JPH026201B2 - - Google Patents
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- JPH026201B2 JPH026201B2 JP55137448A JP13744880A JPH026201B2 JP H026201 B2 JPH026201 B2 JP H026201B2 JP 55137448 A JP55137448 A JP 55137448A JP 13744880 A JP13744880 A JP 13744880A JP H026201 B2 JPH026201 B2 JP H026201B2
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Landscapes
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
この発明はフアクシミリ等の記録装置用薄膜サ
ーマルプリントヘツドに係り、特に発熱抵抗体と
その製造方法に関する。 サーマルプリントヘツドにおいては発熱抵抗体
の抵抗値安定性が寿命を決める一要素でなり、ヘ
ツド寿命としては感熱紙に最高濃度を与える電力
パルスを連続して１×108パルス与えた際の発熱
抵抗体の抵抗値変化が使用開始時の10％以下であ
ることが要求される。 従来の薄膜発熱抵抗体材料の中で最も安定なも
のとして窒化タンタルが知られている。Ta−Ｎ
系の膜は窒素雰囲気中でのTaの反応性スパツタ
により生成され、Ｎの含有率が多くなるほど比抵
抗が大きくなるが、発熱抵抗体として用いる場合
は、信頼性安定性の良いTa2Nが用いられる。と
ころがTa2Nの比抵抗は約200μΩ-cmであり抵抗値
を上げることは、膜厚を薄くし、形状を細長くす
る必要があるため限界がある。例えばTa2Nで縦
と横の比が２：１の細長い形状で200Ωの抵抗値
にするには膜厚を200Åにおさえなければならな
い。このように膜厚を薄くすると製造上の問題点
として膜厚のコントロールがしにくく、抵抗値の
再現性、均一性が悪くなり特性上では電力密度が
上がるため破壊しやすくなる。このような欠点を
改善するため、第１図ａのような通常の発熱抵抗
体パターンに対して、同図ｂのようにミアンダ形
のパターンにして抵抗値を上げる試みがある。こ
れらの図において１，１′が発熱抵抗体薄膜であ
り、２は共通電極、３は個別電極である。しかし
これは同図ａのような通常の抵抗体パターンに比
してサーマルプリントヘツドの解像度が上るほど
高度のパターニング技術を必要とし、歩留り低下
の原因となる。 このようなTa−Ｎ系材料の欠点を克服するも
のとして、発熱抵抗体を３元素で構成するものが
提案されている（特開昭53−25442号）。これは第
１の元素としてTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、
Mo、Ｗ、Mn、Fe、Co、Niのうちから選ばれた
１種以上の元素を、第２の元素として、ＣとＮの
うちから選ばれた１種以上の元素を、第３の元素
として、SiとＢのうちから選ばれた１種以上の元
素をもつて発熱抵抗体を構成したもので、その比
抵抗は103〜105μΩ-cmと大きいため膜厚を厚くで
き、電力密度を下げる効果をもつている。 しかしながらこの発熱抵抗体は３元素から成つ
ているため、製造法が複雑となり、わずかな条件
変動により比抵抗がかわりコントロールが困難で
ある。したがつて、発熱抵抗体のバラツキが大き
く再現性が悪い、サーマルプリントヘツド寿命の
品質保証が困難である等の問題がある。 次に同様の欠点を克服するものとして、Ta−
Si−Ｏ系薄膜を発熱抵抗体に用いるものが提案さ
れている（特願昭51−85008号）。これはTa薄膜
にSiO2を混入し、比抵抗を高くすると共にSiO2
の量をコントロールすることによつて比抵抗の選
択を自由にできるようにしたものである。そして
形状および膜厚をドツトサイズ、電力密度に応じ
て自由に選択できるとしている。この発熱抵抗体
は２元素から成つているため製造条件による変動
は制御可能な範囲で優れているが、まだ次のよう
な欠点がある。 (1) ターゲツトとしては、第２図に示すように
SiO2板１１上にTa箔１２を張つたものが用い
られる。１３は冷却用金属治具、１４はパツキ
ング、１５は支持台である。このようなターゲ
ツトを用いて、Ta面とSiO2面をできる限り小
さくした単位にするように形成するもののやは
りかなりの大きさの面積が単位となるため、
Ta面からはTaのみがSiO2面からはSi−Ｏのみ
がたたき出されるので片寄つたスパツタイオン
分布となり付着した膜にもその影響はさけられ
ずTa、SiO2の分布のミクロ的均一性が不十分
となる。このため定電圧印加形の高速発熱抵抗
体としては不向きで、均一性が悪く、短期間に
破壊するドツトが時析発生するのをさけられな
かつた。 (2) Ta箔の方がスパツタ率が大きいので早く消
耗し、ターゲツトの寿命が短かかつた。特に端
部、角部、突起部に電界が集中するためTa箔
がますます早く損耗した。 (3) 上記の理由でTaとSiO2の比率が２次元的に
も３次元的にも変動し、コントロールが困難
で、均一で良質な薄膜抵抗体が得られ難かつ
た。 この発明の目的はフアクシミリ等に用いられる
サーマルプリントヘツドにおいて、従来安定に長
寿命に使用できなかつた発熱抵抗体を改良し、高
速記録においても安定で長寿命なTa−Si−Ｏ系
薄膜発熱抵抗体を有する高品質なサーマルプリン
トヘツドを安価に提供するにある。 すなわち、本発明は、TaとSiO2の焼結体をス
パツタターゲツトに用いることによりスパツタリ
ング薄膜抵抗体はTaとSiO2が均一に混在する均
一膜となり、特に焼結体のTaとSiO2のモル比を
選択し、またArガス雰囲気のAr分圧を選択する
ことにより、比抵抗と膜厚の関係を特定の範囲内
で設定して得られた発熱抵抗体はサーマルプリン
トヘツド寿命を著るしく向上させ得る、という知
見に基づいている。 以下、実験データに基づいて本発明の詳細を説
明する。 Ta粉末とSiO2粉末を第１表の如く５種類の異
なつた比率で混合し、それぞれをホツトプレスに
より圧力200Kg／cm2、温度1200℃で10分間焼成し
た。形状は4″φ×５mmｔである。この焼結体をス
パツタターゲツトとし、1.4×10-6torrに真空に引
いたのちArガスを４×10-2Torrになるまで導入
し、第２表の条件でスパツタリングした結果、組
成比と比抵抗の関係は第３図のような結果が得ら
れた。
ーマルプリントヘツドに係り、特に発熱抵抗体と
その製造方法に関する。 サーマルプリントヘツドにおいては発熱抵抗体
の抵抗値安定性が寿命を決める一要素でなり、ヘ
ツド寿命としては感熱紙に最高濃度を与える電力
パルスを連続して１×108パルス与えた際の発熱
抵抗体の抵抗値変化が使用開始時の10％以下であ
ることが要求される。 従来の薄膜発熱抵抗体材料の中で最も安定なも
のとして窒化タンタルが知られている。Ta−Ｎ
系の膜は窒素雰囲気中でのTaの反応性スパツタ
により生成され、Ｎの含有率が多くなるほど比抵
抗が大きくなるが、発熱抵抗体として用いる場合
は、信頼性安定性の良いTa2Nが用いられる。と
ころがTa2Nの比抵抗は約200μΩ-cmであり抵抗値
を上げることは、膜厚を薄くし、形状を細長くす
る必要があるため限界がある。例えばTa2Nで縦
と横の比が２：１の細長い形状で200Ωの抵抗値
にするには膜厚を200Åにおさえなければならな
い。このように膜厚を薄くすると製造上の問題点
として膜厚のコントロールがしにくく、抵抗値の
再現性、均一性が悪くなり特性上では電力密度が
上がるため破壊しやすくなる。このような欠点を
改善するため、第１図ａのような通常の発熱抵抗
体パターンに対して、同図ｂのようにミアンダ形
のパターンにして抵抗値を上げる試みがある。こ
れらの図において１，１′が発熱抵抗体薄膜であ
り、２は共通電極、３は個別電極である。しかし
これは同図ａのような通常の抵抗体パターンに比
してサーマルプリントヘツドの解像度が上るほど
高度のパターニング技術を必要とし、歩留り低下
の原因となる。 このようなTa−Ｎ系材料の欠点を克服するも
のとして、発熱抵抗体を３元素で構成するものが
提案されている（特開昭53−25442号）。これは第
１の元素としてTi、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、
Mo、Ｗ、Mn、Fe、Co、Niのうちから選ばれた
１種以上の元素を、第２の元素として、ＣとＮの
うちから選ばれた１種以上の元素を、第３の元素
として、SiとＢのうちから選ばれた１種以上の元
素をもつて発熱抵抗体を構成したもので、その比
抵抗は103〜105μΩ-cmと大きいため膜厚を厚くで
き、電力密度を下げる効果をもつている。 しかしながらこの発熱抵抗体は３元素から成つ
ているため、製造法が複雑となり、わずかな条件
変動により比抵抗がかわりコントロールが困難で
ある。したがつて、発熱抵抗体のバラツキが大き
く再現性が悪い、サーマルプリントヘツド寿命の
品質保証が困難である等の問題がある。 次に同様の欠点を克服するものとして、Ta−
Si−Ｏ系薄膜を発熱抵抗体に用いるものが提案さ
れている（特願昭51−85008号）。これはTa薄膜
にSiO2を混入し、比抵抗を高くすると共にSiO2
の量をコントロールすることによつて比抵抗の選
択を自由にできるようにしたものである。そして
形状および膜厚をドツトサイズ、電力密度に応じ
て自由に選択できるとしている。この発熱抵抗体
は２元素から成つているため製造条件による変動
は制御可能な範囲で優れているが、まだ次のよう
な欠点がある。 (1) ターゲツトとしては、第２図に示すように
SiO2板１１上にTa箔１２を張つたものが用い
られる。１３は冷却用金属治具、１４はパツキ
ング、１５は支持台である。このようなターゲ
ツトを用いて、Ta面とSiO2面をできる限り小
さくした単位にするように形成するもののやは
りかなりの大きさの面積が単位となるため、
Ta面からはTaのみがSiO2面からはSi−Ｏのみ
がたたき出されるので片寄つたスパツタイオン
分布となり付着した膜にもその影響はさけられ
ずTa、SiO2の分布のミクロ的均一性が不十分
となる。このため定電圧印加形の高速発熱抵抗
体としては不向きで、均一性が悪く、短期間に
破壊するドツトが時析発生するのをさけられな
かつた。 (2) Ta箔の方がスパツタ率が大きいので早く消
耗し、ターゲツトの寿命が短かかつた。特に端
部、角部、突起部に電界が集中するためTa箔
がますます早く損耗した。 (3) 上記の理由でTaとSiO2の比率が２次元的に
も３次元的にも変動し、コントロールが困難
で、均一で良質な薄膜抵抗体が得られ難かつ
た。 この発明の目的はフアクシミリ等に用いられる
サーマルプリントヘツドにおいて、従来安定に長
寿命に使用できなかつた発熱抵抗体を改良し、高
速記録においても安定で長寿命なTa−Si−Ｏ系
薄膜発熱抵抗体を有する高品質なサーマルプリン
トヘツドを安価に提供するにある。 すなわち、本発明は、TaとSiO2の焼結体をス
パツタターゲツトに用いることによりスパツタリ
ング薄膜抵抗体はTaとSiO2が均一に混在する均
一膜となり、特に焼結体のTaとSiO2のモル比を
選択し、またArガス雰囲気のAr分圧を選択する
ことにより、比抵抗と膜厚の関係を特定の範囲内
で設定して得られた発熱抵抗体はサーマルプリン
トヘツド寿命を著るしく向上させ得る、という知
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明する。 Ta粉末とSiO2粉末を第１表の如く５種類の異
なつた比率で混合し、それぞれをホツトプレスに
より圧力200Kg／cm2、温度1200℃で10分間焼成し
た。形状は4″φ×５mmｔである。この焼結体をス
パツタターゲツトとし、1.4×10-6torrに真空に引
いたのちArガスを４×10-2Torrになるまで導入
し、第２表の条件でスパツタリングした結果、組
成比と比抵抗の関係は第３図のような結果が得ら
れた。
【表】
【表】
すなわちTa−82モル％のターゲツトからは比
抵抗300（μΩ-cm）が得られたのに比し、Ta−55
モル％のターゲツトからは比抵抗8000（μΩ-cm）
が得られその間はほぼ連続的に変化することがわ
かつた。Ta−60モル％でほぼ希望値附近になる
ので、Ta／SiO2比率をここに固定し、第４図の
ような実用向きの焼結体ターゲツトを形成した。
２１がTa−SiO2焼結体、２２は冷却用治具、２
３はパツキング、２４は支持台である。 これを用いて、スパツタリングしたところ
Ta／SiO2比を60／40モル％と一定にしてもスパ
ツタリング中のAr分圧を変えることによつて、
比抵抗が多少変化することを見い出した。すなわ
ち上記ターゲツトを用い、Ar分圧を約10ｍTorr
から40ｍTorrまで４段階に変化させてスパツタ
を行ない得られた膜の比抵抗を測定した結果、第
５図のような結果が得られた。上記Ar分圧範囲
で約2000〜9000（μΩ-cm）まで変化することがわ
かつた。しかも再現性が良く制御可能である。こ
の変化はスパツタ膜のTaとSiO2組成比そのもの
が変わるためであることは同膜のIMA（Ion
Micro Analyzer）分析によつて得られた第６図
によつて裏付けられる。 このようにAr分圧を変えることによつて、少
範囲ながら比抵抗をコントロールすることができ
ることがわかつたので、比抵抗と膜厚を変化させ
ながら第３のサーマルプリントヘツドデバイスを
作つた。これを比抵抗と膜厚の関係で示すと第７
図のようになる。第１図ａに示した標準形で１つ
の抵抗体は幅100μm、長さ280μmで、これが
125μmピツチで一列に並んでいる。
抵抗300（μΩ-cm）が得られたのに比し、Ta−55
モル％のターゲツトからは比抵抗8000（μΩ-cm）
が得られその間はほぼ連続的に変化することがわ
かつた。Ta−60モル％でほぼ希望値附近になる
ので、Ta／SiO2比率をここに固定し、第４図の
ような実用向きの焼結体ターゲツトを形成した。
２１がTa−SiO2焼結体、２２は冷却用治具、２
３はパツキング、２４は支持台である。 これを用いて、スパツタリングしたところ
Ta／SiO2比を60／40モル％と一定にしてもスパ
ツタリング中のAr分圧を変えることによつて、
比抵抗が多少変化することを見い出した。すなわ
ち上記ターゲツトを用い、Ar分圧を約10ｍTorr
から40ｍTorrまで４段階に変化させてスパツタ
を行ない得られた膜の比抵抗を測定した結果、第
５図のような結果が得られた。上記Ar分圧範囲
で約2000〜9000（μΩ-cm）まで変化することがわ
かつた。しかも再現性が良く制御可能である。こ
の変化はスパツタ膜のTaとSiO2組成比そのもの
が変わるためであることは同膜のIMA（Ion
Micro Analyzer）分析によつて得られた第６図
によつて裏付けられる。 このようにAr分圧を変えることによつて、少
範囲ながら比抵抗をコントロールすることができ
ることがわかつたので、比抵抗と膜厚を変化させ
ながら第３のサーマルプリントヘツドデバイスを
作つた。これを比抵抗と膜厚の関係で示すと第７
図のようになる。第１図ａに示した標準形で１つ
の抵抗体は幅100μm、長さ280μmで、これが
125μmピツチで一列に並んでいる。
【表】
それぞれの試料につき、ステツプストレステス
ト（SST）を行ないその結果（第８図）から発
色濃度が最大になるような使用状態におけるパワ
ー1.0W／Dotを求め、このパワーを連続して印加
することにより抵抗の経時変化をしらべた。パワ
ー印加時間が1.3ms、周期が20msの場合のサーマ
ルプリントヘツド表面温度の実測値は450℃であ
つた。発熱抵抗体は、常温と450℃の間の熱サイ
クルが20msの周期で加えられることになる。各
サンプルの連続通電テストの結果を第９図に示
す。前述したようにサーマルプリントヘツドの寿
命保障は、１×108パルスの使用で初期抵抗の±
10％以内としているので、サンプルＫ、Ｈ、Ｊ、
Ｉは不合格でサンプルＹ、Ｃ、Ｅは最良の成績を
示している。サンプルＺ、Ｙ、Ｘ、Ｊを比較すれ
ば比抵抗5200μΩ-cm一定にしたときの膜厚の影響
をみることができる。 次にこのような結果になつた理由について考察
する。 まず総論的に述べれば次の通りである。 得られたスパツタ膜は、Ta、Si3Ta5、α−
Ta2O5、β−Ta2O5、Si、SiO2、SiO等TaとSiと
Ｏを元素としたいろいろな化合物のアモルフアス
な構造からなると考えられる。導電機構を考える
と、TaやSi3Ta5等の導電性分子とSiO2、TaO5
等の絶縁分子の混合した構造と考えられ、電導機
構は主として、導電性分子同志のコンタクトによ
るオーミツク電導機構と思われる。その時、絶縁
分子の存在が多い場合、導電性分子同志のコンタ
クト数は少なくなり、比抵抗が上がる。 また、膜厚が薄い場合、同様に導電性分子同志
のコンタクト数は少なくなり比抵抗が上る。 次に各論に入る。 (1) サンプルＫは抵抗増大が急である。これは薄
すぎたためと思われる。導電性分子同志のコン
タクト数が少ないため導電性分子の一部が酸化
し、絶縁物になると、その影響を受けて抵抗が
上つてくる。 本発熱抵抗体Ta−Si−Ｏ系材料の実用的範
囲として、許容最小膜厚はサンプルＤ、Ｇ結果
より、約2200Åと思われる。 (2) サンプルＪの場合は同じ2200Åの膜厚である
にもかかわらず抵抗増大が大きい。これは絶縁
分子が導電性分子との割合でみたとき比較的多
いためである。導電性分子同志のコンタクト数
が少ないため、膜厚が薄すぎた場合と同様酸化
の影響を大きく受ける。サンプルＩは膜厚が
3000Åと厚いにもかかわらず、抵抗増大が大き
く使用できない例である。 すなわち比抵抗が大きすぎても膜厚が小さす
ぎると類似の現象がおこる。本発熱抵抗体Ta
−Si−Ｏ系の実用的範囲として許容最大比抵抗
は、サンプルＸの結果より約5500μΩ-cmと思わ
れる。 (3) 次に膜厚と比抵抗の相乗効果に関して述べ
る。 すでにサンプルＩのところでふれたように、
単に膜厚のみでも、比抵抗のみでも片手落ちの
議論になり、両者を同時に考慮する必要があ
る。すなわちサンプルＡにおいては膜厚は2000
Åと範囲外にあるが、比抵抗が2100μΩ-cmと小
さいため、コンタクト数は少なくない。そのた
め酸化の影響は受けにくく、抵抗変化は小さ
く、使用可能範囲に入る。またサンプルＦは比
抵抗が5900μΩ-cmと範囲外にあるが、膜厚が
4400Åと厚いのでコンタクト数は少なく、酸化
の影響を受けにくく、同様に使用可能範囲に入
る。 (4) サンプルＺは、比抵抗が5200μΩ-cmと大きい
が、膜厚が5800Åと厚く構成したもので、これ
は厚すぎるための現象が出ている。 すなわち膜厚が厚すぎるため、酸化によるコ
ンタクト数の減少はあるが、それによる抵抗増
大に打ち勝つて、アニーリング効果による抵抗
現象の方が大きく影響している。スパツタ膜に
はベーカンシーが沢山存在している。数百℃以
上のアニーリングにより、再配列がおこり、酸
素の補給が間に合わなければ、導電分子同志の
コンタクト数が増え抵抗減少がおこつてくるた
めである。サンプルＹ、Ｃ、Ｅの比抵抗と膜厚
の組み合わせが丁度酸化とアニーリング効果を
相殺して最適であることを示しているものであ
る。 以上の理由から比抵抗と膜厚の組み合せマトリ
ツクスにおいて、使用可能な範囲が存在するので
ある。すなわち第７図において、サンプルＫ、
Ｈ、Ｊ、Ｉは使用不可能範囲に入り、サンプル
Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｌ、Ｇ、Ｘ、Ｆ、Ｚ、Ｙ、Ｃ、Ｅは
使用可能範囲に入り、特にサンプルＹ、Ｃ、Ｅは
最適範囲に入る。なお、サーマルヘツドの抵抗値
を決める上では、リード抵抗及びそのバラツキも
考慮しなければならない、実際のサーマルヘツド
においてはリード抵抗は80〜30Ω、バラツキは10
〜8Ωになる場合があり、シート抵抗100Ω以上が
適当である。これらの検討結果をまとめてみる
と、第１０図のようになる。 すなわち、膜厚ｔ（Å）と比抵抗ρ（μΩ-cm）の
関係を直交座標（ｔ，ρ）で表わしたときＡ
（2000，2100）、Ｌ（1600，3600）、Ｘ（3000，
5500）、Ｆ（4400，5900）、Ｚ（5800，5200）を頂点
とする５角形に囲まれた範囲のTa−SiO2スパツ
タ膜は、高速駆動サーマルプリントヘツドの発熱
抵抗体として適している。特にＥ（3100，3900）、
Ｙ（3600，5200）、Ｃ（4000，4200）を頂点とする
３角形に囲まれた範囲は最適である。 以上は、スパツタターゲツトのTa／SiO2比を
60／40モル％に限定した場合について述べたが、
上記比抵抗範囲はターゲツトのTa／SiO2比を多
少変えてもAr分圧を変えれば、小規模範囲で可
変できることは、前述で十分推測できる。すなわ
ち第３図よりTa／SiO2が63／37モル％〜55／45
モル％までのターゲツトは使用出来る。それぞれ
のターゲツトについてのAr分圧と比抵抗の関係
については、本実施例にならつて実施すれば、ほ
ぼ類似した規則性において比抵抗の異なるスパツ
タ膜を得ることができる。このようにして得られ
たTa／SiO2スパツタ膜の（ｔ，ρ）座標におい
てＡ、Ｌ、Ｘ、Ｆ、Ｚに囲まれる領域に入るもの
であるならば、使用可能の範囲に入る。 以上述べたように、本発明によればTaとSiO2
の比率を膜厚、比抵抗との関係においてサーマル
プリントヘツド発熱抵抗体として最適の値におさ
めることが出来、物理的、化学的に安定で、高
速、高温加熱に十分耐える発熱抵抗体が得られ、
使用においては長寿命で信頼性の良いサーマルプ
リントヘツドが提供される。また本発明によれ
ば、TaとSiO2を混合して焼成した焼結体ターゲ
ツトを用い、このターゲツトのTa比を63〜55モ
ル％の範囲で制御すると共に、スパツタを行う
Arガス雰囲気のAr分圧を10〜40ｍTorrの範囲で
制御することにより、得られるTa−Si−Ｏ系薄
膜の膜厚と比抵抗の関係を発熱抵抗体として安定
で信頼性の高い範囲に容易に設定することができ
る。 尚、説明にあたり、基板、保温層、リード材
料、保護膜、耐摩耗膜や使用方法については省略
したが、これらについては任意に選択し得る。
ト（SST）を行ないその結果（第８図）から発
色濃度が最大になるような使用状態におけるパワ
ー1.0W／Dotを求め、このパワーを連続して印加
することにより抵抗の経時変化をしらべた。パワ
ー印加時間が1.3ms、周期が20msの場合のサーマ
ルプリントヘツド表面温度の実測値は450℃であ
つた。発熱抵抗体は、常温と450℃の間の熱サイ
クルが20msの周期で加えられることになる。各
サンプルの連続通電テストの結果を第９図に示
す。前述したようにサーマルプリントヘツドの寿
命保障は、１×108パルスの使用で初期抵抗の±
10％以内としているので、サンプルＫ、Ｈ、Ｊ、
Ｉは不合格でサンプルＹ、Ｃ、Ｅは最良の成績を
示している。サンプルＺ、Ｙ、Ｘ、Ｊを比較すれ
ば比抵抗5200μΩ-cm一定にしたときの膜厚の影響
をみることができる。 次にこのような結果になつた理由について考察
する。 まず総論的に述べれば次の通りである。 得られたスパツタ膜は、Ta、Si3Ta5、α−
Ta2O5、β−Ta2O5、Si、SiO2、SiO等TaとSiと
Ｏを元素としたいろいろな化合物のアモルフアス
な構造からなると考えられる。導電機構を考える
と、TaやSi3Ta5等の導電性分子とSiO2、TaO5
等の絶縁分子の混合した構造と考えられ、電導機
構は主として、導電性分子同志のコンタクトによ
るオーミツク電導機構と思われる。その時、絶縁
分子の存在が多い場合、導電性分子同志のコンタ
クト数は少なくなり、比抵抗が上がる。 また、膜厚が薄い場合、同様に導電性分子同志
のコンタクト数は少なくなり比抵抗が上る。 次に各論に入る。 (1) サンプルＫは抵抗増大が急である。これは薄
すぎたためと思われる。導電性分子同志のコン
タクト数が少ないため導電性分子の一部が酸化
し、絶縁物になると、その影響を受けて抵抗が
上つてくる。 本発熱抵抗体Ta−Si−Ｏ系材料の実用的範
囲として、許容最小膜厚はサンプルＤ、Ｇ結果
より、約2200Åと思われる。 (2) サンプルＪの場合は同じ2200Åの膜厚である
にもかかわらず抵抗増大が大きい。これは絶縁
分子が導電性分子との割合でみたとき比較的多
いためである。導電性分子同志のコンタクト数
が少ないため、膜厚が薄すぎた場合と同様酸化
の影響を大きく受ける。サンプルＩは膜厚が
3000Åと厚いにもかかわらず、抵抗増大が大き
く使用できない例である。 すなわち比抵抗が大きすぎても膜厚が小さす
ぎると類似の現象がおこる。本発熱抵抗体Ta
−Si−Ｏ系の実用的範囲として許容最大比抵抗
は、サンプルＸの結果より約5500μΩ-cmと思わ
れる。 (3) 次に膜厚と比抵抗の相乗効果に関して述べ
る。 すでにサンプルＩのところでふれたように、
単に膜厚のみでも、比抵抗のみでも片手落ちの
議論になり、両者を同時に考慮する必要があ
る。すなわちサンプルＡにおいては膜厚は2000
Åと範囲外にあるが、比抵抗が2100μΩ-cmと小
さいため、コンタクト数は少なくない。そのた
め酸化の影響は受けにくく、抵抗変化は小さ
く、使用可能範囲に入る。またサンプルＦは比
抵抗が5900μΩ-cmと範囲外にあるが、膜厚が
4400Åと厚いのでコンタクト数は少なく、酸化
の影響を受けにくく、同様に使用可能範囲に入
る。 (4) サンプルＺは、比抵抗が5200μΩ-cmと大きい
が、膜厚が5800Åと厚く構成したもので、これ
は厚すぎるための現象が出ている。 すなわち膜厚が厚すぎるため、酸化によるコ
ンタクト数の減少はあるが、それによる抵抗増
大に打ち勝つて、アニーリング効果による抵抗
現象の方が大きく影響している。スパツタ膜に
はベーカンシーが沢山存在している。数百℃以
上のアニーリングにより、再配列がおこり、酸
素の補給が間に合わなければ、導電分子同志の
コンタクト数が増え抵抗減少がおこつてくるた
めである。サンプルＹ、Ｃ、Ｅの比抵抗と膜厚
の組み合わせが丁度酸化とアニーリング効果を
相殺して最適であることを示しているものであ
る。 以上の理由から比抵抗と膜厚の組み合せマトリ
ツクスにおいて、使用可能な範囲が存在するので
ある。すなわち第７図において、サンプルＫ、
Ｈ、Ｊ、Ｉは使用不可能範囲に入り、サンプル
Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｌ、Ｇ、Ｘ、Ｆ、Ｚ、Ｙ、Ｃ、Ｅは
使用可能範囲に入り、特にサンプルＹ、Ｃ、Ｅは
最適範囲に入る。なお、サーマルヘツドの抵抗値
を決める上では、リード抵抗及びそのバラツキも
考慮しなければならない、実際のサーマルヘツド
においてはリード抵抗は80〜30Ω、バラツキは10
〜8Ωになる場合があり、シート抵抗100Ω以上が
適当である。これらの検討結果をまとめてみる
と、第１０図のようになる。 すなわち、膜厚ｔ（Å）と比抵抗ρ（μΩ-cm）の
関係を直交座標（ｔ，ρ）で表わしたときＡ
（2000，2100）、Ｌ（1600，3600）、Ｘ（3000，
5500）、Ｆ（4400，5900）、Ｚ（5800，5200）を頂点
とする５角形に囲まれた範囲のTa−SiO2スパツ
タ膜は、高速駆動サーマルプリントヘツドの発熱
抵抗体として適している。特にＥ（3100，3900）、
Ｙ（3600，5200）、Ｃ（4000，4200）を頂点とする
３角形に囲まれた範囲は最適である。 以上は、スパツタターゲツトのTa／SiO2比を
60／40モル％に限定した場合について述べたが、
上記比抵抗範囲はターゲツトのTa／SiO2比を多
少変えてもAr分圧を変えれば、小規模範囲で可
変できることは、前述で十分推測できる。すなわ
ち第３図よりTa／SiO2が63／37モル％〜55／45
モル％までのターゲツトは使用出来る。それぞれ
のターゲツトについてのAr分圧と比抵抗の関係
については、本実施例にならつて実施すれば、ほ
ぼ類似した規則性において比抵抗の異なるスパツ
タ膜を得ることができる。このようにして得られ
たTa／SiO2スパツタ膜の（ｔ，ρ）座標におい
てＡ、Ｌ、Ｘ、Ｆ、Ｚに囲まれる領域に入るもの
であるならば、使用可能の範囲に入る。 以上述べたように、本発明によればTaとSiO2
の比率を膜厚、比抵抗との関係においてサーマル
プリントヘツド発熱抵抗体として最適の値におさ
めることが出来、物理的、化学的に安定で、高
速、高温加熱に十分耐える発熱抵抗体が得られ、
使用においては長寿命で信頼性の良いサーマルプ
リントヘツドが提供される。また本発明によれ
ば、TaとSiO2を混合して焼成した焼結体ターゲ
ツトを用い、このターゲツトのTa比を63〜55モ
ル％の範囲で制御すると共に、スパツタを行う
Arガス雰囲気のAr分圧を10〜40ｍTorrの範囲で
制御することにより、得られるTa−Si−Ｏ系薄
膜の膜厚と比抵抗の関係を発熱抵抗体として安定
で信頼性の高い範囲に容易に設定することができ
る。 尚、説明にあたり、基板、保温層、リード材
料、保護膜、耐摩耗膜や使用方法については省略
したが、これらについては任意に選択し得る。
第１図ａ，ｂはサーマルプリントヘツドの発熱
抵抗体パターンを示す図、第２図は従来法による
スパツタターゲツトを示す図、第３図は本発明で
用いるTa／SiO2焼結体ターゲツトのTa比と得ら
れる膜の比抵抗の関係を示す図、第４図は本発明
で用いるスパツタターゲツトの一例を示す図、第
５図および第６図は本発明を導くための実験の背
景を説明する実験データ、第７図は本発明を導く
実験に用いた抵抗体仕様を示す図、第８図は各サ
ンプルのSSTの結果を示す図、第９図は同じく
連続通電テストの結果を示す図、第１０図は実験
結果に基づいて設定した抵抗体の膜厚と比抵抗の
好ましい範囲を示す図である。
抵抗体パターンを示す図、第２図は従来法による
スパツタターゲツトを示す図、第３図は本発明で
用いるTa／SiO2焼結体ターゲツトのTa比と得ら
れる膜の比抵抗の関係を示す図、第４図は本発明
で用いるスパツタターゲツトの一例を示す図、第
５図および第６図は本発明を導くための実験の背
景を説明する実験データ、第７図は本発明を導く
実験に用いた抵抗体仕様を示す図、第８図は各サ
ンプルのSSTの結果を示す図、第９図は同じく
連続通電テストの結果を示す図、第１０図は実験
結果に基づいて設定した抵抗体の膜厚と比抵抗の
好ましい範囲を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ TaとSiO2とを混合して焼成した焼結体ター
ゲツトを用い、Arガス雰囲気中でスパツタリン
グしてTa−Si−Ｏ系薄膜からなる発熱抵抗体を
形成するサーマルプリントヘツドの製造方法にお
いて、前記焼結体ターゲツトのTa比を63〜55モ
ル％の範囲で制御すると共に、前記Arガス雰囲
気のAr分圧を10〜40ｍTorrの範囲で制御して、
得られるTa−Si−Ｏ系薄膜の膜厚ｔ〔Å〕と比抵
抗ρ〔μΩ-cm〕との関係を、直交座標（ｔ，ρ）
で表わして（3600，5200）、（3100，3900）、
（4000，4200）を頂点とする３角形の範囲内に設
定することを特徴とするサーマルプリントヘツド
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55137448A JPS5761582A (en) | 1980-10-01 | 1980-10-01 | Thermal printing head method of manufacutre thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55137448A JPS5761582A (en) | 1980-10-01 | 1980-10-01 | Thermal printing head method of manufacutre thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5761582A JPS5761582A (en) | 1982-04-14 |
| JPH026201B2 true JPH026201B2 (ja) | 1990-02-08 |
Family
ID=15198844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55137448A Granted JPS5761582A (en) | 1980-10-01 | 1980-10-01 | Thermal printing head method of manufacutre thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5761582A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH057494U (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-02 | 三洋機工株式会社 | ケガキ用定規 |
| CN1089692C (zh) * | 1996-08-22 | 2002-08-28 | 佳能株式会社 | 喷墨头基片、喷墨头、喷墨装置和制造喷墨记录头的方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0712689B2 (ja) * | 1986-01-20 | 1995-02-15 | 京セラ株式会社 | サ−マルヘツド |
| US5831648A (en) * | 1992-05-29 | 1998-11-03 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Ink jet recording head |
| JP3320825B2 (ja) * | 1992-05-29 | 2002-09-03 | 富士写真フイルム株式会社 | 記録装置 |
| JPH06238933A (ja) * | 1992-07-03 | 1994-08-30 | Hitachi Koki Co Ltd | サーマルプリントヘッド及びサーマルプリンタ |
| JP3404830B2 (ja) * | 1993-10-29 | 2003-05-12 | 富士写真フイルム株式会社 | インク噴射記録方法 |
| US5980024A (en) * | 1993-10-29 | 1999-11-09 | Hitachi Koki Co, Ltd. | Ink jet print head and a method of driving ink therefrom |
| JP3515830B2 (ja) * | 1994-07-14 | 2004-04-05 | 富士写真フイルム株式会社 | インク噴射記録ヘッドチップの製造方法、インク噴射記録ヘッドの製造方法および記録装置 |
| JP3194465B2 (ja) * | 1995-12-27 | 2001-07-30 | 富士写真フイルム株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
| JPH09314839A (ja) * | 1996-05-24 | 1997-12-09 | Hitachi Koki Co Ltd | インクジェット記録ヘッド |
| US6547372B1 (en) | 2001-07-27 | 2003-04-15 | Kyocera Corporation | Ink jet head |
| US9469107B2 (en) * | 2013-07-12 | 2016-10-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Thermal inkjet printhead stack with amorphous metal resistor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311037A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-01 | Toshiba Corp | Thin film thermal head |
-
1980
- 1980-10-01 JP JP55137448A patent/JPS5761582A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311037A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-01 | Toshiba Corp | Thin film thermal head |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH057494U (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-02 | 三洋機工株式会社 | ケガキ用定規 |
| CN1089692C (zh) * | 1996-08-22 | 2002-08-28 | 佳能株式会社 | 喷墨头基片、喷墨头、喷墨装置和制造喷墨记录头的方法 |
| US6769762B2 (en) | 1996-08-22 | 2004-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head substrate, an ink jet head, an ink jet apparatus, and a method for manufacturing an ink jet recording head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5761582A (en) | 1982-04-14 |
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