JPH09234896A - Thermal head - Google Patents
Thermal headInfo
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- JPH09234896A JPH09234896A JP7785796A JP7785796A JPH09234896A JP H09234896 A JPH09234896 A JP H09234896A JP 7785796 A JP7785796 A JP 7785796A JP 7785796 A JP7785796 A JP 7785796A JP H09234896 A JPH09234896 A JP H09234896A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ワードプロセッサ
やファクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサ
ーマルヘッドの改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a thermal head incorporated as a printer mechanism such as a word processor and a facsimile.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、セラミック基
板の上面にガラス製のグレーズ層を被着させるととも
に、該グレーズ層上に窒化タンタル等から成る発熱抵抗
体とアルミニウム等から成る電極層とを順次被着させ、
さらに前記電極層をドライバーＩＣの端子電極に半田を
介して接続させた構造を有しており、前記ドライバーＩ
Ｃの駆動に伴い電極層を介して発熱抵抗体に所定の電力
を印加し、発熱抵抗体を印字信号に基づいて選択的にジ
ュール発熱させるとともに、該発熱した熱を感熱記録媒
体に伝導させ、感熱記録媒体に所定の印字画像を形成す
ることによってサーマルヘッドとして機能する。2. Description of the Related Art Conventionally, a thermal head incorporated as a printer mechanism for a word processor or the like has a glass glaze layer deposited on the upper surface of a ceramic substrate, and a heating resistor made of tantalum nitride or the like and aluminum on the glaze layer. And the electrode layer consisting of
Further, it has a structure in which the electrode layer is connected to a terminal electrode of a driver IC via solder.
A predetermined electric power is applied to the heating resistor via the electrode layer in accordance with the driving of C to cause the heating resistor to selectively generate Joule heat based on the print signal, and the generated heat is conducted to the thermal recording medium, It functions as a thermal head by forming a predetermined print image on the thermal recording medium.
【０００３】尚、前記電極層は、図４に示す如く、その
一部表面にニッケル等から成る半田ヌレ層１５が被着さ
れており、この半田ヌレ層１５によって電極層１４の半
田ヌレ性を良好になしている。As shown in FIG. 4, a part of the surface of the electrode layer is covered with a solder wetting layer 15 made of nickel or the like. The solder wetting layer 15 serves to improve the solder wetting property of the electrode layer 14. I am doing well.
【０００４】また前記グレーズ層１２は、発熱抵抗体の
発した熱を蓄積し、且つ、小さな凹凸が多数形成されて
いるセラミック基板１１の表面（中心線平均粗さＲａ：
０．３〜０．４μｍ）を被覆して電極層１４が被着され
る下地を平滑に成す作用を為し、これによってサーマル
ヘッドの熱応答特性を良好になすとともに、フォトリソ
グラフィー技術による電極層１４のパターニングを容易
になすことができる。このようなグレーズ層１２は、サ
ーマルヘッドの蓄熱層として適した熱特性をもつよう
に、例えば、シリカガラスの粉末にＢａＯ、ＣａＯ等を
５〜３０重量％の割合で添加させ、さらに有機溶媒等を
用い調整して得たガラスペーストが用いられており、か
かるガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によ
ってセラミック基板１１の上面全体に５０〜３００μｍ
の厚みをもって塗布し、これを高温（約１０００℃）で
焼き付けることにより形成される。尚、グレーズ層１２
を前述のようにして形成した場合、グレーズ層１２の表
面粗さは、中心線平均粗さＲａで０．１μｍ以下の平滑
面となる。The glaze layer 12 accumulates the heat generated by the heating resistor and has a large number of small irregularities formed on the surface of the ceramic substrate 11 (center line average roughness Ra:
0.3 to 0.4 μm) to form a smooth underlayer on which the electrode layer 14 is deposited, thereby improving the thermal response characteristics of the thermal head and the electrode layer formed by the photolithography technique. 14 can be easily patterned. Such a glaze layer 12 has thermal characteristics suitable for a heat storage layer of a thermal head. For example, silica glass powder is added with BaO, CaO or the like at a ratio of 5 to 30% by weight, and further an organic solvent or the like is added. A glass paste obtained by adjusting the glass paste is used, and the glass paste is applied to the entire upper surface of the ceramic substrate 11 by 50 to 300 μm by conventionally known screen printing or the like.
It is formed by applying a film having a thickness of 100 μm and baking it at a high temperature (about 1000 ° C.). The glaze layer 12
When the above is formed as described above, the surface roughness of the glaze layer 12 is a smooth surface having a center line average roughness Ra of 0.1 μm or less.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のサーマルヘッドにおいては、セラミック基板１１の
上面に被着させたグレーズ層１２の表面が中心線平均粗
さＲａで０．１μｍ以下の平滑面となっており、その上
に被着される電極層１４の表面も極めて平滑であること
から、アルミニウム等から成る電極層１４の上にニッケ
ル等から成る半田ヌレ層１５をアンカー効果によって強
固に被着させておくことができず、サーマルヘッドを動
作させた際、セラミック基板１１とドライバーＩＣ１６
との間に熱応力が印加されると、該熱応力によって半田
ヌレ層１５が電極層１４より剥離し、サーマルヘッドと
しての機能が喪失されてしまう欠点を有している。However, in this conventional thermal head, the surface of the glaze layer 12 deposited on the upper surface of the ceramic substrate 11 is a smooth surface having a center line average roughness Ra of 0.1 μm or less. Since the surface of the electrode layer 14 deposited thereon is also extremely smooth, the solder wetting layer 15 made of nickel or the like is firmly attached to the electrode layer 14 made of aluminum or the like by the anchor effect. When the thermal head is operated, the ceramic substrate 11 and the driver IC 16 cannot be kept.
If a thermal stress is applied between the electrode layer 14 and the electrode, the solder wetting layer 15 is peeled off from the electrode layer 14 and the function as a thermal head is lost.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
て案出されたもので、セラミック基板の上面にグレーズ
層を被着させるとともに、該グレーズ層上に発熱抵抗体
および電極層を被着させ、さらに前記電極層上に半田ヌ
レ層を介してフリップチップ型ドライバーＩＣの端子電
極を半田接合して成るサーマルヘッドであって、前記グ
レーズ層と電極層との間で、且つ、前記半田接合部の直
下領域に、表面粗さが中心線平均粗さＲａで０．３〜
１．５μｍのガラス材層を介在させたことを特徴とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks. A glaze layer is deposited on the upper surface of a ceramic substrate, and a heating resistor and an electrode layer are coated on the glaze layer. A thermal head formed by soldering the terminal electrodes of a flip-chip type driver IC on the electrode layer via a solder wetting layer, the thermal head being between the glaze layer and the electrode layer and the solder. In the region directly below the joint, the surface roughness is 0.3 to the center line average roughness Ra.
It is characterized in that a glass material layer of 1.5 μm is interposed.
【０００７】また本発明のサーマルヘッドは、前記ガラ
ス材層は、ホウケイ酸鉛ガラスを主成分とし、且つ、内
部に平均粒径０．５〜３．０μｍの無機物粒子を５〜２
５重量％含有していることを特徴とする。In the thermal head of the present invention, the glass material layer contains lead borosilicate glass as a main component, and contains 5 to 2 inorganic particles having an average particle size of 0.5 to 3.0 μm therein.
It is characterized by containing 5% by weight.
【０００８】更に本発明のサーマルヘッドは、前記ガラ
ス材層の内部に、ガラス材層の全体積に対して３０％以
下の体積の気泡を内在させたことを特徴とする。Further, the thermal head of the present invention is characterized in that bubbles having a volume of 30% or less with respect to the total volume of the glass material layer are contained inside the glass material layer.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【００１０】図１は本発明のサーマルヘッドの一実施形
態を示す斜視図、図２は図１に示すサーマルヘッドの要
部拡大断面図であり、１はセラミック基板、２はグレー
ズ層、３は発熱抵抗体、４は電極層、５は半田ヌレ層、
６はドライバーＩＣ、７は半田、８はガラス材層、８ａ
は無機物粒子である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a thermal head according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of an essential part of the thermal head shown in FIG. 1, where 1 is a ceramic substrate, 2 is a glaze layer, and 3 is a glaze layer. Heating resistor, 4 electrode layer, 5 solder wetting layer,
6 is a driver IC, 7 is solder, 8 is a glass material layer, 8a
Is an inorganic particle.
【００１１】前記セラミック基板１はアルミナセラミッ
クス等から成っており、アルミナ、シリカ、マグネシア
等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添
加混合して泥漿状と成すとともにこれを従来周知のドク
ターブレード法やカレンダーロール法等を採用すること
によってセラミックグリーンシートを形成し、しかる
後、前記セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜
き加工するとともに高温で焼成することによって製作さ
れる。尚、上述のようにして製作されるセラミック基板
１の表面には小さな凹凸が多数形成され、中心線平均粗
さＲａで０．３〜０．４μｍの粗面になる。The ceramic substrate 1 is made of alumina ceramics or the like, and a ceramic raw material powder such as alumina, silica, or magnesia is mixed with an appropriate organic solvent or solvent to form a slurry, which is formed by a doctor blade known in the art. Method, a calender roll method, or the like is used to form a ceramic green sheet, and then the ceramic green sheet is punched into a predetermined shape and fired at a high temperature. A large number of small irregularities are formed on the surface of the ceramic substrate 1 manufactured as described above, and the center line average roughness Ra becomes a rough surface of 0.3 to 0.4 μm.
【００１２】また前記セラミック基板１の上面には、そ
の全面にわたってグレーズ層２が被着されており、該グ
レーズ層２によって小さな凹凸が多数形成されているセ
ラミック基板１の上面を覆っている。On the upper surface of the ceramic substrate 1, a glaze layer 2 is applied over the entire surface, and the glaze layer 2 covers the upper surface of the ceramic substrate 1 on which a large number of small irregularities are formed.
【００１３】前記グレーズ層２は、サーマルヘッドの蓄
熱層として適した熱伝導率に設定され、後述する発熱抵
抗体３の発する熱を蓄積及び放散してサーマルヘッドの
熱応答特性を良好になすとともに、その上面を中心線平
均粗さＲａで０．１μｍ以下の平滑面になしてグレーズ
層２上に被着される電極層４をフォトリソグラフィー技
術等によって容易にパターニングするためのものであ
り、例えば、シリカガラスの粉末にＢａＯ、ＣａＯ等を
５〜３０重量％の割合で添加させ、さらに有機溶媒等を
用い調整して得たガラスペーストを従来周知のスクリー
ン印刷等によってセラミック基板１の上面全体に５０〜
３００μｍの厚みをもって塗布し、これを高温（約１０
００℃）で焼き付けることにより形成される。The glaze layer 2 is set to have a thermal conductivity suitable for a heat storage layer of a thermal head, and stores and dissipates heat generated by a heating resistor 3 which will be described later to improve the thermal response characteristic of the thermal head. For making the upper surface of the electrode layer 4 to be a smooth surface having a center line average roughness Ra of 0.1 μm or less and easily deposited on the glaze layer 2 by photolithography or the like. The glass paste obtained by adding BaO, CaO or the like to the silica glass powder at a ratio of 5 to 30% by weight and further adjusting it with an organic solvent or the like is applied to the entire upper surface of the ceramic substrate 1 by a conventionally known screen printing or the like. 50-
Apply with a thickness of 300 μm and apply it at high temperature (about 10
It is formed by baking at 00 ° C.
【００１４】また前記グレーズ層２上には複数個の発熱
抵抗体３および電極層４が被着されており、さらに該電
極層４上にはフリップチップ型のドライバーＩＣ６が配
置されている。前記発熱抵抗体３は、窒化タンタル等か
ら成っており、それ自体が所定の電気抵抗率を有してい
るため、電極層４を介して電力が印加されるとジュール
発熱を起こし、感熱記録媒体に印字画像を形成するのに
必要な温度、例えば２００℃〜３５０℃の温度に発熱す
る。A plurality of heating resistors 3 and an electrode layer 4 are deposited on the glaze layer 2, and a flip-chip type driver IC 6 is arranged on the electrode layer 4. Since the heating resistor 3 is made of tantalum nitride or the like and has a predetermined electric resistivity, it generates Joule heat when power is applied through the electrode layer 4, and the thermosensitive recording medium. Heat is generated at a temperature necessary to form a printed image on the sheet, for example, a temperature of 200 ° C to 350 ° C.
【００１５】また前記電極層４は、発熱抵抗体３にジュ
ール発熱を起こさせるための電力を供給し、或いは、ド
ライバーＩＣ６に外部からの印字制御信号を供給するた
めのものであり、例えば、アルミニウムによって形成さ
れ、その一部上面、具体的にはドライバーＩＣ６の端子
電極Ａが半田接合される個所には、前記電極層４の半田
ヌレ性を良好となすためにニッケル、金、クロム等から
成る半田ヌレ層５が被着されている。The electrode layer 4 is for supplying electric power for causing the heating resistor 3 to generate Joule heat, or for supplying a print control signal from the outside to the driver IC 6, for example, aluminum. Is formed on a part of the upper surface thereof, specifically, a portion to which the terminal electrode A of the driver IC 6 is soldered and is made of nickel, gold, chrome or the like in order to improve the solder wetting property of the electrode layer 4. A solder wetting layer 5 is applied.
【００１６】また一方、前記ドライバーＩＣ６は発熱抵
抗体３を外部より供給される印字制御信号に基づいて選
択的にジュール発熱させる作用、具体的には、電極層４
を介して発熱抵抗体３に印加される電力のオン・オフを
制御するためのものであり、その端子電極Ａを半田ヌレ
層５を介して電極層４に半田接合させることにより電極
層４と電気的に接続され、同時にセラミック基板１に機
械的に接続される。On the other hand, the driver IC 6 has a function of selectively causing the heating resistor 3 to generate Joule heat based on a print control signal supplied from the outside, specifically, the electrode layer 4
It is for controlling on / off of the electric power applied to the heating resistor 3 via the electrode layer 4 by soldering the terminal electrode A to the electrode layer 4 via the solder wetting layer 5. It is electrically connected and at the same time mechanically connected to the ceramic substrate 1.
【００１７】尚、前記発熱抵抗体３及び電極層４は従来
周知のスパッタリング法及びフォトリソグラフィー技術
を採用し、グレーズ層２上に所定パターン、所定厚み
（発熱抵抗体３の厚み：０．１μｍ、電極層４の厚み：
１．０μｍ）に被着させることによって形成され、また
前記半田ヌレ層５は電極層４の一部表面に従来周知の無
電解めっき法を採用し、０．５〜１０．０μｍの厚みに
被着させることによって形成される。The heating resistor 3 and the electrode layer 4 are formed by a conventionally known sputtering method and photolithography technique, and have a predetermined pattern and a predetermined thickness on the glaze layer 2 (thickness of the heating resistor 3 is 0.1 μm, Thickness of electrode layer 4:
1.0 μm), and the solder wetting layer 5 has a thickness of 0.5 to 10.0 μm formed by applying a conventionally known electroless plating method to a part of the surface of the electrode layer 4. It is formed by wearing.
【００１８】また前記ドライバーＩＣ６と電極層４との
接続は、半田ヌレ層５が被着されている電極層４上に半
田バンプ７を有したドライバーＩＣ６を該半田バンプ７
が電極層４に当接するようにして載置させ、しかる後、
これを所定温度でリフローすることによって行われ、最
後にエポキシ樹脂等からなる封止材９によって被覆され
る。The connection between the driver IC 6 and the electrode layer 4 is performed by connecting the driver IC 6 having the solder bumps 7 on the electrode layer 4 on which the solder wetting layer 5 is applied.
Is placed so that it contacts the electrode layer 4, and then,
This is performed by reflowing at a predetermined temperature, and finally covered with a sealing material 9 made of epoxy resin or the like.
【００１９】更にまた前記グレーズ層２と電極層４との
間で、且つ、前記半田接合部の直下領域には、表面粗さ
が中心線平均粗さＲａで０．３〜１．５μｍのガラス材
層８が介在されている。Further, between the glaze layer 2 and the electrode layer 4 and in the region directly below the solder joint, a glass having a surface roughness of 0.3 to 1.5 μm in terms of center line average roughness Ra. The material layer 8 is interposed.
【００２０】前記ガラス材層８は、ホウケイ酸鉛ガラス
を主成分とし、その内部にアルミナ等から成る無機物粒
子８ａ（平均粒径０．５〜３．０μｍ）を５〜２５重量
％の割合で含有させて成るものであり、例えば、このガ
ラス材層８を従来周知の厚膜手法によって１〜１０μｍ
の厚みに形成すると、ガラス材層８の表面には、その近
傍に存在する無機物粒子８ａの形状に応じた多数の凹凸
が形成されるため、表面の中心線平均粗さＲａを０．３
〜１．５μｍの粗面に成すことができる。The glass material layer 8 contains lead borosilicate glass as a main component, and contains therein inorganic particles 8a (average particle diameter 0.5 to 3.0 μm) composed of alumina or the like in a proportion of 5 to 25% by weight. For example, the glass material layer 8 is 1 to 10 μm by a conventionally known thick film technique.
When the glass material layer 8 is formed to have a thickness of 10 .mu.m, many irregularities are formed on the surface of the glass material layer 8 according to the shape of the inorganic particles 8a existing in the vicinity thereof, so that the center line average roughness Ra of the surface is 0.3.
It can be formed to a rough surface of up to 1.5 μm.
【００２１】このように、グレーズ層２と電極層４との
間で、且つ、前記半田接合部の直下領域に、表面粗さが
中心線平均粗さＲａで０．３〜１．５μｍのガラス材層
８を介在させたことから、このガラス材層８上に被着さ
れる電極層４の表面を粗面となし、電極層４上にニッケ
ル等から成る半田ヌレ層５をアンカー効果によって強固
に被着させることができる。従って、サーマルヘッドを
動作させる際、セラミック基板１とドライバーＩＣ６と
の間に熱応力が印加されても、半田ヌレ層５と電極層４
とが熱応力によって剥離することはなく、サーマルヘッ
ドを長期にわたって良好に機能させることが可能とな
る。As described above, the glass having a center line average roughness Ra of 0.3 to 1.5 μm is formed between the glaze layer 2 and the electrode layer 4 and in the region immediately below the solder joint. Since the material layer 8 is interposed, the surface of the electrode layer 4 deposited on the glass material layer 8 is made rough, and the solder wetting layer 5 made of nickel or the like is firmly fixed on the electrode layer 4 by the anchor effect. Can be attached to. Therefore, when the thermal head is operated, even if thermal stress is applied between the ceramic substrate 1 and the driver IC 6, the solder wetting layer 5 and the electrode layer 4
Will not be peeled off due to thermal stress, and the thermal head can function well for a long period of time.
【００２２】尚、前記ガラス材層８は、表面粗さが中心
線平均粗さＲａで０．３μｍよりも小さいと、電極層４
及び半田ヌレ層５間で十分な密着強度が得られず、熱応
力が繰り返し印加された場合に、両者が剥離してしまう
危険性がある。従ってガラス材層８の表面粗さは中心線
平均粗さＲａで０．３μｍ以上に設定する必要がある。If the surface roughness of the glass material layer 8 is smaller than the center line average roughness Ra of 0.3 μm, the electrode layer 4 will be described.
In addition, sufficient adhesion strength cannot be obtained between the solder wetting layers 5, and there is a risk that they are separated when thermal stress is repeatedly applied. Therefore, the surface roughness of the glass material layer 8 needs to be set to 0.3 μm or more in terms of the center line average roughness Ra.
【００２３】また前記ガラス材層８は、表面粗さが中心
線平均粗さＲａで１．５μｍよりも大きいと、半田接合
される電極層４の表面が必要以上に粗くなりすぎてしま
う。即ち、表面が極度に粗れている電極層４の半田ヌレ
性を良好となすには半田ヌレ層５の厚みを極めて厚くし
なければならず、半田ヌレ層５を極めて厚く形成する
と、半田ヌレ層５の膜中に大きな内部応力が発生し、半
田ヌレ層５と電極層４との接合強度がアンカー効果によ
って向上されるにもかかわらず、前述の大きな内部応力
によって半田ヌレ層５が電極層４から剥離する危険性が
ある。従ってガラス材層８の上面の表面粗さは中心線平
均粗さＲａで１．５μｍ以下に設定する必要がある。If the surface roughness of the glass material layer 8 is greater than 1.5 μm in terms of the centerline average roughness Ra, the surface of the electrode layer 4 to be solder-bonded becomes excessively rough. That is, the thickness of the solder wetting layer 5 must be made extremely thick in order to make the solder wetting property of the electrode layer 4 whose surface is extremely rough, and when the solder wetting layer 5 is formed extremely thick, the solder wetting Although a large internal stress is generated in the film of the layer 5 and the bonding strength between the solder wetting layer 5 and the electrode layer 4 is improved by the anchor effect, the solder wetting layer 5 is changed to the electrode layer by the above-mentioned large internal stress. There is a risk of peeling from 4. Therefore, the surface roughness of the upper surface of the glass material layer 8 needs to be set to 1.5 μm or less in terms of the center line average roughness Ra.
【００２４】尚、このようなガラス材層８は、例えば、
融点４９０℃のホウケイ酸鉛ガラスの粉末に平均粒径
０．５〜３．０μｍの無機物粒子８ａ（例えばアルミナ
フィラー：含有率５〜２５重量％）と適当な有機溶媒、
有機溶剤を添加混合して得たガラスペーストを従来周知
のスクリーン印刷等によってグレーズ層２の上面全体に
塗布するとともに、これをグレース層２の焼き付け温度
よりも低い所定の温度（例えば５２０℃）で焼き付け、
しかる後、フォトリソグラフィー技術を採用してフッ酸
にてエッチングし、電極層４等が形成される領域のガラ
ス材層を除去することによってドライバーＩＣ６と電極
層４との半田接合部にのみ形成される。このとき、ガラ
ス材層８の主成分となるホウケイ酸鉛ガラスは耐酸性の
弱い材料であるのに対し、グレーズ層２の主成分である
シリカガラスは耐酸性に優れた材料であるため、エッチ
ングの終点付近でグレーズ層２の表面が露出されても、
グレーズ層２は殆どエッチングされず、グレーズ層２の
表面を平滑に維持することができる。Incidentally, such a glass material layer 8 is formed, for example, by
Lead borosilicate glass powder having a melting point of 490 ° C. and inorganic particles 8a having an average particle size of 0.5 to 3.0 μm (for example, alumina filler: content of 5 to 25% by weight) and a suitable organic solvent,
A glass paste obtained by adding and mixing an organic solvent is applied to the entire upper surface of the glaze layer 2 by conventionally known screen printing or the like, and is applied at a predetermined temperature (for example, 520 ° C.) lower than the baking temperature of the glaze layer 2. Baking,
Then, the glass material layer in the region where the electrode layer 4 and the like are formed is removed by etching with hydrofluoric acid using a photolithography technique to form only the solder joint portion between the driver IC 6 and the electrode layer 4. It At this time, the lead borosilicate glass, which is the main component of the glass material layer 8, is a material having weak acid resistance, whereas the silica glass, which is the main component of the glaze layer 2, is a material having excellent acid resistance. Even if the surface of the glaze layer 2 is exposed near the end point of
The glaze layer 2 is hardly etched, and the surface of the glaze layer 2 can be kept smooth.
【００２５】更に前記ガラス材層８をスクリーン印刷等
の厚膜手法によって形成する際、内部に含有される無機
物粒子８ａの比重を主成分となるホウケイ酸鉛ガラスの
比重よりも小さくしておけば、グレーズ層２上に塗布さ
れるガラスペースト中の無機物粒子８ａが上方（表面近
傍）に集中することから、無機物粒子８ａの含有量が比
較的少なくても表面を所定の粗面になすことができ、ま
た無機物粒子８ａの含有量が少なくなれば、ガラス材層
８を上述のようにして形成する際、不要なガラス材層を
エッチング除去するのに要する時間を短縮できる。した
がってガラス材層８を形成する際、内部に含有される無
機物粒子８ａの比重を主成分となるホウケイ酸鉛ガラス
の比重より小さくしておくことが好ましい。尚、このよ
うな比重をもった無機物粒子８ａとしては、例えばアル
ミナ、窒化珪素、炭化珪素等が挙げられる。Further, when the glass material layer 8 is formed by a thick film method such as screen printing, the specific gravity of the inorganic particles 8a contained therein should be made smaller than the specific gravity of the lead borosilicate glass as the main component. Since the inorganic particles 8a in the glass paste applied on the glaze layer 2 are concentrated upward (in the vicinity of the surface), the surface can be formed into a predetermined rough surface even if the content of the inorganic particles 8a is relatively small. If the content of the inorganic particles 8a is reduced, the time required for etching and removing the unnecessary glass material layer can be shortened when the glass material layer 8 is formed as described above. Therefore, when the glass material layer 8 is formed, it is preferable to make the specific gravity of the inorganic particles 8a contained therein smaller than the specific gravity of the lead borosilicate glass as the main component. Examples of the inorganic particles 8a having such a specific gravity include alumina, silicon nitride, silicon carbide and the like.
【００２６】かくして本発明のサーマルヘッドは、ドラ
イバーＩＣ６の駆動に伴い電極層４を介して発熱抵抗体
３に電力を印加し、発熱抵抗体３を印字信号に基づいて
選択的にジュール発熱させるとともに、該発熱した熱を
感熱記録媒体に伝導させ、感熱記録媒体に所定の印字画
像を形成することによってサーマルヘッドとして機能す
る。Thus, in the thermal head of the present invention, electric power is applied to the heating resistor 3 via the electrode layer 4 as the driver IC 6 is driven to cause the heating resistor 3 to selectively generate Joule heat based on the print signal. The heat generated is conducted to the heat sensitive recording medium to form a predetermined print image on the heat sensitive recording medium, thereby functioning as a thermal head.
【００２７】（他の実施例）次に本発明の他の実施例に
ついて説明する。(Other Embodiments) Next, other embodiments of the present invention will be described.
【００２８】図３は本発明のサーマルヘッドの他の実施
例を示す要部拡大図であり、８’はガラス材層、８ｂは
気泡、１０は無機質層である。尚、上述した図１、図２
のサーマルヘッドと同一の箇所には同一の符号を付し、
説明は省略する。FIG. 3 is an enlarged view of an essential part showing another embodiment of the thermal head of the present invention, in which 8'is a glass material layer, 8b is a bubble, and 10 is an inorganic layer. Incidentally, the above-mentioned FIG. 1 and FIG.
The same parts as the thermal head of
Description is omitted.
【００２９】本実施例のサーマルヘッドが図１、図２の
サーマルヘッドと相違する点は、図１、図２のサーマル
ヘッドでは、ガラス材層８の表面粗さを中心線平均粗さ
Ｒａで０．３〜１．５μｍの範囲となすのにホウケイ酸
鉛ガラスを主成分とするガラス材層８の内部に平均粒径
０．５〜３．０μｍの無機物粒子８ａを５〜２５重量％
含有させたのに対し、本実施例のサーマルヘッドでは、
ガラス材層８’の内部に直径０．２５〜５．０μｍの気
泡８ｂを、ガラス材層８’の全体積に対して５〜３０％
の体積となるように内在させている点である。The thermal head of this embodiment differs from the thermal heads of FIGS. 1 and 2 in that the surface roughness of the glass material layer 8 is the center line average roughness Ra in the thermal heads of FIGS. 5 to 25% by weight of inorganic particles 8a having an average particle size of 0.5 to 3.0 μm inside the glass material layer 8 containing lead borosilicate glass as a main component to form a range of 0.3 to 1.5 μm.
On the other hand, in the thermal head of the present embodiment,
Bubbles 8b having a diameter of 0.25 to 5.0 μm are contained in the glass material layer 8 ′ in an amount of 5 to 30% of the total volume of the glass material layer 8 ′.
The point is that the volume is made to be internal.
【００３０】このような本実施例のサーマルヘッドは、
ガラス材層８’の表面に気泡８ｂの形状に応じた多数の
凹部が形成されることから、前記気泡８ｂの大きさや割
合等を適宜設定することによってガラス材層８’の表面
粗さを中心線平均粗さＲａで０．３〜１．５μｍの範囲
内とすることができ、これによってガラス材層８’上に
被着される電極層４の上に半田ヌレ層５をアンカー効果
によって強固に被着させることが可能となる。The thermal head of this embodiment is
Since many recesses are formed on the surface of the glass material layer 8'according to the shape of the bubble 8b, the surface roughness of the glass material layer 8'is centered by appropriately setting the size and ratio of the bubble 8b. The line average roughness Ra can be set in the range of 0.3 to 1.5 μm, whereby the solder wetting layer 5 is firmly fixed on the electrode layer 4 deposited on the glass material layer 8 ′ by the anchor effect. Can be attached to the.
【００３１】このとき、前記気泡８ｂのガラス材層８’
に対する割合が、３０％を超えるとガラス材層８’の機
械的強度を高く維持することができなくなる。従って気
泡８ｂのガラス材層８’に対する割合は３０％以下とな
すことが好ましい。At this time, the glass material layer 8'of the bubbles 8b.
When the ratio of the glass material layer 8 ′ to the glass material layer 8 ′ exceeds 30%, the mechanical strength of the glass material layer 8 ′ cannot be maintained high. Therefore, the ratio of the bubbles 8b to the glass material layer 8'is preferably 30% or less.
【００３２】尚、前記気泡８ｂが内在されたガラス材層
８’は、まずグレーズ層２上に、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ のうち少なくとも１種から
成る無機質層１０をスパッタリング法等によって０．１
〜１．０μｍの厚みをもって被着させておき、しかる
後、前記無機質層１０上にホウケイ酸鉛ガラスを主成分
とするガラスペーストを印刷及び焼成し、該焼成時に印
加される熱によって前記無機質層１０を形成するＳｉ3
Ｎ4 等とガラスペーストとを化学反応させ、Ｎ2 等の気
泡８ｂを発生させながらガラス材をセラミック基板１に
焼き付けることによって形成される。前記ガラス材の焼
成温度は、無機質層１０を形成する無機質材料とガラス
ペーストとを化学反応させるための温度条件や焼成時に
気泡８ｂをガラス材の内部で保持するためのガラスの粘
度等を考慮して決定され、例えば、無機質層１０をＳｉ
3 Ｎ4 により形成する場合は５００〜５４０℃の範囲
に、また無機質層１０をＳｉＯ2 により形成する場合は
５１０〜５５５℃の範囲にそれぞれ設定される。また前
記気泡８ｂがガラス材層８’の表面近傍に存在しない場
合は、ガラス材層８’の表面に気泡８ｂの形状に応じた
多数の凹部が現れるまでガラス材層８’の表面をエッチ
ング等によって削り取ることで表面粗さを所定の範囲と
成すことができる。The glass material layer 8'having the bubbles 8b therein is first formed on the glaze layer 2 by Si 3 N 4 and Si.
The inorganic layer 10 made of at least one of O 2 and Si—Al—O—N was formed by sputtering to 0.1%.
To 1.0 μm in thickness, and thereafter, a glass paste containing lead borosilicate glass as a main component is printed and baked on the inorganic layer 10, and the inorganic layer is heated by heat applied during the baking. Si 3 forming 10
It is formed by chemically reacting N 4 or the like with the glass paste and baking the glass material on the ceramic substrate 1 while generating bubbles 8 b of N 2 or the like. The firing temperature of the glass material takes into consideration the temperature conditions for chemically reacting the inorganic material forming the inorganic layer 10 and the glass paste, the viscosity of the glass for holding the bubbles 8b inside the glass material during firing, and the like. For example, the inorganic layer 10 is made Si.
When it is formed of 3 N 4, it is set in the range of 500 to 540 ° C., and when it is formed of SiO 2 in the inorganic layer 10, it is set in the range of 510 to 555 ° C. If the bubbles 8b do not exist near the surface of the glass material layer 8 ', the surface of the glass material layer 8'is etched until a large number of concave portions corresponding to the shape of the bubbles 8b appear on the surface of the glass material layer 8'. The surface roughness can be set within a predetermined range by scraping off with.
【００３３】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の変更、改良等が可能であり、例えば、上記実施
形態においてはガラス材層８を各半田接合部の直下に個
別に設けるようにしたが、これに代えて、ガラス材層８
を半田接合部が配置されている領域にわたって帯状に設
けても構わない。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-mentioned embodiment, the glass material layer is used. 8 is individually provided directly below each solder joint, but instead of this, the glass material layer 8
May be provided in a band shape over the region where the solder joint portion is arranged.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明のサーマルヘッドにおいては、グ
レーズ層と電極層との間で、且つ、前記半田接合部の直
下領域に、表面粗さが中心線平均粗さＲａで０．３μｍ
〜１．５μｍのガラス材層を介在させたことから、ガラ
ス材層上に被着される電極層の表面が粗面となり、該電
極層の上に半田ヌレ層をアンカー効果によって強固に被
着させることができる。従って、サーマルヘッドを動作
させる際、セラミック基板とドライバーＩＣとの間に熱
応力が印加されても、半田ヌレ層と電極層とが熱応力に
よって剥離するのが有効に防止され、サーマルヘッドを
長期にわたって良好に機能させることが可能となる。In the thermal head of the present invention, the surface roughness between the glaze layer and the electrode layer and in the region directly under the solder joint is 0.3 μm in terms of the center line average roughness Ra.
Since the glass material layer having a thickness of ˜1.5 μm is interposed, the surface of the electrode layer deposited on the glass material layer becomes a rough surface, and the solder wetting layer is firmly deposited on the electrode layer by the anchor effect. Can be made. Therefore, when the thermal head is operated, even if thermal stress is applied between the ceramic substrate and the driver IC, the solder wetting layer and the electrode layer are effectively prevented from peeling off due to the thermal stress, and the thermal head can be used for a long time. It is possible to function well over the entire range.
【図１】本発明のサーマルヘッドの一実施形態を示す斜
視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a thermal head of the present invention.
【図２】図１の要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of FIG.
【図３】本発明のサーマルヘッドの他の実施例を示す要
部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing another embodiment of the thermal head of the present invention.
【図４】従来のサーマルヘッドの要部拡大断面図であ
る。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of a conventional thermal head.
１・・・・・・セラミック基板 ２・・・・・・グレーズ層 ３・・・・・・発熱抵抗体 ４・・・・・・電極層 ５・・・・・・半田ヌレ層 ６・・・・・・ドライバーＩＣ ７・・・・・・半田（半田バンプ） ８、８’・・・ガラス材層 ８ａ・・・・・無機物粒子 ８ｂ・・・・・気泡 １０・・・・・無機質層 1 ・ ・ Ceramic substrate 2 ・ ・ Glazed layer 3 ・ ・ Heating resistor 4 ・ ・ ・ ・ Electrode layer 5 ・ ・ ・ ・ Solder layer 6 ・ ・··· Driver IC 7 ··· Solder (solder bump) 8, 8 ′ · · Glass material layer 8a · · Inorganic particles 8b · · Bubbles 10 · · Inorganic layer
Claims (3)
させるとともに、該グレーズ層上に発熱抵抗体および電
極層を被着させ、さらに前記電極層上に半田ヌレ層を介
してフリップチップ型ドライバーＩＣの端子電極を半田
接合して成るサーマルヘッドであって、 前記グレーズ層と電極層との間で、且つ、前記半田接合
部の直下領域に、表面粗さが中心線平均粗さＲａで０．
３〜１．５μｍのガラス材層を介在させたことを特徴と
するサーマルヘッド。1. A flip chip type driver in which a glaze layer is deposited on the upper surface of a ceramic substrate, a heating resistor and an electrode layer are deposited on the glaze layer, and a solder wetting layer is further provided on the electrode layer. A thermal head formed by solder-bonding terminal electrodes of an IC, wherein the surface roughness is 0 at the centerline average roughness Ra between the glaze layer and the electrode layer and in the region immediately below the solder-bonded portion. ．
A thermal head having a glass material layer of 3 to 1.5 μm interposed.
主成分とし、且つ、内部に平均粒径０．５〜３．０μｍ
の無機物粒子を５〜２５重量％含有していることを特徴
とする請求項１に記載のサーマルヘッド。2. The glass material layer contains lead borosilicate glass as a main component, and has an average particle diameter of 0.5 to 3.0 μm inside.
The thermal head according to claim 1, which contains 5 to 25% by weight of the inorganic particles.
体積に対して３０％以下の体積の気泡を内在させたこと
を特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。3. The thermal head according to claim 1, wherein bubbles having a volume of 30% or less with respect to the total volume of the glass material layer are contained inside the glass material layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7785796A JPH09234896A (en) | 1995-12-27 | 1996-03-29 | Thermal head |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-340132 | 1995-12-27 | ||
| JP34013295 | 1995-12-27 | ||
| JP7785796A JPH09234896A (en) | 1995-12-27 | 1996-03-29 | Thermal head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09234896A true JPH09234896A (en) | 1997-09-09 |
Family
ID=26418910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7785796A Pending JPH09234896A (en) | 1995-12-27 | 1996-03-29 | Thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09234896A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002067364A (en) * | 2000-08-28 | 2002-03-05 | Kyocera Corp | Thermal head |
| JP2007142479A (en) * | 2003-03-14 | 2007-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor device |
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| CN105351635A (en) * | 2015-08-26 | 2016-02-24 | 杨永利 | Metal-ceramic composite pipe and manufacturing process thereof |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP7785796A patent/JPH09234896A/en active Pending
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