JPS60165265A - サ−マルヘツド - 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】 （発明の技術分野） この発明はＺｒ−Ｎ薄膜の抵抗体から成る発熱体と、こ
の発熱体と電気的に接触する導電層を有するサーマルヘ
ッドの構造に関する。

（技術的背景） Ｚｒ−Ｎ抵抗材料はＴａ−Ｎ等の材料に比べて比抵抗が
高いため、これを抵抗素子として使用すると、サーマル
ヘッドの高抵抗化、高密度化及び長寿命化が図れるとい
うメリットがある。このため、従来よりＺｒ−Ｎ抵抗材
料を用いたサーマルヘッドが提案されている。第１図は
従来提案されているこのようなサーマルヘッドの一例を
示す部分的断面図で、発熱体近傍の層構造をｗＢ線的に
示したものである。この従来構造では、Ｚｒ−に抵抗材
料から成る薄膜を発熱体とし、Ａｕ層及びＮｉＣｒ層か
ら成る二重導体層を電極層又は配線層とした構造となっ
ている。

この第１図のサーマルヘッドにおいて、１は基板で、例
えば、グレーズつきアルミナ基板であり、２はＺｒ−Ｎ
抵抗体薄膜から成る発熱体であり、３．４は電極又は配
線用の電気導体すなわち導電層であって３はＮｌＧｒ層
、４はＡｕ層である。さらに、５は抵抗体保護層であっ
て、例えば、ＳｉＯ２又はその他の材料から成り、６は
この抵抗体層５」二に設けた耐摩耗層であって、例えば
、Ｔａ２０５又はその他の材料から成っている。この場
合、抵抗体保護層５は導電層のＡｕ層４に接触している
と共に、この導電層（３，，４）に形成した窓又は溝７
を介して抵抗体薄膜２にも接触している。

この構造のサーマルヘッドを安定に製造するために、特
に抵抗体２や導電層３．４の安定化を図るために、抵抗
体保護層５及び耐摩耗層６を被着形成する直前の状態つ
まり抵抗体２及び導電層３．４が形成されている状態で
、大気等の酸化雰囲気中で３００〜５００℃程度の温度
で熱処理を行なっている。

ところで、この熱処理後の抵抗体２の抵抗値を測定する
と、抵抗体形状とシート抵抗から予想される抵抗値より
非常に大きな値を示したり、値にバラツキがあったり、
断線して値を示さなかったりすることが頻繁に生じてい
ることがわかった。

そこで、この抵抗体２の第１図に示した部分に対応する
部分を金属顕微鏡で観察しところ、第２図（Ａ）（この
図は顕微鏡による透過写真から描いた図である）に示す
ように、Ａ１層４及びＮｉＣｒ層３の導電層と、Ｚｒ−
Ｎ発熱体である抵抗体薄膜２との間の境界におけるＺｒ
−Ｎ抵抗体薄膜２に異常が発生している部分Ａがあるこ
とが判明した。この異常をさらに詳しく調べるため、導
電層を構成するＡｕ層４とＮｉＣｒ層３とをエツチング
して除去してＺｒ−Ｎ抵抗体薄膜２を観察したところ、
この異常は第２図と同様に観察された。この顕微鏡によ
る観察の結果、抵抗値の異常はこのＺｒ−Ｎ抵抗体薄膜
２の異常に起因するものであると分かった。

次に、この異常な部分Ａを、第２図（Ｂ）に示すような
矢印Ｘに沿う方向にＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ　Ｐ
ｒｏｂｅＭｉｃｒｏ　Ａｎａｌｙｚｅｒ）法により線分
析を行ったところ、第３図に示すような結果が得られた
。第３図の横軸は異常が生じている部分について基板１
に直交する方向にＡｕ層４、異常部分Ａ及びＺｒ−Ｎ抵
抗体薄層２をとって表わし、縦軸は各層部分に含まれて
いる成分Ｚｒ、　Ｓｉ、　Ｎ　、　Ｏの各成分量を示し
ている（但し、零レベルが多少異なるが、この発明の説
明には影響がない）、この分析データから明らかのよう
に、異常部分ＡではＮが減少し、０が増加していること
が判明した。つまり抵抗体であるＺｒ　−Ｎ層２中にＺ
ｒ−０が生成されたために、抵抗値に異常を生じ、又、
この異常が金属顕微鏡観察で見られたと考えられる。

このような異常はＡＵ層４及びＮｉＣｒ層３から成る導
電層をＭ層又はＮｉＣｒ層のみに置き換えて上述したと
同様な高温熱処理を行った場合には全く起らないし、又
、第１図及び第４図（Ａ）に断面図として示すように、
Ａｕ層４とＺｒ−Ｎ薄膜２とが直接接していない構造の
場合にも、このような異常は起らないことが実験により
確認された。

このような事実により、この異常は、以下のような原因
に基づくものであるといえる。すなわち、例えば、第４
図（Ｂ）に０印Ｂで示した箇所のように、Ａｕ層４のパ
ターン形成後ＮｉＣｒ［３のオーバーエツチングによっ
てこのＡｕ層４の端部４ａが垂れ下がったり、或いは又
、第４図（Ｃ）にＯ印Ｂで示した箇所のように、Ａｕ層
４をメッキその他の方法により下側のＮｉＣｒ層３上層
積上すると、このＡｕ層４の端部４ａがＮｉＣｒ層３の
端部側面に沿って抵抗体薄層２にも達して被着してしま
うために、このＡＵ層４の端部４ａとＺｒ−Ｎ抵抗体薄
膜２とが直接接触し、○印Ｂで示したこの接触箇所が酸
化雰囲気中での高温熱処理により急速に酸化してしまい
、そのために異常が生じるのである。

従って、従来のサーマルヘッドでは、これを安定に製造
出来ないため、良導体を有する優れたサーマルヘッドを
歩留まり良く、簡単にしかも安価に製造出来ないという
欠点がある。

（発明の目的） この発明の目的は上述した従来の欠点を生じない構造の
サーマルヘッドを提供することにある。

（発明の構１） この目的の達成を図るため、この発明によれば、発熱体
と電気的に接触する導電層をＭ単層構造又はＭ単層と導
電性下地層とから成る多層構造として成ることを特徴と
する。

（実施例の説明） 以下、この発明の詳細な説明する。

上述した従来の構造のサーマルヘッドによると、　Ａｕ
層４と、Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄膜２とが接触している部分が
酸化雰囲気にさらされた状態で高温熱処理が行われるた
めに、その部分に急激な酸化が起り、これがため、電気
的に不良導体となる。

しかしながら、この発明の第一実施例の構造によれば、
第５図に示すように、　Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄膜である発熱
体２と電気的に接触する導電層（３，４）をＮ単層８の
単層構造とする。このようなサーマルヘッドの層構造に
よれば、Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄膜２と電気的に接触するよう
なＡｕ層を有していないので、高温熱処理時にＮ層と抵
抗体薄層２との接触部分の急激な酸化は全く起らず、こ
れがため、この接触部分は電気的不良導体とならず、従
って、製造に際し歩留まりが良くしかも所要の導電特性
を有するサーマルヘッドを得ることが出来る。

次に、この発明の第二実施例につき説明する。

この実施例の場合には、従来のＡｕ層４を含む導電層（
３，４）の変りに、第５図に８で示す導電層をＮ層の単
層と、例えば、Ｔｉ層、Ｃｒ層、ＮｉＣｒ層、Ｗ層、そ
の他の導電材料から成る層から選ばれた一種又は二種以
上の層から成る導電性下地層とを組み合わせた多層構造
を用いる。従って、この実施例の場合に、は、Ｚｒ−Ｎ
抵抗体薄膜２とＮ層との間に導電性下地層が介在するが
、この構造のサーマルヘッドは従来のようなＡｕ層を有
していないので、熱処理時の酸化による発熱体の導通不
良は生ぜず、従って、製造に際し歩留まりが良くしかも
所要の導電特性を有する優れたサーマルヘッドを得るこ
とが出来る。

これら第−実施例及び第二実施例に従って高温熱処理を
行った場合に実験で得られた夫々の試料（１）〜（ＩＶ
）の発熱体の抵抗値の変化を次頁の表工に示す。

この表工は、Ａｕ層を有する導電層を用いた従来の試料
及びＮ層を有する導電層としたこの発明の試料について
、比抵抗を７０００．Ωｃ＋ａ（試料（１）及び（ＩＩ
））及び２５００ｐＬΩｃ＋ａ（試料（ＩＩＩ）及び（
ＩＶ））とした場合のそれぞれにつき１．２．３．４．
７時間（ｈ）の熱処理を経過した時のサーマルヘッドの
抵抗値を、熱処理前の発熱体の抵抗値からの変化の割合
（百分率（％））として、示す。この場合、熱処理温度
を３００℃とし及び抵抗増加分を正の星として示した。

この表工中、Ｘ印は抵抗測定不能な状態を示す。

表　Ｉ　（単位％） この実験結果から、熱処理時間が１時間程度までの間に
、いずれの試料の場合にもある程度抵抗（＋／ｊに変化
が見られるが、Ａｕ層を導電層とするこの発明の構造に
よれば　（試料（ＩＩ）及び（ｒｖ））　、この１時間
の熱処理時間に起ったサーマルヘッド全体としての初期
の抵抗増加はそれぞれ２１％及び２６％であり、その後
さらに６時間の熱処理を行った後においても、試料（Ｉ
Ｉ）で１３％程度、試料（ＩＶ）で４％程度変化するに
すぎない。この抵抗増加はＺｒ−Ｎ抵抗体薄膜２自体の
抵抗値の変化であり、この変化量は、初期加熱後の抵抗
値を基準とすると、はぼ許容出来る範囲内にある。そし
て、この場合にも、従来のようなＡｕ層とＺｒ−Ｎ抵抗
体薄層との接触部分における急激な酸化の現象は全く認
められなかった。

尚、試料（１）及び（ＩＩＩ）のデータからも明らかな
ように、Ａｕ層を有する従来のサーマルヘッドの場合に
は、熱処理時間が２時間、３時間・・・と順次に経過す
ると、益々抵抗値が大きくなってしまい、明らかに発熱
体に上述したような異常が生じ、試料（１）では遂には
断線してしまい（図中×印）、又、試料（ＩＩＩ）では
抵抗値は許容出来ない程度にまで変化してしまうことが
分かった。

（発明の効果） 以」二の説明からも明らかなように、この発明によるサ
ーマルヘッドによれば、導電層としてＡｕ層を用いない
で、この導電層をＮ層を層重層構造又はＮ単層と他の導
電性下地層との組み合わせから成る多層構造としている
ので、高温熱処理を行っても、従来のようなＺｒ−Ｎ抵
抗体薄層の酸化が起る恐れが全く、また、熱処理時に使
用する雰囲気の種類も何等制限を受けないし、さらに、
熱処理工程をこの成層の形成後に酸化防止のための何等
特別な措置を講じないので簡単に行うことが出来るいう
利点がある。

さらに、この発明の構造によれば、局部的酸化による発
熱体すなわちＺｒ−Ｎ抵抗体薄層の電気的断線を予防出
来るので、安定な所要の好適な抵抗を有し、製造歩留ま
りが良くしかも安価なサーマルヘッドを得ることが出来
る。

尚、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもので
はないこと明らかである。例えば、発熱体としてのＺｒ
−Ｎ抵抗体薄層及び導電層としてのＮ層重外の構成成分
は他の任意好適の材料であっても良い。

【図面の簡単な説明】

第も図はこの発明の説明に供するサーマルヘトの発熱体
近傍の構造を示す略図的断面図。 第２図（Ａ）及び（Ｂ）は発熱体近傍の状態を説明する
ための金属顕微鏡写真の模写図、 第３図は第２図（Ｂ）の矢印Ｘの方向に沿ってＥＰＨＡ
法により測定した線分析の結果を示す曲線図、第４図（
Ａ）〜（Ｃ）は発熱体を構成する抵抗体薄１１！２に異
常が発生する原因を説明するための、発熱体付近の略図
的断面図。 第５図はこの発明のサーマルヘッドの実施例を説明する
ための発熱体近傍の構造を示す略図的断面図である。 ｌ・・・基板、　２・・・Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄層３・・・
（電極層又は配線層を形成する）導電層４・・・（電極
層又は配線層を形成する）　Ａｕの導電層４ａ・・・（
Ａｕの導電層４の）端部 ５・・・抵抗体保護層、　６・・・耐摩耗層７・・・窓
又は溝 ８・・・層重層構造又はＮ単層と他の導電性下地層とか
ら成る多層構造、 Ｘ・・・矢印。 特許出願人　沖電気工業株式会社 同　上　日本電信電話公社 第１図 第２図 （Ａ　’）　（Ｂ） 第３図 第４図 （Ａ） 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄膜から成る発熱体と、該発熱体と電気
   的に接触する導電層とを有するサーマルヘッドにおいて
   、該導電層をＮＪ単層構造又はＮ単層と導電性下地層と
   から成る多層構造として成ることを特徴とするサーマル
   ヘッド。