JPS63170901A - Heating resistor and manufacture of the same - Google Patents

Heating resistor and manufacture of the same

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Publication number
JPS63170901A
JPS63170901A JP62002757A JP275787A JPS63170901A JP S63170901 A JPS63170901 A JP S63170901A JP 62002757 A JP62002757 A JP 62002757A JP 275787 A JP275787 A JP 275787A JP S63170901 A JPS63170901 A JP S63170901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating resistor
insulating material
electrically insulating
carbon
sic
Prior art date
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Pending
Application number
JP62002757A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
仲森 智博
鶴岡 泰治
進 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPS63170901A publication Critical patent/JPS63170901A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、サーマルヘッド、ヒーター及びその他の発
熱素子に用いる発熱抵抗体及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a heating resistor used in thermal heads, heaters, and other heating elements, and a method for manufacturing the same.

(従来の技術) 従来より、電力を印加することによって発熱体となり、
ヒータ或いは感熱ヘッド等に用いられる、種々の材料か
らなる発熱抵抗体が提案されている。
(Conventional technology) Conventionally, by applying electric power, it becomes a heating element,
Heat generating resistors made of various materials have been proposed for use in heaters, thermal heads, etc.

近年、このような発熱抵抗体の、薄膜型サーマルヘッド
への応用が注目されている。
In recent years, the application of such heating resistors to thin-film thermal heads has attracted attention.

この薄膜型サーマルヘッドとして、感熱紙を発色させて
感熱紙にドツトのモザイクを作ることにより絵、文字等
の印字をするための種々の構造の薄膜型サーマルヘッド
(以下、薄膜型サーマルヘッドを単にサーマルヘッドと
称する。)が提案されている(例えば文献= 「金属表
面技術J 34 。
This thin-film thermal head has various structures (hereinafter simply referred to as thin-film thermal head) that print pictures, characters, etc. by coloring the thermal paper and creating a mosaic of dots on the thermal paper. ) has been proposed (for example, in the document ``Metal Surface Technology J 34'').

(13) (1983) P、271〜27? ) 。(13) (1983) P, 271-27? ).

この文献によれば、主として、導電材料がタンタルであ
り電気的絶縁材料が窒素である窒化タンタル(Ta2N
)を発熱抵抗体として用いている。
According to this document, the conductive material is tantalum and the electrically insulating material is nitrogen, mainly tantalum nitride (Ta2N
) is used as a heating resistor.

以下、この窒化タンタル(Ta2N)を発熱抵抗体とし
て用いた場合につき説明する。
Hereinafter, a case will be described in which tantalum nitride (Ta2N) is used as a heating resistor.

第5図は従来の窒化タンタル(Ta2 N)を発熱抵抗
体として用いた場合のサーマルヘッドの要部を示す断面
図であり、この場合、絶縁基板上に多数設けられた発熱
抵抗体のうちの一つの発熱抵抗体に着目して示した断面
図である。尚、この図において、断面を表わすハツチン
グは省略して示している。
FIG. 5 is a sectional view showing the main parts of a thermal head when conventional tantalum nitride (Ta2N) is used as the heating resistor. In this case, one of the many heating resistors provided on the insulating substrate FIG. 3 is a cross-sectional view focusing on one heating resistor. Note that in this figure, hatching representing a cross section is omitted.

まず、11はアルミナセラミック等の任意好適な絶縁材
料よりなる絶縁基板、13は窒化タンタル(Ta2 N
)からなる発熱抵抗体、15及び17は、例えば金(A
u)及びクロム(C「)等よりなる給電体である。また
、発熱抵抗体13を窒化タンタル(Ta2 N)で構成
した場合等では、この発熱抵抗体13が酸化による劣化
を防止するため、例えば炭化ケイ素(SiC)等の材料
からなる耐酸化膜21を設け、この上に印字の際の摩擦
からサーマルヘッドを保護するため、五酸化タンタル(
Ta20s)や炭化ケイ素(SiC)等の材料からなる
耐摩耗層23を積層する(詳細については文献(IEE
E、マo1.CHMT−7、no、 3 (1984年
9月)、p、294−296)参照)、さらに、第5図
に示すようなサーマルヘッドにおいては、発熱抵抗体1
3上kg1間して設けられた給電体15及び17の間に
対応する発熱抵抗体13が発熱部19(図中、斜線で示
す部分)となる。
First, 11 is an insulating substrate made of any suitable insulating material such as alumina ceramic, 13 is tantalum nitride (Ta2N
), the heating resistors 15 and 17 are made of, for example, gold (A
The heating resistor 13 is made of tantalum nitride (Ta2N), etc., in order to prevent the heating resistor 13 from deteriorating due to oxidation. For example, an oxidation-resistant film 21 made of a material such as silicon carbide (SiC) is provided, and tantalum pentoxide (
A wear-resistant layer 23 made of a material such as Ta20s) or silicon carbide (SiC) is laminated (see the literature (IEE) for details).
E, Mao1. CHMT-7, no. 3 (September 1984), p. 294-296), and furthermore, in a thermal head as shown in FIG.
The heat generating resistor 13 corresponding to the power supply body 15 and 17 provided at a distance of 3 kg1 becomes a heat generating portion 19 (the shaded portion in the figure).

(発明が解決しようとする問題点) このような構成からなる従来のサーマルヘッドでは、窒
化タンタル(Ta2 N)の比抵抗が約300ルΩ・c
m以下である。このため、発熱抵抗体13が、長時間の
使用に耐えることができるように抵抗体の膜厚を充分に
厚いものにすると、発熱抵抗体の抵抗値が所望の抵抗値
(約102〜105ルΩ*cm程度)よりも小さくなっ
てしまう。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional thermal head having such a configuration, the specific resistance of tantalum nitride (Ta2N) is approximately 300 Ω·c.
m or less. Therefore, if the heat generating resistor 13 has a sufficiently thick film thickness so that it can withstand long-term use, the resistance value of the heat generating resistor 13 will increase to the desired resistance value (approximately 102 to 105 rubles). (about Ω*cm).

また、発熱抵抗体は、その発熱抵抗体上に耐酸化膜とし
ての抵抗体保護膜を設けない場合、またはこの膜の厚み
が不充分な厚さしかない場合には、印字に必要なエネル
ギー(以下、印加エネルギーと称する。)を発熱抵抗体
13に印加すると、酸化作用により発熱抵抗体の抵抗値
が増加し発熱抵抗体が劣化する。このため、極めて短時
間の感熱記録しか行えないという欠点があった。
In addition, when a resistor protective film as an oxidation-resistant film is not provided on the heating resistor, or when this film is insufficiently thick, the energy required for printing ( When energy (hereinafter referred to as applied energy) is applied to the heat generating resistor 13, the resistance value of the heat generating resistor increases due to oxidation and the heat generating resistor deteriorates. For this reason, there was a drawback that thermal recording could only be performed for an extremely short period of time.

また、この保護膜を必要以上に厚く設けると、発熱抵抗
体への供給電流の印加・停止に対するサーマルヘッドの
温度上昇会温度下降(熱応答)が悪くなり、高速印字が
行えないという欠点があった。
Furthermore, if this protective film is made thicker than necessary, the thermal head's temperature rise and temperature fall (thermal response) to application and stop of supply current to the heating resistor will be poor, and high-speed printing will not be possible. Ta.

これに加えて、近年注目されている再生感熱転写に対応
するためには、フィルムにより印字するに際して、従来
のサーマルヘッド以上の印加エネルギーを必要とする。
In addition, in order to cope with recycled thermal transfer, which has been attracting attention in recent years, more energy is required to be applied than with conventional thermal heads when printing with a film.

従って、印字に必要な印字エネルギーを得るためには、
発熱抵抗体に供給する電流値を大きくしなければならな
い。
Therefore, in order to obtain the printing energy necessary for printing,
The current value supplied to the heating resistor must be increased.

しかし、サーマルヘッドの配線回路及び駆動方法等の制
約が有るため、限られた電流値の中で実用的な抵抗値を
有するような抵抗体の形状を決定しなければならなかっ
た。
However, since there are restrictions on the wiring circuit and driving method of the thermal head, it was necessary to determine the shape of the resistor so that it has a practical resistance value within a limited current value.

第6図(A)及びCB)は、第5図に示した発熱抵抗体
13の平面形状を示す平面図である。
6(A) and CB) are plan views showing the planar shape of the heating resistor 13 shown in FIG. 5. FIG.

上述したように、限られた電流値の中で有効に発熱抵抗
体を動作させるため、第6図(A)で示した発熱抵抗体
の平面形状を第6図(E)で示すようなミアンダ型の形
状とすることで抵抗値を上げる技術が用いられていた。
As mentioned above, in order to effectively operate the heating resistor within a limited current value, the planar shape of the heating resistor shown in FIG. 6(A) is changed to a meandering shape as shown in FIG. 6(E). A technique was used to increase the resistance value by changing the shape of the mold.

しかしながら、平面形状を第6図(B)に示したミアン
ダ型の発熱抵抗体は、図からも理解できるように形状が
複雑であり、より高精細な印字を実現するために、さら
に微細な形状とする必要から、加工技術上の限界を生ず
るという問題が有る。
However, as can be seen from the figure, the meander-type heating resistor whose planar shape is shown in FIG. There is a problem in that there are limitations in processing technology due to the need to do so.

一方、上述したような窒化タンタル(Ta2N)を用い
た発熱抵抗体に代えて、この抵抗体を構成する電気的絶
縁材料が種々の化合物からなる発熱抵抗体の開発が進め
られている。このような電気絶縁材料として用いる化合
物として、例えば窒化ケイ素(SiNx)や酸化ケイ素
(SiOx)を用い、かつ導電材料をタンタル(Ta)
として構成した発熱抵抗体が知られているが、これらの
材料も、耐熱性及び耐酸化性が充分なものではないとい
う問題点が有った。
On the other hand, in place of the heating resistor using tantalum nitride (Ta2N) as described above, the development of a heating resistor in which the electrically insulating material constituting the resistor is made of various compounds is underway. For example, silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx) is used as a compound used as such an electrically insulating material, and tantalum (Ta) is used as a conductive material.
Heat generating resistors constructed as such are known, but these materials also have a problem in that they do not have sufficient heat resistance and oxidation resistance.

この発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み成され
たものであり、印字速度の高速化やより良質な印字を行
なうことができ、かつ耐久性の高いサーマルヘッドを提
供するための発熱抵抗体及びその製造方法を提供するこ
とにある。
The purpose of this invention was to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a thermal head that can increase printing speed and print quality and is highly durable. An object of the present invention is to provide a resistor and a method for manufacturing the same.

(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この出願の第一発明である
発熱抵抗体は、 導電材料と電気的絶縁材料とより成る発熱抵抗体におい
て、この電気的絶縁材料である炭化ケイ素(SiC)に
炭素(C)を添加して成ることを特徴としている。
(Means for solving the problem) In order to achieve this object, the heating resistor which is the first invention of this application has a heating resistor made of a conductive material and an electrically insulating material. It is characterized by being made by adding carbon (C) to the material silicon carbide (SiC).

また、上述の電気的絶縁材料において、上述の添加する
炭素(C)の重量と電気絶縁材料としての炭化ケイ素(
SiC)の重量との比(C/SiC)が0.05以上と
なるように、炭素(C)を添加したターゲットをスパッ
タリングして成すのが好適である。
In addition, in the above-mentioned electrically insulating material, the weight of the carbon (C) to be added and the silicon carbide (as the electrically insulating material)
It is preferable to sputter a target to which carbon (C) is added so that the ratio (C/SiC) to the weight of SiC is 0.05 or more.

さらに、上述の導電材料がタンタル(Ta)、チタン(
Ti)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、モリブ
デン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)
の群のうちから選ばれた一種又は二種以上の金属とする
のが好適である。
Furthermore, the above-mentioned conductive materials are tantalum (Ta), titanium (
Ti), niobium (Nb), tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), chromium (Cr)
It is preferable to use one or more metals selected from the group of.

また、この出願の第二発明の発熱抵抗体の製造方法によ
れば、 導電材料と電気的絶縁材料とから成る発熱抵抗体をスパ
ッタリング法によって形成するに当り、ターゲットを、
導電材料としてのタンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、
チタy(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(M
o)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)の群のう
ちから選ばれた一種又はこれら金属のうちから選ばれた
二種以上の金属と、電気的絶縁材料としての炭化ケイ素
(SiC)と炭素(C)とを含むターゲットとして同時
にスパッタリングすることを特徴としている。
Further, according to the method for manufacturing a heat generating resistor of the second invention of this application, when forming a heat generating resistor made of a conductive material and an electrically insulating material by a sputtering method, a target is
Tantalum (Ta), niobium (Nb) as conductive materials,
Titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (M)
o) one selected from the group of zirconium (Zr) and chromium (Cr), or two or more metals selected from these metals, and silicon carbide (SiC) and carbon as electrical insulating materials. It is characterized in that sputtering is performed simultaneously as a target containing (C).

さらに、上述の発熱抵抗体の製造方法において、スパッ
タリングするためのターゲットを上述した電気的絶縁材
料としての炭化ケイ素(SiC)と添加する炭素(C)
とを含むターゲットと、上述の金属よりなるターゲット
とを別個に調製し。
Furthermore, in the method for manufacturing a heating resistor described above, the target for sputtering is silicon carbide (SiC) as the electrically insulating material and carbon (C) to be added.
and a target comprising the above-mentioned metal are separately prepared.

これら二枚のターゲットを重ね合わせ、同時にスパッタ
リングすることも好適である。
It is also suitable to overlap these two targets and perform sputtering at the same time.

また、上述した発熱抵抗体の製造方法において、スパッ
タリングするためのターゲットを電気的絶縁材料として
の炭化ケイ素(SiC)と添加するための炭素(C)と
を含むターゲットと、前記金属と添加するための炭化物
よりなるターゲットとを重ね合わせ、同時にスパッタリ
ングすることも好適である。
Further, in the method for manufacturing a heating resistor described above, a target for sputtering includes silicon carbide (SiC) as an electrically insulating material and carbon (C) to be added, and a target for sputtering to be added with the metal. It is also suitable to superimpose a target made of carbide and perform sputtering at the same time.

(作用) この発明の構成によれば、発熱抵抗体を構成する電気的
絶縁材料を炭化ケイ素とし、この電気的絶縁材料に炭素
を添加することによって、耐熱性及び耐酸化性といった
耐久性に優れた発熱抵抗体を実現することができる。
(Function) According to the configuration of the present invention, silicon carbide is used as the electrically insulating material constituting the heating resistor, and by adding carbon to this electrically insulating material, it has excellent durability such as heat resistance and oxidation resistance. A heat generating resistor can be realized.

(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明す
る。尚、この出願の第二発明の製造方法により、この出
願の第一発明である発熱抵抗体をサーマルヘッドとした
場合の実施例につき説明する。また、以下の実施例の説
明に用いる第1図〜第4図は、この発明が理解できる程
度に概略的に示しであるにすぎず、各構成成分の寸法、
形状及び配置関係は図示例に限定されるものではない。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. An example will be described in which the heating resistor, which is the first invention of this application, is used as a thermal head using the manufacturing method of the second invention of this application. In addition, FIGS. 1 to 4 used for explaining the following embodiments are only schematic illustrations to the extent that the present invention can be understood, and the dimensions of each component,
The shape and arrangement relationship are not limited to the illustrated example.

第1図は、この発明の発熱抵抗体をサーマルヘッドとし
た場合の構成を示す要部断面図である。この図は第5図
と同様、絶縁基板上に多数設けられた発熱抵抗体のうち
の一つの発熱抵抗体に着目して示した断面図である。ま
た、この図において、断面を示すハツチングは省略して
示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing the configuration of a thermal head as a heating resistor of the present invention. This figure, like FIG. 5, is a sectional view focusing on one of the many heating resistors provided on the insulating substrate. Further, in this figure, hatching indicating a cross section is omitted.

第1図において11は絶縁基板を示し、この絶縁基板l
l上には、電気絶縁材料としての炭化ケイ素に炭素を添
加することにより構成された発熱抵抗体25が設けられ
ている。この発熱抵抗体25は、Ta、 Nb、 Ti
、 W、 Mo、 Zr、 Crから選ばれた一種類の
金属またはこれらの金属から選ばれた二種類以上の金属
よりなる導電材料を含んだ構成となっている。また、こ
の発熱抵抗体25の表面上の離間した領域には、前述の
材料からなる給電体15及び17が設けられており、こ
れら給電体15及び17の間の部分(図中、斜線で示す
部分)が発熱部18となっている。さらに、この発明の
発熱抵抗体は、耐久性が優れている(後述)ため、第5
図で説明したような耐酸化膜を必要とせず、給電体15
及び17と発熱抵抗体25との上に、直接、耐摩耗膜2
3を積層した構成となっている。
In FIG. 1, numeral 11 indicates an insulating substrate, and this insulating substrate l
A heating resistor 25 made of silicon carbide as an electrically insulating material and carbon added thereto is provided on the heating resistor 25 . This heating resistor 25 is made of Ta, Nb, Ti
, W, Mo, Zr, and Cr, or two or more metals selected from these metals. In addition, power feeders 15 and 17 made of the above-mentioned material are provided in spaced apart areas on the surface of the heating resistor 25, and a portion between these power feeders 15 and 17 (indicated by diagonal lines in the figure) is provided. ) is the heat generating part 18. Furthermore, since the heating resistor of the present invention has excellent durability (described later),
The power supply body 15 does not require an oxidation-resistant film as explained in the figure.
17 and the heating resistor 25, a wear-resistant film 2 is placed directly on the heating resistor 25.
It has a structure in which 3 layers are stacked.

以下、図面を参照して、この出願の第二発明である製造
方法の一例として、サーマルヘッドの製造方法を説明す
ると共に、この発明の発熱抵抗体をさらに詳細に説明す
る。尚、以下に述べる実施例は、導電材料をタンタルと
した場合につき説明する。
Hereinafter, with reference to the drawings, a method for manufacturing a thermal head will be described as an example of the manufacturing method that is the second invention of this application, and the heating resistor of the invention will be described in further detail. Note that the examples described below will be described in the case where tantalum is used as the conductive material.

まず、高周波スパッタ(RFスパッタ)法によって、例
えばアルミナセラミックからなる絶縁基板ll上に、発
熱抵抗体25としてTa−3i−C抵抗膜を被着形成す
る。こめ発熱抵抗体25の形成は。
First, a Ta-3i-C resistive film is deposited as the heating resistor 25 on an insulating substrate ll made of, for example, alumina ceramic by high frequency sputtering (RF sputtering). The formation of the heating resistor 25 is as follows.

種々の導電材料と電気的絶縁材料とを種々の組成比で形
成し、かつ夫々の発熱抵抗体の特性を比較するため、次
のような方法によって行なった。
Various conductive materials and electrically insulating materials were formed with various composition ratios, and the following method was used to compare the characteristics of each heating resistor.

第2図は、この形成方法を説明するために、RFスパッ
タ法で用いたターゲットを示す平面図による説明図であ
る。所望の比率で炭化ケイ素(SiC)と炭素(C)と
を混合−成型した電気的絶縁材料27としてのターゲッ
ト上に、タンタル(Ta)よりなる、例えば扇形状の導
電材料の小片(以下、この小片を導電材料29と称する
。)を重ね合わせ、アルゴン等の不活性ガス中で、両者
を同時にRFスパッタする。この際、第2図に示すよう
な扇形状の導電材料29の中心角0を変化させた種々の
ターゲットを用いることにより、電気的絶縁材料27と
導電材料28との組成比を変化させることができる。こ
の手法により、発熱抵抗体25の表面抵抗が約150Ω
/口となるように中心角θを30〜40度の範囲の角度
に調整した。この実施例の手法により、導電材料である
タンタルが発熱抵抗体に占める割合は、約30〜40重
量%として発熱抵抗体25を作成した。しかしながら、
この導電材料の占める割合は、従来の窒化タンタル(丁
a2N)等からなる発熱抵抗体における導電材料の組成
比と同等の組成比として形成することができる。また、
この実施例においては、発熱抵抗体25の膜厚を300
OAの膜厚とし、かつ絶縁基板11上に180ルmX1
80JLmのパターンで、従来周知のエツチング技術に
より形成した。
FIG. 2 is an explanatory plan view showing a target used in the RF sputtering method in order to explain this formation method. A small piece of, for example, a fan-shaped conductive material made of tantalum (Ta) (hereinafter, this The small pieces are referred to as conductive material 29) are placed one on top of the other, and both are simultaneously subjected to RF sputtering in an inert gas such as argon. At this time, the composition ratio of the electrically insulating material 27 and the electrically conductive material 28 can be changed by using various targets in which the center angle 0 of the fan-shaped electrically conductive material 29 is varied as shown in FIG. can. By this method, the surface resistance of the heating resistor 25 is approximately 150Ω.
The central angle θ was adjusted to an angle in the range of 30 to 40 degrees so that the angle was 30 to 40 degrees. By the method of this example, a heat generating resistor 25 was created in which the proportion of tantalum, which is a conductive material, in the heat generating resistor was approximately 30 to 40% by weight. however,
The proportion occupied by this conductive material can be set to the same composition ratio as the composition ratio of the conductive material in a conventional heating resistor made of tantalum nitride (C2N) or the like. Also,
In this embodiment, the film thickness of the heating resistor 25 is 300 mm.
The film thickness is OA and is 180 m x 1 on the insulating substrate 11.
A pattern of 80 JLm was formed by a conventionally well-known etching technique.

続いて、上述の方法により形成された発熱抵抗体25上
に、前述の給電体15及び17を形成し、この上に耐摩
耗層として炭化ケイ素(SiC)を3ルmの膜厚で形成
した。
Subsequently, the above-described power supply bodies 15 and 17 were formed on the heating resistor 25 formed by the above-described method, and silicon carbide (SiC) was formed thereon to a thickness of 3 m as a wear-resistant layer. .

以下、図面を参照して、この発明の発熱抵抗体の特性に
つき説明する。
Hereinafter, the characteristics of the heating resistor of the present invention will be explained with reference to the drawings.

まず、電気的絶縁材料27としてのターゲットにおいて
、炭化ケイ素(SiC)に添加する炭素(C)の重量%
(炭化ケイ素と炭素との重量の合計に対して、添加した
炭素の占める割合)がO〜30屯埴%の範囲で形成した
発熱抵抗体により構成したサーマルヘッドの寿命試験を
行なった。この寿命試験は、印加重力を所定のステップ
で徐々に増加させて行なうステップストレス試験とし、
各ステップにおける電力の印加を、パルス幅が1.60
!II S e C+繰り返し時間が2.78m s 
e c +7)パルスを20,000回連続的に印加す
ることによって行った。その結果を第3図に示す。
First, in the target as the electrically insulating material 27, the weight percent of carbon (C) added to silicon carbide (SiC) is
A life test was conducted on a thermal head constructed of a heat generating resistor formed in a range of 0 to 30 tonne percent (ratio of added carbon to the total weight of silicon carbide and carbon). This life test is a step stress test in which the applied force is gradually increased in predetermined steps.
Apply power at each step with a pulse width of 1.60
! II S e C + repetition time 2.78 m s
e c +7) by continuously applying 20,000 pulses. The results are shown in FIG.

第3図は、抵抗値変化率を%を単位として縦軸に取り、
印加工ネルシーをmJの単位で横軸に取って示した特性
曲線図である。同図において、電気的絶縁材料27に添
加した炭素の含有量が、夫々、■は0重量%(C/Si
C= 0) 、口は2.5重量%(C/ SiC= 0
.Q25θ)、為は5.0重量%(C/ 5iC= 0
.0526) 、ΔはIO臣量%(C/5iG=Q、1
ll)、・は20重量%(C/ SiC= 0.250
)、01t30重量%(C/ SiG = 0.429
)ノjM合の抵抗変化率を示している。また、抵抗変化
率は、各ステップで所定のパルス数を印加し終える毎に
発熱抵抗体の抵抗値を測定し、この値と試験前の抵抗値
(R)とから、発熱抵抗体の抵抗値変化量(ΔR)を求
め、試験前の抵抗値に対する抵抗値変化率(ΔR/R)
を算出したものである。
Figure 3 shows the resistance value change rate in % on the vertical axis.
FIG. 3 is a characteristic curve diagram in which the imprinted Nercy is plotted on the horizontal axis in units of mJ. In the figure, the content of carbon added to the electrically insulating material 27 is 0% by weight (C/Si
C=0), 2.5% by weight (C/SiC=0
.. Q25θ), the weight is 5.0% by weight (C/5iC=0
.. 0526), Δ is IO capacity% (C/5iG=Q, 1
ll), 20% by weight (C/SiC=0.250
), 01t30% by weight (C/SiG = 0.429
) shows the resistance change rate for the combination of j and m. In addition, the resistance change rate is determined by measuring the resistance value of the heating resistor every time the application of a predetermined number of pulses is completed in each step, and using this value and the resistance value (R) before the test, the resistance value of the heating resistor is calculated. Calculate the amount of change (ΔR) and calculate the resistance change rate (ΔR/R) with respect to the resistance value before the test.
is calculated.

この図からも理解できるように、電気的絶縁材料27に
添加した炭素の重量%を5重量%以上とした場合に抵抗
変化率(ΔR/R)の改善が見られ、さらに、この炭素
の割合を20重量%以上とした場合、印加エネルギーを
大きくしても抵抗イ1の変化が小さい。
As can be understood from this figure, when the weight percent of carbon added to the electrical insulating material 27 is 5 weight percent or more, the resistance change rate (ΔR/R) is improved, and furthermore, the rate of change in resistance (ΔR/R) is improved. When it is 20% by weight or more, the change in resistance I1 is small even if the applied energy is increased.

次に、従来の発熱抵抗体との比較を行なうため、電気的
絶縁材料を窒素とした場合(発熱抵抗体が窒化タンタル
(Ta2N)である場合)と、窒化ケイ素とした場合(
発熱抵抗体を窒化ケイ素とタンタル(Ta−9i−N)
によって形成した場合)とについて、ステップストレス
試験を行なった。
Next, in order to compare with conventional heating resistors, we will compare the cases where the electrical insulating material is nitrogen (the heating resistor is tantalum nitride (Ta2N)) and the case where the heating resistor is silicon nitride (
The heating resistor is silicon nitride and tantalum (Ta-9i-N)
A step stress test was conducted on the case formed by the above method.

この比較に用いたサーマルヘッドは、電気的絶縁材料を
窒素或いは窒化ケイ素としたこと以外は、前述した、こ
の発明に係るサーマルヘッドと同一の条件で作製したも
のである。また、この比較に用いたTa−5ニーCより
なる発熱抵抗体の電気的絶縁材料27における炭素の添
加量が30重量%の場合につき比較を行った。その結果
を第4図に示す。
The thermal head used for this comparison was manufactured under the same conditions as the above-described thermal head according to the present invention, except that nitrogen or silicon nitride was used as the electrically insulating material. Further, a comparison was made in the case where the amount of carbon added to the electrical insulating material 27 of the heating resistor made of Ta-5 knee C used in this comparison was 30% by weight. The results are shown in FIG.

第4図は、第3図と同様に、縦軸に抵抗変化率(ΔR/
R)、横軸に印加エネルギーを取って示した特性曲線図
である。同図において、サーマルヘッドを構成する発熱
抵抗体が、夫々、○はTa−5i−Cの場合、ΔはTa
2Nの場合、ムはTa−5i−Hの場合を示している。
In Figure 4, like Figure 3, the vertical axis shows the resistance change rate (ΔR/
R) is a characteristic curve diagram showing applied energy on the horizontal axis. In the same figure, when the heating resistors constituting the thermal head are Ta-5i-C, ◯ indicates Ta-5i-C, and Δ indicates Ta-5i-C.
In the case of 2N, mu indicates the case of Ta-5i-H.

この図から、この発11の電気的絶縁材料を炭化ケイ素
とし、この電気的絶縁材料に炭素を添加してなる発熱抵
抗体は、従来の発熱抵抗体に比較して、高い印加エネル
ギーに対する劣化が少ない。
From this figure, it can be seen that the heating resistor made by using silicon carbide as the electrically insulating material of this invention 11 and adding carbon to this electrically insulating material exhibits less deterioration due to high applied energy than the conventional heating resistor. few.

尚、この発明の発熱抵抗体は、上述の実施例に限定され
るものではない。例えば、この実施例では、添加した炭
素と炭化ケイ素の、11合が0.052fi以上0.4
29以下(電気的絶縁材料27に添加した炭素の重量%
で5.0重量%以上30重量%以下に相当する。)とい
う好適範囲で、この発明の詳細な説明したが、この比が
約0.05を越えるものであれば上述の実施例同様の効
果を得ることができる。しかしながら、エツチング技術
を用いて発熱抵抗体を所望のパターンに形成するに当り
、炭素添加量(或いは炭素含有量)が高い場合にはエツ
チング速度が低下するため、加工性上、問題を生ずる場
合がある。
Incidentally, the heating resistor of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. For example, in this example, the 11 combination of added carbon and silicon carbide is 0.052fi or more and 0.4
29 or less (wt% of carbon added to electrically insulating material 27)
This corresponds to 5.0% by weight or more and 30% by weight or less. Although the present invention has been described in detail within the preferred range of 0.05, the same effects as those of the above-mentioned embodiments can be obtained as long as this ratio exceeds about 0.05. However, when forming a heating resistor into a desired pattern using etching technology, if the amount of added carbon (or carbon content) is high, the etching speed will decrease, which may cause problems in terms of processability. be.

また、この実施例では、従来との比較を行なうために、
導電材料がタンタルの場合として説明したが、これに限
定されるものではなく、前述の通り、タンタル(Ta)
、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、タングステン(W
)、モリブデン(No)、ジルコニウムてZr)、クロ
ム(Cr)のような、この分野で従来導電体として用い
られている一連の材料から選ばれた一種類の金属或いは
、これらの金属の中から選ばれた二種類以上の金属とし
ても、上述の実施例同様の効果を得ることができた。
In addition, in this example, in order to make a comparison with the conventional one,
Although the case where the conductive material is tantalum has been described, the present invention is not limited to this, and as mentioned above, tantalum (Ta) can be used.
, niobium (Nb), titanium (Ti), tungsten (W
), molybdenum (No), zirconium (Zr), chromium (Cr), or one metal selected from a series of materials conventionally used as conductors in this field, such as Even when two or more types of metals were selected, the same effects as in the above-mentioned embodiments could be obtained.

さらに、この実施例で述べた製造方法においては、同等
の表面抵抗(約150Ω/口)を有する場合につき比較
して説明したが、この値については約102〜105ル
Ω*cmの範囲の実用に即した値として形成することが
できる。
Furthermore, in the manufacturing method described in this example, the case where the surface resistance is equivalent (approximately 150 Ω/mouth) was compared and explained, but this value is in the practical range of approximately 102 to 105 Ω*cm. It can be formed as a value corresponding to

また、上述の実施例では電気的絶縁材料としての炭化ケ
イ素に炭素を添加して作成したターゲットと、導電材料
としてのタンタルのみからなるターゲットを同時にスパ
ッタするとして説明した。ここで、例えば炭化ケイ素に
炭素を添加したターゲットと、タンタルに炭素を添加し
たターゲットとを、第2図により説明した方法と同様に
、同時にスパッタリングして発熱抵抗体を作成すること
もできる。
Furthermore, in the above-described embodiment, a target made by adding carbon to silicon carbide as an electrically insulating material and a target made only of tantalum as a conductive material are sputtered at the same time. Here, for example, a heating resistor can be created by simultaneously sputtering a target made of silicon carbide with carbon added and a target made of tantalum with carbon added, in the same manner as in the method explained with reference to FIG.

さらに、この際、添加する炭素と炭化ケイ素とタンタル
とを一枚のターゲットとしてスパッタする等、この発明
の目的の範囲内で種々の変形を行なうことができること
明らかである。
Furthermore, at this time, it is clear that various modifications can be made within the scope of the object of the present invention, such as sputtering carbon, silicon carbide, and tantalum to be added as a single target.

(発明の効果) 上述した説明からも理解できるように、この発明の発熱
抵抗体によれば電気的絶縁材料である炭化ケイ素に炭素
を添加して構成したため、耐熱性及び耐酸化性に優れて
いる。従って、この発熱抵抗体に高い印加エネルギーを
かけた場合でも、その抵抗イ1の変化が極めて少なく、
ざらに破断を生じることがない。よって、この発明の発
熱抵抗体を、例えばサーマルヘッドに用いた場合には。
(Effects of the Invention) As can be understood from the above explanation, the heating resistor of the present invention has excellent heat resistance and oxidation resistance because it is constructed by adding carbon to silicon carbide, which is an electrically insulating material. There is. Therefore, even when high energy is applied to this heating resistor, the change in resistance I1 is extremely small.
No rough breaks occur. Therefore, when the heating resistor of the present invention is used in a thermal head, for example.

従来のように発熱抵抗体とに耐酸化膜及び耐摩耗層から
なる二重構造の保護膜を設けることなく、耐摩耗層のみ
を設ければ良い。従って、従来より耐久性に優れ、高精
細化が可能で、かつ熱応答に優れたサーマルヘッド等の
実現を可能にすることができる。
It is sufficient to provide only the wear-resistant layer instead of providing a dual-structure protective film consisting of an oxidation-resistant film and a wear-resistant layer on the heating resistor as in the conventional case. Therefore, it is possible to realize a thermal head or the like that is more durable than before, is capable of higher definition, and has better thermal response.

また、この発明の製造方法によれば、発熱抵抗体に含有
せしめる導電材料の含有率によって、所望とする比抵抗
を有する発熱抵抗体が得られる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, a heating resistor having a desired specific resistance can be obtained by adjusting the content of the conductive material contained in the heating resistor.

さらに、この発明の発熱抵抗体の形成は、不活性ガス中
で、前述の導電材料と電気的絶縁材料とを同時スパッタ
することによって、その膜形成を容易に行なうことがで
きる。
Furthermore, the heating resistor of the present invention can be easily formed into a film by simultaneously sputtering the above-mentioned conductive material and electrically insulating material in an inert gas.

これがため、耐熱性及び耐酸化性に優れ、かつ、比抵抗
が大きな発熱抵抗体を提供し、このような発熱抵抗体を
簡易に形成することができる製造方法とを提供すること
ができる。
Therefore, it is possible to provide a heating resistor that is excellent in heat resistance and oxidation resistance and has a large specific resistance, and to provide a manufacturing method that can easily form such a heating resistor.

さらに述べれば、この発明の発熱抵抗体を用いて、従来
よりも印加エネルギーの大きい再生感熱転写方式に適し
たサーマルヘッドを提供することができる。
More specifically, by using the heating resistor of the present invention, it is possible to provide a thermal head suitable for a regenerative thermal transfer method that requires greater applied energy than conventional ones.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の発熱抵抗体を用いたサーマルヘッ
ドの要部を示す断面図、 第2図は、この発明の発熱抵抗体の製造方法の一例を示
す説明図、 第3図は、この発明の詳細な説明に供する特性曲線図、 第4図は、この発明の実施例と従来技術の比較を行なう
ための特性曲線図、 第5図は、従来技術の説明に供するサーマルヘッドの要
部を示す断面図、 第6図(A)及び(B)は、従来及び、この発明の説明
に供する発熱抵抗体の形状を示すモ面図である。 11・・・・絶縁基板、13 、25・・・・発熱抵抗
体15.17・・・・給電体、18・・・・発熱部21
・・・・耐酸化膜、23・・・・耐摩耗層27電気的絶
縁材料、29・・・・導電材料。 特許出願人    沖電気r業株式会社/q //  ′ Mlt4Ff1.        zJ 
」1摩に月莫15、f7#htA#    Jf:m5
@’1ts−”ft’r+lqX発@舒 この念B月の虎鰐3」\抗体8用い丁二ブーマJしへ−
t )’(7)逝面m第1図 二の発明の説明図 第2図 4氏@又化牢 (7,) 抵折変化+ (%つ !4 冬を東の鼾有\抗4手・を用t+7:す一マルへ・・ド
ロ嵯斤面口第5図 従来及び二の発明の説明図 第6図 手昂売ネ甫正1、 発明の名称 発熱抵抗体及びその製造方法 3補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所(〒−105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 名称(029)沖電気工業株式会社 代表者 橋本 南海男 4代理人 〒170   ffi (986)5563
住所 東京都豊島区東池袋1丁目20番地5発明の詳細
な説明の欄 7補正の内容  別紙の通り (1)明細書の発明の詳細な説明の欄、第6頁第18行
に「いる再生感熱」とあるのを「いる感熱Jと訂正する
。 (2)同、第14頁第7行に[、約30〜40重量%」
とあるのを「、約45〜70重里%Jと訂正する。
FIG. 1 is a sectional view showing the main parts of a thermal head using the heat generating resistor of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the method for manufacturing the heat generating resistor of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a characteristic curve diagram for a detailed explanation of the present invention; FIG. 4 is a characteristic curve diagram for comparing an embodiment of the present invention with the prior art; FIG. 5 is a diagram of the main points of a thermal head for explaining the prior art. FIGS. 6(A) and 6(B) are cross-sectional views showing the shapes of conventional heating resistors and those used to explain the present invention. 11...Insulating substrate, 13, 25...Heating resistor 15.17...Power supply body, 18...Heating part 21
... Oxidation-resistant film, 23... Wear-resistant layer 27 electrically insulating material, 29... Conductive material. Patent applicant: Oki Electric Co., Ltd./q//' Mlt4Ff1. zJ
” 1 month mo 15, f7#htA# Jf:m5
@'1ts-"ft'r+lqX @Shukonen B Moon Tiger Crocodile 3" \Antibody 8 used Ding Nibouma J Shihe-
t )' (7) Explanatory diagram of the invention in Figure 1 and 2 Figure 2 Mr. 4 @ Mataka prison (7,) Resistance change + (%tsu! 4 There is snoring in the east in winter \ 4 moves・Using t+7: To the first circle... Doro Sake Menu Figure 5 Explanatory diagram of the conventional and second inventions Figure 6 Relationship with the case of a person who does the following Patent applicant address (〒-105) 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Name (029) Oki Electric Industry Co., Ltd. Representative Nankai Hashimoto 4 Agent 〒170 ffi (986) 5563
Address: 1-20-5 Higashiikebukuro, Toshima-ku, Tokyo Contents of the amendment in Detailed Description of the Invention Column 7 As attached: (1) In the Detailed Description of the Invention column of the specification, on page 6, line 18, “Regenerated thermal sensitive '' should be corrected as ``Iru Thermal Sensitive J.'' (2) Same, page 14, line 7 [, about 30 to 40% by weight.''
The statement has been corrected to ``, about 45-70 Shigesato%J.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)導電材料と電気的絶縁材料とより成る発熱抵抗体
において、 該電気的絶縁材料としての炭化ケイ素(SiC)に炭素
(C)を添加して成ること を特徴とする発熱抵抗体。
(1) A heating resistor made of a conductive material and an electrically insulating material, characterized in that the heating resistor is made by adding carbon (C) to silicon carbide (SiC) as the electrically insulating material.
(2)前記電気的絶縁材料において、 前記添加する炭素(C)の重量と前記電気絶縁材料とし
ての炭化ケイ素(SiC)の重量との比(C/SiC)
が0.05以上であるターゲットをスパッタリングして
成ること を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の発熱抵抗体。
(2) In the electrically insulating material, the ratio of the weight of the added carbon (C) to the weight of silicon carbide (SiC) as the electrically insulating material (C/SiC)
2. The heating resistor according to claim 1, wherein the heat generating resistor is formed by sputtering a target having a value of 0.05 or more.
(3)前記導電材料がタンタル(Ta)、チタン(Ti
)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、モリブデン
(Mo)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)の群
のうちから選ばれた一種又は二種以上の金属として成る
こと を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の発熱抵抗体。
(3) The conductive material is tantalum (Ta), titanium (Ti)
), niobium (Nb), tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), and chromium (Cr). The heating resistor according to item 1.
(4)導電材料と電気的絶縁材料とから成る発熱抵抗体
をスパッタリング法によって形成するに当り、 ターゲットを、導電材料としてのタンタル(Ta)、ニ
オブ(Nb)、チタン(Ti)、タングステン(W)、
モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、クロム(
Cr)の群のうちから選ばれた一種又は二種以上の金属
と、電気的絶縁材料としての炭化ケイ素(SiC)と炭
素(C)とを含むターゲットとして同時にスパッタリン
グすること を特徴とする発熱抵抗体の製造方法。
(4) When forming a heating resistor made of a conductive material and an electrically insulating material by sputtering, the target is a conductive material such as tantalum (Ta), niobium (Nb), titanium (Ti), or tungsten (W). ),
Molybdenum (Mo), zirconium (Zr), chromium (
A heating resistor characterized in that it is sputtered simultaneously as a target containing one or more metals selected from the group consisting of Cr) and silicon carbide (SiC) and carbon (C) as electrical insulating materials. How the body is manufactured.
(5)前記発熱抵抗体の製造方法において、前記電気的
絶縁材料としての炭化ケイ素(SiC)と炭素(C)と
を含むターゲットと、前記金属よりなるターゲットとを
重ね合わせ、同時にスパッタリングすること を特徴とする特許請求の範囲第4項記載の発熱抵抗体の
製造方法。
(5) In the method for manufacturing a heat generating resistor, a target containing silicon carbide (SiC) and carbon (C) as the electrically insulating material and a target made of the metal are overlapped and sputtered at the same time. A method for manufacturing a heating resistor according to claim 4.
(6)前記発熱抵抗体の製造方法において、前記電気的
絶縁材料としての炭化ケイ素(SiC)と炭素(C)と
を含むターゲットと、前記金属と炭素(C)とよりなる
ターゲットとを重ね合わせ、同時にスパッタリングする
こと を特徴とする特許請求の範囲第4項記載の発熱抵抗体の
製造方法。
(6) In the method for manufacturing the heating resistor, the target containing silicon carbide (SiC) and carbon (C) as the electrically insulating material and the target consisting of the metal and carbon (C) are superimposed. 5. The method of manufacturing a heating resistor according to claim 4, wherein sputtering is carried out simultaneously.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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