Способ создания термопечатающей головки

 

СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТЕРМОПЕЧАТАЮЩЕЙ ГОЛОВКИ, включающий последовательное нанесение на диэлектрическую, подложку резистивного -слоя, электропроводящего слоя, получение требуемого рисунка этих слоев, формирона-. ние маскирующего слоя на электропроводящем слое с образованием на последнем открытых участков, формирование реэистивных элементов, удаление маскирующего слоя, формирование защитного слоя MS оксида алюминия, о т личающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик и повышения качества печати , формирование защитного слоя осуществляют сквознь электролитическим окислением открь тых участков электропроводящего слоя в электролитах , растворяющих оксид материала электропроводящего слоя, и частичным электролитическим окислением рео зистивного слоя до достижения требуе СЛ мого номинала резисторов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(59 В 41 б 3 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3311032/28-12 (22) 25.06.81. (46) 07.02.84. Бюл. Ф 5 (7 2) В.A.Ëàáóíoâ, В.A.Ñoêoë и В.N.Ïàðêóí (71) Минский радиотехнический институт (53) 681.621(088.8) (56) 1. Патент Франции Р 2397941, кл. В 41 3 3/20, 1979

2. Патент Японии Р 55-7155, кл. В 41 J 3/20, 1980

3. Патент Японии Р 55-7154, кл. В 41 J 3/30, 1980 (прототип) (54)(57) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТЕРМОПЕЧАТАЮЩЕЙ ГОЛОВКИ, включающий последовательное Нанесение на диэлектрическую. подложку резистивного слоя, электропроводящего слоя, получение требуемого рисунка этих слоев, формирова-, ние маскирующего слоя на электропроводящем слое с образованием на последнем открытых участков, формирование реэистивных элементов, удаление маскирующего слоя, формирование защитного слоя иЗ оксида алюминия, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик и повышения качества печати, формирование защитного слоя осуществляют сквозным электролитическим окислением открытых участков электропроводящего слоя в электролитах, растворяющих оксид материала электропроводящего слоя, и частичным электролитическим окислением ре- зистивного слоя до достижения требу ф мого номинала резисторов.

1071456.Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в тонкопленочной технологии гибридных микросхем, в частности при изготовлении термопечатающих головок для печа ного вывода данных и построения графикон.

Известен способ создания тепловой печатающей головки, включающий нанесение на диэлектрическую подложку толстопленочных реэистивных элемен- 10 тон и электропроводящих электродов способом трафаретной печати t.11.

Недостатками данного способа являются низкое быстродействие обусловленное большой массой и тепловой инерционностью, а также неравномер-. ное качество печати, обусловленное трудностью получения единообразных резисторов.

Известен также способ создания тонкопленочной печатающей головки, включающий нанесение на диэлектрическую подложку резистивного слоя затем электропроводящего слоя, получение требуемого рисунка этих слоев, нанесение маскирующего слоя, травление незащищенных участков электропроводящего слоя и удаление маскирующего слоя 5 21.

Недостатками известного способа являются низкая надежность и износо- З0 стойкостЬ, обусловленная отсутствием защитного покрытия на резистинном сЛое, что приводит к его окислению, коррозии и. разрушению в процессе эКсплуатации, а также низкое каче- 35 ство печати, обусловленное отсутствием однородного и плотного контакта резисторов с бумагой при печатании.

Известен способ создания термо- 40 печатающей головки, включающий последовательное нанесение на диэлектрическую подложку резистинного слоя, электропроводящего слоя, получение требуемого рисунка этих слоев, формирование маскирующего слоя на элек- 45 тропроводящем слое с образованием на последнем открытых участков, формирование резистинных элементов, удаление маскирующего слоя, формирование защитного слоя из оксида алюми- 50 ния ГЭ).

Недостатком данного способа является то, что защитные слои лежат не только над резистивными элементами, но и над электропроводящими, что приводит к увеличению тепловой массы и инерционности термопечатающей головки, а также взаимному. тепловому влиянию соседних резисторов.

Кроме того, не обеспечивается одно- 60 родный и плотный контакт нагренаемых участков с бумагой при термопечатании. Все это вместе приводит к снижению качества печати и быстродействия голонки. 65

В случае создания локального защитного слоя только над резисторами необходимо для формирования каждого защитного слоя проводить операцию фотолитографии и избирательного химического травления с использованием агрессивных селективных транителей.

Применение таких химических травителей не позволяет получить носпроизводимые по площади защитные слои и номиналы резисторов из-за клина травления и воздействия травителей на нижележащие слои, что снижает качество печати термопечатающей головки.

Недостатком способа является так же различ.:е температурных коэффициентов растяжения как материалов защитных слоев, так и резистинного слоя, что приводит к возникновению механических напряжений н этих слоях и их растрескинанию при термоциклированин в процессе эксплуатации, что снижает надежность термопечатающей головки.

Пель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик головки и повью:ение качества печати.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу создания термопечатающей головки, включающему последовательное нанесение на диэлектрическую подложку резистивного слоя, электропронодящего слоя, получение требуемого рисунка этих слоев, формирование маскирующего слоя на электропроводящем слое с образованием на последнем открытых участков, формирование резистивных элементов, удаление маскирующего слоя, формирование защитного слоя из оксида алюминия,, формирование защитного слоя осуществляют сквозным электролитнческим окислением открытых участков электропронодящего слоя в электролитах, растворяющих оксид материала электропроводящего слоя, и частичным электролитическим окислением резистннного слоя до достижения требуемого номинала резисторов.

На фиг. 1-g изображены отдельные этапы создания тонкопленочной печатающей головки.

На диэлектрическую подложку 1

Гфиг. 1) наносят слой резистинного материала 2, затем слой электропроводящего материала 3, получают требуемый рисунок этих слоев (фиг.2), наносят маскирующий слой 4 (фиг.3), после чего анодным электролитическим окислением переводят открытые участки электропроводящего слоя полностью в окисел 5 (фиг. 43, а резистинного слоя частично н окисел 6 (фиг. 41 и удаляют маскирующий, слой (фиг. 5}, 1071456

Пример 3. На ситалловые подложки СТ-50-1 методом реактивного катодного распыления на постоянном 60 токе в атмосфере азота на установке

УРМЗ.279.013 наносят слой Тай. толщи" ной 1100 1, после чего наносят слой

А1 толщиной 1,5 мкм. После этого с .помощью стандартных методов фотоли- Я

Толщина наносимого резистивного слоя выбирается такой, чтобы после электролитического окисления толщи на, оставшегося резистивного слоя, соответствовала требуемому номиналу резистивного элемента. 5

Пример 1. На ситалловые подложки СТ50-1 методом электроннолучевого испарения наносят слой Та толщиной 1100 A затем слой A$ толщиной -1,5 мкм. Затем с помощью 30 стандартных методов фотолитографии формируют требуемый рисунок этих слоев, после чег, формируют фоторезистную маску и в электролитической ячейке с помощью потенциостата

П-5827,Н проводят сквозное анодное окисление открытых участков алюминия и частичное окисление слоя Та в электролите, содержащем смесь водных растворов 3%-ной щавелевой (Н Г y0q) и 0,6%-ной серной (Н S0 ) кислот.

Процесс анодирования проводят при температуре электролита 20 С, конечном напряжении формовки 100 В и плотности остаточного тока формовки -10 A/ñì . Толщина образующегося при этом окисла A1 0g 1,8 мкм, толщина Та О> - 1700 А, толщина резистивного слоя после анодирования

«400 А. Пример 2. На ситалловые 30 подложки СТ-50-1 методом ионноплазменного распыления в атмосфере аргона на установке УРМЗ.279.014 с комбинированной мишени наносят слой сплава ТаА1 с процентным со- 35 держанием А1 до 45 ат.% толщиной

1300 A затем наносят слой А1 толщи. ной 1,5 мкм. После этого с помощью стандартных методов фотолитографии формируют требуемый рисунок этих

v с л оoеeв, затем создают .фоторезистную маску и в электролитической ячейке с помощью потенциостата П-5827М проводят сквозное анодирование, окисление открытых участков алюминия частичное окисление слоя ТаА1 в 45 электролите, содержащем смесь водных растворов 3%-ной щавелевой (Н С О } и 0,6%-ной серной jH>SOq) кислот. ,Процесс анодного окисления проводят при температуре электролита 20 С, 50 конечном напряжении формовки 100 В и плотности остаточного типа формовки 10 A/ñì . Толщина образующегося слоя пористого окисла Ai>Oy

-1,8 мкм, толщина окисленного ТаА1 55

1600 А, толщина резистивного слоя

ТаА1 после анодного окисления 500 R. тографии формируют требуемый рису-. нок этих слоев затем создают фо/ торезистную маску и в электролитической ячейке с помощью потенциостата П-2827М проводят сквозное окисление открытых участков алюминия.и частичное окисление резистивного слоя TaN в электролите, содержащем смесь водных растворов

3%-ной щавелевой (Н С О„) и 0,6%-ной серной (H>SO<) кислот. Процесс анодного оксиления проводят при температуре электролита 20 С, конечном напряжении формовки 130 В и плотности остаточного тока формовки

10 A/ñì . Толщина образующегося слоя пористого окисла А1 О 1,8 мкм, толщина окисленного Та8 » »1800 Х, толщина резистивного слоя Тай пос-ле анодного окисления 500 Й.

Применение операции сквозного анодного окисления электропроводящего слоя и частичного окисления резистивного слоя приводит к формированию резистивных элементов, поверхность которых защищена двойным дит электрическим слоем, состоящим из плотного окисла материала резистивного слоя и оксила А1 О1 пористого типа материала электропроводящего слоя.

Окислы Та, ТаА1 и Тай, полученные электролитическим анодированием, при своей незначительной толщине (1500-2000 1) являются однородными, беспористыми, обладают высокими диэлектрическими и защитными свойствами и исключают возможность окисления и коррозии резистивного материала, повышают стабильность резисторов и следовательно, повышают надежность термопечатающей головки.

Окисный слой Ai

При анодном окислении алюминия ва счет того, что алюминий имеет ко эффициент объемного роста окисла > 1, происходит увеличение объема растущего окисла, поверхность которого образует выступы, что обеспечивает однородный и плотный контакт с термобумагой при печатании. Причем применение операции электролитического анодирования позволяет получать выступающие области защитного покрыTHR А 1 Q 03 В ОспрОизвОдимОй плОщади все зто вместе повышает как качество печати, так и быстродействие

Термопечатающей головки.

Близкие коэффициенты температурного расширения реэистнвного и за1071456

Фиг, 2

Составитель И. Тригуб

Редактор Г. Гербер ТехредМ.Гергель Корректор A. Зимокосов

Заказ 26/11 Тираж 369 Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Митных слоев, а также эластичность, слоя А3.цО, обусловленная его пористостью, исключает возможность растрескивания и разрушения этих слоев в процессе эксплуатации, что повышает. надежность термопечатающей головки.

Кроме того, применение операции анодного окисления позволяет провоl дить подгонку номиналов сопротивле- ния резисторов, что также повышает качество печати.

Таким образом, предложенный способ повышает быстродействие и надежность термопечатаюшей головки, а также качество печати . !