JPH02148675A

JPH02148675A - 小型発熱体

Info

Publication number: JPH02148675A
Application number: JP63304440A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Hashimoto; 陽一橋本; Nobuhiko Omori; 暢彦大森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1990-06-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は電子機器用の精密、小型発熱体に関するもの
である。

［従来の技術］第３図は、電子機器用の小型発熱体の一例の、例えば薄
膜ハンドブック（日本学術賑興会薄膜第１３１委員会編
、オーム社発行）の５１３頁に示されたサーマルヘッド
の構造について示した断面構成図であり、図において、
（１）は発熱抵抗体、（２）は基板、（３）は電気導線
、（４）は保護膜である。上記のような従来のサーマル
ヘッドでは、発熱抵抗体（りの上層に保護膜（４）を設
けることで、発ｐｊ４抵抗体（１）の故化防ＩＬと付着
力を確保している。このため、発熱抵抗体（＋）の熱は
（＾護膜（４）を通して伝えられるため効率が悪く、発
熱応答性の高速化には限界がある。また、発熱抵抗体（
１）はＴａ２Ｎ等、化合物より成るのが通常であるが、
化学屓論を満たす組成で形成することに多大の労力を要
する（厳密な工程管理を要する〉。なお、組成ズレを起
こして形成された発熱抵抗体は、その発熱特性も満足な
ものが得られないのは言うまでもない。さらに、上記実
施例の場合には、通常使用温度が６００℃程度（最大で
８００℃）であり、より高温域での使用には限界がある
などの問題点があった。

［発明が解決しようとする課Ｎ］１、″を来の小型発熱体は上述したように、保護膜を設
けているので、熱ｆｈ率が悪く、発熱応答性の高速化に
限界があり、通常使用温度が６００〜８００℃どまりで
あるという問題点があった。

この発明は上記のような間３点を解消するためになされ
たもので、より高温域で使用可能で、かつ応答性に優れ
た小型発熱体を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明の小型発熱体は、単結晶アルミナ基板に、セラ
ミックス中間層と、タングステンからなる発熱抵抗体層
とをｌ１ｌｆｆに積層して形成したもので、真空容器内
に収容され、この真空容器内に収容された被加熱物を加
熱するようにしたものである。

［作用］この発明における小型発熱体は真空容器中に収容され使
用されるので、酸化等による発熱抵抗体層のタングステ
ン（Ｗ）膜の劣化のおそれがなく、従来例で示したよう
な保護膜を設ける必要がないので、より速い応答性が実
現できろ。また、タングステンは融点が高〈従来より高
温域で使用できる。さらに、発熱抵抗体層は半導体製造
工程と類似の薄膜製造方法により超小型化する事も可能
である。また、この際問題となる付着力は、セラミック
ス中間層を設けることにより、改善され強固な付着力が
確保できる。

［実施例］以下、この発明の一実施例について説明する。

第１図はこの発明の一実施例の小型発熱体を示す斜視図
で、第２図はその一実施態様の小型発熱体装置を模式的
に示す構成図である。図において、（１）はタングステ
ンからなる発熱抵抗体層、（２）は単結晶アルミナ基板
、（５）はセラミックス中間層、（６）はリード線、（
７）は真空容器、（８）は電源である。

まず、この一実施態様の小型発熱装置の製造方法につい
て説明する。大きくは、成膜（バターニング）の発熱体
製造、配線、真空封入に分けることができる。成膜には
、例えばマグネトロンスパッタ装置を用いればよい。具
体的には脱脂処理をした基板（２）をスパッタ装置内に
入れ、真空排気した後、Ａ「ガスを導入し、まず逆スパ
ツタを行う。

しかる後に、セラミックス中間ＦＦ　（５）　（Ａ　Ｉ
２Ｏ３，５ｉ０２）を約１００−１０００人の膜厚で成
膜し、この後真空を破ることなく、発熱抵抗体層（１）
のＷ膜を所望の厚さ例えば３１１ｆｆ１程度成膜する。

Ｗの成膜速度としては、２５０人／分程度で行うのが適
当である。

バターニングは、線巾１ｍｍ程度の比較的大きなものに
ついては、逆パターンのマスクを直接基板に接触させて
成膜することで得られる。また、線巾が０．１ｍｍ程度
以下の小型のものについては、半導体製造工程と同様な
工程を施すことによって達成される。配線は例えはリー
ド線（６）として直径８０７１ｍのｐｔワイヤを用い、
パラレルギャップ溶接等で１〒えばよい。この時の入熱
は２．７ｗ５ｓ　　８重はｌｋ８程度が標準的である。

最後に、油拡散ポンプ等で真空容器（７）を１Ｏ−８Ｔ
ｏｒｒオーダーに排気し、発熱体を容器（７）内に封じ
込めばよい。

以上の様な工程にて、発熱体装置を形成し、特性評価し
た結果を以下に示す。発熱体としては、単結晶アルミナ
基板（２）にセラミックス中間層（５）とシＴ：　Ａ　
＋２０３’ｉ：　５００人、発熱抵抗体ｒｇｉ（＋）（
７）Ｗ膜を３μｍ、いずれもマグネトロンスパッタ法で
成膜し、これを通電試験用に線巾０．２＋ｌ１１１１、
全長６０ｍｍにバターニングしたものを用いた。これを
２Ｘ　ｔｏ−６Ｔｏｒｒの真空容器（７）中に封じ込め
、通電により発熱抵抗体！（＋）のＷ膜温度を１０００
℃に保持し、連続試験を行ったところ、２０００ｈｒの
連続通電後も特性劣化は認められなかった。以上のよう
に、この実施例の発熱体は、発熱抵抗体層としてＷを用
いており、成膜が簡単で従来のものより高温域で使用す
ることができ、保護膜がなくとも酸化せず、強固な付着
力を保持していた。また、保護膜がないので熱効率およ
び発熱応答性が低下しない。

なお、より構造を簡素化するためには、中間層（５）は
不要と考えられるが、中間Ｎ（５）をなくして、単結晶
アルミナ基板（２）にＷ膜（１）を直接スパッタ成膜し
た場合十分な付着強度が得られず、リード線の接合工程
や、その後の工程で基板から剥離してしまうため、実用
上は採用できなかった。中間層（５）の厚さとしては、
ｌＯＯ〜１０００人程度が望ましく、これよりも厚くて
も薄くても付着力が低下した。これは、スパッタにより
成膜した中間層（５）が厚くなると固有の物性値を示し
始めることによると考えられる。また、あまり薄すぎる
と　基板（２）上で−様な膜に成らず、サファイア面が
残っていることによると考えられるが、詳細は不明であ
る。

また、上記実施例では、セラミックス中間Ｎ（５）とし
てアルミナを形成した場合を示したが５１０２をターゲ
ットとするスパッタによって形成した、５１０２Ｉ−を
中間層としても同様の効果を奏する。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、小型発熱体を、単結
晶アルミナ基板に、セラミックス中間層と、タングステ
ンからなる発熱抵抗体層とを順に積層して形成し、これ
を真空容器内に収容し、この真空容器内に収容された被
加熱物を加熱するようにすることにより、より高温域で
使用することができ、応答性も向上するという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の小型発熱体を示すｔ−ｓ
　ｔｉ図、第２図はその一実施態様の小型発熱体装置を
示す模式構成図、第３図は従来の小型発熱体を示す断面
構成図である。図において、（１）はタングステンからなる発熱抵抗体
層、（２）は単結晶アルミナ基板、（５）はセラミック
ス中間層、（７）は真空容器である。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

単結晶アルミナ基板に、セラミックス中間層と、タング
ステンからなる発熱抵抗体層とを順に積層して形成した
もので、真空容器内に収容され、この真空容器内に収容
された被加熱物を加熱する小型発熱体。