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JPS6016083B2 - thermal head - Google Patents
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JPS6016083B2 - thermal head - Google Patents

thermal head

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Publication number
JPS6016083B2
JPS6016083B2 JP52131261A JP13126177A JPS6016083B2 JP S6016083 B2 JPS6016083 B2 JP S6016083B2 JP 52131261 A JP52131261 A JP 52131261A JP 13126177 A JP13126177 A JP 13126177A JP S6016083 B2 JPS6016083 B2 JP S6016083B2
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thermal head
tantalum
manufacturing
sputtering
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】 本発明は棚化タンタル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 tantalum 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
触することにより言己銭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 electric conductor for supplying power to the heating resistors. The device is equipped with a heat generating resistor, and generates heat by passing a current through the corresponding heat generating resistor through an electric conductor so as to obtain the necessary heat pattern according to the information to be recorded. be.

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‘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、閏有抵孔値も250〜
300り○抑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
300こ○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 film heat generating resistors using silver-palladium, and semiconductor heat generating resistors using silicon semiconductor. Among these, thermal heads using thin-film heating resistors have better thermal response, superior heat resistance and thermal shock resistance, longer lifespan, and higher reliability than thick-film heating resistors, semiconductor heating resistors, etc. It has the following characteristics. Conventionally, tantalum nitride has been used for this thin film heating resistor, as it has relatively excellent heat resistance, high reliability, and has a resistance value of 250~
It is particularly widely used because it has a relatively high value of 300 mm and good controllability in production. However, tantalum nitride is rapidly oxidized at high temperatures of about 300° C. or higher, 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 {Si0
2)の耐酸化保護層を設け更にその上に酸化タンタル(
Ta2Q)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くして感熱紙を発
色させる必要があり、従って電力は従釆より増加するこ
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〈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
ーマルヘッドを供給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タンタルを使用
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 {Si0
2) An oxidation-resistant protective layer is provided on top of which tantalum oxide (
Although a wear-resistant layer of Ta2Q) was provided and used as a thermal head, the change in resistance when the thermal head was driven for a long time was not small, and the result 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 results in an increase in electric power compared to the conventional one, and the heating resistor becomes even hotter. Therefore, the 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 provides a thermal head using the above, a 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.

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は棚化タンタルの薄膜発熱抵
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 tantalum.

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, and is made of a good electrical conductor such as aluminum or gold.

又、4は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、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸
化タンタル等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。棚化タンタルの薄膜発熱抵抗体の製造
は、電子ビーム葵着、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、棚化タンタルの粉末を
約100kg′の以上の圧力でプレスして、タブレット
を作り、1×1げ4Ton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。
Further, 4 is a protective layer for the thin film heating resistor and electric conductor, for example, silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, etc. produced by electron beam evaporation, sputtering, etc., or a multilayer structure made by combining these with silk is used. This makes it possible to further extend the life of the thermal head. The thin film heating resistor made of tantalum shelving can be manufactured by both electron beam deposition and sputtering.For production by electron beam evaporation, tantalum shelving powder is pressed under a pressure of about 100 kg' or more. It is possible to make a tablet and deposit it on a substrate kept at a constant temperature in advance in a high vacuum of 1 x 4 tons or more.

一方、スパッタリングで作成するときにはターゲットに
棚化タンタルを使う方法と、棚素と金属タンタルを同時
にターゲットとする方法と、金属タンタルのみをターゲ
ットとして活性スパッタリングを行う方法とがある。棚
化タンタルをターゲットする場合、例えば石英皿等の上
に棚化タンタルを粉末の、枕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、棚素と金属タンタル
を同時にターゲットとする場合には、棚化と金属タンタ
ルを混合するか、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1×10‐3Torr〜5×10‐ITonの
アルゴン雰囲気で行うのがよく、好ましくは1×10‐
衣otr〜1×10‐ITonがよい。ままた、活性ス
パッタリングを行う場合には金属タンタル板などの金属
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‐汀orr〜5×10‐ITo
rrで好ましくは、1×10‐汀orr〜5×10‐2
Ton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 producing by sputtering, there are a method using shelved tantalum as a target, a method using shelved tantalum and metal tantalum as targets at the same time, and a method using active sputtering using only metal tantalum as a target. When targeting shelved tantalum, for example, it can be used as a target by placing the shelved tantalum in a powdered, pillow-like or pressed state on a quartz dish, etc., but it can be used as a target in advance by vacuum hot pressing at 1100 pm or more. It is easier to control sputtering by using a target that has been solidified. In addition, when targeting shelving elements and tantalum metal at the same time, the shelving and tantalum metal can be mixed, or one can be embedded in the other or placed on a part of the surface. In either case, it is best to carry out in an argon atmosphere of 1×10-3 Torr to 5×10-ITon, preferably 1×10-ITon.
Cloth otr~1×10-ITon is good. In addition, when active sputtering is performed, a single metal such as a metal tantalum plate is used as a target in an atmosphere of a mixed gas 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-ITo
rr is preferably 1×10-orr~5×10-2
Ton, diborane is 1 to 10% of the total pressure, preferably 2
~6% is good.

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20000〜500午○の基板加熱を行なうことに
よって基板に対して棚化タンタルの密着性が向上し、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200qC〜650午○
の温度で真空中、大気中又はアルゴンガス等の雰囲気中
で熱処理を行なうことにより、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を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650oo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このため熱処理温度は20000
〜650qoが望ましい。このようにして得られた棚化
タンタル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′めであったのに対して、最大
22〜23W/孫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放して高温
とする高速印字用のサーマルヘッドにも好適である。さ
らこの棚化タンタル薄膜抵抗体の固有抵抗値は80ム○
仇〜5×1び仏○弧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。
Further, by heating the substrate for 20,000 to 500 pm during sputtering or electron beam evaporation, the adhesion of the tantalum shelving to the substrate is improved and the stability of the film is also improved. Furthermore, after sputtering or electron beam evaporation, 200qC~650pm○
By performing heat treatment in a vacuum, air, or atmosphere such as argon gas at a temperature of It is effective against When the heat treatment temperature is below 20,000, 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 650 oo, the change in resistance value occurs suddenly, and substrates such as glass can no longer be used. Due to the above restrictions or difficulty in control, the heat treatment temperature is 20,000 yen.
~650qo is desirable. The thermal head of shelved tantalum obtained in this way is difficult to oxidize and is stable.
While the power usage limit of the conventional thermal head using tantalum nitride was 17 to 18 W' at maximum, it can be used sufficiently for power supply of up to 22 to 23 W/grandson. This is also suitable for a thermal head for high-speed printing, which generates a high temperature by applying a large amount of power to the heating resistor. The specific resistance value of this shelved tantalum thin film resistor is 80μ○
Since you can choose from a wide range of resistance values ranging from 1 to 5 x 1, the current required to generate heat can be reduced by setting a high resistance value, and the electrodes can be made thinner, which simplifies the manufacturing process. , it also becomes more resistant to wear because there are fewer irregularities. 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タンタルTa
&〔米国ペントロン社製、純度99.7%〕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5×10‐2Torr、基板加熱温度200ooの
条件にて700Aの厚さの発熱体を作製した。
Example 1 Shelved tantalum Ta hot-pressed at 1300 qo on a glazed ceramic substrate that had been thoroughly cleaned in advance
& [manufactured by Pentron, USA, purity 99.7%] as a target, a heating element with a thickness of 700A was produced using high frequency bipolar sputtering under conditions of a total argon pressure of 5 x 10-2 Torr and a substrate heating temperature of 200oo. did.

この固有抵抗値は約210一〇功でこの時の面積抵抗は
約300/口であった。この上にチタンを10A、アル
ミニウム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/他の分解能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山肌蒸
着したサーマルヘッドA,2、酸化アルミニウムを膜厚
8ム肌葵着したサーマルヘッドA,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A,4、及び
酸化シリコンを膜厚1.5山川次いで酸化タンタルを膜
厚6ム机の二層構成に蒸着したサーマルヘッドA,5を
用意した。
This specific resistance value was about 21010, and the area resistance at this time was about 300/mouth. After evaporating titanium on this with a 10A and aluminum 1.5mm electron beam, selective etching was performed using thermal heads A, .
was formed. Then the thermal heads A, . Thermal heads A and 2 had tantalum oxide deposited to a thickness of 6 mm by electron beam evaporation as a protective layer, Thermal heads A and 3 had aluminum oxide deposited to a thickness of 8 mm, and magnesium oxide was deposited to a thickness of 5 mm. Thermal heads A and 4 were prepared, and thermal heads A and 5 were prepared in which silicon oxide was deposited in a two-layer structure with a thickness of 1.5 mm and tantalum oxide was deposited in a two-layer structure with a thickness of 6 mm.

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lxlo‐4Tor
rの条件で700A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。
For comparison, tantalum was targeted by high-frequency bipolar reactive sputtering, and the total pressure of argon and nitrogen was 8×10-2Ton, and the partial pressure of nitrogen was lxlo-4Tor.
Thermal heads B, . was created.

この薄膜をX線回折で分析したところTもNであった。
また、固有抵抗値は約245ム○弧でこの時の面積抵抗
値は約350/口であった。次いで該サ−マルヘツドB
,にスパッタリングによって6〃肌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1.5一
肌設け更にその上に6Am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ッド‘こ対して、パルス幅6の
s50HZの繰り返し電圧を印加し、その供給電力を3
び分にIWatt/柵ずつ増加させて加速ストを行つた
ときの抵級化率等xloo(%)の測定結果を第2図に
示す。
When this thin film was analyzed by X-ray diffraction, T was also N.
Further, the specific resistance value was about 245 mm arc, and the area resistance value at this time was about 350/mouth. Then the thermal head B
B, 2, in which a tantalum oxide protective layer with a thickness of 6 am is provided by sputtering on the 2nd layer, and a tantalum oxide film with a thickness of 6 am is further provided on top of that with a silicon oxide film of 1.5 am thick. B3 having layers was prepared. A repeated voltage of 50Hz with a pulse width of 6 was applied to these prepared thermal heads, and the supplied power was increased to 3.
FIG. 2 shows the measurement results of the resistance rate xloo (%) when accelerated strikes were performed with IWatt/fence increasing each time the load was increased.

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タル薄膜発熱
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1.7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. Shelved tantalum thin film heating resistors A, . are tantalum nitride thin film heating resistors B, . It is possible to supply approximately 1.7 times more power per unit area compared to the conventional method.

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、棚化タンタル薄膜発熱
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,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B3とほぼ同程度で、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B2
よりもはるかに優れていた。又、棚化タンタル上に酸化
シリコンを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、棚化タンタル薄膜発熱抵抗
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。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6Am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84肌
スパツ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仏のスパツタしたサーマルへッドん4、及び酸
化シリコン1.5仏の次いで酸化タンタル6ム仇の膜厚
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るを用意した。
In addition, by providing a protective layer, the power that can be supplied per unit area is greatly improved, but the shelved tantalum thin film heating resistor is made of tantalum oxide (A,2) produced by electron beam evaporation, aluminum oxide ( A, 3), even when only one protective layer of magnesium oxide (A, 4) is used, the thermal head B3, which is a tantalum nitride thin film heating resistor, has two protective layers, and the thermal head B3 has two protective layers. Thermal head B2 of tantalum nitride thin film heating resistor having
It was much better than that. Further, the thermal heads A and 5, in which a two-layer protective layer of silicon oxide and tantalum oxide was provided on the shelved tantalum, were 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. usually,
The power supplied when transmitting thermal energy to thermal recording paper varies depending on the contact pressure, but approximately 11 to 14 W/W is sufficient, so in the case of tantalum nitride thin film heating resistors, two layers such as a combination of silicon oxide and tantalum oxide are used. In contrast, in the case of shelved tantalum thin film heating resistors, only one protective layer such as tantalum oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, etc. is sufficient for printing, and two protective layers are required. It can be seen that if there is, the lifespan will be further extended. Example 2 The same thermal heads A, . Thermal head 2 has tantalum oxide sputtered to a thickness of 6 Am as a protective layer, Thermal head 3 has sputtered aluminum oxide to a thickness of 84 mm, and Thermal head has sputtered magnesium oxide to a thickness of 5 mm. Thermal head A was prepared by sputtering a two-layer protective layer of 1.5 μm of silicon oxide and 6 μm 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ん2
では20.5W/桝、A匁では21W/地、A凶では2
1W/協、ん5では23W′柵であり非常に良好な結果
を示した。実施例 3 棚化タンタルTaB〔米国ペントロン社製、純度99.
7%〕の粉末を100k9/均以上でプレスしたグブレ
ットを作成し、あらかじめ充分に洗浄されたグレーズド
セラミツクス基板上に基板加熱300℃、真空度5×1
0‐6Tom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 to measure the rate of change in resistance. As a result, the power limit per unit area at which the rate of resistance change rapidly increases is 2
20.5W/masu for A momme, 21W/ground for A momme, 2 for Akyo.
1W/Kyo, N5 was a 23W' fence and showed very good results. Example 3 Shelved tantalum TaB [manufactured by Pentron, USA, purity 99.
7%] powder was pressed at 100k9/yen or higher, and the substrate was heated to 300°C and the vacuum level was 5x1 on a glazed ceramic substrate that had been thoroughly cleaned in advance.
It was deposited by electron beam to a thickness of 1000A at 0-6 Tom.

この固有抵抗値は約600山○弧でこの時の面積抵抗は
約600′口であった。次にこの上にチタンを10A、
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/脚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仏の蒸着したサーマルヘッド
C,2、酸化アルミニウムを膜厚8山肌黍着したサーマ
ルヘッドC,3、酸化マグネシウムを膜厚5山肌蒸着し
たサーマルヘッドC,4、及び酸化シリコン1.5ム肌
次いで酸化タンタル6仏の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
りの電力限界値はそれぞれ、C,.では11W′紘、C
,2では18.0W′磯、C,3では18.5W/孫、
C,4では18.5W′松、C,5では20.5W/地
であった。
This specific resistance value was about 600 arcs, and the area resistance at this time was about 600'. Next, add 10A of titanium on top of this.
After depositing aluminum with an electron beam of 1.5 french, selective etching is performed to form a pattern with a resolution of 4 lines/leg, and thermal heads C, . And so. This thermal head C, . Thermal head C, 2 has tantalum oxide deposited as a protective film to a thickness of 6 mounds by electron beam evaporation, Thermal head C, 3 has aluminum oxide deposited in a film thickness of 8 mounds, Magnesium oxide is evaporated to a film thickness of 5 mounds. A thermal head C, 4 and a thermal head C, 5 having a two-layer structure of 1.5 μm of silicon oxide and 6 μm of tantalum oxide deposited were prepared, and the same tests as in Example 1 were conducted. As a result, the power limits per unit area at which the rate of resistance change rapidly increases are C, . Then 11W'Hiro, C
, 2 is 18.0W'Iso, C, 3 is 18.5W/Son,
It was 18.5W/ground for C.4 and 20.5W/ground for C.5.

本実施例の電子ビーム蒸着で作成した棚化タンタル発熱
抵抗体も窒化タンタル発熱抵抗体より非常に良かつた。
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
層をスパッタ一により形成し、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8一机のサーマ
ルヘッドC23、酸化マグネシュウム5ム凧のサーマル
ヘッドC扱、酸化シリコン1.5ムの次いで酸化タンタ
ル6A机の二層構成としたサーマルヘッドC25を用意
した。
The shelved tantalum 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, and the thermal head C22 was made of tantalum oxide with 6 μm, the thermal head C23 was made with 8 μm of aluminum oxide, the thermal head C was treated with 5 μm of magnesium oxide, and the thermal head C was treated with 1.5 μm of silicon oxide. Next, a thermal head C25 having a two-layer structure of tantalum oxide 6A 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、C2では19.5W/柵、C2
3では20.0W/柵、C24では20.0W/の、C
25では22W/めであった。実施例 5 6インチ径の金属タンタル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 19.5 W/fence for C2 and 19.5 W/fence for C2, respectively.
20.0W/fence for 3, 20.0W/fence for C24, C
25, it was 22W/me. Example 5 A 6 inch diameter tantalum metal plate was used as a target.

充分に洗浄されたグレーズドセラミツクス基板を400
℃に基板加熱してアルゴンジボラン混合ガス雰囲気中で
活性スパッタリングを行った。アルゴン+ジポランの圧
力は3.5×10‐沖orr、ジボラン分圧は1.5×
10‐4Torrで高周波2極スパッタにて1000A
の膜厚をつけた。この固有低抗値は500ム○肌でこの
時の面積抵抗は500/口であった。この上にバナジウ
ムを100A金を1山肌電子ビームで蒸着した後、選択
エッチング0で4本/肋分解能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)10り仇をスパッタで積層した。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21W/のまで抵抗変化率は±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 66インチ蚤の金属タンタル坂上に、暁結した1
/4インチ径のホウ素板を多数個置いて表面積比で金属
タンタル: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。
Thoroughly cleaned glazed ceramic substrate
The substrate was heated to 0.degree. C. and active sputtering was performed in an argon diborane mixed gas atmosphere. The pressure of argon + diporane is 3.5 × 10-orr, and the partial pressure of diborane is 1.5 ×
1000A with high frequency bipolar sputtering at 10-4 Torr
A film thickness of . This inherent low resistance value was 500 mm○ skin, and the area resistance at this time was 500/mouth. After evaporating vanadium and 100A gold using a one-column electron beam, a thermal head pattern having a resolution of 4 lines/rib was formed using zero selective etching. Next, 10 layers of aluminum oxide (AI203) were deposited as a protective film 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 21 W/. This example also gave much better results than the thermal head using tantalum nitride in the comparative example. Example 1 dawned on a 66 inch flea metal tantalum slope
A target was used in which a large number of boron plates with a diameter of /4 inch were placed so that the surface area ratio of tantalum metal to shelf element was approximately 1:2.

充分し、洗浄されたグレーズドセラミックス基板を50
0qoに基板加熱してアルゴン圧;3×10‐2Tor
rで、R・F・2極でスパッタした。スパッタ率は12
0A/分でスパツタして800人の膜厚、固有抵抗値は
1200ム○仇でこの時の面積抵抗1500′口の薄膜
発熱抵抗体が得られた。この上にチタ.ンを10Aアル
ミニウムを1山肌電子ビームで蒸着した後、選択エッチ
ングで4本/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(Ta205
)loAmをスパッタで積層した。
50 ml of thoroughly cleaned glazed ceramic substrates
Heating the substrate to 0qo and argon pressure: 3 x 10-2 Tor
Sputtering was performed using R, F, and two poles. Sputter rate is 12
By sputtering at 0 A/min, a thin film heating resistor with a film thickness of 800 mm, a specific resistance value of 1200 μm, and a sheet resistance of 1500 μm was obtained. Chita on top of this. A thermal head pattern with a resolution of 4 lines/side was formed by selective etching. Next, tantalum oxide (Ta205) was used as a protective film.
) loAm was laminated by sputtering.

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19.5W/嫌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
英皿に棚化タンタルの粉末を置いてターゲットとした。
When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the resistance change rate was 2.
%, much better results were obtained than thermal heads using tantalum nitride. Example A shelved tantalum 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セラミックス基板を、基板加
熱200q○、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/mi
nで10分間スパッタしたところ固有抵抗値400ム○
仇でこの時の面積抵抗400/□の棚化タンタル薄膜発
熱抵抗体が得られた。この上にチタンを100A、金を
1仏仇電子ビームで蒸着した後、選択エッチングで4本
/柳分解館をもつサーマルヘッドパターンを形成した。
次に55000でlq時間空気中で熱処理したところ、
発熱抵抗体の抵抗値は400/口から1000′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(Mg○)を8り肌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6肌s、15Wa比
/柵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。
High-frequency bipolar sputtering was performed on the thoroughly cleaned glazed ceramic substrate with substrate heating of 200 q○ and argon partial pressure of 5×10 −2 Ton. Sputter rate 100A/mi
After sputtering with n for 10 minutes, the specific resistance value was 400 μm○
At this time, a shelved tantalum thin film heating resistor with a sheet resistance of 400/□ was obtained. After evaporating titanium at 100A and gold at 100A using an electron beam, selective etching was performed to form a thermal head pattern having 4 wires/willow disassembly.
Next, heat treatment was performed in air at 55,000 liters for 1q hours.
The resistance value of the heating resistor increased from 400/hole to 1000'/hole. Thermal heads D and 2 were obtained by sputtering magnesium oxide (Mg◯) as a protective film onto the heat generating resistor to a thickness of 8 cm. For comparison, thermal heads D, . We also prepared FIG. 3 shows the measurement results of the resistance change rate when a rectangular wave of 50 Hz, 6 seconds, 15 Wa ratio/fence was continuously applied to these thermal heads.

1び回の印加パルス回数でD,.の抵抗変化率が12%
であるのに対してD,2は6%であり熱処理により抵抗
変化が少なくなり安定化した。
D, . with one application pulse number. The resistance change rate is 12%
On the other hand, D,2 was 6%, 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650℃で2時間に変えた
ところ抵抗は350/口に変化した。
Example 8 When the heat treatment in Example 7 was changed to 650° C. for 2 hours in Ar, the resistance changed to 350/mouth.

ここで保護膜として酸化マグネシゥム(Mや)8〃mを
スパツタしてサーマルヘッドD,3を得た。ここで実施
例7と同じ耐久テストを行った。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び回のパルス印加回数に於いても低抗変イゼ鞠ま2%
だった。
Here, 8 m of magnesium oxide (M) was sputtered as a protective film to obtain thermal heads D and 3. Here, the same durability test as in Example 7 was conducted. The results are shown in FIG. 3, and the results are better than those of Example 7, with 1
Low resistance change by 2% even with one pulse application
was.

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

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。 寿l図 募る図 第2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. Longevity drawing drawing drawing 2

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、発熱抵抗体が硼化タンタルであること
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つ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つて基板上に硼化タン
タル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タルをホ
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 金属タンタルをターゲツトとし、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なう
特許請求の範囲第9項記載の製造方法。 12 金属タンタル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なう特
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
ないながらスパツタリングを行な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
熱処理を行な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 tantalum 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 made of a tantalum boride thin film on a substrate by sputtering. 10. The manufacturing method according to claim 9, wherein the sputtering target is hot-pressed tantalum boride. 11. The manufacturing method according to claim 9, wherein active sputtering is performed using tantalum metal as a target in a mixed gas atmosphere of argon and diborane. 12. The manufacturing method according to claim 9, wherein tantalum metal 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 the sputtering is performed in an argon atmosphere. 14 Claim 9, in which sputtering is performed while heating the substrate at 200°C to 500°C.
The manufacturing method according to Items 1 to 13. 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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