(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基体と、前記支持基体上に形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続された複数の電極配線パターン層と、前記発熱抵抗体の発熱部分を少なくとも被覆する保護層と、前記支持基体に搭載され前記発熱抵抗体の駆動を制御する駆動用半導体素子と、前記電極配線パターン層と前記駆動用半導体素子とを電気的に接続する接続線と、前記電極配線パターン層のボンディングパット部が少なくとも露出するように前記電極配線パターン層を被覆するドライフィルムレジストを被覆体として具備することを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
前記被覆体の厚さが、前記接続線の電気的接続部への堆積厚さの５倍〜１／５倍であることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
【請求項３】
前記ドライフィルムレジストは、バインダー高分子、モノマー、重合開始剤および着色剤を含有することを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
【請求項４】
前記ドライフィルムレジストは、ラミネータにより塗布されたものであることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオプリンタやカード印刷機、製版機等に用いられるサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のサーマルヘッドは、より高画質が追求されるに伴って、電極配線パターンが高密度化している。そのため、電極配線パターン間距離が縮小されたり、電極配線パターンの駆動用半導体素子（ドライバＩＣ）への接続部であるボンディングパッド周辺の電極配線パターンが複雑化する傾向にある。
【０００３】
従来のサーマルヘッドの一例を、図６を用いて説明する。アルミナ等の支持基体上に保温および平滑の目的でグレーズ層１を設け、発熱抵抗体２の発熱部を少なくとも被覆するように保護層７をマスクスパッタ法で形成し、保護層境界から電極配線パターン３のボンディングパッド４との間のキズ等防止の為にソルダーレジスト１０等をスクリーン印刷法で塗布し、電極配線パターンのボンディングパッド４とドライバＩＣ５のボンディングパッド６とを、ワイヤボンディングにより金線８等で結線していた。
【０００４】
このような従来のサーマルヘッドでは、ワイヤボンディングにおいて電極配線パターンのボンディングパッドとドライバＩＣのボンディングパッドとを結線する際に、結線材料として用いられる金線のねじれ、たれ等により、電極配線パターン自体あるいはまたボンディングパッドと金線とが接触し、配線不良が生じていた。
【０００５】
また、ワイヤボンディング時に配線不良が生じなくとも、後の工程でドライバＩＣをシリコーン樹脂等で封止する際に、金線が電極配線パターンのボンディングパッドに接触し、配線不良となっていた。
【０００６】
さらに、電極配線パターンのキズ等の防止の為にソルダ−レジスト等を塗布しているが、スクリーン印刷法を用いる為に高精度で再現性の高い塗布が難しいから、ボンディングパッド境界部まで塗布できず金線のボンディングパッド部の位置ズレや伸びにより隣の電極配線パターンに接触してしまい、配線不良となるし、キズ等の不良も発生していた。これらが原因となって、サーマルヘッドの実装歩留りが低下するという問題があった。
【０００７】
上記課題を解決する為に、例えば、特開平６−２１８９６９に示されるように、ボンディングパッドのみが露出するように感光性ポリイミド樹脂をコーティングすることが提案されている。当提案によれば、感光性ポリイミドを採用することでフォトリソグラフィ技術が適用できるから、上記課題の解決には有用である。  しかしながら、感光性ポリイミドは材料として極めて高価格である上に、スピンナーやローラーを用いて塗布せねばならず、材料の使用効率が極めて低いという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであり、安価で、かつ簡便な手法で配線不良を防止することのできるサーマルヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーマルヘッドは、支持基体と、前記支持基体上に形成された発熱抵抗体と、抵抗体に接続された複数の電極配線パターン層と、発熱抵抗体の発熱部分を少なくとも被覆する保護層と、支持基体に搭載され発熱抵抗体の駆動を制御する駆動用半導体素子と、電極配線パターン層と駆動用半導体素子とを電気的に接続する接続線と、電極配線パターン層のボンディングパット部が少なくとも露出するように前記電極配線パターン層を被覆するドライフィルムレジストを被覆体として具備することを特徴としている。
【００１０】
すなわち、本発明のサーマルヘッドは、支持基体と、支持基体上に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に接続された複数の電極配線パターンと、支持基体に搭載され発熱抵抗体の駆動を制御するドライバＩＣと、電極配線パターンとドライバＩＣとをワイヤボンディングにより電気的に接続する接続線と、電極配線パターン層のボンディングパット部が少なくとも露出するように電極配線パターン層を被覆するドライフィルムレジストを被覆体として具備し、感熱紙や製版フィルム、印画紙などの記録媒体に記録を行うものである。
【００１２】
また、本発明のサーマルヘッドにおいて、被覆体の厚さは、接続線のボンディングパット部への堆積厚さの５倍〜１／５倍である。ドライフィルムレジスト被覆体の厚さが、ボンディングワイヤのステッチ厚の５倍を越えるとワイヤのカッティングが難しくなり、１／５倍より薄くなるとステッチがドライフィルムレジスト層の上にまで形成されやすく、配線不良を招く確率が急激に高まる。より好ましい範囲は、２倍〜１／２倍である。
【００１３】
さらに、本発明のサーマルヘッドの一態様によれば、電極パターン層のボンディングパット部間に、接続線に対して略垂直方向にドライフィルムレジストを直線状に被覆している。 このように、電極パターン層の個々のボンディングパッド間に、ボンディングワイヤに対して略垂直方向に、ドライフィルムレジストを直線上に被覆するに留めることもでき、これだけでも、ボンディングワイヤの垂れによる電気的短絡を防ぐのに大きな効果がある。
【００１４】
本発明のサーマルヘッドに用いる固体有機材料は、ドライフィルムレジストからなる。ドライフィルムレジストとは、フィルム状のフォトレジストで、バインダー高分子、モノマー、重合開始剤（促進剤等も含む）および着色剤等から成る。  バインダー高分子としては、例えば、メタクリル酸メチル・アクリル酸共重合体、塩素化ポリエチレンとポリメタクリル酸メチルとの混合物、スチレン・マレイン共重合体等が挙げられる。モノマーとしては、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリトリトールアクリレート、トリメチレンプロパントリアクリレート等のアクリル系モノマーが例示される。重合開始剤としては、２，４−ジエチルオキサントン、過酸化ベンゾイル、置換トリフェニルビイミダゾール等が挙げられる。着色剤としては、メチレンブルー、ビクトリアブルー等が挙げられる。
【００１５】
本発明の被覆体に用いる固体有機材料であるドライフィルムレジストと感光性ポリイミドの材料単価をサーマルヘッド１枚当たりで比較すると、典型的に前者は後者の数千分の１と極めて安価である。
【００１６】
これは、コーティング時の両者の利用効率差も背景にある。すなわち感光性ポリイミドでは、材料が液状であるために、スピンナーやローラーを使用してコーティングすることになるから、利用効率は１／１０程度に留まる。一方、ドライフィルムレジストは材料が固体状のシートであるから、ラミネータを使用でき、利用効率は９０％程度に及ぶことができる。
【００１７】
通常ドライフィルムに限らず、写真食刻用途のレジストはパターニング工程の後で除去されるものだが、本発明では、これを除去せずに製品構成要素として残した。
【００１８】
本発明のサーマルヘッドによれば、電極配線パターンのボンディングパッドのみが露出するように、電極配線パターンを固体有機材料、特にドライフィルムレジストで被覆したので、ワイヤーボンドされた金線はねじれ、たれ等により電極と直接接触することがなくなり、この結果、配線不良等の問題を防止できる。
【００１９】
本発明のサーマルヘッドの支持基体としては、通常、アルミナセラミックス等の基板が使用されるが、特に限定されるものではない。
【００２０】
また、支持基体上に形成される発熱抵抗体としては、ニッケル、クロム、タンタル等の安定性の高い金属材料の窒化物や、Ｔａ−ＳｉΟ2 、Νｂ−ＳｉＯ2 、Ｔｉ−ＳｉＯ2 等の各種サーメット材料を適宜用いることができる。
【００２１】
さらに、発熱抵抗体に接続される電極としては、一般的に用いられているＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等が用いられるが、特に限定はされない。
【００２２】
さらに、発熱抵抗体の少なくとも発熱部分を被覆するように形成される保護層は通常、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の保護層であり、通常の構成成分である窒化珪素および二酸化珪素からなる粉体の焼結体をターゲットとしたスパッタ法によって形成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明を以下の実施例に沿って説明する。
【００２４】
［実施例１］
図１は、本発明に係るサーマルヘッドの主要部を模式的に示した平面図、図２はその断面図である。支持基体上に形成されたグレーズ層１の表面に、先端にボンディングパッド４が形成された電極パターン３が配置されており、ボンディングパッド４は同じく支持基体上に載置されたドライバＩＣ５のボンディングパッド６と対向して形成されている。電極配線パターン３のボンディングパッド４と、ドライバＩＣ５のボンディングパッド６とは金線８により電気的に接続されている。また、同じく支持基体上に形成された発熱抵抗体２を少なくとも被覆するように保護膜７が設けられている。ドライフィルムレジスト９は、ボンディングパッド４以外の電極配線パターン表面を全て覆うように設けられており、金線８が電極配線パターン３と電気的に接触して配線不良とならないように構成されている。
【００２５】
次に図１に示すサーマルヘッドの製造プロセスについて説明する。アルミナ板よりなる支持基体上に、厚さ６０μｍのグレーズ層１を形成し、発熱抵抗体２膜ＴａＳｉＯ、電極膜Ａｌをそれぞれ０．０７μｍ、０．８μｍの厚さになるようにスパッタリングで形成する。このとき、グレーズ層１としては、例えば、二酸化珪素あるいは二酸化珪素にカルシウム、バリウム、アルミニウム、ストロンチウム等が混合したものが使用されるが、特に限定されるものではない。ただし、サーマルプリントヘッドの抵抗値の上昇を防止することから、グレーズ層のガラス転移点は、６７０℃以上であることが望ましい。また、グレーズ層の膜厚は、通常、３０〜７０μｍ程度に形成される。
【００２６】
そして、フォトリソグラフィによるパターニングを行い、電極配線パターン３及び電極配線パターンのボンディングパッド４を形成し、少なくとも発熱抵抗体２膜の発熱部分を被覆するように保護膜７として、ＳｉＯＮをスパッタリングで４μｍの厚さで成膜する。
【００２７】
その後、ラミネータを用いてドライフィルムレジスト９を基板全面にコーティングする。コーティング時には密着性を確保するために、１００℃程度で加熱することが好ましい。ドライフィルムレジストは一般的に、ＬＤＰＥ等から成るカバ−フィルムとＰＥＴ等のキャリアフィルムにネガタイプのフォトレジスト層がサンドイッチされた構造になっている。ラミネータでコーティングした直後にカバーフィルムを引き剥がす。
【００２８】
次いで、所定パターンが刻まれたフォトマスクを適用し、キャリアフィルムを介して露光する。そして、キャリアフィルムを引き剥がした後、現像を行い、所望の領域にのみドライフィルムレジストを残存させ、つまり電極配線パターンのボンディングパッド４のみを露出させる。
【００２９】
現像後にはドライフィルムレジスト９の耐熱温度をやや越える温度（材料によっても異なるが、典型的に１２０〜２００℃）でべークを施すことが肝要である。  このべークにより、ドライフィルムレジストは化学的にも安定し、基板との密着性も高まり、製品構成要素としての耐久性を発揮することになる。
【００３０】
尚、感熱紙やインクリボンの摺動に伴い当該保護膜は帯電し、場合によっては保護膜の静電破壊を導くことがあるから、この上にＴａＳｉＯ等の非帯電性膜を形成してもよい。
【００３１】
この場合、ＴａＳｉＯ等は、少なくともニップ幅の領域を含むような範囲に設けられてあれば良いのであって、ボンディングパッド周辺部にまで形成する必要はない。絶縁性確保という意味では、むしろ形成しない方が好ましい。また、保護膜の異物穴を介した腐蝕を阻止する為に、ＳｉＯＮの下にＳｉＯ2 等を設けることも行われる。
【００３２】
次に、グレーズ層１上に、ドライバＩＣ５を配置、電極配線パターン３のボンディングパッド４と、ドライバＩＣ５のボンディングパッド６とをワイヤボンディング装置を用いて金線８で結線する。
【００３３】
このとき、ドライフィルムレジストの厚さは、ボンディングパッドにワイヤボンディングされた金線のステッチ厚の５倍〜１／５倍となるようにする。
【００３４】
さらに、特に図示しないが、結線部分を保護するようにドライバＩＣ６をシリコン樹脂で封止、その後、所定の実装工程を経てサーマルヘッドが完成する。
【００３５】
［実施例２］
図３に本発明に係る他のサーマルヘッドの主要部を模式的に示した平面図である。本実施例においては、電極配線パターンのボンディングパッド間近までのみドライフィルム９が被覆されている以外は図１と同様の構成である。
【００３６】
これは上記同様、リソグラフィ技術を用いてパターニングするから、従来のスクリーン印刷法を用いてソルダーレジスト等をコーティングする方法に比べ、高精度なパターニングが可能であり、また、感光性ポリイミドのパターン形成を行なう方法に比べても大幅なコストダウンが実現する。
【００３７】
［実施例３］
図４に本発明に係るサーマルヘッドの主要部を模式的に示した平面図である。ボンディングパッド間を、ボンディングワイヤに対して略垂直方向にドライフィルム９を直線状に被覆している以外は図１と同様の構成である。図１のように、ボンディングパッドのみを露出させずに、図３の構成に留めても、例えばボンディングワイヤの垂れによる電気的短絡を防ぐのに大きな効果がある。
【００３８】
［実施例４］
図５は、図４の配線パターンがより複雑になった場合に相当する。つまり、ボンディングパッドの配列が３列になった上に、共通電極ラインが複雑に配置されている。このような配線の取り回しは、サーマルヘッドの小型化、低価格化の要請に応えるために必須である。
【００３９】
本実施例においては、ワイヤーやＩＣ側の図示は省略するが、ドライフィルム層が直線状に２列形成されているため、その下の共通電極ラインや他ボンディングパッドに至る配線パターンと、ボンディングワイヤがそのステッチやクレセントを介して不正に短絡することが防止される。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のサーマルヘッドは、基本的には電極配線パターンのボンディングパッドのみを露出するように、電極配線パターンを固体有機材料、特にドライフィルムレジストで被覆したことを特徴としているため、ワイヤーボンドされた金線はねじれ、たれ等により電極と直接接触することがなくなり、この結果配線不良等の問題を防止できるという効果を有する。その上、電極配線パターンをドライフィルムレジストで被覆したため、感光性ポリイミドを用いる従来法に比して、大幅な材料費低減が実現するから、安価で信頼性の高いサーマルヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサーマルヘッドの平面図。
【図２】本発明に係るサーマルヘッドの断面図。
【図３】本発明に係る他のサーマルヘッドの平面図。
【図４】本発明に係る他のサーマルヘッドの平面図。
【図５】本発明に係る他のサーマルヘッドの平面図。
【図６】従来のサーマルヘッドの平面図。
【符号の説明】
１…グレーズ層
２…発熱抵抗体
３…電極配線パターン
４…電極配線パターンのボンディングパッド
５…ドライバＩＣ
６…ドライバＩＣのボンディングパッド
７…保護層
８…金線
９…ドライフィルムレジスト
１０…ソルダーレジスト
【図１】
0004137259.tif 000002
【図２】
0004137259.tif 000003
【図３】
0004137259.tif 000004
【図４】
0004137259.tif 000005
【図５】
0004137259.tif 000006
【図６】
0004137259.tif 000007