JPH089236B2 - Thermal head and method for producing the same - Google Patents
Thermal head and method for producing the sameInfo
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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、例えばサーマルプリンタ等に用いられる
サーマルヘッドとその製造方法に関する。The present invention relates to a thermal head used in, for example, a thermal printer and a manufacturing method thereof.
第４図は、従来のサーマルヘッドの一例を示す拡大部
分断面図である。FIG. 4 is an enlarged partial sectional view showing an example of a conventional thermal head.
このサーマルヘッド２は、基体４上に保温用の保温層
６を、その上に当該保温層６等の保護用の保護膜８を、
その上に発熱用の発熱抵抗体10を、その上に発熱抵抗体
10に対する通電用の所定パターンをした電極12を、更に
その上に表面の耐摩耗や発熱抵抗体10の劣化防止用の保
護膜14をそれぞれ有する。In this thermal head 2, a heat insulating layer 6 for heat insulating is provided on a substrate 4, and a protective film 8 for protecting the heat insulating layer 6 and the like is provided thereon.
A heating resistor 10 for heating is placed on top of it, and a heating resistor is placed on top of it.
An electrode 12 having a predetermined pattern for energizing 10 is provided, and a protective film 14 for preventing abrasion of the surface and deterioration of the heating resistor 10 is further provided thereon.
各材質の典型例を示せば、基体４はアルミナ（Al
2O3）から成り、保温層６はガラスグレーズから成り、
保護膜８は通常は五酸化タンタル（Ta2O5）から成り、
発熱抵抗体10は窒化タンタル（Ta2N）あるいはタンタル
系サーメットから成り、電極12は金（Au）から成り、保
護膜14は五酸化タンタルから成る。なお保護膜８には、
硬質カーボン膜が用いられる場合もある。To show a typical example of each material, the base 4 is made of alumina (Al
2 O 3 ), the heat insulating layer 6 is made of glass glaze,
The protective film 8 is usually made of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 )
The heating resistor 10 is made of tantalum nitride (Ta 2 N) or tantalum-based cermet, the electrode 12 is made of gold (Au), and the protective film 14 is made of tantalum pentoxide. The protective film 8 has
A hard carbon film may be used in some cases.
その場合、上記保護膜８は、五酸化タンタルから成る
場合は、通常、スパッタリング法によってタンタルを保
温層６上に被着した後、熱処理を大気中で５〜10時間程
度行うことによって形成される。また、硬質カーボン膜
から成る場合は、通常、CVD法（化学気相成長法）によ
って形成される。In that case, when the protective film 8 is made of tantalum pentoxide, it is usually formed by depositing tantalum on the heat insulating layer 6 by a sputtering method and then performing heat treatment in the atmosphere for about 5 to 10 hours. . When the hard carbon film is used, it is usually formed by the CVD method (chemical vapor deposition method).
上記のようなサーマルヘッド２においては、その保護
膜８が五酸化タンタルから成る場合、次のような問題が
ある。In the above thermal head 2, when the protective film 8 is made of tantalum pentoxide, there are the following problems.
製造過程において、電極12を形成した段階でそのパ
ターニングのために通常はフッ酸（フッ化水素酸）液等
でエッチングを行うが、オーバーエッチングが起こった
場合、発熱抵抗体10にピンホールが存在していたりある
いはオーバーエッチングによってそれに亀裂ができたり
すると、保護膜８を構成する五酸化タンタルは耐薬品性
が小さいため、当該保護膜８ばかりでなくひいてはその
下の保温層６もエッチングされて損傷を受ける。In the manufacturing process, when the electrode 12 is formed, etching is usually performed with a hydrofluoric acid (hydrofluoric acid) solution or the like for patterning, but if over-etching occurs, there is a pinhole in the heating resistor 10. If it is formed or cracked due to over-etching, the tantalum pentoxide forming the protective film 8 has a low chemical resistance, so that not only the protective film 8 but also the heat insulating layer 6 thereunder is etched and damaged. Receive.
保護膜８の保温層６に対する密着性があまり良くな
いため、発熱抵抗体10の発熱によって発生する熱的な内
部歪によって保護膜８が剥離し易い。Since the adhesion of the protective film 8 to the heat retaining layer 6 is not so good, the protective film 8 is easily peeled off due to the internal thermal strain generated by the heat generation of the heating resistor 10.
保護膜８としての五酸化タンタルの形成には前述し
たように熱処理で長時間を要するため、製造コストが高
くつく。また、大気中で処理するため当該保護膜８中へ
の不純物混入が避けられずこれがピンホール等の原因に
もなる。Since the heat treatment requires a long time to form tantalum pentoxide as the protective film 8 as described above, the manufacturing cost is high. Further, since the processing is performed in the air, it is inevitable that impurities are mixed into the protective film 8, which also causes a pinhole or the like.
一方、保護膜８が硬質カーボン膜から成る場合も、CV
D法で輸送される原子の運動エネルギーは高々数百eVで
あるため、保護膜８の保温層６に対する密着性が弱く、
従ってこの場合も保護膜８が剥離し易いという問題があ
る。On the other hand, when the protective film 8 is made of a hard carbon film, the CV
Since the kinetic energy of atoms transported by the D method is at most several hundred eV, the adhesion of the protective film 8 to the heat retaining layer 6 is weak,
Therefore, also in this case, there is a problem that the protective film 8 is easily peeled off.
そこでこの発明は、これらの問題点を解決したサーマ
ルヘッドとその製造方法を提供することを主たる目的と
する。Therefore, it is a main object of the present invention to provide a thermal head and a method for manufacturing the same that solve these problems.
第１図は、この発明に係るサーマルヘッドの一例を示
す拡大部分断面図である。第４図の例と同等部分には同
一符号を付し、以下においてはそれとの相違点を主に説
明する。FIG. 1 is an enlarged partial sectional view showing an example of a thermal head according to the present invention. The same parts as those in the example of FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and the difference from them will be mainly described below.
この実施例のサーマルヘッド20は、前述したような保
温層６上の保護膜18が、ダイヤモンド結晶を含む炭素系
膜から成り、かつ保温層６と当該保護膜18との界面付近
に、両者の構成物質を含んで成る混合層17を有してい
る。In the thermal head 20 of this embodiment, the protective film 18 on the heat insulating layer 6 as described above is made of a carbon-based film containing diamond crystals, and the thermal insulating layer 6 and the protective film 18 are provided near the interface between them. It has a mixed layer 17 containing constituent materials.
上記保護膜18は、ダイヤモンド結晶を含む炭素系膜か
ら成るため、硬質でしかも化学的および熱的にも安定し
ている。そのため、前述したようなフッ酸等のエッチン
グ液に対しても強く、従ってエッチング時にエッチング
液によって当該保護膜18が、ひいてはその下の保温層６
等が損傷を受けることもない。Since the protective film 18 is made of a carbon-based film containing diamond crystals, it is hard and is chemically and thermally stable. Therefore, it is strong against an etching solution such as hydrofluoric acid as described above, and therefore, the etching causes the protective film 18 to be removed by the etching solution and thus the heat insulating layer 6 thereunder.
Etc. will not be damaged.
また、上記混合層17は言わば楔のような作用をするの
で、保護膜18の保温層６に対する密着性が非常に良くな
る。しかも、保護膜18と保温層６間の熱膨脹係数の違い
を、組成が連続的に変化している当該混合層17で吸収で
きるため、保護膜18と保温層６間の熱ストレスの発生も
抑えられる。その結果、発熱抵抗体10の発熱によって発
生する熱的な内部歪等による保護膜18の剥離が防止され
る。Further, since the mixed layer 17 acts like a wedge, so to speak, the adhesion of the protective film 18 to the heat retaining layer 6 becomes very good. Moreover, since the difference in the coefficient of thermal expansion between the protective film 18 and the heat insulating layer 6 can be absorbed by the mixed layer 17 having a continuously changing composition, the occurrence of thermal stress between the protective film 18 and the heat insulating layer 6 is suppressed. To be As a result, peeling of the protective film 18 due to thermal internal strain or the like generated by the heat generation of the heating resistor 10 is prevented.
第２図は、この発明に係るサーマルヘッドの他の例を
示す拡大部分断面図である。FIG. 2 is an enlarged partial sectional view showing another example of the thermal head according to the present invention.
上記サーマルヘッド20との相違点を主に説明すると、
この実施例のサーマルヘッド22は、前述したような保護
膜18とその上の発熱抵抗体10との界面付近にも、両者の
構成物質を含んで成る混合層19を有している。Mainly explaining the differences from the thermal head 20,
The thermal head 22 of this embodiment also has a mixed layer 19 containing the constituent materials of both of them in the vicinity of the interface between the protective film 18 and the heating resistor 10 thereon as described above.
この混合層19の作用も上記混合層17のものと同様であ
り、発熱抵抗体10の保護膜18に対する密着性が非常に良
くなると共に両者間に発生する熱ストレスも抑えられ
る。その結果、当該発熱抵抗体10の剥離もより完全に防
止される。The function of the mixed layer 19 is similar to that of the mixed layer 17, and the adhesion of the heating resistor 10 to the protective film 18 is very good, and the thermal stress generated between them is suppressed. As a result, the exfoliation of the heating resistor 10 is more completely prevented.
次に、第１図に示したようなサーマルヘッド20の製造
方法の一例を、その保護膜18の形成工程を主体に説明す
る。Next, an example of a method of manufacturing the thermal head 20 as shown in FIG. 1 will be described, mainly regarding the step of forming the protective film 18.
第３図は、この発明に係る製造方法を実施する装置の
一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of an apparatus for carrying out the manufacturing method according to the present invention.
前述したような基体４上に保温層６が形成されたもの
を用意して、これをホルダ28に取り付けて真空容器（図
示省略）内に収納しており、当該保温層６に向けて蒸発
源30およびイオン源38を配置している。The substrate 4 having the heat insulating layer 6 formed thereon is prepared, and is attached to the holder 28 and housed in a vacuum container (not shown). 30 and an ion source 38 are arranged.
蒸発源30は、この例では電子ビーム蒸発源であり、蒸
発材料32としてここでは炭素ペレットを有しており、そ
れを電子ビームによって加熱蒸気化して得られる蒸発物
（ここでは炭素）34を保温層６の表面に蒸着させること
ができる。もっとも、このような電子ビーム蒸発源の代
わりに、ターゲットをスパッタさせる方式の蒸発源、あ
るいはカソードにおける真空アーク放電によってカソー
ド物質を蒸発させる方式の蒸発源等を用いることもでき
る。The evaporation source 30 is an electron beam evaporation source in this example, has carbon pellets here as the evaporation material 32, and keeps an evaporate (here, carbon) 34 obtained by heating and evaporating it with an electron beam. It can be deposited on the surface of layer 6. However, instead of such an electron beam evaporation source, an evaporation source of a method of sputtering a target or an evaporation source of a method of evaporating a cathode substance by vacuum arc discharge in the cathode can be used.
保温層６に対する炭素34の蒸着速度あるいは保温層６
上に形成される膜の膜厚は、膜厚モニタ36によって計測
することができる。The deposition rate of carbon 34 on the heat retaining layer 6 or the heat retaining layer 6
The film thickness of the film formed above can be measured by the film thickness monitor 36.
イオン源38は、この例ではプラズマ閉じ込めに多極磁
場を用いるバケット型イオン源であり、供給されたガス
Ｇをイオン化して均一で大面積のイオンビーム40を保温
層６の表面に向けて照射することができる。もっとも、
このようなバケット型イオン源の代わりに、他のタイプ
のイオン源を用いることもできる。In this example, the ion source 38 is a bucket type ion source that uses a multipolar magnetic field for plasma confinement, and ionizes the supplied gas G to irradiate a uniform and large-area ion beam 40 toward the surface of the heat retaining layer 6. can do. However,
Other types of ion sources can be used instead of such a bucket type ion source.
この場合のイオン源38に供給するガスＧとしては、後
述するような理由から、水素ガス、炭化水素系ガス（例
えばメタンガス、エタンガス等）、有機化合物系ガス
（例えばアセトン等）および不活性ガス（例えばヘリウ
ムガス、ネオンガス、アルゴンガス等）の内の少なくと
も一種、即ちこれらの単一ガスまたは混合ガスを用い
る。As the gas G supplied to the ion source 38 in this case, hydrogen gas, hydrocarbon-based gas (eg, methane gas, ethane gas, etc.), organic compound-based gas (eg, acetone, etc.) and inert gas ( For example, at least one of helium gas, neon gas, argon gas, etc., that is, a single gas or a mixed gas thereof is used.
処理に際しては、真空容器内を例えば10-5〜10-7Torr
程度まで排気した後、蒸発源30からの炭素34を保温層６
上に蒸着させるのと同時に、またはそれと交互に、イオ
ン源38からのイオンビーム40を保温層６に向けて照射す
る。このイオンビーム40の照射は、連続的であっても良
いし間歇的であっても良い。At the time of processing, the inside of the vacuum vessel is, for example, 10 -5 to 10 -7 Torr.
After exhausting to a certain degree, the carbon 34 from the evaporation source 30 is kept warm
Simultaneously with or alternately with the vapor deposition, the ion beam 40 from the ion source 38 is irradiated toward the heat retaining layer 6. The irradiation of the ion beam 40 may be continuous or intermittent.
その際、保温層６に蒸着させる炭素量に対する照射イ
オン量の割合、即ちイオン／炭素は、例えば0.1％〜100
％程度の範囲内にする。At that time, the ratio of the amount of irradiated ions to the amount of carbon deposited on the heat retaining layer 6, that is, ions / carbon, is, for example, 0.1% to 100.
Within the range of about%.
上記処理の結果、保温層６の表面に、前述したような
ダイヤモンド結晶を含む炭素系膜から成る保護膜18（第
１図参照）が形成され、かつ保温層６と当該保護膜18と
の界面付近に、両者の構成物質を含んで成る前述したよ
うな混合層17（第１図参照）が形成される。As a result of the above treatment, the protective film 18 (see FIG. 1) made of the carbon-based film containing diamond crystals as described above is formed on the surface of the heat insulating layer 6, and the interface between the heat insulating layer 6 and the protective film 18 is formed. In the vicinity, the above-mentioned mixed layer 17 (see FIG. 1) containing both constituent materials is formed.
保護膜18中にダイヤモンド結晶が形成されるのは、照
射イオンが、保温層６に蒸着されたグラファイト構造の
炭素をダイヤモンドに結晶成長させるための核形成エネ
ルギー供給源として作用するためであると考えられる。
また混合層17が形成されるのは、保護膜18を構成する物
質が照射イオンによって保温層６の内部に叩き込まれた
り、あるいはそれと共に保温層６を構成する物質が保護
膜18内に叩き出されたりするためであると考えられる。It is considered that the diamond crystals are formed in the protective film 18 because the irradiation ions act as a nucleation energy supply source for crystallizing the carbon of the graphite structure vapor-deposited in the heat retaining layer 6 into diamond. To be
Further, the mixed layer 17 is formed because the substance constituting the protective film 18 is hammered into the heat insulating layer 6 by the irradiation ions, or the substance constituting the heat insulating layer 6 is hammered into the protective film 18 together with the substance. It is thought that it is for being done.
ちなみにその後は、例えば公知の手段によって、当該
保護膜18の上に前述したような発熱抵抗体10を、その上
に電極12を、更にその上に保護膜14を形成すれば良い。
その結果、第１図に示したようなサーマルヘッド20が得
られる。By the way, after that, the heating resistor 10 as described above may be formed on the protective film 18, the electrode 12 may be formed thereon, and the protective film 14 may be further formed thereon by a known method.
As a result, the thermal head 20 as shown in FIG. 1 is obtained.
上記処理の場合、ガスＧに前述したような種類のもの
を用いるのは、不活性ガスを用いれば、イオンビーム40
として照射される不活性元素は反応性が乏しいため、不
純物混入の無い良質の炭素系膜が得られるからであり、
炭化水素系ガスや有機化合物系ガスを用いれば、蒸着炭
素にそれと同系の、即ち炭素系のイオンビーム40が照射
されるため、それによって蒸着炭素をより励起し易くな
るからであり、水素ガスを用いれば、イオンビーム40と
して照射された水素が蒸着炭素中のグラファイトをメタ
ン、エタン等の炭化水素系のガスとして取り除く作用も
するからであり、またこれらの混合ガスを用いれば、上
記のような各作用を併合した結果を得ることができるか
らである。In the case of the above treatment, the gas G of the kind described above is used if an inert gas is used.
This is because the inert element that is irradiated as has a low reactivity, so that a high-quality carbon-based film free of impurities can be obtained.
If a hydrocarbon-based gas or an organic compound-based gas is used, vapor-deposited carbon is irradiated with the same type of ion beam 40, that is, a carbon-based ion beam 40, which makes it easier to excite the vapor-deposited carbon. This is because if used, the hydrogen irradiated as the ion beam 40 also acts to remove the graphite in the vapor-deposited carbon as a hydrocarbon-based gas such as methane or ethane. This is because it is possible to obtain the result of combining the respective actions.
また、ガスＧとして、上記のような単一ガスまたは混
合ガスに、ケイ素系ガス（例えばモノシランガス、ジシ
ランガス等）を例えば10％程度以下混合したガスを用い
ても良く、そのようにすれば、イオンビーム40として照
射されたケイ素はSP3混成軌道しか取らず、蒸着炭素中
におけるグラファイトの析出を抑制すると共にダイヤモ
ンド形成に有効に作用するため、ダイヤモンド結晶がよ
り効果的に形成されるようになる。Further, as the gas G, a gas in which a silicon-based gas (for example, monosilane gas, disilane gas, etc.) is mixed with the above single gas or mixed gas by, for example, about 10% or less may be used. The silicon irradiated as the beam 40 takes only SP 3 hybrid orbits, suppresses the precipitation of graphite in vapor-deposited carbon, and effectively acts on diamond formation, so that diamond crystals are more effectively formed.
尚、上記処理の場合のイオンビーム40のエネルギー
は、特定のものに限定されるものではないが、例えば成
膜の初期段階においては、前述した混合層17をより効果
的に形成する観点から、比較的大きなエネルギー、例え
ば10KeV程度以上にするのが好ましい。一方、混合層17
が所望の厚み、例えば数百Å程度得られた後は、良質の
保護膜18を得る観点から、即ちイオンビーム40の照射に
よって保護膜18内にダメージ（欠陥部）が発生したりス
パッタ作用によってその表面が荒れたりするのを極力少
なくする等の観点から、10KeV程度以下の低エネルギ
ー、より好ましくは数百eV程度以下にするのが良く、ま
たその下限は特にないが、イオン源38からイオンビーム
40を引き出せる限度から、現実的には10eV程度になる。Incidentally, the energy of the ion beam 40 in the case of the above treatment is not limited to a particular one, but, for example, in the initial stage of film formation, from the viewpoint of more effectively forming the mixed layer 17 described above, A relatively large energy, for example, about 10 KeV or more is preferable. Meanwhile, the mixed layer 17
After obtaining a desired thickness, for example, about several hundred Å, from the viewpoint of obtaining a good quality protective film 18, i.e., the irradiation of the ion beam 40 causes damage (defects) in the protective film 18 or sputter action. From the viewpoint of minimizing the roughness of the surface as much as possible, low energy of about 10 KeV or less, more preferably about several hundred eV or less, and the lower limit is not particularly limited, but the ion source 38 beam
From the limit that can draw 40, it will be about 10 eV in reality.
また、保温層６表面の垂線に対するイオンビーム40の
入射角θは、それによる蒸着炭素のスパッタ防止等の観
点から、０゜〜60゜程度の範囲内にするのが好ましい。Further, the incident angle θ of the ion beam 40 with respect to the perpendicular of the surface of the heat retaining layer 6 is preferably within the range of 0 ° to 60 ° from the viewpoint of preventing spattering of vapor-deposited carbon.
また、成膜時には、必要に応じて基体４等を例えば数
百℃程度まで加熱、あるいは例えば室温〜100℃程度以
下になるように冷却しても良く、加熱すれば熱励起によ
ってダイヤモンド形成の反応を促進することができると
共に、イオンビーム40の照射に伴って保護膜18等の内部
に発生する欠陥部を成膜中に除去することができ、また
冷却すればイオンビーム40の照射による保温層６等の熱
的損傷等を防止することができる。During film formation, the substrate 4 or the like may be heated to, for example, about several hundreds of degrees Celsius or cooled to, for example, room temperature to about 100 degrees Celsius or less, if heated, the reaction of diamond formation by thermal excitation. In addition to being able to accelerate the above, it is possible to remove the defective portion generated inside the protective film 18 and the like during the irradiation of the ion beam 40 during the film formation, and if cooled, the heat insulating layer by the irradiation of the ion beam 40. It is possible to prevent thermal damage to 6 and the like.
上記のような製造方法の特徴を列挙すれば次の通りで
ある。The features of the above manufacturing method are listed below.
従来の大気中での熱処理によって五酸化タンタルか
ら成る保護膜８を形成する場合に比べて、この方法によ
れば保護膜18を短時間で形成することができるため、製
造コストの低減を図ることができる。また、真空中で処
理するため、大気に汚染されることがなく、不純物混入
のない良質の保護膜18を形成することができる。Compared with the conventional case where the protective film 8 made of tantalum pentoxide is formed by heat treatment in the atmosphere, this method allows the protective film 18 to be formed in a short time, thereby reducing the manufacturing cost. You can Further, since the processing is performed in a vacuum, it is possible to form a high-quality protective film 18 that is not polluted by the air and is free from impurities.
従来のCVD法によって硬質カーボン膜から成る保護
膜８を形成する場合は、基体を800℃〜1000℃程度の高
温に加熱する必要があるが、この方法ではCVD法と違っ
て熱励起を主体としていないため、低温処理が可能であ
り、その結果、基材である保温層６や基体４として使用
できる材質の範囲が広がる。When the protective film 8 made of a hard carbon film is formed by the conventional CVD method, it is necessary to heat the substrate to a high temperature of about 800 ° C. to 1000 ° C. However, unlike the CVD method, this method mainly uses thermal excitation. Therefore, low temperature treatment is possible, and as a result, the range of materials that can be used as the heat retaining layer 6 and the substrate 4 that are the base material is expanded.
炭素32の蒸着とイオンビーム40の照射の処理条件を
個々に制御することができるため、保護膜18の組成を必
要に応じて制御することも可能である。Since the processing conditions of vapor deposition of carbon 32 and irradiation of the ion beam 40 can be individually controlled, the composition of the protective film 18 can also be controlled as necessary.
次に、第２図に示したようなサーマルヘッド22を製造
する方法の一例を、上記サーマルヘッド20の製造方法で
説明しなかった点を中心に説明する。Next, an example of a method of manufacturing the thermal head 22 as shown in FIG. 2 will be described focusing on the points not described in the method of manufacturing the thermal head 20.
まず前述したような第１の工程で、保温層６上に前述
したような保護膜18および混合層17を形成した後、第２
の工程で、例えば同一真空容器内において、かつ同一の
蒸発源30およびイオン源38等を用いて、当該保護膜18上
に発熱抵抗体10を形成する。First, in the first step as described above, the protective film 18 and the mixed layer 17 as described above are formed on the heat retaining layer 6, and then the second step is performed.
In the step (2), the heating resistor 10 is formed on the protective film 18 in the same vacuum container and using the same evaporation source 30 and the same ion source 38, for example.
但しこの場合は、蒸発源30からの蒸発物34およびイオ
ン源38からのイオンビーム40としては、相互に化合する
等して抵抗体を構成するものが選ばれる。However, in this case, as the evaporate 34 from the evaporation source 30 and the ion beam 40 from the ion source 38, those which form a resistor by being combined with each other are selected.
例えば、蒸発源30からは蒸発物34としてタンタルを蒸
発させてこれを保護膜18上に蒸着させる。それと同時
に、またはそれと交互に、イオン源38からはイオンビー
ム40として窒素イオンビームを引き出してこれを保護膜
18に向けて照射する。For example, tantalum is evaporated as the evaporation material 34 from the evaporation source 30, and this is evaporated on the protective film 18. At the same time or alternately, a nitrogen ion beam is extracted from the ion source 38 as an ion beam 40 to protect it.
Irradiate toward 18.
その場合、保護膜18に蒸着させるタンタルと照射する
窒素イオンとの組成比、即ちTa/Nは、例えば0.5〜５程
度の範囲内にする。In that case, the composition ratio of the tantalum deposited on the protective film 18 and the nitrogen ions to be irradiated, that is, Ta / N is set in the range of, for example, about 0.5 to 5.
上記処理の結果、保護膜18の表面に、蒸着タンタルと
照射窒素イオンとが化合して、窒化タンタル（Ta2N）か
ら成る発熱抵抗体10（第２図参照）が形成され、かつ保
護膜18と当該発熱抵抗体10との界面付近に、照射イオン
の前述したような作用によって、両者の構成物質を含ん
で成る前述したような混合層19（第２図参照）が形成さ
れる。As a result of the above treatment, vapor deposition tantalum and irradiated nitrogen ions are combined on the surface of the protective film 18 to form a heating resistor 10 (see FIG. 2 ) made of tantalum nitride (Ta 2 N), and the protective film is formed. A mixed layer 19 (see FIG. 2) containing the constituents of both is formed near the interface between 18 and the heating resistor 10 by the action of the irradiation ions as described above.
その後は、例えば公知の手段によって、当該発熱抵抗
体10の上に前述したような電極12を、更にその上に保護
膜14を形成すれば良い。その結果、第２図に示したよう
なサーマルヘッド22が得られる。After that, the electrode 12 as described above may be formed on the heating resistor 10 and the protective film 14 may be further formed thereon by a known method. As a result, the thermal head 22 as shown in FIG. 2 is obtained.
尚、この場合の窒素イオンビーム40の好ましい照射態
様やエネルギー等も、前記保護膜18を形成する場合と同
様である。いずれも前述した理由による。In this case, the preferable irradiation mode and energy of the nitrogen ion beam 40 are the same as in the case of forming the protective film 18. Both are due to the reasons described above.
この場合も、真空中で処理するため、不純物混入の無
い良質の発熱抵抗体10を形成することができる。またこ
の例のように同一の真空容器内で保護膜18の形成と連続
して発熱抵抗体10を形成することもでき、そのようにす
れば大気に汚染される心配が全く無く、しかも処理効率
も良い。勿論、保護膜18の場合と同様に発熱抵抗体10の
組成制御も可能である。Also in this case, since the processing is performed in a vacuum, it is possible to form the heat generating resistor 10 of good quality with no impurities mixed therein. Further, as in this example, it is also possible to form the heating resistor 10 continuously with the formation of the protective film 18 in the same vacuum container, in which case there is no fear of being polluted by the atmosphere and the processing efficiency is high. Is also good. Of course, the composition of the heating resistor 10 can be controlled as in the case of the protective film 18.
以上のようにこの発明に係る第１のサーマルヘッドに
おいては、保護膜がダイヤモンド結晶を含む炭素系膜か
ら成り化学的・熱的に安定であるため、当該保護膜やそ
の下の保温層等がエッチング時に損傷を受けるという問
題が無くなる。しかも当該保護膜と保温層間に混合層を
有するため、保護膜の密着性が高く、その剥離の問題も
無くなる。As described above, in the first thermal head according to the present invention, since the protective film is made of a carbon-based film containing diamond crystals and is chemically and thermally stable, the protective film and the heat insulating layer below the protective film are The problem of damage during etching is eliminated. Moreover, since the protective film and the heat insulating layer have a mixed layer, the protective film has high adhesion and the problem of peeling is eliminated.
またこの発明に係る第２のサーマルヘッドにおいて
は、上記サーマルヘッドに比べて更に、発熱抵抗体とそ
の下の保護膜間にも混合層を有するため、発熱抵抗体の
密着性が高く、その剥離の問題も無くなる。Further, in the second thermal head according to the present invention, since the mixed layer is further provided between the heating resistor and the protective film thereunder as compared with the above-mentioned thermal head, the heating resistor has high adhesiveness and its peeling. The problem of will disappear.
一方この発明に係る第１あるいは第２の製造方法によ
れば、上記のような特徴を有する第１あるいは第２のサ
ーマルヘッドを、それぞれ、短時間で効率良く製造する
ことができる。しかも真空中で処理するため不純物混入
の無い良質の保護膜や発熱抵抗体を形成することができ
る。また熱励起を主体としてしないため、保温層や基体
として使用できる材質の範囲が広がる。On the other hand, according to the first or second manufacturing method of the present invention, the first or second thermal head having the above characteristics can be efficiently manufactured in a short time. Moreover, since the processing is performed in a vacuum, it is possible to form a good quality protective film and a heating resistor free from impurities. Further, since heat excitation is not the main constituent, the range of materials that can be used as the heat retaining layer or the base body is expanded.
第１図は、この発明に係るサーマルヘッドの一例を示す
拡大部分断面図である。第２図は、この発明に係るサー
マルヘッドの他の例を示す拡大部分断面図である。第３
図は、この発明に係る製造方法を実施する装置の一例を
示す概略図である。第４図は、従来のサーマルヘッドの
一例を示す拡大部分断面図である。 ４……基体、６……保温層、10……発熱抵抗体、12……
電極、14……保護膜、17,19……混合層、18……保護
膜、20,22……実施例に係るサーマルヘッド、30……蒸
発源、34……蒸発物、38……イオン源、40……イオンビ
ーム。FIG. 1 is an enlarged partial sectional view showing an example of a thermal head according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged partial sectional view showing another example of the thermal head according to the present invention. Third
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for carrying out the manufacturing method according to the present invention. FIG. 4 is an enlarged partial sectional view showing an example of a conventional thermal head. 4 ... Base, 6 ... Insulating layer, 10 ... Heating resistor, 12 ...
Electrodes, 14 ... Protective film, 17,19 ... Mixed layer, 18 ... Protective film, 20,22 ... Thermal head according to the embodiment, 30 ... Evaporation source, 34 ... Evaporated matter, 38 ... Ion Source, 40 ... Ion beam.
Claims (4)
にその上に発熱抵抗体をそれぞれ有するサーマルヘッド
において、前記保護膜がダイヤモンド結晶を含む炭素系
膜から成り、かつ保温層と当該保護膜との界面付近に、
両者の構成物質を含んで成る混合層を有することを特徴
とするサーマルヘッド。1. A thermal head having a heat insulating layer on a substrate, a protective film on it, and a heating resistor on it, wherein the protective film is made of a carbon-based film containing diamond crystals. Near the interface between the protective film and
A thermal head having a mixed layer containing both constituent materials.
にその上に発熱抵抗体をそれぞれ有するサーマルヘッド
において、前記保護膜がダイヤモンド結晶を含む炭素系
膜から成り、かつ保温層と当該保護膜間および当該保護
膜と発熱抵抗体間の各界面付近に、その両側の構成物質
を含んで成る混合層をそれぞれ有することを特徴とする
サーマルヘッド。2. A thermal head having a heat retaining layer on a substrate, a protective film thereon, and a heating resistor further thereon, wherein the protective film comprises a carbon-based film containing diamond crystals, and the heat retaining layer. A thermal head, characterized in that it has a mixed layer containing constituent materials on both sides of the protective film and near each interface between the protective film and between the protective film and the heating resistor.
にその上に発熱抵抗体をそれぞれ有するサーマルヘッド
を製造する方法において、基体上に保温層が形成された
ものを用意し、真空中で当該保温層に対して、炭素の蒸
着と、水素ガス、炭化水素系ガス、有機化合物系ガスお
よび不活性ガスの内の少なくとも一種をイオン化して得
られたイオンビームの照射とを行うことによって、前記
保温層上に保護膜を形成する工程を備えることを特徴と
するサーマルヘッドの製造方法。3. A method for producing a thermal head having a heat retaining layer on a substrate, a protective film thereon, and a heating resistor thereon, wherein a substrate having a heat retaining layer is prepared. , Vapor deposition of carbon and irradiation of an ion beam obtained by ionizing at least one of hydrogen gas, a hydrocarbon-based gas, an organic compound-based gas, and an inert gas to the heat insulating layer in vacuum. A method of manufacturing a thermal head, comprising a step of forming a protective film on the heat retaining layer by carrying out.
にその上に発熱抵抗体をそれぞれ有するサーマルヘッド
を製造する方法において、基体上に保温層が形成された
ものを用意し、真空中で当該保温層に対して、炭素の蒸
着と、水素ガス、炭化水素系ガス、有機化合物系ガスお
よび不活性ガスの内の少なくとも一種をイオン化して得
られたイオンビームの照射とを行うことによって、前記
保温層上に保護膜を形成する第１の工程と、第１の工程
によって形成された保護膜に対して真空中で、蒸発物の
蒸着とイオンビームの照射とを行うことによって、前記
保護膜上に発熱抵抗体を形成する第２の工程とを備える
ことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。4. A method for manufacturing a thermal head having a heat insulating layer on a substrate, a protective film thereon, and a heating resistor on the substrate, wherein a heat insulating layer is formed on the substrate is prepared. , Vapor deposition of carbon and irradiation of an ion beam obtained by ionizing at least one of hydrogen gas, a hydrocarbon-based gas, an organic compound-based gas, and an inert gas to the heat insulating layer in vacuum. By performing a first step of forming a protective film on the heat insulating layer, and performing vapor deposition of an evaporation material and irradiation of an ion beam in a vacuum on the protective film formed by the first step. And a second step of forming a heat generating resistor on the protective film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9696087A JPH089236B2 (en) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | Thermal head and method for producing the same |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63262252A JPS63262252A (en) | 1988-10-28 |
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