JPH048554A - 耐熱性絶縁基板及びサーマルヘッド - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ファクシミリやプリンター等の感熱方式の記
録装置に用いられるサーマルヘッドと、このようなサー
マルヘッドや各種電子機器に用いられる耐熱性絶縁基板
に関するものである。

（従来の技術） 従来ポリイミド樹脂のような耐熱性樹脂を各種基板上に
絶縁層等として設けた耐熱性絶縁基板が提案されている
。このような耐熱性絶縁基板がサーマルヘッドの高抵抗
基体やハイブリッドＩＣ用の多層回路基板等のような熱
に対して高い信頼性が要求される各種電子機器の支持基
体等として多く用いられている。

例えばサーマルヘッドにおいては、高抵抗基体として従
来のアルミナ等のセラミック基板上にグレーズガラス層
を熱の放散及び蓄熱をコントロールする保温層として形
成してなるものに代えて、セラミック基板や金属基板上
にポリイミド樹脂のような耐熱樹脂層を形成した耐熱性
絶縁基板が用いられている。

このようなポリイミド樹脂層を保温層として設けたサー
マルヘッドは以下のような構成となっている。

すなわち、Ｆｅ合金等からなる金属基板上に蓄熱層と絶
縁層とを兼ねるポリイミド樹脂等からなる耐熱樹脂層を
形成し、この耐熱樹脂層の上にＴａ−５ｉｎ２、Ｔｉ−
３ｉ０２等からなる発熱抵抗体の膜をスパッタリング法
などにより形成する。

更に、この発熱抵抗体の上にＡｎやＡｌ−−５ｉ−Ｃｕ
等からなる個別電極及び共通電極を形成する。

この個別電極と共通電極との間の領域が発熱領域を形成
しており、少なくともこの発熱領域を被覆するようにシ
リコンオキシナイトライド（Ｓｉ−０−Ｎ）等から耐摩
耗層を形成している。この耐摩耗層は酸化に耐え得る、
いわゆる耐酸化膜としての機能を有している。

このようなサーマルヘッドは、従来のグレーズガラス層
に比べて熱拡散率が１／３から１／６と低いポリイミド
樹脂層を保温層として用いることにより熱効率が改善さ
れる。また、金属基板のような可撓性を有する支持基板
を使用することが可能になり、曲げ加工を行なうことが
でき、小型且つ安価で高性能なサーマルヘッドとして注
目されている。

しかしながら、このようなサーマルヘッドは、その製造
工程において以下のような問題点を有していた。

すなわち、発熱抵抗体や電極の形成の際に行なうエツチ
ング処理時や、マスキング膜のアッシング時において耐
熱樹脂層に損傷を与えてしまう。

また、真空中で発熱抵抗体物質を着膜させる際に、ポリ
イミド樹脂層からガスが放出され、このガスの影響によ
って発熱抵抗体の抵抗値の調整が難しいという問題点を
有していた。更に、ワイヤボンディング法により配線す
る際に、ポリイミド樹脂層が弾性を有することからボン
ディングを行ない難いという問題点を有していた。

このような問題点を解決するための一手段として本願発
明者等は先に耐熱樹脂層と発熱抵抗体層との間に、アル
ミナ、シリコンオキシナイトライド、サイアロン等の無
機絶縁物からなる樹脂保護層を形成したサーマルヘッド
を提案している（特願昭６２−２１４２８号公報、特願
昭６２−１３４３２６号公報、特願昭６２−１９１６５
５号公報）。このように耐熱樹脂層と発熱抵抗体層との
間に樹脂保護層を形成することによって、その製造工程
においてポリイミド樹脂層の損傷やポリイミド樹脂層か
らのガスの放出が防止され、また、全体的に剛性が高く
なるという効果が得られている。

このように耐熱樹脂層と発熱抵抗体との間に樹脂保護層
を形成すると、サーマルヘッドの高抵抗基体として用い
られるのみならず、他の電子機器における絶縁基板とし
て用いた場合には電子部品を実装する際の実装工程を安
定して行なえる等の効果を有する。

（発明が解決しようとする課題） 前述したように、ポリイミド樹脂のような耐熱樹脂層の
上にアルミナ、シリコンオキシナイトライドやサイアロ
ン等の無機絶縁物からなる樹脂保護層を設けた耐熱性絶
縁基板を例えばサーマルヘッドの高抵抗基体として用い
ることによって種々の利点が得られるものの、このよう
な無機絶縁物を用いた樹脂保護層の充分な膜強度が得ら
れておらず、以下に示すような新たな問題点が生した。

すなわち、本願発明者等か前述した樹脂保護層を有する
サーマルヘッドをプリンタへ組み込んで実際に印字試験
を行なったところ、試験中に異常な抵抗値の変化を示し
、印字へ悪影響を及はす現象が認められた。これを詳細
に調査した結果、サーマルヘッドと感熱紙あるいは感熱
紙とプラテンローラとの間に巻き込まれたゴミ等の異物
がサーマルヘッドの表面層となる耐摩耗層へ亀裂すなわ
ちクラックを生じさせ、このクラックが発熱抵抗体まで
達した場合に印字特性に悪影響を及ぼしていることが判
明した。

このような問題点は、従来のセラミック基板上にグレー
ズガラス層を形成した高抵抗基体や、金属基板上にガラ
ス層を形成した高抵抗基体を用いたサーマルヘッドにお
いては見られなかった現象である。

これは、グレーズガラス層やガラス層を有する高抵抗基
体を用いたサーマルヘッドでは、高抵抗基体全体の硬度
が大きく、これによって耐摩耗層に局部的な圧力が加わ
ったとしても耐摩耗層が高抵抗基体と同様な変形しかし
ないため、局部的な変形が阻止されて前述したようなり
ラックが生じないものと考えられる。

一方、これに対してポリイミド樹脂のような耐熱樹脂層
を用いた高抵抗基体の場合には、前述したように樹脂保
護層によっである程度高抵抗基体の剛性が高められてい
るものの、ポリイミド樹脂の変形が耐摩耗層に比べて著
しいため、耐摩耗層に局部的な集中荷重が加わった際に
耐熱樹脂層の変形を樹脂保護層や耐摩耗層によって防止
することができないためである。そして、耐熱樹脂層の
変形に樹脂保護層や耐摩耗層の変形が追随できななくな
ってクラックが生じてしまうものと考えられる。

ところで、このようなサーマルヘッドにおける耐熱樹脂
層の変形の防止のみに着目すると、耐摩耗層の膜厚を増
大させることによって変形を防止することが考えられる
。

しかしながら、このような方法では発熱抵抗体と感熱紙
との間の距離が大きくなるため、効率の低下、解像度の
低下等の性能上の著しい欠点が生じるのみならず、量産
性も著しく低下する。

このような問題点はサーマルヘッドに限らず、例えば前
述したようにハイブリッドＩＣ用多層回路基板等におい
ても、実装工程等で耐熱樹脂層の変形によってその上に
設けられた配線層の断線やボンディング不良等を招いて
しまうという問題点を有している。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、剛性を高めることにより実装工程等における不良
の発生率を減少させる耐熱性絶縁基板を提供することを
目的とすると共に、プリンタ等に組み込んで印字を行な
わせる際に耐摩耗層のクラックの発生を防止してして信
頼性を向上させるようにしたサーマルヘッドを提供する
ことを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明が提供する耐熱性絶縁
基板は、熱伝導性を有する支持基板と、この支持基板上
に形成される耐熱樹脂層と、この耐熱樹脂層上に形成さ
れ、水素、ハロゲンの少なくとも１種を含有し硅素を母
体とする非晶質酸化硅素層と、水素、ハロゲンの少なく
とも１種を含有し硅素を母体とする非晶質炭化硅素層と
の積層から成り、当該積層の最上層及び最下層が非晶質
炭化硅素層により形成される樹脂保護層とを有して構成
した。

また、発明が提供するサーマルヘッドは、熱伝導性を有
する支持基板と、この支持基板上に形成される耐熱樹脂
層と、この耐熱樹脂層上に形成される樹脂保護層と、こ
の樹脂保護層上に形成される発熱抵抗体と、この発熱抵
抗体上に形成される耐摩耗層とを有し、前記樹脂保護層
、耐摩耗層の少なくとも一方が水素、ハロゲンの少なく
とも１種を含有し硅素を母体とする非晶質酸化硅素層と
、水素、ハロゲンの少なくとも１種を含有し硅素を母体
とする非晶質炭化硅素層とで積層され、且つ当該積層の
最上層及び最下層が非晶質炭化硅素層により形成される
ことを特徴とする。

（作用） 本発明が提供する耐熱性絶縁基板は、耐熱樹脂層の上に
形成される樹脂保護層を非晶質酸化硅素層と、非晶質炭
化硅素層との積層により形成するとともに、この積層さ
れた樹脂保護層の最上層及び最下層を非晶質炭化硅素層
により形成してぃる。この非晶質酸化硅素層及び非晶質
炭化硅素層には水素やハロゲン元素を含むので柔らかく
て強く且つ耐熱性絶縁基板全体の硬度が大幅に向上して
表面層へ局部的な変形が加わった場合においてもクラッ
クの発生を防止することができる。

また、本発明が提供するサーマルヘッドは、耐熱樹脂層
の上に形成される樹脂保護層又は発熱抵抗体の上に形成
される耐摩耗層の少なくとも一方が非晶質酸化硅素層及
び非晶質炭化硅素層との積層により形成されるとともに
、これらの積層の最上層及び最下層が非晶質炭化硅素層
により形成されているので、前述したと同様に非晶質酸
化硅素層及び非晶質炭化硅素層には水素や／ＸＸロン元
素を含みサーマルヘッド自体の硬度が大幅に向上する。

この結果表面層に加わった圧力によって局部的な変形を
生じた場合であってもクラックの発生を確実に防止する
ことができる。

また、非晶質酸化硅素層は膜を形成する際の成膜速度が
大きいのでコストの低減を図ることができる。更に、Ｓ
ｉ３Ｎ４．５ｉＣ１ＡＩＮＳＡ’１ｗ　０３等に比べて
熱伝導率が小さいので発熱抵抗体から基板側へ流れる熱
による無効エネルギーを低減することができサーマルヘ
ッドのエネルギー効率を高めることができる。

尚、室温での熱伝導率を比較すると、Ｓｉ３Ｎ４が２０
〜２９Ｗ／Ｋｍ、　Ａ　Ｉ　Ｎが６Ｏ−２００Ｗ／Ｋｍ
、ＳｉＣが１２６−２７０Ｗ／Ｋｍ、ＡｆＬ２０３が２
０　Ｗ　／　Ｋ　ｍに対し、５ｉ０２は６゜２〜１０．
４Ｗ／Ｋｍである。

（実施例） 以下図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明に係るサーマルヘッドの要部の構成図で
あり、金属基板１はＦｅ−Ｃｒ合金等によって厚さ０．
５ｍｍ程度に形成されている。この金属基板１の上には
蓄熱層と絶縁層を兼ねるポリイミド樹脂やポリアミドイ
ミド樹脂あるいはこれらの混合物や積層物からなる耐熱
樹脂層２が２０μｍ程度の厚さで形成されている。この
耐熱樹脂層２の上には樹脂保護層３が厚さ１μｍから１
Ｏμｍの厚さに形成されている。

この樹脂保護層３は水素、ハロゲンの少なくと１種を含
有し硅素を母体とする非晶質酸化硅素層と、水素、ハロ
ゲンの少なくとも１種を含有し、硅素を母体とする非晶
質炭化硅素層との積層により形成されている。すなわち
樹脂保護層３は非晶質酸化硅素層であるアモルファス（
ａ）−３ｉＯを主成分とする薄膜と、非晶質炭化硅素層
であるａＳｉＣを主成分とする薄膜との積層により形成
されている。また、これらの積層の最上層及び最下層が
非晶質炭化硅素層により形成されている。このように成
膜速度が大きなａ−５ｉＯとａ−３ｉＣとを積層して樹
脂保護層３全体の膜厚を所定の値に設定する。これによ
り後述する発熱抵抗体から金属基板１の方向へ向かう熱
の移動を防止する。

この樹脂保護層３と、耐熱樹脂層２と、金属基板１とで
耐熱性絶縁基板４が構成されている。

この耐熱性絶縁基板４の上にはＴａ−５ｉＯ□、Ｔｉ−
５ｉｎ２等からなる発熱抵抗体５が形成されている。ま
た、発熱抵抗体５の上にはＡｎやＡ斐−５ｉ−Ｃｕ等か
らなる厚さ０．７μｍ〜１μｍ程度の個別電極６及び共
通電極７が形成されている。この個別電極６と共通電極
７との間の領域が発熱領域を形成し、この発熱領域か感
熱紙と接触して感熱紙が発色温度以上に達した時に発色
して印字等を形成する。少なくともこの発熱領域を被覆
するように５ｉ０２からなる接着層８が形成されている
。また、接着層８の上側には５ｉ−０−Ｎからなる耐摩
耗層９か形成されている。この耐摩耗層９は耐酸化膜と
しての機能を有している。

第１図に示すサーマルヘッドは、個別電極６と共通電極
７との間に所定のパルス電圧を印加することにより発熱
領域の発熱抵抗体５が発熱して印字記録が行なわれる。

次に第２図を参照してサーマルヘッドの製造に係る工程
を説明する。

先ず、第２図（イ）に示すようにＦｅ−１６重量％Ｃｒ
合金からなる金属基板１を所定寸法に切断し、脱脂洗浄
して乾燥後に乾いた水素ガスの雰囲気中で６００℃〜８
００℃で熱処理を行なう。

次に第２図（ロ）ではこの金属基板１上に例えばポリイ
ミドワニスやポリアミドイミドワニスをロールコータや
スピンコータを用いて焼成後に２０μｍ〜３０μｍの膜
厚となるように所定量塗布し、乾燥して焼成を行ない耐
熱樹脂層２を形成する。

次に第２図（ハ）では耐熱樹脂層２の表面を洗浄する。

続いて第２図（ニ）では例えばスパッタ法、イオンブレ
ーティング法、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ等によって樹
脂保護層３を形成する。これらの方法の中でも、膜の密
着性が良く比較的低温で処理でき且つ基板の特性を損わ
ないこと並びに膜の物性すなわち電気的特性や光学的特
性が容易に制御できる等の点からプラズマＣＶＤ法が好
適である。特に本発明においては耐熱樹脂層としてポリ
イミド樹脂を用いた場合には一般的なポリイミド樹脂の
耐熱温度である５５０℃以上にはできないため、この耐
熱温度未満の低温で処理可能な方法が必要である。

二のプラズマＣＶＤ法は、原料ガスの内Ｓｉ成分として
ＳｉＨ４ガスやＳ　ｉ　Ｆ　４ガス等を用い、他方の成
分としてＮ２ガス、Ｎ２０ガス、０２ガス、ＣＨ４ガス
等を用いている。真空中でこれらのガスをプラズマ化し
、基板上に目的とするセラミックスの薄膜を形成する方
法である。そしてこの薄膜を形成する際に膜中には原料
ガス中の水素やフッ等のようなハロゲン元素が吸蔵され
、これらの元素の影響で非晶質状態を安定して保つこと
が可能な薄膜が形成される。

本実施例では以下に示す手順に従って、第３図に示す平
行平板型の容量結合型プラズマＣＶＤ装置を用いて樹脂
保護層３を形成して耐熱性絶縁基板４を作製した。

第３図において真空チャンバ１１内には平行状設置電極
１２と、高周波電極１３とが対向して配置されており、
この平行状設置電極１２の上に処理基板１４、すなわち
耐熱樹脂層が形成された金属基板を載置する。次に図示
しない真空ポンプにより真空チャンバ１１内を１０−’
Ｔｏｒｒ程度に排気した後に、設置電極１２に取り付け
たヒータ１５により処理基板１４を１５０℃〜４５０℃
程度に加熱する。次にガス導入口１６から原料ガスを真
空チャンバ１１内へ供給しつつ、０．５Ｔ。

「ｒ〜１．０Ｔｏｒｒ程度の真空度を保つように排気口
１７から排気しながら、高周波電極１３にマツチングボ
ックス１８を介して高周波電源１９からの電力を投入す
る。これにより双方の電極間でグロー放電を生じさせて
原料ガスをプラズマ化し、処理基板１４の上に目的とす
る薄膜を形成する。

ここで原料ガスは以下のものが用いられる。すなわちａ
−５ｉＯの薄膜を形成する際には例えばＳｉＨ４ガスと
Ｎ２０ガスを用いる。また、ａ−３ｉＣの薄膜を形成す
る際にはＳｉＨ４ガスとＣＨ４ガスを用いる。

これによって得られる薄膜の膜質は基板の温度、高周波
電源の値等によって異なる。本実施例では、Ａ−３ｉＯ
の薄膜の形成の際にはＳｉＨ４ガス５Ｑ　Ｓ　ＣＣＭ、
　Ｎ２０ガス３００ＳＣＣＭで供給し、ａ−３ｉＣの薄
膜の形成の際にはＳｉＨ４ガス５０ＳＣＣＭＳＣＨ４ガ
ス３００ＳＣＣＭで供給して行なった。その他の条件は
、真空圧１．０Ｔ。

「ｒ、高周波電力３００Ｗ、基板の温度２５０℃に設定
した。また、成膜速度はａ−３ｉＯの薄膜で１０μｍ／
時間であり、ａ−５ｉＣの薄膜で１゜５μｍ／時間であ
り、従来のスパッタリング法による成膜速度、例えば５
ＩＯ２の薄膜の４０００Ａ／時間、５ｉ−０−Ｎの薄膜
の５０００Ａ／時間に比較して著しく大きいものであっ
た。

再び第２図を参照するに第２図（ホ）では、耐熱性絶縁
基板４の樹脂保護層３の上にスパッタリング法やその他
の公知の方法によりＴａ−３ｉ０２、Ｔｉ　　５ｔｏ２
等からなる発熱抵抗体物質の薄膜を形成する。次に第２
図（へ）ではＡｉやＡ愛Ｓ　ｔ　　Ｃｕ−、あるいはＡ
ｕ等の電極物質をスパッタリング法等により膜形成する
。次に第２図（ト）では所望の回路パターンのマスキン
グ膜を形成し、例えばケミカルドライエツチング処理を
行ない個々の発熱抵抗体５、個別電極６及び共通電極７
を形成する。

次に第２図（チ）では５ｉｎ２からなる接着層８及び５
ｉ−０−Ｎからなる耐酸化膜を兼ねる耐摩耗層９をスパ
ッタリング法やその他の公知の方法により形成してサー
マルヘッドを完成させる。

次にサーマルヘッドの製造工程において、樹脂保護層３
の硬度及び表面層となる対摩耗層９における硬度を測定
した結果について説明する。

まず、耐熱樹脂層２の上に樹脂保護層３としてＡ−５ｉ
Ｏの薄膜と、厚さ０．３ｔｔｍのａ　−Ｓ　ｉＣの薄膜
を積層し、ａ−５ｉＯの膜厚を変化させることにより、
全体の膜厚を０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、３μｍ、４
μｍ、５μｍに設定した時のそれぞれについて樹脂保護
層上におけるヌープ硬度を測定した結果を第４図に示す
。第４図からも明らかなように２μｍ〜３μｍ程度以上
てヌープ硬度の値が略一定の値となった。また、膜厚が
１μｍ以下では充分なヌープ硬度の値に達していないこ
とが解る。

次に上記それぞれの膜厚の樹脂保護層３を有する耐熱性
絶縁基板４を用いて前述の手順に従って発熱抵抗体５、
個別電極６及び共通電極７を形成し、更にその上に接着
層として厚さ１μｍの５ｉ０２の薄膜と、耐摩耗層つと
して厚さ２μｍの５ｉ−０−Ｈの薄膜とを順次成膜し、
この５ｉ−ＯＮの薄膜上でのヌープ硬度を測定した結果
を第５図に示す。

第５図からも明らかなように前述した樹脂保護層３にお
けるヌープ硬度と同様に、ａ−５ｉＯと、ａ−５ｉＣの
全体の膜厚が約２μｍ以上で略一定のヌープ硬度に達し
、１μｍ未満では充分なヌープ硬度に達しないことが解
る。

以上のことから、樹脂保護層３の全体の膜厚か１μｍに
達しない場合には膜の硬度が充分に得られない。また、
あまり厚遇きてもそれ以上の効果が得られないばかりで
なく、耐熱樹脂層２による蓄熱効果が薄れて効率が低下
してしまう。従って、樹脂保護層３の好ましい膜厚が１
μｍから１０μｍの範囲内の値となる。

次に耐熱樹脂層２の上に形成される樹脂保護層３として
最下層に膜厚０．３μｍのａ−３ｉＣの薄膜を形成し、
次にａ−３ｉＯの薄膜を形成し、最上層に膜厚０．３μ
ｍのａ−８ｉＣの薄膜を形成し、ａ−５ｉＯの膜厚を変
化させることにより全体の膜厚を１μｍ、２μｍ、３μ
ｍ、４μｍ、５μｍに設定したときのそれぞれについて
樹脂保護層上におけるヌープ硬度を測定した結果を第６
図に示す。

第４図と比較して明らかなようにヌープ硬度か飛躍的に
上昇する。

次に、前述したそれぞれの膜厚を有する本発明に係る実
施例のａ−３ｉＣの薄膜と、ａ−３ｉＯの薄膜及びａ　
−Ｓ　ｉ　Ｃの薄膜からなる樹脂保護層３を有するサー
マルヘッドをＡＩＬからなる放熱基板上に両面テープ等
を使用して装着し、同様にして装着したドライバ基板上
の駆動用ＩＣと超音波ワイヤボンディングによる配線試
験を行なったところ、安定してボンディングが行なえた
。また、このようにして得られたサーマルヘッドを温度
６０℃、湿度９０％の恒温恒湿槽で１０００時間の放置
テストを行なったところ、膜の剥れ等もなく同等問題点
は生じなかった。

次にこれら各サーマルヘッドを実際にプリンタに組み込
んで印字試験を行なった場合の結果を説明する。尚試験
環境は常温て且つ常湿下である。

１０ｋｍの印字走行試験の結果、膜厚５００Ａのａ−３
ｉＯの薄膜を樹脂保護層３としたサーマルヘッドでは、
耐摩耗層９ヘクラツクが８箇所発生した。また、同しく
膜厚５００Ａのａ−３ｉＣの薄膜を樹脂保護層３とした
ものではクラックが１０箇所発生していた。これに対し
て本発明に係る実施例の膜厚１μｍｓ２μｍ、３μｍ、
４μｍ１５μｍの樹脂保護層を有するもの、すなわち樹
脂保護層としてａ−３ｉＣの薄膜、ａ　−Ｓ　ｉ　Ｏの
薄膜及びａ−５ｉＣの薄膜を使用したものは、いすにも
クラックの発生はほとんど見られなかった。

また、本発明との比較として、前述の実施例のサーマル
ヘッドにおいて樹脂保護層として膜厚１μｍのサイアロ
ン層をスパッタリング法により形成した以外は同一構造
のサーマルヘッドを用いて同様に５ｋｍの印字走行試験
を行なったところ、耐摩耗層にクラックが２０個所発生
した。

この試験結果からも本実施例のサーマルへ・ソドがクラ
ックの発生の防止に優れていることが明らかである。

また、本実施例のサーマルへ・ソドは耐熱樹脂層２と発
熱抵抗体５との間に樹脂保護層３としてプラズマＣＶＤ
法により形成したａ　−Ｓ　ｉ　Ｃの薄膜と、ａ−３ｉ
Ｏの薄膜及びａ−３ｉＣの薄膜によって電極物質及び発
熱抵抗体物質を所望の回路ノくターンに溶解除去する際
に耐熱樹脂層３を損傷する恐れかなくなる。また、真空
中における発熱抵抗体物質の形成時のガスの発生を防止
することかできるため、発熱抵抗体５の抵抗値も安定化
する。

更に実装工程におけるワイヤボンディングの際に耐熱樹
脂層２の柔かさが樹脂保護層３の硬さによって相殺され
るので安定してワイヤボンディングを行なうことかでき
る。そして、これらの効果と共に、この実施例のａ−３
ｉＣの薄膜と、ａ−３ｉＯの薄膜及びａ−３ｉＣの薄膜
の積層膜は、当該積層の最上層及び最下層にａ−３ｉＣ
の薄膜を形成しているので耐熱樹脂層２に比べて非常に
硬度が大きい。このためあまり膜厚を厚くすることなく
実際の印字動作において耐摩耗層９へ局部的な圧力が加
わった場合においてもこの樹脂保護層３によって耐熱樹
脂層２の変形を防止することができる。このように局部
的な変形が阻止されて耐摩耗層９におけるクラックの発
生が防止される。

この結果、長時間安定して印字動作を行なうことができ
、信頼性が大幅に向上する。

また、前述の実施例においては、サーマルヘッドとして
の特性評価について説明したが、上記耐熱性絶縁基板４
はサーマルヘッドに限らず、例えばハイブリッドＩＣ用
の多層回路基板等としても樹脂保護層の硬度の向上を図
ることにより、実装工程の安定性や配線層の破断等によ
る不良の発生を防止することかできる。

次に前述したａ−ＳｉＣの薄膜と、ａ−ＳｉＯの薄膜及
びａ−３ｉＣの薄膜の積層膜を耐摩耗層９として用いた
サーマルヘッドの実施例について説明する。

先ず、前述した実施例において作成した金属基板上にポ
リイミド樹脂を耐熱樹脂層として形成したものを用い、
この耐熱樹脂層の上に樹脂保護層としてスパッタリング
法により膜厚１μｍの５ｉ０２の薄膜を形成して耐熱性
絶縁基板を作成した。

次に、この耐熱性絶縁基板上に発熱抵抗体と、個別電極
及び共通電極を同様な方法により形成し、この上にａ−
８ｉＣの薄膜と、ａ−３ｉＯの薄膜と、ａ　−Ｓ　ｉ　
Ｃの薄膜の積層膜を耐摩耗層としてそれぞれ前述の実施
例と同様な方法により形成してサーマルヘッドを作成し
た。すなわち、耐摩耗層として最下層に膜厚０．３μｍ
のａ　−Ｓ　ｉ　Ｃの薄膜を形成し、次にａ−５ｉＯの
薄膜を形成し、最上層に膜厚０．３μｍのａ−５ｉＣの
薄膜を形成し、ａ−８ｉＯの膜厚を変化させることによ
り、この耐摩耗層の全体の膜厚を１μｍ、２μｍｓ３μ
ｍｓ４μｍｓ　５μｍに設定した。また、このときの耐
摩耗層上におけるヌープ硬度の測定結果を第７図に示す
。

第５図と比較して明らかなようにヌープ硬度が飛躍的に
上昇する。

また、この実施例のサーマルヘッドに対する比較例とし
て次のようなサーマルヘッドを作成した。

すなわち耐摩耗層としてスパッタリング法によるＴａ２
Ｏ，の薄膜を有するサーマルヘッド及び５Ｌ３Ｎ４　２
５重量％５ｉＯ７の組成のターゲットを用いてスパッタ
リング法により形成した５ｉ−Ｏ−Ｎの薄膜を有するサ
ーマルヘッドをそれぞれ作成した。

これらの各サーマルヘッドを用いて、前述の実施例と同
様にプリンタへ組み込んで１０ｋｍの印字走行試験を行
ない、これらの各サーマルヘッドの耐摩耗層におけるク
ラックの発生数を測定した結果を次の表−１に示す。

表−１ 表−１からも明らかなようにプラズマＣＶＤ法により形
成したこの実施例のａ−５ｉＣの薄膜と、ａ−３ｉＯの
薄膜及びａ−５ｉＣの薄膜の積層膜は、比較例のＴ　ａ
　２０　ｓの薄膜及び５ｉ−０−Ｎの薄膜に比べて同一
の膜厚においては明らかにクラックの発生数が低減する
。

また、耐摩耗層の膜厚としては、この実施例の結果から
３μｍ以上が好ましい範囲となるが、例えば樹脂保護層
として更に高い硬度のものを使用すれば２μｍ程度の膜
厚のものでも充分にその効果を発揮する。−又、この耐
摩耗層の膜厚をあまり厚くするとサーマルヘッドの効率
が低下するため例えば８μｍ以下に設定することが望ま
しい。

以上の実施例からも明らかなように、プラズマＣＶＤ法
によるａ−３ｉＣの薄膜と、ａ−５ｉＯの薄膜及びａ−
ＳｉＣの薄膜による積層膜を耐摩耗層として用いるとと
もに、この耐摩耗層の最上層及び最下層にａ−８ｉＣを
形成することによって、耐摩耗層におけるクラックの発
生が防止され、更に高品質のサーマルヘッドが得られる
。また、このプラズマＣＶＤ法によるａ−５ｉＣの薄膜
と、ａ−ＳｉＯの薄膜及びａ−５ｉＣの薄膜は水素やハ
ロゲン元素を含んでおり、従来のＴａ２Ｏ，の薄膜や５
ｉ−０−Ｎの薄膜に比べて強さが改善されており、クラ
ックの発生数も低減し、サーマルヘッドの耐摩耗層とし
て優れたものである。

また、上記の具体的実施例に限定されず、適宜の材質を
用いて非晶質酸化硅素層と、非晶質炭化硅素層との積層
による耐摩耗層を形成することができる。すなわち非晶
質酸化硅素層として水素、ハロゲンの少なくとも１種を
含有し硅素を母体とする適宜の薄膜を形成し、非晶質炭
化硅素層として水素、ハロゲンの少なくとも１種を含有
し、硅素を母体とする適宜の薄膜により形成し、この非
晶質酸化硅素層と非晶質炭化硅素層の積層により耐摩耗
層を形成した場合にも同様な効果か得られる。

尚、前述の各実施例においては、非晶質酸化硅素層と非
晶質炭化硅素層による積層を樹脂保護層又は耐摩耗層の
いずれか一方に使用した場合を例にとって説明したが、
本発明はこれに限定されることなく例えば樹脂保護層及
び耐摩耗層の双方（こついて本発明に係る非晶質酸化硅
素層と非晶質炭化硅素層の積層を形成するように構成し
ても同様な効果が得られることは当然である。その際に
Ｃよ前述の各膜厚の値を参考にして更に膜厚を薄くする
ことも可能である。

また、前述した各実施例においては金属基板上に耐熱樹
脂層を形成したものについて説明したか、支持基板とし
ては金属に限定されず、例えばセラミックスやガラス等
であっても同様な効果が得られる。但し、金属基板を支
持基板として用いた場合には、この金属自体を共通電極
に用いることができ、曲げ加工が簡単になることからサ
ーマルヘッドの小型化に大きく寄与する。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明の耐熱性絶縁基板によれ
ば、保護層の硬度を改善することができ、実装工程を安
定して行なうことができる。また、断線等による不良の
発生率が減少しコストの低減を実現することができる。

また、サーマルへ・ンドの高抵抗基体として用いた場合
には、サーマルヘッドの印字動作を安定して行なわせる
ことができる。また、非晶質硅素層の熱伝導率が低いた
めエネルギー効率が改善される。

また、本発明のサーマルヘッドによれば、その製造工程
における耐熱層の損傷が防止され、発熱抵抗体の抵抗値
の調整を容易に行なうことができる。また、実装工程に
おけるワイヤボンディングも安定して行なうことができ
る。更に実際の印字動作においては表面層となる耐摩耗
層におけるクラックの発生を確実に防止することかでき
る。この結果実際の印字動作を安定して行なうことかで
き、信頼性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のサーマルヘッドの要部を示
した部分的な分解斜視図、第２図は本発明の一実施例の
サーマルヘッドの製造工程をフローチャートで示した説
明図、第３図は本発明に係る実施例の非晶質硅素層の成
膜に使用したプラズマＣＶＤ装置の構成を示した構成図
、第４図は比較例について樹脂保護層の膜厚に対する樹
脂保護層上におけるヌープ硬度の特性曲線図。第５図は
比較例について樹脂保護層の膜厚に対する耐摩耗層上に
おけるヌープ硬度の特性曲線図、第６図は本発明に係る
実施例における樹脂保護層の厚さとその樹脂保護層上に
おけるヌープ硬度の特性を示した特性曲線図、第７図は
本発明に係る実施例における樹脂保護層の厚さとそれぞ
れの耐摩耗層におけるヌープ硬度の特性を示した特性曲
線図である。 １・・・金属基板 ２・・・耐熱樹脂層 ３・・・樹脂保護層 ４・・・耐熱性絶縁基板 ９・・・耐摩耗層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱伝導性を有する支持基板と、 この支持基板上に形成される耐熱樹脂層と、この耐熱樹
   脂層上に形成され、水素、ハロゲンの少なくとも１種を
   含有し硅素を母体とする非晶質酸化硅素層と、水素、ハ
   ロゲンの少なくとも１種を含有し硅素を母体とする非晶
   質炭化硅素層との積層から成り、 当該積層の最上層及び最下層が非晶質炭化硅素層により
   形成される樹脂保護層と、 を有することを特徴とする耐熱性絶縁基板。
2. （２）熱伝導性を有する支持基板と、 この支持基板上に形成される耐熱樹脂層と、この耐熱樹
   脂層上に形成される樹脂保護層と、この樹脂保護層上に
   形成される発熱抵抗体と、この発熱抵抗体上に形成され
   る耐摩耗層とを有し、 前記樹脂保護層、耐摩耗層の少なくとも一方が水素、ハ
   ロゲンの少なくとも１種を含有し硅素を母体とする非晶
   質酸化硅素層と、水素、ハロゲンの少なくとも１種を含
   有し硅素を母体とする非晶質炭化硅素層とで積層され、
   且つ当該積層の最上層及び最下層が非晶質炭化硅素層に
   より形成されることを特徴とするサーマルヘッド。