JPS6013281B2 - thermal head - Google Patents
thermal headInfo
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- JPS6013281B2 JPS6013281B2 JP52129485A JP12948577A JPS6013281B2 JP S6013281 B2 JPS6013281 B2 JP S6013281B2 JP 52129485 A JP52129485 A JP 52129485A JP 12948577 A JP12948577 A JP 12948577A JP S6013281 B2 JPS6013281 B2 JP S6013281B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は棚化タングステン薄膜を有するサーマルヘッド
さらにはその製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thermal head having a shelved tungsten thin film and to a method for manufacturing the same.
熱印字記録に用いられるサーマルヘッド‘ま例えばガラ
スのような電気的な絶縁性と平滑面とを有する基板上に
複数個の発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に電力を供給す
るための電気導体とを設け、記録すべき情報に従って必
要な熱パターンが得られるように、対応する発熱抵抗体
に電気導体を介して電流を流して発熱させ、記録媒体に
接触することにより記録を行なうものである。A thermal head used for thermal print recording includes a plurality of heating resistors on a substrate having electrical insulation and a smooth surface, such as glass, and an electrical conductor for supplying power to the heating resistors. Recording is performed by passing a current through the corresponding heating resistor through an electric conductor to generate heat, and contacting the recording medium with the corresponding heating resistor so as to obtain the necessary thermal pattern according to the information to be recorded. .
そこに用いられる発熱抵抗体としては、従釆窒化タンタ
ル、ニクロム等の薄膜発熱抵抗体、銀−パラジウム等を
用いた厚膜発熱抵抗体、シリコン半導体を用いた半導体
発熱抵抗体がある。このうち薄膜発熱抵抗体を用いたサ
ーマルヘッドは厚膜発熱抵抗体、半導体発熱抵抗体等と
比較して熱応答性がよく耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、寿
命が長く「信頼性が高い等の特徴を有している。この薄
膜発熱抵抗体としては、従来、窒化タンタルが比較的耐
熱性に優れ、信頼性も高く、又固有抵抗値も250〜3
00ム○のと比較的高い値で製造の制御性もよいため、
特に多く用いられている。しかるに窒化タンタルは約3
0000以上の高温に対しては急激に酸化されその抵抗
値が急激に増加し、記録紙に印字する場合、印字濃度を
劣化させる欠点がある。The heating resistors used therein include thin film heating resistors made of tantalum nitride, nichrome, etc., thick film heating resistors made of silver-palladium, etc., and semiconductor heating resistors made of silicon semiconductor. Among these, thermal heads that use thin-film heating resistors have better thermal response, superior heat resistance, and thermal shock resistance than thick-film heating resistors, semiconductor heating resistors, etc., and have a long life and "high reliability." Conventionally, tantalum nitride has been used as a thin film heating resistor, which has relatively excellent heat resistance, high reliability, and has a specific resistance value of 250 to 3.
Since the value is relatively high compared to 00mu○ and the controllability of manufacturing is good,
Especially often used. However, tantalum nitride is about 3
When exposed to high temperatures of 0,000 or higher, it is rapidly oxidized and its resistance value increases rapidly, which has the drawback of deteriorating print density when printing on recording paper.
一般にはこの欠点を補うために酸化シリコン(Si02
)の耐酸化保護層を設け更にその上に酸化タンタル(T
a2Q)の耐摩耗層を設けてサーマルヘッドとして使用
しているが、サーマルヘッドを長時間駆動させた時の抵
抗変化は少くなく、なお十分満足できるものではなかっ
た。特に近年高速サーマルヘッドの要求が増加しつつあ
るためヘッドの通電パルス中を短か〈して感熱紙を発色
させる必要があり、従って電力は従来より増加すること
になり、発熱抵抗体はさらに高温になるから寿命はより
短かくなる。そのため、さらに耐熱性のある発熱抵抗体
が要求されている。本発明は上記の点を改良して、酸化
されにくく抵抗値が安定な薄膜発熱抵抗体を有するサー
マルヘッドを提供することを目的とし、その特徴とする
ところは、薄膜発熱抵抗体として磁化タングステンを使
用したサーマルヘッド、前記発熱体を覆う保護膜との組
合せ、さらには前記薄膜発熱抵抗体の製造方法にある。
以下、図面を参照しながら詳細に説明する。Generally, silicon oxide (Si02) is used to compensate for this drawback.
) is provided with an oxidation-resistant protective layer of tantalum oxide (T
A2Q) was provided with an abrasion-resistant layer and used as a thermal head, but the resistance change was not small when the thermal head was driven for a long time, and it was still not fully satisfactory. In particular, as the demand for high-speed thermal heads has increased in recent years, it is necessary to shorten the energizing pulse of the head to color the thermal paper, which means that the power consumption is higher than before, and the heating resistor is heated to an even higher temperature. As a result, lifespan becomes shorter. Therefore, there is a demand for a heating resistor with even higher heat resistance. The present invention aims to improve the above points and provide a thermal head having a thin film heating resistor that is resistant to oxidation and has a stable resistance value.The present invention is characterized by using magnetized tungsten as the thin film heating resistor. The invention lies in the thermal head used, the combination with the protective film covering the heating element, and the method for manufacturing the thin film heating resistor.
A detailed description will be given below with reference to the drawings.
第1図は本発明に適用するサーマルヘッドの形状例の要
部断面図である。同図中の1はセラミックスガラスある
いは、グレーズドセラミツクスのような電気的な絶縁物
で形成された基板である。2は棚化タングステンの薄膜
発熱抵抗体である。FIG. 1 is a sectional view of a main part of an example of the shape of a thermal head applied to the present invention. 1 in the figure is a substrate made of an electrical insulator such as ceramic glass or glazed ceramics. 2 is a thin film heating resistor made of shelved tungsten.
3は該薄膜発熱抵抗体に電力を供孫合するための電気導
体で、アルミニュウム、金等の電気良導体で、形成され
ている。Reference numeral 3 denotes an electric conductor for supplying power to the thin film heating resistor, which is made of a good electric conductor such as aluminum or gold.
又4は薄報発熱抵抗体及び電気導体の保護層で、例えば
電子ビーム蒸着、スパッタ一等によって作製した酸化シ
リコン、酸化マグネシュウム、酸化アルミニウム、酸化
タンタルあるいはこれらを絹合せた多層構成が用いられ
、これによってサーマルヘッドの寿命を一層長くするこ
とができる。棚化タングステンの薄膜発熱抵抗体の製造
は電子ビーム蒸着、スパッタリングいずれも可能であり
、電子ビーム蒸着での製造は棚化タングステンの粉末を
約100k9′地以上の圧力でプレスしてダブレツトを
作り1×10‐4Torr以上の高真空度であらかじめ
一定温度に保った基板上に蒸着させることができる。4 is a protective layer for the thin electrical heating resistor and the electrical conductor, for example, silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, or a multilayer structure made by combining these with silk, which is produced by electron beam evaporation, sputtering, etc.; This makes it possible to further extend the life of the thermal head. A thin film heat generating resistor made of shelved tungsten can be manufactured by both electron beam evaporation and sputtering.For manufacture using electron beam evaporation, tungsten shelved powder is pressed at a pressure of approximately 100 k9' or more to form a doublet. It can be deposited on a substrate that has been kept at a constant temperature in advance under a high degree of vacuum of 10-4 Torr or higher.
一方、スパッタリングで作製するときにはターゲットに
馴化タングステンを使う方法と、棚素と金属タングステ
ンを同時にターゲットとする方法と、金属タングステン
のみをターゲットとして活性スパッタリングを行う方法
とがある。棚化タングステンをターゲットとする場合、
例えば石英皿等の上に棚化タングステンを粉末の状態も
しくはプレスした状態で置くことによりターゲットとし
て用いることもできるが、あらかじめ1100qo以上
の真空ホットプレスにより競結させたターゲットを使用
する方が、スパッタリングの制御は行いやすい。また棚
素と金属タングステンを同時にターゲットとする場合に
は棚素と金属タングステンを混合するか、又は一方を他
方に埋め込んだり表面の一部に配置したりして、行うこ
とができる。いずれの場合にも1×10‐3Ton〜5
×10‐ITomのアルゴン雰囲気で行うのがよく、好
ましくは1×10‐かorr〜1×10‐ITorrが
よい。また活性スパッタリングを行う場合には金属タン
グステン板などの金属単体をターゲットとして、アルゴ
ン、ジボランの混合ガス雰囲気中で行ない、その時のガ
ス圧はアルゴンとジボランの全ガス圧1×10‐2To
m〜5×10‐ITorrで好ましくは、1×10‐2
Ton〜5×10‐2Tonでジボランは全圧力の1〜
10%で好ましく.は2〜6%がよい。またスパッタリ
ング中あるいは電子ビーム蒸着中に於いて200qo〜
500午0の基板加熱を行うこによって基板に対して棚
化タングステンの密着性が向上し、又膜の安全性に効果
がある。さらにまたスパッタリングあるいは電子ビーム
蒸着の後で200〜650ooの温度で真空中、大気中
又はアルゴンガス等の雰気中で熱処理を行うことにより
必要な抵抗値にコントロールすることができ、しかもサ
ーマルヘッドとして使用する場合の安定性も増加するた
め寿命に対して効果がある。熱処理温度は20000以
下では低抗値変化は非常に少ないために長時間の熱処理
時間が要求され、一方650℃以上では抵抗値の変化が
急激に起こったり又ガラス等の基板では使用できなくな
るなど使用上の制約或いは制御の困難さのため熱処理温
度は200〜650ooが望ましい。このようにして得
られた棚化タングステンのサーマルヘッドは酸化されに
くくて安定で、従来の窒化タンタルを用いたサーマルヘ
ッドの使用電力限界が最大17〜18W′ゆであったの
に対して、最大21〜22W/地の電力供給に対しても
十分使用できる。このことは「発熱抵抗体に大きな電力
を印加して高温とする高速印字用のサーマルヘッド‘こ
も好適である。さらにこの棚化タングステン薄膜抵抗体
の固有抵抗値は100〆○肌〜5×1ぴム○狐と広い範
囲の中から選択できるので高抵抗値に設定すれば発熱さ
せるための電流は少なくてすみ、電極を薄く作製するこ
とができるので製造工程が簡単になり、凹凸が少なくな
るため摩耗に対しても強くなる。また電極部の抵抗の影
響による薄膜発熱抵抗体の発熱量も無視できる。次に実
施例に塞いて説明する。On the other hand, when manufacturing by sputtering, there are a method of using conditioned tungsten as a target, a method of using shelf elements and metallic tungsten as targets at the same time, and a method of performing active sputtering using only metallic tungsten as a target. When targeting shelved tungsten,
For example, it is possible to use shelved tungsten as a target by placing it in a powdered or pressed state on a quartz dish, etc., but it is better to use a target that has been bonded in advance by vacuum hot pressing of 1100 qo or more to prevent sputtering. is easy to control. In addition, when using shelf elements and metallic tungsten as targets at the same time, it is possible to mix the shelf elements and metallic tungsten, or to embed one in the other or to place one on a part of the surface. In either case, 1×10-3Ton~5
It is best to carry out in an argon atmosphere of ×10-ITom, preferably 1×10-orr to 1×10-ITorr. In addition, when performing active sputtering, a single metal such as a metal tungsten plate is used as a target in a mixed gas atmosphere of argon and diborane, and the gas pressure at that time is the total gas pressure of argon and diborane of 1 × 10-2To.
m to 5×10-ITorr, preferably 1×10-2
Ton ~ 5 x 10-2 Ton, diborane is 1 ~ 1 of the total pressure
Preferably 10%. is preferably 2 to 6%. Also, during sputtering or electron beam evaporation,
Heating the substrate for 500 minutes improves the adhesion of the shelved tungsten to the substrate, and also has an effect on the safety of the film. Furthermore, after sputtering or electron beam evaporation, the resistance value can be controlled to the required value by heat treatment at a temperature of 200 to 650 oo in vacuum, air, or atmosphere such as argon gas, and it can be used as a thermal head. It also increases stability during use, which has an effect on longevity. If the heat treatment temperature is 20,000 degrees Celsius or lower, there will be very little change in the low resistance value, so a long heat treatment time is required, while if it is higher than 650 degrees Celsius, the resistance value will change rapidly, or it may become unusable with substrates such as glass. Due to the above restrictions or the difficulty of control, the heat treatment temperature is preferably 200 to 650 oo. The shelved tungsten thermal head obtained in this way is stable and difficult to oxidize, and the power consumption limit of the conventional thermal head using tantalum nitride was 17 to 18 W'; It can be used sufficiently for power supply of ~22W/ground. This is also suitable for use in thermal heads for high-speed printing, which apply a large amount of power to the heat-generating resistor to generate high temperatures.Furthermore, the specific resistance value of this shelved tungsten thin film resistor is 100〆○~5×1. You can choose from a wide range of resistance values, so if you set a high resistance value, the current required to generate heat will be small, and the electrodes can be made thinner, which simplifies the manufacturing process and reduces unevenness. Therefore, it is resistant to abrasion.Furthermore, the amount of heat generated by the thin film heating resistor due to the influence of the resistance of the electrode portion can be ignored.Next, explanation will be given with reference to examples.
実施例 1
あらかじめ十分に洗浄されたグレーズドセラミックス基
板に1300qoでホットプレスした棚化タングステン
(米国ペントロン社製)をターゲットとして、高周波2
極スパッタで、アルゴンのトータル圧力5×10‐汀o
n、基板加熱温度200qoの条件にて500Aの厚さ
の発熱体を作製した。Example 1 High-frequency 2
With extreme sputtering, the total pressure of argon is 5 x 10 -
A heating element with a thickness of 500 A was produced under the conditions of 200 qo and a substrate heating temperature of 200 qo.
この面積抵抗は約500′口(固有抵抗値は250〆○
肋)であった。この上にチタンを10A、アルミニウム
を1.5山仇電子ビームで蒸着した後、選択ェッチング
で4本/肋の分解をもつサーマルヘッドA,.を形成し
た。次いで該サーマルヘッドA,.に保護層として電子
ビーム蒸着により酸化タンタルを膜厚6ムの蒸着したサ
ーマルヘッドA,2、酸化アルミニウムを膜厚8rの蒸
着したサーマルヘッドA,3、酸化マグネシウムを膜厚
5rの蒸着したサーマルヘッドへ4、及び酸化シリコン
を膜厚1.5〆机次いで酸化タンタルを膜厚6仏仇の二
層構成に蒸着したサーマルヘッドA,5を用意した。比
較のために、高周波2極の反応スパッタリングによって
タンタルをターゲットとし、アルゴンと窒素の全圧力が
8×10‐2Ton、窒素分圧が1×10‐4Tonの
条件で500への厚さの窒化タンタル発熱抵抗体のサー
マルヘッドB,.を作製した。この薄膜をX線回折で分
析したところTa2Nであった。また面積抵抗値は40
0/口(固有抵抗値は200山Q伽)であった。次いで
該サーマルヘッドB,にスパッタリングによって6山厚
の酸化タンタル保護層を設けたものB,2と、酸化シリ
コン膜を1.5山凧設け更にその上に6山肌厚の酸化タ
ンタル漢を設けた2層構成の保護層を有するものB3を
用意した。用意されたこれらのサーマルヘッドに対して
、パルス幅6ws50HZの繰り返し電圧を印加し、そ
の供給電力を3ぴがこIWatt′協ずつ増加させて加
速テスト飾ったとき微抗変化率等xloo(%)の測定
結果を第2図に示す。This area resistance is approximately 500' (specific resistance value is 250〆○
ribs). After evaporating titanium at 10A and aluminum using a 1.5mm electron beam, selective etching was performed on the thermal heads A, . was formed. Then the thermal heads A, . Thermal heads A and 2 have tantalum oxide deposited as a protective layer by electron beam evaporation to a thickness of 6mm, Thermal heads A and 3 have aluminum oxide deposited to a thickness of 8r, and Thermal heads have magnesium oxide deposited to a thickness of 5r. Thermal heads A and 5 were prepared in which a two-layer structure of silicon oxide with a thickness of 1.5 mm and tantalum oxide with a thickness of 6 mm was deposited. For comparison, tantalum nitride with a thickness of 500 mm was prepared by targeting tantalum by high-frequency bipolar reactive sputtering under the conditions of a total pressure of argon and nitrogen of 8 × 10-2 Ton and a partial pressure of nitrogen of 1 × 10-4 Ton. Thermal head B of the heating resistor. was created. When this thin film was analyzed by X-ray diffraction, it was found to be Ta2N. Also, the area resistance value is 40
0/mouth (specific resistance value was 200 yen). Next, on the thermal head B, a tantalum oxide protective layer with a 6-layer thickness was provided by sputtering, and a 1.5-layer silicon oxide film was provided on the thermal head B, and a tantalum oxide layer with a 6-layer thickness was provided on top of that. A sample B3 having a two-layer protective layer was prepared. When a voltage with a pulse width of 6 ws 50 Hz was repeatedly applied to these prepared thermal heads, and the supplied power was increased by 3 Piga IWatt'copies to perform an accelerated test, the rate of change in resistance, etc. xloo (%) The measurement results are shown in Figure 2.
ここでRはテスト前の抵抗値、△Rは抵抗値の変化分で
ある。スパッタ一により作製した棚化タングステン薄膜
発熱抵抗体A,.は窒化タンタル薄膜発熱抵抗体B,と
比べて、単位面積当り約1.5倍の電力を供給できる。Here, R is the resistance value before the test, and ΔR is the change in resistance value. Shelf tungsten thin film heating resistors A, . can supply about 1.5 times more power per unit area than the tantalum nitride thin film heating resistor B.
又、保護層を設けることにより、単位面積当りに供給で
きる電力は大中に改善されるが、棚化タングステン薄膜
発熱抵抗体は電子ビーム蒸着によって作製した酸化タン
タル(Aは)、酸化アルミニウム(A,3)、酸化マグ
ネシュウム(A,4)の、保護層を一層だけ使用した場
合でも、二層の保護層をもつ窒化タンタル薄膜発熱抵抗
体のサーマルヘッドB,3よりも優れ、一層の保護層を
有する窒化タンタル薄膜発熱抵抗体のサーマルヘッドB
,2よりもはるかに優れていた。又、棚化タングステン
上に酸化シリコンと酸化タンタルの二層の保護層を設け
たサーマルヘッドA,5はさらに大中に改善された。こ
の最大供給電力の増大は定電力駆動の場合、発熱現象に
ともなう発熱抵抗体の劣化が軽減されることを意味する
。通常、感熱記録紙への熱エネルギー伝達に際しての供
聯合電力は、接触圧により異なるが大体il〜14W/
桝で十分であるから窒化タンタル薄膜発熱抵抗体の場合
は酸化シリコンと酸化タンタルの組合せ等の二層構成の
保護層が必須のものであるのに対し、棚化タングステン
薄膜発熱抵抗体の場合は酸化タンタル、酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシゥュム等の一層の保護層のみで十分印
字でき、二層の保護層があると更に寿命がのびることが
わかる。実施例 2実施例1で用意したのと同じサーマ
ルヘッドA,.に対して保護層として酸化タンタルを膜
厚6山肌スパツタしたサーマルヘツドん2、酸化アルミ
ニウムを膜厚8仏肌スパッタしたサーマルへッドん3、
酸化マグネシュウムを膜厚5仏仇スパッタ−したサーマ
ルへッドん4、及び酸化シリコン1.5山肌次いで酸化
タンタル6仏肌の膜厚に二層構成の保護層をスパッタリ
ングで作製したサーマルヘッドA25を用意した。In addition, by providing a protective layer, the power that can be supplied per unit area can be greatly improved. , 3) Even when only one protective layer of magnesium oxide (A, 4) is used, it is superior to thermal head B, 3, which is a tantalum nitride thin film heating resistor, which has two protective layers; Thermal head B of tantalum nitride thin film heating resistor with
, much better than 2. Further, thermal heads A and 5, which have two protective layers of silicon oxide and tantalum oxide on shelved tungsten, have been further improved. This increase in the maximum power supply means that in the case of constant power driving, deterioration of the heating resistor due to heat generation phenomenon is reduced. Normally, the combined power required to transfer thermal energy to thermal recording paper varies depending on the contact pressure, but is approximately il~14W/
In the case of a tantalum nitride thin film heating resistor, a two-layer protective layer such as a combination of silicon oxide and tantalum oxide is essential, since a square is sufficient, whereas in the case of a shelved tungsten thin film heating resistor, It can be seen that printing is sufficient with just one protective layer such as tantalum oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, etc., and that the life span is further extended when two protective layers are provided. Example 2 The same thermal heads A, . Thermal head 2 is sputtered with tantalum oxide to a thickness of 6 mm as a protective layer, Thermal head 3 is sputtered with aluminum oxide to a thickness of 8 mm,
Thermal head 4 has magnesium oxide sputtered to a thickness of 5 mm, and the thermal head A25 has a two-layer protective layer sputtered to a thickness of 1.5 mm silicon oxide and 6 mm thick tantalum oxide. Prepared.
これらのサーマルヘツド‘こついて実施例1と同じテス
トを行い抵抗変化率を測定した。その結果抵抗変化率が
急激に増加する単位面積当りの電力限界値はそれぞれA
22では19W′秘、ん3では19.5W/桝、A汝で
は19.5W′柵、ん5では22W′協であり非常に良
好な結果を示した。保護層は電子ビーム蒸着よりスパッ
タ‐で作製した方がより良い結果を示した。実施例 3
棚化タングステン(米国ペントロン社製)の粉末を10
0k9/鮒以上でプレスしたタブレットを作成し、あら
かじめ充分に洗浄されたグレーズドセラミックス基板上
に基板加熱300q○、真空度5×10‐汀orrで1
000△の厚さに電子ビームで義着した。Using these thermal heads, the same test as in Example 1 was conducted to measure the rate of change in resistance. As a result, the power limit per unit area at which the resistance change rate increases rapidly is A
In 22, it was 19W'secret, in 3, it was 19.5W/masu, in A you, it was 19.5W', and in 5, it was 22W'co-op, which showed very good results. Better results were obtained when the protective layer was prepared by sputtering than by electron beam evaporation. Example 3 Powder of shelved tungsten (manufactured by Pentron, Inc., USA) was
Create a tablet pressed with 0k9/crap or more, and place it on a glazed ceramic substrate that has been thoroughly cleaned in advance with substrate heating of 300q○ and vacuum level of 5 x 10-orr.
The prostheses were attached using an electron beam to a thickness of 000△.
この面積抵抗は約650′口(固有抵抗値は約650〃
Q弧)であった。次にこの上にチタンを10人、アルミ
ニウムを1.5仏の電子ビームにより蒸着した後、選択
エッチングにより4本ノ職の分解能をもつパターンを形
成してサーマルヘッドC,.とした。このサーマルヘッ
ドC,.に保護膜として電子ビーム蒸着により、酸化タ
ンタルを膜厚6山肌泰肴したサーマルヘッドC,2、酸
化アルミニゥムを膜厚8ムの蒸着したサーマルヘッドC
,3「酸化マグネシュウムを膜厚5仏の蒸着したサーマ
ルヘッドC,4、及び酸化シリコン1.5仏肌次いで酸
化タンタル6r肌の二層構成に蒸着したサーマルヘッド
C,5を用意し、実施例1と同じテストを行った。その
結果、抵抗変化率が急激に増加する単位面積当りの電力
の限界値はそれぞれC,.では11.0W/磯、C,2
では17.5W′磯、C,3では18.0W′柵、C,
4では18.0W′の、C,5では19.5W′秘であ
った。This area resistance is approximately 650' (specific resistance value is approximately 650)
Q arc). Next, titanium was deposited on top of this using an electron beam of 10 mm and aluminum was evaporated using an electron beam of 1.5 mm, and then a pattern with a resolution of 4 lines was formed by selective etching to form thermal heads C, . And so. These thermal heads C, . Thermal head C, 2 has tantalum oxide coated with a film thickness of 6mm as a protective film by electron beam evaporation, and Thermal head C has aluminum oxide deposited with a film thickness of 8mm.
, 3 "Thermal head C, 4 in which magnesium oxide was vapor-deposited with a film thickness of 5 mm, and the thermal head C, 5 in which a two-layer structure of silicon oxide 1.5 mm film thickness and tantalum oxide 6R skin were vapor-deposited were prepared. The same test as in 1 was conducted.As a result, the limit value of power per unit area at which the rate of resistance change increases rapidly is 11.0 W/Iso, C, 2.
In 17.5W'Iso, C, 18.0W'Fence in 3,C,
It was 18.0W' for C and 5, and 19.5W' for C and 5.
本実施例の電子ビーム蒸着で作成した棚化タングステン
発熱抵抗体も窒化タンタル発熱抵抗体より非常に良かっ
た。実施例 4
実施例3で用意したサーマルヘッドC,.に対して保護
層をスパッタ−により形成し、酸化タンタル6ム肌のサ
ーマルヘッドC22、酸化アルミニウム8山肌のサーマ
ルヘッドC23、酸化マグネシュウム5山肌のサーマル
ヘッドC%、酸化シリコン1.5仏の次いで酸化タンタ
ル6仏肌の二層構成としたサーマルヘッドC25を用意
した。The shelved tungsten heating resistor fabricated by electron beam evaporation in this example was also much better than the tantalum nitride heating resistor. Example 4 Thermal heads C, . A protective layer was formed by sputtering on the thermal head C22 with a tantalum oxide 6mm surface, a thermal head C23 with an aluminum oxide 8mm surface, a thermal head C% with a 5magnesium oxide surface, and a thermal head C% with a silicon oxide 1.5mm surface, followed by oxidation. A thermal head C25 with a two-layer structure of tantalum 6 Buddha skin was prepared.
これらのサーマルヘッドに対して実施例1と同じテスト
を行い抵抗変化率を測定した。These thermal heads were subjected to the same test as in Example 1 to measure the rate of change in resistance.
その結果、抵抗変化率が急激に増加する単位面積当りの
電力限界値はそれぞれ、C滋では18.5W′嫌、C2
3では19.0W′後、C24では19.0W′協、C
25では20.5W′地であった。実施例 5
6インチ蓬の金属タングステン板をターゲットとして用
いた。As a result, the power limit values per unit area at which the rate of resistance change rapidly increases are 18.5 W' for C2 and 18.5 W' for C2, respectively.
3 after 19.0W', C24 after 19.0W', C
25 was 20.5W' ground. Example 5 A 6-inch metal tungsten plate was used as a target.
充分に洗浄されたグレーズドセラミックス基板を400
ooに基板加熱してアルゴン、ジポラン混合ガス雰囲気
中で活性スパッタリングをおこなった。アルゴン+ジボ
ランの圧力は3.5×10‐2Torr、ジジボラン分
圧は1.5×10‐4Tonで高周波数2極スパッタに
て1000Aの膜厚をつけた。面積抵抗は400/口(
固有抵抗値は400AQ弧)であった。この上にバナジ
ウムを100A、金をlAm電子ビームで蒸着した後、
選択エッチングで4本ノ肋分解館をもつサーマルヘッド
パターンを形成した。次いで保護層として酸化アルミニ
ウム(AI2Q)10山肌をスパッタで鏡層した。この
サーマルヘッドに対して実施例1と同じ加速テストをお
こなったところ20.5W′松まで抵抗変化率は土2%
以内であった。本例もまた前記比較例の窒化タンタルを
用いたサーマルヘッドより非常に良好な結果が得られた
。実施例 6
6インチ径の金属タングステン坂上に、暁結した1′4
インチ座のホウ素板を多数個遣いて表面積比で金属タン
グステン:棚素がおよそ1:2になるようにしたターゲ
ットを用いた。400 thoroughly cleaned glazed ceramic substrates
Active sputtering was performed in an argon and diporane mixed gas atmosphere by heating the substrate to 0.000 m. The pressure of argon + diborane was 3.5 x 10-2 Torr, the partial pressure of didiborane was 1.5 x 10-4 Ton, and a film thickness of 1000 A was formed by high frequency bipolar sputtering. The area resistance is 400/mouth (
The specific resistance value was 400 AQ arc). After evaporating vanadium at 100A and gold using an electron beam at 1Am,
A thermal head pattern with four ribs was formed by selective etching. Next, as a protective layer, a mirror layer of aluminum oxide (AI2Q) 10 mounds was formed by sputtering. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the resistance change rate was 2% up to 20.5W'.
It was within This example also gave much better results than the thermal head using tantalum nitride in the comparative example. Example 6 1'4 dawned on a 6 inch diameter metal tungsten slope
A target was used in which a large number of inch-sized boron plates were used so that the surface area ratio of metallic tungsten to shelf element was approximately 1:2.
充分に洗浄されたグレーズドセラミックス基板を500
℃に基板加熱してアルゴン圧:3×10‐2Torrで
、R.F42極でスパッタした。スパッタ率は100A
/分で8分間スパッタしたところ800Aの濃厚、固有
抵抗値1280山○抑、面積抵抗1600′口の薄膜発
熱抵抗体が得られた。この上にチタンを10人、アルミ
ニウムをlAm電子ビームで蒸着した後、選択エッチン
グで4本ノ側分解能をもつサーマルヘッドパターンを形
成した。次に保護膜として酸化タンタル(Tも05)1
0ム肌をスパッタで横層した。このサーマルヘッド‘こ
対して実施例1と同じ加速テストを行ったところ、20
W′柵まで抵抗変化率は士2%以内で、窒化タンタルを
用いたサーマルヘッドより非常に良好な結果が得られた
。実施例 75インチ径の石英皿に棚化タングステンの
粉末を置いてターゲットとした。500 thoroughly cleaned glazed ceramic substrates
The substrate was heated to R.C. under an argon pressure of 3×10-2 Torr. Sputtering was performed using F42 electrode. Sputter rate is 100A
When sputtered for 8 minutes at a speed of 800 A, a thin film heating resistor with a resistivity of 800 A, a resistivity of 1,280 peaks, and a sheet resistance of 1,600' was obtained. After evaporating titanium and aluminum using a lAm electron beam, selective etching was performed to form a thermal head pattern with a four-line resolution. Next, as a protective film, tantalum oxide (T is also 05) 1
0mm skin was layered horizontally using sputtering. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, it was found that 20
The resistance change rate up to the W' fence was within 2%, which was a much better result than the thermal head using tantalum nitride. Example A shelved tungsten powder was placed in a 75-inch diameter quartz dish to serve as a target.
十分に洗浄されたグレーズドラセラミツクス基板を、基
板加熱200℃、アルゴン分圧5×10‐2Tonで高
周波2極スパッタを行った。スパッタ率を100A′m
jnで10分間スパツ夕したところ300′口の棚化タ
ングステン薄膜発熱抵抗体が得られた。この上にチタン
を100A、金を1ム机電子ビームで蒸着した後、選択
エッチングで4本/側分解能をもつサーマルへッドバタ
ーンを形成した。次に55000で1脚時間空気中で熱
処理したところ、発熱抵抗体の抵抗値は30Q′□から
13Q′□に増大した。この発熱抵抗体上に保護膜とし
て酸化マグネシュゥム(Mg0)を8Amの厚さにスパ
ッタしてサーマルヘッド○,2を得た。また比較の為に
上記工程から熱処理を除いて得たサーマルヘッドD,.
も用意した。これらのサーマルヘッドに50HZで6m
s、14Wa比′柵の矩形波を継続して印加した時の抵
抗変化測定結果を第3図に示す。5×1ぴ回の印加パル
ス回数でD,.の抵抗変化率が12%以上であるのに対
してD,2は10%であり熱処理により抵抗変化が少な
くなり安定化した。A thoroughly cleaned glazed ceramic substrate was subjected to high frequency bipolar sputtering at a substrate heating temperature of 200° C. and an argon partial pressure of 5×10 −2 Ton. Sputter rate 100A'm
After sputtering at Jn for 10 minutes, a 300' shelved tungsten thin film heating resistor was obtained. After evaporating titanium at 100A and gold at 1M using an electron beam, a thermal head pattern with a resolution of 4 lines/side was formed by selective etching. Next, when heat treated in air at 55,000 for one hour, the resistance value of the heating resistor increased from 30Q'□ to 13Q'□. Magnesium oxide (Mg0) was sputtered as a protective film onto this heating resistor to a thickness of 8 Am to obtain a thermal head ◯, 2. For comparison, thermal heads D, .
We also prepared 6m at 50Hz to these thermal heads
Figure 3 shows the results of measuring resistance changes when a rectangular wave with a ratio of 14W and 14W was continuously applied. D, . with the number of applied pulses of 5×1 times. The rate of change in resistance of D,2 was 10%, whereas the rate of change in resistance was 12% or more, and the heat treatment reduced the change in resistance and stabilized it.
実施例 8
実施例7の熱処理を、Ar中65000で2時間に変え
たところ抵抗は300′□から280′□に変化した。Example 8 When the heat treatment in Example 7 was changed to 65,000 ℃ in Ar for 2 hours, the resistance changed from 300'□ to 280'□.
ここで保護膜として酸化マグネシュゥム(Mg○)8ム
肌をスパツタしてサーマルヘッド○,3を得た。ここで
実施例7と同じ耐久テストを行った。Here, a thermal head ○, 3 was obtained by sputtering magnesium oxide (Mg○) 8mm skin as a protective film. Here, the same durability test as in Example 7 was conducted.
その結果を第3図中に示すが、実施例7の例よりも良好
な結果が得られ「 5×1び回のパルス印加回数に於い
ても抵抗変イり率1ま約5%だった。The results are shown in Figure 3, and the results are better than those of Example 7. Even when 5 x 1 pulses were applied, the resistance change rate was 1 or about 5%. .
第1図は本発明に係るサーマルヘッドの形状例の要部断
面図。
第2図、第3図は本発明の効果を示す特性図。1・…・
・基板、2・…・・薄膜発熱抵抗体、3・…・〇電気導
体、4・・…・保護層。
群’図
第2図
裏ろ図FIG. 1 is a sectional view of a main part of an example of the shape of a thermal head according to the present invention. FIGS. 2 and 3 are characteristic diagrams showing the effects of the present invention. 1...
- Substrate, 2... Thin film heating resistor, 3... Electric conductor, 4... Protective layer. Group' figure 2 back view
Claims (1)
熱抵抗体に電力を供給する電気導体とを有するサーマル
ヘツドにおいて、発熱抵抗体が硼化タングステンである
ことを特徴とするサーマルヘツド。 2 発熱抵抗体が酸化シリコン薄膜で覆われている特許
請求の範囲第1項記載のサーマルヘツド。 3 酸化タンタルの保護膜を有する特許請求の範囲第1
項または第2項記載のサーマルヘツド。 4 酸化アルミニウムの保護膜を有する特許請求の範囲
第1項または第2項記載のサーマルヘツド。 5 酸化マグネシユウムの保護膜を有する特許請求の範
囲第1項または2項記載のサーマルヘツド。 6 電子ビーム蒸着によって基板上に硼化タングステン
薄膜を製造することを特徴とするサーマルヘツドの製造
方法。 7 200℃〜500℃の基板加熱を行いながら電子ビ
ーム蒸着を行う特許請求の範囲第6項記載の製造方法。 8 電子ビーム蒸着のあとで、200℃〜650℃で熱
処理を行う特許請求の範囲第6項または第7項記載の製
造方法。9 スパツタリングによって基板上に硼化タン
グステン薄膜の発熱抵抗体を製造することを特徴とする
サーマルヘツドの製造方法。 10 スパツタリングのターゲツトが硼化タングステン
をホツトプレスしたものである特許請求の範囲第9項記
載の製造方法。 11 金属タングステンをターゲツトとし、アルゴンと
ジポランの混合ガス雰囲気中で活性スパツタリングを行
う特許請求の範囲第9項記載の製造方法。 12 金属タングステンと硼素とを同時にターゲツトと
するように配置した特許請求の範囲第9項記載の製造方
法。 13 1×10^−^3Torr〜5×10^−^1T
orrのアルゴン雰囲気中でスパツタリングを行う特許
請求の範囲第9項または第10項または第12項記載の
製造方法。 14 200℃〜500℃の基板加熱を行いながらスパ
ツタリングを行う特許請求の範囲第9項ないし第13項
記載の製造方法。 15 スパツタリングのあとで、200℃〜650℃で
熱処理を行う特許請求の範囲第9項ないし第14項記載
の製造方法。[Scope of Claims] 1. In a thermal head having a substrate, a heating resistor formed on the substrate, and an electric conductor for supplying power to the heating resistor, the heating resistor is made of tungsten boride. A thermal head featuring: 2. The thermal head according to claim 1, wherein the heating resistor is covered with a silicon oxide thin film. 3 Claim 1 having a tantalum oxide protective film
The thermal head according to item 1 or 2. 4. The thermal head according to claim 1 or 2, having a protective film of aluminum oxide. 5. The thermal head according to claim 1 or 2, which has a protective film of magnesium oxide. 6. A method for manufacturing a thermal head, comprising manufacturing a tungsten boride thin film on a substrate by electron beam evaporation. 7. The manufacturing method according to claim 6, wherein electron beam evaporation is performed while heating the substrate at 200°C to 500°C. 8. The manufacturing method according to claim 6 or 7, wherein heat treatment is performed at 200°C to 650°C after electron beam evaporation. 9. A method for manufacturing a thermal head, characterized by manufacturing a heating resistor of a tungsten boride thin film on a substrate by sputtering. 10. The manufacturing method according to claim 9, wherein the sputtering target is hot-pressed tungsten boride. 11. The manufacturing method according to claim 9, wherein active sputtering is performed in a mixed gas atmosphere of argon and diporane, using metallic tungsten as a target. 12. The manufacturing method according to claim 9, wherein metallic tungsten and boron are arranged so as to be targets at the same time. 13 1×10^-^3Torr~5×10^-^1T
13. The manufacturing method according to claim 9, 10, or 12, wherein sputtering is performed in an argon atmosphere. 14. The manufacturing method according to claims 9 to 13, wherein sputtering is performed while heating the substrate at 200°C to 500°C. 15. The manufacturing method according to claims 9 to 14, wherein heat treatment is performed at 200°C to 650°C after sputtering.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52129485A JPS6013281B2 (en) | 1977-10-28 | 1977-10-28 | thermal head |
| US05/906,359 US4296309A (en) | 1977-05-19 | 1978-05-15 | Thermal head |
| DE19782821950 DE2821950A1 (en) | 1977-05-19 | 1978-05-19 | Head for thermal printing with stable resistance - obtd. by sputtering a metal boride resistance heating element onto a glazed substrate |
| US06/552,013 US4545881A (en) | 1977-05-19 | 1983-11-16 | Method for producing electro-thermal transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52129485A JPS6013281B2 (en) | 1977-10-28 | 1977-10-28 | thermal head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5463296A JPS5463296A (en) | 1979-05-22 |
| JPS6013281B2 true JPS6013281B2 (en) | 1985-04-06 |
Family
ID=15010639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52129485A Expired JPS6013281B2 (en) | 1977-05-19 | 1977-10-28 | thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6013281B2 (en) |
-
1977
- 1977-10-28 JP JP52129485A patent/JPS6013281B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5463296A (en) | 1979-05-22 |
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