JPS6260662A - サ−マルヘツドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明はサーマルヘッドの製造方法に係り、特にその発
熱部直下のグレーズ層上に突出した形状の絶縁物層を形
成する方法に関するものである。

「従来技術およびその問題点」 従来のサーマルヘッドは、例えば第４図に示すように、
アルミナ基板１上に、グレーズ層２と、Ｔａ２Ｎ膜など
からなる発熱抵抗体層３と、Ａｌ１１５ｉなどからなる
給電用導体層４と、保護層５とを順次積層した断面構造
をなしている。そして、発熱部６の部分が発熱して、感
熱紙７に発色のための熱エネルギーを与えるようになっ
ている。

しかしながら、第４図に示したサーマルヘッドでは、発
熱部６が凹形状になっているため、感熱紙との熱接触が
不完全となり、熱効率を悪化させていた。そこで、この
点を改善するために、第１図に示すように、発熱部６の
直下のグレーズ層上に絶縁物層８を設けることにより、
発熱部６を突出させて感熱紙との熱接触を改善すること
が提案されている。その具体例を挙げると次の通りであ
る。

まず、第一に、前記絶縁物層として５ｉ０２のようなエ
ツチングの容易な膜を前記グレーズ層上の全面に成膜し
、その後発熱部に当る部分だけを残してその他をエツチ
ング除去することが提案されている（例えば特開昭５０
＝１２３４４２号）。しかしながら、この方法では、エ
ツチングにおいて次のような問題を生じる。すなわち、
通常サーマルヘッドに使用するグレーズ層は、耐熱性が
要求されるため、ＳｉＯ□を主成分とする高融点のガラ
ス材が使用される。したがって、このグレーズ層上の５
ｉＱ２膜と下地のグレーズ層との選択エツチングが困難
となり、５ｉ０２膜をエツチングする際に下地のグレー
ズ層が侵食されることになる。このようにして侵食され
たグレーズ層の表面は非常に粗くなり、この上に成膜さ
れる導体層の配線パターン形成に悪影響な及ぼす。また
、前記絶縁物層の材質としてＳｉＱ、以外のものも考え
られるが、発熱部分に用いられるため融点の高い絶縁物
に限られる。そうすると、一般にエツチング性は悪く、
５ｉＱ２と同様の弗酸系エツチング液を使用せざるを得
ない。したがって、前述と同じ問題が生じるのである。

さらに、第１図に示すように、この絶縁層８の上には発
熱抵抗体層３が形成され、フォトエツチングによりパタ
ーン形成されるのであるが、この発熱抵抗体層の材質が
Ｔａ２Ｎのような高融点金属を主成分とするものである
ため、これもまた弗酸系工・ンチング液が常用されてい
る。したがって、前記絶縁層が５ｉ０２のようなエツチ
ング可能な材質であると、発熱抵抗体層のパターン形成
時に侵食されてパターン精度が極めて悪化する。

次に、第二の方法として、金属の薄板を所定のパターン
形状でくり抜いた金属マスクを用いて成膜を行なう方法
が提案されている（例えば特開昭５４−２０７４５号参
照）、すなわち、グレーズ層上に上記金属マスクを置き
、この上からスパッタあるいは蒸着などで絶縁物層を成
膜した後、上記金属マスクを取り払ってグレーズ層上に
所定のパターンの絶縁物層を形成する方法である。この
方法は、エツチングが困難である化学的に安定な絶縁物
層をパターン形成するのに有力であるが、反面パターン
形状のバラツキが大きく、歩留りが低い。

すなわち、前記金属マスクとグレーズ層との間にはどう
しても部分的に隙間が生じる。この傾向は基板サイズが
大きくなる程はなはだしい。また、成Ｎ中の温度上昇に
ともない金属マスクが膨張するために前記隙間がより一
層広がることになる。

このように、金属マスクとグレーズ層との間に隙間があ
ると、成膜中に成膜粒子がこの隙間に回り込む。その結
果、グレーズ層上に成膜された絶縁物層のパターンは外
周が極度にぼやけて広がった形状となり、また、その形
状のバラツキも大きくなる。このように、金属マスクを
用いて成１模する方法は、絶縁物層のパターン精度が悪
く、また、パターン形状のバラツキも大きくて、第１図
に示すような絶縁物層８を形成する方法としては適さな
い。

そこで、第三の方法として、グレーズ層上の発熱部に当
る部分以外の箇所にフォトレジス）ＩＩ々を形成し、次
いで化学的に安定な高融点の絶縁物膜をスパッタ成膜し
た後、先のフォトレジストを剥離除去することによって
第１図のように発熱部に当る部分にのみ絶縁物層を形成
するいわゆるリフトオフ法がある。この方法は、エツチ
ング不可能な膜をパターン形成するのに有力な方法であ
る。

しかし、スパッタのように成膜中に基板温度が上昇する
成膜方法を用いる場合には実用的でない。

すなわち、比較的基板温度の上昇が小さいマグネトロン
方式のスパッタにおいても成膜中の基板温度は１５０〜
】８０℃程度に達し、そのためあらかじめパターン形成
したフォトレジストが焼き付いて剥離が困難になるから
である。レジストフローを生じる温度が２００℃と高い
耐熱性の２オドレジストを用いても前記の焼き付きは改
善されないことから、スパッタされてターゲットより飛
来する成膜原子の原子温度とも言うべきミクロスケール
での温度の上昇は実際上かなり高いものと推察される。

なお、真空蒸着法を用いて基板温度が上昇しないように
成膜することは可能であり、このようにすればフォトレ
ジストの焼き付きは回避され、リフトオフすることがで
きる。しかしながら、基板温度が低いと成膜された膜と
下地との付着力か弱く、特にサーマルヘッドのように実
使用状態でその表面に機械的な力が直接加わるような場
合には膜が剥離するという問題が生じる。

このように、フォトレジストを用いるリフトオフ法は、
成膜後のフォトレジストの剥離除去および膜の付着性等
に実用上の問題があり、サーマルヘッドの発熱部直下の
グレーズ層上に絶縁物層をパターン形成する方法として
そのまま適用することはできない。

「発明の目的」 本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解決し、発
熱部直下のグレーズ層上に化学的に安定で耐熱性の高い
絶縁物層を付着性良くパターン形成することができるよ
うにしたサーマルヘッドの製造方法を提供することにあ
る。

「発明の構成」 本発明による絶縁物層のパターン形成方法は。

基本的にはりフトオフ法を応用したものであり、従来の
フォトレジスト膜の代りに金属膜を用いることに着眼し
たものである。

すなわち、本発明は、発熱部直下のグレーズ層」二に突
出した形状の絶縁物層を設けたサーマルヘッドの製造方
法において、前記グレーズ層の表面のうち発熱部となる
部分以外の箇所に金属＋３膜層を設け、次いで該金属薄
膜層の上にメッキ法により金属層を形成し、さらに該金
属層上および前記グレーズ層上の発、＠部となる部分に
、化学的に安定で耐熱性の良好な絶縁物層を成膜した後
、前記金属層および前記金属薄膜層を除去することによ
り、前記グレーズ層上の発熱部となる部分に突出した形
状の絶縁物層を形成することを特徴とする。

以下、本発明の製造方法について好ましい態様を挙げて
詳しく説明する。

まず、アルミナ基板の表面にガラスグレーズを施したグ
レーズ基板のグレーズ層上の全面に好ましくは厚さ約１
ＡＬＩ１１以下の金属薄膜を形成する。

この金属薄膜は後述するメッキ金属膜の下地金属として
適するものを選べばよい。また、この金属薄膜の厚さが
厚過ぎると後述するフォトエツチングにおいてパターン
精度が悪くなると共に最後の工程であるリフトオフにお
いて溶解除去に時間を要することになるので、メッキの
下地金属膜として必要とされる最小限の厚さに止めてお
くことが望ましい。

次に、フォトエツチング法により発熱部に当る部分の前
記金属薄膜を除去する。次いで、発熱部に当る部分以外
の箇所に残った前記金属薄膜上にメッキ法により金属膜
を形成する。このメッキ金属膜の種類は、グレーズ層お
よび後述する絶縁物層と選択エンチング可能なものであ
ればよい。また、このメッキ金属膜の厚みは、後に成膜
する絶縁物層の厚みの約２倍以上とすることが好ましい
。なぜなら、メッキ金属膜の厚みが薄いと、後に成膜す
る絶縁物層のステップカバレージが大きくて最後の工程
でメッキ金属膜のりフトオフが困難になるからである。

本発明において、このようにメッキ金属膜を使用するの
は膜厚の厚い膜が容易に得られ、しかも下地膜の形状に
沿った形で成膜できるからである。すなわち、下地膜は
薄膜で形成しているために精度よくパターン形成ができ
、一方、メッキ膜はこのパターン形状で成長するので、
パターン精度の良い厚い金属膜が得られるのである。こ
のようにリフトオフ法に不可欠な段差の大きい膜構成は
本発明の方法によって容易に実現できる。

次に、前記メッキ金属膜を形成した基板全面に化学的に
安定で＃熱性の高い絶縁物層を成膜する。この場合、フ
ォトレジストを用いる通常のリフトオフ法のように絶縁
物層を成膜するのに基板温度が上がらないようにする必
要はない。したがって基板加熱を行なって絶縁物層を成
膜できるので、該絶縁物層の付着性は極めてよくなる。

最後に、前記メッキ金属膜および前記金属薄膜が溶解可
能な溶液中に基板を浸漬し、必要ならば超音波をかけて
メッキ金属膜および金属薄膜を溶解除去する。このよう
にしてサーマルヘッドのグレーズ層上に部分的にパター
ン精度よく化学的に安定で耐熱性の高い絶縁物層を形成
することができるのである・ これ以後は従来と同一の製造工程を通り、第１図に示す
ようなサーマルヘッドが完成する。このようにして形成
されたサーマルヘッドは発熱部が凸形状になっているた
め、感熱紙との熱接触が良く、熱効率が大いに向上する
。その結果、従来のサーマルヘッドで印字した場合に比
べ、同じ印字濃度を得るのに約２５％の印加電力の低減
が可能になるとともに、印字文字が鮮明となり印字品質
の向上も図られる。また、低電力で印字可能なためにサ
ーマルヘッドに加わる負荷が低減でき、寿命の向上にも
効果を奏する。

「発明の実施例」 実施例１ 第２図は、本発明のサーマルヘッドの製造工程を全熱部
付近の基板断面で示したものである。まず、厚さ０．８
ｍｍのアルミナ基板ｌの表面に厚さ約４０ｇｍのガラス
をコートしてグレーズ層２を設けたグレーズド・アルミ
ナ基板を使用する。このグレーズ層２の表面全体にスパ
ッタによって厚み約０．５　用ｍ　ｃ７）Ｎｉ薄膜９を
成膜する（第２　（ａ））、次いで、フォトエツチング
を用いて発熱部に当る部分の前記Ｎｉ薄膜９を除去する
（第２図（ｂ））。次に、残存する該Ｎｉ薄膜９の上に
無電解メッキ法によって厚さ約４　ｇｒａのＮｉメッキ
層１０を形成する（第２図（Ｃ））、その後、化学的に
安定で耐熱性の高い絶縁物層８としてＴａ２０５膜を厚
さ約２ｐ層スパッタ成膜しく第２図（ｄ））、最後にこ
の基板全体を硝酸に浸漬し、さらに超音波を加えること
により、前記Ｎ１メッキ層１０およびＮ１薄膜８を溶解
除去して、第２図（ｅ）に示すようなグレーズ層上の発
熱部に当る部分に突出した絶縁物層８を形成することが
できる。

以上の工程が本発明の製造方法の特徴とする部分である
が、この後、＠１図に示すように厚み約０．０５ル１の
Ｔａ２Ｎ薄膜からなる発熱抵抗体層３および厚み約１ｇ
ｍのＡＩからなる給電用導体層４をスパッタにより成膜
し、次にフォトエツチングによって前記給電用導体層４
および発熱抵抗体層３を所定の形状にパターン形成し、
次いで厚さ約２１Ｌｙａの５ｉＱ２膜と厚さ約５　ｇｒ
ｓのＴａｚＯｓ膜の２層膜からなる保護層５をスパッタ
により成膜した。

以上のようにして形成したサーマルヘッドの発熱部は約
１４ｒｎの高さの凸形状となるので、感熱紙との熱接触
が極めて向上する。

実施例２ この実施例は、上記実施例１のリフトオフ性を改善した
ものであり、第２図（ｃ）までは実施例１と同一工程で
ある。これ以後の工程のうちこの実施例に係る箇所を第
３図に示す。まず、同図（ｄｉ）に示す如＜Ｎｉメッキ
層１０の表面を覆うようにポリイミドからなる耐熱性粘
着テープ１１を貼り付ける。次に、同図（ｄ２）に示す
ようにＴａ２０５からなる絶縁物層８を基板全面にスパ
ッタにより成膜した後、前記耐熱性粘着テープ１１を剥
がすと、このテープ上に付着していたＴａ２０５膜もい
っしょに剥がすことができ、第３図（ｄ３）のような断
面形状を得る。そして、実施例１と同様にして、基板全
体を硝酸に浸漬し、さらに超音波を加えることにより、
前記Ｎｉメッキ層１０およびＮｉ薄膜８を溶解除去して
、第２図（ｅ）に示すようなグレーズ層上の発熱部に当
る部分に突出した絶縁物層８を形成することができる。

この実施例の場合、第３図（ｄ３）に示す如く溶解除去
されるべきＮｉメッキＲ１Ｏの表面が露出しているので
、極めて容易にリフトオフができる利点がある。

これ以後は前記実施例１と同様の工程を経て第１図に示
す発熱部の突出したサーマルヘッドができあがる。

なお、以上の実施例では、Ｎｉメッキ層１０の形成に際
して無電解メッキ法を用いたが、本発明はこれに限るこ
とはなく、電解メッキ法を用いてもよい、また、メッキ
金属もＮｉに限ることはなく、Ｇｕ、　Ｚｎ、　Ｓｎ、
　Ｃｒ等のメッキ可能な金属ならば何を使用してもよい
、また、絶縁物層８としては、Ｔａ２０５以外に、　５
ｉ３Ｎｎ　、　Ｓｉｃ　、　ＴａＮ　、　ＺｒＮ　、　
ＴｉＮなど、化学的に安定で耐熱性の良好な絶縁物膜な
らばいずれも使用できる。絶縁物層８の成膜方法におい
ても特にスパッタ法に限るものではない。

また、実施例２において、耐熱性粘着テープ１１の代り
に金属マスクを用いてメッキ層の表面を覆つてもよい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、エツチングが難
しい化学的に安定な絶縁物膜を下地との付着性の問題を
生じることなく成膜し、パターン形成でさるので、サー
マルヘッドの信頼性が大いに向上する。また、サーマル
ヘッドの発熱部が凸形状となるので、感熱紙との熱接触
が良好になり、熱効率が向上する。その結果、印字品質
が向上するとともに、低電力での印字が可能となり、こ
れに付随して長寿命化が図られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法により作製したサーマルヘッ
ドの一例を示す要部断面図、第２図（ａ）、第２図（Ｃ
）、第２図（ｄ）、第２図（ａ）は本発明の製造方法の
一実施例を工程に従って示す断面図、第３図（ｄｌ）、
第３図（ｄ２）、第３図（ｄ３）は本発明の製造方法の
他の実施例を工程に従って示す断面図、第４図は従来の
サーマルヘッドの要部断面図である。 図中、ｌはアルミナ基板、２はグレーズ層、６は発熱部
、８は絶縁物層、９はＮｉ薄膜層、１ｏはＸｉメッキ層
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発熱部直下のグレーズ層上に突出した形状の絶縁物層を
   設けたサーマルヘッドの製造方法において、前記グレー
   ズ層の表面のうち発熱部となる部分以外の箇所に金属薄
   膜層を設け、次いで該金属薄膜層の上にメッキ法により
   金属層を形成し、さらに該金属層上および前記グレーズ
   層上の発熱部となる部分に、化学的に安定で耐熱性の良
   好な絶縁物層を成膜した後、前記金属層および前記金属
   薄膜層を除去することにより、前記グレーズ層上の発熱
   部となる部分に突出した形状の絶縁物層を形成すること
   を特徴とするサーマルヘッドの製造方法。