JP3124873B2 - Thermal head and method of manufacturing the same - Google Patents

Thermal head and method of manufacturing the same

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JP3124873B2
JP3124873B2 JP22556193A JP22556193A JP3124873B2 JP 3124873 B2 JP3124873 B2 JP 3124873B2 JP 22556193 A JP22556193 A JP 22556193A JP 22556193 A JP22556193 A JP 22556193A JP 3124873 B2 JP3124873 B2 JP 3124873B2
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insulating layer
thermal head
heat insulating
layer
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享志 白川
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタに使
用されるサーマルヘッドに係り、特に、印字効率と熱応
答性に優れたサーマル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 head used in a thermal printer, and more particularly to a thermal head excellent in printing efficiency and thermal responsiveness, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、サーマルプリンタに搭載される
サーマルヘッドは、インクリボンあるいは感熱紙などの
記録媒体に接した状態で使用されるものであり、複数個
の発熱抵抗体を基板上に直線的に配列し、所望の印字情
報に基づいていずれかの発熱抵抗体に選択的に順次通電
を行なって発熱抵抗体を加熱させることにより、感熱プ
リンタにおいては感熱記録紙を発色させ、熱転写プリン
タにおいてはインクリボンのインクを部分的に溶融して
普通紙に転写して印字を行なうように形成されている。
2. Description of the Related Art In general, a thermal head mounted on a thermal printer is used in a state of being in contact with a recording medium such as an ink ribbon or thermal paper, and a plurality of heating resistors are linearly mounted on a substrate. In a thermal printer, heat-sensitive recording paper is colored by selectively energizing any one of the heating resistors based on desired print information to heat the heating resistor, and in a thermal transfer printer, The printing is performed by partially melting the ink of the ink ribbon and transferring the ink to plain paper.

【0003】図4は従来の一般的なサーマルヘッドを示
したものである。このサーマルヘッドは、アルミナ等の
絶縁性材料からなる基板1上に、ガラスグレーズからな
る保温層2が形成されている。この保温層2は、その上
面が円弧状となるように形成されている。この保温層2
の上面2aには、複数個の発熱抵抗体3が直線状に整列
して形成されている。すなわち、この発熱抵抗体3は、
Ta2 NやTaSiO2 等からなる発熱抵抗体3の材料
を蒸着あるいはスパッタリング等により保温層2の表面
に被着した後、フォトリソ技術によりエッチングするこ
とにより図4の紙面垂直方向に複数に分割して形成され
ている。さらに、これら発熱抵抗体3の上面の一側(図
4中、左側)には、各発熱抵抗体3に接続される共通電
極4aが積層されており、前記各発熱抵抗体3の他側
(図4中、右側)には、各発熱抵抗体3に独立して通電
を行なうための個別電極4bがそれぞれ積層されてい
る。前記共通電極4aおよび個別電極4bは、例えば、
Al、Cu等からなり、蒸着、スパッタリング等により
被着された後、エッチングにより所望形状のパターンに
形成されている。そして、発熱抵抗体3、共通電極4a
そして個別電極4bによって前記保温層2の頂部に発熱
部6が形成されている。
FIG. 4 shows a conventional general thermal head. In this thermal head, a heat insulating layer 2 made of glass glaze is formed on a substrate 1 made of an insulating material such as alumina. The heat retaining layer 2 is formed such that its upper surface is formed in an arc shape. This thermal insulation layer 2
A plurality of heating resistors 3 are formed in a straight line on the upper surface 2a. That is, the heating resistor 3 is
After the material of the heating resistor 3 made of Ta 2 N, TaSiO 2, or the like is deposited on the surface of the heat retaining layer 2 by vapor deposition or sputtering, the material is divided into a plurality of pieces in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. It is formed. Further, on one side (the left side in FIG. 4) of the upper surface of the heating resistors 3, a common electrode 4 a connected to each heating resistor 3 is laminated, and the other side of each heating resistor 3 ( On the right side in FIG. 4, individual electrodes 4 b for independently supplying current to the respective heating resistors 3 are stacked. The common electrode 4a and the individual electrode 4b are, for example,
It is made of Al, Cu or the like, and is formed into a pattern of a desired shape by etching after being deposited by vapor deposition, sputtering or the like. Then, the heating resistor 3 and the common electrode 4a
The heat generating portion 6 is formed on the top of the heat insulating layer 2 by the individual electrode 4b.

【0004】さらに、これら発熱抵抗体3、共通電極4
a、個別電極4b、露出している基板1および保温層2
の表面には、前記発熱抵抗体3および各電極4a、4b
を酸化ならびに磨耗から保護するためにSIALON等
からなる保護層5が形成されている。この保護層5は、
前記各電極4a、4bの端子部以外のすべての表面を被
覆するようになされている。
Further, the heating resistor 3 and the common electrode 4
a, individual electrode 4b, exposed substrate 1 and heat insulating layer 2
The surface of the heating resistor 3 and the electrodes 4a, 4b
A protective layer 5 made of SIALON or the like is formed to protect the OLED from oxidation and abrasion. This protective layer 5
All the surfaces of the electrodes 4a and 4b other than the terminal portions are covered.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図4に示すようなサー
マルヘッドにおいては、ガラスグレーズからなる保温層
2を薄く形成すると、サーマルヘッドは前記保温層2が
薄くなった分だけ蓄熱量が減少し、熱応答性が向上して
高速印字が可能となる。しかし、基板1の上面から発熱
部6への高さが低くなるため、インクリボンへの圧接が
弱くなり、印字効率が低下すると共に、消費電力が高く
なるという欠点も有することになる。
In the thermal head as shown in FIG. 4, when the heat insulating layer 2 made of glass glaze is formed thin, the thermal storage of the thermal head decreases by the thinned heat insulating layer 2. In addition, thermal responsiveness is improved, and high-speed printing can be performed. However, since the height from the upper surface of the substrate 1 to the heat generating portion 6 is reduced, the pressure contact with the ink ribbon is weakened, so that the printing efficiency is reduced and the power consumption is increased.

【0006】逆に、保温層2を厚く形成して発熱部6を
高く突出させるようにすると、発熱部6はインクリボン
に集中的に圧接されるため、印字効率が向上して消費電
力を低減させることができる。しかし、厚く形成された
保温層2は蓄熱量が多くなり、熱応答性が損なわれ、高
速印字には不適当なものとなってしまうという問題を有
している。
Conversely, if the heat-insulating layer 6 is formed thick to protrude the heat-generating portion 6 high, the heat-generating portion 6 is intensively pressed against the ink ribbon, so that the printing efficiency is improved and the power consumption is reduced. Can be done. However, the thick heat insulating layer 2 has a problem that the heat storage amount increases, the thermal responsiveness is impaired, and the heat insulating layer 2 becomes unsuitable for high-speed printing.

【0007】また、近年、熱転写プリンタの印字速度が
100〜150cpsと大変高速化された結果、現在の
アルミナ基板の熱伝導率では放熱性が不十分で、そのた
めに連続印字を行うと、印字の潰れによる印字品位の低
下や、インクが擦れて尾を長く引いたような状態(尾引
き)となる印字汚れが発生することがあった。
In recent years, the printing speed of a thermal transfer printer has been significantly increased to 100 to 150 cps. As a result, the heat conductivity of the current alumina substrate is insufficient, so that heat is not sufficiently released. In some cases, the print quality was reduced due to the crushing, and printing stains were generated in which the ink was rubbed and the tail was pulled long (tailing).

【0008】本発明は前述した問題点を克服し、印字効
率も良く、熱応答性にも優れており、連続印字を高速で
行っても印字品位の低下や印字汚れの発生を確実に防止
することができ、高い信頼性を維持することができ、製
造も容易なサーマルヘッドとその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention overcomes the above-mentioned problems, has good printing efficiency, is excellent in thermal responsiveness, and reliably prevents deterioration of print quality and generation of print stains even when continuous printing is performed at high speed. It is an object of the present invention to provide a thermal head which can maintain high reliability and can be easily manufactured, and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載のサーマルヘッドは、基板の表面に
保温層を形成し、この保温層の上面に複数の発熱抵抗体
と、これらの各発熱抵抗体に接続される個別電極および
共通電極を形成し、少なくとも前記保温層、発熱抵抗
体、個別電極および共通電極の上面を保護層により被覆
してなるサーマルヘッドにおいて、前記基板は、単結晶
シリコンにより形成されており、基板上面の発熱抵抗体
の発熱部に対応する位置に略台形状のメサが形成されて
いるとともに、前記保温層は、Siと遷移金属の低酸化
物を主成分としており、柱状質に形成されていることを
特徴とする。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
The thermal head according to claim 1 is provided on the surface of the substrate.
A heat insulation layer is formed, and a plurality of heating resistors are formed on the heat insulation layer.
And an individual electrode connected to each of these heating resistors and
Form a common electrode, at least the heat insulation layer, heat generation resistance
Protective layer covers body, individual electrode and common electrode
Wherein the substrate is a single crystal
Heating resistor on the top surface of the substrate, made of silicon
A substantially trapezoidal mesa is formed at a position corresponding to the
In addition, the heat insulation layer is mainly composed of a low oxide of Si and a transition metal, and is formed in a columnar shape.

【0013】好ましくは、前記柱状質に形成された保温
層は、高温の熱処理により緻密化されるとともに圧縮応
力を低減されていることを特徴とする。
Preferably, the heat insulating layer formed in the columnar material is densified by high-temperature heat treatment and has a reduced compressive stress.

【0014】そして、請求項1に記載のサーマルヘッド
の基板と保温層とを製するサーマルヘッドの製造方法に
おいて、表面の結晶方位が(100)の単結晶シリコン
からなる基板の表面に酸化シリコンからなるマスク層を
形成する工程、そのマスク層にマスクパターンを形成す
る工程、その基板を異方性エッチングしてメサを形成す
る工程、残留マスク層をエッチングして除去する工程、
その基板を異方性エッチング液に浸漬して前記メサのテ
ーパー角を略25°に変化させる工程、その基板を等方
性エッチング液に浸漬してメサのコーナー部をアール状
に成形する工程、その基板上に低熱伝導性材料からなる
保温層を積層する工程、その基板を高温で熱処理して保
温層の内部応力を除去する工程を有することを特徴とす
る。
In the method of manufacturing a thermal head for manufacturing a thermal head substrate and a heat insulating layer according to the first aspect of the present invention, the surface of a substrate made of single-crystal silicon having a (100) crystallographic orientation may be made of silicon oxide. Forming a mask layer, forming a mask pattern on the mask layer, forming a mesa by anisotropically etching the substrate, etching and removing the residual mask layer,
A step of immersing the substrate in an anisotropic etching solution to change the taper angle of the mesa to approximately 25 °; a step of immersing the substrate in an isotropic etching solution to form a mesa corner portion into a round shape; laminating a heat insulating layer made of low thermal conductivity material on the substrate, coercive by heat-treating the substrate at a high temperature
The method includes a step of removing internal stress of the thermal layer .

【0015】[0015]

【作用】前述の本発明によれば、単結晶シリコンからな
る基板の良好なフォトリソ加工性を利用して、基板の上
面に後の工程に支障のない形状でかつ大きな圧接力を付
与できる略台形状のメサを形成し、このメサの上に発熱
部を配設すれば、インクリボンを集中的に圧接すること
ができ、よって印字効率を向上させることができる。ま
た、保温層をSiとTaの低酸化物を主成分とした柱状
質の膜に形成することによって、従来のものよりも低熱
伝導性のものとすることができ、印字効率を一層向上さ
せることができる。しかも、単結晶シリコンからなる基
板の熱伝導率は従来のアルミナ基板の熱伝導率よりも略
8倍と大きく、よって熱応答性が向上し、高速で連続印
字を行っても高品位な印字結果を得ることができる。ま
た、保温層を高温で熱処理を行うことにより、耐熱性を
安定させることができ、保温層とメサの密着性を高める
ことができ、機械的にも信頼性が高くなる。そして、基
板の加工容易性に基づいて容易に製造することができ、
コストの低減も図ることができる。
According to the present invention described above, by utilizing the good photolithographic processability of a substrate made of single-crystal silicon, a substantially pedestal capable of applying a large pressing force to the upper surface of the substrate in a shape that does not hinder subsequent processes. If a mesa having a shape is formed, and the heat generating portion is disposed on the mesa, the ink ribbon can be intensively pressed against the mesa, so that the printing efficiency can be improved. Further, by forming the heat insulating layer as a columnar film mainly composed of low oxides of Si and Ta, it is possible to make the thermal conductivity lower than that of the conventional one, and to further improve the printing efficiency. Can be. In addition, the thermal conductivity of a substrate made of single crystal silicon is approximately eight times higher than that of a conventional alumina substrate, so that the thermal responsiveness is improved, and high-quality printing results are obtained even when high-speed continuous printing is performed. Can be obtained. Further, by performing heat treatment on the heat insulating layer at a high temperature, heat resistance can be stabilized, adhesion between the heat insulating layer and the mesa can be increased, and mechanical reliability can be improved. And it can be easily manufactured based on the workability of the substrate,
Cost can also be reduced.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1から図3につい
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0017】図1は本発明のサーマルヘッドの一実施例
を示すものである。
FIG. 1 shows an embodiment of a thermal head according to the present invention.

【0018】本実施例における基板11は単結晶シリコ
ン、特に面方位が(100)の単結晶シリコンによって
形成されている。その基板11の上面には、断面略台形
のメサ11aが突出形成されており、更にこの基板11
の上面には、低熱導電材料からなる保温層12が積層さ
れている。このように形成されている基板11および保
温層12の上面に、従来と同様にして発熱抵抗体13、
電極14a,14bおよび保護層15が形成されてい
る。
In this embodiment, the substrate 11 is made of single crystal silicon, particularly single crystal silicon having a plane orientation of (100). On the upper surface of the substrate 11, a mesa 11a having a substantially trapezoidal cross section is formed so as to protrude.
A heat insulating layer 12 made of a low thermal conductive material is laminated on the upper surface of the substrate. On the upper surfaces of the substrate 11 and the heat insulating layer 12 formed as described above, the heat generating resistor 13 and
The electrodes 14a and 14b and the protective layer 15 are formed.

【0019】次に、本実施例のサーマルヘッドの構成を
その製造方法とともに、図2に示すサーマルヘッドの基
板11および保温層12の製造工程を示すフローチャー
トを参照して説明する。
Next, the structure of the thermal head according to the present embodiment will be described together with a method of manufacturing the thermal head with reference to a flowchart showing the steps of manufacturing the substrate 11 and the heat insulating layer 12 of the thermal head shown in FIG.

【0020】図2において、本実施例の基板11として
は、面方位(100)の単結晶シリコンからなる基板を
用いる(ステップST1)。この単結晶シリコン製の基
板11は、従来のアルミナ基板の約8倍の熱伝導率を有
する。
In FIG. 2, as the substrate 11 of this embodiment, a substrate made of single-crystal silicon having a plane orientation of (100) is used (step ST1). The substrate 11 made of single crystal silicon has a thermal conductivity about eight times that of a conventional alumina substrate.

【0021】次に、この単結晶シリコンからなる基板1
1の表面を熱酸化して、酸化シリコン層17を略1μm
の厚みに形成する(ステップST2)。
Next, the substrate 1 made of single crystal silicon
1 is thermally oxidized to form a silicon oxide layer 17 of about 1 μm.
(Step ST2).

【0022】次に、この上にフォトレジストによるマス
クパターンを形成し、バッファードフッ酸液により前記
酸化シリコン層17をエッチングして、メサ形成用マス
ク18を形成する(ステップST3)。この時のマスク
18幅は、次工程のステップST4およびステップST
5において、メサ11aの高さを略30μmとし、さら
にテーパー角を略25°とした時に、さらにその後の工
程で発熱部16を形成し得る幅長となるように形成され
ている。
Next, a mask pattern of a photoresist is formed thereon, and the silicon oxide layer 17 is etched with a buffered hydrofluoric acid solution to form a mask 18 for forming a mesa (step ST3). At this time, the width of the mask 18 is determined by the following steps ST4 and ST4.
In 5, when the height of the mesa 11 a is set to approximately 30 μm and the taper angle is set to approximately 25 °, the width is formed so that the heat generating portion 16 can be formed in a subsequent process.

【0023】次に、このマスク18が形成されている基
板11を、KOH熱水溶液に浸漬して、基板11を異方
性エッチングすることにより、断面が略台形状のメサ1
1aを形成する(ステップST4)。この異方性エッチ
ングによれば、メサ11aの側面部の斜面から上方向へ
延長させた仮想面と基板上面とのなす角度(テーパー
角)αが略55°に形成される。
Next, the substrate 11 on which the mask 18 is formed is immersed in a hot aqueous solution of KOH, and the substrate 11 is anisotropically etched.
1a is formed (step ST4). According to this anisotropic etching, the angle (taper angle) α between the virtual surface extending upward from the slope of the side surface of the mesa 11a and the upper surface of the substrate is formed to be approximately 55 °.

【0024】次に、このメサ11a上の残留マスク18
aをバッファードフッ酸液でエッチング除去してから、
前記基板11を前記KOH熱水溶液からなる異方性エッ
チング液に浸漬して、前記メサ11aの斜面のテーパー
角度αを略55°から、さらに緩く、ほぼ1/2の略2
5°に変化させる(ステップST5)。このようにメサ
11aの斜面のテーパー角度αを略25°とすることに
より、サーマルヘッドの製造時に、フォトリソ工程にお
けるレジスト塗布膜の膜厚ムラが大きくなってパターン
加工精度の低下やパターンの断線、短絡の不良が多発す
ることを防止することができる。
Next, the residual mask 18 on the mesa 11a
a by etching with a buffered hydrofluoric acid solution,
The substrate 11 is immersed in an anisotropic etching solution composed of the hot aqueous KOH solution, and the taper angle α of the slope of the mesa 11a is further reduced from approximately 55 ° to approximately 1/2 of approximately 2
The angle is changed to 5 ° (step ST5). Mesa like this
11a to make the taper angle α of the slope approximately 25 °
During the photolithography process during thermal head manufacturing.
Pattern unevenness of the resist coating film
Deterioration of processing accuracy, disconnection of patterns, and short circuit failures occur frequently
Can be prevented.

【0025】次に、この基板11をフッ酸(容積比
1):硝酸(容積比8):酢酸(容積比1)の混合液か
らなる等方性エッチング液に浸漬し、揺動させる。こう
して等方性エッチングすることにより、前記メサ11a
の各コーナーの角を落としてアールを形成する(ステッ
プST6)。
Next, the substrate 11 is immersed in an isotropic etching solution composed of a mixture of hydrofluoric acid (volume ratio 1): nitric acid (volume ratio 8): acetic acid (volume ratio 1) and shaken. By performing isotropic etching in this manner, the mesa 11a is formed.
Are formed by dropping the corner of each corner (step ST6).

【0026】このステップST6までの加工工程によ
り、基板11の表面は角部が滑らかな曲線状とされて、
その後の上層各部の成膜を歩留まりよく実施できる形状
とされている。
By the processing steps up to step ST6, the surface of the substrate 11 is formed into a curved curve with smooth corners.
The shape is such that subsequent film formation of each upper layer portion can be performed with good yield.

【0027】その後、この基板11上に、Siと遷移金
属の低酸化物を主成分とした低熱伝導材料からなる黒色
膜を、例えばSiとTaを主成分とした合金ターゲット
を用いて、Ar+O2 反応性スパッタリングでガス圧力
を略1Pa以上に高く設定して成膜し、圧縮応力を有す
る柱状質の保温層12を約25μmの厚さに積層する。
そして、この保温層12を積層した基板11を真空また
はガス雰囲気の高温炉を用いて略800℃でアニーリン
グする(ステップST7)。なお、本発明において「柱
状質」とは、層を構成する膜が基板に対して柱状に発達
した状態をいい、薄膜の形成において一般に「柱状組
織」、あるいは「柱状構造」といわれる形態と同様のも
のを意味する。
Thereafter, a black film made of a low thermal conductive material mainly composed of a low oxide of Si and a transition metal is formed on the substrate 11 by an Ar + O 2 reaction using an alloy target mainly composed of Si and Ta. A film is formed by reactive sputtering at a gas pressure set at about 1 Pa or higher, and a columnar heat insulating layer 12 having a compressive stress is laminated to a thickness of about 25 μm.
Then, the substrate 11 on which the heat insulating layer 12 is laminated is annealed at about 800 ° C. using a high-temperature furnace in a vacuum or gas atmosphere (step ST7). In the present invention, "pillar
"Material" means that the film constituting the layer develops in a columnar shape with respect to the substrate
Generally refers to a columnar set when forming a thin film.
Weaving ”or“ columnar structure ”
Means

【0028】このように柱状質に形成された保温層12
は熱絶縁性の高いものとなり、印字効率を向上させるも
のとなる。また、柱状質の保温層12は内部に圧縮圧力
が作用しているものとなるが、その後の高温アニーリン
グによって保温層12の柱状質が緻密化されて圧縮応力
が低減されるため、基板11自体の反りを無くして、そ
の後のパターン成形の精度向上に寄与する。さらには、
保温層12の耐熱性を向上させるとともに、保温層との
密着信頼性を著しく高いものとすることができる。
The heat insulating layer 12 thus formed in a columnar shape
Has a high thermal insulating property and improves the printing efficiency. In addition, although the compressive pressure acts on the inside of the heat insulating layer 12 having a columnar shape, the columnar material of the heat insulating layer 12 is densified by the subsequent high-temperature annealing, and the compressive stress is reduced. This contributes to improving the accuracy of subsequent pattern forming. Moreover,
The heat resistance of the heat insulating layer 12 can be improved, and the reliability of adhesion to the heat insulating layer can be made extremely high.

【0029】更に、この上に従来と同様にして所望の位
置に発熱抵抗体13、給電体14、保護層15および発
熱部16を配設することにより、サーマルヘッドを形成
する。
Further, a thermal head is formed by disposing a heating resistor 13, a power supply 14, a protective layer 15, and a heating section 16 at desired positions in the same manner as in the prior art.

【0030】すなわち、前記メサ11a部分には発熱抵
抗体13が直線状に整列して形成されている。この発熱
抵抗体13は、Ta2 N等からなる発熱抵抗体13の材
料を蒸着あるいはスパッタリング等により保温層12の
表面に被着した後、フォトリソ技術によりエッチングす
ることにより形成するようになされているものである。
また、これらの発熱抵抗体13の上面一側には、各発熱
抵抗体13に接続される共通電極14aが積層されてお
り、前記各発熱抵抗体13の他側には、各発熱抵抗体1
3に独立して通電を行なうための個別電極14bがそれ
ぞれ積層されている。前記共通電極14aおよび個別電
極14bは、例えば、Al、Cu等からなり、蒸着、ス
パッタリング等により被着された後、エッチングにより
所望形状のパターンに形成されている。
That is, the heating resistors 13 are formed in the mesa 11a in a linearly aligned manner. The heating resistor 13 is formed by applying the material of the heating resistor 13 made of Ta 2 N or the like to the surface of the heat insulating layer 12 by vapor deposition or sputtering, and then etching the material by photolithography. Things.
A common electrode 14a connected to each heating resistor 13 is laminated on one side of the upper surface of each heating resistor 13, and each heating resistor 13 is provided on the other side of each heating resistor 13.
3 are individually laminated with individual electrodes 14b for conducting current independently. The common electrode 14a and the individual electrode 14b are made of, for example, Al, Cu, or the like, and are formed in a desired shape by etching after being deposited by vapor deposition, sputtering, or the like.

【0031】さらに、これら発熱抵抗体13、共通電極
14a、個別電極14b、露出している基板11および
保温層12の表面には、前記発熱抵抗体13および各電
極14a、14bを保護するほぼ5〜7μmの膜厚の保
護層15が形成されており、この保護層15は、前記各
電極14a、14bの端子部以外のすべての表面を被覆
するようになされている。
Further, on the surfaces of the heat generating resistor 13, the common electrode 14a, the individual electrode 14b, the exposed substrate 11 and the heat insulating layer 12, approximately 5 protecting the heat generating resistor 13 and the electrodes 14a, 14b are provided. A protective layer 15 having a thickness of about 7 μm is formed, and this protective layer 15 covers all surfaces of the electrodes 14a and 14b except for the terminal portions.

【0032】次に、本実施例のサーマルヘッドの作用を
説明する。
Next, the operation of the thermal head of this embodiment will be described.

【0033】本実施例においては基板11として従来の
アルミナ基板に比較して優れた加工容易性を有する単結
晶シリコン、特に面方位(100)の単結晶シリコンを
用いているために、インクリボン等の圧接に寄与するメ
サ11a自身を当該単結晶シリコンによって大きな圧接
力を提供できる略台形状に形成することができ、印字効
率を著しく向上させることができる。更に、保温層12
を低熱伝導材料、特にSiと遷移金属の低酸化物を主成
分とした材料により形成して断熱性が大きく蓄熱量が小
さくなるようにしているために、印字効率をより一層向
上させることができる。これにより印字時の消費電力の
低減も図られる。また、基板11およびメサ11aを形
成する単結晶シリコンは従来のアルミナ基板に比較して
熱伝導率が約8倍も高いものであり、放熱性に優れるた
め、サーマルヘッドとしての熱応答性が大きく向上され
る。したがって、高速印字を高品位に行うことができる
とともに、長時間に亘って連続して高速印字を行って
も、印字の潰れや、尾引きによる印字汚れが全く発生す
ることがない。
In this embodiment, the substrate 11 is made of single-crystal silicon having excellent workability as compared with a conventional alumina substrate, especially single-crystal silicon having a plane orientation of (100). Can be formed in a substantially trapezoidal shape capable of providing a large pressing force by the single crystal silicon, and the printing efficiency can be remarkably improved. Furthermore, the heat insulation layer 12
Is formed of a low heat conductive material, particularly a material mainly composed of a low oxide of Si and a transition metal, so that the heat insulating property is large and the heat storage amount is small, so that the printing efficiency can be further improved. . As a result, power consumption during printing can be reduced. Further, the single crystal silicon forming the substrate 11 and the mesa 11a has a thermal conductivity about eight times higher than that of a conventional alumina substrate and has excellent heat dissipation, so that the thermal response as a thermal head is large. Be improved. Accordingly, high-speed printing can be performed with high quality, and even if continuous high-speed printing is performed over a long period of time, there is no occurrence of crushing of printing or printing stain due to tailing.

【0034】一方、基板11の材料である単結晶シリコ
ンはフォトリソ加工法による加工容易性を有することに
より、メサ11aを自由な形状に加工することができ
る。本発明の方法においては、メサ11aの形状を大き
な圧接力を付与できる形状とするとともに、メサ11a
の上面に順に形成される保温層12等を容易に被膜可能
とする形状に形成していたために、サーマルヘッドの製
造が容易となるとともに歩留まりも向上させることがで
き、コストの低減を図ることもできる。
On the other hand, the single crystal silicon, which is the material of the substrate 11, has processing easiness by the photolithography method, so that the mesa 11a can be processed into a free shape. In the method of the present invention, the shape of the mesa 11a
Since the heat insulating layer 12 and the like formed sequentially on the upper surface of the thermal head are formed in a shape that can be easily coated, the thermal head can be easily manufactured, the yield can be improved, and the cost can be reduced. it can.

【0035】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて変更することができる。例え
ば、単結晶シリコン基板のフォトリソ加工容易性を利用
して、図3に示すサーマルヘッドのように、メサ11を
複数段11a,11bに形成することも容易にでき、形
状自由度を大きくすることができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as needed. For example, utilizing the ease of photolithographic processing of a single crystal silicon substrate, the mesa 11 can be easily formed in a plurality of steps 11a and 11b as in the thermal head shown in FIG. Can be.

【0036】[0036]

【発明の効果】このように本発明のサーマルヘッドおよ
びその製造方法は構成され作用するものであるから、単
結晶シリコンからなる基板の良好なフォトリソ加工性を
活用して、基板の上面に、後の加工工程に支障のない形
状でかつ大きな圧接力を付与できる形状のメサを高精度
に形成できるので、このメサの上に発熱部を配設するこ
とにより、インクリボンを集中的に圧接することができ
るようになり、印字効率が著しく向上する。また、保温
層をSiと遷移金属の低酸化物を主成分とした黒色膜状
の低熱伝導材料とし、意図的に柱状質の膜に形成したも
のは、従来のガラスグレーズよりも低熱伝導性を示し、
印字効率をより一層向上させることができる。
As described above, the thermal head and the method of manufacturing the same according to the present invention are constructed and operated. Therefore, by utilizing the good photolithography processability of the substrate made of single crystal silicon, the thermal head and the method of manufacturing the same can be used. Since a mesa with a shape that does not hinder the processing step and can apply a large pressing force can be formed with high precision, the heating section is arranged on this mesa, so that the ink ribbon can be intensively pressed. And the printing efficiency is remarkably improved. In addition, the thermal insulation layer is made of a black film-like low thermal conductive material containing Si and a low oxide of transition metal as main components, and the intentionally formed columnar film has lower thermal conductivity than the conventional glass glaze. Show,
Printing efficiency can be further improved.

【0037】また、単結晶シリコンからなる基板の熱伝
導率は従来のアルミナ基板の熱伝導率の略8倍と大きい
ため、高速印字を行っても熱応答性が著しく向上し、連
続印字を行っても印字の潰れや、尾引きによる印字汚れ
が発生しない。
Further, since the thermal conductivity of a substrate made of single crystal silicon is about eight times as large as that of a conventional alumina substrate, the thermal response is remarkably improved even when high-speed printing is performed, and continuous printing is performed. However, the printing is not crushed or the printing stain due to the tailing does not occur.

【0038】また、保温層を高温で熱処理することによ
って基板のそりを解消し耐熱性が安定するとともに、保
温層とメサの密着性が高くなり、機械的信頼性が著しく
高まり、印字寿命の長期化を行える等の効果を奏する。
Further, by heat-treating the heat-retaining layer at a high temperature, the warpage of the substrate is eliminated, the heat resistance is stabilized, the adhesion between the heat-retaining layer and the mesa is increased, the mechanical reliability is significantly increased, and the printing life is prolonged. This has the effect of making the conversion possible.

【0039】また、基板の加工容易性に基づいて、サー
マルヘッドの各加工工程を容易に行うことができ、製造
が容易となり、コストも低減することができる。
Further, based on the easiness of processing the substrate, each processing step of the thermal head can be easily performed, so that the manufacturing can be facilitated and the cost can be reduced.

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

【図1】本発明のサーマルヘッドの断面図FIG. 1 is a sectional view of a thermal head according to the present invention.

【図2】本発明のサーマルヘッドの基板および保温層の
製造工程を示す工程図
FIG. 2 is a process diagram showing a manufacturing process of a substrate and a heat insulating layer of the thermal head of the present invention.

【図3】本発明のサーマルヘッドの他の実施例を示す断
面図
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the thermal head of the present invention.

【図4】従来のサーマルヘッドを示す断面図FIG. 4 is a sectional view showing a conventional thermal head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 11a メサ 12 保温層 13 発熱抵抗体 14a 共通電極 14b 個別電極 15 保護層 16 発熱部 17 酸化シリコン層 18 メサ形成用マスク 18a 残留マスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 11a Mesa 12 Heat insulation layer 13 Heating resistor 14a Common electrode 14b Individual electrode 15 Protective layer 16 Heating part 17 Silicon oxide layer 18 Mesa forming mask 18a Residual mask

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−257653(JP,A) 特開 昭62−131562(JP,A) 特開 平4−188648(JP,A) 特開 平4−246552(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/335 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-257653 (JP, A) JP-A-62-131562 (JP, A) JP-A-4-188648 (JP, A) JP-A-4-246552 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/335

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板の表面に保温層を形成し、この保温
層の上面に複数の発熱抵抗体と、これらの各発熱抵抗体
に接続される個別電極および共通電極を形成し、少なく
とも前記保温層、発熱抵抗体、個別電極および共通電極
の上面を保護層により被覆してなるサーマルヘッドにお
いて、前記基板は、単結晶シリコンにより形成されてお
り、基板上面の発熱抵抗体の発熱部に対応する位置に略
台形状のメサが形成されているとともに、前記保温層
は、Siと遷移金属の低酸化物を主成分としており、柱
状質に形成されていることを特徴とするサーマルヘッ
ド。
A heat insulating layer is formed on a surface of a substrate, and the heat insulating layer is formed on the heat insulating layer.
On the top surface of the layer, a plurality of heating resistors, and each of these heating resistors
Form individual electrodes and common electrodes connected to
Both the heat insulating layer, heating resistor, individual electrode and common electrode
On the thermal head with the top surface covered with a protective layer.
And the substrate is formed of single crystal silicon.
In the position corresponding to the heating part of the heating resistor on the top surface of the board.
A trapezoidal mesa is formed and the heat insulating layer
Is composed mainly of a low oxide of Si and a transition metal,
Thermal head characterized by being formed
De.
【請求項2】 前記柱状質に形成された保温層は、高温
の熱処理により緻密化されるとともに圧縮応力を低減さ
れ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 heat insulating layer formed on the columnar material has a high temperature.
And compressive stress reduced by heat treatment
The thermal head according to claim 1, wherein
Good.
【請求項3】 請求項1に記載のサーマルヘッドの基板
と保温層とを製するサーマルヘッドの製造方法におい
て、表面の結晶方位が(100)の単結晶シリコンから
なる基板の表面に酸化シリコンからなるマスク層を形成
する工程、そのマスク層にマスクパターンを形成する工
程、その基板を異方性エッチングしてメサを形成する工
程、残留マスク層をエッチングして除去する工程、その
基板を異方性エッチング液に浸漬して前記メサのテーパ
ー角を略25°に変化させる工程、その基板を等方性エ
ッチング液に浸漬してメサのコーナー部をアール状に成
形する工程、その基板上に低熱伝導性材料からなる保温
層を積層する工程、その基板を高温で熱処理して保温層
の内部応力を除去する工程を有することを特徴とするサ
ーマルヘッドの製造方法。
3. A substrate for a thermal head according to claim 1.
Method for manufacturing a thermal head for manufacturing a thermal head and a heat insulating layer
From the single crystal silicon whose surface crystal orientation is (100)
A mask layer made of silicon oxide on the surface of a substrate
Process to form a mask pattern on the mask layer
Process to form a mesa by anisotropically etching the substrate
Process to remove the remaining mask layer by etching,
Substrate is immersed in an anisotropic etchant to taper the mesa
Changing the angle to approximately 25 °,
Dipping into a messing solution to form rounded mesa corners.
Forming process, heat insulation made of low thermal conductive material on the substrate
The process of stacking layers, heat treating the substrate at a high temperature, and keeping the layer warm
A step of removing internal stress of the substrate.
-Manufacturing method of multiple heads.
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JP6867768B2 (en) * 2016-09-15 2021-05-12 ローム株式会社 Thermal print head
JP2018176549A (en) * 2017-04-13 2018-11-15 ローム株式会社 Thermal print head, manufacturing method of thermal print head
US10543696B2 (en) * 2017-06-08 2020-01-28 Rohm Co., Ltd. Thermal print head
JP7204492B2 (en) * 2018-02-26 2023-01-16 ローム株式会社 thermal print head
JP7297564B2 (en) * 2019-07-03 2023-06-26 ローム株式会社 Thermal print head and manufacturing method thereof
JP7297594B2 (en) * 2019-08-22 2023-06-26 ローム株式会社 thermal print head
WO2021106479A1 (en) * 2019-11-26 2021-06-03 ローム株式会社 Thermal print head and method for manufacturing same
JP2020073343A (en) * 2020-02-04 2020-05-14 ローム株式会社 Thermal print head
JP6842576B2 (en) * 2020-02-04 2021-03-17 ローム株式会社 Thermal print head
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