JPH10305604A - Thermal head and its manufacture - Google Patents
Thermal head and its manufactureInfo
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- JPH10305604A JPH10305604A JP11712097A JP11712097A JPH10305604A JP H10305604 A JPH10305604 A JP H10305604A JP 11712097 A JP11712097 A JP 11712097A JP 11712097 A JP11712097 A JP 11712097A JP H10305604 A JPH10305604 A JP H10305604A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルプリンタ
に用いられるサーマルヘッドの保護層の密着力を向上さ
せたサーマルヘッドおよびその製造方法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a thermal head used in a thermal printer, in which a protective layer of a thermal head has improved adhesion, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、サーマルプリンタに用いられて
いるサーマルヘッドは、アルミナあるいはシリコン等か
らなる基板上に複数の発熱抵抗体を直線状に配列して、
印字情報に基づいて所望の発熱抵抗体に選択的に順次通
電を行って、この発熱抵抗体を加熱することにより、感
熱プリンタにおいては感熱記録紙を発色させて印字を行
い、熱転写プリンタにおいてはインクリボンのインクを
部分的に溶融して記録紙等に転写して印字を行うように
形成されている。2. Description of the Related Art Generally, a thermal head used in a thermal printer has a plurality of heating resistors linearly arranged on a substrate made of alumina or silicon.
By selectively sequentially energizing desired heating resistors based on print information and heating the heating resistors, a thermal printer causes the recording paper to develop color and prints, and a thermal transfer printer performs ink printing. It is formed so that printing is performed by partially melting the ink of the ribbon and transferring it to recording paper or the like.
【0003】この種の従来のサーマルヘッドは、図6に
示すように、シリコン等からなる基板1の端部1a寄り
に凸条部1bをフォトリソ技術により形成し、前記基板
1の上面にスパッタリング技術により、シリコンと遷移
金属と酸素とからなる保温層2を形成している。また、
該保温層2の上面にTaーSiO2等からなる発熱抵抗
体3をスパッタリング等により積層し、フォトリソ技術
で発熱抵抗体3のパターンを形成して、前記基板1の凸
条部1bの上方に発熱部3aを形成している。In this type of conventional thermal head, as shown in FIG. 6, a ridge 1b is formed near an end 1a of a substrate 1 made of silicon or the like by a photolithographic technique, and a sputtering technique is formed on the upper surface of the substrate 1. As a result, a heat insulating layer 2 made of silicon, a transition metal, and oxygen is formed. Also,
A heating resistor 3 made of Ta—SiO 2 or the like is laminated on the upper surface of the heat insulating layer 2 by sputtering or the like, and a pattern of the heating resistor 3 is formed by a photolithography technique. The heat generating portion 3a is formed.
【0004】また、該発熱部3aを発熱させるために、
発熱抵抗体3に電力エネルギーを供給するための電極4
をAl等でフォトリソ技術により積層形成して、一対の
共通電極4aと個別電極4bとが形成されている。ま
た、前記発熱抵抗体3および共通電極4a・個別電極4
bのそれぞれの表面には、酸化、あるいは摩耗を防ぐた
めに、硬質のサイアロンまたはSiC等からなる保護層
5をスパッタリングにより積層形成して従来のサーマル
ヘッドは構成されている。In order to generate heat from the heat generating portion 3a,
Electrode 4 for supplying electric energy to heating resistor 3
Are laminated by a photolithography technique using Al or the like to form a pair of common electrodes 4a and individual electrodes 4b. Further, the heating resistor 3 and the common electrode 4a / individual electrode 4
A conventional thermal head is formed by forming a protective layer 5 made of hard sialon or SiC or the like on the respective surfaces b by sputtering in order to prevent oxidation or wear.
【0005】前述のような従来のサーマルヘッドの製造
方法は図7に示すように、前記基板1の上面に保温層2
を形成する工程と、該保温層2の上面に複数の発熱抵抗
体3を形成する工程と、該複数の発熱抵抗体3に接続さ
れる共通電極4aおよび個別電極4bからなる電極4を
形成する工程と、前記保温層2、前記発熱抵抗体3、前
記電極4のそれぞれの露出上面を被覆する保護層5を形
成する工程とからなっている。そして、ここでは図示し
ないが、従来における第1の製造方法として、前記保護
層5形成工程は、まず、前記保温層2および発熱抵抗体
3および前記電極4の露出表面上の有機汚染物質を除去
する第1の工程で、Arガスを用いてスパッタエッチン
グを行う前処理を行い、該スパッタエッチング後、第2
の工程でArガスを用いて、硬質のサイアロンあるいは
SiC等の材料からなるスパッタリングターゲットをス
パッタリングして、保護層5を積層形成して従来のサー
マルヘッドを製造していた。しかし、前記第1の工程の
スパッタエッチングをArガスを用いて行うと、発熱抵
抗体3の表面組成の酸素等の軽元素成分が表面から飛び
出し、最表面組成に酸素欠乏が発生する。そのために、
前記発熱抵抗体3の最表面に比抵抗の低い低抵抗層が形
成される。[0005] As shown in FIG. 7, the conventional thermal head manufacturing method as described above employs a heat insulating layer 2 on the upper surface of the substrate 1.
Forming a plurality of heating resistors 3 on the upper surface of the heat insulating layer 2, and forming an electrode 4 including a common electrode 4a and an individual electrode 4b connected to the plurality of heating resistors 3. And a step of forming a protective layer 5 covering the exposed upper surfaces of the heat insulating layer 2, the heating resistor 3, and the electrode 4. Although not shown here, as a conventional first manufacturing method, the step of forming the protective layer 5 first removes organic contaminants on the heat insulating layer 2, the heating resistor 3, and the exposed surface of the electrode 4. In the first step, a pretreatment for performing sputter etching using Ar gas is performed, and after the sputter etching, the second process is performed.
In the step (3), a sputtering target made of a material such as hard sialon or SiC is sputtered using Ar gas to form a protective layer 5 on which a conventional thermal head is manufactured. However, when the sputter etching in the first step is performed using Ar gas, light element components such as oxygen in the surface composition of the heating resistor 3 jump out from the surface, and oxygen deficiency occurs in the outermost surface composition. for that reason,
A low resistance layer having a low specific resistance is formed on the outermost surface of the heating resistor 3.
【0006】この発熱抵抗体3の低抵抗層の表面に、前
記第2の工程でArガスを用いて、サイアロンあるいは
SiC等の材料をスパッタリングにより保護層5を形成
した従来のサーマルヘッドは、発熱部3aのドット抵抗
値が、印字に必要な所望のドット抵抗値に対して、例え
ば略20%も低下する問題があった。また、前記従来の
製造方法で作られたサーマルヘッドを用いて、サーマル
ヘッドの熱特性を評価するステップストレステスト(S
ST)を行うと、発熱部3aの発熱温度の上昇ととも
に、発熱部3aのドット抵抗値が降下して、一定の電流
値でも、発熱部3aの温度が印字適正温度より上昇し
て、サーマルヘッドの熱特性が悪くなり、そのために印
字品質が悪くなる問題があった。A conventional thermal head in which a protective layer 5 is formed on the surface of the low resistance layer of the heat generating resistor 3 by sputtering a material such as Sialon or SiC using Ar gas in the second step, There is a problem that the dot resistance value of the portion 3a is reduced, for example, by about 20% with respect to a desired dot resistance value required for printing. Further, using a thermal head manufactured by the above-mentioned conventional manufacturing method, a step stress test (S
ST), the dot resistance value of the heat generating portion 3a decreases with the increase of the heat generating temperature of the heat generating portion 3a, and even at a constant current value, the temperature of the heat generating portion 3a rises above the proper printing temperature, and the thermal head Has a problem that the thermal characteristics of the ink are deteriorated and the printing quality is deteriorated.
【0007】前記低抵抗層の発生を少なくするために、
保護層5形成工程の前記第1の工程の、スパッタエッチ
ングのパワー、あるいはArガスの圧力を細かく操作す
る方法もあるが、この方法だと、前記スパッタエッチン
グパワー、あるいはガス圧力がバラツキ、スパッタエッ
チング本来の表面汚染物質の除去にバラツキが出る。そ
のために、発熱抵抗体3と保護層5との密着力が低下し
たり、発熱部3aの抵抗値制御にバラツキが発生したり
して、印字寿命や製造品質や製造歩留等が低下する問題
があった。To reduce the occurrence of the low resistance layer,
There is also a method of finely controlling the power of the sputter etching or the pressure of the Ar gas in the first step of the protective layer 5 forming step. However, according to this method, the sputter etching power or the gas pressure varies and the sputter etching is performed. The removal of the original surface contaminants varies. As a result, the adhesion between the heating resistor 3 and the protective layer 5 is reduced, and the control of the resistance value of the heating portion 3a is varied, thereby deteriorating the print life, manufacturing quality, manufacturing yield, and the like. was there.
【0008】前述したような従来のサーマルヘッドの第
1の製造方法の問題を改善するための第2の製造方法と
して、図7に示す工程図のように、保護層5形成工程
の、第1の工程のスパッタエッチングを、前記Arガス
ではなく、有機汚染物質を灰化する能力に優れているO
2ガス、またはAr+O2混合ガスを用いてスパッタエッ
チングを行う。そして、前記発熱抵抗体3等の表面の有
機汚染物質を灰化させて除去し、その後、第2の工程で
Arガスを用いて、硬質のサイアロンあるいはSiC等
の材料からなるスパッタリングターゲットをスパッタリ
ングして保護層5を積層形成して第2の製造方法による
サーマルヘッドを製造していた。As a second manufacturing method for solving the problem of the first manufacturing method of the conventional thermal head as described above, as shown in the process diagram of FIG. The sputter etching of the step is performed not by the Ar gas but by the O.
Sputter etching is performed using two gases or a mixed gas of Ar + O 2 . Then, the organic contaminants on the surface of the heating resistor 3 and the like are ashed and removed, and then, in a second step, a sputtering target made of a material such as hard sialon or SiC is sputtered using Ar gas. Thus, the protective layer 5 is laminated to form a thermal head according to the second manufacturing method.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
な第2の製造方法で製造したサーマルヘッドだと、保護
層5形成工程の前記第1の工程のスパッタエッチングに
用いているO2ガスは、有機汚染物質を灰化させて完全
に除去することができても、発熱抵抗体3の露出表面は
不活性な酸化物となり、この不活性な発熱抵抗体3の露
出表面に、前記第2の工程で前記サイアロンやSiCか
らなる保護層5を、Arガスでスパッタリングすること
により、窒素や酸素が欠乏して活性なSiが発生して
も、Siの酸化物自由生成エネルギーが、例えばAl2
O3が−400kcal/molに対して、SiO2が−
205kcal/molと小さいためSiは酸化され難
く、発熱抵抗体3等の表面との間の密着境界面に活性な
Siメタルが介在しても、発熱抵抗体表面の酸化物の酸
素を奪って化学結合することができず物理結合のみとな
って、発熱抵抗体3と保護層5との密着力が弱くなって
いた。However, in the case of the thermal head manufactured by the above-described second manufacturing method, the O 2 gas used for the sputter etching in the first step of the protective layer 5 forming step is not required. However, even if organic contaminants can be completely removed by incineration, the exposed surface of the heating resistor 3 becomes an inactive oxide, and the exposed surface of the inert heating resistor 3 has the second surface. By sputtering the protective layer 5 made of sialon or SiC with Ar gas in the step, even if active Si is generated due to the deficiency of nitrogen or oxygen, the free oxide generation energy of Si is, for example, Al 2.
O 3 is −400 kcal / mol, whereas SiO 2 is −
Since it is as small as 205 kcal / mol, Si is hard to be oxidized, and even if active Si metal is interposed at the close interface between the surface of the heating resistor 3 and the like, oxygen of oxide on the surface of the heating resistor is deprived of chemicals. Bonding was not possible, resulting in only physical bonding, and the adhesion between the heating resistor 3 and the protective layer 5 was weak.
【0010】また、前述した従来のサーマルヘッドは、
プラテン(図示せず)に圧接した状態で、感熱紙または
インクリボンと繰り返し摩擦して発熱部3aを発熱させ
て印字を行うと、特に前記発熱部3a上の保護層5に、
大きな剪断力が繰り返し加わり、疲労破壊モードの剥離
(密着不良)が発生する問題があった。また、前記保護
層5は、一旦発熱抵抗体3との境界面で剥離が発生する
と、Ta−SiO2等からなる耐酸化性に乏しい発熱抵
抗体3は、容易に酸化されてドット抵抗値が高くなり、
発熱部3aの温度が所望の温度まで上がらず、印字時に
インクリボンのインクの転写が行われない、ドット抜け
が発生して印字不良となる、サーマルヘッドの寿命を低
下させる問題があった。The above-mentioned conventional thermal head is
When printing is performed by repeatedly rubbing the thermal paper or the ink ribbon to generate heat in the heating portion 3a in a state of being pressed against a platen (not shown), particularly, the protective layer 5 on the heating portion 3a
There has been a problem that a large shearing force is repeatedly applied to cause peeling (poor adhesion) in a fatigue fracture mode. The protective layer 5, once peeled off at the boundary surface between the heating resistor 3 is generated, the heating resistor 3 poor oxidation resistance consisting of Ta-SiO 2 or the like, the dot resistance value is easily oxidized Get higher,
There has been a problem that the temperature of the heat generating portion 3a does not rise to a desired temperature, the ink on the ink ribbon is not transferred at the time of printing, dot missing occurs, printing becomes defective, and the life of the thermal head is reduced.
【0011】また、特に表面の凹凸が大きいラフ紙等に
印字するためにリアルエッジタイプのサーマルヘッドが
あり、このリアルエッジタイプは基板1の端部1aに接
近した位置に、保温層2の凸条部2aを略10μm以上
に突出形成させて、該凸条部2aの上に、発熱部3aを
形成していた。このようなリアルエッジタイプのサーマ
ルヘッドを搭載したラフ紙対応のプリンタは、プラテン
(図示せず)側に位置する、前記ラフ紙の表面の凹凸を
押しつぶす程の、強い圧接力でサーマルヘッドがラフ紙
を圧接しながら印字して、前記ラフ紙等に対する印字品
質を高めていた。そのため、前記リアルエッジタイプの
サーマルヘッドの、特に発熱部3a上の保護層5には、
より大きな剪断力が繰り返し加わっていた。そして、前
記第2の製造方法で製造した保護層5は、発熱抵抗体3
の発熱部3aとの間に、短期間で図8に示すような、剥
離部5aがハッチングのように発生し、この剥離部5a
により保護層5にストレスクラック5bが発生してい
た。また、前記剥離部5aが局所に発生すると、この剥
離部5aは剥離伝播(変色域の拡大)するという問題が
あった。In addition, there is a real edge type thermal head for printing on rough paper or the like having a large unevenness on the surface, and the real edge type thermal head is provided at a position close to the edge 1a of the substrate 1 so that the heat insulating layer 2 has a convex shape. The heat generating portion 3a is formed on the protruding portion 2a by forming the protruding portion 2a so as to protrude to about 10 μm or more. A rough paper compatible printer equipped with such a real edge type thermal head has a thermal head that is roughened with a strong pressing force enough to crush unevenness on the surface of the rough paper located on the platen (not shown) side. Printing is performed while pressing the paper, thereby improving the printing quality on the rough paper or the like. Therefore, the protective layer 5 of the real edge type thermal head, especially on the heat generating portion 3a,
Larger shear was being applied repeatedly. The protective layer 5 manufactured by the second manufacturing method includes a heating resistor 3
A short period of time, as shown in FIG. 8, is generated between the heat generating portion 3a and the heat generating portion 3a as shown by hatching.
As a result, a stress crack 5b occurred in the protective layer 5. Further, when the peeling portion 5a occurs locally, there is a problem that the peeling portion 5a propagates (expands the discoloration area).
【0012】また、前記保護層5は、耐摩耗性を高める
ために、硬質のサイアロンあるいはSiC等を主組成と
する、材料を数μmの厚みで単層で形成していたため、
保護層5は内部応力が大きくなりやすく、前記発熱抵抗
体3との境界面において、保護層5自体に応力剥離が発
生したり、印字中に記録紙等の表面に異物等があると、
印字中に前記異物をサーマルヘッドが圧接すると、サー
マルヘッドの異物を圧接した部分に集中荷重が発生し
て、該集荷中によりクラックが発生して保護層5が容易
に剥離する問題があった。Further, since the protective layer 5 is made of a material having a main composition of hard sialon or SiC or the like and having a thickness of several μm as a single layer in order to enhance the wear resistance,
The internal stress of the protective layer 5 is likely to be large, and if the protective layer 5 itself is separated from the surface of the protective layer 5 at the boundary surface with the heating resistor 3 or a foreign matter is present on the surface of the recording paper or the like during printing,
If the thermal head is pressed against the foreign matter during printing, a concentrated load is generated at the portion of the thermal head where the foreign matter is pressed, and there is a problem that cracks occur during the collection and the protective layer 5 is easily peeled off.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するする
ための第1の手段として本発明のサーマルヘッドは、基
板と、該基板の上面に形成した保温層と、該保温層の上
面に形成した複数の発熱抵抗体と、該複数の発熱抵抗体
に接続される個別電極および共通電極と、前記保温層、
発熱抵抗体、個別電極および共通電極のそれぞれの表面
を被覆形成してAlNと絶縁性酸化物セラミックとを主
組成とする保護層とを備え、前記保護層の絶縁性酸化物
セラミックは、SiO2、CeO2、Y2O3、AI2O3、Zr
O2、CrO3、Ta2O5の中の、少なくとも1種類、また
は2種類以上の成分からなる構成とした。Means for Solving the Problems As a first means for solving the above problems, a thermal head of the present invention comprises a substrate, a heat insulating layer formed on the upper surface of the substrate, and a heat insulating layer formed on the upper surface of the heat insulating layer. A plurality of heating resistors, individual electrodes and a common electrode connected to the plurality of heating resistors, the heat insulation layer,
A protective layer having a main composition of AlN and an insulating oxide ceramic formed by coating the surfaces of the heating resistor, the individual electrodes and the common electrode, wherein the insulating oxide ceramic of the protective layer is made of SiO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , AI 2 O 3 , Zr
O 2 , CrO 3 , and Ta 2 O 5 were constituted by at least one kind or two or more kinds of components.
【0014】また、前記課題を解決するするための第2
の手段として、前記保護層の材料の絶縁性酸化物セラミ
ックスを添加する比率を20〜50mol%とした構成
とした。[0014] Further, a second aspect for solving the above-mentioned problem is as follows.
As a means of the above, the ratio of adding the insulating oxide ceramic of the material of the protective layer was set to 20 to 50 mol%.
【0015】また、前記課題を解決するするための第3
の手段として、基板の上面に保温層を形成する工程と、
該保温層の上面に複数の発熱抵抗体を形成する工程と、
該複数の発熱抵抗体に接続される個別電極および共通電
極を形成する工程と、前記保温層、前記発熱抵抗体、前
記個別電極および共通電極の表面を被覆する保護層を形
成する工程とを有し、該保護層を形成する工程は、前記
保護層の形成領域をO2ガスを用いてスパッタエッチン
グする第1の工程と、AlNと絶縁性酸化物セラミック
とを主組成とする材料を前記スパッタエッチングされた
保護層の形成領域にArガスを用いてスパッタリングす
ることにより前記保護層を積層形成する第2の工程とを
有する構成とした。[0015] A third aspect for solving the above-mentioned problem is as follows.
Forming a heat insulating layer on the upper surface of the substrate,
Forming a plurality of heating resistors on the upper surface of the heat insulating layer;
A step of forming an individual electrode and a common electrode connected to the plurality of heating resistors, and a step of forming a protective layer covering the surfaces of the heat insulating layer, the heating resistor, the individual electrodes and the common electrode. The step of forming the protective layer includes a first step of sputter-etching a region where the protective layer is formed using O 2 gas, and a step of sputtering a material having a main composition of AlN and an insulating oxide ceramic. A second step of laminating and forming the protective layer by sputtering using an Ar gas in a region where the etched protective layer is to be formed.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明のサーマルヘッドの製造方
法の実施の形態は、保温層、発熱抵抗体、各電極および
保護層を順番に積層形成してサーマルヘッドを製造する
工程において、前記保護層を形成する工程は、第1の工
程と第2の工程とからなり、第1の工程で保護層の形成
領域を、従来と同様のO2ガスを含む雰囲気でスパッタ
エッチングして、発熱抵抗体等の表面の有機汚染物質を
灰化させて除去し、前記発熱抵抗体等の表面に不活性な
酸化膜を形成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a thermal head according to the present invention is a method of manufacturing a thermal head by forming a heat insulating layer, a heating resistor, each electrode and a protective layer in this order. The step of forming a layer includes a first step and a second step. In the first step, the formation region of the protective layer is sputter-etched in an atmosphere containing O 2 gas as in the related art, and the heat generation resistance is reduced. The organic contaminants on the surface of the body or the like are ashed and removed, and an inert oxide film is formed on the surface of the heating resistor or the like.
【0017】次に、前記不活性な発熱抵抗体等の表面
に、保護層を積層形成する第2の工程で、AlNと絶縁
性酸化物セラミックスを主組成とする材料をスパッタリ
ングターゲットとして、Arガス雰囲気中でスパッタリ
ングを行う。すると、前記主組成のAlNは、窒素欠乏
となり活性なメタルAlを多量に生成して、該メタルA
lが前記発熱抵抗体等の表面の不活性な酸化膜の酸素と
化学反応して、発熱抵抗体等と保護層との境界面が化学
結合して、強固な密着強度の保護層を形成することがで
きる。Next, in a second step of forming a protective layer on the surface of the inactive heating resistor or the like, a material having a main composition of AlN and an insulating oxide ceramic is used as a sputtering target and an Ar gas is used. Sputtering is performed in an atmosphere. Then, the main composition AlN becomes deficient in nitrogen and generates a large amount of active metal Al.
1 chemically reacts with oxygen of an inactive oxide film on the surface of the heating resistor or the like, and a boundary surface between the heating resistor or the like and the protective layer is chemically bonded to form a protective layer having strong adhesion strength. be able to.
【0018】また本発明は、保護層をAlNと絶縁性酸
化物セラミックスとを主組成とした材料からなるスパッ
タリングターゲットをスパッタリングすると軽元素の酸
素や窒素が欠乏した膜が形成され、この膜は特にAlN
から遊離した活性なメタルAlにより褐色で半透明の絶
縁性膜に形成される。また、前記AlNから遊離した活
性なメタルAlは、大きな酸化物自由生成エネルギーを
有するため、発熱抵抗体と保護層との境界面において、
発熱抵抗体等の表面の酸化膜の酸素を奪ってAlの酸化
物を形成して化学反応により化学結合する。そして、例
えば前記Alの酸化物の自由生成エネルギーは、SiO
2が−205kcal/molに対して、Al2O3が−
400kcal/molと約2倍大きく、Alの方が酸
化物になりやすい性質を有しているので、発熱抵抗体等
の表面と保護層との密着境界面で活性なAlが、Ta−
SiO2等からなる発熱抵抗体のSiO2の酸素と化学結
合して、発熱抵抗体等との密着力が格段に向上した保護
層を得ることができる。In the present invention, when a protective layer is formed by sputtering a sputtering target composed of a material mainly composed of AlN and an insulating oxide ceramic, a film deficient in light elements such as oxygen and nitrogen is formed. AlN
The active metal Al liberated from the metal forms a brown, translucent insulating film. Further, since the active metal Al released from the AlN has a large oxide free generation energy, at the interface between the heating resistor and the protective layer,
Oxygen of the oxide film on the surface of the heating resistor or the like is deprived of oxygen to form an oxide of Al and chemically bonded by a chemical reaction. For example, the free generation energy of the Al oxide is SiO 2
2 is −205 kcal / mol, whereas Al 2 O 3 is −
Since it is about twice as large as 400 kcal / mol, and Al has a property of easily becoming an oxide, Al that is active at the contact interface between the surface of the heat generating resistor and the like and the protective layer becomes Ta-
It is possible to obtain a protective layer in which the heat generating resistor made of SiO 2 or the like is chemically bonded to the oxygen of SiO 2 and the adhesion to the heat generating resistor or the like is remarkably improved.
【0019】また、保護層を硬質のAlN単独材料で、
Arガスを用いてスパッタリングを行うと、窒素が欠乏
したAl過剰の不透明な導電性黒色膜が形成され、電気
的なリークが発生する問題があった。そのために、Ar
ガスに換えて、Ar+N2やAr+O2の混合ガスを用い
てリアクティブスパッタリングにより絶縁性膜を形成し
ようとすると、前記混合ガスの混合比の調整等のバラツ
キにより、保護層の製造バラツキが大きくなり製造品質
が安定しない問題があった。Further, the protective layer is made of a hard AlN single material,
When sputtering is performed using Ar gas, an opaque conductive black film containing nitrogen and lacking Al is formed, and there is a problem that electric leakage occurs. Therefore, Ar
If an insulating film is to be formed by reactive sputtering using a mixed gas of Ar + N 2 or Ar + O 2 instead of a gas, the manufacturing variation of the protective layer becomes large due to the variation of the mixing ratio of the mixed gas and the like. There was a problem that manufacturing quality was not stable.
【0020】この問題を解決するために、本発明のサー
マルヘッドの保護層を、AlNと絶縁性酸化物セラミッ
クスとを主組成とした材料からなるスパッタリングター
ゲットで、Arガスのみでスパッタリングを行うもので
ある。そして、このスパッタリングによりAlNが窒素
欠乏となっても導電性膜とならないで、絶縁性酸化物セ
ラミックの酸素とAlNから遊離した過剰のメタルAl
が一部反応して、適当に窒素欠乏状態の絶縁性膜が得ら
れる。また、本発明の製造方法では、前記AlNと絶縁
性酸化物セラミックスとの2つの材料からなる保護層を
単層で形成することができるので、製造の効率および品
質を向上させることができる。In order to solve this problem, the protective layer of the thermal head according to the present invention is formed by sputtering with a sputtering target composed of a material mainly composed of AlN and an insulating oxide ceramic, using only Ar gas. is there. And even if AlN becomes nitrogen deficient by this sputtering, it does not become a conductive film, but the excess metal Al released from oxygen and AlN of the insulating oxide ceramic.
Partially react to obtain an appropriately nitrogen-deficient insulating film. Further, in the manufacturing method of the present invention, since the protective layer made of the two materials of AlN and the insulating oxide ceramic can be formed as a single layer, the manufacturing efficiency and quality can be improved.
【0021】また、前記ラフ紙対応のサーマルプリンタ
においては、記録媒体およびプラテンにサーマルヘッド
を強く圧接させて印字するため、保護層は耐摩耗性のよ
い高硬度のものが要求されるが、硬度が高くなりすぎる
と逆に脆くなるので耐クラック性が問題になる。例え
ば、前記ラフ紙対応のサーマルプリンタで印字する場
合、印字部に異物等が付着していると、この異物等を印
字中にサーマルヘッドが噛み込むと、この異物噛み込み
部分に局部集中荷重が生じるので、この局部集中荷重に
耐えられるだけの耐クラック性を備えた保護層が要求さ
れる。そのために、本発明は、保護層の材料を、あらか
じめ高硬質のAlNと耐クラック性に優れた絶縁性酸化
物セラミックスとを主成分とし、この絶縁性酸化物セラ
ミックスの添加量を調整することにより、保護層の膜硬
度を適宜調整して耐クラック性と耐摩耗性のバランスを
とることができる。そのために、サーマルヘッドの保護
層の密着力の向上だけでなく、サーマルヘッドの圧接力
が異なるサーマルプリンタの種類にあわせて、保護層の
膜硬度を適宜調整することができる。In the thermal printer for rough paper, printing is performed by strongly pressing the thermal head against the recording medium and the platen. Therefore, a protective layer having high abrasion resistance and high hardness is required. Is too high, on the contrary, it becomes brittle, and crack resistance becomes a problem. For example, when printing with a thermal printer compatible with the rough paper, if foreign matter or the like is attached to the printing portion and the thermal head bites the foreign material or the like during printing, a localized concentrated load is applied to the portion where the foreign matter is caught. Therefore, a protective layer having crack resistance enough to withstand the local concentrated load is required. For this purpose, the present invention provides a material for the protective layer, which is composed mainly of high-hardness AlN and an insulating oxide ceramic having excellent crack resistance in advance, and by adjusting the amount of the insulating oxide ceramic to be added. The crack resistance and the wear resistance can be balanced by appropriately adjusting the film hardness of the protective layer. Therefore, not only the adhesion of the protective layer of the thermal head can be improved, but also the film hardness of the protective layer can be appropriately adjusted according to the type of the thermal printer having a different pressure contact force of the thermal head.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明のサーマルヘッドの製造方法で
作られたサーマルヘッドは、例えば図1の要部断面図に
示すように、シリコン等からなる電気絶縁性の基板11
の端部11a寄りに台形状の凸条部11bをフォトリソ
技術により形成し、前記基板11の上面にスパッタリン
グ技術により、シリコンと遷移金属と酸素とからなる保
温層12を形成されている。また、該保温層12の上面
にTa−SiO2等からなる発熱抵抗体13をスパッタ
リング等により積層し、フォトリソ技術で発熱抵抗体1
3のパターンを所定の間隔をおいて整列状に形成して、
前記保温層12の凸条部12aの上方に発熱部13aを
ドット状に形成している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A thermal head manufactured by a method of manufacturing a thermal head according to the present invention will now be described with reference to FIG.
A trapezoidal ridge 11b is formed near the end 11a by photolithography, and a heat insulating layer 12 made of silicon, transition metal and oxygen is formed on the upper surface of the substrate 11 by sputtering. A heating resistor 13 made of Ta—SiO 2 or the like is laminated on the upper surface of the heat insulating layer 12 by sputtering or the like, and the heating resistor 1 is formed by photolithography.
Pattern 3 is formed in a line at predetermined intervals,
The heat generating portion 13a is formed in a dot shape above the convex portion 12a of the heat insulating layer 12.
【0023】また、該発熱部13aを発熱させるため
に、発熱抵抗体13に電力エネルギーを供給するための
Al等からなる電極14が、フォトリソ技術により前記
発熱抵抗体13上の一方の斜面側に共通電極14aを、
また、前記発熱抵抗体13の他方の斜面側に個別電極1
4bを一対に形成している。また、前記発熱抵抗体13
および共通電極14a・個別電極14bの酸化あるいは
摩耗を防ぐために、これら発熱抵抗体13、電極14、
および前記保温層12の露出表面の保護層形成領域に
は、耐酸化性、耐摩耗性、耐クラック性のバランスの取
れた、AlNとSiO2等の絶縁性酸化物セラミックス
の材料からなる保護層15がスパッタリングにより略5
μmの厚さで積層形成されて本発明のサーマルヘッドが
構成されている。Further, in order to cause the heat generating portion 13a to generate heat, an electrode 14 made of Al or the like for supplying electric power energy to the heat generating resistor 13 is provided on one side of the heat generating resistor 13 by photolithography. The common electrode 14a is
Further, the individual electrode 1 is provided on the other slope side of the heating resistor 13.
4b are formed as a pair. Further, the heating resistor 13
In order to prevent oxidation or wear of the common electrode 14a and the individual electrode 14b, the heating resistor 13, the electrode 14,
In addition, the protective layer forming region on the exposed surface of the heat insulating layer 12 is made of a protective layer made of an insulating oxide ceramic material such as AlN and SiO 2 having a good balance of oxidation resistance, abrasion resistance and crack resistance. 15 is approximately 5 by sputtering
The thermal head of the present invention is formed by lamination with a thickness of μm.
【0024】また、前記本発明のサーマルヘッドの製造
方法は、図2に示すように、前記基板11の上面に保温
層12を形成する工程と、該保温層12の上面に複数の
発熱抵抗体13を形成する工程と、該複数の発熱抵抗体
13に接続される共通電極14aおよび個別電極14b
からなる電極14を形成する工程と、前記保温層12、
前記発熱抵抗体13、前記電極14のそれぞれの露出表
面を被覆する保護層15を形成する工程とを有してい
る。そして、この保護層15形成工程は、前記発熱抵抗
体13の露出表面の有機汚染物質を除去するために、前
記保護層15の形成領域をO2ガス100%、またはA
r+O2混合ガス等の酸素を含む雰囲気中でスパッタエ
ッチングする第1の工程と、AlNとSiO2等の絶縁
性酸化物セラミックスとを主組成とする材料を前記スパ
ッタエッチングされた保護層の形成領域に不活性なAr
ガスを用いてスパッタリングすることにより前記保護層
15を積層形成する第2の工程とにより、前記発熱抵抗
体13の露出表面の保護層形成領域に保護層15を形成
して本発明のサーマルヘッドが作られる。In the method of manufacturing a thermal head according to the present invention, as shown in FIG. 2, a step of forming a heat insulating layer 12 on the upper surface of the substrate 11 and a step of forming a plurality of heating resistors on the upper surface of the heat insulating layer 12 are performed. Forming a common electrode 14a and individual electrodes 14b connected to the plurality of heating resistors 13;
Forming an electrode 14 consisting of:
Forming a protective layer 15 covering the exposed surface of each of the heating resistor 13 and the electrode 14. In the step of forming the protective layer 15, in order to remove organic contaminants on the exposed surface of the heating resistor 13, the area where the protective layer 15 is formed is made of O 2 gas 100% or A 2 gas.
a first step of performing sputter etching in an atmosphere containing oxygen such as an r + O 2 mixed gas, and a formation region of the protective layer formed by sputter etching a material having a main composition of AlN and an insulating oxide ceramic such as SiO 2 ; Ar inert to
A second step of laminating and forming the protective layer 15 by sputtering using a gas to form the protective layer 15 in the protective layer forming region on the exposed surface of the heating resistor 13, whereby the thermal head of the present invention is formed. Made.
【0025】本発明のサーマルヘッドは、保護層15形
成工程の第1の工程で、O2ガス、またはAr+O2混合
ガス等を用いてスパッタエッチングして発熱抵抗体13
の露出表面の有機汚染部質を除去し、発熱抵抗体13の
表面に不活性な酸化膜を得ることで、安定した抵抗値の
発熱抵抗体13を得ることができる。そして、前記第1
の工程で得られた発熱抵抗体13の不活性な酸化膜の露
出表面に、AlNとSiO2等の絶縁性酸化物セラミッ
クスを主組成とするスパッタリングターゲットを、Ar
ガスを用いてスパッタリングすることにより、AlNお
よびSiO2の軽元素の窒素や酸素が欠乏して(Al
N)1ーx、(SiO2)2ーxの膜となり、保護層15中には
活性なAlやSiのメタルが発生して、該AlやSiの
メタルが前記発熱抵抗体13の酸化膜の酸素と化学結合
して、発熱抵抗体13等との密着力が格段に向上した保
護層15を得ることができる。The thermal head of the present invention, the protective layer 15 in the first step of the formation process, O 2 gas or Ar + O 2 heating resistors by sputter etching using a mixed gas such as body 13,
By removing organic contaminants on the exposed surface of the substrate and obtaining an inert oxide film on the surface of the heating resistor 13, the heating resistor 13 having a stable resistance value can be obtained. And the first
On the exposed surface of the inactive oxide film of the heat generating resistor 13 obtained in the step, a sputtering target mainly composed of an insulating oxide ceramic such as AlN and SiO 2
By sputtering using a gas, the light elements of AlN and SiO 2 such as nitrogen and oxygen are depleted (Al
N) 1−x and (SiO 2 ) 2−x films, and active Al or Si metal is generated in the protective layer 15, and the Al or Si metal is an oxide film of the heating resistor 13. Chemically bonding with the oxygen, thereby obtaining a protective layer 15 in which the adhesion to the heat generating resistor 13 and the like is remarkably improved.
【0026】また、前記AlNとSiO2の絶縁性酸化
物セラミックスを主組成とした保護層15は、絶縁性を
有する褐色の半透明膜に形成されるので、保護膜15を
1回のスパッタリングで単層で形成しても、保護膜15
上から内部の発熱抵抗体13のパターン形状等が確認で
き、外観検査等で発熱抵抗体13のパタンに異常がある
場合、この異常を保護層15の上から発見することがで
きる。また、保護層15を形成する材料の、絶縁性酸化
物セラミックスを添加する比率を、略20〜50mol
%の範囲にすることにより、密着力、耐クラック性、耐
摩耗性、絶縁性を満足させることができる結果を得た。Since the protective layer 15 mainly composed of the insulating oxide ceramics of AlN and SiO 2 is formed as a brown semi-transparent film having an insulating property, the protective film 15 is formed by one sputtering. Even if the protective film 15 is formed as a single layer,
The pattern shape and the like of the internal heating resistor 13 can be confirmed from above, and when there is an abnormality in the pattern of the heating resistor 13 by an appearance inspection or the like, this abnormality can be found from above the protective layer 15. The ratio of the material for forming the protective layer 15 to which the insulating oxide ceramic is added is about 20 to 50 mol.
%, The result was that the adhesive strength, crack resistance, abrasion resistance, and insulation properties could be satisfied.
【0027】また、絶縁性酸化物セラミックスの添加す
る比率が、略20mol%より少ないと保護層が高硬度
になって耐摩耗性はよくなるが、逆に脆くなって耐クラ
ック性が悪くなる。および、導電性が高まり絶縁性が不
足してD0T間リーク不良となる。また、絶縁性酸化物
セラミックスを添加する比率が、50mol%より多く
なると耐クラック性はよいが保護層の硬度が低下して耐
摩耗性が悪くなる。また、前記絶縁性酸化物セラミック
スはSiO2以外にCeO2、Y2O3、Al2O3、ZrO2、
Cr2O3、Ta2O5等でもよく、また、これら複数の絶
縁性酸化物セラミックスを混合して用いてもよい。この
ように絶縁性酸化物セラミックスを複数の種類から選ん
で使用することができるので、耐摩耗性と耐クラック性
のバランスがよくて、且つ保護層の密着力も高め、絶縁
性能も向上させるができる最適の組み合わせのサーマル
ヘッドを提供できる。If the proportion of the insulating oxide ceramics is less than about 20 mol%, the protective layer becomes high in hardness and wear resistance is improved, but on the contrary, it becomes brittle and deteriorates crack resistance. In addition, the conductivity is increased and the insulating property is insufficient, resulting in a D0T leak failure. On the other hand, when the ratio of adding the insulating oxide ceramics is more than 50 mol%, the crack resistance is good, but the hardness of the protective layer is reduced and the wear resistance is deteriorated. Furthermore, the insulating oxide ceramics CeO 2 in addition to SiO 2, Y 2 O 3, Al 2 O 3, ZrO 2,
Cr 2 O 3 , Ta 2 O 5 or the like may be used, or a plurality of these insulating oxide ceramics may be mixed and used. As described above, the insulating oxide ceramics can be selected from a plurality of types and used, so that the balance between the wear resistance and the crack resistance is good, the adhesion of the protective layer is also increased, and the insulation performance can be improved. An optimum combination of thermal heads can be provided.
【0028】図3に示すグラフは、サーマルヘッドの熱
特性を評価するステップストレステスト(SST)を行
った結果で、縦軸が発熱抵抗体の抵抗値の変化率で、横
軸が発熱部13aの温度の変化を示している。グラフ中
の曲線はサーマルヘッドが破壊するまで通電して、発熱
部13aの温度を上げて、この温度変化に対する抵抗値
の変化率を表すSSTカーブである。まずTaーSiO
2等からなる発熱抵抗体13の安定化熱処理温度(エー
ジング)を例えば700゜Cとすると、この700゜C
以上の領域において、従来のサーマルヘッドの保護層5
の前記SSTカーブは、温度がA点まで上昇した時に発
熱抵抗体13の表面と保護層15との境界面に剥離が発
生して、この剥離によるストレスで保護層15にクラッ
クが発生してサーマルヘッドが破壊し、サーマルヘッド
の温度上昇はA点でストップして、抵抗値が急激に上昇
する。このときのA点の抵抗値の降下率は略0〜10%
である。The graph shown in FIG. 3 shows the results of a step stress test (SST) for evaluating the thermal characteristics of the thermal head. The vertical axis represents the rate of change of the resistance value of the heating resistor, and the horizontal axis represents the heating portion 13a. 3 shows a change in temperature. The curve in the graph is an SST curve representing the rate of change of the resistance value with respect to this temperature change by increasing the temperature of the heat generating portion 13a by energizing until the thermal head is broken. First, Ta-SiO
When stable heat treatment temperature of the heating resistor 13 comprising two like the (aging) eg, 700 ° C, this 700 ° C
In the above area, the protective layer 5 of the conventional thermal head
The SST curve indicates that when the temperature rises to the point A, the boundary between the surface of the heating resistor 13 and the protective layer 15 is peeled off, and the stress caused by the peeling causes cracks in the protective layer 15 to cause thermal stress. The head is broken, the temperature rise of the thermal head stops at point A, and the resistance value rises sharply. At this time, the drop rate of the resistance value at the point A is approximately 0 to 10%.
It is.
【0029】これに対して本発明のサーマルヘッドの保
護層15のSSTカーブは、前記A点より温度が高いと
ころのB点まで上昇しても保護層15は剥離が発生しな
い。そして、発熱部3aの温度がB点まで上昇すると、
発熱部13aの一部が高温で溶融して、この溶融による
ストレスで保護層15にストレスクラックが発生してサ
ーマルヘッドは破壊している。そして、このときの抵抗
値の降下率は略15〜20%と、前記従来のサーマルヘ
ッドに対して本発明のサーマルヘッドの方が、著しく抵
抗値が降下してから発熱部13a上部の保護層15にス
トレスクラックが発生して破壊していた。即ち、前記ス
テップストレステスト(SST)の抵抗値の降下率の大
きさで、発熱抵抗体13と保護層15との密着力と耐ク
ラック性の評価指標とすることができる。On the other hand, even if the SST curve of the protective layer 15 of the thermal head of the present invention rises to the point B where the temperature is higher than the point A, the protective layer 15 does not peel off. When the temperature of the heat generating portion 3a rises to the point B,
A portion of the heat generating portion 13a is melted at a high temperature, and a stress crack occurs in the protective layer 15 due to the stress caused by the melt, and the thermal head is broken. In this case, the rate of drop of the resistance value is about 15 to 20%, and the thermal head of the present invention has a protective layer above the heat generating portion 13a after the resistance value has dropped significantly compared to the conventional thermal head. No. 15 was broken by stress cracks. That is, the magnitude of the drop rate of the resistance value in the step stress test (SST) can be used as an evaluation index of the adhesion between the heating resistor 13 and the protective layer 15 and the crack resistance.
【0030】また、図4は本発明のサーマルヘッドを前
記ステップストレステストで、B点まで温度上昇させ
て、発熱部13a上部の保護層15にストレスクラック
15bが発生して破壊した時の概略図である。発熱部1
3aの中心部には、該中心部が異常に高温化した時に発
生する発熱抵抗体13が溶融したときの溶融痕15a
と、この溶融痕15aによるストレスクラック15bが
発生している。そして、本発明のサーマルヘッドは、従
来のサーマルヘッドのように、クラック15b部分から
剥離伝播(変色域の拡大)がないことからも、明らかに
本発明のサーマルヘッドの保護層15の密着力が優れて
いることが証明できる。FIG. 4 is a schematic view of the thermal head according to the present invention when the thermal stress is increased to point B in the step stress test and a stress crack 15b is generated and destroyed in the protective layer 15 above the heat generating portion 13a. It is. Heating part 1
In the center of 3a, there is a melting mark 15a when the heating resistor 13 generated when the center is abnormally high in temperature is melted.
Then, a stress crack 15b is generated by the melting mark 15a. In addition, the thermal head of the present invention clearly shows that the adhesion of the protective layer 15 of the thermal head of the present invention is clear because there is no peeling propagation (expansion of the discoloration area) from the crack 15b unlike the conventional thermal head. Prove that it is excellent.
【0031】また、図5に示すグラフは、本発明のサー
マルヘッドと、従来のサーマルヘッドとを用いて、所定
の印字条件下で印字寿命の比較テストを行った結果で、
横軸が発熱抵抗体13のドット抵抗値に異常が発生した
時の印字文字数である。その結果、従来のサーマルヘッ
ドAは1千万字〜7千万字の印字で発熱抵抗体13と保
護層15との層間剥離によるストレスクラックで、発熱
抵抗体13のドット抵抗値に異常が発生した。しかし本
発明の製造方法で製造したサーマルヘッドBは、8千万
字〜1億2千万字の印字まで異常が発生せず、明らかに
印字寿命において顕著な差が確認され、発熱抵抗体13
と保護層15との境界面における層間剥離の発生を防止
することができることの結果を得た。この結果から本発
明のサーマルヘッドは長寿命であることが明白となっ
た。The graph shown in FIG. 5 is a result of a comparison test of printing life under predetermined printing conditions using the thermal head of the present invention and a conventional thermal head.
The horizontal axis indicates the number of characters to be printed when an abnormality occurs in the dot resistance value of the heating resistor 13. As a result, the conventional thermal head A prints 10 to 70 million characters, causes stress cracks due to delamination between the heating resistor 13 and the protective layer 15, and causes an abnormal dot resistance value of the heating resistor 13 to occur. did. However, in the thermal head B manufactured by the manufacturing method of the present invention, no abnormality occurs up to the printing of 80 to 120 million characters, and a remarkable difference in the printing life is clearly confirmed.
That the occurrence of delamination at the interface between the protective layer 15 and the protective layer 15 can be prevented. From this result, it became clear that the thermal head of the present invention had a long life.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明のサーマルヘッドは、保護層の材
料をAlNと絶縁性酸化物セラミックとを主組成とし
て、この絶縁性酸化物セラミックは、SiO2、CeO2、
Y2O3、Al2O3、ZrO2、Cr2O3、Ta2O5の中の、
少なくとも1種類の成分からなるので、用途の異なるサ
ーマルプリンタの種類によって、絶縁性酸化物セラミッ
クスを複数の種類から選んで使用することができるの
で、耐摩耗性と耐クラック性のバランスがよくて、且つ
保護層の密着力を高め、絶縁性能も向上させた、印字寿
命が長寿命のサーマルヘッドを提供することができる。According to the thermal head of the present invention, the material of the protective layer is mainly composed of AlN and an insulating oxide ceramic, and the insulating oxide ceramic is made of SiO 2 , CeO 2 ,
Of Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , Cr 2 O 3 and Ta 2 O 5 ,
Since it is composed of at least one kind of component, the insulating oxide ceramics can be selected and used from a plurality of types depending on the type of the thermal printer having a different application, so that the abrasion resistance and the crack resistance are well balanced. In addition, it is possible to provide a thermal head having a long printing life and improved adhesion of the protective layer and improved insulation performance.
【0033】また、前記保護層の材料の絶縁性酸化物セ
ラミックスを添加する比率を20〜50mol%とした
ので、耐摩耗性、耐クラック性、密着力、絶縁性のバラ
ンスのよい、優れたサーマルヘッドを提供することがで
き、使用するサーマルプリンタの種類にあわせて最適の
サーマルヘッドを提供することができる。Further, since the ratio of adding the insulating oxide ceramic as the material of the protective layer is set to 20 to 50 mol%, the thermal resistance is excellent in a well-balanced abrasion resistance, crack resistance, adhesion and insulation. A head can be provided, and an optimal thermal head can be provided according to the type of thermal printer to be used.
【0034】また、保護層を形成する工程は、前記保護
層の形成領域をO2ガスを用いてスパッタエッチングす
る第1の工程と、AlNと絶縁性酸化物セラミックとを
主組成とする材料を、前記スパッタエッチングされた保
護層の形成領域に、Arガスを用いてスパッタリングす
ることにより前記保護層を積層形成する第2の工程とを
有するので、本発明のサーマルヘッドの製造方法で製造
したサーマルヘッドは、前記発熱抵抗体等の表面と保護
層とが化学結合して密着強度が強固になり、発熱抵抗体
等と保護層との境界面における層間剥離の発生を防止で
きて、長寿命のサーマルヘッドを提供することができ
る。Further, the step of forming the protective layer includes the first step of sputter etching the protective layer forming region using O 2 gas, and the step of forming a material mainly composed of AlN and an insulating oxide ceramic. And a second step of laminating and forming the protective layer by sputtering using an Ar gas in a region where the protective layer is sputter-etched. In the head, the surface of the heating resistor or the like and the protective layer are chemically bonded to each other, and the adhesion strength is strengthened. A thermal head can be provided.
【図1】本発明のサーマルヘッドの要部断面図。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a thermal head according to the present invention.
【図2】本発明のサーマルヘッドの概略製造工程図。FIG. 2 is a schematic manufacturing process diagram of the thermal head of the present invention.
【図3】本発明と従来とのサーマルヘッドのSSTカー
ブを比較するグラフ。FIG. 3 is a graph comparing the SST curves of the present invention and a conventional thermal head.
【図4】本発明のサーマルヘッドのステップストレステ
スト(SST)で発生したクラックを説明する概略図。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating cracks generated in a step stress test (SST) of the thermal head of the present invention.
【図5】本発明のサーマルヘッドの印字寿命試験結果。FIG. 5 shows a print life test result of the thermal head of the present invention.
【図6】従来のサーマルヘッドの要部断面図。FIG. 6 is a sectional view of a main part of a conventional thermal head.
【図7】従来のサーマルヘッドの概略製造工程図。FIG. 7 is a schematic manufacturing process diagram of a conventional thermal head.
【図8】従来のサーマルヘッドのステップストレステス
ト(SST)で発生したクラックを説明する概略図。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating cracks generated in a step stress test (SST) of a conventional thermal head.
1 基板 2 保温層 3 発熱抵抗体 4 電極 4a共通電極 4b個別電極 5 保護層 11 基板 12 保温層 13 発熱抵抗体 14 電極 14a共通電極 14b個別電極 15 保護層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Heat insulating layer 3 Heating resistor 4 Electrode 4a Common electrode 4b Individual electrode 5 Protective layer 11 Substrate 12 Heat insulating layer 13 Heating resistor 14 Electrode 14a Common electrode 14b Individual electrode 15 Protective layer
Claims (3)
と、該保温層の上面に形成した複数の発熱抵抗体と、該
複数の発熱抵抗体に接続される個別電極および共通電極
と、前記保温層、発熱抵抗体、個別電極および共通電極
のそれぞれの表面を被覆形成してAlNと絶縁性酸化物
セラミックとを主組成とする保護層とを備え、前記保護
層の絶縁性酸化物セラミックは、SiO2、CeO2、Y2
O3、AI2O3、ZrO2、CrO3、Ta2O5の中の、少な
くとも1種類、または2種類以上の成分からなることを
特徴とするサーマルヘッド。1. A substrate, a heat insulating layer formed on an upper surface of the substrate, a plurality of heat generating resistors formed on the upper surface of the heat insulating layer, and an individual electrode and a common electrode connected to the plurality of heat generating resistors. A protective layer having a main composition of AlN and an insulating oxide ceramic by forming and covering the respective surfaces of the heat insulating layer, the heating resistor, the individual electrode and the common electrode, wherein the insulating oxide of the protective layer is provided. Ceramics are SiO 2 , CeO 2 , Y 2
A thermal head comprising at least one, or two or more, components of O 3 , AI 2 O 3 , ZrO 2 , CrO 3 , and Ta 2 O 5 .
ックスを添加する比率を20〜50mol%としたこと
を特徴とする請求項1記載のサーマルヘッド。2. The thermal head according to claim 1, wherein a ratio of the insulating oxide ceramic to be added to the protective layer is 20 to 50 mol%.
該保温層の上面に複数の発熱抵抗体を形成する工程と、
該複数の発熱抵抗体に接続される個別電極および共通電
極を形成する工程と、前記保温層、前記発熱抵抗体、前
記個別電極および共通電極の表面を被覆する保護層を形
成する工程とを有し、該保護層を形成する工程は、前記
保護層の形成領域をO2ガスを用いてスパッタエッチン
グする第1の工程と、AlNと絶縁性酸化物セラミック
とを主組成とする材料を前記スパッタエッチングされた
保護層の形成領域にArガスを用いてスパッタリングす
ることにより前記保護層を積層形成する第2の工程とを
有することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。Forming a heat insulating layer on the upper surface of the substrate;
Forming a plurality of heating resistors on the upper surface of the heat insulating layer;
A step of forming an individual electrode and a common electrode connected to the plurality of heating resistors, and a step of forming a protective layer covering the surfaces of the heat insulating layer, the heating resistor, the individual electrodes and the common electrode. The step of forming the protective layer includes a first step of sputter-etching a region where the protective layer is formed using O 2 gas, and a step of sputtering a material having a main composition of AlN and an insulating oxide ceramic. A second step of laminating and forming the protective layer by sputtering using an Ar gas in an area where the etched protective layer is to be formed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11712097A JPH10305604A (en) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | Thermal head and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11712097A JPH10305604A (en) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | Thermal head and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10305604A true JPH10305604A (en) | 1998-11-17 |
Family
ID=14703931
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---|---|---|---|
JP11712097A Withdrawn JPH10305604A (en) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | Thermal head and its manufacture |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JPH10305604A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014173726A (en) * | 2013-03-09 | 2014-09-22 | Wieland Werke Ag | Bearing system |
-
1997
- 1997-05-07 JP JP11712097A patent/JPH10305604A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014173726A (en) * | 2013-03-09 | 2014-09-22 | Wieland Werke Ag | Bearing system |
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