JPH03155955A - 薄膜型サーマルヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

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 本発明は、特に、感熱記録方式に用いられる薄膜型サー
マルヘッドおよびその製造方法に関するものである。

従来の技術 一般に、薄膜型サーマルヘッドは、絶縁性基板上に、多
数の発熱体列と、これに電力を供給するための導体層を
設け、これらの」二に耐摩耗保護膜を形成した構成をと
る。

ところで、この構成において、耐摩耗保護膜に要求され
る性質としては、次の事柄が挙げられる。

（１）　　耐摩耗特性が良好なごと（機械的な摩耗［硬
度、摩擦係数が関与］、電気化学的な摩耗［異常摩耗で
、紙と耐摩耗保護膜との反応が関与］のいずれも少ない
こと）。

Ｃ）耐熱性が良好であること（加熱時、ボイドの発生、
クラックの発生がないこと）。

（３）発熱体層、導体層等、耐摩耗保護膜の下に形成さ
れた膜の電界腐食が生じないこと（紙との吸湿下での摺
動時に生じ、段差被覆性が良好なこと、ピンホールフリ
ーであること、緻密で吸湿性がないこと）。

（４）発熱体層、導体層、基板等の下地層との密着性が
良好なこと。

（５）耐静電気性が良好なこと（特に乾燥下、熱転写方
式のように、転写紙であるＰＥＴ（絶縁物）と、耐摩耗
保護膜の摺動時に生じる静電気により、静電破壊が生じ
る）。

上述した事柄に対して、特に（３）は、信頼性の面で重
要であり、こうした問題に対しては、プラズマＣＶＤ　
（ケミカル　ベーパ　デポジション）法が効果がある。

なぜならプラズマＣＶＤ法は、基本的に原料ガスの分解
と、表面反応の促進により、膜を堆積させる方法である
。よって、成膜に要するエネルギー（電力）が小さくて
済み、異常放電による粒状突起、ピンホール等の欠陥が
生じ難い。また緻密かつ段差被覆性に優れているため、
下地層の電界腐食が生じ難く、信頼性が格段に改善され
る。

ところで、このプラズマＣＶＤを用いた保護膜としては
、通常半導体ＩＣ等で多用されている、ＳｉＮ（シリコ
ンナイトライド）膜が一般的である。それは、ＳｉＮ膜
のアルカリイオン阻止能が大きく、また耐湿性に優れる
ためである。一方、ＳｉＮ膜の応力は、極めて大きく、
通常厚（堆積したり、熱ザイクルを繰り返すと、応力割
れを引き起こす。

サーマルヘッドの耐摩耗保護膜は、摩耗特性および信頼
性の観点から、通常５μｍ程度の厚さが必要であるため
、ＳｉＮ膜では、クラックが生じ易く、使用に供ぜない
。また、ＳｉＮ膜の場合プラズマＣＶＤ法で成膜する際
、基板温度が低いために原料ガスが、完全に１００％分
解するわけではない。その一部は、Ｓｉ　　Ｈ，Ｓｉ　
−Ｈ２Ｎ−Ｈ２等の形で膜中に水素が残り、水素は比較
的結合エネルギーの低い生成物として存在する。

５００℃程度の加熱によっても、比較的簡単にＨ２等の
形で、膜外へ抜は出る。この様に、膜中の水素が離脱す
る際、気泡やクラックの発生を伴い、サーマルヘッドの
耐摩耗保護膜のように、長期に渡る耐熱性が要求される
用途で用いることは難しい。

このため、例えば、特開昭６２−１４５７３５号公報に
あるように、シリコンオキシナイトライド膜（以降Ｓｉ
ＯＮ膜と表記）、シかも原料ガスとして、Ｓ　ｉ　Ｈ４
，Ｎ２０．Ｎ２を用いて形成した膜は有用である。Ｓｉ
ＯＮ膜では、原料カスＮ２０の分解により生じる酸素に
より、膜中の水素を引き抜（効果がある。よって膜中に
存在する水素量が減り耐熱性が向上する。しかしながら
、水素を減らすためにはある程度Ｎ２０を多めに供給し
なければならず、この際、膜中の水素は減るが、必然的
に膜中にも酸素が増し、Ｓｉ−０結合が増加し、膜硬度
の低下を招く。とは言うものの、このプラズマＣＶＤ法
により形成されるＳｉＯＮ膜（５μｍ）は、ビッカース
硬度（加重５０ｇ）で１６００ｋｇ／ｍｍ２で、通常の
ファクシミリ等、感熱紙を使用する用途において、十分
な硬度、信頼性を有していると言える。

即ち、上述したサーマルヘッドの耐摩耗保護膜に要求さ
れる性質の内、（１）〜（４）は満たすが、（５）は満
たさない。この（５）は特に転写方式にサーマルヘッド
を適用する際に重要な事柄で、従ってプラズマＣＶＤ法
により形成されるＳｉＯＮ膜の場合、その比抵抗は、１
０１３〜１０１４（Ω・ｍ）で完全な絶縁体であり、転
写方式の際サーマルヘッドに接し摺動する転写紙がＰＥ
Ｔ（絶縁体）であるため、その際発生ずる静電気により
静電破壊が生じるという問題があった。

発明が解決しようとする課題 この様に、従来、耐摩耗性（比較的高硬度である）、耐
熱性、電界腐食等の信頼性の観点で、プラズマＣＶＤ法
で形成したＳｉＯＮ膜が、サーマルヘッドの耐摩耗保護
膜に用いられており、通常の感熱紙を用いる用途（ファ
クシミリ装置等）においては、十分な信頼性を有すると
言えるが、方、熱転写方式のように、ＰＥＴのような絶
縁体でなる転写紙とヘッドを摺動させる必要がある用途
においては、上記ＳｉＯＮ膜の比抵抗が１０１３〜１０
１４（Ω・ｍ）と完全な絶縁体であるため、摺動時に生
じる静電気により、ヘッドに静電破壊が生じ熱転写方式
における要求仕様を満足することができなかった。

本発明は、上記問題点を解決するために、熱転写方式に
おいても信頼性の高いサーマルヘッドを提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明は、絶縁性基板と、
この基板上に設けた多数の発熱体列と、この発熱体列の
上に設けた耐摩耗保護膜とを備え、前記耐摩耗保護膜は
二層構成からなり、この二層構成の耐摩耗保護膜は、珪
素、酸素、窒素でなる下層と、珪素、チタン、酸素、窒
素を主成分とする上層とからなることを特徴とする薄膜
型サーマルヘッドおよびその製造方法を提供したもので
ある。

また、本発明は、絶縁性基板と、この基板上に設けた多
数の発熱体列と、この発熱体列の上に設けた耐摩耗保護
膜とを備え、前記耐摩耗保護膜は二層構成からなり、こ
の二層構成の耐摩耗保護膜は、珪素、窒素でなる下層と
、珪素、チタン、酸素、窒素を主成分とする上層とから
なることを特徴とする薄膜型サーマルヘッドおよびその
製造方法を提供するものである。

０ さらに、本発明は、絶縁性基板と、この基板上に設けた
多数の発熱体列と、この発熱体列の上に設けた耐摩耗保
護膜とを備え、前記耐摩耗保護膜は三層構成からなり、
この三層構成の耐摩耗保護膜は、珪素、窒素でなる下層
と、珪素、酸素、窒素でなる中層と、珪素、チタン、酸
素、窒素を主成分とする上層とからなることを特徴とす
る薄膜型サーマルヘッドおよびその製造方法を提供する
ものである。

作用 この二層構成もしくは三層構成を有する耐摩耗保護膜に
おける珪素（Ｓ　ｉ　）　、チタン（Ｔ　ｉ　）　。

酸素（０〉、窒素（Ｎ）てなる上層（以降ＳｉＴｉＯＮ
層と表記する）は、特に適切な条件下で酸素を膜中に大
量に含まない限りにおいては、膜中にＴｉ、Ｔｉ　−８
ｉ、　Ｔｉ　−Ｎ等の金属的電気伝導を示すもの、Ｓｉ
、Ｔｉ−０等の半導体的電気伝導を示すもの、Ｓｉ−Ｎ
、Ｓｉ−０等絶縁体的なものを含む。ここで、硬度の比
較的大きいＴｉ−Ｈの生成に伴い、ＳｉＴｉＯＮ膜は５
ｊＯＮ膜に比して硬度は大きいものとなる。また前述し
た金属的、半導体的電気伝導を示す生成物の存在により
、膜に導電性か付与され、従って電荷を逃すため（電荷
が蓄積しないため）、静電破壊を防ぐことが可能となる
。

しかしながら、ＳｉＴｉＯＮ膜を一層で耐摩耗保護膜を
形成する際、次の問題を有する。即ち、原料ガス中に存
在するＣｅが、膜中にも残り、これが発熱体層、導体層
に腐食等の劣化をもたらす。従って、Ｃｅの拡散を防止
するだめのバッファ層として、珪素、酸素、窒素でなる
下層（以降ＳｉＯＮ層と表記）あるいは珪素、窒素でな
る下層（以降ＳｉＮ層と表記）を薄く設け、この上に、
ＳｉＴｉＯＮ膜を厚付して上層とする二層構成にするか
あるいは珪素、窒素でなる下層、珪素、窒素、酸素でな
る中層を設け、この上に、ＳｉＴｉＯＮ膜を厚付して上
層とする三層構成にすることで、適度の導電性を有し、
（静電破壊を防ぎ）硬度も大きく、かつまた耐熱性に優
れた保護膜とすることが可能で、これを耐摩耗保護膜と
して用いることで、信頼性の高い薄膜型サーマルヘッド
とすることが可能となる。

実施例 （実施例１） 本発明の一実施例について第１図、第２図の図面を用い
て説明する。本実施例では、本発明の二層構成の耐摩耗
保護膜６として、下層４の珪素（Ｓｉ）、酸素（０）、
窒素（Ｎ）　でなるＳｉ０層の原料ガスとしてＳ　ｉ　
Ｈ４、Ｎ　２０　、　Ｎ　２を用い、上層５の珪素（Ｓ
ｉ）、チタン（Ｔｉ）、酸素（Ｏ）。

窒素（Ｎ）でなる層の原料ガスとしてＳｉＨ４Ｔ　ｉ　
ＣＱ　４．Ｎ２０．Ｎ２を用い、プラズマＣＶＤ法によ
り成膜した場合について述べるものとする。

成膜に用いた装置は、平行平板型（容量結合型）プラズ
マＣＶＤ装置で、電極形状は、３００画φ、電極間隔２
０ｎｕｎ、ＲＦ周波数１３．５６ＭＨｚ。

ＲＦ電力５００ｗ、カス圧力ＩＴｏｒｒ、成膜時基板温
度３５０°Ｃ（一定）で、原料ガスを切り換えることに
より順次積層形成した。

この際の薄膜型サーマルヘッドの基本構成を第１図に示
す。絶縁性基板１としてアルミナの」二にガラスグレイ
ズ層を設けたグレイズドアルミナ基板上に、発熱体層２
．導体層（電極〉３を形成し、所望のパターン形成を施
した後に、プラズマＣＶＤ法により、珪素、酸素、窒素
でなる下層４（ＳｉＯＮ層）と珪素、チタン、酸素、窒
素でなる上層５（ＳｉＴｉＯＮ層）の二層構成でなる耐
摩耗保護膜６を形成した構成を有する。

・まず、この二層構成の耐摩耗保護膜６について、特に
上層５について詳しく説明する。

上層５については、まず−層膜としての特性として、Ｓ
ｉＨ４流量１６ｓｃｃｍ、Ｎ２０流量１６ｓｅｃｍ。

Ｎ２流量４００ｓｅｃｍ（一定）とし、（他の成膜条件
は、上述した通り）Ｔｉ（１！＋流量を変化させた際の
膜の抵抗率、膜硬度の変化を５μｍ厚成膜したものにつ
いて測定し、第２図にその結果を示した。ライン７は膜
の抵抗率を示し、ライン８は膜のビッカース硬度（加重
５０ｇでの値〉を示す。図に示すように、Ｔ　ｉ　ＣＱ
　４流量を増加する　３ ４ のに伴い、抵抗率は減少する。これは、Ｔ　ｉ　Ｃ（１
４流量を増加するのに伴い、即ち、ＳｉＯＮ膜にＴｉを
導入することで、Ｔｉ、Ｔｉ−３ｉ、ＴｉＮ等の金属的
電気伝導を示す生成物およびＴｉＯ等の半導体的電気伝
導を示す生成物の存在により、Ｓｉ−０，Ｓｉ＝Ｎとい
う絶縁体である膜に導電性が付与されたためである。ま
たＴ　ｉ　ＣＱ　４流量を増加するのに伴い、硬度は大
きくなり、Ｔ　ｉ　−Ｎというビッカース硬度３０００
ｋｇ／ｍｍ２程度という硬度を有する生成物の存在によ
り、膜硬度も増加するためである。

また、Ｔ１Ｃｅ２流量を増加するのに伴いＣｅ　＋Ｈ→
Ｈ（１↑の引き抜き反応が増すため、Ｓｉ−Ｈ等の結合
エネルギーの低い生成種が減り、耐熱性が向上する。但
し膜中にＣＣが数％〜１０数％も残るため、これが、発
熱体層２．導体層（電極）３等に対し、特に吸湿下にお
いて、腐食などの劣化をもたらす。これに対しては、Ｓ
ｉＨ４の代わりに、Ｓｉ２Ｈ６を用いたり、Ｎ２の代わ
りにＮ２とＮ２もしくは、ＮＨ３を用いると、上述した
反応により、膜中のＣｅを抑えることが可能であるが、
それでも尚、膜中にＣｅは残る。

従って、信頼性の観点からは、上層５即ち、ＳｉＴｉＯ
Ｎ−層で、保護膜とすることのみでは、十分とは言えず
、発熱体層２．導体層３に対して、ＣＣの影響を防ぐた
めの、拡散１反応の防止層を設ける必要がある。このた
めには、ＳｉＯＮ膜が、十分な効果があると共に、高耐
熱性を有するため、好ましい。

従って、下層４をＳｉＯＮ膜とし上層５をＳｉＴｉＯＮ
膜とした二層構成の耐摩耗保護膜６七することで、上層
５のＳｉＴｉＯＮ膜による導電性の付与、硬度の増加と
、下層４のＳｉＯＮ膜によるｃｅによる腐食を抑える効
果を同時に有し、極めて高い信頼性を確保できる。但し
、これらの性質を得るために、この二層構成の耐摩耗保
護膜６の構成上で必要なことは、上層５のＳｉＴｉＯＮ
膜の膜厚をできるだけ厚くすることと、下層４のＳｉＯ
Ｎ膜の膜厚をできるだけ薄くすることが挙げられる。特
に、導電性の観点でいけば、絶縁体である下層４のＳｉ
ＯＮ膜厚は、少なくとも１μｍ以下には、抑える必要が
ある。

次いで、第１図に示すように、具体的に本発明の二層構
成の耐摩耗保護膜６を、サーマルヘッドの耐摩耗保護膜
として用い、実際に、パルス幅３　、６　ｍ５ｅｃ、　
、ライン周期１０ｍ５ｅｃ、／　ｌ　ｉ　ｎ　ｅ　、印
加電力０．３ｗ／ｄａｔで、転写紙（ＰＥＴ）を用いて
、ヘッドと転写紙を長距離摺動させた。この際、耐摩耗
保護膜６の上層５のＳｉＴｉＯＮ膜は、４．５μｍμｍ
厚層下のＳｉＯＮ膜は、０．５μｍ厚形成した。また、
上層５のＳｉＴｉＯＮ膜の抵抗率は、第２図に示す種々
の値のものを用い、比較のために、従来のＳｉＯＮ−層
膜（膜厚５μｍ）についても、同様のことを行った。

これにより従来のＳｉＯＮ−層膜、即ち１０１３〜１０
１４Ω・ｍの抵抗率のものでは、静電気による発熱体ド
ツトの損傷による白抜けが著しく生じたのに対し、第２
図に示すようにＴ　ｉ　ＣＱ　４流量を増加させるにつ
れ、即ち導電性が付与されるにつれ静電破壊が減り１０
９〜１０１０Ω・ｍ以下の抵抗率になると、静電破壊は
全く生じなくなった。

また、従来のＳｉＴｉＯＮ−層膜と上述した一層構成の
耐摩耗保護膜６に対して、高温高湿度下での腐食試験を
行ったところ、ＳｉＴ”１ＯＮ−層膜では発熱体層、導
体層部分に一部腐食が生じたのに対し、本実施例につい
ては、全く腐食は生じなかった。

さらに、ＳｉＯＮ−層膜、ＳｉＴｉＯＮ−層膜、前記二
層構成の耐摩耗保護膜６を各々形成したヘッドについて
、感熱紙を用い２４Ｖの直流電圧を連続印加して試験を
行う。この試験は、特に、サーマルヘッドに接続する駆
動用ＩＣのラッチアップ現象が生じた場合、ヘッドの発
熱体に常に（ＤＣ的に）駆動電圧（２４Ｖ）が掛かり、
これにより、発熱体は破断するが、一方で、保護膜に導
電性がある場合、温度上昇により、−層導電性を帯びる
ため、保護膜があたかも発熱体のように振舞い、紙から
発煙する（燃える）現象（以降発煙現象と呼ぶものとす
る）を確認するためのも７ ８ ので、安全性の点で重要である。ＳｉＴｉＯＮ−層膜で
は、発煙現象が生じたのに対し、ＳｉＯＮ−層膜、二層
構成の耐摩耗保護膜６については発煙現象は見られず安
全性の面でも優れていると言える。

尚、本実施例では成膜時の基板温度を３５０℃としたが
、通常サーマルヘッドを用いる場合の使用最高温度が３
５０℃であることによる。また、この程度の温度で長期
的にクラック、気泡の発生を抑えると共に、発熱体、導
体層等の下地との十分な付着力を保つため、さらに高硬
度を保つため（密度が関与）つまり耐熱性、硬度、付着
力の点で、この程度の温度は最低限必要と言える。さら
に高温度で成膜すれば無論これらの事柄は向上する方向
に向かうことは言うまでもない。

（実施例２） 本実施例では、本発明の二層構成の保護膜として、下層
の珪素（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）でなるＳｉＮ層の原料ガス
として、Ｓ　ｉ　Ｈ４，Ｎ２を用い、上層の珪素（Ｓｉ
）、チタン（Ｔｉ）、酸素（０）。

窒素（Ｎ）でなる層の原料カスとして、Ｓ　ｉ　Ｈ４゜
Ｔ　ｉ　Ｃ（ｌ　４．　Ｎ２０．　Ｎ２を用イ、プラズ
マＣＶＤ法により成膜した場合について、述べるものと
する。

成膜に用いた装置は、平行平板型（容量結合型）プラズ
マＣＶＤ装置で、電極形状は、３ｏ。

ｍｍφ、電極間隔２０ｍｍ、ＲＦ周波数１３．５６ＭＨ
ｚ。

ＲＦ電力５００ｗ、ガス圧カＩＴｏｒｒ、成膜時基板温
度３５０℃（一定）で、原料ガスを切り換えることによ
り順次積層形成する。

この際の薄膜型サーマルヘッドの基本構成を第３図（ａ
）に示す。絶縁性基板１としてアルミナの上にガラスグ
レイズ層を設けたグレイズドアルミナ基板上に、発熱体
層２．導体層（電極）３を形成し、所望のパターン形成
を施した後に、プラズマＣＶＤ法により、珪素、窒素で
なる下層４ａ（Ｓ　ｉＮ層）と珪素、チタン、酸素、窒
素でなる上１ｆＦ５（ＳｉＴｉＯＮ層）の二層構成でな
る二層構成の耐摩耗保護膜７を形成した構成を有する。

この二層構成の耐摩耗保護膜７について、特に上層５に
ついて詳しく説明するものとする。

上層５については、まず−層膜としての特性として、Ｓ
ｉＨ４流量１６ｓｅｃｍ、Ｎ２０流量１６ｓｅｃｍ。

Ｎ２流量４００ｓｅｃｍ　（一定）とし、（伯＋７）　
成ＵＮ　条件は、上述した通り）Ｔｉ（、ｅ＋流量を変
化させた際の５μｍ成膜した膜の抵抗率、膜硬度（ビッ
カース硬度〈加重５０ｇでの値〉）の変化を測定し、第
４図にその結果を示した。同図に示すように、Ｔ　ｉ　
ＣＱ　４流量を増加するのに伴い、抵抗率は減少し、硬
度は大きくなる。これは、Ｔ　ｉ　Ｃｅ　４流量を増加
するのに伴い、即ち、ＳｉＯＮ膜にＴｉを導入すること
で、Ｓ　ｉ　−０，Ｓ　ｉ　−Ｎといういずれも絶縁体
である場合に対して、Ｔｉ、ＴｉＳｉ、Ｔｉ−Ｎ等の金
属的電気伝導を示す生成物およびＴｉ　−０等の半導体
的電気伝導を示す生成物の存在により、膜に導電性が付
与され、一方、Ｔｉ−Ｎというビッカース硬度３０００
ｋｇ／画２程度という硬度を有する生成物の存在により
、膜硬度も増加するためである。また、Ｔ　ｉ　Ｃｅ　
４流量を増加するのに伴い、（１＋Ｈ−ＨＣＱ　↑の水
素引き抜き反応が増すため、Ｓｉ−Ｈ等の結合エネルギ
ーの低い生成種が減り、耐熱性が向上する。但し、この
時、膜中にｃｅが数％〜ｌｏ数％も残るため、これが、
発熱体層２．導体層（電極）３等に対し、特に吸湿下で
、腐食などの劣化をもたらすと共に、導体層２とＳｉＴ
ｉＯＮ膜の密着不良をもたらす。これに対しては、Ｓｉ
Ｈ４の代わりに、Ｓｉ２Ｈｅを用いたり、Ｎ２の代わり
にＮ２とＨ２もしくは、ＮＨ３を用いると、上述した反
応により、膜中のＣｅを抑えることが可能であるが、そ
れでも尚、膜中にＣｅは残る。従って、信頼性の観点か
らは、上層５即ち、ＳｉＴｉＯＮ−層で、保護膜とする
ことのみでは、十分とは言えず、発熱体層２．導体層３
に対して、少なくとも、ｃｅの影響を防ぐための、拡散
２反応の防止層を設ける必要がある。このためには、Ｓ
ｉリッチなＳｉＮ膜が、導体層３金属との界面における
シリサイド生成による密着性の向上とｃｅの侵入を阻止
する能力に優れている点から、十分な効果があると共に
、高耐熱性を有するため、好ましい。

１ ２ 従って、下層４ａをＳｉリッチ（Ｎ／Ｓｉ＜１．．３３
（原子比））なＳｉＮ膜とし、上層５をＳｉＴｉＯＮ膜
とした二層構成の保護膜とすることで、上層５のＳｉＴ
ｉＯＮ膜による導電性の付与、硬度の増加と、下層４ａ
のＳｉリッチなＳｉＮ膜によるＣｅによる腐食を抑える
効果および導体層３等の下地層に対する密着性の改善効
果を同時に有し、極めて高い信頼性を確保てきる。但し
、これらの性質を得るために、この二層構成の耐摩耗保
護膜７の構成上で必要なことは、上層５のＳｉＴｉＯＮ
膜の膜厚をできるだけ厚（することと、下層４ａのＳｉ
Ｎ膜の膜厚をできるだけ薄くすることが挙げられる。

特に、導電性の観点でいけば、絶縁体である下層４ａの
ＳｉＮ膜厚は、少なくとも１μｒη以下には、抑える必
要がある。

次いで、第３図（ａ）に示すように、具体的に本発明の
二層構成の耐摩耗保護膜７を、サーマルヘッドの耐摩耗
保護膜として用い、実際に、パルス幅３．６ｍ５ｅｃ、
、ライン周期１０ｍ５ｅｃ、／　ｌ　ｉ　ｎ　ｅ　、印
加電力０．３ｗ／ｄａｔで、転写紙（ＰＥＴ）を用いて
、ヘッドと転写紙を長距離摺動させた。この際、二層構
成の耐摩耗保護膜７上層５のＳｉＴｉＯＮ膜は、４．５
μｍμｍ厚層下のＳｉＮ膜は、０．５μｍ厚形成したも
のを用いた。また、上層５のＳｉＴｉＯＮ膜の抵抗率は
、第４図に示す種々の値のものを用い、比較のために、
ＳｉＯＮ−層膜（膜厚５μｍ）についても、同様のこと
を行った。

これにより、ＳｉＯＮ−層膜、即ちＩＱ＋３〜１０１４
Ω・ｍの抵抗率のものでは、静電気による発熱体ドツト
の損傷による白抜けが著しく生じたのに対し、第４図に
示すようにＴ　ｉ　ＣＱ　４流量を増加させるにつれ、
即ち導電性が付与されるにつれ静電破壊が減り、１０１
１Ω・ｍ以下の抵抗率になると、静電破壊は、全く生じ
なくなった。

また、ＳｉＴｉＯＮ−層膜と、上述した二層構成の耐摩
耗保護膜７に対して、高温□高湿度下での腐食試験を行
ったところ、ＳｉＴｉＯＮ−層膜では、発熱体層２．導
体層３部分に一部腐食が生じ、かつＳｉＴｉＯＮ膜と導
体層３の界面における剥離が生じたのに対し、この二層
構成の耐摩耗保護膜７については、全く腐食、剥離は生
じなかった。

（実施例３） ここでは、実施例２の上層のＳｉＴｉＯＮ膜。

下層のＳｉリッチなＳｉＮ膜の間に、第３図（ｂ）に示
すようなＳｉＯＮ膜を中間層として形成した三層構成の
耐摩耗保護膜を用いた場合について述べる。

この三層構成の耐摩耗保護膜８の形成に際しては、下層
４ｂのＳｉＮ膜をＳ　ｉ　Ｈ４，Ｎ２で形成した後、Ｎ
　２０ガスを徐々に増して、一定値にして成膜して中間
層４ｃのＳｉＯＮ膜を形成し、この後Ｔ１Ｃｅ４を徐々
に増して、上層５のＳｉＴｉＯＮ膜を形成する方法を採
る。この際、下層４ｂのＳｉＮ膜厚を０．３μｍとし中
間層４ｃのＳｉＯＮ膜厚０．２μｍ、上層５のＳｉＴｉ
ＯＮ膜厚を４．５μｍとした。この三層構成の耐摩耗保
護膜８の場合にも、実施例１の場合と同様に、上層５の
ＳｉＴｉＯＮ膜の抵抗率が、１０１１Ω”ｍ以下の場合
には、転写紙との摺動時に静電破壊は生じなかった。ま
た、高温高湿下での発熱体層２．導体層３の腐食および
層間剥離は生じなかった。

さらにこの三層構成の耐摩耗保護膜８．実施例２の二層
構成の耐摩耗保護膜７，ＳｉＯＮ−層膜。

ＳｉＴｉＯＮ−層膜を各々形成したサーマルヘッドにつ
いて、感熱紙を用い、２４Ｖの直流電圧を連続印加を行
う。この試験は、特にサーマルヘッドに接続する駆動用
ＩＣのラッチアップ減少が生じた場合、ヘッドの発熱体
に常に駆動電圧（２４Ｖ）が掛かりこれにより発熱体は
破断するが、一方で、保護膜に導電性がある場合、温度
上昇により一層導電性を帯びるため、保護膜があたかも
発熱体のように振舞い、紙から発煙する（燃える）現象
（以降発煙現象と呼ぶ）を確認するためのもので、安全
性の点で重要である。ＳｉＴｉＯＮ−層膜では、抵抗率
１０８Ω・ｍ以下のとき発煙現象が生じたのに対して実
施例３の三層構成の耐摩耗保護膜８では、発煙現象は、
全く生じなかった。

また、実施例２の二層構成の耐摩耗保護膜７にっ５ ６ いては下層４ａのＳｉＮを極めてＳｉリッチな膜とし、
抵抗率１０８Ω・ｍ以下にした場合には、発煙現象が生
じたが、それより大きい抵抗率の膜、即ち、実用上用い
られるＳｉＮ膜に関しては、発煙現象は生じなかった。

従って、本発明の二層構成の耐摩耗保護膜７．三層構成
の耐摩耗保護膜８については、安全性の面でも優れてい
ると言える。

加えて、実施例３の中間層４ＣのＳｉＯＮ膜の効果につ
いては、特に上層５のＳｉＴｉＯＮ膜を、例えば１０μ
ｍ以上の膜厚にする場合に、下層４ｂのＳｉＮ膜との界
面で剥離することがあり、これを防ぐ効果がある。

なお、本実施例では、成膜時の基板温度を３５０℃とし
たが、成膜温度が高い程、膜の耐熱性、硬度、付着力が
向上することは言うまでもない。

更に、本実施例では、珪素の供給源としてＳｉＨ４を用
いたが、Ｓｉ２Ｈｅを用いても、同様の結果が得られる
ことは言うまでもない。

発明の効果 ７ 以上のように、本発明の二層構成の耐摩耗保護膜、すな
わち下層が珪素、酸素、窒素でなる層、上層が珪素、チ
タン、酸素、窒素でなる層の二層構成を有し、しかも下
層は、ＳｉＨ４もしくは、Ｓｉ２Ｈ６とＮ２０．Ｎ２を
原料カスとし、上層はＳｉＨ４もしくはＳｉ２Ｈ６とＴ
　ｉ　ＣＱ、　４．Ｎ２０および、Ｎ２もしくはＮ２と
８２、あるいはＮＨ３と原料ガスとして用い、成膜時基
板温度３５０℃以上でプラズマＣＶＤ法を用いて形成し
た耐摩耗保護膜は、転写紙との摺動時に生じる静電破壊
を防止すると共に、膜硬度も大きく耐摩耗性も改善され
、耐熱性も改善される。さらに、発煙現象を防止し、加
えて、発熱体層、導体層等の腐食を防止することが可能
である。従って、二層構成の耐摩耗保護膜に用いること
で、薄膜型サーマルヘッドの信頼性を著しく向上させる
ことが可能となる。

また、下層が珪素、酸素、窒素でなる層、上層が珪素、
チタン、酸素、窒素でなる層の二層構成を有し、しかも
下層は、ＳｉＨ４もしくは、Ｓｉ２ＨｅとＮ２０．Ｎ２
を原料ガスとし、上層は８ ＳｉＨ４もしくはＳｉ２Ｈ６とＴ１Ｃｅ４．Ｎ２０およ
び、Ｎ２もしくはＮ２とＨ２、あるいはＮ　Ｈ３を原料
ガスとして用い、プラズマＣＶＤ法を用いて形成した耐
摩耗保護膜、もしくは、上層と下層の間に珪素、酸素、
窒素でなる中間層をＳ　ｉ　Ｈ４もしくは、Ｓｉ２Ｈ６
と、Ｎ２０．Ｎ２を原料ガスとして用い形成した三層構
成の耐摩耗保護膜は、転写紙との摺動時に生じる静電破
壊を防止すると共に膜硬度も太き（耐摩耗性も改善され
耐熱性も改善される。さらに、発煙現象を防止し、加え
て発熱体層、導体層等の下地層の腐食を防止することお
よび、下地層との密着性を向上することが可能である。

従って、二層構成の耐摩耗保護膜、三層構成の耐摩耗保
護膜を耐摩耗保護膜に用いることで、薄膜型サーマルヘ
ッドの信頼性を著しく向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の耐
摩耗保護膜に用いた薄膜型サーマルヘッドの構成断面図
、第２図は本発明の一実施例の二層構成の耐摩耗保護膜
の上層（ＳｉＴｉＯＮ膜）の抵抗率、硬度のＴ、ｉＣＣ
！４流量に対する依存性を示す特性図、第４図は本発明
の二層構成の耐摩耗保護膜、三層構成の耐摩耗保護膜の
上層（ＳｉＴｉＯＮ膜）の抵−抗率、硬度のＴ　ｉ　Ｃ
Ｑ、　４流量に対する依存性を示す特性図である。 ４．４ａ、４ｂ・・・・・・下層、４ｃ・・・・・・中
間層、５・・・・・・上層、６．７．８・・・・・・耐
摩耗保護膜。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板と、この基板上に設けた多数の発熱体
   列と、この発熱体列の上に設けた耐摩耗保護膜とを備え
   、前記耐摩耗保護膜は二層構成からなり、この二層構成
   の耐摩耗保護膜は、珪素、酸素、窒素でなる下層と、珪
   素、チタン、酸素、窒素を主成分とする上層とからなる
   ことを特徴とする薄膜型サーマルヘッド。
2. （２）絶縁性基板上に設けた多数の発熱体列上に、プラ
   ズマＣＶＤ法により、珪素、酸素、窒素からなる下層と
   珪素、チタン、酸素、窒素を主成分とする上層とからな
   る二層構成の耐摩耗保護膜を形成することを特徴とする
   薄膜型サーマルヘッドの製造方法。
3. （３）二層構成の耐摩耗保護膜をプラズマＣＶＤ法によ
   り形成する際の原料ガスとして、下層は、ＳｉＨ＿４も
   しくはＳｉ＿２Ｈ＿６とＮ＿２Ｏ、Ｎ＿２を用い、上層
   は、ＳｉＨ＿４もしくはＳｉ＿２Ｈ＿６と、ＴｉＣｌ＿
   ４、Ｎ＿２Ｏと、Ｎ＿２もしくは、Ｎ＿２とＨ＿２ある
   いはＮＨ＿３を用いることを特徴とする請求項２記載の
   薄膜型サーマルヘッドの製造方法。
4. （４）少なくとも基板温度３５０℃以上とし、原料ガス
   を用いたプラズマＣＶＤ法により二層構成の耐摩耗保護
   膜を形成することを特徴とする請求項２記載の薄膜型サ
   ーマルヘッドの製造方法。
5. （５）絶縁性基板と、この基板上に設けた多数の発熱体
   列と、この発熱体列の上に設けた耐摩耗保護膜とを備え
   、前記耐摩耗保護膜は二層構成からなり、この二層構成
   の耐摩耗保護膜は、珪素、窒素でなる下層と、珪素、チ
   タン、酸素、窒素を主成分とする上層とからなることを
   特徴とする薄膜型サーマルヘッド。
6. （６）絶縁性基板上に設けた多数の発熱体列上に、プラ
   ズマＣＶＤ法により、珪素、窒素からなる下層と珪素、
   チタン、酸素、窒素を主成分とする上層とからなる二層
   構成の耐摩耗保護膜を形成することを特徴とする薄膜型
   サーマルヘッドの製造方法。
7. （７）二層構成の耐摩耗保護膜をプラズマＣＶＤ法によ
   り形成する際の原料ガスとして、下層は、ＳｉＨ＿４も
   しくはＳｉ＿２Ｈ＿６とＮ＿２を用い、上層は、ＳｉＨ
   ＿４もしくはＳｉ＿２Ｈ＿６と、ＴｉＣｌ＿４、Ｎ＿２
   Ｏと、Ｎ＿２もしくは、Ｎ＿２とＨ￥２あるいはＮＨ＿
   ３を用いることを特徴とする請求項６記載の薄膜型サー
   マルヘッドの製造方法。
8. （８）絶縁性基板と、この基板上に設けた多数の発熱体
   列と、この発熱体列の上に設けた耐摩耗保護膜とを備え
   、前記耐摩耗保護膜は三層構成からなり、この三層構成
   の耐摩耗保護膜は、珪素、窒素でなる下層と、珪素、酸
   素、窒素でなる中層と、珪素、チタン、酸素、窒素を主
   成分とする上層とからなることを特徴とする薄膜型サー
   マルヘッド。
9. （９）耐摩耗保護膜が、いずれもプラズマＣＶＤ法を用
   いて形成されたものであることを特徴とする請求項１、
   ５または８記載の薄膜型サーマルヘッド。
10. （１０）絶縁性基板上に設けた多数の発熱体列上に、プ
    ラズマＣＶＤ法により、珪素、窒素からなる下層と珪素
    、酸素、窒素からなる中層と珪素、チタン、酸素、窒素
    を主成分とする上層とからなる三層構成の耐摩耗保護膜
    を形成することを特徴とする薄膜型サーマルヘッドの製
    造方法。
11. （１１）二層構成の耐摩耗保護膜をプラズマＣＶＤ法に
    より形成する際の原料ガスとして、下層は、ＳｉＨ＿４
    もしくはＳｉ＿２Ｈ＿６とＮ＿２を用い、中層は、Ｓｉ
    Ｈ＿４もしくはＳｉ＿２Ｈ＿６とＮ＿２Ｏ、Ｎ＿２を用
    い、上層は、ＳｉＨ＿４もしくはＳｉ＿２Ｈ＿６と、Ｔ
    ｉＣｌ＿４、Ｎ＿２Ｏと、Ｎ＿２もしくは、Ｎ＿２とＨ
    ＿２あるいはＮＨ＿３を用いることを特徴とする請求項
    １０記載の薄膜型サーマルヘッドの製造方法。