JP4131762B2

JP4131762B2 - Thermal head and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4131762B2
Application number: JP17868598A
Authority: JP
Inventors: 竜一兎束
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: JP2000006456A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオプリンタやカード印刷機、製版機などに用いられるサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のサーマルヘッドについて図４を参照して説明する。図４（ａ）は平面図、図４の（ｂ）は、図４（ａ）をＡ−Ａで断面にした断面図である。
【０００３】
符号４１は支持基体で、アルミナなどで構成されている。支持基体４１上には保温および平滑化のためにグレーズ層４２が形成されている。グレーズ層４２上には多数の発熱抵抗体４３が平行に設けられている。発熱抵抗体４３上には電極４４が設けられ、電極４４の一部に間隙Ｇが形成されている。電極４４は、間隙Ｇの一方の側に位置する個別電極４４ａや他方の側に位置する共通電極４４ｂ、共通電極４４ｂよりも幅が広いボンディングパッド４４ｃなどから構成されている。
【０００４】
また、電極４４の間隙Ｇ部分に位置する発熱抵抗体４３は発熱部４３ａを形成し、発熱部４３ａは保護層４７で被覆されている。保護層４７はマスクスパッタ法で形成される。また、保護層４７の外側に位置する電極４４部分はきずなどを防止するために、ボンディングパッド４４ｃに近い部分まで、スクリーン印刷法などでソルダーレジスト４８が塗布されている。
【０００５】
支持基板４１の端部には、駆動回路を構成する集積回路４９が配置されている。集積回路４９には複数のＩＣボンディングパッド５０が設けられている。そして、それぞれのＩＣボンディングパッド５０は対応するボンディングパッド４４ｃとワイヤボンディングにより金線５１で結線されている。
【０００６】
上記した構成のサーマルヘッドは、高画質化などへの要求から電極４４を構成する電極パターンが高密度化している。このため、隣接する電極パターンの間隔が小さくなり、また、ボンディングパッド４４ｃ周辺のパターンも複雑化している。
【０００７】
このため、たとえばＩＣボンディングパッド５０とボンディングパッド４４ｃ間をワイヤボンディングにより金線５１で結線する場合、金線５１にねじれやたれなどがあると、隣接するボンディングパッド４４ｃなどと接触し、配線不良が発生する。また、ワイヤボンディングの際に配線不良が発生しない場合でも、集積回路４９をシリコーン樹脂などで封止する際に、接続が予定されていないボンディングパッド４４ｃに金線５１が接触するなどして、配線不良を発生することがある。
【０００８】
また、電極４４部分にきずなどが発生しないようにソルダーレジスト４８が塗布されている。ソルダーレジスト４８の塗布には、通常、スクリーン印刷法が用いられる。しかし、スクリーン印刷法は高い精度での再現性が難しいため、ボンディングパッド４４ｃの近くまで塗布することができない。そのため、ソルダーレジスト４８が塗布されない電極４４部分が残り、その部分にきずが発生することがある。また、金線５１の接続位置にずれや伸びなどがあると、隣接するボンディングパッド４４ｃと接触し、配線不良を発生することもある。
【０００９】
そして、上記したような配線不良がサーマルヘッドの実装歩留りを低下させている。
【００１０】
そこで、配線不良を防止するために、感光性樹脂を使用し、写真食刻技術によってボンディングパッド部分を選択的に露出させ開口する方法が提案されている（特開平６−２１８９６９号公報参照）。この方法は、写真食刻技術を用いるため、ボンディングパッド部分のみを精度よく開口できる。
【００１１】
しかし、感光性樹脂は水分やイオンなどに対する遮蔽効果が十分でない。このため、長年の使用で電極が腐蝕するという問題がある。
【００１２】
また、カードのような堅い記録媒体の印刷に用いるサーマルヘッドの場合は、主走査方向に平行な傾斜面を支持基体上に形成し、電極パターンをその傾斜面に設ける構造になっている。したがって感光性樹脂も傾斜面に塗布されることになる。このため、感光性樹脂はカードとの接触で摩滅や剥離を起こしやすい。また、感光性樹脂を斜面部に均一よく塗布することも容易でなく、感光性樹脂パターンにばらつきが発生する。
【００１３】
また、発熱部分に保護層を形成する場合、通常、マスクスパッタ法が利用される。この方法は、マスク治具を取扱う際に電極パターンにきずをつけやすく、パ−ティクル発生の原因になる。さらに、サーマルヘッドの品種毎に異なった寸法のマスク治具を必要とするため、メンテナンスが煩雑化し、コストを上昇させる。また、マスクスパッタ法は成膜レイトが３割程度減少する。このため、生産性が低下し、タ−ゲット材料の消費が増大する。
【００１４】
なお、感光性樹脂を用いた場合の問題を解消するために、図５に示された構造のサーマルヘッドが提案されている。図５では、図４に対応する部分には同一の符号を付している。
【００１５】
図５の場合、発熱抵抗体４３の発熱部４３ａ、および、電極４４を構成する電極パターン部分のほとんど全部がほぼ一様な厚さの保護層６１で覆われている。そして、ボンディングパッド４４ｃの部分が選択的に開口される。
【００１６】
図５のような構造のサーマルヘッドを製造する場合、まず、アルミナ板よりなる支持基体４１上に、厚さ６０μｍのグレーズ層４２が形成される。
【００１７】
次に、ＴａＳｉＯからなる発熱抵抗体膜４３をスパッタリングで０．０７μｍの厚さに形成し、さらに、Ａｌからなる電極膜４４をスパッタリングで０．８μｍの厚さに形成する。そして、写真食刻法によるパタ−ニングを行い、個別電極４４ａや共通電極４４ｂ、ボンディングパッド４４ｃなどの電極パターンを形成し、また、発熱抵抗体４３の発熱部４３ａを開口する。
【００１８】
次に、マスク治具を使用せずに、スパッタリングでＳｉＯＮの保護層を１０μｍの厚さで全面に成膜し、写真食刻法でボンディングパッド４４ｃ部分を開口する。このとき、保護層の厚さやレジストの厚さのばらつきを考慮してマージンを取り、その上で、ボンディングパッド部分の開口が行なわれる。したがって、実質的な厚さはその３〜４倍にもなり、１０μｍの保護層をエッチングする場合は、４０μｍものレジストが塗布される。
【００１９】
この場合、ロールコータ法で４０μｍの厚さに塗布するためには、都合１６回程度の塗布ベークを繰り返すことになり、作業性や生産性に難がある。また、レジスト消費量も多くなる。さらに、必要な露光量はレジスト厚に対して指数関数的に上昇し、２００００ｍｊとなり、必要な現像時間も２０分に達する。ＲＩＥでの実エッチング時間もｌ５０分に及ぶ。その上、ボンディングパッド部分を精度良く開口することも難しくなっている。例えば、ボンディングパッド部分の開口部の寸法のばらつきは、後述するように、この発明に比較すると１０倍以上になっている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したＳｉＯＮの保護膜を使用する方法は、ボンディングパッドの開口部分を除いて、無機材料のスパッタ膜を基板全面に形成する方法であるため、マスク治具が不要となる、また、写真食刻技術を利用できるためボンディングパッド部分を確実に選択的に開口できる。また、ＳｉＯＮ膜は遮蔽性や耐摩耗性に優れているため、良好な保護膜を形成できるなどの利点がある。
【００２１】
しかし、この方法は、発熱部を保護することと、ボンディングパッド部分を確実に開口することとの両立性に問題がある。例えば、発熱部に耐摩耗性や耐酸化性を実現するためにはある程度の厚さをもった保護層が必要となる。ＳｉＯＮ系の場合は、３〜１０μｍ程度の膜厚が要求される。
【００２２】
一方、３〜１０μｍの厚さの保護層を写真食刻法を用いてエッチングすることは容易ではない。エッチングには、通常、ＣＦ4 等の雰囲気でＲＩＥ法が用いられるが、ＲＩＥ法は、保護層だけでなく有機物を基本成分とするレジストもエッチングする性質がある。また、ＳｉＯＮやＳｉＯ2 の対レジストエッチングレイト比は０．７〜ｌ．３程度に留まっている。
【００２３】
また、保護層を形成する場合に、保護層の厚さやレジストの厚さのばらつきを考慮してマージンを取り、その上で、電極用ボンディングパッド部の開口が行なわれる。したがって、保護層の実質的な厚さはその３〜４倍にもなる。したがって、１０μｍの保護層をエッチングする場合は、４０μｍものレジストを塗布することになり量産が難しくなる。
【００２４】
また、レジストを塗布する方法には、ロールコート法やスピンコート法、スプレーコート法などが知られている。いずれの方法も、４０μｍのレジストを均一に塗布することは困難である。また、露光や現像にも多くの時間と手間がかかる。また、ＲＩＥにも多くの時間を費やし、電極用ボンディングパッド部分を精度よく開口することが困難になっている。
【００２５】
なお、弗酸系液などを用いた湿式法エッチングを利用すれば、レジストを厚くする必要はなくなる。しかし、エッチャント中でレジストの付着力が低下する。また、弗酸は、アルミなどの配線材料やグレーズ層を腐蝕するため、実用上に問題がある。なお、アルミやクロムなどの金属はＣＦ4 中でもほとんど損傷を受けないため、これらの金属をレジストとして代用することが考えられる。しかし、リフトオフなどの工程が必要となり、プロセスが複雑になる。また、リフトオフ用のレジストがＲＩＥ中に膨張しやすく、金属膜が破壊することもある。
【００２６】
本発明は、上記した欠点を解決するもので、発熱部や電極部分を保護する保護層に対し、ボンディングパッド部分の開口を確実に容易に形成できるサーマルヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、支持基体と、一部が発熱部を形成し前記支持基体上に設けられた発熱抵抗体と、この発熱抵抗体と電気的に接続しボンディングパッドが設けられた電極と、前記発熱抵抗体の前記発熱部を被覆し前記ボンディングパッド部分が開口された無機材料の保護層とを具備したサーマルヘッドにおいて、前記ボンディングパッド部分が開口された部分の保護層は、厚さが０．３〜３．０μｍの範囲で、前記発熱部の部分を被覆する保護層よりも薄いことを特徴としている。
【００２８】
また、本発明のサーマルヘッドの製造方法は、発熱抵抗体の発熱部上およびボンディングパッドが設けられ前記発熱抵抗体と電気的に接続する電極上にそれぞれ無機材料の第１保護層を形成する第１工程と、前記発熱部上に前記第１保護層を残して前記第１保護層を除去する第２工程と、この第２工程で残された前記第１保護層上および前記第２工程で前記第１保護層が除去された部分に、前記第１保護層よりも薄い無機材料の第２保護層を形成する第３工程と、前記ボンディングパッド部分が開口するように前記第２保護層を除去する第４工程とからなっている。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。図１は主要部を模式的に示したもので、図の（ａ）は平面図、図の（ｂ）は、図（ａ）のＡ−Ａで断面にした断面図である。
【００３０】
符号１１は支持基体で、アルミナなどで構成されている。支持基体１１上にグレーズ層１２が形成され、グレーズ層１２上に多数の発熱抵抗体１３が平行に設けられている。発熱抵抗体１３上には電極１４が設けられ、電極１４の一部に間隙Ｇが形成されている。電極１４は、間隙Ｇの一方の側に位置する個別電極１４ａおよび他方の側に位置する共通電極１４ｂ、共通電極１４ｂよりも幅が広いボンディングパッド１４ｃなどから構成されている。
【００３１】
発熱抵抗体１３と電極１４は電気的に接続されており、また、幅が広いボンディングパッド１４ｃは、高密度に配置できるように、例えば、１つおきに電極１４の延長方向に前後させている。
【００３２】
電極１４の間隙Ｇ部分に位置する発熱抵抗体１３は発熱部１３ａを形成している。そして、発熱部１３ａ上に保護層１７が構成されている。保護層１７は２層に構成され、下層の保護層１７ａは、例えば発熱部１３ａと発熱部１３ａに近いその周辺部分のみを被覆している。また、上層の保護層１７ｂは、ボンディングパッド１４ｃ部分を除いて、発熱部１３ａおよびほとんど全ての電極１４上を被覆している。
【００３３】
また、支持基板１１の端部に駆動回路を構成する集積回路１８が配置されている。集積回路１８には、多数のＩＣボンディングパッド１９が設けられており、ＩＣボンディングパッド１９はそれぞれ対応するボンディングパッド１４ｃとワイヤボンディングにより金線２０で結線されている。ＩＣボンディングパッド１９とボンディングパッド１４ｃとの間を金線２０で結線する場合に、隣接する他の電極１４部分に金線２０が接触しないように、保護層１７ｂが電極１４部分を保護している。
【００３４】
ここで、上記した構成のサーマルヘッドの製造方法について説明する。
【００３５】
まず、アルミナ板よりなる支持基体１１上に、グレーズ層１２を６０μｍの厚さで形成する。次に、ＴａＳｉＯ2 からなる発熱抵抗体膜を０．０７μｍの厚さに形成し、さらに、Ａｌの電極膜を０．８μｍの厚さに形成する。なお、発熱抵抗体膜や電極膜はいずれもスパッタリングで形成される。
【００３６】
次に、写真食刻法によるパタ−ニングを行って電極１４部分の電極パターンを形成し、また、発熱部１３ａの部分を開口する。
【００３７】
次に、マスク治具を使用せずに、ＳｉＯＮなどの無機材料をスパッタリングし、たとえば支持基板上の全面に９μｍの厚さで、下層の保護層１７ａを形成する。このとき、ターゲットとしてＳｉＯＮ焼結体を用い、また、焼結助材として微量のＭｇＯ等をタ−ゲットに添加することもできる。
【００３８】
次に、テフロン治具で発熱部１３ａとその周辺を覆い、ＲＩＥに投じ、テフロン治具で覆われていない部位の下層の保護層１７ａを除去し、電極１４を構成する電極パターンを露出させる。ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）は、ＣＦ4 を用い、１３Ｐａ／ｌ００ｓｃｃｍ、かつ、高周波パワ−密度３．０Ｗ／ｃｍ2 の条件で実施し、実エッチング時間は４０分であった。
【００３９】
次に、再び、ＳｉＯＮなどの無機材料を用い、スパッタリングによって、発熱部や発熱部の周辺に残った下層の保護層、そして、先の工程で下層の保護層が除去された部分など、支持基板上の全面に１μｍの厚さで、上層の保護層１７ｂを形成する。
【００４０】
次に、レジストをロールコータで２．５μｍの厚さに塗布し、９０℃で１５分間べークし、３００ｍｊで露光し、さらに、０．５ｖｏｌ％のＮａＯＨ液で１分シャワーリングして現像し、１２０℃でｌ５分間べークし、再び、上記条件でＲＩＥを行い、ボンディングパッド部分を選択的に開口する。このとき、実エッチングに要した時間はｌ５分であった。
【００４１】
次に、集積回路１８のＩＣボンディングパッド１９とボンディングパッド１４ｃ間をワイヤボンディング装置を用いて金線２０で結線し、さらに、金線２０を保護するために集積回路１８部分をシリコン樹脂などで封止し、さらに、所定の実装工程を経てサーマルヘッドを完成する。
【００４２】
上記した構成では、写真食刻法を適用するエッチング対象の保護層の厚さを、例えば０．３〜３．０μｍの範囲にしている。したがって、ワイヤボンディング時の配線不良を阻止するための絶縁性や付着性、配線の保護性、さらには、エッチング性などが良好に実現される。なお、保護層の厚さが０．３μｍより薄いと、付着性や配線の保護性が十分でなくなる。また、３．０μｍより厚いとエッチング性が低下する。好ましくは０．５〜ｌ．５μｍの範囲であり、さらに好ましくは、０．７〜１．０μｍの範囲である。
【００４３】
また、発熱部を被覆する部分の保護層の厚さを、ボンディングパッド周辺の保護層よりも厚くしている。そして、その厚さは、フィルムや感熱紙など印刷媒体との摺動で早期に摩滅しないように、また、酸素や水分の遮断効果が十分に得られるように、また、応力過剰に伴う剥離を抑え、所定の寿命特性が得られるように、例えば３〜１０μｍ程度の範囲に選ばれている。
【００４４】
また、発熱部を被覆する保護層を複層構造とし、ボンディングパッド周辺の保護層は、発熱部を被覆する保護層のうち上層部分の保護層で形成している。この場合、上層の保護層は、支持基板の全面に形成するためマスク治具が不要となる。また、ボンディングパッド周辺の保護層は薄く形成されているため、ボンディングパッド部分は、次のような方法で精度よく、かつ容易に開口できる。
【００４５】
例えば、２層構造の保護層のうち、まず、下層の保護層を全面に厚く形成する。そして、ボンディングパッド部分とその周辺部分を除いてテフロン等で覆いＲＩＥを実施し、ボンディングパッド部分やボンディングパッド部分に近い周辺部分の保護膜を除去する。その後、上層の保護層を全面に薄く形成し、写真食刻法でボンディングパッド部分を選択的に開口する方法である。
【００４６】
次に、この発明の他の実施形態について図２を参照して説明する。図２は主要部を模式的に示したもので、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａで断面にした断面図である。また、図１に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００４７】
この実施形態は、上層の保護層１７ｂが、発熱抵抗体１３の発熱部１３ａを含め、発熱部１３ａに近い方のボンディングパッド１４ｃの直前の部分まで形成されている。さらに、位置が前後しているボンディングパッド１４ｃで挟まれた領域に帯状に形成されている。
【００４８】
この構成の場合、ボンディングパッド１４ｃの側方部分、すなわち、電極１４の延長方向と直交する側方部分に、上層の保護層１７ｂが形成されない領域がある。しかし、金線２０の垂れなどによる電気的な短絡は十分防止できる。
【００４９】
ここで、この発明のもう１つの他の実施形態について図３を参照して説明する。図３は主要部を模式的に示したもので、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａで断面にした断面図である。また、図３では、図１および図２に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００５０】
この実施形態の場合も、発熱抵抗体１３の発熱部１３ａを保護する保護層は２層構造になっている。そして、発熱部１３ａに形成された２層構造の保護層のうち、発熱部１３ａと接触する下層の保護層１７ａが、ボンディングパッド部分を除いて、発熱部１３ａやほとんど全ての電極部分を被覆している。そして、上層の保護層１７ｂが発熱部１３と発熱部１３に近いその周辺部分を被覆している。この場合、保護層を製造する方法としてたとえば次の２通りがある。その１つは、下層の保護層１７ａを全面に形成し、そして、写真食刻法でボンディングパッド部分を開口し、その後、マスク治具を用いて上層の保護層１７ｂを形成する方法である。もう１つは、下層の保護層１７ａを全面に形成し、そして、マスク治具を用いて上層の保護層１７ｂを形成し、その後、写真食刻法を用いて、下層保護層１７ａのボンディングパッド部分を開口する方法である。
【００５１】
上記したいずれの手順でも、上層の保護層のパターンを形成する際にマスク治具が必要となる。しかし、従来技術（図４）に比較した場合、ボンディングパッド部分を開口する部分の保護層が薄いため、ボンディングパッド部分を容易に、かつ、精度良く開口できる。
【００５２】
なお、図１〜図３の各実施形態では、電極のボンディングパッドは配線の延長方向に前後し２列に配列されている。しかし、この発明は、２列の場合に限らず、ボンディングパッドが前後せずに１列に配列される場合、また、前後する位置が２段階以上になって３列以上になって配列される場合にも適用できる。例えば、３列以上に配列され、そして、隣接する列のボンディングパッドの位置が互いに列方向にずれて千鳥状に配列されるなど、ボンディングパッドの配列が複雑になった場合は、本発明の効果はより大きくなる。
【００５３】
次に、この発明（図１）の場合と従来技術（図５）の場合とを比較した例を説明する。この比較は、供試数がそれぞれ３００で、また開口部の寸法設計値が５０μｍ×２００μｍ（主走査方向×副走査方向）の場合で、開口した際の開口部分の寸法の平均値とバラツキ（３σ）の値を示している。
【００５４】
この発明（図１）のサーマルヘッドの場合：
主走査方向…４９．８μｍ±ｌ．９μｍ
副走査方向…２０２．３μｍ±２．２μｍ、
従来技術（図５）のサーマルヘッドの場合：
主走査方向…４９．８μｍ±２０．４μｍ
副走査方向…２０１．１μｍ±２５．６μｍ、
従来技術のように４９．８μｍの寸法に対し±２０．４μｍも偏差があると、ボンディングパッドの部分まで保護層で被覆されることがある。この場合、ワイヤボンディング自体ができなくなる。また、逆に、保護層が被覆されるべき部分の電極が露出し、配線不良の発生を防止できなくなる。これらの問題を阻止するに必要な偏差規格は±３μｍであるが、発明のサーマルヘッドによればこの条件を満たしている。
【００５５】
なお、上記した実施形態では、保護層を形成する無機の材料としてＳｉＯＮが使用されている。しかし、無機の材料としてはＳｉＯ2 単独、ＳｉＯＮ単独、ＳｉＯ2 とＳｉＯＮの組合わせなどを使用できる。
【００５６】
しかし、保護層が２層の場合、上下の保護層にそれぞれＳｉＯＮ層を使用することが好ましい。たとえば発熱抵抗体と接する層、つまり下層をＳｉＯ2 で形成すると、サーマルヘッドの動作中に酸素が抵抗膜に拡散侵入しやすくなり、抵抗値が上昇する傾向がある。また、上層をＳｉＯ2 で形成すると、耐摩耗性や耐酸化性が低下する。しかし、サーマルへッドの駆動条件によってはＳｉＯ2 の使用が有効となる。
【００５７】
上記したように、本発明によれば、ボンディングパッドを開口する写真食刻工程において、作業性や生産性、経済性が向上し、また、精度よく開口できる。その結果、ワイヤボンディング不良の少ないサーマルヘッドを安定に、そして安価に提供できる。
【００５８】
また、保護層を形成する材料としてＳｉとＯ、さらにＮを主成分とする無機材料を用いている。このため、水分やイオンに対する遮蔽効果が高く、悪条件での長年の使用に対しても電極の腐蝕を防止できる。また、耐摩耗性にも優れ、カードのような堅い媒体への印刷を行う際にも破壊を防止できる。また、保護層の上層を構成する無機材料として、発熱抵抗体の発熱部を被覆する下層の保護層と同じものを使用できる。この場合、マスク治具なしに全面をスパッタすることで保護層を形成できる。このようにマスク治具を不要とした場合、マスク治具を取扱う時に発生する電極パターンのきずを回避でき、パーティクル発塵も抑制される。また、品種毎に相違するマスク治具を作製する必要がなくなり、メンテナンスの実施が不要となり、コスト面でも有利となる。
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、発熱部や電極部分を保護する保護層に対し、ボンディングパッド部分の開口を確実に容易に形成できるサーマルヘッドおよびその製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図４】従来例を説明するための図である。
【図５】従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
１１…支持基板
１２…グレーズ層
１３…発熱抵抗体
１３ａ…発熱部
１４…電極
１４ａ…個別電極
１４ｂ…共通電極
１４ｃ…ボンディングパッド
１７…保護層
１７ａ…下層の保護層
１７ｂ…上層の保護層
１８…集積回路
１９…ＩＣボンディングパッド
２０…金線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal head used in a video printer, a card printer, a plate making machine, and the like.
[0002]
[Prior art]
A conventional thermal head will be described with reference to FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view of FIG. 4A taken along the line AA.
[0003]
Reference numeral 41 denotes a support base made of alumina or the like. A glaze layer 42 is formed on the support base 41 for heat retention and smoothing. A number of heating resistors 43 are provided in parallel on the glaze layer 42. An electrode 44 is provided on the heating resistor 43, and a gap G is formed in a part of the electrode 44. The electrode 44 includes an individual electrode 44a positioned on one side of the gap G, a common electrode 44b positioned on the other side, a bonding pad 44c wider than the common electrode 44b, and the like.
[0004]
Further, the heating resistor 43 positioned in the gap G portion of the electrode 44 forms a heating part 43 a, and the heating part 43 a is covered with a protective layer 47. The protective layer 47 is formed by mask sputtering. Further, in order to prevent scratches and the like on the electrode 44 located outside the protective layer 47, a solder resist 48 is applied to the portion close to the bonding pad 44c by a screen printing method or the like.
[0005]
An integrated circuit 49 constituting a drive circuit is disposed at the end of the support substrate 41. The integrated circuit 49 is provided with a plurality of IC bonding pads 50. Each IC bonding pad 50 is connected to the corresponding bonding pad 44c by a gold wire 51 by wire bonding.
[0006]
In the thermal head having the above-described configuration, the electrode pattern constituting the electrode 44 is densified due to the demand for higher image quality. For this reason, the space | interval of an adjacent electrode pattern becomes small, and the pattern of the bonding pad 44c periphery is also complicated.
[0007]
For this reason, for example, when the IC bonding pad 50 and the bonding pad 44c are connected by the gold wire 51 by wire bonding, if the gold wire 51 is twisted or twisted, it contacts with the adjacent bonding pad 44c and the like, resulting in poor wiring. appear. Even when no wiring defect occurs during wire bonding, when the integrated circuit 49 is sealed with a silicone resin or the like, the gold wire 51 comes into contact with the bonding pad 44c that is not scheduled to be connected, so that the wiring Defects may occur.
[0008]
Further, a solder resist 48 is applied so that no flaws or the like are generated in the electrode 44 portion. A screen printing method is usually used for applying the solder resist 48. However, since the screen printing method is difficult to reproduce with high accuracy, it cannot be applied to the vicinity of the bonding pad 44c. For this reason, the electrode 44 portion to which the solder resist 48 is not applied remains, and the portion may be flawed. Further, if the connection position of the gold wire 51 is shifted or stretched, it may come into contact with the adjacent bonding pad 44c and cause a wiring defect.
[0009]
And the above-mentioned wiring defect has reduced the mounting yield of the thermal head.
[0010]
Therefore, in order to prevent a wiring defect, a method of using a photosensitive resin and selectively exposing and opening the bonding pad portion by a photolithography technique has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-218969). Since this method uses a photolithography technique, only the bonding pad portion can be accurately opened.
[0011]
However, the photosensitive resin does not have a sufficient shielding effect against moisture and ions. For this reason, there exists a problem that an electrode corrodes by use for many years.
[0012]
Further, in the case of a thermal head used for printing a hard recording medium such as a card, an inclined surface parallel to the main scanning direction is formed on a support base, and an electrode pattern is provided on the inclined surface. Therefore, the photosensitive resin is also applied to the inclined surface. For this reason, the photosensitive resin is liable to be worn or peeled by contact with the card. In addition, it is not easy to uniformly apply the photosensitive resin to the slope portion, and the photosensitive resin pattern varies.
[0013]
Further, when a protective layer is formed on the heat generating portion, a mask sputtering method is usually used. This method tends to scratch the electrode pattern when handling the mask jig, and causes the generation of particles. Furthermore, since a mask jig having a different size is required for each type of thermal head, the maintenance becomes complicated and the cost increases. Also, the mask sputtering method reduces the film forming rate by about 30%. For this reason, productivity falls and consumption of a target material increases.
[0014]
In order to solve the problem in the case where a photosensitive resin is used, a thermal head having the structure shown in FIG. 5 has been proposed. In FIG. 5, parts corresponding to those in FIG.
[0015]
In the case of FIG. 5, almost all of the heat generating portion 43a of the heat generating resistor 43 and the electrode pattern portion constituting the electrode 44 are covered with a protective layer 61 having a substantially uniform thickness. Then, the bonding pad 44c is selectively opened.
[0016]
When manufacturing a thermal head having a structure as shown in FIG. 5, first, a glaze layer 42 having a thickness of 60 μm is formed on a support base 41 made of an alumina plate.
[0017]
Next, a heating resistor film 43 made of TaSiO is formed to a thickness of 0.07 μm by sputtering, and an electrode film 44 made of Al is formed to a thickness of 0.8 μm by sputtering. Then, patterning by photolithography is performed to form electrode patterns such as individual electrodes 44a, common electrodes 44b, and bonding pads 44c, and the heating portions 43a of the heating resistors 43 are opened.
[0018]
Next, without using a mask jig, a protective layer of SiON is formed on the entire surface by sputtering to a thickness of 10 μm, and the bonding pad 44c portion is opened by photolithography. At this time, a margin is taken in consideration of variations in the thickness of the protective layer and the thickness of the resist, and then the bonding pad portion is opened. Accordingly, the substantial thickness is 3 to 4 times that, and when a 10 μm protective layer is etched, a resist of 40 μm is applied.
[0019]
In this case, in order to apply the film to a thickness of 40 μm by the roll coater method, coating baking is repeated about 16 times for convenience, and workability and productivity are difficult. In addition, the resist consumption increases. Further, the necessary exposure amount increases exponentially with respect to the resist thickness to 20000 mj, and the necessary development time reaches 20 minutes. The actual etching time in RIE is as long as 150 minutes. In addition, it is difficult to accurately open the bonding pad portion. For example, as will be described later, the variation in the size of the opening of the bonding pad portion is 10 times or more compared to the present invention.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
The method of using the above-described protective film of SiON is a method of forming a sputtered film of an inorganic material on the entire surface of the substrate except for the opening portion of the bonding pad, so that no mask jig is required. Since the technology can be used, the bonding pad portion can be selectively opened reliably. Further, since the SiON film is excellent in shielding properties and wear resistance, there is an advantage that a good protective film can be formed.
[0021]
However, this method has a problem in compatibility between protecting the heat generating portion and reliably opening the bonding pad portion. For example, a protective layer having a certain thickness is required to realize wear resistance and oxidation resistance in the heat generating portion. In the case of SiON, a film thickness of about 3 to 10 μm is required.
[0022]
On the other hand, it is not easy to etch a protective layer having a thickness of 3 to 10 μm using a photolithography method. For etching, the RIE method is usually used in an atmosphere of CF4 or the like. However, the RIE method has a property of etching not only the protective layer but also a resist containing an organic substance as a basic component. The resist etch rate ratio of SiON or SiO2 is 0.7 to l. It stays at around 3.
[0023]
In addition, when forming the protective layer, a margin is taken in consideration of variations in the thickness of the protective layer and the thickness of the resist, and then the electrode bonding pad portion is opened. Therefore, the substantial thickness of the protective layer is 3 to 4 times that. Therefore, when a 10 μm protective layer is etched, a 40 μm resist is applied, which makes mass production difficult.
[0024]
As a method for applying a resist, a roll coating method, a spin coating method, a spray coating method, and the like are known. In either method, it is difficult to uniformly apply a 40 μm resist. Also, much time and labor are required for exposure and development. Further, RIE also takes a lot of time, and it is difficult to accurately open the electrode bonding pad portion.
[0025]
If wet etching using hydrofluoric acid-based liquid is used, it is not necessary to increase the thickness of the resist. However, the adhesion of the resist is reduced in the etchant. Further, hydrofluoric acid has a practical problem because it corrodes wiring materials such as aluminum and the glaze layer. Since metals such as aluminum and chromium are hardly damaged even in CF4, it is conceivable to substitute these metals as resists. However, a process such as lift-off is necessary, and the process becomes complicated. Further, the resist for lift-off tends to expand during RIE, and the metal film may be destroyed.
[0026]
An object of the present invention is to solve the above-described drawbacks, and to provide a thermal head capable of reliably and easily forming an opening of a bonding pad portion with respect to a protective layer for protecting a heat generating portion and an electrode portion, and a method for manufacturing the same. And
[0027]
[Means for Solving the Problems]
The present invention comprises a supporting substrate, and partially heating provided on the support base to form a heating unit resistor, the electrode bonding pads are provided to connect the heating resistor and the electrically, the heating In the thermal head including the inorganic material protective layer covering the heating portion of the resistor and having the bonding pad portion opened, the protective layer in the portion having the bonding pad portion opened has a thickness of 0.3. It is characterized in that it is thinner than the protective layer covering the portion of the heat generating portion in the range of ˜3.0 μm.
[0028]
In the thermal head manufacturing method of the present invention, the first protective layer of the inorganic material is formed on the heat generating portion of the heat generating resistor and on the electrode provided with the bonding pad and electrically connected to the heat generating resistor. 1 step, a second step of removing the first protective layer while leaving the first protective layer on the heat generating portion , and the first protective layer left in the second step and the second step A third step of forming a second protective layer made of an inorganic material thinner than the first protective layer in the portion from which the first protective layer has been removed; and the second protective layer so as to open the bonding pad portion. And a fourth step to be removed.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows a main part. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
[0030]
Reference numeral 11 denotes a support base made of alumina or the like. A glaze layer 12 is formed on the support base 11, and a number of heating resistors 13 are provided on the glaze layer 12 in parallel. An electrode 14 is provided on the heating resistor 13, and a gap G is formed in a part of the electrode 14. The electrode 14 includes an individual electrode 14a positioned on one side of the gap G, a common electrode 14b positioned on the other side, a bonding pad 14c wider than the common electrode 14b, and the like.
[0031]
The heating resistor 13 and the electrode 14 are electrically connected, and the wide bonding pads 14c are moved back and forth in the extending direction of the electrodes 14, for example, so that they can be arranged with high density. .
[0032]
The heating resistor 13 located in the gap G portion of the electrode 14 forms a heating part 13a. A protective layer 17 is formed on the heat generating portion 13a. The protective layer 17 is composed of two layers, and the lower protective layer 17a covers, for example, only the heat generating portion 13a and the peripheral portion close to the heat generating portion 13a. The upper protective layer 17b covers the heat generating portion 13a and almost all the electrodes 14 except for the bonding pad 14c portion.
[0033]
Further, an integrated circuit 18 constituting a drive circuit is disposed at the end of the support substrate 11. The integrated circuit 18 is provided with a large number of IC bonding pads 19, and the IC bonding pads 19 are connected to the corresponding bonding pads 14 c by gold wires 20 by wire bonding. When the IC bonding pad 19 and the bonding pad 14c are connected by the gold wire 20, the protective layer 17b protects the electrode 14 portion so that the gold wire 20 does not contact the other adjacent electrode 14 portion. .
[0034]
Here, a method for manufacturing the thermal head having the above-described configuration will be described.
[0035]
First, the glaze layer 12 is formed to a thickness of 60 μm on the support base 11 made of an alumina plate. Next, a heating resistor film made of TaSiO2 is formed to a thickness of 0.07 .mu.m, and an Al electrode film is formed to a thickness of 0.8 .mu.m. The heating resistor film and the electrode film are both formed by sputtering.
[0036]
Next, patterning by photolithography is performed to form an electrode pattern of the electrode 14 portion, and the portion of the heat generating portion 13a is opened.
[0037]
Next, without using a mask jig, an inorganic material such as SiON is sputtered to form the lower protective layer 17a with a thickness of 9 μm, for example, on the entire surface of the support substrate. At this time, a SiON sintered body can be used as a target, and a very small amount of MgO or the like can be added to the target as a sintering aid.
[0038]
Next, the heat generating portion 13a and its periphery are covered with a Teflon jig, and the RIE is applied to remove the protective layer 17a below the portion not covered with the Teflon jig, thereby exposing the electrode pattern constituting the electrode 14. RIE (reactive ion etching) was performed under the conditions of 13 Pa / 100 sccm and high frequency power density of 3.0 W / cm 2 using CF 4, and the actual etching time was 40 minutes.
[0039]
Next, again using an inorganic material such as SiON, a supporting substrate such as a heat generating portion, a lower protective layer remaining around the heat generating portion by sputtering, and a portion where the lower protective layer is removed in the previous step An upper protective layer 17b is formed on the entire upper surface with a thickness of 1 μm.
[0040]
Next, a resist is applied to a thickness of 2.5 μm with a roll coater, baked at 90 ° C. for 15 minutes, exposed at 300 mj, and further developed by showering with 0.5 vol% NaOH solution for 1 minute. Then, the substrate is baked at 120 ° C. for 15 minutes, and RIE is performed again under the above conditions to selectively open the bonding pad portion. At this time, the time required for actual etching was 15 minutes.
[0041]
Next, the IC bonding pad 19 and the bonding pad 14c of the integrated circuit 18 are connected with a gold wire 20 using a wire bonding apparatus, and the integrated circuit 18 portion is sealed with silicon resin or the like to protect the gold wire 20. The thermal head is completed through a predetermined mounting process.
[0042]
In the above-described configuration, the thickness of the protective layer to be etched to which the photolithography method is applied is, for example, in the range of 0.3 to 3.0 μm. Therefore, the insulation and adhesion for preventing the wiring defect at the time of wire bonding, the protection of the wiring, and the etching property can be satisfactorily realized. Note that if the thickness of the protective layer is less than 0.3 μm, adhesion and wiring protection are not sufficient. On the other hand, if it is thicker than 3.0 μm, the etching property is lowered. Preferably 0.5 to l. It is in the range of 5 μm, and more preferably in the range of 0.7 to 1.0 μm.
[0043]
Further, the thickness of the protective layer covering the heat generating portion is made thicker than the protective layer around the bonding pad. The thickness of the film is such that it does not wear out quickly when sliding with a print medium such as a film or thermal paper, and that it can provide a sufficient barrier effect against oxygen and moisture. For example, it is selected in a range of about 3 to 10 μm so that a predetermined life characteristic is obtained.
[0044]
In addition, the protective layer covering the heat generating portion has a multi-layer structure, and the protective layer around the bonding pad is formed by the upper protective layer of the protective layer covering the heat generating portion. In this case, since the upper protective layer is formed on the entire surface of the support substrate, a mask jig is not required. Further, since the protective layer around the bonding pad is formed thin, the bonding pad portion can be opened accurately and easily by the following method.
[0045]
For example, among the protective layers having a two-layer structure, first, a lower protective layer is formed thick on the entire surface. Then, except for the bonding pad portion and its peripheral portion, it is covered with Teflon or the like and RIE is performed to remove the protective film in the peripheral portion near the bonding pad portion or the bonding pad portion. Thereafter, an upper protective layer is thinly formed on the entire surface, and a bonding pad portion is selectively opened by photolithography.
[0046]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 schematically shows the main part, where FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the part corresponding to FIG. 1, and the overlapping description is partially abbreviate | omitted.
[0047]
In this embodiment, the upper protective layer 17b is formed up to the portion immediately before the bonding pad 14c closer to the heat generating portion 13a, including the heat generating portion 13a of the heat generating resistor 13. Furthermore, it is formed in a band shape in a region sandwiched between bonding pads 14c whose positions are moving forward and backward.
[0048]
In this configuration, there is a region where the upper protective layer 17b is not formed in the side portion of the bonding pad 14c, that is, in the side portion orthogonal to the extending direction of the electrode 14. However, an electrical short circuit due to dripping of the gold wire 20 can be sufficiently prevented.
[0049]
Now, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 schematically shows the main part, in which FIG. (A) is a plan view and FIG. (B) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In FIG. 3, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and a part of overlapping description is omitted.
[0050]
Also in this embodiment, the protective layer for protecting the heat generating portion 13a of the heat generating resistor 13 has a two-layer structure. Of the two-layer protective layer formed on the heat generating portion 13a, the lower protective layer 17a in contact with the heat generating portion 13a covers the heat generating portion 13a and almost all electrode portions except for the bonding pad portion. ing. The upper protective layer 17 b covers the heat generating portion 13 and the peripheral portion close to the heat generating portion 13. In this case, there are, for example, the following two methods for manufacturing the protective layer. One of them is a method in which a lower protective layer 17a is formed on the entire surface, a bonding pad portion is opened by photolithography, and then an upper protective layer 17b is formed using a mask jig. The other is that the lower protective layer 17a is formed on the entire surface, and the upper protective layer 17b is formed using a mask jig, and then the bonding pad of the lower protective layer 17a is formed using photolithography. It is a method of opening a part.
[0051]
In any of the above-described procedures, a mask jig is required when forming the pattern of the upper protective layer. However, compared with the prior art (FIG. 4), since the protective layer in the portion that opens the bonding pad portion is thin, the bonding pad portion can be opened easily and accurately.
[0052]
In each embodiment of FIGS. 1 to 3, the bonding pads of the electrodes are arranged in two rows before and after the wiring extension direction. However, the present invention is not limited to the case of two rows, but when the bonding pads are arranged in one row without back and forth, and the back and forth positions are arranged in three or more rows with two or more stages. It can also be applied to cases. For example, when the arrangement of bonding pads becomes complicated, such as when the bonding pads are arranged in three or more rows and the positions of bonding pads in adjacent rows are shifted in the row direction and arranged in a staggered manner, the effect of the present invention is achieved. Becomes bigger.
[0053]
Next, an example comparing the case of the present invention (FIG. 1) and the case of the prior art (FIG. 5) will be described. In this comparison, when the number of samples is 300 and the dimension design value of the opening is 50 μm × 200 μm (main scanning direction × sub-scanning direction), the average value and variation of the dimension of the opening portion when opening ( 3σ).
[0054]
In the case of the thermal head of the present invention (FIG. 1):
Main scanning direction 49.8 μm ± l. 9 μm
Sub-scanning direction ... 202.3μm ± 2.2μm,
For the thermal head of the prior art (FIG. 5):
Main scanning direction: 49.8 μm ± 20.4 μm
Sub-scanning direction: 201.1 μm ± 25.6 μm,
If there is a deviation of ± 20.4 μm from the 49.8 μm dimension as in the prior art, the bonding pad may be covered with a protective layer. In this case, wire bonding itself cannot be performed. On the other hand, the portion of the electrode that should be covered with the protective layer is exposed, and the occurrence of defective wiring cannot be prevented. The deviation standard necessary to prevent these problems is ± 3 μm, but the thermal head of the invention satisfies this condition.
[0055]
In the above embodiment, SiON is used as an inorganic material for forming the protective layer. However, as the inorganic material, SiO2 alone, SiON alone, a combination of SiO2 and SiON or the like can be used.
[0056]
However, when there are two protective layers, it is preferable to use SiON layers for the upper and lower protective layers, respectively. For example, if the layer in contact with the heating resistor, that is, the lower layer is formed of SiO2, oxygen tends to diffuse and penetrate into the resistance film during the operation of the thermal head, and the resistance value tends to increase. If the upper layer is made of SiO2, the wear resistance and oxidation resistance are lowered. However, the use of SiO2 is effective depending on the driving conditions of the thermal head.
[0057]
As described above, according to the present invention, in the photolithography process for opening the bonding pad, workability, productivity, and economy are improved, and the opening can be performed with high accuracy. As a result, a thermal head with few wire bonding defects can be provided stably and inexpensively.
[0058]
In addition, as a material for forming the protective layer, Si and O, and an inorganic material mainly containing N are used. For this reason, the shielding effect with respect to a water | moisture content and an ion is high, and it can prevent the corrosion of an electrode also for many years use under bad conditions. Moreover, it is excellent in abrasion resistance and can be prevented from being destroyed when printing on a hard medium such as a card. Further, as the inorganic material constituting the upper layer of the protective layer, the same material as the lower protective layer covering the heat generating portion of the heat generating resistor can be used. In this case, the protective layer can be formed by sputtering the entire surface without a mask jig. When the mask jig is not required in this way, flaws in the electrode pattern that occur when handling the mask jig can be avoided, and particle generation is also suppressed. In addition, it is not necessary to produce a mask jig that is different for each product type, maintenance is not required, and this is advantageous in terms of cost.
[0059]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to realize a thermal head that can reliably and easily form an opening of a bonding pad portion with respect to a protective layer that protects a heat generating portion and an electrode portion, and a manufacturing method thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional example.
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Support substrate 12 ... Glaze layer 13 ... Heat generating resistor 13a ... Heat generating part 14 ... Electrode 14a ... Individual electrode 14b ... Common electrode 14c ... Bonding pad 17 ... Protective layer 17a ... Lower layer protective layer 17b ... Upper layer protective layer 18 ... Integrated circuit 19 ... IC bonding pad 20 ... gold wire

Claims

A supporting base, a heating resistor partially formed on the supporting base and provided on the supporting base, an electrode electrically connected to the heating resistor and provided with a bonding pad, and the heating resistor In the thermal head including a protective layer made of an inorganic material covering the heat generating portion and having the bonding pad portion opened, the protective layer in the portion having the bonding pad portion opened has a thickness of 0.3 to 3.0 μm. In this range, the thermal head is thinner than the protective layer covering the heat generating portion.

A supporting base, a heating resistor partially formed on the supporting base and provided on the supporting base, an electrode electrically connected to the heating resistor and provided with a bonding pad, and the heating resistor A thermal head comprising an inorganic material protective layer covering the heat generating portion and having the bonding pad portion opened, wherein a plurality of protective layers covering the heat generating portion of the heat generating resistor are formed, and the bonding The protective layer in the portion where the pad portion is opened is thinner than the protective layer covering the heat generating portion, and is formed of a protective layer that does not contact the heat generating portion among the plurality of protective layers covering the heat generating portion. Thermal head characterized by that.

A supporting substrate, a part of heating provided on the support base to form a heating unit resistor, the electrode bonding pads are provided to connect the heating resistor electrically, the said heating resistor A thermal head comprising an inorganic material protective layer covering the heat generating portion and having the bonding pad portion opened, wherein a plurality of protective layers covering the heat generating portion of the heat generating resistor are formed, and the bonding The protective layer in the portion where the pad portion is opened is thinner than the protective layer covering the heat generating portion, and is formed of a protective layer that is in contact with the heat generating portion among the plurality of protective layers covering the heat generating portion. Thermal head characterized by that.

A supporting base, a plurality of heating resistors partially formed on the supporting base and provided on the supporting base, and the plurality of heating resistors electrically connected to each other , and the bonding pad is moved back and forth in the extending direction. A portion in which the bonding pad portion is opened in a thermal head comprising: a plurality of electrodes arranged in a row; and a protective layer made of an inorganic material covering the heat generating portion of the heating resistor and having the bonding pad portion opened. The protective layer is formed thinner than the protective layer covering the heat generating portion, and the protective layer in the portion where the bonding pad portion is opened is formed on the bonding pad located on the side closer to the heat generating portion. It is formed in a region immediately before the heat generating part side and a region sandwiched between the bonding pads whose positions are changed, and is maintained in a side region of the bonding pad. Thermal head is characterized in that the layers are not formed.

The thermal head according to any one of claims 1 to 4, wherein the inorganic material forming the protective layer is mainly composed of Si and O, or Si, O, and N.

A first step of forming a first protective layer of an inorganic material on the heating portion of the heating resistor and a bonding pad provided on the electrode electrically connected to the heating resistor; and the first step on the heating portion . A second step of removing the first protective layer leaving a protective layer, and a portion of the first protective layer left in the second step and a portion where the first protective layer is removed in the second step; Manufacturing a thermal head comprising a third step of forming a second protective layer made of an inorganic material thinner than the first protective layer, and a fourth step of removing the second protective layer so that the bonding pad portion is opened. Method.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 6, wherein the first protective layer and the second protective layer are formed by sputtering without using a mask.

The method for manufacturing a thermal head according to claim 6, wherein the inorganic material forming the first protective layer and the inorganic material forming the second protective layer are the same material.