JPS624301A - 発熱低抗体およびこれを用いたサ−マルヘツド - Google Patents
発熱低抗体およびこれを用いたサ−マルヘツドInfo
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- JPS624301A JPS624301A JP60144297A JP14429785A JPS624301A JP S624301 A JPS624301 A JP S624301A JP 60144297 A JP60144297 A JP 60144297A JP 14429785 A JP14429785 A JP 14429785A JP S624301 A JPS624301 A JP S624301A
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- thermal head
- tungsten
- aluminum
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- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「技術分野」
本発明は、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性に侵れた発熱
抵抗体と、これを用いたサーマルヘッドに関する。
抵抗体と、これを用いたサーマルヘッドに関する。
「従来技術およびその問題点」
一般に、サーマルヘッドは、薄いガラスグレーズ暦で表
面を覆ったセラミンクなどの電気絶縁性基板の上に、ド
ツト状の発熱抵抗体を形成するための発熱抵抗体層と、
この発熱抵抗体層に電流を供給するための給電用導体層
と、これらの層を酸化ならびに摩耗から保護するための
保護層とが積層されてできている。
面を覆ったセラミンクなどの電気絶縁性基板の上に、ド
ツト状の発熱抵抗体を形成するための発熱抵抗体層と、
この発熱抵抗体層に電流を供給するための給電用導体層
と、これらの層を酸化ならびに摩耗から保護するための
保護層とが積層されてできている。
従来、前記発熱抵抗体層としては、窒化タンタル（Ｔａ
ｚＮ）の薄膜が広く用いられている。この窒化タンタル
薄膜は、発熱抵抗体として安定性、信頼性の点で優れた
特性を備えている。
ｚＮ）の薄膜が広く用いられている。この窒化タンタル
薄膜は、発熱抵抗体として安定性、信頼性の点で優れた
特性を備えている。
しかし、この窒化タンタル薄膜は、比抵抗が約２４０用
Ω−ａｍであるため、５０Ω／口以上の高い面積抵抗値
が要求される場合には、膜厚を非常に薄くする必要があ
るために寿命特性が著しく損なわれ、使用に適していな
い。また、窒化タンタル薄膜を発熱抵抗体層として用い
たサーマルヘッドは、発熱部表面温度が４００°Ｃ以上
になると、抵抗値の減少が生じ、さらに５００°Ｃ以上
になると、抵抗値の減少は初期値の一１０％以上に達す
る。これは、高温の下で窒化タンタルの再結晶化が進む
ために生じる抵抗値の減少であり、窒化タンタルを高温
で用いる場合の大きな問題の一つとなっている。
Ω−ａｍであるため、５０Ω／口以上の高い面積抵抗値
が要求される場合には、膜厚を非常に薄くする必要があ
るために寿命特性が著しく損なわれ、使用に適していな
い。また、窒化タンタル薄膜を発熱抵抗体層として用い
たサーマルヘッドは、発熱部表面温度が４００°Ｃ以上
になると、抵抗値の減少が生じ、さらに５００°Ｃ以上
になると、抵抗値の減少は初期値の一１０％以上に達す
る。これは、高温の下で窒化タンタルの再結晶化が進む
ために生じる抵抗値の減少であり、窒化タンタルを高温
で用いる場合の大きな問題の一つとなっている。
「発明の目的」
本発明の目的は、従来の窒化タンタルからなる発熱抵抗
体に比べて、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発
熱抵抗体を提供すること、およびこの発熱抵抗体を用い
たサーマルヘッドを提供することにある。
体に比べて、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発
熱抵抗体を提供すること、およびこの発熱抵抗体を用い
たサーマルヘッドを提供することにある。
「発明の構成」
本発明の発熱抵抗体は、タングステン３５〜４５ａｔ、
％と、アルミニウム２５〜３５ ａｔ、％と、窒素１０
〜２０ ａｔ、％と、酸素５〜２０ ａｔ、％とを含有
することを特徴とする。
％と、アルミニウム２５〜３５ ａｔ、％と、窒素１０
〜２０ ａｔ、％と、酸素５〜２０ ａｔ、％とを含有
することを特徴とする。
また、本発明のサーマルヘッドは、上記組成からなる発
熱抵抗体層を備えていることを特徴とする。
熱抵抗体層を備えていることを特徴とする。
本発明の発熱抵抗体の比抵抗は、タングステンもしくは
アルミニウムが増加すると低くなり、窒素もしくは酸素
が増加すると高くなるので、タングステン、アルミニウ
ム、窒素、酸素の含有率を調整することによって、所望
とする比抵抗を得ることができる。その比抵抗はいくら
でも大きな値をとることができるが、耐熱安定性や比抵
抗値の再現性などを考慮すると、タングステンの組成比
ハ３５〜４５ ａｔ、％、アルミニウムの組成比は２５
〜３５ａｔ、％、窒素の組成比は１０〜２０ ａｔ、％
、酸素の組成比は５〜２０ ａｔ、％が適切な値とされ
る。この組成比での比抵抗は、１０００〜５０００．Ω
−ｃｍ程度である。これは１通常の高比抵抗の抵抗体で
実現されているものとほぼ同程度であり、充分大きな比
抵抗値である。
アルミニウムが増加すると低くなり、窒素もしくは酸素
が増加すると高くなるので、タングステン、アルミニウ
ム、窒素、酸素の含有率を調整することによって、所望
とする比抵抗を得ることができる。その比抵抗はいくら
でも大きな値をとることができるが、耐熱安定性や比抵
抗値の再現性などを考慮すると、タングステンの組成比
ハ３５〜４５ ａｔ、％、アルミニウムの組成比は２５
〜３５ａｔ、％、窒素の組成比は１０〜２０ ａｔ、％
、酸素の組成比は５〜２０ ａｔ、％が適切な値とされ
る。この組成比での比抵抗は、１０００〜５０００．Ω
−ｃｍ程度である。これは１通常の高比抵抗の抵抗体で
実現されているものとほぼ同程度であり、充分大きな比
抵抗値である。
また、本発明の発熱抵抗体は、耐熱安定性が非常に優れ
ている。すなわち、１．３ Ｘ１０＝Ｐａ （Ｉ Ｘ１
Ｏ−６Ｔｏｒｒ）の真空中で７００°Ｃ，１５分間の熱
処理を行なったときの抵抗値変化率（ΔＲ／Ｒ）で評価
したところ、前記組成比の発熱抵抗体の抵抗値変化率は
、±５％以内と大変安定であった。これに対して、窒化
タンタルの抵抗値変化率は−１６〜−２０％であった。
ている。すなわち、１．３ Ｘ１０＝Ｐａ （Ｉ Ｘ１
Ｏ−６Ｔｏｒｒ）の真空中で７００°Ｃ，１５分間の熱
処理を行なったときの抵抗値変化率（ΔＲ／Ｒ）で評価
したところ、前記組成比の発熱抵抗体の抵抗値変化率は
、±５％以内と大変安定であった。これに対して、窒化
タンタルの抵抗値変化率は−１６〜−２０％であった。
さらに、前記組成比の範囲でタングステン、アルミニウ
ム、窒素および酸素の含有率を調整することくより、抵
抗値変化率を０％にすることも可能である。
ム、窒素および酸素の含有率を調整することくより、抵
抗値変化率を０％にすることも可能である。
本発明において、各成分の組成比は、タングステン３５
〜４５ ａｔ、％、アルミニウム２５〜３５ ａｔ、％
、窒素１０〜２０ ａｔ、％、酸素５〜２０ ａｔ、％
とされる。
〜４５ ａｔ、％、アルミニウム２５〜３５ ａｔ、％
、窒素１０〜２０ ａｔ、％、酸素５〜２０ ａｔ、％
とされる。
タングステンが３５ ａｔ、％未満もしくはアルミニウ
ムが２５ ａｔ、％未満では、比抵抗が５０００ルΩ−
Ｃｆｆ１以上になり、真空中における熱処理による抵抗
値変化率が＋５％以上になる。そして、タングステンが
４５ ａｔ、５以上もしくはアルミニウムが３５ ａｔ
、５以上では、比抵抗が１０００ＶＬΩ−ＣｆｆＩ以下
になり、抵抗値変化率は一５％以下になる。また、窒素
が１０ａｔ、％未満もしくは酸素が５ａｔ、％未満では
、比抵抗がｉｏｏｏｇΩ−ｃｍ以下になり、抵抗値変化
率が一５％以下になる。そして、窒素が２０ ａｔ、５
以上もしくは酸素が２０ ａｔ、５以上では、比抵抗が
５０００ＷΩ−Ｃｆｆｉ以上になり、抵抗値変化率が＋
５％以上になる。
ムが２５ ａｔ、％未満では、比抵抗が５０００ルΩ−
Ｃｆｆ１以上になり、真空中における熱処理による抵抗
値変化率が＋５％以上になる。そして、タングステンが
４５ ａｔ、５以上もしくはアルミニウムが３５ ａｔ
、５以上では、比抵抗が１０００ＶＬΩ−ＣｆｆＩ以下
になり、抵抗値変化率は一５％以下になる。また、窒素
が１０ａｔ、％未満もしくは酸素が５ａｔ、％未満では
、比抵抗がｉｏｏｏｇΩ−ｃｍ以下になり、抵抗値変化
率が一５％以下になる。そして、窒素が２０ ａｔ、５
以上もしくは酸素が２０ ａｔ、５以上では、比抵抗が
５０００ＷΩ−Ｃｆｆｉ以上になり、抵抗値変化率が＋
５％以上になる。
本発明の発熱抵抗体は、スパッタリング法によって形成
することができる。例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ２）ター
ゲットの上面にタングステンチップを置き、アルゴンガ
スと窒素ガスとの混合ガス雰囲気中で高周波マグネトロ
ン・スパッタリングを行なえばよい。
することができる。例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ２）ター
ゲットの上面にタングステンチップを置き、アルゴンガ
スと窒素ガスとの混合ガス雰囲気中で高周波マグネトロ
ン・スパッタリングを行なえばよい。
本発明のサーマルヘッドの構成は、特に限定されないが
１例えばガラスグレーズ層を施したセラミック類の絶縁
基板の上に、前記の組成からなる発熱抵抗体層と、アル
ミニウム等の金属薄膜からなる給電用導体層と、酸化シ
リコンと酸化タンタル等からなる保護層とを順次積層し
たものが採用される。
１例えばガラスグレーズ層を施したセラミック類の絶縁
基板の上に、前記の組成からなる発熱抵抗体層と、アル
ミニウム等の金属薄膜からなる給電用導体層と、酸化シ
リコンと酸化タンタル等からなる保護層とを順次積層し
たものが採用される。
「発明の実施例」
実施例１
グレーズド・アルミナ基板上に、スパッタリング法によ
って発熱抵抗体の薄膜を形成した。すなわち、第２図に
示すように、円盤状のアルミナ（Ａ１２０３）ターゲッ
ト１の上面に一辺がｌ Ｏｍｍの正方形で厚さ１〜２ｍ
ｍのタングステンチップ２を置く、この場合、タングス
テンチップ２の数を変えることにより、成膜される発熱
抵抗体薄膜中のタングステンの含有量を調整することが
できる。この複合ターゲットを用いて、グレーズド・ア
ルミナ基板を２００°Ｃに加熱しながら、分圧０．２〜
０．９Ｐａ（１，５Ｘ １０−３〜？、ＯＸ １Ｏ−３
Ｔｏｒｒ）のアルゴンガスと、分圧０．０１〜０．０５
Ｐａ（？、５Ｘ ＩＰ５〜４．ＯＸ ｆＯ−’Ｔｏｒｒ
）の窒素ガスとの混合ガス雰囲気中で高周波マグネトロ
ン命スパッタリングを行なうことにより、タングステン
と、アルミニウムと、酸素と、窒素とからなる発熱抵抗
体の薄膜を形成することができた。
って発熱抵抗体の薄膜を形成した。すなわち、第２図に
示すように、円盤状のアルミナ（Ａ１２０３）ターゲッ
ト１の上面に一辺がｌ Ｏｍｍの正方形で厚さ１〜２ｍ
ｍのタングステンチップ２を置く、この場合、タングス
テンチップ２の数を変えることにより、成膜される発熱
抵抗体薄膜中のタングステンの含有量を調整することが
できる。この複合ターゲットを用いて、グレーズド・ア
ルミナ基板を２００°Ｃに加熱しながら、分圧０．２〜
０．９Ｐａ（１，５Ｘ １０−３〜？、ＯＸ １Ｏ−３
Ｔｏｒｒ）のアルゴンガスと、分圧０．０１〜０．０５
Ｐａ（？、５Ｘ ＩＰ５〜４．ＯＸ ｆＯ−’Ｔｏｒｒ
）の窒素ガスとの混合ガス雰囲気中で高周波マグネトロ
ン命スパッタリングを行なうことにより、タングステン
と、アルミニウムと、酸素と、窒素とからなる発熱抵抗
体の薄膜を形成することができた。
実施例２
第１図に示すように、セラミック製の絶縁基板１１上に
、厚さ約５０ルｍの薄いガラスグレーズ層１２を形成し
、その上に実施例１と同様にしてタングステン３７ ａ
ｔ、％、アルミニウム３１ ａｔ、％、窒素ＩＢａｔ、
％、酸素１１ ａｔ、％からなる発熱抵抗体層１３を約
０．１３ＪＬｍの膜厚で形成する。続いて厚さ約１．２
ｐ−ｍのアルミニウム薄膜からなる給電用導体層１４を
形成し、発熱抵抗体層１３および給電用導体層１４を順
次フォトエツチングしてサーマルヘッドのパターンを形
成する。さらに、厚さ２ＪＪ、ｍの酸化シリコンからな
る酸化防止保護膜１５と、厚さ数ＪＬ１１の酸化タンタ
ルからなる耐摩耗用保護膜１６とを順次積層してサーマ
ルヘッドを作成した。
、厚さ約５０ルｍの薄いガラスグレーズ層１２を形成し
、その上に実施例１と同様にしてタングステン３７ ａ
ｔ、％、アルミニウム３１ ａｔ、％、窒素ＩＢａｔ、
％、酸素１１ ａｔ、％からなる発熱抵抗体層１３を約
０．１３ＪＬｍの膜厚で形成する。続いて厚さ約１．２
ｐ−ｍのアルミニウム薄膜からなる給電用導体層１４を
形成し、発熱抵抗体層１３および給電用導体層１４を順
次フォトエツチングしてサーマルヘッドのパターンを形
成する。さらに、厚さ２ＪＪ、ｍの酸化シリコンからな
る酸化防止保護膜１５と、厚さ数ＪＬ１１の酸化タンタ
ルからなる耐摩耗用保護膜１６とを順次積層してサーマ
ルヘッドを作成した。
こうして作成したサーマルヘッドのステップ番ストレス
・テスト（Ｓ、Ｓ、Ｔ、）を行なった。Ｓ、Ｓ、Ｔ、と
は、サーマルヘッドの耐熱安定性を評価する加速試験の
一つであり、発熱抵抗体に適当なパルス電圧を一定時間
印加して初期の抵抗値に対する変化を測定し、発熱抵抗
体が焼き切れるまで印加電圧を徐々に高めていきながら
−１それぞれのステップにおける抵抗値の変化率をブロ
ー／ Ｆしたものである。この場合、Ｓ、Ｓ、Ｔ、の条
件は、パルス幅を１ミリ秒、周期を２０ミリ秒とし、電
圧を０．５ｖきざみで１０分ずつ印加し、抵抗値変化率
が＋１０％を超えるまで行なった。その結果を第３図に
示す、第３図の上部横軸には、それぞれの印加電圧にお
ける発熱部の表面温度が示されている。また、温度測定
には赤外線スポット温度計を使用した。図中、Ａは本発
明の発熱抵抗体を用いたサーマルヘッドの特性を示し、
Ｂは従来の窒化タンタル薄膜からなる発熱抵抗体を用い
たサーマルヘッドの特性を示す。
・テスト（Ｓ、Ｓ、Ｔ、）を行なった。Ｓ、Ｓ、Ｔ、と
は、サーマルヘッドの耐熱安定性を評価する加速試験の
一つであり、発熱抵抗体に適当なパルス電圧を一定時間
印加して初期の抵抗値に対する変化を測定し、発熱抵抗
体が焼き切れるまで印加電圧を徐々に高めていきながら
−１それぞれのステップにおける抵抗値の変化率をブロ
ー／ Ｆしたものである。この場合、Ｓ、Ｓ、Ｔ、の条
件は、パルス幅を１ミリ秒、周期を２０ミリ秒とし、電
圧を０．５ｖきざみで１０分ずつ印加し、抵抗値変化率
が＋１０％を超えるまで行なった。その結果を第３図に
示す、第３図の上部横軸には、それぞれの印加電圧にお
ける発熱部の表面温度が示されている。また、温度測定
には赤外線スポット温度計を使用した。図中、Ａは本発
明の発熱抵抗体を用いたサーマルヘッドの特性を示し、
Ｂは従来の窒化タンタル薄膜からなる発熱抵抗体を用い
たサーマルヘッドの特性を示す。
第３図から明らかなように、従来のサーマルヘッドは、
曲線已に示すように、印加電力が約２２Ｗ／ｍｍ２で、
発熱部表面温度が約４００℃の点から抵抗値の減少が始
まる。ところが、本発明の発熱抵抗体を用いたサーマル
ヘッドは、曲線Ａに示すように、印加電力が約４３Ｗ／
ｍｍ２．発熱部の表面温度が７００℃を超えてもその抵
抗値変化率は２％程度であり、耐熱安定性に大変優れて
いる。
曲線已に示すように、印加電力が約２２Ｗ／ｍｍ２で、
発熱部表面温度が約４００℃の点から抵抗値の減少が始
まる。ところが、本発明の発熱抵抗体を用いたサーマル
ヘッドは、曲線Ａに示すように、印加電力が約４３Ｗ／
ｍｍ２．発熱部の表面温度が７００℃を超えてもその抵
抗値変化率は２％程度であり、耐熱安定性に大変優れて
いる。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明によれば、タングステンと
アルミニウムと窒素と酸素とを所定の組成で含有するの
で、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発熱抵抗体
層を得ることができる。
アルミニウムと窒素と酸素とを所定の組成で含有するの
で、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発熱抵抗体
層を得ることができる。
第１図は本発明によるサーマルヘッドの実施例を示す要
部断面図、第２図は本発明による発熱抵抗体層をスパッ
タリング法で形成するためのターゲットを示す平面図、
第３図は上記実施例によるサーマルヘッドのステップ・
ストレスｅテスト（Ｓ、Ｓ、↑、）の結果を示す図表で
ある。 図中、１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ２）ターゲット、２はタ
ング′ステンチップ、１１は絶縁基板、１２はガラスグ
レーズ層、１３は発熱抵抗体層、１４は給電用導体層、
１５は酸化防止保護膜、耐摩耗用保護膜である。
部断面図、第２図は本発明による発熱抵抗体層をスパッ
タリング法で形成するためのターゲットを示す平面図、
第３図は上記実施例によるサーマルヘッドのステップ・
ストレスｅテスト（Ｓ、Ｓ、↑、）の結果を示す図表で
ある。 図中、１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ２）ターゲット、２はタ
ング′ステンチップ、１１は絶縁基板、１２はガラスグ
レーズ層、１３は発熱抵抗体層、１４は給電用導体層、
１５は酸化防止保護膜、耐摩耗用保護膜である。
Claims (2)
- （１）タングステン３５〜４５ａｔ．％と、アルミニウ
ム２５〜３５ａｔ．％と、窒素１０〜２０ａｔ．％と、
酸素５〜２０ａｔ．％とを含有することを特徴とする発
熱抵抗体。 - （２）タングステン３５〜４５ａｔ．％と、アルミニウ
ム２５〜３５ａｔ．％と、窒素１０〜２０ａｔ．％と、
酸素５〜２０ａｔ．％とを含有する発熱抵抗体層を備え
ていることを特徴とするサーマルヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144297A JPS624301A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 発熱低抗体およびこれを用いたサ−マルヘツド |
| US06/879,271 US4751518A (en) | 1985-07-01 | 1986-06-27 | Heating resistor as a thermal head resistive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144297A JPS624301A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 発熱低抗体およびこれを用いたサ−マルヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS624301A true JPS624301A (ja) | 1987-01-10 |
Family
ID=15358791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60144297A Pending JPS624301A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 発熱低抗体およびこれを用いたサ−マルヘツド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4751518A (ja) |
| JP (1) | JPS624301A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104005002A (zh) * | 2014-05-19 | 2014-08-27 | 江苏科技大学 | WAlN硬质纳米结构薄膜及制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5668524A (en) * | 1994-02-09 | 1997-09-16 | Kyocera Corporation | Ceramic resistor and electrostatic chuck having an aluminum nitride crystal phase |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3301707A (en) * | 1962-12-27 | 1967-01-31 | Union Carbide Corp | Thin film resistors and methods of making thereof |
| US3763026A (en) * | 1969-12-22 | 1973-10-02 | Gen Electric | Method of making resistor thin films by reactive sputtering from a composite source |
| US4017712A (en) * | 1975-12-08 | 1977-04-12 | Northern Electric Co | Thermal printing device |
-
1985
- 1985-07-01 JP JP60144297A patent/JPS624301A/ja active Pending
-
1986
- 1986-06-27 US US06/879,271 patent/US4751518A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104005002A (zh) * | 2014-05-19 | 2014-08-27 | 江苏科技大学 | WAlN硬质纳米结构薄膜及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4751518A (en) | 1988-06-14 |
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