(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に、少なくとも発熱抵抗体、発熱抵抗体に電力を供給するための配線電極、及び前記発熱抵抗体とその周辺の前記配線電極を覆う保護膜を有するサーマルヘッドの製造方法において、
前記絶縁性基板上に、少なくとも前記発熱抵抗体及び前記発熱抵抗体に電力を供給するための前記配線電極を形成し、
前記配線電極を介して前記発熱抵抗体に画像信号を送るためのドライバーＩＣとワイヤボンディングにより結線するための、前記配線電極の保護膜不要部に無機物ペーストを塗布し、
前記発熱抵抗体、前記配線電極、及び前記無機物ペーストを覆うように前記保護膜を全面に形成した後、水中に付けることにより前記無機物ペーストが膨潤して前記無機物ペーストと伴に前記保護膜不要部に形成された前記保護膜を剥離し、前記発熱抵抗体とその周辺の前記配線電極に前記保護膜を選択的に形成することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記保護膜不要部をマスキングする前記無機物ペーストは、アルミナまたはシリカを主成分とするセラミック粉末からなることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記保護膜不要部をマスキングする前記無機物ペーストのバインダ成分としてのベントナイトが、粘土鉱物であるモンモリロナイトを主成分とした含水層状ケイ酸塩であることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ファクシミリやプリンター等の感熱記録に用いられるサーマルヘッドの製造方法に関する。
背景技術
従来、図２（ａ），（ｂ）に示すように、セラミック基板等の絶縁性基板１上に蓄熱層としてグレーズ層２を設け、Ｔａ系やシリサイド系、Ｎｉ−Ｃｒ系等の発熱抵抗体材料及びＡｌ、Ｃｒ−Ｃｕ、Ａｕ等の電極材料をスパッタリングや蒸着法などによって成膜し、フォトリソ工程によるパターニングにより発熱抵抗体３、共通電極及び個別電極の配線電極４を形成し、その後、前記発熱抵抗体３の酸化防止、耐摩耗のためにＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等の保護膜６をスパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法により成膜しサーマルヘッドを製造している。
上記保護膜を形成する際に、発熱抵抗体部には酸化防止及び耐摩耗のために保護膜６を選択的に形成し、電極を介して発熱抵抗体に画像信号を送るためのドライバーＩＣなどとのワイヤボンディング部などの保護膜不要部４ａには保護膜６が付かないように形成しなければならない。保護膜６を選択的に形成する方法としては従来より幾つかの方法がしられている。
第一の方法として、物理的なマスキングを行う方法である。その一つとして図２（ａ）に示すように基板にメタルマスク７を重ね合せた方法である。この方法は、メタルマスク７と基板を重ね合せるため保護膜６の位置精度の向上が見込めないばかりか、メタルマスク７からの膜剥れなども誘発し歩留の低下にもつながる。また、配線電極４にキズが発生しないようにメタルマスクと基板に間隙を設けなければならない。その際に、保護膜６がメタルマスク７と基板の間隙に回り込み、保護膜回り込み部６ａが発生し、保護膜不要部４ａまで保護膜６が付着してしまう欠点がある。その点を補うために、設計段階で保護膜回り込み部６ａを
許容した設計となり基板サイズの小型化・基板取個数の拡大などを阻害する要因になっていた。
もう一つの方法として、基板同士を瓦状に重ね合せた方法である。図２（ｂ）に示すように、基板同士を瓦状に重ね合せるために、接触により配線電極４のキズ発生してしまう。配線電極４のキズを防止しようとすると基板同士の間に間隙を設けなければならず、保護膜不要部４ａまで保護膜６が付着してしまう欠点がある。また、基板を重ね合わせるためにウェハー状から長尺状に基板を分割しなければならない。基板を分割し、基板を重ね合せる手間が掛かってしまい生産工数が増加してしまいコストアップの要因になる。また、保護膜６以降の工程においても分割された状態で工程を流動しなければならないので、生産ツーリング性が悪化してしまう欠点がある。
第２の方法として、保護膜６を化学的にエッチンして保護膜６を選択的に形成する方法である。サーマルヘッドに用いられている保護膜６は、化学的・物理的に安定である無機系のセラミックス膜を使用している。そのため、エッチングにはフッ化水素系の薬品を用いるが、エッチングレートが極端に遅く生産性を低下させる要因につながる。これは、薬品によるエッチングばかりでなく気相法を用いたＤｒｙエッチングについても同様である。また、薬品によるエッチングでは配線電極４に金属を使用しているため、保護膜６とのエッチング選択比が確保出来ず配線電極４までもをエッチングしてしまうという欠点があり、サーマルヘッドの分野においては実用的ではない。
これら、問題を解決する方法として基板サイズの小型化・生産性向上に対応するための方法として、マスキング剤を用いたいわゆるリフトオフによる保護膜６の選択的な方法が知られている。
しかし、従来のリフトオフによる保護膜の選択的な方法は、マスキング剤にフォトレジストを用いて行われていた。フォトレジストを用いた方法では、保護膜を成膜する際には、高温・高真空中にて行われる。つまり、フォトレジストが高温・高真空中にさらされる結果となる。フォトレジストは、つまり樹脂なために保護膜を成膜する際の条件に耐えられず真空容器内でガスを発生する。これらガスにより真空容器内を汚染するばかりか保護膜の密着性や膜質の低下につながりサーマルヘッドの信頼性を低下させる要因につながる。また、マスキング剤を剥離する場合には、樹脂の炭化いわゆる焼付きの現象になり剥離が不可能になってしまい保護膜不要部の配線電極上にマスキング剤が残ってしまい、電極を介して発熱抵抗体に画像信号を送るためのドライバーＩＣなどを結線するワイヤボンディングなどが不可能になってしまい本来の機能を満足しない。
また、これらフォトレジストよりも耐熱性にすぐれたポリイミド系のマスキング剤なども使用されている。ポリイミドは、耐熱性はあるものの一度硬化してしまうと剥離性が極端に低下してしまう。その際に、配線電極上にも若干ながらマスキング剤が残ってしまう。マスキング剤が残ってしまうと電極を介して発熱抵抗体に画像信号を送るためのドライバーＩＣなどと結線するワイヤボンディングの強度が確保出来ずに、ワイヤボンディングが外れてしまうなど、実装信頼性や生産性を低下させる要因につながっていた。そこで、強制的に剥離を行おうとすると、ポリイミドを溶解せしめるＮＭＰなどの極性溶剤などを用いらなければならない。極性溶剤を使用するとなると作業者ならびに作業環境にも悪影響を及ぼす。さらには近年、地球環境保護に対する意識も高まっており、一概に強い薬品を使用出来ないという課題があった。
そこで、この発明の目的は、従来のこのような課題を解決するために、マスキング剤に無機物のペーストを使用することにより基板の小型化及び多数個取りに対応し、保護膜位置精度、保護膜の密着性及び信頼性の高い保護膜を選択的に形成できるサーマルヘッドの製造方法を得ることである。
発明の開示
この発明は、絶縁基板上に、少なくとも発熱抵抗体、発熱抵抗体に電力を供給するための配線電極及び発熱体とその周辺の配線電極を覆う保護膜を有するサーマルヘッドの製造方法において、
絶縁基板上に、少なくとも発熱抵抗体、発熱抵抗体に電力を供給するための配線電極を形成し、電極を介して前記発熱抵抗体に画像信号を送るためのドライバＩＣとサーマルヘッドをワイヤボンディングにて結線する配線電極の保護膜不要部を無機物ペーストを用いてマスキングし、保護膜を全面に形成した後、無機物ペーストと伴に保護膜不要部の保護膜を剥離し、発熱体とその周辺の配線電極の発熱部に保護膜を選択的に形成している。
上記のように構成されたサーマルヘッドにおいては、保護膜不要部を無機物ペーストを用いてマスキングし、保護膜を成膜するためマスキング剤中に樹脂分をいっさい含有しないため耐熱性が極めて高く、高温・高真空中の真空容器内においてもガスの発生がない。そのため、真空容器内を汚染することもなく高い膜の密着性及び膜の信頼性が得られるようになる。さらには、耐熱性が極めて高く樹脂成分を含有していないために、炭化や焼付きといった現象が無いために剥離性が容易である。そのため、配線電極上にマスキング剤が残ることがないのでワイヤボンディングの強度が向上する。さらには、任意の位置にマスキング剤を用いることが出来るので保護膜を選択的に形成することが出来ることにより基板サイズの縮小化が図られ、基板の取個数が拡大し生産性が向上する。
発明を実施するための最良の形態
以下に、この発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明のサーマルヘッドの製造方法の過程を示した図である。
本願の製造方法の過程を順に説明すれば、図１（ａ）に示すように、例えばアルミナセラミックス等からなる絶縁性基板１上に蓄熱のためにグレーズ２を形成する。次に発熱抵抗体材料としてＴａを主成分とするＴａ−Ｎ、Ｔａ−ＳｉＯ２膜等をスパッタリングにより約０．１μｍ程度形成した後、フォトリソグラフィにより発熱抵抗体３を形成する。次いで発熱抵抗体３に電力を供給するための電極材料としてＡｌを主成分とするＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜等をスパッタリング等により約１〜２μｍ程度形成した後、フォトリソグラフィにより配線電極４を形成する。また、配線電極４には、後に電極を介して発熱抵抗体に画像信号を送るためのドライバーＩＣなどとワイヤボンディングなどにより結線するための保護膜不要部４ａを設けてある。
次に、図１（ｂ）において無機物ペースト５は、純水とアルミナやシリカなどを主成分とするセラミック粉末及びバインダ成分としてのベントナイトから構成される。これらを混合することによりペースト化して無機物ペースト５として用いている。ここで用いるセラミック粉末は粒径にして１〜５μｍ程度のものを用いる。セラミック粉末の粒径が５μｍより大きい場合、印刷性の低下などといった不具合を生じることがあるので実用的ではない。また、バインダ成分であるベントナイトは、粘土鉱物であるモンモリロナイトを主成分とする含水層状ケイ酸塩であり水により膨潤し増粘する特性を持っている。そのため、無機物を印刷用のペースト状するには最適であり、しかも有機物を含んでいないため耐熱性に優れており、高温や高真空中においてもガスの発生がない。
次に、混合された無機物ペースト５を配線電極４の保護膜不要部４ａに塗布する。塗布する方法は、スクリーン印刷方法が最適である。スクリーン印刷は生産性や印刷精度が高く、さらにはスクリーンマスク形状を変更することによりさまざまなパターンを形成できるため、無機物ペースト５を配線電極４の保護膜不要部４ａに選択的に塗布するには有効であり、スクリーン印刷により無機物ペースト５を約１０〜３０μｍ印刷する。印刷する膜厚は、後に形成する保護膜６の膜厚により依存するため少なくとも保護膜６の膜厚の２倍以上は必要である。膜厚が保護膜の膜厚と同等か低い場合には後の工程である剥離性が低下してしまう。その他の塗布方法として、ディスペンサーなどによる塗布方法、ローラーを用いたオフセット印刷方法やフレキソ印刷方法などがあり塗布する形状に合わせて選択することが可能である。
その後、１５０℃以上で乾燥させることにより、無機物ペースト５中の水分が蒸発する。水分の蒸発により無機物ペースト５が硬化し配線電極４の保護膜不要部４ａがマスキングされる。
次に、図１（ｃ）に示すように、酸化防止と耐摩耗のために、発熱抵抗体３、配線電極４及び無機物ペースト５の全てを覆うようにＳｉ３Ｎ４とＳｉＯ２などの混合膜を基板全面にスパッタリング等により約３〜６μｍ程度被服し全面に保護膜６を形成する。
その後、図１（ｄ）に示すように保護膜６が全面に形成された基板を純水などの水中に付けることにより、無機物ペースト５が膨潤し保護膜不要部４ａに形成された部分が無機物ペースト５と共に保護膜６が剥離する。この時、剥離性を高め生産性を高める手段あるいは配線電極４上の無機物ペースト５の残渣を取り除きワイヤボンディングの強度を高め信頼性を得る手段として超音波洗浄が有効である。特に、２８〜４５ｋＨｚといったような低周波数帯が有効である。さらに仕上げ洗浄方法として１００ｋＨｚ以上の高周波数帯による洗浄方法がより効果的である。その他にも、ウォータージェットなどの高圧水などによる流水洗浄方法も有効である。
その結果、保護膜不要部４ａの保護膜６は取り除かれ発熱抵抗体３とその周辺の配線電極４の発熱部に保護膜６が選択的に形成される。
産業上の利用可能性
この発明は、以上説明したようにサーマルヘッドの保護膜を無機物ペーストを用いて選択的に形成したことにより基板サイズの縮小化が図られ、基板の取個数が拡大し生産性が向上する。また選択的な形成が出来るため従来には不可能であったスルーホールや多層配線電極構造といったような複雑な保護膜の形成も可能になり、サーマルヘッド設計の自由度が向上する。
また、無機物ペーストは真空容器内においてもガスの発生がないため、保護膜の高い信頼性が得られサーマルヘッドの長寿命化が図られる。さらには、真空容器内を汚染することもないので、装置のメンテナンスサイクルの向上が図られる。
また、薬品などを一切使用せずに容易に保護膜の選択的な形成が可能なため作業者ならびに作業環境にも影響を及ぼさず、地球の自然環境にも一切影響を及ぼさないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のサーマルヘッドの製造方法を示した説明図である。
図２は、従来のサーマルヘッドの製造方法を示した説明図である。
【図１】
0003989684.tif 000002
【図２】
0003989684.tif 000003