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JPS6013283B2 - thermal head - Google Patents
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JPS6013283B2 - thermal head - Google Patents

thermal head

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Publication number
JPS6013283B2
JPS6013283B2 JP52160137A JP16013777A JPS6013283B2 JP S6013283 B2 JPS6013283 B2 JP S6013283B2 JP 52160137 A JP52160137 A JP 52160137A JP 16013777 A JP16013777 A JP 16013777A JP S6013283 B2 JPS6013283 B2 JP S6013283B2
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thermal head
manufacturing
sputtering
heating resistor
substrate
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利民 原
昌久 福井
義章 白戸
芳興 櫨本
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は棚化バナジウム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 vanadium thin film and a method for manufacturing the same.

熱印字記録に用いられるサーマルヘッドは例えば「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。
The thermal head used for thermal print recording is, for example, ``a plurality of heating resistors on a substrate with electrical insulation and a smooth surface, such as glass, and an electric conductor for supplying power to the heating resistors. "Recording is performed by making contact with the recording medium by passing a current through the corresponding heating resistor through an electric conductor to generate heat in order 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、従来窒化タンタ
ル、ニクロム等の薄膜発熱抵抗体、銀−パラジウム等を
用いた厚膿発熱抵抗体、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
−マルヘッド‘ま厚膜発熱抵抗体、半導体発熱抵抗体等
と比較して熱応答性がよく耐熱性、耐熱衝撃性に綾れ、
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〜
300仏Q伽と比較的高い値で製造の制御性もよいため
ト特に多く用いられている。しかるに、窒化タンタルは
約300午○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。
Heat generating resistors used therein include conventional thin film heat generating resistors such as tantalum nitride and nichrome, thick heat generating resistors using silver-palladium, etc., and semiconductor heat generating resistors using silicon semiconductor. Among these, thermal heads using thin-film heating resistors have better thermal response than thick-film heating resistors, semiconductor heating resistors, etc., and have good heat resistance and thermal shock resistance.
It has features such as long life and high reliability. Conventionally, tantalum nitride has been used as a thin film heating resistor because it has relatively excellent heat resistance, high reliability, and has a specific resistance value of 250~250.
It is particularly widely used because it has a relatively high value of 300 French Q, and has good manufacturing controllability. However, tantalum nitride rapidly oxidizes when exposed to high temperatures of about 300 pm or more, resulting in a rapid increase in its resistance value, which has the disadvantage 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(Sj02
)の耐酸化保護層を設け更にその上に酸化タンタル(T
a205)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ト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棚化バナジウムを使
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。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
レードセラミッ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は棚化バナジウムの薄膜発熱抵抗体で
ある。
Generally, silicon oxide (Sj02
) is provided with an oxidation-resistant protective layer of tantalum oxide (T
A205) is equipped with a wear-resistant layer and used as a thermal head, but ``the resistance change when the thermal head is operated for a long time is not small, and it is still not fully satisfactory.Especially in recent years, the demand for high-speed thermal heads has been met. As the current is increasing, it is necessary to shorten the energizing pulse of the head in order to color the thermal paper, which means that the electric power will be higher than before, and the heating resistor will become even hotter, so its life will be shorter. Therefore, there is a need for a heating resistor with even higher heat resistance.The present invention improves the above points and provides a thermal head having a thin film heating resistor that is resistant to oxidation and has a stable resistance value. The purpose of this invention is to provide a thermal head using shelved vanadium as a thin film heating resistor in combination with a protective film covering the heating element, and a method for manufacturing the thin film heating resistor.
A detailed description will be given below with reference to the drawings. Figure 1 shows “
FIG. 2 is a sectional view of a main part of an example of the shape of a thermal head applied to the present invention. In the figure, 1 is a substrate made of an electrically insulating material such as ceramic glass or grade ceramics. 2 is a thin film heating resistor made of shelved vanadium.

3は該薄膜発熱抵抗体に電力を供給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 electrical conductor for supplying power to the thin film heating resistor, which is made of a good electrical conductor such as aluminum to gold.

又4Gま薄膜発熱抵抗体及び電気導体の保護層で、例え
ば、電子ビーム黍着、スパッタ−等によって作製した酸
化シリコンも酸化マグネシウム、酸化アルミニウムト酸
化タンタル等であるいはこれらを紐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。棚化バナジウムの薄膜発熱抵抗体
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、棚化バナジウム
の粉末を約100X9/鮒以上の圧力でプレスしてもタ
ブレットを作り、1×10‐4Tom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燕着させることが
できる。
In addition, protective layers for 4G thin-film heating resistors and electrical conductors include silicon oxide made by electron beam deposition, sputtering, etc., magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, etc., or multilayer structures made of a combination of these. This makes it possible to further extend the life of the thermal head. A thin film heat generating resistor made of shelved vanadium can be manufactured by either electron beam evaporation or sputtering.For production by electron beam evaporation, tablets can be obtained by pressing shelved vanadium powder at a pressure of about 100 x 9 or more. can be prepared and deposited on a substrate that has been kept at a constant temperature in a high vacuum of 1 x 10-4 Tom 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棚
化バナジウムを使う方法と「棚素と金属バナジウムを同
時にターゲットとする方法と、金属バナジウムのみをタ
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
。棚化バナジウムをターゲットとする場合〜例えば、石
英皿等の上に棚化バナジウム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1100午0以上の真空ホ
ットプレスにより暁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
バナジウムを同時にターゲットとする場合には棚素と金
属バナジウム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lxlo‐沈orr〜5×io−ITo
rrのアルゴン雰囲気で行うのがよく、好ましくはlx
lo−勿om〜1×10‐ITomがよい。また活性ス
パッタリングを行う場合には金属バナジウム板などの金
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‐かorr〜5×10‐IT
orrで好ましくは、1×10‐汀orr〜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。
On the other hand, when manufacturing by sputtering, there are two methods: one uses shelved vanadium as a target, the other uses shelved vanadium and metal vanadium as targets at the same time, and the active sputtering uses only metal vanadium as a target. For example, it is possible to use shelved vanadium as a target by placing it in a powder or pressed state on a quartz dish, etc. It is easier to control sputtering when using a sputtering method.Also, when targeting shelf elements and metal vanadium at the same time, it is possible to mix the shelf elements and metal vanadium, or to embed one in the other or place it on a part of the surface. In both cases, lxlo-precipitation orr~5×io-ITo
It is best to carry out in an argon atmosphere of rr, preferably lx
lo-Nom to 1×10-ITom is preferable. In addition, when performing active sputtering, a single metal such as a metal vanadium plate is used as a target, and it is performed 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-orr~5 ×10-IT
orr, preferably 1×10-orr to 5×10-
At 2 tons, diborane accounts for 1 to 10% of the total pressure, preferably 2 to 6%.

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20び0〜500ooの基板加熱を行うことによっ
て基板に対して棚化バナジウムの密着性が向上し、又膜
の安定性に効果がある。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200〜650qoの温度で
真空中、大気中又は、アルゴンガス等の雰囲気中で熱処
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200℃以下では抵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650oC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ほ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200〜650℃が望ましい
。このようにして得られた棚化バナジウムのサーマルヘ
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17〜18
W/めであったのに対して、最大20〜22.5W′協
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
のサーマルヘツド!こも好適である。さらにこの棚化バ
ナジウム薄膜抵抗体の固有抵抗値は100仏○抑〜5×
1ぴ#Q肌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。次に実施例に基いて説明する。
Furthermore, heating the substrate to 20 to 500 oo during sputtering or electron beam evaporation improves the adhesion of the shelved vanadium to the substrate, and is also effective in improving the stability 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 qo in vacuum, air, or an atmosphere such as argon gas, and moreover, it can be used as a thermal head. It also increases stability during use, which has an effect on longevity. When the heat treatment temperature is below 200oC, the change in resistance value is very small, so a long heat treatment time is required.On the other hand, when the heat treatment temperature is above 650oC, the change in resistance value occurs suddenly, and it becomes impossible to use it with substrates such as glass. Due to the above restrictions or the difficulty of control, the heat treatment temperature is preferably 200 to 650°C. The shelved vanadium thermal head obtained in this way is stable and resistant to oxidation, and the power usage limit of conventional thermal heads using tantalum nitride is 17 to 18%.
Although it was originally a power supply of 20 to 22.5W, it can be used to supply power of up to 20 to 22.5W. This is a thermal head for high-speed printing that applies a large amount of power to the heating resistor to create a high temperature! This is also suitable. Furthermore, the specific resistance value of this shelved vanadium thin film resistor is 100F to 5×
Since you can choose from a wide range of 1pi #Q skin, if you set it to a high resistance value, you will need less current to generate heat, and the electrodes can be made thinner, which simplifies the manufacturing process and reduces unevenness. This makes it more resistant to wear. Further, 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, it will be explained based on an example.

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バナジウムV
&〔米国リサーチ社製、99%純度〕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−タル圧力5
×10‐2Torr、基板加熱温度300午0の条件に
て1000Aの厚さの発熱体を作製した。
Example 1 Shelf vanadium V hot-pressed at 1300 qo onto a glazed ceramic substrate that has been thoroughly cleaned in advance
& [manufactured by U.S. Research, 99% purity] using high-frequency bipolar sputtering with a total pressure of 5 argon.
A heating element with a thickness of 1000 A was manufactured under the conditions of ×10-2 Torr and a substrate heating temperature of 300 pm.

この固有抵抗値は約180仏○抑でこの時の面積抵抗は
約180′口であった。この上にチタンを10A、アル
ミニウムを1.5山肌電子ビームで蒸着した後、選択エ
ッチングで4本/肌の分解館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,.の保護層
として電子ビーム蒸着により酸化タンタルを膜厚6山机
蒸着したサーマルヘッドA,2、酸化アルミニウムを膜
厚8〃肌葵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A,4、及び
酸化シリコンを膜厚1.5〆の次いで酸化タンタルを膜
厚6Am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
‐4Tomの条件で1000A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。
This specific resistance value was about 180 degrees Fahrenheit, and the area resistance at this time was about 180 degrees Fahrenheit. On top of this, 10A of titanium and 1.5A of aluminum were deposited using an electron beam, and then selective etching was performed on the thermal head A with 4 pieces/skin disassembly.
.. was formed. Then the thermal heads A, . Thermal head A, 2 has tantalum oxide deposited to a thickness of 6 mm by electron beam evaporation as a protective layer, Thermal head A, 3 has aluminum oxide deposited to a thickness of 8 mm, and magnesium oxide is deposited to a thickness of 5 r. Thermal heads A, 4 and thermal heads A, 5 were prepared in which silicon oxide was deposited in a two-layer structure with a thickness of 1.5 am followed by tantalum oxide with a thickness of 6 am. For comparison, tantalum was targeted by high-frequency bipolar reactive sputtering, and the total pressure of argon and nitrogen was 8 × 10-2 Ton, and the partial pressure of nitrogen was 1 × 10
Thermal head B, . of tantalum nitride heating resistor with a thickness of 1000A under the condition of -4 Tom. was created.

この薄膜をX線回折で分析したところTa2Nであった
。また、固有抵抗値は240〃○のでこの時の面積抵抗
値は24Q′□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6A厚の酸化タンタル保護
層を設けたものB2と酸化シリコン膜を1.5ム川設け
更にその上に6仏の厚の酸化タンタル膜を設けた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
れらのサーマルヘツド‘こ対して、パルス幅6ms 5
0HZの繰り返し電圧を印加し、その供給電力を30分
にIWatt′桝ずつ増加させて腿テスト飾ったときの
抵抗変化率等xl。
When this thin film was analyzed by X-ray diffraction, it was found to be Ta2N. Further, since the specific resistance value was 240〃○, the sheet resistance value at this time was 24Q'□. Then the thermal head B,
.. A protective layer with a two-layer structure in which a tantalum oxide protective layer with a thickness of 6 mm is provided by sputtering B2 and a silicon oxide film of 1.5 mm is provided on top of which a tantalum oxide film with a thickness of 6 mm is provided. I prepared B3. For these thermal heads, the pulse width was 6ms 5
The rate of change in resistance, etc., when a thigh test was performed by repeatedly applying a voltage of 0 Hz and increasing the supplied power by IWatt' every 30 minutes.

。(%)の測定結果を第2図に示す。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−
により作製した棚化バナジウム薄膜発熱抵抗体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1.4〜1.劫音の電力を供給できる。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、棚化バナジウム薄膜発熱抵抗体は
電子ビーム黍着によって作製した酸化タンタル(A,2
)、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とほぼ同程度の結果が得られ、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、棚化バナジ
ウム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
の供給電力は、接触圧により異なるが大体11〜14W
/め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、棚化バナジウム
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、酸化マグネシュウ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。
. (%) measurement results are shown in Figure 2. Here, R is the resistance value before the test, and ΔR is the change in resistance value. sputter
Shelved vanadium thin film heating resistors A, . is about 1.4 to 1.5 mm per unit area compared to tantalum nitride thin film heating resistor B. It can supply the power of Kalaon. In addition, by providing a protective layer, the power that can be supplied per unit area is greatly improved, but the shelved vanadium thin film heating resistor is made of tantalum oxide (A, 2
), aluminum oxide (A, 3), and magnesium oxide (A, 4). Comparable results were obtained and were far superior to thermal heads B and 2, which were made of a tantalum nitride thin film heating resistor with a single protective layer. Thermal heads A and 5 provided with the protective layer have further improved significantly.This increase in the maximum power supply means that in the case of constant power drive, deterioration of the heating resistor due to heat generation phenomenon is reduced. Normally, the power supplied when transmitting thermal energy to thermal recording paper varies depending on the contact pressure, but is approximately 11 to 14 W.
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 required, whereas in the case of a shelved vanadium thin film heating resistor, It can be seen that printing is sufficient with only 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.

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〃肌スパッタし
たサーマルヘッドん2、酸化アルミニウムを膜厚8山肌
スパッタしたサーマルへツドん8、酸化マグネシウムを
膜厚5山肌スパッタ‐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仏のの膜厚
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A歯を用意した。
Example 2 The same thermal heads A, . Thermal head 2 has tantalum oxide sputtered to a thickness of 6 mm as a protective layer, Thermal head 8 has aluminum oxide sputtered to a thickness of 8 mm, and Thermal head 8 has sputtered magnesium oxide to a thickness of 5 mm. Thermal head A teeth were prepared by sputtering a two-layer protective layer having a thickness of 1.5 mm and 1.5 mm of silicon oxide, and 6 mm thick of tantalum oxide.

これらのサーマルヘッドについて実施例1と同じテスト
を行い抵抗変イG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ん
2では19.0W/磯、Aめでは19.0W/柵、A2
4では19.5W/桝、ん5では22.5W/柵であり
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 棚化バナジウムVB2〔米国リサーチ社製純度99%〕
の粉末を100k9/仇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300℃、真空度5xlo‐6
Tonで1000Aの厚さに電子ビームで蒸着した。
These thermal heads were subjected to the same test as in Example 1, and the resistance change G rate was measured. As a result, the power limit values per unit area at which the rate of resistance change rapidly increases are 19.0 W/Iso for A-2, 19.0 W/fence for A-2, and 19.0 W/fence for A-2.
In case 4, it was 19.5 W/mound, and in case 5, it was 22.5 W/fence, which showed very good results. Better results were obtained when the protective layer was prepared by sputtering than by electron beam evaporation. Example 3 Shelved vanadium VB2 [manufactured by American Research, purity 99%]
A tablet is made by pressing the powder at a pressure of 100 k9 or more, and the tablet is placed on a glazed ceramic substrate that has been thoroughly cleaned in advance at a temperature of 300°C and a vacuum of 5xlo-6.
It was deposited by electron beam to a thickness of 1000A.

この固有抵抗値は約750山○仇でこの面積抵抗は約7
50/口であった。次にこの上にチタンを10△、アル
ミニウムを1.5ム川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/肋の分解能をもったパターン
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山肌蒸着したサーマルヘッドC8、
酸化アルミニウムを膜厚8r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〃肌蒸着したサー
マルヘッドC,4、及び酸化シリコン1.5ムの次いで
酸化タンタル6〆m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、抵抗変イG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/柵、
C,2では16.0W/嫌、C,3では165W/松、
C,4では16.5W/協、C,5では19.0W/磯
であった。
This specific resistance value is about 750 mountains, and this area resistance is about 7
It was 50/mouth. Next, titanium (10△) and aluminum (1.5 μm) were evaporated on top of this using an electron beam, and then a pattern with a resolution of 4 lines/rib was formed by selective etching to form thermal heads C, . And so. These thermal heads C, . Thermal head C8 has tantalum oxide deposited as a protective film by electron beam evaporation to a thickness of 6 mounds,
Thermal head C. with aluminum oxide deposited to a thickness of 8r. 3. A thermal head C, 4 in which magnesium oxide was skin-deposited to a thickness of 5 mm, and a thermal head C, 5 in which a two-layer structure of silicon oxide, 1.5 mm, and then tantalum oxide, 6 mm thick, were prepared. The same test as 1 was conducted. As a result, the limit values of power per unit area at which the resistance change G rate increases rapidly are C, . Then 11.0W/fence,
C, 2: 16.0W/no, C, 3: 165W/pine,
At C, 4, it was 16.5 W/Kyo, and at C, 5, it was 19.0 W/Iso.

本実施例の電子ビーム蒸着で作成した棚化バナジウム発
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−により形成しゞ酸化タンタル6ム仇のサ
ーマルヘッドC22、酸化アルミニウム8r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礎、酸化シリコン1.5山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 vanadium heating resistor produced 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 6 µm of tantalum oxide, the thermal head C23 with 8R of aluminum oxide, the foundation of thermal head C with 5 µm of magnesium oxide, and then oxidation of 1.5 µm of silicon oxide. 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、抵抗変イG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、C2では17.0W′桝、C
23では18.0W′柵、C24では18.0W/桝、
C25では20.5W/柵であった。実施例 5 6インチ径の金属バナジウム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 resistance change G rate rapidly increases are 17.0 W' for C2 and 17.0 W' for C2, respectively.
23: 18.0W'fence, C24: 18.0W/masu,
In C25, it was 20.5W/fence. Example 5 A 6 inch diameter metal vanadium 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板を400℃
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。アルゴン十ジボラン
の圧力は3.5×10‐Tom、ジボラン分圧は1.5
×10‐4Tonで高周波2極スパッタにて800Aの
膜厚をつけた。この固有抵抗値は1040山○ので、こ
の時の面積抵抗は1300′口であった。この上にチタ
ンを150△、金を1ムの電子ビームで蒸着した後、選
択エッチングで4本/側分解館をもつサーマルヘッドパ
ターンを形成した。次いで保護膜として酸化アルミニウ
ム.(AI203)loAmをスパッタで種層した。こ
のサーマルヘツド‘こ対して実施例1と同じ加速テスト
をおこなったところ17.5W′柵まで抵抗変化率は±
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インチ径の金属バナジウム坂上に、競結した1′4イ
ンチ径のホウ素板を多数個遣いて表面積比で金属バナジ
ウム:欄素がおよそ1:2になるようにしたターゲット
を用いた。
A thoroughly cleaned glazed ceramic plate is heated to 400°C.
The substrate was heated and active sputtering was performed in an argon and diporane mixed gas atmosphere. The pressure of argon ten diborane is 3.5 × 10-Tom, and the partial pressure of diborane is 1.5
A film thickness of 800A was formed by high-frequency bipolar sputtering at ×10-4Ton. Since this specific resistance value was 1040 mm, the area resistance at this time was 1300'. After evaporating titanium at 150 Δ and gold at 1 μm using an electron beam, selective etching was performed to form a thermal head pattern having four holes per side. Next, aluminum oxide was applied as a protective film. (AI203) loAm was seeded by sputtering. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the resistance change rate was ±± up to 17.5W.
It was within 2%. This example also gave much better results than the thermal head using tantalum nitride in the comparative example. Example 6 A target was used in which a large number of 1'4 inch diameter boron plates were placed on a 6 inch diameter metal vanadium slope so that the surface area ratio of metal vanadium to column element was approximately 1:2. .

充分に洗浄されたグレーズドセラミツクス基板を500
℃に基板加熱してアルゴン圧:3×10‐2Tomで、
R.F.2極でスパッタした。スパッタ率は100A/
分で10分間スパッタしたところ1000Aの膜厚、固
有抵抗値は850仏○弧でこの時の面積抵抗850/口
の薄膜発熱抵抗体が得られた。この上にチタンを30A
、アルミニウムをlAw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(Ta
205)10Aのをスパッタで積層した。このサーマル
ヘツドーこ対して実施例1と同じ加速テストを行ったと
ころ、17.0W/協まで抵抗変化率は±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インチ径の石英血に棚化
バナジウム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 ℃ and the argon pressure was 3×10-2 Tom.
R. F. Sputtering was performed using two electrodes. Sputtering rate is 100A/
When sputtered for 10 minutes, a thin film heating resistor with a film thickness of 1000 A, a specific resistance value of 850 arcs, and a sheet resistance of 850/hole was obtained. 30A titanium on top of this
After aluminum was deposited using an IAw electron beam, a thermal head pattern with a four-line/side resolution was formed by selective etching. Next, tantalum oxide (Ta) was used as a protective film.
205) 10A was laminated by sputtering. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the resistance change rate was within ±2% up to 17.0 W/K.
Much better results were obtained than thermal heads using tantalum nitride. EXAMPLE A 75-inch diameter quartz plate was placed with shelved vanadium powder as a target.

十分に洗浄されたグレーズドセラミックス基板を、基板
加熱20ぴ○、アルゴン分圧5×10‐2Ton、高周
波2極スパッタを行った。スパッタ率を100A/側で
10分間スパツタしたところ固有抵抗値400仏○弧で
この時の面積抵抗値400/口の棚化バナジウム薄膜発
熱抵抗体が得られた。この上にチタンを100A、金を
1山肌電子ビームで蒸着した後、選択エッチングで4本
/肋分解館をもつサーマルヘッドパターンを形成した。
次に550℃で10分間空気中で熱処理したところ発熱
抵抗体の抵抗値400/口から1200/口に増大した
。この発熱抵抗体上に保護膜として酸化マグネシウム(
M幻)を8〃机の厚さにスパツタしてサーマルヘッドD
,2を得た。また、比較の為に上話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6ms、14Wao/桝の矩
形波を継続して印加した時の抵抗変化率測定結果を第3
図に示す。
The thoroughly cleaned glazed ceramic substrate was subjected to high frequency bipolar sputtering under a substrate heating condition of 20 psi and an argon partial pressure of 5.times.10@-2 Ton. When sputtering was carried out for 10 minutes at a sputtering rate of 100 A/side, a shelved vanadium thin film heating resistor with a specific resistance of 400 square arcs and a sheet resistance of 400/hole was obtained. After evaporating titanium at 100A and gold at 100A using an electron beam, a thermal head pattern having 4 ribs/ribs was formed by selective etching.
Next, when heat treated in air at 550° C. for 10 minutes, the resistance value of the heating resistor increased from 400/port to 1200/port. Magnesium oxide (
M phantom) to the thickness of 8th desk and thermal head D
,2 was obtained. For comparison, thermal heads D, . We also prepared The results of measuring the resistance change rate when a rectangular wave of 14 Wao/square was continuously applied to these thermal heads for 6 ms at 50 Hz are shown in the third table.
As shown in the figure.

1ぴ回の印加パルス回数でD,.の抵抗変化率が約11
%であるのに対してD,2は約7.5%であり、熱処理
により抵抗変化が少なくなり安定化した。
The number of applied pulses is D, . The resistance change rate is about 11
%, whereas D,2 was about 7.5%, and the resistance change was reduced and stabilized by heat treatment.

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400′口から350′口に変化した。
Example 8 When the heat treatment in Example 7 was changed to 65,000 yen in Ar for 2 hours, the resistance changed from 400' to 350'.

ここで保護膜として酸化マグネシウム(Mg0)8rm
をスバツタしてサーマルヘッドD,3を得た。
Here, 8rm of magnesium oxide (Mg0) was used as a protective film.
Thermal head D, 3 was obtained by sputtering.

ここで実施例7と同じ耐久テストを行った。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、1×1ぴ回のパルス印力0回数に於い
ても抵抗変イゼ率‘ま約5%だった。
The results are shown in Fig. 3, and the results were better than those of Example 7, and the resistance change rate was about 5% even when the pulse was applied 0 times (1×1 times). Ta.

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

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・・・・・・電気導体。 4・・・・・・保護層。 弟!図 第2図 寛ろ図
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. younger brother! Figure 2 Hiroo diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基板と、該基板上に形成された発熱抵抗体と、該発
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、発熱抵抗体が硼化バナジウムであるこ
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。 6 電子ビーム蒸着によって基板上に硼化薄膜を製造す
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バナ
ジウム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バナジウムを
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 金属バナジウムをターゲツトとし、アルゴンとジ
ボ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 金属バナジウム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. A thermal head having a substrate, a heating resistor formed on the substrate, and an electric conductor for supplying power to the heating resistor, wherein the heating resistor is made of vanadium 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, which has 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 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, which comprises manufacturing a heating resistor of a vanadium boride thin film on a substrate by sputtering. 10. The manufacturing method according to claim 9, wherein the sputtering target is hot-pressed vanadium boride. 11. The manufacturing method according to claim 9, wherein active sputtering is carried out using metal vanadium as a target in a mixed gas atmosphere of argon and diborane. 12. The manufacturing method according to claim 9, wherein metal vanadium 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.
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