特開 2023-68439 サーマルプリントヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023068439

(43)【公開日】2023-05-17

(54)【発明の名称】サーマルプリントヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/335 20060101AFI20230510BHJP

【ＦＩ】

B41J2/335 101F

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021179564

(22)【出願日】2021-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山 啓進

(72)【発明者】

【氏名】有瀧 康之

(72)【発明者】

【氏名】一色 翔太

(72)【発明者】

【氏名】西 宏治

【テーマコード（参考）】

2C065

【Ｆターム（参考）】

2C065GA01

2C065GB01

2C065JF03

2C065JF07

2C065JF11

2C065JF12

2C065JF17

2C065JF19

(57)【要約】

【課題】素子を保護することのできるサーマルプリントヘッドを提供する。
【解決手段】本実施形態のサーマルプリントヘッドは、基板と、基板上に配置され、熱を蓄熱する絶縁層と、絶縁層上に配置された共通電極と、蓄熱層上に配置され、共通電極と離隔して配置された発熱抵抗体と、絶縁層、共通電極、及び発熱抵抗体上を覆うように配置され、絶縁性を有する第１ガラス層と、第１ガラス層上を覆うように配置され、導電性を有する第２ガラス層とを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に配置され、熱を蓄積する絶縁層と、
前記絶縁層上に配置された共通電極と、
前記絶縁層上に配置され、前記共通電極と離隔して配置された発熱抵抗体と、
前記絶縁層、前記共通電極、及び前記発熱抵抗体上を覆うように配置され、絶縁性を有する第１ガラス層と、
前記第１ガラス層上を覆うように配置され、導電性を有する第２ガラス層と、
を備える、サーマルプリントヘッド。

【請求項2】

前記第１ガラス層は、
前記共通電極上に形成された第１の溝を有し、
前記第１の溝の底部において、前記共通電極と前記第２ガラス層とが電気的に接続される、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項3】

前記第１の溝は、
前記共通電極上を第１の方向に延伸して配置されている、請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項4】

前記第１ガラス層は、
前記共通電極上に形成された第２の溝を有し、
前記第２の溝の底部において、前記共通電極と前記第２ガラス層とが電気的に接続される、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項5】

前記第２の溝は、
前記共通電極上を第１の方向と交差する第２の方向に延伸して配置されている、請求項４に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項6】

前記絶縁層上に配置され、前記発熱抵抗体の通電を制御する駆動回路をさらに備え、
前記第２の溝は、
前記第１の方向において、前記駆動回路が配置される領域の間の第１領域と対向する前記共通電極上に配置される、請求項５に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項7】

前記絶縁層上に配置される配線をさらに備え、
前記第１ガラス層は、前記配線を覆う第３の溝を有し、
前記第３の溝の底部において、前記配線と前記第２ガラス層とが電気的に接続される、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項8】

前記第３の溝は、
前記配線上を第１の方向と交差する第２の方向に延伸して配置されている、請求項７に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項9】

前記第２ガラス層は、
金属ペーストを含有する、請求項１～８のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項10】

前記金属ペーストは、導電材料及びエポキシ樹脂を含有する、請求項９に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項11】

前記導電材料は、金属粒子を含み、銅、銀、パラジウム、イリジウム、白金、及び金の群から選ばれる少なくとも１つを備える、請求項１０に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項12】

前記導電材料は、酸化ルテニウム、窒化タンタル、タンタル、及び銀パラジウムの群から選ばれる少なくとも１つを備える、請求項１０に記載のサーマルプリントヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、サーマルプリントヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置及び半導体大規模集積回路（Large Scale Integration、以下、ＬＳＩと称する）にダメージを与える現象として静電気放電（Electro Static Discharge、以下、ＥＳＤと称する）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2004-154870号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

素子や配線を保護している絶縁体上に帯電し、溜まった電荷によってＥＳＤによる電流がＬＳＩ内部に導通することにより、ＬＳＩ内部の素子の特性変動や配線の破壊等を引き起こす可能性がある。

【0005】

本開示は、素子を保護することのできるサーマルプリントヘッドを提供する。

【0006】

本実施形態の一態様によれば、基板と、基板上に配置され、熱を蓄熱する絶縁層と、絶縁層上に配置された共通電極と、蓄熱層上に配置され、共通電極と離隔して配置された発熱抵抗体と、絶縁層、共通電極、及び発熱抵抗体上を覆うように配置され、絶縁性を有する第１ガラス層と、第１ガラス層上を覆うように配置され、導電性を有する第２ガラス層とを備える、サーマルプリントヘッドが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本実施形態によれば、素子を保護することのできるサーマルプリントヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す模式的な構成図である。

【図2】図２は、図１で示す発熱抵抗体周辺Ａ１を拡大した図である。

【図3】図３は、図２のＡ２－Ａ２線に沿う模式的な断面構造を拡大した図である。

【図4】図４は、第２の実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す発熱抵抗体周辺Ａ１を拡大した図である。

【図5】図５は、図４のＡ３－Ａ３線に沿う模式的な断面構造を拡大した図である。

【図6】図６は、第３の実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す模式的な構成図である。

【図7】図７は、図６のＡ４－Ａ４線に沿う模式的な断面構造を拡大した図である。

【図8】図８は、第４の実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す模式的な構成図である。

【図9】図９は、図８のＡ５－Ａ５線に沿う模式的な断面構造を拡大した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照して、本実施形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

【0010】

また、以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。本実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0011】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０を示す模式的な構成図の一例である。図２は、図１で示す発熱抵抗体６周辺Ａ１を拡大した図である。図３は、図２のＡ２－Ａ２線に沿う模式的な断面構造を拡大した図である。なお、図１に示す平面図のデバイス面をＸ－Ｙ面とし、Ｘ－Ｙ面に垂直な方向をＺ軸として説明する。図３は、Ｘ方向からみたＹ－Ｚ面である。すなわち、基板１の主走査方向をＸ方向、Ｘ方向と交差する副走査方向をＹ方向、厚さ方向をＺ方向である。以下の説明において、主走査方向をＸ方向、副走査方向をＹ方向、厚さ方向をＺ方向として説明する。なお、Ｘ方向を第１の方向、Ｙ方向を第２の方向、Ｚ方向を第３の方向とも称する。

【0012】

第１の実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０は、図１、２、及び３に示すように、基板１と、基板１上に配置された絶縁層２と、絶縁層２上に配置された共通電極５と、絶縁層２上に配置され、共通電極５と離隔して配置された発熱抵抗体６と、共通電極５及び発熱抵抗体６を覆うように配置され、絶縁性を有する第１ガラス層８（図1及び２では省略）と、第１ガラス層８を覆うように配置され、導電性を有する第２ガラス層９（図１及び２では省略）とを備える。なお、図１、２に示すように、絶縁層２上に配置された配線３と、共通電極５と電気的に接続され、発熱抵抗体６に導通する電流を制御する駆動回路４と、駆動回路４と電気的に接続されるコネクタ７とをさらに備えてもよい。以下の説明において、駆動回路４を駆動ＩＣ（駆動集積回路：駆動 Integrated Circuit）４とも称する。また、ＥＳＤによる電流をＥＳＤ電流とも称する。

【0013】

基板１は、図１に示すように、基板１上のデバイス面を平面視して、長方形状の絶縁材料で形成されている。絶縁材料としては、例えば、アルミナセラミックスにより形成可能である。又、基板１は、半導体材料により形成可能である。半導体材料としては、例えば、シリコン（Si）、シリコンカーバイト（SiC）、ガリウムリン（GaP）、ガリウムヒ素（GaAs）、インジウムリン（InP）、及びガリウムナイトライド（GaN）などが挙げられる。

【0014】

基板１の大きさは、限定されないが、一例を挙げると、第１の方向であるＸ方向の寸法は、例えば、５０ｍｍ～１５０ｍｍ程度、第２の方向であるＹ方向の寸法は、例えば、２．０ｍｍ～１０．０ｍｍ程度、第３の方向であるＺ方向の寸法は、例えば、５００μｍ～１ｍｍ程度であり、望ましくは７００μｍ～８００μｍ程度である。

【0015】

図１、２及び３に示すように、絶縁層２は、基板１上に配置されている。また、図３に示すように、絶縁層２は、熱伝導性の低い絶縁材料で形成されている。絶縁層２の絶縁材料には、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは、シリコン酸窒化膜などを用いてもよい。絶縁層２は、熱伝導性が低いため、発熱抵抗体６によって発生する熱を蓄積することができる。以下の説明において、熱を蓄熱する絶縁層２を蓄熱層２とも称する。

【0016】

配線３は、図１に示すように、コネクタ７と電気的に接続されている。

【0017】

図１に示すように、共通電極５は、Ｘ方向に延伸し、配線３と電気的に接続されている。図２に示すように、共通電極５は、共通電極５Ａと共通電極５Ｂとを有する。共通電極５Ａは、共通電極５からＹ方向に延伸し、発熱抵抗体６と電気的に接続されている。図１及び図２に示すように、共通電極５Ｂは、共通電極５及び共通電極５Ａと対向するように離隔され、発熱抵抗体６及び駆動ＩＣ４と電気的に接続されている。図３に示すように、共通電極５は、蓄熱層２上に配置されている。

【0018】

図１及び２に示すように、発熱抵抗体６は、Ｘ方向に延伸し、共通電極５Ａ及び共通電極５Ｂ上の少なくとも一部を覆うように配置されている。また、図２及び３に示すように、発熱抵抗体６は、蓄熱層２上に配置されている。

【0019】

図１及び図２に示すように、駆動ＩＣ４は、蓄熱層２上に配置され、コネクタ７と電気的に接続されている。また、駆動ＩＣ４は、各共通電極５Ｂに通電することで発熱抵抗体６に熱を発生させ制御する。すなわち、駆動ＩＣ４は、通電した共通電極５Ｂと、通電した共通電極５Ｂと対向する共通電極５Ａとの間の発熱抵抗体６に熱を発生させ制御する。

【0020】

コネクタ７は、図１に示すように、蓄熱層２上に配置されている。コネクタ７は、外部からの各端子とサーマルプリントヘッド１０の各電極とを介して、駆動ＩＣ４と電気的に接続されている。

【0021】

図３に示すように、第１ガラス層８は、蓄熱層２上に配置されている。また、第１ガラス層８は、保護膜として共通電極５及び発熱抵抗体６を覆うように配置されている。なお、図示していないが、第１ガラス層８は、配線３を覆うように配置されていてもよい。第１ガラス層８は、絶縁性を有する。また、第１ガラス層８は、絶縁材料で形成されている。具体的な絶縁材料としては、例えば、ガラスの主成分である酸化シリコン、窒化シリコンなどが適用可能である。

【0022】

図３に示すように、第２ガラス層９は、第１ガラス層８上に配置されている。第２ガラス層９は、導電性を有する。また、第２ガラス層９は、金属ペーストを添加された絶縁材料で形成されている。具体的には、例えば、金属ペーストは、導電材料及びエポキシ樹脂などを含有する。導電材料としては、金属粒子を含み、銅（Cu）、銀（Ag）、パラジウム（Pd）、イリジウム（In）、白金（Pt）、及び金（Au）群から選ばれる少なくとも１つを備えていても良い。なお、導電材料は、酸化ルテニウム（RuO₂）、窒化タンタル（TaN）、タンタル（Ta）、及び銀パラジウム（Ag/Pd）群から選ばれる少なくとも１つを備えていてもよい。金属ペーストが添加された絶縁材料としては、例えば、ガラスの主成分である酸化シリコン、窒化シリコンなどが適用可能である。

【0023】

例えば、第１ガラス層８及び第２ガラス層９上に電荷が帯電しても第２ガラス層９は、導電性を有するため、帯電した電荷が第２ガラス層９を導通し、第２ガラス層９表面での局所的な帯電を抑制することができる。すなわち、発熱抵抗体６、共通電極５、及び配線３上を覆う第１ガラス層８上に配置された第２ガラス層９は、電荷が帯電しても、第１ガラス層８が絶縁破壊してＥＳＤ電流が導通することを抑制することができる。

【0024】

［第１の実施形態の変形例］
図４は、図１を示す発熱抵抗体６周辺Ａ１を拡大した図である。図５は、図４のＡ３－Ａ３線に沿う模式的な断面構造を拡大した図である。図４は、Ｚ方向からみたＸ－Ｙ面である。図５は、Ｘ方向からみたＹ－Ｚ面である。以下の説明において、第１の実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０の変形例は、第１の実施形態の変形例とも称する。

【0025】

第１の実施形態と第１の実施形態の変形例の違いは、共通電極５上において、第１の実施形態の第１ガラス層８が全面に覆うのに対し、第１の実施形態の変形例の第１ガラス層８は、第１の溝１１を有する点である。図４及び５に示すように、第１の溝１１とは、第１ガラス層８（図４では省略）がＸ方向の一部で共通電極５を覆いかぶさらない箇所を称する。図５に示すように、第１の溝１１の底部において、第１ガラス層８が存在しないため、共通電極５と第２ガラス層９とが電気的に接続される。他の構成は、第１の実施形態と同じである。

【0026】

図４に示すように、第１の溝１１は、共通電極５上をＸ方向に延伸して配置されている。なお、第１の溝１１は、図５においては、１本で形成されているが、複数本形成されていてもよい。

【0027】

例えば、発熱抵抗体６を覆う第１ガラス層８及び第２ガラス層９上に電荷が帯電しても第２ガラス層９は、導電性を有するため、帯電した電荷が第２ガラス層９を導通し、第２ガラス層９表面での局所的な帯電を抑制することができる。すなわち、発熱抵抗体６、共通電極５、及び配線３上に配置された第２ガラス層９は、電荷が帯電しても、第１ガラス層８が絶縁破壊してＥＳＤ電流が導通することを抑制することができる。

【0028】

第２ガラス層９は、さらに、第１の溝１１によって、帯電した電荷を共通電極５に導通することで、第２ガラス層９上に電荷が帯電することを抑制することができる。

【0029】

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０Ａについて図面を用いて説明する。図６は、第２の実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０Ａを示す模式的な構成図の一例である。図７は、図６のＡ４－Ａ４線に沿う模式的な断面構造を拡大した図である。図６は、Ｚ方向からみたＸ－Ｙ面である。図７は、Ｘ方向からみたＹ－Ｚ方向である。

【0030】

第１の実施形態と第２の実施形態の違いは、共通電極５上において、第１の実施形態の第１ガラス層８が全面に覆うのに対し、第２の実施形態の第１ガラス層８が第２の溝１２を有する点である。図６及び７に示すように、第２の溝１２とは、第１ガラス層８（図６では省略）がＹ方向の一部で覆いかぶさらない箇所を称する。図７に示すように、第２の溝の底部において、第１ガラス層８が存在しないため、共通電極５と第２ガラス層９とが電気的に接続される。他の構成は、第１の実施形態と同じである。

【0031】

図６に示すように、第２の溝１２は、共通電極５上をＹ方向に延伸して配置されている。なお、第２の溝１２は、図６において、複数本形成されているが、１本で形成されていてもよい。

【0032】

第２の溝１２は、図６に示すように、Ｘ方向において、第１領域の一例である非駆動ＩＣ４配置領域（Ｂ１、Ｂ２）に対向する位置に配置されている。ここで、非駆動ＩＣ４配置領域（Ｂ１、Ｂ２）とは、Ｘ方向において、Ｙ方向に延伸する共通電極５と駆動ＩＣ４との間の領域Ｂ１、あるいは駆動ＩＣ４と駆動ＩＣ４との間の領域Ｂ２の駆動ＩＣが配置されていない領域である。なお、Ｘ方向において、駆動ＩＣ４を配置される駆動ＩＣ配置領域とも称する。つまり、第２の溝１２は、Ｘの方向において、駆動ＩＣ配置領域との間の非駆動ＩＣ４配置領域（Ｂ１、Ｂ２）と対向する共通電極上に配置される。すなわち、駆動ＩＣ配置領域は、駆動ＩＣ４、発熱抵抗体６、及び共通電極５に導通するため、導通経路を保護する必要がある。そのため、駆動ＩＣ配置領域と異なる非駆動ＩＣ４配置領域（Ｂ１、Ｂ２）が好ましい。また、発熱抵抗体６によって熱を発することから保護膜の劣化による絶縁破壊を回避するためにも、熱源から離れた非駆動ＩＣ４配置領域（Ｂ１、Ｂ２）に対向する位置が好ましい。非駆動ＩＣ４配置領域（Ｂ１、Ｂ２）に対向する位置に第２の溝１２を配置することで、電流経路を保護しつつ、帯電した電荷を抑制することができる。

【0033】

また、第２の溝１２では、図７に示すように、Ｙ方向において、第２ガラス層９が共通電極５を覆うように配置されている。

【0034】

例えば、第１ガラス層８及び第２ガラス層９上に電荷が帯電しても第２ガラス層９は、導電性を有するため、帯電した電荷が第２ガラス層９を導通し、第２ガラス層９表面での局所的な帯電を抑制することができる。すなわち、発熱抵抗体６、共通電極５、及び配線３上を覆う第１ガラス層８上に配置された第２ガラス層９は、電荷が帯電しても、第１ガラス層８が絶縁破壊してＥＳＤ電流が導通することを抑制することができる。

【0035】

第２ガラス層９は、さらに、第２の溝１２によって、帯電した電荷を共通電極５に導通することで、第２ガラス層９上に電荷が帯電することを抑制することができる。

【0036】

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０Ｂについて図面を用いて説明する。図８は、第３の実施形態に係るサーマルプリントヘッド１０Ｂを示す模式的な構成図の一例である。図９は、図８のＡ５－Ａ５線に沿う模式的な断面構造を拡大した図である。図８は、Ｚ方向からみたＸ－Ｙ面である。図９は、Ｙ方向からみたＸ－Ｚ方向である。

【0037】

第１の実施形態と第３の実施形態の違いは、配線３上において、第１の実施形態の第１ガラス層８が全面に覆うのに対し、第３の実施形態の第１ガラス層８は、第３の溝１３を有する点である。図８及び９に示すように、第３の溝１３とは、第１ガラス層８（図８では省略）がＹ方向の一部で配線３を覆いかぶさらない箇所を称する。図９に示すように、第３の溝１３の底部において、第１ガラス層８が存在しないため、配線３と第２ガラス層９とが電気的に接続される。他の構成は、第１の実施形態と同じである。

【0038】

図８に示すように、第３の溝１３は、配線３上をＹ方向に延伸して配置されている。なお、第３の溝１３は、図９においては、Ｘ方向の左右に１本ずつ形成されているが、複数本形成されていてもよい。

【0039】

例えば、発熱抵抗体６を覆う第１ガラス層８及び第２ガラス層９上に電荷が帯電しても第２ガラス層９は、導電性を有するため、帯電した電荷が第２ガラス層を導通し、第２ガラス層９表面での局所的な帯電を抑制することができる。すなわち、発熱抵抗体６、共通電極５、及び配線３上に配置された第２ガラス層９は、電荷が帯電しても、第１ガラス層８が絶縁破壊してＥＳＤ電流が導通することを抑制することができる。

【0040】

第２ガラス層９は、さらに、第３の溝１３によって、帯電した電荷を共通電極５に導通することで、第２ガラス層９上に電荷が帯電することを抑制することができる。

【0041】

（その他の実施形態）
上述のように、一実施形態について記載したが、開示の一部をなす論述及び図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。このように、本実施形態は、ここでは記載しない様々な実施形態等を含む。

【符号の説明】

【0042】

１ 基板
２ 絶縁層
３ 配線
５ 共通電極
６ 発熱抵抗体
８ 第１ガラス層
９ 第２ガラス層
１０ サーマルプリントヘッド
１１ 第１の溝
１２ 第２の溝
１３ 第３の溝
Ｂ１、Ｂ２ 非駆動回路配置領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】