JPS6016084B2 - thermal head - Google Patents
thermal headInfo
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- JPS6016084B2 JPS6016084B2 JP52131262A JP13126277A JPS6016084B2 JP S6016084 B2 JPS6016084 B2 JP S6016084B2 JP 52131262 A JP52131262 A JP 52131262A JP 13126277 A JP13126277 A JP 13126277A JP S6016084 B2 JPS6016084 B2 JP S6016084B2
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- thermal head
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- Electronic Switches (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は棚化チタ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 titanium 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 electric conductor for supplying power to the heating resistors. Recording is performed by applying a current to the corresponding heat-generating resistor through an electric conductor to generate heat so as to obtain a necessary thermal pattern according to the information to be recorded, and bringing the heat-generating resistor into contact with the recording medium.
そこに用いられる発熱抵抗体しては、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
いた淳膜発熱抵抗体、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、耐熱衝撃性に殴れ、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250〜30
0rQ弧と比較的高い値で製造の制御性をよいため、特
に多く用いられている。しかるに窒化タンタルは約30
0℃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 made of tantalum nitride, nichrome, etc., film 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, better 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 as a thin film heating resistor because it has relatively excellent heat resistance, high reliability, and a specific resistance value of 250 to 30.
It is particularly widely used because it has a relatively high value of 0rQ arc and improves manufacturing controllability. However, tantalum nitride is about 30
When exposed to high temperatures of 0° C. or higher, it is rapidly oxidized and its resistance value increases rapidly, 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(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くして感熱紙を発色
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。また窒化タンタルの面積抵抗は、通
常500/口前後で、サーマルヘッドとして特に大きく
した場合でも1000/□程度であり更に抵抗値を大き
くするためにはトリミングを行なったり、濃厚を薄くす
る等の方法を用いるが、その降製造工程が複雑になった
り、寿命に対して悪影響を生じたりする等の欠点が発生
する。このように窒化タンタル薄膜発熱抵抗体では面積
抵抗を大きくとれないため、抵抗体を加熱するだけの電
力を供給するためには必然的に電流が大きくなり、電極
や配線に使用する電気導体の抵抗値が問題になる。即ち
、薄膜発熱抵抗体の抵抗値に対して電気導体の抵抗値が
無視できなくなるから、抵抗体に接続された各電気導体
の距離の差異により各抵抗体の発熱量が異なってしまい
、記録パターンに濃度差が生じ記録品質が劣る。更に記
録密度を上げるため、薄膜発熱抵抗体の大きさを小さく
すると、薄膜発熱抵抗体の面積抵抗値は不変で電気導体
の抵抗値のみ増大するから、電気導体における電力消費
が問題になるし、又これを避けるために電気導体の厚さ
を極端に大きくすると構造上大きな不都合が生じること
になる。又電流が大きいことは加熱用電源、スイッチン
グ回路等の容量を大きくしなければならない等の不都合
も生じる。本発明は上記の点を改良して、酸化されにく
く抵抗値が安定で、比抵抗を高い値まで選択できる薄膜
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
て棚化チタ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。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 requires more power than before, and the heating resistor becomes even hotter. Lifespan becomes shorter. Therefore, there is a demand for a heating resistor with even higher heat resistance. In addition, the sheet resistance of tantalum nitride is usually around 500/square, and even when it is made especially large as a thermal head, it is around 1000/□. In order to further increase the resistance value, methods such as trimming or thinning the thick layer are required. However, there are disadvantages such as complicating the manufacturing process and adversely affecting the product life. In this way, tantalum nitride thin film heating resistors cannot have a large sheet resistance, so in order to supply enough power to heat the resistor, a large current is required, and the resistance of the electrical conductor used for electrodes and wiring increases. Value matters. In other words, since the resistance value of the electrical conductor cannot be ignored compared to the resistance value of the thin-film heating resistor, the amount of heat generated by each resistor will differ due to the difference in the distance between each electrical conductor connected to the resistor, and the recorded pattern will vary. There will be a difference in density between the images and the recording quality will be poor. Furthermore, if the size of the thin film heating resistor is reduced in order to increase the recording density, the sheet resistance value of the thin film heating resistor remains unchanged and only the resistance value of the electrical conductor increases, so power consumption in the electrical conductor becomes a problem. Moreover, if the thickness of the electric conductor is made extremely large in order to avoid this, a major structural problem will occur. In addition, the large current also causes disadvantages such as the need to increase the capacity of the heating power source, switching circuit, etc. The present invention aims to improve the above-mentioned points and provide a thermal head having a thin film heating resistor that is resistant to oxidation, has a stable resistance value, and allows the specific resistance to be selected up to a high value. , a thermal head using shelved titanium as a thin film heating resistor, a combination with a protective film covering the heating element, and a method for manufacturing the thin film heating resistor.
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
ーズドセラミツクのような電気的な絶縁物で形成された
基板である。2は棚化チタンの薄膜発熱抵抗体である。A detailed description will be given below with reference to the drawings. 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. Reference numeral 1 in the figure is a substrate made of an electrically insulating material such as ceramic glass or glazed ceramic. 2 is a thin film heating resistor made of titanium shelving.
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組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。棚化チタ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、棚化チタンの粉末を約100k
9/が以上の圧力でプレスしてタブレットを作り、1×
10‐4Ton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。4 is a protective layer for the thin film heat generating resistor and electric conductor, for example, a multilayer structure made of silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, etc., or a combination of these, manufactured by electron beam evaporation, sputtering, etc., is used. This makes it possible to further extend the life of the thermal head. Both electron beam evaporation and sputtering can be used to manufacture a thin film heating resistor made of titanium shelving, and manufacturing by electron beam evaporation requires approximately 100 kg of titanium shelving powder.
Press with pressure above 9/ to make a tablet, 1x
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 tons or more.
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
化チタンを使う方法と、棚素と金属チタンを同時にター
ゲットとする方法と、金属チタ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。棚化チタン
をターゲットとする場合、例えば石英皿等の上に馴化チ
タ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1100午○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。また側素と金属を同時にターゲットとする
場合には側素と金属チタンを混合するか、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‐汀orr〜1×10‐ITonがよ
い。また活性スパッタリングを行う場合には金属チタン
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‐汀on〜5×1
0‐ITorrで好ましくは、1×10‐2Ton〜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
は電子ビーム黍着中に於いて200℃〜500qoの基
板加熱を行うことによって基板に対して棚化チタンの密
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午
C〜650℃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200oo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200〜6
50qoが望ましい。このようにして得られた棚化チタ
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/協であったのに対して、最大松〜2
3W/桝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
の棚化チタン薄膜抵抗体の固有抵抗値は200山○抑〜
5×1ぴ仏○仇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。On the other hand, when manufacturing by sputtering, there are a method using shelved titanium as a target, a method using shelved titanium and metallic titanium as targets at the same time, and a method using active sputtering using only metallic titanium as a target. When using shelved titanium as a target, for example, it can be used as a target by placing the conditioned titanium in a powder state or pressed state on a quartz dish, etc., but it can be used as a target by placing the conditioned titanium in a powder state or a pressed state on a quartz dish, etc. It is easier to control sputtering by using a target that has been adjusted. In addition, in the case where a side element and a metal are used as targets at the same time, the side element and metal titanium can be mixed together, or one can be embedded in the other or placed 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-ITon. In addition, when performing active sputtering, a single metal such as a metal titanium 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 1 × 10 - 5 on - 5. ×1
0-ITorr, preferably 1×10-2Ton to 5
×10-2 Ton, diborane should be 1 to 10%, preferably 2 to 6%, of the total pressure. Furthermore, heating the substrate to 200 DEG C. to 500 qo during sputtering or electron beam deposition improves the adhesion of the titanium shelving to the substrate and is 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°C to 650°C in vacuum, air, or an atmosphere such as argon gas. It also increases stability when used as a head, which has an effect on longevity. If the heat treatment temperature is below 200°C, the change in resistance value will be very small and a long heat treatment time will be required.If the heat treatment temperature is above 650°C, the change in resistance value will occur rapidly or it may become unusable with substrates such as glass. Due to restrictions or difficulty in control, the heat treatment temperature is 200~6.
50qo is desirable. The shelved titanium thermal head obtained in this way is stable and resistant to oxidation, and the power consumption limit of the conventional thermal head using tantalum nitride was 17 to 18 W/K, while the maximum Matsu~2
It can also be used for power supply of 3W/tub. This is also suitable for a thermal head for high-speed printing, in which a large amount of power is applied to the heating resistor to raise the temperature to a high temperature. Furthermore, the specific resistance value of this shelved titanium thin film resistor is less than 200 mountains.
Since you can choose from a wide range of 5 x 1 resistance values, if you set 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. It also becomes more resistant to abrasion as it reduces the amount of friction. 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, 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1300午○でホットプレスした棚化チタン〔Ti
B、三溝和化学薬品製、Ti船.70%、B30.72
%〕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‐なorr、基板加熱温度
200午○の条件にて400Aの厚さの発熱体を作製し
た。Example 1 Shelved titanium [Ti
B. Manufactured by Sanmizo Kagakuyaku, Ti ship. 70%, B30.72
%], a heating element with a thickness of 400 A was produced by high-frequency bipolar sputtering under the conditions of a total argon pressure of 5 x 10-orr and a substrate heating temperature of 200 pm.
この固有抵抗値は約360ム○弧でこの時の面積抵抗は
約900/口であった。この上にチタンを10A、アル
ミニウムを15仏の電子ビームで蒸着した後、選択エッ
チングで4本/側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仏肌蒸
着したサーマルヘッドA,2、酸化アルミニウムを膜厚
8ムの黍着したサーマルヘッドA.3、酸化マグネシウ
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1.5一肌次いで酸化タンタルを膜厚
6〃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。This specific resistance value was about 360 mm arc, and the area resistance at this time was about 900/mouth. After evaporating titanium and aluminum using an electron beam of 10A and 15A, selective etching was performed using a thermal head A with a resolution of 4 lines/side.
was formed. Then the thermal heads A, . Thermal heads A and 2 have a protective layer of tantalum oxide deposited on them by electron beam evaporation to a thickness of 6 mm, and thermal head A.2 has a protective layer of aluminum oxide deposited to a thickness of 8 mm. 3. Thermal head A, 4 in which magnesium oxide was vapor-deposited to a film thickness of 5 mm, and thermal head A, 5 in which silicon oxide was vapor-deposited in a two-layer structure with a film thickness of 1.5 mm and tantalum oxide to a film thickness of 6 mm. prepared.
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×lo‐4Tom
の条件で400A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 × 10-2 Ton, and the partial pressure of nitrogen was 1 × lo-4 Tom.
Thermal heads B, . was created.
この薄膜をX線回折で分析したところTaがであった。
また固有抵抗値は240#○抑でこの時の面積抵抗値は
600/口であった。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仏の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仏肌設
け更にその上に6山机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B,3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肌s
50HZの繰り返し電圧を印加し、その供聯合電力を3
■針こIWatt/柵ずつ増加させて加速テストを行っ
たときの抵抗例率等xl。。(%)帆船果を第側こ示す
。Analysis of this thin film by X-ray diffraction revealed Ta.
Further, the specific resistance value was 240 #○, and the area resistance value at this time was 600/mouth. Next, the thermal heads B, . B, 2 has a tantalum oxide protective layer with a thickness of 6 cm by sputtering, and a two-layer structure with a tantalum oxide film with a thickness of 6 cm on top of which a silicon oxide film has a thickness of 1.5 cm. Samples B and 3 having a protective layer were prepared. These thermal heads were prepared with a pulse width of 6 seconds.
Apply a repeated voltage of 50Hz, and the combined power is 3
■Resistance rate, etc. xl when accelerating tests are performed by increasing the needle IWatt/fence. . (%) Show the results of the sailing boat.
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チタン薄膜発熱抵
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.針音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 titanium thin film heating resistors A, . are tantalum nitride thin film heating resistors B, . Approximately 1. Can supply electricity for needle sounds.
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、棚化チタン薄膜発熱抵
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,2)、酸化アルミニウム(A,3)、酸化マグネシ
ウム(ん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とほぼ同等であり、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、棚化チタン上に酸化シリ
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。In addition, by providing a protective layer, the power that can be supplied per unit area is greatly improved, but the shelved titanium thin film heating resistor is made of tantalum oxide (tantalum oxide) made by electron beam evaporation.
Even when using only one protective layer of A, 2), aluminum oxide (A, 3), and magnesium oxide (N 4),
It was almost equivalent to thermal head B3, which is a tantalum nitride thin film heating resistor having two protective layers, and was far superior to thermal head B2, which is a tantalum nitride thin film heating resistor having one protective layer. In addition, thermal heads A and 5, which have two protective layers of silicon oxide and tantalum oxide on shelved titanium, 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.
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、援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、棚化チタン薄膜発熱抵
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6仏のスパ
ッタしたサーマルヘツドん2、酸化アルミニウムを膜厚
8一肌スパツタしたサーマルへッドん3、酸化マグネシ
ウムを膜厚5r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〃m次いで酸化タンタル6〃机
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舞を用意した。Normally, 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 a tantalum nitride thin film heating resistor, a combination of silicon oxide and tantalum oxide, etc. While a two-layer protective layer is essential, in the case of shelved titanium thin film heating resistors, printing can be achieved with just one protective layer such as tantalum oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, etc. It can be seen that the presence of layers further extends the lifespan. Example 2 The same thermal head A as prepared in Example 1,
.. 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, and thermal head is sputtered with magnesium oxide to a thickness of 5 mm. Dodon 4,
A thermal head A was prepared in which a two-layer protective layer was formed by sputtering to a thickness of 1.5 m of silicon oxide and 6 m 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A2
2では18W/柵、A23では18.5W/桝、ん4で
は19.0W/協、ん5では23W/めであり非常に良
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
棚化チタン〔TiB2、三鰹和化学薬品製、Ti687
0%、B30.72%〕の粉末を100k9/均以上で
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30ぴ
○、真空度5×10‐6Tonで1000Aの厚さに電
子ビームで黍着した。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 value per unit area at which the rate of resistance change rapidly increases is A2.
2 was 18 W/fence, A23 was 18.5 W/m, N4 was 19.0 W/m, and N5 was 23 W/m, showing very good results. Better results were obtained when the protective layer was prepared by sputtering than by electron beam evaporation. Example 3 Shelf titanium [TiB2, manufactured by Mitatsunowa Chemicals, Ti687
0%, B30.72%] powder was pressed at 100k9/yen or more to make a tablet, and the tablet was placed on a glazed ceramic substrate that had been thoroughly cleaned in advance at 1000 A with a substrate heating of 30 psi and a vacuum of 5 x 10-6 Ton. The thickness was deposited using an electron beam.
この固有抵抗値は約1000山○伽でこの時の面積抵抗
は約1000/□であった。次にこの上にチタンを10
A、アルミニウムを1.5A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/側この分解能をもっ
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仏仇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山凧蒸着したサ
ーマルヘッドC,3、酸化マグネシウムを膜厚5〆の蒸
着したサーマルヘッドC,4、及び酸化シリコン1.5
A仇次いで酸化タンタル6ム机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10.5
W/協、C.2では16.0W′柵、C,3では16.
5W′柵、C.4では16.5W/嫌、C,5では19
.5W/めであった。This specific resistance value was about 1000 yen, and the area resistance at this time was about 1000/□. Next, add 10 titanium on top of this.
A. After depositing aluminum using a 1.5A electron beam, a pattern with this resolution of 4 lines/side is formed by selective etching, and thermal heads C, . And so. These thermal heads C, . Thermal head C, 2 has tantalum oxide deposited to a thickness of 6 mm as a protective film by electron beam evaporation, Thermal head C, 3 has aluminum oxide deposited to a thickness of 8 mm, Magnesium oxide is evaporated to a thickness of 5 mm. thermal head C,4, and silicon oxide 1.5
The same test as in Example 1 was conducted using a thermal head C, which was deposited on a two-layer structure of tantalum oxide (A) and tantalum oxide (6). As a result, the limit values of power per unit area at which the resistance change rate increases rapidly are C, . So 10.5
W/Kyo, C. 2 is 16.0W' fence, C, 3 is 16.
5W' fence, C. 4: 16.5W/no, C, 5: 19
.. It was 5W/me.
本実施例の電子ビーム蒸着で作成した棚化発熱抵抗体も
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
層をスパッタ一により形成し、酸化タンタル6山肌のサ
ーマルヘッドC22、酸化アルミニウム8r仇のサーマ
ルヘッドC23、酸化マグネシウム5rmのサーマルヘ
ッドC24、酸化シリコン1.5仏肌次いで酸化タンタ
ル6〃肌の二層構成としたサーマルヘッドC25を用意
した。The shelved 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 of tantalum oxide 6 ridge, thermal head C23 of aluminum oxide 8r, thermal head C24 of magnesium oxide 5rm, silicon oxide 1.5 rm, then tantalum oxide 6. A thermal head C25 having a two-layer skin structure was prepared.
これらのサーマルヘッド‘こ対して実施例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, and the rate of change in resistance was measured.
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18.5W/協、C2
3では19W/桝、C24では20W/磯、C濁では2
2W′めであった。実施例 6
6インチ径の金属チタ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/co for C2 and 18.5 W/co for C2, respectively.
3: 19W/masu, C24: 20W/iso, C: 2
It was 2W'. Example 6 A 6 inch diameter metal titanium 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
℃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おこなった。アルゴン十ジボラ
ンの圧力は3.5×10‐汀orr、ジボラン分圧は1
.5×10‐4Tonで高周波2極スパッタにて800
Aの膜厚をつけた。この固有抵抗値は磯or○肌でこの
時の面積抵抗は1100/□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/側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(AI2Q)10ム肌をスパッタで積層した。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
おこなったところ20W/桝まで抵抗変化率は±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インチ径の金属チタン板上に、暁結した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
チタン: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
The substrate was heated to 0.degree. C. and active sputtering was performed in an argon/diborane mixed gas atmosphere. The pressure of argon diborane is 3.5×10-orr, and the partial pressure of diborane is 1
.. 800 with high frequency bipolar sputtering at 5×10-4Ton
The film thickness was set to A. The specific resistance value was 1100/□ on the surface of a rocky surface. After evaporating vanadium at 100A and gold using an electron beam at 1Am,
A thermal head pattern with a four-line/side resolution was formed by selective etching. Next, a 10 μm layer of aluminum oxide (AI2Q) was deposited as a protective film by sputtering. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the rate of change in resistance was within ±2% up to 20 W/square. This example also gave much better results than the thermal head using tantalum nitride in the comparative example.
Example 1 was deposited on a 66-inch diameter titanium plate.
A target was used in which a large number of boron plates with a diameter of /4 inch were used so that the surface area ratio of titanium metal to shelf 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
00に基板加熱してアルゴン圧;3×1げびonで、R
.F.2極でスバッタした。スパッタ率は100A/分
で10分間スパツタしたところ1000Aの膜厚、固有
抵抗値1500仏○弧でこの時の固有抵抗値1500/
□の薄膜発熱抵抗体が得られた。この上にチタンを10
A、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)10仏のをスパッタで鍵層した。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行った
ところ18.5W/柵まで抵抗変化率は±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 7
,5インチ径の石英皿に棚化チタンの粉末を置
いてターゲットとした。十分に洗浄されたグレーズドセ
ラミツクス基板を、基板加熱20000、アルゴン分圧
5×10‐2Tomで高周波2極スパッタを行った。ス
パッタ率を150A/minで6分間スパツタしたとこ
ろ固有抵抗値990仏○仇でこの時の面積抵抗1100
/口の棚化チタ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仏の電子ビームで蒸着した後
、選択エッチングで4本/肌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1餌時間空気中
で熱処理したところ、発熱抵抗体の抵抗値は1100/
口から1800/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山肌の厚さ
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6ms、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。500 thoroughly cleaned glazed ceramic substrates
Heating the substrate to 0.00 and argon pressure; R
.. F. It crashed at two poles. The sputtering rate was 100A/min for 10 minutes, the film thickness was 1000A, the specific resistance was 1500F, and the specific resistance at this time was 1500/min.
A thin film heating resistor of □ was obtained. 10 titanium on top of this
A: Aluminum was deposited using an electron beam over a single peak, and then selectively etched to form a thermal head pattern with a four-line/side resolution. Next, as a protective film, tantalum oxide (
Ta205) A key layer of 10 pieces was formed 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 18.5W/fence.
Much better results were obtained than thermal heads using tantalum nitride. Example 7
, Shelved titanium powder was placed in a 5-inch diameter quartz dish as a target. A thoroughly cleaned glazed ceramic substrate was subjected to high-frequency bipolar sputtering at a substrate heating temperature of 20,000 ℃ and an argon partial pressure of 5×10 −2 Tom. When sputtering was performed for 6 minutes at a sputtering rate of 150 A/min, the specific resistance was 990, and the area resistance at this time was 1100.
A shelved titanium thin film heating resistor with a diameter of 1/2 mm was obtained. After evaporating titanium with an electron beam of 100 A and gold with an electron beam of 1 F, a thermal head pattern having 4 lines/skin separation area was formed by selective etching. Next, when heat treated in air at 550℃ for 1 hour, the resistance value of the heating resistor was 1100/
It increased from mouth to 1800/mouth. Thermal heads D and 2 were obtained by sputtering magnesium oxide (Mg◯) as a protective film onto the heating resistor to a thickness of 8 mounds. For comparison, thermal heads D, . We also prepared 50Hz to these thermal heads
FIG. 3 shows the measurement results of the resistance change rate when a rectangular wave of 15 Wa ratio/fence was continuously applied for 6 ms.
5×1ぴ回の印加パルス回数でD,.の抵抗変化率が1
2%以上であるのに対してD8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 the number of applied pulses of 5×1 times. The rate of change in resistance is 1
While it was 2% or more, D8 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65000で2
時間に変えたところ抵抗は1100/口から1000/
口に変化した。Example 8 The heat treatment of Example 7 was performed at 65,000 in Ar for 2
When I changed it to time, the resistance was 1100/1000/from the mouth.
It changed into a mouth.
ここで保護膜として酸化マグネシウム(Mg0)8山肌
をスパツタしてサーマルヘッドD,3を得た。Here, 8 mounds of magnesium oxide (Mg0) were sputtered as a protective film to obtain thermal heads D and 3.
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、5×1ぴ回のパルス印加回数に於いて
も抵抗変化率は4%以下だった。The results are shown in FIG. 3, and the results were better than those of Example 7, and the rate of change in resistance was 4% or less even when 5×1 pulses were applied.
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。
第ー図
第2図
寿ろ図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. Figure 2 Figure 2
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、発熱抵抗体が硼化チタンであることを
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チタン薄膜を
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チタ
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チタンをホツ
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 金属チタンをターゲツトとし、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 金属チタ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 titanium 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 titanium 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 titanium boride thin film on a substrate by sputtering. 10. The manufacturing method according to claim 9, wherein the sputtering target is hot-pressed titanium boride. 11. The manufacturing method according to claim 9, in which active sputtering is performed in a mixed gas atmosphere of argon and diborane using metallic titanium as a target. 12. The manufacturing method according to claim 9, wherein titanium 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 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 |
|---|---|---|---|
| JP52131262A JPS6016084B2 (en) | 1977-10-31 | 1977-10-31 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP52131262A JPS6016084B2 (en) | 1977-10-31 | 1977-10-31 | thermal head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5463844A JPS5463844A (en) | 1979-05-23 |
| JPS6016084B2 true JPS6016084B2 (en) | 1985-04-23 |
Family
ID=15053804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52131262A Expired JPS6016084B2 (en) | 1977-05-19 | 1977-10-31 | thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016084B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439996U (en) * | 1987-09-05 | 1989-03-09 | ||
| JPH0280280U (en) * | 1988-12-12 | 1990-06-20 |
-
1977
- 1977-10-31 JP JP52131262A patent/JPS6016084B2/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439996U (en) * | 1987-09-05 | 1989-03-09 | ||
| JPH0280280U (en) * | 1988-12-12 | 1990-06-20 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5463844A (en) | 1979-05-23 |
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