JPH031960A - thermal head - Google Patents

thermal head

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JPH031960A
JPH031960A JP13600889A JP13600889A JPH031960A JP H031960 A JPH031960 A JP H031960A JP 13600889 A JP13600889 A JP 13600889A JP 13600889 A JP13600889 A JP 13600889A JP H031960 A JPH031960 A JP H031960A
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JP
Japan
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layer
wiring conductor
thermal head
alloy
solder
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Pending
Application number
JP13600889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Yabushita
明 藪下
Yasunori Narizuka
康則 成塚
Seiji Ikeda
池田 省二
Masakazu Ishino
正和 石野
Tsuneaki Kamei
亀井 常彰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はファクシミリなどに使用されるプリンタのサー
マルヘッドの構造に係り、特に配線導体用全席材料とは
んだ接続用金属材料を共用となし、配線構造を簡略化し
た低コストで高性能のサーマルヘッドに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to the structure of a thermal head for a printer used in facsimile machines, etc., and in particular, it uses a common material for all wiring conductors and a metal material for solder connection, and This invention relates to a low-cost, high-performance thermal head with a simplified structure.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のサーマルヘッドの構造の一例を第2図に示す。図
に示すごとく、サーマルヘッドは高抵抗基材2上に形成
された発熱抵抗体層3、配線導体層4を1m次ホトエツ
チングによりパターン化して、発熱抵抗体素子1を形成
する。さらに、発熱抵抗体索子1および基板全面を覆う
ように酸化防止用保護膜51、発熱抵抗体素子1上の特
定の領域に耐摩耗層52を形成し、上記酸化防止用保護
膜51の特定の場所にドライバIC素子7を接続するた
めのスルーホール8を開口した後、はんだ接続用金属層
6を形成し、はんだ溶融接続法によってドライバI C
素子7を実装する。
An example of the structure of a conventional thermal head is shown in FIG. As shown in the figure, the thermal head patterns a heating resistor layer 3 and a wiring conductor layer 4 formed on a high-resistance base material 2 by 1 m order photoetching to form a heating resistor element 1. Further, a protective film 51 for preventing oxidation and a wear-resistant layer 52 are formed in a specific area on the heating resistor element 1 so as to cover the entire surface of the heating resistor cable 1 and the substrate, and the protective film 51 for preventing oxidation is After opening a through hole 8 for connecting the driver IC element 7 at the location, a metal layer 6 for solder connection is formed, and the driver IC element 7 is connected by a solder melting connection method.
Mount element 7.

はんだ接続用金属層6の膜構成は、第2層配線部および
外部引き出し端子部等(いずれも図示せず)の部分と同
一の構成を有しているのが一般的である。例えば、日立
評論rcMOSドライバ搭載形高精細感熱記録ヘッドJ
  (vol、 67、 Nα7゜1985、 pp5
3〜56)に提示されている感熱記録ヘッドに当てはめ
て示せば、Cr−5i−0よりなる発熱抵抗体M3、C
r層41およびAQ暦42からなる2層構造の配線導体
W14、絶縁層と発熱抵抗体素子1の酸化防止用保護膜
51を兼ねたSiO2膜、耐摩耗層52としてSi N
膜、さらに配線導体層4上の領域にのみポリイミド系樹
脂の保護膜(図示せず)を形成した2M構造の保護絶縁
層が形成されている。また、接続用のスルーホール8を
介して形成されるはんだ接続用金属層6を、接着用金属
層としてCr層、拡散防止用金属層62としてCu N
、濡れ性付与および酸化防止用金属層63としてAu層
(Cr/Cu/Au)の3暦構造のメタライズで構成し
ている。この配線構造は、第2m配線部および外部引き
出し端子部(いずれも図示せず)についても同一の構造
を採用している。これらの配線構造は、はんだ溶融接続
のための第1層の配線導体層4との接着用金属層61(
主としてcryりと、拡散防止用金属層62(例えばC
u、Niなとの層)と、はんだ濡れ性付与および酸化防
止用金属層63(主としてAu)とで共通に構成するこ
とで成膜工数の低減を図っている。
The film structure of the solder connection metal layer 6 generally has the same structure as the second layer wiring section, external lead terminal section, etc. (none of which are shown). For example, Hitachi Review rcMOS driver equipped high-definition thermal recording head J
(vol, 67, Nα7゜1985, pp5
3 to 56), the heating resistors M3 and C made of Cr-5i-0
A wiring conductor W14 with a two-layer structure consisting of an r layer 41 and an AQ layer 42, an SiO2 film that also serves as an insulating layer and a protective film 51 for preventing oxidation of the heating resistor element 1, and an SiN film as a wear-resistant layer 52.
A protective insulating layer having a 2M structure is formed in which a protective film (not shown) of polyimide resin is formed only in the region above the film and the wiring conductor layer 4 . Further, the solder connection metal layer 6 formed through the connection through hole 8 is made of a Cr layer as an adhesive metal layer and a CuN layer as a diffusion prevention metal layer 62.
The metal layer 63 for providing wettability and preventing oxidation is composed of a three-layer metallized Au layer (Cr/Cu/Au). This wiring structure employs the same structure for the second m-th wiring part and the external lead-out terminal part (both not shown). These wiring structures include an adhesive metal layer 61 (
The diffusion prevention metal layer 62 (for example, C
The number of man-hours required for film formation is reduced by using a common structure of the metal layer 63 (mainly Au) for imparting solder wettability and preventing oxidation.

この中で、はんだの拡散防止用金属層62の性質によっ
て膜厚やはんだの濡れ性が決定される。
Among these, the film thickness and solder wettability are determined by the properties of the metal layer 62 for preventing solder diffusion.

例えば、Cuは1回のはんだ接続で約1μm程度が溶融
はんだ中に溶は込むため、少なくともこの厚さ以上の膜
厚が必要であり、また、繰り返し不良素子の再接続を行
う場合には、はんだの溶融回数に応じて、はんだ中にC
uが溶は込む。したがって拡散防止用金属層62の厚さ
は、1回のはんだ溶融接続で溶は込む厚さの3〜4倍の
厚さを必要とする。例えば、Cuの場合には、4μm以
上の膜」が必要となる。
For example, approximately 1 μm of Cu melts into the molten solder in one solder connection, so the film must be at least as thick as this thickness, and when reconnecting defective elements repeatedly, Depending on the number of melting times of the solder, C may be added to the solder.
u melts in. Therefore, the thickness of the diffusion preventing metal layer 62 needs to be three to four times the thickness that is melted in one solder fusion connection. For example, in the case of Cu, a film of 4 μm or more is required.

他方、特開昭57−4781号広報に提案されている薄
膜型サーマルヘッドの場合においても配線導体上の一部
分、特に外部接続リードとの接合部には、上記の従来技
術と同様に接続端子用金属層を新たに積層した構造で設
けている。この場合は、A1層とCr層またはAu層と
Ti屡の配線上の接続端子の領域に、後からCu層また
はNi層を形成し、さらにパターニングした後、酸化防
止を目的として、At3115をめっき手法によって被
着形成させた構成である。
On the other hand, in the case of the thin film thermal head proposed in JP-A No. 57-4781, a portion of the wiring conductor, especially the joint with the external connection lead, is provided with a connection terminal as in the above-mentioned conventional technology. It has a structure in which metal layers are newly laminated. In this case, a Cu layer or a Ni layer is later formed in the area of the connection terminal on the wiring between the A1 layer and the Cr layer or the Au layer and the Ti layer, and after further patterning, At3115 is plated for the purpose of preventing oxidation. This is a structure formed by adhesion using a method.

上記従来技術のいずれの例においても、外部接続用端子
金属層として新たに積層金属を設ける複雑な構造を有し
ており、はんだ接続用金属層6としてCuを適用する場
合には、その必要膜厚も上述した理由によって厚く形成
する必要が生じる。
In any of the examples of the above-mentioned prior art, it has a complicated structure in which a newly laminated metal layer is provided as a terminal metal layer for external connection, and when Cu is used as the metal layer 6 for solder connection, the necessary film The thickness also needs to be increased for the reasons mentioned above.

また、Niを適用した場合には、Cuに比べてはんだに
対する拡散性は著しく改善できることは良く知られてい
る。しかしながら、基本的にNiにはその表面に強固な
酸化層が形成されていることなどにより、はんだの濡れ
性が著しく悪いという欠点を有している。
Furthermore, it is well known that when Ni is applied, the diffusivity to solder can be significantly improved compared to Cu. However, Ni basically has the drawback of extremely poor solder wettability due to the formation of a strong oxide layer on its surface.

また、Cuを用いる場合のように厚い金属屑を形成させ
た場合には、内部応力による基板の破壊や、膜自身の割
九が生じ易い。Cu以外の材料としてNiを用いる場合
には、必要膜厚は薄くて済むが、はんだ濡れ性が著しく
悪くなるため、配線の接続不良などが発生する。さらに
、従来の配線構造では配線導体を含めた薄膜の積層数が
多くなり、製品コストの面でも大きな隘路となっている
Further, when thick metal scraps are formed as in the case of using Cu, the substrate is likely to be destroyed due to internal stress, and the film itself is likely to be damaged. When Ni is used as a material other than Cu, the required film thickness is small, but the solder wettability deteriorates significantly, resulting in poor wiring connections and the like. Furthermore, in the conventional wiring structure, the number of laminated thin films including wiring conductors is large, which is a big bottleneck in terms of product cost.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来技術におけるサーマルヘッドの構成は、配
線導体を含めた接続用金属薄膜層の積層数が多く、はん
だ接続用端子を特定の部分に設ける構造であり、または
んだ拡散防止用金属層の膜厚を厚く形成する必要がある
など、配線構造が複雑で構造コストおよび信頼性の点に
おいて劣るという問題があった。
The configuration of the thermal head in the prior art described above has a large number of laminated metal thin film layers for connection including wiring conductors, and has a structure in which solder connection terminals are provided in specific parts, and the metal layer for preventing solder diffusion is laminated. There are problems in that the wiring structure is complicated, such as the need to be formed thickly, and is inferior in terms of structural cost and reliability.

本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解決し
、サーマルヘッドにおいて発熱抵抗体にpながる配線導
体層を直接はんだ接続用金属層として利用することによ
り、配線構造の膜厚の薄膜化と簡略化が達成できる新規
な材料構成を提供することによって、サーマルヘッドの
配線接続の信頼性の向上をはかると同時に、製造コスト
の安価なサーマルヘッドを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and to reduce the thickness of the wiring structure by using the wiring conductor layer connected to the heating resistor in the thermal head as a metal layer for direct solder connection. The object of the present invention is to improve the reliability of wiring connections of a thermal head by providing a new material structure that can be simplified and simplified, and at the same time to provide a thermal head that is inexpensive to manufacture.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記本発明の目的を達成するためには、溶融はんだに対
する濡れ性が良好で、はんだの成分全屈(Sn、Pb、
In等)の拡散速度の遅い合金材料を用い、同時に配線
導体材料としてサーマルヘッドの発熱効率の面から電気
抵抗の小さな材料を用いることが必要である。すなわち
、拡散速度の遅い材料としてはCu、Niなどが挙げら
れる。
In order to achieve the above object of the present invention, it is necessary to have good wettability to molten solder, and to have good wettability with respect to the solder components (Sn, Pb,
It is necessary to use an alloy material with a slow diffusion rate of In, etc., and at the same time, it is necessary to use a material with low electrical resistance as a wiring conductor material in terms of heat generation efficiency of the thermal head. That is, examples of materials having a slow diffusion rate include Cu, Ni, and the like.

しかし、Cuは酸化に弱く熱加工工程に細心の注意を必
要とし、しかもはんだの拡散速度が比較的速く、電極の
膜厚を厚く形成させる必要がある。
However, Cu is susceptible to oxidation and requires careful attention to the thermal processing process.Moreover, the diffusion rate of solder is relatively fast, so it is necessary to form an electrode with a large thickness.

一方、Niは拡散速度は小さいが、はんだの濡れ性が小
さく、はんだ付は加工に問題が生じる。そして、端子材
料としては、使用条件に適合する材料、構造を採用する
必要があるが、サーマルヘッドに好適なはんだ付けの種
々の条件を満たす単体の金属材料は見当たらないのが現
状であった。この状況に基づいて、種々の合金材料に着
目し、検討した結果、脆い金属間合成物の生成がなく、
しかもはんだの濡れ性が良好で、しかも耐食性に優れた
合金材料としてNi−Cu合金を見い出した。
On the other hand, although Ni has a low diffusion rate, it has low solder wettability, causing problems in soldering processing. As the terminal material, it is necessary to adopt a material and structure that meets the conditions of use, but at present no single metal material has been found that satisfies various conditions for soldering suitable for thermal heads. Based on this situation, we focused on various alloy materials and as a result, we found that there was no generation of brittle intermetallic compounds,
In addition, we have discovered a Ni--Cu alloy as an alloy material that has good solder wettability and excellent corrosion resistance.

そして、このNi−Cu合金のNiとCuの組成比を配
線導体層の膜厚方向で最適に調整することによって、は
んだの接続性と配線導体としての低抵抗化をも同時に満
足させ、見掛は上、単一の合金層で配線導体を構成する
方式を見い出した。
By optimally adjusting the composition ratio of Ni and Cu in this Ni-Cu alloy in the thickness direction of the wiring conductor layer, we simultaneously satisfy solder connectivity and low resistance as a wiring conductor, and the apparent discovered a method for constructing wiring conductors using a single alloy layer.

すなわち、本発明の課題は、高抵抗法村上に形成された
複数個の発熱抵抗素子、二九につながる配線導体および
保護膜を備えたサーマルヘッドにおいて、上記配線導体
をNiとCuの合金で楕成し、かつNi−Cu合金より
なる配線導体の合金組成比を、配線導体層の中間領域で
はCuリッチ、配線導体層の上、下層領域ではNiリッ
チに構成することにより、達成される。
That is, an object of the present invention is to provide a thermal head that includes a plurality of heat-generating resistive elements formed using a high-resistance method, a wiring conductor connected to each other, and a protective film, in which the wiring conductor is made of an alloy of Ni and Cu. This is achieved by configuring the alloy composition ratio of the wiring conductor made of a Ni--Cu alloy to be rich in Cu in the intermediate region of the wiring conductor layer and rich in Ni in the upper and lower regions of the wiring conductor layer.

本発明のサーマルヘッドに設けるNi−Cu合金よりな
る配線導体の合金組成比は1モル%で、配線、導体層の
下層領域ではNiが最大75%、Cuが最小25%、中
間層領域ではNiが最小10%、Cuが最大90%、お
よび上層領域では、上記下層領域とほぼ同様にNiが最
大75%、Cuが最小25%のそれぞれの範囲内で最適
の組成比に変化するように設定することが好ましい。N
iおよびCuの組成比の変化は連続的、もしくは潜伏的
、段階的のいずれであってもよい。また、本発明のサー
マルヘッドにおいて、発熱抵抗素子および配線導体の上
面には、酸化防止を目的とした、例えばSiO□などか
らなる保護膜を形成することが望ましい。さらに、上記
保護膜に選択的に開口されたスルーホール部、および上
記配線導体のスルーホール部を介・して露出し、列部引
き出し端子部となる面には、Augを被着形成させても
良い。
The alloy composition ratio of the wiring conductor made of a Ni-Cu alloy provided in the thermal head of the present invention is 1 mol%, with a maximum of 75% Ni and a minimum of 25% Cu in the lower layer region of the wiring and conductor layers, and a minimum of 25% Ni in the intermediate layer region. The composition ratio is set to change to the optimum within the respective ranges, with a minimum of 10% for Ni and a maximum of 90% for Cu, and in the upper layer region, a maximum of 75% for Ni and a minimum of 25% for Cu, almost the same as in the lower layer region. It is preferable to do so. N
The change in the composition ratio of i and Cu may be continuous, latent, or stepwise. Further, in the thermal head of the present invention, it is desirable that a protective film made of, for example, SiO□ be formed on the upper surfaces of the heating resistive element and the wiring conductor for the purpose of preventing oxidation. Furthermore, Aug is deposited and formed on the through-hole portion selectively opened in the protective film and the surface exposed through the through-hole portion of the wiring conductor and serving as the row portion lead-out terminal portion. Also good.

〔作用〕[Effect]

はんだ接続用端子としてのNi−Cu合金は、従来のC
uと同等のはんだ濡れ性を有し接続上の問題は生じない
。また、Ni−Cu合金はNiの組成比が大きくなるほ
ど、はんだの拡散速度が遅(なり拡散防止効果が大きく
なる。はんだの拡散速度と溶融温度との関係を第3図に
示す。第33図に示すグラフは、所定の膜厚を有する金
属膜中を、はんだが拡散する時間を求めたものであり、
はんだは63Sn/37Pb(モル%)組成の場合であ
る。例えば通常のはんだ溶融接続を行う250℃の温度
条件では、Cu単体金属に比較してNi−Cu合金の組
成比72(モル%)Ni(残りCu)の例では、約2桁
の拡散速度の差があり、その組成比の制御によってその
特性が変わることが分かる。したがって、N i −C
u合金を用いると、従来のCuに対して薄い膜厚で同等
の性能が得られることにより、薄膜化が達成されること
になる。
The Ni-Cu alloy used as a solder connection terminal is different from the conventional C
It has the same solder wettability as u and does not cause connection problems. In addition, the larger the Ni composition ratio of Ni-Cu alloy, the slower the solder diffusion rate (and the greater the diffusion prevention effect. Figure 3 shows the relationship between the solder diffusion rate and melting temperature. Figure 33) The graph shown in is the time taken for solder to diffuse through a metal film having a predetermined film thickness.
The solder has a composition of 63Sn/37Pb (mol %). For example, under a temperature condition of 250°C for normal solder fusion connection, an example of a Ni-Cu alloy with a composition ratio of 72 (mol%) Ni (remaining Cu) has a diffusion rate that is about two orders of magnitude higher than that of Cu single metal. It can be seen that there are differences, and that the characteristics change by controlling the composition ratio. Therefore, N i −C
By using the u alloy, the same performance as conventional Cu can be obtained with a thinner film thickness, thereby achieving a thinner film.

すなわち、従来のCuの場合には4μmの膜厚が必要で
あったのに対しNi−Cu合金では約0.1μmでも機
能上なんら問題が生じないことになり、同時にパターン
形成における高精度化が図れるなどの利点がある。
In other words, in the case of conventional Cu, a film thickness of 4 μm was required, whereas with Ni-Cu alloy, a film thickness of about 0.1 μm does not cause any functional problems, and at the same time, high precision in pattern formation is possible. There are advantages such as being able to

また、配線導体層の下層領域に形成するNiリッチWJ
(〜75(モル%)Ni)は、従来の配線導体構造であ
るA Q / Crの2層構造からなるCr層と同様の
役割を持つ拡散障壁層となる。これは、高温に発熱を繰
り返す発熱抵抗素子と配線導体との熱反応を制御する目
的で形成させるもので、発熱抵抗素子の抵抗値変化率で
求める寿命試験の結果も良好で、発熱抵抗体層との接着
性の点においてもなんら問題は生じない。
In addition, Ni-rich WJ formed in the lower region of the wiring conductor layer
(~75 (mol %) Ni) serves as a diffusion barrier layer having the same role as a Cr layer having a two-layer structure of AQ/Cr, which is a conventional wiring conductor structure. This is formed for the purpose of controlling the thermal reaction between the heating resistor element, which repeatedly generates heat at high temperatures, and the wiring conductor.The results of the life test, which is determined by the rate of change in the resistance value of the heating resistor element, have been good, and the heating resistor layer There are no problems with regard to adhesion with the material.

一方、配線導体としての特性は1発熱抵抗素子での発熱
効率を良好にする点からも配線導体での消費分(ドロッ
プ分)が小さいことが望ましく、この観点からは電気抵
抗の小さなCu単体金属が有利であるが、熱反応の影響
を考慮するとNi混在の10(モル%)Ni(残りCu
)の合金化が良好な結果を示し、膜厚が約0.4μmで
配線抵抗値の上昇にも問題は生じない。
On the other hand, as for the properties of a wiring conductor, it is desirable that the amount consumed (dropped amount) in the wiring conductor is small in order to improve the heat generation efficiency of one heating resistor element, and from this point of view, it is desirable that the consumption amount (drop amount) in the wiring conductor is small. However, considering the influence of thermal reaction, 10 (mol%) Ni mixed with Ni (remaining Cu
) alloying shows good results, and the film thickness is about 0.4 μm, so there is no problem in increasing the wiring resistance value.

以上のN i −Cu合金からなる配線導体によれば、
種々の特性が良好で、しかも配線構造が簡略化された合
理的なサーマルヘッドが得られる。
According to the wiring conductor made of the above Ni-Cu alloy,
A rational thermal head with good various characteristics and a simplified wiring structure can be obtained.

〔未施例〕[Not implemented]

以下に、本発明の一実施例を挙げ、図面を参照しながら
、さらに詳細に説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

第1図は本発明のサーマルヘッドの構造の一例を示す断
面図である。図において、アルミナセラミックス等の高
抵抗基材2上に、光熱抵抗体IF!3と、配線導体層4
とを所定の形状にパターン化して形成しである。これら
の上面には1発熱抵抗素子lの酸化防止と配IIA領域
の保護を兼ねた、例えばSin、から成る酸化防止用保
護膜51が形成されている。発熱抵抗素子1の領域には
、特定の範囲に耐摩耗層52が形成され、酸化防止用保
護膜51の所定の位置に開口されたスルーホール8にド
ライバIC素子7がはんだ溶融接続法によって実装され
た構造を有している。各々の膜枯成は、発熱抵抗体層3
としてCr−5i−0系の発熱抵抗体を約800人の膜
厚に形成し、配線導体層およびはんだ接続用金鹿層とし
てのN i、 −Cu合金層(配線導体層4)は、下層
領域に拡IF&障壁層としての役割を持つ、組成が75
Ni / 25Cu (mo1%)諏合金を約0.1μ
m、中間層領域に配線導体層としての役割を持つ、組成
が1ONi / 90Cu (mo1%)の合金を約0
.4μm、上層領域にはんだ接続用金属層としての役割
を持つ1Mi成が75Ni/25Cu(mo1%)の合
金を約0.5μm、それぞれ形成させて配線導体frI
4を形成した。本実施例においては、膜の形成にはスパ
ッタリング装置を用いて成膜した。この配線導体M4の
形成においては、多元スパッタリング装置により、Ni
、Cu各々の単体金汎の同時スパッタリングを行い、成
膜条件の連続的な制御によって、上記組成のNi−Cu
合金層から成る配線導体層4を形成したものである。こ
れは、上記Ni−Cu合金組成のスパッタリングターゲ
ット(材料)を使用してN i −Cu合金層を層状的
に形成した場合、あるいは真空蒸着法により。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the structure of a thermal head according to the present invention. In the figure, a photothermal resistor IF! is placed on a high-resistance base material 2 such as alumina ceramics. 3 and wiring conductor layer 4
It is formed by patterning it into a predetermined shape. On these upper surfaces, an oxidation-preventing protective film 51 made of, for example, Sin is formed, which serves both to prevent oxidation of the heat-generating resistor element 1 and to protect the wiring region IIA. A wear-resistant layer 52 is formed in a specific area of the heat-generating resistor element 1, and the driver IC element 7 is mounted in a through hole 8 opened at a predetermined position in the oxidation-preventing protective film 51 by a solder melt connection method. It has a built-in structure. Each film deterioration is caused by heating resistor layer 3.
A Cr-5i-0 heat generating resistor is formed to a thickness of approximately 800 mm as a wiring conductor layer and a Ni, -Cu alloy layer (wiring conductor layer 4) as a wiring conductor layer and a gold deer layer for solder connection is formed as a lower layer. The composition is 75, which has the role of expanding IF and barrier layer in the area.
Approximately 0.1 μ of Ni/25Cu (mo1%) Suwa alloy
m, an alloy with a composition of 1ONi/90Cu (mo1%), which serves as a wiring conductor layer, is placed in the intermediate layer region.
.. The wiring conductor frI is formed by forming a 1Mi alloy of 75Ni/25Cu (mo1%) with a thickness of about 4μm and a thickness of about 0.5μm in the upper layer region, which serves as a metal layer for solder connection.
4 was formed. In this example, a sputtering device was used to form the film. In forming this wiring conductor M4, Ni
, Cu, and Cu, and by continuously controlling the film forming conditions, Ni-Cu with the above composition was sputtered.
A wiring conductor layer 4 made of an alloy layer is formed. This is achieved when a Ni-Cu alloy layer is formed in a layered manner using a sputtering target (material) having the above-mentioned Ni-Cu alloy composition, or by a vacuum evaporation method.

Ni、Cuを同時蒸着させてNi−Cu合金層を連続的
に形成した場合においても上記と同様の組成分布のNi
−Cu合金層からなる配線導体層の構成が得られること
は言うまでもない。
Even when a Ni-Cu alloy layer is continuously formed by simultaneous vapor deposition of Ni and Cu, Ni with the same composition distribution as above is obtained.
It goes without saying that a configuration of a wiring conductor layer made of a -Cu alloy layer can be obtained.

また、この配線導体層4のパターン形成においては、エ
ツチング液の成分組成を変化させることなく、共通のエ
ツチング液(例えばヨウ素−ヨウ化アンモン混合液、リ
ン酸系、塩酸系など)で処理できる利点もある。
In addition, the pattern formation of the wiring conductor layer 4 has the advantage that it can be processed using a common etching solution (e.g., iodine-ammonium iodide mixture, phosphoric acid, hydrochloric acid, etc.) without changing the composition of the etching solution. There is also.

以上の構成を有する発熱抵抗素子1のパターン上に保護
膜5として酸化防止用保護膜51(Sin2:2μm)
および耐摩耗層52 (S i −N : 1,5μr
n)を形成し、所定の位置に選択的に開口されたスルー
ホール8に、ドライバIC素子7を、はんだ溶融接続法
により実装した。ドライバIC素子7の接続においては
、あらかじめNi−Cu合金膜上の極薄な酸化膜を除去
する目的で希硫酸の溶液による前処理を施しておくこと
が望ましい。
A protective film 51 for preventing oxidation (Sin2: 2 μm) is formed as a protective film 5 on the pattern of the heating resistor element 1 having the above structure.
and wear-resistant layer 52 (S i -N: 1.5μr
n) was formed, and the driver IC element 7 was mounted in the through hole 8 selectively opened at a predetermined position by a solder fusion connection method. Before connecting the driver IC element 7, it is desirable to perform pretreatment with a dilute sulfuric acid solution in order to remove the extremely thin oxide film on the Ni--Cu alloy film.

ドライバIC素子7のはんだ接続においては、上記方法
で十分なはんだ接続が得られるが、さらにはんだ濡れ性
を向上させる手段としては、Au層を形成させると効果
が大きく、サーマルヘッドの配線導体の接続の信頼性、
およびNi−Cu合金の酸化防止の目的からも極めて有
効である。
In the solder connection of the driver IC element 7, a sufficient solder connection can be obtained by the above method, but as a means to further improve the solder wettability, forming an Au layer is highly effective, and the connection of the wiring conductor of the thermal head is reliability,
It is also extremely effective for the purpose of preventing oxidation of Ni-Cu alloys.

本実施例において示したサーマルヘッドには。For the thermal head shown in this example.

通常の場合、ドライバIC素子7は、サーマルヘッド基
板上に数十個実装される。この中には時たま不良素子が
含まれる可能性があり、この際には素子の交換が必要と
なる。素子交換に際しては、はんだの再i′B融を必要
とし、従来のサーマルヘッドでは、(よんだ拡散防止用
金属としてCuを4μm以上の膜厚に形成させる必要が
あったが、本実施例において適用したN i −Cu合
金では、従来の約10分の1の厚さでドライバIC素子
7を2回以上交換しても拡散防止膜としての特性には何
ら問題は生じなかった。
Normally, several dozen driver IC elements 7 are mounted on the thermal head substrate. This may occasionally include a defective element, and in this case, the element must be replaced. When replacing the element, it is necessary to re-melt the solder, and in the conventional thermal head, it was necessary to form a film of Cu with a thickness of 4 μm or more as a metal for preventing diffusion, but in this example, In the applied Ni--Cu alloy, the thickness was about one-tenth that of the conventional one, and even if the driver IC element 7 was replaced two or more times, no problem occurred in the properties as a diffusion prevention film.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳細に説明したごと(、配線導体層としてN i 
−Cu合金よりなる特定の組成範囲のものを適用した本
発明のサーマルヘッドは配線導体としての必要特性であ
る電気伝導性およびはんだの濡れ性に優れ、かつ拡散防
止効果が大きく配線導体の接続の信頼性の高いサーマル
ヘッドが得られる。
As explained in detail above (Ni
The thermal head of the present invention, which is made of a -Cu alloy with a specific composition range, has excellent electrical conductivity and solder wettability, which are necessary characteristics for a wiring conductor, and has a large diffusion prevention effect, making it easy to connect wiring conductors. A highly reliable thermal head can be obtained.

そして、本発明のNi−Cu合金は、はんだ接続用金属
層としては、従来のCu層の場合と比較して数分の1な
いし数十分の1以下の膜厚で、従来と同等の特性が得ら
れるだけでなく、発熱抵抗体を含めた配線導体層がコン
パクトな一層構造となり、薄膜の積層数の低減、ホトエ
ツチング工程の短縮によるパターン精度の向上および大
幅な製造コストの低減をはかることができる。
The Ni-Cu alloy of the present invention can be used as a metal layer for solder connection with a film thickness that is one-tenth to one-tenth of that of a conventional Cu layer, and has the same characteristics as the conventional one. In addition, the wiring conductor layer including the heating resistor has a compact single-layer structure, which reduces the number of thin film layers, shortens the photo-etching process, improves pattern accuracy, and significantly reduces manufacturing costs. can.

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

第1図は本発明の実施例において例示したサーマルヘッ
ドの発熱抵抗体およびドライバIC接続部の構造の一例
を示す断面図、第2図は従来のサーマルヘッドの構造を
示す断面図、第3図ははんだ拡散防止用金属中のはんだ
の拡散性を示す特性図である。 1・・・発熱抵抗素子  2・・・高低抗基材3・・・
発熱抵抗体層  4・・・配線導体層5・・保護膜  
   6・・・はんだ接続用金属層7・・・ドライバI
C素子 8・・・スルーホール 41・・・CrM42・・・A
Q層     51・・・酸化防止用保護膜52・・・
耐摩耗層    61・・・接着用金属層62・・・拡
散防止用金yC層 63・・・濡れ性付与および酸化防止用金属層。 塙 1 圀 と ・・−発然訳記粂) ? ・・−rLfNT反」若對ネオ 3・・−4:慇瓜沢伴眉 4、・彦線斗体層 5・・・憬護狭 7・・−ドライノぐICC1 8・・・スルーホー/L 5r−一勤乙声よ用憬護撲 、3゛z−・ 用4摩事も−ΔI 焔 2ず・−−シζノL−丁、−/L。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the heating resistor and driver IC connection part of the thermal head illustrated in the embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional thermal head, and FIG. is a characteristic diagram showing the diffusibility of solder in a metal for preventing solder diffusion. 1... Heating resistance element 2... Height resistance base material 3...
Heat generating resistor layer 4... Wiring conductor layer 5... Protective film
6... Metal layer for solder connection 7... Driver I
C element 8...Through hole 41...CrM42...A
Q layer 51...Antioxidizing protective film 52...
Wear-resistant layer 61...Metal layer for adhesion 62...Gold yC layer for preventing diffusion 63...Metal layer for providing wettability and preventing oxidation. Hanawa 1 Kuni and...-Hatsuran translation kume)? ...-rLfNT anti" Wakatai Neo 3...-4: Kyourizawa Banbi 4, Hikosen Dotai layer 5...Kagosa 7...-Dry Nogu ICC1 8...Through-ho/L 5r -Ikkin otsusei yo Yogogomo, 3゛z-・Yo4 Mogotomo-ΔI flame 2zu・-ShζノL-ding,-/L.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、高抵抗基材上に、発熱抵抗体層、該発熱抵抗体層に
つながる配線導体層、および保護膜によって構成される
複数個の発熱抵抗素子を有するサーマルヘッドにおいて
、上記配線導体層をNi(ニッケル)とCu(銅)より
なる所定の組成範囲の合金によって構成し、かつ上記配
線導体層を構成するNiとCuの合金組成比を、発熱抵
抗体層に接する上記配線導体層の下層領域ではNiリッ
チとなし、中間層領域ではCuリッチとし、上層領域で
はNiリッチとした組成のNiとCuよりなる合金によ
って構成したことを特徴とするサーマルヘッド。 2、請求項1記載のサーマルヘッドにおいて、配線導体
層を構成するNiとCuの合金組成比(モル%)を、配
線導体層の中間層領域ではNiが10%以上、Cuが9
0%以下のCuリッチの組成となし、配線導体層の上層
領域および下層領域ではNiが75%以下、Cuが25
%以上のNiリッチの組成となるように、成分を変化さ
せたNiとCuの合金によって構成したことを特徴とす
るサーマルヘッド。 3、請求項1または2記載のサーマルヘッドにおいて、
配線導体を構成するNiとCuの合金組成比が、連続的
もしくは層状に段階的に変化するNiとCuの合金によ
って構成したことを特徴とするサーマルヘッド。 4、請求項、1または2記載のサーマルヘッドにおいて
、発熱抵抗素子および配線導体の上面に、酸化防止用の
保護膜を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。 5、請求項1または2記載のサーマルヘッドにおいて、
発熱抵抗素子および配線導体の上面に、酸化防止用の保
護膜を形成し、かつ上記保護膜に選択的に開口して設け
られたスルーホール部から露出する配線導体表面部に、
Au(金)層を被着して形成したことを特徴とするサー
マルヘッド。
[Claims] 1. A thermal head having a plurality of heat generating resistor elements formed of a heat generating resistor layer, a wiring conductor layer connected to the heat generating resistor layer, and a protective film on a high resistance base material, The wiring conductor layer is made of an alloy of Ni (nickel) and Cu (copper) having a predetermined composition range, and the alloy composition ratio of Ni and Cu constituting the wiring conductor layer is set to A thermal head comprising an alloy of Ni and Cu having a composition in which a lower layer region of a wiring conductor layer is Ni-rich, an intermediate layer region is Cu-rich, and an upper layer region is Ni-rich. 2. In the thermal head according to claim 1, the alloy composition ratio (mol %) of Ni and Cu constituting the wiring conductor layer is such that in the intermediate layer region of the wiring conductor layer, Ni is 10% or more and Cu is 9%.
The composition is less than 0% Cu-rich, and the upper and lower regions of the wiring conductor layer contain less than 75% Ni and 25% Cu.
1. A thermal head comprising an alloy of Ni and Cu whose composition is changed so as to have a Ni-rich composition of % or more. 3. The thermal head according to claim 1 or 2,
A thermal head characterized in that the wiring conductor is made of an alloy of Ni and Cu in which the alloy composition ratio of Ni and Cu changes stepwise in a continuous or layered manner. 4. The thermal head according to claim 1 or 2, characterized in that a protective film for preventing oxidation is provided on the upper surface of the heating resistor element and the wiring conductor. 5. The thermal head according to claim 1 or 2,
A protective film for preventing oxidation is formed on the upper surfaces of the heating resistor element and the wiring conductor, and a surface portion of the wiring conductor exposed through a through-hole portion selectively opened in the protective film is formed.
A thermal head characterized in that it is formed by depositing an Au (gold) layer.
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