JPS63257652A - サ−マルヘツド用基板 - Google Patents
サ−マルヘツド用基板Info
- Publication number
- JPS63257652A JPS63257652A JP9202687A JP9202687A JPS63257652A JP S63257652 A JPS63257652 A JP S63257652A JP 9202687 A JP9202687 A JP 9202687A JP 9202687 A JP9202687 A JP 9202687A JP S63257652 A JPS63257652 A JP S63257652A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon oxide
- porous
- layer
- thermal
- thermal head
- 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
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
- B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
- B41J2/335—Structure of thermal heads
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、単結晶シリコンを用いたサーマルヘッド用基
板に関するものである。
板に関するものである。
従来より、サーマルヘッド用基板としては、アルミナ基
板上にガラスをコーティングしたいわゆるグレーズドア
ルミナ基板が用いられており、現在もこれが主流である
。しかしながら、近年サーマルヘッドの低消費電力化、
高印字品質化の要求により、低温層（グレーズに相当）
の熱伝導率もしくは熱容量の減少、また放熱層（アルミ
ナに相当）の熱伝導率の増加を求められるようになった
。
板上にガラスをコーティングしたいわゆるグレーズドア
ルミナ基板が用いられており、現在もこれが主流である
。しかしながら、近年サーマルヘッドの低消費電力化、
高印字品質化の要求により、低温層（グレーズに相当）
の熱伝導率もしくは熱容量の減少、また放熱層（アルミ
ナに相当）の熱伝導率の増加を求められるようになった
。
特開昭６０−１４１５６９号公報においては、保温層を
多気泡ガラスとすることによって、熱伝導率と熱容量を
減少させている。また歩留向上のため、抵抗体膜を形成
する面を平滑化する絶縁層をコーティングしている。
多気泡ガラスとすることによって、熱伝導率と熱容量を
減少させている。また歩留向上のため、抵抗体膜を形成
する面を平滑化する絶縁層をコーティングしている。
しかしながら、上記構成のサーマルヘッド基板は、保温
層の空孔率が２０〜３０％と小ざく、また保温層の上に
１〜１０μｍの平滑化層があるため、熱伝導率および熱
容量が十分小さくなり、このため消費電力の減少効果が
小さいという問題点があった。
層の空孔率が２０〜３０％と小ざく、また保温層の上に
１〜１０μｍの平滑化層があるため、熱伝導率および熱
容量が十分小さくなり、このため消費電力の減少効果が
小さいという問題点があった。
この発明は以上述ぺた、消費電力が十分に小さくならな
いという問題点を除去し、低消費電力で高印字品質を与
えるサーマルヘッド用基板を提供することを目的とする
。
いという問題点を除去し、低消費電力で高印字品質を与
えるサーマルヘッド用基板を提供することを目的とする
。
（問題点を解決するための手段〕
この発明のサーマルヘッド用基板は、単結晶シリコン板
と、該単結晶シリコン板の抵抗体形成面をフッ化水素酸
によって陽橘電解し、続いて熱酸化することによって形
成される多孔質酸化ケイ素の層と、この多孔質酸化ケイ
素の層上に形成された無孔質絶縁層とを有するものであ
る。
と、該単結晶シリコン板の抵抗体形成面をフッ化水素酸
によって陽橘電解し、続いて熱酸化することによって形
成される多孔質酸化ケイ素の層と、この多孔質酸化ケイ
素の層上に形成された無孔質絶縁層とを有するものであ
る。
（作 用〕
上記の構成では、多孔質酸化ケイ素の層は、細孔を有す
るため、熱伝導率および熱容量が小さい。
るため、熱伝導率および熱容量が小さい。
また、多孔質酸化ケイ素の層上の無孔質絶縁層は、多孔
質酸化ケイ素の層の表面の細孔をふざぐ間隙を有するが
、多孔質酸化ケイ素の層の細孔の寸法が小さいため該無
孔質絶縁層を薄くすることができる。従って、これら２
つの層の総合的な熱伝導率および熱容量を小さくするこ
とができる。また、単結晶シリコン基板は熱伝導率が高
い。従って、この基板を用いてナーマルヘッドを形成し
た場合、熱応答性が良好で、電力消費の少ないサーマル
ヘッドを得ることができる。
質酸化ケイ素の層の表面の細孔をふざぐ間隙を有するが
、多孔質酸化ケイ素の層の細孔の寸法が小さいため該無
孔質絶縁層を薄くすることができる。従って、これら２
つの層の総合的な熱伝導率および熱容量を小さくするこ
とができる。また、単結晶シリコン基板は熱伝導率が高
い。従って、この基板を用いてナーマルヘッドを形成し
た場合、熱応答性が良好で、電力消費の少ないサーマル
ヘッドを得ることができる。
（実施例〕
第１図はこの発明の一実施例のサーマルヘッド用基板を
用いたサーマルヘッドを示している。同図で１はシリコ
ン基板、２はシリコン基板１の表面に形成された多孔質
酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜、３は多孔質ＳｉＯ２膜２上
に形成された無孔質絶縁層、例えばＳｉＯ２膜である。
用いたサーマルヘッドを示している。同図で１はシリコ
ン基板、２はシリコン基板１の表面に形成された多孔質
酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜、３は多孔質ＳｉＯ２膜２上
に形成された無孔質絶縁層、例えばＳｉＯ２膜である。
４は、抵抗体としてのＴａＮ膜、５は導体としてのＮｉ
Ｃｒ−Ａｕ膜、６および７は保護膜としての５ｉ０２膜
およびＴａ２０５膜である。
Ｃｒ−Ａｕ膜、６および７は保護膜としての５ｉ０２膜
およびＴａ２０５膜である。
シリコン基板１は放熱層となってあり、従来用いられる
アルミナより５倍以上熱伝導率が大ぎい。
アルミナより５倍以上熱伝導率が大ぎい。
多孔質ＳｉＯ２膜２は空孔率が５０％程度であり、熱伝
導率は、石英ガラスの１／２以下、熱容量は石英ガラス
の１７２程度であり、良好な保温層を形成している。Ｓ
ｉＯ２膜３は例えばスパッタリングにより形成されたも
ので、１μｍ以下であり、保温層の低熱容量性を損なう
ことなく、多孔質ＳｉＯ２膜２の細孔を密閉している。
導率は、石英ガラスの１／２以下、熱容量は石英ガラス
の１７２程度であり、良好な保温層を形成している。Ｓ
ｉＯ２膜３は例えばスパッタリングにより形成されたも
ので、１μｍ以下であり、保温層の低熱容量性を損なう
ことなく、多孔質ＳｉＯ２膜２の細孔を密閉している。
尚、無孔質ＳｉＯ２膜３の代りに、１０００ ’Ｃ程度
の高温に耐える耐熱性がある絶縁膜でおれば、他の材料
、例えばＳｉ３ Ｎ４ 、Ｓ！Ｏ，Ａｌ１０３の膜でも
よい。
の高温に耐える耐熱性がある絶縁膜でおれば、他の材料
、例えばＳｉ３ Ｎ４ 、Ｓ！Ｏ，Ａｌ１０３の膜でも
よい。
以下、上記基板の作製方法の一例を説明する。
まず、シリコン基板としては、固有抵抗が０．０１Ωｃ
ｍ、（ｉｉｉ）面のＰ型鏡面基板を用いる。
ｍ、（ｉｉｉ）面のＰ型鏡面基板を用いる。
次に白金板を陰極とした電解槽に’ｌＱｗｔ％のフッ化
水素酸（フッ酸）水溶液を入れ、上記基板を陽極として
白金板と対向させ、直流で５０ｍＡ／ｃｍの電流密度で
１５分間電解する。これで約５０μｍの多孔質シリコン
層が形成される。この厚さは、電解時間で自由に制御す
ることができる。
水素酸（フッ酸）水溶液を入れ、上記基板を陽極として
白金板と対向させ、直流で５０ｍＡ／ｃｍの電流密度で
１５分間電解する。これで約５０μｍの多孔質シリコン
層が形成される。この厚さは、電解時間で自由に制御す
ることができる。
次に、上記の基板を十分洗浄した後、熱酸化炉に入れ１
０００ ’Ｃで２０分間、ドライ酸素中で熱酸化する。
０００ ’Ｃで２０分間、ドライ酸素中で熱酸化する。
これにより５０ｔ１ｍの多孔質シリコン層かすべで５０
μｍの多孔質ＳｉＯ２＠２になる。この多孔質ＳｉＯ２
＠２は細孔の寸法が１００〜３００Ａ程度である。 次
にＲＦスパッタ法により厚さ０．５μ７７１の無孔質の
ＳｉＯ２膜３を形成する。
μｍの多孔質ＳｉＯ２＠２になる。この多孔質ＳｉＯ２
＠２は細孔の寸法が１００〜３００Ａ程度である。 次
にＲＦスパッタ法により厚さ０．５μ７７１の無孔質の
ＳｉＯ２膜３を形成する。
以上により多孔質ＳｉＯ２膜３の、細孔が無孔質ＳｉＯ
２膜３で密閉された構造を持つ基板か得られる。
２膜３で密閉された構造を持つ基板か得られる。
以下、上記の基板を用いてサーマルヘッドを形成する方
法の一例を述べる。以下の例は、薄膜４ノーマルヘツド
である。
法の一例を述べる。以下の例は、薄膜４ノーマルヘツド
である。
まず、抵抗体４としてＴａ２Ｎをスパッタにより形成し
、続いて導体５としてＮ１ｃｒ−Ａｕを蒸着する。次に
フォトリソグラフィーによって導体５および抵抗体４を
同時にエツチングする。ざらにフォトリソグラフィーに
よって発熱抵抗体部上の導体５をエツチング除去し、抵
抗体４を露出させ、抵抗体が両側部（図面上左右の端部
）でのみ導体５に接続された＠造を得る。次に保護膜と
してＳｉＯ２膜６、Ｔａ２０５膜７をスパッタによって
形成する。これによりサーマルヘッドが完成する。尚、
上記実施例の基板は、厚膜サーマルヘッドの形成にも用
い得る。
、続いて導体５としてＮ１ｃｒ−Ａｕを蒸着する。次に
フォトリソグラフィーによって導体５および抵抗体４を
同時にエツチングする。ざらにフォトリソグラフィーに
よって発熱抵抗体部上の導体５をエツチング除去し、抵
抗体４を露出させ、抵抗体が両側部（図面上左右の端部
）でのみ導体５に接続された＠造を得る。次に保護膜と
してＳｉＯ２膜６、Ｔａ２０５膜７をスパッタによって
形成する。これによりサーマルヘッドが完成する。尚、
上記実施例の基板は、厚膜サーマルヘッドの形成にも用
い得る。
上記のようにして形成したサーマルヘッドは、次のよう
な特徴を有する。
な特徴を有する。
（イ）多孔質ＳｉＯ２膜２の細孔のため、熱伝導率およ
び熱容量が小さい。
び熱容量が小さい。
（ロ）多孔質ＳｉＯ２膜２の細孔は寸法が小さいため、
無孔質ＳｉＯ２膜３の厚さを小さくすることができ、保
温層の熱容量を小さくできる。
無孔質ＳｉＯ２膜３の厚さを小さくすることができ、保
温層の熱容量を小さくできる。
（ハ）シリコン基板１の熱伝導率が大きいので熱応答性
が良好である。
が良好である。
（ニ）シリコン基板１上にサーマルヘッドを形成してい
るため、ドライバＩＣや、マトリクス駆動用ダイオード
などをシリコン基板上に組み込むことが可能である。
るため、ドライバＩＣや、マトリクス駆動用ダイオード
などをシリコン基板上に組み込むことが可能である。
第２図に多孔質５ｉ０２膜２の空孔率とサーマルヘッド
による印字エネルギーの関係を示す。Ａは、細孔を密閉
するための無孔質のＳｉＯ２膜３の膜厚が２μｍの場合
、Ｂは０．５μｍの場合である。また、多孔質ＳｉＯ２
膜２の膜厚はＡ、Ｂ。
による印字エネルギーの関係を示す。Ａは、細孔を密閉
するための無孔質のＳｉＯ２膜３の膜厚が２μｍの場合
、Ｂは０．５μｍの場合である。また、多孔質ＳｉＯ２
膜２の膜厚はＡ、Ｂ。
ともに５０μｍである。同図から高空孔率化とＳｉＯ２
膜２の薄膜化によって印字エネギーが減少することが分
かる。多孔質５１０２膜２の空孔率は膜形成時の電解条
件で変えることができる。
膜２の薄膜化によって印字エネギーが減少することが分
かる。多孔質５１０２膜２の空孔率は膜形成時の電解条
件で変えることができる。
空孔率が約７０％を超える多孔質５１０２膜２は機械的
強度が低く、サーマルヘッド用として不向きである。一
方、約３０％以下の空孔率では、熱伝導率および熱容量
が大きすぎて本発明の効果が得られない。
強度が低く、サーマルヘッド用として不向きである。一
方、約３０％以下の空孔率では、熱伝導率および熱容量
が大きすぎて本発明の効果が得られない。
以上のように本発明によれば、多孔質酸化ケイ素の層と
、その上に形成された無孔質絶縁層とを設けたので、こ
れら２つの層の総合的な熱伝導率および熱容量を小ざく
することができ、熱応答性が良好で、電力消費の少ない
サーマルヘッドを得ることかできる。
、その上に形成された無孔質絶縁層とを設けたので、こ
れら２つの層の総合的な熱伝導率および熱容量を小ざく
することができ、熱応答性が良好で、電力消費の少ない
サーマルヘッドを得ることかできる。
第１図は本発明一実施例のサーマルヘッド用基板を備え
たサーマルヘッドを示す断面図、第２図は空孔率と印字
エネルギーの関係を示す線図である。 １・・・シリコン基板、２・・・多孔質酸化ケイ素の層
、３・・・無孔質酸化ケイ素の層。 −９ざ施イ列 第 Ｉ 国 空孔率（〃） 空孔率ヒ理字エネルギー 第 ２ 図
たサーマルヘッドを示す断面図、第２図は空孔率と印字
エネルギーの関係を示す線図である。 １・・・シリコン基板、２・・・多孔質酸化ケイ素の層
、３・・・無孔質酸化ケイ素の層。 −９ざ施イ列 第 Ｉ 国 空孔率（〃） 空孔率ヒ理字エネルギー 第 ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、単結晶シリコン板と、 該単結晶シリコン板の抵抗体形成面をフッ化水素酸によ
つて陽極電解し、続いて熱酸化することによつて形成さ
れる多孔質酸化ケイ素の層と、この多孔質酸化ケイ素の
層上に形成された無孔質絶縁層と を有するサーマルヘッド用基板。 ２、前記酸化ケイ素の層は膜厚が５〜１００μｍで、空
孔率が３０〜７０％であることを特徴とする特許請求範
囲第１項記載のサーマルヘッド用基板。 ３、前記無孔質絶縁層は、スパッタリングによって形成
された酸化ケイ素膜であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のサーマルヘッド用基板。 ４、前記無孔質絶縁層は膜厚が０．１〜２μｍであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第３項記載
のサーマルヘッド用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9202687A JPS63257652A (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | サ−マルヘツド用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9202687A JPS63257652A (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | サ−マルヘツド用基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63257652A true JPS63257652A (ja) | 1988-10-25 |
Family
ID=14043024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9202687A Pending JPS63257652A (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | サ−マルヘツド用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63257652A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5156896A (en) * | 1989-08-03 | 1992-10-20 | Alps Electric Co., Ltd. | Silicon substrate having porous oxidized silicon layers and its production method |
| JPH05147248A (ja) * | 1991-10-30 | 1993-06-15 | Alps Electric Co Ltd | サ−マルヘツド及びその製造方法 |
| US7390078B2 (en) | 2005-06-30 | 2008-06-24 | Lexmark International, Inc. | Reduction of heat loss in micro-fluid ejection devices |
-
1987
- 1987-04-16 JP JP9202687A patent/JPS63257652A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5156896A (en) * | 1989-08-03 | 1992-10-20 | Alps Electric Co., Ltd. | Silicon substrate having porous oxidized silicon layers and its production method |
| JPH05147248A (ja) * | 1991-10-30 | 1993-06-15 | Alps Electric Co Ltd | サ−マルヘツド及びその製造方法 |
| US7390078B2 (en) | 2005-06-30 | 2008-06-24 | Lexmark International, Inc. | Reduction of heat loss in micro-fluid ejection devices |
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