JP2003080754A

JP2003080754A - サーマルヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003080754A
Application number: JP2001276029A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Shirakawa; 享志白川; Hisafumi Nakatani; 壽文中谷
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、共通電極を多層配線としながら、
層間絶縁層の絶縁性の信頼度が高いサーマルヘッド、及
び歩留まりの良い製造を行うことができる製造方法を提
供すること。【解決手段】本発明のサーマルヘッドは、保温層１２
の上面に形成した導電層１４、１５と、この導電層１
４、１５の上面に設けた層間絶縁層１７、１８と、この
層間絶縁層１７、１８の上面に設けた複数の発熱素子２
３と、少なくとも発熱素子２３の上面を被覆する保護層
２６とを備え、コンタクトホール１９の内部で、共通電
極２１が導電層１５と電気的に接続されると共に発熱素
子２３に接続され、層間絶縁層１７、１８は、異なる絶
縁性の材質からなる２層を導電層１５上面に積層形成
し、発熱素子に連接する個別電極２２側の領域の層間絶
縁層を、２層の上に更に絶縁性の材質からなる１層（第
３層間絶縁層）を積層して３層にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感熱式プリンタ等
に用いる、共通電極を多層配線とした、サーマルヘッド
及びその製造方法に係わり、特に、層間絶縁層の絶縁性
の信頼性が高いサーマルヘッド及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱転写プリンタ等に搭載される
記録ヘッドとしてのサーマルヘッドは、発熱抵抗体から
なる複数個の発熱素子を、基板上に一列に整列配置し、
印刷情報に従って、それぞれの発熱素子を選択的通電発
熱させることにより、感熱記録紙に発色記録させたり、
あるいはインクリボンのインクを溶融させて、普通紙や
ＯＨＰ用紙等に転写記録する等して、各種の記録媒体に
記録を行うようになっている。

【０００３】このような従来のサーマルヘッドにおいて
は、放熱性基板の上面に積層された保温層の端部近傍に
凸条部を片寄らせて形成し、この保温層の上面に、共通
導電層および層間絶縁層を積層し、この層間絶縁層の上
面に、前記共通導電層とコンタクトホールを介して接続
されるとともに発熱抵抗体に通電する下層個別電極を積
層し、この下層個別電極の上面に発熱抵抗体および上層
個別電極を積層し、これらの表面を保護層で被覆してな
る、共通電極が多層化されたリアルエッジ型のサーマル
ヘッドが用いられている。

【０００４】このような従来のサーマルヘッドを図３に
基づいて説明すると、アルミナ等の絶縁性セラミックか
らなる放熱性基板１の表面には、ガラス等からなる保温
層２が全面に形成されている。前記放熱基板１の一端部
１ａ近傍には、エッチング等の手段により保温層２の凸
条部３が形成されている。

【０００５】前記凸条部３の上面には、Ｃｒ等の金属等
からなり、膜厚が略１μｍの第１共通導電層４ａと、Ｔ
ａＳｉＯ２等のＴａと絶縁物の混合物からなるサーメッ
ト等からなり、膜厚が略１μｍの第２共通導電層４ｂと
が、スパッタリング等により順次積層形成されている。

【０００６】そして、前記第２共通導電層４ｂの上面
に、耐酸化性を有する合金、セラミックあるいはサーメ
ット等の耐酸化性材料からなる耐酸化マスク層を、スパ
ッタリング等により略０．２μｍの膜厚で形成する。そ
して、前記耐酸化マスク層をエッチングして、放熱基板
１の一端部１ａ近傍の後述するコンタクトホール６の形
成位置のみに、所定の形状の耐酸化マスク層を形成す
る。この状態で、放熱基板１を略７００℃の温度で全面
を熱酸化することにより、耐酸化マスク層でマスクされ
ていない部分の第２共通導電層４ｂの表面が、絶縁性酸
化物セラミック層となる。そして、この絶縁性酸化物セ
ラミック層により数千オングストロームの膜厚の第１層
間絶縁層５ａが形成されている。

【０００７】前記第１層間絶縁層５ａの上面には、絶縁
性に優れたＳｉＯ２等の絶縁性セラミックからなる第２
層間絶縁層５ｂが積層されている。このように層間絶縁
層５ａ、５ｂを２層構造とすることにより、層間絶縁性
の信頼度をより高いものとしている。前記第２層間絶縁
層５ｂには、前記耐酸化マスク層が形成された部分がエ
ッチングされて、コンタクトホール６が形成され、同時
に耐酸化マスク層もエッチングされて、下層の第２共通
導電層４ｂが露出している。

【０００８】前記第２層間絶縁層５ｂの上面には、Ｍ
ｏ、Ｃｒ、Ｗ等の高融点金属群からなる電極材料をスパ
ツタリング等により積層することにより、コンタクトホ
ール６を介して第２共通導電層４ｂと接続される下層共
通電極７ａ、および下層個別電極８ａの電極パターンが
それぞれ形成されている。そして、下層共通電極７ａお
よび下層個別電極８ａのそれぞれの上面には、スパッタ
リング等により、Ｔａサーメット等からなる発熱抵抗体
９が積層されている。この発熱抵抗体９は、下層共通電
極７ａと下層個別電極８ａとの間に発熱素子９ａが形成
され、この発熱素子９ａはドットの数に応じて複数個直
線状に配列されている。更に、発熱抵抗体９の上面に
は、電力エネルギを供給するために、Ａｌ、Ｃｕ等から
なり、膜厚が略２μｍの上層共通電極７ｂ、及び上層個
別電極８ｂがそれぞれスパッタリング等により積層され
ている。

【０００９】更に、発熱抵抗体９、上層共通電極７ｂ、
及び上層個別電極８ｂの上面であって、外部回路の駆動
素子を除いた位置には、酸化や摩耗を防止するためサイ
アロン等の耐酸化性で硬度の大きい材料からなり、膜厚
が略５μｍの保護層１０がスパッタリング等により積層
被覆されている。そして、端子メッキ処理等の後工程の
後に、放熱性基板１１をダイシング加工して、ブロック
（チップ）状のサーマルヘッドが製造される。

【００１０】このような、従来のサーマルヘッドを用い
たサーマルプリンタにおいて、記録媒体が通常の記録紙
の場合には、熱転写インクリボン（図示せず）を介して
記録紙に圧接させた状態で、所定の印刷情報に基づい
て、上層個別電極８ｂに通電を行ない、所望の発熱抵素
子９ａを発熱させることにより、インクリボンのインク
を溶融して記録紙上に転写して所望の画像印刷を行なう
ようになっている。また、記録媒体が感熱紙の場合に
は、サーマルヘッドを感熱紙に圧接して、感熱紙を発色
させて、印刷するようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のような従来のサ
ーマルヘッドにおいては、第２層間絶縁層５ｂにエッチ
ング等を行ってコンタクトホール６を形成する際に、コ
ンタクトホール６形成部分以外の第２層間絶縁層５ｂ
に、下層の第１層間絶縁層５ａにつながる通孔が発生す
ることがある。すると、第１層間絶縁層５ａは、数千オ
ングストロームと非常に薄い膜厚なので、通孔が発生し
た部分の第１層間絶縁層５ａの絶縁性の信頼度が低くな
り、第２共通電極層４ｂと下層個別電極８ａとの間でシ
ョート等の不具合が発生するおそれがあった。

【００１２】また、保温層２、及び第１、第２導電層４
ｂ等の表面粗さが粗くて表面に突起等があると、この突
起により、第２導電層４ｂの上に形成する第１、第２層
間絶縁層５ａ、５ｂの耐電圧性能が低下し、実用動作電
圧の印加でも絶縁破壊が発生しやすかった。特に、上層
個別電極８ｂが形成された側の放熱性基板１は、面積を
大きくしているので、上層個別電極８ｂ側の、保温層
２、第１、第２導電層４ａ、４ｂ等に発生する突起の数
が、上層共通電極７ｂを形成する側より極端に多くな
る。そのために、第２共通導電層４ｂと、発熱素子９ａ
あるいは下層個別電極８ａとの間でのショートの発生が
多くなり、サーマルヘッドの製造歩留まりが悪くなるお
それがあった。本発明は、これらの点に鑑みてなされた
ものであり、共通電極を多層配線としながら、層間絶縁
層の絶縁性の信頼度が高いサーマルヘッド、及び製造歩
留まりの良いサーマルヘッド製造方法を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の解決手段として本発明のサーマルヘッドは、放
熱性基板の上面に形成した保温層と、この保温層の上面
に形成した導電層と、この導電層の上面に設けたコンタ
クトホールを有する層間絶縁層と、この層間絶縁層の上
面に設けた複数の発熱抵抗体と個別電極と共通電極とに
より整列形成した複数の発熱素子と、少なくとも前記発
熱素子の上面を被覆する保護層とを備え、前記共通電極
は、前記コンタクトホールの内部で前記導電層と電気的
に接続されると共に前記複数の発熱素子に接続され、前
記層間絶縁層は、異なる絶縁性の材質からなる２層を前
記導電層上面に積層形成し、前記複数の発熱素子に連接
する前記個別電極が形成された側の領域の前記層間絶縁
層を、前記２層の上に更に絶縁性の材質からなる１層を
積層して３層にした構成とした。そのために、面積の大
きな個別電極を形成した側の領域の層間絶縁層を３層構
成にすることにより、個別電極側の耐電圧性能を向上さ
せることができる。

【００１４】また、前記課題を解決するための第２の解
決手段として、前記２層の前記層間絶縁層は、前記導電
層側より順番に、高融点金属サーメット膜の熱酸化膜か
らなる第１層間絶縁層と、高絶縁性セラミックからなる
第２層間絶縁層とを積層形成し、前記個別電極が形成さ
れた側の領域で前記第２層間絶縁層の上面に、高絶縁性
樹脂からなる第３層間絶縁層を積層形成した構成とし
た。そのために、面積の大きな個別電極側の領域の耐電
圧性能を、更に向上させることができる。

【００１５】また、前記課題を解決するための第３の解
決手段として、前記発熱素子は、前記第２層間絶縁層の
上面において、前記共通電極と、部分形成した第１個別
電極とにより形成され、前記発熱素子、前記共通電極、
前記第１個別電極を除く部位に、前記第３層間絶縁層を
形成し、この第３層間絶縁層の上面に、前記第１個別電
極に接続されると共に駆動素子に接続される第２個別電
極を積層形成した構成とした。そのために、第２個別電
極と導電層との間の耐電圧性能を向上させることができ
る。

【００１６】また、前記課題を解決するための第４の解
決手段として、前記第１個別電極は、前記発熱素子から
２００〜１０００μｍの範囲に部分形成した構成とし
た。

【００１７】また、前記課題を解決するための第５の解
決手段として本発明のサーマルヘッドの製造方法は、放
熱性基板の上面に形成した保温層と、この保温層の上面
に形成した導電層と、この導電層の上面に形成したコン
タクトホールを設けた層間絶縁層と、複数の発熱素子に
接続される個別電極と、前記発熱素子に接続されると共
に、前記コンタクトホールの内部で前記導電層と電気的
に接続される共通電極とを有し、第１研磨工程で前記保
温層の表面を平滑にし、平滑にした前記保温層の上面に
絶縁性のアンダーコート層を積層形成し、このアンダー
コート層の上面に高融点金属からなる第１導電層を積層
形成し、この第１導電層の上面に高融点金属サーメット
からなる第２導電層を積層形成し、第２研磨工程で前記
第２導電層の表面を平滑にし、平滑にした前記第２導電
層の上面で前記コンタクトホールの形成位置に、耐酸化
性セラミックからなる耐酸化マスク層のマスクパターン
を形成し、前記第２導電層の表面を熱酸化して前記第２
導電層の上面に絶縁性の第１層間絶縁層を形成し、第３
研磨工程で前記第１層間絶縁層の表面を平滑にし、平滑
にした前記第１層間絶縁層の上面に、前記第１層間絶縁
層と異なる材質からなる絶縁性の第２層間絶縁層を成膜
し、前記マスクパターンが形成された部分の前記第２層
間絶縁層を除去して前記コンタクトホールを形成し、前
記第２層間絶層層の上面に少なくとも前記複数の発熱素
子及び保護層を形成するような方法とした。そのため
に、保温層、第２導電層、第１層間絶縁層等の表面を研
磨工程で平滑にすることができる。

【００１８】また、前記課題を解決するための第６の解
決手段として、前記第２層間絶縁層は、絶縁性セラミッ
クからなる第２層間絶縁層を成膜／洗浄／成膜と分割し
て成膜するような方法とした。

【００１９】また、前記課題を解決するための第７の解
決手段として、前記発熱素子は、前記第２層間絶縁層上
に形成した発熱抵抗体の上面において、前記共通電極
と、部分形成した第１個別電極により設けられ、前記発
熱素子、前記共通電極、前記第１個別電極を除く前記第
２層間絶層層の上面に絶縁性有機物からなる第３層間絶
縁層を積層形成し、この第３層間絶縁層の上面に前記第
１個別電極電極に接続する第２個別電極を積層形成する
ような方法とした。そのために、面積の大きな個別電極
側の領域の耐電圧性能を、３層構成の層間絶縁層で向上
させることができる。

【００２０】また、前記課題を解決するための第８の解
決手段として、前記耐酸化マスク層と前記第２層間絶縁
層は同材料で積層形成し、前記第２層間絶縁層の一部を
削除して前記コンタクトホールを形成時に、同時に、前
記耐酸化マスク層を除去して、下地の前記第２導電層を
露出させるような方法とした。

【００２１】また、前記課題を解決するための第９の解
決手段として、第４研磨工程で前記第２層間絶縁層の表
面を平滑にすると共に、前記コンタクトホールの穴角を
面取りするような方法とした。

【００２２】また、前記課題を解決するための第１０の
解決手段として、前記第１〜第４研磨工程は、コロイダ
ルシリカを含む、強アルカリ研磨液で化学研磨するよう
な方法とした。

【００２３】また、前記課題を解決するための第１１の
解決手段として、前記第３研磨工程は、少なくとも前記
第２層間絶縁層を形成直前に行い、前記第４研磨工程
は、少なくとも前記第２層間絶縁層を形成直後に行うよ
うな方法とした。

【００２４】また、前記課題を解決するための第１２の
解決手段として、前記第２層間絶縁層、前記耐酸化マス
ク層、前記アンダーコート層は、それぞれＳｉＯ２から
なる方法とした。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のサーマルヘッド及
びその製造方法を、図１、図２に基づいて説明する。図
１は本発明のサーマルヘッドに関する要部断面図であ
り、図２は本発明の製造方法を説明する工程図である。

【００２６】本発明のサーマルヘッドの一実施の形態を
図１に基づいて説明すると、下部には、Ｓｉ基板、また
は金属基板からなる放熱性基板１１が配設され、この放
熱性基板１１の図示左側の一端部１１ａ寄りに所定高さ
の凸条部１１ｂが形成されている。そして、凸条部１１
ｂの図示右側の、図示を省略する他端部側は、面積が大
きく形成されて、駆動素子等が搭載可能になている。ま
た、放熱性基板１１の上面には、Ｓｉと遷移金属と酸素
等からなる低熱伝導性の保温層１２が、スパッタ蒸着等
により略２０μｍの厚みに積層されている。

【００２７】そして、保温層１２は、表面が平滑に仕上
げされ、この平滑な保温層１２の上面には、ＳｉＯ２等
からなる高絶縁性のアンダーコート層１３が、スパッタ
蒸着等により、略０．５μｍの厚みに積層されている。
前記アンダーコート層１３の上面には、Ｃｒ等の金
属からなる高強度の第１導電層１４が、スパッタ蒸着等
により０．２〜０．５μｍの厚みに積属されフォトリソ
技術により、第１導電層１４のパターンが形成されてい
る。前記第１導電層１４の上面には、Ｔａ−ＳｉＯ２等
のサーメットからなる第２導電層１５が、スパッタ蒸着
等により、略１μｍの厚みに積層され、フォトリソ技術
により、前記第１導電層１４のパターンを包含するよう
に、第２導電層１５のパターンが形成されている。

【００２８】また、第２導電層１５は、表面が平滑に仕
上げされ、この平滑な第２導電層１５の上面には、耐酸
化性を有するＳｉＯ２からなる耐酸化マスク層１６が、
スパッタ蒸着等により、略０．２μｍの厚みに積層さ
れ、フォトリソ技術により、後述するコンタクトホール
１９の形成位置に、ＳｉＯ２からなる耐酸化マスク層１
６のパターンが部分的に形成されている。そして、耐酸
化マスク層１６のパターンを形成後、７００〜８００℃
の温度で熱酸化処理が行なうことにより、第２導電層１
５の表面と一体化した、略０．５μｍの厚みの第１層間
絶縁層１７が形成されている。

【００２９】前記第１層間絶録層１７は、表面が平滑に
仕上げされ、この平滑な第１層間絶縁層１７の上面に
は、高絶縁性材料のＳｉＯ２等の材料からなる第２層間
絶縁層１８が、スパッタ蒸着等で略２μｍの厚みに積層
され、欠陥の少ない絶縁性の信頼度の高いものとなって
いる。そして、第２層間絶縁層１８には、放熱性基板１
１の一端部１１ａ寄りの位置に、フォトリソ技術によ
り、コンタクトホール１９が形成され、下地の耐酸化マ
スク層１６も同時にエッチング除去されている。そのた
めに、コンタクトホール１９の内部には、第２導電層１
５が露出している。

【００３０】また、第２層間絶縁層１８は、表面が平滑
に仕上げられていると共に、コンタクトホール１９の穴
角が面取りされて、穴角がアール状になっている。前記
コンタクトホール１９の穴角が面取りされることによ
り、後述する共通電極２１の断線の発生を防止するよう
にしている。また、コンタクトホール１９の内面を含む
第２層間絶縁層１８の上面には、Ｔａ−ＳｉＯ２等から
なる発熱抵抗体２０が、スパッタ蒸着等により、略０．
３μｍの厚みに積層され、フォトリソ技術により、発熱
抵抗体２０のパターンが形成されている。

【００３１】また、発熱抵抗体２０の上面には、高融点
金属のＣｒ等からなる共通電極２１と第１個別電極２２
とが所定の隙間を有して形成されている。また、共通電
極２１と第１個別電極２２とに挟まれた部分の発熱抵抗
体２０に、発熱素子２３が形成されている。即ち、共通
電極２１は、コンタクトホール１９の内部で、第２導電
層１５と電気的に接続されると共に複数の発熱素子２３
に接続されている。前記第１個別電極２２は、発熱素子
２３の中心Ｓから寸法Ａの範囲に限定して形成されてい
る。前記寸法Ａは２００〜１０００μｍの範囲である。

【００３２】そして、発熱素子２３、共通電極２１、第
１個別電極２２の形成部を除く、第２層間絶縁層１８の
上面には、ポリイミド樹脂等の高絶縁性樹脂からなる第
３層間絶縁層２４が、２〜５μｍの厚みに積層形成され
ている。即ち、複数の発熱素子２３に連接する第１個別
電極２２が形成された側の領域の層間絶縁層を、第１、
第２層間絶縁層１７、１８の上に、更に絶縁性の材質か
らなる１層を積層して３層にしている。また、第３層間
絶縁層２４の上面には、電気伝導性の高いＡｌ、Ｃｕ、
Ａｕ等からなる電極材料が、スパッタ蒸着等により、１
〜２μｍの厚みに積層されフォトリソ技術により、第
２個別電極２５のパターンが、第３層間絶縁層２４の上
面に形成されている。

【００３３】前記第２個別電極２５は、第１個別電極２
２の図示右側の端部上に一端が積層されて電気的に接続
されると共に、他端部が図示右側の面積の大きな放熱性
基板１１上に延設されて、駆動素子（図示せず）及び外
部回路（図示せず）に接続されている。また、少なくと
も、発熱素子２３、共通電極２１、第1、第２個別電極
２２、２５の上面には、これらを酸化や摩耗から防止す
るためのサイアロン等からなる保護層２６が、スパッタ
蒸著等により、略５μｍの厚みに積層被覆されている。

【００３４】このような構成の本発明のサーマルヘッド
の製造方法を、図２に示す工程図に基づいて説明する。
まず、基板形成工程３１において、放熱性に優れた単結
晶Ｓｉウエハ、または金属板からなる放熱性基板１１の
表面には、フォトリソ技術またはプレス技術等により、
１０〜１００μｍの高さで凸条部１１ｂを形成する。次
に、保温層形成工程３２において、放熱性基板11の上面
に、スパッタ蒸着等により、断熱性に優れたＳｉと遷移
金属と酸素等のスパッタ蒸着物からなる保温層１２を、
略２０μｍの厚みに積層形成する。

【００３５】次に、第１研磨工程３３において、保温層
１２の表面を、コロイダルシリカを含む強アルカリ研磨
液で化学研磨を行い、表面の突起や異物を除去して、保
温層１２の表面を平滑に仕上げる。次に、アンダーコー
ト層形成工程３４において、ＳｉＯ２からなるアンダー
コート層１３を、保温層１２の上面にスパッタ蒸着等に
より、略０．５μｍの厚みに積層する。次に、第１導電
層形成工程３５において、Ｃｒ、Ｍｏ等の高融点金属か
らなる第１導電層１４を、アンダーコート層１３の上面
にスパッタ蒸着等により、０．２〜０．５μｍの厚みに
積層する。前記第１導電層１４は、フォトリソ技術によ
り、所望のパターンの下層共通電極として、放熱性基板
１１の外周縁より内側の範囲で略全面に形成されてい
る。

【００３６】次に、第２導電層形成工程３６において、
Ｔａ−ＳｉＯ２等の高融点金属サーメットからなる第２
導電層１５を、第１導電層１４の上面にスパッタ蒸着等
により、略１μｍの厚みに積層する。そして、第２導電
層１５は、フォトリソ技術により、第１導電層１４の外
形を包含するようにパターン形成して、第１導電層１４
の酸化防止の役割を持たせている。次に、第２研磨工程
３７において、第２導電層１５の表面を、第１研磨工程
３３と同じコロイダルシリカを含む強アルカリ研磨液で
化学研磨を行い、突起や異物を除去して、第２導電層１
５の表面を平滑に仕上げる。

【００３７】次に、耐酸化マスク層形成工程３８におい
て、ＳｉＯ２からなる耐酸化マスク層１６を、第２導電
層１５の上面にスパッタ蒸着等により、略０．２μｍの
厚みに積層する。そして、フォトリソ技術によるエッチ
ングで、放熱性基板１１の一端部１１ａ寄りでコンタク
トホール１９の形成位置に、部分的に耐酸化マスク層１
６を形成する。次に、第１層間絶縁層形成工程３９にお
いて、放熱性基板１１の全体を酸化雰囲気中で、７００
〜８００℃の温度で熱酸化処理を行うことにより、第２
導電層１５の表面が強制酸化されて、第２導電層１５と
一体の第１層間絶縁層１７が略０．５μｍの厚みで形成
される。

【００３８】次に、第３研磨工程４０において、第１層
間絶縁層１７の表面を、第２研磨工程３７と同じコロイ
ダルシリカを含む強アルカリ研磨液で化学研磨を行い、
突起や異物を除去して、第１層間絶縁層１７の表面を平
滑に仕上げる。次に、第２層間絶縁層形成工程４１にお
いて、ＳｉＯ２からなる第２層間絶縁層１８を、耐酸化
マスク層１６、及び第１層間絶縁層１７の上面に、スパ
ッタ蒸着等により略２μｍの厚みに積層形成する。前記
第２層間絶縁層１８は、まず、ＳｉＯ２を略１μｍの厚
みに積層した所で一旦成膜を中断し、放熱性基板１１を
ブラシ洗浄装置（図示せず）内を通過させて、第２層間
絶縁層１８上に付着している、欠陥となる異物等を除去
する。そして、再度、ＳｉＯ２を略１μｍの厚みに積層
して、第２層間絶縁層１８は、ＳｉＯ２が略２μｍの厚
みに積層形成されている。

【００３９】前記第２層間絶縁層１８は、フォトリソ技
術により、放熱性基板１１の一端部１１ａ寄りで、コン
タクトホール１９形成位置をエッチングしてコンタクト
ホール１９を形成する。このコンタクトホール１９を形
成するエッチングにおいて、耐酸化マスク層１６も同時
にエッチングされて、コンタクトホール１９の底部に
は、第２導電層１５が露出する。次に、第４研磨工程４
２において、第２層間絶縁層１８の表面を、第３研磨工
程４０と同じコロイダルシリカを含む強アルカリ研磨液
で化学研磨を行い、突起や異物を除去して、第２層間絶
縁層１８の表面を平滑に仕上げる。前記第４研磨工程４
２において、同時にコンタクトホール１９の穴角が面取
りされて、例えばアール状になる。

【００４０】次に、発熱抵抗体形成工程４３において、
Ｔａ−ＳｉＯ２等からなる発熱抵抗体２０を、第２層間
絶縁層１８の上面にスパッタ蒸着等により、略０．３μ
ｍの厚みに積層し、フォトリソ技術により、所望の抵抗
体パターンを形成する。次に、第１電極形成工程４４に
おいて、高融点金属でＣｒ等からなる共通電極２１、及
び第１個別電極２２を、発熱抵抗体２０の上面にスパッ
タ蒸着等により、略０．１μｍの厚みに積層する。前記
共通電極２１、及び第１個別電極２２は、フォトリソ技
術により、それぞれ所望の電極パターンが形成され、共
通電極２１、及び第１個別電極２２に挟まれた部分に発
熱素子２３が形成される。前記第１個別電極２２のパタ
ーンは、発熱素子２３から、発熱素子２３の中心線Ｓか
ら寸法Ａの範囲に限定して形成している。前記寸法Ａ
は、２００〜１０００μｍの範囲とすることにより、顕
著に層間絶縁不良の発生率を低減している。

【００４１】次に、第３層間絶縁層形成工程４５におい
て、感光性ポリイミド等の高絶縁性樹脂からなる第３層
間絶縁層２４を、第２層間絶縁層１８、共通電極２１、
第１個別電極２２、発熱素子２３の上面に、２〜５μｍ
の厚みに塗布し、フォトリソ技術により、共通電極２
１、第１個別電極２２、発熱素子２３部を除く範囲にパ
ターンを形成する。次に、第２電極形成工程４６におい
て、導電性に優れたＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ等からなる第２個
別電極２５を、第３層間絶縁層２４の上面にスパッタ蒸
着等により、１〜２μｍの厚みに積層し、フォトリソ技
術により、所望のパターンに形成されて、一端部が第１
個別電極２２の図示右側の端部に積層して接続すると共
に、他端部が駆動素子の実装端子や外部接続端子（図示
せず）に接続されている。次に、保護層形成工程４７に
おいて、保護層２６は、駆動素子や外部接続端子を除
く、放熱性基板１１の略全面に、酸化や磨耗を防止する
ため、サイアロン等がスパッタ蒸着等により、略５μｍ
の厚みに積層被覆されている。

【００４２】以上説明したように、本発明のサーマルヘ
ッド及びその製造方法によれば、発熱素子２３を放熱性
基板１１の一端部１１ａ寄りに片寄らせて形成したリア
ルエッジタイプとしても、面積を大きく形成した第１、
第２導電層１４、１５に共通電極２１がコンタクトホー
ル１９を介して接続されるため、共通電極２１の抵抗値
を小さく均一化することが容易になり、共通電極２１の
コモンドロップによる印字濃度ムラの発生を解消して高
印字品位とすることができる。

【００４３】また、共通電極２１と第１個別電極部２２
とが発熱素子２３を挟んで対向する部分の層間絶縁層
を、絶縁性と耐熱性および耐応力性に優れた、硬質の無
機セラミックス材料からなる２層で形成し、更に、それ
ぞれの導電層１４、１５及び共通電極２１を、硬質な高
融点金属で膜厚を薄く形成している。そのため、プリン
タ側のプラテン（図示せず）との圧接力を高めて、放熱
性基板１１の一端部１１ａ寄りの発熱素子２３及び共通
電極２１に圧力を集中させても、容易に保護層２６の応
力破壊が発生することがなく、本発明のサーマルヘッド
の印字寿命を長寿命にできると共に、高品質の印字品位
を得ることができる。

【００４４】また、本発明に係わる第２層間絶縁層１８
は、成膜工程を２回に分けて、第１の成膜作業で略１μ
ｍの膜厚を形成し、その後表面を洗浄する。そして、第
２の成膜作業で再度略１μｍの膜厚を成膜して、膜厚が
略２μｍの第２層間絶縁層１８を形成しているので、第
２層間絶縁層１８の耐絶縁性能を向上させることができ
る。また、パターンの形成面積が最も大きい第２個別電
極２５側は、突起や異物が多く、そのためにショートの
発生率が高いが、第２個別電極２５側の第１第２層間絶
縁層１７、１８の上に、選択的に層間絶縁性に優れた有
機樹脂からなる第３層間絶縁層２４を積層して、層間絶
縁層を３層に形成しているため、それぞれの導電層１
４、１５と発熱素子２３や第２個別電極２５とが不必要
な部位でショートするのを防ぐことができる。そのため
に、製造品質および製造歩留の優れた長寿命のサーマル
ヘッドとすることができる。

【００４５】また、複数回の研磨工程でポリッシング研
磨を行なって、それぞれの膜表面の平滑性を高め、鋭い
突起を無くしているため、電界集中による絶縁耐圧のバ
ラツキが小さくでき、実用印加電圧に対して絶縁破壊す
ることの無い、高信頼性のサーマルヘッドとすることが
できる。また、第２層間絶縁層１８のコンタクトホール
１９の穴角は、第４研磨工程で面取りされてアール状に
なっているため、共通電極２１の断線が防止され、導電
層１４、１５との接続の信頼性が高められている。

【００４６】また、第１〜第４研磨工程に使用する研磨
剤や、スパッタリング材料の、ＳｉＯ２やＣｒ等を共通
化して用いているため、材料点数、設備投資が少なくで
き、生産性が向上し製造コストを安価にできる。なお、
本発明は、前述のような実施の形態に限定されるもので
はなく、必要に応じて変更することができる。例えば、
放熱性基板１１の材料に、グレーズドアルミナ基板を用
いることも可能である。このようなグレーズ保温層は、
本発明の蒸着保温層に比べて、熱拡散率が大きいため、
熱応答性は劣るが、スパッタ蒸着による保温層の成膜工
程と、その研磨工程を省略することができるため、製造
コストを安価にすることができる。

【００４７】また、本発明に係わる研磨工程は、最高の
製造歩留を得るために、第１〜第４の４回の研磨工程で
説明しているが、例えば第１、第２、第３の研磨工程を
１回に統合して、第２層間絶縁層１８の積層前に第１層
間絶縁層１７の表面を研磨する工程と、第２層間絶縁層
１８を形成後に、第２層間絶縁層１８の表面を研磨する
工程の、２回の研磨工程としてもよい。このような研磨
工程の回数は、必要に応じて変更することができる。

【００４８】また、本発明のサーマルヘッドの製造方法
における実施の形態では、面積の大きな第２個別電極２
５側の領域の層間絶縁層を、第１〜第３層間絶縁層１
７、１８、２４の３層構成のもので説明したが、保温層
１２、第２導電層１５、第１層間絶縁層１７、第２層間
絶縁層１８のそれぞれの表面を研磨して平滑にすること
により、第２個別電極２５側の領域の層間絶縁層は、第
１、第２層間絶縁層１７、１８の２層構成でも耐電圧性
能を向上させることができる。即ち、本発明のサーマル
ヘッドの製造方法は、第２層間絶縁層１８の上面に少な
くとも複数の発熱素子及び保護層を形成するようにした
ものであれば良い。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーマル
ヘッドおよびその製造方法によれば、層間絶縁層の絶縁
性の信頼性が高く、共通電極を多層とすることができる
ので、高品質の印字品位および印字寿命を、長期間に亘
り確実に保持することができると共に、製造歩留および
生産性を向上させることができると言う極めて優れた効
果を奏するサーマルヘッドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーマルヘッドに関する要部断面図で
ある

【図２】本発明のサーマルヘッドの製造方法を説明する
工程図である。

【図３】従来のサーマルヘッドの要部断面図である。

【符号の鋭明】

１１放熱性基板１２保温層１３アンダーコート層１４第１導電層１５第２導電層１６耐酸化マスク層１７第１層間絶縁層１８第２層間絶縁層１９コンタクトホール２０発熱抵抗体２１共通電極２２第１個別電極２３発熱素子２４第３層間絶縁層２５第２個別電極２６保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放熱性基板の上面に形成した保温層と、
この保温層の上面に形成した導電層と、この導電層の上
面に設けたコンタクトホールを有する層間絶縁層と、こ
の層間絶縁層の上面に設けた複数の発熱抵抗体と個別電
極と共通電極とにより整列形成した複数の発熱素子と、
少なくとも前記発熱素子の上面を被覆する保護層とを備
え、前記共通電極は、前記コンタクトホールの内部で前
記導電層と電気的に接続されると共に前記複数の発熱素
子に接続され、前記層間絶縁層は、異なる絶縁性の材質
からなる２層を前記導電層上面に積層形成し、前記複数
の発熱素子に連接する前記個別電極が形成された側の領
域の前記層間絶縁層を、前記２層の上に更に絶縁性の材
質からなる１層を積層して３層にしたことを特徴とする
サーマルヘッド。
【請求項２】前記２層の前記層間絶縁層は、前記導電
層側より順番に、高融点金属サーメット膜の熱酸化膜か
らなる第１層間絶縁層と、高絶縁性セラミックからなる
第２層間絶縁層とを積層形成し、前記個別電極が形成さ
れた側の領域で前記第２層間絶縁層の上面に、高絶縁性
樹脂からなる第３層間絶縁層を積層形成したことを特徴
とする請求項１記載の多層配線サーマルヘッド。
【請求項３】前記発熱素子は、前記第２層間絶縁層の
上面において、前記共通電極と、部分形成した第１個別
電極とにより形成され、前記発熱素子、前記共通電極、
前記第１個別電極を除く部位に、前記第３層間絶縁層を
形成し、この第３層間絶縁層の上面に、前記第１個別電
極に接続されると共に駆動素子に接続される第２個別電
極を積層形成したことを特徴とする請求項２記載のサー
マルヘッド。
【請求項４】前記第１個別電極は、前記発熱素子から
２００〜１０００μｍの範囲に部分形成したことを特徴
とする請求項３記載のサーマルヘッド。
【請求項５】放熱性基板の上面に形成した保温層と、
この保温層の上面に形成した導電層と、この導電層の上
面に形成したコンタクトホールを設けた層間絶縁層と、
複数の発熱素子に接続される個別電極と、前記発熱素子
に接続されると共に、前記コンタクトホールの内部で前
記導電層と電気的に接続される共通電極とを有し、第１
研磨工程で前記保温層の表面を平滑にし、平滑にした前
記保温層の上面に絶縁性のアンダーコート層を積層形成
し、このアンダーコート層の上面に高融点金属からなる
第１導電層を積層形成し、この第１導電層の上面に高融
点金属サーメットからなる第２導電層を積層形成し、第
２研磨工程で前記第２導電層の表面を平滑にし、平滑に
した前記第２導電層の上面で前記コンタクトホールの形
成位置に、耐酸化性セラミックからなる耐酸化マスク層
のマスクパターンを形成し、前記第２導電層の表面を熱
酸化して前記第２導電層の上面に絶縁性の第１層間絶縁
層を形成し、第３研磨工程で前記第１層間絶縁層の表面
を平滑にし、平滑にした前記第１層間絶縁層の上面に、
前記第１層間絶縁層と異なる材質からなる絶縁性の第２
層間絶縁層を成膜し、前記マスクパターンが形成された
部分の前記第２層間絶縁層を除去して前記コンタクトホ
ールを形成し、前記第２層間絶層層の上面に少なくとも
前記複数の発熱素子及び保護層を形成するようにしたサ
ーマルヘッドの製造方法。
【請求項６】前記第２層間絶縁層は、絶縁性セラミッ
クからなる第２層間絶縁層を成膜／洗浄／成膜と分割し
て成膜するようにしたことを特徴とする請求項５記載の
サーマルヘッドの製造方法。
【請求項７】前記発熱素子は、前記第２層間絶縁層上
に形成した発熱抵抗体の上面において、前記共通電極
と、部分形成した第１個別電極により設けられ、前記発
熱素子、前記共通電極、前記第１個別電極を除く前記第
２層間絶層層の上面に絶縁性有機物からなる第３層間絶
縁層を積層形成し、この第３層間絶縁層の上面に前記第
１個別電極電極に接続する第２個別電極を積層形成する
ようにしたことを特徴とする請求項５、または６記載の
サーマルヘッドの製造方法。
【請求項８】前記耐酸化マスク層と前記第２層間絶縁
層は同材料で積層形成し、前記第２層間絶縁層の一部を
削除して前記コンタクトホールを形成時に、同時に、前
記耐酸化マスク層を除去して、下地の前記第２導電層を
露出させるようにしたことを特徴とする請求項５乃至７
のいずれか１項記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項９】第４研磨工程で前記第２層間絶縁層の表
面を平滑にすると共に、前記コンタクトホールの穴角を
面取りするようにしたことを特徴とする請求項６乃至８
のいずれか１項記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１０】前記第１〜第４研磨工程は、コロイダ
ルシリカを含む、強アルカリ研磨液で化学研磨するよう
にしたことを特徴とする請求項９記載のサーマルヘッド
の製造方法。
【請求項１１】前記第３研磨工程は、少なくとも前記
第２層間絶縁層を形成直前に行い、前記第４研磨工程
は、少なくとも前記第２層間絶縁層を形成直後に行うよ
うにしたことを特徴とする請求項９、または請求項１０
記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１２】前記第２層間絶縁層、前記耐酸化マス
ク層、前記アンダーコート層は、それぞれＳｉＯ２から
なることを特徴とする請求項５乃至１１記載のいずれか
１項記載のサーマルヘッドの製造方法。