(57)【要約】【目的】簡単な工程で電極層上にボンディングパッド層を直接形成でき、且つ、電極層と保護層の密着が良好なサーマルヘッド及びその製造方法を得る。【構成】先ず、グレーズ保温層３を備えたセラミック基板２上に抵抗膜４、Ａｌ導体膜５及びＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６を順次積層する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、電極形成エリア以外の抵抗膜４、Ａｌ導体膜５、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６を除去し、さらに、抵抗膜４の発熱抵抗体となるエリア上のＡｌ導体膜５、及びＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６を除去する。そして、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６のボンディングパッド形成エリア上に、Ｓｎ、Ｎｉ／ＳｎまたはＮｉ／Ａｕからなるボンディングパッド層１１を電解メッキにより形成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の発熱抵抗体と、この発熱抵抗体を通電するための電極層と、これら発熱抵抗体及び電極層の少なくとも一部を覆う保護層とを備えたサーマルヘッドにおいて、前記電極層がＡｌ導体膜と、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜とによる２層構造で形成されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
保温層を備えた基板上に、抵抗膜と、Ａｌ導体膜と、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜とを順次積層する工程；
電極形成エリア以外の前記抵抗膜、前記Ａｌ導体膜、及び前記ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜を除去する工程；
前記抵抗膜の発熱抵抗体となるエリア上のＡｌ導体膜、及びＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜を除去する工程；及び
前記ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜上の一部に、Ｓｎ、Ｎｉ／ＳｎまたはＮｉ／Ａｕからなるボンディングパッド層を電解メッキにより形成する工程；
を有するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載のサーマルヘッドの製造方法において、リン酸、硝酸、酢酸またはこれらの混合液を用いたウエットエッチングにより、前記Ａｌ導体膜及び前記ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜を除去するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項２または３記載のサーマルヘッドの製造方法において、さらに、前記ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜上の一部に、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｕ／ＮｉまたはＣｕ／Ｎｉからなる共通厚膜電極層を電解メッキにより形成する工程を有するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、Ａｌ導体膜を０．２μｍ以上１μｍ以下の膜厚で形成するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜を０．０５μｍ以上０．１μｍ以下の膜厚で形成するサーマルヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、熱印字記録装置に用いられるサーマルヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
サーマルヘッドは、保温層を備えたセラミック基板上に、多数の発熱抵抗体と、全ての発熱抵抗体に接続された共通電極と、各発熱抵抗体毎に接続された多数の個別電極と、これら発熱抵抗体、共通電極及び個別電極の一部を保護する保護層とを備えている。保護層から露出する各個別電極上には、選択的に個別電極及び発熱抵抗体に通電するドライバＩＣを接続するためのボンディングパッド層が設けられている。このボンディングパッド層は通常、フリップチップボンディング方式ではＳｎが、ワイヤボンディング方式ではＡｕがそれぞれ用いられ、メッキにより形成される。
【０００３】
ところで、共通電極及び個別電極を形成する導体材料としては従来、一般にＡｌが用いられている。Ａｌ導体膜を用いれば、低抵抗及び低コスト化を図れるほか、発熱抵抗体を構成する抵抗膜及び保護層との密着性が良好であるため共通電極及び個別電極を単層で形成することができ、エッチング精度が良好となる。しかし、Ａｌ導体膜上にボンディングパッド層をメッキにより形成する際には、Ａｌ表面に存在する自然酸化皮膜がメッキの密着を阻害することから前処理として亜鉛置換処理（ジンケート処理）が不可欠で、工程が非常に煩雑になっている。また、ボンディング強度を確保するためにＡｌ導体膜を薄くできないという課題もある。
【０００４】
そこで、上記課題を回避するために、共通電極及び個別電極を形成する導体材料としてＣｕまたはＡｕを用いることが考えられる。しかしながら、ＡｕまたはＣｕを用いる場合には、Ａｕ及びＣｕが単層では抵抗膜及び保護層と密着しづらいため、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ、Ｃｒ／Ｃｕ／ＣｒのようにＡｕまたはＣｕの上下をＣｒで挟んだ３層構造にする必要がある。このように３層構造とすると、ウエットエッチング工程時に上下のＣｒ層がサイドエッチングされ、特に上のＣｒ層は２度エッチング液に曝されるためサイドエッチング量が多く、図１０に示すようにＡｕまたはＣｕが一部露出してしまう。このＡｕまたはＣｕの露出は、保護層との密着性劣化に伴う腐食の要因になる。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な工程で電極層上にボンディングパッド層を直接形成でき、且つ、電極層と保護層の密着性が良好なサーマルヘッド及びその製造方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明のサーマルヘッドは、多数の発熱抵抗体と、この発熱抵抗体を通電するための電極層と、これら発熱抵抗体及び電極層の少なくとも一部を覆う保護層とを備えていて、前記電極層がＡｌ導体膜と、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜とによる２層構造で形成されていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明のサーマルヘッドの製造方法は、保温層を備えた基板上に抵抗膜と、Ａｌ導体膜と、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜とを順次積層する工程；電極形成エリア以外の前記抵抗膜、前記Ａｌ導体膜、及び前記ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜を除去する工程；前記抵抗膜の発熱抵抗体となるエリア上のＡｌ導体膜、及びＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜を除去する工程；前記ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜上の一部に、Ｓｎ、Ｎｉ／ＳｎまたはＮｉ／Ａｕからなるボンディングパッド層を電解メッキにより形成する工程；を有することを特徴としている。
【０００８】
上記Ａｌ導体膜及びＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜は、電極パターンを精度よく形成できるように、ウエットエッチングにより除去することが好ましい。このウエットエッチングでは、サイドエッチング量を抑制するため、エッチャントにリン酸、硝酸、酢酸またはこれらの混合液を用いる。
【０００９】
以上のように電極層を２層構造とし、且つ、ボンディングパッド層のメッキシード膜としても機能するＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜を上層に用いれば、亜鉛置換処理等の煩雑な処理を必要とすることなく、電極層上に直接ボンディングパッド層をメッキにより形成することができる。また、電極層の下層には保護層との密着性が良好なＡｌ導体膜を用いるので、上記ウエットエッチング時にサイドエッチングが生じてＡｌ導体膜が露出しても保護層との密着性が悪化することはなく、密着不良による電極腐食を防止することができる。
【００１０】
ボンディングパッド層は、フリップチップボンディング方式ではＳｎ、Ｎｉ／ＳｎまたはＮｉ／Ａｕにより形成され、ワイヤボンディング方式ではＮｉ／Ａｕにより形成される。
【００１１】
上記サーマルヘッドの製造方法には、さらに、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜上の一部に、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｕ／ＮｉまたはＣｕ／Ｎｉからなる共通厚膜電極層を電解メッキにより形成する工程を備えることができる。この共通厚膜電極層は、共通電極のコモン抵抗を低減させるために形成されるものである。上記ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜は共通厚膜電極用のメッキシード膜としても機能するため、この共通厚膜電極層を形成する際にも亜鉛置換処理等の煩雑な処理が不要となる。
【００１２】
Ａｌ導体膜の膜厚は０．２μｍ以上１μｍ以下とし、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜の膜厚は０．０５μｍ以上０．１μｍ以下とするのが実際的である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態によるサーマルヘッド１を示す断面図である。サーマルヘッド１は、ガラスからなるグレーズ保温層３を全面に備えたセラミック基板２上に順次積層された抵抗膜４、電極層７、保護層９及び有機絶縁層１０を有している。
【００１４】
抵抗膜４は電極層７により通電されて発熱する発熱抵抗体４ａを多数備えており、電極層７はＡｌ導体膜５及びＣｕＮｉ導体膜（またはＮｉＦｅ導体膜）６の積層体から形成されている。この電極層７は、全発熱抵抗体４ａに接続された共通電極７ａと、各発熱抵抗体４ａに個別に接続された個別電極７ｂとを有し、共通電極７ａ上には該共通電極７ａでの電圧降下を抑制する共通厚膜電極８が形成されている。保護層９は、耐摩耗層及び酸化防止層として機能するもので、共通厚膜電極８、共通電極７ａ、発熱抵抗体４ａ及び個別電極７ｂの一部を覆っている。有機絶縁層１０は、共通厚膜電極８の形成エリア上方に位置する保護層９部分及び保護層９と個別電極７ｂとの境界部分に設けられている。個別電極７ｂの有機絶縁層１０から露出したエリアには、各個別電極７ｂと、発熱抵抗体４ａを選択的に通電する駆動ＩＣとを導通させるためのボンディングパッド層１１が設けられている。
【００１５】
上記構成のサーマルヘッド１は、フォトプリンタやサーマルプリンタに搭載され、発熱抵抗体４ａの発する熱を感熱紙またはインクリボンに与えることで印刷を行なう。なお、図示されていないが、サーマルヘッド１には発熱抵抗体４ａを通電するための駆動ＩＣやＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ）等も備えられている。
【００１６】
以下では、図２〜図８を参照し、サーマルヘッド１の発熱部の製造工程について説明する。各図において、（ａ）、（ｂ）はサーマルヘッド１の発熱部の製造工程を示す断面図、上面図である。
【００１７】
先ず、グレーズ保温層３を備えたセラミック基板２上に抵抗膜４、Ａｌ導体膜５、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６を連続成膜する（図２）。成膜にはスパッタや蒸着法を用いる。抵抗膜４は、高抵抗化しやすいＴａ−Ｓｉ−Ｏ、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｏ、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｏ系の高融点金属のサーメット材料により形成することができ、特にＴａＳｉＯ２Ｎｂにより形成されることが好ましい。Ａｌ導体膜５は、０．２μｍ以上１．０μｍ以下程度の膜厚で成膜されることが好ましい。ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅからなる導体膜６は、０．０５μｍ以上０．１μｍ以下程度の膜厚で成膜されることが好ましい。
【００１８】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて電極形成エリア以外の抵抗膜４、Ａｌ導体膜５、及びＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６を除去し、電極パターンを形成する（図３）。このフォトリソグラフィ工程では、電極パターンを精度よく形成できるようにウエットエッチングを用いる。このウエットエッチングを行なうと、図９に示すようにＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６がサイドエッチングされて、Ａｌ導体膜５が一部露出する。本実施形態では、サイドエッチング量を最小限に抑えるため、エッチャントとして硝酸、リン酸、酢酸またはこれらの混合液を用いる。上記抵抗膜４、Ａｌ導体膜５、及びＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６を除去した部分からはグレーズ保温層３が露出する。
【００１９】
続いて、同様にフォトリソグラフィ技術を用いて、抵抗膜４の発熱抵抗体４ａとなるエリア上のＡｌ導体膜５及びＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６を除去する（図４）。これにより、多数の発熱抵抗体４ａが形成され、各発熱抵抗体４ａの両側には、Ａｌ導体膜５とＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６との積層体からなる共通電極７ａと個別電極７ｂがそれぞれ形成される。
【００２０】
発熱抵抗体４ａを形成したら、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６をメッキシード膜として、共通電極７ａ上に共通厚膜電極８を電解めっきにより形成する（図５）。共通厚膜電極８は、該共通厚膜電極８上に形成される保護層との密着性を考慮して、Ｎｉ／Ｃｕ／ＮｉまたはＮｉ／Ａｕ／Ｎｉによる３層構造、あるいはＣｕ／Ｎｉによる２層構造で形成されることが好ましい。この共通厚膜電極８の形成工程は、必要に応じて、省略可能である。
【００２１】
続いて、共通電極７ａから共通厚膜電極８、発熱抵抗体４ａ及び個別電極７ｂの一部に跨らせて、ＳｉＡｌＯＮやＴａ２Ｏ５等の耐摩耗材料から保護層９を形成する（図６）。保護層９の形成にはバイアススパッタ法を用いる。そして、保護層９の、共通厚膜電極８の形成エリア上に位置する範囲と、保護層９から露出した個別電極７ｂのボンディングパッド形成エリア以外の範囲を、レジスト材料からなる有機絶縁層１０で覆う（図７）。
【００２２】
有機絶縁層１０を形成したら、ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６をメッキシード膜として、個別電極７ｂのボンディングパッド形成エリア上に、ボンディングパッド層１１を電解メッキにより形成する（図８）。ボンディングパッド層１１は、フリップチップボンディング方式ではＳｎによる単層構造あるいはＮｉ／ＳｎまたはＮｉ／Ａｕによる２層構造で形成されることが好ましい。一方、ワイヤボンディング方式ではＮｉ／Ａｕによる２層構造で形成されることが好ましい。以上により、図１に示すサーマルヘッド１を得ることができる。
【００２３】
以上のように本実施形態では、電極層７（共通電極７ａ及び個別電極７ｂ）全体を、Ａｌ導体膜５とＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６とによる２層構造で形成している。よって、上記ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６をメッキシード膜として利用し、ボンディングパッド層１１を個別電極７ｂ上に直接形成することができる。これにより、煩雑な亜鉛置換処理を行なわずに済み、またボンディングパッド層１１のメッキシード膜を別工程で形成する必要もないので、製造工程を短縮することができる。同様に、共通厚膜電極８を形成する際にも、上記ＣｕＮｉまたはＮｉＦｅ導体膜６をメッキシード膜として共通厚膜電極８を共通電極７ａ上に直接形成することができる。
【００２４】
また本実施形態では、電極パターンを形成する際に行なうウエットエッチング時にサイドエッチングが生じるが、このサイドエッチングによって露出するのは図９に示すようにＡｌ導体膜５である。このＡｌ導体膜５は保護層９との密着性が良好である。よって、サイドエッチングが生じていても電極層７と保護層９の密着性が悪化することがなく、密着不良による電極腐食を防止することができる。
【００２５】
本実施形態では、グレーズ保温層３がセラミック基板２上の全面に形成された全面グレーズタイプのサーマルヘッド１について説明したが、本発明は部分グレーズやリアルエッジ、ダブルグレーズ、ＤＯＳ等の他タイプにも適用可能である。また本発明はシリアルヘッドにもラインヘッドにも適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、簡単な工程で電極層上にボンディングパッド層を直接形成でき、且つ、電極層と保護層の密着が良好なサーマルヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるサーマルヘッドの構造を示す断面図である。
【図２】図１のサーマルヘッドの製造工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。
【図３】図２に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。
【図４】図３に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。
【図５】図４に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。
【図６】図５に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。
【図７】図６に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。
【図８】図７に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。
【図９】図２に示す工程時に生じるサイドエッチングを説明する図である。
【図１０】Ｃｒ／Ａｕ／ＣｒまたはＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒからなる３層構造の電極層をエッチングしたときに生じるサイドエッチングを説明する模式図である。
【符号の説明】
１　　サーマルヘッド
２　　セラミック基板
３　　グレーズ保温層
４　　抵抗膜
４ａ　発熱抵抗体
５　　Ａｌ導体膜
６　　ＣｕＮｉ導体膜（ＮｉＦｅ導体膜）
７　　電極層
７ａ　共通電極
７ｂ　個別電極
８　　共通厚膜電極
９　　保護層
１０　　有機絶縁層
１１　　ボンディングパッド層
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004066754.tif 000010
【図９】
2004066754.tif 000011
【図１０】
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