JPS62202758A - 発熱抵抗素子の作成方法 - 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】 〔産業上の利用分好〕 本発明は発熱抵抗素子の作成方法、特に保護層を有する
発熱抵抗素子の作成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、例えば感熱転写記録方法などの熱エネルギー
を利用した種々の記録方法が知られている。このような
熱エネルギーを利用する記録方法に用いられる発熱抵抗
素子は、一般に、発熱抵抗層および該発熱抵抗層に電気
的に接続し、該発熱抵抗層を通電加熱すべく配された少
なくとも一対の電極とからなる熱エネルギー発生手段を
有している。また、このような発熱抵抗素子には、発熱
抵抗層の酸化防止や電極間の短絡防止などを目的とした
保護層が設けられるのが普通であり、該素子を作成する
に際しては、上記発熱抵抗層を所望の基体上に形成した
後、電極および保護層を順次積層していくのが一般的で
ある。

このうような発熱抵抗素子の保護層には、上記のような
発熱抵抗層の酸化防止あるいは電極間の短絡防止などの
保護層としての各種の機能を十分に果たすべく、これら
発熱抵抗層や電極の所要部をピンホールなどの層欠陥を
存することなく一様に覆う（カバー）ことが要求される
。

ところで、前記のように、このような発熱抵抗素子では
、一般には電極が発熱抵抗層りに形成されるため、電極
および発熱抵抗層間に段差（ステップ）が生じるが、こ
のような段差部には、層厚の不均一などが発生し易すい
ため、露出部分を生しることのないように該段差を十分
に覆う（ステップ力バイレージ）ように層形成が実施さ
れねばならない。すなわち、ステップカバレージが不十
分な状態では、発熱抵抗層の露出部分から酸化が徐々に
進行し、その程度によっては発熱抵抗素子の破壊に至る
ことがある。また、このような段差部には、膜質の不均
一なども生じやすく、このような膜質の不均一は、熱発
生の繰り返しによって保護層に生じる熱ストレスの部分
集中を招き、保護層に亀裂（クラック）を生じる原因と
もなり、このクラックから酸化が進行して発熱抵抗層の
破壊に至ることがあった。更には、ピンホールから酸化
が進行して発熱抵抗層が破壊することもあった。

従来、このような問題の解決にあたっては、保ｉＭＰ３
の層厚を厚くシ、ステップカバレージの向上やピンホー
ルの減少をはかることが一般に行なわれている。しかし
ながら、保護層を厚くすることは、ステップカバレージ
やピンホールの減少に寄゛与するものの、保護層を厚く
することによって素子外部への熱供給が阻害され、以下
のような新たな問題を生じることになった。

すなわち、発熱抵抗層に発生する熱は保護層を通じて素
子外部に伝達される訳であるが、この熱の作用面である
ところの保護層表面と発熱抵抗層との間の熱的抵抗が保
護層層厚を厚くすることで大きくなり、このため発熱抵
抗層に必要以上の電力負荷をかける必要を生じ、 ■省電力化が不利である、 ■必要以上の熱が基体に蓄熱し、熱応答性が悪くなる、 ■必要以上の電力のため発熱抵抗層の耐久性が悪くなる と言った問題を生じるのである。

このような問題は、保護層を薄くすれば克服できるので
あるが、例えばスパッタリングあるいは蒸着などの膜形
成方法を用いる従来の発熱抵抗素子の形成方法では、ス
テップカバレージ不良などのため、前述のような耐久上
の欠点があり、保護層を薄くすることが困難であった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上述した従来例の問題点に鑑みてなされたもの
で、省電力、高耐久性および高速熱応答性を達成するこ
とが可能な新規な発熱抵抗素子の作成方法を提供するこ
とを主たる目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明は、発熱抵抗層および該発熱
抵抗層に電気的に接続する少なくとも一対の電極とから
なる熱エネルギー発生手段の少なくとも一組以上を基体
上に形成した後、該手段の保護層となる上部層を該手段
上に積層してなる発熱抵抗素子の作成方法において、前
記上部層積ＩｖＩ後に該上部層を再溶融することを特徴
とする発熱抵抗素子の作成方法である。

以下、必要に応じて図面を参照、しつつ、本発明の詳細
な説明する。

第１図は、本発明の方法を通用して得られる発熱抵抗素
子の一例の部分平面図であり、第２図はそのＸ−Ｙ断面
図である。

第１図乃至第２図に例示される如く、本発明の適用され
る発熱抵抗素子は、所望の基体１上に、発熱抵抗層２お
よび該層２に電気的に接続する少なくとも一対の電極３
．４とからなる熱エネルギー発生手段の少なくとも一組
以上と、該手段上に保護層５となる上部層を形成した後
、該上部層を再溶融（リフロー）して得られる保護層５
を有している。尚、６は、電極３．４間に形成される発
熱抵抗層２の熱発生部６ａに電力供給して発生した熱を
素子外部に伝える熱作用面であ−リ、７が発熱抵抗層２
と電極３．４との間に生じる段差（ステップ）である。

このような発熱抵抗素子を形成するに際し、第３図に例
示の如き従来例の発熱抵抗素子では、前述の如く保護層
５にピンホールなどの層欠陥を生じ易く、特にステップ
７には露出部分を生じ易いために、保護層層厚を必要以
上に厚く（通常は、電極厚みの２倍以上）しなければな
らなかった。しかしながら、本発明では、保護層５が該
層５となる上部層を形成後、該上部層を再溶融し、必要
に応じて上部層の積層と再溶融を繰り返し実施して得ら
れるため、上記ピンホールやクラックの発生の原因とな
る膜質の不均一などの層欠陥を解消できるのである。

また、上部層の積層と再溶融が必要に応じて繰り返し実
施されるため、保護層層厚を任意に設定することができ
、前述の如き層欠陥の解消やステップカバレージの向上
を目的とした保護層５の厚膜化に伴なう問題点が解消さ
れ、省電力は言うに及ばず、高耐久かつ高速熱応答性を
も有する発熱抵抗素子を提供できるのである。ちなみに
、本発明では、保護層層厚は電極厚みの１．５倍以下で
十分であった。

本発明において、上記発熱抵抗層並びに電極は、それぞ
れ周知の原料を用い、例えば高周波（ＲＦ）スパッタリ
ング等のスパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ）法
、真空蒸着法等の周知の膜形成方法などを特に限定する
ことなく用いて形成される。また、上部層に関しても、
周知の原料および上記同様の膜形成方法などを用いて形
成することができるが、再溶融を考慮すると、例えば低
融点ガラス、具体的にはＰｂＯ−５ｉ０２系ガラス等の
加熱により比較的容易に溶融するりフロー性に優れたも
のが好ましいものである。より具体的には、リフロ一温
度が５００℃〜９００℃程度のものが好ましく、このよ
うなりフロ一温度を有するものとして、例′えば上記Ｐ
ｂＯ−５ｉＯ□系ガラスの他、ＧａＯ２−Ｓ　ｉ０２系
ガラス等が好ましく用いられるものである。

本発明における上部層の再溶融は、例えば加熱炉、レー
ザ光などの周知の加熱手段等を特に限定することなく用
いて行なわれる。レーザ光等の選択加熱が可能なものを
用いる場合には、上部層のみの加熱によりて該層の再溶
融を行なってもよいし、加熱炉等の特には選択加熱を行
なえないものを用いる場合には、上部層を含む素子全体
の加熱によってもよい。このような上部層の再溶融は、
上部層の材質等に応じた所望の条件で行なえばよいので
あるが、リフロ一温度の高いものを用いる場合には、と
起上部層以外の電極等についても耐熱性の良好なものを
用いることが好ましい。

以下、第４図（ａ）〜第４図（Ｃ）に基づいて、本発明
の方法の一例を説明する。

まず、第４図（ａ）に示す如くに所望の基体１上に、例
えば真空蒸着あるいはスパッタリング法などを用いて発
熱抵抗層２を形成する。次に、この発熱抵抗層２上に電
極３．４を形成すべく、該抵抗層２上に電極層を真空蒸
着あるいはスパッタリング法などを用いて所望の厚さに
一様に形成する。その後、周知のフォトリソ（フォトリ
ソグラフィ）技法を用いて該電極層および発熱抵抗層２
にパターニングを施し、基体１上に所望のパターンに形
成された発熱抵抗層２および電極３．４からなる熱エネ
ルギー発生手段を得る。

次いで、第４図（ｂ）に示す如くに上記熱エネルギー発
生手段上に保護層を形成すべく、例えば前述の低融点ガ
ラス等からなる上部層５ａを、上記同様の真空蒸着、ス
パッタリングあるいはＣＶＤ法などを用いて電極３．４
の約２倍程度の厚さに形成する。

その後、上部層５ａを再溶融すべく該層５ａをリフロ一
温度以上（例えば前述のＰｂＯ−５ｉ０２系ガラスであ
れば４００℃程度以上）に加熱し、第４図（Ｃ）に示す
ように所望厚みに形成された保護層５を有する発熱抵抗
素子を得る。

尚、上記においては特に説明しなかったが、保護層５形
成時には第４図（ｂ）に示したような凸部７ａや凹部７
ｂがステップ７に生じ易い。このような凹凸は層欠陥の
発生原因となるばかりか、素子外部への熱供給の阻害原
因ともなるので、除去することが望ましいのであるが、
従来法ではこのような凸部７ａや凹部７ｂの有効除去は
行なえなかった。しかしながら、本発明では、上部層５
ａの積層後に該層５ａを再溶融するため、凸部７ａが溶
融除去されるのみならず、該溶融によって凹部７ｂが埋
められ、例えば第４図（Ｃ）に示す如くステップ部分に
上記のような凹凸のない均一かつ良質の保護層５を層厚
を厚くすることなく形成することができるのである。

このような上部層５ａの形成と再溶融は、一度行なえば
十分であるが、保護層５の機能を更に優れたものとする
等の目的で、該層５ａの形成と再溶融を必要に応じて繰
り返し実施し、保護層５を形成することは一向に差しつ
かえないものである。もちろん、このような繰り返しを
行なう場合には、繰り返し形成される上部層５ａのすべ
てを再溶融する必要はなく、再溶融は少なくとも最下層
の上部層５ａに行なえばよいものである。

（作用〕 このように、本発明では、と部層の形成と再溶融、必要
に応じてこれを繰り返し実施して保護層を形成するため
、層厚が薄くても、ピンホールなどの層欠陥がなく、ま
たステップカバレージも良好な保護層を得ることができ
、省電力は言うに及ばず、高耐久かつ高速熱応答性をも
有する発熱抵抗素子を提供できるのである。

（実施例） 以下に本発明の実施例を示す。

実施例 第１図乃至第２図に例示の発熱抵抗素子を。

第４図に例示の方法に準じて以下めように作成した。

基体１としては、アルミナセラミック板を用いた。この
基体１上に、１ＩｆＢ２からなる発熱抵抗層２をスパッ
タリング法により１３００人の厚みに形成した。次に発
熱抵抗層２上に、電極３．４となる耐熱性の良好なＭｏ
層を真空蒸着法により約５０００人の厚みに形成した。

その後、該Ｍｏ層および発熱抵抗層２にフォトリソ工程
によるパターニングを施し、熱発生部６ａの大きさが１
００　ｕｌｘ　１００　ｐで、Ｍｏ電極３．４を含めた
抵抗値が６０Ωの回路パターンを打する熱エネルギー発
生手段を基板ｉ上に形成した。

次に、該手段上にＳ＋０２　：　Ｂ２Ｏ３：　ＰｂＯ：
ＺｎＯ＝５：１５：６４：１６の組成比を有する低融点
ガラス（リフロ一温度；約６００℃）からなる上部層５
ａをＲＦスパッタリング装置を用いて約５０００人の厚
さに形成した。形成条件は、ＲＦパワー、１ｋｌ？、圧
力；ｌＸｌ０’　Ｔｏｒｒで行なった。

その後、圧力；　１　ｘ　１０’　Ｔｏｒｒに保持した
真空加熱炉中で約８００℃、１時間の条件で上部層５ａ
を再溶融し、層厚約５０００人の上記低融点ガラスから
なる保護層５を有する発熱抵抗素子を完成した。

尚、加熱温度は上部層の急激な流動を生じることがなく
、且つステップ部分の凹凸がならされるまでの時間と言
うことで、本例では上記の値を採用した。

こうして得られた発熱抵抗素子は、ステップカバレージ
が良好で、ピンホール等の層欠陥もない良質の保護層を
有するものであった。

比較例 再溶融を行なわない以外は実施例と同様にして、発熱抵
抗素子を作成した。保護層層厚５０００人程度４は、ス
テップカバレージが不十分であり、ステップカバレージ
の十分なものを得るには保護層層厚約１００００４程度
が必要であった。

このようにして作成した層厚ｔｏｏｏｏ人の従来例の発
熱抵抗素子と実施例の発熱抵抗素子に電力供給し、耐久
性などについて比較したところ、実施例のものは従来例
のものよりも （＋）消費電力において約５０％程度の減少、（２）熱
応答性において約４０％程度の向上、（３）耐久性にお
いて約２０％程度の向上、といった性能の向上が認られ
た。

（発明の効果） 以上に説明したように本発明によって、省電力は言うに
及ばず、高耐久かつ高速熱応答性をも達成した新規な発
熱抵抗素子の作成方法を提供することができるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を適用して得られる発熱抵抗素
子の一例の部分平面図、第２図は第１図のＸ−Ｙ断面図
、第３図は従来例の発熱抵抗素子の一例、第４図（ａ）
〜包）は本発明の方法の一例を説明する図である。 １：基体　　　　　　　２：発熱抵抗層３．４：電極　
　　　　５：保護層 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発熱抵抗層および該発熱抵抗層に電気的に接続す
   る少なくとも一対の電極とからなる熱エネルギー発生手
   段の少なくとも一組以上を基体上に形成した後、該手段
   の保護層となる上部層を該手段上に積層してなる発熱抵
   抗素子の作成方法において、前記上部層積層後に該上部
   層を再溶融することを特徴とする発熱抵抗素子の作成方
   法。
2. （２）前記上部層が低融点ガラスよりなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の発熱抵抗素子の作成
   方法。