JPS6140170A - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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Publication number
JPS6140170A
JPS6140170A JP16151884A JP16151884A JPS6140170A JP S6140170 A JPS6140170 A JP S6140170A JP 16151884 A JP16151884 A JP 16151884A JP 16151884 A JP16151884 A JP 16151884A JP S6140170 A JPS6140170 A JP S6140170A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
thermal head
oxidation
resistant
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16151884A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kyoji Shirakawa
白川 享志
Masakazu Kato
雅一 加藤
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.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
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Publication of JPS6140170A publication Critical patent/JPS6140170A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N97/00Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate causes of oxidation of a heating resistor layer in a thermal head, thereby reduce variations in resistance and enhance reliability, by constituting a quenchant-resistant undercoat layer of a Ta oxide having a low degree of oxidation and being deficient in oxygen, when providing the layer on a glaze by reactive sputtering. CONSTITUTION:On a glazed insulating substrate obtained by covering the surface of an insulating substrate 1 with a glaze layer 2, a TaOx (2<=x<=2.5) undercoat layer 3 with a low degree of oxidation is provided by Ar-O2 gas reactive sputtering of Ta. Next, a Ta2N heating resistor layer 4 is provided thereon by Ar- N2 gas reactive sputtering of Ta. Then, an Al conductor layer 5 and an Ni conductor layer 6 are provided, and photo-etching is conducted to sequentially provide an Ni conductor pattern, an Al conductor pattern and a Ta2N resistor pattern, thereby providing the patterns of the thermal head. After covering terminal parts by a metallic mask, an oxidation-resistant layer 7 consisting of an SiO2 film and an abrasion-resistant layer 8 consisting of Ta2O5 are provided by sputtering.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術公費〕 本発明は、例えば、複数個の発熱抵抗素子を同一基板上
に直線的に配置し、記録すべき情報に従い、この発熱素
子を通電加熱させて、感熱記録紙に発色記録させ、ある
いはインクリボンな介して普通紙に転写記録させるサー
マルヘッドに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Public Expenditure of the Invention] The present invention provides, for example, a plurality of heating resistance elements arranged linearly on the same substrate, and heating the heating elements with electricity according to information to be recorded. This invention relates to a thermal head that performs color recording on thermal recording paper or transfer recording onto plain paper via an ink ribbon.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

一般に従来のサーマルヘッドは、例えば第1図に示すよ
うに、グレーズ層2で表面を覆った、セラミックなどの
絶縁゛性基板1の上に、略0.2μの厚ミでグレーズの
耐エツチャントとして、02過剰で十分に酸化させたT
a2011  などのアンダーコート層3を形成し、そ
の上にTa2Nなどからなり発熱して感熱記録紙等に、
発色エネルギーを与えるための発熱抵抗層4と、その発
熱抵抗層4に接続されて、記録すべき情報に応じて、電
流を通じるA l +  N sなどからなる導体層5
と、5i02などからなり、前記発熱抵抗体層4を酸化
による劣化から保護する耐酸化層7と、Ta205  
などからなり感熱記録紙等との接触による、摩耗から前
記発熱抵抗体層4、導体層5および耐酸化層7を保護す
るための耐摩耗層8とを、順次積層した構造を有する。
Generally, as shown in FIG. 1, for example, a conventional thermal head is made of an insulating substrate 1 made of ceramic or the like whose surface is covered with a glaze layer 2 with a thickness of approximately 0.2 μm as a glaze etchant. , 02 excess and sufficient oxidation of T
An undercoat layer 3 such as A2011 is formed on top of the undercoat layer 3 made of Ta2N etc., which generates heat and coats thermal recording paper etc.
A heating resistor layer 4 for providing coloring energy, and a conductor layer 5 made of Al+Ns or the like that is connected to the heating resistor layer 4 and conducts current depending on the information to be recorded.
, an oxidation-resistant layer 7 made of 5i02, etc., which protects the heating resistor layer 4 from deterioration due to oxidation, and a Ta205
It has a structure in which a wear-resistant layer 8 for protecting the heat-generating resistor layer 4, conductor layer 5, and oxidation-resistant layer 7 from wear due to contact with heat-sensitive recording paper, etc., are laminated in this order.

そして前記導体層5に電流を通じたとき、発熱部9が発
熱して、感熱記録紙等に発色記録エネルギーを与えるよ
うになっている。
When a current is passed through the conductor layer 5, the heat-generating portion 9 generates heat to provide color recording energy to the heat-sensitive recording paper or the like.

第2図に示すように上記サーマルヘッドは、発熱部99
両側に共通電極ライン10とミそれぞれの個別電極ライ
ン11A〜11Gとが設けられており、外部回路と半田
付によって接続される端子部12以外のヘッド面13は
前記酸化防止層7および耐摩耗層8によって覆われ保護
されている。
As shown in FIG. 2, the thermal head has a heat generating section 99.
A common electrode line 10 and individual electrode lines 11A to 11G are provided on both sides, and the head surface 13 other than the terminal portion 12 connected to an external circuit by soldering is covered with the anti-oxidation layer 7 and the wear-resistant layer. covered and protected by 8.

なお第1図のサーマルヘッドは、第2図に示すA−A’
線に沿って切った断面図である。
Note that the thermal head shown in FIG. 1 is
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a line.

このような従来のサーマルヘッドにおいて、グレーズ層
2の上に略0.2μの厚みで十分に酸化されたTa20
s  アンダーコート層3を設けるのに例えばTa2N
発熱抵抗体層4をホトプロ七スでパターニングする場合
、一般に7フ化水素シと硝酸の混液が用いられる。この
7ツ硝酸がグレーズを強く侵すので製造管理が難かしく
耐フツ硝酸膜として良効な十分に酸化されたTa20g
  がよく用いられている。
In such a conventional thermal head, a sufficiently oxidized Ta2O layer with a thickness of approximately 0.2μ is deposited on the glaze layer 2.
s To provide the undercoat layer 3, for example, Ta2N
When patterning the heating resistor layer 4 using photopropylene, a mixed solution of hydrogen fluoride fluoride and nitric acid is generally used. This 7-nitric acid strongly attacks the glaze, making manufacturing control difficult.
is often used.

しかしながら、このような従来のサーマルヘッドにおい
ては、一般に、サーマルヘッドの熱的特性を評価するス
テップ、ストレス、テスト(8S T)という加速試験
によると、第4図の曲線(4)のように再現性よく、低
い印加電力から、発熱抵抗層4の酸化と思われる抵抗値
の増加現象を示している。
However, in such a conventional thermal head, according to an accelerated test called Step, Stress, Test (8S T) to evaluate the thermal characteristics of the thermal head, the curve (4) in Figure 4 is reproduced. It shows a phenomenon in which the resistance value increases, which is considered to be due to oxidation of the heat generating resistive layer 4, from a low applied power.

また第5v!Jの曲線(4)のように実用印加電力での
パルス寿命テストにお゛いても抵抗値がパルス数ととも
に増加する方向に変化する欠点を示す。このような特性
のサーマルヘッドをプリンターに塔載して印字して行く
と、抵抗値の増加により発色エネルギーが減少し、印字
品質が劣化してくる欠点を示す。一般に例えばTa2 
N発熱抵抗層4は、300°C以上において急激に酸化
される性質を有しており、この種のサーマルヘッドは0
! の侵入防止が技術上の重要ポイントとなっている。
See you in 5th v! As shown in curve (4) of J, even in a pulse life test using a practical applied power, the resistance value changes in the direction of increasing with the number of pulses. When a thermal head with such characteristics is mounted on a printer and printed, coloring energy decreases due to an increase in resistance value, resulting in deterioration of printing quality. Generally, for example, Ta2
The N heating resistance layer 4 has the property of being rapidly oxidized at temperatures above 300°C, and this type of thermal head
! Prevention of intrusion is an important technical point.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、前記従来技術の問題点に鑑み、グレー
ズの耐エツチヤントアンダコート層をTaのリアクティ
ブ、スパッタリングにより形成するに際して、酸素ガス
分圧を加減して酸素欠乏のTaの低酸化物とすることに
より、サーマルヘッド内部に存在した発熱抵抗層の酸化
要因を排除して長期にわたり抵抗値の変化の少ない信頼
性の高いサーマルヘッドを提供することにある。
In view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to reduce the oxidation of oxygen-deficient Ta by adjusting the oxygen gas partial pressure when forming an etchant-resistant undercoat layer of a glaze by reactive and sputtering of Ta. The object of the present invention is to provide a highly reliable thermal head with little change in resistance value over a long period of time by eliminating the oxidation factor of the heat generating resistive layer existing inside the thermal head.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第3図に示すように、絶縁性基板1の表面を“グレーズ
層2で覆ったグレーズド絶縁基板上に、TaをAtと0
2ガス、リアクティブ、スパッタリングにより、0.2
μ惰の厚みで低酸化度のTact (2≦2≦2.5)
アンダーコート層3を形成する。次にTaをArとN2
ガスのりアリテイブ、スパッタリングにより0.05〜
0.2μ惰の厚みでT幻N発熱抵抗層4を形成し、次に
約2μ惰の厚みでムl導体5と、0.5〜1μmの厚み
でNi 導体層6を形成する。そしてNjとAl導体パ
ターン、Tag N抵抗体パターンの順で、フォトエツ
チングを行い、サーマルヘッドのパターンを形成する。
As shown in FIG.
2 gas, reactive, sputtering, 0.2
Tact with low oxidation degree due to the thickness of μcoastal (2≦2≦2.5)
An undercoat layer 3 is formed. Next, Ta is mixed with Ar and N2
0.05~ by gas adhesive and sputtering
A T-type N heating resistance layer 4 is formed with a thickness of 0.2 μm, then a mulch conductor 5 is formed with a thickness of about 2 μm, and a Ni conductor layer 6 is formed with a thickness of 0.5 to 1 μm. Then, photoetching is performed in the order of the Nj and Al conductor patterns and the Tag N resistor pattern to form a thermal head pattern.

次に端子部をメタルマスクで覆った後、約2μ鴇の厚み
の8402膜よりなる耐酸化層7、および約5μmの厚
みのTax Os よりなる耐摩耗層8をスパッタリン
グにより形成する。次に端子部となるN1 導体層6の
表面に予備、半田付後、外部回路との接続を行う。
Next, after covering the terminal portion with a metal mask, an oxidation-resistant layer 7 made of an 8402 film with a thickness of about 2 μm and a wear-resistant layer 8 made of TaxOs with a thickness of about 5 μm are formed by sputtering. Next, after preliminary soldering is performed on the surface of the N1 conductor layer 6 which will become the terminal portion, connection to an external circuit is made.

前述のように一般にサーマルヘッドの熱的特性を評価す
るのにステップ、ストレス、テスト(SST)という、
加速試験が採用されている。これは発熱抵抗体にパ°ル
ス状の電力を一定時間印加して、初期の抵抗値に対する
変化を測定して、発熱抵抗体が焼き切れるまで印加電力
を徐々に高めていきながら、それぞれのステップにおけ
る抵抗値変化率を測定する試験である発熱抵抗体の熱的
安定性を評価するために行われる、抵抗変化率が急激に
増大するときの印加電力の値が大きいほど発熱抵抗体は
熱的に安定であるとされている。
As mentioned above, a step, stress, test (SST) is generally used to evaluate the thermal characteristics of a thermal head.
Accelerated testing is used. This involves applying pulse-like power to the heating resistor for a certain period of time, measuring the change in resistance from the initial resistance value, and gradually increasing the applied power until the heating resistor is burned out. This is a test to evaluate the thermal stability of a heating resistor, which is a test to measure the rate of change in the resistance value of a heating resistor. It is said to be stable.

第4v!Jの曲線(6)は、前記実施例のサーマルヘッ
ドをパルスli1.1惰8#C1パルス周期6惰8#c
1印加時間10分の条件で、から印字SSTを行った結
果である。同図曲線(4)の従来のものと比べると、抵
抗が急激に増大するときの破壊印加電力は同等であるが
、途中の印加電力における抵抗変化率に差異が生じてお
り、本発明のTa Osアンダーコート層は従来の03
 過剰で成膜した、Tag Osアンダーコート層のも
のより優れていると言える。
4th v! The curve (6) of J indicates that the thermal head of the above embodiment has a pulse li1.1 inert 8#C1 pulse period 6 inert 8#c
This is the result of blank printing SST performed under the condition that one application time is 10 minutes. Compared to the conventional curve (4) in the same figure, the destructive applied power when the resistance suddenly increases is the same, but there is a difference in the rate of resistance change at the applied power midway, and the Ta of the present invention The Os undercoat layer is the conventional 03
It can be said that this is superior to that of the Tag Os undercoat layer formed in excess.

また第5図の曲線(6)は、本発明のパルス寿命テスト
の結果で、この図からも明らかなように従来のものより
も優れた特性を有している。
Curve (6) in FIG. 5 is the result of the pulse life test of the present invention, and as is clear from this figure, it has better characteristics than the conventional one.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、ホトプルセスにおいてグ
レーズのフッ硝酸による損傷を防止するために、耐エツ
チャント、アンダーコート層をIIIaとムrと02 
のりアクティブ、スパッタリングにより、02  欠乏
の低酸化物Tαoz(2≦2≦2.5)で形成すること
により、02ガスは、全てTαと反応して消費されるの
でアンダーコート層に包含される過剰の02ガスは無く
なる。このようなアンダーコート層を用いると、Tα2
N発熱抵抗層が急激に酸化される、300℃以上に発熱
しても、サーマルヘッド内部から02ガスの発生がなく
、外部からの02ガス の侵透は8402耐酸化層がし
ゃ断するので、酸化による抵抗増加は極めて少ない。
As described above, according to the present invention, in order to prevent damage to the glaze caused by fluoronitric acid in photopuressing, the etchant-resistant undercoat layer is
By forming a low 02-deficient oxide Tαoz (2≦2≦2.5) by glue active and sputtering, all the 02 gas reacts with Tα and is consumed, so the excess contained in the undercoat layer is reduced. The 02 gas will be gone. When such an undercoat layer is used, Tα2
Even if the N heating resistance layer is rapidly oxidized, and even if the temperature exceeds 300°C, 02 gas is not generated from inside the thermal head, and the 8402 oxidation-resistant layer blocks the penetration of 02 gas from the outside, so oxidation does not occur. The increase in resistance caused by this is extremely small.

このようなサーマルヘッドをプリンターに塔載して実用
印加電力で印字寿命テストを行ったとき、印字品質の変
化の少ない安定したものとなった。
When such a thermal head was mounted on a printer and a printing life test was conducted using actual applied power, the printing quality remained stable with little change.

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

第1図は、第2図におけるムーA′線に沿って切った従
来のサーマルヘッドの1例を示す断面図、第2図は同す
−マル°ヘッドの平面図、第3図は本発明のサーマルヘ
ッドの1実施例を示す断面図、第4図は各サーマルヘッ
ドのステップ、ストレス、テストの結果を示すグラフ、
第5図は各サーマルヘッドのパルス寿命テストの結果を
示すグラフである。 1・・・絶縁性基板、2・・・グレーズ層、3・・・ア
ンダーコート層、4・・・発熱抵抗層、5,6・・・導
体層、7・・・耐酸化層、8・・・耐摩耗層。 第1図 第2図 第3図 軸惇掘翠骨2
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a conventional thermal head taken along line A' in FIG. 2, FIG. 2 is a plan view of the same thermal head, and FIG. 3 is a plan view of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing one embodiment of the thermal head, and FIG. 4 is a graph showing the steps, stress, and test results of each thermal head.
FIG. 5 is a graph showing the results of a pulse life test of each thermal head. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Insulating substrate, 2... Glaze layer, 3... Undercoat layer, 4... Heat generating resistance layer, 5, 6... Conductor layer, 7... Oxidation-resistant layer, 8... ...Abrasion resistant layer. Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Shafted bone 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] グレーズドアルシナ基板上にグレーズの耐エツチヤント
アンダコート層、発熱抵抗体層、導体層、保護層を順次
積層した構成のサーマルヘッドにおいて、前記アンダコ
ート層がタンタルの酸素欠乏状態の低酸化物を含有して
いることを特徴とするサーマルヘッド。
In a thermal head having a structure in which a glazed etchant-resistant undercoat layer, a heat-generating resistor layer, a conductor layer, and a protective layer are sequentially laminated on a glazed arsina substrate, the undercoat layer contains an oxygen-deficient low oxide of tantalum. A thermal head characterized by containing:
JP16151884A 1984-08-02 1984-08-02 Thermal head Pending JPS6140170A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63307964A (en) * 1987-06-09 1988-12-15 Rohm Co Ltd Thermal head
JPH081975A (en) * 1994-06-27 1996-01-09 Nec Corp Thermal head

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