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JP2001113741A - Thermal printing head and production thereof - Google Patents

Thermal printing head and production thereof

Info

Publication number
JP2001113741A
JP2001113741A JP29620399A JP29620399A JP2001113741A JP 2001113741 A JP2001113741 A JP 2001113741A JP 29620399 A JP29620399 A JP 29620399A JP 29620399 A JP29620399 A JP 29620399A JP 2001113741 A JP2001113741 A JP 2001113741A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
thermal
heat
glaze layer
print head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29620399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruhisa Sako
照久 佐古
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP29620399A priority Critical patent/JP2001113741A/en
Publication of JP2001113741A publication Critical patent/JP2001113741A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal printing head enhancing printing quality and eliminating other thermal problem by a substrate material high in radiatioan effect. SOLUTION: In a thermal printing head A, a heat accumulating glaze layer 11 is formed on a substrate 10, and electrode patterns 12, 13, a heating resistor 14 and a protective layer 15 are formed on the heat accumulating glaze layer 11. A ceramics substrate comprising aluminum nitride excellent in heat conductivity is used as the substrate 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願発明は、たとえば熱転写
方式あるいは感熱式などの印字に際して用いられるサー
マルプリントヘッドおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal print head used for printing by, for example, a thermal transfer method or a thermal method, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】サーマルプリントヘッドは、基板上にガ
ラスなどからなる蓄熱グレーズ層を焼成によって形成
し、さらにその蓄熱グレーズ層の上に電極パターンおよ
び発熱抵抗体、ならびに保護層などを形成して概略構成
されている。また、基板には、電極パターンを通じて発
熱抵抗体を駆動制御するためのドライバICやコネクタ
などが一体化されている。これらのドライバICとコネ
クタは、印字部とは別に基板上に設けられた端子部を通
じて電気的に接続されており、この端子部には、コネク
タの端子ピンが接着材を介して固定されている。
2. Description of the Related Art A thermal print head is formed by forming a heat storage glaze layer made of glass or the like on a substrate by firing, and further forming an electrode pattern, a heating resistor, and a protective layer on the heat storage glaze layer. It is configured. Further, a driver IC, a connector, and the like for controlling the driving of the heating resistor through the electrode pattern are integrated with the substrate. The driver IC and the connector are electrically connected to each other through a terminal portion provided on a substrate separately from the printing portion, and a terminal pin of the connector is fixed to the terminal portion via an adhesive. .

【0003】このようなサーマルプリントヘッド用の基
板としては、たとえば酸化アルミニウムの焼結体からな
る酸化物系のアルミナセラミックス基板が従来より広く
一般的に用いられている。アルミナセラミックス基板
は、20W/m・K程度の熱伝導率を有するものであ
る。このような基板上の印字部においては、電極パター
ンの通電状態に応じて発熱抵抗体から生じた熱が蓄熱グ
レーズ層に蓄熱されつつ、印字熱として保護層を通じて
熱応答性良く放出される。その反面、蓄熱グレーズ層に
蓄熱された余分な熱は、上記熱伝導率を有する基板を通
じてその底面などから効率良く放熱されることが期待さ
れる。
As a substrate for such a thermal printhead, for example, an oxide-based alumina ceramics substrate made of a sintered body of aluminum oxide has been widely and generally used. The alumina ceramic substrate has a thermal conductivity of about 20 W / m · K. In the printing portion on such a substrate, heat generated from the heating resistor in accordance with the energized state of the electrode pattern is stored in the heat storage glaze layer and is released as printing heat through the protective layer with good thermal responsiveness. On the other hand, excess heat stored in the heat storage glaze layer is expected to be efficiently radiated from the bottom surface or the like through the substrate having the thermal conductivity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記熱伝導
率を有するアルミナセラミックス基板では、その放熱効
果が決して十分とは言えず、電極パターンの通電状態を
繰り返しオン/オフして印字動作を続けていると、発熱
抵抗体からの発熱量の増大につれてしだいに基板の上面
と底面との温度差が大きくなり、熱応力によってヘッド
全体が反り変形してしまう。こうしてヘッドの反り変形
した状態で印字を行ったのでは、記録用紙などに対する
ヘッドの接触状態が不均一となって印字品質に悪影響が
及んでしまうという問題があった。
However, the alumina ceramic substrate having the above-mentioned thermal conductivity has a heat radiation effect that is not sufficient, and the energizing state of the electrode pattern is repeatedly turned on / off to continue the printing operation. In this case, the temperature difference between the top surface and the bottom surface of the substrate gradually increases as the amount of heat generated from the heating resistor increases, and the entire head warps and deforms due to thermal stress. If printing is performed in such a state in which the head is warped, there has been a problem that the contact state of the head with recording paper or the like becomes nonuniform, which adversely affects printing quality.

【0005】また、放熱効果が十分に期待できない基板
では、蓄熱グレーズ層に接した上面の温度が十分に低下
せず、最悪の場合には、基板上の端子部において端子ピ
ンを固定していた接着材が熱によって軟化してしまい、
端子部と端子ピンとの接点不良を起こすおそれがあっ
た。
On the other hand, in the case of a substrate on which a sufficient heat radiation effect cannot be expected, the temperature of the upper surface in contact with the heat storage glaze layer does not drop sufficiently, and in the worst case, the terminal pins are fixed at the terminal portions on the substrate. The adhesive softens due to the heat,
There is a possibility that a contact failure between the terminal portion and the terminal pin may occur.

【0006】そこで、本願発明は、上記した事情のもと
で考え出されたものであって、放熱効果の高い基板材料
により印字品質を向上するとともに、その他の熱的問題
も解消することができるサーマルプリントヘッド、およ
びその製造方法を提供することをその課題とする。
Accordingly, the present invention has been conceived in view of the above circumstances, and it is possible to improve the printing quality by using a substrate material having a high heat radiation effect and to solve other thermal problems. An object of the present invention is to provide a thermal print head and a method for manufacturing the same.

【0007】[0007]

【発明の開示】上記課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means.

【0008】すなわち、本願発明の第1の側面により提
供されるサーマルプリントヘッドは、基板上に蓄熱グレ
ーズ層を形成し、さらにその蓄熱グレーズ層の上に電極
パターンおよび発熱抵抗体、ならびに保護層を形成して
構成されるサーマルプリントヘッドであって、上記基板
は、熱伝導性に優れた非酸化物系のセラミックス基板で
あることを特徴としている。たとえば、上記セラミック
ス基板としては、窒化アルミニウムの焼結体が用いられ
る。
That is, in the thermal print head provided by the first aspect of the present invention, a thermal storage glaze layer is formed on a substrate, and an electrode pattern, a heating resistor, and a protective layer are further formed on the thermal storage glaze layer. A thermal printhead formed and formed, wherein the substrate is a non-oxide ceramic substrate having excellent thermal conductivity. For example, a sintered body of aluminum nitride is used as the ceramic substrate.

【0009】上記技術的手段が講じられた第1の側面に
より提供されるサーマルプリントヘッドによれば、窒化
アルミニウムの焼結体からなる非酸化物系のセラミック
ス基板では、その熱伝導率が従来のアルミナセラミック
ス基板などに比べて十分に高く、たとえば60〜180
W/m・K程度といった熱伝導率を有する。つまり、窒
化アルミニウムのセラミックス基板では、放熱効果が十
分に発揮されるので、印字に際して発熱抵抗体からの発
熱量が増大するにつれても、それほど大して基板の上面
と底面との温度差が大きくなることはなく、熱応力によ
ってヘッド全体が大きく反り変形することはない。した
がって、ヘッドを反り変形させることなく印字動作を続
けることができるので、記録用紙などに対するヘッドの
接触状態が均一となり、その結果、印字品質を向上する
ことができる。
According to the thermal print head provided by the first aspect in which the above technical measures are taken, the thermal conductivity of a non-oxide ceramic substrate made of a sintered body of aluminum nitride is a conventional one. It is sufficiently higher than an alumina ceramic substrate or the like, for example, 60 to 180
It has a thermal conductivity of about W / m · K. In other words, since the heat dissipation effect is sufficiently exhibited in the ceramic substrate of aluminum nitride, the temperature difference between the top surface and the bottom surface of the substrate is not so large as the amount of heat generated from the heating resistor increases during printing. In addition, the entire head does not significantly warp and deform due to thermal stress. Therefore, the printing operation can be continued without warping and deforming the head, so that the contact state of the head with recording paper or the like becomes uniform, and as a result, the printing quality can be improved.

【0010】上記第1の側面にかかるサーマルプリント
ヘッドの好ましい実施の形態としては、上記基板には、
外部接続用の端子部が設けられ、その端子部には、接着
材を介して端子ピンが固定されている構成とすることが
できる。
In a preferred embodiment of the thermal print head according to the first aspect, the substrate includes:
A terminal portion for external connection may be provided, and a terminal pin may be fixed to the terminal portion via an adhesive.

【0011】このような構成によれば、上述したように
窒化アルミニウムのセラミックス基板が放熱効果を十分
に発揮するので、蓄熱グレーズ層に接した基板上面の温
度を十分に低下させることができ、基板上の端子部にお
いて端子ピンを固定していた接着材が熱によって軟化す
ることもなく、端子部と端子ピンとの接点不良を防ぐこ
とができる。
According to such a structure, the aluminum nitride ceramic substrate sufficiently exerts the heat radiation effect as described above, so that the temperature of the upper surface of the substrate in contact with the heat storage glaze layer can be sufficiently reduced. The adhesive fixing the terminal pins in the upper terminal portion is not softened by the heat, so that a contact failure between the terminal portion and the terminal pins can be prevented.

【0012】また、本願発明の第2の側面により提供さ
れるサーマルプリントヘッドの製造方法は、基板上に蓄
熱グレーズ層を形成し、さらにその蓄熱グレーズ層の上
に電極パターンおよび発熱抵抗体、ならびに保護層を形
成して構成されるサーマルプリントヘッドの製造方法で
あって、上記基板として熱伝導性に優れた非酸化物系の
セラミックス基板を所定の高温度で熱処理した後、さら
にその熱処理温度より低い温度で上記蓄熱グレーズ層を
焼成することを特徴としている。たとえば、上記セラミ
ックス基板としては、窒化アルミニウムの焼結体が用い
られる。
A method of manufacturing a thermal print head according to a second aspect of the present invention includes forming a heat storage glaze layer on a substrate, further forming an electrode pattern and a heating resistor on the heat storage glaze layer, and A method for manufacturing a thermal print head formed by forming a protective layer, wherein a non-oxide ceramic substrate having excellent thermal conductivity is heat-treated at a predetermined high temperature as the substrate, and then further subjected to a heat treatment temperature. The method is characterized in that the heat storage glaze layer is fired at a low temperature. For example, a sintered body of aluminum nitride is used as the ceramic substrate.

【0013】上記技術的手段が講じられた第2の側面に
より提供されるサーマルプリントヘッドの製造方法によ
れば、上記第1の側面にかかるサーマルプリントヘッド
を得ることによってそれと同様の効果がもたらされる。
ところで、サーマルプリントヘッドを製造する際、たと
えば窒化アルミニウムの焼結体からなるセラミックス基
板上に直接蓄熱グレーズ層を焼成したのでは、蓄熱グレ
ーズ層と基板とに含まれる組成物の関係から化学反応に
よって気泡が発生し、その結果、蓄熱グレーズ層の平滑
性に問題が生じる。そのため、熱伝導性に優れた窒化ア
ルミニウムの焼結体からなる基板を採用することによっ
ても、印字品質を向上するには事実上難しいと言われて
いた。ところが、上記第2の側面にかかる製造方法によ
れば、窒化アルミニウムの焼結体からなるセラミックス
基板を一旦高温度で熱処理することにより、蓄熱グレー
ズ層の焼成時においては上記のような気泡が発生するこ
とがないので、基板上に平滑な蓄熱グレーズ層を形成す
ることができ、現実に印字品質に優れたサーマルプリン
トヘッドを生産することができる。
According to the method of manufacturing a thermal print head provided by the second aspect in which the above technical means are employed, the same effect can be obtained by obtaining the thermal print head according to the first aspect. .
By the way, when manufacturing a thermal print head, for example, if the heat storage glaze layer is directly baked on a ceramic substrate made of a sintered body of aluminum nitride, a chemical reaction occurs due to the composition of the heat storage glaze layer and the substrate. Bubbles are generated, which causes a problem in the smoothness of the heat storage glaze layer. Therefore, it has been said that it is practically difficult to improve the printing quality even by employing a substrate made of a sintered body of aluminum nitride having excellent thermal conductivity. However, according to the manufacturing method according to the second aspect, the ceramic substrate made of the aluminum nitride sintered body is once subjected to a heat treatment at a high temperature, so that the above-described bubbles are generated during the firing of the heat storage glaze layer. Therefore, a smooth thermal storage glaze layer can be formed on the substrate, and a thermal print head having actually excellent print quality can be produced.

【0014】上記第2の側面にかかるサーマルプリント
ヘッドの製造方法の好ましい実施の形態としては、上記
基板を熱処理する際には、その基板の表面が変質してし
まう程の高温状態として熱処理を施している構成とする
ことができる。
In a preferred embodiment of the method for manufacturing a thermal print head according to the second aspect, when the substrate is subjected to heat treatment, the substrate is subjected to heat treatment at such a high temperature that the surface of the substrate is deteriorated. Configuration.

【0015】このような構成によれば、基板の表面にあ
る程度の膜厚を有した酸化層が生成され、その後、酸化
層の上に蓄熱グレーズ層が焼成によって形成されるの
で、蓄熱グレーズ層の焼成時においては、先に形成され
た酸化層を障壁として蓄熱グレーズ層に含まれる酸化物
と、基板に含まれる窒素との化学反応を防ぐことがで
き、そのような化学反応による気泡の無い平滑な蓄熱グ
レーズ層を基板上に形成することができる。
According to this structure, an oxide layer having a certain thickness is formed on the surface of the substrate, and thereafter, the heat storage glaze layer is formed on the oxide layer by firing. At the time of firing, a chemical reaction between the oxide contained in the thermal storage glaze layer and the nitrogen contained in the substrate can be prevented by using the previously formed oxide layer as a barrier, and there is no bubble due to such a chemical reaction. A heat storage glaze layer can be formed on a substrate.

【0016】本願発明のその他の特徴および利点につい
ては、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明
らかになるであろう。
Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態について、図面を参照して具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【0018】図1は、本願発明にかかるサーマルプリン
トヘッドの一実施形態を示した平面図、図2は、図1の
II−II線に沿う断面を示した断面図である。なお、図1
においては、便宜上微細なパターンや細部を簡略化して
示し、あるいは省略する。
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a thermal print head according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of FIG.
It is sectional drawing which showed the cross section which follows the II-II line. FIG.
In FIG. 7, fine patterns and details are simplified or shown for convenience.

【0019】これらの図に示すように、本願発明にかか
るサーマルプリントヘッドAは、いわゆる厚膜型に属す
るものであって、基板10上に蓄熱グレーズ層11を形
成し、さらにその蓄熱グレーズ層11の上に共通電極パ
ターン12、個別電極パターン13および発熱抵抗体1
4、ならびに保護層15などを順次形成して構成された
ものである。基板10の底面10bには、アルミ製など
の放熱板20が固着されているとともに、さらに基板1
0には、電極パターン12,13を通じて発熱抵抗体1
4を駆動制御するためのドライバIC30やコネクタ4
0などが一体化されている。
As shown in these figures, the thermal print head A according to the present invention belongs to a so-called thick-film type, in which a heat storage glaze layer 11 is formed on a substrate 10 and further the heat storage glaze layer 11 is formed. Electrode pattern 12, individual electrode pattern 13 and heating resistor 1
4, and a protective layer 15 and the like are sequentially formed. A heat sink 20 made of aluminum or the like is fixed to the bottom surface 10 b of the substrate 10.
0, the heating resistor 1 through the electrode patterns 12 and 13
4 and a driver IC 30 for driving and controlling the
0 and the like are integrated.

【0020】基板10は、たとえば窒化アルミニウムの
焼結体からなる非酸化物系のセラミックス基板であっ
て、60〜180W/m・K程度の熱伝導率を有する。
印字動作時において発熱抵抗体14から生じた熱は、蓄
熱グレーズ層11を介して基板10に伝わり、さらに基
板10の底面10b側から放熱板20を介して放熱可能
とされている。
The substrate 10 is a non-oxide ceramic substrate made of, for example, a sintered body of aluminum nitride and has a thermal conductivity of about 60 to 180 W / m · K.
The heat generated from the heating resistor 14 during the printing operation is transmitted to the substrate 10 via the heat storage glaze layer 11, and can be radiated from the bottom surface 10 b side of the substrate 10 via the radiator plate 20.

【0021】蓄熱グレーズ層11は、基板10の上面1
0a全体にわたってガラスペーストを印刷し、さらにそ
のガラスペーストを高温で焼成することにより一定の膜
厚に形成されたものである。この蓄熱グレーズ層11
は、発熱抵抗体14から生じた熱を蓄熱しつつ、保護層
15を通じて熱応答性良く外部に印字熱を放出する効果
を発揮する。その反面、蓄熱グレーズ層14に蓄熱され
た印字に寄与しない余分な熱は、上記熱伝導率を有する
基板10を通じてその底面10b側から効率良く放熱さ
れる。なお、蓄熱グレーズ層11の原料となるガラス
は、たとえば900℃程度を転移点として軟化するもの
とする。
The heat storage glaze layer 11 is formed on the upper surface 1 of the substrate 10.
A glass paste is printed over the entire area 0a, and the glass paste is fired at a high temperature to form a film having a constant thickness. This heat storage glaze layer 11
Has the effect of discharging the printing heat to the outside with good thermal responsiveness through the protective layer 15 while storing the heat generated from the heating resistor 14. On the other hand, excess heat stored in the heat storage glaze layer 14 that does not contribute to printing is efficiently radiated from the bottom surface 10b side through the substrate 10 having the above-described thermal conductivity. The glass used as the raw material of the heat storage glaze layer 11 is assumed to be softened at a transition point of about 900 ° C., for example.

【0022】共通電極パターン12および個別電極パタ
ーン13は、発熱抵抗体14が位置する箇所(印字部
P)において微細な等ピッチ間隔をもって櫛歯状に交互
に交錯するように配列されたものである。これらの電極
パターン12,13を通じて発熱抵抗体14に電流が流
れることにより、発熱抵抗体14の微細部分ごとに発熱
による急激な温度上昇が生じ、それによって熱転写方式
あるいは感熱式などの印字が行われるのである。
The common electrode patterns 12 and the individual electrode patterns 13 are arranged so as to alternately intersect in a comb-like shape at a fine equi-pitch interval at a position (printing portion P) where the heating resistors 14 are located. . When a current flows through the heating resistor 14 through the electrode patterns 12 and 13, a sharp temperature rise occurs due to heat generation in each minute portion of the heating resistor 14, thereby performing printing by a thermal transfer method or a heat-sensitive method. It is.

【0023】発熱抵抗体14は、印字部Pにおける共通
電極パターン12および個別電極パターン13を直線に
沿って跨ぐように形成されている。この発熱抵抗体14
によっては、その分だけ印字部Pが膨らんだ断面形状と
されることで、インクリボンや感熱紙などに対する接触
面圧が良好とされている。
The heating resistor 14 is formed so as to straddle the common electrode pattern 12 and the individual electrode pattern 13 in the printing portion P along a straight line. This heating resistor 14
In some cases, the contact surface pressure against the ink ribbon, the thermal paper, or the like is good because the printing portion P has a cross-sectional shape that is swelled by that amount.

【0024】保護層15は、インクリボンや感熱紙など
が発熱抵抗体14から発熱作用を受けつつ摺動する際、
耐摩耗性および摺動性を良好とするために形成されたも
のである。なお、保護層15は、1層に限らず2層以上
にわたって形成されたものであっても勿論良い。
When the ink ribbon or the thermal paper slides while receiving heat from the heating resistor 14, the protective layer 15
It is formed to improve abrasion resistance and slidability. The protective layer 15 is not limited to one layer, and may be formed of two or more layers.

【0025】放熱板20は、基板10を介して蓄熱グレ
ーズ層11から伝えられる熱を効率良く放熱させる効果
を発揮し、このような放熱板20は、後述するように、
基板10の熱による変形を防止する点において有効とさ
れている。
The heat radiating plate 20 has an effect of efficiently radiating the heat transmitted from the heat storage glaze layer 11 through the substrate 10.
This is effective in preventing deformation of the substrate 10 due to heat.

【0026】ドライバIC30は、個別電極パターン1
3とワイヤボンディングによって接続されているととも
に、電極パターン12,13とは別に印字部Pから離れ
て蓄熱グレーズ層11の表面に形成された端子パターン
31ともワイヤボンディングによって接続されている。
この端子パターン31は、後述するコネクタ40の接続
箇所となる端子部T,T間にわたって形成されている。
The driver IC 30 includes the individual electrode pattern 1
In addition to being connected to the terminal pattern 31 formed on the surface of the thermal storage glaze layer 11 apart from the electrode portions 12 and 13 by a wire bonding, the terminal pattern 31 is connected to the terminal pattern 31 formed separately from the printing portion P.
The terminal pattern 31 is formed between terminal portions T, which are connection portions of the connector 40 described later.

【0027】コネクタ40は、端子ピン41を有してお
り、この端子ピン41が端子部T,Tにおいて端子パタ
ーン31と電気的に接続されている。また、端子ピン4
1は、端子パターン31に接続された状態で外気などか
ら保護するために、たとえば紫外線硬化樹脂などの接着
材50によって封止された状態で端子パターン31に対
して確実に接続されている。なお、本実施形態で用いる
接着材50は、たとえば70℃程度で軟化するものとす
る。
The connector 40 has terminal pins 41, and the terminal pins 41 are electrically connected to the terminal patterns 31 at the terminal portions T, T. Also, terminal pin 4
1 is securely connected to the terminal pattern 31 in a state where it is sealed with an adhesive 50 such as an ultraviolet curable resin, for example, in order to protect it from outside air while being connected to the terminal pattern 31. The adhesive 50 used in the present embodiment softens at, for example, about 70 ° C.

【0028】次に、上記構成を有するサーマルプリント
ヘッドの製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the thermal print head having the above configuration will be described.

【0029】まず、窒化アルミニウムの焼結体からなる
基板10は、その上面10aに蓄熱グレーズ層11が形
成される前、たとえば1時間にわたって一旦1000〜
1100℃程度の熱処理にさらされる。すると、基板1
0の表面にわたって全体に比べて極めて薄い酸化層が生
成される。この酸化層は、基板10の組成に含まれる窒
化アルミニウムの窒素と、蓄熱グレーズ層11に含まれ
る酸化物との高温時における化学反応を防ぐといった障
壁効果を発揮する。
First, before the thermal storage glaze layer 11 is formed on the upper surface 10a of the substrate 10 made of a sintered body of aluminum nitride, for example, the substrate 10 is once subjected to 1000 to 1000 hours.
It is exposed to a heat treatment at about 1100 ° C. Then, substrate 1
A very thin oxide layer is produced over the zero surface compared to the whole. This oxide layer exhibits a barrier effect of preventing a chemical reaction at a high temperature between nitrogen of aluminum nitride contained in the composition of the substrate 10 and oxide contained in the heat storage glaze layer 11.

【0030】図3は、窒化アルミニウムの焼結体に熱処
理を施して生成される酸化層の膜厚と温度との関係を示
した図である。なお、窒化アルミニウムの焼結体として
は、10mm程度の厚みのものを用いた。この図に示す
ように、窒化アルミニウムの焼結体に対して1000℃
よりも低い温度で1時間程度熱処理を施したのでは、
0.5μmにも達しない酸化層(Al23)が生成さ
れ、これでは、後述する蓄熱グレーズ層11の形成工程
において窒素と酸化物が反応することでNOXの気泡が
生じてしまう。そこで、本実施形態においては、十分な
膜厚の酸化層が生成されるように、1000〜1100
℃程度の熱処理を施している。また、それより高温度で
熱処理を施しても良いが、そうすると、酸化層自体によ
って基板10全体の熱伝導率が低下することから、ある
程度の温度範囲内とするのが望ましい。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the thickness of an oxide layer formed by subjecting a sintered body of aluminum nitride to heat treatment and the temperature. Note that a sintered body of aluminum nitride having a thickness of about 10 mm was used. As shown in FIG.
Heat treatment at a lower temperature for about 1 hour,
An oxide layer (Al 2 O 3 ) that does not reach 0.5 μm is generated. In this case, nitrogen and oxide react with each other in a formation process of the heat storage glaze layer 11 to be described later, so that NO X bubbles are generated. Therefore, in the present embodiment, 1000 to 1100 is set so that an oxide layer having a sufficient thickness is generated.
Heat treatment at about ° C. Although heat treatment may be performed at a higher temperature, the thermal conductivity of the entire substrate 10 is reduced by the oxide layer itself.

【0031】以上のような高温下で基板10を熱処理し
た後、基板10の上面10a全体には、ガラスペースト
が印刷によって塗布され、上記酸化層を生成する際の熱
処理温度よりも低く、しかもガラスの転移点より低いた
とえば810℃程度で焼成を行う。その後、基板10を
常温まで冷却することにより、その上面10aには、一
定の厚みを有して固化された状態の蓄熱グレーズ層11
が形成される。この際、基板10の上面10aには既に
酸化層が生成されているので、先に説明したように、基
板10と蓄熱グレーズ層11が高温による化学反応を起
こして気泡が発生するようなことはなく、一様に平滑な
蓄熱グレーズ層11が形成されることとなる。また、蓄
熱グレーズ層11を焼成する際の温度は、上記基板10
を熱処理することによって酸化層を生成する温度よりも
低く抑えられているので、既に生成された酸化層の膜厚
がそれ以上増大することもなく、基板10全体の熱伝導
率が低下することもない。
After heat-treating the substrate 10 at the high temperature as described above, a glass paste is applied on the entire upper surface 10a of the substrate 10 by printing, and the temperature is lower than the heat treatment temperature at the time of forming the oxide layer. Is fired at a temperature lower than the transition point of, for example, about 810 ° C. Thereafter, the substrate 10 is cooled to room temperature, so that the heat storage glaze layer 11 having a certain thickness and being solidified is formed on the upper surface 10a.
Is formed. At this time, since an oxide layer has already been generated on the upper surface 10a of the substrate 10, it is unlikely that the substrate 10 and the thermal storage glaze layer 11 cause a chemical reaction due to high temperature to generate bubbles as described above. Therefore, the heat storage glaze layer 11 is formed uniformly and smoothly. The temperature at which the heat storage glaze layer 11 is baked depends on the temperature of the substrate 10.
Is reduced to a temperature lower than the temperature at which an oxide layer is formed by heat treatment, so that the thickness of the already formed oxide layer does not further increase, and the thermal conductivity of the entire substrate 10 does not decrease. Absent.

【0032】次に、蓄熱グレーズ層11の上には、従来
と同様にフォトリソグラフィ法などによって所定形状の
電極パターン12,13および端子パターン31を形成
し、続いて、印字部Pには、発熱抵抗体14を形成し、
さらには、従来と同様にスパッタ法などによって保護層
15を形成する。最終的には、ワイヤボンディングによ
って個別電極パターン13や端子パターン31に接続さ
れたドライバIC30を樹脂60によって封止するとと
もに、コネクタ40の端子ピン41を接着材50によっ
て端子パターン31に接合固定することでサーマルプリ
ントヘッドAが完成される。
Next, electrode patterns 12 and 13 and terminal patterns 31 having a predetermined shape are formed on the heat storage glaze layer 11 by a photolithography method or the like in the same manner as in the prior art. Forming a resistor 14;
Further, the protective layer 15 is formed by a sputtering method or the like as in the conventional case. Finally, the driver IC 30 connected to the individual electrode pattern 13 and the terminal pattern 31 by wire bonding is sealed with the resin 60, and the terminal pins 41 of the connector 40 are bonded and fixed to the terminal pattern 31 with the adhesive 50. Thus, the thermal print head A is completed.

【0033】以上のようにして得られたサーマルプリン
トヘッドAにおいて、発熱抵抗体14を発熱させて各部
で測定された温度を以下の表に示す。なお、比較例とし
ては、形状寸法などの構成が本実施形態のサーマルプリ
ントヘッドAと同一であり、唯一異なる点として基板の
材質が酸化アルミニウム(Al23)とした場合の測定
結果を示す。また、本実施形態および比較例の双方にお
いては、印字部から端子部までの寸法距離が7mm程度
のサーマルプリントヘッドを用い、発熱抵抗体の温度を
150℃に調整して各部の温度測定を行った。
In the thermal print head A obtained as described above, the temperature measured at each part by causing the heating resistor 14 to generate heat is shown in the following table. In addition, as a comparative example, a measurement result in the case where the configuration such as the shape and dimensions is the same as that of the thermal print head A of the present embodiment and the only difference is that the material of the substrate is aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is shown. . In both the present embodiment and the comparative example, the temperature of the heating resistor was adjusted to 150 ° C. using a thermal print head having a dimensional distance from the printing unit to the terminal unit of about 7 mm, and the temperature of each unit was measured. Was.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】この表に示すように、本実施形態にかかる
窒化アルミニウム(AlN)の基板10では、印字部P
の表面温度が163℃の場合、端子部T,Tにおいて
は、発熱開始からの経過時間が2分後であっても、その
表面温度が接着材50が軟化し始める70℃にも達しな
いことから、コネクタ40の端子ピン41と端子パター
ン31との接点状態が接着材50を介して確実に持続さ
れる。その一方、従来例にかかる酸化アルミニウム(A
23)を材質としたアルミナセラミックス基板では、
発熱開始から1分経過後に接着材50が軟化する温度を
超えてしまい、端子ピン41と端子パターン31との接
点不良が生じてしまう。
As shown in the table, in the aluminum nitride (AlN) substrate 10 according to the present embodiment, the printing portion P
When the surface temperature is 163 ° C., the surface temperature of the terminals T and T does not reach 70 ° C. even when the elapsed time from the start of heat generation is 2 minutes after the adhesive 50 starts to soften. Therefore, the contact state between the terminal pin 41 of the connector 40 and the terminal pattern 31 is reliably maintained via the adhesive 50. On the other hand, the aluminum oxide (A
l 2 O 3 ) made of alumina ceramic substrate
One minute after the start of heat generation, the temperature exceeds the temperature at which the adhesive 50 softens, and a contact failure between the terminal pin 41 and the terminal pattern 31 occurs.

【0036】また、窒化アルミニウム(AlN)の基板
10では、酸化アルミニウム(Al 23)の基板に比べ
て表面温度が急激に上昇しないことから、基板10の下
面10bなどから放熱板20を介して効率良く放熱され
ていると考えられる。つまり、本実施形態の基板10に
おける上面10aと底面10bとの温度差は、従来例の
アルミナセラミックス基板に比べて小さいものとされ、
印字動作を続けることによって発熱抵抗体14からの発
熱量が増大することによっても、熱応力によってヘッド
全体が反り変形するような状態が効果的に防止される。
Also, a substrate made of aluminum nitride (AlN)
In No. 10, aluminum oxide (Al TwoOThree) Compared to the substrate
Because the surface temperature does not rise suddenly,
The heat is efficiently radiated from the surface 10b through the heat radiating plate 20.
It is thought that it is. That is, the substrate 10 of the present embodiment
Temperature difference between the top surface 10a and the bottom surface 10b in the conventional example
It is smaller than the alumina ceramic substrate,
By continuing the printing operation, the emission from the heating resistor 14
Due to the increase in the amount of heat, the thermal stress
A state in which the whole is warped is effectively prevented.

【0037】したがって、上記製造工程を経て構成され
たサーマルプリントヘッドAによれば、窒化アルミニウ
ムのセラミックスでできた基板10によって放熱効果が
十分に発揮されるので、印字に際して発熱抵抗体14か
らの発熱量が増大するにつれても、ヘッド全体が大きく
反り変形することもなく印字動作を続けることができ、
記録用紙などに対するヘッドの接触状態を均一として従
来に比べて印字品質を向上することができる。
Therefore, according to the thermal print head A formed through the above-described manufacturing process, the substrate 10 made of aluminum nitride ceramics sufficiently exerts a heat radiation effect. As the amount increases, the printing operation can be continued without the entire head being greatly warped and deformed,
By making the contact state of the head with recording paper or the like uniform, the printing quality can be improved as compared with the related art.

【0038】また、放熱板20と相俟って窒化アルミニ
ウムのセラミックス基板10により放熱効果が十分に期
待できるので、蓄熱グレーズ層11に接した基板10の
上面10aの温度を十分に低下させることができ、基板
10上の端子部T,Tにおいてコネクタ40の端子ピン
41を固定していた接着材50が熱によって軟化するこ
ともなく、端子パターン31と端子ピン41との接点不
良を防ぐことができる。
Since the aluminum nitride ceramic substrate 10 can be expected to have a sufficient heat radiation effect in combination with the heat radiating plate 20, it is possible to sufficiently lower the temperature of the upper surface 10a of the substrate 10 in contact with the heat storage glaze layer 11. The adhesive 50 fixing the terminal pins 41 of the connector 40 at the terminal portions T, T on the substrate 10 is not softened by heat, and the contact failure between the terminal pattern 31 and the terminal pins 41 is prevented. it can.

【0039】さらに、サーマルプリントヘッドAの製造
時においては、窒化アルミニウムのセラミックス基板1
0を熱処理してその基板10の表面に酸化層を生成する
ことにより、その後、蓄熱グレーズ層11を形成する際
においても、ガラスと基板10とが化学反応を起こして
気泡が発生することがないので、基板10上に平滑な蓄
熱グレーズ層11を形成することができ、現実に印字品
質に優れたサーマルプリントヘッドAを生産することが
できる。
Further, when the thermal print head A is manufactured, the ceramic substrate 1 made of aluminum nitride is used.
By heat-treating 0 to form an oxide layer on the surface of the substrate 10, even when the heat storage glaze layer 11 is formed thereafter, a chemical reaction does not occur between the glass and the substrate 10 so that bubbles are not generated. Therefore, a smooth thermal storage glaze layer 11 can be formed on the substrate 10, and a thermal print head A having actually excellent print quality can be produced.

【0040】なお、本願発明は、上述の実施形態に限定
されるものではない。
The present invention is not limited to the above embodiment.

【0041】たとえば、本願発明は厚膜型のサーマルプ
リントヘッドに限らず、薄膜型にも適用することができ
る。また、基板10の材質としては、窒化アルミニウム
以外の熱伝導性に優れたものを採用しても良い。
For example, the present invention can be applied not only to a thick film type thermal print head but also to a thin film type. Further, as the material of the substrate 10, a material having excellent thermal conductivity other than aluminum nitride may be employed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願発明にかかるサーマルプリントヘッドの一
実施形態を示した平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a thermal print head according to the present invention.

【図2】図1のII−II線に沿う断面を示した断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing a section taken along line II-II of FIG.

【図3】窒化アルミニウムの焼結体に熱処理を施して生
成される酸化層の膜厚と温度との関係を示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the thickness of an oxide layer formed by performing a heat treatment on a sintered body of aluminum nitride and the temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板(窒化アルミニウムのセラミックス基
板) 11 蓄熱グレーズ層 12,13 電極パターン 14 発熱抵抗体 15 保護層 41 端子ピン 50 接着材 A サーマルプリントヘッド T 端子部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate (aluminum nitride ceramic substrate) 11 Thermal storage glaze layer 12, 13 Electrode pattern 14 Heating resistor 15 Protective layer 41 Terminal pin 50 Adhesive A Thermal print head T Terminal part

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に蓄熱グレーズ層を形成し、さら
にその蓄熱グレーズ層の上に電極パターンおよび発熱抵
抗体、ならびに保護層を形成して構成されるサーマルプ
リントヘッドであって、 上記基板は、熱伝導性に優れた非酸化物系のセラミック
ス基板であることを特徴とする、サーマルプリントヘッ
ド。
1. A thermal print head comprising: a heat storage glaze layer formed on a substrate; and an electrode pattern, a heating resistor, and a protective layer formed on the heat storage glaze layer. A thermal printhead, characterized by being a non-oxide ceramic substrate having excellent thermal conductivity.
【請求項2】 上記セラミックス基板としては、窒化ア
ルミニウムの焼結体が用いられている、請求項1に記載
のサーマルプリントヘッド。
2. The thermal printhead according to claim 1, wherein a sintered body of aluminum nitride is used as the ceramic substrate.
【請求項3】 上記基板には、外部接続用の端子部が設
けられ、その端子部には、接着材を介して端子ピンが固
定されている、請求項1または請求項2に記載のサーマ
ルプリントヘッド。
3. The thermal circuit according to claim 1, wherein a terminal portion for external connection is provided on the substrate, and a terminal pin is fixed to the terminal portion via an adhesive. Print head.
【請求項4】 基板上に蓄熱グレーズ層を形成し、さら
にその蓄熱グレーズ層の上に電極パターンおよび発熱抵
抗体、ならびに保護層を形成して構成されるサーマルプ
リントヘッドの製造方法であって、 上記基板として熱伝導性に優れた非酸化物系のセラミッ
クス基板を所定の高温度で熱処理した後、さらにその熱
処理温度より低い温度で上記蓄熱グレーズ層を焼成する
ことを特徴とする、サーマルプリントヘッドの製造方
法。
4. A method for manufacturing a thermal print head, comprising forming a heat storage glaze layer on a substrate, and further forming an electrode pattern, a heating resistor, and a protective layer on the heat storage glaze layer, A thermal print head, wherein a non-oxide ceramic substrate having excellent thermal conductivity is heat-treated at a predetermined high temperature as the substrate, and then the heat storage glaze layer is fired at a temperature lower than the heat treatment temperature. Manufacturing method.
【請求項5】 上記セラミックス基板としては、窒化ア
ルミニウムの焼結体が用いられている、請求項4に記載
のサーマルプリントヘッドの製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein a sintered body of aluminum nitride is used as the ceramic substrate.
【請求項6】 上記基板を熱処理する際には、その基板
の表面が変質してしまう程の高温状態として熱処理を施
している、請求項4または請求項5に記載のサーマルプ
リントヘッドの製造方法。
6. The method for manufacturing a thermal print head according to claim 4, wherein, when the substrate is subjected to the heat treatment, the substrate is subjected to the heat treatment at such a high temperature that the surface of the substrate is deteriorated. .
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014132870A1 (en) 2013-02-27 2014-09-04 京セラ株式会社 Thermal head and thermal printer
JP2014213527A (en) * 2013-04-25 2014-11-17 京セラ株式会社 Thermal head and thermal printer
JP2015104807A (en) * 2013-11-28 2015-06-08 京セラ株式会社 Thermal head and thermal printer
WO2016031740A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 京セラ株式会社 Thermal head and thermal printer
US9573384B2 (en) 2014-01-28 2017-02-21 Kyocera Corporation Thermal head and thermal printer
CN116262392A (en) * 2023-04-13 2023-06-16 山东华菱电子股份有限公司 A kind of preparation method of thermal printing head and thermal printing head

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014132870A1 (en) 2013-02-27 2014-09-04 京セラ株式会社 Thermal head and thermal printer
US9457588B2 (en) 2013-02-27 2016-10-04 Kyocera Corporation Thermal head and thermal printer
JP2014213527A (en) * 2013-04-25 2014-11-17 京セラ株式会社 Thermal head and thermal printer
JP2015104807A (en) * 2013-11-28 2015-06-08 京セラ株式会社 Thermal head and thermal printer
US9573384B2 (en) 2014-01-28 2017-02-21 Kyocera Corporation Thermal head and thermal printer
WO2016031740A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 京セラ株式会社 Thermal head and thermal printer
JP6050562B2 (en) * 2014-08-26 2016-12-21 京セラ株式会社 Thermal head and thermal printer
CN106573474A (en) * 2014-08-26 2017-04-19 京瓷株式会社 Thermal head and thermal printer
CN106573474B (en) * 2014-08-26 2018-04-06 京瓷株式会社 Thermal head and thermal printer
US9937728B2 (en) 2014-08-26 2018-04-10 Kyocera Corporation Thermal head and thermal printer
CN116262392A (en) * 2023-04-13 2023-06-16 山东华菱电子股份有限公司 A kind of preparation method of thermal printing head and thermal printing head

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