁基板の前記裏面から該電気的絶縁基板の外部に露出することを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記電気的絶縁基板が多層絶縁基板である請求項１あるいは請求項２に記載のヒータ。
【請求項４】
前記電気的絶縁基板の前記所定部分が前記多層絶縁基板を構成する単層絶縁基板の少なくとも１枚からなる請求項３に記載のヒータ。
【請求項５】
前記伝熱体が金属である請求項１〜請求項４のいずれかに記載のヒータ。
【請求項６】
前記電気的絶縁基板がセラミック基板である請求項５に記載のヒータ。
【請求項７】
前記電気的絶縁基板の前記所定部分の厚みが前記抵抗層を発熱させるために前記第１、第２の貫通導電体からの供給電流の通電時間と該所定部分の熱拡散率との積に応じて決定されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のヒータ。
【請求項８】
前記所定の部分の厚みＨ［ｍ］が、前記通電時間をｔ［ｓ］、前記所定部分の熱拡散率をａ［ｍ２／ｓ］としたとき、２√（３ａｔ）以下あることを特徴とする請求項７に記載のヒータ。
【請求項９】
前記伝熱体が外部に放熱するための放熱端子を前記裏面に備える請求項１〜請求項８のいずれかに記載のヒータ。
【請求項１０】
前記第１、第２の貫通導電体のそれぞれが前記電気的絶縁基板の前記裏面に設けられた金属バンプをそれぞれ有する請求項１〜請求項９のいずれかに記載のヒータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のヒータを前記電気的絶縁基板に複数集積してなるヒータ配列。
【請求項１２】
発熱抵抗体を搭載して該発熱抵抗体に通電して発熱するためのヒータを製造するための方法であって、
第１、第２の貫通孔と非貫通穴とを有する電気的絶縁基板を用意する第１の工程と、
前記第１、第２の貫通孔に第１、第２の貫通導電体材料を充填し、前記非貫通穴に伝熱体材料を充填する第２の工程と、
前記第１、第２の貫通導電体材料と前記伝熱体材料を前記電気的絶縁基板に固定してそれぞれ第１、第２の貫通導電体と前記電気的絶縁基板より熱伝導率が大きい伝熱体とを形成する第３の工程と、
前記発熱抵抗体を前記非貫通穴の底に最も近い前記電気的絶縁基板の面上に設けて前記第１、第２の貫通導電体に結合する第４の工程とを有する、
ヒータの製造方法。
【請求項１３】
複数の単層絶縁基板を積層して成る電気的絶縁基板に発熱抵抗体を搭載して該発熱抵抗体に通電して発熱するためのヒータを製造するための方法であって、
前記単層絶縁基板の全てを整列して貫通する第１、第２の貫通孔を前記単層絶縁基板の全てに設ける第１の工程と、
少なくとも第１の前記単層絶縁基板を除く前記単層絶縁基板に第３の貫通孔を設ける工程で、前記第１、第２の貫通孔を整列させたとき、全ての前記第３の貫通孔も整列するようにする第２の工程と、
前記第１、第２の貫通孔に第１、第２の貫通導電体材料を充填し、前記第３の貫通孔に伝熱体材料を充填する第３の工程と、
前記第１、第２の貫通孔を整列させて前記第１の単層絶縁基板が前記第３の貫通孔を閉止して非貫通穴を形成する状態で全ての前記単層絶縁基板を固定して一体化し、それぞれ第１、第２の貫通導体と前記電気的絶縁基板より熱伝導率が大きい伝熱体とを形成する第４の工程と、
前記発熱抵抗体を前記非貫通穴の底に最も近い前記第１の単層絶縁基板の表面に設けて前記第１、第２の貫通導電体に結合する第５の工程とを有する、
ヒータの製造方法。
【請求項１４】
前記単層絶縁基板がセラミック基板で、前記第４の工程が、前記セラミック基板の全てを所定の順序で整列重畳させて焼結し、よって一体化する工程を有する請求項１３に記載のヒータの製造方法。
【請求項１５】
前記第５の工程が前記第１の単層絶縁基板の前記表面を研磨した後前記発熱抵抗体を該表面に形成することを特徴とする請求項１３あるいは請求項１４のいずれかに記載のヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概ね加熱装置に関し、特に集積容易な高速ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体、液体、気体を問わず、それらを加熱する装置が多くの技術分野で必要とされている。特に、パルス状の加熱を行なうことで、非加熱対象に物理、化学的変化を生じさせ、もって他の物理、化学量の変化を生じさせ対象物体の制御を行なうことが行なわれる。例えば、加熱装置であるヒータにより、チャネル内に封入された流体を加熱膨張させて内圧を高め、その内圧によって他の流体を駆動する機構が用いられている。サーマルプリントヘッドのインク駆動手段や、導電性流体スイッチの接点開閉をおこなうチャネル内圧力制御手段がその例である。このような用途では、非加熱対象の加熱、冷却の両方を高速で行なえる高速熱応答ヒータが嘱望されている。
【０００３】
さらに、近年電気・電子装置の小型、高密度化の要求もあり、高集積化に適するとして注目されつつある低温焼結多層セラミック基板やボールグリッドアレーを使用した回路に薄膜ヒータを実装あるいは集積する技術が研究されている。セラミック基板を多層セラミック基板としたり、回路をその裏面でボールグリッドアレーにより実装する場合には、一般に、当該セラミック基板１に層間接続用基板貫通導電体を作りこむ必要がある。
本明細書では、ヒータと周辺回路を含む回路を一体的にヒータと称することにする。
【０００４】
特開昭６２−１６８３７５号公報に記載の第１の従来技術において、サーマルヘッド用抵抗発熱体（ヒータ）１００は、図１に示すように、電気絶縁性に優れるセラミック（アルミナ）基板１上に、ガラスグレーズ層２を塗布または印刷して焼成後、さらにガラスグレーズ層２上に発熱用の抵抗発熱体層３、電極４，５及び耐摩耗性保護層６を順次設けたものである。電極４，５間に電圧を印加して発熱部Ｓにおいて感熱色材リボンを加熱する構造となっている。ガラスグレーズ層２は断熱材の役割をはたし、ヒータの熱効率の向上を図り、省電力化が図られる。
【０００５】
一方、特開平３−１７８４６０号公報に記載の第２の従来技術によるサーマルプリンタヘッドでは、第１の従来技術におけると同様の構造を有するものの，ガラスグレーズ層を省いた構造を有する。ガラスグレーズ層の断熱効果を代替発揮するため、セラミック基板の熱伝導率を低減している。セラミック基板をアルミナ基板とし、アルミナ成分比を通常より減じて、かわりに熱伝導率の小さい成分の比率を増やすことで、セラミック基板の熱伝導率を６程度まで小さくし、ガラスグレーズ層なしでも、低エネルギーでヒータを駆動できる。
【０００６】
また近年、たとえば、特開２００２−５０８６９号公報に記載されているように、多層セラミック配線基板の製造技術が開発されており、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等の基板として多用されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−１６８３７５号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】
特開平０３―１７８４６０号公報（第２−３頁、第２−４図）
【特許文献３】
特開２００２−５０８６９号公報（段落２−６、１６−３９、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来技術では、焼成、研磨したセラミック基板１上に、熱の伝導を抑止する厚みのあるガラスグレーズ層２を塗布または印刷して焼成するため、ガラスグレーズ層２の表面とセラミック基板１の表面間にはガラスグレーズ層２が介在することになる。そのため、ガラスグレーズ層２上の配線とセラミック基板１上の配線とは接続が困難となる。そこで、電極４，５に電圧を与えるためのバイアス配線は、ガラスグレーズ層２の表面内に制限される。一方で、基板貫通導電体はセラミック基板１焼成時に同時に作りこむため、ガラスグレーズ層２の表面に基板貫通導電体を延伸露出させることは通常のプロセスでは不可能である。したがって、基板１の裏面より基板貫通導電体を用いて給電するボールグリッドアレー基板を構成することは極めて困難となる。
第２の従来技術では、ヒータのオフ時の冷却を考えると、アルミナ基板自体の熱伝達性能が低下しヒータの冷却時間が長引き、ヒータの高速応答、高速繰り返し動作は期待できない。
【０００９】
したがって、本発明の第１の目的は、高機能、多層集積化が容易で、高速動作が可能なヒータと該ヒータの製造方法を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、製造コストが低いヒータと該ヒータの製造方法の提供である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための、本発明によるヒータの一例には、表面と裏面とを有する電気的絶縁基板と、前記電気的絶縁基板を貫通して少なくとも前記表面において露出する、相互に所定の距離だけ離隔した第１、第２の貫通導電体と、前記表面に形成されて、前記第１、第２の貫通導電体を接続する抵抗層と、前記電気的絶縁基板の所定部分を前記抵抗層とともに挟持するように配置され、前記電気的絶縁基板より熱伝導率が大きい伝熱体とが備えられている。
そして、ヒータの発熱部からの熱を効率よく逃すために、前記伝熱体が前記電気的絶縁基板の前記裏面から該電気的絶縁基板の外部に露出するようにするのが好ましい。さらに、該露出部には放熱用の放熱端子を設けて、放熱効率を改善してもよい。
【００１１】
前記電気的絶縁基板の前記所定部分の厚みは、前記抵抗層を発熱させるために前記第１、第２の貫通導電体からの供給電流の通電時間と該所定部分の熱拡散率との積に応じて決定されるようにするのが良い。そのための指針として、前記所定の部分の厚みＨ［ｍ］が、前記通電時間をｔ［ｓ］、前記所定部分の熱拡散率をａ［ｍ２／ｓ］としたとき、２√（３ａｔ）以下であるのが良い。
【００１２】
前記電気的絶縁基板としては、セラミック多層絶縁基板が好ましく、前記第１、第２の貫通導電体のそれぞれが前記電気的絶縁基板の前記裏面に設けられた金属バンプとすれば、ボールグリッドアレーを構成することができて便利である。また、ヒータを前記電気的絶縁基板にヒータえお複数集積してヒータ配列とすれば、超小型高密度実装ヒータを実現できて有利である。
【００１３】
本発明の別の一例では、発熱抵抗体を搭載して該発熱抵抗体に通電して発熱するためのヒータを製造するための方法が与えられる。該方法には、　第１、第２の貫通孔と非貫通穴とを有する電気的絶縁基板を用意する第１の工程と、前記第１、第２の貫通孔に第１、第２の貫通導電体材料を充填し、前記非貫通穴に伝熱体材料を充填する第２の工程と、前記第１、第２の貫通導電体材料と前記伝熱体材料を前記電気的絶縁基板に固定してそれぞれ第１、第２の貫通導電体と前記電気的絶縁基板より熱伝導率が大きい伝熱体とを形成する第３の工程と、前記発熱抵抗体を前記非貫通穴の底に最も近い前記電気的絶縁基板の面上に設けて前記第１、第２の貫通導電体に結合する第４の工程とが含まれる。
【００１４】
前記電気的絶縁基板としては、セラミック等の多層絶縁基板とする場合には、複数の単層絶縁基板を積層して成る電気的絶縁基板に発熱抵抗体を搭載する方法が好適である。該方法には、前記単層絶縁基板の全てを整列して貫通する第１、第２の貫通孔を前記単層絶縁基板の全てに設ける第１の工程と、少なくとも第１の前記単層絶縁基板を除く前記単層絶縁基板に第３の貫通孔を設ける工程で、前記第１、第２の貫通孔を整列させたとき、全ての前記第３の貫通孔も整列するようにする第２の工程と、前記第１、第２の貫通孔に第１、第２の貫通導電体材料を充填し、前記第３の貫通孔に伝熱体材料を充填する第３の工程と、前記第１、第２の貫通孔を整列させて前記第１の単層絶縁基板が前記第３の貫通孔を閉止して非貫通穴を形成する状態で全ての前記単層絶縁基板を固定して一体化し、それぞれ第１、第２の貫通導体と前記電気的絶縁基板より熱伝導率が大きい伝熱体とを形成する第４の工程と、前記発熱抵抗体を前記非貫通穴の底に最も近い前記第１の単層絶縁基板の表面に設けて前記第１、第２の貫通導電体に結合する第５の工程とが含まれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の説明において、以下で参照する図１−３に描かれたヒータの各部の寸法は、該説明の便宜のため、実際のヒータの寸法比を反映したものとはなっていない。
図１を参照して、前記第１、第２の従来技術についての新たな知見を説明する。
第１の従来技術の抵抗発熱体を有するヒータ１００では、セラミック基板１の熱伝導率が、ガラス基板のそれに比べて、１０倍から２０倍程度もあり、セラミック基板１のみではガラス基板にくらべ加熱にエネルギー、即ち電力と時間がかかる。そのため、抵抗発熱体１００は熱伝導率の小さいガラスグレーズ層２を抵抗発熱体層３とセラミック基板１との間に設けてヒータの熱効率を改善したものである。
また、抵抗発熱体層３を高速動作が可能な熱容量の小さい薄膜で製作する場合には、基板表面が十分平坦である必要があるが、ガラスグレーズ層２はセラミック基板１の表面の凹凸を多い表面の平坦化も同時に実現する効果をも奏する。
【００１６】
セラミック基板１としてヒータの高集積化高機能化に向けて低温焼結多層セラミック（ＬＴＣＣ）基板を用いた場合や、セラミック基板１の裏面においてボールグリッドアレー実装を行おうとする場合には、セラミック基板１に層間接続用基板貫通導電体を作りこむ必要がある。ところが、当該基板貫通導電体は当該セラミック基板１の焼成前の工程で基板に作りこみ焼成後の研磨で基板貫通導電体面をセラミック基板１面上に得ている。一方で、ガラスグレーズ層２の形成工程は材料の性質上セラミック基板１の焼成後になる。このため、ガラスグレーズ層２上の薄膜抵抗層である抵抗発熱体層３の電極４、５と当該基板貫通導電体を直接接続するのは、その製造工程上不可能である。したがって別の導電体配線を介してこれらを接続せねばならない。
【００１７】
また、当該薄膜ヒータの加熱の熱応答を数ｍｓ程度とした場合、ガラスの熱的性質より、効率よく動作させるガラスグレーズ層２の厚みは数十μｍから１００μｍ程度以上となる。この厚みのガラスグレーズ層２上に形成された抵抗発熱体層３（ヒータ）の電極４，５とセラミック基板１上の配線との接続を行うには、グレーズのエッジ部分で厚みを徐々に変化させるか、もしくは、導電体厚膜工程を追加して、この接続部分に金属導電体ぺーストをガラスの厚み以上の厚みで付着させる接続導電体を形成する必要がある。前者は、厚みを徐々に変化させる製造工程追加によるコスト増を招く。さらに、厚みを徐々に変化させるための基板面積が余分に必要で、接続導電体の抵抗が損失となるといった問題がある、後者には、接続用厚膜導電体配線工程追加によるコスト増、印刷位置合わせ精度および導電性ペーストの流動性による位置精度の劣化など微細加工上の問題がある。
【００１８】
一方、第２の従来技術においては、セラミック基板の熱伝導率を６程度まで小さくし、ガラスグレーズ層なしでも、低エネルギーでヒータを駆動できるようにしている。しかしながら、ヒータオフ時のヒータの冷却を考えると、基板自体の熱伝達性能が低下することで、高速応答、高速繰り返し動作は期待できないことが判明した。
【００１９】
そこで、本発明の発明者は、ガラスグレーズ層なしでも、効率的且つ急速にヒータの温度上昇、下降を行なえる構造を考究した。その結果、ガラスグレーズ層なしとした場合も、ヒータオフ時には、ヒータの熱が熱伝達率のいい層まで到達するやにわかに熱拡散がおこる構造とすることで、ヒータの温度の急速な下降を実現し、高速駆動が可能なヒータを実現することができた。
上記の知見から触発されてなされた本発明を、以下において、本発明の実施例に則して説明する。
【００２０】
図２は本発明の一実施例のヒータ２００の断面図である。図２において、図１におけると同等の機能を有する構成要素には同一の参照番号が付されている。参照番号が同一であるといえども、それら同一参照番号を備える構成要素の素材や詳細構成などがすべて同一というのではない。図２において、電気的絶縁に優れる単層絶縁基板１には該基板１を貫通する基板貫通導電体７、８と非貫通の伝熱体１０とが埋設されている。絶縁基板１の表面には電極４，５を結合部材として基板貫通導電体７、８を架橋するべく発熱抵抗層である薄膜抵抗層３が形成されている。そして、電極４，５と薄膜抵抗層３との双方はさらに、保護層６によって被覆される。絶縁基板１の裏面では基板貫通導電体７、８と伝熱体１０とのそれぞれの下端に結合された金属導電体バンプ１１、１２、１３が形成されている。導電体バンプ１１，１２を介して基板貫通導電体７、８間に駆動電圧が印加されると、電極４，５を介して薄膜抵抗層３にパルス電流が流れ、電極４，５間の薄膜抵抗層３（発熱部）が発熱する。非貫通の伝熱体１０は薄膜抵抗層３との間に基板１の一部をはさんで薄膜抵抗層３の発熱部に接近している。駆動電圧をオン、オフして発熱部の発熱を制御する。薄膜抵抗層３を駆動するパルス電流は本実施例では矩形パルス電流である。
【００２１】
絶縁基板１としては、セラミック素材にガラス成分を２０％から７０％まで混入焼成したガラスセラミック基板、ないしはポリイミド等の耐熱樹脂基板を用いることができる。ヒーター最高温度が２００℃を越えるものについてはガラスセラミック基板、２００℃以下で用いるものについては加工性にすぐれ、低コストの耐熱樹脂基板とするのが性能とコストの面で好ましい。薄膜抵抗層３は、絶縁基板１上に薄膜技術で成膜されたもので、厚みは０．５μｍ以下０．０５μｍ以上の窒化タンタル、ニッケルまたはニクロム薄膜などである。特に、セラミック基板上でボイドの無い信頼性の高い、また精度の高い抵抗を得るためには厚さを０．５μｍ以上とするのが良い。窒化タンタルはヒーター抵抗安定性（長期安定性と抵抗値の熱温度係数の小ささ）を求める場合に用い、それ以外には、製造が容易なニッケルまたはニクロム薄膜を用いるのが好ましい。基板貫通導電体７、８間への電圧印加により、薄膜抵抗層３の発熱部がヒータとして動作する。絶縁基板１は低熱伝導率成分を多くしてあり、その熱伝導率は、好適には１〜６Ｗ／ｍＫ即ち、熱拡散率に換算すれば、約８×１０−７〜５×１０−６ｍ／ｓ２の範囲に調整される。このようにすれば、小さなエネルギーで発熱部を所望の温度に昇温することができる。つまりヒータ２００において、低い駆動電圧印加で或いは短時間電圧印加で、或いは短時間低電圧印加により効率的にヒータ（発熱部Ｓ）を所望の温度まで上昇させることができる。
【００２２】
薄膜抵抗層３の発熱部の直下で絶縁基板１の一部を介して配置される伝熱体１０は、伝熱特性が絶縁基板より格段に優れていれば良く、必ずしも導電体や金属である必要はないい。伝熱体１０は窒化アルミ粉や窒化ボロン粉を混ぜた樹脂やセラミックであっても構わない。しかしながら、基板貫通導電体７，８と同様な材料が作業上、性能上好適である。伝熱体１０は絶縁基板１の裏面より埋め込まれ、伝熱体１０の上端と絶縁基板１の表面と距離Ｈ（＞０）だけ離れている。伝熱体１０の上端の形状は、平坦であることが伝熱特性の均一性および製造上の理由からもっとも合理的である。本発明の一実施例では、伝熱体１０を作り込むため、絶縁基板１に裏面より穴を穿ち、穴の底部に厚さＨの部分を残留させるようにして、伝熱体１０を該穴に挿入固定する。
【００２３】
伝熱体１０は、金属導電体バンプ１３を介し、プリント基板や樹脂基板などに低い熱抵抗で接続される。厚みＨは、絶縁基板１の熱拡散率とエネルギー注入をおこなうヒータのオン時間に依存する。ヒータのオン時間をｔ［ｓ］、絶縁基板１の熱拡散率（ｔｈｅｒｍａｌ　ｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ）をａ［ｍ２／ｓ］とした場合、拡散距離２√（３ａｔ）以下とするのがよい。　　ヒータのオン時間を１ｍｓとした場合、多くの実際的な基板材料に対して、Ｈはおおよそ２０μｍから３００μｍの間にある。実質的な効果を得るためには、Ｈを拡散距離の７０％を下限とする範囲で、ヒータの用途により選ぶのがよい。多少駆動エネルギーを無駄にしても冷却を優先したいならＨは小さ目に、駆動エネルギーを小さくしたいときはＨを大き目に選べば良い。
勿論、厚みＨを多数の異なる値とし、それについてヒータの熱応答を試験して実験的にたとえば高速応答の最適値を決めることもできる。また、ヒータのオン時間と最適Ｈの関係をプロットして利用することもできる。
【００２４】
このような構造とすることで、ヒータのオン時間終了時には、薄膜抵抗層３より発生した熱波動の波頭が絶縁基板１内を伝熱体１０の上端まで伝達し、ヒータがオフになるタイミング以降、伝熱体１０より基板外部へ放熱される。このようにしてヒータのオン時の特性に影響を与えること無く、ヒータがオフ時に高効率の冷却効果が得られる。本構造により、加熱冷却の両方で、高速な熱的応答が実現できる。
なお、バンプ１１−１３は半田ボールやハンダペーストを熱印加して形成するのがもっとも一般的だが、常時高温等での耐熱性など求められる用途では、金バンプなどを用いるのが好ましい場合もある。バンプ１１−１３を用いてヒータをボールグリッドアレー構造とすることができる。
【００２５】
図３に示す本発明の別の実施例では、図２における単層絶縁基板１を同様の材料によりＬＴＣＣ基板などの多層絶縁基板構造とする。図２の絶縁基板１および基板貫通導電体７，８は複数層即ち複数の単層絶縁基板に分割されて、まず各層をグリーンシートとして形成した後、それら複数の層を積層して焼結し一体化している。図３にはこのようにして形成したヒータ３００の断面図が示されている。
このような多層絶縁基板の製造方法は、たとえば前記特開２００２−５０８６９号公報（段落２−６、１６−３９、図１）に記載のように良く知られており、詳細は省略する。
【００２６】
図３においても、図１、図２におけると同等の機能を有する構成要素には同一の参照番号が付してある。特に限定するものではないが、好もしい基板である低温焼結多層セラミック基板を採用する本発明の実施例について以下に説明する。単層絶縁基板を構成する各層と層数についても製造上の条件、回路上の条件、機構的な条件を満たすように適宜選べるものである。
まず基板最下部の第１層はセラミック素材にガラス成分を２０％から７０％まで混入焼成したガラスセラミック層１ｄと基板貫通導電体７ｄ、８ｄ、１０ｄとを有する。また、適宜位置ずれ救済用のキャップ層７ｇ、８ｇ、１０ｇを基板貫通導電体７ｄ、８ｄ、１０ｄに付随させても良い。キャップ層はどちらにつけても構わないが、製造工程上の理由から下側の基板につけるのが一般的である。バンプ１１−１３は第１の実施例同様、半田ボールやハンダペースト等を熱印加して形成する。耐熱性など求められる用途では、前述のように金バンプなどで形成してもよい。
【００２７】
第１層上の第２層は第１層と同様の材料、構成を有する。セラミック層１ｃと基板貫通導電体７ｃ、８ｃ、１０ｃとを有する。また、適宜位置ずれ救済用の金属キャップ層７ｆ、８ｆ、１０ｆを基板貫通導電体７ｃ、８ｃ、１０ｃに付随させても良い。
第２層上の第３層は第１層、第２層と同様の材料、構成を有する。セラミック層１ｂと基板貫通導電体７ｂ、８ｂ、１０ｂとを有する。また、適宜位置ずれ救済用のキャップ層７ｅ、８ｅ、１０ｅを基板貫通導電体７ｂ、８ｂ、１０ｂに付随させても良い。キャップ層はもともと位置ずれ吸収以外に基板導電体材料（焼成前はペーストや粉末状）が焼成などの工程で貫通孔から飛び出ることを防ぐもので、焼成時には基板導電体材料の上下に設ける。厚みは１〜１０μｍ程度である。
【００２８】
第３層上の第４層は第１層〜第３層とは異なる条件を満たす構成を有する。セラミック層１ａと基板貫通導電体７ａ、８ａのみを有する。また、位置ずれ救済用のキャップ層は基板貫通導電体７ａ、８ａにおいては、焼成後の抵抗薄膜の形成前に除去される。所望の場合は救済用のキャップ層７ｅ、８ｅを基板貫通導電体７ａ、８ａに付随させてもよい。
第４層は第２図における厚みＨとほぼ同じ最適厚みとなるように、焼成後、薄膜抵抗層３や電極４，５の作成前に研磨等で調整される。この研磨で第４層表面にあったキャップ層は取り除かれ厚みＨの調整が行なわれる。
【００２９】
上記第１層〜第４層は、基板貫通導電体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが相互に整列し、基板貫通導電体８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが相互に整列し、基板貫通導電体１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが相互に整列するように位置あわせして順次積み重ねて固定され、焼結されて一体化される。即ち、焼結される材料や構造に依存するが、ほぼ８００℃から２０００℃の範囲にある焼結温度で粉末ペーストの固まりがいわゆる焼き物へ変化する。該一体化された基板において、基板貫通導電体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが図２の貫通導電体７と同等の貫通導電体を構成し、基板貫通導電体８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが図２の貫通導電体８と同等の貫通導電体を構成し、基板貫通導電体１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが伝熱体１０と同等の貫通導電体を構成する。
【００３０】
上記一体化された基板の表面には、図２に係る実施例の場合と同様に、薄膜抵抗層３、電極４，５、保護層６が形成されるとともに、その仮面には基板貫通導電体７ｃ、８ｃ、１０ｃと電気的に接続された金属導電体バンプ１１，１２，１３がそれぞれ形成され、ヒータ３００が得られる。本実施例では、第１層〜第４層に分かれた個別基板を積層した多層基板を用いるので、該積層により図２の伝熱体１０の等価物が、別に、工程を追加することなく作りこまれる。図３の電極４，５と基板貫通導電体７ａ、８ａ、の接続は抵抗層を介しておこなわれる。導電性電極により、電流集中が避けられ、加熱部の抵抗値が規制される。
【００３１】
また、基板貫通導電体１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの互いに接する面にも、導電体膜によるキャップ層１０ｅ、１０ｆ、１０ｇを設けたので、個別基板の位置あわせが容易となる。尚、基板貫通導電体１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの径は、位置合わせ誤差も含めて径が重なり部分を十分にもつように太めとしておくのが良い。少なくとも、伝熱体１０の上部表面が薄膜抵抗層３の発熱部の８０％以上に重なるようにし、また、集積密度を低下させないためには、逆に、該発熱部が伝熱体１０の上部表面の少なくとも８０％に重なる程度に選択するが好適である。
また、セラミック層８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは一般に同等の他の絶縁基板であっても良いことは明白である。
さらにまた、伝熱体１０や基板貫通導電体１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは金属が好ましいが、絶縁基板より熱伝導率が大きい伝熱体であれば良いのであり、導電体でも金属でもなくとも採用できることも明白であろう。
【００３２】
【発明の効果】
以上実施例に即して説明したように、本発明の実施により、薄膜ヒータの電極と基板貫通導電体との接続に要する面積が小さく、また付加工程が少なく、微細加工に適したヒータ構造が得られる。
また、つまりヒータの加熱開始時には、効率的にヒータの温度上昇がなされ、ヒータの加熱終了後には、ヒータ層で発生した熱が熱伝達率のいい層まで到達しにわかに熱拡散がおこる構造とすることで、高速冷却が成される。
さらに、多数の抵抗層を同一絶縁基板に形成して、それら個々のヒータ要素をそれぞれの貫通導体から独立に駆動したり、電極を共通に用いたりすることは容易であり、そのように集積すれば、装置の小型化に資するヒータ配列が構成される。周辺電気回路等を混載することも容易であるが、半導体等を混載する場合は、基板の温度上昇に注意しなければならない。
抵抗層の駆動電流パルスの波形は実施例では矩形パルスとしたが、所望の加熱モードに即して整形することは容易である。
強度が十分な基板材を使用する場合は、図３における第４層のみを使用し、第１層〜第３層を省略できる場合もある。その場合は基板貫通導電体７ａ、８ａにバンプが形成され図２において基板厚みを基板の挟持される部分の厚みとしたのと等価になる。勿論伝熱体は基板に接着されるか別の保持機構により基板に密着される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラスグレーズ層を有するセラミック基板上に形成された従来技術によるヒータの断面図である。
【図２】本発明の一実施例であるヒータの断面図である。
【図３】低温焼結多層セラミック基板を用いた本発明の別の実施例であるヒータの断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ―１ｄ　　絶縁基板
２　　ガラスグレーズ層
３　　抵抗発熱体層
４、５　　電極
６　　保護層
７，８　　基板貫通導電体，
７ａ―７ｄ、８ａ―８ｄ、１０ｂ―１０ｄ　　基板貫通導電体
１０　　伝熱体
１１−１３　　金属バンプ
【図１】
2004111223.tif 000003
【図２】
2004111223.tif 000004
【図３】
2004111223.tif 000005