成膜層構造体及びその製造方法並びにサーマルヘッド及びその製造方法
【課題】基体上の凸部の段差に真空成膜層の不連続部があっても気泡の発生がない、高性能で高信頼性の成膜層構造体、及びその製造法、並びに、高性能で高信頼性のサーマルヘッド及びその製造方法を提供する。
【解決手段】底面と側面とを有する段差が設けられた基体と、前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように設けられた第１の層と、前記第１の層の上に選択的に形成され、前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させる第２の層と、を備えたことを特徴とする成膜層構造体が提供される。
【解決手段】底面と側面とを有する段差が設けられた基体と、前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように設けられた第１の層と、前記第１の層の上に選択的に形成され、前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させる第２の層と、を備えたことを特徴とする成膜層構造体が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜層構造体及びその製造方法、並びに、真空成膜腐食防止層と塗布成膜保護層とを有するサーマルプリンタヘッド（サーマルヘッド）及びその製造方法に関し、例えば、真空成膜法と塗布成膜法とを組み合わせて形成される成膜層構造体及びその製造方法、並びに、真空成膜腐食防止層と塗布成膜保護層とを有するサーマルプリンタヘッド（サーマルヘッド）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製造コストの削減を目的に、電子デバイスにおける種々の成膜プロセスを、真空成膜法(スパッタ、CVDなど)から、塗布成膜法(スクリーン印刷、スピンコートなど)へ置き換える取り組みがなされている。
【０００３】
塗布成膜法としては、スクリーン印刷(メッシュ版、メタル版)、スピンコート、バーコートなどが挙げられるが、露光現像プロセスを用いることなくパターン形成が可能であることから、スクリーン印刷が多用される。
【０００４】
これらの塗布成膜法は低コストであるものの、それによって製作された膜は真空成膜法によって製作された膜に比べ性能(強度、信頼性、耐久性)が劣るため、成膜プロセスの全てを塗布成膜法とすることは困難であり、真空成膜法と塗布成膜法を組み合わせたハイブリット構造になることが多い。
【０００５】
例えば、特許文献１などには、サーマルヘッドの製造法において、真空成膜法により腐食防止のための絶縁層を形成し、その上に、塗布成膜法であるスクリーン印刷によりガラ
サーマルヘッドにおいて、通電することにより発熱する抵抗発熱体とそれに接続された電極とで一つの回路を形成している。抵抗発熱体はＴａＳｉＯ２のような金属酸化物からなり、電極は例えばＡｌからなる金属で形成される。電極の電気抵抗は、抵抗発熱体の電気抵抗より低くすることが必要であるため、一般に電極は厚く形成される。このため、サーマルヘッドにおいては、電極が基板上に凸部を形成し、この凸部の端部は段差を有する。
【０００６】
このように、基板上に凸部を形成する回路層の上に真空成膜法であるスパッタリング法で絶縁層を形成した場合、この凸部の段差部分で絶縁層が不連続となる。これは、スパッタリングにより、基板表面から及び凸部側面から、それぞれ別に膜が成長し、両者がぶつかる界面が不連続になるためである。
【０００７】
一方、電子デバイスに用いられる塗布成膜材料としては、一般にガラスペースト、シロキサン樹脂、ポリシラザン樹脂などが挙げられる。いずれも材料中に有機物を含み、加熱もしくは焼成により、これら有機物を蒸発もしくは焼成させ、無機物を主成分とした膜を形成するものである。また、塗布材料中に有機成分を含まないものであっても、加熱時の成膜反応により、Ｈ２Ｏ、Ｈ２、ＮＨ３などの反応ガスが発生することがある。たとえば、（Ｓｉ-ＯＨ）ｎ→ＳｉＯ２＋Ｈ２Ｏ の反応における、Ｈ２Ｏなどである。
【０００８】
上記のように、基板の上に凸部を形成する回路層の上に真空成膜法であるスパッタリングにより絶縁層を形成し、さらにその上に塗布成膜法により保護層を形成した場合、凸部の段差に起因してスパッタ層に不連続部が発生し、その不連続部に、塗布材料の加熱・焼成で発生するガスが堆積・残留し、気泡が発生した。この気泡は、塗布成膜保護層の膜強度および信頼性を低下させるという問題を生じさせた。
【０００９】
以上、サーマルヘッドを一例にして述べたように、従来の成膜層構造体及びその製造方法では、基板上の凸部の段差部において真空成膜層に不連続部が発生し、この部分の塗布成膜層中に気泡が発生し、塗布成膜層の性能と信頼性を低下させていた。
【特許文献１】特許第３４１１１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、基体上の凸部の段差部に真空成膜層の不連続部があっても気泡の発生がない、高性能で高信頼性の成膜層構造体、及びその製造方法、並びに、高性能で高信頼性のサーマルヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、底面と側面とを有する段差が設けられた基体と、前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように設けられた第１の層と、前記第１の層の上に選択的に形成され、前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させる第２の層と、を備えたことを特徴とする成膜層構造体が提供される。
【００１２】
本発明の他の一態様によれば、基体の上に底面と側面とを有する段差を形成する工程と、前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように第１の層を形成する工程と、前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させるように、前記第１の層の上に第２の層を選択的に形成する工程と、を備えたことを特徴とする成膜層構造体の製造方法が提供される。
【００１３】
本発明の他の一態様によれば、基体と、前記基体の上に設けられた電極と、前記電極とその周囲の前記基体とを覆うように設けられた絶縁層と、前記絶縁層の上に選択的に形成され、前記電極及びその周囲の前記基体の上において前記絶縁層の一部をそれぞれ露出させる保護層と、を備えたことを特徴とするサーマルヘッドが提供される。
【００１４】
本発明の他の一態様によれば、基体の上に電極を形成する工程と、前記電極とその周囲の前記基体とを覆うように絶縁層を形成する工程と、前記電極及びその周囲の前記基体の上において前記絶縁層の一部をそれぞれ露出させるように、前記絶縁層の上に保護層を選択的に形成する工程と、を備えたことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基体上の凸部の段差部に真空成膜層の不連続部があっても気泡の発生がない、高性能で高信頼性の成膜層構造体、及びその製造方法、並びに、高性能で高信頼性のサーマルヘッド及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる成膜層構造体の構造を示す模式図である。 図１に表したように、第１の実施形態に係わる成膜層構造体１００においては、基板２の上に、凸部１５０が設けられている。凸部１５０の両側には段差Ｓが形成されている。段差Ｓは、底面Ｓ１と、側面Ｓ２と、を有する。図１に表した具体例においては、底面Ｓ１は基板２の表面であり、側面Ｓ２は凸部１５０の側壁に対応する。凸部１５０の上には、凸部１５０の両側に形成された段差Ｓの部分で不連続部１８０を有する真空成膜層（第１の層）１６０がある。さらに、真空成膜層１６０の上に、不連続部１８０の一部を露出するように塗布成膜層（第２の層）１７０（塗布成膜保護層）が形成されている。このように、本発明の第１の実施形態の成膜層構造体１００においては、不連続部１８０の一部が露出している。この構造により、不連続部１８０を起因とした気泡が塗布成膜層１７０中に形成されることがない。この効果について、以下、第１の実施形態に係わる第１の実施例を参照して、更に説明する。
【００１８】
（第１の実施例）
図２は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の素子構造を例示する部分断面図である。
また、図３は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の部分斜視図である。
【００１９】
本実施例のサーマルヘッド１においては、基板２が設けられている。基板２の材料としては、絶縁性を有する、例えば、アルミナからなるアルミナセラミック基板が用いられる。基板２の上面には、例えば、水ガラスから形成されたガラス層３が設けられている。ガラス層３の上面の一部には、一方向に延びるかまぼこ状（semi-cylindrical）部３ａが形成されている。
【００２０】
また、ガラス層３上には、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂが一組の回路となり、それが略直線上に複数個並ぶように設けられている。この抵抗発熱体４は、例えば、Ｔａ−ＳｉＯ２からなる薄膜で形成することができ、例えば、０．０５μｍの厚さである。また、電極５ａと５ｂは、例えば、Ａｌを主成分とする材料で形成することができ、例えば、０．７５μｍの厚さである。
【００２１】
さらに、ガラス層３、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂを覆うように、腐食防止層（絶縁層）６及び保護層７が設けられている。保護層７の形状は、ガラス層３の形状を反映しており、ガラス層３のかまぼこ状部３ａに対応する領域では、保護層７もかまぼこ状部７ａを形成している。腐食防止層６は、酸化物、窒素化物及びそれらの混合物から適切に選択された材料により構成され、真空成膜法であるスパッタリング法によって、例えば、厚さ１．４μｍに形成される。また、保護層７は、ガラスフリットとバインダー及び溶剤からなるガラスペーストを塗布し、焼成することにより、例えば、厚さは８μｍに形成される。腐食防止層６は真空成膜層１６０に相当し、保護層７は塗布成膜層１７０に相当する。
【００２２】
以下、第１の実施例の成膜層構造体１０１を具備したサーマルヘッド１におけるサーマルヘッド１と駆動回路との接続構成について、図３を参照しつつ説明する。
基板２上には、ドライバＩＣ（回路素子）１５が実装されており、このドライバＩＣ１５の端子には、電極５ａにおける抵抗発熱体４に接続されていない側の端部が接続されている。例えば、４本の電極５ａが１個のドライバＩＣ１５に接続されている。さらに、基板２におけるドライバＩＣ１５側の側方には、樹脂基板３１が設けられており、基板２の上面及び下面とそれぞれ同一平面上にある。樹脂基板３１上には、複数本の配線層３２が形成されており、この配線層３２がドライバＩＣ１５における電極５ａが接続されていない端子に接続されている。
【００２３】
さらにまた、基板２及び樹脂基板３１上には、ドライバＩＣ１５、並びに電極５ａ及び配線層３２におけるドライバＩＣ１５との接続部分を覆うように、樹脂からなるエンキャップ３３が設けられており、このエンキャップ３３を覆うように、例えば、樹脂板が折り曲げられて成型されたＩＣカバー３４が設けられている。一方、基板２及び樹脂基板３１の下面には、ヒートシンク３５及びコネクタ３６が連結されている。コネクタ３６の端子は、配線層３２に接続されている。
【００２４】
以上の如く構成されたサーマルヘッド１の動作について図２を参照しつつ説明する。
保護層７のかまぼこ状部７ａに対応する部分の上方にローラ１１が配置され、このローラ１１と保護層７のかまぼこ状部７ａとの間にインクリボン１２及びプリント用紙１３が挟み込まれる。インクリボン１２はプリント用紙１３を介してローラ１１によりかまぼこ状部７ａに対して押圧される。ここで、ローラ１１が回転すると、インクリボン１２及びプリント用紙１３はサーマルヘッド１に対して移動し、インクリボン１２はかまぼこ状部７ａに対して摺動する。
【００２５】
この状態で、ドライバＩＣ１５が、コネクタ３６を介して入力された信号に基づいて、選択的にパルス電流を、電極５ａ、抵抗発熱体４及び電極５ｂからなる経路に流すと、このパルス電流は、かまぼこ状部７ａ直下の抵抗発熱体４内を流れ、抵抗発熱体４が発熱する。この熱が、腐食防止層６及び保護層７内を伝導してインクリボン１２におけるかまぼこ状部７ａに対する接触部分に伝わり、インクリボン１２中のインク成分がプリント用紙１３に転写される。これにより、プリント用紙１３にインク層１４が形成され、印刷される。
【００２６】
以下に、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の詳細な素子構造を図４を用いて説明する。
図４（ａ）は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の部分的な構造を例示する斜視図である。
図４（ａ）に表したように、基板２の上にガラス層３が設けられ、その上に抵抗発熱体４及び電極５ａ、及び５ｂが設けられている。なお、図４（ａ）では、説明の都合上、真空成膜層１６０（腐食防止層６）及び塗布成膜層１７０（保護層７）は省略されている。図４（ａ）に表したように、電極５ａは、パッド部５１１及び５２１並びに電極配線部５１２及び５２２で構成されており、パッド部５２１、電極配線部５１２、抵抗発熱体４、電極５ｂ、抵抗発熱体４、電極配線部５２２、パッド部５２１がそれぞれ電気的に接続され、一つの回路を形成している。このとき、例えば、電極５ａ及び５ｂの厚さは０．７５μｍであり、抵抗発熱体４の厚さは０．０５μｍであるため、抵抗発熱体４だけの部分の段差はあまり大きくなく、抵抗発熱体４と電極５ａ及び５ｂが重なった部分の段差が大きく、抵抗発熱体４と電極５ａ及び５ｂが重なった部分が実質上の凸部１５０となる。
【００２７】
さらに、このサーマルヘッド１の断面構造を説明する。
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図４（ｂ）に表したように、基板２の上に抵抗発熱体４及び電極５ｂにより凸部１５０が形成されている。例えば、電極５ｂの厚さは０．７５μｍであり、抵抗発熱体４の厚さは０．０５μｍで、また、電極５ｂ及び抵抗発熱体４の線幅とピッチの一例を示すと、例えば線幅２０μｍ、ピッチ３５μｍである。これら抵抗発熱体４及び電極５ｂの上に真空成膜層１６０（腐食防止層６）が形成されている。この真空成膜層１６０は、例えば、スパッタリング法により形成されたＳｉＯＮ膜であり、例えば、１．４μｍの厚さである。さらに、この上に塗布成膜法による塗布成膜層１７０（保護層７）が形成されている。そして、凸部１５０の段差の真空成膜層１６０には、不連続部１８０が形成されている。
【００２８】
図５は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図である。
図５は、真空成膜層１６０の不連続部１８０部分の断面ＳＥＭ写真であり、図５に表したように、真空成膜層１６０中に凸部１５０の端部から不連続部１８０が形成されている。これは、スパッタリング成膜中に、２つの不連続な表面すなわち、基板表面及び凸部１５０の側面から、それぞれ別に膜が成膜され、基板表面から成長した真空成膜層１８４と凸部の側面から成長した真空成膜層１８５が突き当たる部分において不連続界面１８３が発生するためである。図５に表したように、この不連続界面１８３には微小な隙間や微小な凹凸が形成されている。この不連続部１８０は、この上に形成される塗布成膜層１７０の形成中にガスを集めるトラップとなり、結果として気泡の核となり、気泡発生の原因となる。
【００２９】
図６は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の製造方法を示すフローチャート図である。また、図７及び図８は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の製造工程の各段階における断面図及び平面図である。なお、図７は、図４及び図８のＡ−Ａ線の断面に対応している。
【００３０】
まず、図７（ａ）に示すように、凸部１５０を形成する工程Ｓ１では、基板２上に、例えば、水ガラスを塗布し焼成して、一方向に延びるかまぼこ状部３ａを有するガラス層３を形成し、この後、スパッタリング法により、例えば、Ｔａ−ＳｉＯ２からなり厚み０．０５μｍである抵抗発熱体４を形成する。さらに、抵抗発熱体４の上に、例えば、Ａｌからなり厚み０．７５μｍである電極５ａ及び５ｂを形成し、パターニングを行って、抵抗発熱体４、電極５ａ及び５ｂを形成する。図８（ａ）に示すように、抵抗発熱体４と電極５ａ及び５ｂは一組の回路を構成し、それが略直線状に複数個並ぶように設けた。この電極５ａ及び５ｂが凸部１５０となる。
【００３１】
次に、図７（ｂ）に示すように、真空成膜工程Ｓ２では、腐食防止層６（真空成膜層１６０に相当する）として、ＳｉＳＯＮ膜をスパッタ法により、１．４μｍの厚さで成膜する。また、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂとの電気的接続のためのコンタクトホール（スルーホール）１０を、フォトリソグラフィとエッチングにより、所定の場所に設ける。
【００３２】
次に、図７（ｃ）、図８（ｃ）に示すように、塗布成膜層形成工程Ｓ３では、真空成膜層１６０の上に、ガラス保護層（保護層）７（塗布成膜層１７０に相当する）を形成した。この際、電極５ａ、電極５ｂの全ての凸部１５０において、真空成膜層１６０の不連続部１８０の一部が露出されるようなパターンで形成した。具体的には、αテルピネオールを主成分とする溶剤と、Ｂ２Ｏ３等を成分とする公知のガラスフリットを固形分濃度で７５重量％、及び、エチルセルロースを主成分とする有機ビヒクル系のバインダを固形分濃度で２５重量％混合させ、フィラーを含有しないガラスペーストを製作し、これを、スクリーン印刷法により、図８（ｃ）に示す塗布成膜層１７０の形状にスクリーン印刷した。この後、４３０℃３０分加熱処理することにより、膜厚８μｍの塗布成膜層１７０を形成した。このようにして、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１を得た。
【００３３】
図９は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の顕微鏡写真である。図９は、サーマルヘッドの電極５ｂ部分の光学顕微鏡写真であり、塗布成膜層形成工程Ｓ３後の状態を示している。図９中の左部分が塗布成膜層１７０を有する領域であり、それ以外は塗布成膜層１７０を有しない領域である。図９のほぼ中央に位置する部分には、凸部１５０に対応した真空成膜層１６０の不連続部１８０の露出部１８１が示されている。図９に示すように、本実施例の成膜層構造体１０１においては、塗布成膜層１７０中に気泡は発生しなかった。
【００３４】
（第１の比較例）
以下、第１の比較例を説明する。第１の比較例は、上に述べた第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１において、電極５ｂによる凸部１５０の全てを覆うように、すなわち凸部１５０に対応した真空成膜層１６０の不連続部１８０の全てを覆うように、塗布成膜層１７０を形成したものである。
【００３５】
図１０及び図１１は、第１の比較例の成膜層構造体２０１を有するサーマルヘッドの断面図及び平面図である。第１の比較例では、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）に示すように、電極５ａの領域においては、電極５ａの凸部１５０による不連続部１８０の一部は露出しているが、電極５ｂの領域においては、電極５ｂの凸部１５０による不連続部１８０の全てが塗布成膜層１７０に覆われた構造となっている。
【００３６】
このように、電極５ｂの領域で、凸部１５０に対応する真空成膜層１６０の不連続部１８０の全てが塗布成膜層１７０で被覆された第１の比較例の成膜層構造体２０１は、塗布成膜層１７０中に気泡が発生した。
【００３７】
図１２（ａ）は第１の比較例の成膜層構造体２０１の光学顕微鏡写真である。図１２（ａ）は、電極５ｂの凸部１５０部を拡大した光学顕微鏡写真であり、図１２（ａ）で表したように、第１の比較例の成膜層構造体２０１では多数の気泡１９０が発生した。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＢ−Ｂ線断面のＳＥＭ写真である。図１２（ｂ）に表したように、塗布成膜層１７０中に気泡１９０が発生しており、その場所は、電極５ｂによる凸部１５０の段差に相当する不連続部１８０の上であった。
【００３８】
図５に示したように、電極５ｂからなる凸部１５０の段差には、真空成膜層１６０中に不連続部１８０が発生する。この不連続部１８０における不連続界面１８３に、微小な隙間や微小な凹凸が形成されていると考えられ、この不連続部１８０が、塗布成膜層１７０の形成中にガスを集めるトラップとなり、または、気泡の核となり、結果として気泡１９０の発生の原因となったものと考えられる。
【００３９】
上記のように、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１では気泡１９０が発生せず、第１の比較例の成膜層構造体２０１では気泡１９０が発生した機構は以下のように推測される。
【００４０】
図１３（ａ）は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１の構造を示す模式図、１３（ｂ）は、第１の比較例の成膜層構造体２０１の構造を示す模式図である。
図１３（ａ）に示すように、第１の実施例の成膜層構造体１０１においては、基板２の上に凸部１５０が形成され、その段差において真空成膜層１６０の不連続部１８０が形成される。そして、この上に塗布成膜層１７０が形成される際、塗布成膜層１７０中に発生したガス１９１は、図中の矢印１９２で示されるように、不連続部１８０の塗布成膜層１７０で覆われた部分１８２から露出部１８１に向けて、不連続部１８０の界面を経由して外界に解放される。このため、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１では、気泡が発生しない。一方、第１の比較例においては、図１３（ｂ）に示されるように、電極５ｂからなる凸部１５０の全ての不連続部１８０が塗布成膜層１７０により被覆されている。このため、塗布成膜層１７０中に発生したガス１９１は解放される経路が無く、塗布成膜層１７０の焼成形成中に不連続部１８０を核として大きく成長し、これが気泡１９０となる。このようにして第１の比較例においては気泡が発生した。
【００４１】
なお、第１の比較例では、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）に示すように、電極５ｂの領域においては、電極５ｂによる凸部１５０に対応した不連続部１８０は塗布成膜層１７０で全て被覆されていたが、電極５ａの領域では、電極５ａによる凸部１５０に対応した不連続部１８０は塗布成膜層１７０から露出した部分を有している。このため、第１の比較例においても、電極５ａの領域では、塗布成膜層１７０中に気泡は発生せず、上記のように不連続部１８０の全てが塗布成膜層１７０によって被覆された電極５ｂの領域で気泡が発生した。このことは、上に述べた気泡の発生の機構、及び第１の実施例の成膜層構造体１０１における気泡消失の機構が裏付ける。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係わる成膜層構造体及びその製造方法について説明する。
第１の実施形態においては、真空成膜層１６０の一部が塗布成膜層１７０から露出されていたが、第２の実施形態では、露出した真空成膜層１６０をさらにオーバーコート層（第３の層）で被覆した構造により、信頼性をさらに高めたものである。以下、第２の実施形態に係わる第２の実施例について説明する。
【００４３】
（第２の実施例）
図１４は、本発明の第２の実施例の成膜層構造体１０２の製造方法のフローチャート図である。図１５及び図１６は、本発明の第２の実施例の成膜層構造体１０２を有するサーマルヘッド１の製造工程の各段階における断面図及び平面図である。
図１４に示すように、本発明の第２の実施例においては、塗布成膜層の形成工程Ｓ３の後に、さらにオーバーコート層を形成する工程Ｓ４を有している。
【００４４】
図１５（ｄ）及び図１６（ｄ）に示すように、露出されていた不連続部１８０の上にオーバーコート層１７２が形成された。本実施例の場合、このオーバーコート層１７２は、塗布成膜層１７０と同じ方法で形成した。
【００４５】
図１７は、本発明の第２の実施例の成膜層構造体１０２を有するサーマルヘッド１の光学顕微鏡写真である。図１７は、オーバーコート層１７２の形成後の顕微鏡写真であり、図１７中の左側部分が、塗布成膜層１７０がある領域であり、中央部が塗布成膜層１７０が無い不連続部１８０の露出部１８１の領域であり、右側が不連続部１８０の露出部１８１の上に形成されたオーバーコート層１７２の領域である。
図１７から分かるように、第２の実施例の成膜層構造体１０２では、オーバーコート層１７２を設けた後も気泡の発生がなかった。
【００４６】
第２の実施例の成膜層構造体１０２において、真空成膜層１６０の不連続部１８０の露出部１８１の全てを被覆するように、焼成形成中にガスを発生する材料を用いてオーバーコート層１７２を設けても気泡が発生しないのは、以下のような機構によるものと考えられる。
【００４７】
図１８は、本発明の第２の実施例の成膜層構造体１０２の構造を示す模式図である。図１８に表したように、基板２の上に凸部１５０が形成され、その段差において真空成膜層１６０の不連続部１８０が形成される。そして、不連続部１８０の一部を露出するように塗布成膜層１７０が形成される。さらに、露出された不連続部１８０の上にオーバーコート層１７２が形成されている。この際、オーバーコート層１７２中に発生したガス１９１は、矢印１９２で示されるように、真空成膜層１６０の不連続部１８０及び、塗布成膜層１７０とオーバーコート層１７２の界面を経由して外界に解放される。このように、発生したガス１９１はオーバーコート層１７２中に留まることがないため気泡が発生しない。このように、第２の実施例では、ガスが解放される経路を有しているため、オーバーコート層１７２としてガスが発生する材料を用いても、気泡が発生しない成膜層構造体１０２が得られる。
なお、図１７に示したように、塗布成膜層１７０とオーバーコート層１７２は重なり部分を有するように形成することができ、真空成膜層１６０が露出している部分がないため、非常に高い信頼性を得ることができる。
【００４８】
なお、成膜層構造体をサーマルヘッドに応用した場合、塗布成膜層１７０は、印刷対象物である紙と接触するため、平坦性や耐摩耗性などの点で、厳しい性能が要求される。このため、塗布成膜層１７０の材料として各種の制約を受ける。このような場合に、塗布成膜層１７０とは別にオーバーコート層１７２を設ける構造は、効果を発現する。すなわち、高い平坦性や高い耐摩耗性を要求される塗布成膜層１７０とは別にオーバーコート層１７２を設けることができ、これにより、平坦性や耐摩耗性などの機械的性能や熱的性能に関する要求とは別の要求性能を重視したオーバーコート層用の材料選択が可能となる。
【００４９】
なお、この真空成膜層１６０中の不連続部１８０は、図４に例示した電極５ａ及び５ｂによる凸部１５０に形成され、ガラス層３のかまぼこ状部３ａに形成されることは実質上ない。すなわち、不連続部１８０が形成されるのは、２つの不連続な界面から別々に成長した真空成膜層１６０が突き当たる部分で発生するものであり、ガラス層３のかまぼこ状部３ａは連続的になだらかに凹凸が変化する形状であるので、不連続部が実質上発生しない。また、図４に例示するように、かまぼこ状部３ａの上の、電極を有していない抵抗発熱体４だけの部分は、抵抗発熱体４の膜厚が薄いため、実質上の凸部とはならず、この部分では、この上に形成される塗布成膜層１７０の形成中に気泡を発生することが事実上ない。したがって、本発明においては、図４に示す、電極５ａ及び５ｂに示す実質上の凸部に形成された不連続部１８０の一部を露出する。
【００５０】
上に述べた本発明の第１及び第２の実施例においては、電極５ａ部の電気的接続のため、電極ａのパッド部５１１、５２１並びに電極配線部５１２及び５２２の少なくとも一部は、塗布成膜層１７０が形成されず、真空成膜層１６０の一部は露出されている。従って、上に述べた第１及び第２の実施例において、特に問題となるのは電極５ｂ部による凸部１５０の段差の不連続部１８０であり、第１及び第２の実施例のように、電極５ｂも含めた全ての凸部１５０において不連続部１８０を露出して塗布成膜層１７０を形成する。
【００５１】
以上、電極５ｂにより形成される凸部１５０の段差に起因した真空成膜層１６０の不連続部１８０による気泡の発生について述べたが、基板上に凹部がある場合での気泡発生も本発明によれば解決できる。すなわち、以上述べた本発明の成膜層構造体の説明において、凸部は凹部と読み替えることができる。
【００５２】
以下、基板上に凹部を有する場合についての本発明の第３の実施の形態及び、比較のために第２の比較例について述べる。
（第２の比較例）
ます、第２の比較例として、凹部を有する成膜層構造体を例にして、凹部がある成膜層構造体において気泡が発生する現象を説明する。
図１９（ａ）は、第２の比較例の成膜層構造体２０２の構造を示す断面図である。図１９（ａ）に示すように、基板２の上に抵抗発熱体４があり、その上に電極５ａが形成されており、この電極５ａにより凹部１５１が形成されている。この例の場合、凹部１５１は直径０．５ｍｍの円形である。この上に真空成膜層１６０が形成されており、上記凹部１５１の段差に不連続部１８０を有している。この上にさらに塗布成膜層１７０が形成されている。第２の比較例においては、この凹部１５１の全面を被覆するように塗布成膜層１７０が形成されている。
【００５３】
図１９（ｂ）は、第２の比較例の成膜層構造体２０２の構造を示す平面図である。図１９（ｂ）に示すように、第２の比較例においては、電極５ａによる凹部１５１の真空成膜層１６０の不連続部１８０の全てが塗布成膜層１７０によって被覆されている。
【００５４】
図１９（ｃ）は、第２の比較例の成膜層構造体２０２の光学顕微鏡写真である。（図１９（ａ）は、図１９（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図である）。図１９（ｃ）に示すように、第２の比較例では、不連続部１８０において気泡１９０が発生している。図１９（ｄ）は、第２の比較例の成膜層構造体２０２の光学顕微鏡写真であり、図１９（ｃ）の一部１５３を拡大した顕微鏡写真である。図１９（ｄ）に示したように、不連続部１８０において、多くの気泡１９０が発生している。このように、第２の比較例の基板２の上に凹部１５１を有する従来の成膜層構造体２０２では、気泡が発生した。
【００５５】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係わる成膜層構造体について説明する。
図２０（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係わる成膜層構造体１０３を有するサーマルヘッドの構造を示す断面図である。また、図２０（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係わる成膜層構造体１０３の構造を示す平面図である（真空成膜層１６０は図示せず）。図２０（ａ）及び（ｂ）に示すように、第３の実施形態に係わる成膜層構造体１０３は、凹部１５１の段差の真空成膜層１６０の不連続部１８０の一部が露出するように塗布成膜層１７０が形成されている。このような構造を有する本発明の第３の実施形態の成膜層構造体１０３は、気泡１９０が発生しなかった。この場合に気泡１９０が発生しない機構は、すでに図１３を用いて説明した通りである。
【００５６】
このように、基板２の上の凸部１５０と凹部１５１とは相対的なものであり、基板２の上の凸部１５０または凹部１５１によって生じる段差には真空成膜層１６０の不連続部１８０が同様に形成され、これにより同様に塗布成膜層１７０に気泡１９０が発生する。この両者に対して本発明は有効であり、本発明において、凸部１５０と凹部１５１とは互いに読み替えることができる。
【００５７】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係わる成膜層構造体について説明する。
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係わる成膜層構造体１０４を有するサーマルヘッド１の製造工程の各段階における断面図である。図２１（ｄ）に示すように、塗布成膜層１７０から露出された真空成膜層１６０の不連続部１８０の上に、オーバーコート層１７２が形成されている。このオーバーコート層１７２は、塗布成膜層１７０とは別の材料で形成されており、具体的には、スルーホール１０を介して電極５ａと電気的接続を行うボンディングワイヤー１５８を保護するために設けられる、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂により形成される。このような構造の成膜層構造体１００においては、塗布成膜層１７０及びオーバーコート層１７２中には気泡が発生せず、これにより、気泡がなく、信頼性の高い成膜層構造体１０４及びそれを有するサーマルヘッドが得られる。
【００５８】
（第５の実施の形態）
さらに、本発明の第５の実施の形態に係わる成膜層構造体について説明する。
図２２は、本発明の第５の実施の形態に係わる成膜層構造体１０５を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。図２２（ｃ）に表したように、塗布成膜層１７０は、電極５ｂの上部において、真空成膜層１６０の不連続部１８０の一部を露出し、隙間１７３ができるように、複数の領域で形成されている。この第５の実施形態では、塗布成膜層１７０の隙間１７３は細い幅で形成されているため、電極５ｂを実質的に充分保護することができ、かつ、塗布成膜層１７０中のガス１９１の解放経路を確保することができ、気泡の無い成膜層構造体１０５およびそれを有するサーマルヘッドが得られる。
【００５９】
（第６の実施の形態）
さらに、本発明の第６の実施の形態に係わる成膜層構造体について説明する。
図２３は、本発明の第６の実施の形態に係わる成膜層構造体１０６を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。図２３（ｃ）に表したように、塗布成膜層１７０が、電極５ｂの上部において、真空成膜層１６０の不連続部１８０の一部を露出し、隙間１７３ができるように、複数の領域で形成され、さらに、図２３（ｄ）に示すように、不連続部１８０の露出部の上に、オーバーコート層１７２が形成されている。このオーバーコート層１７２は、スルーホール１０部のボンディングワイヤー１５８を保護するために設けられる、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂により形成されている。この場合も、塗布成膜層１７０及びオーバーコート層１７２中には気泡が発生せず、かつ信頼性が非常に高い成膜層構造体１０６およびそれを有するサーマルヘッドが得られる。
【００６０】
以上にように、本発明の成膜層構造体及びその製造方法によれば、真空成膜層中の不連続部の少なくとも一箇所を露出するようにスクリーン版のパターンを変更しさえすればよく、その他の製造条件の改良(真空成膜方法の改良、塗布成膜の焼成方法の改良など）の必要がない。このため、気泡がない、高性能で高信頼性の成膜層構造体が安価に得られる。
【００６１】
なお、本発明において、塗布成膜層１７０として用いられる材料には、各種のものを使用することができる。例えば、ガラスペーストを用いた場合には、それに用いられるガラスフリットとして、各種の公知のものが使用でき、酸化物、窒化物など、または、これらの混合物から適宜選択して用いることができる。また、有機ビヒクルのバインダーとしては、エチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロース誘導体やイソデシルメタアクリレートなどの各種のアクリル系樹脂、またはこれらの混合物から適宜選択して用いることができる。また、溶剤としては、ジエチレングリコールモノエチエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２，２，４−トリメチル１，３−ヒドロキシペンチルイソブチレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、テトライソプロピルオルソチタネート、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエタノール、α−テルピネオール、イソプロピルアルコール、２−プロパノール、トルエン、シクロヘキサン、メチルエチルケトンなどの各種のアルコール系、グリコエーテル系、炭化水素系、ケトン、エステルなど各種の有機溶剤またはこれらの混合物から適宜選択される。また、ガラスペースト中にＡｌ２Ｏ３などからなるフィラーを含んでいる場合は、塗布成膜層１７０（保護層７）の耐摩耗性がさらに向上する。
【００６２】
また、上記の真空成膜層１６０には、各種のものが使用できる。例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯＮの他、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＡｌＯＮなどの酸化物及び窒化物、並びにこれらの混合物から適切に選択される。また、上記の実施例で述べたコンタクトホール１０は、フォトリソグラフィとエッチング技術によって形成することができる。このエッチングはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などのドライエッチングを用いてもよいし、ウエットエッチングでも良い、また、エッチング法ではなく、リフトオフ法により形成しても良い。
【００６３】
なお、上記の実施例において、サーマルプリンタヘッドをインクリボン方式のプリンタに適用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、インクリボンを用いない感熱式プリンタに適用してもよい。
【００６４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、上述した各具体例に限定されるものではない。他の構造を持つ成膜層構造体にも使うことができる。また、実施形態及び実施例の説明で述べられた各種の材料や・製造条件に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより、本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に含まれる。
【００６５】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたのも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に包含される。
【００６６】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる成膜層構造体の構造を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの素子構造を例示する部分断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの部分斜視図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの部分的な構造を模式的に例示する斜視図である。 （ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図６】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図８】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における平面図である。
【図９】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの光学顕微鏡写真である。
【図１０】第１の比較例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図１１】第１の比較例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程に各段階における平面図である。
【図１２】（ａ）は、第１の比較例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの光学顕微鏡写真図である。（ｂ）は、図１２（ａ）のＢ−Ｂ線断面のＳＥＭ写真である。
【図１３】（ａ）は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体の構造を示す模式図である。（ｂ）は、本発明の第１の比較例の成膜層構造体の構造を示す模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。
【図１５】本発明の第２の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における平面図である。
【図１７】本発明の第２の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの光学顕微鏡写真である。
【図１８】本発明の第２の実施例の成膜層構造体の構造を示す模式図である。
【図１９】（ａ）は、第２の比較例の成膜層構造体の構造を示す断面図である。（ｂ）は、第２の比較例の成膜層構造体の構造を示す平面図である。（ｃ）は、第２の比較例の成膜層構造体の光学顕微鏡写真である。（ｄ）は、第２の比較例の成膜層構造体の光学顕微鏡写真である。
【図２０】（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係わる成膜層構造体の構造を示す断面図である。（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係わる成膜層構造体の構造を示す平面図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態に係わる塗布成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態に係わる塗布成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図２３】本発明の第６の実施の形態に係わる塗布成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ サーマルヘッド
２ 基板
３ ガラス層
４ 抵抗発熱体
５ａ、５ｂ 電極
５１１、５２１ 電極のパッド部
５１２、５２２ 電極配線部
６ 腐食防止層
７ 保護層
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６ 成膜層構造体
１５０ 凸部
１５１ 凹部
１６０ 真空成膜層
１７０ 塗布成膜層
１７２ オーバーコート層
１８０ 不連続部
１９０ 気泡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜層構造体及びその製造方法、並びに、真空成膜腐食防止層と塗布成膜保護層とを有するサーマルプリンタヘッド（サーマルヘッド）及びその製造方法に関し、例えば、真空成膜法と塗布成膜法とを組み合わせて形成される成膜層構造体及びその製造方法、並びに、真空成膜腐食防止層と塗布成膜保護層とを有するサーマルプリンタヘッド（サーマルヘッド）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製造コストの削減を目的に、電子デバイスにおける種々の成膜プロセスを、真空成膜法(スパッタ、CVDなど)から、塗布成膜法(スクリーン印刷、スピンコートなど)へ置き換える取り組みがなされている。
【０００３】
塗布成膜法としては、スクリーン印刷(メッシュ版、メタル版)、スピンコート、バーコートなどが挙げられるが、露光現像プロセスを用いることなくパターン形成が可能であることから、スクリーン印刷が多用される。
【０００４】
これらの塗布成膜法は低コストであるものの、それによって製作された膜は真空成膜法によって製作された膜に比べ性能(強度、信頼性、耐久性)が劣るため、成膜プロセスの全てを塗布成膜法とすることは困難であり、真空成膜法と塗布成膜法を組み合わせたハイブリット構造になることが多い。
【０００５】
例えば、特許文献１などには、サーマルヘッドの製造法において、真空成膜法により腐食防止のための絶縁層を形成し、その上に、塗布成膜法であるスクリーン印刷によりガラ
サーマルヘッドにおいて、通電することにより発熱する抵抗発熱体とそれに接続された電極とで一つの回路を形成している。抵抗発熱体はＴａＳｉＯ２のような金属酸化物からなり、電極は例えばＡｌからなる金属で形成される。電極の電気抵抗は、抵抗発熱体の電気抵抗より低くすることが必要であるため、一般に電極は厚く形成される。このため、サーマルヘッドにおいては、電極が基板上に凸部を形成し、この凸部の端部は段差を有する。
【０００６】
このように、基板上に凸部を形成する回路層の上に真空成膜法であるスパッタリング法で絶縁層を形成した場合、この凸部の段差部分で絶縁層が不連続となる。これは、スパッタリングにより、基板表面から及び凸部側面から、それぞれ別に膜が成長し、両者がぶつかる界面が不連続になるためである。
【０００７】
一方、電子デバイスに用いられる塗布成膜材料としては、一般にガラスペースト、シロキサン樹脂、ポリシラザン樹脂などが挙げられる。いずれも材料中に有機物を含み、加熱もしくは焼成により、これら有機物を蒸発もしくは焼成させ、無機物を主成分とした膜を形成するものである。また、塗布材料中に有機成分を含まないものであっても、加熱時の成膜反応により、Ｈ２Ｏ、Ｈ２、ＮＨ３などの反応ガスが発生することがある。たとえば、（Ｓｉ-ＯＨ）ｎ→ＳｉＯ２＋Ｈ２Ｏ の反応における、Ｈ２Ｏなどである。
【０００８】
上記のように、基板の上に凸部を形成する回路層の上に真空成膜法であるスパッタリングにより絶縁層を形成し、さらにその上に塗布成膜法により保護層を形成した場合、凸部の段差に起因してスパッタ層に不連続部が発生し、その不連続部に、塗布材料の加熱・焼成で発生するガスが堆積・残留し、気泡が発生した。この気泡は、塗布成膜保護層の膜強度および信頼性を低下させるという問題を生じさせた。
【０００９】
以上、サーマルヘッドを一例にして述べたように、従来の成膜層構造体及びその製造方法では、基板上の凸部の段差部において真空成膜層に不連続部が発生し、この部分の塗布成膜層中に気泡が発生し、塗布成膜層の性能と信頼性を低下させていた。
【特許文献１】特許第３４１１１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、基体上の凸部の段差部に真空成膜層の不連続部があっても気泡の発生がない、高性能で高信頼性の成膜層構造体、及びその製造方法、並びに、高性能で高信頼性のサーマルヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、底面と側面とを有する段差が設けられた基体と、前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように設けられた第１の層と、前記第１の層の上に選択的に形成され、前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させる第２の層と、を備えたことを特徴とする成膜層構造体が提供される。
【００１２】
本発明の他の一態様によれば、基体の上に底面と側面とを有する段差を形成する工程と、前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように第１の層を形成する工程と、前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させるように、前記第１の層の上に第２の層を選択的に形成する工程と、を備えたことを特徴とする成膜層構造体の製造方法が提供される。
【００１３】
本発明の他の一態様によれば、基体と、前記基体の上に設けられた電極と、前記電極とその周囲の前記基体とを覆うように設けられた絶縁層と、前記絶縁層の上に選択的に形成され、前記電極及びその周囲の前記基体の上において前記絶縁層の一部をそれぞれ露出させる保護層と、を備えたことを特徴とするサーマルヘッドが提供される。
【００１４】
本発明の他の一態様によれば、基体の上に電極を形成する工程と、前記電極とその周囲の前記基体とを覆うように絶縁層を形成する工程と、前記電極及びその周囲の前記基体の上において前記絶縁層の一部をそれぞれ露出させるように、前記絶縁層の上に保護層を選択的に形成する工程と、を備えたことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基体上の凸部の段差部に真空成膜層の不連続部があっても気泡の発生がない、高性能で高信頼性の成膜層構造体、及びその製造方法、並びに、高性能で高信頼性のサーマルヘッド及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる成膜層構造体の構造を示す模式図である。 図１に表したように、第１の実施形態に係わる成膜層構造体１００においては、基板２の上に、凸部１５０が設けられている。凸部１５０の両側には段差Ｓが形成されている。段差Ｓは、底面Ｓ１と、側面Ｓ２と、を有する。図１に表した具体例においては、底面Ｓ１は基板２の表面であり、側面Ｓ２は凸部１５０の側壁に対応する。凸部１５０の上には、凸部１５０の両側に形成された段差Ｓの部分で不連続部１８０を有する真空成膜層（第１の層）１６０がある。さらに、真空成膜層１６０の上に、不連続部１８０の一部を露出するように塗布成膜層（第２の層）１７０（塗布成膜保護層）が形成されている。このように、本発明の第１の実施形態の成膜層構造体１００においては、不連続部１８０の一部が露出している。この構造により、不連続部１８０を起因とした気泡が塗布成膜層１７０中に形成されることがない。この効果について、以下、第１の実施形態に係わる第１の実施例を参照して、更に説明する。
【００１８】
（第１の実施例）
図２は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の素子構造を例示する部分断面図である。
また、図３は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の部分斜視図である。
【００１９】
本実施例のサーマルヘッド１においては、基板２が設けられている。基板２の材料としては、絶縁性を有する、例えば、アルミナからなるアルミナセラミック基板が用いられる。基板２の上面には、例えば、水ガラスから形成されたガラス層３が設けられている。ガラス層３の上面の一部には、一方向に延びるかまぼこ状（semi-cylindrical）部３ａが形成されている。
【００２０】
また、ガラス層３上には、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂが一組の回路となり、それが略直線上に複数個並ぶように設けられている。この抵抗発熱体４は、例えば、Ｔａ−ＳｉＯ２からなる薄膜で形成することができ、例えば、０．０５μｍの厚さである。また、電極５ａと５ｂは、例えば、Ａｌを主成分とする材料で形成することができ、例えば、０．７５μｍの厚さである。
【００２１】
さらに、ガラス層３、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂを覆うように、腐食防止層（絶縁層）６及び保護層７が設けられている。保護層７の形状は、ガラス層３の形状を反映しており、ガラス層３のかまぼこ状部３ａに対応する領域では、保護層７もかまぼこ状部７ａを形成している。腐食防止層６は、酸化物、窒素化物及びそれらの混合物から適切に選択された材料により構成され、真空成膜法であるスパッタリング法によって、例えば、厚さ１．４μｍに形成される。また、保護層７は、ガラスフリットとバインダー及び溶剤からなるガラスペーストを塗布し、焼成することにより、例えば、厚さは８μｍに形成される。腐食防止層６は真空成膜層１６０に相当し、保護層７は塗布成膜層１７０に相当する。
【００２２】
以下、第１の実施例の成膜層構造体１０１を具備したサーマルヘッド１におけるサーマルヘッド１と駆動回路との接続構成について、図３を参照しつつ説明する。
基板２上には、ドライバＩＣ（回路素子）１５が実装されており、このドライバＩＣ１５の端子には、電極５ａにおける抵抗発熱体４に接続されていない側の端部が接続されている。例えば、４本の電極５ａが１個のドライバＩＣ１５に接続されている。さらに、基板２におけるドライバＩＣ１５側の側方には、樹脂基板３１が設けられており、基板２の上面及び下面とそれぞれ同一平面上にある。樹脂基板３１上には、複数本の配線層３２が形成されており、この配線層３２がドライバＩＣ１５における電極５ａが接続されていない端子に接続されている。
【００２３】
さらにまた、基板２及び樹脂基板３１上には、ドライバＩＣ１５、並びに電極５ａ及び配線層３２におけるドライバＩＣ１５との接続部分を覆うように、樹脂からなるエンキャップ３３が設けられており、このエンキャップ３３を覆うように、例えば、樹脂板が折り曲げられて成型されたＩＣカバー３４が設けられている。一方、基板２及び樹脂基板３１の下面には、ヒートシンク３５及びコネクタ３６が連結されている。コネクタ３６の端子は、配線層３２に接続されている。
【００２４】
以上の如く構成されたサーマルヘッド１の動作について図２を参照しつつ説明する。
保護層７のかまぼこ状部７ａに対応する部分の上方にローラ１１が配置され、このローラ１１と保護層７のかまぼこ状部７ａとの間にインクリボン１２及びプリント用紙１３が挟み込まれる。インクリボン１２はプリント用紙１３を介してローラ１１によりかまぼこ状部７ａに対して押圧される。ここで、ローラ１１が回転すると、インクリボン１２及びプリント用紙１３はサーマルヘッド１に対して移動し、インクリボン１２はかまぼこ状部７ａに対して摺動する。
【００２５】
この状態で、ドライバＩＣ１５が、コネクタ３６を介して入力された信号に基づいて、選択的にパルス電流を、電極５ａ、抵抗発熱体４及び電極５ｂからなる経路に流すと、このパルス電流は、かまぼこ状部７ａ直下の抵抗発熱体４内を流れ、抵抗発熱体４が発熱する。この熱が、腐食防止層６及び保護層７内を伝導してインクリボン１２におけるかまぼこ状部７ａに対する接触部分に伝わり、インクリボン１２中のインク成分がプリント用紙１３に転写される。これにより、プリント用紙１３にインク層１４が形成され、印刷される。
【００２６】
以下に、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の詳細な素子構造を図４を用いて説明する。
図４（ａ）は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の部分的な構造を例示する斜視図である。
図４（ａ）に表したように、基板２の上にガラス層３が設けられ、その上に抵抗発熱体４及び電極５ａ、及び５ｂが設けられている。なお、図４（ａ）では、説明の都合上、真空成膜層１６０（腐食防止層６）及び塗布成膜層１７０（保護層７）は省略されている。図４（ａ）に表したように、電極５ａは、パッド部５１１及び５２１並びに電極配線部５１２及び５２２で構成されており、パッド部５２１、電極配線部５１２、抵抗発熱体４、電極５ｂ、抵抗発熱体４、電極配線部５２２、パッド部５２１がそれぞれ電気的に接続され、一つの回路を形成している。このとき、例えば、電極５ａ及び５ｂの厚さは０．７５μｍであり、抵抗発熱体４の厚さは０．０５μｍであるため、抵抗発熱体４だけの部分の段差はあまり大きくなく、抵抗発熱体４と電極５ａ及び５ｂが重なった部分の段差が大きく、抵抗発熱体４と電極５ａ及び５ｂが重なった部分が実質上の凸部１５０となる。
【００２７】
さらに、このサーマルヘッド１の断面構造を説明する。
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図４（ｂ）に表したように、基板２の上に抵抗発熱体４及び電極５ｂにより凸部１５０が形成されている。例えば、電極５ｂの厚さは０．７５μｍであり、抵抗発熱体４の厚さは０．０５μｍで、また、電極５ｂ及び抵抗発熱体４の線幅とピッチの一例を示すと、例えば線幅２０μｍ、ピッチ３５μｍである。これら抵抗発熱体４及び電極５ｂの上に真空成膜層１６０（腐食防止層６）が形成されている。この真空成膜層１６０は、例えば、スパッタリング法により形成されたＳｉＯＮ膜であり、例えば、１．４μｍの厚さである。さらに、この上に塗布成膜法による塗布成膜層１７０（保護層７）が形成されている。そして、凸部１５０の段差の真空成膜層１６０には、不連続部１８０が形成されている。
【００２８】
図５は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図である。
図５は、真空成膜層１６０の不連続部１８０部分の断面ＳＥＭ写真であり、図５に表したように、真空成膜層１６０中に凸部１５０の端部から不連続部１８０が形成されている。これは、スパッタリング成膜中に、２つの不連続な表面すなわち、基板表面及び凸部１５０の側面から、それぞれ別に膜が成膜され、基板表面から成長した真空成膜層１８４と凸部の側面から成長した真空成膜層１８５が突き当たる部分において不連続界面１８３が発生するためである。図５に表したように、この不連続界面１８３には微小な隙間や微小な凹凸が形成されている。この不連続部１８０は、この上に形成される塗布成膜層１７０の形成中にガスを集めるトラップとなり、結果として気泡の核となり、気泡発生の原因となる。
【００２９】
図６は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の製造方法を示すフローチャート図である。また、図７及び図８は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の製造工程の各段階における断面図及び平面図である。なお、図７は、図４及び図８のＡ−Ａ線の断面に対応している。
【００３０】
まず、図７（ａ）に示すように、凸部１５０を形成する工程Ｓ１では、基板２上に、例えば、水ガラスを塗布し焼成して、一方向に延びるかまぼこ状部３ａを有するガラス層３を形成し、この後、スパッタリング法により、例えば、Ｔａ−ＳｉＯ２からなり厚み０．０５μｍである抵抗発熱体４を形成する。さらに、抵抗発熱体４の上に、例えば、Ａｌからなり厚み０．７５μｍである電極５ａ及び５ｂを形成し、パターニングを行って、抵抗発熱体４、電極５ａ及び５ｂを形成する。図８（ａ）に示すように、抵抗発熱体４と電極５ａ及び５ｂは一組の回路を構成し、それが略直線状に複数個並ぶように設けた。この電極５ａ及び５ｂが凸部１５０となる。
【００３１】
次に、図７（ｂ）に示すように、真空成膜工程Ｓ２では、腐食防止層６（真空成膜層１６０に相当する）として、ＳｉＳＯＮ膜をスパッタ法により、１．４μｍの厚さで成膜する。また、抵抗発熱体４並びに電極５ａ及び５ｂとの電気的接続のためのコンタクトホール（スルーホール）１０を、フォトリソグラフィとエッチングにより、所定の場所に設ける。
【００３２】
次に、図７（ｃ）、図８（ｃ）に示すように、塗布成膜層形成工程Ｓ３では、真空成膜層１６０の上に、ガラス保護層（保護層）７（塗布成膜層１７０に相当する）を形成した。この際、電極５ａ、電極５ｂの全ての凸部１５０において、真空成膜層１６０の不連続部１８０の一部が露出されるようなパターンで形成した。具体的には、αテルピネオールを主成分とする溶剤と、Ｂ２Ｏ３等を成分とする公知のガラスフリットを固形分濃度で７５重量％、及び、エチルセルロースを主成分とする有機ビヒクル系のバインダを固形分濃度で２５重量％混合させ、フィラーを含有しないガラスペーストを製作し、これを、スクリーン印刷法により、図８（ｃ）に示す塗布成膜層１７０の形状にスクリーン印刷した。この後、４３０℃３０分加熱処理することにより、膜厚８μｍの塗布成膜層１７０を形成した。このようにして、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１を得た。
【００３３】
図９は、第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１の顕微鏡写真である。図９は、サーマルヘッドの電極５ｂ部分の光学顕微鏡写真であり、塗布成膜層形成工程Ｓ３後の状態を示している。図９中の左部分が塗布成膜層１７０を有する領域であり、それ以外は塗布成膜層１７０を有しない領域である。図９のほぼ中央に位置する部分には、凸部１５０に対応した真空成膜層１６０の不連続部１８０の露出部１８１が示されている。図９に示すように、本実施例の成膜層構造体１０１においては、塗布成膜層１７０中に気泡は発生しなかった。
【００３４】
（第１の比較例）
以下、第１の比較例を説明する。第１の比較例は、上に述べた第１の実施例の成膜層構造体１０１を有するサーマルヘッド１において、電極５ｂによる凸部１５０の全てを覆うように、すなわち凸部１５０に対応した真空成膜層１６０の不連続部１８０の全てを覆うように、塗布成膜層１７０を形成したものである。
【００３５】
図１０及び図１１は、第１の比較例の成膜層構造体２０１を有するサーマルヘッドの断面図及び平面図である。第１の比較例では、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）に示すように、電極５ａの領域においては、電極５ａの凸部１５０による不連続部１８０の一部は露出しているが、電極５ｂの領域においては、電極５ｂの凸部１５０による不連続部１８０の全てが塗布成膜層１７０に覆われた構造となっている。
【００３６】
このように、電極５ｂの領域で、凸部１５０に対応する真空成膜層１６０の不連続部１８０の全てが塗布成膜層１７０で被覆された第１の比較例の成膜層構造体２０１は、塗布成膜層１７０中に気泡が発生した。
【００３７】
図１２（ａ）は第１の比較例の成膜層構造体２０１の光学顕微鏡写真である。図１２（ａ）は、電極５ｂの凸部１５０部を拡大した光学顕微鏡写真であり、図１２（ａ）で表したように、第１の比較例の成膜層構造体２０１では多数の気泡１９０が発生した。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＢ−Ｂ線断面のＳＥＭ写真である。図１２（ｂ）に表したように、塗布成膜層１７０中に気泡１９０が発生しており、その場所は、電極５ｂによる凸部１５０の段差に相当する不連続部１８０の上であった。
【００３８】
図５に示したように、電極５ｂからなる凸部１５０の段差には、真空成膜層１６０中に不連続部１８０が発生する。この不連続部１８０における不連続界面１８３に、微小な隙間や微小な凹凸が形成されていると考えられ、この不連続部１８０が、塗布成膜層１７０の形成中にガスを集めるトラップとなり、または、気泡の核となり、結果として気泡１９０の発生の原因となったものと考えられる。
【００３９】
上記のように、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１では気泡１９０が発生せず、第１の比較例の成膜層構造体２０１では気泡１９０が発生した機構は以下のように推測される。
【００４０】
図１３（ａ）は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１の構造を示す模式図、１３（ｂ）は、第１の比較例の成膜層構造体２０１の構造を示す模式図である。
図１３（ａ）に示すように、第１の実施例の成膜層構造体１０１においては、基板２の上に凸部１５０が形成され、その段差において真空成膜層１６０の不連続部１８０が形成される。そして、この上に塗布成膜層１７０が形成される際、塗布成膜層１７０中に発生したガス１９１は、図中の矢印１９２で示されるように、不連続部１８０の塗布成膜層１７０で覆われた部分１８２から露出部１８１に向けて、不連続部１８０の界面を経由して外界に解放される。このため、本発明の第１の実施例の成膜層構造体１０１では、気泡が発生しない。一方、第１の比較例においては、図１３（ｂ）に示されるように、電極５ｂからなる凸部１５０の全ての不連続部１８０が塗布成膜層１７０により被覆されている。このため、塗布成膜層１７０中に発生したガス１９１は解放される経路が無く、塗布成膜層１７０の焼成形成中に不連続部１８０を核として大きく成長し、これが気泡１９０となる。このようにして第１の比較例においては気泡が発生した。
【００４１】
なお、第１の比較例では、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）に示すように、電極５ｂの領域においては、電極５ｂによる凸部１５０に対応した不連続部１８０は塗布成膜層１７０で全て被覆されていたが、電極５ａの領域では、電極５ａによる凸部１５０に対応した不連続部１８０は塗布成膜層１７０から露出した部分を有している。このため、第１の比較例においても、電極５ａの領域では、塗布成膜層１７０中に気泡は発生せず、上記のように不連続部１８０の全てが塗布成膜層１７０によって被覆された電極５ｂの領域で気泡が発生した。このことは、上に述べた気泡の発生の機構、及び第１の実施例の成膜層構造体１０１における気泡消失の機構が裏付ける。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係わる成膜層構造体及びその製造方法について説明する。
第１の実施形態においては、真空成膜層１６０の一部が塗布成膜層１７０から露出されていたが、第２の実施形態では、露出した真空成膜層１６０をさらにオーバーコート層（第３の層）で被覆した構造により、信頼性をさらに高めたものである。以下、第２の実施形態に係わる第２の実施例について説明する。
【００４３】
（第２の実施例）
図１４は、本発明の第２の実施例の成膜層構造体１０２の製造方法のフローチャート図である。図１５及び図１６は、本発明の第２の実施例の成膜層構造体１０２を有するサーマルヘッド１の製造工程の各段階における断面図及び平面図である。
図１４に示すように、本発明の第２の実施例においては、塗布成膜層の形成工程Ｓ３の後に、さらにオーバーコート層を形成する工程Ｓ４を有している。
【００４４】
図１５（ｄ）及び図１６（ｄ）に示すように、露出されていた不連続部１８０の上にオーバーコート層１７２が形成された。本実施例の場合、このオーバーコート層１７２は、塗布成膜層１７０と同じ方法で形成した。
【００４５】
図１７は、本発明の第２の実施例の成膜層構造体１０２を有するサーマルヘッド１の光学顕微鏡写真である。図１７は、オーバーコート層１７２の形成後の顕微鏡写真であり、図１７中の左側部分が、塗布成膜層１７０がある領域であり、中央部が塗布成膜層１７０が無い不連続部１８０の露出部１８１の領域であり、右側が不連続部１８０の露出部１８１の上に形成されたオーバーコート層１７２の領域である。
図１７から分かるように、第２の実施例の成膜層構造体１０２では、オーバーコート層１７２を設けた後も気泡の発生がなかった。
【００４６】
第２の実施例の成膜層構造体１０２において、真空成膜層１６０の不連続部１８０の露出部１８１の全てを被覆するように、焼成形成中にガスを発生する材料を用いてオーバーコート層１７２を設けても気泡が発生しないのは、以下のような機構によるものと考えられる。
【００４７】
図１８は、本発明の第２の実施例の成膜層構造体１０２の構造を示す模式図である。図１８に表したように、基板２の上に凸部１５０が形成され、その段差において真空成膜層１６０の不連続部１８０が形成される。そして、不連続部１８０の一部を露出するように塗布成膜層１７０が形成される。さらに、露出された不連続部１８０の上にオーバーコート層１７２が形成されている。この際、オーバーコート層１７２中に発生したガス１９１は、矢印１９２で示されるように、真空成膜層１６０の不連続部１８０及び、塗布成膜層１７０とオーバーコート層１７２の界面を経由して外界に解放される。このように、発生したガス１９１はオーバーコート層１７２中に留まることがないため気泡が発生しない。このように、第２の実施例では、ガスが解放される経路を有しているため、オーバーコート層１７２としてガスが発生する材料を用いても、気泡が発生しない成膜層構造体１０２が得られる。
なお、図１７に示したように、塗布成膜層１７０とオーバーコート層１７２は重なり部分を有するように形成することができ、真空成膜層１６０が露出している部分がないため、非常に高い信頼性を得ることができる。
【００４８】
なお、成膜層構造体をサーマルヘッドに応用した場合、塗布成膜層１７０は、印刷対象物である紙と接触するため、平坦性や耐摩耗性などの点で、厳しい性能が要求される。このため、塗布成膜層１７０の材料として各種の制約を受ける。このような場合に、塗布成膜層１７０とは別にオーバーコート層１７２を設ける構造は、効果を発現する。すなわち、高い平坦性や高い耐摩耗性を要求される塗布成膜層１７０とは別にオーバーコート層１７２を設けることができ、これにより、平坦性や耐摩耗性などの機械的性能や熱的性能に関する要求とは別の要求性能を重視したオーバーコート層用の材料選択が可能となる。
【００４９】
なお、この真空成膜層１６０中の不連続部１８０は、図４に例示した電極５ａ及び５ｂによる凸部１５０に形成され、ガラス層３のかまぼこ状部３ａに形成されることは実質上ない。すなわち、不連続部１８０が形成されるのは、２つの不連続な界面から別々に成長した真空成膜層１６０が突き当たる部分で発生するものであり、ガラス層３のかまぼこ状部３ａは連続的になだらかに凹凸が変化する形状であるので、不連続部が実質上発生しない。また、図４に例示するように、かまぼこ状部３ａの上の、電極を有していない抵抗発熱体４だけの部分は、抵抗発熱体４の膜厚が薄いため、実質上の凸部とはならず、この部分では、この上に形成される塗布成膜層１７０の形成中に気泡を発生することが事実上ない。したがって、本発明においては、図４に示す、電極５ａ及び５ｂに示す実質上の凸部に形成された不連続部１８０の一部を露出する。
【００５０】
上に述べた本発明の第１及び第２の実施例においては、電極５ａ部の電気的接続のため、電極ａのパッド部５１１、５２１並びに電極配線部５１２及び５２２の少なくとも一部は、塗布成膜層１７０が形成されず、真空成膜層１６０の一部は露出されている。従って、上に述べた第１及び第２の実施例において、特に問題となるのは電極５ｂ部による凸部１５０の段差の不連続部１８０であり、第１及び第２の実施例のように、電極５ｂも含めた全ての凸部１５０において不連続部１８０を露出して塗布成膜層１７０を形成する。
【００５１】
以上、電極５ｂにより形成される凸部１５０の段差に起因した真空成膜層１６０の不連続部１８０による気泡の発生について述べたが、基板上に凹部がある場合での気泡発生も本発明によれば解決できる。すなわち、以上述べた本発明の成膜層構造体の説明において、凸部は凹部と読み替えることができる。
【００５２】
以下、基板上に凹部を有する場合についての本発明の第３の実施の形態及び、比較のために第２の比較例について述べる。
（第２の比較例）
ます、第２の比較例として、凹部を有する成膜層構造体を例にして、凹部がある成膜層構造体において気泡が発生する現象を説明する。
図１９（ａ）は、第２の比較例の成膜層構造体２０２の構造を示す断面図である。図１９（ａ）に示すように、基板２の上に抵抗発熱体４があり、その上に電極５ａが形成されており、この電極５ａにより凹部１５１が形成されている。この例の場合、凹部１５１は直径０．５ｍｍの円形である。この上に真空成膜層１６０が形成されており、上記凹部１５１の段差に不連続部１８０を有している。この上にさらに塗布成膜層１７０が形成されている。第２の比較例においては、この凹部１５１の全面を被覆するように塗布成膜層１７０が形成されている。
【００５３】
図１９（ｂ）は、第２の比較例の成膜層構造体２０２の構造を示す平面図である。図１９（ｂ）に示すように、第２の比較例においては、電極５ａによる凹部１５１の真空成膜層１６０の不連続部１８０の全てが塗布成膜層１７０によって被覆されている。
【００５４】
図１９（ｃ）は、第２の比較例の成膜層構造体２０２の光学顕微鏡写真である。（図１９（ａ）は、図１９（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図である）。図１９（ｃ）に示すように、第２の比較例では、不連続部１８０において気泡１９０が発生している。図１９（ｄ）は、第２の比較例の成膜層構造体２０２の光学顕微鏡写真であり、図１９（ｃ）の一部１５３を拡大した顕微鏡写真である。図１９（ｄ）に示したように、不連続部１８０において、多くの気泡１９０が発生している。このように、第２の比較例の基板２の上に凹部１５１を有する従来の成膜層構造体２０２では、気泡が発生した。
【００５５】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係わる成膜層構造体について説明する。
図２０（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係わる成膜層構造体１０３を有するサーマルヘッドの構造を示す断面図である。また、図２０（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係わる成膜層構造体１０３の構造を示す平面図である（真空成膜層１６０は図示せず）。図２０（ａ）及び（ｂ）に示すように、第３の実施形態に係わる成膜層構造体１０３は、凹部１５１の段差の真空成膜層１６０の不連続部１８０の一部が露出するように塗布成膜層１７０が形成されている。このような構造を有する本発明の第３の実施形態の成膜層構造体１０３は、気泡１９０が発生しなかった。この場合に気泡１９０が発生しない機構は、すでに図１３を用いて説明した通りである。
【００５６】
このように、基板２の上の凸部１５０と凹部１５１とは相対的なものであり、基板２の上の凸部１５０または凹部１５１によって生じる段差には真空成膜層１６０の不連続部１８０が同様に形成され、これにより同様に塗布成膜層１７０に気泡１９０が発生する。この両者に対して本発明は有効であり、本発明において、凸部１５０と凹部１５１とは互いに読み替えることができる。
【００５７】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係わる成膜層構造体について説明する。
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係わる成膜層構造体１０４を有するサーマルヘッド１の製造工程の各段階における断面図である。図２１（ｄ）に示すように、塗布成膜層１７０から露出された真空成膜層１６０の不連続部１８０の上に、オーバーコート層１７２が形成されている。このオーバーコート層１７２は、塗布成膜層１７０とは別の材料で形成されており、具体的には、スルーホール１０を介して電極５ａと電気的接続を行うボンディングワイヤー１５８を保護するために設けられる、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂により形成される。このような構造の成膜層構造体１００においては、塗布成膜層１７０及びオーバーコート層１７２中には気泡が発生せず、これにより、気泡がなく、信頼性の高い成膜層構造体１０４及びそれを有するサーマルヘッドが得られる。
【００５８】
（第５の実施の形態）
さらに、本発明の第５の実施の形態に係わる成膜層構造体について説明する。
図２２は、本発明の第５の実施の形態に係わる成膜層構造体１０５を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。図２２（ｃ）に表したように、塗布成膜層１７０は、電極５ｂの上部において、真空成膜層１６０の不連続部１８０の一部を露出し、隙間１７３ができるように、複数の領域で形成されている。この第５の実施形態では、塗布成膜層１７０の隙間１７３は細い幅で形成されているため、電極５ｂを実質的に充分保護することができ、かつ、塗布成膜層１７０中のガス１９１の解放経路を確保することができ、気泡の無い成膜層構造体１０５およびそれを有するサーマルヘッドが得られる。
【００５９】
（第６の実施の形態）
さらに、本発明の第６の実施の形態に係わる成膜層構造体について説明する。
図２３は、本発明の第６の実施の形態に係わる成膜層構造体１０６を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。図２３（ｃ）に表したように、塗布成膜層１７０が、電極５ｂの上部において、真空成膜層１６０の不連続部１８０の一部を露出し、隙間１７３ができるように、複数の領域で形成され、さらに、図２３（ｄ）に示すように、不連続部１８０の露出部の上に、オーバーコート層１７２が形成されている。このオーバーコート層１７２は、スルーホール１０部のボンディングワイヤー１５８を保護するために設けられる、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂により形成されている。この場合も、塗布成膜層１７０及びオーバーコート層１７２中には気泡が発生せず、かつ信頼性が非常に高い成膜層構造体１０６およびそれを有するサーマルヘッドが得られる。
【００６０】
以上にように、本発明の成膜層構造体及びその製造方法によれば、真空成膜層中の不連続部の少なくとも一箇所を露出するようにスクリーン版のパターンを変更しさえすればよく、その他の製造条件の改良(真空成膜方法の改良、塗布成膜の焼成方法の改良など）の必要がない。このため、気泡がない、高性能で高信頼性の成膜層構造体が安価に得られる。
【００６１】
なお、本発明において、塗布成膜層１７０として用いられる材料には、各種のものを使用することができる。例えば、ガラスペーストを用いた場合には、それに用いられるガラスフリットとして、各種の公知のものが使用でき、酸化物、窒化物など、または、これらの混合物から適宜選択して用いることができる。また、有機ビヒクルのバインダーとしては、エチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロース誘導体やイソデシルメタアクリレートなどの各種のアクリル系樹脂、またはこれらの混合物から適宜選択して用いることができる。また、溶剤としては、ジエチレングリコールモノエチエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２，２，４−トリメチル１，３−ヒドロキシペンチルイソブチレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、テトライソプロピルオルソチタネート、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエタノール、α−テルピネオール、イソプロピルアルコール、２−プロパノール、トルエン、シクロヘキサン、メチルエチルケトンなどの各種のアルコール系、グリコエーテル系、炭化水素系、ケトン、エステルなど各種の有機溶剤またはこれらの混合物から適宜選択される。また、ガラスペースト中にＡｌ２Ｏ３などからなるフィラーを含んでいる場合は、塗布成膜層１７０（保護層７）の耐摩耗性がさらに向上する。
【００６２】
また、上記の真空成膜層１６０には、各種のものが使用できる。例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯＮの他、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＡｌＯＮなどの酸化物及び窒化物、並びにこれらの混合物から適切に選択される。また、上記の実施例で述べたコンタクトホール１０は、フォトリソグラフィとエッチング技術によって形成することができる。このエッチングはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などのドライエッチングを用いてもよいし、ウエットエッチングでも良い、また、エッチング法ではなく、リフトオフ法により形成しても良い。
【００６３】
なお、上記の実施例において、サーマルプリンタヘッドをインクリボン方式のプリンタに適用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、インクリボンを用いない感熱式プリンタに適用してもよい。
【００６４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、上述した各具体例に限定されるものではない。他の構造を持つ成膜層構造体にも使うことができる。また、実施形態及び実施例の説明で述べられた各種の材料や・製造条件に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより、本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に含まれる。
【００６５】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたのも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に包含される。
【００６６】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる成膜層構造体の構造を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの素子構造を例示する部分断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの部分斜視図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの部分的な構造を模式的に例示する斜視図である。 （ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図６】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図８】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における平面図である。
【図９】本発明の第１の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの光学顕微鏡写真である。
【図１０】第１の比較例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図１１】第１の比較例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程に各段階における平面図である。
【図１２】（ａ）は、第１の比較例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの光学顕微鏡写真図である。（ｂ）は、図１２（ａ）のＢ−Ｂ線断面のＳＥＭ写真である。
【図１３】（ａ）は、本発明の第１の実施例の成膜層構造体の構造を示す模式図である。（ｂ）は、本発明の第１の比較例の成膜層構造体の構造を示す模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。
【図１５】本発明の第２の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における平面図である。
【図１７】本発明の第２の実施例の成膜層構造体を有するサーマルヘッドの光学顕微鏡写真である。
【図１８】本発明の第２の実施例の成膜層構造体の構造を示す模式図である。
【図１９】（ａ）は、第２の比較例の成膜層構造体の構造を示す断面図である。（ｂ）は、第２の比較例の成膜層構造体の構造を示す平面図である。（ｃ）は、第２の比較例の成膜層構造体の光学顕微鏡写真である。（ｄ）は、第２の比較例の成膜層構造体の光学顕微鏡写真である。
【図２０】（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係わる成膜層構造体の構造を示す断面図である。（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係わる成膜層構造体の構造を示す平面図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態に係わる塗布成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態に係わる塗布成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【図２３】本発明の第６の実施の形態に係わる塗布成膜層構造体を有するサーマルヘッドの製造工程の各段階における断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ サーマルヘッド
２ 基板
３ ガラス層
４ 抵抗発熱体
５ａ、５ｂ 電極
５１１、５２１ 電極のパッド部
５１２、５２２ 電極配線部
６ 腐食防止層
７ 保護層
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６ 成膜層構造体
１５０ 凸部
１５１ 凹部
１６０ 真空成膜層
１７０ 塗布成膜層
１７２ オーバーコート層
１８０ 不連続部
１９０ 気泡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面と側面とを有する段差が設けられた基体と、
前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように設けられた第１の層と、
前記第１の層の上に選択的に形成され、前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させる第２の層と、
を備えたことを特徴とする成膜層構造体。
【請求項２】
前記第１の層は、前記底面の上と、前記側面の上と、の間において不連続部を有することを特徴とする請求項１記載の成膜層構造体。
【請求項３】
前記第２の層は、塗布により形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜層構造体。
【請求項４】
前記第２の層は、第１の材料を塗布した後に焼成することにより形成され、
前記第１の材料は、焼成に際して気体を発生することを特徴とする請求項２記載の成膜層構造体。
【請求項５】
前記第１の材料は、無機材料と有機材料との混合物であることを特徴とする請求項４記載の成膜層構造体。
【請求項６】
前記第１の材料は、ガラスフリットと、バインダーと、有機溶媒と、を含むことを特徴とする請求項４記載の成膜層構造体。
【請求項７】
前記第１の層は、スパッタ法により形成されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の成膜層構造体。
【請求項８】
前記第１の層の前記露出された部分を覆うように形成された第３の層をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の成膜層構造体。
【請求項９】
基板の上に底面と側面とを有する段差を形成する工程と、
前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように第１の層を形成する工程と、
前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させるように、前記第１の層の上に第２の層を選択的に形成する工程と、
を備えたことを特徴とする成膜層構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の層の前記露出された部分を覆うように第３の層を形成する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載の成膜層構造体の製造方法。
【請求項１１】
基体と、
前記基体の上に設けられた電極と、
前記電極とその周囲の前記基体とを覆うように設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に選択的に形成され、前記電極及びその周囲の前記基体の上において前記絶縁層の一部をそれぞれ露出させる保護層と、
を備えたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項１２】
前記絶縁層の前記露出された部分を覆うように設けられたオーバーコート層をさらに備えたことを特徴とする請求項１１記載のサーマルヘッド。
【請求項１３】
基体の上に電極を形成する工程と、
前記電極とその周囲の前記基体とを覆うように絶縁層を形成する工程と、
前記電極及びその周囲の前記基体の上において前記絶縁層の一部をそれぞれ露出させるように、前記絶縁層の上に保護層を選択的に形成する工程と、
を備えたことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁層の前記露出された部分を覆うようにオーバーコート層を形成する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１３記載のサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１】
底面と側面とを有する段差が設けられた基体と、
前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように設けられた第１の層と、
前記第１の層の上に選択的に形成され、前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させる第２の層と、
を備えたことを特徴とする成膜層構造体。
【請求項２】
前記第１の層は、前記底面の上と、前記側面の上と、の間において不連続部を有することを特徴とする請求項１記載の成膜層構造体。
【請求項３】
前記第２の層は、塗布により形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜層構造体。
【請求項４】
前記第２の層は、第１の材料を塗布した後に焼成することにより形成され、
前記第１の材料は、焼成に際して気体を発生することを特徴とする請求項２記載の成膜層構造体。
【請求項５】
前記第１の材料は、無機材料と有機材料との混合物であることを特徴とする請求項４記載の成膜層構造体。
【請求項６】
前記第１の材料は、ガラスフリットと、バインダーと、有機溶媒と、を含むことを特徴とする請求項４記載の成膜層構造体。
【請求項７】
前記第１の層は、スパッタ法により形成されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の成膜層構造体。
【請求項８】
前記第１の層の前記露出された部分を覆うように形成された第３の層をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の成膜層構造体。
【請求項９】
基板の上に底面と側面とを有する段差を形成する工程と、
前記段差の前記底面と前記側面とを覆うように第１の層を形成する工程と、
前記段差の前記底面及び前記側面の上において前記第１の層の一部をそれぞれ露出させるように、前記第１の層の上に第２の層を選択的に形成する工程と、
を備えたことを特徴とする成膜層構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の層の前記露出された部分を覆うように第３の層を形成する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載の成膜層構造体の製造方法。
【請求項１１】
基体と、
前記基体の上に設けられた電極と、
前記電極とその周囲の前記基体とを覆うように設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に選択的に形成され、前記電極及びその周囲の前記基体の上において前記絶縁層の一部をそれぞれ露出させる保護層と、
を備えたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項１２】
前記絶縁層の前記露出された部分を覆うように設けられたオーバーコート層をさらに備えたことを特徴とする請求項１１記載のサーマルヘッド。
【請求項１３】
基体の上に電極を形成する工程と、
前記電極とその周囲の前記基体とを覆うように絶縁層を形成する工程と、
前記電極及びその周囲の前記基体の上において前記絶縁層の一部をそれぞれ露出させるように、前記絶縁層の上に保護層を選択的に形成する工程と、
を備えたことを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁層の前記露出された部分を覆うようにオーバーコート層を形成する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１３記載のサーマルヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図５】
【図９】
【図１２】
【図１７】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図５】
【図９】
【図１２】
【図１７】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−７６１６４（Ｐ２０１０−７６１６４Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４５２０４（Ｐ２００８−２４５２０４）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００１１３３２２）東芝ホクト電子株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００１１３３２２）東芝ホクト電子株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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