JPS6145543B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6145543B2 JPS6145543B2 JP53001034A JP103478A JPS6145543B2 JP S6145543 B2 JPS6145543 B2 JP S6145543B2 JP 53001034 A JP53001034 A JP 53001034A JP 103478 A JP103478 A JP 103478A JP S6145543 B2 JPS6145543 B2 JP S6145543B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal head
- metal
- boride
- heating resistor
- protective layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- OFEAOSSMQHGXMM-UHFFFAOYSA-N 12007-10-2 Chemical compound [W].[W]=[B] OFEAOSSMQHGXMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- LRTTZMZPZHBOPO-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[Hf] Chemical compound [B].[B].[Hf] LRTTZMZPZHBOPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LGLOITKZTDVGOE-UHFFFAOYSA-N boranylidynemolybdenum Chemical compound [Mo]#B LGLOITKZTDVGOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VDZMENNHPJNJPP-UHFFFAOYSA-N boranylidyneniobium Chemical compound [Nb]#B VDZMENNHPJNJPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTDAIYZKROTZLD-UHFFFAOYSA-N boranylidynetantalum Chemical compound [Ta]#B XTDAIYZKROTZLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUVPWTYQZMLSKY-UHFFFAOYSA-N boron;vanadium Chemical compound [V]#B AUVPWTYQZMLSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 tatin boride Chemical compound 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N97/00—Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
本発明は、薄膜発熱抵抗体を有するサーマルヘ
ツドに関する。 熱印字記録に用いられるサーマルヘツドは例え
ばガラスのような電気的な絶縁性と平滑面とを有
する基板上に複数個の発熱抵抗体と、この発熱抵
抗体に電力を供給するために電気導体とを設け、
記録すべき情報に従つて必要な熱パターンが得ら
れるように、対応する発熱抵抗体に電気導体を介
して電流を流して発熱させ、記録媒体に接触する
ことにより記録を行なうものである。そこに用い
られる発熱抵抗体としては、従来窒化タンタル、
ニクロム酸化錫等の薄膜発熱抵抗体、銀−パラジ
ウムを用いた厚膜発熱抵抗体、シリコン半導体を
用いた半導体発熱抵抗体がある。このうち薄膜発
熱抵抗体を用いたサーマルヘツドは厚膜発熱抵抗
体、半導体発熱抵抗体等と比較して熱応答性がよ
く耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、寿命が長く、信頼
性が高い等の特徴を有している。この薄膜発熱抵
抗体としては、従来、窒化タンタルが耐熱性に優
れ、信頼性も高く、又固有抵抗値も250〜300μΩ
cmと比較的高い値で製造の制御性もよいため、特
に多く用いられている。 しかるに窒化タンタルは約300℃以上の高温に
於ては急激に酸化されその抵抗値が急激に増加
し、記録紙に印字する場合、印字濃度を劣化させ
る欠点がある。一般にはこの欠点を補うために酸
化シリコン（SiO2）の耐酸化保護層を設け、更に
その上に酸化タンタル（Ta2O5）の耐摩耗層を設
けてサーマルヘツドとして使用しているが、サー
マルヘツドを長時間駆動させた時の抵抗変化はな
お十分満足できるものではなかつた。特に近年、
高速サーマルヘツドの要求が増加しつつあるため
ヘツドの通電パルス巾を短かくして感熱紙を発色
させる必要があり、従つて電力は従来より増加す
ることになり、発熱抵抗体はさらに高温になるか
ら寿命はより短くなる。そのためさらに耐熱性の
ある発熱抵抗体が要求されている。 本発明は、比抵抗を広い範囲から設定すること
ができ、サーマルシヨツクに強く、基板、電気導
体、保護層との密着性の良いサーマルヘツドを提
供することを目的とし、その特徴とするところは
サーマルヘツドの発熱抵抗体が金属またはSiある
いはGeと金属硼化物とを含有することにある。 ここで金属硼化物とは、硼化ジルコニウム、硼
化ハフニウム、硼化タチン、硼化ランタン、硼化
モリブデン、硼化タングステン、硼化タンタル、
硼化クロム、硼化バナジウム、硼化ニオブなどが
ある。 金属としては、Mo，Ti，Ta，Co，Pt，Ag，
La，Zr，Cr，Ｗ，Mn，Au，Pd，Nbである。 これらの金属またはSiあるいはGeと金属硼化
物とをそれぞれ１種類以上選択して組合せて発熱
抵抗体を構成するものである。そして、この発熱
抵抗体を構成する金属またはSiあるいはGeと金
属硼化物とは原子的なスケールで混在しているも
のである。 発熱抵抗体中における金属またはSiあるいは
Geの量は0.5mol％〜50mol％が適当である。この
量の金属またはSiあるいはGeを含有することに
より安定性が増し、基板電気導体、保護層との密
着性の良い発熱抵抗体が得られる。 以下、図面を参照しながな詳細に説明する。 第１図は本発明に適用するサーマルヘツドの形
状例の要部断面図である。同図中の１はセラミツ
クス、ガラスあるいは、グレードセラミツクスの
ような電気的な絶縁物で形成された基板である。
２は金属硼化物と金属又はSiあるいはGeとから
なる本発明に係る薄膜発熱抵抗体である。３は該
薄膜発熱抵抗体に電力を供給するための電気導体
で、アルミニユウム、金等の電気良導体で、形成
されている。又４は薄膜発熱抵抗体及び電気導体
の保護層で、例えば電子ビーム蒸着、スパツター
等によつて作製した酸化シリコン、酸化マグネシ
ウム、酸化アルミニウム、酸化タンタルあるいは
これらを組合せた多層構成が用いられ、これによ
つてサーマルヘツドの寿命を一層長くすることが
できる。 本発明の発熱抵抗体の製造はスパツタリング、
高速スパツタリング、電子ビーム蒸着あるいは電
子ビーム蒸着と抵抗加熱の組合せでも可能であ
る。 スパツタリングによつて製造する場合は、金属
硼化物と金属又はSiあるいはGeとを含むホツト
プレスしたターゲツトをスパツタリングする方
法、金属硼化物と金属又はSiあるいはGeとの混
合粉末をスパツタリングする方法、あるいは金属
硼化物ターゲツト上を金属又はSiあるいはGeを
必要な面積をおおつたものをスパツタリングする
方法等がある。 いずれの場合にも１×10-3Torr〜５×
10-1Torrのアルゴン雰囲気中で行うのがよく、
好ましくは、１×10-2Torr〜１×10-1Torr〜が
良い。またスパツタリング中に於いて200℃〜500
℃の基板加熱を行うことによつて基板に対する発
熱抵抗体部の密着性が向上し、経時的安定性に効
果がある。 一方電子ビーム蒸着で製造する場合には、金属
硼化物と金属の粉末の混合物を約100Kg／cm2の圧
力でプレスしたタブレツトを作り、１×
10-4Torr以上の高真空で基板上に蒸着させる方
法がある。また電子ビーム法又は電子ビーム法と
抵抗加熱蒸着法の組合せで蒸発源を２つ以上もう
け、金属硼化物及び金属又はSiあるいはGeの蒸
着速度をコントロールし、所定の割合の蒸着物を
作る方法でも良い。 次に実施例にもとづいて説明する。 （実施例 １） 金属硼化物粉末90（mol％）及びモリブデン粉
末（mol％）の混合物を約1100℃でホツトプレス
したターゲツトを用い、充分に洗浄されたガラス
厚50μｍのグレーズドアルミナ基板を200℃に基
板加熱し、アルゴン圧力２×10-2Torr、雰囲気
中で高周波スパツタリング行ない1000Åの膜厚の
金属硼化物とモリブデンを含む表１に示す10種の
発熱抵抗体を作成した。 この上にチタン10Å、アルミニウム１μｍを電
子ビーム蒸着で付け選択エツチングで４本／mmの
分解能をもつサーマルヘツドパターンを形成し
た。 さらにこの上に保護層として、酸化シリコン
（SiO2）を２μｍ、酸化タンタル（Ta2O5）を５μ
ｍ連続的にスパツターで積層し、表１のNo.１−１
〜１−10の組成のターゲツトから作成した発熱抵
抗体を有するサーマルヘツドを作製した。 なお、No.１−１〜１−10のサーマルヘツド発熱
抵抗体はＸ線回折の結果、モリブデン及びターゲ
ツトに配合した金属硼化物が認められた。またイ
オンマイクロアナライザーで分析したところ、酸
素、窒素、炭素などがわずかに混入していた。 比較の為に、高周波２極の反応スパツタリング
によつてタンタルをターゲツトとし、アルゴンと
窒素の全圧力が８×10-2Torr、窒素分圧が１×
10-4Torrの条件で1000Åの厚さの窒化タンタル
薄膜発熱抵抗体を作り、さらに電子ビーム法で
Tiを10μｍ、Alを１μｍ蒸着後、エツチングに
より、４本／mmの分解能をもつサーマルヘツドパ
ターンを作つた。さらに保護膜として酸化シリコ
ン（SiO2）を２μｍ、酸化タンタル（Ta2O5）を５
μｍ連続的にスパツタで積層し、比較サーマルヘ
ツドＡを作製した。 これらの本発明及び比較例サーマルヘツドに対
し繰返し周期20msでパルス巾0.6msの矩形パルス
で１発熱素子当り3.2ワツトの電力を印加し、印
加パルスに対する発熱抵抗体劣化試験を行なつ
た。100万パルス印加後の結果を表１に示した。 窒化タンタルを発熱抵抗体としたサーマルヘツ
ドＡでは、100万回の印加パルス数で15％の抵抗
値増加があつた。一方金属硼化物とモリブデンを
含んだサーマルヘツドでは100万回で抵抗値増加
は小さかつた。また1000万回印加後の抵抗値増加
はいずれも10％以下であつた。従つて従来の窒化
タンタル発熱抵抗体に比して10倍以上の耐久性が
あつた。 （実施例 ２） 硼化ジルコニウム（ZrB2）と金属を含む表２に
示した８種のホツトプレスしたターゲツトを用
い、実施例１と同様の製法で表２に示すNo.２−１
〜２−８のサーマルヘツドを作製した。 実施例１と同様の試験を行ない結果を表２に示
した。このように100万回のパルス印加後の抵抗
変化はいずれも少なかつた。又、これらはいずれ
も１千万回のパルスを印加したのちも抵抗変化は
＋10％以下であつた。 （実施例 ３） 金属硼化物を２種以上、金属又はSiあるいは
Geを１〜２種以上の表３に示したターゲツトを
作製し、実施例１と同様の製法で表３のNo.３−１
〜３−７のサーマルヘツドを作製し、実施例１と
同様の試験を行なつた結果を表３に示した。 （実施例 ４） 金属硼化物及び金属又はSiあるいはGe粉末を
表４に示した割合で混合後、約100Kg／cm2の圧力
でプレスしたタブレツトを作り、これを電子ビー
ム蒸着法で５×10-5Torrの真空度で、充分洗浄
した50μｍのガラス層をもつグレーズドアルミナ
基板上に、基板加熱温度200℃に保ちながら1000
Åの厚さに蒸着した。 これに実施例１と同様の製法でサーマルヘツド
を作製し実施例１と同様の試験を行なつた結果を
表４に示した。100万回後の抵抗変化はいずれも
小さかつた。又、これらは１千万回のパルス印加
後も抵抗変化は10％以下であつた。 （実施例 ５） 実施例１のNo.１−３のサーマルヘツドで保護層
のみを変え、保護層として下記の酸化物が一層で
あるサーマルヘツドを作製した。保護層は酸化シ
リコン（SiO2）、酸化タンタル（Ta2O5）、酸化ア
ルミニウム（Al2O3）、酸化マグネシウム
（MgO）を電子ビーム蒸着法で７μｍ付着させ
た。 これらのサーマルヘツドに対して実施例１と同
様な試験を行なつたが、抵抗変化率は100万パル
ス後、いずれも２％以下であつた。 （実施例 ６） 表１のNo.１−２、表２のNo.２−２、表３のNo.３
−１、表４のNo.４−３のサーマルヘツドを繰返し
周期20ms、印加電圧パルス巾0.6ms、１発熱素子
当り3.2ワツトの電力を印加しながら、感熱紙
（商品名：TP−50KH，十条製紙製）に対し押し
つけ圧力800g／cm2で連続的に印字しながら、耐
久試験を行なつた。１億回の印字後いずれも抵抗
変化は＋10％以下であり、保護層のはがれも発生
せず、実用的に十分満足できる結果を得た。 なお１発熱素子当りの印加電力3.2Wで感熱紙
（TP−50KH）に対し実用的な印字濃度が得られ
た。
ツドに関する。 熱印字記録に用いられるサーマルヘツドは例え
ばガラスのような電気的な絶縁性と平滑面とを有
する基板上に複数個の発熱抵抗体と、この発熱抵
抗体に電力を供給するために電気導体とを設け、
記録すべき情報に従つて必要な熱パターンが得ら
れるように、対応する発熱抵抗体に電気導体を介
して電流を流して発熱させ、記録媒体に接触する
ことにより記録を行なうものである。そこに用い
られる発熱抵抗体としては、従来窒化タンタル、
ニクロム酸化錫等の薄膜発熱抵抗体、銀−パラジ
ウムを用いた厚膜発熱抵抗体、シリコン半導体を
用いた半導体発熱抵抗体がある。このうち薄膜発
熱抵抗体を用いたサーマルヘツドは厚膜発熱抵抗
体、半導体発熱抵抗体等と比較して熱応答性がよ
く耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、寿命が長く、信頼
性が高い等の特徴を有している。この薄膜発熱抵
抗体としては、従来、窒化タンタルが耐熱性に優
れ、信頼性も高く、又固有抵抗値も250〜300μΩ
cmと比較的高い値で製造の制御性もよいため、特
に多く用いられている。 しかるに窒化タンタルは約300℃以上の高温に
於ては急激に酸化されその抵抗値が急激に増加
し、記録紙に印字する場合、印字濃度を劣化させ
る欠点がある。一般にはこの欠点を補うために酸
化シリコン（SiO2）の耐酸化保護層を設け、更に
その上に酸化タンタル（Ta2O5）の耐摩耗層を設
けてサーマルヘツドとして使用しているが、サー
マルヘツドを長時間駆動させた時の抵抗変化はな
お十分満足できるものではなかつた。特に近年、
高速サーマルヘツドの要求が増加しつつあるため
ヘツドの通電パルス巾を短かくして感熱紙を発色
させる必要があり、従つて電力は従来より増加す
ることになり、発熱抵抗体はさらに高温になるか
ら寿命はより短くなる。そのためさらに耐熱性の
ある発熱抵抗体が要求されている。 本発明は、比抵抗を広い範囲から設定すること
ができ、サーマルシヨツクに強く、基板、電気導
体、保護層との密着性の良いサーマルヘツドを提
供することを目的とし、その特徴とするところは
サーマルヘツドの発熱抵抗体が金属またはSiある
いはGeと金属硼化物とを含有することにある。 ここで金属硼化物とは、硼化ジルコニウム、硼
化ハフニウム、硼化タチン、硼化ランタン、硼化
モリブデン、硼化タングステン、硼化タンタル、
硼化クロム、硼化バナジウム、硼化ニオブなどが
ある。 金属としては、Mo，Ti，Ta，Co，Pt，Ag，
La，Zr，Cr，Ｗ，Mn，Au，Pd，Nbである。 これらの金属またはSiあるいはGeと金属硼化
物とをそれぞれ１種類以上選択して組合せて発熱
抵抗体を構成するものである。そして、この発熱
抵抗体を構成する金属またはSiあるいはGeと金
属硼化物とは原子的なスケールで混在しているも
のである。 発熱抵抗体中における金属またはSiあるいは
Geの量は0.5mol％〜50mol％が適当である。この
量の金属またはSiあるいはGeを含有することに
より安定性が増し、基板電気導体、保護層との密
着性の良い発熱抵抗体が得られる。 以下、図面を参照しながな詳細に説明する。 第１図は本発明に適用するサーマルヘツドの形
状例の要部断面図である。同図中の１はセラミツ
クス、ガラスあるいは、グレードセラミツクスの
ような電気的な絶縁物で形成された基板である。
２は金属硼化物と金属又はSiあるいはGeとから
なる本発明に係る薄膜発熱抵抗体である。３は該
薄膜発熱抵抗体に電力を供給するための電気導体
で、アルミニユウム、金等の電気良導体で、形成
されている。又４は薄膜発熱抵抗体及び電気導体
の保護層で、例えば電子ビーム蒸着、スパツター
等によつて作製した酸化シリコン、酸化マグネシ
ウム、酸化アルミニウム、酸化タンタルあるいは
これらを組合せた多層構成が用いられ、これによ
つてサーマルヘツドの寿命を一層長くすることが
できる。 本発明の発熱抵抗体の製造はスパツタリング、
高速スパツタリング、電子ビーム蒸着あるいは電
子ビーム蒸着と抵抗加熱の組合せでも可能であ
る。 スパツタリングによつて製造する場合は、金属
硼化物と金属又はSiあるいはGeとを含むホツト
プレスしたターゲツトをスパツタリングする方
法、金属硼化物と金属又はSiあるいはGeとの混
合粉末をスパツタリングする方法、あるいは金属
硼化物ターゲツト上を金属又はSiあるいはGeを
必要な面積をおおつたものをスパツタリングする
方法等がある。 いずれの場合にも１×10-3Torr〜５×
10-1Torrのアルゴン雰囲気中で行うのがよく、
好ましくは、１×10-2Torr〜１×10-1Torr〜が
良い。またスパツタリング中に於いて200℃〜500
℃の基板加熱を行うことによつて基板に対する発
熱抵抗体部の密着性が向上し、経時的安定性に効
果がある。 一方電子ビーム蒸着で製造する場合には、金属
硼化物と金属の粉末の混合物を約100Kg／cm2の圧
力でプレスしたタブレツトを作り、１×
10-4Torr以上の高真空で基板上に蒸着させる方
法がある。また電子ビーム法又は電子ビーム法と
抵抗加熱蒸着法の組合せで蒸発源を２つ以上もう
け、金属硼化物及び金属又はSiあるいはGeの蒸
着速度をコントロールし、所定の割合の蒸着物を
作る方法でも良い。 次に実施例にもとづいて説明する。 （実施例 １） 金属硼化物粉末90（mol％）及びモリブデン粉
末（mol％）の混合物を約1100℃でホツトプレス
したターゲツトを用い、充分に洗浄されたガラス
厚50μｍのグレーズドアルミナ基板を200℃に基
板加熱し、アルゴン圧力２×10-2Torr、雰囲気
中で高周波スパツタリング行ない1000Åの膜厚の
金属硼化物とモリブデンを含む表１に示す10種の
発熱抵抗体を作成した。 この上にチタン10Å、アルミニウム１μｍを電
子ビーム蒸着で付け選択エツチングで４本／mmの
分解能をもつサーマルヘツドパターンを形成し
た。 さらにこの上に保護層として、酸化シリコン
（SiO2）を２μｍ、酸化タンタル（Ta2O5）を５μ
ｍ連続的にスパツターで積層し、表１のNo.１−１
〜１−10の組成のターゲツトから作成した発熱抵
抗体を有するサーマルヘツドを作製した。 なお、No.１−１〜１−10のサーマルヘツド発熱
抵抗体はＸ線回折の結果、モリブデン及びターゲ
ツトに配合した金属硼化物が認められた。またイ
オンマイクロアナライザーで分析したところ、酸
素、窒素、炭素などがわずかに混入していた。 比較の為に、高周波２極の反応スパツタリング
によつてタンタルをターゲツトとし、アルゴンと
窒素の全圧力が８×10-2Torr、窒素分圧が１×
10-4Torrの条件で1000Åの厚さの窒化タンタル
薄膜発熱抵抗体を作り、さらに電子ビーム法で
Tiを10μｍ、Alを１μｍ蒸着後、エツチングに
より、４本／mmの分解能をもつサーマルヘツドパ
ターンを作つた。さらに保護膜として酸化シリコ
ン（SiO2）を２μｍ、酸化タンタル（Ta2O5）を５
μｍ連続的にスパツタで積層し、比較サーマルヘ
ツドＡを作製した。 これらの本発明及び比較例サーマルヘツドに対
し繰返し周期20msでパルス巾0.6msの矩形パルス
で１発熱素子当り3.2ワツトの電力を印加し、印
加パルスに対する発熱抵抗体劣化試験を行なつ
た。100万パルス印加後の結果を表１に示した。 窒化タンタルを発熱抵抗体としたサーマルヘツ
ドＡでは、100万回の印加パルス数で15％の抵抗
値増加があつた。一方金属硼化物とモリブデンを
含んだサーマルヘツドでは100万回で抵抗値増加
は小さかつた。また1000万回印加後の抵抗値増加
はいずれも10％以下であつた。従つて従来の窒化
タンタル発熱抵抗体に比して10倍以上の耐久性が
あつた。 （実施例 ２） 硼化ジルコニウム（ZrB2）と金属を含む表２に
示した８種のホツトプレスしたターゲツトを用
い、実施例１と同様の製法で表２に示すNo.２−１
〜２−８のサーマルヘツドを作製した。 実施例１と同様の試験を行ない結果を表２に示
した。このように100万回のパルス印加後の抵抗
変化はいずれも少なかつた。又、これらはいずれ
も１千万回のパルスを印加したのちも抵抗変化は
＋10％以下であつた。 （実施例 ３） 金属硼化物を２種以上、金属又はSiあるいは
Geを１〜２種以上の表３に示したターゲツトを
作製し、実施例１と同様の製法で表３のNo.３−１
〜３−７のサーマルヘツドを作製し、実施例１と
同様の試験を行なつた結果を表３に示した。 （実施例 ４） 金属硼化物及び金属又はSiあるいはGe粉末を
表４に示した割合で混合後、約100Kg／cm2の圧力
でプレスしたタブレツトを作り、これを電子ビー
ム蒸着法で５×10-5Torrの真空度で、充分洗浄
した50μｍのガラス層をもつグレーズドアルミナ
基板上に、基板加熱温度200℃に保ちながら1000
Åの厚さに蒸着した。 これに実施例１と同様の製法でサーマルヘツド
を作製し実施例１と同様の試験を行なつた結果を
表４に示した。100万回後の抵抗変化はいずれも
小さかつた。又、これらは１千万回のパルス印加
後も抵抗変化は10％以下であつた。 （実施例 ５） 実施例１のNo.１−３のサーマルヘツドで保護層
のみを変え、保護層として下記の酸化物が一層で
あるサーマルヘツドを作製した。保護層は酸化シ
リコン（SiO2）、酸化タンタル（Ta2O5）、酸化ア
ルミニウム（Al2O3）、酸化マグネシウム
（MgO）を電子ビーム蒸着法で７μｍ付着させ
た。 これらのサーマルヘツドに対して実施例１と同
様な試験を行なつたが、抵抗変化率は100万パル
ス後、いずれも２％以下であつた。 （実施例 ６） 表１のNo.１−２、表２のNo.２−２、表３のNo.３
−１、表４のNo.４−３のサーマルヘツドを繰返し
周期20ms、印加電圧パルス巾0.6ms、１発熱素子
当り3.2ワツトの電力を印加しながら、感熱紙
（商品名：TP−50KH，十条製紙製）に対し押し
つけ圧力800g／cm2で連続的に印字しながら、耐
久試験を行なつた。１億回の印字後いずれも抵抗
変化は＋10％以下であり、保護層のはがれも発生
せず、実用的に十分満足できる結果を得た。 なお１発熱素子当りの印加電力3.2Wで感熱紙
（TP−50KH）に対し実用的な印字濃度が得られ
た。
【表】
〓
〓R 〓テスト後の発熱抵抗体〓抵抗値
〓R 〓テスト後の発熱抵抗体〓抵抗値
【表】
【表】
第１図は本発明に係るサーマルヘツドの形状例
の要部断面図。 １……基板、２……薄膜発熱抵抗体、３……電
気導体、４……保護層。
の要部断面図。 １……基板、２……薄膜発熱抵抗体、３……電
気導体、４……保護層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板と、該基板上に形成された発熱抵抗体
と、該発熱抵抗体に電力を供給する電気導体とを
有するサーマルヘツドにおいて、前記発熱抵抗体
がMo，Ti，Ta，Co，Pt，Ag，La，Zr，Cr，
Ｗ，Mn，Au，Pd，Nbから選ばれた金属または
SiあるいはGeと、Zr，Hf，Ti，La，Mo，Ｗ，
Ta，Cr，Ｖ，Nb，から選ばれた金属の金属硼化
物とを含有することを特徴とするサーマルヘツ
ド。 ２ 金属硼化物を２種類以上含有する特許請求の
範囲第１項記載のサーマルヘツド。 ３ 発熱抵抗体が酸化シリコン薄膜で覆われてい
る特許請求の範囲第１項記載のサーマルヘツド。 ４ 酸化タンタルの保護層を有する特許請求の範
囲第１項記載のサーマルヘツド。 ５ 酸化アルミニウムの保護層を有する特許請求
の範囲第１項記載のサーマルヘツド。 ６ 酸化マグネシウム保護層を有する特許請求の
範囲第１項記載のサーマルヘツド。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP103478A JPS5494343A (en) | 1978-01-09 | 1978-01-09 | Thermal head |
| US05/906,359 US4296309A (en) | 1977-05-19 | 1978-05-15 | Thermal head |
| US06/552,013 US4545881A (en) | 1977-05-19 | 1983-11-16 | Method for producing electro-thermal transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP103478A JPS5494343A (en) | 1978-01-09 | 1978-01-09 | Thermal head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5494343A JPS5494343A (en) | 1979-07-26 |
| JPS6145543B2 true JPS6145543B2 (ja) | 1986-10-08 |
Family
ID=11490273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP103478A Granted JPS5494343A (en) | 1977-05-19 | 1978-01-09 | Thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5494343A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69232570T2 (de) * | 1991-08-02 | 2002-10-02 | Canon Kk | Tintenstrahlkopfträgerschicht, mit dieser Schicht versehener Tintenstrahlkopf und Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit solchem Kopf |
| JP4500988B2 (ja) * | 2003-02-28 | 2010-07-14 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 低磁気抵抗遷移金属クラスター集合体及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52109947A (en) * | 1976-03-11 | 1977-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal head and its preparation |
-
1978
- 1978-01-09 JP JP103478A patent/JPS5494343A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52109947A (en) * | 1976-03-11 | 1977-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal head and its preparation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5494343A (en) | 1979-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4545881A (en) | Method for producing electro-thermal transducer | |
| JPS6145543B2 (ja) | ||
| JPH0312551B2 (ja) | ||
| JPS60229B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JPS6038006B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JPS6119438B2 (ja) | ||
| JPS6145544B2 (ja) | ||
| JPS6016084B2 (ja) | サーマルヘツド | |
| JPS6038010B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JPS6022801B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JP2870692B2 (ja) | 薄膜型サーマルヘッド | |
| JPS6038002B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JPS6038003B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JPS598234B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JPS62202756A (ja) | 薄膜型サ−マルヘツド | |
| JPS6046029B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JPS6038008B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JPS6016083B2 (ja) | サーマルヘツド | |
| JPS6038004B2 (ja) | サ−マルヘツド | |
| JPS6026283B2 (ja) | 薄膜発熱抵抗体の製造方法 | |
| JPS6013281B2 (ja) | サーマルヘツド | |
| JPS62202754A (ja) | 薄膜型サ−マルヘツド | |
| JPS6013282B2 (ja) | サーマルヘツド | |
| JPS62202753A (ja) | 薄膜型サ−マルヘツド | |
| JPS6038001B2 (ja) | サ−マルヘツド |