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JPH077722B2 - Resistor - Google Patents
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JPH077722B2 - Resistor - Google Patents

Resistor

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JPH077722B2
JPH077722B2 JP1024560A JP2456089A JPH077722B2 JP H077722 B2 JPH077722 B2 JP H077722B2 JP 1024560 A JP1024560 A JP 1024560A JP 2456089 A JP2456089 A JP 2456089A JP H077722 B2 JPH077722 B2 JP H077722B2
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resistivity
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はサーマルヘッド等における発熱抵抗体に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heating resistor in a thermal head or the like.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

この発明は、サーマルヘッド等に用いる発熱抵抗体にお
いて、抵抗体材料として、炭化ホウ素と炭素からなる複
合材料を用いることにより、高性能の抵抗体を提供する
ものである。
This invention provides a high-performance resistor by using a composite material composed of boron carbide and carbon as a resistor material in a heating resistor used for a thermal head or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、サーマルヘッド等に用いる抵抗体として、気相め
っきや印刷・焼成による薄膜抵抗体が用いられている
が、これらの薄膜抵抗体材料として、窒化タンタル,ニ
クロム,酸化ルテニウムなどが用いられていた。
Conventionally, thin film resistors formed by vapor phase plating or printing / baking have been used as resistors used in thermal heads, etc., but tantalum nitride, nichrome, ruthenium oxide, etc. have been used as these thin film resistor materials. .

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

サーマルヘッド等における発熱抵抗体においても、近年
の電子工業の発展とともに、その精度、安定性の向上が
望まれている。しかしながら、従来から用いられている
抵抗体材料においては、比抵抗率そのものや温度による
比抵抗率の変化、さらに再現性,信頼性などにも問題が
あった。たとえば、ニクロム,タンタルなどの金属ある
いは窒化タンタル,炭化チタンなどの浸入型金属化合物
では、金属型の電気伝導を示すため、比抵抗率が低く薄
膜抵抗として用いる場合、膜厚を薄くするか、または、
配線を細く、長くする必要があった。このため、抵抗体
を作製する場合における歩留まりの低下をきたし、信頼
性をも低下させていた。さらに、このような抵抗体材料
では、電力を加えることによる温度上昇のために生じる
比抵抗率の大きな上昇が本来目的とする抵抗値からのず
れを生じていた。
With respect to the heating resistor in a thermal head or the like, it is desired that the precision and stability of the heating resistor be improved with the recent development of the electronic industry. However, conventionally used resistor materials have problems with respect to the resistivity itself, changes in the resistivity due to temperature, reproducibility and reliability. For example, a metal such as nichrome or tantalum or an infiltration type metal compound such as tantalum nitride or titanium carbide exhibits metal-type electric conduction, and therefore has a low specific resistivity and is used as a thin film resistor. ,
The wiring had to be thin and long. For this reason, the yield in the case of manufacturing the resistor is lowered, and the reliability is also lowered. Further, in such a resistor material, a large increase in the specific resistance caused by a temperature rise due to the application of electric power causes a deviation from the originally intended resistance value.

また、酸化ルテニウムやタンタルとケイ素の酸化物系抵
抗体では、酸素欠陥による電気伝導のため、非常に不安
定な抵抗率を示すためには高信頼性を必要とする物には
適用ができなかった。
In addition, ruthenium oxide and tantalum-silicon oxide-based resistors cannot be applied to materials that require high reliability in order to exhibit extremely unstable resistivity due to electrical conduction due to oxygen defects. It was

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記の問題点を解決するために、本発明では炭化ホウ素
と炭素からなる複合材料を抵抗体として用いた。
In order to solve the above problems, in the present invention, a composite material composed of boron carbide and carbon is used as a resistor.

〔作用〕[Action]

上記のように、抵抗体材料として炭化ホウ素と炭素から
成る複合材料を用いることにより、金属的電気伝導に比
べ高比抵抗率で、かつ、温度変化に対する比抵抗率変化
の小さな抵抗体とすることができる。一般に炭素(グラ
ファイト)の室温における比抵抗率は10°Ωcmオーダー
であり、発熱薄膜抵抗体として好ましい値を示すが、そ
の製法により物性が大きくかわる。また、物理蒸着(PV
D)や化学蒸着(CVD)により作られた炭素(グラファイ
ト)の薄膜は膜質や基板との密着性が極めて悪い。しか
しながら、炭化ホウ素中に分子レベルの大きさで導電性
の炭素(グラファイト)を分散することにより出来る複
合材料は、炭化ホウ素の温度と電気抵抗の関係が半導体
的挙動を示すにもかかわらず、ほとんど電気抵抗が温度
の影響を受けないものとなり、しかも比抵抗値は従来、
多用されていた侵入型金属窒化物や炭化物のそれに比べ
1〜3ケタ程度高いものとなるため、薄膜抵抗体として
用いる場合、配線の長さ、太さ、さらに膜厚を信頼性の
高い範囲のものとすることが出来るため、薄膜抵抗体と
して極めて優れたものとなる。
As described above, by using a composite material composed of boron carbide and carbon as the resistor material, it is possible to obtain a resistor having a higher specific resistance than that of metallic electric conduction and a small change in specific resistance with respect to temperature change. You can In general, the resistivity of carbon (graphite) at room temperature is on the order of 10 ° Ωcm, which is a preferable value for a heat-generating thin film resistor, but the physical properties are greatly changed depending on the manufacturing method. In addition, physical vapor deposition (PV
D) and carbon (graphite) thin films made by chemical vapor deposition (CVD) have extremely poor film quality and adhesion to the substrate. However, composite materials made by dispersing electrically conductive carbon (graphite) at the molecular level in boron carbide are almost the same as those in which the relationship between the temperature and electrical resistance of boron carbide shows a semiconductor-like behavior. Electric resistance is not affected by temperature, and the specific resistance value is
Since it is about 1 to 3 orders of magnitude higher than that of interstitial metal nitrides and carbides that have been widely used, when used as a thin film resistor, the length, thickness, and film thickness of the wiring can be set within a highly reliable range. Therefore, it becomes an extremely excellent thin film resistor.

炭化ホウ素と炭素から成る複合材料は、炭化ホウ素が50
mol%以上では、半導体化してしまい被膜の比抵抗は、
第4図(炭化ホウ素:49mol%、炭素:51mol%)に示す様
に温度依存性が大きく、又、炭化ホウ素が10mol%未満
では、炭素含有量が増加し、耐酸化性が劣化することか
ら、炭化ホウ素を10〜45mol%とすることが適当であ
る。
A composite material consisting of boron carbide and carbon has 50
If it is more than mol%, it becomes a semiconductor and the resistivity of the film is
As shown in Fig. 4 (boron carbide: 49 mol%, carbon: 51 mol%), the temperature dependence is large, and when the content of boron carbide is less than 10 mol%, the carbon content increases and the oxidation resistance deteriorates. It is suitable that the content of boron carbide is 10 to 45 mol%.

更に、炭化ホウ素と炭素との組成比をかえることによ
り、比抵抗値を任意に設定でき、抵抗体設計上非常に有
効な抵抗体材料である。
Furthermore, by changing the composition ratio of boron carbide and carbon, the specific resistance value can be arbitrarily set, and this is a very effective resistor material in resistor design.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明による実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

〔実施例−1〕 本発明の実施例として、直接通電加熱方式,化学蒸着法
(CVD)により作製した複合膜について説明する。
[Example-1] As an example of the present invention, a composite film produced by a direct electric heating method and a chemical vapor deposition (CVD) method will be described.

第1図は本発明における抵抗体の製造装置の一例である
CVD装置の縦断面図である。
FIG. 1 shows an example of a resistor manufacturing apparatus according to the present invention.
It is a longitudinal cross-sectional view of a CVD apparatus.

まず、真空槽1を10-3Torrまで真空排気した後、真空槽
1内の圧力が100Torrになるように水素、メタン及び三
塩化ホウ素を導入した。この時の各々のガス流量は下記
の通りとした。また、基板であるカーボン基板2には、
温度が1400℃になるように交流電流をながした。
First, the vacuum chamber 1 was evacuated to 10 −3 Torr, and then hydrogen, methane and boron trichloride were introduced so that the pressure in the vacuum chamber 1 became 100 Torr. The flow rate of each gas at this time was as follows. Further, the carbon substrate 2 which is a substrate,
An alternating current was applied so that the temperature reached 1400 ° C.

(ガス流量条件) 水素 ・・・100cc/min メタン ・・・100cc/min 三塩化ホウ素 ・・・300cc/min 成膜を1時間行ったところ、カーボン基板2上に膜厚0.
2mm、炭化ホウ素38.7mol%、炭素61.3mol%の組成の複
合膜が生成された。
(Gas flow rate condition) Hydrogen ・ ・ ・ 100 cc / min Methane ・ ・ ・ 100 cc / min Boron trichloride ・ ・ ・ 300 cc / min When a film was formed for 1 hour, the film thickness on the carbon substrate 2 was 0.
A composite film having a composition of 2 mm, boron carbide 38.7 mol% and carbon 61.3 mol% was formed.

カーボンを削り取ることにより、生成物を板状にし、温
度に対する比抵抗率の変化を測定した結果を第2図に示
すが、比抵抗率として、一般的に用いられている侵入型
金属炭化物や窒化物のそれに比べ約100倍、温度に対す
る比抵抗率の変化も極めて小さく、サーマルヘッド等の
発熱抵抗体として最適なものであることがわかった。
Fig. 2 shows the results of measuring the change in resistivity with temperature by shaving off the carbon to form a plate-like product. As the resistivity, commonly used interstitial metal carbides and nitrides are used. It was found to be the most suitable heat-generating resistor for thermal heads, etc., because the resistivity change with temperature was about 100 times smaller than that of the product.

〔実施例−2〕 本発明の他の実施例として、反応性イオンプレーティン
グにより作製した炭化ホウ素と炭素の複合膜をあげて説
明する。
[Example-2] As another example of the present invention, a composite film of boron carbide and carbon produced by reactive ion plating will be described.

第3図は本発明における抵抗体の製造装置の一例である
反応性イオンプレーティング装置の縦断面図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a reactive ion plating device which is an example of a resistor manufacturing device according to the present invention.

まず、真空槽3を10-6Torrまで真空排気した後、アセチ
レン(C2H2)分圧7×10-4Torrの雰囲気状態でホウ素4
をホローカソード型電子ビーム蒸発装置5により加熱・
蒸発さらにイオン化し、放電プラズマを形成した。安定
後、シャッター6を開け、5分間、反応性イオンプレー
ティングを行ったところ、アルミナ基板7上には、5000
Åの炭化ホウ素と炭素の複合膜が形成された。
First, the vacuum chamber 3 was evacuated to 10 -6 Torr and then boron 4 was added in an acetylene (C 2 H 2 ) partial pressure of 7 × 10 -4 Torr.
Is heated by the hollow cathode type electron beam evaporator 5.
Evaporated and further ionized to form a discharge plasma. After stabilization, the shutter 6 was opened, and reactive ion plating was performed for 5 minutes.
A composite film of Å boron carbide and carbon was formed.

この試料の温度と比抵抗率の関係を調べたところ、実施
例−1と同様の傾向を示し、サーマルヘッド等における
精密な発熱抵抗体として、使用可能であることが確認で
きた。
When the relationship between the temperature and the specific resistance of this sample was investigated, it was confirmed that the sample showed the same tendency as in Example-1 and could be used as a precise heating resistor in a thermal head or the like.

〔実施例−3〕 次に、作製方法として反応性高周波スパッタリング法を
用いた例について実施例をあげて本発明を説明する。
[Example-3] Next, the present invention will be described with reference to Examples using reactive high-frequency sputtering as a manufacturing method.

まず、真空槽を1×10-6Torrまで真空排気したのち、5
×10-3Torrになるようにアルゴンガスを導入し、ホウ素
の表面を十分プリスパッタすることにより、ターゲット
表面の清浄化を行い、さらに、基板であるガラス基板を
逆スパッタすることによりこれの清浄化を行った。
First, evacuate the vacuum chamber to 1 × 10 -6 Torr and then
The target surface is cleaned by introducing argon gas so that the concentration becomes × 10 -3 Torr and pre-sputtering the surface of boron sufficiently, and further cleaning the target surface by reverse sputtering the glass substrate. Was made.

次に、アルゴン分圧を1×10-3Torrとし、アセチレン
(C2H4)の分圧が1×10-3Torrとなるようにガスを導入
した。このとき、放電を維持するために300Wの高周波電
力をターゲットに印加しておいた。安定後、シャッター
を開き、基板であるガラス基板上に成膜をおこない2000
Åの炭化ホウ素と炭素の複合膜を形成した。
Next, gas was introduced so that the partial pressure of argon was 1 × 10 −3 Torr and the partial pressure of acetylene (C 2 H 4 ) was 1 × 10 −3 Torr. At this time, high-frequency power of 300 W was applied to the target in order to maintain the discharge. After stabilization, open the shutter to form a film on the glass substrate, which is the substrate 2000
A composite film of Å boron carbide and carbon was formed.

実施例−1と同様、この方法で作製したものも、比抵抗
の温度依存性が小さく、かつ、高比抵抗値を示した。
Similar to Example-1, the one produced by this method also showed a small temperature dependence of the specific resistance and a high specific resistance value.

〔発明の効果〕 この発明によれば、炭化ホウ素と炭素の複合材料を用い
ることにより、従来の侵入型金属炭化物や窒化物に比
べ、比抵抗率を高めることを可能にし、かつ、温度に対
する比抵抗率の依存性を小さくすることが可能になっ
た。これにより、サーマルヘッド等の微細な発熱抵抗体
に対して、極めて信頼性が高く、かつ、安定した抵抗体
材料として適用することが出来る。すなわち、比抵抗率
を高くなったことにより、発熱部である薄膜抵抗体の薄
厚を厚く、また、配線幅を故意に細くする必要がなくな
り、信頼性を高めることが出来るのに加え、量産面にお
いても従来に比べ、フォトリソグラフィー工程などにお
いて格段の歩留まりの向上を図ることを可能にできる。
さらに、比抵抗率の温度依存性が小さいので、高速の温
度制御を可能にすることが出来る。
[Advantages of the Invention] According to the present invention, by using a composite material of boron carbide and carbon, it is possible to increase the specific resistance as compared with conventional interstitial metal carbides and nitrides, and the ratio with respect to temperature. It has become possible to reduce the dependency of the resistivity. As a result, it can be applied to a fine heating resistor such as a thermal head as a highly reliable and stable resistor material. In other words, by increasing the specific resistance, it is not necessary to increase the thin thickness of the thin film resistor that is the heat generating part, and it is not necessary to intentionally reduce the wiring width. Also in this case, it is possible to significantly improve the yield in the photolithography process and the like as compared with the related art.
Furthermore, since the temperature dependence of the specific resistance is small, high-speed temperature control can be realized.

なお、実施例では本発明である炭化ホウ素と炭素の複合
材料抵抗体の製造方法として、PVD法、反応性イオンプ
レーティング法そして反応性スパッタリング法であげた
が、その他の方法、たとえばスパッタリング法において
ターゲット材として本発明である炭化ホウ素と炭素の複
合材料を用い抵抗体を形成したり、プラズマCVD法を用
いたり、この材料そのものの粉末をペースト状にし、印
刷・焼成を行い抵抗体とする方法などが考えられるが、
いずれも実施例にあげた方法と同様の効果を期待出来る
ことは言うまでもない。
In the examples, as the method for producing the composite material resistor of boron carbide and carbon according to the present invention, the PVD method, the reactive ion plating method and the reactive sputtering method are mentioned, but other methods such as the sputtering method are used. A method of forming a resistor by using the composite material of boron carbide and carbon of the present invention as a target material, using a plasma CVD method, or making a powder of this material itself into a paste, and performing printing / firing to obtain a resistor. Although it is possible,
It goes without saying that any of these can be expected to have the same effects as the methods described in the examples.

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

第1図は本発明における抵抗体の製造装置の一例である
CVD装置の縦断面図、第2図は実施例−1で作製した抵
抗体の温度と比抵抗率の関係を示す図、第3図は本発明
における抵抗体の製造装置の一例である反応性イオンプ
レーティング法のイオンプレーティング装置の縦断面
図、第4図は炭化ホウ素(49mol%)と炭素(51mol%)
の複合膜の温度と比抵抗率の関係を示す図である。 1……真空槽 2……カーボン基板 3……真空槽 4……ホウ素 5……ホローカソード型電子ビーム蒸発装置 6……シャッター 7……基板
FIG. 1 shows an example of a resistor manufacturing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the CVD apparatus, FIG. 2 is a view showing the relationship between the temperature and the resistivity of the resistor produced in Example-1, and FIG. 3 is an example of the resistor producing apparatus of the present invention. Longitudinal sectional view of the ion plating device of the ion plating method, Fig. 4 shows boron carbide (49 mol%) and carbon (51 mol%)
It is a figure which shows the temperature of the composite film of FIG. 1 ... vacuum tank 2 ... carbon substrate 3 ... vacuum tank 4 ... boron 5 ... hollow cathode electron beam evaporator 6 ... shutter 7 ... substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 瑞明 東京都江東区亀戸6丁目31番1号 セイコ ー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−289801(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Mizuaki Suzuki 6-31-1, Kameido, Koto-ku, Tokyo Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd. (56) Reference JP-A-63-289801 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭化ホウ素と導電性炭素からなる発熱抵抗
体において、構成物質である炭化ホウ素の含有率がモル
比で10から45%であることを特徴とする抵抗体。
1. A heating resistor comprising boron carbide and conductive carbon, wherein the content ratio of boron carbide as a constituent material is 10 to 45% in terms of molar ratio.
JP1024560A 1989-02-02 1989-02-02 Resistor Expired - Lifetime JPH077722B2 (en)

Priority Applications (1)

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JPH02205001A JPH02205001A (en) 1990-08-14
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