(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板上に、上面に多数の発熱抵抗体及び回路導体を有するセラミック基板と、上面に配線導体を有する樹脂基板とを併設し、前記セラミック基板もしくは前記樹脂基板上に前記回路導体及び前記配線導体にボンディングワイヤを介して電気的に接続される発熱抵抗体駆動用のドライバーＩＣを搭載するとともに、該ドライバーＩＣ及び前記ボンディングワイヤを封止材で共通に被覆してなるサーマルヘッドであって、
前記封止材の直下領域で、かつ前記セラミック基板及び前記樹脂基板の双方の下面に亘って、線膨張係数が０．０１×１０−４Ｋ−１〜０．３０×１０−４Ｋ−１である補強板を硬質接着剤により貼着してなり、前記補強板が、該補強板と対向する前記放熱板の上面に設けられた凹部に収容されているとともに、前記セラミック基板及び前記樹脂基板の各々における前記封止材の直下領域以外の下面と、前記放熱板の前記上面とが両面テープを介して接着されていることを特徴とするサーマルヘッド。
【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ワードプロセッサ等のプリンタ機構として組み込まれるサーマルヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファクシミリ等のプリンタ機構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２に示す如く、放熱板２９上に、上面に多数の発熱抵抗体２２及び回路導体２３を有するセラミック基板２１と、上面に配線導体２５及びドライバーＩＣ２６を取着させた樹脂基板２４とを併設し、ドライバーＩＣ２６の入・出力端子を対応する回路導体２３や配線導体２５にボンディングワイヤ２７により接続した上、これらドライバーＩＣ２６及びボンディングワイヤ２７を封止材２８で共通に被覆した構造を有しており、前記多数の発熱抵抗体２２をドライバーＩＣ２６の駆動に伴って個々に選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を感熱紙等の記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印画を形成することによってサーマルヘッドとして機能する。
【０００４】
尚、前記放熱板２９は、セラミック基板２１中の熱を吸収し、これを大気中に放散させることによってセラミック基板２１の温度が過度に高温となるのを防止するとともに、その上面でセラミック基板２１及び樹脂基板２４を支持するための支持母材として機能するものであり、アルミニウム等の良熱伝導性材料により例えば５ｍｍ〜１５ｍｍの厚みに形成されていた。
【０００５】
そして上述のサーマルヘッドは、まず放熱板２９の上面に、発熱抵抗体２２等を有するセラミック基板２１と配線導体２５等を有する樹脂基板２４とを載置・固定し、その後、樹脂基板２４にドライバーＩＣ２６を搭載して回路導体２３や配線導体２５に対するボンディングを行い、最後に封止材２８となるエポキシ樹脂の液状前駆体をドライバーＩＣ２６及びボンディングワイヤ２７上に両基板２１，２４を跨ぐようにしてディスペンサ等を用いて塗布し、これに熱等を印加して硬化・重合させることによって組み立てられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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、その組み立て時、両基板２１，２４を跨ぐようにして封止材２８を形成すると、封止材２８の硬化・重合に伴って封止材２８が大きく収縮し、サーマルヘッドを湾曲・変形させてしまうことがある。この場合、サーマルヘッドの平坦性が著しく低下するため、印画時、記録媒体をサーマルヘッドに対して均一な圧力で押圧することが困難になり、印画が不鮮明になる欠点を有していた。
【０００７】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、平坦性を高く維持することにより常に鮮明で良好な印画を形成することが可能なサーマルヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッドは、放熱板上に、上面に多数の発熱抵抗体及び回路導体を有するセラミック基板と、上面に配線導体を有する樹脂基板とを併設し、前記セラミック基板もしくは前記樹脂基板上に前記回路導体及び前記配線導体にボンディングワイヤを介して電気的に接続される発熱抵抗体駆動用のドライバーＩＣを搭載するとともに、該ドライバーＩＣ及び前記ボンディングワイヤを封止材で共通に被覆してなるサーマルヘッドであって、前記封止材の直下領域で、かつ前記セラミック基板及び前記樹脂基板の双方の下面に亘って、線膨張係数が０．０１×１０−４Ｋ−１〜０．３０×１０−４Ｋ−１である補強板を硬質接着剤により貼着してなり、前記補強板が、該補強板と対向する前記放熱板の上面に設けられた凹部に収容されているとともに、前記セラミック基板及び前記樹脂基板の各々における前記封止材の直下領域以外の下面と、前記放熱板の前記上面とが両面テープを介して接着されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のサーマルヘッドによれば、放熱板上に載置されるセラミック基板及び樹脂基板の下面で、かつドライバーＩＣを封止する封止材の直下領域に、線膨張係数が０．０１×１０-4Ｋ-1〜０．３０×１０-4Ｋ-1である補強板を貼着させたことから、封止材の形成時、セラミック基板と樹脂基板との間に出来る隙間が塞がれ、封止材の形成に使用される液状前駆体が前記隙間を介して下方にはみ出してしまうことはなく、また同時に、前記補強板でセラミック基板と樹脂基板とを所期の位置関係に保つことにより、サーマルヘッドの湾曲・変形が有効に防止される。
【００１０】
しかも本発明のサーマルヘッドによれば、上記補強板の線膨張係数が０．０１×１０-4Ｋ-1〜０．３０×１０-4Ｋ-1に設定されていることから、封止材の形成時やサーマルヘッドの使用時等にセラミック基板や樹脂基板，封止材と補強板との間に発生する熱応力は極めて小さく、これによってもサーマルヘッドの湾曲・変形が有効に防止される。
【００１１】
従って、サーマルヘッドの平坦性は高く維持されるようになり、印画時、記録媒体をサーマルヘッドに対し均一な圧力で押圧することによって鮮明で良好な印画を形成することが可能となる。
【００１２】
また本発明のサーマルヘッドによれば、放熱板上面の凹部に上記補強板を収納させるようになしたことから、かかる補強板を位置決め用の係止部材として利用することによりセラミック基板等を放熱板上の所定位置に簡単に位置決めすることができ、サーマルヘッドの生産性向上に供することができるとともに、印画時、サーマルヘッドに対してプラテンローラ等による外力が印加されてもセラミック基板等が位置ずれを起こすことはなく、発熱抵抗体を常に所定位置に配置させておくことができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は本発明の一形態に係るサーマルヘッドの断面図であり、１はセラミック基板、２は発熱抵抗体、３は回路導体、４は樹脂基板、５は配線導体、６はドライバーＩＣ、７はボンディングワイヤ、９は封止材、１０は補強板、１１は放熱板、１１ａは放熱板の凹部である。
【００１５】
前記セラミック基板１は、アルミナセラミックス等のセラミック材料により形成されており、その上面には多数の発熱抵抗体２や多数の回路導体3が被着され、これらを支持する支持母材として機能する。
【００１６】
前記セラミック基板１は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス材料粉末を適当な有機溶剤、溶媒を添加・混合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知のドクターブレード法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、該セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜いた上、高温（約１６００℃）で焼成することによって製作される。
【００１７】
また前記セラミック基板１上に被着されている多数の発熱抵抗体２は、その各々がＴａＳｉＯ系，ＴｉＳｉＯ系等の電気抵抗材料から成っており、それ自体が所定の電気抵抗率を有しているため、回路導体３等を介して電源電力が印加されるとジュール発熱を起こし、感熱紙等の記録媒体に印画を形成するのに必要な所定の温度となる。
【００１８】
前記回路導体３は、アルミニウム、銅等の金属により形成され、その一端側が発熱抵抗体２に、他端側が後述するボンディングワイヤ７を介してドライバーＩＣ６の出力端子や樹脂基板４上の配線導体５に電気的に接続され、発熱抵抗体２をジュール発熱させるための電源電力を供給する作用を為す。
【００１９】
尚、前記発熱抵抗体２及び回路導体３は従来周知の薄膜手法、具体的にはスパッタリング法、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術等を採用することによってセラミック基板１の上面に所定厚み、所定パターンに被着・形成される。
【００２０】
また前記セラミック基板１の隣には、樹脂基板４が併設される。
前記樹脂基板４はガラス布エポキシ樹脂やシリコン樹脂等によってセラミック基板１と略等しい厚みに形成されており、その上面には多数の配線導体５とドライバーＩＣ６とが取着され、下面の後端側にはサーマルヘッドを外部電気回路に接続するためのコネクタ８が取着される。
【００２１】
前記樹脂基板４は、例えばガラス布エポキシ樹脂から成る場合、ガラス糸を用いて形成したガラス布基材に液状のエポキシ樹脂を含浸させるとともに、該含浸させた液状樹脂に熱等を印加して硬化・重合させ、しかる後、これを所定形状に切断することによって製作される。
【００２２】
また前記樹脂基板４の上面に被着されている多数の配線導体５は、銀や銅等の金属を含む導電材料から成り、その一端側がボンディングワイヤ７を介してドライバーＩＣ６の入力端子やセラミック基板１上の回路導体３に、他端側がコネクタ８に電気的に接続され、外部からの電源電力及び印画制御信号等を発熱抵抗体２やドライバーＩＣ６に供給する作用を為す。
【００２３】
一方、前記樹脂基板４上に搭載されるドライバーＩＣ６は、その上面にシフトレジスタ、ラッチ、スイッチングトランジスタ等の電子回路と多数の出力端子及び入力端子を有しており、外部からの印画制御信号等に基づき発熱抵抗体２への通電を制御する作用を為す。
【００２４】
前記ドライバーＩＣ６は、樹脂基板上面の所定位置に接着剤等を介して固定され、その上面に設けられている出力端子をセラミック基板１の回路導体３に、入力端子を樹脂基板４の配線導体５にボンディングワイヤ７を介して電気的に接続させることによって樹脂基板４上に搭載される。
【００２５】
更に前記ドライバーＩＣ６及びボンディングワイヤ７は、封止材９で被覆される。
前記封止材９は、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等の樹脂材料から成り、ドライバーＩＣ６及びボンディングワイヤ７を大気中に含まれている水分等の接触による腐食や記録媒体の接触等による外力の印加から保護する作用を為す。
【００２６】
この封止材９は、液状になしたエポキシ樹脂の前駆体をドライバーＩＣ６の搭載領域及びそのボンディング領域にディスペンサー等を用いて塗布し、これを例えば５０℃〜２００℃の温度で加熱・重合させることにより両基板１，４を跨ぐようにして形成される。
【００２７】
そして、前記セラミック基板１及び樹脂基板４の双方の下面で、かつ前記封止材９の直下領域には、補強板１０が貼着される。
【００２８】
前記補強板１０の上面には、セラミック基板１と樹脂基板４の隙間に浸透・充填された封止材９の一部が被着されており、該補強板１０は、封止材９の形成前にセラミック基板１及び樹脂基板４の双方の下面に強固に固着され、封止材９の形成時、セラミック基板１と樹脂基板４との間に出来る隙間が補強板１０によって塞がれているため、封止材９の形成に使用される液状前駆体が前記隙間を介して下方にはみ出すことはなく、また同時に、前記補強板１０でセラミック基板１と樹脂基板４とを所期の位置関係に保つことにより、サーマルヘッドの湾曲・変形を有効に防止することができる。
【００２９】
しかも前記補強板１０は、線膨張係数が０．０１×１０-4Ｋ-1〜０．３０×１０-4Ｋ-1である材料、例えばアルミナセラミックスや炭化珪素等のセラミック材料、あるいは、ステンレス（ＳＵＳ３０４）やチタン，ジュラルミン等の金属材料により形成されており、それ故、封止材９の形成時やサーマルヘッドの使用時等にセラミック基板１や樹脂基板４，封止材９と補強板１０との間に発生する熱応力は極めて小さく、これによってもサーマルヘッドの湾曲・変形が有効に防止される。
【００３０】
従って、サーマルヘッドの平坦性が高く維持されるようになり、印画時、記録媒体をサーマルヘッドに対し均一な圧力で押圧することによって常に鮮明で良好な印画を形成することが可能となる。
【００３１】
また前記補強板１０を、ヤング率が１０ＧＰａ〜６００ＧＰａの高剛性材料、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）やチタン，ジュラルミン等により形成しておけば、サーマルヘッドの湾曲をより有効に防止することができる。従って、補強板１０はヤング率が１０ＧＰａ〜６００ＧＰａの高剛性材料により形成しておくことが好ましい。
【００３２】
尚、前記補強板１０は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、先に述べたセラミック基板１と同様の製法によって１００μｍ〜１０００μｍ程度の厚みをもって形成され、エポキシ樹脂等の硬質接着剤によりセラミック基板１及び樹脂基板４の下面に貼着される。
【００３３】
また前記補強板１０により連結されたセラミック基板１及び樹脂基板４は、両面テープ１２を介して放熱板１１の上面に載置・固定される。
【００３４】
前記放熱板１１の上面には、補強板１０の下面と対向する位置に所定の凹部１１ａが形成されており、該凹部１１ａ内に前記補強板１０を収容させている。
【００３５】
前記放熱板１１はアルミニウム等の良熱伝導性の金属によって形成されており、セラミック基板１中の熱を吸収し、これを大気中に放散させることによってセラミック基板１の温度が過度に高温となるのを有効に防止するとともに、その上面でセラミック基板１、樹脂基板４及び補強板１０を支持するための支持母材として機能する。
【００３６】
この場合、放熱板上面の凹部１１ａは補強板１０と略等しい形状を有しており、補強板１０を凹部１１ａ内に収容させた状態でサーマルヘッドが組み立てられていることから、かかる補強板１０を位置決め用の係止部材として利用することによりセラミック基板１等を放熱板１１上の所定位置に簡単に位置決めすることができ、サーマルヘッドの生産性向上に供することができるとともに、印画時、サーマルヘッドに対してプラテンローラ等による外力が印加されてもセラミック基板１等が位置ずれを起こすことはなく、発熱抵抗体３を常に所定位置に配置させておくことができる。
【００３７】
尚、前記放熱板１１は、例えばアルミニウムから成る場合、アルミニウムのインゴット（塊）を従来周知の金属加工法により所定形状に成形・加工することにより製作され、得られた放熱板１１の上面から凹部１１ａの内面にかけて両面テープを連続的に貼着し、その上に補強板１０にて連結されたセラミック基板１及び樹脂基板４を載置させることにより製品としてのサーマルヘッドが完成する。
【００３８】
また前記両面テープ１２としては例えば住友スリーエム社製のＭＰ４６７やＭＰ４６８等が好適に使用される。
【００３９】
かくして上述した本形態のサーマルヘッドは、ドライバーＩＣ６の駆動に伴って多数の発熱抵抗体２を個々に選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を記録媒体に伝導させ、記録媒体に所定の印画を形成することによってサーマルヘッドとして機能する。
【００４０】
尚、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００４１】
例えば上述の形態ではドライバーＩＣ６を樹脂基板４上に搭載するようにしたが、これに代えてドライバーＩＣをセラミック基板上に搭載するようにしても良い。
【００４２】
また上述の形態においてセラミック基板１と放熱板１１との間で、かつ発熱抵抗体３の直下領域にシリコンオイルコンパウンド等から成る放熱グリスを介在させるようにしても良く、その場合、セラミック基板１中の熱が放熱板１１側により良好に伝導されるようになり、サーマルヘッドの放熱特性が向上される。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のサーマルヘッドによれば、放熱板上に載置されるセラミック基板及び樹脂基板の下面で、かつドライバーＩＣを封止する封止材の直下領域に、線膨張係数が０．０１×１０-4Ｋ-1〜０．３０×１０-4Ｋ-1である補強板を貼着させたことから、封止材の形成時、セラミック基板と樹脂基板との間に出来る隙間が補強板によって塞がれ、封止材の形成に使用される液状前駆体が前記隙間を介して下方にはみ出すことはなく、また同時に、前記補強板でセラミック基板と樹脂基板とを所期の位置関係に保つことができるため、サーマルヘッドの湾曲・変形が有効に防止されるようになる。
【００４４】
しかも本発明のサーマルヘッドによれば、上記補強板の線膨張係数が０．０１×１０-4Ｋ-1〜０．３０×１０-4Ｋ-1に設定されていることから、封止材の形成時やサーマルヘッドの使用時等にセラミック基板や樹脂基板，封止材と、補強板との間に発生する熱応力は極めて小さく、これによってもサーマルヘッドの湾曲・変形が有効に防止される。
【００４５】
従って、サーマルヘッドの平坦性が高く維持されるようになり、印画時、記録媒体をサーマルヘッドに対し均一な圧力で押圧することによって常に鮮明で良好な印画を形成することが可能となる。
【００４６】
また本発明のサーマルヘッドによれば、放熱板上面の凹部は補強板と略等しい形状を有しており、補強板を前記凹部内に収容させた状態でサーマルヘッドが組み立てられることから、かかる補強板を位置決め用の係止部材として利用することによりセラミック基板等を放熱板上の所定位置に簡単に位置決めすることができ、サーマルヘッドの生産性向上に供することができるとともに、印画時、サーマルヘッドに対してプラテンローラ等による外力が印加されてもセラミック基板等が位置ずれを起こすことはなく、発熱抵抗体を常に所定位置に配置させておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態に係るサーマルヘッドの断面図である。
【図２】従来のサーマルヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１・・・セラミック基板、２・・・発熱抵抗体、３・・・回路導体、４・・・樹脂基板、５・・・配線導体、６・・・ドライバーＩＣ、７・・・ボンディングワイヤ、９・・・封止材、１０・・・補強板、１１・・・放熱板、１１ａ・・・凹部
【図１】
0004493174.tif 000002
【図２】
0004493174.tif 000003