JPH06256939A - Sputtering target and high hardness film formed by using the same - Google Patents
Sputtering target and high hardness film formed by using the sameInfo
- Publication number
- JPH06256939A JPH06256939A JP5047898A JP4789893A JPH06256939A JP H06256939 A JPH06256939 A JP H06256939A JP 5047898 A JP5047898 A JP 5047898A JP 4789893 A JP4789893 A JP 4789893A JP H06256939 A JPH06256939 A JP H06256939A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sputtering target
- film
- mol
- protective film
- thermal printer
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルプリンタヘッ
ドや密着型センサ用の保護膜等の形成に好適なスパッタ
リングターゲットと、それを用いて形成した高硬度被膜
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering target suitable for forming a protective film for a thermal printer head or a contact type sensor, and a high-hardness film formed by using the sputtering target.
【０００２】[0002]
【従来の技術】サーマルプリンタヘッドは、少音、省保
守、低ランニングコスト等の利点を生かして、ファクシ
ミリ、ワードプロセッサ用プリンタ等の各種記録装置に
多用されている。一方、各種電子機器には小型化、低価
格化、低電力化が要請されており、サーマルヘッドにも
小型で安価で、かつ高効率のものが望まれている。この
ような要望を満たすサーマルヘッドとして、保温層とし
てポリイミド樹脂等の耐熱性に優れ、低い熱拡散率を有
する樹脂を用いたサーマルプリンタヘッドが注目されて
いる。2. Description of the Related Art Thermal printer heads are widely used in various recording devices such as facsimiles and word processor printers by taking advantage of low noise, low maintenance, low running cost and the like. On the other hand, miniaturization, price reduction, and power reduction are required for various electronic devices, and a thermal head that is small, inexpensive, and highly efficient is also desired. As a thermal head satisfying such a demand, a thermal printer head using a resin having excellent heat resistance and a low thermal diffusivity as a heat insulating layer has been attracting attention.
【０００３】上記した保温層として耐熱性樹脂を用いた
サーマルプリンタヘッドは、例えば以下に示すような構
造を有している。すなわち、金属基板上にポリイミド樹
脂等からなる保温層を設け、この保温層上に発熱抵抗体
層、個別電極および共通電極となる導電層を順に形成
し、最外表面をTa2 O 5 、Si3 N 4 、SiON等からなる保
護膜で被覆した構造とされている。また、保温層をアッ
シング処理等から保護し、発熱抵抗体層形成時の抵抗値
制御を容易にし、さらにワイヤーボンディング性を改善
するために、保温層と発熱抵抗体層間に SiO2 、SiN 、
SiC 等からなる下地層を設けることも行われている。A thermal printer head using a heat-resistant resin as the heat retaining layer has, for example, the following structure. That is, a heat insulating layer made of polyimide resin or the like is provided on a metal substrate, and a heating resistor layer, individual electrodes and a conductive layer serving as a common electrode are sequentially formed on this heat insulating layer, and the outermost surface is made of Ta 2 O 5 and Si. It has a structure covered with a protective film made of 3 N 4 , SiON, or the like. In addition, in order to protect the heat retaining layer from ashing treatment, etc., to facilitate resistance value control during formation of the heat generating resistor layer, and to improve wire bondability, SiO 2 , SiN, between the heat retaining layer and the heat generating resistor layer,
An underlayer made of SiC or the like is also provided.
【０００４】このようなサーマルプリンタヘッドは、耐
熱性等の面では十分に動作に耐えられることが確認され
ているものの、ファクシミリ等の装置に組み込んで実機
走行テストを行うと、走行中に異常な抵抗値変化を示
し、印字に悪影響を及ぼす現象が多々認められるという
欠点がある。これは、サーマルプリンタヘッドと感熱紙
の間に巻き込まれた塵芥等の異物が、サーマルプリンタ
ヘッドの保護膜に亀裂（クラック）を生じさせ、亀裂が
発熱抵抗体まで達した場合に生じる問題である。上記し
たような問題は、従来のグレーズガラス層を有するアル
ミナ基板を高抵抗基体として用いた場合や、ガラス層を
有する金属基体を高抵抗基体として用いた場合には、他
の構成が同じサーマルプリンタヘッドでも認められず、
保温層として樹脂を用いた場合に特有な現象である。す
なわち、ポリイミド等の樹脂は弾性が大きく、変形能が
保護膜より著しく大きいために、保護膜に局所的な集中
荷重が加わった場合、樹脂からなる保温層は大きく変形
するが、保護膜はこの変形に追従できずに亀裂が生じる
ものと考えられる。また、上記した亀裂は、塵埃等の異
物の巻き込みにより発生した後、その亀裂を中心に広い
範囲で保護膜の剥離を引き起こしており、膜の機械的強
度不足だけでなく、膜の構造や内部応力等の性質にも問
題があるものと考えられる。Although it has been confirmed that such a thermal printer head can sufficiently withstand the operation in terms of heat resistance, etc., when it is incorporated in a device such as a facsimile and a running test is carried out on an actual machine, it is abnormal during running. There is a drawback that there are many phenomena that show a change in resistance value and adversely affect printing. This is a problem that occurs when foreign matter such as dust trapped between the thermal printer head and the thermal paper causes a crack in the protective film of the thermal printer head and the crack reaches the heating resistor. . The above-mentioned problems are caused when the conventional alumina substrate having the glaze glass layer is used as the high-resistance substrate or when the metal substrate having the glass layer is used as the high-resistance substrate, the thermal printer has the same other configurations. Not recognized by the head,
This is a unique phenomenon when a resin is used as the heat retaining layer. That is, since the resin such as polyimide has a large elasticity and the deformability is significantly larger than that of the protective film, when a localized concentrated load is applied to the protective film, the heat insulating layer made of the resin is largely deformed, but the protective film is It is considered that cracks occur because the deformation cannot be followed. In addition, the above-mentioned crack causes peeling of the protective film in a wide range around the crack after being generated by inclusion of foreign matter such as dust, and not only the mechanical strength of the film is insufficient, but also the structure and internal structure of the film. It is considered that there are also problems with properties such as stress.
【０００５】このようなことから、種々の保護膜材料に
ついて検討が重ねられているが、前述したようなTa2 O
5 、Si3 N 4 、SiON等では、硬度、靭性、付着力が不足
し、いずれもクラックが発生し易いために、実用的な使
用に耐え得るものではない。また、上記したTa2 O 5 や
Si3 N 4 等は、内部応力が高く、十分な密着性は得られ
ていない。Under these circumstances, various protective film materials have been studied, but as described above, Ta 2 O has been used.
5 , Si 3 N 4 , SiON, etc. are insufficient in hardness, toughness, and adhesiveness, and cracks easily occur, so that they cannot be used practically. In addition, Ta 2 O 5 and
Si 3 N 4 and the like have high internal stress, and sufficient adhesion is not obtained.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、保温
層として耐熱性樹脂を適用したサーマルプリンタヘッド
等に使用されている従来の保護膜は、硬度や靭性が不足
し、クラックが発生しやすいという問題や、内部応力が
高くて、密着性の点で劣るという問題を有していた。こ
のように、保護膜がその機能を十分に発揮していないこ
とに伴って、従来の耐熱性樹脂を用いたサーマルプリン
タヘッドでは、走行中に抵抗値異常を起こし、十分な印
字性能が得られなくなるという問題を招いていた。この
ようなことから、局所的な応力が加わった場合にも、ク
ラックの発生を抑制することができ、かつ密着性に優れ
た信頼性の高い保護膜が強く求められている。As described above, the conventional protective film used in a thermal printer head or the like to which a heat-resistant resin is applied as a heat insulating layer has insufficient hardness and toughness, and cracks easily occur. There is a problem that the internal stress is high and the adhesion is poor. As described above, because the protective film does not sufficiently exhibit its function, the thermal printer head using the conventional heat-resistant resin causes a resistance value abnormality during running, and sufficient printing performance is obtained. It caused the problem of disappearing. Therefore, there is a strong demand for a highly reliable protective film capable of suppressing the occurrence of cracks even when a local stress is applied and having excellent adhesion.
【０００７】上述したような問題は、サーマルプリンタ
ヘッドに限らず、密着型センサ等の各種固体デバイスに
おいても同様に生じている。The above-mentioned problems occur not only in thermal printer heads but also in various solid-state devices such as contact sensors.
【０００８】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、高硬度、高靭性を示し、かつ密着性
に優れた保護膜を形成することを可能にしたスパッタリ
ングターゲット、およびそれを用いて形成した高硬度被
膜を提供することを目的としている。The present invention has been made in order to solve such a problem, and is a sputtering target capable of forming a protective film exhibiting high hardness, high toughness and excellent adhesion, and the same. It is intended to provide a high hardness coating formed by using.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
ターゲットに関する第１の発明は、Ti、Zr、Hf、Al、
Y、Ta、Cr、Mg、 Bの酸化物から選ばれた少なくとも 1
種を0.05〜30mol%、およびSi、 B、Ti、Zr、Hfの炭化物
および炭素から選ばれた少なくとも 1種を0.05〜30mol%
含有し、残部が実質的に窒化ケイ素からなる混合物を、
焼成してなることを特徴としている。The first invention relating to the sputtering target of the present invention is Ti, Zr, Hf, Al,
At least 1 selected from Y, Ta, Cr, Mg, B oxides
0.05 to 30 mol% of seeds and 0.05 to 30 mol% of at least one selected from carbides and carbons of Si, B, Ti, Zr, and Hf.
A mixture containing, the balance consisting essentially of silicon nitride,
It is characterized by being fired.
【００１０】また、本発明のスパッタリングターゲット
に関する第２の発明は、Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、 Vの硼化
物から選ばれた少なくとも 1種を0.05〜40mol%、Ti、Z
r、Hf、Al、 Y、Ta、Cr、Mg、 Bの酸化物から選ばれた
少なくとも 1種を0.05〜30mol%、およびSi、 B、Ti、Z
r、Hfの炭化物および炭素から選ばれた少なくとも 1種
を0.05〜30mol%含有し、残部が実質的に窒化ケイ素から
なる混合物を、焼成してなることを特徴としている。The second invention relating to the sputtering target of the present invention is that 0.05 to 40 mol% of at least one selected from borides of Ti, Zr, Hf, Ta, Nb and V, Ti, Z
0.05 to 30 mol% of at least one selected from oxides of r, Hf, Al, Y, Ta, Cr, Mg and B, and Si, B, Ti and Z
It is characterized in that a mixture containing 0.05 to 30 mol% of at least one selected from carbides and carbons of r and Hf and the balance substantially consisting of silicon nitride is obtained by firing.
【００１１】本発明の高硬度被膜は、上記したスパッタ
リングターゲットを用いて形成した少なくともその一部
がアモルファス状態のスパッタ膜からなることを特徴と
している。The high-hardness coating film of the present invention is characterized in that at least a part of the high-hardness coating film formed by using the above-mentioned sputtering target is a sputtered film in an amorphous state.
【００１２】本発明のスパッタリングターゲット中に含
まれる、Si、 B、Ti、Zr、Hfの炭化物および炭素は、窒
化ケイ素を主成分とする膜の靭性を高めると共に、応力
緩和効果を有することから、内部応力を低減して膜の密
着性を向上させる成分であり、その含有量は0.05mol%〜
30mol%の範囲とする。これら金属炭化物や炭素の含有量
が0.05mol%未満では、上記した効果が十分に得られず、
また30mol%を超えると、ターゲットの焼結密度が上りに
くくなる。より好ましい含有量は、 2mol%〜25mol%の範
囲である。Since the carbides and carbons of Si, B, Ti, Zr, and Hf contained in the sputtering target of the present invention enhance the toughness of the film containing silicon nitride as the main component and have a stress relaxation effect, It is a component that reduces internal stress and improves the adhesion of the film, and its content is 0.05 mol% ~
The range is 30 mol%. If the content of these metal carbides or carbon is less than 0.05 mol%, the above-described effects cannot be sufficiently obtained,
On the other hand, if it exceeds 30 mol%, the sintered density of the target is difficult to increase. A more preferable content is in the range of 2 mol% to 25 mol%.
【００１３】また、Ti、Zr、Hf、Al、 Y、Ta、Cr、Mg、
Bの酸化物は、窒化ケイ素を主成分とする焼結ターゲッ
トを高密度化し、得られるスパッタ膜の機械的強度や靭
性を向上させると共に、内部応力を低減して膜の密着性
を向上させる成分であり、その含有量は0.05mol%〜30mo
l%の範囲とする。これら金属酸化物の含有量が0.05mol%
未満では、上記した効果が十分に得られず、また30mol%
を超えると膜に強い応力が働き、いずれも膜の密着性が
低下して、剥がれが生じやすくなる。より好ましい含有
量は 5mol%〜20mol%の範囲である。Further, Ti, Zr, Hf, Al, Y, Ta, Cr, Mg,
The oxide of B is a component that densifies a sintered target containing silicon nitride as a main component, improves the mechanical strength and toughness of the resulting sputtered film, and reduces internal stress to improve the adhesion of the film. And its content is 0.05 mol% to 30 mo
The range is l%. The content of these metal oxides is 0.05 mol%
If it is less than 30% by weight, the above effects cannot be sufficiently obtained.
When it exceeds, strong stress is exerted on the film, and in both cases, the film adhesion is lowered and peeling easily occurs. A more preferable content is in the range of 5 mol% to 20 mol%.
【００１４】本発明のスパッタリングターゲットにおい
ては、窒化ケイ素に上記金属炭化物等と金属酸化物を添
加した系であっても、高硬度、高靭性を満足し、かつ密
着性に優れたスパッタ膜を得ることができるが、さらに
Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、 Vの硼化物を含有させることによ
って、より一層硬度の向上を図ることができる。上記金
属硼化物の含有量は0.05mol%〜40mol%の範囲とする。こ
れら金属酸化物の含有量が0.05mol%未満では、硬度向上
効果が十分に得られず、また40mol%を超えると、金属硼
化物自体が導電性を有することから、電気絶縁性が必要
とされる保護膜等の形成材料としては適さなくなり、ま
たターゲットの焼結密度が上りにくくなる。より好まし
い含有量は10mol%〜30mol%の範囲である。In the sputtering target of the present invention, a sputtered film satisfying high hardness and high toughness and having excellent adhesion is obtained even in a system in which the above-mentioned metal carbide and metal oxide are added to silicon nitride. Can, but more
By containing a boride of Ti, Zr, Hf, Ta, Nb, or V, the hardness can be further improved. The content of the metal boride is in the range of 0.05 mol% to 40 mol%. If the content of these metal oxides is less than 0.05 mol%, the effect of improving the hardness cannot be sufficiently obtained, and if it exceeds 40 mol%, the metal boride itself has conductivity, so electrical insulation is required. It becomes unsuitable as a material for forming a protective film and the like, and the sintered density of the target is difficult to increase. A more preferable content is in the range of 10 mol% to 30 mol%.
【００１５】なお、窒化ケイ素に金属炭化物（または炭
素）、金属酸化物および金属硼化物を添加したスパッタ
リングターゲットは、添加元素数の増加により、金属炭
化物および金属酸化物を添加した系に比べて、若干内部
応力は増大するものの、従来の窒化ケイ素系スパッタ膜
よりは密着性に優れたものとなる。A sputtering target in which a metal carbide (or carbon), a metal oxide and a metal boride are added to silicon nitride has an increase in the number of added elements, so that the sputtering target is different from the system in which the metal carbide and the metal oxide are added. Although the internal stress slightly increases, the adhesion is superior to the conventional silicon nitride-based sputtered film.
【００１６】また、本発明のスパッタリングターゲット
中に含まれる窒化ケイ素は、焼結スパッタリングターゲ
ットおよびスパッタ膜の主成分となるものであり、出発
原料となる混合物の段階で、55mol%以上含有させること
が好ましい。窒化ケイ素の含有量が55mol%未満である
と、膜の本質的な機械的特性が低下する。また、窒化ケ
イ素の出発原料としては、α化率が 50%以上の粉末を使
用することが好ましい。これにより、成膜速度および膜
の付着力の向上を図ることができる。The silicon nitride contained in the sputtering target of the present invention is the main component of the sintered sputtering target and the sputtered film, and it may be contained in an amount of 55 mol% or more at the stage of the starting material mixture. preferable. When the content of silicon nitride is less than 55 mol%, the essential mechanical properties of the film deteriorate. Further, it is preferable to use powder having an α-conversion rate of 50% or more as a starting material of silicon nitride. As a result, it is possible to improve the film forming speed and the adhesive force of the film.
【００１７】本発明のスパッタリングターゲットは、例
えば通常のセラミックス焼結体と同様に、常圧焼結法、
雰囲気加圧焼結法、ホットプレス法、ＨＩＰ法等の焼結
法によって作製することができる。The sputtering target of the present invention can be manufactured, for example, by an atmospheric pressure sintering method, similarly to a normal ceramics sintered body.
It can be produced by a sintering method such as an atmosphere pressure sintering method, a hot pressing method, a HIP method or the like.
【００１８】また、本発明による高硬度被膜は、上記し
た本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成した
スパッタ膜からなるものであって、その組織の少なくと
も一部はアモルファスからなる。このようなアモルファ
ス状態のスパッタ膜は、膜の部位による組成のバラツキ
が少なく、優れた靭性を示し、かつ高硬度を有すること
から、保護膜等として好適なものとなる。よって、組織
中のアモルファス状態の占める割合は、面積比で 40%以
上が好ましい。より好ましくは 70%以上であり、さらに
好ましくは 85%以上である。なお、本発明の高硬度被膜
の組成分は、上記ターゲットと同一となるが、その組成
比はスパッタ条件等によって異なるため、必ずしも一致
しない。また、特性もスパッタ条件によって異なること
がある。上記した高硬度被膜は、本発明のスパッタリン
グターゲットを用いて、通常のスパッタ条件下でスパッ
タリングを行うことにより形成される。スパッタガスと
しては、不活性ガスが用いられるが、各種添加物が金属
成分として析出することを防止する上で、アルゴンガス
のみ、あるいは酸素や窒素を5%〜 10%程度含むアルゴン
ガスとすることが好ましい。上記高硬度被膜は、高硬
度、高靭性を有し、かつ被着体との密着性に優れること
から、サーマルプリンタヘッドや密着型センサ等の保護
膜として好適である。また、各種摺動部品の保護膜等と
して用いることもできる。The high-hardness coating according to the present invention is a sputtered film formed by using the above-described sputtering target of the present invention, and at least a part of its structure is amorphous. Such a sputtered film in an amorphous state is suitable as a protective film or the like because it has less variation in composition depending on the film site, exhibits excellent toughness, and has high hardness. Therefore, the ratio of the amorphous state in the structure is preferably 40% or more in area ratio. It is more preferably 70% or more, still more preferably 85% or more. The composition of the high-hardness coating film of the present invention is the same as that of the target, but the composition ratio thereof does not necessarily match because it varies depending on the sputtering conditions and the like. Also, the characteristics may vary depending on the sputtering conditions. The above-mentioned high hardness coating is formed by performing sputtering under normal sputtering conditions using the sputtering target of the present invention. As the sputtering gas, an inert gas is used, but in order to prevent various additives from precipitating as a metal component, argon gas alone or argon gas containing about 5% to 10% of oxygen and nitrogen should be used. Is preferred. The high-hardness coating film has high hardness and high toughness and is excellent in adhesion to an adherend, and thus is suitable as a protective film for a thermal printer head, a contact-type sensor, or the like. It can also be used as a protective film for various sliding parts.
【００１９】[0019]
【作用】本発明のスパッタリングターゲットにおいて
は、窒化ケイ素を主成分として、これに金属炭化物と金
属酸化物を配合している。このような組成を有するスパ
ッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行った
場合、窒化ケイ素を主成分とするスパッタ膜が有する高
硬度を維持した上で、靭性の向上を図ることができると
共に、膜の密着性を高めることができる。また、さらに
金属硼化物を配合することによって、より一層硬度の向
上を図ることが可能となる。よって、優れた耐摩耗性お
よび密着性を有すると共に、クラック等の発生を防止し
たスパッタ膜を得ることが可能となる。In the sputtering target of the present invention, the main component is silicon nitride, and the metal carbide and the metal oxide are mixed therein. When sputtering is performed using a sputtering target having such a composition, the toughness can be improved while maintaining the high hardness of the sputtered film containing silicon nitride as a main component, and the adhesion of the film can be improved. Can be increased. Further, by further adding a metal boride, the hardness can be further improved. Therefore, it is possible to obtain a sputtered film that has excellent wear resistance and adhesiveness and that prevents the occurrence of cracks and the like.
【００２０】また、上記したようなスパッタ膜（高硬度
被膜）を、樹脂保温層を有するサーマルプリンタヘッド
等の保護膜として用いることで、樹脂層の変形能に起因
して、保護膜にクラックが生じることを防止することが
できる。これにより、長期間安定して使用することが可
能なサーマルプリンタヘッドが得られる。Further, when the sputtered film (high hardness film) as described above is used as a protective film for a thermal printer head or the like having a resin heat insulating layer, cracks are generated in the protective film due to the deformability of the resin layer. It can be prevented from occurring. As a result, a thermal printer head that can be used stably for a long period of time can be obtained.
【００２１】[0021]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
【００２２】実施例１ Si3 N 4 粉末に、 SiC粉末を30mol%、 ZrO2 粉末を10mo
l%、 Y2 O 3 粉末を3mol%、およびAl2 O 3 粉末を 3mol
%配合し、ボールミルによりエタノール中で12時間混合
分散した後、乾燥して原料粉末を作製した。各出発原料
としては、平均粒径が 1μm 以下の粉末を用いた。次
に、上記原料粉末を N2 雰囲気中にて、1600℃〜1800℃
の温度で、 200〜 300kgf/cm2 の加圧条件下でホットプ
レス焼結し、次いでダイヤモンド研削を行って、直径 1
27mm×厚さ 5mmのスパッタリングターゲットを得た。こ
のようにして得たスパッタリングターゲットを用いて、
サーマルプリンタヘッドの保護膜を形成した。Example 1 Si 3 N 4 powder, SiC powder 30 mol%, ZrO 2 powder 10 mol
l%, 3 mol% Y 2 O 3 powder, and 3 mol Al 2 O 3 powder
%, And mixed and dispersed in ethanol by a ball mill for 12 hours and dried to prepare a raw material powder. As each starting material, powder having an average particle size of 1 μm or less was used. Next, the above-mentioned raw material powder in an N 2 atmosphere at 1600 ° C to 1800 ° C
At temperatures, hot press sintering under a pressurized condition of 200 to 300 kgf / cm 2, then under diamond grinding, diameter 1
A 27 mm × 5 mm thick sputtering target was obtained. Using the sputtering target thus obtained,
A protective film for the thermal printer head was formed.
【００２３】図１は、この実施例で作製したサーマルプ
リンタヘッドの構成を示す図であり、例えば下記に示す
ような方法により製造した。FIG. 1 is a diagram showing the structure of the thermal printer head manufactured in this example, which was manufactured by the method described below, for example.
【００２４】まず、例えばCrを18重量% 含有する厚さ0.
5 mm程度のFe合金からなる金属基板１をレベリングした
後、所定の寸法に切断し、ばり取り後、有機溶剤中にて
脱脂洗浄し、50℃〜70℃に保持した希硫酸中に浸漬し
て、表面に形成されている酸化物層を除去すると共に、
表面をミクロ的に荒らすための活性化処理を行う。First, for example, a thickness of 18% by weight of Cr and a thickness of 0.
After leveling the metal substrate 1 of about 5 mm made of Fe alloy, it is cut to a predetermined size, deburred, degreased and washed in an organic solvent, and immersed in dilute sulfuric acid kept at 50 ° C to 70 ° C. To remove the oxide layer formed on the surface,
An activation treatment is carried out to roughen the surface microscopically.
【００２５】次に、ポリアミック酸をN-メチル -2-ピロ
リドン等の溶剤を用いて所定の粘度に調整し、上記金属
基板１上に所定の膜厚に塗布し、焼成炉を用いて50℃で
1時間、80℃で30分、次いで 120℃で30分、 250℃で 1
時間、 450℃で 1時間というような条件で加熱処理を行
い、溶剤成分を除去すると共に、脱水環化反応を進行さ
せて成膜し、耐熱樹脂であるポリイミド樹脂からなる保
温層２を形成する。Next, the polyamic acid is adjusted to a predetermined viscosity using a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, coated on the metal substrate 1 to have a predetermined film thickness, and heated at 50 ° C. in a baking furnace. so
1 hour at 80 ° C for 30 minutes, then 120 ° C for 30 minutes, 250 ° C 1
The heat treatment is carried out under the conditions of 450 ° C. for 1 hour to remove the solvent component and to advance the dehydration cyclization reaction to form a film, thereby forming the heat retaining layer 2 made of a polyimide resin which is a heat resistant resin. .
【００２６】次いで、上記保温層２上に SiH4 ガスと N
2 ガスおよび SiH4 ガスとCH4 ガスを用いて、基板温度
150℃〜 300℃によるプラズマＣＶＤで、連続して SiN
層３１および SiC層３２からなる下地層３を形成する。Then, SiH 4 gas and N 2 are deposited on the heat insulation layer 2.
Substrate temperature using 2 gases and SiH 4 gas and CH 4 gas
SiN continuously by plasma CVD at 150 ℃ -300 ℃
The underlayer 3 including the layer 31 and the SiC layer 32 is formed.
【００２７】次に、Ta-SiO2 からなる発熱抵抗体層４、
さらにAlからなる電極導体層を形成し、ウェットエッチ
ングやドライエッチングにより発熱部５となる開口部が
設けられるようにパターニングし、個別電極６および共
通電極７を形成する。この後、上記発熱部５が少なくと
も被覆されるように、スパッタリング法によって保護膜
８を形成する。保護膜８は、この実施例のスパッタリン
グターゲットを用い、不活性雰囲気中にて高周波マグネ
トロンスパッタリングを行って形成した。なお、保護膜
８の厚さは、通常 1μm 〜 7μm 、好ましくは 2μm 〜
4μm である。このようにして作製した保護膜の硬度
を、薄膜用微少ヌープ硬度計を用いて測定した。また、
保護膜の内部応力を評価するために、この実施例のスパ
ッタリングターゲットを用いて、Si基板上にスパッタ膜
を、Ar雰囲気中にて500Wの出力で高周波マグネトロンス
パッタリングを行うことによって形成し、Si基板の反り
による変形量から膜の内部応力を算出した。さらに、上
記により作製したサーマルプリンタヘッドをプリンタに
搭載し、#240のアルミナ粉末0.5gを均一に散布した感熱
紙を、サーマルプリンタヘッドとプラテンローラ間を通
過させて、上記保護膜に発生した亀裂数を調べた。ま
た、膜の付着力は、ステンレス板にポリイミド樹脂を塗
布し、プラズマＣＶＤで SiN、 SiCを構成した基板を用
い、この上に 1mm角の格子をカッタで 144個作り、粘着
テープで引き剥がし試験を行うことにより調べた。これ
らの結果を表１に示す。Next, the heating resistor layer 4 made of Ta-SiO 2 ,
Further, an electrode conductor layer made of Al is formed, and is patterned by wet etching or dry etching so that an opening which becomes the heat generating portion 5 is provided to form the individual electrode 6 and the common electrode 7. After that, the protective film 8 is formed by a sputtering method so that the heating portion 5 is covered at least. The protective film 8 was formed by using the sputtering target of this example and performing high frequency magnetron sputtering in an inert atmosphere. The thickness of the protective film 8 is usually 1 μm to 7 μm, preferably 2 μm to
4 μm. The hardness of the protective film thus produced was measured using a micro Knoop hardness meter for thin films. Also,
In order to evaluate the internal stress of the protective film, using the sputtering target of this example, a sputtered film was formed on the Si substrate by performing high frequency magnetron sputtering at an output of 500 W in an Ar atmosphere. The internal stress of the film was calculated from the amount of deformation due to the warp. Furthermore, the thermal printer head manufactured as described above was mounted on a printer, and thermal paper on which 0.5 g of # 240 alumina powder was evenly dispersed was passed between the thermal printer head and the platen roller, and cracks occurred in the protective film. I checked the number. For the adhesion of the film, a stainless steel plate is coated with polyimide resin, and a substrate composed of SiN and SiC by plasma CVD is used. On this, 144 1 mm square grids are made with a cutter and peeled off with an adhesive tape. It was investigated by performing. The results are shown in Table 1.
【００２８】実施例２〜２４ 表１および表２に示す組成のスパッタリングターゲット
を、それぞれ実施例１と同一条件下で作製し、これら各
スパッタリングターゲットを用いて、実施例１と同様に
保護膜を形成してサーマルヘッドを作製した。これらに
関しても、実施例１と同様にして特性を評価した。その
結果を併せて表１および表２に示す。Examples 2 to 24 Sputtering targets having the compositions shown in Table 1 and Table 2 were prepared under the same conditions as in Example 1, and a protective film was formed in the same manner as in Example 1 using these sputtering targets. Then, a thermal head was prepared. With respect to these, the characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Tables 1 and 2.
【００２９】比較例１〜３ Si3 N 4 （比較例１）、 70%Si3 N 4 - 30%SiO2 （比較
例２）およびTa2 O 5（比較例３）からなるスパッタリ
ングターゲットをそれぞれ作製し、これらのターゲット
を用いて形成した保護膜を有するサ―マルヘッドを、実
施例１と同一条件で製造し、その特性を実施例１と同一
条件で測定した。それらの結果を、実施例の結果と併せ
て表２に示す。Comparative Examples 1-3 Si 3 N 4 (Comparative Example 1), 70% Si 3 N 4 -30% SiO 2 (Comparative Example 2) and Ta 2 O 5 (Comparative Example 3) were used as sputtering targets, respectively. A thermal head having a protective film formed using these targets was manufactured under the same conditions as in Example 1, and the characteristics thereof were measured under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 2 together with the results of the examples.
【００３０】[0030]
【表１】 [Table 1]
【表２】 表１および表２に示す結果から明らかなように、本発明
のスパッタリングターゲットを用いて形成した保護膜
は、高硬度で応力が低く、密着性に優れ、膜剥がれの発
生を防ぐことができると共に、保温層として樹脂を使用
した場合でもクラックの発生を防止することができた。
また、長時間にわたる成膜後も、ターゲットの組成およ
びスパッタ膜の特性に変化を生じさせることがなかっ
た。さらに、サーマルプリンタヘッドをプリンタに搭載
して実機走行をした後においても、保護膜をアモルファ
ス状態を維持していた。なお、比較例１のSi3 N 4 ター
ゲットによる膜は、各実施例による膜と比べ、強度にお
いては劣るものではなかったが、膜の応力が高く、密着
性の悪いものであった。[Table 2] As is clear from the results shown in Table 1 and Table 2, the protective film formed by using the sputtering target of the present invention has high hardness, low stress, excellent adhesion, and can prevent the occurrence of film peeling. The generation of cracks could be prevented even when a resin was used as the heat retaining layer.
Further, even after the film formation for a long time, the composition of the target and the characteristics of the sputtered film were not changed. Further, even after the thermal printer head is mounted on the printer and the actual machine is run, the protective film remains in the amorphous state. The film of the Si 3 N 4 target of Comparative Example 1 was not inferior in strength to the films of Examples, but the film had high stress and poor adhesion.
【００３１】実施例２５〜３０ 表３に示す組成のスパッタリングターゲットを、それぞ
れ実施例１と同一条件下で作製し、これら各スパッタリ
ングターゲットを用いて、実施例１と同様に保護膜を形
成してサーマルヘッドを作製した。これらに関しても、
実施例１と同様にして特性を評価した。その結果を併せ
て表３に示す。Examples 25 to 30 Sputtering targets having the compositions shown in Table 3 were prepared under the same conditions as in Example 1, and a protective film was formed in the same manner as in Example 1 using each of these sputtering targets. A thermal head was produced. Also regarding these,
The characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 3.
【００３２】[0032]
【表３】 表３に示す結果から明らかなように、本発明のスパッタ
リングターゲットを用いて形成した保護膜は、高硬度
で、保温層として樹脂を使用した場合でもクラックの発
生を防止することができると共に、膜剥がれの発生も防
ぐことができた。また、長時間にわたる成膜後も、ター
ゲットの組成およびスパッタ膜の特性に変化を生じさせ
ることがなかった。さらに、サーマルプリンタヘッドを
プリンタに搭載して実機走行をした後においても、保護
膜をアモルファス状態に維持していた。[Table 3] As is clear from the results shown in Table 3, the protective film formed by using the sputtering target of the present invention has high hardness and can prevent the occurrence of cracks even when a resin is used as the heat retaining layer, and at the same time, the film It was possible to prevent the occurrence of peeling. Further, even after the film formation for a long time, the composition of the target and the characteristics of the sputtered film were not changed. Further, even after the thermal printer head is mounted on the printer and the actual machine is run, the protective film is kept in an amorphous state.
【００３３】なお、上述した各実施例では、本発明の高
硬度被膜をサーマルプリンタヘッドの保護膜に適用した
例について説明したが、本発明のスパッタリングターゲ
ットおよび高硬度被膜は、上述したサーマルプリンタヘ
ッドの保護膜に限らず、絶縁膜やサーマルプリンタヘッ
ドの下地層、Al2 O 3 基板を用いたサーマルプリンタヘ
ッドや密着型センサの保護膜、定期券やプリペイド方式
の情報読取り機や書き込み機等に用いられる耐摩耗性が
要求される部品の保護膜、さらには光磁気ディスクの保
護膜等を形成する場合にも有効である。In each of the above-mentioned embodiments, the high hardness coating of the present invention is applied to the protective film of the thermal printer head, but the sputtering target and the high hardness coating of the present invention are the same as those of the thermal printer head described above. Not only the protective film, but also the insulating film, the base layer of the thermal printer head, the protective film of the thermal printer head using the Al 2 O 3 substrate and the contact type sensor, the commuter pass and the information reader and writer of the prepaid system. It is also effective when forming a protective film for a part used for which abrasion resistance is required and further a protective film for a magneto-optical disk.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
リングターゲットによれば、高硬度、高靭性を示し、か
つ密着性に優れたスパッタ膜を得ることができ、これに
より信頼性の高い保護膜等を提供することが可能とな
る。As described above, according to the sputtering target of the present invention, it is possible to obtain a sputtered film which exhibits high hardness and high toughness and is excellent in adhesiveness, whereby a highly reliable protective film can be obtained. Etc. can be provided.
【図１】本発明の一実施例で作製したサーマルプリンタ
ヘッドの構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a thermal printer head manufactured in one example of the present invention.
１……金属基板 ２……ポリイミド樹脂からなる保温層 ３……下地層を形成する。 ４……発熱抵抗体層 ５……発熱部 ６……個別電極 ７……共通電極 ８……保護膜 1 ... Metal substrate 2 ... Insulating layer made of polyimide resin 3 ... Forming base layer. 4 ... Heating resistor layer 5 ... Heating portion 6 ... Individual electrode 7 ... Common electrode 8 ... Protective film
Claims (3)
酸化物から選ばれた少なくとも 1種を0.05〜30mol%、お
よびSi、 B、Ti、Zr、Hfの炭化物および炭素から選ばれ
た少なくとも 1種を0.05〜30mol%含有し、残部が実質的
に窒化ケイ素からなる混合物を、焼成してなることを特
徴とするスパッタリングターゲット。1. 0.05 to 30 mol% of at least one selected from oxides of Ti, Zr, Hf, Al, Y, Ta, Cr, Mg and B, and carbides of Si, B, Ti, Zr and Hf. And a sputtering target comprising a mixture containing 0.05 to 30 mol% of at least one selected from carbon and the remainder substantially consisting of silicon nitride, and firing the mixture.
ばれた少なくとも 1種を0.05〜40mol%、Ti、Zr、Hf、A
l、 Y、Ta、Cr、Mg、 Bの酸化物から選ばれた少なくと
も 1種を0.05〜30mol%、およびSi、 B、Ti、Zr、Hfの炭
化物および炭素から選ばれた少なくとも 1種を0.05〜30
mol%含有し、残部が実質的に窒化ケイ素からなる混合物
を、焼成してなることを特徴とするスパッタリングター
ゲット。2. At least one selected from borides of Ti, Zr, Hf, Ta, Nb, and V is contained in an amount of 0.05 to 40 mol%, Ti, Zr, Hf, and A.
0.05 to 30 mol% of at least one selected from oxides of l, Y, Ta, Cr, Mg, and B, and 0.05 of at least one selected from carbides and carbons of Si, B, Ti, Zr, and Hf. ~ 30
A sputtering target, which is obtained by firing a mixture containing mol% and the remainder substantially consisting of silicon nitride.
リングターゲットを用いて形成した少なくともその一部
がアモルファス状態のスパッタ膜からなることを特徴と
する高硬度被膜。3. A high-hardness coating film formed by using the sputtering target according to claim 1 or 2, wherein at least a part of the sputtering target is formed of an amorphous sputtered film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047898A JPH06256939A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Sputtering target and high hardness film formed by using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047898A JPH06256939A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Sputtering target and high hardness film formed by using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06256939A true JPH06256939A (en) | 1994-09-13 |
Family
ID=12788223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5047898A Withdrawn JPH06256939A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Sputtering target and high hardness film formed by using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06256939A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005083150A1 (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Sputtering target, optical information recording medium and process for producing the same |
-
1993
- 1993-03-09 JP JP5047898A patent/JPH06256939A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005083150A1 (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Sputtering target, optical information recording medium and process for producing the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3965508B2 (en) | Thermal print head, thermal print head manufacturing method, recording apparatus, sintered body, and target | |
| EP0150579B1 (en) | Thermal head | |
| JPH07132628A (en) | Thermal head and production thereof | |
| JP4494689B2 (en) | Thermal print head and manufacturing method thereof | |
| JPH06256939A (en) | Sputtering target and high hardness film formed by using the same | |
| JP2888584B2 (en) | Sputter target Wear-resistant coating and thermal head using it | |
| JP3205404B2 (en) | Wear-resistant protective film and thermal head having the same | |
| JP2928525B2 (en) | Sputtering target for protective film formation | |
| JP2955319B2 (en) | Manufacturing method of thermal head | |
| EP0367122B1 (en) | Thermal head | |
| JP2990719B2 (en) | Thermal head | |
| JPH07108695A (en) | Abrasion-resistant coat, and thermal head using the coat | |
| JP2948025B2 (en) | Sputtering target | |
| JPH0523042B2 (en) | ||
| JP3545959B2 (en) | Thermal head | |
| JP3472478B2 (en) | Thermal head | |
| JPH07180044A (en) | Sputtering target, substrate film for heating resistor and wear-resistant coating film formed by using the target and thermal printer head using those films | |
| JPH11310872A (en) | Sputtering target, thermal head produced by using the target and production thereof | |
| JPH0557938A (en) | Manufacture of thermal head | |
| JPH06212414A (en) | Silicon nitride-based sputtering target | |
| JPH07292464A (en) | Production of sputtering target, production of film resistor and production of thermal printer head | |
| JPH0278576A (en) | Heat-resistant insulating substrate and thermal head | |
| JPS6145543B2 (en) | ||
| JPS62202756A (en) | Thin film type thermal head | |
| JPS62202754A (en) | Thin film type thermal head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000509 |