JPS62167058A - 保護膜とその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐摩耗性保護膜及びその製造法に関し、特にサ
ーマルヘッド用耐摩耗性保護膜及びその製造法に関する
。

〔従来の技術〕

ファクシミリ、コンピュータ端末、ワードプロセッサ、
記録計等における出力方式には、その一つとして、感熱
プリンターが用いられており、その印字素子としてサー
マルヘッドが採用されている。第１図は、このサーマル
ヘッドの基本構造を示す図である。第１図において、１
は表面に蓄熱用グレーズ層を有する磁器基板である。こ
の磁器基板１の表面には抵抗発熱体層２が設けられてお
り、この抵抗発熱体層２０表面の両端には通電のための
リード層３．３が設けられている。さらに抵抗発熱体層
２及びリード層３，３０表面には、感熱紙との摺接によ
り抵抗発熱体層２やリード層３．３が摩耗、破損するの
を防止するために、保護層４が最上Ｊ５として設けられ
ている。このような構造を有するサーマルヘッドにおい
ては、使用に際してリード層３，５間に通電することに
より抵抗発熱体層２が発熱し、この熱が保護層４を介し
て感熱紙上に達することによって感熱記録が行われる仕
組みになっている。

ところで、このようなサーマルヘッドの保護層において
は、高い硬度と耐摩耗性と耐熱性とを有し、その結果、
長期間にわたる摺接及び長期間にわたる発熱に対して充
分にその機能を発揮できることが要求される。

しかしながら、このような厳しい条件に充分満足すべき
程度に対応できる保護層材料はなかった。

従来から使用されているものはＴａ２０５や５ｉＣｘＮ
ｙなどであるが、Ｔａ２０５は硬度耐摩耗性の点で劣る
。

また５ＩＣｘＮｙは高い硬度を有するが、じん性がなく
耐クラツク性が低い。また５ｉ０２　も検討されたこと
があるが感熱紙と反応したり、また感光紙との摩擦係数
が高くスティッキング等のトラブルを起こすので使用さ
れていない。

さらに、夏期や雨期のような高湿度環境においてはアル
カリイオンが保護膜を通して発熱層へ侵入することがあ
り、すぐれた保護膜の１つとされているＳ　１ＣｘＮｙ
では十分に対処できない。一方、Ｓｔ　　−０−Ｂ系の
保護膜も提案されているがホウ素は非常に高価な材料で
あるばかりでなく、ホウ素のソースガスとして広く用い
られているＢＣＩ　３ガスは毒性が強く製造工程上の安
全対策が大きい問題となっている。従って、安全なソー
スガスを用い、且つできるだけホウ素の使用量を抑制す
ることが望ましい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、耐摩耗性、耐湿性、耐熱性及び耐クラ
ツク性に優れた保護膜を提供することにある。本発明の
他の目的は、特にサーマルヘッドにおける上記の優れた
特性を有する保護膜を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記保護膜を安全に製造す
る方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

保護膜における成分忙関して、一般にＳｉ　　が多いと
クラック強度が大きくなるが絶縁性の面からはあまり多
量であってはならない。一方、窒素は耐摩耗性や耐湿性
を改善するが、余り多いとじん性を欠きクラック強度を
減じる。従ってＮ　／　Ｓ　ｉは１５を超えるべきでな
い。Ｏ，Ｂが入ると、Ｂ−Ｎ、Ｂ−０，Ｓｉ　　−０の
結合ができて応力を緩和し、じん性とクラック強度を増
大するが、余り多いと摩耗率が増大する。しかし下地の
発熱体ポリシリコンとの間の硬度が近づき密着性が良（
なる。以上のことから、本発明の耐摩耗性保護膜は、原
子比で表わして（全量１００％とする）Ｓｉ　　≧３０
Ｘ ４０％≧０≧５％ １５Ｘ≧Ｂ≧２．５％ ３０Ｘ≧Ｃ≧３．５％ ｔ５≧Ｎ　／　Ｓ　ｉ　≧［１２ の範囲の化合物より成る。

また、本発明の保護膜の製造には、ＳｉＨ４、ＮＨ４、
Ｂ（ＯＣＨ３）６及びＨ２を用いる。この方法の特徴は
、従来のＢＣｌ３　ガスに代ってＢ（ＯＣＲ，）３を用
いる点にある。ＢＣＩ、ガスは安全対策上、空気中に１
０　ｐｐｍ以上の漏出があってはならないが、本発明で
用いるＢ　（ＯＣＲ５）　、ガスは無毒性であり、厳し
い管理は必要としない。また、このガスは同時に酸素及
び炭素の供給源となり、ガス源の設備を減じることがで
きる。上記のガスは常法に従ってプラズマＣＶＤチャン
バーに導入されて所定の成膜が行われる。

以下に実施例を述べる。

〔実施例〕

まず、蓄熱用グレーズ層を設けた厚さ１ｎの３００問×
２０ｍ１！ｌＩのアルミナ基板上に、ｐｏｌｙ　Ｓｉの
３元化合物薄膜抵抗発熱体層を３０００大の厚さに形成
する。次に、この発熱体層の上部両端に厚さＣＬ７μｍ
のＡｕ　電極を通電のためのリード層として形成し、さ
らに、これらの最上層として、本発明の保護膜を次のよ
うにして厚さ５μｍに形成する。

保護膜の形成 平行平板形のプラズマＣＶＤ法により、上記の如く形成
した下地デバイスの上に保護膜を成膜した。成膜条件は
次の通りであった。

ガスフロー ２０％５ＩＨ４／Ｈ２２００Ｓ　ＣＣＭＮＨ，ｊ　００
〜ｓｏｏ　　ＳＣＣＭ Ｂ（ＯＣＲ，）３　　１０〜１ｏｏ　　ＳＣＣＭ電力密
度　　　　　０．５〜１Ｗ／ｃＩＩＬ２圧　　力　　　
　　　　　　　０．１〜ｔ　　５　　Ｔｏｒｒこうして
得られた種々の組成の保護膜を有するサーマルヘッド用
印字要素（ドツト）について試験を行った。

一般にサーマルヘッドの耐クラツク性を簡単に知る方法
は、ステップストレステストである。この方法では、発
熱抵抗体に一定時間印加する′１圧を次第に太き（しな
がら発熱抵抗体の抵抗変化を測定して耐摩耗性保護膜の
クラックに伴なう大きな抵抗変化から耐摩耗性保護膜の
耐クラツク性を評価する。テストに用いた方法は次の通
りである。

すなわち、走査線印字時間１０ｍ５ｅｃ　　以上、走ｆ
ａ分割数Ｂ４８分割、データ転送周波数１■七、データ
転送量２４８（８４Ｍ８）、印字電圧１＆０〜２ｔＯＶ
印字率２０％及び走行距離３０に！ｎである。発熱抵抗
体の寸法は、幅１６０μｍ、長さ２８０μｍである。

前記ステップストレステストにおいて、クラックの生じ
た発熱抵抗体当りの印加電力（ワット／ドツト）をもっ
てクラック強度とする。また、印字濃度最大における印
加電力で記録紙を走行させた場合、記録紙の走行距離で
耐摩耗性保護膜の摩耗深さを除した値（μｍ／ｈ）をも
って摩耗率とする。

第２図は、本発明の耐摩耗性保護膜を用いたサーマルヘ
ッドの摩耗率とクラック強度のＯ，Ｂ、Ｃに対する依存
性を示したものである。この結果かられかるように、こ
れらの含有率が上記範囲にあればクラック強度は大幅に
改善され、且つ摩耗率は十分に低（抑えられることが分
る。すなわち、Ｃが増えれば膜が硬くなりクラック強度
は低下するはずであるが、Ｂ１０が増えるため結果とし
てクラック強度が良くなる。しかし、あまり多くなると
摩耗率が落ちる。本発明はＢ−Ｎ、Ｂ−０結合により応
力が緩和されることを応用し、しかも保護膜と下地のポ
リシリコンとの接着を増したのである。

次に、電極にタングステンを用い、それに本発明の保護
膜を５μｍの厚さにかぶせて６０℃、９０％ＲＨの条件
下に試験を行ったところ、３ｉ１に対するＮの原子比が
０．２以上あれば、２５０時間服上にわたって′ｉ！Ｌ
ｉの腐食も保護膜のはがれも生じなかった。　　　′ 〔作用効果〕 以上のように、本発明のサーマルヘッド用保護膜は、耐
クラツク強度が大きく且つ摩耗率も低い。

また、本発明ではｌ３（ＯＣＩＩ、）、　　を原料ガス
として用いたため、安全性が高く、また同時にＢ、Ｏ。

Ｃを供給できる。このガス源は他のＢ、Ｃガス源洗比し
て安定であり、組成の安定化に後文つ。

第１図はサーマルヘッドの構造を示す断面図であり、第
２図は本発明の保護膜の組成がクラック強度及び摩耗率
に及ぼす影響を示すグラフである。

代理人の氏名　　倉　内　基　状□−゛（＋４−　−川 一二二、ニー；

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子比で表わしてＳｉが３０％以上、Ｂが２．５〜
   １５％、Ｏが５〜４０％、Ｃが３．５〜３０％、及び残
   部ＮであるＳｉ−Ｂ−Ｏ−Ｃ−Ｎ化合物より成る保護膜
   。 ２、プラズマＣＶＤチャンバーに、Ｓｉ、Ｂ、Ｏ、Ｃ、
   及びＮを供給するガスを導入して成膜する方法において
   、Ｂ、Ｏ、ＣのソースガスとしてＢ（ＯＣＨ＿３）＿３
   を用いることを特徴とする保護膜の製造法。 ３、２０％ＳｉＨ＿４／Ｈ＿２の基準流量を２００ＳＣ
   ＣＭとしたときに、ＮＨ＿３１００〜５００ＳＣＣＭ、
   Ｂ（ＯＣＨ＿３）＿３１０〜１００ＳＣＣＭの割合で流
   し、電力密度０．５〜１ｗ／ｃｍ＾２、圧力０．１〜１
   ５Ｔｏｒｒの条件で成膜する前記第２項記載の保護膜の
   製造法。