JPS60165267A - サ−マルヘツドの製造方法 - 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】 （発明の技術分野） この発明はＺｒ−Ｎ薄膜を抵抗体すなわち発熱体としか
つ少なくともＡｕ層を導電層として用いたサーマルヘッ
ドを安定に製造する方法に関する。

（技術的背景） Ｚｒ−Ｎ抵抗材料はＴａ−Ｎ等の材料に比べて比抵抗が
高いため、これを抵抗素子として使用すると、サーマル
ヘッドの高抵抗化、高密度化及び長寿命化が図れるとい
うメリットがある。このため、従来よりＺｒ−Ｎ抵抗材
料を用いたサーマルヘッドが提案されている。第１図は
従来提案されているこのようなサーマルヘッドの一例を
示す部分的断面図で、発熱体近傍の層構造を路線的に示
したものである。この従来構造では、Ｚｒ−Ｎ抵抗材料
から成る薄膜を発熱体とし、Ａｕ層及びＮｉＣｒ層から
成る二重導体層を電極層又は配線層とした構造となって
いる。

この第１図のサーマルヘッドにおいて、１は基板で、例
えば、グレーズつきアルミナ基板であり、２はＺ　ｒ−
Ｎ抵抗体薄膜から成る発熱体であり、３．４は電極又は
配線用の電気導体すなわち導電層であって３は旧Ｏｒ層
、４はＡｕ層である。さらに、５は抵抗体保護層であっ
て、例えば、ＳｉＯ２又はその他の材料から成り、６は
この抵抗体層５上に設けた耐摩耗層であって、例えば、
Ｔａ２０ｇ　又はその他の材料から成っている。この場
合、抵抗体保護層５は導電層のＡｕ層４に接触している
と共に、この導電層（３，４）に形成した窓又は溝７を
介して抵抗体薄膜２にも接触している。

この構造のサーマルヘッドを安定に製造するために、特
に抵抗体２や導電層３．４の安定化を図るために、抵抗
体保護層５及び耐摩耗層６を被着形成する直前の状態つ
まり抵抗体２及び導電層３．４が形成されている状態で
、大気等の酸化雰囲気中で３００〜５００℃程度の温度
で熱処理を行なっている。

ところで、この熱処理後の抵抗体２の抵抗値を測定する
と、抵抗体形状とシート抵抗から予想される抵イ値より
非常に大きな値を示したり、値にバラツキがあったり、
断線して値を示さなかったりすることが頻繁に生じてい
ることがわかった。

そこで、この抵抗体２の第１図に示した部分に対応する
部分を金属顕微鏡で観察しところ、第２図（Ａ）（この
図は顕微鏡による透過写真から描いた図である）に示す
ように、Ａｕ層４及びＮｉＣｒ層３の導電層と、Ｚｒ−
Ｎ発熱体である抵抗体薄膜２との間の境界におけるＺｒ
−Ｎ抵抗体薄膜２に異常が発生している部分Ａがあるこ
とが判明した。この異常をさらに詳しく調べるため、導
電層を構成するＡｕ層４と旧Ｏｒ層３とをエツチングし
て除去してＺｒ−Ｎ抵抗体薄膜２を観察したところ、こ
の異常は第２図と同様に観察された。この顕微鏡による
観察の結果、抵抗値の異常はこのＺｒ−Ｎ抵抗体薄膜２
の異常に起因するものであると分かった。

次に、この異常な部分Ａを、第２図（Ｂ）に示すような
矢印Ｘに沿う方向にＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ　Ｐ
ｒｏｂｅ旧ｃｒｏ　Ａｎａｌｙｚｅｒ）法により線分析
を行ったところ、第３図に示すような結果が得られた。

第３図の横軸は異常が生じている部分について基板１に
直交する方向にＡｕ層４、異常部分Ａ及びＺｒ−Ｎ抵抗
体薄層２をとって表わし、縦軸は各層部分に含まれてい
る成分Ｚｒ、　Ｓｉ、　Ｎ　、　Ｏの各成分量を示して
いる（但し、零レベルが多少異なるが、この発明の説明
には影響がない）、この分析データから明らかのように
、異常部分ＡではＮが減少し、０が増加していることが
判明した。つまり抵抗体であるＺｒ−Ｎ層２中にＺｒ７
０が生成されたために、抵抗値に異常を生じ、又、この
異常が金属顕微鏡観察で見られたと考えられる。

このような異常はＡｕ層４及びＮｌＧｒ層３から成る導
電層をＭ層又はＮ１ＣｒＮのみに置き換えて上述したと
同様な高温熱処理を行った場合には全く起らないし、又
、第１図及び第４図（Ａ）に断面図として示すように、
Ａｕ層４とＺｒ−Ｎ薄膜２とが直接液していない構造の
場合にも、このような異常は起らないことが実験により
確認された。

このような事実により、この異常は、以下のような原因
に基づくものであるといえる。すなわち、例えば、第４
図（Ｂ）にＯ印Ｂで示した箇所のように、　Ａｕ層４の
パターン形成後ＮｉＣｒ層３のオーバーエツチングによ
ってこのＡｕ層４のＮ４　ｍ　４　ａが垂れ下がったり
、或いは又、第４図（ｃ）に０印Ｂで示した箇所のよう
に、Ａｕ層４をメッキその他の方法により下側のＮ１（
Ｅｒ５３上に被着すると、このＡｕ層４の端部４ａが旧
Ｏｒ層３の端部側面に沿って抵抗体薄層２にも達して被
着してしまうために、このＡｕ層４の端部４ａとＺｒ−
Ｎ抵抗体薄膜２とが直接接触し、Ｏ印Ｂで示したこの接
触箇所が酸化雰囲気中での高温熱処理により急速に酸化
してしまい、そのために異常が生じるのである。

従って、従来の製造方法ではサーマルヘッドを安定に製
造出来ず、製造歩留まりが著しく悪いという欠点がある
。

（発明の目的） この発明の目的は上述した従来の欠点を生じない製造方
法、すなわち、Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄膜とＡｕ層との接触部
分が、高温熱処理によって、酸化されないようにしたサ
ーマルヘッドの製造方法を提供することにある。

（発明の構成） この目的の達成を図るため、この発明によれば少なくと
もＡｕ層とＺｒ−Ｎ抵抗体薄膜とが接触している部分を
直接酸化雰囲気に触れさせないようにした状態で高温熱
処理を行なうことを特徴とする。

（実施例の説明） 以下、この発明の詳細な説明する。

上述した従来の方法によると、　Ａｕ層４と、Ｚｒ−Ｎ
抵抗体ｆｉｉｌｌ１２とが接触している部分が酸化雰囲
気にさらされた状態で高温熱処理が行われるために、そ
の部分に急激な酸化が起り、これがため、電気的に不良
導体となる。

しかしながら、この発明の方法によれば、少なくともＡ
ｕ層４と、Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄膜２とが直接接触している
部分を直接酸化雰囲気に触れさせない状態で高温熱処理
を実施する。すなわち、第一の実施例では、高温熱処理
時の雰囲気を非酸化雰囲気、例えば、真空（この場合真
空度を１０″３Ｔｏｒｒより良い真空度とするのが好適
である）又はＡｒなどの不活性ガス或いはＨ２などの還
元性ガスとする。このようにすれば、上述したＡｕ層４
及びＺｒ−Ｎ薄層２との接触部分は酸化雰囲気にふれる
ことがないので、熱処理時にこの部分の急激な酸化は全
く起らず、従って、従来のような導通不良は生ぜず、　
Ｚｒ−Ｎ薄膜を抵抗体すなわち発熱体として用いたサー
マルヘッドを安定に歩留まり良く製造することが出来る
。

次に、この発明の第二実施例につき説明する。

この実施例の場合には、Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄層２の上側に
旧Ｏｒ層３及びＡｕ層４の導電層を順次に被着形成させ
た後、この導電層上に抵抗体保護層５又はさらに耐摩耗
層６を形成する前に、安定化のための熱処理を行うので
はなく、これら抵抗体保護層５又は耐摩耗層６を形成し
た後に所定の高温熱処理を行う。このようにすれば、Ａ
ｕ層４とＺｒ−Ｎ層２とが接触している部分を少なくと
も抵抗体保護層５で完全に覆うことが出来るので、この
部分を前述と同様に直接酸化雰囲気に触れさせることな
く熱処理出来、よって、この部分の急速な酸化を防止す
ることが出来る。従って、この実施例の場合にも、熱処
理による導通不良は生じないので、Ｚｒ−Ｎ薄膜を抵抗
体すなわち発熱体として用いたサーマルヘッドを安定に
歩留まり良く製造することが出来る。

これら第−実施例及び第二実施例に従って高温熱処理を
行った場合に実験で得られた夫々の試料（Ｉ）及び（Ｉ
Ｉ）の発熱体の抵抗値の変化を次頁の表Ｉに示す。

表　Ｉ　（単位％） この表Ｉは試料（■）（比抵抗７０００　ｇΩａｍ）及
び試料（ＩＩ）　（比抵抗２５００ルΩｃｍ）について
、雰囲気を大気どした場合（従来方法）、５ｉ０２抵抗
体保護層を被着した場合及び真空とした場合のそれぞれ
につき、ｌ、３．５．７時間（ｈ’）の熱処理を経過し
た時の発熱体の熱処理前の抵抗値からの変化の割合を百
分率（％）で示す、この場合、熱処理温度を３００℃と
し及び抵抗増加分を正の量として示した。この表Ｉ中、
熱処理前の欄は５ｉ０２抵抗体保護層を被着した場合の
抵抗値の変化の割合を゛その被着前の抵抗値を基準にし
て示し、又表ＩのＸ印は抵抗測定不能な状態を示す。こ
の実験結果から、従来方法つまりＡｕ層４とＺｒ−Ｎ薄
膜２との接触部分を大気中にさらし、３００℃で熱処理
を行うと、試料（Ｉ’）及び（ＩＩ）のいずれの場合に
も、１〜３時間の間で前述した異常が発生し、電気的に
断線してしまうことが分かる（図中×印）。

次に、第一実施例つまり真空中（例えば、真空度を２　
Ｘ　１０４〜８　Ｘ　１０”　Ｔｏｒｒとする）で各試
料につき熱処理を行った場合には、７時間後においても
数％の抵抗値の増加しかなく、もちろん、Ａｕ層４とＺ
ｒ−Ｎ薄膜２との接触部分においても何の異常も認めら
れないことが確認された。

このような結果は、不活性ガス或いは還元性ガスを雰囲
気として使用した場合にも類推出来る。

次に、第二実施例つまりＡｕ層層上上Ｓｉ０２の抵抗体
保護層５を設けてこのＡｕ層４とＺｒ−ｎ薄層２との接
触部分を酸化雰囲気から隔離した状態で熱処理を行った
場合につき検討する。この場合には、この抵抗体保護層
の被着後であって熱処理前の状態での抵抗値はその被着
前に比べて、試料（夏）では１７．３％、試料（ＩＩ）
では３５．２％変化している。しかしながら、これを３
００°Ｃで熱処理した後の抵抗値は、　５ｉ０２の保護
層５の被着後の抵抗値を基準としてみると、７時間後に
おいても第一実施例の場合と同程度の抵抗変化しかなく
、この実施例の場合にもＡｕ層４とＺｒ−Ｎ層２との間
の接触部分においては何ら異常も認められないことが分
かる。

尚、これら実施例では加熱温度を３００℃としたが、多
の任意好適な温度であっても良い。

（発明の効果） 以上の説明からも明らかなように、この発明によるサー
マルヘッドの製造方法によれば、抵抗体及び導電層の高
温熱処理を、導電層を形成するＡｕ層と抵抗体すなわち
発熱体であるＺｒ−Ｎ抵抗体薄層との接触部分が酸化雰
囲気に直接接触しないようにして、行うので、これら接
触部分での急激な酸化を防止することが出来、従って、
Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄膜を発熱体として用いＡｕ層含む導電
層を電極層又は配線層としれ用いたサーマルヘッド“を
安定に歩留まり良く製造することが出来るという利益を
得る。

尚、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもので
はないこと明らかである０例えば、発熱体としてのＺｒ
−Ｎ抵抗体薄層及び導電層としてのＡｕ層以外の構成成
分は他の任意好適の材料であっても良い。また、導電層
は二重層以外の多重層であっても良い、また、雰囲気と
して用いるガスはＡｒ不活性ガス或いはＨ２還元性ガス
等以外の不活性ガス又は還元性ガスであっても良い、さ
らに、導電層上に設けられ、Ａｕ層とＺｒ−に抵抗体薄
層との接触部分を酸化雰囲気から隔離する層としては上
述した材料以外の材料であって、しかも、この接触部分
に酸化を生じさせない任意好適な材料を使用することが
出来るし、その層を一層又は二層以上の層で形成しても
良い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の説明に供するサーマルヘトの発熱体
近傍の構造を示す略図的断面図、・第２図（Ａ）及び（
Ｂ）は発熱体近傍の状態を説明するための金属顕微鏡写
真の模写図、 第３図は第２図（Ｂ）の矢印Ｘの方向に沿ってＥＰＨＡ
法により測定した線分析の結果を示す曲線図、第４図（
Ａ）〜（Ｃ）は発熱体を構成する抵抗体薄膜に異常が発
生する原因を説明するための、発熱体付近の略図的断面
図である。 １・・・基板、　２・・・Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄層３・・・
（電極層又は配線層を形成する）導電層４・・・（電極
層又は配線層を形成する）　Ａｕの導電層４ａ・・・（
Ａｕの導電層４の）端部 ５・・・抵抗体保護層、　６・・・耐摩耗層７・・・窓
又は溝、　Ｘ・・・矢印。 特許出願人　沖電気工業株式会社 同　上　日本電信電話公社 第１図 第２図 （Ａ）　（Ｒ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｚｒ−Ｎ抵抗体薄膜上にＡｕ層を含む導電層を設け、そ
   の後にこれら抵抗体薄膜及び導電層を高温熱処理する工
   程を経てサーマルヘッドを製造するに当り、少なくとも
   Ａｕ層とＺｒ−Ｎ抵抗体薄膜１りとが接触している部分
   の前記高温熱処理を、直接酸化雰囲気に触れさせないよ
   うにした状態で、行なうことを特徴とするサーマルヘッ
   ドの製造方法。