JPS63312166A - サ−マルヘッドおよびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 ゛この発明は、薄膜型サーマルヘッドとその製造方法に
係り、特に製造容易なサーマルヘッドとその製造方法に
関する。

〔従来の技術〕

薄膜の発熱抵抗体を用いる薄膜型サーマルヘッドは、コ
ンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリ等の印字
装置の印字ヘッドとして広く用いられている。サーマル
ヘッドは、抵抗発熱体のドソトを多数配列し、それらを
選択的に通電することによって所望のパターンないし文
字の形に発熱させ、印字リボンの色材を用紙面に熱転写
させたり、感熱紙に出力させるようになっている。

第６図は、従来の薄膜型サーマルヘッドの例である。第
６図において、６６はアルミナ等のセラミックより成る
基板であり、グレーズ等の蓄熱層６５を介して、その上
に薄膜の発熱抵抗体層６４を有する０発熱抵抗体の材料
としては、Ｔｉ　、　ＭＯ％　Ｔａ　、Ｗ％　Ｖ、Ｎｂ
　、Ｚｒ　、Ｈｆなどの炭化物、窒化物、酸化物などが
用いられる。６３は、発熱抵抗体に電流を供給するため
のリード線であり、さらにその上に抵抗体保護層６２が
設けられる。リード線の材料はＣｒ−Ｎｉ、また、抵抗
体保護層６２の材料は５ｉｎ１等が用いられる。６１は
、耐摩耗層であり、例えばＳ　ｉＢ　Ｎ　ｓ　Ｓ　ｉＣ
等が用いられる。

この薄膜型サーマルヘッドを作るには、発熱抵抗体６３
、リード線６２をスパッター、蒸着、ＣＶＤ法等によっ
て形成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような従来の薄膜型サーマルヘッドでは
、発熱抵抗体と、リード線とは、いずれも全く異なる金
属材料で構成されているため、その形成には２つの反応
室（あるいは２台の装置）が必要であり、連続的な製造
が困難であるため、そのコストが高いという問題点を有
している。

また、同一の反応室を用いる場合にも、発熱抵抗体用の
ターゲットとリード線用のメタルを完全に分離する必要
があり、そのため製造装置が複雑になり、かつ、必ずし
も、希望する特性が得られない場合があるという問題点
を有している。

この発明は、このような点に鑑みてなされたものであり
、発熱抵抗体およびリード線を同一の反応室によって連
続的に形成することができる薄膜型サーマルヘッドおよ
びその製造方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するため、この発明においては、発
熱抵抗体として高融点金属を用いると共に、リード線と
して発熱抵抗体に用いた金属と同一の金属と絶縁材料と
の混合物を用いることによって、同一の反応室内で連続
的に発熱抵抗体薄膜およびリード線用薄膜を形成できる
ようにしたことを特徴とする。

〔実施例〕

第１図はこの発明の薄膜型サーマルヘッドの例である。

第１図において、５はアルミナ等の絶縁基板であり、そ
の上に蓄熱層として働くグレーズ層４が形成されている
。グレーズ層４は磁器のうわぐすりに相当する酸化物で
あり、硅素及びアルミニウムの酸化物を含む、グレーズ
層４上には、Ｔｉ等の高融点金属と酸化珪素等の絶縁材
料との混合物から成る薄膜の発熱抵抗体層３が設けられ
る。金属としてＴｉを、絶縁材料として酸化珪素を用い
る場合には、一般式ＴｉｘＳｉｙＯＩ−ｘ−ｙで表され
る混合物となる。

この発熱抵抗体層３の上には、発熱抵抗体層３に電流を
供給するためのリード線となる電極２が設けられる。こ
の発明に従って、この電極２は、発熱抵抗体層３に用い
た高融点金属と同じ金属、例えば、先に上げた例ではＴ
ｉより構成される。

そしてこの上に耐摩耗層ｌとして５ｉＢＮあるいはＳｉ
Ｃ等の層が形成される。

発熱体抵抗ｌＮ１３と電極２は、前記構成のため同一反
応容器を用いた連続プロセスで形成される。

これは、プラズマＣＶＤ法とそれに続くスパッター法に
よる。

第３図は、この連続プロセスを実現するための装置の概
要を示す。第３図において、３０は、真空容器であり、
その内部に電極３１、電極３２が設けられており、電極
３１には、高周波電源３３が接続され、電極３２は接地
される。電極二１は、発熱抵抗体層３を構成する高融点
金属材料例えばＴｉで構成されており、電極３２上には
、グレーズ層４が形成された基板５が設置される。さら
に真空容器３０には、該容器３０内に導入される。ソー
スガスの容器３５が接続される。

まず、絶縁材料として酸化珪素を用いる場合を説明する
と、ソー界ガスとして、Ｓ　ｉ　Ｈ４＋　ＣＯｚを容器
内に導入し、Ａｒがスを加えて電極３１に高周波電界を
加える。

この時の反応容器内の圧力を調整して、電極材料をスパ
ンターさせる圧力で成膜する。容器内に導入されたガス
は、炭化珪素として基板上に蒸着するが、この時、同時
にＴｉが基板上に堆積する。

またこの時、基板３４が損傷を受けるのを防止するため
磁場Ｂを用い、アルゴン・プラズマをターゲット近傍に
閉じ込める。その他の成膜状性の詳細は第１表（１）に
示すとおりである。

これにより、ガス（ＳｉＨｎ　＋Ｃｏｔ）と電極材料（
Ｔｉ　）のスパンターされたクラスタから成る混合物Ｔ
ｉｘＳｉｙＯ，−ｘ−ｙが基板３４に被着する。

この混合物は発熱抵抗体として用いられる。

Ｔｉ源は、図示してないが、容器内に、通常のスパッタ
ー装置の場合と同様にして設ければ良い。

次いで、ソースガス（ＳｉＨ，＋ＣＯ，）の供給を止め
ると、反応容器内では、Ｔｉのみが、基板３４上に堆積
することになり、リード線として働く電極２が形成され
ることになる。この時の詳しい成膜条件は、例えば第１
表（２）に示すとおりである。

第１表 第１表１１）に示すとおり、プラズマＣＶＤと共にスパ
ッター可能な圧力は、０．０５〜５パスカル（Ｐａ）で
あり、また、この時の圧力によって、ＴｉとＳｉＯの原
子比率は調整できる。この結果を第２図曲線Ｂに示す、
また組成によって、その抵抗値が変わるが、この結果を
第２図、曲線Ａに示す。

このようにして、発熱抵抗体層３およびリード線として
作用する電極２を形成する。

この方法による発熱抵抗体層および電極より構成された
サーマルヘッドを耐パルス試験（パルス数Ｉ　Ｘ　１０
”パルス、パワー２５Ｗ／ｍ”、周期１０ｍ５．パルス
幅１．５５ｓｅｃ）をしたところ、抵抗値変化は、±５
％以下であり、十分な特性を有していることがわかった
。

Ｔｉの供給源としては、その外、電極３１自身をＴｉで
構成し、アルゴンプラズマによってこの電極３１自身を
スパンターさせても良い。この時にも、磁場Ｂを用い、
アルゴンプラズマをターゲットである電極３１の近傍に
閉じ込める。

その他の成膜条件は、第１表に示すものと同じである。

この場合にも、ソースガス（ＳｉＨｍ　＋Ｃ０ｚ）と電
極材料Ｔｉのスパンターされたクラスタから成る混合物
ＴｉｘＳｉｙＯ１−ｘ−ｙが基板３４に被着する０次い
でソースガスを止めることにより、電極３１をターゲッ
トとしたスパッターを行わせ、Ｔｉの薄膜を形成する。

また、ソースガスとしてＳ　ｉ　Ｈａ　＋　ＣＨａを用
いて、発熱抵抗体層としてＴｌｘＳｉｙＣ，−ｘ−ｙを
形成させたところ、やはり、前記の耐パルス試験で±５
％以下の抵抗値変化のものが得られた。なお、このとき
の炭素（Ｃ）源のガスＣＨ４の流量は、３３ＣＣＭであ
った。第４図は、この時の圧力に対する抵抗率（曲線Ａ
）　、Ｔｉ　／ＳｉＣ原子比（曲線Ｂ）の変化を示す。

さらに、電極材料としてＴｉのかわりにＴａを用いＴａ
ｘＳ　ｉｙｏ　＋−Ｘ−Ｖを形成させたところ、やはり
同様の抵抗変化率を示す発熱抵抗体層が得られた。第５
図は、圧力−抵抗率（曲線Ａ）、および圧カーＴａ／Ｓ
ｉＯ原子比（曲線Ｂ）を示す。

なお、以上に述べた例の外、発熱抵抗体層を構成する高
融点金属としては、Ｍｏ　％　Ｔａ　、Ｗ％　Ｖ、Ｎｂ
　ＳＺｒ　ＳＨｆが用いられる。また、混合物を作るた
めの絶縁材料としては、前述の炭化珪素、酸化珪素の外
室化珪素を用いることができ、このときのソースガスは
、５ｉＨａ　＋ＮＨ３であれば良い。また、酸化珪素を
得るソースガスとしては、Ｓ　ｉ　Ｈａ　＋　ＣＯ２の
外ＳｉＨ４＋ＮｚＯでも良い。

上記高融点金属と、上記絶縁材料の各組合わせについて
も、同様に優れた発熱抵抗体と電極（リード線）を得る
ことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたとおり、この発明によれば、発熱抵抗体層と
電極（リードｖＡ）とを同一の反応容器内で連続的に形
成できるため、製造がきわめて容易となる。そのため、
その製造コストを引下げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるサーマルヘッドの構成例を示す
図、第２図はサーマルヘッドの発熱抵抗層製造の際の反
応容器内圧力と抵抗率、構成原子比の関係を示す図、第
３図は製造装置の概要を示す図、第４図、第５図は高融
点金属、絶縁材料をかえたときの反応容器内圧力と発熱
抵抗層の抵抗率、構成原子比の関係を示す図、第６図は
従来のサーマルヘッドを示す図である。 １・−・耐摩耗Ｎ　　　　　２・・・電極３−・発熱抵
抗体層　　　４−　　グレーズ層５−・−アルミナ基板 特許出願人　ティーディーケイ株式会社代理人弁理士　
　　山　谷　晧　築 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に、発熱体層およびこの発熱体層に接続さ
   れた電極層を有するサーマルヘッドにおいて、前記電極
   層が高融点金属により構成されるとともに、前記発熱体
   層は、前記高融点金属と同一の金属材料と絶縁材料との
   混合物から構成されていることを特徴とするサーマルヘ
   ッド。
2. （２）前記高融点金属は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、
   Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆのうちの少なくとも一種であることを
   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
   。
3. （３）前記絶縁材料は、炭化珪素、酸化珪素、窒化珪素
   の少なくとも一種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。
4. （４）減圧された反応室内で、磁場を印加した状態で、
   プラズマＣＶＤにより、基板上に高融点金属と絶縁材料
   により成る発熱体層を形成し、つづいて、同一の反応室
   内で、スパッターにより、前記高融点金属と同一材料よ
   り成る電極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。
5. （５）前記反応室内の圧力は、０．０５〜５パスカルで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のサー
   マルヘッドの製造方法。