JPS6038009B2 - thermal head - Google Patents
thermal headInfo
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- JPS6038009B2 JPS6038009B2 JP52160148A JP16014877A JPS6038009B2 JP S6038009 B2 JPS6038009 B2 JP S6038009B2 JP 52160148 A JP52160148 A JP 52160148A JP 16014877 A JP16014877 A JP 16014877A JP S6038009 B2 JPS6038009 B2 JP S6038009B2
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- thermal head
- heating resistor
- niobium
- manufacturing
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は棚化ニオブ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 niobium 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は例えばガラス
のような電気的な絶縁性と平滑面とを有する基板上に複
数個の発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に電力を供給する
ための電気導体とを設け、記録すべき情報に従って必要
な熱パターンが得られるように、対応する発熱抵抗体に
電気導体を介して電流を流して発熱させ、記録媒体に接
触することにより言己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
マルヘッドは厚膜発熱抵抗体、半導体発熱抵抗体等と比
較して熱応答性がよく耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、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250〜300ムQ
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300o
o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 electric conductor for supplying power to the heating resistors. A device is installed in which a current is passed through the corresponding heat-generating resistor through an electric conductor to generate heat in order to obtain the necessary heat pattern according to the information to be recorded, and the record is recorded by contacting the recording medium. be. 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 film heating resistors, semiconductor heating resistors, etc. It has the following characteristics. Conventionally, tantalum nitride has been used for this thin film heating resistor, which has excellent heat resistance, high reliability, and has a specific resistance value of 250 to 300 μm.
It is particularly widely used because it has a relatively high value of c and good manufacturing controllability. However, tantalum nitride is about 300o
At high temperatures above 1000 yen, 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、高速サーマルヘッドの要求が増加しつつあるためヘ
ッドの通電パルス中を短かくして感熱紙を発色させる必
要があり、従って電力は従来より増加することになり、
発熱抵抗体はさらに高温になるから寿命はより短くなる
。そのためさらに耐熱性のある発熱抵抗体が要求されて
いる。また、窒化タンタルの面積抵抗は、通常500/
口前後で、サーマルヘッドとして特に大きくした場合で
も1000/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. In particular, in recent years, the demand for high-speed thermal heads has increased, so it is necessary to shorten 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 mouth, the resistance value is about 1000/mouth, and 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ニオブ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 characteristic feature is a heating resistor made of shelved niobium and oxygen.
この発熱抵抗体においては、棚化ニオブと酸素とが原子
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 niobium 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要
部断面図である。同図中の1はセラミックス、ガラスあ
るいは、グレーズドセラミツクスのような電気的な絶縁
物で形成された基板である。2は棚化ニオブと酸素とか
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 a main part 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 shelved niobium 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、アルミニュウム、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、酸化マグネシュウム、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。本発明の棚化ニオブ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、電子ビーム蒸着い
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、アルゴンと酸素の浪合雰囲気中で棚化ニオ
ブのターゲットをスパッタリングする方法、棚素と金属
ニオブを同時にターゲットとする方法、金属ニオブのみ
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。棚
化ニオブをターゲットとする場合
例えば石英皿等の上に棚化ニオブを粉末の状態もしくは
プレスした状態で置くことによりターゲットとして用い
ることもできるが、あらかじめ110000以上の真空
ホットプレスにより競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。4 is a protective layer for the thin film heating resistor and electric conductor, for example, a multilayer structure made of silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, or a combination of these, manufactured by electron beam evaporation, sputtering, etc., is used. The life of the thermal head can be further extended. The thin film heating resistor of the present invention made of shelved niobium and oxygen can be manufactured by either sputtering or electron beam evaporation.The sputtering method uses a shelved niobium target in a mixed atmosphere of argon and oxygen. There are methods such as sputtering using niobium as a target, a method using niobium metal as a target at the same time, and a method using active sputtering using only niobium metal as a target in an atmosphere containing argon, oxygen, and diborane. When using shelved niobium as a target, for example, it can be used as a target by placing shelved niobium in a powdered or pressed state on a quartz plate, etc., but it is possible to use it as a target by placing shelved niobium in a powdered or pressed state on a quartz plate, etc. It is easier to control sputtering by using a target.
また棚素と金属ニオブを同時にターゲットとする場合に
は側素と金属ニオブを混合するか、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−かon〜1×10‐IT
orrがよい。また、金属ニオブ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ー
タリングを行う場合には全ガス圧1×10‐2Ton〜
5×10‐ITon、好ましくは1×10‐2Tom〜
5×10‐2Ton、そのなかでジボランの分圧は全圧
の1〜10%、好ましくは2〜6%である。In addition, when using shelving element and metallic niobium as targets at the same time, it can be carried out by mixing the side element and metallic niobium, or by embedding one in the other or disposing 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- or on to 1 x 10-IT
orr is good. In addition, targeting metal niobium,
When performing active spartering in a mixed atmosphere of argon, oxygen, and diborane, the total gas pressure is 1 x 10-2 Ton ~
5×10-ITon, preferably 1×10-2Tom~
5×10 −2 Ton, in which the partial pressure of diborane is 1 to 10%, preferably 2 to 6% of the total pressure.
上記のいずれのスパック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ニオブの0.005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ニオブの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100山○cの〜5000仏Q弧ま
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、棚化ニオブの粉末を約100k9/泳以
上の圧力でプレスしてタブレットを作り1×10‐4T
on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蒸着中に導入す
ることによって発熱抵抗体中の酸素含有量をニオブの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ニオブと酸
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〈なって耐摩耗性が改良さ
れる。During any of the above spuckling processes, by selecting the oxygen partial pressure in the atmosphere from 0.1 to 10%, it is possible to make the heating resistor contain oxygen in an atomic ratio of 0.005 or more compared to niobium. can. 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 niobium is appropriate, and 0.05 -0.6 is more preferable, and 0.6 is more preferable.
1 to 0.3 is most preferred. The specific resistance value of the heating resistor thus prepared can be selected from 100 peaks ○c to 5000 squares Q arc. When manufacturing a heating resistor by electron beam evaporation, tablets are made by pressing shelved niobium powder at a pressure of about 100 k9/m or more, and a 1×10-4 T.
It can be deposited on a substrate that has been kept at a constant temperature in advance at a high degree of vacuum (on or higher). At this time, the oxygen content in the heating resistor is reduced to zero by introducing oxygen-containing gas into the electron beam evaporation using a needle valve or the like.
.. 005 to 1.0 (atomic ratio). The thin film heating resistor created in this way is made of shelved niobium and oxygen (contains C.N., etc. as impurities), 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, surface irregularities are reduced and wear resistance is improved.
また電極部での電圧降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200oo〜50000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。In addition, 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, and electrode patterns such as matrix wiring can be designed more freely. Furthermore, heating the substrate to 200 to 50,000 degrees Celsius during sputtering or electron beam evaporation improves the adhesion between the substrate and the thin film heating resistor, 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インチ径の棚化ニオ
ブNb馬〔米国ペントロン社製、純度99.8%〕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30000に基板加熱しな
がらアルゴン圧力4×10‐2Tom、酸素圧3×10
‐3Torr、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) Using a target of 5-inch diameter shelved niobium Nb horse (manufactured by Pentron, USA, purity 99.8%) hot-pressed at 1100 qo, thoroughly cleaned glass with a thickness of 50 m
A glazed alumina substrate of
- High frequency bipolar sputtering was performed in a mixed gas atmosphere at -3 Torr.
スパッタ率は200A/分、投入パワーは3.0W/の
で5分間スパツタしたところ、1000Aの膜厚の薄膜
発熱抵抗体が得られた。比抵抗は700仏○狐、面積抵
抗は700/口であった。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タンタルの0.22
(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/側の分解館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1Am、
酸化タンタル(Ta205)を10仏m連続的にスパッ
タで積層し、サーマルヘッドふとした。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8×10‐2T
on、窒素分圧が1×10‐4Tonの条件で1000
A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 carried out 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 film thickness of 1000 A was obtained. The specific resistance was 700 f/fox, and the area resistance was 700/mouth. When the composition of this film was examined using an ion microanalyzer, the oxygen content was 0.22% of that of tantalum.
(atomic ratio) included. On top of this, titanium 10A and aluminum were deposited by lAm electron beam evaporation, and a thermal head pattern having four decomposition holes per side was formed by selective etching, and this was designated as thermal head A. Furthermore, silicon oxide (Si02) was added as a protective layer on top of this to a thickness of 1 Am.
Ten meters of tantalum oxide (Ta205) was continuously deposited by sputtering to form a thermal head. For comparison, tantalum was targeted by high-frequency bipolar reactive sputtering, and the total pressure of argon and nitrogen was 8 × 10-2 T.
on, 1000 at a nitrogen partial pressure of 1×10-4Ton.
A thermal head B of a tantalum nitride thin film heating resistor having a thickness of A was fabricated.
この窒化タンタル薄膜発熱抵抗体は比抵抗が260仏○
肌で面積抵抗は260/口であった。サ−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1〃m、酸化タンタル(Ta205)を10仏m連
続的にスパッタで積層し、サーマルヘッド&とした。こ
れらのサーマルヘツド‘こ対して、50HZで&hsの
矩形波を30分ごとにlw/協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 260F.
The area resistance of the skin was 260/mouth. Thermal head B
, silicon oxide (Si02
) and 10 m of tantalum oxide (Ta205) were continuously laminated by sputtering to form a thermal head &. An acceleration test was performed on these thermal heads while increasing the power of &hs square waves at 50Hz every 30 minutes by lw/hs.
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インチ径の棚化ニオ
ブのターゲットを用いて、充分に洗浄されたガラス厚5
0仏mのグレーズドアルミナ基板を200つ0に基板加
熱して、アルゴン圧力4×10‐2Tom、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 a 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 into practical use without a protective film.
When a protective film was attached, very good heat resistance was obtained.
(Example 2) Using a 6-inch diameter shelved niobium target hot-pressed at 1300 oo, thoroughly cleaned glass with a thickness of 5
200 glazed alumina substrates of 0 French m were heated to 0, and the argon pressure was 4 x 10-2 Tom and the oxygen pressure was 4 x
High frequency bipolar sputtering was performed in a mixed gas atmosphere of 10-3 tons.
スパッタ率は200ム/分、投入パワーは3.帆/めで
3分間スパッタしたところ、600△の膜厚の本発明薄
膜発熱抵抗体が得られた。比抵抗は1300舷Q肌、面
積抵抗は2150/0であった。この上にバナジウム1
0AアルミニウムをlAm電子ビーム黍着で付け、選択
エッチングで4本/肋の分解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(SiQ)を2仏m、酸化アルミニウム(AI2Q
)を5〃m連続的にスパッタで薄層し、サーマルヘッド
を作成した。このサーマルヘッド‘こ対して実施例1と
同じ加速テストを施したところ、サーマルへッドんと同
様な良好な結果が得られた。The sputtering rate was 200 μm/min, and the input power was 3. Sputtering was carried out for 3 minutes using a sail/metal method, and a thin film heating resistor of the present invention having a film thickness of 600△ was obtained. The specific resistance was 1300 shipboard Q skin, and the sheet resistance was 2150/0. 1 vanadium on top of this
0A aluminum was attached by lAm electron beam deposition, a thermal head pattern with a resolution of 4 lines/rib was formed by selective etching, and on top of this a protective layer of silicon oxide (SiQ) and aluminum oxide (AI2Q) were formed.
) was continuously sputtered into a thin layer of 5 m to create a thermal head. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, good results similar to those of the thermal head were obtained.
(実施例 3)
6インチ径の金属ニオブ板上に、焼結した1′4インチ
径のホウ素板を多数個遣いて表面積比で金属ニオブ: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 diameter metal niobium plate so that the surface area ratio of metallic niobium to shelf elements was approximately 1:2. was used.
充分に洗浄されたグレーズドセラミツクス基板を500
00に基板加熱してアルゴン圧:3×10‐2Ton、
酸素圧2×10‐3Tomで、R.F.2極でスパツタ
した。スパッタ率は100A/分で8分間スパッタした
ところ800Aの膜厚、固有抵抗値600〃Qの、面積
抵抗750/口の薄膜発熱抵抗体が得られた。この上に
チタンを10A、アルミニウムを1山m電子ビームで蒸
着した後、選択エッチングで4本/側分解能をもつサー
マルヘッドパターンを形成した。次に保護膜として酸化
マグネシウム(Mg0)10山mをスパッタで積層した
。このサーマルヘッド‘こ対して実施例1と同じ加速テ
ストを行ったところ、22.5W/柵まで抵抗変化率は
±2%以内で、窒化タンタルを用いたサーマルヘッドに
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
At an oxygen pressure of 2×10-3 Tom, R. F. It sputtered on two poles. When sputtering was performed for 8 minutes at a sputtering rate of 100 A/min, a thin film heating resistor with a film thickness of 800 A, a specific resistance value of 600 Q, and a sheet resistance of 750/hole was obtained. After evaporating titanium (10A) and aluminum (1 m) using an electron beam, selective etching was performed to form a thermal head pattern with a resolution of 4 lines/side. Next, as a protective film, 10 m of magnesium oxide (Mg0) was deposited by sputtering. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the resistance change rate was within ±2% up to 22.5W/fence, which was very good compared to the thermal head using tantalum nitride. The results were obtained.
(実施例 4) 6インチ径の金属ニオブ板をターゲットとして用いた。(Example 4) A 6 inch diameter metal niobium plate 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ゴン、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。アルゴン十
ジボラン十酸素の全圧力は3.5×10‐2Tom、ジ
ボラン分圧は1.5×10−4Tor「酸素分圧は1×
10−4Torrで高周波2極スパッ外こて1000A
の膜厚をつけた。面積抵抗は300/口(固有抵抗値は
300仏○抑)であった。この上にバナジウムを100
A、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(AI2
03)lo仏mをスパッタで種層した。このサーマルヘ
ッドに対して実施例1と同じ加速テストをおこなったと
ころ21w/地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
)
棚化ニオブの粉末を100k9/仇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300qo、真空度
2xlo−6Torrまで真空にひいた後、乾燥空気を
ニードルバルブで導入しながら真空度5×10‐6To
rrで1000Aの厚さに電子ビームで蒸着した。Thoroughly cleaned glazed ceramic substrate
The substrate was heated to 0.degree. C., and active sputtering was performed in an atmosphere of a mixed gas of argon, diborane, and oxygen. The total pressure of argon, diborane, and oxygen is 3.5 x 10-2 Tom, and the partial pressure of diborane is 1.5 x 10-4 Tor; the oxygen partial pressure is 1 x
High frequency 2-pole sputtering iron 1000A at 10-4 Torr
A film thickness of . The sheet resistance was 300/mouth (specific resistance value was 300 French). Add 100 vanadium on top of this.
A. After gold was deposited using a lAm electron beam, a thermal head pattern with a four-line/side resolution was formed by selective etching. Next, aluminum oxide (AI2) was used as a protective film.
03) A seed layer was formed using sputtering. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the resistance change rate was within 2% up to 21 W/ground.
This example also gave much better results than the thermal head using tantalum nitride in the comparative example. (Example 5
) A tablet is made by pressing shelved niobium powder at 100 k9/h or more, and it is placed on a glazed ceramic substrate that has been thoroughly cleaned in advance, heated to 300 qo, evacuated to a vacuum level of 2xlo-6 Torr, and then dried air is blown with a needle. Vacuum level 5×10-6To while introducing with valve
It was deposited by electron beam to a thickness of 1000A at rr.
この面積抵抗は約400/口(固有抵抗値は約400〃
○肌)であった。次にこの上にチタンを10A、アルミ
ニウムを】.5ム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(Sj02)を1Am、酸化タ
ンタル(Ta205)を10一m連続的にスパッタで糟
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良好な結果が得られた。This area resistance is approximately 400/mouth (specific resistance value is approximately 400)
○Skin). Next, on top of this, 10A titanium and aluminum]. After vapor deposition with a 5mm electron beam and selective etching to form a pattern with a resolution of 4 lines/side, 1Am of silicon oxide (Sj02) and 101m of tantalum oxide (Ta205) were continuously sputtered. layered to create a thermal head. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, good results similar to those of the thermal head were obtained.
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
ろ酸素がニオブの0.20(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 0.20 (atomic ratio) of oxygen and niobium was contained.
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。
東l図
第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. East map Figure 2
Claims (1)
熱抵抗体に電力を供給する電気導体とを有するサーマル
ヘツドにおいて、発熱抵抗体が硼化ニオブと酸素とから
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ニオブの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ニオブの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 硼化ニオブ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ニオブをホツ
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 金属ニオブと硼素とを同時にターゲツトするよう
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 金属ニオブ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
記載の造方法。 15 硼化ニオブ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 made of niobium boride and oxygen. A thermal head characterized by comprising: 2 The oxygen content in the heating resistor is 0.0 of niobium.
05 (atomic ratio) or more. 3 The oxygen content in the heating resistor is 0.0 of niobium.
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 niobium 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 niobium boride. 11. The manufacturing method according to claim 8 or 9, wherein metal niobium and boron are arranged so as to be targeted 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 metal niobium. 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 niobium 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 |
|---|---|---|---|
| JP52160148A JPS6038009B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP52160148A JPS6038009B2 (en) | 1977-12-28 | 1977-12-28 | thermal head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5492277A JPS5492277A (en) | 1979-07-21 |
| JPS6038009B2 true JPS6038009B2 (en) | 1985-08-29 |
Family
ID=15708897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52160148A Expired JPS6038009B2 (en) | 1977-05-19 | 1977-12-28 | thermal head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6038009B2 (en) |
-
1977
- 1977-12-28 JP JP52160148A patent/JPS6038009B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5492277A (en) | 1979-07-21 |
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