JPS6038007B2 - thermal head - Google Patents
thermal headInfo
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- JPS6038007B2 JPS6038007B2 JP52160146A JP16014677A JPS6038007B2 JP S6038007 B2 JPS6038007 B2 JP S6038007B2 JP 52160146 A JP52160146 A JP 52160146A JP 16014677 A JP16014677 A JP 16014677A JP S6038007 B2 JPS6038007 B2 JP S6038007B2
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- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
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- H—ELECTRICITY
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は棚化チタンと酸素とからなる薄膜発熱抵抗体を
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 thin film heating resistor made of shelved titanium and oxygen, and also 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‘ま例えばガラ
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−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。そこに用
いられる発熱抵抗体としては、従来窒化タンタル、ニク
ロム酸化錫等の薄膜発熱抵抗体、銀−パラジウム等を用
いた厚膜発熱抵抗体、シリコン半導体を用いた半導体発
熱抵抗体がある。このうち薄膜発熱抵抗体を用いたサー
マルヘッドは厚膿発熱抵抗体、半導体発熱抵抗体等と比
較して熱応答性がよく耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、寿命
が長く、信頼性が高い等の特徴を有している。この薄膜
発熱抵抗体としては、従来、窒化タンタルが耐熱性に優
れ、信頼性も高く、又固有抵抗値も250〜300rQ
cのと比較的高い値で製造の制御性もよいため、特に多
く用いられている。しかるに窒化タンタルは約3000
0以上の高温に於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。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 electrical 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 and contacting the recording medium so as to obtain the necessary heat pattern according to the information to be recorded. It is. Heat generating resistors used therein include conventional thin film heat generating resistors such as tantalum nitride and dichrome tin oxide, thick 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, superior heat resistance and thermal shock resistance, longer lifespan, and higher reliability than thick heating resistors, semiconductor heating resistors, etc. It has the following characteristics. Conventionally, tantalum nitride has been used as a thin film heating resistor, which has excellent heat resistance, high reliability, and has a specific resistance value of 250 to 300 rQ.
It is particularly widely used because it has a relatively high value of c and good manufacturing controllability. However, tantalum nitride has about 3000
At high temperatures of 0 or higher, it is rapidly oxidized and its resistance value increases rapidly, which has the disadvantage of deteriorating the 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
抗変化はなお十分満足できるものではなかった。特に近
年、高遠サ−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looQノ口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、膜厚を薄くする等の方法
を用いるが、その際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。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 a wear-resistant layer and used as a thermal head, but the change in resistance when the thermal head was driven for a long time was still not fully satisfactory. Particularly in recent years, as the demand for high-range thermal heads has been increasing, it is necessary to shorten the duration of the energizing pulse of the head to color the thermal paper, which means that the power consumption is higher than before.
Since the heating resistor becomes even hotter, its life becomes shorter. Therefore, there is a demand for a heating resistor with even higher heat resistance. Also, the sheet resistance of tantalum nitride is usually 500/
Even if the thermal head is made especially large before and after the opening, it will only be about the same as the looQ opening.In order to further increase the resistance value, methods such as trimming or thinning the film thickness are used, but the manufacturing process is complicated. However, disadvantages may occur, such as damage to the product or an adverse effect on the service life.
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、電気導体の
抵抗値が問題になる。As described above, the tantalum nitride thin film heating resistor cannot have a large sheet resistance, so in order to supply enough power to heat the resistor, a large current is inevitably required, and the resistance value of the electric conductor becomes a problem.
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多層配線の場合に表面の凹凸が
激しくなり摩耗にも弱くなるなど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、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用いたサーマルヘッドを提供し、
その特徴とするところは棚化チタンと酸素とからなる発
熱抵抗体にある。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 recording Differences in density occur in the pattern, resulting in poor recording quality. 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. Furthermore, if the thickness of the electrical conductor is made extremely large in order to avoid this, in the case of multi-layer wiring, the surface becomes extremely uneven and becomes susceptible to abrasion, resulting in major structural problems. Also, if the current is large, it is a heating power source,
Inconveniences also arise, such as the need to increase the capacity of switching circuits and the like. The present invention improves the above points and provides a thermal head using 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.
Its feature lies in the heating resistor made of titanium shelving and oxygen.
この発熱抵抗体においては、棚化チタンと酸素とが原子
的なスケールで混在している。以下、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。In this heating resistor, shelved titanium and oxygen coexist on an atomic scale. A detailed description will be given below with reference to the drawings.
第1図は本発明に適用するサーマルヘッドの形状例の姿
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スのような電気的な絶縁
物で形成された基板である。2は棚化チタンと酸素とか
らなる本発明に係る薄膜発熱抵抗体である。FIG. 1 is a sectional view of an example of the shape of a thermal head applied to the present invention. 1 in the figure is a substrate made of an electrical insulator such as ceramics, glass, or glazed ceramics. 2 is a thin film heating resistor according to the present invention, which is made of titanium shelving and oxygen.
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。本発明の棚化チタンと酸素とからなる薄膜発
熱抵抗体の製造はスパッタリング、電子ビーム葵着いず
れも可能であり、スパッタリングによって製造する方法
としては、アルゴンと酸素の混合雰囲気中で棚化チタン
のターゲットをスパッタリングする方法、剛素と金属チ
タンを同時にターゲットとする方法、金属チタンのみを
ターゲットとしてアルゴン、酸素、ジボランを含む雰囲
気中で活性スパッタリングを行う方法などがある。4 is a protective layer for the thin film heating resistor and electric conductor, for example, silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, or a multilayer structure made of a combination of these, which is manufactured by electron beam evaporation, sputtering, etc., is used;
This makes it possible to further extend the life of the thermal head. The thin film heating resistor of the present invention made of titanium shelved and oxygen can be manufactured by either sputtering or electron beam deposition. There are methods such as sputtering a target, a method using rigidity and titanium metal as targets at the same time, and a method using active sputtering using only titanium metal as a target in an atmosphere containing argon, oxygen, and diborane.
棚化チタンをターゲットとする場合、例えば石英皿等の
上に棚化チタンを粉末の状態もしくはプレスした状態で
着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110000以上の真空ホットプレスによ
り焼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。When titanium shelving is used as a target, it can be used as a target by depositing the titanium shelving in powder or pressed form on a quartz plate, for example, but it is possible to use it as a target by placing titanium shelving in a powdered or pressed state on a quartz plate, etc. It is easier to control sputtering if a target is used.
また棚素と金属チタンを同時にターゲットとする場合に
は棚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‐汀orr〜5×10
‐ITorrのアルゴンと酸素との混合雰囲気で行うの
が良く、好ましくは1×10‐汀orr〜1×10‐I
Torrがよい。In addition, when using shelf elements and metallic titanium as targets at the same time, this can be done by mixing the shelf elements and metallic titanium, or by embedding one in the other or arranging one on a part of the surface. In either case 1×10-汀orr〜5×10
-ITorr in a mixed atmosphere of argon and oxygen, preferably 1 x 10-torr to 1 x 10-I
Torr is good.
また、金属チタンをターゲットとして、アルゴン、酸素
、ジボランの混合雰囲気中で活性スパッタリングを行う
場合には全ガス圧1×10‐2TOrr〜5×10‐I
Ton、好ましくは1×10‐2Torr〜5×10‐
2Ton、そのなかでジボランの分圧は全圧力の1〜1
0%、好ましくは2〜6%である。In addition, when active sputtering is performed using metallic titanium as a target in a mixed atmosphere of argon, oxygen, and diborane, the total gas pressure is 1 × 10-2 TOrr to 5 × 10-I
Ton, preferably 1×10-2 Torr to 5×10-
2Ton, in which the partial pressure of diborane is 1 to 1 of the total pressure.
0%, preferably 2-6%.
上記のいずれのスパッタリング工程中においても、雰囲
気中の酸素分圧を0.1〜10%で選択することにより
、発熱抵抗体中に酸素を原子比でモリブデンの0.00
5以上含有させることができる。酸素含有量は少なすぎ
ては効果がなく、逆に多すぎると比抵抗の制御が難かし
く耐熱性も悪くなるのでチタンの0.01〜1.0(原
子比)が適当であり0.05〜0.6がより好ましく、
0.1〜0.3が最も好ましい。このように作成した発
熱抵抗体の固有抵抗値は200山○肌〜5000仏○c
のまで選択可能である。発熱抵抗体を電子ビーム蒸着で
製造する場合には、棚化チタンの粉末を約100k9/
均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。この時、ニードルバ
ルブ等によって酸素を含む気体を電子ビーム黍着中に導
入することによって発熱抵抗体中の酸素含有量をモリブ
デンの0.005〜1.0(原子比)とすることができ
る。このようにして作成された薄膜発熱抵抗体は棚化チ
タンと酸素より成り(但し不純物としてC.Nなどを含
有)、固有抵抗値を高く設定すれば、電極部の抵抗値が
ある程度高くても良いから製造工程が容易になり、電極
を薄くすることにより表面の凹凸が少なくなった耐摩耗
性が改良される。During any of the above sputtering steps, by selecting the oxygen partial pressure in the atmosphere from 0.1 to 10%, oxygen is added to the heating resistor at an atomic ratio of 0.00% to that of molybdenum.
5 or more can be contained. If the oxygen content is too low, it will not be effective, and if it is too high, it will be difficult to control the specific resistance and the heat resistance will deteriorate, so 0.01 to 1.0 (atomic ratio) of titanium is appropriate, and 0.05 ~0.6 is more preferable,
0.1-0.3 is most preferred. The specific resistance value of the heat generating resistor created in this way is 200 cm~5000 cm
You can select up to . When manufacturing a heating resistor by electron beam evaporation, approximately 100 k9/g of shelved titanium powder is used.
Press with more than average pressure to make tablets 1×10-
It can be deposited on a substrate that is kept at a constant temperature in advance under a high degree of vacuum of 4 tons or more. At this time, the oxygen content in the heating resistor can be adjusted to 0.005 to 1.0 (atomic ratio) of molybdenum by introducing a gas containing oxygen into the electron beam deposition using a needle valve or the like. The thin film heating resistor created in this way is made of titanium shelving and oxygen (contains impurities such as C.N.), and if the specific resistance value is set high, even if the resistance value of the electrode part is high to some extent. This makes the manufacturing process easier, and by making the electrode thinner, the wear resistance is improved due to fewer surface irregularities.
また電極部での電圧虫蜂下が無視できる程度であること
から、薄膜発熱抵抗体の発熱ムラによる発色濃度ムラも
小さくなり、マトリクス配線などの電極パターンの設計
が自由になる。またスパッタリング中あるいは電子ビー
ム蒸着中に於いて20000〜500oCの基板加熱を
行うことによって、基板と薄膜発熱抵抗体との密着性が
向上し、膜の安定性に効果がある。Furthermore, since the voltage drop at the electrode portion is negligible, uneven color density due to uneven heating of the thin-film heating resistor is also reduced, allowing freedom in designing electrode patterns such as matrix wiring. Furthermore, by heating the substrate to 20,000 to 500oC during sputtering or electron beam evaporation, the adhesion between the substrate and the thin film heating resistor is improved, which is effective in improving the stability of the film.
次に実施例に基づいて説明する。Next, an explanation will be given based on an example.
(実施例 1)
1100qoでホットプレスした5インチ径の棚化チタ
ンTiB2〔三違和化学薬品製、Ti68.70%,B
30.72%〕のターゲットを用いて、充分に洗浄され
たガラス厚50仏mのグレーズドアルミナ基板を300
ooに基板加熱しながらアルゴン圧力4×1げびorr
、酸素圧3×10‐3Ton、混合ガス雰囲気中で高周
波2極スパッタリングを行った。(Example 1) Shelf titanium TiB2 with a diameter of 5 inches hot pressed at 1100 qo [manufactured by Sanyiwa Chemical Co., Ltd., Ti68.70%, B
30.72%], a thoroughly cleaned glazed alumina substrate with a glass thickness of 50 m is
Increase the argon pressure to 4×1 while heating the substrate to
, high-frequency bipolar sputtering was performed in a mixed gas atmosphere at an oxygen pressure of 3×10-3 Ton.
スパッタ率は200A/分、投入パワーは3.0W/の
で5分間スパッタしたところ、1000Aの膜厚の薄膜
発熱抵抗体が得られた。比抵抗はlooOA○地、面積
抵抗は1000/口であった。この腰の組成をイオンマ
イクロアナラィザで調べたところ酸素がチタンの0.2
6(原子比)含まれていた。この上にチタン10A、ア
ルミニウムをlAm電子ビーム蒸着で付け、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パターン
を形成し、これをサーマルヘッドA,とした。さらにこ
の上に保護層として酸化シリコン(Si02)をlAm
、酸化タンタル(Ta205)を10rm連続的にスパ
ッタで積層し、サーマルへッドんとした。比較の為に、
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8×10‐2
Tom、窒素分圧が1×1o‐4Torrの条件で10
00Aの厚さの窒化タンタル薄膜発熱抵抗体のサーマル
ヘッドB,を作成した。When sputtering was performed for 5 minutes at a sputtering rate of 200 A/min and an input power of 3.0 W/min, a thin film heating resistor with a thickness of 1000 A was obtained. The specific resistance was looOA○, and the area resistance was 1000/mouth. When we investigated the composition of this waist using an ion microanalyzer, we found that the oxygen content was 0.2 that of titanium.
It contained 6 (atomic ratio). On top of this, titanium 10A and aluminum were deposited by lAm electron beam evaporation, and a thermal head pattern having a resolution of 4 lines/side was formed by selective etching, and this was designated as thermal head A. Furthermore, silicon oxide (Si02) is added as a protective layer on top of this.
, tantalum oxide (Ta205) was continuously deposited by sputtering for 10 rms to form a thermal head. For comparison,
Targeting tantalum by high-frequency bipolar reactive sputtering, the total pressure of argon and nitrogen is 8×10-2.
Tom, 10 under the condition that the nitrogen partial pressure is 1 x 1o-4 Torr.
A thermal head B of a tantalum nitride thin film heating resistor with a thickness of 00A was fabricated.
この窒化タンタル薄膜発熱抵抗体は比抵抗が260山○
抑で面積抵抗は260/口であった。サーマルヘッドB
,に対し、さらに保護膜として酸化シリコン(Si02
)をlAm、酸化タンタル(Ta205)を10仏m連
続的にスパッタで糠層し、サーマルヘッド&とした。こ
れらのサーマルヘッドに対して、50HZでahsの矩
形波を3び分ごとにIW/柵ずつパワーアップしながら
加速テストを行った。This tantalum nitride thin film heating resistor has a specific resistance of 260mm.
The area resistance was 260/mouth. Thermal head B
, silicon oxide (Si02
) and 10 m of tantalum oxide (Ta205) were continuously sputtered into a bran layer to form a thermal head &. An acceleration test was performed on these thermal heads while increasing the power of the AHS rectangular wave at 50 Hz by IW/fence every 3 minutes.
この結果を第2図に示す。同図から明らかなように、本
発明にかかる製造方法で作成した薄膜発熱抵抗体を有す
るサーマルヘッドは高印加電力に耐えることができ、高
温での抵抗変化が少いことがわかつた。つまり、比較例
では保護膜なしでは実用するのが難かしいのに対して、
本発明に係るサーマルヘッドは保護膜なしでも実用でき
、保護膜をつけた場合には非常に良い耐熱性が得られた
。(実施例 2)
1300ooでホットプレスした6インチ径の棚化チタ
ン(CrB2)のターゲットを用いて、充分に洗浄され
たガラス厚50仏mのグレーズドアルミナ基板を200
00に基板加熱して、アルゴン圧力4×10‐汀orr
、酸素圧4×10‐3Tonの混合ガス雰囲気中で高周
波2極スパッタリングを行った。The results are shown in FIG. As is clear from the figure, it was found that the thermal head having the thin film heating resistor produced by the manufacturing method according to the present invention can withstand high applied power and has little change in resistance at high temperatures. In other words, while the comparative example is difficult to put into practical use without a protective film,
The thermal head according to the present invention can be put to practical use without a protective film, and when a protective film is attached, very good heat resistance is obtained. (Example 2) Using a 6-inch diameter shelved titanium (CrB2) target hot-pressed at 1300 oo, a thoroughly cleaned glazed alumina substrate with a glass thickness of 50 mm was heated to 200 mm.
Heating the substrate to 0.00 and increasing the argon pressure to 4
, high-frequency bipolar sputtering was performed in a mixed gas atmosphere with an oxygen pressure of 4×10-3 Ton.
スパッタ率は200A/分、投入パワーは3.0W/の
で3分間スパッタしたところ、600Aの膜厚の本発明
薄膜発熱抵抗体が得られた。比抵抗は1900山Q肌、
面積抵抗は310Q/口であった。この上にバナジウム
10△、アルミニウムを1仏m電子ビーム蒸着で付け、
選択エッチングで4本/帆の分離能をもつサーマルヘッ
ドパターンを形成し、さらにこの上に保護層として酸化
シリコン(Si02)を2仏m、酸化アルミニウム(N
203)を5仏m連続的にスパッタで積層し、サーマル
ヘッドを作成した。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施したところ、サーマルへッドん
と同様な結果が得られた。When sputtering was performed for 3 minutes at a sputtering rate of 200 A/min and an input power of 3.0 W/min, a thin film heating resistor of the present invention having a film thickness of 600 A was obtained. Specific resistance is 1900 mountain Q skin,
The sheet resistance was 310Q/mouth. On top of this, 10△ vanadium and 1△ aluminum were applied by electron beam evaporation.
A thermal head pattern with a separation of 4 wires/sail was formed by selective etching, and on top of this, 2 mm of silicon oxide (Si02) and 2 mm of aluminum oxide (N) were added as a protective layer.
203) was continuously laminated by sputtering to form a thermal head. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, results similar to those of the thermal head were obtained.
(実施例 3)
6インチ律の金属チタン板上に、焼結した1/4ィンチ
径のホウ素板を多数個お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
。(Example 3) A target in which a large number of sintered 1/4 inch diameter boron plates were placed on a 6 inch metal titanium plate so that the surface area ratio of metal titanium to shelf element was approximately 1:2. was used.
充分に洗浄されたグレーズドセラミックス基板を500
℃に基板加熱してアルゴン圧:3×10‐2Tom、酸
素圧2×10‐3Tonで、R.F.2極でスパツタし
た。スパッタ率は100A/分で8分間スパツ夕したと
ころ800△の膜厚、固有抵抗値920AQ伽、面積抵
抗1150ノロの薄膜発熱抵抗体が得られた。この上に
チタンを10人、アルミニウムをlwm電子ビームで蒸
着した後、選択エッチング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マ
グネシウム(Mg0)10仏mをスパッタで穣層した。
このサーマルヘツド‘こ対して実施例1と同じ加速テス
トを行ったところ、22W/地まで抵抗変化率は土2%
以内で、窒化タンタルを用いたサーマルヘッドに比して
非常に良好な結果が得られた。500 thoroughly cleaned glazed ceramic substrates
The substrate was heated to R.C. under an argon pressure of 3×10-2 Tom and an oxygen pressure of 2×10-3 Ton. F. It sputtered on two poles. When sputtering was carried out for 8 minutes at a sputtering rate of 100 A/min, a thin film heating resistor having a film thickness of 800 Δ, a specific resistance value of 920 AQ, and a sheet resistance of 1150 N was obtained. After evaporating titanium and aluminum using an IWM electron beam, a thermal head pattern with a resolution of 4 lines per side was formed by selective etching. Next, 10 m of magnesium oxide (Mg0) was deposited as a protective film by sputtering.
When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the resistance change rate was 2% up to 22W/ground.
Within a range of 100 to 100%, very good results were obtained compared to a thermal head using tantalum nitride.
(実施例 4)6インチ径の金属チタン板をターゲット
として用いた。(Example 4) A metal titanium plate with a diameter of 6 inches was used as a target.
充分に洗浄されたグレーズドセラミツクス基板を400
℃に基板加熱してアルコン、ジボラン、酸素、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
+ジボラン+酸素の全圧力は3.5×10‐2Torr
、ジボラン分圧は1.5×10‐4Torr酸素分圧は
1×104Tonで高周波2極スパッタにて1000△
の膜厚をつけた。面積抵抗は430/口のく固有抵抗値
は430rQ肌)であった。この上にバナジウムを10
0A、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(山2
03)loAmをスパッタで積層した。Thoroughly cleaned glazed ceramic substrate
The substrate was heated to ℃ and active sputtering was performed in an atmosphere of a mixture of alcon, diborane, oxygen, and a mixed gas. The total pressure of argon + diborane + oxygen is 3.5 x 10-2 Torr
, diborane partial pressure is 1.5×10-4 Torr, oxygen partial pressure is 1×104 Ton, and 1000△ by high-frequency bipolar sputtering.
A film thickness of . The sheet resistance was 430/mouth specific resistance was 430rQ (skin). 10 vanadium on top of this
After evaporating gold with a lAm electron beam, a thermal head pattern with a four-line/side resolution was formed by selective etching. Next, aluminum oxide (mountain 2) was applied as a protective film.
03) loAm was laminated by sputtering.
このサーマルヘツド‘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22.5W/嫌まで抵抗変化率は
土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 5)棚化チタンの粉末を100k9
/鮒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30000、真空度2×10‐6Tonまで真空に
ひいた後、乾燥空気をニードルバルプで導入しながら真
空度5×10‐6Tonで1000Aの厚さに電子ビー
ムで蒸着した。When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the resistance change rate was within 2% up to 22.5 W/min. This example also gave much better results than the thermal head using tantalum nitride in the comparative example. (Example 5) 100k9 shelved titanium powder
A tablet is made by pressing it with a pressure higher than that of carp, and it is placed on a glazed ceramic substrate that has been thoroughly cleaned in advance. The substrate is heated to 30,000 psi and evacuated to a degree of vacuum of 2 x 10-6 tons, and then vacuumed while introducing dry air with a needle valve. It was deposited by electron beam to a thickness of 1000A at 5×10-6Ton.
この面積抵抗は約580/口(固有抵抗値は約580仏
○伽)であった。次にこの上にチタンを10△、アルミ
ニウムを1.5仏m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/側の分解能をもったパターンを
形成した後酸化シリコン(Si02)を1ムm、酸化タ
ンタル(Ta205)を10仏m連続的にスパッタで競
層し、サーマルヘッドを作成した。このサーマルヘツド
‘こ対して実施例1と同じ加速テストを施したところ、
サーマルへッドんと同機な良好な結果が得られた。The area resistance was about 580/mouth (specific resistance value was about 580 fcc). Next, titanium (10△) and aluminum (1.5 mm) were deposited using an electron beam, and then a pattern with a resolution of 4 lines/side was formed by selective etching, and then silicon oxide (Si02) was deposited at 1 mm (1 mm). A thermal head was fabricated by continuously sputtering 10 meters of tantalum oxide (Ta205). When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1,
Good results were obtained that were similar to those of the thermal head.
この膜の組成をイオンマイクロアナラィザで調べたとこ
ろ酸素がクロムの0.18(原子比)含まれていた。When the composition of this film was examined using an ion microanalyzer, it was found that it contained 0.18 (atomic ratio) of oxygen to chromium.
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。
弟l図
実2図FIG. 1 is a sectional view of a main part of an example of the shape of a thermal head according to the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the effects of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Substrate, 2... Thin film heating resistor, 3... Electric conductor, 4... Protective layer. Little brother l diagram 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と酸素とから
なることを特徴とするサーマルヘツド。 2 発熱抵抗体において酸素の含有量がチタンの0.0
05(原子比)以上である特許請求の範囲第1項記載の
サーマルヘツド。 3 発熱抵抗体において酸素の含有量がチタンの0.0
1〜1.0(原子比)である特許請求の範囲第1項記載
のサーマルヘツド。 4 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項ないし第3項記載のサーマルヘツド。 5 酸化タンタルの保護膜を有する特許請求の範囲第1
項ないし第4項記載のサーマルヘツド。6 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項ないし第
4項記載のサーマルヘツド。 7 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項ないし第4項記載のサーマルヘツド。 8 硼化チタンと酸素とからなる発熱抵抗体をスパツタ
リングで製造することを特徴とするサーマルヘツドの製
造方法。 9 アルゴン酸素とを含有する混合気体中でスパツタリ
ングする特許請求の範囲第8項記載の製造方法。 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8項または第
9項記載の製造方法。 11 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8項または第9項記載の
製造方法。 12 アルゴンと酸素とジボランとを含有する混合気体
中でスパツタリングする特許請求の範囲第8項記載の製
造方法。 13 金属チタンをターゲツトとする特許請求の範囲第
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8項ないし第13項
記載の製造方法。 15 硼化チタンと酸素とからなる発熱抵抗体を電子ビ
ーム蒸着で製造することを特徴とするサーマルヘツドの
製造方法。 16 酸素を含む気体を導入しながら電子ビーム蒸着を
行う特許請求の範囲第15項記載の製造方法。 17 200℃〜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15項また第16項
記載の製造方法。[Scope of Claims] 1. A thermal head having a substrate, a heating resistor formed on the substrate, and an electric conductor for supplying power to the heating resistor, in which the heating resistor is composed of titanium boride and oxygen. A thermal head characterized by comprising: 2 The oxygen content in the heating resistor is 0.0 that of titanium.
05 (atomic ratio) or more. 3 Oxygen content in the heating resistor is 0.0 of titanium.
The thermal head according to claim 1, wherein the atomic ratio is 1 to 1.0 (atomic ratio). 4. The thermal head according to claims 1 to 3, wherein the heating resistor is covered with a silicon oxide thin film. 5 Claim 1 having a tantalum oxide protective film
The thermal head according to items 1 to 4. 6. The thermal head according to claims 1 to 4, which has a protective film of aluminum oxide. 7. The thermal head according to claims 1 to 4, which has a protective film of magnesium oxide. 8. A method for manufacturing a thermal head, characterized in that a heating resistor made of titanium boride and oxygen is manufactured by sputtering. 9. The manufacturing method according to claim 8, wherein sputtering is performed in a mixed gas containing argon and oxygen. 10. The manufacturing method according to claim 8 or 9, wherein the sputtering target is hot-pressed titanium boride. 11. The manufacturing method according to claim 8 or 9, in which titanium metal and boron are arranged so as to be targets at the same time. 12. The manufacturing method according to claim 8, wherein sputtering is performed in a mixed gas containing argon, oxygen, and diborane. 13. The manufacturing method according to claim 12, which targets titanium metal. 14. The manufacturing method according to claims 8 to 13, wherein sputtering is performed while heating the substrate at 200°C to 500°C. 15. A method for manufacturing a thermal head, characterized in that a heating resistor made of titanium boride and oxygen is manufactured by electron beam evaporation. 16. The manufacturing method according to claim 15, wherein electron beam evaporation is performed while introducing a gas containing oxygen. 17. The manufacturing method according to claim 15 or 16, wherein electron beam evaporation is performed while heating the substrate at 200°C to 500°C.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52160146A JPS6038007B2 (en) | 1977-12-28 | 1977-12-28 | thermal head |
| US05/906,359 US4296309A (en) | 1977-05-19 | 1978-05-15 | Thermal head |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP52160146A JPS6038007B2 (en) | 1977-12-28 | 1977-12-28 | thermal head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5492275A JPS5492275A (en) | 1979-07-21 |
| JPS6038007B2 true JPS6038007B2 (en) | 1985-08-29 |
Family
ID=15708854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52160146A Expired JPS6038007B2 (en) | 1977-05-19 | 1977-12-28 | thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6038007B2 (en) |
-
1977
- 1977-12-28 JP JP52160146A patent/JPS6038007B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5492275A (en) | 1979-07-21 |
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