JPS63157401A - 発熱抵抗体およびこれを用いたサ−マルヘツド - Google Patents
発熱抵抗体およびこれを用いたサ−マルヘツドInfo
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- JPS63157401A JPS63157401A JP61305805A JP30580586A JPS63157401A JP S63157401 A JPS63157401 A JP S63157401A JP 61305805 A JP61305805 A JP 61305805A JP 30580586 A JP30580586 A JP 30580586A JP S63157401 A JPS63157401 A JP S63157401A
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Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性ｆこ優れた発
熱抵抗体と、これを用いたサーマルヘッドに関する。
熱抵抗体と、これを用いたサーマルヘッドに関する。
一般に、サーマルヘッドは、薄いガラスグレーズ層で表
面を掬ったセラミックなどの電気絶縁性基板の上に、ド
ツト状の発熱抵抗体を形成するための発熱抵抗体層と、
この発熱抵抗体層に邂流を供給するための給電用導体層
と、これらの層を酸化ならびに摩耗から保護するための
保睦層とが積層されてできている。
面を掬ったセラミックなどの電気絶縁性基板の上に、ド
ツト状の発熱抵抗体を形成するための発熱抵抗体層と、
この発熱抵抗体層に邂流を供給するための給電用導体層
と、これらの層を酸化ならびに摩耗から保護するための
保睦層とが積層されてできている。
従来、前記発熱抵抗体層としては、窒化タンタル（Ｔａ
、Ｎ）の薄膜が広く用いられている。この窒化タンタル
薄膜は、発熱抵抗体として安定性、信頼性の点で優れた
特性を備えている。
、Ｎ）の薄膜が広く用いられている。この窒化タンタル
薄膜は、発熱抵抗体として安定性、信頼性の点で優れた
特性を備えている。
しかし、この窒化タンタル薄膜は、比抵抗が約２４０４
Ω−αであるため、５０Ω／口以上の高い面積抵抗値が
要求される場合には、膜３を非常に薄くする必要がある
ために寿命特性が著しく損なわれ、使用に適していない
。また、窒化タンタル薄膜を発熱抵抗体層として用いた
サーマルヘッドは、発熱部表面温度が４００’０以上ｆ
ζなると、抵抗値の減少が生じ、さらに５００℃以上に
なると、抵抗値の減少は初期値の一１０％以上に達する
。これは、高温の下で窒化タンタルの再結晶化が進むた
めに生じる抵抗値の減少であり、窒化メンタルを高温で
用いる場合の大さな問題の一つとなっている。
Ω−αであるため、５０Ω／口以上の高い面積抵抗値が
要求される場合には、膜３を非常に薄くする必要がある
ために寿命特性が著しく損なわれ、使用に適していない
。また、窒化タンタル薄膜を発熱抵抗体層として用いた
サーマルヘッドは、発熱部表面温度が４００’０以上ｆ
ζなると、抵抗値の減少が生じ、さらに５００℃以上に
なると、抵抗値の減少は初期値の一１０％以上に達する
。これは、高温の下で窒化タンタルの再結晶化が進むた
めに生じる抵抗値の減少であり、窒化メンタルを高温で
用いる場合の大さな問題の一つとなっている。
本発明の目的は、従来の屋化タンタルからなる発熱抵抗
体に比べて、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発
熱抵抗体を提供すること、およびこの発熱抵抗体を用い
たサーマルヘッドを提供することにある。
体に比べて、高比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発
熱抵抗体を提供すること、およびこの発熱抵抗体を用い
たサーマルヘッドを提供することにある。
ｒ発明の構成〕
本発明の発熱抵抗体は、タングステンａｔ％と、アルミ
ニウムと、酸素とを含有することを特徴とする。
ニウムと、酸素とを含有することを特徴とする。
また、本発明のサーマルヘッドは、上記発熱抵抗体層を
備えていることを特徴とする。
備えていることを特徴とする。
本発明の発熱抵抗体の比抵抗は、タングステンｔ＞Ｌ＜
はアルミニウムが増加すると低くなり、酸素が増加する
と高くなるので、タングステン、アルミニウム、酸素の
含有率を調整することによって、２５０〜２５ρ００μ
Ω−αの比抵抗を得ることができる。しかし、サーマル
ヘッド用の発熱抵抗体として使用する場合耐熱安に性な
どを考慮すると、タングステンの組成比は３５〜５５ａ
ｔ ％ 、アルミニウムの組成比は２５〜４５ ａｔ％
、酸素の組成比は５〜３０ａｔ％が適切な値とされる。
はアルミニウムが増加すると低くなり、酸素が増加する
と高くなるので、タングステン、アルミニウム、酸素の
含有率を調整することによって、２５０〜２５ρ００μ
Ω−αの比抵抗を得ることができる。しかし、サーマル
ヘッド用の発熱抵抗体として使用する場合耐熱安に性な
どを考慮すると、タングステンの組成比は３５〜５５ａ
ｔ ％ 、アルミニウムの組成比は２５〜４５ ａｔ％
、酸素の組成比は５〜３０ａｔ％が適切な値とされる。
この組成比での比抵抗は、１，０００〜５，０００／Ｊ
Ω−鐸程度である。これは、通常の高比抵抗の抵抗体で
実現されているものとほぼ同程度であり、充分大きな比
抵抗値である。
Ω−鐸程度である。これは、通常の高比抵抗の抵抗体で
実現されているものとほぼ同程度であり、充分大きな比
抵抗値である。
また、本発明の発熱抵抗体は、耐熱安定性が非常に優れ
ている。すなわち、１．３Ｘ１０ Ｐａ （ＩＸｌｏ
Ｔｏｒｒの真空中で７００℃、１５分間の熱処理を
行なったときの抵抗値変化率（△Ｒ／Ｒ）で評価したと
ころ、前記組成比の発熱抵抗体の抵抗値変化率は、±５
％以内と大変安定であった。これに対して、窒化タンタ
ルの抵抗値変化率は−１６〜−２０％であった。さらに
、前記組成比の範囲でタングステン、アルミニウム、酸
素の含有率を調整することにより、抵抗値変化率を０％
にすることも可能である。
ている。すなわち、１．３Ｘ１０ Ｐａ （ＩＸｌｏ
Ｔｏｒｒの真空中で７００℃、１５分間の熱処理を
行なったときの抵抗値変化率（△Ｒ／Ｒ）で評価したと
ころ、前記組成比の発熱抵抗体の抵抗値変化率は、±５
％以内と大変安定であった。これに対して、窒化タンタ
ルの抵抗値変化率は−１６〜−２０％であった。さらに
、前記組成比の範囲でタングステン、アルミニウム、酸
素の含有率を調整することにより、抵抗値変化率を０％
にすることも可能である。
本発明の発熱抵抗体は、スパッタリング法によって形成
することができる。例えばアルミナ（Ａｌ。
することができる。例えばアルミナ（Ａｌ。
０、）ターゲットの上面にタングステンチップを置き、
アルゴンガス雰囲気中で高周波マグネトロン・スパッタ
リングを行なえばよい。
アルゴンガス雰囲気中で高周波マグネトロン・スパッタ
リングを行なえばよい。
本発明のサーマルヘッドの構成は、特に限定されないが
、例えばガラスグレーズ層を施したセラミック製の絶縁
基板の上に、前記の組成からなる発熱抵抗体層と、アル
ミニウム等の金属薄膜からなる給電用導体層と、酸化シ
リコンと酸化メンタル等からなる保膜層とを順次積層し
たものが採用される。
、例えばガラスグレーズ層を施したセラミック製の絶縁
基板の上に、前記の組成からなる発熱抵抗体層と、アル
ミニウム等の金属薄膜からなる給電用導体層と、酸化シ
リコンと酸化メンタル等からなる保膜層とを順次積層し
たものが採用される。
実施例１
グレーズド・アルミナ基板上に、スパッタリング法によ
Ｎ発熱抵抗体の薄膜を形成した。すなわち、第２図に示
すように、円盤状のアルミナ（ＡｌｙＯｓ ）ターゲー
ト１の上面ζこ一辺がｌＱｘ＊の正方形で厚さ１〜２朋
のタングステンチップ２を置く。この場合、タングステ
ンチップ２の数を変えることにより、成膜される発熱抵
抗体薄膜中のタングステンの含有量を調整することがで
きる。この複合ターゲートを用いて、グレーズド・アル
ミナ基板を２００℃に加熱しながら、０．２〜０．９Ｐ
ａ （１，５ＸＩＯ〜７．７ｘｌＯ−Ｔｏｒｒ）のア
ルゴンガス雰囲気中で高周波マグネトロン・スパッタリ
ングを行なうことにより、タングステンと、アルミニウ
ムと、酸素とからなる発熱抵抗体の薄膜を形成すること
ができた。
Ｎ発熱抵抗体の薄膜を形成した。すなわち、第２図に示
すように、円盤状のアルミナ（ＡｌｙＯｓ ）ターゲー
ト１の上面ζこ一辺がｌＱｘ＊の正方形で厚さ１〜２朋
のタングステンチップ２を置く。この場合、タングステ
ンチップ２の数を変えることにより、成膜される発熱抵
抗体薄膜中のタングステンの含有量を調整することがで
きる。この複合ターゲートを用いて、グレーズド・アル
ミナ基板を２００℃に加熱しながら、０．２〜０．９Ｐ
ａ （１，５ＸＩＯ〜７．７ｘｌＯ−Ｔｏｒｒ）のア
ルゴンガス雰囲気中で高周波マグネトロン・スパッタリ
ングを行なうことにより、タングステンと、アルミニウ
ムと、酸素とからなる発熱抵抗体の薄膜を形成すること
ができた。
実施例２
第１図に示すように、セラミック製の絶縁基板１）上に
、厚さ約５０μｍの薄いガラスグレーズ層１２を形成し
、その上ζこ実施例１と同様にしてタングステン４７ａ
ｔ％、アルミニウム３９ａｔ％、酸素１４ ａｔ％から
なる発熱抵抗体層１３を約０．１３μｍの寝厚で形成す
る。続いて厚さ約１２μｍのアルミニウム薄膜からなる
給電用導体層１４を形成し、発熱抵抗体層１３および給
電用導体層１４をＩ＋？次フォトエツチングしてサーマ
ルヘッドのパターンを形成する。さらに、厚さ２μｍの
酸化シリコンからなる酸化防止保膿膜１５と、厚さ数μ
ｍの酸化タンタルからなる耐摩耗用保護膜１６とを１）
１次積層してサーマルヘッドを作成した。
、厚さ約５０μｍの薄いガラスグレーズ層１２を形成し
、その上ζこ実施例１と同様にしてタングステン４７ａ
ｔ％、アルミニウム３９ａｔ％、酸素１４ ａｔ％から
なる発熱抵抗体層１３を約０．１３μｍの寝厚で形成す
る。続いて厚さ約１２μｍのアルミニウム薄膜からなる
給電用導体層１４を形成し、発熱抵抗体層１３および給
電用導体層１４をＩ＋？次フォトエツチングしてサーマ
ルヘッドのパターンを形成する。さらに、厚さ２μｍの
酸化シリコンからなる酸化防止保膿膜１５と、厚さ数μ
ｍの酸化タンタルからなる耐摩耗用保護膜１６とを１）
１次積層してサーマルヘッドを作成した。
こうして作成したサーマルヘッドのステップ・ストレス
・テス） （Ｓ、Ｓ、Ｔ）を行なった。Ｓ、Ｓ、Ｔとは
、サーマルヘッドの耐熱安定性を評価する加速試験の一
つであり、発熱抵抗体に適轟なパルス電圧を一定時間印
加して初期の抵抗値に対する変化を演１）足し、発熱抵
抗体が焼き切れるまで印加電圧を徐々に高めていきなが
ら、それぞれのステップにおける抵抗値の変化率をプロ
ットしたものである。この場合、ｓ、ｓ、’ｒの条件は
、パルス幅を１ミリ秒、周期を２０ミリ秒とし、電圧を
０．５ Ｖきざみで１０分ずつ印加し、抵抗値変化率が
＋１０％を超えるまで行なった。その結果を第３図に示
す。第３図の上部横軸には、それぞれの印加電圧におけ
る発熱部の衆面温度が示されている。また、温度測定に
は赤外線スポット温度計を使用した、図中、Ａは本発明
の発熱抵抗体を用いたサーマルヘッドの特性を示し、Ｂ
は従来の窒化タンタル薄膜からなる発熱抵抗体を用いた
サーマルヘッドの特性を示す。
・テス） （Ｓ、Ｓ、Ｔ）を行なった。Ｓ、Ｓ、Ｔとは
、サーマルヘッドの耐熱安定性を評価する加速試験の一
つであり、発熱抵抗体に適轟なパルス電圧を一定時間印
加して初期の抵抗値に対する変化を演１）足し、発熱抵
抗体が焼き切れるまで印加電圧を徐々に高めていきなが
ら、それぞれのステップにおける抵抗値の変化率をプロ
ットしたものである。この場合、ｓ、ｓ、’ｒの条件は
、パルス幅を１ミリ秒、周期を２０ミリ秒とし、電圧を
０．５ Ｖきざみで１０分ずつ印加し、抵抗値変化率が
＋１０％を超えるまで行なった。その結果を第３図に示
す。第３図の上部横軸には、それぞれの印加電圧におけ
る発熱部の衆面温度が示されている。また、温度測定に
は赤外線スポット温度計を使用した、図中、Ａは本発明
の発熱抵抗体を用いたサーマルヘッドの特性を示し、Ｂ
は従来の窒化タンタル薄膜からなる発熱抵抗体を用いた
サーマルヘッドの特性を示す。
第３図から明らかなようｌこ、従来のサーマルヘッドは
、曲線Ｂに示すようｌこ、印加電力が約２２Ｗ／ ｍｌ
で、発熱部表面温度が約４００℃の点から抵抗値の減少
が始まる。ところが、本発明の発熱抵抗体を用いたサー
マルヘッドは、曲ｉ％ｌＪＡに示すように、印加電力が
約４３ Ｗ ／ ｍｔｌ １発熱部の表面温度が７００
℃を超えてもその抵抗値変化率は２％程度であり、耐熱
安定性に大変優れている。
、曲線Ｂに示すようｌこ、印加電力が約２２Ｗ／ ｍｌ
で、発熱部表面温度が約４００℃の点から抵抗値の減少
が始まる。ところが、本発明の発熱抵抗体を用いたサー
マルヘッドは、曲ｉ％ｌＪＡに示すように、印加電力が
約４３ Ｗ ／ ｍｔｌ １発熱部の表面温度が７００
℃を超えてもその抵抗値変化率は２％程度であり、耐熱
安定性に大変優れている。
以上説明したように、本発明によれば、タングステンと
アルミニウムと酸素とを所定の組成で含有するので、高
比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発熱抵抗体層を得
ることができる。
アルミニウムと酸素とを所定の組成で含有するので、高
比抵抗で、かつ、耐熱安定性に優れた発熱抵抗体層を得
ることができる。
第１図は本発明によるサーマルヘッドの実施例を示す挟
部断面図、第２図は本発明による発熱抵抗体層をスパッ
タリング法で形成するためのターゲットを示す平面図、
＠３図は上記実施例によるサーマルヘッドのステップ・
ストレス・テスト（Ｓ、８．Ｔ ）の結果を示す図表で
ある。曳ｌ・・・アルミナ（ＡｌｔＯ，）ターゲット２
・・・タングステンチップ １）・・・絶縁基板 １２・・ガラスグレーズ層 Ｉ３・・・発熱抵抗体層 １４・・給電用導体層 １５・・・酸化防止保護膜、１耐摩耗用保：ａ膜特許出
願人 アルプス電気株式会社 （Ｘ［ ＼、 誉 ｌＩ２１ 峯２図ｔ、＜、５二 、・・ダ きｌ″− 峯 ３ 図
部断面図、第２図は本発明による発熱抵抗体層をスパッ
タリング法で形成するためのターゲットを示す平面図、
＠３図は上記実施例によるサーマルヘッドのステップ・
ストレス・テスト（Ｓ、８．Ｔ ）の結果を示す図表で
ある。曳ｌ・・・アルミナ（ＡｌｔＯ，）ターゲット２
・・・タングステンチップ １）・・・絶縁基板 １２・・ガラスグレーズ層 Ｉ３・・・発熱抵抗体層 １４・・給電用導体層 １５・・・酸化防止保護膜、１耐摩耗用保：ａ膜特許出
願人 アルプス電気株式会社 （Ｘ［ ＼、 誉 ｌＩ２１ 峯２図ｔ、＜、５二 、・・ダ きｌ″− 峯 ３ 図
Claims (2)
- （１）タングステン、アルミニウム及び酸素からなるこ
とを特徴とする発熱抵抗体。 - （２）タングステン、アルミニウム及び酸素からなる発
熱抵抗体を備えていることを特徴とするサーマルヘッド
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61305805A JPS63157401A (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | 発熱抵抗体およびこれを用いたサ−マルヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61305805A JPS63157401A (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | 発熱抵抗体およびこれを用いたサ−マルヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63157401A true JPS63157401A (ja) | 1988-06-30 |
Family
ID=17949576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61305805A Pending JPS63157401A (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | 発熱抵抗体およびこれを用いたサ−マルヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63157401A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021522649A (ja) * | 2018-04-17 | 2021-08-30 | ワトロー エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー | オールアルミニウムヒーター |
-
1986
- 1986-12-22 JP JP61305805A patent/JPS63157401A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021522649A (ja) * | 2018-04-17 | 2021-08-30 | ワトロー エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー | オールアルミニウムヒーター |
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