JP3455060B2 - Manufacturing method of thermal head - Google Patents
Manufacturing method of thermal headInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はワードプロセッサや
ファクシミリ等のプリンタ機構として組み込まれるサー
マルヘッドの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thermal head incorporated as a printer mechanism such as a word processor and a facsimile.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ワードプロセッサ等のプリンタ機
構として組み込まれるサーマルヘッドは、例えば図6に
示す如く、グレーズ層12を有したアルミナセラミック
ス製の基板11上に、その上面全域を覆うようにして窒
化物薄膜13を被着させるとともに該窒化物薄膜13上
に補強電極14、発熱抵抗体15、電極層16及び保護
膜17をそれぞれ被着させた構造を有しており、印字信
号に基づいて前記電極層16に所定の電力を印加し、発
熱抵抗体15を選択的にジュール発熱させるとともに、
該発熱した熱を感熱記録媒体に伝導させ、感熱記録媒体
に所定の印字画像を形成することによってサーマルヘッ
ドとして機能する。2. Description of the Related Art Conventionally, a thermal head incorporated as a printer mechanism of a word processor or the like is nitrided so as to cover the entire upper surface thereof on a substrate 11 made of alumina ceramics having a glaze layer 12 as shown in FIG. And a reinforcing electrode 14, a heat generating resistor 15, an electrode layer 16 and a protective film 17 are respectively deposited on the nitride thin film 13 and the above-mentioned nitride thin film 13 is deposited based on a print signal. A predetermined electric power is applied to the electrode layer 16 to selectively cause the heating resistor 15 to generate Joule heat, and
The generated heat is conducted to the thermal recording medium to form a predetermined print image on the thermal recording medium, thereby functioning as a thermal head.
【0003】尚、前記グレーズ層12は、発熱抵抗体1
5の発する熱を蓄積及び放散してサーマルヘッドの熱応
答特性を良好に維持するためのもので、ガラスや耐熱性
樹脂等の低熱伝導性材料により形成される。The glaze layer 12 is a heating resistor 1
The heat generated by No. 5 is accumulated and dissipated to maintain good thermal response characteristics of the thermal head, and is formed of a low heat conductive material such as glass or heat resistant resin.
【0004】また、前記窒化物薄膜13は、発熱抵抗体
15や電極層16をエッチング等によって微細加工する
際、グレーズ層12の表面がエッチング液との接触によ
って浸食されないようにグレーズ層12を保護するため
のもので、Si3 N4 (窒化珪素)、SiAlON(サ
イアロン)等の窒素元素を含む無機質材料により形成さ
れる。Further, the nitride thin film 13 protects the glaze layer 12 so that the surface of the glaze layer 12 is not corroded by contact with an etching solution when the heating resistor 15 and the electrode layer 16 are finely processed by etching or the like. And is made of an inorganic material containing a nitrogen element such as Si 3 N 4 (silicon nitride) or SiAlON (sialon).
【0005】また、前記補強電極14は電極層16を電
気的に補強するためのものであり、該補強電極14を電
極層16に電気的に接続させておくことにより電極層1
6で大きな電圧降下が発生するのを防止するようになっ
ている。The reinforcing electrode 14 serves to electrically reinforce the electrode layer 16, and the reinforcing electrode 14 is electrically connected to the electrode layer 16 so that the electrode layer 1
6 prevents a large voltage drop from occurring.
【0006】このような従来のサーマルヘッドは、通
常、以下の製法によって製作される。
(1)まず、グレーズ層12を有したセラミック基板1
1を準備し、続いて前記基板11の上面全域にわたって
窒化物薄膜13を被着させる。Such a conventional thermal head is usually manufactured by the following manufacturing method. (1) First, the ceramic substrate 1 having the glaze layer 12
1 is prepared, and then a nitride thin film 13 is deposited on the entire upper surface of the substrate 11.
【0007】(2)次に、前記窒化物薄膜13上に所定
の導電ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等によっ
て印刷塗布し、これを高温で焼き付けて補強電極14を
形成する。このとき使用される導電ペーストは、導電性
を付与するための導体成分と、接着材としてのガラス成
分と、ペーストの粘度を調整して外形を保持するための
有機成分(有機溶剤、バインダー等)とで構成されてお
り、該ペーストの焼き付け作業を低温度で効率良く行う
ためにガラス成分の一種としてBi2 O3 (酸化ビスマ
ス)やPbO(酸化鉛)が添加されていた。尚、Bi2
O3 やPbOの含有率は、導電ペースト中の導体成分及
びガラス成分の合量に対して10〜15重量%の範囲で
あった。(2) Next, a predetermined conductive paste is printed and applied on the nitride thin film 13 by a conventionally known screen printing method or the like, and this is baked at a high temperature to form the reinforcing electrode 14. The conductive paste used at this time is a conductive component for imparting conductivity, a glass component as an adhesive, and an organic component (organic solvent, binder, etc.) for adjusting the viscosity of the paste and maintaining the outer shape. And Bi 2 O 3 (bismuth oxide) or PbO (lead oxide) was added as a kind of glass component in order to efficiently perform the baking operation of the paste at a low temperature. In addition, Bi 2
The content of O 3 or PbO was in the range of 10 to 15 wt% with respect to the total amount of the conductor component and the glass component in the conductive paste.
【0008】(3)次に、前記グレーズ層12上に窒化
物薄膜13を介してTaN等の抵抗材料とAl等の金属
材料とをスパッタリング法等の薄膜形成技術によって順
次被着させるとともに該被着させたTaN及びAlを従
来周知のフォトリソグラフィー技術を採用することによ
って発熱抵抗体13及び電極層16を所定パターンに加
工し、最後に前記発熱抵抗体13及び電極層16上にS
i3 N4 等から成る保護膜17をスパッタリング等によ
って被着させることによってサーマルヘッドが完成して
いた。(3) Next, a resistive material such as TaN and a metallic material such as Al are sequentially deposited on the glaze layer 12 through the nitride thin film 13 by a thin film forming technique such as sputtering, and the coating is performed. The heat-generating resistor 13 and the electrode layer 16 are processed into a predetermined pattern by applying the well-known photolithography technique to the deposited TaN and Al, and finally S is formed on the heat-generating resistor 13 and the electrode layer 16.
The thermal head was completed by depositing the protective film 17 made of i 3 N 4 or the like by sputtering or the like.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーマルヘッドの製造方法によれば、前記補
強電極14を導電ペーストの焼き付けによって窒化物薄
膜13上に形成する際、導電ペースト中に含まれている
多量のBi2 O3 やPbOと、窒化物薄膜13を形成す
るSi3 N4 等の窒素成分とが激しく化学反応を起こ
し、両者の界面近傍で多量のガス(N2 )を発生する。
このため、窒化物薄膜13と補強電極14との界面近傍
には多くの気泡が残存することとなり、この両者間の密
着強度が大幅に低下してしまう。そして、このような補
強電極14に感熱記録媒体の摺接等によって外力が印加
されると、補強電極14が窒化物薄膜13より比較的容
易に剥離し、サーマルヘッドとしての機能が短時間で喪
失される欠点を有していた。However, according to such a conventional method of manufacturing a thermal head, when the reinforcing electrode 14 is formed on the nitride thin film 13 by baking the conductive paste, it is included in the conductive paste. The large amount of Bi 2 O 3 or PbO present and the nitrogen component such as Si 3 N 4 forming the nitride thin film 13 violently react with each other to generate a large amount of gas (N 2 ) near the interface between the two. To do.
Therefore, many bubbles remain in the vicinity of the interface between the nitride thin film 13 and the reinforcing electrode 14, and the adhesion strength between the two is significantly reduced. When an external force is applied to the reinforcing electrode 14 by sliding contact of the thermal recording medium or the like, the reinforcing electrode 14 is peeled off from the nitride thin film 13 relatively easily, and the function as a thermal head is lost in a short time. It had the drawback of being.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明のサーマルヘッドの製造方法
は、セラミック基板上にグレーズ層を帯状に形成すると
ともに該グレーズ層の表面及びセラミック基板の露出表
面に窒化物薄膜を被着させる工程と、前記窒化物薄膜上
に導電ペーストを塗布するとともに、これを600〜7
00℃の温度で焼き付けて補強電極を形成する工程と、
前記窒化物薄膜上に発熱抵抗体及び共通電極を、該共通
電極の一部が前記補強電極上にまで延在するようにして
被着させる工程と、を含み、前記導電ペーストが、導体
成分、ガラス成分及び有機成分から成り、かつ、前記導
体成分及びガラス成分の合量に対するBi2 O3 の含有
率をx重量%、PbOの含有率をy重量%で表したと
き、前記x、y値が図1の下記座標A、B、C、Dの内
部領域(但し、線分上を含む)にあることを特徴とする
ものである。The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and a method of manufacturing a thermal head according to the present invention comprises forming a glaze layer in a strip shape on a ceramic substrate and at the same time the surface of the glaze layer. And a step of depositing a nitride thin film on the exposed surface of the ceramic substrate, and applying a conductive paste on the nitride thin film, and applying the conductive paste to the substrate 600 to 7
A step of baking at a temperature of 00 ° C. to form a reinforcing electrode,
A step of depositing a heating resistor and a common electrode on the nitride thin film so that a part of the common electrode extends onto the reinforcing electrode, wherein the conductive paste is a conductor component, When the content of Bi 2 O 3 and the content of PbO with respect to the total amount of the conductor component and the glass component are represented by x wt% and y wt%, respectively, the x and y values are composed of a glass component and an organic component. Is in the internal area of the following coordinates A, B, C, and D in FIG. 1 (including on the line segment), however.
【0011】座標A(0,8) B(7,0) C
(3,0) D(0,2)
また本発明の製造方法は、セラミック基板の上面の略全
域にわたってグレーズ層を形成するとともに該グレーズ
層の表面に窒化物薄膜を被着させる工程と、前記窒化物
薄膜上に導電ペーストを塗布するとともに、これを60
0〜700℃の温度で焼き付けて補強電極を形成する工
程と、前記窒化物薄膜上に発熱抵抗体及び共通電極を、
該共通電極の一部が前記補強電極上にまで延在するよう
にして被着させる工程と、を含み、前記導電ペースト
が、導体成分、ガラス成分及び有機成分から成り、か
つ、前記導体成分及びガラス成分の合量に対するBi2
O3 の含有率をx重量%、PbOの含有率をy重量%で
表したとき、前記x、y値が図1の下記座標A、B、
C、Dの内部領域(但し、線分上を含む)にあることを
特徴とするものである。Coordinates A (0,8) B (7,0) C
(3,0) D (0,2) Further, the manufacturing method of the present invention comprises the steps of forming a glaze layer over substantially the entire upper surface of the ceramic substrate and depositing a nitride thin film on the surface of the glaze layer, Apply the conductive paste on the nitride thin film and
A step of baking at a temperature of 0 to 700 ° C. to form a reinforcing electrode, and a heating resistor and a common electrode on the nitride thin film,
A step of depositing a part of the common electrode so as to extend onto the reinforcing electrode, wherein the conductive paste comprises a conductor component, a glass component and an organic component, and the conductor component and Bi 2 with respect to the total amount of glass components
When the content of O 3 is represented by x% by weight and the content of PbO is represented by y% by weight, the x and y values are the following coordinates A and B in FIG.
It is characterized in that it is in the internal area of C and D (including the line segment).
【0012】座標A(0,8) B(7,0) C
(3,0) D(0,2)Coordinates A (0,8) B (7,0) C
(3,0) D (0,2)
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図1は、本発明の製法にかかる導電
ペースト中のBi2 O3 、PbOの含有率を示すxyグ
ラフ、図2は本発明の一形態によって製作したサーマル
ヘッドの斜視図、図3は図2のX−X線断面図であり、
1はセラミック基板、2はグレーズ層、3は窒化物薄
膜、4は補強電極、5は発熱抵抗体、6は個別電極、7
は共通電極(電極層)、8は保護膜である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is an xy graph showing the contents of Bi 2 O 3 and PbO in the conductive paste according to the manufacturing method of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a thermal head manufactured according to one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line XX of FIG.
1 is a ceramic substrate, 2 is a glaze layer, 3 is a nitride thin film, 4 is a reinforcing electrode, 5 is a heating resistor, 6 is an individual electrode, 7
Is a common electrode (electrode layer), and 8 is a protective film.
【0014】同図に示すサーマルヘッドは、アルミナセ
ラミックス製のセラミック基板1上に、グレーズ層2、
窒化物薄膜3、補強電極4、発熱抵抗体5、個別電極6
及び共通電極7等をそれぞれ被着させた構造を有してい
る。The thermal head shown in FIG. 1 has a glaze layer 2 on a ceramic substrate 1 made of alumina ceramics.
Nitride thin film 3, reinforcing electrode 4, heating resistor 5, individual electrode 6
And the common electrode 7 and the like are adhered respectively.
【0015】前記グレーズ層2は、セラミック基板1の
上面に断面円弧状(幅W:0.5mm〜1.0mm、厚
みT:22μm〜55μm)を成すように被着されてお
り、ガラスや耐熱性樹脂等の低熱伝導性材料により形成
され、発熱抵抗体5の発する熱を適当な温度となるよう
に蓄積してサーマルヘッドの熱応答特性を良好に保つよ
うになっている。The glaze layer 2 is applied on the upper surface of the ceramic substrate 1 so as to have an arcuate cross section (width W: 0.5 mm to 1.0 mm, thickness T: 22 μm to 55 μm), and is made of glass or heat-resistant material. It is made of a low heat conductive material such as a conductive resin and accumulates the heat generated by the heat generating resistor 5 to an appropriate temperature to keep the thermal response characteristics of the thermal head good.
【0016】また、前記窒化物薄膜3は、グレーズ層2
が形成されたセラミック基板1の上面全域にわたり0.
05〜0.4μmの厚みをもって被着されており、Si
3 N4 (窒化珪素)、SiAlON(サイアロン)等の
窒素元素を含む無機質材料により形成され、後述する発
熱抵抗体5、個別電極6及び共通電極7をエッチング等
によって微細加工する際にグレーズ層2の表面がエッチ
ング液との接触により浸食されるのを有効に防止する作
用を為す。The nitride thin film 3 has a glaze layer 2
Over the entire upper surface of the ceramic substrate 1 on which the film is formed.
Deposited with a thickness of 05-0.4 μm
The glaze layer 2 is formed of an inorganic material containing a nitrogen element such as 3 N 4 (silicon nitride) or SiAlON (sialon), and is used when the heating resistor 5, the individual electrode 6 and the common electrode 7 described later are finely processed by etching or the like. This effectively prevents the surface of the substrate from being corroded by contact with the etching solution.
【0017】また、前記補強電極4は窒化物薄膜3上に
15μm〜32μmの厚みをもって被着されており、例
えば銀により形成され、後述する共通電極7と電気的に
接続されることによって共通電極7における大きな電流
の流れを許容するようになっている。尚、このような補
強電極4中にはPbOやBi2 O3 が所定の割合で含有
されている。より具体的には、Bi2 O3 、PbOの含
有率は、Bi2 O3 の含有率をx重量%、PbOの含有
率をy重量%で表したとき、前記x、y値が図1のxy
グラフにおいて下記座標A、B、C、Dの内部領域(但
し、線分上を含む)に位置するようになっている。The reinforcing electrode 4 is deposited on the nitride thin film 3 with a thickness of 15 μm to 32 μm, is made of, for example, silver, and is electrically connected to a common electrode 7 which will be described later. 7 is allowed to flow a large current. The reinforcing electrode 4 contains PbO and Bi 2 O 3 in a predetermined ratio. More specifically, the content of Bi 2 O 3 and PbO is such that, when the content of Bi 2 O 3 is represented by x wt% and the content of PbO is represented by y wt%, the x and y values are as shown in FIG. Xy
In the graph, it is located in the internal area of coordinates A, B, C, and D below (including on the line segment).
【0018】座標A(0,8) B(7,0) C
(3,0) D(0,2)
また、前記発熱抵抗体5はグレーズ層2の頂部付近に窒
化物薄膜3を介して複数個、被着配列されており、Ta
N,TaSiO2 等の抵抗材料により形成されているた
め、後述する個別電極6及び共通電極7を介して外部電
源からの電力が印加されるとジュール発熱を起こし、印
字画像を形成するのに必要な所定の温度、例えば200
℃〜350℃の温度に発熱する。Coordinates A (0,8) B (7,0) C
(3,0) D (0,2) Further, a plurality of the heating resistors 5 are deposited and arranged near the top of the glaze layer 2 with the nitride thin film 3 interposed therebetween.
Since it is made of a resistance material such as N, TaSiO 2 or the like, when electric power from an external power source is applied through the individual electrode 6 and the common electrode 7 which will be described later, Joule heat is generated and it is necessary to form a printed image. Predetermined temperature, for example 200
It exotherms to a temperature of ℃ ~ 350 ℃.
【0019】また、前記個別電極6及び共通電極7は各
発熱抵抗体5の両端に接続されており、これらの電極
6、7によって外部電源からの電力を発熱抵抗体5に印
加するようになっている。尚、前記共通電極7はその一
部が前記補強電極4上まで延在され、該延在部で補強電
極4と電気的に接続される。The individual electrode 6 and the common electrode 7 are connected to both ends of each heating resistor 5, and the electrodes 6 and 7 apply electric power from an external power source to the heating resistor 5. ing. A part of the common electrode 7 extends to above the reinforcing electrode 4 and is electrically connected to the reinforcing electrode 4 at the extending portion.
【0020】そして、これら発熱抵抗体5、共通電極7
等はSiO2 (酸化珪素)やSi3N4 から成る保護膜
8によって被覆され、これによって発熱抵抗体5等を大
気中に含まれる水分等の接触による酸化腐食や感熱記録
媒体の摺接による摩耗から保護するようになっている。Then, the heating resistor 5 and the common electrode 7
And the like are covered with a protective film 8 made of SiO 2 (silicon oxide) or Si 3 N 4 , whereby the heating resistor 5 and the like are oxidatively corroded by the contact of moisture contained in the atmosphere and slidingly contacted with the thermal recording medium. It is designed to protect against wear.
【0021】かかるサーマルヘッドは、個別電極6及び
共通電極7間に印字信号に対応させて所定の電力を印加
し、発熱抵抗体5を選択的にジュール発熱させるととも
に、該発熱した熱を感熱記録媒体に伝導させ、感熱記録
媒体に所定の印字画像を形成することによってサーマル
ヘッドとして機能する。In such a thermal head, a predetermined electric power is applied between the individual electrode 6 and the common electrode 7 in response to a print signal to selectively cause the heating resistor 5 to generate Joule heat, and the generated heat is thermally recorded. It functions as a thermal head by conducting it to a medium and forming a predetermined print image on the thermal recording medium.
【0022】次に、上述したサーマルヘッドの製造方法
を図4(a)〜(d)を用いて説明する。Next, a method of manufacturing the above-mentioned thermal head will be described with reference to FIGS.
【0023】(1)先ず図4(a)に示す如く、セラミ
ック基板1上にグレーズ層2を帯状に形成し、次に図4
(b)に示す如く、前記グレーズ層2の表面及びセラミ
ック基板1の露出表面に窒化物薄膜3を被着させる。(1) First, as shown in FIG. 4A, a glaze layer 2 is formed in a strip shape on a ceramic substrate 1, and then, as shown in FIG.
As shown in (b), a nitride thin film 3 is deposited on the surface of the glaze layer 2 and the exposed surface of the ceramic substrate 1.
【0024】前記セラミック基板1は、Al2 O3 、S
iO2 、MgO等のセラミックス原料粉末に適当な有機
溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と成すとともにこれを
従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等
を採用することによってセラミックグリーンシートを形
成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定
形状に打ち抜き加工するとともに高温で焼成することに
よって製作され、このようなセラミック基板1の上面所
定領域に所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン
印刷法等によって印刷塗布し、更に該ペーストを約10
00℃〜1200℃の高温で焼き付けることによってグ
レーズ層2がセラミック基板1上に被着形成される。The ceramic substrate 1 is made of Al 2 O 3 , S
A ceramic green sheet is formed by adding a suitable organic solvent or solvent to a ceramic raw material powder such as iO 2 or MgO to form a slurry, and adopting a conventionally known doctor blade method or calender roll method. After that, the ceramic green sheet is punched into a predetermined shape and fired at a high temperature, and a predetermined glass paste is printed on a predetermined area of the upper surface of the ceramic substrate 1 by a conventionally known screen printing method or the like. Apply and then paste the paste to about 10
The glaze layer 2 is deposited on the ceramic substrate 1 by baking at a high temperature of 00 ° C to 1200 ° C.
【0025】また前記窒化物薄膜3は、Si3 N4 、S
iAlON、SiON等をグレーズ層2の表面及びセラ
ミック基板1の露出表面に従来周知のスパッタリング法
等によって0.05〜0.4μmの厚みに被着させるこ
とにより形成される。The nitride thin film 3 is made of Si 3 N 4 , S
It is formed by depositing iAlON, SiON or the like on the surface of the glaze layer 2 and the exposed surface of the ceramic substrate 1 to a thickness of 0.05 to 0.4 μm by a conventionally known sputtering method or the like.
【0026】(2)次に、図4(c)に示す如く、前記
窒化物薄膜3上に所定の導電ペーストを塗布するととも
に該ペーストを焼き付けて補強電極4を形成する。(2) Next, as shown in FIG. 4C, a predetermined conductive paste is applied onto the nitride thin film 3 and the paste is baked to form the reinforcing electrode 4.
【0027】このような導電ペーストとしては、導体成
分(Au、Ag、Cu等)、ガラス成分(SiO2 、B
2 O3 、PbO等)及び有機成分(有機溶剤、バインダ
ー等)を所定の比率で混合し、かつ、前記導体成分及び
ガラス成分の合量に対するBi2 O3 の含有率をx重量
%、PbOの含有率をy重量%で表したとき、前記x、
y値を図1のxyグラフにおいて下記座標A、B、C、
Dの内部領域(但し、線分上を含む)に位置させた導電
ペーストが用いられる。Examples of such conductive paste include conductor components (Au, Ag, Cu, etc.) and glass components (SiO 2 , B).
2 O 3 , PbO, etc.) and an organic component (organic solvent, binder, etc.) are mixed in a predetermined ratio, and the content of Bi 2 O 3 with respect to the total amount of the conductor component and the glass component is x% by weight, PbO. When the content rate of y is represented by y% by weight, the above x,
In the xy graph of FIG. 1, the y value is represented by the following coordinates A, B, C,
The conductive paste located in the internal area of D (including the line segment) is used.
【0028】座標A(0,8) B(7,0) C
(3,0) D(0,2)
かかる導電ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等に
よって前記窒化物薄膜3上に例えば25〜58μmの厚
みに印刷塗布し、しかる後、該塗布したペーストを60
0〜700℃で焼き付けることによって窒化物薄膜3上
に補強電極4が被着形成される。Coordinates A (0,8) B (7,0) C
(3,0) D (0,2) The conductive paste is printed and applied on the nitride thin film 3 by a conventionally known screen printing method to a thickness of, for example, 25 to 58 μm, and then the applied paste is applied to 60
By baking at 0 to 700 ° C., the reinforcing electrode 4 is deposited on the nitride thin film 3.
【0029】以上のようにして補強電極4を形成すれ
ば、窒化物薄膜3と補強電極4との界面近傍でガス(N
2 )が発生することは殆どなく、両者を極めて強固に被
着させておくことができる。従って、補強電極4に感熱
記録媒体の摺接等によって外力が印加されても、補強電
極4が窒化物薄膜3より容易に剥離してしまうことはな
く、サーマルヘッドを長期間にわたり良好な状態で機能
させることができる。When the reinforcing electrode 4 is formed as described above, gas (N) is formed near the interface between the nitride thin film 3 and the reinforcing electrode 4.
2 ) hardly occurs, and both can be adhered extremely firmly. Therefore, even if an external force is applied to the reinforcing electrode 4 by sliding contact of the thermosensitive recording medium or the like, the reinforcing electrode 4 is not easily peeled off from the nitride thin film 3, and the thermal head is kept in a good state for a long period of time. Can be operated.
【0030】ここで本発明の作用効果について、表1を
用いて説明する。The operation and effect of the present invention will be described with reference to Table 1.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】表1は、密着強度測定用の実験サンプル
(No.1〜24) を24個作製して各サンプルのSi3 N4
薄膜−導電膜間の密着強度を0.6φ軟銅線垂直折り曲
げピールテストにより測定した結果と、該測定の後、各
サンプルを用いて更に150℃、1000時間の熱エー
ジングを行い、同様のピールテストによって再度、密着
強度を測定した結果とを示すもので、密着強度に関して
○△×の3段階で総合評価を行った。○は十分な密着性
が得られたもの、△は密着強度が低かったもの、×は密
着強度が極めて低かったものである。尚、この測定に用
いた24個のサンプルは、グレーズ層を有したAl2 O
3 基板の上面にSi3 N4 薄膜をスパッタリング法にて
0.1μmの厚みに被着させ、その上にBi2 O3 、P
bOの含有率を異ならせた24種類の導電ペーストをス
クリーン印刷によってそれぞれ印刷塗布するとともに、
これらを630℃の温度で焼き付け導電膜を形成するこ
とによって得たものである。また表1に記載のBi2 O
3 含有率xとは導電ペースト中の導体成分及びガラス成
分の合量に対するBi2 O3 の含有率を、またPbO含
有率yとは導電ペースト中の導体成分及びガラス成分の
合量に対するPbOの含有率をそれぞれ重量%で表した
ものである。Table 1 shows that 24 experimental samples (Nos. 1 to 24) for measuring adhesion strength were prepared and Si 3 N 4 of each sample was prepared.
The adhesion strength between the thin film and the conductive film was measured by the 0.6φ annealed copper wire vertical bending peel test, and after the measurement, each sample was further heat-aged at 150 ° C. for 1000 hours, and the same peel test was performed. Shows the result of measuring the adhesion strength again, and the adhesion strength was comprehensively evaluated in three grades of ◯ Δx. ◯ indicates that sufficient adhesion was obtained, Δ indicates that the adhesion strength was low, and x indicates that the adhesion strength was extremely low. The 24 samples used for this measurement were Al 2 O having a glaze layer.
3 A Si 3 N 4 thin film was deposited on the upper surface of the substrate by a sputtering method to a thickness of 0.1 μm, and Bi 2 O 3 , P
While applying 24 kinds of conductive pastes with different bO contents by screen printing,
These are obtained by forming a conductive film by baking these at a temperature of 630 ° C. In addition, Bi 2 O described in Table 1
The 3 content x is the content of Bi 2 O 3 with respect to the total amount of the conductor component and the glass component in the conductive paste, and the PbO content y is the content of PbO with respect to the total amount of the conductor component and the glass component in the conductive paste. The contents are expressed in% by weight.
【0033】かかる測定結果によれば、Bi2 O3 とP
bOの含有率(x,y)を(0,15)、(0,10)、(0,1) 、
(0,0.5) 、(15,0)、(10,0)、(1,0) 、(0.5,0) 、(1,1)
、(1,8) 、(5,3) に設定したサンプルNo.1、No.2、No.
6、No.7、No.8、No.9、No.13、No.14 、No.15 、No.20
、No.24 ではSi3 N4 薄膜と導電膜との間に十分な
密着強度が得られなかったのに対し、前記含有率(x,
y)を図1のxyグラフにおいて下記座標A、B、C、
Dの内部領域(但し、線分上を含む)に位置させたサン
プルNo.3、No.4、No.5、No.10 、No.11 、No.12 、No.1
6 、No.17 、No.18 、No.19 、No.21 、No.22 、No.23
ではSi3 N4 薄膜と導電膜との密着強度が極めて高か
かったことが判る。According to such measurement results, Bi 2 O 3 and P
bO content (x, y) is (0,15), (0,10), (0,1),
(0,0.5), (15,0), (10,0), (1,0), (0.5,0), (1,1)
, (1,8), (5,3) sample No.1, No.2, No.
6, No.7, No.8, No.9, No.13, No.14, No.15, No.20
, No. 24, sufficient adhesion strength could not be obtained between the Si 3 N 4 thin film and the conductive film, whereas the above content (x,
y) in the xy graph of FIG. 1 with the following coordinates A, B, C,
Sample No.3, No.4, No.5, No.10, No.11, No.12, No.1 located in the internal area of D (including the line segment)
6, No.17, No.18, No.19, No.21, No.22, No.23
Then, it can be seen that the adhesion strength between the Si 3 N 4 thin film and the conductive film was extremely high.
【0034】座標A(0,8) B(7,0) C
(3,0) D(0,2)
ここで、Si3 N4 薄膜と導電膜との密着強度が極めて
低かったサンプルについてその要因を分析するに、Bi
2 O3 含有率xを0重量%とし、PbO含有率yを2重
量%よりも小さく設定したサンプルNo.6、No.7、PbO
含有率yを0重量%とし、Bi2 O3 含有率xを3重量
%よりも小さく設定したサンプルNo.13、No.14 および
Bi2 O3 含有率x、PbO含有率yをそれぞれ1重量
%に設定したサンプルNo.15 では、その焼き付け時にガ
ラス成分が十分に軟化されず、導電膜の焼き付けが不完
全であったことが判った。またPbO含有率yを8重量
%よりも大きく設定したサンプルNo.1、No.2、Bi2 O
3 含有率xを7重量%よりも大きく設定したサンプルN
o.8、No.9、Bi2 O3 含有率xを1重量%とし、Pb
O含有率yを8重量%に設定したサンプルNo.20 および
Bi2 O3 含有率xを5重量%とし、PbO含有率yを
3重量%に設定したサンプルNo.24 では、PbOもしく
はBi2 O3 と下地となるSi3 N4 薄膜中の窒素成分
とが激しく化学反応を起こし、両者の界面近傍で多量の
ガス(N2 )を発生し、Si3 N4 薄膜と導電膜との界
面近傍に多くの気泡が残存していたことが判った。Coordinates A (0,8) B (7,0) C
(3,0) D (0,2) Here, to analyze the factor of a sample in which the adhesion strength between the Si 3 N 4 thin film and the conductive film was extremely low, Bi
Sample No. 6, No. 7, PbO in which the 2 O 3 content x was set to 0% by weight and the PbO content y was set to less than 2% by weight
Samples No. 13, No. 14 and Bi 2 O 3 content x and PbO content y each set to 1 wt% with the content y set to 0 wt% and the Bi 2 O 3 content x set to less than 3 wt%. In Sample No. 15 set to%, it was found that the glass component was not sufficiently softened during the baking, and the baking of the conductive film was incomplete. Samples No. 1, No. 2 and Bi 2 O with PbO content y set to be higher than 8% by weight
3 Sample N with content x set to be greater than 7% by weight
o.8, No.9, Bi 2 O 3 content x x 1 wt%, Pb
Sample No. 20 with O content y set to 8 wt% and Bi 2 O 3 content x set to 5 wt% and Sample No. 24 set PbO content y to 3 wt% had PbO or Bi 2 O 3 and the nitrogen component in the underlying Si 3 N 4 thin film violently react with each other to generate a large amount of gas (N 2 ) near the interface between the two, and the interface between the Si 3 N 4 thin film and the conductive film. It was found that many bubbles remained in the vicinity.
【0035】従って、導電ペースト中の導体成分及びガ
ラス成分の合量に対するBi2 O3の含有率x(重量
%)とPbOの含有率y(重量%)は、図1の下記座標
A、B、C、Dの内部領域(但し、線分上を含む)に位
置するよう設定されなければならない。Therefore, the content x (wt%) of Bi 2 O 3 and the content y (wt%) of PbO with respect to the total amount of the conductor component and the glass component in the conductive paste are shown by the following coordinates A and B in FIG. , C, D must be set so as to be located in the internal area (including the line segment).
【0036】座標A(0,8) B(7,0) C
(3,0) D(0,2)
尚、上述の実験では導電ペーストを630℃の温度で焼
き付けて導電膜を形成したが、この焼き付け温度が60
0℃よりも低いと、導電ペースト中のガラス成分が十分
に軟化されず、焼き付けが不完全なものとなる恐れがあ
り、また700℃を超えると導電ペースト中に含まれて
いるPbOやBi2 O3 と窒化物薄膜3中の窒素成分と
が激しく化学反応を起こし、両者の界面近傍で多量のガ
ス(N2)が発生するため、窒化物薄膜3と補強電極4
との密着強度が弱くなる恐れがある。従って、導電ペー
ストの焼き付け温度は600〜700℃の範囲内に設定
しなければならない。Coordinates A (0,8) B (7,0) C
(3,0) D (0,2) In the above experiment, the conductive paste was baked at a temperature of 630 ° C. to form a conductive film.
0 Below the ° C., are not glass components is sufficiently softened in the conductive paste, baking might serve as incomplete, also more than 700 ° C. When the conductive PbO and Bi 2 contained in the paste O 3 and the nitrogen component in the nitride thin film 3 violently react with each other, and a large amount of gas (N 2 ) is generated near the interface between them, so that the nitride thin film 3 and the reinforcing electrode 4
The adhesion strength with may be weakened. Therefore, the baking temperature of the conductive paste must be set within the range of 600 to 700 ° C.
【0037】(3)最後に、図4(d)に示す如く、前
記窒化物薄膜3が被着されたグレーズ層2上に発熱抵抗
体5、個別電極6及び共通電極7を該共通電極7が前記
補強電極4上まで延在されるようにして被着させ、更に
これらを保護膜8によって被覆する。(3) Finally, as shown in FIG. 4D, the heating resistor 5, the individual electrode 6 and the common electrode 7 are provided on the glaze layer 2 on which the nitride thin film 3 is deposited. Are deposited so as to extend onto the reinforcing electrode 4, and these are further covered with a protective film 8.
【0038】前記発熱抵抗体5、個別電極6及び共通電
極7は、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグ
ラフィー技術等を採用することによってグレーズ層2、
補強電極4等の上に一部、窒化物薄膜3を介して被着さ
れ、具体的には、TaN、Alをスパッタリング法等に
よって所定の厚み(TaNは0.01〜0.5μmの厚
み、Alは0.5μm〜2.0μmの厚み)に被着さ
せ、しかる後、フォトリソグラフィー技術を採用し、T
aN及びAlを所定パターンに加工することによって被
着形成される。The heating resistor 5, the individual electrode 6 and the common electrode 7 are formed by applying the well-known sputtering method and photolithography technique to the glaze layer 2,
It is partially deposited on the reinforcing electrode 4 and the like via the nitride thin film 3, and specifically, TaN and Al are given a predetermined thickness by a sputtering method or the like (TaN has a thickness of 0.01 to 0.5 μm, Al is deposited to a thickness of 0.5 μm to 2.0 μm), and thereafter, photolithography technology is adopted, and T
It is deposited by processing aN and Al into a predetermined pattern.
【0039】また前記保護膜8は、SiO2 、Si3 N
4 等を発熱抵抗体5等の上に従来周知のスパッタリング
法等によって3.5〜13.5μmの厚みに被着させ、
発熱抵抗体5等を保護膜8によって被覆することで製品
としてのサーマルヘッドが完成する。The protective film 8 is made of SiO 2 , Si 3 N
4 or the like is deposited on the heating resistor 5 or the like to a thickness of 3.5 to 13.5 μm by a conventionally known sputtering method or the like,
A thermal head as a product is completed by covering the heating resistor 5 and the like with the protective film 8.
【0040】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の変更、改良等が可能であり、例えば、上記実施
形態においては、本発明の製法をグレーズ層2をセラミ
ック基板1上に部分的に形成した部分グレーズタイプの
サーマルヘッドを製造する場合に適用したが、これに代
えて、図5に示すような、グレーズ層2’をセラミック
基板1の上面の略全域に形成した全面グレーズタイプの
サーマルヘッドを製造する場合に適用しても良い。この
場合、上記実施形態における“セラミック基板1の上面
にグレーズ層2を部分的に形成し、該グレーズ層2の表
面及びセラミック基板1の露出表面に窒化物薄膜を被着
させる工程”に代えて、“セラミックス基板1の上面の
略全域にわたってグレーズ層2’を形成するとともに該
グレーズ層2’の表面に窒化物薄膜3を被着させる工
程”が必要になる。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiments, the present invention is applicable. The manufacturing method described above was applied to the case of manufacturing a partial glaze type thermal head in which the glaze layer 2 is partially formed on the ceramic substrate 1, but instead of this, a glaze layer 2'as shown in FIG. It may be applied when manufacturing a full-glaze type thermal head formed on substantially the entire upper surface of the substrate 1. In this case, instead of the “step of partially forming the glaze layer 2 on the upper surface of the ceramic substrate 1 and depositing the nitride thin film on the surface of the glaze layer 2 and the exposed surface of the ceramic substrate 1” in the above-described embodiment, , "The step of forming the glaze layer 2'on almost the entire upper surface of the ceramic substrate 1 and depositing the nitride thin film 3 on the surface of the glaze layer 2 '" is required.
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明の製法によれば、補強電極を窒化
物薄膜上に導電ペーストの焼き付けによって形成する
際、窒化物薄膜と補強電極との界面近傍でガスが発生す
ることは殆どなく、両者を極めて強固に被着させておく
ことができる。従って、補強電極に感熱記録媒体の摺接
等による外力が印加されても、補強電極が窒化物薄膜よ
り容易に剥離してしまうことはなく、サーマルヘッドを
長期間にわたり良好な状態で機能させることができる。According to the manufacturing method of the present invention, when the reinforcing electrode is formed on the nitride thin film by baking the conductive paste, gas is hardly generated in the vicinity of the interface between the nitride thin film and the reinforcing electrode. Both can be adhered extremely firmly. Therefore, even if an external force is applied to the reinforcing electrode due to sliding contact of the thermosensitive recording medium, the reinforcing electrode does not easily peel off from the nitride thin film, and the thermal head can function in a good state for a long period of time. You can
【図1】本発明の製法にかかる導電ペースト中のBi2
O3 、PbOの含有率を示すxyグラフである。FIG. 1 Bi 2 in a conductive paste according to the manufacturing method of the present invention
O 3, an xy graph showing the content of PbO.
【図2】本発明の製法によって製作したサーマルヘッド
の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a thermal head manufactured by the manufacturing method of the present invention.
【図3】図2のX−X線断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
【図4】(a)〜(d)は本発明の製法を説明するため
の各工程毎の断面図である。4 (a) to 4 (d) are cross-sectional views in each step for explaining the manufacturing method of the present invention.
【図5】本発明の製法の他の形態によって製作したサー
マルヘッドの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a thermal head manufactured by another embodiment of the manufacturing method of the present invention.
【図6】従来のサーマルヘッドの断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a conventional thermal head.
1・・・セラミック基板 2・・・グレーズ層 3・・・窒化物薄膜 4・・・補強電極 5・・・発熱抵抗体 6・・・個別電極 7・・・共通電極 8・・・保護膜 1 ... Ceramic substrate 2 ... Glaze layer 3 ... Nitride thin film 4 ... Reinforcing electrode 5: Heating resistor 6 ... Individual electrodes 7 ... Common electrode 8 ... Protective film
Claims (2)
成するとともに該グレーズ層の表面及びセラミック基板
の露出表面に窒化物薄膜を被着させる工程と、 前記窒化物薄膜上に導電ペーストを塗布するとともに、
これを600〜700℃の温度で焼き付けて補強電極を
形成する工程と、 前記窒化物薄膜上に発熱抵抗体及び共通電極を、該共通
電極の一部が前記補強電極上にまで延在するようにして
被着させる工程と、を含み、 前記導電ペーストが、導体成分、ガラス成分及び有機成
分から成り、かつ、前記導体成分及びガラス成分の合量
に対するBi2 O3 の含有率をx重量%、PbOの含有
率をy重量%で表したとき、前記x、y値が図1の下記
座標A、B、C、Dの内部領域(但し、線分上を含む)
にあることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。 座標A(0,8) B(7,0) C(3,0) D
(0,2)1. A step of forming a glaze layer in the form of a strip on a ceramic substrate and depositing a nitride thin film on the surface of the glaze layer and the exposed surface of the ceramic substrate, and applying a conductive paste on the nitride thin film. With
A step of baking this at a temperature of 600 to 700 ° C. to form a reinforcing electrode; and a heating resistor and a common electrode on the nitride thin film so that a part of the common electrode extends to above the reinforcing electrode. And a step of depositing the conductive paste, wherein the conductive paste is composed of a conductor component, a glass component and an organic component, and the content of Bi 2 O 3 is x wt% with respect to the total amount of the conductor component and the glass component. , When the PbO content is represented by y% by weight, the x and y values are the internal regions of the following coordinates A, B, C and D in FIG. 1 (including the line segment).
1. A method of manufacturing a thermal head, comprising: Coordinates A (0,8) B (7,0) C (3,0) D
(0,2)
グレーズ層を形成するとともに該グレーズ層の表面に窒
化物薄膜を被着させる工程と、 前記窒化物薄膜上に導電ペーストを塗布するとともに、
これを600〜700℃の温度で焼き付けて補強電極を
形成する工程と、 前記窒化物薄膜上に発熱抵抗体及び共通電極を、該共通
電極の一部が前記補強電極上にまで延在するようにして
被着させる工程と、を含み、 前記導電ペーストが、導体成分、ガラス成分及び有機成
分から成り、かつ、前記導体成分及びガラス成分の合量
に対するBi2 O3 の含有率をx重量%、PbOの含有
率をy重量%で表したとき、前記x、y値が図1の下記
座標A、B、C、Dの内部領域(但し、線分上を含む)
にあることを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。 座標A(0,8) B(7,0) C(3,0) D
(0,2)2. A step of forming a glaze layer over substantially the entire upper surface of a ceramic substrate and depositing a nitride thin film on the surface of the glaze layer; and applying a conductive paste on the nitride thin film,
A step of baking this at a temperature of 600 to 700 ° C. to form a reinforcing electrode; and a heating resistor and a common electrode on the nitride thin film so that a part of the common electrode extends to above the reinforcing electrode. And a step of depositing the conductive paste, wherein the conductive paste is composed of a conductor component, a glass component and an organic component, and the content of Bi 2 O 3 is x wt% with respect to the total amount of the conductor component and the glass component. , When the PbO content is represented by y% by weight, the x and y values are the internal regions of the following coordinates A, B, C and D in FIG. 1 (including the line segment).
1. A method of manufacturing a thermal head, comprising: Coordinates A (0,8) B (7,0) C (3,0) D
(0,2)
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