CN102555510A - 热头的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是制造发热效率高且质量稳定的热头。本发明提供一种热头的制造方法，其中包括：凹部形成工序(SA1)，形成在平板状的支撑基板及对支撑基板以层叠状态配置的平板状的上板基板的至少一方的一个表面开口的凹部；测定工序(SA2)，测定采用凹部形成工序(SA1)形成的凹部的宽度尺寸；接合工序(SA4)，以闭塞凹部的开口的方式将支撑基板和上板基板以层叠状态接合；薄板化工序(SA5)，将采用接合工序(SA4)与支撑基板接合的上板基板薄板化到基于采用测定工序(SA2)测定的凹部的宽度尺寸而设定的厚度；电阻器形成工序(SA6)，在薄板化的上板基板的表面中的与凹部相向的区域形成发热电阻器。

Description

热头的制造方法
技术领域
本发明涉及热头(thermal head)的制造方法。
背景技术
以往，制造用于感热式打印机的热头的方法已为人所知(例如参照专利文献1)。专利文献1记载的热头的制造方法，在上板基板的一个表面形成凹部并以闭塞凹部的方式接合支撑基板后，通过在上板基板的背面中的与凹部相向的区域形成发热电阻器，制造在上板基板与支撑基板之间具有空洞部的热头。
这样地制造的热头，通过使空洞部作为热导率低的绝热层而起作用，降低从发热电阻器经由上板基板向支撑基板侧逃逸的热量，能够增加用于印字的热量，提高发热效率。该发热效率由凹部的尺寸、或发热电阻器和空洞部之间的上板基板的厚度尺寸等决定，需要降低这些各个尺寸的偏差。
专利文献1：日本特开2010-94939号公报
发明内容
然而，在制造热头时，同一基板内的凹部的尺寸产生偏差，或每个基板的凹部的尺寸也产生偏差。因此，在现有制造方法中，不能够抑制发热效率的偏差，存在难以制造质量稳定的热头的问题。
本发明是鉴于上述的情况而做出的，目的在于提供能够制造发热效率高且质量稳定的热头的方法。
为了达到上述目的，本发明提供如下的方案。
本发明提供一种热头的制造方法，其中包括：槽部形成工序，形成在平板状的第1基板及对该第1基板以层叠状态配置的平板状的第2基板的至少一方的一个表面开口的槽部；测定工序，测定采用该槽部形成工序形成的所述槽部的宽度尺寸；接合工序，以闭塞采用所述槽部形成工序形成的所述槽部的开口的方式将所述第1基板和所述第2基板以层叠状态接合；薄板化工序，将采用该接合工序与所述第1基板接合的所述第2基板薄板化到基于采用所述测定工序测定的所述槽部的宽度尺寸而设定的厚度为止；以及电阻器形成工序，在采用该薄板化工序薄板化的所述第2基板的表面中的与所述槽部相向的区域形成发热电阻器。
依据本发明，通过采用接合工序将第1基板和第2基板以层叠状态接合并闭塞采用槽部形成工序形成的槽部，形成在第1基板和第2基板的层叠部分具有空洞部的层叠基板。另外，通过与槽部相向地配置采用电阻器形成工序形成的发热电阻器，空洞部作为隔断从发热电阻器经由第2基板向第1基板侧传递的热量的中空绝热层而起作用，能够实现发热效率的提高。
在此情况下，发热效率由槽部的尺寸或第2基板的厚度(从发热电阻器到空洞部为止的距离)等决定。在本发明中，通过基于采用测定工序测定的槽部的宽度尺寸来设定采用薄板化工序薄板化的第2基板的厚度，能够根据第2基板的厚度调节并抵消槽部的宽度尺寸的偏差。由此，降低不良的产生，能够制造发热效率高且质量稳定的热头。
本发明提供一种热头的制造方法，其中包括：槽部形成工序，形成在平板状的第1基板及对该第1基板以层叠状态配置的平板状的第2基板的至少一方的一个表面开口的槽部；测定工序，测定采用该槽部形成工序形成的所述槽部的深度尺寸；接合工序，以闭塞采用所述槽部形成工序形成的所述槽部的开口的方式将所述第1基板和所述第2基板以层叠状态接合；薄板化工序，将采用该接合工序与所述第1基板接合的所述第2基板薄板化到基于采用所述测定工序测定的所述槽部的深度尺寸而设定的厚度为止；以及电阻器形成工序，在采用该薄板化工序薄板化的所述第2基板的表面中的与所述槽部相向的区域形成发热电阻器。
依据本发明，通过根据采用槽测定工序测定的槽部的深度尺寸来设定采用薄板化工序薄板化的第2基板的厚度，根据第2基板的厚度调节并抵消槽部的深度尺寸的偏差，能够制造发热效率高且质量稳定的热头。
本发明提供一种热头的制造方法，其中包括：槽部形成工序，形成在平板状的第1基板及对该第1基板以层叠状态配置的平板状的第2基板的至少一方的一个表面开口的槽部；测定工序，测定采用该槽部形成工序形成的所述槽部的宽度尺寸和深度尺寸；接合工序，以闭塞采用所述槽部形成工序形成的所述槽部的开口的方式将所述第1基板和所述第2基板以层叠状态接合；薄板化工序，将采用该接合工序与所述第1基板接合的所述第2基板薄板化到基于采用所述测定工序测定的所述槽部的宽度尺寸和深度尺寸而设定的厚度为止；以及电阻器形成工序，在采用该薄板化工序薄板化的所述第2基板的表面中的与所述槽部相向的区域形成发热电阻器。
依据本发明，通过基于槽部的宽度尺寸和深度尺寸来设定第2基板的厚度，根据第2基板的厚度调节并精度良好地抵消槽部的尺寸的偏差，能够制造高发热效率且高质量的热头。
依据本发明，取得能够制造发热效率高且质量稳定的热头这一效果。
附图说明
图1是从厚度方向看本发明的一个实施方式涉及的热头的概略结构图。
图2是图1的热头的A-A剖面图。
图3(a)是从厚度方向看本发明的一个实施方式涉及的热头的制造方法中使用的大块的层叠基板的图，(b)是从长度方向看(a)的层叠基板的图。
图4是示出本发明的一个实施方式涉及的热头的制造方法的流程图。
图5(a)是关于凹部的宽度尺寸的排序图表，(b)是关于凹部的深度尺寸的排序图表。
图6是示出基于凹部的宽度和深度的评分的上板基板的目标值的图。
图7(a)是示出凹部的宽度尺寸与热头的热效率的关系的图表，(b)是用线图表示(a)的图表。
图8(a)是示出凹部的深度尺寸与热头的热效率的关系的图表，(b)是用线图表示(a)的图表。
图9(a)是示出上板基板的厚度与热头的热效率的关系的图表，(b)是用线图表示(a)的图表。
图10(a)是示出热头的基本设计值的图，(b)是示出实际测定值与发热效率的关系的图。
图11(a)是示出热头的另一基本设计值的图，(b)是示出实际测定值与发热效率的关系的图。
图12(a)是示出热头的另一基本设计值的图，(b)是示出实际测定值与发热效率的关系的图。
附图标记说明
10热头；12支撑基板(第1基板)；14上板基板(第2基板)；15发热电阻器；21凹部(槽部)；SA1凹部形成工序(槽部形成工序)；SA2测定工序；SA4接合工序；SA5薄板化工序；SA6电阻器形成工序。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一个实施方式涉及的热头的制造方法。
本实施方式涉及的热头的制造方法，例如如图1及图2所示，制造用于感热式打印机(省略图示)的热头10。在本实施方式中，对从如图3(a)、(b)所示的大型的支撑基板(第1基板)12及上板基板(第2基板)14制造多个热头10的方法进行说明。
如图4的流程图所示，本制造方法包括：凹部形成工序(槽部形成工序)SA1，形成在平板状的支撑基板12的一个表面开口的多个凹部(槽部)21；测定工序SA2，测定凹部21的宽度尺寸和深度尺寸；条件设定工序SA3，设定上板基板14的加工条件；接合工序SA4，将支撑基板12和上板基板14以层叠状态接合；薄板化工序SA5，使与支撑基板12接合的上板基板14薄板化；以及电阻器形成工序SA6，在薄板化的上板基板14的表面形成发热电阻器15。
本制造方法还具备：电极部形成工序SA7，在上板基板14的表面形成与发热电阻器15连接的电极部17A、17B；保护膜形成工序SA8，形成部分地覆盖包含发热电阻器15及电极部17A、17B的上板基板14的表面的保护膜19；以及切断工序SA9，按每一个热头10切开。
以下具体说明各工序。
在凹部形成工序SA1中，使用例如具有300μm～1mm左右的厚度的绝缘性玻璃基板作为支撑基板12。首先，分配大型的支撑基板12，按每一个热头10划分区域。例如，在图3(a)中，划分一方向3个、另一方向8个的矩形状的区域成为每一个热头10的区域。凹部形成工序SA1在该支撑基板12的一个表面中形成按每一个各热头10的区域沿长度方向延伸的矩形状的凹部21(步骤SA1)。
凹部21的宽度和深度在热效率这方面是各自的尺寸越大则越有效，但为了抑制制品间的质量的偏差，需要抑制在既定范围内。另外，若凹部21的宽度尺寸过大，则上板基板14的强度变弱。另外，凹部21的深度尺寸的增大关联到制造成本的上升，因而是不理想的。
凹部21能够通过例如在支撑基板12的一个表面实施喷射、干法蚀刻、湿法蚀刻、激光加工、或钻孔加工等而形成。在实施采用喷射的加工的情况下，在支撑基板12的一个表面覆盖光致抗蚀剂材料。然后，使用既定图案的光掩模使光致抗蚀剂材料曝光，使形成凹部21的区域以外的部分固化。
其后，清洗支撑基板12的表面，除去未固化的光致抗蚀剂材料。于是，得到在形成凹部21的区域形成了蚀刻窗的蚀刻掩模(省略图示)。在该状态下在支撑基板12的表面实施喷射，形成既定深度的凹部21。
另外，在实施采用干法蚀刻或湿法蚀刻等蚀刻的加工的情况下，与上述的采用喷射的加工同样地形成蚀刻掩模，该蚀刻掩模在支撑基板12的一个表面中的形成凹部21的区域形成有蚀刻窗。在该状态下在支撑基板12的表面实施蚀刻，形成既定深度的凹部21。
对于蚀刻处理，例如除了使用氢氟酸类的蚀刻液等的湿法蚀刻以外，还能够使用活性离子蚀刻(RIE)或等离子体蚀刻等干法蚀刻。作为参考例，在支撑基板为单晶硅的情况下，能进行采用氢氧化四甲铵溶液、KOH溶液、或氢氟酸和硝酸的混合液等的蚀刻液等的湿法蚀刻。
接着，在测定工序SA2中使用例如测定显微镜、接触式表面粗糙度计、或非接触式激光位移计等，测定凹部21的宽度尺寸和深度尺寸(步骤SA2)。优选对1个大型的支撑基板12测定多个凹部21的宽度尺寸和深度尺寸并分别算出宽度尺寸和深度尺寸的平均。
接着，在条件设定工序SA3中，基于采用测定工序SA2测定的多个凹部21的宽度尺寸的平均值与深度尺寸的平均值的数据，设定上板基板14的加工条件(步骤SA3)。
制作例如如图5(a)所示的以既定尺寸间隔对凹部21的宽度尺寸分组并标记评分的排序表，以及如图5(b)所示的以既定尺寸间隔对凹部21的深度尺寸分组并标记评分的排序表。另外，根据这些排序表中的凹部21的宽度的评分和深度的评分的总分，设定如图6所示的上板基板14的加工条件，即薄板化工序SA5中的上板基板14的薄板化的目标值(μm)。
如图7(a)、(b)所示，存在凹部21的宽度尺寸(μm)越大则热头的发热效率越高的倾向。图7(a)、(b)示出与现有的一般性的热头相比较的发热效率。下面，在图8(a)、(b)和图9(a)、(b)中也是同样的。
另外，如图8(a)、(b)所示，存在凹部21的深度尺寸(μm)越大则热头的发热效率越高的倾向。另一方面，如图9(a)、(b)所示，存在上板基板14的厚度越厚则热头的发热效率越低的倾向。
于是，例如在图5(a)所示的凹部21的宽度的排序表中，设定凹部21的宽度尺寸的平均值(μm)越大则评分越高，设定平均值(μm)越小则评分越低。另外，例如在图5(b)所示的凹部21的深度的排序表中，设定凹部21的深度尺寸的平均值(μm)越大则评分越高，设定平均值(μm)越小则评分越低。
另外，例如在如图6所示的上板基板14的厚度的加工条件中，设定凹部21的宽度尺寸的评分和深度尺寸的评分的总分越高则上板基板14的厚度的目标值(μm)越大(厚)，设定总分越低则上板基板14的厚度的目标值(μm)越小(薄)。
接着，在接合工序SA4中，由与支撑基板12相同的材料构成玻璃基板用作为上板基板14。厚度在100μm以下的玻璃基板难以制造或加工，且价格高昂。因此，不是从最初就将薄的上板基板14与支撑基板12接合，而是在将易于制造或加工的厚度的上板基板14与支撑基板12接合后，采用薄板化工序SA5将上板基板14加工到期望的厚度(步骤SA4)。
在接合工序SA4中，首先，从支撑基板12的表面全部除去蚀刻掩模并清洗。然后，在支撑基板12的表面以闭塞全部凹部21的方式贴合上板基板14。例如，在室温下不使用粘接层而直接将上板基板14贴合到支撑基板12。
通过用上板基板14覆盖支撑基板12的一个表面从而闭塞各凹部21的开口，在支撑基板12和上板基板14之间形成多个空洞部23。在该状态下，对粘合的支撑基板12和上板基板14进行加热处理，通过热熔接将其接合(步骤SA4)。下面，称接合支撑基板12和上板基板14而成的基板为层叠基板13。
接着，在薄板化工序SA5中基于采用条件设定工序SA3设定的加工条件(参照图6)，使层叠基板13的上板基板14薄板化(步骤SA5)。上板基板14的薄板化采用蚀刻或研磨等进行。例如，将上板基板14加工到10～50μm左右的厚度。
上板基板14的蚀刻与凹部形成工序SA1同样地能够使用各种蚀刻。另外，上板基板14的研磨能够使用例如用于高精度研磨半导体晶片等的CMP(化学机械抛光)等。
接着，在电阻器形成工序SA6中在上板基板14的表面中的与各凹部21相向的区域分别形成多个发热电阻器15(步骤SA6)。发热电阻器15以在各空洞部23的长度方向隔开既定间隔地排列并分别在宽度方向跨过空洞部23的方式形成。
发热电阻器15的形成能够使用溅射、CVD(化学气相生长法)、或蒸镀等薄膜形成法。通过在上板基板14上成膜Ta类或硅化物类等发热电阻器材料的薄膜，并使用剥离(lift-off)法或蚀刻法等成形该薄膜，能够形成期望形状的发热电阻器15。
接着，电极部形成工序SA7与电阻器形成工序SA6同样地采用溅射或蒸镀法等在上板基板14上成膜电极材料。然后，使用剥离法或蚀刻法成形该膜，或在丝网印刷(screen print)电极材料后烧成，从而形成电极部17A、17B(步骤SA7)。作为电极材料，能够使用例如Al、Al-Si、Au、Ag、Cu、Pt等。
电极部17A、17B由与各发热电阻器15的同排列方向正交的方向的一端连接的个别电极17A、以及与全部的发热电阻器15的另一端连接成为一体的共同电极17B构成。形成发热电阻器15或电极部17A、17B的顺序是任意的。在发热电阻器15及电极部17A、17B中的用于剥离或蚀刻的抗蚀剂材料的构图时，使用光掩模对光致抗蚀剂材料进行构图。
接着，在保护膜形成工序SA8中在形成了发热电阻器15及电极部17A、17B的上板基板14上成膜保护膜材料，从而形成保护膜19(步骤SA8)。作为保护膜材料，使用例如SiO2、Ta2O5、SiAlON、Si3N4、类金刚石碳(diamond like carbon)等。另外，作为成膜方法，使用溅射、离子电镀法、CVD法等。通过形成保护膜19，能够保护发热电阻器15及电极部17A、17B免于磨损或腐蚀。
接着，在切断工序SA9中将大型的层叠基板13按每一个热头10的区域切断(步骤SA9)。在本实施方式中，从1个大型的层叠基板13形成24个热头10。
说明这样地制造的热头10的作用。
选择性地对个别电极17A施加电压时，连接有被选择的个别电极17A和与其相向的共同电极17B的发热电阻器15流过电流而发热。发热电阻器15中产生的热量通过向保护膜19侧的传递而被用于印字等，另一方面，一部分经由上板基板14向支撑基板12侧传递。
表面形成了发热电阻器15的上板基板14作为蓄积发热电阻器15中产生的热量的蓄热层而起作用。另一方面，在上板基板14与支撑基板12之间与发热电阻器15相向地配置的空洞部23，作为抑制热量从发热电阻器15向支撑基板12侧传递的中空绝热层而起作用。
因而，通过空洞部23能够抑制发热电阻器15中产生的热量的一部分经由上板基板14向支撑基板12侧的逃逸。由此，增加从发热电阻器15向保护膜19侧传递并用于印字等的热量，能够实现利用效率的提高。
在此情况下，发热效率由凹部21的宽度或深度、上板基板14的厚度(从发热电阻器15到空洞部23为止的距离)等决定。在本实施方式涉及的热头的制造方法中，在薄板化工序SA5中，通过将上板基板14加工到基于凹部21的宽度尺寸和深度尺寸而设定的厚度，能够根据上板基板14的厚度来调节并抵消每一个凹部21的宽度尺寸或深度尺寸的偏差。由此，降低不良的产生，能够制造多个发热效率高且质量稳定的热头10。
本实施方式能够进行如下的变形。
例如，在本实施方式中，在条件设定工序SA3中，使用凹部21的宽度和深度的评分来设定上板基板14的加工条件，但也可取而代之，而根据凹部21的宽度尺寸和深度尺寸的测定值使用以下的式子来设定加工条件(上板基板14的适宜的厚度c(μm))。
c＝ln(e-0.0084×c×(1-0.0005×(a-A)+(0.0055×b-0.69)×(b-B)))/-0.0084
这里，A：凹部21的宽度的基本设计值(μm)，B：凹部21的深度的基本设计值(μm)，a：凹部21的宽度的实际测定值(μm)，b：凹部21的深度的实际测定值(μm)。
例如如图10(a)所示，设凹部21的宽度的基本设计值A为200(μm)、凹部21的深度的基本设计值B为50(μm)、上板基板14的厚度的基本设计值C为50(μm)、目标发热效率E为1.35(倍)。如图10(b)所示，在某一部位(测定值1)，在凹部21的宽度的实际测定值a为218(μm)、深度的实际测定值b为58(μm)的情况下，采用上述式子，上板基板14的适宜的厚度c成为51.4(μm)。
同样，在另一部位(测定值2)，在凹部21的宽度的实际测定值a为183(μm)、凹部21的深度的实际测定值b为43(μm)的情况下，上板基板14的适宜的厚度c成为48.7(μm)。而且，在另一部位(测定值3)，在凹部21的宽度的实际测定值a为204(μm)、凹部21的深度的实际测定值b为52(μm)的情况下，上板基板14的适宜的厚度c成为50.3(μm)。
这样，也可使用上述式子设定上板基板14的适宜的厚度，即薄板化工序SA5中的上板基板14的目标值(μm)。
另外，作为另一例子，如图11(a)所示，设凹部21的宽度的基本设计值A为280(μm)、凹部21的深度的基本设计值B为180(μm)、目标发热效率E为1.24(倍)。在此情况下，如图11(b)所示，采用上述式子，在某一部位(测定值1)，上板基板14的适宜的厚度c成为81.3(μm)。另外，在另一部位(测定值2)，上板基板14的适宜的厚度c成为78.8(μm)。而且，在另一部位(测定值3)，上板基板14的适宜的厚度c成为80.3(μm)。
另外，例如如图12(a)所示，设凹部21的宽度的基本设计值A为150(μm)、凹部21的深度的基本设计值B为100(μm)、目标发热效率E为1.69(倍)。在此情况下，如图12(b)所示，采用上述式子，在某一部位(测定值1)，上板基板14的适宜的厚度c成为26.1(μm)。另外，在另一部位(测定值2)，上板基板14的适宜的厚度c成为23.9(μm)。而且，在另一部位(测定值3)，上板基板14的适宜的厚度c成为25.2(μm)。
这样，通过使用上述式子设定上板基板14的加工条件，能够更准确地调节上板基板14的厚度，且精度良好地抵消每个凹部21的宽度尺寸的偏差。
以上，参照附图详述了本发明的实施方式，但具体结构并不限于该实施方式，还包含不脱离本发明的思想的范围内的设计变更。
例如，在上述实施方式中，以大型的层叠基板13为单位加工上板基板14，但也可按每一个热头10求出凹部21的尺寸，将上板基板14加工到按照热头10逐个设定的厚度。于是，能够制造质量的均匀性更加优良的热头10。另外，也可使用按每一个热头10预先切开的支撑基板12及上板基板14，个别地制造热头10。
另外，在上述实施方式中，在条件设定工序SA3中，基于凹部21的宽度和深度的两方面设定上板基板14的厚度，但取而代之，也可基于凹部21的宽度或深度的任一方面设定上板基板14的厚度。
另外，在上述实施方式中，在凹部形成工序SA1中，在支撑基板12形成凹部21，但也可在支撑基板12及上板基板14的至少任一方形成凹部21。例如，可以在上板基板14的一个表面形成凹部，也可在支撑基板12及上板基板14的双方形成凹部。
另外，在上述实施方式中，在接合工序SA4中，通过热熔接接合支撑基板12和上板基板14，但取而代之，也可例如采用极薄的粘接层接合支撑基板12和上板基板14，还可进行阳极接合。采用厚粘接层的接合在热效率方面不是最理想的。
另外，在上述实施方式中，在测定工序SA2后进行接合工序SA4，但在使用非接触式的激光位移计的情况下，也能在接合工序后测定凹部21的宽度和深度。因而，在此情况下，也可在接合工序后、即将进行薄板化工序之前进行测定工序和条件设定工序。在这样的情况下，在制造管理方面比较有利。

Claims (3)

1.一种热头的制造方法，其中包括：
槽部形成工序，形成在平板状的第1基板及对该第1基板以层叠状态配置的平板状的第2基板的至少一方的一个表面开口的槽部；
测定工序，测定采用该槽部形成工序形成的所述槽部的宽度尺寸；
接合工序，以闭塞采用所述槽部形成工序形成的所述槽部的开口的方式将所述第1基板和所述第2基板以层叠状态接合；
薄板化工序，将采用该接合工序与所述第1基板接合的所述第2基板薄板化到基于采用所述测定工序测定的所述槽部的宽度尺寸而设定的厚度为止；以及
电阻器形成工序，在采用该薄板化工序薄板化的所述第2基板的表面中的与所述槽部相向的区域形成发热电阻器。
2.一种热头的制造方法，其中包括：
槽部形成工序，形成在平板状的第1基板及对该第1基板以层叠状态配置的平板状的第2基板的至少一方的一个表面开口的槽部；
测定工序，测定采用该槽部形成工序形成的所述槽部的深度尺寸；
接合工序，以闭塞采用所述槽部形成工序形成的所述槽部的开口的方式将所述第1基板和所述第2基板以层叠状态接合；
薄板化工序，将采用该接合工序与所述第1基板接合的所述第2基板薄板化到基于采用所述测定工序测定的所述槽部的深度尺寸而设定的厚度为止；以及
电阻器形成工序，在采用该薄板化工序薄板化的所述第2基板的表面中的与所述槽部相向的区域形成发热电阻器。
3.一种热头的制造方法，其中包括：
槽部形成工序，形成在平板状的第1基板及对该第1基板以层叠状态配置的平板状的第2基板的至少一方的一个表面开口的槽部；
测定工序，测定采用该槽部形成工序形成的所述槽部的宽度尺寸和深度尺寸；
接合工序，以闭塞采用所述槽部形成工序形成的所述槽部的开口的方式将所述第1基板和所述第2基板以层叠状态接合；
薄板化工序，将采用该接合工序与所述第1基板接合的所述第2基板薄板化到基于采用所述测定工序测定的所述槽部的宽度尺寸和深度尺寸而设定的厚度为止；以及
电阻器形成工序，在采用该薄板化工序薄板化的所述第2基板的表面中的与所述槽部相向的区域形成发热电阻器。
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