JPH03248861A - Sputter target and abrasion resistant film as well as thermal head, which are utilizing it - Google Patents

Sputter target and abrasion resistant film as well as thermal head, which are utilizing it

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JPH03248861A
JPH03248861A JP4824890A JP4824890A JPH03248861A JP H03248861 A JPH03248861 A JP H03248861A JP 4824890 A JP4824890 A JP 4824890A JP 4824890 A JP4824890 A JP 4824890A JP H03248861 A JPH03248861 A JP H03248861A
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隆 石上
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誠 菊地
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Abstract

PURPOSE:To obtain stable sputter target by a method wherein the sputter target is constituted of a material containing the predetermined amount of at least one kind (excluding a case in which only zirconium oxide is contained) selected from titanium oxide, zirconium oxide and hafnium oxide and a balance is silicon oxide substantially. CONSTITUTION:The oxide of IVa group metal of Ti, Zr and Hf, which are contained in silicon nitride sputter target, improves the toughness of a sputter film obtained and increases the stability of composition of the target itself whereby a sputter rate is improved and the deterioration of the sputter rate due to the kind of sputter gas is prevented. The content of the sputter target is preferably within the range of 1mol%-40mol% as the total amount of oxide of the IVa group metal. When the content of the oxide of IVa group metal is less than 1mol%, the strength of an obtained sputter film is not sufficient while the content of the same exceeds 40mol%, the IVa group metal is readily separated out as a metallic constituent and there is possibility to invite the deterioration of the insulating property of the sputter film. One kind or more than two kinds of the oxides of the IVa group metal can be used by mixing them; however, the independent use of zirconium oxide should be excluded.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、サーマルヘッドや密着センサなどに用いられ
る保護膜の形成に好適なスパッタタゲットとそれを用い
て形成した耐摩耗性被膜、さらにはこの耐摩耗性被膜を
保護膜として用いたす−マルヘッドに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a sputter target suitable for forming a protective film used in thermal heads, contact sensors, etc., and a wear-resistant sputter target formed using the sputter target. The present invention relates to a wear-resistant coating and a multi-head using this wear-resistant coating as a protective coating.

(従来の技術) サーマルヘッドは、少音、省保守、低ランニングコスト
などの利点を生かして、ファクシミリ、ワードプロセッ
サ用プリンタなどの各種記録装置に多用されるようにな
ってきている。一方、各種電子機器には小型化、低価格
化、低電力化が要請されており、サーマルヘッドにも小
型で安価で、かつ高効率のものが望まれている。
(Prior Art) Thermal heads have come to be widely used in various recording devices such as facsimiles and word processor printers due to their advantages such as low noise, low maintenance, and low running costs. On the other hand, various electronic devices are required to be smaller, lower in price, and lower in power consumption, and thermal heads are also desired to be small, inexpensive, and highly efficient.

このような要望を満たすサーマルヘッドとして、保温層
としてポリイミド樹脂など・の耐熱性に優れ、低い熱拡
散率を有する樹脂を用いたサーマルヘッドが注目されて
いる。
As a thermal head that satisfies such demands, a thermal head using a resin having excellent heat resistance and low thermal diffusivity, such as polyimide resin, as a heat insulating layer is attracting attention.

上記した保温層として耐熱性樹脂を用いたサーマルヘッ
ドは、たとえば以下に示すような構造を有している。
The thermal head using a heat-resistant resin as the heat insulating layer described above has, for example, a structure as shown below.

すなわち上記サーマルヘッドは、金属基板上にポリイミ
ド樹脂などからなる保温層が設けられ、この保温層上に
発熱抵抗体層、個別電極および共通電極となる導電層が
順に形成され、最外表面を81−ON% S13 N 
4 、StCなどからなる保護膜で被覆することによっ
て構成されている。
That is, in the above thermal head, a heat insulating layer made of polyimide resin or the like is provided on a metal substrate, and a heating resistor layer, an individual electrode, and a conductive layer serving as a common electrode are sequentially formed on this heat insulating layer. -ON% S13 N
4. It is constructed by coating with a protective film made of StC or the like.

上記保護膜としては、酸化防止膜と耐摩耗膜を別々の層
として設けたり、必要に応じて接着層を設ける場合もあ
る。また、保温層をアッシング処理などから保護し、抵
抗層形成時の抵抗値制御を容易にし、さらにワイヤーボ
ンディング性を改善するために、保温層と発熱抵抗体層
間に5i02、SIN % StCなどからなる下地層
を設けることも行われている。
As the above-mentioned protective film, an anti-oxidation film and a wear-resistant film may be provided as separate layers, or an adhesive layer may be provided as necessary. In addition, in order to protect the heat insulating layer from ashing processing, etc., to facilitate resistance value control during the formation of the resistance layer, and to further improve wire bonding properties, a layer of 5i02, SIN% StC, etc. is used between the heat insulating layer and the heating resistor layer. A base layer is also provided.

このようなサーマルヘッドは、耐熱性および何着力の面
では充分にサーマルヘッドの動作に耐えられることは確
認されている。しがし、このサーマルヘッドをファクシ
ミリなどの装置に組み込んで走行テストを行った結果、
走行中に異常な抵抗値変化を示し、印字に影響を及ぼす
現象が多々認められた。
It has been confirmed that such a thermal head can sufficiently withstand the operation of the thermal head in terms of heat resistance and bonding force. However, as a result of running tests incorporating this thermal head into devices such as facsimile machines, we found that
Abnormal resistance value changes were observed during running, and many phenomena were observed that affected printing.

このような異常な抵抗値変化を示した特異点を詳細に調
べた結果、サーマルヘッドと感熱紙の間に巻き込まれた
塵芥などの異物がサーマルヘッドの保護膜に亀裂(クラ
ック)を生じさせ、亀裂が発熱抵抗体まで達した場合に
、特異点が生じることがわかってきた。しかも、従来の
グレーズガラス層を有するアルミナ基板を高抵抗基体と
して用いた場合や、ガラス層を有する金属基体を高抵抗
基体として用いた場合には、他の構成が同じサーマルヘ
ッドでもこのような現象は認められず、保温層として樹
脂を用いた場合に特有な現象であ、ることを本発明者ら
は見出だした。
A detailed investigation of the singular point that caused such an abnormal change in resistance revealed that foreign matter such as dust caught between the thermal head and the thermal paper caused cracks in the thermal head's protective film. It has been found that a singularity occurs when a crack reaches the heating resistor. Moreover, when a conventional alumina substrate with a glazed glass layer is used as a high-resistance substrate, or when a metal substrate with a glass layer is used as a high-resistance substrate, this phenomenon occurs even with a thermal head having the same other configurations. The present inventors found that this phenomenon was not observed and was unique to the case where a resin was used as the heat-retaining layer.

これは、ガラス層を保温層として用いた場合、ガラス層
は硬度が高く、また保護膜と同程度の変形しか生じない
ために、保護膜の局部的な変形が阻止されるのに対し、
ポリイミドなどの樹脂は弾性が大きく、変形能が保護膜
より著しく太きいため、保護膜に局所的な集中荷重が加
わった場合、樹脂からなる保温層は大きく変形するが、
保護膜はこの変形に追従できず、保護膜が割れてしまう
ためと考えられる。
This is because when a glass layer is used as a heat insulating layer, the glass layer has high hardness and only deforms to the same extent as the protective film, which prevents local deformation of the protective film.
Resins such as polyimide have high elasticity and deformability that is significantly greater than that of the protective film, so when a localized concentrated load is applied to the protective film, the heat insulating layer made of resin will deform significantly.
This is thought to be because the protective film cannot follow this deformation and breaks.

このため、種々の保護膜材料について検討が重ねられて
いるが、Ta205や5i02は硬度に乏しく、また5
j3N 4.5jCSAI203などは靭性に乏しく、
いずれもクラックが発生し易いため、実用的な使用に耐
え得るものではないことが本発明者らによって明らかに
なりつつある。
For this reason, various protective film materials have been studied, but Ta205 and 5i02 have poor hardness, and
j3N 4.5j CSAI203 etc. have poor toughness,
The inventors of the present invention have found that both of them are susceptible to cracking and cannot withstand practical use.

一方、−船釣なりラックの発生を防止できる保護膜材料
として、特開昭(io−4077号公報、同62−39
68号公報に記載されている、高硬度、高靭性の5t−
AI−0−Nを主体とするサイアロン膜が注目されてい
る。
On the other hand, as a protective film material that can prevent the occurrence of boat fishing rack,
High hardness and high toughness 5t-
Sialon membranes mainly composed of AI-0-N are attracting attention.

しかしながら、上述したサイアロン膜は、Ar雰囲気中
でスパッタリングを行った場合、スパッタレートが低く
、シかもこの雰囲気中ではA1が金属成分として析出し
やすく、絶縁性が低下するという問題があった。
However, the above-described sialon film has a problem in that the sputtering rate is low when sputtering is performed in an Ar atmosphere, and A1 is likely to precipitate as a metal component in this atmosphere, resulting in a decrease in insulation properties.

この人1が析出するという問題は、Arに5%〜10%
程度の02またはN2を添加することにより改善される
が、スパッタレートがさらに低下し、コストアップの要
因となっている。
The problem that this person 1 precipitates is 5% to 10% in Ar.
Although this can be improved by adding a certain amount of O2 or N2, the sputtering rate further decreases, causing an increase in cost.

(発明が解決しようとする課題) 上述したように、サーマルヘッドでは、保温層としてポ
リイミド樹脂などの低い熱拡散率を有する樹脂を用いる
ことによって、熱効率に優れ、曲げ加工か可能で小型化
し易いという長所がf1与される反面、樹脂層が軟かい
ために、塵芥などの巻き込みによって保護膜に局所的な
応力が加わった際に、樹脂層と保護膜との変形量に大き
な差があるために亀裂が生じ、これが発熱抵抗体まで達
すると、抵抗値異常を起こし、印字性能を劣化させてし
まうという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As mentioned above, in a thermal head, by using a resin having a low thermal diffusivity such as polyimide resin as a heat insulating layer, it has excellent thermal efficiency, can be bent, and can be easily miniaturized. On the other hand, since the resin layer is soft, there is a large difference in the amount of deformation between the resin layer and the protective film when local stress is applied to the protective film due to entrainment of dust, etc. There is a problem in that when cracks occur and reach the heating resistor, the resistance value becomes abnormal and the printing performance deteriorates.

このような問題は、サーマルヘッドに限らず、完全密着
型センサなどの固体デバイスにおいても同様に生じてい
る。
Such problems occur not only in thermal heads but also in solid-state devices such as fully contact type sensors.

本発明は、このような従来の課題に対処するためになさ
れたもので、局所的な応力が加わった場合にもクラック
の発生がなく、信頼性の高い保護膜を形成することがで
き、長時間の使用に際しターゲットの組成およびスパッ
タ膜の特性にほとんど変化を生じさせない、安定なスパ
ッタターゲット、それを用いて形成した耐摩耗被膜、お
よび印字性能の安定性に優れたサーマルヘッドを提供す
ることを目的としている。
The present invention was made to address these conventional problems, and it is possible to form a highly reliable protective film that does not generate cracks even when local stress is applied, and has a long lifespan. To provide a stable sputtering target that causes almost no change in target composition and sputtered film properties over time, a wear-resistant coating formed using the same, and a thermal head with excellent printing performance stability. The purpose is

[発明の構成] (課題を解決するための手段) すなわち本発明における第1のスパツタタゲットは、酸
化チタン、酸化ジルコニウムおよび酸化ハフニウムから
選ばれた少なくとも 1種(ただし、酸化ジルコニウム
単独の場合を除く)1m。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, the first sputter target in the present invention is made of at least one selected from titanium oxide, zirconium oxide, and hafnium oxide (however, in the case of using only zirconium oxide, (excluding) 1m.

1%〜40mol%を含有し、残部が実質的に窒化ケイ
素からなることを特徴としており、第2のスバ・ツタタ
ーゲットは、酸化チタン、酸化ジルコニウムおよび酸化
ハフニウムから選ばれた少なくとも 1種1mol%〜
40mol%と、酸化イツトリウムおよび酸化アルミニ
ウムから選ばれた少なくとも 1種(ただし、酸化イツ
トリウム単独の場合の酸化ジルコニウムの単独使用を除
く ) 0.05mol%〜10mol%とを含有し、
残部が実質的に窒化ケイ素からなることを特徴としてい
る。
The second Suba/Ivy target contains 1 mol% of at least one selected from titanium oxide, zirconium oxide, and hafnium oxide. ~
40 mol%, and 0.05 mol% to 10 mol% of at least one selected from yttrium oxide and aluminum oxide (excluding the use of zirconium oxide alone in the case of yttrium oxide alone),
It is characterized in that the remainder essentially consists of silicon nitride.

また、本発明の耐摩耗性被膜は、上記スパッタターゲッ
トを用いて形成したスパッタ膜からなる耐摩耗性被膜で
あって、少なくともその組織の一部がアモルファス状態
であることを特徴としている。
Further, the wear-resistant coating of the present invention is a wear-resistant coating made of a sputtered film formed using the above sputter target, and is characterized in that at least a part of its structure is in an amorphous state.

さラニ、本発明のサーマルヘッドは、耐熱樹脂層を有す
る支持基体と、前記耐熱樹脂層上に配置された発熱抵抗
体層と、この発熱抵抗体層上に設けられ、該発熱抵抗体
への給電用の電極導体層と、これら発熱抵抗体および電
極導体層を保護する保護膜とを有するサーマルヘッドに
おいて、前記保護膜が、上記した耐摩耗性被膜により構
成されていることを特徴としている。
Sarani, the thermal head of the present invention includes a support base having a heat-resistant resin layer, a heating resistor layer disposed on the heat-resistant resin layer, and a heating resistor layer provided on the heating resistor layer. A thermal head having an electrode conductor layer for power supply and a protective film for protecting the heating resistor and the electrode conductor layer is characterized in that the protective film is constituted by the above-described wear-resistant coating.

上記第1の窒化ケイ素系スパッタターゲット中に含まれ
るTi、ZrおよびHf’のIVa族金属の酸化物は、
得られるスパッタ膜の靭性を高めるとともに、ターゲッ
ト自体の組成安定性を高めることにより、スパッタレー
トを向上させ、かつスパッタガスの種類によるスパッタ
レートの低下を防止するものであり、その含有量はIV
a族金属の酸化物の合計量として1IIlo1%〜40
mol%の範囲である。
The IVa group metal oxides of Ti, Zr and Hf' contained in the first silicon nitride sputtering target are:
By increasing the toughness of the resulting sputtered film and increasing the compositional stability of the target itself, it improves the sputtering rate and prevents the sputtering rate from decreasing due to the type of sputtering gas, and its content is IV
1IIlo1% to 40 as the total amount of oxides of group a metals
The range is mol%.

これらIVa族金属の酸化物の含有量が1mol%未満
ては、得られるスパッタ膜の強度が充分ではなく、一方
40mol%を超えると、IVa族金属が金属成分とし
て析出しやすくなり、スパッタ膜の絶縁性の低下を招く
恐れがある。より好ましい含有量としては、5mol%
〜20mol%の範囲である。
If the content of these IVa group metal oxides is less than 1 mol%, the resulting sputtered film will not have sufficient strength, while if it exceeds 40 mol%, the IVa group metal will tend to precipitate as a metal component, and the sputtered film will have insufficient strength. This may lead to a decrease in insulation properties. A more preferable content is 5 mol%
It is in the range of ~20 mol%.

上記IVa族金属の酸化物は、1種または2種以上を混
合して用いることができるが、本発明では酸化ジルコニ
ウムの単独使用を除くものとする。
The above IVa group metal oxides can be used alone or in combination of two or more, but the present invention excludes the use of zirconium oxide alone.

また、第2の窒化ケイ素系スパッタターゲット中に含ま
れる酸化イツトリウムおよび酸化アルミニウムは、上記
したIVa族金属の酸化物との併用によって、上述した
効果をさらに高めるとともに、ターゲット自体の製造を
より容易にするものであり、その含有量は酸化イツトリ
ウムおよび酸化アルミニウムの合計量として0.05m
ol%〜lomol%の範囲である。
In addition, yttrium oxide and aluminum oxide contained in the second silicon nitride-based sputtering target can be used in combination with the above-mentioned IVa group metal oxide to further enhance the above-mentioned effects and to make the target itself easier to manufacture. The total content of yttrium oxide and aluminum oxide is 0.05 m
It ranges from ol% to lomol%.

また、この第2のスパッタターゲットにおけるIVa族
金属の酸化物の含有量は、上記第1のスパッタターゲッ
トと同様に1mol%〜40rIlo1%の範囲であり
、酸化イツトリウムおよび酸化アルミニウムの含有量は
、上記IVa族金属の酸化物の含有量を0 考慮して決定されるが、より好ましい含有量としては0
.3mol%〜1mol%の範囲である。
Further, the content of the IVa group metal oxide in this second sputter target is in the range of 1 mol% to 40rIlo1%, similar to the above first sputter target, and the content of yttrium oxide and aluminum oxide is in the range of 1 mol% to 40rIlo1%, as in the above-mentioned first sputter target. It is determined by considering the content of oxides of group IVa metals, but the more preferable content is 0.
.. It is in the range of 3 mol% to 1 mol%.

上記酸化イツトリウムおよび酸化アルミニウムの含有量
の限定理由は、以下の通りである。
The reasons for limiting the contents of yttrium oxide and aluminum oxide are as follows.

すなわち、それらの含有量が0.05mol%未満では
、得られるスパッタ膜の強度向上効果が充分ではなく、
一方10mol%を超えると、YやAIが金属成分とし
て析出しやすくなり、スパッタ膜の絶縁性の低下を招く
恐れがある。
That is, if their content is less than 0.05 mol%, the strength improvement effect of the resulting sputtered film will not be sufficient;
On the other hand, if it exceeds 10 mol %, Y and AI tend to precipitate as metal components, which may lead to a decrease in the insulation properties of the sputtered film.

上記酸化イツトリウムおよび酸化アルミニウムは、これ
らの少なくとも 1種を含有させることによって上記効
果か得られるが、双方を含有させることがより好ましい
。なお、本発明では酸化イツトリウム単独の場合の酸化
ジルコニウムの単独使用を除くものとする。
The above effects can be obtained by containing at least one of yttrium oxide and aluminum oxide, but it is more preferable to contain both of them. Note that the present invention excludes the use of zirconium oxide alone in the case of yttrium oxide alone.

本発明のスパッタターゲットの具体的な組成としては、
たとえば第1表に示すような組成が例示される。
The specific composition of the sputter target of the present invention is as follows:
For example, the compositions shown in Table 1 are exemplified.

(以下余白) 1 2 本発明のスパッタターゲットは、たとえば通常のセラミ
ックス焼結体と同様に、常圧焼結法、雰囲気加圧焼結法
、ホットプレス法、HIP法などの焼結法によって作製
される。
(The following is a blank space) 1 2 The sputter target of the present invention is produced by a sintering method such as a normal pressure sintering method, an atmosphere pressure sintering method, a hot press method, or a HIP method, for example, like a normal ceramic sintered body. be done.

このような焼結法によって得られる本発明のスパッタタ
ーゲットは、その焼結密度を理論密度の60%〜95%
の範囲とすることが好ましい。これは、焼結密度を比較
的小さくすることによって、スパッタレートの向上が図
れるためである。また、焼結密度が理論密度の60%未
満であると、バッキングプレートと接合する際に用いる
ろう材が焼結体内に侵入しやすいとともに加工性が低下
し、また95%を超えると、スパッタレートの低下を招
くとともに、バッキングプレー1・との熱膨張差による
熱応力割れが発生しやすくなるためである。
The sputter target of the present invention obtained by such a sintering method has a sintered density of 60% to 95% of the theoretical density.
It is preferable to set it as the range of. This is because the sputtering rate can be improved by making the sintering density relatively low. Furthermore, if the sintered density is less than 60% of the theoretical density, the brazing filler metal used for bonding with the backing plate will easily penetrate into the sintered body and the workability will decrease, and if it exceeds 95%, the sputter rate will be reduced. This is because not only does this lead to a decrease in the performance of the backing plate, but also thermal stress cracking is likely to occur due to the difference in thermal expansion with the backing play 1.

また、本発明の耐摩耗性被膜は、上記した本発明のスパ
ッタターゲットを用いて形成されたスパッタ膜からなる
ものであって、その組織の少なくとも一部はアモルファ
スからなるものである。
Further, the wear-resistant coating of the present invention is made of a sputtered film formed using the above-described sputtering target of the present invention, and at least a portion of its structure is amorphous.

このようなアモルファス状態のスパッタ膜は、3 優れた靭性を示し、かつ高硬度を有することから、耐摩
耗性被膜として好適なものとなる。
Such an amorphous sputtered film exhibits excellent toughness and high hardness, making it suitable as a wear-resistant coating.

なお、本発明の耐摩耗性被膜の組成分は、上記ターゲッ
トと同一となるが、その組成比はスパッタ条件などによ
って異なるため、必ずしも一致しない。
The composition of the wear-resistant coating of the present invention is the same as that of the above-mentioned target, but the composition ratio differs depending on sputtering conditions and so on, and therefore does not necessarily match.

上記耐摩耗性被膜は、本発明のスパッタターゲットを用
い、通常のスパッタ条件下でスパッタリングを行うこと
により形成される。スパッタガスとしては、不活性ガス
が用いられるが、■a族金属、YおよびAIなどが金属
成分として析出することを防止する上で、酸素や窒素を
5%〜10%程度含むアルゴンガスとすることが好まし
い。
The above-mentioned wear-resistant coating is formed by sputtering using the sputter target of the present invention under normal sputtering conditions. An inert gas is used as the sputtering gas, but argon gas containing about 5% to 10% of oxygen and nitrogen is used to prevent Group A metals, Y, AI, etc. from precipitating as metal components. It is preferable.

上記耐摩耗性被膜は、高硬度、優れた膜破壊強度などを
有し、かつ被着基体との密着性に優れることから、サー
マルヘッドや密着型センサなどの保護膜として好適であ
る。
The above-mentioned wear-resistant coating has high hardness, excellent film breaking strength, and excellent adhesion to the adherend substrate, and is therefore suitable as a protective film for thermal heads, contact type sensors, and the like.

そして、本発明のサーマルヘッドは、保温層としてポリ
イミド樹脂などからなる樹脂層を用いたサーマルヘッド
の保護膜として、上記した本発明]4 の耐摩耗性被膜を用いたものである。なお、上記耐摩耗
性被膜は、発熱抵抗体層や電極導体層の酸化防止膜とし
ても機能する。
The thermal head of the present invention uses the above-mentioned wear-resistant coating of the present invention]4 as a protective film of a thermal head that uses a resin layer made of polyimide resin or the like as a heat insulating layer. Note that the above-mentioned wear-resistant coating also functions as an oxidation-preventing film for the heating resistor layer and the electrode conductor layer.

(作 用) 本発明のスパッタターゲットは、窒化ケイ素を主成分と
して、IVa族金属の酸化物、酸化イツトリウム、酸化
アルミニウムなどを含んでいる。
(Function) The sputter target of the present invention contains silicon nitride as a main component, and oxides of group IVa metals, yttrium oxide, aluminum oxide, and the like.

ここで、このような組成を有するスパッタターゲットを
用いてスパッタリングを行った場合、窒化ケイ素を主成
分とするスパッタ膜が有する高硬度を維持した上で、金
属成分としてIVa族金属、Y1A+などがスパッタ膜
中に適度に分散されるため、スパッタ膜の靭性が大幅に
向上し、優れた耐摩耗性が付与されるとともに、クラッ
クなどの発生が防止される。また、本発明のスパッタタ
ーゲットはスパッタレートが高く、かつスパッタガスと
してArガス中に02やN2を添加したものを用いても
スパッタレートの低下がほとんどないため、短時間で優
れた特性を有するスパッタ膜が得られる。
Here, when sputtering is performed using a sputter target having such a composition, the high hardness of the sputtered film mainly composed of silicon nitride is maintained, and the metal components such as IVa group metals and Y1A+ are sputtered. Since it is appropriately dispersed in the film, the toughness of the sputtered film is greatly improved, giving it excellent wear resistance and preventing the occurrence of cracks. In addition, the sputter target of the present invention has a high sputter rate, and even when Ar gas containing 02 or N2 is used as the sputter gas, the sputter rate hardly decreases, so the sputter target has excellent properties in a short time. A membrane is obtained.

また、上記スパッタターゲットを用いて形成し5 たスパッタ膜はアモルファス状態であり、靭性を高める
ので、高品質の耐摩耗性被膜が得られる。
Further, the sputtered film formed using the above sputter target is in an amorphous state and has increased toughness, so that a high quality wear-resistant coating can be obtained.

さらに、この耐摩耗性被膜を樹脂保温層を有するサーマ
ルヘッドの保護膜として用いることで、樹脂層の変形能
に起因して発生する保護膜のクラックが防止されるため
、長期間安定して使用することが可能なサーマルヘッド
が得られる。
Furthermore, by using this wear-resistant coating as a protective film for a thermal head that has a resin heat-insulating layer, cracks in the protective film that occur due to the deformability of the resin layer are prevented, so it can be used stably for a long period of time. A thermal head capable of

(実施例) 以下、本発明の実施例について説明する。(Example) Examples of the present invention will be described below.

実施例1 平均粒径0.5μ口のSi3N4粉末中に、TiO2が
5mol%含まれるように、平均粒径0.03μmのT
iO2粉末を加え、ボールミルによりエタノール中で1
2時間混合分散した後、乾燥して原料粉末を作製した。
Example 1 T with an average particle size of 0.03 μm was added so that 5 mol% of TiO2 was contained in Si3N4 powder with an average particle size of 0.5 μm.
Add iO2 powder and mill in ethanol by ball milling.
After mixing and dispersing for 2 hours, the mixture was dried to produce a raw material powder.

次に、上記原料粉末をN2雰囲気中、1775℃×2時
間の条件でホットプレス焼結し、次いでダイヤモンド切
削を行って、直径203mm X厚さ 8mmのスパッ
タターゲットを得た。
Next, the raw material powder was hot-press sintered in an N2 atmosphere at 1775° C. for 2 hours, and then diamond-cut to obtain a sputter target with a diameter of 203 mm and a thickness of 8 mm.

このようにして得たスパッタターゲットを用い6 て、サーマルヘッドの保護膜を形成した。Using the sputtering target thus obtained, 6 Then, a protective film for the thermal head was formed.

第1図は、この実施例で使用したサーマルヘッドの構成
を示す図であり、たとえば下記に示すような方法により
製造される。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of the thermal head used in this example, which is manufactured, for example, by the method shown below.

まず、たとえばCrを18重量%含有する厚さ0.5m
m程度のPe合金からなる金属基板1をレベリング後、
所定の寸法に切断し、ぼり取り後、有機溶剤中にて脱脂
洗浄し、50℃〜70℃に保持した希硫酸中に浸漬して
、表面に形成されている酸化物層を除去するとともに表
面をミクロ的に荒らすための活性化処理を行う。
First, for example, a thickness of 0.5 m containing 18% by weight of Cr.
After leveling the metal substrate 1 made of a Pe alloy of about m,
After cutting to specified dimensions and scraping, degrease and wash in an organic solvent, and immerse in dilute sulfuric acid maintained at 50°C to 70°C to remove the oxide layer formed on the surface and clean the surface. Activation treatment is performed to microscopically destroy.

次に、ポリアミック酸をN−メチル−2−ピロリドンな
どの溶剤を用いて所定の粘度に調整し、上記金属基板1
上に所定の膜厚に塗布し、焼成炉を用いて50℃で1時
間、80℃で30分、次いで120℃で30分、250
℃で1時間、450℃で1時間というような条件で加熱
処理を行い、溶剤成分を除去するとともに、脱水環化反
応を進行させて成膜し、耐熱樹脂であるポリイミド樹脂
からなる保温層2を形成する。
Next, the polyamic acid is adjusted to a predetermined viscosity using a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, and the metal substrate is
250° C. for 1 hour at 50°C, 30 minutes at 80°C, then 30 minutes at 120°C using a baking furnace.
℃ for 1 hour and 450℃ for 1 hour to remove the solvent component and proceed with the dehydration cyclization reaction to form a film. form.

 7 次いで、上記保温層2上に5iHnガスとN2ガスおよ
びSiH4ガスとCH4ガスを用いて、基板温度150
℃〜300℃によるプラズマCVDで、連続してSiN
層31およびSi0層32からなる下地層3を形成する
7 Next, using 5iHn gas, N2 gas, SiH4 gas, and CH4 gas on the heat insulating layer 2, the substrate temperature was set to 150.
SiN is continuously deposited by plasma CVD at temperatures between ℃ and 300℃.
A base layer 3 consisting of a layer 31 and a Si0 layer 32 is formed.

次に、Ta−8i02からなる発熱抵抗体層4、さらに
AIからなる電極導体層を形成し、ウェットエツチング
やドライエツチングにより発熱部5となる開口部が設け
られるようにパターニングし、個別電極6および共通電
極7を形成する。
Next, a heating resistor layer 4 made of Ta-8i02 and an electrode conductor layer made of AI are formed and patterned by wet etching or dry etching so that openings that will become heating parts 5 are provided, and individual electrodes 6 and A common electrode 7 is formed.

この後、上記発熱部5が少なくとも被覆されるように、
スパッタリングによって保護膜8を形成する。なお、こ
の保護膜8の厚さは、通常1μm〜7μ■、好ましくは
2μm〜4μ■である。
After that, so that the heat generating part 5 is at least covered,
A protective film 8 is formed by sputtering. The thickness of the protective film 8 is usually 1 μm to 7 μm, preferably 2 μm to 4 μm.

そして、上記保護膜8の形成にあたって、この実施例の
スパッタターゲットを用い、02を5%含むArガス中
において、高周波マグネトロンスパッタリングで2kW
の出力条件でスパッタリングを行って保護膜8を形成し
、この実施例のサーマルヘッドを得た。
Then, in forming the protective film 8, using the sputtering target of this example, high-frequency magnetron sputtering was performed at 2 kW in Ar gas containing 5% O2.
A protective film 8 was formed by sputtering under the following output conditions, and the thermal head of this example was obtained.

 8 このようにして得たサーマルヘッドを用いて、以下に示
ず特性評価を行った。
8 Using the thermal head obtained in this way, characteristics evaluations were performed not shown below.

■ 薄膜用超微少ヌープ硬度計を用いて、硬度を測定し
た。
■ Hardness was measured using an ultra-fine Knoop hardness tester for thin films.

■ 膜破壊時に発生するAE(アコースティックエミッ
ション)を検知するセンサーを有するスクラッチ試験機
を用いて、膜破壊強度を測定した。
(2) Membrane destruction strength was measured using a scratch tester equipped with a sensor that detects AE (acoustic emission) generated at the time of membrane destruction.

また、保護膜を形成する際のスパッタレートを測定した
。これらの結果を第2表に示す。
In addition, the sputtering rate when forming the protective film was measured. These results are shown in Table 2.

実施例2〜20 第2表に示す組成のスパッタターゲットをそれぞれ実施
例1と同一条件下で作製し、これらのスパッタターゲッ
トをそれぞれ用いて、実施例1と同様にして保護膜8を
形成してサーマルヘッドをそれぞれ得た。なお、スパッ
タターゲットの出発原料は、平均粒径0.03μmのZ
rO2粉末、平均粒径0.03.cz mのHfO2粉
末、平均粒径1..0μmのY2O3粉末、平均粒径0
.1μmのAl2O3粉末をそれぞれ用いた。
Examples 2 to 20 Sputter targets having the compositions shown in Table 2 were prepared under the same conditions as in Example 1, and protective films 8 were formed in the same manner as in Example 1 using these sputter targets. A thermal head was obtained for each. The starting material for the sputter target is Z with an average particle size of 0.03 μm.
rO2 powder, average particle size 0.03. HfO2 powder of cz m, average particle size 1. .. 0μm Y2O3 powder, average particle size 0
.. 1 μm Al2O3 powder was used in each case.

] 9 これらサーマルヘッドに関しても、実施例1と同様にし
て特性を評価した。その結果を併せて第2表に示す。
] 9 The characteristics of these thermal heads were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 2.

比較例1〜4 Si3N、4(比較例1)、5iON(比較例2)、l
5i02 /Ta205  (比較例3 ) 、Si3
N 4−10wt%Al203(比較例4)からなるス
パッタターゲットをそれぞれ作製し、これらのターゲッ
トを用いて形成した保護膜を有するサーマルヘッドを実
施例1と同一条件で製造し、その特性を実施例1と同一
条件で測定した。
Comparative Examples 1 to 4 Si3N, 4 (Comparative Example 1), 5iON (Comparative Example 2), l
5i02/Ta205 (Comparative Example 3), Si3
Sputter targets made of N4-10wt%Al203 (Comparative Example 4) were prepared, and a thermal head having a protective film formed using these targets was manufactured under the same conditions as in Example 1, and its characteristics were compared to Example 1. Measurement was carried out under the same conditions as 1.

それらの結果を、実施例の結果と併せて第2表に示す。The results are shown in Table 2 together with the results of Examples.

(以下余白) 1 以上の結果から明らかなように、本発明のスパッタター
ゲットを用いて形成した保護膜は強度に優れ、また保温
層として樹脂を使用した場合でもクラックの発生を防ぐ
ことができた。
(The following is a blank space) 1 As is clear from the above results, the protective film formed using the sputter target of the present invention had excellent strength, and was able to prevent the occurrence of cracks even when resin was used as the heat insulating layer. .

さらに、本発明のスパッタターゲットはスパッタレート
が高く、保護膜形成工程におけるコストダウンを図るこ
とができた。
Furthermore, the sputtering target of the present invention has a high sputtering rate, making it possible to reduce costs in the protective film forming process.

また、長時間に渡る成膜後も、ターゲットの組成および
スパッタ膜の特性に変化を生じさせることがなかった。
Further, even after film formation over a long period of time, there was no change in the composition of the target or the characteristics of the sputtered film.

なお、この実施例ではサーマルヘッドについて説明した
が、本発明のスパッタターゲットは上述したサーマルヘ
ッドに限らず、Al2O3基板を用いたサーマルヘッド
の保護膜や、さらに光磁気ディスクの保護膜を形成する
場合にも有効である。
Although this embodiment describes a thermal head, the sputter target of the present invention is not limited to the above-mentioned thermal head, but can also be used to form a protective film for a thermal head using an Al2O3 substrate, or a protective film for a magneto-optical disk. It is also effective for

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、高硬度、高靭性の
スパッタ膜を得ることができ、これにより信頼性の高い
耐摩耗性被膜を提供することが可能となる。また、この
耐摩耗性被膜を保護膜とし2 て用いたサーマルヘッドは、保護膜のクラックなどを抑
制することができるため、安定に優れた印字性能を発揮
することが可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to obtain a sputtered film with high hardness and high toughness, thereby making it possible to provide a highly reliable wear-resistant coating. In addition, a thermal head using this wear-resistant coating as a protective film can suppress cracks in the protective film, and therefore can exhibit stable and excellent printing performance.

また、本発明のスパッタターゲットは、組成安定性など
に優れるため、スパッタレートにも優れ、これによりコ
ストダウンを図ることができる。
Further, since the sputter target of the present invention has excellent compositional stability, etc., it also has an excellent sputtering rate, and thereby costs can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の耐摩耗性被膜を保護膜として使用した
サーマルヘッドを示す図である。 1・・・・・・金属基板、2・・・・・・保温層、3・
・・・・・下地層、4・・・・・・発熱抵抗体、5・・
・・・・発熱部、6・・・・・・個別電極、7・・・・
・・共通電極、8・・・・・・保護膜。
FIG. 1 is a diagram showing a thermal head using the wear-resistant coating of the present invention as a protective film. 1...Metal substrate, 2...Heat insulation layer, 3.
... Base layer, 4 ... Heat generating resistor, 5 ...
... Heat generating part, 6 ... Individual electrode, 7 ...
...Common electrode, 8...Protective film.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)酸化チタン、酸化ジルコニウムおよび酸化ハフニ
ウムから選ばれた少なくとも1種(ただし、酸化ジルコ
ニウム単独の場合を除く)1mol%〜40mol%を
含有し、残部が実質的に窒化ケイ素からなることを特徴
とするスパッタターゲット。
(1) Contains 1 mol% to 40 mol% of at least one selected from titanium oxide, zirconium oxide, and hafnium oxide (excluding the case of zirconium oxide alone), and the remainder consists essentially of silicon nitride sputter target.
(2)酸化チタン、酸化ジルコニウムおよび酸化ハフニ
ウムから選ばれた少なくとも1種1mol%〜40mo
l%と、酸化イットリウムおよび酸化アルミニウムから
選ばれた少なくとも1種(ただし、酸化イットリウム単
独の場合の酸化ジルコニウムの単独使用を除く)0.0
5mol%〜10mol%とを含有し、残部が実質的に
窒化ケイ素からなることを特徴とするスパッタターゲッ
ト。
(2) 1 mol% to 40 mo of at least one selected from titanium oxide, zirconium oxide, and hafnium oxide
1% and at least one selected from yttrium oxide and aluminum oxide (excluding the use of zirconium oxide alone in the case of yttrium oxide alone) 0.0
5 mol % to 10 mol %, and the remainder substantially consists of silicon nitride.
(3)請求項1または2記載のスパッタターゲットを用
いて形成したスパッタ膜からなる耐摩耗性被膜であって
、少なくともその組織の一部がアモルファス状態である
ことを特徴とする耐摩耗性被膜。
(3) A wear-resistant film comprising a sputtered film formed using the sputter target according to claim 1 or 2, characterized in that at least a part of its structure is in an amorphous state.
(4)耐熱樹脂層を有する支持基体と、前記耐熱樹脂層
上に配置された発熱抵抗体層と、この発熱抵抗体層上に
設けられ、該発熱抵抗体への給電用の電極導体層と、こ
れら発熱抵抗体および電極導体層を保護する保護膜とを
有するサーマルヘッドにおいて、 前記保護膜が、請求項3記載の耐摩耗性被膜により構成
されていることを特徴とするサーマルヘッド。
(4) a supporting base having a heat-resistant resin layer; a heating resistor layer disposed on the heat-resistant resin layer; and an electrode conductor layer provided on the heating resistor layer for supplying power to the heating resistor; A thermal head comprising a protective film for protecting the heat generating resistor and the electrode conductor layer, wherein the protective film is constituted by the wear-resistant coating according to claim 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009280832A (en) * 2008-05-19 2009-12-03 Dainippon Printing Co Ltd Raw powder for ion plating evaporation source material, ion plating evaporation source material and method for producing the same, gas barrier sheet and method for producing the same
JP2011171596A (en) * 2010-02-19 2011-09-01 Mitsubishi Materials Corp Thin-film thermistor element

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