JP5877989B2

JP5877989B2 - サーマルプリントヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP5877989B2
Application number: JP2011222615A
Authority: JP
Inventors: 正克土肥
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-10-07
Also published as: JP2013082107A

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドの製造方法に関する。

サーマルプリントヘッドは、近年、ビデオプリンター、イメージャー、シールプリンターなどの出力用デバイスとして注目されている。このサーマルプリントヘッドは、基板上に配列された発熱抵抗体を発熱させることにより、感熱紙や製版フィルム印画紙、メディアなどに記録を行うものである。サーマルプリントに関しては、低騒音、低ランニングコストの観点などから、様々な開発が行われている。

サーマルプリントヘッドは、アルミナなどのセラミック基板上に保温層としてグレーズ層を形成した支持基体を有している。この支持基体上に発熱抵抗体と、アルミニウムなどの電極となる導電層とがスパッタ法などの薄膜形成方法によって積層形成される。その後、フォトエングレービングプロセスを施すことによって、一直線上につながる発熱抵抗体と個別電極との対を、間隔を置いて配列したパターンを形成する。さらに、発熱抵抗体および電極を覆う保護被膜層をスパッタ法などの薄膜形成法で形成し、個別電極の端子部の保護被膜層を除去する。

特開２００９−１３７２８４号公報

サーマルプリントヘッドにおいて、保護被膜層が厚いと個別電極の端子部と回路基板とのワイヤ接合の邪魔になり、接合品位が低下し、場合によっては接合不良が発生する。しかし、保護被膜層を薄くすると、耐摩耗性が低下する。

そこで、本発明は、サーマルプリントヘッドの耐摩耗性を維持しつつ、ワイヤ接合の接合品位を高めることを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルプリントヘッドの製造方法において、第１の長辺と第２の長辺とを持つ長方形の絶縁基板の表面に前記第１の長辺に沿って間隔を置いて配列された抵抗体と前記抵抗体よりも前記第２の長辺に近い位置に配置された端子まで前記抵抗体から延びる配線とを形成する第１工程と、前記第１工程の後に前記抵抗体と前記配線と前記端子と前記絶縁基板との全体を覆う全面保護被膜層を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記全面保護被膜層の表面全体を覆うポジレジスト層を形成する第３工程と、前記第３工程の後に前記端子部分を感光させる第４工程と、前記第４工程の後に前記ポジレジスト層の全体を覆うネガレジスト層を形成する第５工程と、前記第５工程の後に前記端子よりも前記第１の長辺側で前記第２の長辺に沿って延びる境界と前記第１の長辺との間の領域を感光させる第６工程と、前記第６工程の後に現像する第７工程と、前記第７工程の後に前記ポジレジスト層と前記ネガレジスト層と前記全面保護被膜層とをエッチングして除去する第８工程と、前記ポジレジスト層を剥離する第９工程と、を具備することを特徴とする。

また、本発明は、サーマルプリントヘッドにおいて、第１の長辺と第２の長辺とを持つ長方形の絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に前記第１の長辺に沿って間隔を置いて配列された抵抗体と、前記抵抗体よりも前記第２の長辺に近い位置に配置された端子まで前記抵抗体から延びる配線と、前記端子部分が開口し、前記端子よりも前記第１の長辺に近い側で前記第１の長辺に沿って延びる境界よりも前記第１の長辺側に前記端子の近傍よりも厚さが厚い部分が形成された保護被膜層と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、サーマルプリントヘッドの耐摩耗性を維持しつつ、ワイヤ接合の接合品位を高めることができる。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一実施の形態を断面図とともに示すフローチャートである。本発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一実施の形態で製造されたサーマルプリントヘッドの断面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一実施の形態で製造されたサーマルプリントヘッドの平面図である。本発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一実施の形態で製造されたサーマルプリントヘッドの一部拡大平面図である。

本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。

図２は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの製造方法の一実施の形態で製造されたサーマルプリントヘッドの断面図である。図３は、本実施の形態で製造されたサーマルプリントヘッドの平面図である。図４は、本実施の形態で製造されたサーマルプリントヘッドの一部拡大平面図である。

サーマルプリントヘッド２１は、放熱板１０と発熱体板２２と回路基板１１とを有している。放熱板１０は、たとえばアルミニウム製の板である。

発熱体板２２は、セラミック基板２３と保温層２４と抵抗体層２５と電極層２６と保護被膜層２７とを有している。セラミック基板２３は、第１の長辺３１と第２の長辺３２とを持つ長方形の板であり、たとえばアルミナ製である。保温層２４は、セラミック基板２３の表面に形成された、たとえばガラス製の層である。抵抗体層２５および電極層２６は、保温層２４の表面に積層される。

抵抗体層２５および電極層２６は、セラミック基板２３の短辺方向に直線状に延びている。直線状に延びた抵抗体層２５および電極層２６は、セラミック基板２３の第１の長辺３１に沿って間隔を置いて配列されている。抵抗体層２５の一部の表面には電極層２６が形成されていない空隙があり、この空隙部分の抵抗体層２５は抵抗発熱部２８となる。抵抗発熱部２８は、セラミック基板２３の第１の長辺３１に沿って直線状に配列されている。直線状に延びた電極層２６の抵抗発熱部２８の反対側の端部には、電極端子２９が配置されている。つまり、第１の長辺３１に沿って間隔を置いて配列された抵抗発熱部２８とこの抵抗発熱部２８よりも第２の長辺３２に近い位置に配置された電極端子２９との間には、電極層２６に形成された配線が延びている。

保温層２４と抵抗体層２５と電極層２６とは、電極端子２９を除き、保護被膜層２７に覆われている。保護被膜層２７は、たとえばＳｉＯＮで形成される。

電極端子２９よりも第１の長辺３１に近い位置に第１の長辺３１に沿って延びる境界３３を境として、保護被膜層２７の厚さは異なっている。この境界３３よりも抵抗発熱部２８側すなわち境界３３と第１の長辺３１との間の領域の保護被膜層２７の厚さは、この境界３３よりも電極端子２９側すなわち境界３３と第２の長辺３２との間の領域の保護被膜層２７の厚さよりも厚い。したがって、この境界３３には保護被膜層２７の段差が形成されている。この段差の高さは、０．２μｍ〜１０μｍである。

回路基板１１は、たとえば印刷回路が形成されたエポキシ基板である。回路基板１１上には、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）１２が搭載される。

発熱体板２２および回路基板１１は、放熱板１０の同一面上に載置される。発熱体板２２および回路基板１１は、たとえば両面テープ１５で放熱板１０に固定される。

ドライバＩＣ１２と電極端子２９との間には、ボンディングワイヤ１３が架け渡されている。ドライバＩＣと回路基板１１上に形成された端子との間にもボンディングワイヤ１３が架け渡されている。ドライバＩＣ１２とボンディングワイヤ１３と電極端子２９とは、封止樹脂１４で封止されている。封止樹脂１４の最頂部の高さは、たとえば５００μｍである。

保護被膜層２７の境界３３部分における段差によって、封止樹脂１４は境界３３よりも抵抗発熱部２８側には流れ込まず、境界３３よりも電極端子２９側にのみ存在する。

次に、このサーマルプリントヘッドの製造方法について説明する。

図１は、本実施の形態におけるサーマルプリントヘッドの製造方法を断面図とともに示すフローチャートである。

まず、セラミック基板２３の表面にガラスペーストを所定のパターンで印刷し、焼成することにより、セラミック基板２３の表面に保温層２４が形成された絶縁基板５０が得られる。

次に、保温層２４の表面に抵抗体層２５および電極層２６をスパッタ法などの薄膜形成法によって積層する。これらの抵抗体層２５および電極層２６の一部をフォトエングレービングプロセスによって除去し、所定のパターンを得る。これにより、第１の長辺３１と第２の長辺３２とを持つ長方形の絶縁基板５０の表面に、第１の長辺３１に沿って間隔を置いて配列された抵抗発熱部２８と抵抗発熱部２８よりも第２の長辺３２に近い位置に配置された電極端子２９まで抵抗発熱部２８から延びる配線とを含む配線層５１が形成される（第１工程）。

絶縁基板の表面に所定のパターンで配線層５１を形成した後、基板の全体を覆う全面保護被膜層４１を形成する（第２工程）。つまり、図１に示すように、抵抗発熱部２８と電極層２６と電極端子２９とこれらの配線で覆われていない保温層２４の表面は、すべて全面保護被膜層４１によって覆われる。

第２工程の後に、図１に示すように、全面保護被膜層４１の表面全体を覆うポジレジスト層４２を形成する（第３工程）。ポジレジスト層４２の厚さは、２μｍ〜１０μｍ程度である。

第３工程の後に、マスク４４を被せた状態で、電極端子２９部分を感光させる（第４工程）。このマスク４４には、電極端子２９に対応する部分に開口が形成されている。これにより全面保護被膜層４１の電極端子２９に対して反対側と接する部分４３のポジレジスト層４２が感光する。

第４工程の後に、感光した部分４３を含めポジレジスト層４２の全体を覆うネガレジスト層４６を形成する（第５工程）。第５工程の後に、マスク４５を被せた状態で、露光する（第６工程）。このマスク４５は、完成後に保護被膜層２７の段差が形成される境界３３を端縁とし、その境界から電極端子２９側を覆う。これにより、電極端子２９よりも第１の長辺３１側で第２の長辺３２に沿って延びる境界３３と第１の長辺３１との間の領域が感光する。その結果、電極端子２９よりも第１の長辺３１側で第２の長辺３２に沿って延びる境界３３と第２の長辺３２との間の領域４７が感光していない状態となる。

次に、ポジレジスト層４２およびネガレジスト層４６を現像する（第７工程）。これにより、ポジレジスト層４２の感光した部分４３およびネガレジスト層４６の感光していない領域４７が取り除かれる。

第７工程の後に、たとえばドライエッチング法によってエッチングする（第８工程）。このエッチングにおいて、まず、全面保護被膜層４１のポジレジスト層４２が形成されていない部分、すなわちポジレジスト層４２の感光した部分４３が取り除かれて露出した部分が時間の経過とともに取り除かれていく。この際、ポジレジスト層４２のネガレジスト層４６で覆われていない部分も同時に取り除かれていく。ネガレジスト層４６で覆われていない部分のポジレジスト層４２がなくなると、その部分でも全面保護被膜層４１は時間の経過とともに取り除かれていく。このエッチングは、電極端子２９の表面の全面保護被膜層４１がなくなるまで行われる。

その結果、電極端子２９よりも第１の長辺３１側で第２の長辺３２に沿って延びる境界３３を境として、厚さが異なる保護被膜層２７が形成される。なお、電極端子２９の表面の全面保護被膜層４１がなくなるまでエッチングすることにより、境界３３部分に所定の段差が生じるように、ポジレジスト層４２の材質および厚さ、エッチングガスなどを選択する。

このようにして、保護被膜層２７を形成した後、残存したネガレジスト層４６およびそのネガレジスト層４６で覆われたポジレジスト層４２を剥離する（第９工程）。これにより、発熱体板２２が完成する。

その後、この発熱体板２２および別途製造した回路基板１１を放熱板１０に載置し、固定する。次に、放熱板１０に固定した発熱体板２２と回路基板１１上のドライバＩＣ１２との間をワイヤボンディングする。さらに、ドライバＩＣおよびボンディングワイヤ１３を封止樹脂１４で封止することによって、サーマルプリントヘッド２１が完成する。

電極端子２８近傍の保護被膜層２７は、抵抗発熱部２８近傍の保護被膜層２７に比べて厚い。このため、保護被膜層２７が邪魔をしてワイヤボンディングが困難になる可能性が小さい。その結果、ワイヤ接合の接合品位が向上する。また、電極端子２９近傍の薄い保護被膜層２７の表面は、封止樹脂１４によって保護されることとなるため、健全性が損なわれる可能性は小さい。一方、被印刷媒体と接触する抵抗発熱部２８近傍では、保護被膜層２７を厚くしているため、所定の耐摩耗性能を確保することができる。

ポジレジスト層４２は、ネガレジスト層４６に比べて、微細なパターニングに適している。したがって、ポジレジスト層４２を用いることによって、保護被膜層２７に段差を形成するネガレジスト層４６で覆われる領域よりも小さな複数の開口を形成することができる。

また、全面保護被膜層４１の取り除くべき部分４３のポジレジスト層４２を感光させた後に、その表面にネガレジスト層４６を形成している。このネガレジスト層４６は、現像後に残すべき領域４７を感光させればよい。このため、ネガレジスト層４６を光が透過してネガレジスト層４６の背面のポジレジスト層４２が感光したとしても、感光した部分はネガレジスト層４６で覆われているため、エッチングの際に取り除かれることはない。よって、一回のエッチング処理で電極端子２９部分を露出させるとともに、境界３３に保護被膜層２７の段差を形成することができる。

このように、本実施の形態によれば、サーマルプリントヘッドの耐摩耗性を維持しつつ、ワイヤ接合の接合品位を高めることができる。

また、保護被膜層２７の境界３３部分における段差によって、封止樹脂１４は境界３３よりも抵抗発熱部２８側には流れ込まず、境界３３よりも電極端子２９側にのみ存在する。このため、抵抗発熱部２８と電極端子２９とを近接させたとしても、製造時の抵抗発熱部２８の近傍への封止樹脂１４の流れ出しを考慮する必要がないため、サーマルプリントヘッド２１を特に短辺方向に小型化することができる。

なお、ここでは、１枚のセラミック基板２３から１つのサーマルプリントヘッド２１を製造する場合について説明したが、１枚のセラミック基板２３に複数のサーマルプリントヘッド２１となる部分を形成し、その後分割することにより、複数のサーマルプリントヘッド２１を製造してもよい。また、ドライバＩＣ１２は回路基板１１上に搭載されるものとしたが、ドライバＩＣ１２が発熱体板２２側に搭載され、そのドライバＩＣ１２から回路基板１１側にボンディングワイヤ１３が架け渡されようにしてもよい。

１０…放熱板、１１…回路基板、１２…ドライバＩＣ、１３…ボンディングワイヤ、１４…封止樹脂、１５…両面テープ、２１…サーマルプリントヘッド、２２…発熱体板、２３…セラミック基板、２４…保温層、２５…抵抗体層、２６…電極層、２７…保護被膜層、２８…抵抗発熱部、２９…電極端子、３１…第１の長辺、３２…第２の長辺、３３…境界、４１…全面保護被膜層、４２…ポジレジスト層、４４…マスク、４５…マスク、４６…ネガレジスト層、５０…絶縁基板、５１…配線層

Claims

第１の長辺と第２の長辺とを持つ長方形の絶縁基板の表面に前記第１の長辺に沿って間隔を置いて配列された抵抗体と前記抵抗体よりも前記第２の長辺に近い位置に配置された端子まで前記抵抗体から延びる配線とを形成する第１工程と、
前記第１工程の後に前記抵抗体と前記配線と前記端子と前記絶縁基板との全体を覆う全面保護被膜層を形成する第２工程と、
前記第２工程の後に前記全面保護被膜層の表面全体を覆うポジレジスト層を形成する第３工程と、
前記第３工程の後に前記端子部分を感光させる第４工程と、
前記第４工程の後に前記ポジレジスト層の全体を覆うネガレジスト層を形成する第５工程と、
前記第５工程の後に前記端子よりも前記第１の長辺側で前記第２の長辺に沿って延びる境界と前記第１の長辺との間の領域を感光させる第６工程と、
前記第６工程の後に現像する第７工程と、
前記第７工程の後に前記ポジレジスト層と前記ネガレジスト層と前記全面保護被膜層とをエッチングして除去する第８工程と、
前記ポジレジスト層を剥離する第９工程と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。
前記第９工程の後に前記抵抗体を駆動する駆動素子と前記端子とをワイヤで接続するボンディング工程と、
前記ボンディング工程の後に、前記境界よりも前記第２の長辺側に樹脂を塗布して前記駆動素子と前記ワイヤとを封止する封止工程と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリントヘッドの製造方法。