KR100237588B1 - 서어멀 헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

다층배선구조로 한 경우에 각층의 접속불량이나 절연불량의 발생을 확실하게 방지하고, 리얼에지화하여도 제조가 용이하여 신뢰성을 유지할 수 있으며, 또한 서멀헤드블록의 연결수가 3개이상이어도 공통전극의 단자접속에 지장이 없는 서멀헤드 및 서멀헤드의 제조방법을 제공하는 것이다.

방열기판(11)에 보온층(12), 도전층(13), 층간절연층(15), 발열저항체(16), 공통전극(17a), 개별전극(17b) 및 보호층(18)을 적층하여 이루어지는 서멀헤드로서 상기 도전층(13)은 질화물 또는 산화물과 금속과의 융합체로 이루어지고, 공통전극 (17a)과 전기적으로 접속되어 있고, 상기 층간절연층(15)은 적어도 상기 도전층 (13)의 산화막을 가지고 형성되어 있는 것이다.

Description

서멀헤드 및 그 제조방법{THERMAL HEAD AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 서멀프린터에 사용되는 서멀헤드에 관한 것으로 특히 서멀헤드의 리얼에지화 및 열전사프린터에 있어서의 인자품위의 개량을 할 수 있는 서멀헤드 및 서멀헤드의 제조방법에 관한 것이다.

서멀프린터에 탑재되는 서멀헤드는 복수개의 발열소자를 기판상에 직선적으로 배열하고, 소망의 인자정보에 의거하여 어느 하나의 발열소자에 선택적으로 순차통전을 행하여 발열소자를 가열시킴으로써 감열프린터에 있어서는 감열기록지를 발색시키고, 열전사프린터에 있어서는 잉크리본의 잉크를 부분적으로 용융하여 보통지에 전사하여 인자를 행하도록 되어 있다.

도 11은 종래의 일반적인 서멀헤드를 나타낸 것으로 알루미나 등의 절연성 재료로 이루어지는 방열기판(이하 기판이라 함)(1)상에는 유리 등으로 이루어지는 보온층(2)이 형성되어 있고, 이 보온층(2)은 그 상면이 원호상으로 되도록 형성되어 있다. 이 보온층(2)의 정점부(2a)에는 복수개의 발열저항체(3)가 지면수직방향으로 직선상으로 정렬하여 형성되어 있다. 이 발열저항체(3)는 Ta-SiO₂등으로 이루어지는 발열저항체(3)의 재료를 스퍼터링 등에 의하여 보온층(2)의 표면에 부착한 후, 포토리소그래피 기술에 의하여 에칭함으로써 형성하도록 이루어져 있다. 이들 발열저항체(3)의 상면 일측에는 각 발열저항체(3)에 접속되는 공통전극(4a)이 적층되어 있고, 상기 각 발열저항체(3)의 타측에는 각 발열저항체(3)에 독립하여 통전을 행하기 위한 개별전극(4b)이 각각 적층되어 있다. 상기 공통전극(4a) 및 개별전극(4b)은 예를 들어 Al, Cu등으로 이루어지고, 증착, 스퍼터링 등에 의하여 부착된 후, 에칭에 의하여 소망형상의 패턴으로 형성되어 있다.

또한 이들 발열저항체(3), 공통전극(4a), 개별전극(4b), 노출되어 있는 기판 (1) 및 보온층(2)의 표면에는 상기 발열저항체(3) 및 각 전극(4a, 4b)을 보호하는 대략 5∼10㎛의 막두께의 보호층(5)이 형성되어 있고, 이 보호층(5)은 상기 각 전극(4a, 4b)의 단자부 이외의 모든 표면을 피복하도록 이루어져 있다.

이와 같은 종래의 서멀헤드에 있어서는 공통전극(4a)의 폭을 넓게 형성함으로써 그 저항치를 낮게 형성할 필요가 있었기 때문에 도 11에 나타낸 바와같이 발열저항체(3)의 발열부(3a)는 서멀헤드의 기판(1)의 중앙 또는 단부근처에 설치되어 있고, 발열저항체(3)의 발열부(3a)로부터 기판(1) 단부까지의 치수(이하, 에지거리 (L)라 함)는 1㎜ 이상을 가지고 있었다.

그러나 최근, 서멀헤드의 발열저항체(3)를 더욱 기판(1)의 단부에 배치하는 리얼에지화의 요청이 높아지고 있어 기판(1)의 공통전극(4a)측의 스페이스를 대폭 삭감할 필요에 직면해 있다.

이와 같은 서멀헤드의 리얼에지화는 헤드와 플라텐의 압접압의 손실을 저감하고, 인자에너지 효율을 향상시킬 수 있고, 또 잉크리본을 사용하는 열전사프린터에 있어서는 왁스계의 잉크에서부터 수지계의 잉크까지 폭넓게 사용할 수 있고, 러프지의 인자품위를 현저하게 개선할 수 있는 이점을 가지는 것이다.

그러나 예를 들어 에지거리를 0.2㎜ 이하로 하는 경우의 서멀헤드의 리얼에지화를 도모하면, 공통전극(4a)의 배치 스페이스가 현저하게 적어지기 때문에 공통전극(4a)의 폭치수를 극히 가늘게 형성하지 않으면 안되고, 그 결과, 공통전극(4a)이 저항체화하여 그 저항치가 상승하여 발열저항체(3)의 양단과 중앙부와의 전압강하의 차가 커진다. 또 공통전극(4a)의 전류용량 부족을 초래하여 각 발열저항체(3)에 통전한 경우, 공통전극(4a)이 용융되어 절단되는 등의 단점이 발생하여 실용성 높은 리얼에지헤드를 제조하는 것은 극히 곤란하였다.

또 리얼에지화를 도모하는 서멀헤드의 다른 전극으로서는 도시생략하였으나, 예를 들어 되접는 전극('ㄷ'자 전극)이나 빗살모양 전극으로서 공통전극(4a)을 개별전극(4b)과 동일방향으로 도출하는 것이 있으나, 공통전극(4a)과 개별전극(4b)을 동일방향으로 도출하기 위하여 300dpi의 해상도로 한 경우에는 600dpi의 해상도로 한 경우와 동등한 가공정밀도가 요구되고, 마찬가지로 400dpi의 해상도로 한 경우에는 800dpi의 해상도로 한 경우와 동등한 높은 세밀도의 가공기술이 요구된다고 하는 제조공정 수의 증대와 함께 수율의 저하와 신뢰성의 저하를 초래함과 동시에 제조비용의 증대를 초래하는 단점을 가지고 있다.

또한 서멀헤드의 기판(1)의 단면으로부터 이면에 공통전극(4a)을 형성하는 것이 있으나, 기판(1)을 분할, 연마하고 나서 전극형성을 행하기 때문에 제조공정 수가 많고 제조효율의 저하를 초래하며, 또한 0.2㎜ 이내의 리얼에지화의 신뢰성도 극히 낮다는 단점이 있다.

또 기판(1)의 단면을 연마하여 보온층(2)을 형성하고, 그 상면에 발열저항체 (3)를 형성한 단면헤드는 상기한 것과 마찬가지로 제조공정 수가 많아져 리얼에지화를 도모한 경우의 양산성이 떨어지고, 비용상승의 단점을 가진다.

상기한 점을 감안하여 종래부터 발열부 부분에서 공통전극(4a)을 다층배선구조로 함으로써 리얼에지화를 달성하고자 하는 것이 있다. 이것은 보온층(2)상에 금속으로 이루어지는 도전층(6)을 형성하고, 그 위에 SiO₂등으로 이루어지는 층간절연층(7)을 스퍼터링 등의 수법에 의하여 적층형성한후, 이 층간절연층(7)을 포토리소그래피 기술로 부분적으로 제거하고, 그 위에 발열저항체(3)를 적층함으로써 도전층(7)과 발열저항체(3)를 전기적으로 접속하도록 한 것이며, 고온으로 발열하는 발열저항체(3)의 바로 밑에 층간절연층(7)과 도전층(6)이 층상으로 형성되도록 이루어져 있다.

이와같은 다층배선구조에 의한 서멀헤드에 있어서는 소망의 인자신호에 의거하여 개별전극(4b)을 거쳐 소망의 발열저항체(3)에 통전한 경우, 리얼에지화에 의하여 폭치수가 극히 가늘게 형성된 공통전극(4a)외에 상기 도전층(6)을 거쳐 단자부로 보내지게 되기 때문에 상기 공통전극(4a)의 저항치가 상승하는 일 없이 발열저항체(3)의 부분전압차의 발생, 공통전극(4a)의 전류용량 부족 등의 발생을 방지할 수 있어 고품질의 인자를 행할 수 있는 것이다.

그러나 상기 종래의 서멀헤드에 있어서는 도전층(6)의 상면에 층간절연층(7)이 적층하여 형성되어 있고, 또한 이들 각층이 고온으로 발열하는 발열저항체(3)의 바로 밑에 형성되어 있기 때문에 각층 상호의 응력스트레스가 커 열충격에 대한 각층 상호간의 밀착력의 신뢰성이 현저하게 저하하고, 또 층간절연층(7)을 에칭에 의하여 형성하기 때문에 층간절연층(7)과 도전층(6)과의 표면에 단차가 생겨 이 단차에 의하여 발열저항체(3)와 도전층(6)의 접속불량이 생길 우려가 있고, 또한 층간 절연층(7)을 스퍼터 등의 증착방식으로 형성하면, 이물 등에 의하여 층간절연층(7)에 핀홀이 발생하고, 층간절연층(7)의 절연불량이 생긴다는 문제를 가진다.

그리고 상기 문제점을 극복하기 위하여 층간절연층(7)의 막두께를 두껍게 형성하도록 하면, 상기의 각층 상호의 응력 불균형의 증대를 초래함과 동시에 에칭단차량의 증대에 의한 접속불량 등의 신뢰성이 현저한 저하를 초래하는 문제를 가지고 있다.

도 12에 나타낸 바와같은 종래의 연결형 서멀헤드는 연결되는 서멀헤드블록 (8)이 통상의 서멀헤드와 같은 층구성이나, 공통전극(4a)의 단자(9)가 좌우 어느 한 쪽에만 설치되어 있는 점이 주된 상위점이다. 즉, 종래의 연결형 서멀헤드는 서로 좌우대칭의 형상을 가지는 2개의 서멀헤드블록(8, 8)을 연결용 기판(1)에 접착한 것이다.

또한 종래 연결하는 서멀헤드블록을 2개로 하고 있는 것은 도 12에 나타낸 공통전극(4a)의 단자(9, 9)가 각각의 서멀헤드블록(8)에서 좌우 어느 한 쪽밖에 형성할 수 없기 때문이다. 즉, 이것은 3개이상의 서멀헤드블록(8)을 연결할 경우, 좌단과 우단이외의 중앙부에 있는 서멀헤드블록(8)의 공통전극(4a)을 단자(9)에 연결하는 실용적인 방법이 없었기 때문이기도 하다.

본 발명의 목적은 다층배선구조로 한 경우에 각층의 접속불량이나 절연불량의 발생을 확실하게 방지할 수 있고, 리얼에지화하여도 제조가 용이하며, 신뢰성을 유지할 수 있고, 또한 서멀헤드블록의 연결수가 3개 이상이어도 공통전극의 단자접속에 지장이 없는 서멀헤드 및 서멀헤드의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 있어서의 서멀헤드의 단면도,

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 있어서의 서멀헤드의 평면도,

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 있어서의 제조도중의 다층배선기판을 나타낸 단면도,

도 4는 제 1실시예에 있어서의 서멀헤드의 다층배선기판의 제조방법을 나타낸 플로우챠트,

도 5(a)는 절단공정에 들어가기 직전의 서멀헤드의 기판을 나타낸 단면도,

(b)는 레이저광을 조사하여 홈을 형성한 상태를 나타낸 단면도,

(c)는 홈의 저부에서 부터 기판의 이면까지를 다이싱법(dicing)으로 절단한 상태를 나타낸 단면도,

도 6(a)는 주주사방향으로 연결하는 서멀헤드의 발열부의 평면도,

(b)는 (a)의 X-X'선을 따른 단면도,

도 7은 본 발명의 제 2실시예에 있어서의 서멀헤드의 단면도,

도 8은 본 발명의 제 3실시예의 서멀헤드의 단면도,

도 9는 제 2 및 제 3실시예에 있어서의 서멀헤드의 다층배선기판의 제조방법을 나타낸 플로우챠트,

도 10은 본 발명의 제 4실시예를 나타낸 서멀헤드의 단면도,

도 11은 종래의 일반적인 서멀헤드의 구성을 나타낸 단면도,

도 12는 종래의 연결형 서멀헤드의 구성을 나타낸 평면도이다.

본 발명의 청구항 1 기재의 서멀헤드는 방열기판상에 보온층, 도전층, 층간절연층, 발열저항체, 공통전극, 개별전극 및 보호층을 적층하여 이루어지는 서멀헤드로서 상기 도전층은 질화물 또는 산화물과 금속과의 융합체로 이루어지고, 상기 층간절연층은 적어도 상기 도전층의 산화막을 가지고 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있고, 청구항 5 기재의 서멀헤드는 청구항 1 기재의 서멀헤드로서 상기 도전층을 고융점 금속의 붕화물, 질화물, 탄화물, 규화물의 도전성 세라믹스에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 도전층을 상기와 같은 재료로 형성함으로써 고온의 열산화처리를 행하여도 기판과의 밀착성이 우수한 것으로 할 수 있다.

또 본 발명의 청구항 2기재의 서멀헤드는 청구항 1기재의 서멀헤드에 있어서, 그 도전층은 실리콘의 질화물, 실리콘의 산화물, 알루미늄의 질화물 및 알루미늄의 산화물중 일종, 또는 이들 복합체와 고융점 금속으로 이루어지는 도전성 서밋으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있고, 청구항 3 또는 청구항 4 기재의 서멀헤드는 상기 질화물과 금속의 융합체를 질화알루미늄과 탄탈로 하고, 상기 산화물과 금속의 융합체를 산화알루미늄과 탄탈로 하는 것을 특징으로 하고 있고, 그렇게 함으로써 상기의 효과를 더욱 현저한 것으로 할 수 있다.

청구항 6기재의 서멀헤드는 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항 기재의 서멀헤드에 있어서, 상기 층간절연층은 상기 도전층의 산화막을 제 1층간 절연층으로 하고, 이 제 1층간절연층 위에 적층된 절연성 세라믹을 제 2층간 절연층으로 하는 복층의 층간절연층인 것을 특징으로 하고 있고, 제 1층간절연층이 도전층의 표면산화에 의하여 형성되어 있기 때문에 제 2층간 절연층은 1㎛이하의 얇은 절연층으로 하여도 충분한 절연성이 얻어지고, 절연층의 표면과 도전층 표면과의 높이의 단차를 작은 것으로 할 수 있기 때문에 그 상면에 형성하는 발열저항체 및 전극과 도전층과의 전기적인 접속을 확실하게 행할 수 있고, 다층배선화에 의한 신뢰성 및 수율저하를 완전하게 해소할 수 있다.

또 청구항 7기재의 서멀헤드는 청구항 6기재의 서멀헤드에 있어서, 상기 제 2층간절연층은 실리콘의 질화물, 실리콘의 산화물, 알루미늄의 질화물 및 알루미늄의 산화물중 적어도 일종으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있고, 절연성의 신뢰도를 비약적으로 높힐 수 있다.

그리고 청구항 8기재의 서멀헤드는 상기 공통전극은 그 외부회로 접속부가 적어도 기판내에 3개소이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있고, 이 서멀헤드에 의하면, 기판의 양단부 뿐만 아니라 기판의 중앙부로부터도 전압을 인가할 수 있게 되어 각 발열저항체에 대하여 균일한 전압을 인가하는 것이 가능하게 된다.

그리고 청구항 9기재의 서멀헤드는 상기 공통전극이 단층으로 도전층과 발열저항체사이에 끼워져 형성되고, 상기 개별전극은 2층으로 발열저항체 사이에 끼우도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있고, 공통전극측을 단층으로 함으로써 이 부분의 기계적강도를 늘려 인쇄시에 인가되는 압접력에 대하여 막박리가 생기지 않는 구조를 실현할 수 있다.

본 발명의 청구항 10기재의 서멀헤드의 제조방법은 방열기판상의 발열부에 대응하는 위치에 보온층을 돌출형성하고, 이 기판 및 보온층의 상면에 질화물 또는 산화물과 금속과의 융합체로 이루어지는 도전층을 적층하는 공정과, 이 도전층상에 절연성이며 내산화성인 마스크층을 적층하는 공정과, 이 마스크층의 공통전극 및 이 공통전극의 외부회로 접속부의 형성위치에 대응하는 위치에 마스크패턴을 형성하는 공정과, 상기 마스크패턴에 의한 마스크층 형성부분 이외의 도전층의 표면에 산화분위기속에서 열 또는 플라즈마 산화하여 층간절연층을 형성하는 공정과, 상기 내산화성의 마스크를 제거하는 공정과, 양단부가 각각 상기 층간절연층 및 상기 도전층의 상측에 위치하도록 소정의 발열저항체를 형성하는 공정과, 이 발열저항체의 상면의 상기 층간절연층측의 단부에 개별전극을 형성함과 동시에 상기 도전층측의 단부에 공통전극을 형성하는 공정과, 그것들의 최상면에 보호층을 적층형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고 이 서멀헤드의 제조방법에 의하면, 다층기판의 제조공정에 있어서, 상기 도전층을 구성하는 질화물 등이 에칭제에 대하여 난에칭성이기 때문에 도전층 및 층간절연층의 손상이 없고, 고정밀도로 열산화마스크 및 저항체패턴을 형성할 수 있고, 또 도전층의 표면에 내산화성의 마스크를 형성하여 열산화하기 때문에 도전층과 일체화한 층간절연층이 형성되므로 도전층의 노출부와 층간절연층의 단차를 극소화할 수 있다.

또 청구항 11기재의 서멀헤드의 제조방법은 방열기판상의 발열부에 대응하는 위치에 보온층을 돌출형성하고, 이 기판 및 보온층의 상면에 질화물 또는 산화물과 금속과의 융합체로 이루어지는 도전층을 적층하는 공정과, 이 도전층 상에 도전성이며 내산화성의 마스크층을 적층하는 공정과, 이 마스크층의 공통전극 및 이 공통전극의 단자부의 형성위치에 대응하는 위치에 포토리소그래피 기술에 의하여 마스크패턴을 형성하는 공정과, 상기 마스크패턴에 의한 마스크층 형성부분 이외의 도전층의 표면에 산화분위기 속에서 열 또는 플라즈마 산화하여 층간절연층을 형성하는 공정과, 양단부가 각각 상기 층간절연층 및 상기 도전층의 상측에 위치하도록 소정의 발열저항체를 형성하는 공정과, 이 발열저항체의 상면의 상기 층간절연층 측의 단부에 개별전극을 형성함과 동시에 상기 도전층 측의 단부에 공통전극을 형성하는 공정과, 이들 최상면에 보호층을 적층형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 서멀헤드의 제조방법에 의하면, 내산화성 마스크를 제거하는 공정을 생략하여도 상기 서멀헤드의 제조방법과 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있다.

또 청구항 12기재의 서멀헤드의 제조방법은 방열기판상의 발열부에 대응하는 위치에 보온층을 돌출형성하고, 이 기판 및 보온층의 상면에 저항체 재료로 이루어지는 도전층을 적층하는 공정과, 이 도전층상에 내산화성의 마스크층을 적층하는 공정과, 이 마스크층의 공통전극 및 이 공통전극의 외부회로 접속부의 형성위치에 대응하는 위치에 마스크패턴을 형성하는 공정과, 상기 마스크패턴에 의한 마스크층 형성부분 이외의 도전층의 표면에 산화분위기속에서 열 또는 플라즈마 산화하여 제 1층간 절연층을 형성하는 공정과, 이 제 1층간 절연층상에 절연성 세라믹재료로 이루어지는 절연층을 적층하고, 공통전극 및 이 공통전극의 단자부의 형성위치에 대응하는 위치를 포토리소그래피 기술로 에칭하여 상기 도전층을 노출시켜 제 2층간 절연층을 형성하는 공정과, 양단부가 각각 상기 제 2층간 절연층 및 상기 도전층의 상측에 위치하도록 소정의 발열저항체를 형성하는 공정과, 이 발열저항체의 상면의 상기 제 2층간 절연층 측의 단부에 개별전극을 형성함과 동시에 상기 도전층 측의 단부에 공통전극을 형성하는 공정과, 이들 최상면에 보호층을 적층형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

도전층 표면의 산화처리로 제 1층간 절연층을 형성하고 있기 때문에 도전층의 핀홀내부도 충분히 산화되어 절연성을 가지게 되고, 또한 도전층과 일체적으로 형성할 수 있기 때문에 단차가 없고, 절연성, 밀착성, 내열성이 현저하게 높은 것이 된다. 또 제 1층간 절연층의 상면에는 다시 절연성, 밀착성, 내열성이 우수한 제 2층간 절연층을 피복형성하고 있기 때문에 절연성의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

그리고 청구항 13기재의 서멀헤드의 제조방법은 청구항 10 또는 12 기재의 서멀헤드의 제조방법에 있어서, 상기 내산화성의 마스크층은 이산화실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하고, 청구항 14기재의 서멀헤드의 제조방법은 청구항 11 또는 청구항 12기재의 서멀헤드의 제조방법에 있어서 상기 내산화성 마스크층은 몰리브덴실리사이드로 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 15기재의 서멀헤드의 제조방법은 레이저가공을 응용하여 서멀헤드 유닛의 기판의 절단을 행하는 것을 특징으로 하고 있고, 이 서멀헤드의 제조방법에 의하면, 각각의 서멀헤드블록의 리얼에지화를 실현시킬 수 있으며, 그리고 절단면에 치핑이나 균열 등을 발생시키지 않는 정밀한 절단이 가능하게 된다.

또 청구항 16기재의 서멀헤드의 제조방법은 상기 방열기판의 절단후, 상기 보온층 및 보온층의 단면이 상기 방열기판의 단면과 대략 동일면이 되도록 상기 방열기판만을 연마하는 것을 특징으로 하고 있고, 기판부분을 비스듬하게 연마하여 적층막의 레이저절단면이 가장 튀어나오는 형상으로 함으로써 연결할 수 있게하여 서멀헤드 블록의 연결정밀도를 높일 수 있게 한다.

이하 본 발명의 실시예를 도 1내지 도 10에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 있어서의 서멀헤드의 단면도이고, 도 2는 마찬가지로 평면도를 나타낸 것이다. 또 도 3은 제조 도중의 다층배선기판을 나타낸 것이다.

도 1에 나타낸 서멀헤드는 세라믹등으로 이루어지는 절연성기판(11)상에 유리등으로 이루어지는 보온층(12)이 원호상으로 돌출형성되어 있고, 이들 기판(11) 및 보온층(12)의 상면에는 저열전도성이며 저열팽창성 금속의 질화물과 금속의 융합체로 이루어지는 도전층(13)이 스퍼터증착 등에 의하여 대략 3내지 10㎛의 두께의 막으로 형성되어 있다. 상기 금속의 질화물과 금속과의 융합체로서는 질화알루미늄과 탄탈의 융합체가 가장 적합하나, 이 금속의 질화물과 금속과의 융합체 대신 금속의 산화물과 금속과의 융합체를 사용하는 것도 가능하며, 그 경우에는 산화알루미늄과 탄탈의 융합체가 가장 적합하다. 그리고 상기 도전층(13)의 막형성을 스퍼터링법으로 행할 때 사용되는 타켓재료는 전자의 경우는 질화알루미늄과 탄탈의 소결체, 후자의 경우는 산화알루미늄과 탄탈의 소결체이며, 그 조성비로서는 모두 탄탈이 50내지 70% 인 것이 후술하는 기능을 만족하는 데 적합하며, 본 실시예로서는 탄탈이 60% , 질화알루미늄이 40% 의 조성으로 이루어지는 소결타겟을 사용하였다. 또한 상기 도전층(13)은 고융점 금속의 붕화물, 질화물, 규화물의 도전성 세라믹을 대신하는 것도 가능하다.

상기 도전층(13)에는 도 3에 나타낸 바와같이 서멀헤드의 공통전극(17a)의 설치부 및 외부 회로와의 접속부를 내산화성의 마스크층(14)으로 덮은 후, 도전층 (13)을 열산화함으로써 층간절연층(15)이 대략 1내지 2㎛의 두께로 형성되어 있다. 이때, 층간절연층(15)으로부터 도전층(13)을 부분적으로 노출시킴으로써 도전패드부(13a, 13b)가 노출하도록 형성되어 있다. 상기 층간절연층(15)의 표면과 도전층 (13)의 도전패드부(13a)의 표면과의 높이의 낙차는 대략 1㎛이내이고, 또한 에지가 원활한 형상으로 형성되어 있다.

또 층간절연층(15)의 형성에 사용된 내산화성을 가지는 마스크층(14)은 절연성의 이산화실리콘 또는 도전성의 몰리브덴실리사이드 등으로 이루어지고, 대략 0.3㎛의 두께로 스퍼터증착법에 의하여 도전층(13)과 연속적으로 막을 형성한 후, 포토리소그래피 기술에 의하여 이산화실리콘을 사용한 경우는 버퍼드 플루오르산 (BHF)으로 에칭제거함으로서 공통전극 다층배선기판을 완성시킨다. 한편, 몰리브덴실리사이드를 사용한 경우는 CF₄+ O₂가스에 의하여 드라이에칭하여 마스크패턴을 형성하고, 열산화 처리공정을 실시한다. 또한 이 경우, 몰리브덴실리사이드는 도전성이기 때문에 마스크층(14)의 제거는 임의가 된다. 이들 부식제에 대하여 도전층(13) 및 층간절연층(15)에는 질화알루미늄 및 알루미나가 내에칭재료가 되어 보호작용을 행하도록 재료의 선택이 이루어져 있다.

또한 본 실시예에 있어서는 도전층(13)의 형성을 위한 산화처리는 유리 등으로 이루어지는 보온층(12)의 내열한계의 관계로부터 온도 700℃로 3내지 9시간, 대기분위기 속에서 열처리하여 형성하는 것으로 한다. 또한 도전층(13)의 상기 열산화처리는 플라즈마 산화처리를 대신하는 것도 가능하다.

또 상기 도전층(13)의 도전패드부(13a)와 층간절연층(15)의 상면에는 발열저항체(16)의 재료, 예를 들어 Ta-SiO₂등이 스퍼터링 등에 의하여 부착되어 있고,그후, 포토리소그래피 기술에 의하여 CF₄+ O₂가스로 에칭함으로써 복수개의 발열저항체(16)가 형성되고, 그 양단부가 각각 상기 도전층(13)의 도전패드부(13a)와 층간절연층(15)의 상측에 위치하도록 직선상으로 정렬하여 형성되어 있다. 또 이들 각 발열저항체(16)의 도전층(13)의 도전패드부(13a)의 상면에는 각 발열저항체(16)에 접속되는 공통전극(17a)이 알루미늄 또는 구리 등의 스퍼터링 등으로 대략 1내지 2㎛의 두께로 적층되어 있다. 이 공통전극(17a)은 발열저항체(16)를 벗어난 위치에 있어서 도전층(13)과 접속되어 있다. 층간절연층(15)의 상면에는 각 발열저항체(16)에 독립하여 통전을 행하기 위한 개별전극(17b)이 공통전극(17a)과 마찬가지로 하여 각각 형성되어 접속되어 있다. 양 전극(17a, 17b)의 구성은 알루미늄 또는 구리의 단층구성으로 설명하였으나, 이 외에 얇게 형성한 고융점 금속 몰리브덴, 텅스텐 등과의 2층구조로 한 쪽이 보다 높은 정밀도로 발열저항체(16)를 구성할 수 있다. 이것에 관해서는 제 2실시예로서 후술한다.

또한 이들 발열저항체(16), 상부의 공통전극(17a), 개별전극(17b), 노출되어 있는 층간절연층(15) 등의 표면을 산화 및 마찰로부터 보호하기 위하여 사이어론 (sialon)등으로 이루어지는 대략 5내지 10㎛의 막두께의 보호층(18)이 형성되어 있고, 이 보호층(18)은 상기 각 전극(17a, 17b)의 외부회로 접속부(도시생략) 이외의 모든 표면을 피복하도록 이루어져 있다.

다음에 본 실시예에 있어서의 서멀헤드의 다층배선기판의 제조방법에 관하여 도 4에 나타낸 플로우챠트를 참조하여 설명한다.

먼저 도 3에 있어서, 세라믹 등으로 이루어지는 평판상의 기판(11) 상면에 상면이 원호상으로 형성된 유리 등으로 이루어지는 보온층(12)을 돌출하여 형성한다(스텝 ST1).

그리고 상기 기판(11) 및 보온층(12)의 상면에 탄탈질화알루미늄의 서밋으로 이루어지는 도전층(13)을 대략 3내지 10㎛의 막두께가 되도록 스퍼터링 등으로 형성된다(스텝ST2).

다음에 상기 도전층(13)의 상면에 내열성과 내산화성을 가지는 이산화실리콘 또는 몰리브덴실리사이드로 이루어지는 마스크층(14)을 스퍼터링에 의하여 대략 0.3㎛의 막두께로 적층형성한다(스텝ST3).

그리고 포토리소그래피 기술에 의하여 이산화실리콘의 경우는 버퍼드플루오르산에 의하여 또는 몰리브덴실리사이드의 경우는 CT₄+ O₂가스에 의하여 에칭하여 공통전극(17a)의 배선부 및 외부회로 접속부에 대응하는 위치에 마스크패턴을 형성한다(스텝 ST4).

이 마스크형성에 사용한 에칭제는 도전층(13) 및 층간절연층(15)에 포함되는 질화알루미늄이나 산화알루미늄을 에칭하는 일 없이 충분한 선택성을 가지기 때문에 다층배선의 신뢰성을 높은 것으로 할 수 있다.

그 후, 산소분위기의 열처리로를 사용하여 대략 700℃로 수시간 노출한 도전층(13)을 강제산화함으로써 대략 1내지 2㎛의 오산화탄탈과 알루미늄으로 이루어지는 층간절연층(15)을 형성한다(스텝 ST5). 그리고 상기 마스크층(14)을 에칭제거함으로써 본 발명의 공통전극 다층배선기판의 제조가 완성된다(스텝ST6). 이때, 마스크층(14)의 재료에 몰리브덴실리사이드를 사용한 경우는 열산화후도 도전성을 확보할 수 있기 때문에 마스크층(14)을 제거할 필요가 없고 이로써 공정수 저감을 도모할 수 있다.

그리고 이 다층배선기판상에 상기한 바와같은 제조공정에 의하여 발열저항체 (16), 각 전극(17a, 17b) 및 보호층(18)을 적층 및 패턴형성함으로써 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같은 리얼에지서멀헤드를 제조한다.

상기한 서멀헤드는 각각의 서멀헤드의 복수배의 면적을 가지는 방열기판(11)상에 복수의 서멀헤드의 보온층(12), 도전층(13), 층간절연층(15), 발열저항체 (16), 공통전극(17a), 개별전극(17b), 보호층(18)을 형성하여 이루어지는 서멀헤드 유닛(20)을 형성한 후 이들 서멀헤드 유닛(20)을 각각의 서멀헤드 블록(21, 21)으로 절단하여 제조한다.

이하 서멀헤드 유닛(20)의 절단방법을 도 5 및 도 6에 관하여 설명한다.

본 실시예의 서멀헤드의 제조방법은 복수의 서멀헤드블록(21)을 가지는 서멀헤드 유닛(20)의 절단공정에 레이저광을 사용하는 것이며 상기 레이저광은 특히 엑시멀(excimer) 레이저광을 사용하였다.

엑시멀 레이저는 그 레이저발진에 사용하는 가스종류에 의하여 XeCl가스에서는 308㎚, KrF가스에서는 248㎚, ArF가스에서는 193㎚의 파장의 자외선을 발하는 것이다. 일반적으로 레이저가공에서는 CO₂레이저나 YAG레이저가 사용되고 있으나, 고열스포트에 의한 가공이기 때문에 피가공물에 열더미지를 남기거나 열용해 비산물이 부착하는 등의 단점이 있기 때문에 미세한 가공에는 적합하지 않다. 한편, 엑시멀 레이저는 자외선 레이저이고, 피가공물을 순간에 분해, 비산시켜 제거하는 것으로 열작용이 작아 가공품질이 높은 특징이 있다.

본 실시예의 서멀헤드의 제조방법에서는 이 엑시멀 레이저의 특성을 응용하여 서멀헤드 유닛(20)의 절단공정에 있어서 엑시멀 레이저광으로 절단부분에 홈을 형성한 후, 이 홈의 저부를 다이싱으로 절단하는 것이다.

도 5는 이 서멀헤드 유닛(20)의 절단공정을 나타낸 설명도이다.

즉 보호층(18)의 형성이 종료하고, 절단공정에 들어가기 직전의 서멀헤드의 기판(11)을 도 5(A)에 나타낸다. 이것에 대하여 도 5(B)에 나타낸 바와같이 공통전극(17a)의 단부로부터의 치수(a)를 적절하게 맞춘후, KrF 엑시멀 레이저광(B)을 조사하여 홈(22)을 형성한다. 이때의 홈(22)의 깊이는 기판(11)까지 이르는 것으로 한다. 레이저의 출력은 10 내지 50 W 가 적합하였다.

다음에 도 5(C)에 나타낸 바와 같이 홈(22)의 저부로부터 기판(11)의 이면까지를 C 방향에서 다이싱법으로 절단한다.

이 방법에 의하여 절단시에 서멀헤드의 막두께층부에 가하는 기계적인 응력이나 열응력을 지극히 경감시할 수 있기 때문에 치핑이나 균열 등의 결함이 모두 없어진다. 즉, 종래 공통전극(17a)의 단부로부터 절단면까지의 치수(a)는 최소이더라도 20㎛는 필요하였으나, 본 실시예의 방법에 의하여 수 ㎛까지 축소할 수 있다. 또 레이저에 의한 홈형성에 요하는 시간은 1분 내지 수분이며, 연마에 의해 같은 일을 행할 경우와 비교하여 1／5 내지 1／10 시간 단축할 수 있어 비용절감을 실현할 수 있다.

또 도 6(A)는 상기 절단방법에 의하여 절단한 서멀헤드를 주주사방향으로 연결하여 길이가 긴 서멀헤드를 만들었을 때의 발열부의 평면도이고, 도 6(B)는 그 X-X'선을 따라 분할한 경우의 단면도이다.

평면도 6(A)에 나타낸 도트갭(dot gap)(G)은 발열체밀도가 증가하여 감에 따라 작아져 현재는 20㎛정도로 되어 있다. 따라서 연결부(23)에 있어서도 양 서멀헤드블록(21)의 발열저항체(16)의 단부간의 거리는 20㎛정도로 마무리 하지 않으면 안된다. 즉 발열저항체(16)의 단부로부터 10㎛이내의 곳에서 기판절단하는 것이 필요하며 비용면도 고려하면, 본 발명에 의한 방법이 유효하다.

그리고 본 실시예에 있어서는 도 6(B)의 단면도에서 알 수 있는 바와같이 적층막의 레이저절단면(25)과 기판(11)의 단면(26)을 대략 동일면이 되도록 기판(11)부분만을 연마한다. 이 경우, 기판(11)이라는 단일종의 물질을 연마하기 때문에 단시간에 높은 정밀도로 처리할 수 있다. 또한 기판(11)부분을 경사지게 연마하여 적층막의 레이저절단면이 가장 돌출한 형상으로 함으로써 연결할 수 있는 서멀헤드블록(21)의 연결정밀도를 높일 수 있다.

이상 설명한 바와같이 본 실시예에 있어서는 소망의 인자신호에 의거하여 개별전극(17b)을 거쳐 소망의 발열저항체(16)와 통전한 경우에 기판(11)의 대략 전면에 공통전극(17a)과 같은 작용의 도전층(13)이 배치되어 있기 때문에 외부회로 접속부로서의 도전패드부(13b)로부터 각 발열저항체(16)에 대하여 균등한 전압을 인가할 수 있도록 되어 있고, 인자농도 불균일을 해소할 수 있다.

또 통상 기판의 종횡비가 현저하게 커지는 라인서멀헤드에 있어서는 기판 (11)의 양단부로부터 전압을 인가하였을 때, 기판(11)의 중앙부까지의 거리가 길기 때문에 도전층(13)의 저항치의 증대로 인하여 기판(11)내에서 전압강하가 발생하여 발열저항체(16)의 발열온도가 저하하여 인자농도 불균일을 발생시키나, 본 실시예의 서멀헤드에 있어서는 서멀헤드의 기판(11)의 전면에 도전층(13)을 부설하고 있기 때문에 도 2에 나타낸 바와같이 공통전극(17a)의 외부회로 접속부가 되는 도전패드부(13b)를 기판(11)상면의 임의의 곳에서 인출하는 일이 가능하게 되어 공통전극(17a)의 연결을 고려하지 않아도 3개 이상의 서멀헤드를 연결하는 것이 가능하게 된다. 즉 상기와 같은 라인서멀헤드에 있어서는 기판(11)의 양 단부 뿐만아니라 기판(11)의 중앙부로부터도 전압을 인가할 수 있게 되어 각 발열저항체(6)에 대하여 균일한 전압을 인가하기 때문에 인자농도의 불균일의 발생을 해소할 수 있다.

그리고 본 실시예에 있어서, 도전층(13)으로서 사용하는 금속의 질화물과 금속과의 융합체막은 저열전도성 및 저열팽창성을 가지며, 기판과의 밀착성이 우수하고, 고온어닐에 견딜 수 있고, 금속막에 비하여 열전도율이 각별히 적으며 서멀헤드의 열특성을 저하시키는 일이 없다는 이점이 있다.

또 도전층(13)의 열산화처리에 의하여 오산화탄탈과 알루미나로 이루어진 층간 절연층(15)을 형성하여 사용하도록 하고 있기 때문에 용착막이나 코트막으로 층간절연층을 형성한 경우에 발생하는 도전층(13)과 발열저항체(16)의 핀홀이나 더스트에 의한 단락을 없앨 수 있다. 또 이와 같은 열산화처리에 의하여 형성된 층간절연층(15)은 경도가 높고, 처리에서 마찰손상이 잘 생기지 않으며, 재료적으로도 오산화탄탈과 알루미나는 절연성의 신뢰도가 높은 것이라는 정설을 가지고 있다. 또한 도전층(13)과 층간절연층(15)은 일체로 형성되기 때문에 절연성 외에 밀착성을 현저하게 높히는 것이 가능하게 된다. 또한 열산화공정을 통함으로써 기판(11)전체를 고온어닐하게 되기 때문에 다층배선기판의 기계적, 열적 신뢰도를 확실한 것으로 할 수 있다.

또 열산화처리에 의하여 층간절연층(15)을 형성하였을 때, 도전층(13)의 도전접속패드부(13a)와 층간절연층(15)의 표면높이를 대략 동일하게 할 수 있고, 그 위에 형성하는 발열저항체(16)와 도전층(13)과의 전기적인 접속을 확실하게 행할 수 있다.

따라서 본 실시예의 서멀헤드에 의하면, 공통전극(17a) 배선부의 스페이스가 지극히 작아 리얼에지화되어도 기판(11)의 대략 전면에 공통전극(17a)과 같은 작용의 도전층(13)이 설치되어 있기 때문에 각 발열저항체(16)에 대하여 전압을 균등하게 인가하는 것이 가능하게 되고, 인자농도 불균일이나 전류용량 부족에 의한 단점 등을 확실하게 방지할 수 있어 적정한 리얼에지화를 도모할 수 있다.

이와 같이 적정한 리얼에지화를 도모하는 것이 가능하게 되기 때문에 기판 (11)의 소형화를 도모하여 제조비용을 저감시킬 수 있다. 또 종래의 라인서멀헤드에서 사용할 수 없었던 수지계의 잉크리본을 사용할 수 있게 되어 러프지 인자품위를 현저하게 개선할 수 있다. 또한 리얼에지화한 서멀헤드는 플라텐에 대하여 발열저항체(16)의 압접압의 손실이 적어져 전력절약화를 도모할 수 있다.

또 레이저가공을 응용한 기판의 절단방법에 의하여 리얼에지화를 실현시킬 수 있고, 러프지나 보통지에 대한 고품질의 인쇄가 가능하게 된다. 그리고 이 기판의 절단방법에 의하면, 절단면에 치핑이나 균열 등이 생기지 않는 정밀한 절단이 가능하기 때문에 발열체 밀도가 큰 정밀하고 세밀한 연결형 서멀헤드를 제조할 수 있음과 동시에 절단에 요하는 시간이 단시간이기 때문에 낮은 비용으로 제조할 수 있는 효과를 가진다.

도 7, 도 8은 본 발명의 서멀헤드의 제 2 및 제 3실시예를 나타낸 것이며, 도 9는 본 실시예의 서멀헤드의 다층배선기판의 제조방법을 나타낸 플로우챠트이다.

도 7에 나타낸 제 2실시예에 있어서는 세라믹 등의 절연성기판(11)상에 유리 등으로 이루어지는 보온층(12)이 원호상으로 돌출형성되어 있고, 이들 기판(11) 및 보온층(12)상에는 저항체 재료로 이루어지는 도전층(13)이 대략 3 내지 10㎛의 두께의 막으로 형성되어 있다. 이 도전층(13)의 서멀헤드의 공통전극(17a)의 설치부 및 외부단자(도시생략)와의 접속부 이외 부분의 상면에는 열 또는 플라즈마 산화처리에 의하여 제 1층간절연층(15a)이 대략 1 내지 2㎛의 두께로 형성되어 있고, 그 외의 부분은 도전층(13)상에 내산화성을 가지는 몰리브덴실리사이드 또는 이산화실리콘으로 이루어지는 도전성 또는 절연성의 마스크층(14)이 적층되어 있다.

또 도전층(13) 상의 제 1층간절연층(15a)의 상면에는 실리콘 또는 알루미늄의 산화물, 질화물로 이루어지는 제 2층간절연층(15b)이 스퍼터링법에 의하여 대략 0.1 내지 1.0㎛의 두께의 막으로 형성되고, 그후 포토리소그래피 기술로 에칭함으로써 도전성의 마스크층(14)이 노출되어 복층의 층간절연층(15a, 15b)이 형성된다. 이 경우, 절연성의 마스크층(14)을 형성한 경우에는 상기 제 1실시예와 마찬가지로 마스크층(14)의 전부를 제거한다.

또 이 위에는 Ta-SiO₂등으로 이루어지는 발열저항체(16)가 스퍼터링법에 의하여 막으로 형성된 후, 포토리소그래피 기술로 에칭함으로써 복수개의 발열저항체(16)가 형성되어 있다. 각 발열저항체(10)는 그 양단부가 각각 상기 도전성의 마스크층(14)과 제 2층간절연층(15b)의 상측에 위치하도록 하여 형성되어 있다.

또 이들 각 발열저항체(16)의 도전성 마스크층(14)의 측단부 상면에는 각 발열저항체(16)에 접속되는 고융점 금속 또는 그 실리사이드로 이루어지는 공통전극 (17a)이 적층되어 있고, 상기 발열저항체(16)의 제 2층간절연층(15b) 측단부 상면에는 각 발열저항체(16)와 독립하여 통전을 행하기 위한 고융점 금속 또는 그 실리사이드로 이루어지는 개별전극(17b)과 알루미늄, 구리, 금 등으로 이루어지는 개별전극(17c)이 각각 접속되어 있다. 여기에서 공통전극(17a) 측은 다층배선화에 의하여 개별전극(17c)과 같은 연질의 양도체 재료를 설치할 필요가 없어 경질이고 얇은 전극으로 할 수 있기 때문에 극한에 가깝게 리얼에지화하여도 서멀헤드의 인자내구수명의 저하를 방지할 수 있다.

또한 이들 발열저항체(16), 공통전극(17a), 개별전극(17b, 17c)을 보호하는 대략 5 내지 10㎛ 두께의 보호층(18)이 외부접속단자(도시생략)이외의 모든 표면을 피복하도록 형성되어 있다.

도 8에 나타낸 제 3실시예에 있어서는 발열저항체(16)와 각 전극(17a, 17b)의 형성순위를 반대로 한 것이며, 발열저항체(16)의 하층에 고융점 금속 또는 고융점 금속의 실리사이드를 대략 0.1 내지 0.5㎛의 두께로 스퍼터링 등에 의하여 적층하고, 포토리소그래피 기술로 에칭함으로써 공통전극(17a) 및 개별전극(17b)이 형성된다. 그 상면에 발열저항체 재료를 마찬가지로 적층하고, 에칭함으로써 발열저항체(16)가 형성된다. 그 상면에 알루미늄, 구리, 금 등으로 이루어지는 도체재료 스퍼터링 등에 의하여 적층하고, 포토리소그래피 기술로 에칭함으로써 개별전극 (17c)만을 형성한 것이다. 이와같이 연질의 전극재료를 사용하지 않고, 공통전극 (17a)은 고융점 금속 또는 그 실리사이드로 이루어지고, 또한 발열저항체(16)의 밑에만 얇게 형성함으로써 리얼에지서멀헤드의 공통전극(17a)에 인가되는 인자집중 하중에 대하여 보다 내구수명이 높은 것이 된다.

다음에 제 2 및 제 3실시예에 있어서의 리얼에지서멀헤드의 제조방법에 관하여 도 9에 나타낸 다층배선기판의 제조공정을 나타낸 플로우챠트를 참조하여 설명한다.

먼저 도 9에 있어서 알루미나 등으로 이루어지는 평판상 기판(11)의 상면에 상면이 원호상으로 형성된 유리 등으로 이루어지는 보온층(12)을 돌출형성한다(스텝 ST 1).

다음에 상기 기판(11) 및 보온층(12)의 상면에 고융점 금속 Ta, Cr, Mo, W, Ti, Zr, Nb, Hf, V와 절연물 SiO₂, Si₃N₄, Al₂O₃, AlN의 저항체서밋 또는 고융점 금속의 붕화물, 질화물, 탄화물, 규화물의 도전성 세라믹을 대략 3 내지 10㎛의 박막으로 스퍼터링 등에 의하여 막으로 형성하여 도전층(13)을 형성한다(스텝 ST 2).

다음에 상기 도전층(13)의 상면에 내열성과 내산화성과 도전성을 가지는 몰리브덴실리사이드 또는 절연성의 SiO₂로 이루어지는 마스크층(14)을 스퍼터링 등에 의하여 대략 0.1 내지 0.5㎛의 막두께로 적층형성한다(스텝 ST 3).

다음에 포토리소그래피 기술에 의하여 공통전극(17a)의 배선부 및 외부단자(도시생략)와의 접속부에 대응하는 위치에 내산화마스크패턴을 형성한다(스텝 ST 4).

다음에 산화분위기의 열처리(대략 700 내지 800℃로 2 내지 6시간) 또는 플라즈마 산화처리에 의하여 도전층(13)의 표면을 강제산화하여 대략 1 내지 2㎛의 제 1층간절연층(15a) 을 형성한다(스텝 ST 5).

다음에 상기 제 1층간절연층(15a)의 상면에 내열성과 내산화성과 절연성을 가지는 SiO₂, Si₃N₄, Al₂O₃, AlN 중 어느 하나를 스퍼터링 등에 의하여 대략 0.1 내지 1.0㎛의 막두께로 적층형성한다(스텝 ST 6).

다음에 포토리소그래피 기술에 의하여 공통전극(17a)의 설치부 및 외부단자(도시생략)와의 접속부에 대응하는 위치의 절연막을 에칭에 의해 제거하여 마스크층(14)의 도전부를 노출시킴으로써 본 실시예의 다층배선기판의 제조가 완성된다(스텝 ST 7).

그 후 이 다층배선기판상에 발열저항체(16), 각 전극(17a, 17b, 17c)을 형성하고, 그 위에 보호층(18)을 피복함으로써 도 7에 나타내는 바와같은 리얼에지서멀헤드를 제조할 수 있다.

또 이 다층배선기판상에 발열저항체(16)를 형성하기 전에 각 전극(17a, 17b, 17c)을 고융점 금속 또는 그 실리사이드로 대략 0.1 내지 0.5㎛로 형성한 다음에 발열저항체(16), 개별전극(17c)을 형성하고, 그 위에 보호층(18)을 피복함으로써 도 8에 나타내는 바와같은 리얼에지서멀헤드를 제조할 수 있다.

다음에 제 2 및 제 3실시예의 작용에 관하여 설명한다.

본 실시예에 있어서는 소망의 인자신호에 의거하여 개별전극(17b, 17c)을 거쳐 소망의 발열저항체(16)에 통전한 경우 기판(11)의 대략 전면에 공통전극(17a)과 같은 작용의 도전층(13)이 설치되어 있기 때문에 공통전극(17a)의 다른 상기 도전층(13)을 거쳐 전류가 흐르게 되어 각 발열저항체(16)에 대하여 균등한 전압을 인가할 수 있다.

이 경우, 본 실시예에 있어서는 도전층(13)과 발열저항체(16) 및 각 전극(17a, 17b,17c)과의 절연의 신뢰성을 도전층(13)의 표면을 강제산화하여 형성한 절연성 산화물로 이루어지는 제 1층간절연층(15a)을 사용하도록 하고 있기 때문에 도전층(13)의 핀홀내부도 절연성을 가지게 되고 또한 도전층(13)과 일체로 형성할 수 있기 때문에 절연성, 밀착성의 신뢰성을 높이는 것이 가능하게 된다. 또한 상기 제 1층간절연층(15a)의 상면에는 실리콘 또는 알루미늄의 산화물 또는 질화물로 이루어지는 절연성, 밀착성이 우수한 제 2층간절연층(15b)이 적층형성되어 복층의 층간절연층(15a, 15b)으로 되어 있기 때문에 본 실시예의 다층배선기판은 절연성, 밀착성의 신뢰성을 현저하게 높은 것으로 할 수 있다. 또 본 실시예에 있어서는 도전층(13)의 표면을 산화처리함으로써 제 1층간절연층(15a)을 일체로 형성하는 것 및 도전성의 마스크층(14)을 사용한 경우에는 이것도 제거하지 않고 사용할 수 있기 때문에 제 1층간절연층(15a)의 표면과 도전층(13)의 노출부인 도전성의 마스크층(14)의 표면과의 높이를 대략 동일하게 할 수 있고, 제 2층간절연층(15b)의 막두께는 대략 0.1 내지 1.0㎛의 범위가 작은 단차상태로 그 위에 발열저항체(16)나 공통전극(17a)을 형성할 수 있기 때문에 전기적인 접속을 더욱 확실하게 행할 수 있다.

또 본 실시예의 도전층(13)에는 고융점 금속의 서밋 및 세라믹으로 이루어지는 저항체재료를 사용하고 있기 때문에 본질적으로 내열성, 단열성, 밀착성이 우수한 것이 되고, 특히 기판(11)의 전체면에 형성하여도 발열소자의 열효율을 저하시키는 일은 없다. 또 공통전극(17a)측에는 연질의 도체재료를 설치하지 않아도 되기 때문에 극한에 가깝게 리얼에지화하여도 인자내구수명이 우수한 서멀헤드로 할 수 있다.

따라서 본 실시예의 리얼에지서멀헤드에 의하면, 공통전극(17a)의 배선부의 스페이스가 극한에 가깝게 리얼에지화 되어도 기판(11)의 대략 전체면에 공통전극 (17a)과 같은 작용의 도전층(13)이 설치되고, 복층의 층간절연층(15a, 15b)을 가지기 때문에 각 발열저항체(16)에 대하여 전압을 균등하게 인가하는 것이 가능하게 되고, 인자농도 불균일이나 전류용량 부족이나 전류리크에 의한 단점 등을 확실하게 방지할 수 있고, 극한에 가깝운 리얼에지서멀헤드를 수율좋게 제조할 수 있다.

이와 관련하여 본 실시예의 리얼에지서멀헤드의 에지거리는 기판(11)의 단부에 설치된 발열소자의 중심으로부터 잉크리본을 제거를 행하는 기판(11)의 에지까지의 거리를 시리얼헤드 및 라인헤드중 어느 하나에 있어서도 용이하게 100㎛이하로 할 수 있다. 그 결과, 종래에 없는 새로운 개선효과가 산출되어 있는 것이다. 이와같이 극한에 가깝게 리얼에지화를 도모하는 것이 가능하게 되기 때문에 기판(11)의 소형화를 도모할 수 있고, 제조비용을 저감시킬 수 있다. 또 종래의 라인서멀헤드에 의하여 사용할 수 없었던 수지계의 잉크리본을 사용할 수 있게 되어 러프지 인자품위를 현저하게 개선할 수 있다.

또한 극한에 가깝게까지 리얼에지화한 서멀헤드는 플라텐에 대하여 발열소자의 압접압의 손실이 현저하게 적어지고, 종이섬유의 요철을 없애는 작용이 증가하여 러프지 인자품위를 현저하게 개선함과 동시에 전사효율이 개선되어 절전형화를 도모할 수 있다.

또 도 10은 본 발명의 서멀헤드의 제 4실시예를 나타낸 서멀헤드블록(21)의 단면도이다.

본 실시예의 서멀헤드블록(21)은 방열기판(11)으로서 실리콘웨이퍼를 사용하고, 또한 발열부(11a)를 볼록상으로 형성하고 있는 것 및 그 위에 보온층(12)을 형성하게 되나, 이것은 실리콘의 산화물과 금속의 융합체로 이루어져 있는 것, 그리고 발열저항체(16)의 하층에 공통전극측 하부전극층(24a)과 개별전극측 하부전극층 (24b)이 형성되어 있는 점에 특징을 가지고 기타에 관해서는 상기한 제 1실시예와 마찬가지로 구성되어 있다.

상기 방열기판(11)을 구성하는 실리콘웨이퍼는 방열기판(11)의 재료로서 빈번하게 사용되는 알루미나세라믹에 비하여 열전도율이 5배정도 크기 때문에 방열성이 양호하고, 서멀헤드의 열응답성이 향상하여 고속구동이 가능하게 된다.

또 실리콘웨이퍼는 단결정이기 때문에 이방성에칭이 가능하다. 그래서 이 특징을 사용하여 발열부(11a)에 닿는 부분을 볼록모양부로 형성할 수 있다. 이방성 에칭을 사용하기 때문에 볼록형상의 치수재현성은 양호하다.

다음에 보온층(12)은 실리콘의 산화물과 금속의 산화물의 융합체로 이루어져 있으나, 이 금속의 산화물은 탄탈산화물 및 텅스텐산화물이 양호하다. 또 막형성에는 스퍼터링법을 사용하면 막두께의 분산은 ±5% 로 억제할 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 서멀헤드블록(21)은 3차원으로 치수정밀도가 높은 것에 더하여 보온층(12)의 두께에 의해 결정하는 열특성도 대다수의 블록으로 갖추어져 있고 연결시 조합시킬 수 있는 서멀헤드블록(21)을 용이하게 선택할 수 있기 때문에 연결형 서멀헤드의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또 상기 하부전극층(24)은 몰리브덴의 박막으로 이루어지고, 드라이에칭에 의하여 형성된다. 따라서 부주사방향의 발열저항체 치수가 정돈되고, 발열저항체의 저항치의 불균일을 억제할 수 있다. 또 본실시예와 같이 하부전극층(24)을 형성한 경우, 전극층으로서는 개별전극(17b)만을 형성하고, 공통전극(17a)은 설치하지 않아도 된다. 즉 구성으로서는 공통전극측은 하부전극층(24a)만을 설치하고, 도전층(13)과 발열저항체(16)에 의해 이 공통전극측 하부전극층(24a)을 사이에 끼우고, 개별전극측은 개별전극(17a)과 하부전극(24b)과의 2층으로 발열저항체(16)를 사이에 끼운 바와 같은 구성으로 되어 있다. 이것은 공통전극측 하부전극층(24a)이 도전층(13)과 전기적으로 접속하고 있기 때문에 더욱 공통전극(17a)을 설치할 필요가 없고, 오히려 공통전극측에 전극층으로서 예를 들어 알루미늄과 같은 유연한 막을 설치하지 않음으로써 이 부분의 기계적 강도가 증가하여 인쇄시 인가되는 압접력에 대하여 막박리가 생기지 않는 구조를 실현한 것이다.

이와 같이 본 실시예의 서멀헤드에 의하면, 서멀헤드의 인자내구성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 필요에 따라 변경할 수 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 열전도성 및 열팽창성이 작은 질화물과 금속의 융합체 또는 산화물과 금속과의 융합체의 서밋재료로 이루어지는 도전층이기 때문에 고온의 열산화처리를 행하여도 기판과의 밀착성이 우수한 것이 된다.

또 서멀헤드의 공통전극과 같은 작용의 도전층을 기판의 전면에 설치하도록 하였기 때문에 각 발열저항체에 대하여 균등한 전압을 인가할 수 있고, 열특성의 저하나 인자농도의 불균일이나 전류용량 부족이나 전류리크 등에 의한 단점 등을 확실하게 방지할 수 있기 때문에 서멀헤드의 리얼에지화에 적정하게 대응할 수 있다. 또한 층간절연층을 복층으로 형성하면, 절연성의 신뢰성은 더욱 높아진다.

또 다층기판의 제조공정에 있어서, 상기 도전층을 구성하는 질화물(예를 들어 질화알루미늄) 및 산화물(예를 들어 산화알루미늄)이 버퍼드플루오르산이나 CF₄+ O₂가스 등의 에칭제에 대하여 난에칭성이기 때문에 도전층 및 층간절연층의 손상이 없고 높은 정밀도로 열산화마스크 및 저항체패턴을 형성할 수 있음으로써 제조수율을 높일 수 있다.

또 도전층의 표면에 내산화성의 마스크를 형성하여 열산화하기 위해 도전층과 일체화한 층간절연층이 형성되기 때문에 도전층의 노출부와 층간절연층의 단차를 극소화할 수 있고, 절연성, 밀착성 및 발열저항체와의 전기적 도통성을 확실한 것으로 할 수 있다. 또한 층간절연층을 형성하는 산화공정시의 고온어닐에 의하여 다층배선기판의 기계적, 열적신뢰성을 높은 것으로 할 수 있다.

또 본 발명의 다층배선기판을 사용한 리얼에지서멀헤드로 함으로써 공통전극의 외부회로 접속부를 적어도 기판내에 3개소이상 형성할 수 있고, 인자농도 불균일이나 전류용량 부족에 의한 결함 등을 확실하게 방지할 수 있다. 또한 라인서멀헤드기판의 소형화를 도모하는 것이 가능하게 되어 제조비용을 저감시킬 수 있다. 또 극한에 가깝게 리얼에지화하여도 에지부의 공통전극을 경질재료로 얇게 형성할 수 있기 때문에 보호층과 서로 어울려 인자수명을 긴수명으로 할 수 있다. 또 리얼에지화에 의하여 수지계의 잉크리본의 사용이 가능하게 되어 잉크리본의 적정화에 의하여 러프지 인자품위를 현저하게 개선할 수 있다. 또한 플라텐에 대한 발열저항체의 압접압의 손실을 현저하게 저감시킬 수 있고, 종이섬유의 요철을 없애는 작용이 현저하게 증대하여 특히 러프지 인자품위가 현저하게 개선됨과 동시에 에너지 전력화를 도모할 수 있다.

또 레이저가공을 응용한 서멀헤드 유닛의 기판의 절단방법에 의하여 개개의 서멀헤드블록의 리얼에지화를 실현시킬 수 있고, 러프지나 보통지에 대한 고품질의 인쇄가 가능하게 된다. 그리고 또한 이 기판의 절단방법에 의하면, 절단면에 치핑이나 균열 등이 발생하지 않는 정밀한 절단이 가능하기 때문에 발열체 밀도가 큰 정밀하고 세밀한 연결형 서멀헤드를 제조할 수 있음과 동시에 절단에 요하는 시간이 단시간이기 때문에 낮은 비용으로 제조할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (16)

1. 방열기판상에 보온층, 도전층, 층간절연층, 발열저항체, 공통전극, 개별전극 및 보호층을 적층하여 이루어지는 서멀헤드에 있어서,

   상기 도전층은 질화물 또는 산화물과 금속과의 융합체로 이루어지고, 공통전극과 전기적으로 접속되어 있으며, 상기 층간절연층은 적어도 상기 도전층의 산화막을 가지고 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 도전층은 실리콘의 질화물, 실리콘의 산화물, 알루미늄의 질화물 및 알루미늄의 산화물 중 1 종 또는 이들 복합체와 고융점 금속으로 이루어지는 도전성 서밋으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 도전층은 질화알루미늄과 탄탈과의 융합체인 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 도전층은 산화알루미늄과 탄탈과의 융합체인 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 도전층은 고융점 금속의 붕화물, 질화물, 탄화물, 규화물의 도전성 세라믹으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 층간절연층은 상기 도전층의 산화막을 제 1층간절연층으로 하고, 이 제 1층간절연층상에 적층된 절연성 세라믹을 제 2층간절연층으로 하는 복층의 층간절연층인 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제 2층간절연층은 실리콘의 질화물, 실리콘의 산화물, 알루미늄의 질화물 및 알루미늄의 산화물 중 적어도 1 종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 공통전극은 그 외부회로 접속부가 적어도 기판내에 3개소 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 공통전극은 단층으로 도전층과 발열저항체에 끼여져 형성되고, 상기 개별전극은 2층으로 발열저항체를 끼우도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서멀헤드.
10. 방열기판상의 발열부에 대응하는 위치에 보온층을 돌출형성하고, 이 기판 및 보온층의 상면에 질화물 또는 산화물과 금속과의 융합체로 이루어지는 도전층을 적층하는 공정과,

    이 도전층상에 절연성이며, 내산화성의 마스크층을 적층하는 공정과,

    이 마스크층의 공통전극 및 이 공통전극의 외부회로 접속부의 형성위치에 대응하는 위치에 마스크패턴을 형성하는 공정과,

    상기 마스크패턴에 의한 마스크층 형성부분 이외의 도전층의 표면에 산화분위기 속에서 열 또는 플라즈마 산화하여 층간절연층을 형성하는 공정과,

    상기 내산화성의 마스크를 제거하는 공정과,

    양단부가 각각 상기 층간절연층 및 상기 도전층의 상측에 위치하도록 소정의 발열저항체를 형성하는 공정과,

    이 발열저항체의 상면의 상기 층간절연층 측의 단부에 개별전극을 형성함과 동시에 상기 도전층 측의 단부에 공통전극을 형성하는 공정과,

    이들 최상면에 보호층을 적층형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서멀헤드의 제조방법.
11. 방열기판상의 발열부에 대응하는 위치에 보온층을 돌출형성하고, 이 기판 및 보온층의 상면에 질화물 또는 산화물과 금속과의 융합체로 이루어지는 도전층을 적층하는 공정과,

    이 도전층상에 도전성이며 내산화성의 마스크를 적층하는 공정과,

    이 마스크층의 공통전극 및 이 공통전극의 외부회로 접속부의 형성위치에 대응하는 위치에 마스크패턴을 형성하는 공정과,

    상기 마스크패턴에 의한 마스크층 형성부분 이외의 도전층의 표면에 산화분위기속에서 열 또는 플라즈마 산화하여 층간절연층을 형성하는 공정과,

    양단부가 각각 상기 층간절연층 및 상기 도전층의 상측에 위치하도록 소정의 발열저항체를 형성하는 공정과,

    이 발열저항체의 상면의 상기 층간절연층 측의 단부에 개별전극을 형성함과 동시에 상기 도전층 측의 단부에 공통전극을 형성하는 공정과,

    이들 최상면에 보호층을 적층형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서멀헤드의 제조방법.
12. 방열기판의 발열부에 대응하는 위치에 보온층을 돌출형성하고, 이 기판 및 보온층의 상면에 저항체 재료로 이루어지는 도전층을 적층하는 공정과,

    이 도전층상에 내산화성의 마스크층을 적층하는 공정과,

    이 마스크층의 공통전극 및 이 공통전극의 외부회로 접속부의 형성위치에 대응하는 위치에 마스크패턴을 형성하는 공정과,

    상기 마스크패턴에 의한 마스크층 형성부분 이외의 도전층의 표면에 산화분위기 속에서 열 또는 플라즈마 산화하여 제 1층간절연층을 형성하는 공정과,

    이 제 1층간절연층상에 절연성 세라믹재료로 이루어지는 절연층을 적층하고, 공통전극 및 이 공통전극의 단자부의 형성위치에 대응하는 위치를 포토리소그래피 기술로 에칭하여 상기 도전층을 노출시켜 제 2층간절연층을 형성하는 공정과,

    양단부가 각각 상기 제 2층간절연층 및 상기 도전층의 상측에 위치하도록 소정의 발열저항체를 형성하는 공정과,

    이 발열저항체의 상면의 상기 제 2층간절연층측의 단부에 개별전극을 형성함과 동시에 상기 도전층측의 단부에 공통전극을 형성하는 공정과,

    이들의 최상면에 보호층을 적층형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서멀헤드의 제조방법.
13. 제 10항 또는 제 12항에 있어서,

    상기 내산화성의 마스크층은 이산화실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 서멀헤드의 제조방법.
14. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,

    상기 내산화성의 마스크층은 몰리브덴실리사이드로 형성되는 것을 특징으로 하는 서멀헤드의 제조방법.
15. 복수의 서멀헤드 블록을 설치하고, 방열기판상에 보온층, 도전층, 층간절연층, 발열저항체, 공통전극, 개별전극 및 보호층을 적층하여 이루어지는 서멀헤드 유닛의 상기 방열기판을 절단함으로써 개개의 서멀헤드를 제조하는 서멀헤드의 제조방법으로서,

    적어도 상기 적층막을 레이저광의 조사에 의하여 제거하고, 그 후, 노출한 방열기판을 절단하는 것을 특징으로 하는 서멀헤드의 제조방법.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 방열기판의 절단후, 상기 보온층 및 보호층의 단면이 상기 방열기판의 단면과 대략 동일면이 되도록 상기 방열기판 만을 연마하는 것을 특징으로 하는 서멀헤드의 제조방법.