JPS63213902A - サ−マルヘツド - 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】 〔技術分野〕 本発明は、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発熱
抵抗体を備え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層で表
面を覆ったセラミックなどの電気絶縁性基板の上に一ド
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だめの
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
２Ｎ）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２４０μ
Ω−個であるため、５０Ω／口以上の高い面積抵抗値が
要求される場合には、膜厚を非常に簿くする必要がある
ために寿命特性が著しく屓なわれ、使用に適していない
。また、窒化タンタル簿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℃以上にな
ると、抵抗値の減少が生じ、さらに５００℃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
熱抵抗体を備えたサーマルヘッドを促供することにある
。

〔発明の構成〕

本発明のサーマルヘッドは、ニオブとアルミニウムと酸
素とを含有する発熱抵抗体を備えていることを特徴とす
る。

本発明のサーマルヘッドの発熱抵抗体の比抵抗は、ニオ
ブもしくはアルミニウムが増加すると低くなり、酸素が
増加すると高くなるのでニオブ。

アルミニウム、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かできる。

また、上記の発熱抵抗体は、耐熱安定性が非常に優れて
いる。すなわち、、３Ｘ　１０’Ｐａ（１Ｘ１σ−６Ｔ
ｏｒｒ）　（７）真空中で７００℃、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。

上記の発熱抵抗体は、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（Ｍｚ０３）ターゲッ
トの上面にニオブのチップを置き、アルゴンガス雰囲気
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
、例えばガラスグレーズ層を施したセラミック製の絶縁
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〕

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、直径１２７ｍ＋の円盤状のアルミナ（Ａｊ
！２０３）ターゲット１の上面に一辺が１０ｍ＋の正方
形で厚さ１〜２履のニオブのチップ２を置く。この場合
、ニオブのチップ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ニオブ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
ルミニウムを２００℃に加熱しながら、スパッタ圧０．
２〜０．９Ｐａ（１，５ｘ１０　　〜７．０Ｘ１０二３
Ｔｏｒｒ）のアルゴン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うことにより、ニオブとアル
ミニウムと酸素とからなる発熱抵抗体の薄膜を形成する
ことができる。

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５０ＩＩＩＲの薄いガラスグレーズ層１２を形
成し、その上にアルミナに対するニオブの面積比率を３
６％とした前記複合ターゲットを用いて発熱抵抗体層１
３を約０．１２ＪＩＩＲのＷｔＡ厚で形成する。続いて
厚さ約、２伽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１
４を順次フォトエッヂ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２趨の酸化シリコンからなる酸化防止保ｒ
！ｉ膜１５と、厚さ数伽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・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、それぞれのステップにおける抵抗値の変化率をプロ
ットしたものである。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１）日うなる発熱抵抗体を用い
たサーマルヘッドの特性を示す。

ｍ３図から明らかなように、従来のサーマルヘッドは、
曲線Ｂに示すように、印加電力が約２２Ｈ／ｍｉｒ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、曲線へに示すように、印加電力が約４３Ｗ／
ｉ、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、高比抵抗で、か
つ、耐熱安定性に優れた発熱抵抗体層を備えたサーマル
ヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

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・テスト（Ｓ、Ｓ、Ｔ、　）の結果を示す図表
である。 図中、１はアルミナ（ＡＡ２０３）ターゲット、２はニ
オブのチップ、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は給電用導体顕、１５．
は酸化防止保護膜、耐摩耗用保護膜である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニオブとアルミニウムと酸素から成る発熱抵抗体
   を備えていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. （２）ニオブの含有率が０．１〜５０ａｔ％、アルミニ
   ウムの含有率が０．１〜５０ａｔ％、酸素の含有率が０
   ．１〜３０ａｔ％である発熱抵抗体を備えていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のサーマルヘッド
   。