JPH0124634B2 - - Google Patents
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- JPH0124634B2 JPH0124634B2 JP56070453A JP7045381A JPH0124634B2 JP H0124634 B2 JPH0124634 B2 JP H0124634B2 JP 56070453 A JP56070453 A JP 56070453A JP 7045381 A JP7045381 A JP 7045381A JP H0124634 B2 JPH0124634 B2 JP H0124634B2
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- film
- silicon
- thermal head
- protective film
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N97/00—Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はフアクシミリやプリンター等の感熱記
録に使用される薄膜サーマルヘツドとその製造方
法に関するものである。
録に使用される薄膜サーマルヘツドとその製造方
法に関するものである。
感熱記録方式は一般に絶縁基板上に形成された
微細な発熱抵抗体群と各発熱抵抗体に電流を供給
するリード線群からなり、発熱抵抗体により電気
信号を熱に変換し、その発熱抵抗体上を走行する
感熱記録紙や熱転写シートを通して普通紙上に画
像や文字を形成するものである。
微細な発熱抵抗体群と各発熱抵抗体に電流を供給
するリード線群からなり、発熱抵抗体により電気
信号を熱に変換し、その発熱抵抗体上を走行する
感熱記録紙や熱転写シートを通して普通紙上に画
像や文字を形成するものである。
その際、発熱抵抗体やリード線の摩耗を防止す
るとともに発熱体の酸化による劣化を防止するた
めに適当な表面保護層が必要である。近年、感熱
記録においても高速化、高熱効率化が要請され、
従来以上に苛酷な条件でサーマルヘツドが使用さ
れるために優れた表面保護層が要望されている。
るとともに発熱体の酸化による劣化を防止するた
めに適当な表面保護層が必要である。近年、感熱
記録においても高速化、高熱効率化が要請され、
従来以上に苛酷な条件でサーマルヘツドが使用さ
れるために優れた表面保護層が要望されている。
表面保護層として要望される特性としては、加
圧走行している記録紙による摩耗を防ぐために耐
摩耗性に富んでいること、高温となる発熱抵抗体
の熱酸化による劣化を防止するために酸素遮断性
に優れていること、電力効率の良好な高速印字の
ために熱伝導性が良く熱容量の小さいこと、が要
求される。
圧走行している記録紙による摩耗を防ぐために耐
摩耗性に富んでいること、高温となる発熱抵抗体
の熱酸化による劣化を防止するために酸素遮断性
に優れていること、電力効率の良好な高速印字の
ために熱伝導性が良く熱容量の小さいこと、が要
求される。
更に、苛酷な熱衝撃によりクラツク、剥離など
を発生しない強固な密着性が要求される。
を発生しない強固な密着性が要求される。
従来から表面保護層としてはSiO2、Ta2O5、
SiC、Al2O3などの酸化物や炭化物が使用されて
いる。
SiC、Al2O3などの酸化物や炭化物が使用されて
いる。
これらのうちSiO2は酸素遮断性、熱衝撃性に
優れているが、耐摩耗性が欠如しているために他
の高硬度材料、例えばTa2O5等との2層構造とし
て使用される。しかしSiO2には熱伝導性が非常
に悪い欠点がある。
優れているが、耐摩耗性が欠如しているために他
の高硬度材料、例えばTa2O5等との2層構造とし
て使用される。しかしSiO2には熱伝導性が非常
に悪い欠点がある。
SiCは高硬度であり耐摩耗性に非常に優れてい
るともに熱伝導性、耐熱衝撃性にも優れているた
めに保護層としては優れているが、酸素遮断性に
劣るとともにスパツタ膜は大きな内部応力を有す
るとともに密着性が悪いために表面保護層として
形成しにくい欠点を有している。
るともに熱伝導性、耐熱衝撃性にも優れているた
めに保護層としては優れているが、酸素遮断性に
劣るとともにスパツタ膜は大きな内部応力を有す
るとともに密着性が悪いために表面保護層として
形成しにくい欠点を有している。
本発明はこれらの欠点を除去した、耐摩耗性、
耐熱衝撃性、酸素遮断性、密着性に優れた表面保
護層を提供するものであり、以下にその構造及び
製造方法について述べる。
耐熱衝撃性、酸素遮断性、密着性に優れた表面保
護層を提供するものであり、以下にその構造及び
製造方法について述べる。
本発明の表面保護層は基本的には3層構造を有
しており図にその断面を模式的に示すと、絶縁基
板1上に形成された発熱抵抗体2と電極3に接す
る最下層のSiO2からなる第1保護膜4、中間層
としてのSiからなる第2保護膜5、及び最上層と
なるSiCからなる第3保護膜6から構成され、第
1保護膜4と第2保護膜5の間には第2保護膜5
に向つて酸素濃度を徐々に減少させた濃度勾配を
有するバツフア層7が形成され、第2保護膜5と
第3保護膜6の間には炭素濃度の勾配を有するバ
ツフア層8が形成されている。
しており図にその断面を模式的に示すと、絶縁基
板1上に形成された発熱抵抗体2と電極3に接す
る最下層のSiO2からなる第1保護膜4、中間層
としてのSiからなる第2保護膜5、及び最上層と
なるSiCからなる第3保護膜6から構成され、第
1保護膜4と第2保護膜5の間には第2保護膜5
に向つて酸素濃度を徐々に減少させた濃度勾配を
有するバツフア層7が形成され、第2保護膜5と
第3保護膜6の間には炭素濃度の勾配を有するバ
ツフア層8が形成されている。
耐摩耗性は最上層の第3保護膜6のSiC膜によ
つて保障され、通常の使用条件下であれば1〜2
ミクロン以上あれば十分である。
つて保障され、通常の使用条件下であれば1〜2
ミクロン以上あれば十分である。
発熱抵抗体2の熱酸化を防止する酸素遮断層と
しては第1保護膜4のSiO2膜と第2保護膜5の
Si膜が有効に働く。実験の結果、Si膜はSiO2膜と
同程度かそれ以上の酸化防止効果を有しているこ
とが判つた。またSi膜はSiO2膜に比較して熱伝
導性が数十倍以上良好であり、熱効率の向上にも
効果がある。SiO2膜は熱衝撃の緩和効果と抵抗
体やリード電極とSiの反応を抑制するために採用
されているものであり、膜厚とすれば0.1〜1ミ
クロン程度で十分である。
しては第1保護膜4のSiO2膜と第2保護膜5の
Si膜が有効に働く。実験の結果、Si膜はSiO2膜と
同程度かそれ以上の酸化防止効果を有しているこ
とが判つた。またSi膜はSiO2膜に比較して熱伝
導性が数十倍以上良好であり、熱効率の向上にも
効果がある。SiO2膜は熱衝撃の緩和効果と抵抗
体やリード電極とSiの反応を抑制するために採用
されているものであり、膜厚とすれば0.1〜1ミ
クロン程度で十分である。
また2層のバツフア層7,8は各膜4,5,6
に発生する内部応力を分散するとともに、連続的
に組成変化しているために強い密着性をもたらす
ものである。
に発生する内部応力を分散するとともに、連続的
に組成変化しているために強い密着性をもたらす
ものである。
従つて、上記のような本発明の構成の表面保護
層は優れた性能を有するものであり、サーマルヘ
ツドの高速化、高熱効率化に寄与するものであ
る。
層は優れた性能を有するものであり、サーマルヘ
ツドの高速化、高熱効率化に寄与するものであ
る。
また本発明の構成の表面保護層を形成するに際
しては、各ターゲツトを使用して順次作成しても
良いが、より効率的な製造方法として、Siターゲ
ツトをもちいてスパツタリングガスを(Ar+O2)
→Ar→(Ar+C2H2)と順次に変えることによつ
てスパツタを止めることなく連続的に作成するこ
とができ、バツフア層も自動的に形成される。こ
のように本発明の製造方法によればSiターゲツト
1枚により配官系のバルブ操作のみによつて容易
に本発明の構成の表面保護層を作成することがで
きる。
しては、各ターゲツトを使用して順次作成しても
良いが、より効率的な製造方法として、Siターゲ
ツトをもちいてスパツタリングガスを(Ar+O2)
→Ar→(Ar+C2H2)と順次に変えることによつ
てスパツタを止めることなく連続的に作成するこ
とができ、バツフア層も自動的に形成される。こ
のように本発明の製造方法によればSiターゲツト
1枚により配官系のバルブ操作のみによつて容易
に本発明の構成の表面保護層を作成することがで
きる。
以下に1実施例について具体的に説明するガラ
スグレーズされたアルミナ基板1上にスパツタ、
蒸着などの薄膜プロセスとホトリゾグラフ技術に
より8ドツト/ミリメータのサーマルヘツドとし
てパターン化された発熱抵抗体2及び電極3を形
成する。発熱抵抗体2としてはTaとSiCの混非晶
質膜を採用した。ドツトサイズは幅100ミクロン、
長さ200ミクロンであり、ドツト抵抗は約400Ωで
ある。
スグレーズされたアルミナ基板1上にスパツタ、
蒸着などの薄膜プロセスとホトリゾグラフ技術に
より8ドツト/ミリメータのサーマルヘツドとし
てパターン化された発熱抵抗体2及び電極3を形
成する。発熱抵抗体2としてはTaとSiCの混非晶
質膜を採用した。ドツトサイズは幅100ミクロン、
長さ200ミクロンであり、ドツト抵抗は約400Ωで
ある。
発熱抵抗体ドツト列を中心として幅7ミリメー
トルを除いて金属板によりマスクして保護膜作成
を行なう。ターゲツトとして直径200ミリメート
ルのSi円板をもちいた。スパツタ装置は高周波2
極型であり、スパツタリングガスとしてAr50%
−O250%、Ar100%及びAr95%−C2H55%の3本
のボンベが接続され、各ボンベには減圧弁、バル
ブ、逆止弁が設置され、共通配管された後、バリ
アブルリークバルブによりスパツタ室に接続され
ている。最初にスパツタ室及び配管系の排気を行
なつたのち(Ar50%−O250%)ボンベを開けて、
2次圧を1Kg/cm2となるように減圧弁にて調整し
たのちスパツタ室に導入する。ガス流量はスパレ
ーシヨンバルブとバリアブルリークバルブにより
スパツタ室が2×10-2torrとなるように調整され
る。プリスパツタ後シヤツタを開けて所定の厚さ
にSiO2スパツタ膜4作成後、(Ar50%−O250%)
ボンベのバルブを閉じ、すみやかにAr100%ボン
ベを開けて減圧弁により2次圧を1Kg/cm2に調整
する。この間スパツタは続行されており、スパツ
タ室圧はほぼ2×10-2towの一定値を示してい
る。このような操作によりスパツタ室内のガス組
成は除々にAr100%に変化して行く。これに対応
してSiO2からSiにスパツタ膜が変化して行きバ
ツフア層7を形成する。このバツフア層7の厚さ
は配管系及びスパツタ室の容積とガス圧力と流量
によつて決定される。Ar100%ボンベにより所定
時間スパツタしてSi膜5を形成した後、同様の操
昨により(Ar85%−C2H515%)に切り換え、バ
ツフア層8とSiC膜6を形成する。
トルを除いて金属板によりマスクして保護膜作成
を行なう。ターゲツトとして直径200ミリメート
ルのSi円板をもちいた。スパツタ装置は高周波2
極型であり、スパツタリングガスとしてAr50%
−O250%、Ar100%及びAr95%−C2H55%の3本
のボンベが接続され、各ボンベには減圧弁、バル
ブ、逆止弁が設置され、共通配管された後、バリ
アブルリークバルブによりスパツタ室に接続され
ている。最初にスパツタ室及び配管系の排気を行
なつたのち(Ar50%−O250%)ボンベを開けて、
2次圧を1Kg/cm2となるように減圧弁にて調整し
たのちスパツタ室に導入する。ガス流量はスパレ
ーシヨンバルブとバリアブルリークバルブにより
スパツタ室が2×10-2torrとなるように調整され
る。プリスパツタ後シヤツタを開けて所定の厚さ
にSiO2スパツタ膜4作成後、(Ar50%−O250%)
ボンベのバルブを閉じ、すみやかにAr100%ボン
ベを開けて減圧弁により2次圧を1Kg/cm2に調整
する。この間スパツタは続行されており、スパツ
タ室圧はほぼ2×10-2towの一定値を示してい
る。このような操作によりスパツタ室内のガス組
成は除々にAr100%に変化して行く。これに対応
してSiO2からSiにスパツタ膜が変化して行きバ
ツフア層7を形成する。このバツフア層7の厚さ
は配管系及びスパツタ室の容積とガス圧力と流量
によつて決定される。Ar100%ボンベにより所定
時間スパツタしてSi膜5を形成した後、同様の操
昨により(Ar85%−C2H515%)に切り換え、バ
ツフア層8とSiC膜6を形成する。
本実験により作成した試料の各層の膜厚はおお
よそSiO2膜4が0.2ミクロン、SiO2−Siバツフア
層7が0.4ミクロン、Si層5が1.5ミクロン、Si−
SiCバツフア層8が0.5ミクロン、SiC層6が2.4ミ
クロンであり全体で5ミクロンであつた。
よそSiO2膜4が0.2ミクロン、SiO2−Siバツフア
層7が0.4ミクロン、Si層5が1.5ミクロン、Si−
SiCバツフア層8が0.5ミクロン、SiC層6が2.4ミ
クロンであり全体で5ミクロンであつた。
この試料をもちいて特性評価を行なつた。
電力効率の評価として2ミリ秒パルス、くり返
し50ミリ秒にてベタ黒発色濃度特性を印加電力に
対して評価したところ、1.1光学濃度を得るに必
要な電力は0.44ワツト/ドツトであり、保護膜と
してSiO2の2ミクロンとTa2O5の5ミクロンとの
2層構造からなる従来の試料に比して約15%の効
率向上を示した。寿命試験として2ミリ秒パル
ス、くり返し10ミリ秒として抵抗の変化を測定し
たところ109パルスにおいても抵抗値変化が5%
以下であり非常に良好な特性を示した。耐摩耗性
として記録紙の走行試験を行なつたところ5キロ
メーターの走行に対しても摩耗量はほとんど測定
されず耐摩耗性にも優れていることが判つた。さ
らに表面保護層の剥離等はまつたく発生しておら
ず密着強度も十分強いと判断された。
し50ミリ秒にてベタ黒発色濃度特性を印加電力に
対して評価したところ、1.1光学濃度を得るに必
要な電力は0.44ワツト/ドツトであり、保護膜と
してSiO2の2ミクロンとTa2O5の5ミクロンとの
2層構造からなる従来の試料に比して約15%の効
率向上を示した。寿命試験として2ミリ秒パル
ス、くり返し10ミリ秒として抵抗の変化を測定し
たところ109パルスにおいても抵抗値変化が5%
以下であり非常に良好な特性を示した。耐摩耗性
として記録紙の走行試験を行なつたところ5キロ
メーターの走行に対しても摩耗量はほとんど測定
されず耐摩耗性にも優れていることが判つた。さ
らに表面保護層の剥離等はまつたく発生しておら
ず密着強度も十分強いと判断された。
以上述べたように本発明は工業的価値の大なる
ものである。
ものである。
図は本発明の構造を示す断面図である。
1……基板、2……発熱抵抗体、3……リード
電極、4……第1保護膜、5……第2保護膜、6
……第3保護膜、7……SiO2−Siバツフア層、
8……Si−SiCバツフア層。
電極、4……第1保護膜、5……第2保護膜、6
……第3保護膜、7……SiO2−Siバツフア層、
8……Si−SiCバツフア層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 電気絶縁基板上に複数の発熱抵抗体とそれに
電流を供給するリード線を有するサーマルヘツド
において、前記発熱抵抗体の上に酸化硅素−硅素
−炭化硅素の3層からなるとともに酸化硅素−硅
素の界面においては酸素が、硅素−炭化硅素の界
面においては炭素が濃度匂配を有している表面保
護層を備えたことを特徴とする薄膜サーマルヘツ
ド。 2 電気絶縁基板上に複数の発熱抵抗体とそれに
電流を供給するリード線とこれらの上に設けられ
た表面保護層とを有する薄膜サーマルヘツドを製
造するに際し、前記表面保護層を、硅素のターゲ
ツトをもちい、まず酸素を含んだスパツタリング
ガスをもちいて第1層目の保護膜を作成した後、
スパツタリングガスをアルゴンガスに連続的に置
き換えて第2層目の保護膜を作成し、その後さら
にスパツタリングガスをC2H4を含んだアルゴン
ガスに連続的に置き換えて第3層目の保護膜を形
成することを特徴とする薄膜サーマルヘツドの製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56070453A JPS57185174A (en) | 1981-05-11 | 1981-05-11 | Thin film thermal head and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56070453A JPS57185174A (en) | 1981-05-11 | 1981-05-11 | Thin film thermal head and manufacture thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57185174A JPS57185174A (en) | 1982-11-15 |
JPH0124634B2 true JPH0124634B2 (ja) | 1989-05-12 |
Family
ID=13431933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56070453A Granted JPS57185174A (en) | 1981-05-11 | 1981-05-11 | Thin film thermal head and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57185174A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60109862A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-15 | Mitani Denshi Kogyo Kk | サ−マルヘツド |
US5557313A (en) * | 1992-11-12 | 1996-09-17 | Tdk Corporation | Wear-resistant protective film for thermal head and method of producing the same |
CN1141217C (zh) * | 1999-06-15 | 2004-03-10 | 罗姆股份有限公司 | 热敏打印机头及其制造方法 |
-
1981
- 1981-05-11 JP JP56070453A patent/JPS57185174A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57185174A (en) | 1982-11-15 |
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