(57)【要約】【課題】サーマルヘッドの歩留りを高く維持しつつ、サーマルヘッドを小型化することが可能なサーマルヘッド及びその製造方法、並びにサーマルプリンタを提供する。【解決手段】基板１に設けられたグレーズ層２上に発熱素子３及び該発熱素子３に電気的に接続される接続パッド５を備えたサーマルヘッドにおいて、前記接続パッド５にスリット５ａを設けて接続パッド５を平面的に複数の領域に分割する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられたグレーズ層上に発熱素子及び該発熱素子に電気的に接続される接続パッドを備えたサーマルヘッドにおいて、
前記接続パッドにスリットを設けて該接続パッドを平面的に複数の領域に分割したことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記接続パッドが基板の端部近傍に位置していることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記基板の端部に対して前記スリットが略平行に配されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
複数に分割された接続パッドの各領域のうち、基板の前記端部直近に位置する領域の面積が他の領域よりも小さいことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のサーマルヘッド。
【請求項５】
前記接続パッドは基板の端部より１００μｍ〜３００μｍ離間した位置に配されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のサーマルヘッド。
【請求項６】
基板上にグレーズ層を形成する工程と、該グレーズ層上に発熱素子を形成する工程と、前記グレーズ層上に前記発熱素子に対して電気的に接続される接続パッドを形成する工程と、該接続パッドにスリットを設け、接続パッドを平面的に複数の領域に分割する工程と、該接続パッドが形成された基板を分断する工程と、備えたサーマルヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記接続パッドが基板の分断部近傍に位置していることを特徴とする請求項６に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記基板の分断部に対して前記スリットが略平行に配されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項９】
複数に分割された接続パッドの各領域のうち、基板の分断部直近に位置する領域の面積が他の領域よりも小さいことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記接続パッドは前記基板の分断部より１００μｍ〜３００μｍ離間した位置に配されていることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記基板の分断は、分断部に設けられた溝に沿って基板を分割するブレーク法により行われることを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれかに記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のサーマルヘッドと、該サーマルヘッドを駆動する駆動手段と、を備えたサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリやビデオプリンタ等の記録デバイスとして用いられるサーマルヘッド、その製造方法、並びにサーマルプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファクシミリやビデオプリンタ等の記録デバイスとしてサーマルヘッドが用いられている。
【０００３】
かかる従来のサーマルヘッドは、例えば図５に示す如く、長尺状を成す基板２１の上面全体にグレーズ層２２を被着させるとともに、該グレーズ層２２上に複数の発熱素子２３と、該発熱素子２３に電気的に接続される接続パッド２５とを備えた構造を有しており、サーマルヘッド上に配設されるプラテンローラを用いて感熱紙やインクリボン、感熱紙や記録紙等の記録媒体を発熱素子２３上に搬送しながら、外部からの印画信号に基づいて複数の発熱素子２３を個々に選択的に発熱させるとともに、その熱を発熱素子２３上の記録媒体に伝導させることにより、感熱紙や記録紙に所定の印画が形成される。
【０００４】
尚、前記接続パッド２５は、その上面に半田やボンディングワイヤ等の導電材２６が被着され、該導電材２６を介してフレキシブル印刷配線板等の外部配線板２８に電気的に接続されており、かかる接続パッド２５はサーマルヘッドの面積をできるだけ小型化するため、基板２１の端部近傍（基板の他方長辺より３００μｍ〜６００μｍ離間した位置）に配されている。
【０００５】
しかしながら、上述した従来のサーマルヘッドにおいては、前記接続パッド２５の下地となるグレーズ層２２は比較的脆く、上述のグレーズ層２２や発熱素子２３、接続パッド２５を有する基板を分断してサーマルヘッドを製造する際、分断した部分よりグレーズ層２２中にクラックを生じることが多い（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２７７７８０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなクラックが成長してグレーズ層２２の表面に到達すると、該到達点近傍に配される接続パッド２５とグレーズ層２２との密着強度が低くなり、接続パッド２５が剥離するおそれがあり、サーマルヘッドの歩留りが低下する課題を有していた（図６参照）。
【０００８】
このような課題を解決すべく、接続パッド２５を基板２１の端部より大きく離して配置させることが考えられるが、このような構成によれば、サーマルヘッドを小型化することが困難となる課題を新たに誘発する。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み案出されたものであり、その目的は、サーマルヘッドの歩留りを高く維持しつつ、サーマルヘッドを小型化することが可能なサーマルヘッド及びその製造方法、並びにサーマルプリンタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッドは、基板に設けられたグレーズ層上に発熱素子及び該発熱素子に電気的に接続される接続パッドを備えたサーマルヘッドにおいて、前記接続パッドにスリットを設けて該接続パッドを平面的に複数の領域に分割したことを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明のサーマルヘッドは、前記接続パッドが基板の端部近傍に位置していることを特徴とするものである。
【００１２】
更に本発明のサーマルヘッドは、前記基板の端部に対して前記スリットが略平行に配されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また更に本発明のサーマルヘッドは、複数に分割された接続パッドの各領域のうち、基板の前記端部直近に位置する領域の面積が他の領域よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１４】
更にまた本発明のサーマルヘッドは、前記接続パッドが前記基板の端部より１００μｍ〜３００μｍ離間した位置に配されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また更に本発明のサーマルヘッドの製造方法は、前記基板上にグレーズ層を形成する工程と、該グレーズ層上に発熱素子を形成する工程と、前記グレーズ層上に発熱素子に対して電気的に接続される接続パッドを形成する工程と、該接続パッドにスリットを設け、接続パッドを平面的に複数の領域に分割する工程と、該接続パッドが形成された基板を分断する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
更にまた本発明のサーマルヘッドの製造方法は、前記接続パッドが基板の分断部近傍に位置していることを特徴とするものである。
【００１７】
また更に本発明のサーマルヘッドの製造方法は、前記基板の分断部に対して前記スリットが略平行に配されていることを特徴とするものである。
【００１８】
更にまた本発明のサーマルヘッドの製造方法は、複数に分割された接続パッドの各領域のうち、基板の分断部直近に位置する領域の面積が他の領域よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１９】
また更に本発明のサーマルヘッドの製造方法は、前記接続パッドが前記基板の分断部より１００μｍ〜３００μｍ離間した位置に配されていることを特徴とするものである。
【００２０】
更にまた本発明のサーマルヘッドの製造方法は、前記基板の分断が分断部に設けられた溝に沿って基板を分割するブレーク法により行われることを特徴とするものである。
【００２１】
そして本発明のサーマルプリンタは、上述のサーマルヘッドと、該サーマルヘッドを駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明によれば、基板に被着されたグレーズ層の上面に発熱素子及び接続パッドを形成するとともに、該接続パッドにスリットを設けて接続パッドを平面的に複数の領域に分割したことから、基板を分断する際、グレーズ層中に生じたクラックが上方に伸び、接続パッドに剥離が生じても、かかる剥離がスリットの部分で良好に食い止められる。従って、接続パッドを基板の端部近傍に配置させてサーマルヘッドを小型化しても、サーマルヘッドの歩留りを高く維持することができ、ひいてはサーマルプリンタの生産性が向上する。
【００２３】
なお、グレーズ層中のクラックは、基板をブレーク法やダイシングによって分断する際に特に生じ易いことから、かかる手法によって基板を分断する場合、特に本発明は有用である。
【００２４】
また本発明によれば、複数に分割された接続パッドの各領域のうち、基板の端部直近に位置する領域の面積を他の領域よりも小さくすることにより、接続パッドの剥離領域を小さく抑えることができ、それ故、接続パッドの面積を広く保ち、この部分での電気抵抗を低く維持することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の一形態に係るサーマルヘッドの断面図、図２は図１のサーマルヘッドの平面図（保護膜不図示）であり、同図に示すサーマルヘッドは、基板１に設けられたグレーズ層２上に発熱素子３、回路導体４、接続パッド５、保護膜７を備えた構造を有している。
【００２７】
前記基板１は、アルミナセラミックスや単結晶シリコン、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の種々の材料により長方形状を成すように形成されており、その上面にグレーズ層２や発熱素子３、回路導体４、接続パッド５等を被着され、その上面でグレーズ層２や発熱素子３、回路導体４、接続パッド５等を支持する支持母材として機能する。
【００２８】
また、前記基板１の上面には、ガラス製のグレーズ層２が被着されている。
【００２９】
前記グレーズ層２は、基板１の上面全体にわたり略均一厚みに被着されるベース部２ｂ上に基板１の一方長辺に沿って帯状に配される断面円弧状の突出部２ａを部分的に形成した構造を有しており、ベース部２ｂの厚みが５０μｍ〜２５０μｍに、突出部２ａの頂部の厚みが２０μｍ〜８０μｍにそれぞれ設定されている。
【００３０】
このグレーズ層２は、例えば、熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋ〜１．０Ｗ／ｍ・Ｋのガラスにより形成されているため、その内部に発熱素子３の熱の一部を蓄積してサーマルヘッドの熱応答性を良好に維持する作用、具体的には、発熱素子３の温度を短時間で印画に必要な所定の温度まで上昇させる蓄熱層としての作用を為す。
【００３１】
更に、前記グレーズ層２の突出部２ａの頂部付近には複数の発熱素子３が被着されている。
【００３２】
前記発熱素子３は、例えば６００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の密度で直線状に配列されており、各々がＴａＳｉＯ系、ＴｉＳｉＯ系、ＴｉＣＳｉＯ系等の電気抵抗材料から成っているため、その両端に接続される回路導体４を介して外部からの電力が供給されるとジュール発熱を起こし、感熱紙に印画を形成したり、あるいは、インクリボンのインクを溶融するのに必要な温度、例えば１５０℃〜４００℃の温度に発熱する。
【００３３】
また、前記各発熱素子３の両端に接続される回路導体４は、発熱素子３に所定の電力を供給する給電配線として機能するものであり、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属材料により所定パターンに形成され、その一端を基板１の他方長辺の近傍（基板の端部より１００μｍ〜３００μｍ離間した位置）まで導出させて該導出部を接続パッド５と成している。
【００３４】
前記接続パッド５は、その上面に半田やボンディングワイヤ等の導電材６（本実施形態においては半田）を介して外部配線板８の配線導体９と電気的に接続させるためのものであり、基板１の他方長辺に沿って複数個、配列されている。
【００３５】
このような接続パッド５は、ベースとなる回路導体４の導出部に例えばＮｉ層及びＡｕ層を順次被着させた構造を有しており、各々の接続パッド５には基板１の他方長辺と略平行なスリット５ａが１本以上（本実施形態においては３本）設けられている。
【００３６】
前記スリット５ａは、例えば各々の幅（スリット５ａと直交する方向の幅）が５μｍ〜１５０μｍに、その深さが２．５μｍ〜５．０μｍにそれぞれ設定されており、その内部よりグレーズ層２を露出させ、接続パッド５を平面的に複数の領域に分離・分割している。
【００３７】
このため、サーマルヘッドを製造するにあたり、基板１を分断時にグレーズ層２中に生じたクラックが上方に伸び、接続パッド５に剥離が生じても、かかる剥離がスリット５ａの部分で良好に食い止められる。従って、接続パッド５を基板１の端部近傍に配置させてサーマルヘッドを小型化しても、サーマルヘッドの歩留りを高く維持することができ、ひいてはサーマルプリンタの生産性が向上する。
【００３８】
また前記スリット５ａは、スリット５ａ間の間隔がヘッド基板１の端部より離間するにつれて大きくなるように設定されており、これによって分割された接続パッド５の各領域のうち、基板１の端部の直近に位置する領域の面積が他の領域よりも小さくなっている。このため、接続パッド５の剥離領域を小さく抑えることができ、接続パッド５の面積を広く保ってヘッド基板１と外部配線板８との接合強度を高めるとともに、該接合部での電気抵抗を低く維持することが可能となる。
【００３９】
一方、前記発熱素子３及び回路導体４の上面には保護膜７が被着されており、該保護膜７によって発熱素子３や回路導体４が共通に被覆されている。
【００４０】
前記保護膜７は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）や酸化珪素（ＳｉＯ２）、サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）等の耐磨耗性に優れた無機質材料から成り、発熱素子３や回路導体４等を記録媒体の摺接による磨耗や大気中に含まれている水分等の接触による腐食から保護する作用を為す。
【００４１】
そして、上述のようなサーマルヘッドが組み込まれるサーマルプリンタには、図３に示す如く、サーマルヘッドＴを駆動する駆動手段Ｃと、記録媒体をサーマルヘッドＴの発熱素子３上に搬送する搬送手段としてのプラテンローラ１０や搬送ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等が配設される。
【００４２】
前記駆動手段Ｃは、シフトレジスタやラッチ、スイッチングトランジスタ等を高密度に集積したドライバーＩＣや該ドライバーＩＣにストローブ信号やラッチ信号等の制御信号を供給する制御回路等からなり、制御信号に基づいてドライバーＩＣ内のスイッチングトランジスタのオン・オフを切り換えることにより、発熱素子３の発熱を制御するようにしている。
【００４３】
一方、搬送手段としてのプラテンローラ１０は、ＳＵＳ等の金属から成る軸芯の外周にブタジエンゴム等を３ｍｍ〜１５ｍｍ程度の厚みに巻きつけた円柱状の部材であり、サーマルヘッドＴの発熱素子３上に回転可能に支持され、記録媒体を発熱素子３に対して押圧しつつ記録媒体を発熱素子３の配列と直交する方向（図中の矢印方向）に搬送する。
【００４４】
また前記搬送ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、その外周部が金属やゴム等によって形成されており、サーマルヘッドＴに対し記録媒体の搬送方向上流側と下流側に分かれて配設され、これらの搬送ローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと前述のプラテンローラ１０とで記録媒体の走行を支持している。
【００４５】
そして、これと同時に多数の発熱素子３を駆動手段Ｃの駆動に伴い選択的にジュール発熱させ、これらの熱を記録媒体に伝導させることによって所定の印画が形成される。
【００４６】
次に上述した本形態のサーマルヘッドの製造方法について図４を用いて詳細に説明する。
【００４７】
（１）まず、サーマルヘッドを複数個取りするための基板素体Ａを準備し、該基板素体Ａを複数の区画に区分するとともに、該区画の境界に位置する基板素体Ａの下面（グレーズ層２や発熱素子３等が形成される面と反対側の面）に溝９を形成する（図４（ａ））。
【００４８】
前記基板素体Ａは、アルミナセラミックスから成る場合、例えばアルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加・混合して泥漿状になすとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用することによってセラミックグリーンシートを得、しかる後、このセラミックグリーンシートを長方形状に打ち抜いた上、高温で焼成することによって製作される。
【００４９】
また前記基板素体Ａに設けられる溝９は、基板素体Ａからサーマルヘッドを複数個取りする際に、基板素体Ａを区画毎に分断し易くするためのものであり、ナイフカッターやレーザによって基板素体Ａの厚みの３３％〜６７％の深さに形成される。
【００５０】
（２）次に、基板素体Ａの各区画に前記グレーズ層２を形成する（図４（ｂ））．
前記グレーズ層２は、ガラス粉末に適当な有機溶剤を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板素体Ａの上面全体に印刷・塗布するとともに、これを従来周知のエッチング法やサンドブラスト法によって所定パターンに加工し、高温（８５０℃〜９５０℃）で焼き付けることによって形成される。
【００５１】
（３）続いて、基板素体Ａの各区画に前記発熱素子３，回路導体４，接続パッド５を形成する（図４（ｃ））。
【００５２】
前記発熱素子３及び回路導体４は、従来周知の薄膜形成技術、例えばＴａＳｉＯ系等の抵抗膜及びＡｌ等の金属膜を従来周知のスパッタリング法や蒸着法によって順次所定厚み（抵抗膜０．０１５μｍ〜０．０２μｍ：金属膜０．９μｍ〜１．２μｍ）に積層するとともに、該積層体を従来周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を採用することによって所定パターンに加工することによって形成される。また前記接続パッド５は、例えば回路導体４の所定領域に従来周知の無電解メッキ法を採用することによってＮｉ層及びＡｕ層を順次積層するとともに、前記抵抗膜及び金属膜を含む該積層体に従来周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を採用することによって前記スリット５ａを設けることで形成される。
【００５３】
（４）そして前記基板素体Ａを区画毎に分断するとともに（図４（ｄ））、該分断された各基板に対して保護膜を被着させることによって複数個のサーマルヘッドを得る。
【００５４】
前記基板素体Ａの分断は、基板素体Ａに機械的応力を印加することにより、各区画の境界に設けられた溝９を起点に基板素体Ａを複数に分割するチョコレートブレーク法により行われる。
【００５５】
このとき、基板素体Ａの分断時に生じる機械的応力によってグレーズ層２中にクラックが発生し、該クラックが上方に伸びて接続パッド５に剥離が生じても、かかる剥離をスリット５ａの部分で良好に食い止めることができる。従って、接続パッド５を基板１の端部近傍に配置させてサーマルヘッドを小型化しても、サーマルヘッドの歩留りを高く維持することができ、ひいてはサーマルプリンタの生産性が向上する。
【００５６】
また前記スリット５ａによって分割される接続パッド５の各領域の面積は、先に述べたように基板１の端部の直近に位置する領域で小さくなっていることから、接続パッド５の剥離領域を小さく抑えることができ、それ故、接続パッド５の面積を広く保ち、ヘッド基板１と外部配線板８との接合強度を高めるとともに、該接合部での電気抵抗を低く維持することが可能となる。
【００５７】
尚、前記保護膜７は、従来周知の薄膜形成技術、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング等を採用し、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）や酸化珪素（ＳｉＯ２）、サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）等の無機質材料を発熱素子３や回路導体４等の上面に５μｍ〜１０μｍの厚みに被着させることにより形成される。
【００５８】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良が可能である。
【００５９】
例えば、上述の実施形態においては、前記スリット５ａを基板１の長辺と略平行な直線状に形成したが、接続パッド５の剥離を有効に防止できる形状であれば、基板１の長辺と平行である必要はなく、またスリットを組み合わせて十字形状や三角形状、四角形状等、種々の形状を構成するようにしても構わない。
【００６０】
また上述の実施形態においては、基板素体Ａに溝９を形成した状態で基板素体Ａを分断するようにしたが、溝を形成せずに基板素体Ａを分断するようにしても良く、例えば、基板素体Ａに溝を形成せずにダイヤモンドカッター等でダイシングして分断するようにしても構わない。
【００６１】
更に上述の実施形態においては、サーマルヘッドを製造する際、１枚の基板素体Ａよりサーマルヘッドを複数個同時に得るようにしたが、これに代えて、１枚の基板素体Ａから単一のサーマルヘッドを得るようにしても本発明に関して適用可能である。
【００６２】
また更に上述の実施形態においては、保護膜７を基板素体Ａの分断後に形成するようにしたが、これに代えて、保護膜７を基板素体Ａの分断前に形成するようにしても構わない。
【００６３】
更にまた上述の実施形態においては、スリット５ａを、その内部よりグレーズ層２が露出する深さに形成するようにしたが、スリットの深さは少なくとも抵抗体膜が露出する程度あれば良く、かかる場合であっても接続パッド５の剥離をある程度防止できる。
【００６４】
また更に上述の実施形態においては、接続パッド５をスリット５ａで複数の領域に分離するようにしたが、接続パッド５の剥離が有効に防止できる範囲内であれば、複数の領域同士が完全に分離されていなくても良く、一部で繋がっていても良い。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、基板に被着されたグレーズ層の上面に発熱素子及び接続パッドを形成するとともに、該接続パッドにスリットを設けて接続パッドを平面的に複数の領域に分割したことから、基板を分断する際、グレーズ層中に生じたクラックが上方に伸び、接続パッドに剥離が生じても、かかる剥離がスリットの部分で良好に食い止められる。従って、接続パッドを基板の端部近傍に配置させてサーマルヘッドを小型化しても、サーマルヘッドの歩留りを高く維持することができ、ひいてはサーマルプリンタの生産性が向上する。
【００６６】
なお、グレーズ層中のクラックは、基板をブレーク法やダイシング法によって分断する際に特に生じ易いことから、かかる手法によって基板を分断する場合、特に本発明は有用である。
【００６７】
また本発明によれば、複数に分割された接続パッドの各領域のうち、基板の端部直近に位置する領域を他の領域に比べて小さな面積としたことから、接続パッドの剥離領域をできる限り小さくすることができる。従って、接続パッドの面積を広く保ち、この部分での電気抵抗を低く維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるサーマルヘッドの断面図である。
【図２】図１のサーマルヘッドの平面図である（保護膜不図示）。
【図３】図１のサーマルヘッドを組み込んで構成したサーマルプリンタの概略図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は図１のサーマルヘッドの製造方法を説明するための各工程の断面図である。
【図５】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【図６】従来のサーマルヘッドの製造工程中における断面図である。
【符号の説明】
１・・・基板
２・・・グレーズ層
３・・・発熱素子
４・・・回路導体
５・・・接続パッド
５ａ・・・スリット
６・・・導電材
７・・・保護膜
８・・・外部配線板
９・・・溝
１０・・・プラテンローラ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ・・・搬送ローラ
Ａ・・・基板素体
【図１】
2004322447.tif 000003
【図２】
2004322447.tif 000004
【図３】
2004322447.tif 000005
【図４】
2004322447.tif 000006
【図５】
2004322447.tif 000007
【図６】
2004322447.tif 000008