JPH04211967A

JPH04211967A - 薄膜回路素子

Info

Publication number: JPH04211967A
Application number: JP2338158A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Menya; 面屋　和則; Takashi Obayashi; 孝志大林; Wataru Sakurai; 渡桜井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-09-11
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-08-03
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JP2563676B2

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】産業上の利用分野本発明は、プリンタの印字ヘッドに用いられるサーマル
ヘッドや、ＶＴＲの回転ヘッドの回転速度検出に用いら
れる強磁性薄膜抵抗（ＭＲ）素子などの薄膜で電極や抵
抗体を構成している回路素子の信頼性向上に関する。

従来の技術薄膜回路素子は、ナノメータレベルの均一な膜厚制御が
できることや微細パターンが得られることなどから、サ
ーマルヘッドやＭＲ素子を始めとする高密度パターンを
必要とする回路素子に広く使われはじめている。

ここで、薄膜回路素子は、信頼性を高めるため、薄膜上
に保護膜が施されている。保護膜として要求される機能
は、薄膜は１０〜１０００ｎｍと薄く、酸化を始めとす
る腐食が起りやすいため、耐食性が必要であること、接
触などの外部圧力によって、薄膜が破断、損傷を受けや
すいため、硬度が必要であること、下地基板が、ガラス
やセラミックであるためこれらとの密着性が必要である
ことなどである。

これらの機能を満たすため、従来は保護膜材料として、
ａガラス系、ｂフェノール樹脂系、ｃエポキシ樹脂系な
どが試みられている。

発明が解決しようとする課題しかし、本発明者らの検討の結果次の事が判明した。ａ
のガラス系の場合、コストが高くプロセスも複雑である
。ｂのフェノール系樹脂では、イオン不純物が少なく還
元性であるため、耐食性は良いが密着性に劣り、また硬
度も不足である。ｃのエポキシ系樹脂では密着性が高く
、硬化剤の選択により架橋密度が上り高硬度となるが、
イオン不純物が多く、又フェノール樹脂のように還元性
でないため薄膜を腐食してしまう。

課題を解決するための手段本発明は密着性と耐湿性が高く、高硬度で耐食性のある
樹脂材料として、エポキシ−フェノール系樹脂を見出し
、この樹脂を主成分とする樹脂組成物を保護膜材料にし
た薄膜回路素子を提供するものである。

作用本発明によれば、密着性の高いエポキシ樹脂の特長を活
かし、フェノール樹脂の一部をエポキシ樹脂の硬化剤の
働きをさせて架橋密度を高めて硬度と耐湿性を向上させ
、残りのフェノール樹脂の大部分を還元性の働きを持た
せて薄膜の腐食を限りなく小さくした樹脂をバインダー
とし、これに的確な実装性を持たせるためのフィラーを
配合て樹脂組成物を得、この樹脂系保護膜を用いること
によって薄膜回路素子を得ることができるもである。

樹脂材料の硬度と耐湿性を上げるための方策の一つとし
て、樹脂の架橋密度を高くすることが一般的に行われる
。しかし、樹脂の架橋密度を上げることは、密着性の低
下をもたらす。特に薄膜回路素子の樹脂保護膜として実
績のあるフェノール系樹脂は、その傾向が顕著であるた
め、フェノール系樹脂を使った場合、高硬度の保護膜材
料を得ることは困難であることが判明した。

一方、前述のごとく、密着性にすぐれ、ある程度の高硬
度を有する材料にエポキシ樹脂がある。

エポキシ樹脂の架橋密度は、使用する硬化剤の性状によ
って大きく異なる。エポキシ樹脂を架橋密度が高く固い
材料にするための硬化剤としては、３級アミン、イミダ
ゾール、多価フェノールなどが知られている。しかし、
エポキシ樹脂は、イオン不純物が多いことと、フェノー
ル樹脂のように還元性でなく、耐湿性にも劣るため、保
護すべき薄膜を腐食させてしまう欠点を有することが明
らかとなった。

そこで、本発明者らは、還元性にすぐれたフェノール樹
脂をエポキシ樹脂の硬化剤として用い（フェノール樹脂
は一種の多価フェノールである）架橋密度を上げると硬
度と耐湿性が高く、密着性に優れ、かつ薄膜の腐食を抑
制できる樹脂組成物材料が得られることを見い出した。

実施例ここで、用いられるエポキシ樹脂は、グリシジル基を含
むものならばよく、例えば、ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂　ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック
型エポキシ樹脂などである。

これらの種々のエポキシ樹脂が単用あるいは、複数種の
混合で用いられる。また、フェノール樹脂については、
フェノール水酸基を持ったものであれば基本的に何でも
よく、例えばフェノールノボラック樹脂、フェノールレ
ゾール樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノー
ルＡノボラック樹脂などが単用あるいは、混合物で用い
られる。

さらに、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合比は、使
用するエポキシ樹脂のエポキシ当量、及び、フェノール
樹脂の水酸基当量によって異なってくるが、概ね重量比
でエポキシ樹脂５〜７０ｗｔ％の範囲で用いるのが望ま
しい。また、必要に応じ３級アミン、イミダゾール、ホ
スフィンなどの硬化反応触媒が添加される。

また、実装性を確保するため配合されるフィラーとして
は、上記のバインダー樹脂の硬化反応を阻害しないもの
であれば構わないが、好ましくはイオン性不純物が少な
いものが推奨される。例えばシリカ、アルミナ、タルク
、カオリン等が使用できる。

（実施例１）本発明の一実施例にかかるＭＲ素子の断面の構造を模式
的に第１図に示す。この図に示す様に強磁性薄膜２を保
護膜１で保護している。この保護膜１として実績のある
ガラス保護膜、フェノール系樹脂保護膜と、その他の樹
脂系保護膜及び本発明にかかるエポキシ−フェノール系
樹脂保護膜の比較を表１に示す。

なお、第１図において、３はガラス　４は電極、５はセ
ラミック基板、６はバイアス磁石を示す。

Ｂ〜Ｆの保護膜材料中にはおのおの１００ｐｈｒの溶融
シリカフィラーが配合されている。

＊　１−シアノエチル−２エチル−４メチル−イミダゾ
ール＊＊　Ｃ．の高架橋型フェノール樹脂＊＊＊　ジメチルベンジルアミン＊＊＊＊　下層：Ｃ．の高架橋型フェノール樹脂上層：
Ｄ．のエポキシ樹脂評価方法；硬度：鉛筆硬度試験法密着性：クロスカットテープはくり試験法腐食性：ＰＣ
ＢＴ１２１℃、２．０ａｔｍ、５ＶＦについては、下層
を強磁性保護膜の腐食に対して抵抗があるＣの高架橋型
フェノール樹脂、上層を硬度に優れるＤのエポキシ樹脂
で機能分離した構造をとったものである。しかしこのＦ
の２層構造では生産コストの上昇、厚膜になることで膜
の内部応力が大きくなり密着性が低下する。及び磁気検
知能力がおちるなどの悪影響がみられた。

上記の表から明らかなように、Ｅに示すエポキシ−フェ
ノール系樹脂を用いた保護膜が、コストは低く、硬度、
密着性、腐食防止に優れていることがわかる。これは、
前述のごとく、密着性はエポキシ樹脂の特徴を活かし、
フェノール樹脂の一部をエポキシ樹脂の硬化剤の働きを
させて架橋密度を上げ硬度と耐湿性を高め、残りのフェ
ノール樹脂の大部分を還元性の働きを持たせ、強磁性薄
膜の腐食を限りなく小さくしたためである。

（実施例２）本発明の実施例にかかるサーマルヘッドの発熱体基板の
構成図を第２図に示す。また　第２図のセグメント電極
部１２の断面模式図を第３図に示す。１１はアルミナ基
板、１３はコモン電極、１４は発熱体、１５は耐磨耗膜
である。

第３図に示すように、サーマルヘッドのセグメント電極
１２は保護膜１６に被覆されている。ここで、セグメン
ト電極１２は、高密度にするため、配線ピッチ５０〜２
００μ、膜厚０．２〜０．５μの薄膜金属で形成されて
いる。また　電極の材質としては、低インピーダンスに
するため、銅などの卑金属が用いられる。このセグメン
ト電極１２間には電位差が生じるため、保護膜１６の良
否によっては、電極１２の酸化　腐食断線あるいはマイ
グレーションによる短絡が発生する。

この保護膜１６の材料をガラス、本発明によるエポキシ
−フェノール樹脂、フェノール樹脂、およびエポキシ（
アミン硬化）樹脂にした場合の各サーマルヘッドの信頼
性テストの比較を表２に示す。

フェノール樹脂（水酸基当量１０５、分子量８５０）；
１００ｐｈｒエポキシ樹脂（エピコート８２８）；６０
ｐｈｒジメチルベンジルアミン；２ｐｈｒ溶融シリカフィラー；８０ｐｈｒ＊＊水酸基当量１０５、分子量８５０；１００ｐｈｒ溶融シ
リカフィラー；５０ｐｈｒ＊＊＊エピコート８２８；１００ｐｈｒイソホロンジアミン；２５ｐｈｒ溶融シリカフィラー；６０ｐｈｒ試験条件ＴＨＢテスト；６０℃、９５％、２５Ｖ印加、電極腐食断線時間密着性
；１ｍｍピッチクロスカットテープ剥離目数割合Ａ．ガラ
ス保護膜については膜自体の耐湿性は優れているが、膜
がポーラスな構造をとるため、水分が透湿し、電極腐食
が発生した。

Ｃ．フェノール樹脂保護膜については密着性が低いため
、電圧をかけているセグメント電極間でマイグレーショ
ンが発生し、やがて電極が腐食断線した。

Ｄ．エポキシ樹脂保護膜については、イオン性不純物が
多いため、短時間で腐食断線したこれらに対し、本発明
にかかるＢ−１．エポキシ−フェノール樹脂保護膜は、
耐腐食性、密着性が優れているため、ＴＨＢの信頼性テ
ストにおいて長時間異常が発生しないことが判明した。

また、Ｂ．エポキシ−フェノール樹脂保護膜は、次のよ
うな組成の異なるものでも、ＴＨＢテストにおいて同様
な効果がみられた。

フェノール樹脂（水酸基当量１０５、分子量８５０）１
００ｐｈｒエポキシ樹脂（エピコート８０７、エポキシ
当量１７１）４０ｐｈｒジメチルベンジルアミン２ｐｈ
ｒカオリン７０ｐｈｒフェノール樹脂（ブチル変性型水酸基当量１６５、分子
量１１００）１００ｐｈｒエポキシ樹脂（エピコート８０７、エポキシ当量１７１
）２０ｐｈｒフェニルグリシジルエーテル８ｐｈｒジメチルベンジルアミン１．５ｐｈｒタルク７０ｐｈｒクレゾール樹脂（水酸基当量１２０、分子量７００）１
００ｐｈｒエポキシ樹脂（エピコート１５４−ノボラッ
ク型エポキシ）５０ｐｈｒトリフェニルホスフィン１ｐｈｒ溶融シリカフィラー８０ｐｈｒこれは、これらのエポキシ−フェノール樹脂保護膜（Ｂ
−１、Ｂ−２、Ｂ−３、Ｂ−４）が、エポキシ樹脂の寄
与である密着性、フェノール樹脂の寄与である。耐食性
、および両者が反応して、高架橋密度構造による耐湿性
を保持するため、非常に酸化しやすい銅薄膜のセグメン
ト電極の腐食をＴＨＢテストにおいて抑制できたもので
ある。

発明の効果本発明のエポキシ−フェノール系の樹脂を主成分とした
樹脂組成物を保護膜に用いることによつて、低コストで
信頼性の高い薄膜回路素子が得られることが判明したし
たがって、本発明は薄膜回路素子の信頼性耐久性の向上
に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のＭＲ素子の断面構造図、第
２図は本発明の一実施例のサーマルヘッド発熱体基板の
構成図、第３図はそのセグメント電極部の断面図である
。１…保護膜。代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名１…保護
膜２…強磁性薄膜３…ガラス４…電極５…セラミック基板６…バイアス磁石

Claims

【特許請求の範囲】

エポキシ−フェノール系樹脂組成物を保護膜に用いるこ
とを特徴とした薄膜回路素子。