JP2008168579A - Thermal head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーマルプリンタ等に利用されるサーマルヘッドに関する。 The present invention relates to a thermal head used for a thermal printer or the like.
一般に、感熱プリンタ、熱転写プリンタ等のサーマルプリンタに搭載されるサーマルヘッドは、複数の発熱抵抗体を絶縁性基板上に直線的に整列配置し、印字、印画情報に従って各発熱抵抗体を選択的に通電加熱させている。感熱式プリンタにおいては、感熱記録紙に発色記録させ、熱転写プリンタにおいては、インクリボンのインクを溶融又は昇華して普通紙に転写記録させるようになっている。 In general, a thermal head mounted on a thermal printer such as a thermal printer or a thermal transfer printer has a plurality of heating resistors arranged linearly on an insulating substrate, and selectively selects each heating resistor according to printing and printing information. Electric heating is performed. In a thermal printer, color recording is performed on thermal recording paper, and in a thermal transfer printer, ink on the ink ribbon is melted or sublimated and transferred and recorded on plain paper.
図11〜図13は従来のサーマルヘッドの構成の一例を示すものであり、図11はヘッドチップ全体の概略平面図、図12は図11のA部の拡大図、図13は従来のサーマルヘッドの要部側断面図である。 11 to 13 show an example of the configuration of a conventional thermal head. FIG. 11 is a schematic plan view of the entire head chip, FIG. 12 is an enlarged view of portion A in FIG. 11, and FIG. 13 is a conventional thermal head. FIG.
アルミナ等の絶縁性基板11の上面には、蓄熱層として機能するガラス材からなる断面円弧形状のグレーズ層12が積層されている。このグレーズ層12の上面には、Ta−SiO2などからなる複数の発熱抵抗体13が蒸着、スパッタリング等により全体的に積層された後に、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工により直線状に整列して形成されている。これらの各発熱抵抗体13の両側の上面には、各発熱抵抗体13に対して通電するための個別電極14及び共通電極15がそれぞれ形成されている。
A
個別電極14は、アルミニウム又はアルミニウム合金が用いられることが一般的であり、約0.3μm〜3μm程度の厚みに蒸着又はスパッタリング等により基板11上に全体的に形成された後、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工により所定の形状にパターニングされる。そして、各発熱抵抗体13は、個別電極14及び共通電極15間に露出するようにして各個独立に形成されている。発熱抵抗体13は、各電極14,15間に電圧を印加することにより発熱するようになっている。
The
絶縁性基板11、グレーズ層12、発熱抵抗体13、個別電極14の一部及び共通電極15の上面には、約3μm〜10μmの膜厚の保護層16が積層されている。この保護層16は発熱抵抗体13及び電極部の酸化防止、及びインクリボンとの接触による摩耗や異物混入時の傷等から各発熱抵抗体13及び電極14,15を保護する目的で形成される。保護層16は、マスクスパッタリング等の手法により形成される。
A
個別電極14は、半導体チップでなるドライバIC17に電気的に接続されている。ドライバIC17は、個別電極14毎に通電制御を行うスイッチング素子を内蔵しており、印画データに基づいて各発熱抵抗体13に対して個別に電力を供給し発熱させるように構成されている。
The
個別電極14とドライバIC17との間の電気的接続には、ワイヤボンディング法が広く用いられている(例えば下記特許文献1参照)。図13に示すように、ドライバIC17は配線基板18の上にフェイスアップ方式で実装されており、能動面に配列形成された電極パッドが金線(ボンディングワイヤ)19a,19bを介して、保護層16から露出する個別電極14の端子領域14aと、配線基板18上の端子部(ランド)に対してそれぞれ接続されている。なお、配線基板18は絶縁性基板11とともに放熱板20の上に接合されている。
A wire bonding method is widely used for electrical connection between the
従来のサーマルヘッドにおいては、個別電極がアルミニウム又はその合金で形成されていたため、保護層16で覆われていない個別電極14の端子領域14aの表面酸化を防止するために、図13に示したように、端子領域14aをドライバIC及びボンディングワイヤ19a,19bとともに封止樹脂21でモールドしていた。この場合、封止樹脂21の厚さが大きくなり、ヘッド面における紙やインクリボンとの干渉を防止するため、封止樹脂21の上部に紙やインクリボンの走行をガイドするガイド板22を設ける必要があった。
In the conventional thermal head, since the individual electrode is formed of aluminum or an alloy thereof, as shown in FIG. 13 in order to prevent surface oxidation of the
このような構成の従来のサーマルヘッドにおいては、端子領域14aの封止工程、ガイド板22の設置工程が必要となるため、作業工数が増えて、生産性を損ねるという問題がある。
In the conventional thermal head having such a configuration, the sealing process of the
一方、サーマルヘッドの電気的接続にフレキシブル配線基板を用いたものも知られている。例えば、下記特許文献2には、ドライバICと、プリンタ機器の制御部に連絡するコネクタとの間をフレキシブル配線基板で接続する構成が開示されている。ここで、サーマルヘッドの個別電極とドライバICとの間の電気的接続にフレキシブル配線基板を用いることが考えられる。図14は、個別電極14とドライバIC17との間、及びドライバICと配線基板18との間をそれぞれフレキシブル配線基板23a,23bを介して接続した構成を示している。
On the other hand, the one using a flexible wiring board for electrical connection of the thermal head is also known. For example,
このようにフレキシブル配線基板を用いた電気的接続においては、ワイヤボンディングを用いる場合よりもドライバIC搭載部の形成厚を薄くできるため、ヘッド上面における紙やインクリボンとの干渉のおそれがなくなり、ガイド板22(図13)の設置が不要となる。また、フレキシブル配線基板23a,23bと個別電極14、ドライバIC17、配線基板18との接合に異方性導電材料24を用いた場合、特に、個別電極14との接続部において当該異方性導電材料24が端子領域14aの表面保護層として機能し、個別電極14の腐食を防止できるという利点がある。
As described above, in the electrical connection using the flexible wiring board, the driver IC mounting portion can be formed thinner than in the case of using wire bonding, so that there is no possibility of interference with the paper or ink ribbon on the upper surface of the head. Installation of the plate 22 (FIG. 13) becomes unnecessary. Further, when the anisotropic
一般に、フレキシブル配線基板を用いた端子接合構造においては、接合される端子間における密着性が重要とされている。特に、アルミニウム系金属でなる個別電極14(端子領域14a)にフレキシブル配線基板23aを接合する場合、端子領域14aの表面に酸化層や腐食があると接合不良や電気的接続不良が発生しやすいという問題がある。
In general, in a terminal bonding structure using a flexible wiring board, adhesion between terminals to be bonded is important. In particular, when the
一方、酸化がしにくく電気抵抗が小さい材料として金や、金にニッケルやコバルトなどを添加した金合金が知られており、この種の材料を個別電極の形成材料に用いることで、上記接合不良や電気的接続不良の発生を防止することが考えられる。 On the other hand, gold or a gold alloy in which nickel or cobalt is added to gold is known as a material that is difficult to oxidize and has a low electrical resistance. It is conceivable to prevent the occurrence of poor electrical connection.
しかしながら、金又は金合金は、一般に酸化物や窒化物との密着性が悪い。上述した従来のサーマルヘッドにおいて、個別電極14は、発熱抵抗体13又はガラス等の絶縁性基材11の上に形成され、個別電極14の上層には保護層16が設けられる。発熱抵抗体13、絶縁性基材11、保護層16は酸化物又は窒化物で形成される場合が多いため、個別電極14を金又は金合金で形成した場合には、ヘッド部で層間剥離が生じるという問題がある。
However, gold or gold alloy generally has poor adhesion to oxides and nitrides. In the conventional thermal head described above, the
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、個別電極とドライバICの間の接続不良やヘッド部の層間剥離を防止できるサーマルヘッドを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a thermal head that can prevent poor connection between the individual electrodes and the driver IC and delamination of the head portion.
以上の課題を解決するに当たり、本発明のサーマルヘッドは、絶縁性の基板と、基板の表面に形成された蓄熱層と、蓄熱層の上に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体の上に形成された個別電極及び共通電極と、蓄熱層、発熱抵抗体、個別電極の一部及び共通電極を被覆する保護層と、保護層から露出する個別電極の端子領域に電気的に接続され発熱抵抗体の通電制御を行うドライバICと、を備えたサーマルヘッドにおいて、個別電極の少なくとも端子領域を含む表面部が、金又は金合金でなる端子接合層で形成されているとともに、この端子接合層の端子領域以外の表面部には、保護層に対する密着層が形成されていることを特徴とする。 In solving the above-described problems, the thermal head of the present invention includes an insulating substrate, a heat storage layer formed on the surface of the substrate, a heating resistor formed on the heat storage layer, and a heating resistor. The individual electrode and the common electrode formed on the heat storage layer, the heating resistor, a part of the individual electrode and the protective layer covering the common electrode, and the terminal area of the individual electrode exposed from the protective layer are electrically connected to generate heat. In a thermal head including a driver IC that controls energization of a resistor, a surface portion including at least a terminal region of an individual electrode is formed of a terminal bonding layer made of gold or a gold alloy, and this terminal bonding layer An adhesion layer for the protective layer is formed on the surface portion other than the terminal region.
本発明のサーマルヘッドにおいては、個別電極の少なくとも端子領域を含む表面部が金又は金合金でなる端子接合層で形成されているので、端子領域の表面酸化や腐食が防止された良好な接合面を得ることができるとともに、フレキシブル配線基板等の端子部材との低接触抵抗での良好な電気的接続を確保することができる。 In the thermal head of the present invention, since the surface portion including at least the terminal region of the individual electrode is formed of a terminal bonding layer made of gold or a gold alloy, a good bonding surface in which surface oxidation or corrosion of the terminal region is prevented In addition, it is possible to ensure a good electrical connection with a low contact resistance with a terminal member such as a flexible wiring board.
また、本発明のサーマルヘッドにおいては、端子接合層の端子領域以外の表面部には保護層に対する密着層が形成されているので、端子接合層と保護層との間の良好な密着性を確保でき、層間剥離のない信頼性に優れたヘッド部を構成することが可能となる。 In the thermal head of the present invention, since the adhesion layer for the protective layer is formed on the surface portion other than the terminal region of the terminal bonding layer, good adhesion between the terminal bonding layer and the protective layer is ensured. In addition, it is possible to configure a highly reliable head portion without delamination.
個別電極の構成は特に制限されず、個別電極の少なくとも端子領域を含む表面部が上記端子接合層で形成されていればよい。具体的に、本発明において個別電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電極層の端部に上記端子接合層が接続される。 The configuration of the individual electrode is not particularly limited as long as the surface portion including at least the terminal region of the individual electrode is formed by the terminal bonding layer. Specifically, in the present invention, the terminal bonding layer is connected to the end of the electrode layer made of aluminum or an aluminum alloy in the individual electrode.
密着層としては、チタン層、クロム層、タンタル層又はこれらの合金層で構成することができる。この密着層は、個別電極の端子領域には形成されていないので、電気接続信頼性が損なわれることはない。また、個別電極を上記のように構成した場合、端子接合層と発熱抵抗体又は基板との間に密着用の下地層を形成することで、これら端子接合層と発熱抵抗体層又は基板との間の層間剥離を防止することができる。下地層としては、チタン層、クロム層、タンタル層又はこれらの合金層で構成することができる。 The adhesion layer can be composed of a titanium layer, a chromium layer, a tantalum layer, or an alloy layer thereof. Since the adhesion layer is not formed in the terminal region of the individual electrode, the electrical connection reliability is not impaired. In addition, when the individual electrodes are configured as described above, by forming an adhesion underlayer between the terminal bonding layer and the heating resistor or the substrate, the terminal bonding layer and the heating resistor layer or the substrate are formed. Interlayer delamination can be prevented. The underlayer can be composed of a titanium layer, a chromium layer, a tantalum layer, or an alloy layer thereof.
また、本発明において、個別電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電極層の上に上記端子接合層を積層した構成とすることができる。これ以外に、個別電極の全体を上記端子接合層で形成してもよい。端子接合層を構成する金合金としては、Au−Ni合金、Au−Co合金などが挙げられる。なお、電極層を構成するアルミニウム合金としては、例えばAl−Si合金、Al−Mg合金、Al−Cu合金などが挙げられる。 In the present invention, the individual electrode may have a configuration in which the terminal bonding layer is laminated on an electrode layer made of aluminum or an aluminum alloy. In addition to this, the entire individual electrode may be formed of the terminal bonding layer. Examples of the gold alloy constituting the terminal bonding layer include an Au—Ni alloy and an Au—Co alloy. In addition, as an aluminum alloy which comprises an electrode layer, Al-Si alloy, Al-Mg alloy, Al-Cu alloy etc. are mentioned, for example.
個別電極の端子領域に接合される端子部材は、フレキシブル配線基板が好適である。中でも、端子部表面に金めっきが施されたフレキシブル配線基板を用いることで、接合構造の低抵抗化を図ることができる。また、これら個別電極とフレキシブル配線基板の間の接合を異方性導電材料を用いて行ってもよい。 The terminal member joined to the terminal region of the individual electrode is preferably a flexible wiring board. In particular, the resistance of the junction structure can be reduced by using a flexible wiring board whose surface is plated with gold. Moreover, you may perform joining between these individual electrodes and a flexible wiring board using an anisotropic conductive material.
以上述べたように、本発明のサーマルヘッドによれば、個別電極の端子領域の表面酸化や腐食が防止された良好な接合面を得ることができるとともに、フレキシブル配線基板等の端子部材との低接触抵抗での良好な電気的接続を確保することができる。また、端子接合層と保護層との間の良好な密着性を確保でき、層間剥離のない信頼性に優れたヘッド部を得ることができる。 As described above, according to the thermal head of the present invention, it is possible to obtain a good joint surface in which the surface oxidation or corrosion of the terminal region of the individual electrode is prevented, and to reduce the contact with a terminal member such as a flexible wiring board. Good electrical connection with contact resistance can be ensured. In addition, good adhesion between the terminal bonding layer and the protective layer can be ensured, and a head part having excellent reliability without delamination can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態によるサーマルヘッドを備えたプリンタ装置30の概略構成図、図2はプリンタ装置30の要部の断面斜視図である。以下、このプリンタ装置30の構成について概略的に説明する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
プリンタ装置30は、熱転写型あるいは昇華型のプリンタ装置であり、本発明に係るサーマルヘッド40を備え、このサーマルヘッド40でインクリボン1の色材を昇華させて紙等の印刷媒体2へ色材を転写させることで、カラー画像や文字を印刷する。
The
ここで用いられるインクリボン1は、長尺状の樹脂フィルムからなり、一端が供給側スプール3aに、他端が巻取側スプール3bにそれぞれ支持され、これらに巻回された状態でインクカートリッジ(図示略)に収納されている。このインクリボン1は、樹脂フィルムの一方の面に、イエローの色材で形成されたインク層と、マゼンタの色材で形成されたインク層と、シアンの色材で形成されたインク層のほか、印刷媒体2上に印刷された画像や文字の保存性を向上するために印刷媒体2上に熱転写させるラミネートフィルムからなるラミネート層が設けられている。
The
プリンタ装置30は、サーマルヘッド40と、このサーマルヘッド40と対向する位置に設けられたプラテン60と、装着されたインクリボン1の走行をガイドする複数のリボンガイド61a,61bと、インクリボン1とともにサーマルヘッド40とプラテン60との間に印刷媒体2を走行させるピンチローラ62aおよびキャプスタンローラ62b等を備えている。
The
このような構成のプリンタ装置30においては、プラテン60をサーマルヘッド40に押圧しながら、サーマルヘッド40とプラテン60との間において、巻取側スプール3bを巻取方向に回転させることでインクリボン1を巻取方向に走行させるとともに、ピンチローラ62aとキャプスタンローラ62bを排紙方向(図1中矢印A方向)に回転させることで排紙方向に印刷媒体2を走行させる。
In the
印刷する際には、まず、サーマルヘッド40からインクリボン1のイエローのインク層に対して熱エネルギーを印加し、イエローの色材をインクリボン1と重なり合って走行している印刷媒体2に熱転写する。次に、イエローの色材が熱転写された画像や文字を形成する画像形成部にマゼンタの色材を熱転写するため、図1中矢印B方向に印刷媒体2をサーマルヘッド40側に逆走させ、画像形成部の始端をサーマルヘッド40と対向させるとともに、インクリボン1のマゼンタのインク層をサーマルヘッド40と対向させる。そして、マゼンタのインク層に対しても熱エネルギーを印加して、マゼンタの色材を印刷媒体2の画像形成部に熱転写させる。シアンの色材およびラミネートフィルムについても、同様の方法で印刷媒体2に順次熱転写して、カラー画像を形成する。
When printing, first, thermal energy is applied from the
このようなプリンタ装置30に用いられるサーマルヘッド40は、印刷媒体2の走行方向に対して直交方向に配置されており、印刷媒体2の幅方向の両端まで色材を熱転写できるように、図3中矢印L方向で示す長さが印刷媒体2の幅よりも長くなっている。
The
次に、サーマルヘッド40の構成の詳細について説明する。
図3はサーマルヘッド40の全体斜視図、図4はサーマルヘッド40のヘッド部40Aの断面構造を示す部分破断斜視図である。図5はサーマルヘッド40の側面図である。
Next, details of the configuration of the
FIG. 3 is an overall perspective view of the
サーマルヘッド40は、放熱体47の上に接着材料層46を介して接着された基板41を有しており、この基板41の幅方向中心部に長さ方向Lに沿ってヘッド部40Aが形成されている。ヘッド部40Aは外形が略円弧状を有しており、その頂部には発熱部43aが長さ方向Lに所定ピッチで直線的に配列されている。ヘッド部40Aは、基板41から外方へ突出形成されることによって、インクリボン1に対する当たりを良好にし、発熱部43aで発生させた熱エネルギーをインクリボン1に適切に印加できるようにしている。ヘッド部40Aの表面は、保護層45で覆われている。
The
発熱部43aは、一対の電極44a,44bで挟まれた構成を有しており、これら電極44a,44b間に電流が供給されたときの抵抗加熱作用によって発熱する。一方の電極44aは、個々の発熱部43a毎に形成された個別配線部52に接続された個別電極を構成しており、フレキシブル配線基板53を介して制御基板55に電気的に接続されている。また、他方の電極44bは、すべての発熱部43aに対して共通の共通配線部51に接続された共通電極を構成しており、フレキシブル配線基板54を介して制御基板55に電気的に接続されている。
The
制御基板55は、放熱体47に固定されており、外部接続用配線部材56を介して、プリンタ装置30の制御部(図示略)に接続されている。フレキシブル配線基板53には半導体素子からなるドライバIC57が実装されており(図5)、このドライバIC57は、制御基板55から送られた印画データに対応して各発熱部43aの発熱動作を個別に制御するスイッチング素子を内蔵している。
The
以下、ヘッド部40Aの詳細について説明する。図6は、サーマルヘッド40の構成の詳細を示す断面図である。
Hereinafter, details of the
基板41の一方の面(表面)には、外面が略円弧形状の蓄熱層としてのグレーズ層42が一体形成されている。基板41は、例えば硼珪酸ガラス等の一般的なガラス質材料で構成されている。グレーズ層42の上には、発熱抵抗体43と、発熱抵抗体43に通電するための個別電極44a及び共通電極44bと、これら発熱抵抗体43、個別電極44a及び共通電極44bを保護する保護層45が順次積層されている。
On one surface (front surface) of the
発熱抵抗体43は、例えば、Ta−NやTa−SiO2等の高抵抗で耐熱性のある材料で形成されている。一対の電極44a,44b間に挟まれた発熱抵抗体43の露出領域は発熱部43aとして構成されており、例えば画素サイズ(ドットサイズ)よりもやや大きく、略矩形又は正方形状に形成されている。この発熱抵抗体43は、基板41の表面上にフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工により複数分割形成される。
The
個別電極44aは、発熱抵抗体43の上に形成されたアルミニウム又はその合金からなる電極層33と、この電極層33の端部に接続された金又は金合金からなる端子接合層34とによって構成されている。なお、端子接合層34の詳細については後述する。
The
共通電極44bは、発熱抵抗体43の上に形成されたアルミニウム又はその合金からなる電極層31と、各発熱抵抗体43の電極層31を相互に接続する例えば銅又は銅合金からなる共通配線層32の積層構造を有している。
The
保護層45は、発熱部43a、個別電極44aの非端子領域34b及び共通電極44bを被覆している。特に、保護層45は、発熱部43a及び電極層31,33の酸化防止と、インクリボン1との接触による摩耗から発熱部43a及び電極44a,44bを保護する目的で形成される。
The
保護層45を構成する材料としては、高温下で高強度、耐摩耗性等の機械的特性および耐熱性、耐熱衝撃性、熱伝導性等の熱的特性に優れた酸化膜あるいは窒化膜が用いられ、例えば、炭化ケイ素や窒化ケイ素、サイアロン(商品名)等で形成されている。
As a material constituting the
個別電極44aを構成する端子接合層34は、保護層45で被覆されない端子領域34aと、保護層45で覆われた非端子領域34bとを有している。端子領域34aの表面部は端子接合層34の構成材料である金又は金合金で形成されており、フレキシブル配線基板53の端子部と接続される。フレキシブル配線基板53の端子部は、例えば、銅パターンの上に金又は金合金のめっきが施された構造を有している。
The
本実施形態では、端子領域34aとフレキシブル配線基板53との間の接合が異方性導電材料58を介して行われている。この異方性導電材料58は熱硬化性絶縁樹脂中に、表面に金めっきが施された導電性微粒子が混入されてなるもので、圧力方向に導電性が発現し、圧力方向と直交する方向は電気絶縁性を維持する機能性材料である。フレキシブル配線基板53は、端子領域34aに対し所定の接合圧力で圧着された状態で異方性導電材料58を加熱硬化させることで、端子領域34aに接着される。異方性導電材料58としては、異方性導電フィルムのほか、異方性導電ペーストが挙げられる。
In the present embodiment, the bonding between the
次に、端子接合層34の非端子領域34bの周辺構造について説明する。図7は、個別電極44bの要部拡大図である。
Next, the peripheral structure of the
端子接合層34と保護層45の界面には、これら端子接合層34と保護層45の間の密着力を高めるための密着層35が設けられている。上述のように、端子接合層34は、金又は金合金からなり、この端子接合層34の上に酸化物又は窒化物からなる保護層45を直接形成した場合、これらの密着力が弱いために層間剥離を生じるおそれがある。そこで本実施形態では、非端子領域34bの表面に保護層45に対する密着層35を形成することによって、端子接合層34と保護層45の間の密着力を高め、層間剥離を防止して、信頼性の高いヘッド部を構成するようにしている。
An
密着層34を構成する材料としては、チタン(Ti)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)又はこれらの合金が用いられる。密着層34の膜厚は特に限定されず、例えば、2〜20nmである。密着層34は、端子接合層34の非端子領域34bにのみ形成され、端子領域34aには形成されない。端子領域34aの具体的な作製方法としては、端子接合層34の表面全域に密着層35を形成した後、保護層45をパターン形成する。その後、保護層45をマスクとして、端子領域34a上に残った密着層35をエッチング除去する。エッチング方法としては、密着層35がチタンの場合、CF4ガスプラズマを用いた反応性イオンエッチング(RIE)法が用いられる。なお、エッチング方法はRIEに限らず、イオンビームエッチング法やウェットエッチング法等が適用可能である。
As a material constituting the
一方、端子接合層34と発熱抵抗体43の界面には、これら端子接合層34と発熱抵抗体43の間の密着力を高めるための下地層36が設けられている。すなわち、金又は金合金からなる端子接合層34を、酸化物又は窒化物からなる発熱抵抗体43の上に直接形成した場合、これらの密着力が弱いために層間剥離を生じるおそれがある。そこで本実施形態では、端子接合層34と発熱抵抗体43の界面に密着用の下地層36を形成することによって、端子接合層34と発熱抵抗体43の間の密着力を高め、層間剥離を防止して、信頼性の高いヘッド部を構成するようにしている。
On the other hand, a
下地層36を構成する材料としては、密着層35と同種の材料を用いることが可能であり、例えば、チタン、クロム、タンタル又はこれらの合金を好適に用いることができる。下地層36の膜厚は特に限定されず、例えば、2〜20nmである。
As the material constituting the
なお、端子接合層34の加工形状によっては、端子接合層34の一部が基板41の表面に接触する場合がある。この場合、端子接合層34と基板41の接触領域をも被覆するように下地層36を形成することによって、端子接合層34と基板41の間の層間剥離が防止される。
Depending on the processing shape of the
以上のように構成される本実施形態のサーマルヘッド40においては、個別電極44aの少なくとも端子領域34aを含む表面部が金又は金合金でなる端子接合層34で形成されているので、端子領域34aの表面酸化や腐食が防止された良好な接合面を得ることができる。また、フレキシブル配線基板53との接合部の低抵抗化を図ることができるので、良好な電気的接続を確保することができる。
In the
更に、本実施形態のサーマルヘッド40においては、端子接合層34の非端子領域34bの表面部に保護層45に対する密着層35が形成されているとともに、端子接合層34と発熱抵抗体43(又は基板41)の界面に密着用の下地層36が形成されているので、端子接合層34と保護層45との間の良好な密着性を確保でき、層間剥離のない信頼性に優れたヘッド部40Aを構成することが可能となる。
Furthermore, in the
そして、ヘッド部40Aの個別電極44aとドライバIC57の間の電気的接続にフレキシブル配線基板53を用いているので、これら個別電極44aとドライバIC57の間の電気的接続を容易に行うことができるとともに、接合部の高さを低く抑えることができるのでヘッド上面におけるインクリボン1との干渉を防ぐことができる。
Since the
続いて、図8及び図9を参照して本発明の他の実施形態によるサーマルヘッド50について説明する。図8はサーマルヘッド50の側断面図、図9はサーマルヘッド50の要部平面図である。なお、図6に示した構成と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
Next, a
本実施形態のサーマルヘッド50においては、個別電極44aが電極層33と、この電極層33の上に積層された端子接合層37とで構成されている。電極層33はアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、端子接合層37は金又は金合金からなる。端子接合層37は、例えば、図9に示すように電極層33の配線幅より大きな幅で形成されている。
In the
端子接合層37は、保護層45で被覆されない端子領域37aと、保護層45で被覆された非端子領域37bとを有している。端子領域37aの表面部は、端子接合層37の構成材料である金又は金合金で形成されており、フレキシブル配線基板53の端子部と接合される。端子接合層37は、端子領域37aにおいて下地の電極層33の表面および側面を被覆している。フレキシブル配線基板53は異方性導電材料58を介して個別電極44aの端子領域37aと接合されている。
The
端子接合層37と保護層45の界面には、これら端子接合層37と保護層45の間の密着力を高めるための密着層(図示略)が設けられている。この密着層は、上述の密着層35に対応し、端子接合層37の非端子領域37bの表面部にのみ形成されており、端子領域37aの表面部には形成されていない。このため、端子領域37aの金又は金合金からなる接合面が維持されている。
An adhesion layer (not shown) is provided at the interface between the
以上のように構成される本実施形態のサーマルヘッド50においては、個別電極44aの少なくとも端子領域37aを含む表面部が金又は金合金でなる端子接合層37で形成されているので、端子領域37aの表面酸化や腐食が防止された良好な接合面を得ることができる。また、フレキシブル配線基板53との接合部の低抵抗化を図ることができるので、良好な電気的接続を確保することができる。
In the
更に、本実施形態のサーマルヘッド50においては、端子接合層37の非端子領域37bの表面部に保護層45に対する密着層が形成されているので、端子接合層37と保護層45との間の良好な密着性を確保でき、層間剥離のない信頼性に優れたヘッド部を構成することが可能となる。
Furthermore, in the
なお、本実施形態では、端子接合層37の下地が電極層33であるので、端子接合層37と発熱抵抗体43又は基板41との間の密着を図る下地層の形成は必須ではない。一方、端子接合層37と発熱抵抗体43又は基板41の間の接触面積の大きさによっては、これらの界面に両者の密着を図る下地層を介在させて、層間の剥離を防止するようにしてもよい。
In the present embodiment, since the base of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
例えば以上の実施形態では、個別電極44aを電極層33と端子接合層34,37の複合構造としたが、この個別電極の全体を端子接合層、即ち金又は金合金で形成してもよい。金はアルミニウムに比べて熱膨張係数が小さいため、発熱時におけるヘッド部の熱応力の緩和を図ることができ、いわゆる空焚き時におけるヘッド部の熱破損を抑制することができる。
For example, in the above embodiment, the
また、サーマルヘッドの構成は上述の例に限られず、例えば図10に示すように、グレーズ層42の内部に空隙部28を形成した、いわゆるエアギャップ構造のサーマルヘッドに対しても本発明は適用可能である。これにより、発熱部の熱応答性が高められ、印画速度の向上を図ることができる。
Further, the configuration of the thermal head is not limited to the above-described example. For example, as shown in FIG. 10, the present invention is also applied to a so-called air gap structure thermal head in which a
更に、ドライバIC57の実装位置は、図5に示したようにフレキシブル配線基板53の内面側に限られず、放熱体の上に設置した配線基板の上に当該ドライバICを実装し、フレキシブル配線基板を介して個別電極の端子領域とドライバICとの間の電気的接続を行うようにしてもよい。
Further, the mounting position of the
また、上述したサーマルヘッドの構成において、個別電極および共通電極の配置形態はコモン電極構造に限られず、例えば折り返し電極構造を採用しても構わない。 In the configuration of the thermal head described above, the arrangement form of the individual electrodes and the common electrodes is not limited to the common electrode structure, and for example, a folded electrode structure may be adopted.
1…インクリボン、2…印刷媒体、30…プリンタ装置、33…電極層、34,37…端子接合層、34a,37a…端子領域、34b,37b…非端子領域、35…密着層、36…下地層、40,50…サーマルヘッド、40A…ヘッド部、41…基板、42…グレーズ層、43…発熱抵抗体、43a…発熱部、44a…個別電極、44b…共通電極、45…保護層、47…放熱体、53…フレキシブル配線基板、57…ドライバIC、58…異方性導電材料、60…プラテン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記基板の表面に形成された蓄熱層と、
前記蓄熱層の上に形成された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の上に形成された個別電極及び共通電極と、
前記蓄熱層、前記発熱抵抗体、前記個別電極の一部及び前記共通電極を被覆する保護層と、
前記保護層から露出する前記個別電極の端子領域に電気的に接続され前記発熱抵抗体の通電制御を行うドライバICと、を備えたサーマルヘッドにおいて、
前記個別電極の少なくとも前記端子領域を含む表面部が、金又は金合金でなる端子接合層で形成されているとともに、
前記端子接合層の前記端子領域以外の表面部には、前記保護層に対する密着層が形成されている
ことを特徴とするサーマルヘッド。 An insulating substrate;
A heat storage layer formed on the surface of the substrate;
A heating resistor formed on the heat storage layer;
An individual electrode and a common electrode formed on the heating resistor;
A protective layer covering the heat storage layer, the heating resistor, a part of the individual electrode and the common electrode;
In a thermal head comprising: a driver IC that is electrically connected to a terminal region of the individual electrode exposed from the protective layer and performs energization control of the heating resistor.
The surface portion including at least the terminal region of the individual electrode is formed of a terminal bonding layer made of gold or a gold alloy,
An adhesion layer for the protective layer is formed on a surface portion of the terminal bonding layer other than the terminal region.
ことを特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッド。 The thermal head according to claim 1, wherein the individual electrode is formed by connecting the terminal bonding layer to an end portion of an electrode layer made of aluminum or an aluminum alloy.
ことを特徴とする請求項2に記載のサーマルヘッド。 The thermal head according to claim 2, wherein a base layer for adhesion is formed at an interface between the terminal bonding layer and the heating resistor or the substrate.
ことを特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッド。 The thermal head according to claim 1, wherein the individual electrode is formed by laminating the terminal bonding layer on an electrode layer made of aluminum or an aluminum alloy.
ことを特徴とする請求項1に記載のサーマルヘッド。 The thermal head according to claim 1, wherein the terminal region and the driver IC are connected by a flexible wiring board having a terminal surface made of gold or a gold alloy.
ことを特徴とする請求項6に記載のサーマルヘッド。 The thermal head according to claim 6, wherein the terminal area of the individual electrode and the flexible wiring board are joined via an anisotropic conductive material.
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JP2007005925A JP2008168579A (en) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | Thermal head |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010013500A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | 京セラ株式会社 | Recording head and recorder equipped with the recording head |
JP2018065254A (en) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 東芝ホクト電子株式会社 | Thermal print head and thermal printer |
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2007
- 2007-01-15 JP JP2007005925A patent/JP2008168579A/en active Pending
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