JPH0780309B2 - サ−マルヘツドおよびその製造法 - Google Patents
サ−マルヘツドおよびその製造法Info
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- JPH0780309B2 JPH0780309B2 JP61091604A JP9160486A JPH0780309B2 JP H0780309 B2 JPH0780309 B2 JP H0780309B2 JP 61091604 A JP61091604 A JP 61091604A JP 9160486 A JP9160486 A JP 9160486A JP H0780309 B2 JPH0780309 B2 JP H0780309B2
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- Electronic Switches (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、サーマルヘッドおよびその製造法に関するも
のであり、さらに具体的には、サーマルヘッドの電極，
発熱抵抗体を保護するための酸化防止層，耐摩耗層，お
よびその形成方法に関するものである。
のであり、さらに具体的には、サーマルヘッドの電極，
発熱抵抗体を保護するための酸化防止層，耐摩耗層，お
よびその形成方法に関するものである。
従来の技術 サーマルヘッドには構成上からの分類で厚膜型，薄膜
型，およびその併用型の３種類が存在する。第５図は厚
膜型であり、アルミナセラミック基板40上のガラスグレ
ーズ層41、電極層42、発熱抵抗体層43、耐摩耗層44から
構成される。電極層42はガラスフリットと金との混合ペ
ースト、発熱抵抗体層43は、ガラスフリットと酸化ルテ
ニウムとの混合ペースト、耐摩耗層44はSiO2フリットな
どのペースト印刷，乾燥，焼成のいわゆる厚膜プロセス
によって形成され各層の厚さは0.5μｍ〜10μｍであ
る。第６図は薄膜型であり、アルミナセラミック基板51
上のガラスグレーズ層52、発熱抵抗体層53、電極層54、
酸化防止層55、耐摩耗層56から基本的に構成される。発
熱抵抗体層53はTaSi,TaNなど、電極層54はCu,Cr,Auな
ど、酸化防止層55はSiO2など、耐摩耗層56はSiCなどが
スパッタリング，蒸着などの薄膜プロセスによって形成
され厚さは数1000オングストロームである。
型，およびその併用型の３種類が存在する。第５図は厚
膜型であり、アルミナセラミック基板40上のガラスグレ
ーズ層41、電極層42、発熱抵抗体層43、耐摩耗層44から
構成される。電極層42はガラスフリットと金との混合ペ
ースト、発熱抵抗体層43は、ガラスフリットと酸化ルテ
ニウムとの混合ペースト、耐摩耗層44はSiO2フリットな
どのペースト印刷，乾燥，焼成のいわゆる厚膜プロセス
によって形成され各層の厚さは0.5μｍ〜10μｍであ
る。第６図は薄膜型であり、アルミナセラミック基板51
上のガラスグレーズ層52、発熱抵抗体層53、電極層54、
酸化防止層55、耐摩耗層56から基本的に構成される。発
熱抵抗体層53はTaSi,TaNなど、電極層54はCu,Cr,Auな
ど、酸化防止層55はSiO2など、耐摩耗層56はSiCなどが
スパッタリング，蒸着などの薄膜プロセスによって形成
され厚さは数1000オングストロームである。
厚膜，薄膜併用型は、例えば、電極を厚膜プロセスで抵
抗体を薄膜プロセスで形成するなど、抵抗値ばらつき、
製造の簡易性を考慮して、両者の長所を生かして製造す
るものである。
抗体を薄膜プロセスで形成するなど、抵抗値ばらつき、
製造の簡易性を考慮して、両者の長所を生かして製造す
るものである。
なお、基板としては上記のアルミナ基板の他に、ホーロ
基板を用いたものも考案されている。
基板を用いたものも考案されている。
上に述べた耐摩耗層44,56は発熱抵抗体層43,53、電極層
42,54が印字時の印字用紙との摺動によって摩耗劣化す
ることを防ぐための保護膜である。薄膜型の場合、上述
のようにスパッタリング法により形成されたSiC,TiCな
どの高硬度膜が用いられているが、これらの膜でもサー
マルヘッドの実使用（紙走行30km以上）を考慮すると、
厚さが３〜６μｍ必要になり、スパッタリング法では膜
形成に３〜６時間の長時間を要し、製造上の問題とな
る。また膜形成時の基板加熱などからも長時間のスパッ
タリングは下地発熱抵抗体層に及ぼす悪影響が大であ
る。
42,54が印字時の印字用紙との摺動によって摩耗劣化す
ることを防ぐための保護膜である。薄膜型の場合、上述
のようにスパッタリング法により形成されたSiC,TiCな
どの高硬度膜が用いられているが、これらの膜でもサー
マルヘッドの実使用（紙走行30km以上）を考慮すると、
厚さが３〜６μｍ必要になり、スパッタリング法では膜
形成に３〜６時間の長時間を要し、製造上の問題とな
る。また膜形成時の基板加熱などからも長時間のスパッ
タリングは下地発熱抵抗体層に及ぼす悪影響が大であ
る。
厚膜型の場合、上述のようにSiO2,B2O3を主成分とする
ガラス粉末をテルペノールなどと混合したペーストを発
熱体上に印刷し乾燥，焼成する。ただし、現在までに開
発されているものは、焼成温度が700〜1000℃の範囲で
あり、高温による下地発熱体の抵抗値変化、さらには劣
化が生じることがある。
ガラス粉末をテルペノールなどと混合したペーストを発
熱体上に印刷し乾燥，焼成する。ただし、現在までに開
発されているものは、焼成温度が700〜1000℃の範囲で
あり、高温による下地発熱体の抵抗値変化、さらには劣
化が生じることがある。
これらの問題点以外に、両者に共通した問題点として、
膜のピンホールの影響が考えられる。スパッタリングに
より形成されたSiC膜や、厚膜印刷焼成法によるガラス
膜は多少のピンホールを有し、第７図に示すように例え
ば空気中の水分61を介してピンホール62を通じて銅電極
層63のａ部に腐食が生じることがある。これには、紙ド
ラム64のアース電位と、電極63電位との差が寄与してい
ると考えられる。なお第７図において65は基板、66は発
熱抵抗体、67はSiC層、68はヒータドライブ直流電源で
ある。
膜のピンホールの影響が考えられる。スパッタリングに
より形成されたSiC膜や、厚膜印刷焼成法によるガラス
膜は多少のピンホールを有し、第７図に示すように例え
ば空気中の水分61を介してピンホール62を通じて銅電極
層63のａ部に腐食が生じることがある。これには、紙ド
ラム64のアース電位と、電極63電位との差が寄与してい
ると考えられる。なお第７図において65は基板、66は発
熱抵抗体、67はSiC層、68はヒータドライブ直流電源で
ある。
発明が解決しようとする問題点 従来の厚膜型，薄膜型や併用型においては、耐摩耗層形
成のために長時間を要し、かつ膜形成のために基板が高
温になり、下地抵抗に悪影響を及ぼしたり、熱処理のた
めに下地発熱抵抗体の抵抗値が変化する。また、形成膜
にピンホールが形成されたりする。
成のために長時間を要し、かつ膜形成のために基板が高
温になり、下地抵抗に悪影響を及ぼしたり、熱処理のた
めに下地発熱抵抗体の抵抗値が変化する。また、形成膜
にピンホールが形成されたりする。
問題点を解決するための手段 本発明は、セラミック，ホーロなどの絶縁基板と、この
基板上の対向電極層，発熱抵抗体層と、これらの層の上
の、金属アルコキシド溶液を出発原料として作られた絶
縁性金属酸化物と金属の炭化物もしくは窒化物の複合層
とから構成されるサーマルヘッドである。
基板上の対向電極層，発熱抵抗体層と、これらの層の上
の、金属アルコキシド溶液を出発原料として作られた絶
縁性金属酸化物と金属の炭化物もしくは窒化物の複合層
とから構成されるサーマルヘッドである。
さらに本発明は、セラミック，ホーロなどの絶縁基板上
に対向電極，発熱抵抗体を形成し、この発熱抵抗体上
に、塗布，浸漬，スピンのいずれかの方法により添加物
を加えた金属アルコキシド溶液を担持し、加水分解さ
せ、加熱して金属酸化物と金属の炭化物もしくは窒化物
の複合層を形成したことを特徴とするサーマルヘッドの
製造方法である。上記添加物とは、Si,Ti,Alのいずれか
の窒化物，炭化物のいずれかである。
に対向電極，発熱抵抗体を形成し、この発熱抵抗体上
に、塗布，浸漬，スピンのいずれかの方法により添加物
を加えた金属アルコキシド溶液を担持し、加水分解さ
せ、加熱して金属酸化物と金属の炭化物もしくは窒化物
の複合層を形成したことを特徴とするサーマルヘッドの
製造方法である。上記添加物とは、Si,Ti,Alのいずれか
の窒化物，炭化物のいずれかである。
作用 本発明によれば、金属アルコキシド溶液の、塗布，浸
漬，スピン法などにより、電極，抵抗体上にこの液を担
持し、加水分解，およびひきつづき500℃以下の低温で
の熱分解により任意の厚さ（100Å〜数μｍ）の金属酸
化物層が得られる。この層は非常に緻密でピンホールも
ほとんど無く、絶縁耐圧も大である。
漬，スピン法などにより、電極，抵抗体上にこの液を担
持し、加水分解，およびひきつづき500℃以下の低温で
の熱分解により任意の厚さ（100Å〜数μｍ）の金属酸
化物層が得られる。この層は非常に緻密でピンホールも
ほとんど無く、絶縁耐圧も大である。
さらに、金属アルコキシド溶液にSiC粉末など高硬度材
料粉末を添加することにより、加水分解，加熱により得
られる膜は、より高硬度，薄く，緻密になる。
料粉末を添加することにより、加水分解，加熱により得
られる膜は、より高硬度，薄く，緻密になる。
このように、高硬度，薄く，緻密な膜が容易な操作で、
しかも500℃以下の低温プロセスで得られることから、
本発明の金属酸化物複合層は、サーマルヘッドの耐摩耗
層，酸化防止層として優れた特性を有する。
しかも500℃以下の低温プロセスで得られることから、
本発明の金属酸化物複合層は、サーマルヘッドの耐摩耗
層，酸化防止層として優れた特性を有する。
実 施 例 本発明の具体的実施例を示す前に、金属アルコキシドお
よびその加水分解，加熱による膜合成反応に若干言及す
る。
よびその加水分解，加熱による膜合成反応に若干言及す
る。
第１図は、金属アルコキシド（Si（OC2H5）４）からの
ガラス膜（SiO2）の生成のフロー図である。Si（OC
2H5）４をエタノールに溶かした溶液とする。これから
バルク状のガラスを得ようとする時は、これに水もしく
は水と塩酸のアルコール溶液をゆっくり撹拌しながら添
加し、均一なゲルをつくる。これを600〜900℃の温度で
加熱することによりSiO2ガラス片を得ることができる。
一方基板上をSiO2膜でコーティングする時は、基板をア
ルコキシド溶液に浸漬したり、基板表面にアルコキシド
溶液を塗布する方法を用いる。この時、アルコキシド溶
液に（Ａ）と同じように予め水分を加えておく方法もあ
るが、アルコキシド溶液単体にディップして、これを空
気中にさらして付着したアルコキシドを空中水分で加水
分解させ、100〜500℃の低温で加熱すれば膜は基板上に
容易に形成する。ディッピング，スピニング，加水分
解，焼成による形成膜厚は、アルコキシド液の粘度にも
よるが0.01〜１μであり、さらに厚い膜を要する場合
は、上記の操作を繰り返せば良い。
ガラス膜（SiO2）の生成のフロー図である。Si（OC
2H5）４をエタノールに溶かした溶液とする。これから
バルク状のガラスを得ようとする時は、これに水もしく
は水と塩酸のアルコール溶液をゆっくり撹拌しながら添
加し、均一なゲルをつくる。これを600〜900℃の温度で
加熱することによりSiO2ガラス片を得ることができる。
一方基板上をSiO2膜でコーティングする時は、基板をア
ルコキシド溶液に浸漬したり、基板表面にアルコキシド
溶液を塗布する方法を用いる。この時、アルコキシド溶
液に（Ａ）と同じように予め水分を加えておく方法もあ
るが、アルコキシド溶液単体にディップして、これを空
気中にさらして付着したアルコキシドを空中水分で加水
分解させ、100〜500℃の低温で加熱すれば膜は基板上に
容易に形成する。ディッピング，スピニング，加水分
解，焼成による形成膜厚は、アルコキシド液の粘度にも
よるが0.01〜１μであり、さらに厚い膜を要する場合
は、上記の操作を繰り返せば良い。
いずれの場合も、水が加水分解のための必須成分であ
り、これに続く重縮合反応により均一で薄く緻密な膜が
得られる。
り、これに続く重縮合反応により均一で薄く緻密な膜が
得られる。
上記においてSi,Ti,Alなどの窒化物，炭化物の粉末を予
めSi（OC2H5）４のエタノール溶液に加え、良く撹拌
し、これに基板を浸漬乾燥，焼成する。例えば第２図に
示すようなSiO2ガラスのマトリクス１中に高硬度のSiC
粉末２が分散されたガラス膜３が基板４上に得られ、高
硬度のガラス膜が容易に得られ、本発明の大きな特徴に
なる。
めSi（OC2H5）４のエタノール溶液に加え、良く撹拌
し、これに基板を浸漬乾燥，焼成する。例えば第２図に
示すようなSiO2ガラスのマトリクス１中に高硬度のSiC
粉末２が分散されたガラス膜３が基板４上に得られ、高
硬度のガラス膜が容易に得られ、本発明の大きな特徴に
なる。
第１表に、本発明で用いる金属アルコラートの代表的な
性質を掲げる。
性質を掲げる。
次に本発明の具体的な実施例を示す。
〔実施例１〕 厚さ0.5mmのアルミナ基板（99.9％純度）21の表面に厚
さ50μｍのグレーズ層22を施こす。この上にスパッタリ
ング法によりTaSiの抵抗体層（3000Å）23、さらにAu電
極層（5000Å）24を形成し、フォトリソグラフ法，エッ
チング法により第３図に示すようにパタニングを行な
う。この上にマスクスピン塗布法によりSi（OC2H5）4 2
5gをC2H5OH 30mlに溶かした液をスピンオンし（1000rp
m.10秒,5c.c.）引続き室温にて0.5時間放置し、150℃で
0.5時間乾燥する。さらに200℃で0.5時間焼成し、SiO2
層25を形成する。
さ50μｍのグレーズ層22を施こす。この上にスパッタリ
ング法によりTaSiの抵抗体層（3000Å）23、さらにAu電
極層（5000Å）24を形成し、フォトリソグラフ法，エッ
チング法により第３図に示すようにパタニングを行な
う。この上にマスクスピン塗布法によりSi（OC2H5）4 2
5gをC2H5OH 30mlに溶かした液をスピンオンし（1000rp
m.10秒,5c.c.）引続き室温にて0.5時間放置し、150℃で
0.5時間乾燥する。さらに200℃で0.5時間焼成し、SiO2
層25を形成する。
そのSiO2層の上にさらに１μｍのSiC膜をスパッタリン
グ法により形成する。
グ法により形成する。
〔実施例２〕 実施例１の層24を形成後エッチングし、Si（OC2H5）4 2
5g,C2H5OH 30ml SiC粉末（直径１〜２μｍ）25gの混合
液をマスクあるいはスピン塗布し（1000rpm.20秒.10c.
c.）、引続き室温放置,150℃乾燥,250℃焼成しSiO2・Si
C混合層を形成する。
5g,C2H5OH 30ml SiC粉末（直径１〜２μｍ）25gの混合
液をマスクあるいはスピン塗布し（1000rpm.20秒.10c.
c.）、引続き室温放置,150℃乾燥,250℃焼成しSiO2・Si
C混合層を形成する。
〔実施例３〕 実施例１の層24の上にスパッタ法によりSiO2膜（3000
Å）を形成し、さらに実施例３の方法でSiO2・SiC混合
層を形成する。
Å）を形成し、さらに実施例３の方法でSiO2・SiC混合
層を形成する。
〔実施例４〕 第４図に示すように、厚さ0.5mmの鋼板35の両面にSiO2
・B2O3を主成分とするホーロ層（厚さ100μｍ）31を形
成し、この片面にガラスフリットと金粉の混合ペースト
の印刷，焼成，エッチング，ひきつづきRuO2−ガラスフ
リットペーストの印刷，焼成により第４図に示す厚膜型
ヘッドをつくる。32は金電極、33は抵抗体。ひきつづ
き、Ti（Ｏ−iC3H7）4 50grをｉ−C3H7OH100mlに溶か
し、これにTiN粉末（直径１〜２μｍ）50gを加えた液を
スピン塗布する。室温乾燥（0.5時間）,150℃乾燥（0.5
時間）,500℃焼成（0.5時間）してTiO2・TiN複合層34を
形成する。得られた各種サーマルヘッドの特性，特徴を
第２表に示す。
・B2O3を主成分とするホーロ層（厚さ100μｍ）31を形
成し、この片面にガラスフリットと金粉の混合ペースト
の印刷，焼成，エッチング，ひきつづきRuO2−ガラスフ
リットペーストの印刷，焼成により第４図に示す厚膜型
ヘッドをつくる。32は金電極、33は抵抗体。ひきつづ
き、Ti（Ｏ−iC3H7）4 50grをｉ−C3H7OH100mlに溶か
し、これにTiN粉末（直径１〜２μｍ）50gを加えた液を
スピン塗布する。室温乾燥（0.5時間）,150℃乾燥（0.5
時間）,500℃焼成（0.5時間）してTiO2・TiN複合層34を
形成する。得られた各種サーマルヘッドの特性，特徴を
第２表に示す。
〔比較例１〕 実施例１における層24（第３図）形成後、スパッタリン
グ法によりSiO2（3000Å）,SiC（６μｍ）を形成する。
基板温度は500℃，成膜時間はSiO21時間,SiCは6hr。
グ法によりSiO2（3000Å）,SiC（６μｍ）を形成する。
基板温度は500℃，成膜時間はSiO21時間,SiCは6hr。
〔比較例２〕 実施例５における層33（第４図）形成後、SiO2・B2O3系
ガラスフリットを主体とするインクを層33の上に印刷焼
成（890℃1hr）する。
ガラスフリットを主体とするインクを層33の上に印刷焼
成（890℃1hr）する。
なお、本発明においては、サーマルヘッドの保護層とし
てのガラス層について述べたが、固定抵抗，薄膜素子な
どの耐温湿度層として本発明層を用いることも有効であ
る。
てのガラス層について述べたが、固定抵抗，薄膜素子な
どの耐温湿度層として本発明層を用いることも有効であ
る。
発明の効果 以上記載のように、本発明によれば高硬度，緻密，薄い
保護膜が低温プロセスで短時間に得られ、これをサーマ
ルヘッドの保護層として用いることは抵抗変化率，耐摩
耗性の点から非常に有効である。特に薄膜サーマルヘッ
ドでTi・Siのような非酸化物系の抵抗体を用いる時、本
発明のSiO2・SiCのような酸化物窒化物複合膜は、これ
一層だけで酸化防止膜と、耐摩耗層を兼ねており、その
作用効果は非常に大である。また厚膜方式の従来のもの
は800〜900℃の焼成温度を保護層形成のために要してい
たが、本発明では500℃以下での形成が可能であり、保
護膜形成時に下地素子に与える影響を極力抑えることが
できる。
保護膜が低温プロセスで短時間に得られ、これをサーマ
ルヘッドの保護層として用いることは抵抗変化率，耐摩
耗性の点から非常に有効である。特に薄膜サーマルヘッ
ドでTi・Siのような非酸化物系の抵抗体を用いる時、本
発明のSiO2・SiCのような酸化物窒化物複合膜は、これ
一層だけで酸化防止膜と、耐摩耗層を兼ねており、その
作用効果は非常に大である。また厚膜方式の従来のもの
は800〜900℃の焼成温度を保護層形成のために要してい
たが、本発明では500℃以下での形成が可能であり、保
護膜形成時に下地素子に与える影響を極力抑えることが
できる。
第１図は本発明の一実施例の製造におけるガラス膜合成
のフロー図、第２図は本発明の一実施例のサーマルヘッ
ドにおいて、酸化物ガラスマトリクス中に金属窒化物の
分散した膜の状態を示す模式図、第３図および第４図は
本発明実施例を示す図、第５図および第６図は従来例の
厚膜型および薄膜型のサーマルヘッドの構成を示す図、
第７図は耐摩耗層のピンホールを通しての電極腐食の機
構を説明するための模式図である。 21……基板、22……グレーズ層、24……抵抗体層、24…
…電極層、25……SiO2層。
のフロー図、第２図は本発明の一実施例のサーマルヘッ
ドにおいて、酸化物ガラスマトリクス中に金属窒化物の
分散した膜の状態を示す模式図、第３図および第４図は
本発明実施例を示す図、第５図および第６図は従来例の
厚膜型および薄膜型のサーマルヘッドの構成を示す図、
第７図は耐摩耗層のピンホールを通しての電極腐食の機
構を説明するための模式図である。 21……基板、22……グレーズ層、24……抵抗体層、24…
…電極層、25……SiO2層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 善博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−131851（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−225973（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】絶縁基板上に形成した対向電極層および発
熱抵抗体層を形成し、これらの層上に、金属アルコキシ
ド溶液に金属炭化物もしくは金属窒化物を加えた溶液を
出発原料として得られた絶縁性酸化物と、前記金属の炭
化物もしくは窒化物の複合層を形成したサーマルヘッ
ド。 - 【請求項２】添加物が、Si,Ti,Alのいずれかの窒化物，
炭化物いずれかであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のサーマルヘッド。 - 【請求項３】絶縁性金属酸化物層がSiO2などの酸化防止
層と、この層の上のマイクロビッカース硬度が500以上
の層とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のサーマルヘッド。 - 【請求項４】絶縁基板上に対向電極および発熱抵抗体を
順次形成し、この発熱抵抗体上に金属の炭化物あるいは
窒化物を加えた金属アルコキシド溶液を担持し、加水分
解させ、加熱して金属酸化物と炭化物あるいは窒化物の
複合層を形成したことを特徴とするサーマルヘッドの製
造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61091604A JPH0780309B2 (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | サ−マルヘツドおよびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61091604A JPH0780309B2 (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | サ−マルヘツドおよびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62248665A JPS62248665A (ja) | 1987-10-29 |
| JPH0780309B2 true JPH0780309B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=14031163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61091604A Expired - Lifetime JPH0780309B2 (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | サ−マルヘツドおよびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0780309B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04127405A (ja) * | 1990-09-18 | 1992-04-28 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 高耐蝕性永久磁石及びその製造方法並びに高耐蝕性ボンド磁石の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59225973A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-19 | Hitachi Ltd | サ−マルヘツド |
| JPS60131851A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-13 | Hoya Corp | リン酸塩レ−ザガラスの耐熱衝撃強度を増加させる方法 |
-
1986
- 1986-04-21 JP JP61091604A patent/JPH0780309B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62248665A (ja) | 1987-10-29 |
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Legal Events
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |