JP2011189720A - Thermal print head and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーマルプリントヘッドおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a thermal print head and a manufacturing method thereof.
サーマルプリントヘッドは、主走査方向に配列された複数の抵抗体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの被印刷媒体に文字や図形などの画像を形成する出力用デバイスである。このサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタ、デジタル製版機、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記録機器に広く利用されている。 The thermal print head is an output device that heats a plurality of resistors arranged in the main scanning direction and forms images such as characters and figures on a printing medium such as a thermal recording paper by the heat. This thermal print head is widely used in recording devices such as barcode printers, digital plate-making machines, video printers, imagers, and seal printers.
一般的なサーマルプリントヘッドは、放熱板と、放熱板に取り付けられた発熱体板と、発熱体板と同じ側で放熱板に取り付けられた回路基板とを備えている。この発熱体板の放熱板と相対する表面の反対側の表面の帯状に延びる発熱領域には、発熱抵抗体が所定の間隔で直線状に配列されている。また、発熱体を駆動する駆動回路の一部となるドライバICは、たとえば発熱体板に搭載されている。ドライバICを保護するために、カバーを設ける場合もある(たとえば特許文献1参照)。 A general thermal print head includes a heat radiating plate, a heat generating plate attached to the heat radiating plate, and a circuit board attached to the heat radiating plate on the same side as the heat generating plate. Heat generating resistors are linearly arranged at predetermined intervals in a heat generating region extending in a band shape on the surface opposite to the surface of the heat generating plate opposite to the heat radiating plate. In addition, a driver IC that is a part of a drive circuit that drives the heating element is mounted on, for example, a heating element plate. A cover may be provided to protect the driver IC (see, for example, Patent Document 1).
このようなサーマルプリントヘッドを用いたプリンタは、一般的に、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラを備えている。このプラテンローラは、主走査方向を軸として、その側面が支持基板上の発熱領域に接するように配置され、その軸を中心に回転可能に設けられる。プラテンローラの回転によって、プラテンローラと発熱領域の間に挿入された媒体は、主走査方向に垂直な副走査方向に移動する。プラテンローラによって媒体を発熱領域に押し付けつつ、その媒体を副走査方向に移動させ、発熱領域の発熱パターンを媒体の移動とともに変化させることにより、所望の画像を被印刷媒体上に形成する。 A printer using such a thermal print head generally includes a platen roller formed in a cylindrical shape with a material having a predetermined elasticity. The platen roller is disposed so that its side surface is in contact with the heat generation area on the support substrate with the main scanning direction as an axis, and is provided to be rotatable about the axis. Due to the rotation of the platen roller, the medium inserted between the platen roller and the heat generating area moves in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. While pressing the medium against the heat generation area by the platen roller, the medium is moved in the sub-scanning direction, and the heat generation pattern of the heat generation area is changed with the movement of the medium, thereby forming a desired image on the printing medium.
被印刷媒体は、サーマルリンとヘッドの表面と接触しながら移動するため、静電気が帯電する場合がある。静電気の帯電は、被印刷媒体の搬送を阻害したり、サーマルプリントヘッド表面の保護膜の絶縁を破壊する場合がある。そこで、たとえば特許文献2には、発熱体板の絶縁性の保護膜の表面に、さらに導電性の保護膜を設ける方法が開示されている。 Since the printing medium moves while contacting the thermal phosphorus and the surface of the head, static electricity may be charged. The electrostatic charging may hinder the conveyance of the printing medium or may break the insulation of the protective film on the surface of the thermal print head. Thus, for example, Patent Document 2 discloses a method of further providing a conductive protective film on the surface of the insulating protective film of the heating plate.
被印刷媒体との摩擦による静電気の帯電の防止のためにサーマルプリントヘッドの表面に導電性の保護膜を設けたとしても、駆動ICを保護するためのカバーを設けると被印刷媒体がその隙間あるいは段差に引っ掛かり、被印刷媒体の搬送が阻害される場合がある。駆動ICを保護するためのカバーを用いない場合であっても、発熱体板と回路基板との間には、隙間あるいは段差が生じるため、被印刷媒体の搬送が阻害される場合がある。さらに、このようなカバーがない場合には、駆動ICあるいはそれを封止した樹脂に被印刷媒体が衝突し、駆動ICあるいは駆動ICと発熱体板との間の配線が破損する可能性が高くなる。 Even if a conductive protective film is provided on the surface of the thermal print head to prevent static electricity due to friction with the printing medium, if the cover for protecting the drive IC is provided, the printing medium will be There is a case where the printing medium is hindered by being caught by the step. Even when a cover for protecting the driving IC is not used, a gap or a step is generated between the heating plate and the circuit board, which may hinder the conveyance of the printing medium. Further, in the absence of such a cover, there is a high possibility that the printed medium will collide with the driving IC or the resin sealing it, and the wiring between the driving IC or the driving IC and the heating plate will be damaged. Become.
そこで、本発明は、被印刷媒体の搬送を阻害することなく、被印刷媒体との摩擦による静電気の帯電を抑制することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that static electricity due to friction with a printing medium is suppressed without hindering conveyance of the printing medium.
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において、放熱板と、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた抵抗体と、ボンディングパッドから延びて前記抵抗体に接続された電極と、前記電極の前記ボンディングパッドを除く一部と前記抵抗体とを覆う電気絶縁性の保護膜と、を備えて前記放熱板に載置された発熱体板と、IC接続端子を備えて前記放熱板の前記発熱体板と同じ側の面に載置された回路基板と、前記発熱体板および前記回路基板のいずれかに搭載された駆動ICと、前記ボンディングパッドと前記駆動ICとの間および前記駆動ICと前記IC接続端子との間に架け渡されたボンディングワイヤと、前記ボンディングパッドと前記IC接続端子と前記ドライバICと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、前記保護膜と前記封止樹脂とを覆う導電体膜と、を具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a thermal print head, wherein a heat sink, an insulating substrate, a resistor provided on a surface of the insulating substrate, and a bonding pad are connected to the resistor. An electrode, an electrically insulating protective film covering the resistor and a part of the electrode excluding the bonding pad, and a heating element plate placed on the heat dissipation plate, and an IC connection terminal A circuit board placed on the same side of the heat dissipation plate as the heating element plate, a driving IC mounted on either the heating element plate or the circuit board, the bonding pad, and the driving IC. A bonding wire spanned between the drive IC and the IC connection terminal, the bonding pad, the IC connection terminal, the driver IC, and the bonding wire. Characterized by comprising a sealing resin, and a conductor film covering the sealing resin and the protective film.
また、本発明は、サーマルプリントヘッドの製造方法において、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた抵抗体と、ボンディングパッドから延びて前記抵抗体に接続された電極と、前記電極の前記ボンディングパッドを除く一部と前記抵抗体とを覆う電気絶縁性の保護膜と、を備えた発熱体板を形成する第1工程と、IC接続端子を備えて前記放熱板の前記発熱体板と同じ側の面に載置された回路基板を形成する第2工程と、前記発熱体板および前記回路基板のいずれかに駆動ICを搭載する第3工程と、前記第1工程と前記第2工程と前記第3工程の後に、前記発熱体板および前記回路基板を放熱板に載置する第4工程と、前記第4工程の後に前記ボンディングパッドと前記駆動ICとの間および前記駆動ICと前記IC接続端子との間にボンディングワイヤを架け渡す第5工程と、前記第5工程の後に、前記ボンディングパッドと前記IC接続端子と前記ドライバICと前記ボンディングワイヤとを封止樹脂で封止する第6工程と、前記保護膜と前記封止樹脂とを導電体膜で覆う第7工程と、を具備することを特徴とする。 The present invention is also directed to a method of manufacturing a thermal printhead, wherein an insulating substrate, a resistor provided on a surface of the insulating substrate, an electrode extending from a bonding pad and connected to the resistor, and the electrode A first step of forming a heat generating plate including a part excluding a bonding pad and the electrically insulating protective film covering the resistor; and the heat generating plate of the heat radiating plate including an IC connection terminal; A second step of forming a circuit board placed on the same surface, a third step of mounting a drive IC on either the heating plate or the circuit board, the first step, and the second step. And after the third step, a fourth step of placing the heating element plate and the circuit board on a heat sink, and after the fourth step, between the bonding pad and the driving IC and between the driving IC and the IC connection terminal A fifth step of bridging a bonding wire therebetween, a sixth step of sealing the bonding pad, the IC connection terminal, the driver IC, and the bonding wire with a sealing resin after the fifth step; And a seventh step of covering the protective film and the sealing resin with a conductor film.
本発明によれば、被印刷媒体の搬送を阻害することなく、被印刷媒体との摩擦による静電気の帯電を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrostatic charge by friction with a printing medium can be suppressed, without inhibiting conveyance of a printing medium.
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。 An embodiment of a thermal print head according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that this embodiment is merely an example, and the present invention is not limited thereto.
図1は、本発明に係るサーマルプリントヘッドの一実施の形態における断面図である。図2は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドの一部切欠き上面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a thermal print head according to the present invention. FIG. 2 is a partially cutaway top view of the thermal print head of the present embodiment.
本実施の形態のサーマルプリントヘッド10は、発熱体板20、回路基板11および放熱板30を有している。発熱体板20および回路基板11は、放熱板30に載置されている。放熱板30は、たとえばアルミニウムなどの金属で形成された板である。
The
発熱体板20は、基板22とグレーズ層23と抵抗体24と電極25と保護膜26と駆動ICを有している。基板22は、たとえばたとえばアルミナ(Al2O3)などの絶縁体で長方形の板状に形成されている。グレーズ層23は、基板22の一方の表面に、たとえば酸化珪素(SiO2)で層状に形成されている。
The
抵抗体24は、グレーズ層23の表面に層状に、たとえばサーメットで形成されている。抵抗体24は、基板22の長手方向、すなわち主走査方向に間隔を置いて複数設けられている。また、抵抗体24は、主走査方向に垂直な副走査方向に延びている。
The
電極25は、抵抗体24の表面に層状に、たとえばアルミニウムで形成される。電極25は、間隙を挟んで幅走査方向に延びている。抵抗体24上の間隙に対して一方に延びる電極25は、ボンディングパッド31から延びている。このボンディングパッド31から延びる電極25は、それぞれの抵抗体24に独立して接続されている。抵抗体24上の間隙に対してボンディングパッド31と反対側に延びる電極25は、共通電極33に接続されている。
The
電極25を流れてきた電流は、抵抗体24上の間隙の部分では抵抗体24を通ることとなるため、抵抗体24の間隙に対応する部分が発熱部となる。この発熱部は、基板22の長手方向、すなわち主走査方向に間隔をおいて配列されて、主走査方向に延びる発熱領域を形成している。
Since the current flowing through the
電極25のボンディングパッド31を除く一部とグレーズ層23と抵抗体24とは、電気絶縁性の材料で形成された保護膜26で覆われている。発熱部に電流を流す半導体集積回路である駆動IC17は、グレーズ層23の表面のたとえばボンディングパッド31の近傍で外周に近い位置に搭載されている。
A part of the
回路基板11は、たとえば長方形の板状に形成されている。回路基板11には、長辺に沿って間隔を置いて設けられたIC接続端子32を含む電気回路が形成されている。また回路基板11上の電気回路には、グランド部35が形成されている。回路基板11の表面の大部分は、電気絶縁性の膜34で覆われている。IC接続端子32の近傍およびグランド部35の一部にはこの膜34は形成されておらず、IC接続端子32およびグランド部35の一部は回路基板11の表面に露出している。また、回路基板11は、放熱板30の発熱体板20と同じ側の面に、たとえばIC接続端子32が隣接する長辺が発熱体板20のボンディングパッド31が並んだ長辺と向かい合うように、載置されている。駆動IC17は、回路基板11上に搭載してもよい。
The
ボンディングパッド31と駆動IC17との間、および、駆動IC17とIC接続端子32との間には、ボンディングワイヤ18が架け渡されている。ボンディングパッド31とIC接続端子32と駆動IC17とボンディングワイヤ18とは、封止樹脂28で封止されている。封止樹脂28は、ボンディングパッド31の近傍の保護膜26で覆われていない部分およびIC接続端子32近傍の電気絶縁性の膜34で覆われていない部分も覆っている。
さらに、本実施の形態のサーマルプリントヘッド10の表面には、保護膜26と封止樹脂28とを覆う、たとえば1〜2μm程度の厚さの導電体膜12が形成されている。導電体膜12は、たとえばTiC、Ti、TiCN、Cr、CrNなどの金属あるいは金属間化合物などの電気導電性を有する材料で形成されている。導電体膜12を形成する材料によっては、硬すぎて脆くなる場合がある。そこで、導電体膜12の厚さは、材料の延性などの特性に応じて適宜調節する。
Further, on the surface of the
導電体膜12は、回路基板11の電気絶縁性の膜34で覆われていないグランド部35の一部の表面にも形成されている。このため、導電体膜12の全体は、回路基板11のグランド部35と同電位となる。
The
図3は、本実施の形態のサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタの一部の断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of a thermal printer using the thermal print head of the present embodiment.
このサーマルプリントヘッド10を用いたサーマルプリンタは、所定の弾性を持つ材料で円筒状に形成されたプラテンローラ50を有している。このプラテンローラ50は、主走査方向に平行な直線上に軸52を持ち、この軸52を中心に回転可能に設けられる。また、プラテンローラ50は、その側面が発熱体板20の抵抗体24上の発熱部の上の導電体膜12と接するように配置される。サーマルプリントヘッド10の発熱部に所定の発熱パターンを形成するための制御信号や駆動電力は、回路基板11に入力され、さらに回路基板11と電気的に接続された発熱体板20に入力される。
The thermal printer using the
プラテンローラ50の回転によって、プラテンローラ50とサーマルプリントヘッド10の発熱部との間に挿入された被印刷媒体60は、主走査方向に対して垂直な副走査方向に移動する。被印刷媒体60は、発色温度以上に加熱されると発色する、たとえば感熱紙である。プラテンローラ50によって被印刷媒体60を発熱部に押し付けつつ、その被印刷媒体60を副走査方向に移動させ、発熱領域24の発熱パターンを感熱記録媒体60の移動とともに変化させることにより、所望の画像を被印刷媒体60上に形成する。
Due to the rotation of the
次に、本実施の形態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。 Next, a method for manufacturing the thermal print head according to the present embodiment will be described.
まず、基板22となる絶縁板を形成し、この絶縁板の表面にガラスペーストを印刷する。次に、ガラスペーストが印刷された絶縁板を焼成する。これにより、パターン印刷されたガラスが溶融し、絶縁板に固着する。その後、グレーズ層23の表面に、サーメットなどの抵抗材料をスパッタリングなどで固着させる。 First, an insulating plate to be the substrate 22 is formed, and a glass paste is printed on the surface of the insulating plate. Next, the insulating plate on which the glass paste is printed is fired. Thereby, the glass on which the pattern is printed is melted and fixed to the insulating plate. Thereafter, a resistance material such as cermet is fixed to the surface of the glaze layer 23 by sputtering or the like.
その後、所定の形状の抵抗体24を形成するように、エッチングにより抵抗材料をパターニングする。さらに、抵抗体24が形成された板に、アルミニウムなどの導電性材料をスパッタリングなどで固着させる。その後、所定の形状の電極25を形成するように、エッチングにより導電性材料をパターニングする。
Thereafter, the resistance material is patterned by etching so as to form a
さらに、電極25が形成された板の表面に保護膜26を形成する。また、所定の位置に駆動IC17を配置する。
Further, a
これにより発熱体板20ができあがる。なお、1つの発熱体板20よりも大きな絶縁板上に、複数の発熱体板20に対応するグレーズ層23、抵抗体24、電極25および保護膜26を形成した後、ダイシングなどによって複数の発熱体板20に分割してもよい。また、グレーズ層23の形成後、電極25の形成後、あるいは、保護膜26の形成後などに、複数の発熱体板20に対応する部分に分割してもよい。
Thereby, the
このようにして形成された発熱体板20を、回路基板11とともに放熱板30に載置する。その後、発熱体板20と回路基板11をボンディングワイヤ18で結線し、さらにボンディングワイヤ18による結線部を封止樹脂28で封止する。
The
その後、封止樹脂28で一部が封止された発熱体板20と回路基板11と放熱板30との組立体の表面に導電体膜12を形成する。導電体膜12は、たとえば蒸着によって形成する。導電体膜12の形成は、蒸着だけでなく、イオンプレーティングあるいはスパッタリングによって行うこともできる。
Thereafter, the
組立体に導電体膜12を蒸着させる場合、まず、この組立体を容器中に収めて、その容器から気体を排出することによって真空度を高める。その後、たとえば室温のまま、組立体にTiCなどを蒸着させる。この際、この組立体の温度が過度に高温とならないように、比較的ゆっくりと成膜していくことが好ましい。導電体膜12の蒸着の前に、導電体膜12が形成される表面の表面粗さを高めておくことが好ましい。
When the
導電体膜12を形成する際に、封止樹脂28で一部が封止された発熱体板20と回路基板11と放熱板30との組立体を高温にしないことによって、封止樹脂28や回路基板11などの構成材料の熱劣化あるいは高温になることによる破損が抑制される。一方、導電体膜12が形成される表面の表面粗さを高めておくことにより、その表面に導電体膜12がより強固に固着し、導電体膜12の形態安定性が向上する。
When forming the
外部からの電力あるいは信号が入力される端子部分などの導電体膜12を形成してはいけない部分をカバーなどで覆った状態で成膜することにより、所定の部分にのみ導電体膜12を形成することができる。導電体膜12は、たとえばサーマルプリントヘッド10の側面や裏面にも形成してもよい。側面や裏面にも導電体膜12を形成する場合には、共通電極33など接地電位となるべき導電体以外には、カバーで覆うなどによって、導電体膜12が接しないようにする。
The
本実施の形態のサーマルプリントヘッド10では、保護膜26と封止樹脂28の表面が導電体膜12で覆われている。このため、被印刷媒体60との摩擦による静電気の帯電を抑制できる。
In the
また、駆動IC17、ボンディングワイヤ18およびこれらを封止する封止樹脂28は、導電体膜12で覆われている。このため、被印刷媒体60の衝突による破損を抑制することができる。その結果、駆動IC17などを保護するためのカバーを設ける必要がなくなり、カバーを設けることによって必然的に生じる継ぎ目あるいは段差が無くなる。さらに、被印刷媒体60が接する可能性がある表面部分の全体を導電体膜12で覆うことにより、被印刷媒体60が接する可能性がある表面部分に継ぎ目がなくなる。したがって、被印刷媒体60の搬送を阻害する原因が減り、被印刷媒体60の搬送がスムースになる。
Further, the
また、回路基板11およびその他の部分には、高周波駆動回路が形成されている。しかし、回路基板11などは導電体膜12で覆われているため、外部からのノイズの侵入あるいは外部へのノイズの漏えいがシールドされる。ノイズ対策の効果は、より広い部分、たとえばサーマルプリントヘッド10の側面や裏面を導電体膜12で覆うことにより高めることができる。
A high frequency drive circuit is formed on the
蒸着などによる導電体膜12の形成の際に、導電体膜12がグランドに接続されるようにしておくことにより、静電気の帯電防止のための導電体膜12を別途グランドに接続する必要がない。このため、部品点数が減少し、また、組立に要する時間が減少する。
When the
10…サーマルプリントヘッド、11…回路基板、12…導電体膜、17…駆動IC、18…ボンディングワイヤ、20…発熱体板、22…基板、23…グレーズ層、24…抵抗体、25…電極、26…保護膜、28…封止樹脂、31…ボンディングパッド、32…IC接続端子、33…共通電極、34…膜、35…グランド部、30…放熱板、50…プラテンローラ、52…軸、60…被印刷媒体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた抵抗体と、ボンディングパッドから延びて前記抵抗体に接続された電極と、前記電極の前記ボンディングパッドを除く一部と前記抵抗体とを覆う電気絶縁性の保護膜と、を備えて前記放熱板に載置された発熱体板と、
IC接続端子を備えて前記放熱板の前記発熱体板と同じ側の面に載置された回路基板と、
前記発熱体板および前記回路基板のいずれかに搭載された駆動ICと、
前記ボンディングパッドと前記駆動ICとの間および前記駆動ICと前記IC接続端子との間に架け渡されたボンディングワイヤと、
前記ボンディングパッドと前記IC接続端子と前記ドライバICと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、
前記保護膜と前記封止樹脂とを覆う導電体膜と、
を具備することを特徴とするサーマルプリントヘッド。 A heat sink,
An insulating substrate; a resistor provided on a surface of the insulating substrate; an electrode extending from a bonding pad and connected to the resistor; An insulating protective film, and a heating element plate mounted on the heat sink,
A circuit board provided with an IC connection terminal and placed on the same side as the heating plate of the heat sink;
A driving IC mounted on any of the heating plate and the circuit board;
A bonding wire spanned between the bonding pad and the driving IC and between the driving IC and the IC connection terminal;
A sealing resin for sealing the bonding pad, the IC connection terminal, the driver IC, and the bonding wire;
A conductor film covering the protective film and the sealing resin;
A thermal print head comprising:
IC接続端子を備えて前記放熱板の前記発熱体板と同じ側の面に載置された回路基板を形成する第2工程と、
前記発熱体板および前記回路基板のいずれかに駆動ICを搭載する第3工程と、
前記第1工程と前記第2工程と前記第3工程の後に、前記発熱体板および前記回路基板を放熱板に載置する第4工程と、
前記第4工程の後に前記ボンディングパッドと前記駆動ICとの間および前記駆動ICと前記IC接続端子との間にボンディングワイヤを架け渡す第5工程と、
前記第5工程の後に、前記ボンディングパッドと前記IC接続端子と前記ドライバICと前記ボンディングワイヤとを封止樹脂で封止する第6工程と、
前記保護膜と前記封止樹脂とを導電体膜で覆う第7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。 An insulating substrate; a resistor provided on a surface of the insulating substrate; an electrode extending from a bonding pad and connected to the resistor; A first step of forming a heating element plate comprising an insulating protective film;
A second step of forming a circuit board provided with an IC connection terminal and placed on the same side of the heat dissipation plate as the heating element plate;
A third step of mounting a driving IC on either the heating plate and the circuit board;
After the first step, the second step, and the third step, a fourth step of placing the heating element plate and the circuit board on a heat sink,
A fifth step of bridging a bonding wire between the bonding pad and the driving IC and between the driving IC and the IC connection terminal after the fourth step;
After the fifth step, a sixth step of sealing the bonding pad, the IC connection terminal, the driver IC, and the bonding wire with a sealing resin;
A seventh step of covering the protective film and the sealing resin with a conductor film;
A method of manufacturing a thermal print head, comprising:
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