JPH0872280A - Thermal head - Google Patents
Thermal headInfo
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- JPH0872280A JPH0872280A JP6214420A JP21442094A JPH0872280A JP H0872280 A JPH0872280 A JP H0872280A JP 6214420 A JP6214420 A JP 6214420A JP 21442094 A JP21442094 A JP 21442094A JP H0872280 A JPH0872280 A JP H0872280A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、製版機やファクシミリ
等の発熱記録装置に用いられるサーマルヘッドに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal head used in a heat recording device such as a plate making machine or a facsimile.
【０００２】[0002]
【従来の技術】サーマルヘッドを構成する発熱抵抗体の
材料として、現在、サーメット系が広く用いられてい
る。その代表的なものとしてＴａ−Ｓｉ一Ｏが知られて
いる。Ｔａ−Ｓｉ−Ｏは、通常ＴａとＳｉＯ2 の粉末を
混合焼結して作製したターゲットを用い、スパッタ膜と
して形成されている。なお、Ｔａ−Ｓｉ一Ｏ膜は、以下
のような特長を持っている。2. Description of the Related Art At present, cermet-based materials are widely used as materials for heat-generating resistors constituting a thermal head. Ta-Si 1 O is known as a typical example. Ta-Si-O is usually formed as a sputtered film by using a target produced by mixing and sintering Ta and SiO2 powders. The Ta-Si-O film has the following features.
【０００３】１）高い比抵抗の膜が容易に得られる。例
えば、ターゲット中のＳｉＯ2 比やスパッタ圧力等の制
御で、数〜数１０ｍΩ・ｃｍの比抵抗膜を容易に形成で
きる。抵抗値の高いサーマルヘッドは、容量の小さい電
源を利用できることからコストの低下に有利で、また効
率の面からも有利である。そのために、スパッタ膜その
もののシート抵抗を高めることが望まれる。1) A film having a high specific resistance can be easily obtained. For example, by controlling the SiO2 ratio in the target and the sputtering pressure, a resistivity film of several to several tens of mΩ · cm can be easily formed. The thermal head having a high resistance value is advantageous in cost reduction since it can use a power source having a small capacity, and is also advantageous in efficiency. Therefore, it is desired to increase the sheet resistance of the sputtered film itself.
【０００４】このため、膜厚を薄くしてシート抵抗を高
めることが考えられる。しかし膜厚を薄くするとサーマ
ルヘッドの寿命の面で問題が生じる。したがって、高い
比抵抗膜が得られることは大きな特長である。Therefore, it is possible to reduce the film thickness to increase the sheet resistance. However, if the film thickness is made thin, there is a problem in the life of the thermal head. Therefore, it is a great feature that a high resistivity film can be obtained.
【０００５】また、他の抵抗材料として、ＴａＮやＮｂ
一Ｓｉ−Ｏ等が知られている。しかしＴａＮは高い比抵
抗の膜の作製が困難である。また、Ｎｂ一Ｓｉ−Ｏは高
い比抵抗を得ようとすると抵抗温度係数が負の方向に大
きくなり使用に耐えなくなる。２）抵抗値の安定性が優
れる。サーマルヘッドとして駆動する場合、あるいは製
造工程に部品として流す場合に抵抗値の変動が少ない。
このため、高寿命のサーマルヘッドを高歩留りで製造で
きる。なおＮｂ−Ｓｉ−Ｏは、スパッタバッチ内での抵
抗値は均一であるが、製造工程に流している際に抵抗値
がばらつきやすい。また、サーマルヘッドとして駆動す
る場合の抵抗値の変動も大きい。Further, as another resistance material, TaN or Nb is used.
1-Si-O and the like are known. However, TaN makes it difficult to form a film having a high specific resistance. Further, when trying to obtain a high specific resistance, Nb-Si-O becomes unusable because the resistance temperature coefficient increases in the negative direction. 2) The stability of resistance value is excellent. When it is driven as a thermal head, or when it is supplied as a component in the manufacturing process, the resistance value changes little.
Therefore, a long-life thermal head can be manufactured with high yield. Note that Nb-Si-O has a uniform resistance value in the sputtering batch, but the resistance value tends to fluctuate during the production process. In addition, the resistance value varies greatly when it is driven as a thermal head.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】Ｔａ一Ｓｉ−Ｏ膜は発
熱抵抗体として優れた特徴を持っている。しかし、その
特性は成膜条件によって影響される。したがって、比抵
抗が小さい場合は膜厚を薄くすることになり、前記した
ように寿命特性に支障をきたす。また、比抵抗が大きい
場合は膜厚を厚くしなければならず成膜時間が長くな
る。このとき、１つのターゲットから成膜できる基板数
が少なくなる。このような理由から、比抵抗の範囲は、
通常、１０〜２０ｍΩ・ｃｍ程度となるように管理され
製造される。しかし、発熱抵抗体の比抵抗の範囲を限定
してサーマルヘッドを製造した場合でも、特性にばらつ
きが生じることがわかった。これは、比抵抗が少なくと
も膜の形態的構造や各元素含有率の関数であること、し
たがって比抵抗が例え同一でも膜の形態的構造や各元素
含有率が異なれば製品の特性が相違することを示してい
る。The Ta-Si-O film has excellent characteristics as a heating resistor. However, the characteristics are affected by the film forming conditions. Therefore, when the specific resistance is small, the film thickness is thinned, and as described above, the life characteristics are impaired. Further, when the specific resistance is high, the film thickness must be increased and the film formation time becomes long. At this time, the number of substrates that can be formed from one target is reduced. For this reason, the range of resistivity is
Usually, it is controlled and manufactured so as to be about 10 to 20 mΩ · cm. However, it has been found that even when the thermal head is manufactured by limiting the range of the specific resistance of the heating resistor, the characteristics vary. This is because the specific resistance is at least a function of the morphological structure of the film and the content of each element. Therefore, even if the specific resistance is the same, the characteristics of the product differ if the morphological structure of the film and the content of each element are different. Is shown.
【０００７】例えば、各元素含有率が同一でも膜構造が
密であれば比抵抗は低くなり、また粗であれば比抵抗は
高くなる。また、同一の構造でもＴａ含有率が多いほど
比抵抗は低くなる。なお形態的構造の範囲については、
それを厳密に限定管理することは困難である。これは、
Ｔａ一Ｓｉ−Ｏ膜にいわゆる長距離秩序性がないため
で、Ａｓ−Ｄｅｐｏ膜（成膜後のままで他に処理を施さ
ない状態の膜）とこれを９００℃で真空熱処理した膜に
ついて、Ｘ線回折やラマン散乱分光等で比較分析して
も、なんらの有意差も認められないほどである。For example, even if the content of each element is the same, if the film structure is dense, the specific resistance is low, and if it is rough, the specific resistance is high. Further, even with the same structure, the higher the Ta content, the lower the specific resistance. Regarding the range of morphological structure,
It is difficult to strictly control it. this is,
Because the Ta-Si-O film does not have so-called long-range order, the As-Depo film (a film in a state in which it is not subjected to any other treatment after film formation) and a film obtained by subjecting this to vacuum heat treatment at 900 ° C. Even if comparative analysis is performed by X-ray diffraction or Raman scattering spectroscopy, no significant difference is observed.
【０００８】このことから、比抵抗に併せて各元素の含
有率を限定管理することが必要とされることがわかる。
この場合、例えば湿式分折法によれば精度よく各元素の
含有率を知ることができる。しかし、比抵抗と各元素の
含有率を併せて管理することは面倒である上、さまざま
な不具合が発生する。これらは、生産品の抜き取り検査
という形では対応が困難である。From this, it is understood that it is necessary to limit the content ratio of each element together with the specific resistance.
In this case, the content ratio of each element can be accurately known by, for example, the wet method. However, it is troublesome to manage the resistivity and the content of each element together, and various problems occur. These are difficult to deal with in the form of sampling inspection of products.
【０００９】ところで、比抵抗はシート抵抗と膜厚の積
で与えられる。しかし、基板グレーズ層の表面性や抵抗
膜厚の薄さ（通常８００オングストローム以下）から、
精度の良い膜厚値が得にくい。これは測定された比抵抗
値の精度の悪さを意味する。したがって、精度良く測定
する場合、基板として所定のガラス基板を用い、また膜
厚も厚くする（１５００オングストローム以上）といっ
たことが必要となる。各元素の含有率を測定する場合
も、精度の良い測定値を得るためには膜厚を厚くする必
要がある。また基板も、通常のグレーズドアルミナ基板
は使用できない。これは、グレーズ中のＳｉＯ2 が湿式
分析液中に溶出し、抵抗膜成分中のＳｉＯ2 と区別がつ
かなくなるためである。そのため、基板として、テフロ
ンフィルム等を用いるといった配慮が必要となる。しか
し、これは真空槽汚染の危険がある。例えば、スパッタ
時の熱によってテフロンフィルムが溶解し、真空槽の内
壁に蒸着するという問題がある。Incidentally, the specific resistance is given by the product of the sheet resistance and the film thickness. However, due to the surface property of the substrate glaze layer and the thin resistance film thickness (usually 800 angstroms or less),
It is difficult to obtain an accurate film thickness value. This means that the measured resistivity value is inaccurate. Therefore, in the case of accurate measurement, it is necessary to use a predetermined glass substrate as a substrate and to increase the film thickness (1500 angstroms or more). Also when measuring the content of each element, it is necessary to increase the film thickness in order to obtain an accurate measured value. Also, as the substrate, a normal glaze alumina substrate cannot be used. This is because SiO2 in the glaze elutes in the wet analysis solution and becomes indistinguishable from SiO2 in the resistance film component. Therefore, it is necessary to consider using a Teflon film or the like as the substrate. However, this poses a risk of vacuum chamber contamination. For example, there is a problem that the Teflon film is melted by the heat at the time of sputtering and deposited on the inner wall of the vacuum chamber.
【００１０】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、寿命特性に優れたサーマルヘッドを提供することを
目的とする。The present invention solves the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a thermal head having excellent life characteristics.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、支持基板と、
この支持基板上に形成された発熱抵抗体と、この発熱抵
抗体に接続された電極とを具備し、前記発熱抵抗体がＳ
ｉとＯと残部が実質的に金属とからなるサーマルヘッド
において、前記発熱抵抗体中の金属が、化学量論組成に
基づく酸化金属として存在する比率、および非化学量論
組成に基づく酸化金属として存在する比率、そして金属
として存在する比率の和を１００％とした場合に、化学
量論組成に基づく酸化金属として存在する比率が３５〜
６５％、金属として存在する比率が１５〜４５％、そし
て残部が非化学量論組成に基づく酸化金属として存在す
ることを特徴としている。The present invention comprises a support substrate,
A heating resistor formed on the support substrate and an electrode connected to the heating resistor are provided, and the heating resistor is S.
In a thermal head in which i, O, and the balance are substantially metal, the ratio of the metal in the heating resistor existing as metal oxide based on stoichiometric composition and the metal oxide based on non-stoichiometric composition If the sum of the existing ratio and the ratio existing as a metal is 100%, the ratio existing as a metal oxide based on the stoichiometric composition is 35 to 35.
65%, the proportion present as metal is 15-45%, and the balance is present as metal oxide based on non-stoichiometry.
【００１２】また、支持基板と、この支持基板上に形成
された発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に接続された電極
とを具備し、前記発熟抵抗体がＳｉとＯと残部が実質的
にＴａとからなるサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵
抗体中のＴａが、Ｔａ2 Ｏ5として存在する比率、およ
びＴａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａとして存在する比率、そし
て金属Ｔａとして存在する比率の和を１００％とした場
合に、Ｔａ2 Ｏ5 として存在する比率が４５〜５５％、
Ｔａ金属として存在する比率が２７〜３７％、そして残
部がＴａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａとして存在することを特
徴としている。また、前記比率が、光電子分光法によっ
て求められている。The aging resistor includes a supporting substrate, a heating resistor formed on the supporting substrate, and an electrode connected to the heating resistor. In a thermal head composed of Ta and Ta, the sum of the ratio of Ta present in the heating resistor as Ta2 O5, the ratio of Ta present as oxidized Ta other than Ta2 O5, and the ratio of present as metallic Ta is 100%. The ratio of Ta2 O5 present is 45 to 55%,
It is characterized in that the proportion existing as Ta metal is 27 to 37%, and the balance is present as oxidized Ta other than Ta2 O5. Moreover, the said ratio is calculated | required by the photoelectron spectroscopy.
【００１３】[0013]
【作用】本発明では、サーマルヘッドを構成する発熱抵
抗体がＳｉとＯとそれ以外の残部が実質的に金属とから
なる場合において、前記発熱抵抗体中の金属が、化学量
論組成に基づく酸化金属として存在する比率と、非化学
量論組成に基づく酸化金属として存在する比率と、金属
として存在する比率の和を１００％とした場合、化学量
論組成に基づく酸化金属として存在する比率が３５〜６
５％、金属として存在する比率が１５〜４５％、残部が
非化学量論組成に基づく酸化金属として存在している。
例えば、Ｔａ2 Ｏ5 として存在する比率が４５〜５５
％、Ｔａ金属として存在する比率が２７〜３７％、残部
がＴａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａとして存在している。な
お、前記比率は光電子分光法によって求められたもので
ある。According to the present invention, when the heat-generating resistor constituting the thermal head is composed of Si and O and the rest is substantially metal, the metal in the heat-generating resistor is based on the stoichiometric composition. When the sum of the ratio existing as a metal oxide, the ratio existing as a metal oxide based on a non-stoichiometric composition, and the ratio existing as a metal is 100%, the ratio existing as a metal oxide based on a stoichiometric composition is 35-6
5%, the proportion existing as a metal is 15 to 45%, and the balance is present as a metal oxide based on a non-stoichiometric composition.
For example, the ratio of Ta2 O5 present is 45 to 55.
%, The proportion existing as Ta metal is 27 to 37%, and the balance is present as oxidized Ta other than Ta2 O5. The ratio is obtained by photoelectron spectroscopy.
【００１４】またＴａ2 Ｏ5 として存在する比率が５５
％より大きく、あるいはＴａ金属として存在する比率が
２７％より小さくなると、発熱抵抗体のＴＣＲ（抵抗温
度係数）が負方向に増大し、サーマルヘッドの寿命特性
が劣化してくる。また、Ｔａ2 Ｏ5 として存在する比率
が４５％より小さく、あるいはＴａ金属として存在する
比率が３７％よりも大きくなると、発熱抵抗体のＴＣＲ
は滅少する。しかし、比抵抗が小さいため、膜厚を薄く
する必要があり、やはりサーマルヘッドの寿命特性が劣
化してくる。Further, the proportion of Ta2 O5 present is 55.
% Or the ratio of Ta metal present is less than 27%, the TCR (temperature coefficient of resistance) of the heating resistor increases in the negative direction and the life characteristics of the thermal head deteriorate. When the proportion of Ta2 O5 present is less than 45% or the proportion of Ta metal present exceeds 37%, the TCR of the heating resistor is reduced.
Disappears. However, since the specific resistance is small, it is necessary to reduce the film thickness, which also deteriorates the life characteristics of the thermal head.
【００１５】[0015]
【実施例】本発明の実施例について説明する。支持基板
としてアルミナ基板を使用し、その表面をグレーズ処理
した。そして、グレーズ処理した面に発熱抵抗体を形成
した。なお、発熱抵抗体膜はＲＦスパッタリング法で形
成され、ターゲットとしては、Ｔａ：４７ｍｏｌ％、Ｓ
ｉＯ2：５３ｍｏｌ％の組成からなる焼結体を用いた。
成膜条件は、ターゲットへのＲＦ電力：２．２Ｗ／ｃｍ
2 、Ａｒ圧力＝１．０Ｐａとした。EXAMPLES Examples of the present invention will be described. An alumina substrate was used as a supporting substrate, and its surface was subjected to glaze treatment. Then, a heating resistor was formed on the glaze-treated surface. The heating resistor film is formed by the RF sputtering method, and the target is Ta: 47 mol%, S
A sintered body having a composition of iO2: 53 mol% was used.
The film forming conditions are RF power to the target: 2.2 W / cm
2 , Ar pressure = 1.0 Pa.
【００１６】上記した条件で発熱抵抗体膜を形成し、そ
の後、成膜室を１０-5Ｐａ台の真空に引き、試料を大気
に晒すことなく、１０-7Ｐａ台の分折室に移送した。こ
こで、Ｘ線光電子分光によりスペクトルを得た。なお、
この装置は成膜室において基板を加熱する機構も有して
いる。そして、膜を形成した後の熱処理条件を変え、Ａ
〜Ｃの３種類の試料を作成し、Ｘ線光電子分光により分
析した。A heating resistor film is formed under the above conditions, and then the film forming chamber is evacuated to a vacuum of 10 -5 Pa and the sample is transferred to a folding chamber of 10 -7 Pa without exposing to the atmosphere. did. Here, a spectrum was obtained by X-ray photoelectron spectroscopy. In addition,
This apparatus also has a mechanism for heating the substrate in the film forming chamber. Then, the heat treatment condition after forming the film is changed to
.About.C were prepared and analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy.
【００１７】（試料Ａ）成膜後の熱処理を実施しない。
膜中に含まれるＴａ原子の含有率は５０ｍｏｌ％であっ
た。これは、ターゲット中のＴａ含有率：４７ｍｏｌ％
に比ベて、Ｔａリッチで、ターゲット組成と膜組成との
間にズレがあった。(Sample A) The heat treatment after film formation is not carried out.
The content rate of Ta atoms contained in the film was 50 mol%. This is the Ta content in the target: 47 mol%
In comparison with the above, Ta was rich and there was a deviation between the target composition and the film composition.
【００１８】次に化学結合状態を解折した。その結果、
抵抗体膜のＴａは、Ｔａ2 Ｏ5 として存在する比率、そ
してＴａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａとして存在する比率、金
属Ｔａとして存在する比率の和を１００％とした場合、
Ｔａ2 Ｏ5 として存在する比率が５８％、Ｔａ金属とし
て存在する比率が２１％、残部がＴａ2 Ｏ5 以外の酸化
Ｔａとして存在していた。Next, the chemical bond state was broken. as a result,
Ta of the resistor film is 100% when the sum of the ratio existing as Ta2 O5, the ratio existing as oxidized Ta other than Ta2 O5, and the ratio existing as metal Ta is 100%,
The proportion existing as Ta2 O5 was 58%, the proportion existing as Ta metal was 21%, and the balance was present as oxidized Ta other than Ta2 O5.
【００１９】（試料Ｂ）成膜後に真空中で７００℃×１
０分の熱処理を実施した。膜中に含まれるＴａ原子の含
有率は、試料Ａと同様５０ｍｏｌ％であった。また、化
学結合状態の解折結果、抵抗体膜のＴａは、Ｔａ2 Ｏ5
として存在する比率、Ｔａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａとして
存在する比率、そして金属Ｔａとして存在する比率の和
を１００％とした場合、Ｔａ2 Ｏ5 として存在する比率
が４９％、Ｔａ金属として存在する比率が３１％、残部
がＴａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａとして存在していた。(Sample B) 700 ° C. × 1 in vacuum after film formation
A heat treatment of 0 minutes was performed. The content rate of Ta atoms contained in the film was 50 mol% as in Sample A. Also, as a result of the chemical bond state breaking, Ta of the resistor film is Ta2O5.
Assuming that the sum of the ratio existing as Ta2O5, the ratio existing as oxidized Ta other than Ta2O5, and the ratio existing as metal Ta is 100%, the ratio existing as Ta2O5 is 49% and the ratio existing as Ta metal is 31%. %, The balance was present as oxidized Ta other than Ta2 O5.
【００２０】（試料Ｃ）成膜後に真空中で１０００℃×
１０分の熱処理を実施した．膜中に含まれるＴａ原子の
含有率は、試料Ａ、Ｂと同様５０ｍｏｌ％であった。ま
た、化学結合状態の解析結果、抵抗体膜のＴａは、Ｔａ
2 Ｏ5 として存在する比率、そしてＴａ2 Ｏ5 以外の酸
化Ｔａとして存在する比率、金属Ｔａとして存在する比
率の和を１００％とした場合、Ｔａ2 Ｏ5 として存在す
る比率が３９％、Ｔａ金属として存在する比率が４３
％、残部がＴａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａとして存在してい
た。上記したように、各試料Ａ〜Ｃとも、Ｔａ原子の含
有率は同一であるものの、その化学結合状態に明確な差
異が認められた。(Sample C) 1000 ° C. in vacuum after film formation
Heat treatment was performed for 10 minutes. The content rate of Ta atoms contained in the film was 50 mol% as in Samples A and B. Further, as a result of the analysis of the chemical bond state, Ta of the resistor film is Ta
If the sum of the ratio existing as 2 O5, the ratio existing as oxidized Ta other than Ta2 O5, and the ratio existing as metal Ta is 100%, the ratio existing as Ta2 O5 is 39%, the ratio existing as Ta metal. Is 43
%, The balance was present as oxidized Ta other than Ta2 O5. As described above, in each of Samples A to C, although the Ta atom content was the same, a clear difference was observed in the chemical bond state.
【００２１】ここで、試料ＢのＸ線光電子分光スペクト
ルを図１に示す。横軸は電子の結合エネルギーで単位は
ｅＶ（エレクトロンボルト：ｅＶ）、縦軸は光電子の強
度で任意単位である。図は、Ｔａの４ｆ軌道におけるス
ペクトルを表している。実際のスペクトルは太線Ｍで与
えられるが、これをガウシアン近似でピーク分離すると
細線のようにｍ１〜ｍ６の６個に分けられる。そして、
金属Ｔａに由来する２つのピーク（ｍ５、ｍ６）から金
属Ｔａとして存在する比率：３１％、Ｔａ2 ０5 に由来
する２つのピーク（ｍ１〜ｍ２）からＴａ2 ０5 として
存在する比率：４９％が求まる。また残部（ｍ３〜ｍ
４）の２０％がＴａ2 ０5 以外の酸化Ｔａとして存在す
る。The X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of sample B is shown in FIG. The horizontal axis represents electron binding energy in eV (electron volt: eV) units, and the vertical axis represents photoelectron intensity in arbitrary units. The figure shows the spectrum of Ta in 4f orbit. The actual spectrum is given by the thick line M, but if this is peak-separated by the Gaussian approximation, it is divided into 6 pieces of m1 to m6 like a thin line. And
From the two peaks (m5, m6) derived from metal Ta, the ratio existing as metal Ta: 31%, and from the two peaks derived from Ta205 (m1 to m2), the ratio existing as Ta205: 49%. The balance (m3 ~ m
20% of 4) is present as oxidized Ta other than Ta205.
【００２２】また、別途作成した試料Ａ、Ｂ、ＣのＴＣ
Ｒを測定した。なおＴＣＲは、電極膜を形成し、所定の
パターニングを行った後に、抵抗膜を真空中で室温から
６００℃まで加熱し、その後、真空状態を維持したまま
室温まで自然冷却し、そして、この温度が下降する過程
での抵抗変化から求めた。その結果、試料Ａ、Ｂ、Ｃの
ＴＣＲは、それぞれ一３３０、−１７０、−１１０ｐｐ
ｍ／℃となった。Also, TCs of separately prepared samples A, B and C
R was measured. In TCR, after forming an electrode film and performing a predetermined patterning, the resistance film is heated from room temperature to 600 ° C. in vacuum, and then naturally cooled to room temperature while maintaining the vacuum state. It was calculated from the resistance change in the process of falling. As a result, the TCRs of the samples A, B, and C are 330, -170, and -110 pp, respectively.
m / ° C.
【００２３】また、別途作成した試料Ａ、Ｂ、Ｃの比抵
抗を測定した。これは、抵抗膜のシート抵抗と膜厚の積
から導かれるもので、試料Ａ、Ｂ、Ｃの比抵抗は、それ
ぞれ１７．５、１２．５、８．８ｍΩ・ｃｍとなった。Further, the resistivity of the separately prepared samples A, B and C was measured. This is derived from the product of the sheet resistance and the film thickness of the resistance film, and the specific resistances of Samples A, B, and C were 17.5, 12.5, and 8.8 mΩ · cm, respectively.
【００２４】さらに、別途作成した試料Ａ、Ｂ、Ｃをデ
バイス化し、耐パルス寿命試験を行った。これは、発熱
抵抗体の上にＡｌからなる個別電極や共通電極を形成
し、所定のパターニングを行い、そして、個別電極や共
通電極で挟まれた発熱部をＳｉ−Ｏ一Ｎよりなる保護層
で被覆し、さらに実装を行った。これにより、抵抗体形
状：３５×６０μｍ、そして解像度：４００ｄｏｔｓ／
ｉｎｃｈの製版機用途のサーマルヘッドを作成した。そ
して、パワー：０．２８Ｗ／ｄｏｔ、パルス幅：０．５
ｍｓｅｃ、パルス周期：３．０ｍｓｅｃの駆動条件で連
続的にパルスを与え、抵抗値の変化率を評価した。この
結果が図２である。図２の縦軸は抵抗値変化率（％）、
横軸はパルス印加数（回）である。試料Ａは、初期から
１×１０5回のパルス印加数まで抵抗値が低下し、その
後上昇に転じ、２×１０6 回パルス印加時点で変化率が
＋１０％を越えた。試料Ｃは初期より抵抗値は単調に増
加し、２×１０7 回のパルス印加時点で変化率＋１０％
を越えた。試料Ｂも初期より抵抗値が単調に増加する傾
向が認められた。しかし、抵抗値は安定しており、１×
１０8 回のパルス印加時点でも変化率は＋１．５％に留
まっている。Further, the separately prepared samples A, B and C were made into devices and subjected to pulse life test. This is a method in which an individual electrode or a common electrode made of Al is formed on a heating resistor, a predetermined patterning is performed, and a heat generating portion sandwiched by the individual electrode or the common electrode is made of a protective layer made of Si—O 1 N. Was covered with and further mounted. As a result, the resistor shape: 35 × 60 μm, and the resolution: 400 dots /
A thermal head for an inch plate making machine was prepared. And power: 0.28 W / dot, pulse width: 0.5
Pulses were continuously applied under a driving condition of msec and pulse period: 3.0 msec to evaluate the rate of change in resistance value. The result is shown in FIG. The vertical axis of FIG. 2 represents the resistance change rate (%),
The horizontal axis represents the number of pulses applied (number of times). In the sample A, the resistance value decreased from the initial stage to the number of pulse application of 1 × 10 5 times and then increased, and the change rate exceeded + 10% at the time of 2 × 10 6 pulse application. The resistance value of Sample C increased monotonously from the initial stage, and the change rate was + 10% at the time of applying 2 × 10 7 pulses.
Over. In Sample B as well, the resistance value tended to increase monotonously from the beginning. However, the resistance value is stable and 1 ×
The rate of change remains at + 1.5% even when 10 8 pulses are applied.
【００２５】＜比較例＞ここでは、あらたに試料Ｄを作
成した。試料Ｄは、ターゲットとして、Ｔａ：５０ｍｏ
ｌ％、ＳｉＯ2 ：５０ｍｏｌ％の組成からなる焼結体を
用いた。そして成膜後に熱処理を行わないこと以外は、
実施例１の試料Ｂと同様の方法で作成した。<Comparative Example> Here, a sample D was newly prepared. Sample D has a target of Ta: 50mo
A sintered body having a composition of 1% and SiO2: 50 mol% was used. And except that no heat treatment is performed after film formation
The sample B was prepared in the same manner as the sample B of Example 1.
【００２６】試料Ｄの比抵抗は１２．３ｍΩ・ｃｍであ
った。これは、試料Ｂの比抵抗：１２．５ｍΩ／ｃｍと
ほぼ同一の値である。また、膜中に含まれるＴａ原子の
含有率は５３ｍｏｌ％であった。これは、試料Ｂの５０
ｍｏｌ％に比ベ、明らかにＴａリッチである。また、化
学結合状態の解折結果、抵抗体膜のＴａが、Ｔａ2 Ｏ5
として存在する比率、そしてＴａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａ
として存在する比率、金属Ｔａとして存在する比率の和
を１００％とした場合に、Ｔａ2 Ｏ5 として存在する比
率が３８％、Ｔａ金属として存在する比率が４４％、残
部がＴａ2 Ｏ5以外の酸化Ｔａとして存在していた。こ
れは、試料ＢのＴａが、Ｔａ2 Ｏ5 として存在する比率
４９％、Ｔａ金属として存在する比率３１％と比較し明
確な差異が認められた。The specific resistance of Sample D was 12.3 mΩ · cm. This is almost the same value as the specific resistance of the sample B: 12.5 mΩ / cm. Further, the content rate of Ta atoms contained in the film was 53 mol%. This is sample B 50
Compared to mol%, it is clearly Ta-rich. Further, as a result of the chemical bond state breaking, Ta of the resistor film is Ta2O5.
Existing as, and oxidized Ta other than Ta2 O5
Assuming that the sum of the ratio existing as Ta and the ratio existing as metal Ta is 100%, the ratio existing as Ta2 O5 is 38%, the ratio existing as Ta metal is 44%, and the balance is Ta as oxides other than Ta2 O5. Existed. A clear difference was observed in comparison with the ratio of Ta of sample B present as Ta2 O5 of 49% and the ratio of Ta metal present of 31%.
【００２７】次に、実施例と同様にして、同一条件で試
料Ｄの耐パルス寿命試験を行った。試料Ｂとの比較を図
３に示す。図３の縦軸は抵抗値変化率（％）、横軸はパ
ルス印加数（回）である。試料Ｄの抵抗値は初期から３
×１０5 回のパルス印加まで低下し、その後上昇に転
じ、２×１０7 回のパルス印加時点で変化率＋１０％を
越えた。Then, a pulse life test of Sample D was conducted under the same conditions as in the example. A comparison with Sample B is shown in FIG. The vertical axis of FIG. 3 represents the resistance value change rate (%), and the horizontal axis represents the number of pulse applications (times). The resistance value of sample D is 3 from the beginning.
The pulse rate decreased to × 10 5 times of pulse application, then started to increase, and exceeded the change rate + 10% at the time of 2 × 10 7 times of pulse application.
【００２８】上記したように、従来は、寿命特性に優れ
たサーマルヘッドを安定して製造する場合、抵抗膜の比
抵抗や各元素の含有率を測定、管理する必要があり、実
務上きまざまな不具合を生じていた。本発明によれば、
比抵抗や各元素の含有率を測定する必要がなく、化学結
合状態の測定によって寿命特性に優れたサーマルヘッド
を実現できる。As described above, conventionally, in the case of stably manufacturing a thermal head having excellent life characteristics, it is necessary to measure and control the specific resistance of the resistance film and the content ratio of each element, which is practically different. Was causing a problem. According to the present invention,
It is not necessary to measure the specific resistance and the content of each element, and a thermal head having excellent life characteristics can be realized by measuring the chemical bond state.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明によれば、寿命特性に優れたサー
マルヘッドを実現できる。According to the present invention, a thermal head having excellent life characteristics can be realized.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の実施例を説明する図で、Ｔａ一Ｓｉ一
Ｏよりなる発熱抵抗体のＸ線光電子分光スペクトル図で
ある。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the present invention, and is an X-ray photoelectron spectroscopy spectrum diagram of a heating resistor made of Ta, Si, and O.
【図２】本発明の実施例の耐パルス寿命試験の結果を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a result of a pulse life test of an example of the present invention.
【図３】本発明の実施例を対比するための耐パルス寿命
試験の結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a result of a pulse withstand life test for comparison with an example of the present invention.
Claims (3)
た発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に接続された電極とを
具備し、前記発熱抵抗体がＳｉとＯと残部が実質的に金
属とからなるサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体
中の金属が、化学量論組成に基づく酸化金属として存在
する比率、および非化学量論組成に基づく酸化金属とし
て存在する比率、そして金属として存在する比率の和を
１００％とした場合に、化学量論組成に基づく酸化金属
として存在する比率が３５〜６５％、金属として存在す
る比率が１５〜４５％、そして残部が非化学量論組成に
基づく酸化金属として存在することを特徴するサーマル
ヘッド。1. A support substrate, a heating resistor formed on the supporting substrate, and an electrode connected to the heating resistor, wherein the heating resistor is substantially Si and O, and the balance is substantially the same. In a thermal head comprising a metal, the metal in the heating resistor is present as a metal oxide based on a stoichiometric composition, a ratio present as a metal oxide based on a non-stoichiometric composition, and a metal present as a metal. When the sum of the ratios is 100%, the ratio existing as a metal oxide based on the stoichiometric composition is 35 to 65%, the ratio existing as a metal is 15 to 45%, and the rest is based on the non-stoichiometric composition. A thermal head characterized by being present as metal oxide.
た発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に接続された電極とを
具備し、前記発熟抵抗体がＳｉとＯと残部が実質的にＴ
ａとからなるサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体
中のＴａが、Ｔａ2 Ｏ5 として存在する比率、およびＴ
ａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａとして存在する比率、そして金
属Ｔａとして存在する比率の和を１００％とした場合
に、Ｔａ2Ｏ5 として存在する比率が４５〜５５％、Ｔ
ａ金属として存在する比率が２７〜３７％、そして残部
がＴａ2 Ｏ5 以外の酸化Ｔａとして存在することを特徴
するサーマルヘッド。2. A supporting substrate, a heating resistor formed on the supporting substrate, and an electrode connected to the heating resistor, wherein the ripening resistor is substantially Si and O, and the balance is substantially the same. To T
In the thermal head comprising a and Ta, the ratio of Ta in the heating resistor existing as Ta2 O5, and T
When the sum of the ratio of the oxidized Ta other than a2 O5 and the ratio of the metallic Ta existing is 100%, the ratio of the Ta2 O5 present is 45 to 55%, T
The thermal head is characterized in that the proportion existing as a metal is 27 to 37%, and the balance is present as oxidized Ta other than Ta2 O5.
られたものである請求項１または請求項２記載のサーマ
ルヘッド。3. The thermal head according to claim 1, wherein the ratio is obtained by photoelectron spectroscopy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21442094A JP3474274B2 (en) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | Thermal head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP21442094A JP3474274B2 (en) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | Thermal head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0872280A true JPH0872280A (en) | 1996-03-19 |
| JP3474274B2 JP3474274B2 (en) | 2003-12-08 |
Family
ID=16655498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21442094A Expired - Lifetime JP3474274B2 (en) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | Thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3474274B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007247028A (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Ulvac Japan Ltd | METHOD FOR DEPOSITING MIXED FILM OF METAL AND SiO2 AND FILM DEPOSITION SYSTEM THEREFOR |
| JP2012190048A (en) * | 2010-03-30 | 2012-10-04 | Hoya Corp | Mask blank, transfer mask, methods for manufacturing the same, and method for manufacturing semiconductor device |
-
1994
- 1994-09-08 JP JP21442094A patent/JP3474274B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007247028A (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Ulvac Japan Ltd | METHOD FOR DEPOSITING MIXED FILM OF METAL AND SiO2 AND FILM DEPOSITION SYSTEM THEREFOR |
| JP2012190048A (en) * | 2010-03-30 | 2012-10-04 | Hoya Corp | Mask blank, transfer mask, methods for manufacturing the same, and method for manufacturing semiconductor device |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3474274B2 (en) | 2003-12-08 |
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