Способ создания термопечатающей головки

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНРЕСПУБЛИН) (11 3 20 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИЗОБРЕТЕНИЕТЕЛЬСТВУ ИСА ТОРСНОМУ л. Ф 5 В.А.Сокол й и ехническ ции Р 2379Р 55-7180 4,тип)МОПЕЧА- оследоварическую электро- требуР 55-71 0 (прот ДАНИЯ ТЕ чающийдиэлек о слоя лучение мо(54)(57) СПОСОБ СОВТАЮЩЕЙ ГОЛОВКИ, вклтельное Нанесение нподложку резистивнопроводящего слоя, п емого рисунка этих слоев, формирова-,ние маскирующего слоя на электропро водящем 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 щ и й с я 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- ф зистивного слоя до достижения требуфго номинала резисторов, 1071456Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в тонкопленочной технологии гибридных микросхем, в частности приизготовлении термопечатающих головокдля печаного вывода данных и построения графикон,Известен способ создания тепловойпечатающей головки, включающий нанесение на диэлектрическую подложкутолстопленочных реэистивных элемен Отон и электропроводящих электродовспособом трафаретной печати 111,Недостатками данного способа являются низкое быстродействие обусловленное большой массой и тепловой 15инерционностью, а также неравномер-.ное качество печати, обусловленноетрудностью получения единообразныхрезисторовИзвестен также способ созданиятонкопленочной 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 слоя21.Недостатками известного способаявляются низкая надежность и износостойкостЬ, обусловленная отсутствиемзащитного покрытия на резистинномсЛое, что приводит к его окислениюкоррозии и. разрушению в процессеэксплуатации, а также низкое качество печати, обусловленное отсутствием однородного и плотного контакта резисторов с бумагой при печатании.известен способ создания термопечатающей головки, включающий последовательное нанесение на диэлектрическую подложку резистинного слоя,электропроводящего слоя, получениетребуемого рисунка этих слоев, Формирование маскирующего слоя на электропроводящем слое с образованиемна последнем открытых участков, формирование резистинных элементов, удаление маскирующего слоя, формирование защитного слоя из оксида алюминия 13),1Недостатком данного способа является то, что защитные слои лежатне только над резистивными элементами, но и над электропроводящими,что приводит к увеличению тепловоймассы и инерционности термопечатающей головки, а также взаимному. тепловому влиянию соседних резисторов.Кроме того, не обеспечивается однородный и плотный контакт нагренаемых участков с бумагой при термопечатании. Все это вместе приводит кснижению качества печати и быстродействия голонки, 65 В случае создания локального зев щитного 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. 1-5 изображены отдельные этапы создания тонкопленочной печатающей головки. На диэлектрическую подложку 1 Гфиг. 1) наносят слой резистинного материала 2, затем слой электро- проводящего материала 3, получают требуемый рисунок этих слоев (фиг.2), наносят маскирующий слой 4 (Фиг.З), после чего анодным электролитическим окислением переводят открытые участки электропроводящего слоя полностью в окисел 5 (Фиг. 4), а резистинного слоя частично н окисел б (Фиг, 4) и удаляют маскирующимислой фиг. 5 .20 П р и м е р 3. На ситалловыеподложки СТ-1 методом реактивногокатодного распыления на постоянном 60токе в атмосфере азотана установкеУРМЗ.279.013 наносят слой Тай. толщи"ной 1100 1, после чего наносят слойА 1 толщиной 1,5 мкм. После этого с,помощью стандартных методов фотоли Толщина наносимого резистивногослоя выбирается такой, чтобы послеэлектролитического окисления толщина, оставшегося резистивного слоя,соответствовала требуемому номиналурезистивного элемента. 5П р и м е р 1. На ситалловыеподложки СТ 50-1 методом электроннолучевого испарения наносят слой Татолщиной 1100 А затем слой А 1 толщиной -1,5 мкм. Затем с помощью 10стандартных методов фотолитографииформируют требуемый рисунок этихслоев, после чег., формируют фоторезистную маску и в электролитическойячейке с помощью потенциостатаП,М проводят сквозное анодноеокисление открытыхучастков алюминияи частичное окисление слоя Та вэлектролите, содержащем смесь водныхрастворов 3-ной щавелевой (НГ О)и 0,6-ной серной (Я 50) кислот.Процесс анодирования проводятпри температуре электролита 20 фС, конечном напряжении Формовки 100 Ви плотности остаточного тока формовки -10А/см . Толщина образующегося при этом окисла А 10- 1,8 мкм,.толщина ТаО - 1700 А, толщина резистиного слоя после анодирования400 А,П р и м е р 2. На ситалловыеподложки СТ-1 методом ионноплазменного распыления в атмосфереаргона на установке УРМЗ.279.014с комбинированной мишени наносятслой сплава ТаА 1 с процентным содержанием А 1 до 45 ат.Ъ толшиной1300 А затем наносят слой А 1 толщи. ной 1,5 мкм. После этого с помощьюстандартных методов Фотолитографииформируют требуемый рисунок этих 40ч слоев, затем создают .Фоторезистнуюмаску и в электролитической ячейкес помощью потенциостата ПМпроводят сквозное анодирование,окисление открытых участков алюминиячастичное окисление слоя ТаА 1 в 45электролите, содержащем смесь водныхрастворов 3-ной щавелевой (НСО)и 0,6-ной серной (Н 0) кислот., Процесс а нодного окисления проводятпри температуре электролита 20 С,50конечном напряжении Формовки 100 Ви плотности остаточного типа формовки 10А/см. Толщина образующегося слоя пористого окисла А 10-1,8 мкм, толщина окисленного ТаА 1 551600 А, толщина резистивного слояТаА 1 после анодного окисления 500 Р. тографии формируют требуемый рисунок этих слоев затем создают Фо/торезистную маску и в электролитической ячейке с помощью потенциостата ПМ проводят сквозноеокисление открытых участков алюминия.и частичное окисление резистивного слоя Тай в электролите, содержащем смесь водных растворов3-ной щавелевой ,НСО 1 и 0,6 Ъ-нойсерной Н 0 кислот. Процессанодного оксиления проводят притемпературе электролита 20 С, конечном напряжении Формовки 130 В иплотности остаточного тока формовки10 ф А/см. Толщина Образующегосяслоя пористого окисла А 1 О 1,8 мкм,толщина окисленного Тай1800 Х,толщина резистивного слоя Тай пос ле анодного окисления 500 Й.Применение операции сквозногоанодного окисления электропроводящего слоя и частичного окисления резистивного слоя приводит к Формированию резистивных элементов, поверхность которых защищена двойным дитэлектрическимслоем, состоящим изплотного окисла материала резистивного слоя и оксила А 1 О 1 пористоготипа материала электропроводящегослоя,Окислы Та, ТаА 1 и Тай , полученные электролитическим анодированием,при своей незначительной толщине(1500-2000 Ф) 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 А 1 Г пористого типаимеет регулярчую ячейстую структуру,расположен только над нагреваемымирезисторами, т.е. имеет небольшуютепловую массу, что обеспечиваеткратковременный разогрев и быстроеостывание разогреваемых областей и,следовательно, повышается быстродействие термопечатающей головки и снижается потребляемая мощность.При анодном окислении алюминиява счет того, что алюминий имеет коэФфициент объемного роста окисла1,происходит увеличение объема растущего окисла, поверхность котооогообразует выступы, что обеспечиваетоднородный и плотный контакт стермобумагой при печатании. Причемприменение операции электролитического анодирования позволяет получатьвыступающие области защитного покрытия А 103 ВоспрОизвОдимОй площадиувсе зто вместе повышает как качество печати, так и быстродействиеТермопечатающей головки,Близкие коэффициенты температурного расширения реэистнвного и заТираж 369 осударствейного к лам изобретений и Москва, Ж, Рауш Па СССтийнаб.,писно ка ал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная щитных слоев, а также эластичность. слоя И 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 прово дить подгонку номиналов сопротивле-ния резисторов, что также повышаеткачество печати. Таким образом, предложенный спо соб повышает быстродействие и надежность термопечатаюшей головки, а также качество печати .