(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の上面に形成された保温層と、前記保温層の上面に形成された電極層と、前記電極層の上面に形成され、前記電極層によって通電されることにより発熱する抵抗層と、前記保温層の上面に形成され、前記抵抗層への通電を制御する駆動素子とを備え、前記電極層と駆動素子とがワイヤボンディングによって接続されるサーマルプリントヘッドであって、
前記電極層側のボンディング部において、前記保温層と電極層との間に、前記保温層との密着性を確保するための金属層が介在されたことを特徴とする、サーマルプリントヘッド。
【請求項２】
前記金属層は、ガラスフリットを含有する金からなる、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。
【請求項３】
前記電極層は、酸化物を含有する金からなり、その厚みが０．３〜０．５μｍとされる、請求項１または２に記載のサーマルプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、感熱方式または熱転写方式によって記録用紙に記録を行うためのサーマルプリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、サーマルプリントヘッドは、感熱紙や熱転写インクリボンなどの記録媒体に対して選択的に熱を付与して、必要な画像情報を形成するものであり、通電されることにより発熱する発熱抵抗体の形成方法により、厚膜型サーマルプリントヘッドと薄膜型サーマルプリントヘッドとに大別される。
【０００３】
ここで、従来より用いられている厚膜型サーマルプリントヘッドの構成を、図９および図１０を参照して説明する。このサーマルプリントヘッドは、たとえばアルミナセラミックなどからなる基板２１上に、保温層としてのグレーズ層２２が形成され、グレーズ層２２には、共通電極層２３および個別電極層２４が形成されるとともに、複数の駆動ＩＣ２５が搭載されている。
【０００４】
共通電極層２３は、櫛歯状に形成された櫛歯部２６と、各櫛歯部２６の基端同士を接続するコモンライン２７とを有し、個別電極層２４は、互いに隣接する櫛歯部２６の間に配置されている。櫛歯部２６および個別電極層２４の一端部の上には、これらを跨ぐように、発熱抵抗体２９が形成されており、発熱抵抗体２９は保護層３０に覆われている。そして、個別電極層２４の他端部は、駆動ＩＣ２５に金ワイヤ２８によるボンディングによって接続されている。
【０００５】
個別電極層２４側のボンディングでは、金ワイヤ２８を熱圧着した後に切断する、いわゆるステッチ法が採用されている。個別電極層２４には、通常、酸化物を含有する金（以下「有機金」という）が用いられるが、金ワイヤ２８との接着力を向上させるために、個別電極層２４の上に、ガラスフリットを含有する金（以下「無機金」という）からなる金属層３１を形成し、この金属層３１に金ワイヤ２８をボンディングしている（たとえば、特開平１−３２１６４４号公報、特開平７−３２９３２９号公報参照）。
【０００６】
ところが、有機金には、一般にグレーズ層２２に含まれているガラス成分が含有されていないため、個別電極層２４は、グレーズ層２２との密着性がよくないといった問題点があった。
【０００７】
また、上記の構成において、駆動ＩＣ２５がオンされると、それに対応する発熱抵抗体２９の所定領域が発熱する。この場合、発熱抵抗体２９に接続された個別電極層２４における熱の放散を抑えるため、個別電極層２４の厚みをできる限り薄くすることが望まれている。個別電極層２４の厚みを薄くできれば、個別電極層２４の材料である高価な金の使用量を削減することも可能である。
【０００８】
しかしながら、個別電極層２４の厚みを薄く（たとえば０．５μｍ以下に）すると、ボンディング部において、グレーズ層２２との界面における接合強度が低下し、場合によっては、ワイヤボンディング後において、個別電極層２４がグレーズ層２２から剥離してしまうことがある（以下「ステッチ剥がれ」という）。これは、有機金に含まれる、接着剤として機能する酸化物の絶対量が、個別電極層２４の厚みを薄くすることにより減少することに起因する。
【０００９】
【発明の開示】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、個別電極層の厚みを薄くしつつ、かつワイヤボンディングの接合強度を高めることのできるサーマルプリントヘッドを提供することを、その課題とする。
【００１０】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
本願発明の第１の側面によれば、基板と、基板の上面に形成された保温層と、保温層の上面に形成された電極層と、電極層の上面に形成され、電極層によって通電されることにより発熱する抵抗層と、保温層の上面に形成され、抵抗層への通電を制御する駆動素子とを備え、電極層と駆動素子とがワイヤボンディングによって接続されるサーマルプリントヘッドであって、電極層側のボンディング部において、保温層と電極層との間に、保温層との密着性を確保するための金属層が介在されたことを特徴とする、サーマルプリントヘッドが提供される。
【００１２】
本願発明によれば、電極層側のボンディング部において、保温層と電極層との間に、保温層との密着性を確保するための金属層が介在される。そのため、電極層は、実質的に金属層を介してボンディング部における保温層との接合性を向上させることができるので、ワイヤボンディングにおける接合強度を高めることができる。
【００１５】
本願発明の好ましい実施の形態によれば、金属層は、ガラスフリットを含有する金からなる。これによれば、たとえば保温層がガラス成分を含んでおれば、保温層と金属層との密着性が充分に確保される。
【００１６】
本願発明の他の好ましい実施の形態によれば、電極層は、酸化物を含有する金からなり、その厚みが０．３〜０．５μｍとされる。上記のように、電極層は、金属層によって保温層との接合性が向上されるので、その厚みを薄くしてもワイヤボンディングの接合強度に影響を及ぼすことはない。したがって、電極層の厚みを、たとえば０．３〜０．５μｍ程度に薄くでき、電極層からの熱の放散を抑制することができる。さらに、電極層の材料である高価な金の使用量を削減することができる。
【００１７】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００１９】
図１は、本願発明に係るサーマルプリントヘッドの要部平面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。このサーマルプリントヘッドは、アルミナセラミックなどの絶縁性材料からなる平板状の基板１を備え、その基板１の上面の全面に亘り、ガラスを主成分とする保温層としてのグレーズ層２が形成されている。グレーズ層２の上面には、共通電極層３および複数の個別電極層４が形成されている。
【００２０】
共通電極層３は、基板１の幅方向の他端側に向かって突出する櫛歯部５と、櫛歯部５の基端同士を接続するコモンライン部６とを有しており、上記櫛歯部５と個別電極層４とは基板１の長手方向のほぼ全長に亘り交互に配されている。櫛歯部５および個別電極層４の上には、これらを跨ぐように、基板１の長手方向のほぼ全長に亘り、共通電極層３および個別電極層４によって通電されることにより発熱する発熱抵抗体７が形成されている。
【００２１】
発熱抵抗体７、櫛歯部５および個別電極層４の一部は、耐摩耗性を有する材料からなる保護層８によって覆われている。また、グレーズ層２の上には、基板１の幅方向他端部の位置に、複数の駆動ＩＣ９が基板１の長手方向に一列に搭載されている。駆動ＩＣ９と各個別電極層４とは、ボンディングされた金からなるワイヤ１０を介して接続されている。
【００２２】
駆動ＩＣ９は、印字データに応じて発熱抵抗体７への通電を制御するものであり、各個別電極層４に対応して駆動ＩＣ９に内蔵されているスイッチング素子（図示せず）がオンすると、電源の陽極（図示せず）、共通電極層３、櫛歯部５、発熱抵抗体７、個別電極層４、ワイヤ１０、駆動ＩＣ９のスイッチング素子、および電源の陰極（図示せず）からなる閉ループが形成され、個別電極層４とその両側の櫛歯部５との間の発熱抵抗体７に通電される。
【００２３】
図３は、個別電極層４のボンディング部における要部拡大断面図である。同図によれば、個別電極層４のボンディング部では、グレーズ層２と個別電極層４との間に、金属層１１が介装され、金属層１１の上方にある個別電極層４とワイヤ１０とがボンディングされている。
【００２４】
金属層１１は、接着剤として機能するガラスフリットを含有する無機金からなり、厚みは１μｍ程度である。一方、個別電極層４は、接着剤として機能する酸化物、たとえば酸化珪素、酸化鉛等を含有する有機金からなり、厚みは、０．６μｍ程度である。
【００２５】
このように、金属層１１およびグレーズ層２は、ともにガラス成分を含んでいるため、個別電極層４のボンディング部において、グレーズ層２の上面に無機金からなる金属層１１を形成することにより、金属層１１はグレーズ層２に対して良好に密着する。そのため、個別電極層が直接グレーズ層の上面に形成されていた従来の構成に比べ、ワイヤボンディングの接合強度が高められ、たとえばステッチ剥がれなどの発生を抑制することができる。また、金属層１１には、比較的軟質の性質を有する無機金が用いられるので、ワイヤボンディングされる際に、金属層１１はクッションとしての機能し、ボンディングの際の押圧力を分散させて個別電極層４の損傷などを抑制することができる。
【００２６】
また、金属層１１がグレーズ層２に対して良好に密着される結果、個別電極層４は、ボンディング部において、直接、グレーズ層２と接しなくなるので、個別電極層４とグレーズ層２との密着性の問題は解消される。それゆえ、個別電極層４の厚みを薄く、たとえば０．３〜０．５μｍに形成することができる。そのため、個別電極層４からの熱の放散を抑えることができるので、消費電力の低減が図られる。また、個別電極層４の厚みを薄く形成できることにより、個別電極層４の材料の使用量を節約できるので、部品コストの低減を図ることができる。
【００２７】
なお、上記した上層に個別電極層４、下層に金属層１１を形成した構成において、ステッチ剥がれの有無、ステッチ剥がれ率、およびワイヤボンディングの接合強度の各項目について実験した結果を表１に示す。また、従来の、上層に金属層１１、下層に個別電極層４を形成した構成について実験した結果も、比較例として表１に示す。
【００２８】
なお、個別電極層４の厚みは０．４μｍ、金属層１１の厚みは１．０μｍにそれぞれ設定した。また、ワイヤボンディングの接合強度の実験は、たとえば、図４に示すように、一般的なばね秤１２を、ボンディングされたワイヤ１０に引っかけて牽引することにより行い、ワイヤボンディングの接合強度は、ワイヤ１０が個別電極層４から剥離したときのばね秤１２の目盛りの値について、試料２０個の平均をとることにより求めた。
【００２９】
【表１】
0003819640.tif 000002
【００３０】
表１に示すように、比較例の構成では、１４４個の試料の全てにおいてステッチ剥がれが生じたのに対し、本実施形態の構成では、１４４個の試料に対してステッチ剥がれは全く起こらなかった。また、ワイヤボンディングの接合強度については、本実施形態の構成では、比較例の構成に比べ、３．７ｇ高い７．７ｇという数値が得られ、密着性が格段に向上したことがわかった。
【００３１】
次に、上記サーマルプリントヘッドの製造方法について説明する。まず、アルミナセラミックからなる基板１の上に、ガラスを印刷し、１２００℃程度で焼成することによりグレーズ層２を形成する。
【００３２】
次いで、グレーズ層２の上面において、個別電極層４のボンディング部に、無機金を印刷し焼成することにより金属層１１を形成する。その後、金属層１１を覆うように、有機金を印刷焼成し、フォトエッチングにより有機金の不要部を除去することにより、個別電極層４と共通電極層３とを形成する。
【００３３】
次に、個別電極層４と共通電極層３の櫛歯部５との上から抵抗体ペーストを帯状に印刷し、４００℃程度で焼成することにより発熱抵抗体７を形成する。そして、発熱抵抗体７の上に、耐摩耗性物質を含有した保護膜ペーストを帯状に印刷し、４００℃程度で焼成することにより保護層８を形成する。
【００３４】
この後、基板１の幅方向他端部の部位にてグレーズ層２上に、所定数の駆動ＩＣ９を搭載（ボンディング）し、駆動ＩＣ９と個別電極層４とをワイヤ１０により接続する。
【００３５】
まず、駆動ＩＣ９に、ワイヤ１０の一端部をボンディングする。具体的には、基板１を図示しないヒーティングブロックに載置して、基板１を所定温度に加熱しておく。そして、図５に示すように、キャピラリ１３と呼称される治具にワイヤ１０を通し、キャピラリ１３の先端部からワイヤ１０の一端部を突出させる。このとき、一端部は水素炎により加熱してボール状に形成しておく。
【００３６】
そして、図６に示すように、キャピラリ１３を下動させて、ワイヤ１０の先端部を駆動ＩＣ９のボンディング部に圧し付けることにより、駆動ＩＣ９上にワイヤ１０の一端部を熱圧着する（１次ボンディング）。
【００３７】
続いて、図７に示すように、ワイヤ１０を引き出しつつキャピラリ１３を移動させて、ワイヤ１０を個別電極層４の所定位置に押し付ける。すなわち、図示しないヒーティングブロックによって供給される熱と、キャピラリ１３による押圧力とによってワイヤ１０を個別電極層４の上面に熱圧着する（２次ボンディング）。さらに、キャピラリ１３を個別電極層４に押し付けながらスライドさせるようにして移動させてワイヤ１０を圧し切り、ワイヤボンディング工程を終了する。このようにして、図１および図２に示すサーマルプリントヘッドを得る。
【００３８】
図８は、個別電極層４のワイヤボンディング部における構成の参考例を示す図である。この参考例では、グレーズ層２の表面に、グレーズ層２との密着性を確保するとともに個別電極層４と導通された金属層１１が形成され、金属層１１は、一部が金ワイヤ１０と接続されている。
【００３９】
すなわち、グレーズ層２の表面に形成された金属層１１の上面部が外部に露出するように、金属層１１の周囲を取り囲んで個別電極層４が形成される。そして、金属層１１の露出部分とワイヤ１０とが直接ボンディングされる。その他の構成は、上記した実施形態と同様である。なお、個別電極層４は、金属層１１の周囲に形成されるのではなく、金属層１１の一端部のみに接触されるように形成されてもよい。
【００４０】
このサーマルプリントヘッドの製造に際しては、グレーズ層２の上に金属層１１を印刷焼成して形成し、その後、金属層１１の一部が外部に露出するように、個別電極層４を印刷焼成して形成する。その他の製造工程は、上記した実施形態と同様である。
【００４１】
この構成によっても、金属層１１がグレーズ層２に上面に形成されるので、上記の実施形態と同様に、ワイヤボンディングにおける接合強度を高めることができる。さらに、金属層１１は直接ワイヤ１０に接続されるので、結果的に個別電極層４はワイヤボンディングに関与しなくなるので、ワイヤ１０との接着性がより向上する。また、金属層１１の上面を露出させるので、上記実施形態に比べ、個別電極層４の材料の使用量を削減することができる。
【００４２】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、個別電極層４のボンディング部において、グレーズ層２の上面に金属層１１を形成し、それを覆うように個別電極層４を形成し、さらに個別電極層４の上面に無機金による層を形成してボンディングしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明に係るサーマルプリントヘッドの要部平面図である。
【図２】  図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】  サーマルプリントヘッドの要部拡大断面図である。
【図４】  ワイヤボンディングの接合強度を調べるための構成を示す図である。
【図５】  サーマルプリントヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図６】  サーマルプリントヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図７】  サーマルプリントヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図８】  サーマルプリントヘッドの参考例を示す要部拡大断面図である。
【図９】  従来のサーマルプリントヘッドの要部平面図である。
【図１０】  図９におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
１  基板
２  保温層
４  個別電極層
７  発熱抵抗体
９  駆動ＩＣ
１０  金ワイヤ
１１  金属層
【図１】
0003819640.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003819640.tif 000005
【図４】
0003819640.tif 000006
【図５】
0003819640.tif 000007
【図６】
0003819640.tif 000008
【図７】
0003819640.tif 000009
【図８】
0003819640.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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