DE69907063T2

DE69907063T2 - Thermokopf

Info

Publication number: DE69907063T2
Application number: DE69907063T
Authority: DE
Inventors: Toshifumi Nakatani; Tomonari Nanbu; Satoru Sasaki; Takashi Shirakawa; Hirotoshi Terao; Shuuichi Usami
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1999-05-05
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: EP0955171A3; EP0955171B1; DE69907063D1; EP0955171A2; US6201558B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Thermoköpfe, die in Thermodruckern oder dergleichen montiert sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Besonderen auf einen Thermokopf, der einen Spannungsabfall in einer gemeinsamen Betriebselektrode unterdrücken und gleichmäßige Wärme entlang einer Anordnung von Thermokopfelementen erzeugen kann, die in der Nachbarschaft zu einem Ende des Substrates ausgebildet sind.
Ein Thermoaufzeichnungskopf, der in einem Thermodrucker montiert ist, weist im Allgemeinen eine Anordnung auf, oder eine Vielzahl von Anordnungen, wobei Heizelemente, die sich aus Heizwiderständen zusammensetzen, auf einem Substrat angeordnet sind. Wenn diese Heizelemente selektiv unter Strom gesetzt werden als Reaktion auf die Druckeingabeinformationen, färbt die durch die Elemente erzeugte Hitze eine Thermoaufzeichnungsblatt bzw. es beginnt ein Schmelzvorgang und Druckerfarbe wird von einem Druckerfarbband und dann auf einen leeres Blatt Papier oder auf eine Klarsichtfolie transferiert.
Die Zeichnung Fig. 15 zeigt einen herkömmlichen Thermokopf. Eine wärmeisolierende Schicht 112, die aus einer Glasmaterialsglasur besteht, ist über das gesamte wärmeabstrahlende Substrat 111 ausgebildet, welches sich aus einer Elektroisolierkeramik, wie beispielsweise Aluminiumoxid zusammensetzt. Ein Projektionsvorsprung 113, der aus der wärmeisolierenden Schicht 112 hervorragt, wird durch Ätzen oder dergleichen zur Nachbarschaft des Endes lila des wärmeabstrahlenden Substrats 111 ausgebildet. Eine erste gemeinsame Leitungsschicht 114a mit einer Dicke von etwa 1 um wird auf der gesamten wärmeisolierenden Schicht 112 durch Zerstäubungsprozess oder dergleichen ausgebildet. Die erste gemeinsame Leitungsschicht 114a besteht aus einem schweren, hitzeresistenten und einen hohen Schmelzpunkt aufweisenden Metall, wie beispielsweise aus Chrom, mit einer hohen Adhäsionsfähigkeit zur wärmeisolierenden Schicht 112. Die erste gemeinsame Leitungsschicht 114a weist zur Reduzierung des Widerstandes vorzugsweise eine umfangreiche Fläche und eine große Dicke von etwa 1 um auf. Außerdem ist eine zweite gemeinsame Leitungsschicht 114b auf der gesamten Oberfläche der ersten gemeinsamen Leitungsschicht 11a durch einen Zerstäubungsprozess aufgebracht. Die zweite gemeinsame Leitungsschicht 114 besteht aus einem Cermet, das ein Verbundstoff aus einem Metall und einer Isolierkeramik ist, wie beispielsweise Ta- SiO&sub2; (nachfolgend wird ein Tantal enthaltendes Cermet als ein "Ta-Cermet" bezeichnet).
Ein Streifenband einer Antioxidations-Abdeckschicht, die zum Projektionsvorsprung 113 angrenzt, ist zwischen dem Ende lila des wärmeabstrahlenden Substrats 111 und dem Projektionsvorsprung 113 der wärmeisolierenden Schicht 112 sowie auf der zweiten gemeinsamen Leitungsschicht 114b ausgebildet. Die zweite gemeinsame Leitungsschicht 114b wird auf etwa 700ºC erhitzt, so dass die zweite gemeinsame Leitungsschicht 114b über mehrere tausend Angström aus der Oberfläche thermisch oxidiert, davon ausgenommen ist der Abschnitt, der mit der Antioxidations-Abdeckschicht abgedeckt ist.
Der durch die Antioxidations-Abdeckschicht geschützte Abschnitt wird zum elektrischen Leitungsabschnitt 116. Die Antioxidations-Abdeckschicht wird entfernt, um den elektrischen Leitungsabschnitt 116 auf der ersten isolierenden Zwischenschicht 115a freizulegen.
Eine zweite isolierende Zwischenschicht 115b, die aus einer isolierenden Keramikschicht besteht, wie beispielsweise SiO&sub2;, wird auf der ersten isolierenden Zwischenschicht 115a durch einen Zerstäubungsprozess oder dergleichen aufgebracht. Dann wird eine Kontaktbohrung 115c in der zweiten isolierenden Zwischenschicht 115b ausgebildet, so dass der elektrische Leitungsabschnitt 116 von der zweiten isolierenden Zwischenschicht 115b freigelegt wird.
Eine darunter liegende gemeinsame Elektrode 117a, die aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wie beispielsweise Chrom, wird auf der zweiten isolierenden Zwischenschicht 115b so ausgebildet, damit der elektrische Leitungsabschnitt 116 abgedeckt wird. Eine Streifenbandanordnung, wobei diskrete Elektroden 118a darunter liegen, besteht aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie beispielsweise aus Chrom, wird auf der zweiten isolierenden Zwischenschicht 115b ausgebildet. Diese darunter liegenden diskreten Elektroden 118a liegen der gemeinsamen Elektrode 117a in einem vorbestimmten Abstand gegenüber, und zwar über dem Projektionsvorsprung 113.
Eine Vielzahl von Heizelementen 119, die aus einem Ta- Cermet bestehen, ist auf dem Streifenband der darunter liegenden diskreten Elektroden 118a vorgesehen und der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 117a. Folglich bildet jedes Heizelement 119 die Heizzone S1 zwischen der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 117a und der entsprechenden darunter liegenden diskreten Elektrode 118a.
Die darüber liegenden diskreten Elektroden 118b, die aus Aluminium oder Kupfer bestehen, werden mit den darunter liegenden diskreten Elektroden 118a durch die Heizbandelemente 119 verbunden. Die darüber liegenden diskreten Elektroden 118b erstrecken sich zum anderen Anschluss-Ende des wärmeabstrahlenden Substrats 111, welche zum Ende 111a entfernt liegen. Elektrische Energie wird an jede der darüber liegenden diskreten Elektroden 118 durch das andere Anschluss-Ende geliefert.
Eine darüber liegende gemeinsame Elektrode 117b, die aus Aluminium oder Kupfer besteht, wird auf den Heizbandelementen 119 so ausgebildet, damit sie der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 117a gegenüber liegt. Ferner ist eine Schutzschicht 120 mit einer Dicke von etwa 5 um über den Heizbandelementen 119, über der darüber liegenden gemeinsamen Elektrode 117b und über den darüber liegenden diskreten Elektroden 118b mittels eines Zerstäubungsprozesses oder dergleichen aufgebracht, ausgenommen ist davon der Anschlussabschnitt für einen äußeren Stromkreis. Die Schutzschicht 120 besteht aus einem Material, wie beispielsweise Sialon (einer Mischlösung aus einer Si-Al-O-N-Zusammensetzung) mit einer hohen Oxidationsbeständigkeit und Abriebfestigkeit.
Den darüber liegenden diskreten Elektroden 118b wird Energie zugeführt, welches auf den eingegebenen Druckinformationen basiert. Eine Stromzuführung von einer darüber liegenden diskreten Elektrode 118b erfolgt in die jeweils darunter liegende diskrete Elektrode 118a und dem jeweiligen Heizelement 119, und der Strom fließt dabei in die darunter liegende gemeinsame Elektrode 117a, in die darüber liegende gemeinsame Elektrode 117b, in den Leitungsabschnitt 116 sowie in die erste und zweite gemeinsame Leitungs-Zwischenschicht 114a und 115b in die Richtung des äußeren Stromkreises.
In einem typischen, herkömmlichen Thermokopf mit IC- Treibern wird im Allgemeinen ein glasiertes Aluminiumsubstrat verwendet, wobei das Glasmaterial auf einem wärmeabstrahlenden Substrat glasiert wird, welches aus Aluminiumoxid oder dergleichen besteht. Eine Vielzahl linearer Heizbandelemente ist in der Nachbarschaft zum Substrat-Ende angeordnet. Diese Heizbandelemente werden entsprechend den Aufzeichnungsinformationen selektiv mit Energie versorgt. Die in den Heizbandelementen erzeugte Wärme zeichnet Bildpunkte auf ein Thermoaufzeichnungspapier oder auf ein Normalpapier auf Grund eines Druckfarbtransfers von einem Thermotransfer-Farbband auf, das zwischen dem Thermokopf und dem Papier vorgesehen ist.
Die Begleitzeichnungen Fig. 16 und 17 zeigen jeweils eine Querschnittsansicht und eine Schaltplanansicht eines Hauptabschnittes eines weiteren herkömmlichen Thermokopfes. Eine Glaswärmeisolierungsschicht ist auf einem wärmeabstrahlenden Substrat 201 ausgebildet, welches aus einem isolierenden Keramikmaterial, wie beispielsweise aus glasiertem Aluminiumoxid, besteht. Die wärmeisolierungsschicht 202 weist einen Projektionsvorsprung 202a mit einem trapezförmigen Querbereich im Endabschnitt auf. Eine erste gemeinsame Leitungsschicht 203a, welche aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt und einer Dicke von etwa 1 um besteht, sowie eine zweite gemeinsame Leitungsschicht 203b, welche aus einem Cermet mit einem hohen Schmelzpunktmetall sowie SiO&sub2; und mit einer Dicke von etwa 1 um besteht, werden auf einer Wärmeisolierungsschicht 202 einschließlich des Projektionsvorsprungs 202a mittels eines Zerstäubungsprozesses oder dergleichen ausgebildet. Ein Antioxidations-Leitungsmetall, wie beispielsweise MoSi&sub2;, oder eine Antioxidations-Isolierungskeramik, wie beispielsweise SiO&sub2; mit einer Dicke von etwa 0,2 um wird auf der zweiten gemeinsamen Leitungsschicht 203b auf Grund eines Zerstäubungsprozesses ausgebildet. Das Antioxidationsmaterial wird geätzt, um eine Thermooxidations-Abdeckschicht 204 mit einem vorbestimmten Muster für die Bereitstellung von Kontaktbohrungen durch einen photolithografischen Ätzprozess auszubilden.
Das Substrat 201 wird auf etwa 600ºC bis 800ºC erhitzt, um eine erste Isolierungs-Zwischenschicht 205a auf dem freiliegenden Bereich der zweiten, gemeinsamen Leitungsschicht 203b durch thermische Oxidation auszubilden, welcher durch die Thermooxidations- Abdeckschicht 204 nicht abgedeckt ist. Eine zweite Isolierungs-Zwischenschicht 205b, die aus SiO&sub2; oder dergleichen besteht, wird auf der ersten Isolierungs- Zwischenschicht 205a ausgebildet. Eine derartige doppelschichtige Anordnung erhöht die Zuverlässigkeit der Zwischenschichtisolierung. Eine Kontaktbohrung 205c wird in der zweiten Isolierungs-Zwischenschicht 205b an der Stelle durch einen photolithografischen Ätzprozess ausgebildet, welche der Thermooxidations-Abdeckschicht 204 entspricht. Dabei wird ein Substrat, das mit der darüber gelagerten gemeinsamen Elektrode bereitgestellt wird, ausgebildet. Ein Elektrodenmaterial, das aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wie beispielsweise Molybdän, wird auf der zweiten Isolierungs-Zwischenschicht 205 auf Grund eines Zerstäubungsprozesses oder dergleichen, aufgebracht, und ein Elektrodenmuster für eine darunter liegende gemeinsame Elektrode 206 und die darunter liegenden diskreten Elektroden 207 wird mittels eines photolithografischen Ätzprozesses ausgebildet.
Eine Heizelementschicht, die aus Ta-SiO&sub2; oder dergleichen besteht, wird auf dem Elektrodenmuster aufgebracht. Die Heizelementschicht wird mittels eines photolithographischen Ätzprozesses geätzt, um eine Anordnung von Heizelementen 208 auszubilden, welche der Anzahl der Bildpunkte entspricht. Jede andere Elektrodenanordnung kann ebenso angewendet werden. Zum Beispiel werden Heizelemente 208 mit einem vorgegebenen Muster zuvor ausgebildet, wobei Chromelektroden auf den Heizelementen 208 aufgebracht werden.
Eine darüber liegende Elektrodenschicht aus Aluminium oder Kupfer mit einer Dicke von etwa 2 um wird auf den Heizelementen 208 zur Lieferung von elektrischer Energie ausgebildet. Da die vielschichtige, gemeinsame Elektrode an einer Seite der Heizelemente 208 zur Verfügung gestellt wird, ist an dieser Stelle keine darüber liegende gemeinsame Elektrode erforderlich. Folglich werden nur drei gemeinsame Anschlüsse 209 für die externe Verbindung zum Verbinden der ersten und zweiten gemeinsamen Leitungsschicht 203a und 203b an einen äußeren Stromkreis auf drei Kontaktbohrungen 205c ausgebildet, die an den beiden Enden und in der Mitte des Substrates 201 bereitgestellt werden (siehe Fig. 17).
Die darüber liegenden diskreten Elektroden 210 für das unabhängige Erhitzen der Heizelemente 208 werden auf der anderen Seite des Substrats 1 ausgebildet, und erste Schnittstellenkonsolen 210a für das Anschließen der IC- Treiber 211 werden an den Enden der Heizelemente 208 ausgebildet. Zweite Schnittstellenkonsolen 210b für das Anschließen der IC-Treiber 211 und der diskreten Anschlüsse 210c für die Verbindung an den äußeren Stromkreis werden ebenso dahingehend vorgesehen, damit eine Anordnung mit den gemeinsamen Anschlüssen 209 für die Verbindung an den äußeren Stromkreis ausgebildet wird. Diese Anschlüsse 209a und 210c sowie die Schnittstellenkonsolen 210a und 210b werden galvanisiert und an die IC-Treiber 211 und an eine flexible Leiterplattenschaltung (FPC) als äußerer Stromkreis mittels Kontaktlötung oder Kontaktschweißung angeschlossen.
Eine SiO&sub2; bzw. Sialon-Schutzschicht 212, die einen hohen Härtegrad und eine Dicke von etwa 5 um aufweist, wird auf den Heizelementen 208 und den darüber liegenden diskreten Elektroden 210 mittels eines Zerstäubungsprozesses ausgebildet, um Oxidation und Abrieb dieser Einheiten und Elektroden zu verhindern. Die Schutzschicht 212 bedeckt im Wesentlichen die gesamte Fläche, ausgenommen sind die Anschlüsse 209a und 210c sowie die Schnittstellenkonsolen 210a und 210b. Nach der Anschlussarretierung wird das Substrat 201 mittels eines Zerteilungsprozesses getrennt, um Blockthermoköpfe auszubilden.
In einem Thermodrucker, der einen herkömmlichen Thermokopf verwendet, werden die darüber liegenden diskreten Elektroden 210 über die jeweiligen IC-Treiber mit Energie versorgt, welches auf Aufzeichnungssignale basiert, um diese Heizelemente 208 des Thermokopfes selektiv aufzuheizen. Die aufgeheizten Heizelemente 208 transferieren Druckfarbe eines Thermotransfer-Farbbandes (welches nicht in der Zeichnung dargestellt ist) auf ein Aufzeichnungsblatt bzw. färbt ein Thermoaufzeichnungsblatt auf einer Druckwalze (nicht dargestellt in der Zeichnung), um ein Aufzeichnungsbild auszubilden.
In einem derartigen herkömmlichen Thermokopf muss die erste gemeinsame Leitungsschicht 114a aus Chrom eine umfangreiche Dicke oder einen großen Bereich aufweisen, um den Widerstand reduzieren zu können und folglich, um den gemeinsamen Spannungsabfall in der gemeinsamen Elektrodenschicht zu reduzieren, welcher zu einem Qualitätsverlust des gedruckten Bildes führen würde.
Wenn die Dicke der ersten gemeinsamen Leitungsschicht 114a, die sich aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt zusammensetzt, wie beispielsweise aus Chrom, umfangreich ist, zum Beispiel 1 um, weist die Schicht, die auf Grund eines Zerstäubungsprozesses ausgebildet ist, unweigerlich eine große Eigenspannung im Verhältnis zur Dicke auf Grund der großen Zugspannungsbelastung auf. Folglich verringert sich die Zwischenflächen-Verbindungskontaktstärke zwischen der ersten gemeinsamen Leitungsschicht 114a und der wärmeisolierenden Schicht 112 auf Grund der thermischen Oxidation bei hohen Temperaturen zur Ausbildung der ersten isolierenden Zwischenschicht sowie im nachfolgenden Schritt durch thermische Auswirkungen während einer Hochvakuumbehandlung unter hohen Temperaturen, die zur Stabilisierung der Heizelemente 119 ausgeführt wird, sowie durch mechanische Auswirkungen in den nachfolgenden Schritten. Das führt dazu, dass sich die Qualität und das Ergebnis der Thermokopfprodukte verschlechtert.
Wenn die gemeinsamen Leitungsschichten 114a und 114b im Wesentlichen über dem gesamten wärmeabstrahlenden Substrat 111 ausgebildet werden, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit der unzureichenden Isolierung zwischen den gemeinsamen Leitungsschichten 114a und 114b und der darüber liegenden diskreten Elektroden 18b auf Grund der Defekte in den isolierenden Zwischenschichten 11% und 115b in einer Verhältnismäßigkeit zum Bereich der gemeinsamen Leitungsschichten 114a und 114b, was zu einer Verschlechterung in Qualität und Ergebnis der Thermokopfprodukte führt.
Da eine erste gemeinsame Leitungsschicht 114a aus Chrom mit einer beträchtlichen Dicke von 1 um und einer hohen thermischen Leitfähigkeit unter der Heizzone S1 vorhanden ist, gibt die erste gemeinsame Leitungsschicht 114a die in der Heizzone S1 erzeugte Wärme ab und entweicht. Folglich kann die Heizzone S1 nicht schnell genug erwärmt werden, und die Qualität des gedruckten Bildes verschlechtert sich auf Grund der reduzierten thermischen Druckleistung.
Da die erste gemeinsame Leitungsschicht 114a und die zweite gemeinsame Leitungsschicht 114b über dem gesamten wärmeabstrahlenden Substrat 111 ausgebildet werden, werden die erste und die zweite gemeinsame Leitungsschicht 114a und 114b erst am Ende 111a des wärmeabstrahlendes Substrates 111 freigelegt. Das führt zu dem Ergebnis, dass Unterbrechungen und Kurzschluss an den externen Einheiten auftreten.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, werden drei Kontaktabschnitte als gemeinsame Anschlüsse 209 für den Anschluss des äußeren Stromkreises und der gemeinsamen Leitungsschichten 203a und 203b an beiden Enden des Substrats und in der Mitte der Anordnung der Heizelemente 208 bereitgestellt. Folglich weisen die gemeinsamen Anschlüsse 203a und 203b zwischen dem gemeinsamen Anschluss 209 für die Verbindung des äußeren Stromkreises und den Heizelementen 208 unweigerlich eine große Länge L auf, und die Strompfadlängen an die Heizelemente 208 sind zueinander unterschiedlich.
Andererseits bestehen die gemeinsamen Leitungsschichten 203a und 203b aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt und besitzen einen größeren spezifischen elektrischen Widerstand als Aluminium oder Kupfer. Da die Entfernungen zwischen den Heizelementen 208 und der gemeinsamen Anschlüsse 209 für die Verbindung des äußeren Stromkreises zueinander unterschiedlich sind, sind die spezifischen elektrischen Widerstände der gemeinsamen Elektrode bezüglich der Heizelemente 208 ebenso zueinander unterschiedlich. Somit besitzt die Anordnung dieser Heizelemente keine einheitliche Temperaturverteilung, welche aber für eine gleichmäßige Aufzeichnungsdichte kennzeichnend ist. Wenn die Dichte der gemeinsamen Leitungsschichten sich erhöht, um ein derartiges Problem lösen zu können, besitzt der Hartauflagenbelag, der aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt zusammengesetzt ist, eine große Zugspannung, welche Produktionsdefekte hervorrufen kann, wie beispielsweise Zwischenschichtenteilung, was zu einer Verschlechterung in Qualität und Ergiebigkeit führt.
Wenn die gemeinsamen Leitungsschichten eine Dickmetallschicht enthalten, entweicht die in den Heizelementen erzeugte Wärme durch die Metallschicht ohne Weiteres. Folglich besitzt der Thermokopf einen niedrigen thermischen Wirkungsgrad.
Beispiele herkömmlicher Thermoköpfe und nähere Beschreibungen dazu können beispielsweise in den Patentanmeldungen JP-A-10100450 und JP-A-9123504 (in den Oberbegriffen der Patentansprüche 2 und 4) festgestellt werden.
Demzufolge ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Thermokopf zur Verfügung zu stellen, der keine unzureichende Kontaktverbindung der gemeinsamen Leitungsschichten auf Grund von Auflagenspannungen verursacht, und der einen hohen thermischen Wirkungsgrad besitzt.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es einen Thermokopf mit: einem wärmeabstrahlenden Substrat, einer darauf aufgebrachten wärmeisolierenden Schicht, einer darauf aufgebrachten gemeinsamen Leitungsschicht, die einen dünnen Bereich und einen dicken Bereich besitzt, wobei der dünne Bereich zum Reduzieren der Wärmeabstrahlung von der gemeinsamen Leitungsschicht und der dicke Bereich zum Reduzieren des Widerstandes der gemeinsamen Leitungsschicht dient, wobei der dünne Bereich der gemeinsamen Leitungsschicht ein einen hohen Schmelzpunkt aufweisendes Metall mit einem Schmelzpunkt von 1.500ºC oder darüber besitzt, welches Metall aus der aus Chrom, Molybdän, Titan, Zirkonium, Tantal, Niob, Wolfram und Hafnium bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und wobei der dicke Bereich der gemeinsamen Leitungsschicht ein leitendes Metall mit einem spezifischen Widerstand von 1 · 10&supmin;&sup7; Ω oder geringer besitzt, welches Metall aus der aus Aluminium, Kupfer, Gold und Nickel bestehenden Gruppe ausgewählt ist; einer darauf aufgebrachten isolierenden Zwischenschicht, einer Vielzahl von Heizelementen, die auf der isolierenden Zwischenschicht vorgesehen sind, wobei jedes Heizelement ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; einer gemeinsamen Elektrode, die mit dem ersten Ende eines jeden Heizelementes verbunden ist, so dass die Heizelemente miteinander über die gemeinsame Elektrode verbunden sind, die mit der gemeinsamen Leitungsschicht über eine in der isolierenden Zwischenschicht gebildeten Kontaktbohrung elektrisch verbunden ist; und einer Vielzahl diskreter Elektroden, die mit den zweiten Enden der Heizelemente verbunden sind und sich zu einem Anschlussabschnitt zum Liefern externer elektrischer Energie zum unabhängigen Speisen der Heizelemente erstrecken; wobei der dicke Bereich Flächen der gemeinsamen Leitungsschicht unmittelbar unterhalb der Vielzahl der diskreten Elektroden und der dünne Bereich Flächen der gemeinsamen Leitungsschicht unmittelbar unterhalb der Heizelemente aufweisen.
Bei dem Thermokopf mit der vorstehend genannten Anordnung besitzt der Bereich unmittelbar unterhalb der Heizelemente einen hohen Strömungswiderstand und verhindert eine unerwünschte Wärmeentweichung, was zu einem verbesserten thermischen Wirkungsgrad führt. Außerdem kann die gemeinsame Leitungsschicht mit diesem niedrigen Widerstand den Spannungsverlust in dieser Schicht reduzieren und trägt daher zu einer gleichmäßigen Erwärmung der Heizelemente bei.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Thermokopf bereitgestellt mit: einem wärmeabstrahlenden Substrat und einer darauf aufgebrachten, wärmeisolierenden Schicht, einer darauf gebildeten gemeinsamen Leitungsschicht, einer darauf gebildeten isolierenden Zwischenschicht, die Kontaktbohrungen aufweist, einer Vielzahl von Heizelementen, die auf der isolierenden Zwischenschicht aufgebracht sind, einer Vielzahl diskreter Elektroden, die mit den Heizelementen unabhängig voneinander verbunden sind, diskreten Anschlüssen zur externen Verbindung, einer Vielzahl von IC-Treibern, die mit den diskreten Elektroden und den diskreten Anschlüssen verbunden sind, einer gemeinsamen Elektrode, die mit einem Ende jedes Heizelementes verbunden ist und die gemeinsame Leitungsschicht mit den Heizelementen über die Kontaktbohrungen elektrisch verbindet sowie die Heizelemente miteinander verbindet, und einer gemeinsamen Anschlussklemme für die externe Verbindung, welche mit der gemeinsamen Leitungsschicht verbunden ist, wobei alle Elemente und Schichten auf dem wärmeabstrahlenden Substrat ausgebildet sind; wobei die gemeinsame Leitungsschicht mit der gemeinsamen Klemme über die Kontaktbohrungen elektrisch verbunden ist, die in der Nachbarschaft zum Kantenbereich der Heizelemente nahe der Vielzahl der IC-Treiber vorgesehen sind; dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Leitungsschicht nur in der Nachbarschaft der Heizelemente ausgebildet ist.
Eine derartige Anordnung kann die Stormpfadlänge in der gemeinsamen Leitungsschicht zwischen der gemeinsamen Klemme für die externe Verbindung und den Heizelementen beträchtlich reduzieren. Da die gemeinsame Leitungsschicht einen niedrigen Widerstand aufweist, besitzen die Heizelemente gleichmäßige Heizeigenschaften, selbst dann, wenn die Dicke der gemeinsamen Leitungsschicht reduziert wird.
Es ist von Vorteil, wenn sich die gemeinsame Klemme für die externe Verbindung in die Nachbarschaft zum Ende des wärmeabstrahlenden Substrats erstreckt. Folglich besitzt die gemeinsame Leitungsschicht einen gleichmäßigeren Widerstand im Hinblick auf die Heizelemente. Die Heizelemente weisen eine gleichmäßige Wärmetemperaturverteilung auf, welche für die gleichmäßige Aufzeichnungsdichte kennzeichnend ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Thermokopf bereitgestellt mit: einem wärmeabstrahlenden Substrat und einer darauf aufgebrachten wärmeisolierenden Schicht, einer darauf gebildeten gemeinsamen Leitungsschicht, einer darauf gebildeten isolierenden Zwischenschicht, die Kontaktbohrungen aufweist, einer Vielzahl von Heizelementen, die auf der isolierenden Zwischenschicht aufgebracht sind, einer Vielzahl diskreter Elektroden, die mit den Heizelementen unabhängig voneinander verbunden sind, mit diskreten Anschlüssen zur externen Verbindung, einer Vielzahl und IC- Treibern, die mit den diskreten Elektroden und den diskreten Anschlüssen verbunden sind, einer gemeinsamen Elektrode, die mit einem Ende jedes Heizelementes verbunden ist und die gemeinsame Leitungsschicht mit den Heizelementen über die Kontaktbohrungen elektrisch verbindet sowie die Heizelemente miteinander verbindet, und mit einer gemeinsamen Klemme zur externen Verbindung, die mit der gemeinsamen Leitungsschicht verbunden ist, wobei alle Elemente und Schichten auf dem wärmeabstrahlenden Substrat ausgebildet sind, wobei die gemeinsame Leitungsschicht mit der gemeinsamen Klemme über die Kontaktbohrungen elektrisch verbunden ist, die in der Nachbarschaft eines Kantenbereichs der Heizelemente nahe der Vielzahl der IC-Treiber vorgesehen sind; dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Elektrode eine Vielzahl von Schichten besitzt, und dass eine der Schichten ein leitendes Metall mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 1 · 10&supmin;&sup7; Ω oder geringer aufweist, wobei das Metall aus der aus Aluminium, Kupfer, Gold und Nickel bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Nach einer weiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Thermokopf bereitgestellt mit: einem wärmeabstrahlenden Substrat, einer darauf gebildeten wärmeisolierenden Schicht, einer darauf gebildeten gemeinsamen Leitungsschicht, einer darauf gebildeten isolierenden Zwischenschicht, einer Vielzahl von Heizelementen, die auf der isolierenden Zwischenschicht gebildet sind, mit einer gemeinsamen Elektrode, die mit einem Ende eines jeden Heizelementes verbunden ist, wobei die Heizelemente miteinander über die gemeinsame Elektrode verbunden sind, und mit einer Vielzahl diskreter Elektroden, die mit den anderen Enden der Heizelemente verbunden sind, wobei die gemeinsame Elektrode mit der gemeinsamen Leitungsschicht über eine Kontaktbohrung, die in der isolierenden Zwischenschicht vorgesehen ist, elektrisch verbunden ist, wobei die gemeinsame Leitungsschicht eine Vierschichtkonfiguration aufweist, bei welcher eine erste gemeinsame Leitungsunterschicht aus einem Cermet besteht, das auf der wärmeisolierenden Schicht gebildet ist, eine zweite gemeinsame Leitungsunterschicht ein Metall besitzt, eine dritte gemeinsame Leitungsunterschicht ein Metall besitzt, und eine vierte gemeinsame Leitungsunterschicht mit einem darauf gebildeten Cermet umfasst, wobei entweder die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht oder die dritte gemeinsame Leitungsunterschicht nur in der Nachbarschaft der Heizelemente an der Seite der diskreten Elektroden vorgesehen ist.
Vorzugsweise besteht die erste gemeinsame Leitungsunterschicht aus einem Ta-Cermet, die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht aus Chrom, die dritte gemeinsame Leitungsunterschicht aus Chrom und die vierte gemeinsame Leitungsunterschicht besteht aus einem Ta- Cermet.
Vorzugsweise weist die erste gemeinsame Leitungsunterschicht eine Dicke von etwa 0,1 um auf, die zweite oder die dritte gemeinsame Leitungsunterschicht, die nur in der Nachbarschaft der Heizelemente an der Seite der diskreten Elektrode vorgesehen ist, besitzt eine Dicke von etwa 1 um, die andere gemeinsame Leitungsunterschicht besitzt eine Dicke von etwa 0,2 um und die vierte gemeinsame Leitungsunterschicht weist eine Dicke von etwa 1 um auf.
In einer derartigen Anordnung fungiert die erste gemeinsame Leitungsunterschicht als Adhäsionsschicht zwischen der zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht und der wärmeisolierenden Schicht. Ebenso funktioniert die zweite oder dritte gemeinsame Leitungsunterschicht als Adhäsionsschicht für die vierte gemeinsame Leitungsunterschicht. Die gemeinsame Leitungsschicht widersetzt sich einer Teilungstrennung auf Grund der Wärmeauswirkungen in den Hitzebehandlungsschritten und der mechanischen Auswirkung in den Produktionsschritten, was zu einer Verbesserung in Qualität und Ergiebigkeit der Produkte führt.
Die Wärmeleistung wird weiter verbessert auf Grund der Reduzierung der Dicke der gemeinsamen Leitungsschicht in nur einem Bereich unterhalb der Heizelemente.
In der gleichen Konfiguration kann auch die Dicke der zweiten und dritten gemeinsamen Leitungsunterschichten ausgebildet werden. Folglich besitzt die gemeinsame Leitungsschicht einen niedrigen elektrischen Widerstand, der keinen Spannungsabfall in den Heizelementen verursacht. Das führt zu einem gleichmäßigen Ergebnis in der Druckdichte.
Da bei dieser Konfiguration die Fläche der zweiten oder dritten gemeinsamen Leitungsunterschicht reduziert werden kann, kann auch die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen der gemeinsamen Leitungsschicht und den diskreten Elektroden auf Grund von Defekten in der isolierenden Zwischenschicht reduziert werden, was zu einer Verbesserung in Qualität und Ergiebigkeit der Produkte führt.
Nun werden erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben - aber nur anhand von Beispielen - unter Bezug auf die zugehörigen Begleitzeichnungen, welche zeigen:
Fig. 1 ist eine Grundrissansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Thermokopfes nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Längsschnittrissansicht, entnommen entlang der Linie II-II aus Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Grundrissansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Thermokopfes nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, entnommen entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, entnommen entlang der Linie V-V aus Fig. 3.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht eines Thermokopfes, welcher ein Substrat mit einer Glasurschicht in Abänderung zum zweiten Ausführungsbeispiel aufweist.
Fig. 7 ist eine Grundrissansicht, welche den Schritt zur Ausbildung einer wärmeisolierenden Schicht in einem Produktionsprozess für den dargestellten Thermokopf aus Fig. 3 zeigt.
Fig. 8 ist eine Grundrissansicht, welche den Schritt zur Ausbildung einer Leitungsschicht an einer Heizelementseite in einem Produktionsprozess für den dargestellten Thermokopf aus Fig. 3 zeigt.
Fig. 9 ist eine Grundrissansicht, welche den Schritt zur Ausbildung einer Leitungsschicht an einer Elektrodenanschlussseite in einem Produktionsprozess für den dargestellten Thermokopf aus Fig. 3 zeigt.
Fig. 10 ist eine Grundrissansicht, welche den Schritt zur Ausbildung einer isolierenden Zwischenschicht in einem Produktionsprozess für den dargestellten Thermokopf aus Fig. 3 zeigt.
Fig. 11 ist eine Grundrissansicht, welche den Schritt zur Ausbildung eines Anschlussabschnittes an der Heizelementseite sowie einen Anschlussabschnitt an der Elektrodenanschlussseite in einem Produktionsprozess für den dargestellten Thermokopf aus Fig. 3 zeigt.
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Thermokopfes nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 ist eine Grundrissansicht des Hauptabschnittes des in Fig. 12 dargestellten Thermokopfes.
Fig. 14 ist eine Fertigungsablaufdiagramm der Produktionsschritte des in Fig. 12 dargestellten Thermokopfes.
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht des Hauptabschnittes eines herkömmlichen Thermokopfes.
Fig. 16 ist eine Längsschnittrissansicht eines herkömmlichen Thermokopfes, entnommen entlang der Linie XVI-XVI aus Fig. 17; und
Fig. 17 ist eine Grundrissansicht, welche der in Fig. 16 dargestellten Querschnittsansicht entspricht.
Ein erstes Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische Grundrissansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Thermokopfes mit einer gemeinsamen Leitungsschicht nach der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 ist eine Längsschnittrissansicht, entnommen entlang der Linie II-II aus Fig. 1. In diesen Zeichnungen wird eine wärmeisolierende Schicht 12 mit einem trapezförmigen Projektionsvorsprung 12a aus einem wärmeabstrahlenden Substrat 11, welches aus einem Keramikmaterial besteht, wie beispielsweise glasiertes Aluminiumoxid, in der Nachbarschaft zu einem Substrat-Ende mittels eines Ätzprozesses oder dergleichen ausgebildet, wie zum Beispiel in den in Fig. 16 und 17 dargestellten herkömmlichen Thermoköpfen. Eine erste gemeinsame Leitungsschicht 13a, welche aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wie beispielsweise aus Chrom, und eine Dicke von etwa 0,3 um aufweist, ist auf der wärmeisolierenden Schicht 12 einschließlich des Projektionsvorsprungs 12a aufgebracht, und eine zweite gemeinsame Leitungsschicht 13b, welche aus einem Cermet mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wie beispielsweise Ta- SiO&sub2;, und eine Dicke von etwa 1 um aufweist, ist darauf auf Grund eines Zerstäubungsprozesses aufgebracht.
Eine thermische Oxidations-Abdeckschicht, welche aus einem Antioxidations-Leitungsmetall, wie beispielsweise MoSi&sub2; oder aus einem isolierenden Keramikmaterial besteht, wie beispielsweise SiO&sub2;, und eine Dicke von etwa 0,2 um aufweist, ist auf der zweiten gemeinsamen Leitungsschicht 13b auf Grund eines Zerstäubungsprozesses aufgebracht und auf Grund eines photolithografischen Ätzprozesses bemustert, um einen Wärmeoxidationsschutz 14 auszubilden, welcher zur Ausgestaltung der Zwischenschicht- Kontaktabschnitte an vorbestimmten Positionen zwischen der Anordnung der Heizelemente 14 und der Anordnung der IC- Treiber 21 angewendet wird.
Das wärmeabstrahlende Substrat 11, das mit dem Wärmeoxidationsschutz 14 vorgesehen ist, oxidiert thermisch bei einer Temperatur von 600 bis 800ºC in einer Sauerstoffumgebung, um eine isolierende Keramikoxidschicht als erste isolierende Zwischenschicht 15a mit einer Dicke von etwa 1 um auf der freigelegten Oberfläche der zweiten gemeinsamen Leitungsschicht 13b auszubilden.
Eine zweite isolierende Zwischenschicht 15b, welche aus einem isolierenden Keramikmaterial besteht, wie beispielsweise SiO&sub2;, und eine Dicke von etwa 2 um aufweist, wird auf der ersten isolierenden Zwischenschicht 15a aufgebracht. Die zweite isolierende Zwischenschicht 15b wird mittels eines photolithografischen Ätzprozesses geätzt, wobei gepufferter Fluorwasserstoff (BHF) verwendet wird, um die Kontaktbohrungen 15c an nicht oxidierenden Abschnitten auszubilden, die bei dem Wärmeoxidationsschutz 14 vorgesehen sind, so dass die zweite gemeinsame Leitungsschicht 13b, die aus Ta-SiO&sub2; besteht, freigelegt wird. Eine derartige Konfigurationsanordnung entspricht der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, jedoch ohne Wärmeoxidationsschutz 14. Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung kann angewendet werden, wenn der Wärmeoxidationsschutz 14 aus einem Antioxidations- Leitungsmetall, wie beispielsweise MoSi&sub2;, ausgestaltet wird.
Eine darunter liegende Elektrodenschicht, welche aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wie beispielsweise Molybdän, und eine Dicke von etwa 0,1 um aufweist, wird auf der freigelegten, zweiten gemeinsamen Leitungsschicht 13b auf Grund eines Zerstäubungsprozesses aufgebracht und wird dann auf Grund eines photolithografischen Ätzprozesses geätzt, um eine darunter liegenden gemeinsame Elektrode 16 und die diskreten Elektroden 17 auszubilden. Eine Heizelementschicht, welche aus Ta-SiO&sub2; besteht und eine Dicke von etwa 0,3 um aufweist, wird auf der darunter liegenden, gemeinsamen Elektrode 16 und den diskreten Elektroden 17 aufgebracht und dann mittels eines photolithografischen Ätzprozesses geätzt, um eine Anordnung von Heizelementen 18 auszubilden, welche auf der Heizelementschicht über dem Projektionsvorsprung 12a der wärmeisolierenden Schicht 12 auf dem wärmeabstrahlenden Substrat 11 ausgestaltet sind und welche der Anzahl der Bildpunkte entsprechen.
Eine darüber liegende, gemeinsame Elektrode 19 zur Lieferung von elektrischer Energie und die aus Aluminium oder Kupfer besteht sowie eine Dicke von etwa 2 um aufweist, ist auf den Heizelementen 18 in der Nachbarschaft zum Ende des Substrates 11 mittels eines Zerstäubungsprozesses aufgebracht. Die darüber liegende gemeinsame Elektrode 19 unterdrückt einen Fluktuationswechsel der Heiztemperatur der angrenzenden Heizelemente 18, obzwar diese Elektrode auch weggelassen werden könnte, ohne dass eine merkliche Qualitätsminderung in den Funktionsausführungen entsteht, da die gesamte gemeinsame Leitungsschicht 13, welche die erste und zweite gemeinsame Leitungsschicht 13a und 13b umfasst, als eine gemeinsame Leitungsschicht funktioniert.
In diesem Ausführungsbeispiel werden gemeinsame Anschlüsse 19a aus Aluminium oder Kupfer für die externe Verbindung, die aus einem Material mit einem geringen Widerstand bestehen, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, zwischen der Anordnung einer Vielzahl von Heizelementen 18 und der Anordnung der IC-Treiber 21 angeordnet und mit der zweiten gemeinsamen Leitungsschicht 13b über Kontaktbohrungen 15c elektrisch verbunden, die in der Nachbarschaft zur Anordnung der Heizelemente 18 ausgebildet sind und sich in Richtung zur Nachbarschaft des einen Endes des wärmeabstrahlenden Substrats 11 über offene Stellen zwischen zwei benachbarte IC-Treiber 21 und 21 erstrecken.
Die Kontaktbohrungen 15c in der zweiten isolierenden Zwischenschicht 15b erstrecken sich parallel zur Anordnung der Heizelemente 18 und sind in einer Entfernung von etwa 2 bis 3 mm zur Heizbandanordnung positioniert. Daher bilden diese Kontaktbohrungen 15c eine Anordnung mit gleichförmigem Muster. Das führt zu dem Ergebnis, dass die gemeinsame Leitungsschicht 13, welche die erste und zweite gemeinsame Leitungsschicht 13a und 13b umfasst, eine kleine Distanz (L) aufweist, welche den Widerstand der Stromeinspeisung und des Musterbereichs der gemeinsamen Leitungsschicht 13 minimiert. Demzufolge wird die Wahrscheinlichkeit von Defekten in der isolierenden Zwischenschicht reduziert und die Zuverlässigkeit verbessert.
Auf der anderen Seite der Heizelemente 18, die zu der darüber liegenden gemeinsamen Elektrode 19, zu den darüber liegenden Elektroden 20 und den diskreten Anschlüssen 20a für die externe Verbindung entfernt gelegen ist, werden die Heizelemente 18 für ein unabhängiges Speisen von elektrischer Energie ausgebildet. Verbindende Schnittstellenkonsolen für den IC-Treiber 21 werden an einem Ende einer jeden diskreten Elektrode 20 und an einem Ende eines jeden diskreten Anschlusses 20a ausgebildet.
Diese Anschlüsse 19a und 20a für die externe Verbindung werden galvanisiert und mit den IC-Treibern 21 und einer externen Leiterplattenschaltung (FPC) mittels Kontaktlötung oder Kontaktschweißung angeschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel werden die IC-Treiber 21 mittels Flip- Chip-Montage befestigt. Drahtanschluss-Montage kann aber ebenso zur Anwendung kommen.
Schutzschichten 22, welche aus SiO&sub2; oder Sialonkeramik bestehen und eine Dicke von etwa 5 um aufweisen, werden mittels eines Zerstäubungsprozesses auf den Oberflächen der Heizelemente 18 und der Elektroden 19 und 20 aufgebracht, um diese Elemente und Elektroden vor Oxidation und Abrieb zu schützen. Die Schutzschichten 22 werden aber nicht auf den IC-Treibern 21 und auf den Teilen der Anschlüsse 19a und 20a für die externe Verbindung der vorgenannten Elektroden 19 und 20 gebildet. Das Substrat 11 wird mittels eines Teilungsprozesses getrennt, um Blocklinien- Thermoköpfe auszubilden.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, weist die gemeinsame Leitungsschicht 13 des Linienthermokopfes in diesem Ausführungsbeispiel eine kleine Leitungsdistanz (L) auf, welche den Widerstand der Stromeinspeisung und den Musterbereich der gemeinsamen Leitungsschicht 13 minimiert.
Demzufolge wird die Wahrscheinlichkeit von Defekten in der isolierenden Zwischenschicht reduziert und die Zuverlässigkeit verbessert. Außerdem weisen die Heizelemente eine reduzierte Temperaturzerteilung auf und können somit eine Aufzeichnung von hoher Qualität erzielen, ohne dass eine Unregelmäßigkeit in der Aufzeichnungsdichte auftritt.
Bei dem Thermokopf nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung - wie vorstehend beschrieben - ist eine Vielzahl von Kontaktbohrungen für den elektrischen Anschluss der gemeinsamen Leitungsschicht und der gemeinsamen Anschlussklemme für die externe Verbindung vorzugsweise in der Nachbarschaft der Heizelemente vorgesehen als bei der Anordnung der IC-Treiber an der Seite der diskreten Elektrode. Folglich kann die Strompfadlänge der gemeinsamen Leitungsschicht zwischen der gemeinsamen Anschlussklemme für die externe Verbindung und der Heizelemente erheblich reduziert werden, was zu einer Reduzierung des elektrischen Widerstands in der gemeinsamen Leitungsschicht führt. Daher weist die Anordnung der Heizelemente eine gleichmäßige Temperaturverteilung trotz der kleinen Dicke der gemeinsamen Leitungsschicht auf. Demzufolge wird eine Aufzeichnung von hoher Qualität erzielt, ohne dass eine Unregelmäßigkeit in der Aufzeichnungsdichte auftritt. Außerdem ist die gemeinsame Leitungsschicht frei von unzureichender elektrischer Kontaktverbindung, die von einer Auflagenspannungsbelastung verursacht werden kann.
Da die Vielzahl von gemeinsamen Anschlüssen für die externe Verbindung, die an die gemeinsame Leitungsschicht angeschlossen ist, sich in die Nachbarschaft zum Ende des wärmeabstrahlenden Substrats im erfindungsgemäßen Thermokopf bei diesem Ausführungsbeispiel erstrecken, weist die gemeinsame Leitungsschicht einen gleichmäßigen Widerstand im Hinblick auf die Anordnung der Heizelemente auf. Folglich besitzt die Anordnung der Heizelemente eine gleichmäßige Temperaturverteilung, womit eine gleichmäßigere Aufzeichnungsdichte erzielt werden kann.
Da die gemeinsame Leitungsschicht nur in der Umgebung der Heizelemente beim Thermokopf in diesem Ausführungsbeispiel gebildet wird, wird die Fläche für die Bereitstellung der isolierenden Zwischenschicht erheblich reduziert. Folglich weist die isolierende Zwischenschicht eine geringere Defektanfälligkeit und eine erhöhte Zuverlässigkeit auf, was zu einer Verbesserung der Produktqualität und Produktergiebigkeit beiträgt.
Da eine Schicht einer gemeinsamen Elektrode viele Schichten aufweist, welche an die Heizelemente angeschlossen sind und welche aus einem Material mit einem geringen Widerstand ausgebildet ist, wie beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer, erhält die Anordnung der Heizelemente eine gleichmäßigere Temperaturverteilung. Da die Dicke der ersten gemeinsamen Leitungsschicht außerdem reduziert wird, wird die Qualität und Ergiebigkeit der Produkte erheblich verbessert.
Ein zweites Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen Fig. 3 bis 11 beschrieben. Fig. 3 zeigt einen Thermokopf 31 mit fünf Heizelementen 40, wobei die Anzahl der Heizelemente 40 im Vergleich zu der Anzahl der Heizelemente beim eigentlichen Thermokopf außerordentlich reduziert worden ist, um die Beschreibung hierzu vereinfachen zu können.
Unter Bezug auf Fig. 4 weist der Thermokopf 31 in diesem Ausführungsbeispiel ein beträchtlich flaches Substrat 34 auf. Das Substrat 34 besitzt einen Projektionsvorsprung 34a mit einem trapezförmigen Querschnitt in der Nähe zum rechten Substrat-Ende auf. Eine wärmeisolierende Schicht (Wärmereserveschicht) 35 ist auf dem Substrat 34 ausgebildet. Die wärmeisolierende Schicht 35 ist in erster Linie aus einem Glasmaterial mit einem hohen Schmelzpunkt zusammengesetzt, welches herkömmlich zur Anwendung kommt.
Eine gemeinsame Leitungsschicht 36 als gemeinsame Elektrode ist im Wesentlichen über die gesamte wärmeisolierende Schicht 35 ausgebildet und umfasst eine Leitungsschicht 37 an der Heizbandelementseite sowie eine Leitungsschicht 38 an der Elektrodenanschlussseite.
Die Leitungsschicht 37 erstreckt sich vom Ende, an dem die Heizelemente 40 vorgesehen sind (dem rechten Ende in Fig. 4) bis zum Ende des Elektrodenanschlusses und weist eine gleichmäßige Dicke von vorzugsweise etwa 0,15 um auf, um eine zufriedenstellende Wärmereaktion aufrechterhalten zu können. Da die Leitungsschicht 37 unter den Heizelementen 40 vorgesehen ist, welche auf hohe Temperaturen erhitzt werden, besteht sie aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, welches bei hohen Temperaturen nicht schmilzt, und weist einen Schmelzpunkt von 1.500ºC oder darüber auf. Beispiele von Metallen mit hohem Schmelzpunkt beinhalten Chrom, Molybdän, Titan, Zirkonium, Tantal, Niob, Wolfram und Hafnium. Die Ausdehnung der Leitungsschicht 37 in die Anordnungsrichtung der Heizelemente 40 (der Querrichtung in Fig. 3) ist etwas kleiner als der Ausdehnungsumfang des Substrats 34.
Die Leitungsschicht 38 erstreckt sich von der Nachbarschaft des Endes, an dem die diskreten Elektrodenanschlüsse 48 vorgesehen sind (der linken Seite in Fig. 4) bis zum oberen Abschnitt des linken Endes der Leitungsschicht 37. Die Leitungsschicht 38 besteht aus einem Metall mit einem niedrigen, spezifischen elektrischen Widerstand von 1 · 10&supmin; &sup7; Ω oder geringer. Beispiele eines derartigen Metalls sind Aluminium, Kupfer, Gold und Nickel. Die Dicke der Leitungsschicht ist sehr groß, das heißt, sie weist eine Bandbreite von 1,0 bis 3,0 um auf. Die Ausdehnung der Leitungsschicht 38 in die vertikale Richtung in Fig. 4 ist größer als die Ausdehnung der Leitungsschicht 37.
Eine isolierende Zwischenschicht 39 ist auf den Leitungsschichten 37 und 38 ausgebildet. Die isolierende Zwischenschicht 39 setzt sich aus einem Siliziumoxid oder Siliziumnitrid zusammen, um die Isolierung gewährleisten zu können. Die isolierende Zwischenschicht 39 weist eine Dicke von etwa 1,5 um auf.
Das Ende der isolierenden Zwischenschicht 39 an den Heizelementen ist als ein Verbindungsabschnitt 41 zur Heizbandelementseite freigelegt. Eine gemeinsame Elektrode 45, welche aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wie beispielsweise Molybdän, Chrom oder Titan, ist auf dem Verbindungsabschnitt 41 ausgebildet. Die darüber liegenden Heizelemente 40 sind mit der gemeinsamen Elektrode 45 verbunden. Daher wird die Leitungsschicht 37 mit den darüber liegenden Heizelementen 40 über den Verbindungsabschnitt 41 elektrisch verbunden. Der Verbindungsabschnitt 41 und die Leitungsschicht 37 sind im Wesentlichen im gleichen Bereich in die senkrechte Richtung ausgebildet, wie in der Begleitzeichnung Fig. 4 dargestellt ist.
Unter Bezug auf die Zeichnung Fig. 5 ist die Leitungsschicht 38 an den zwei Enden in die senkrechte Richtung, wie in der Begleitzeichnung Fig. 4 dargestellt ist, und an der Seite des Elektrodenanschlusses freigelegt, um die Verbindungsabschnitte 42 auszubilden. Die freigelegte Leitungsschicht 38 ist mit einem Metall abgedeckt, das eine hohe spezifische, elektrische Leitfähigkeit aufweist, wie beispielsweise Aluminium, um eine Anschlussverbindungselektrode 43 auszubilden. Das linke Ende der Anschlussverbindungselektrode 43 in Fig. 5 funktioniert als gemeinsame Anschlussklemme 44 für die externe Verbindung und ist mit einer Galvanisierungsschicht 44a bedeckt. Daher ist die Leitungsschicht 38 mit der gemeinsamen Anschlussklemme 44 elektrisch angeschlossen für die externe Verbindung über den Verbindungsabschnitt 42. Die Ta-SiO&sub2;-Heizelemente 40 sind auf der isolierenden Zwischenschicht 39 an der Stelle ausgebildet, an welcher der Projektionsvorsprung 34a vorgesehen ist. Eine vorgegebene Anzahl von Heizelementen 40, welche der Bildauflösung des Thermokopfes entspricht, ist in einer Reihe in die Querrichtung von Fig. 3 angeordnet.
Obzwar die gemeinsame Leitungsschicht 35 im Wesentlichen über der gesamten wärmeisolierenden Schicht 35 ausgebildet ist, können auch andere Konfigurationsanordnungen für die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommen, solange die Distanzen der Strompassagen zwischen den Heizelementen 40 und der gemeinsamen Anschlussklemme 44 für die externe Verbindung in etwa miteinander gleich lang bleiben.
Diskrete Elektroden 46, die aus einem leitfähigen Metall bestehen, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, sind auf der isolierenden Zwischenschicht 39 zur Nachbarschaft des linken Endes der Heizelemente 40, auf der linken Seite in Fig. 4, ausgebildet. Diskrete Verbindungselektroden 47, die aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt bestehen, wie beispielsweise Molybdän, Chrom oder Titan, sind unter dem rechten Ende der diskreten Elektroden 46 von Fig. 4 ausgebildet. Die anderen Enden der diskreten Verbindungselektroden 47 sind mit den Heizelementen 40 verbunden. Daher sind die Heizelemente 40 mit der diskreten Elektrode 46 elektrisch angeschlossen. Das linke Ende jeder diskreten Elektrode 46 von Fig. 4 funktioniert als diskreter Elektrodenanschluss 48 und weist einen galvanisierten, diskreten Anschlussabschnitt 48a auf.
Eine Schutzschicht 49 ist über den Heizelementen 40, den diskreten Elektroden 46, der gemeinsamen Elektrode 45, der diskreten Verbindungselektrode 47, der isolierenden Zwischenschicht 39, der Anschlussverbindungselektrode 43, der Leitungsschicht 37 und der wärmeisolierenden Schicht 35 ausgebildet, um diese Schichten vor Oxidation und Abrieb zu schützen. Die Schutzschicht 49 besteht aus einer Sialonkeramik oder einer Si-O-N-Verbindung, welche einen hohen Widerstand gegen Oxidation und Abrieb aufweist.
Das Substrat in der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das Si-Substrat beschränkt, mit dem der in Fig. 4 dargestellte Projektionsvorsprung 34a versehen ist. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, umfasst zum Beispiel ein Thermokopf 52 ein Flächenkeramiksubstrat 50 aus einer Glasurschicht, mit dem der Projektvorsprung 51 versehen ist.
Ein Verfahren zur Herstellung des Thermokopfes 31 nach der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der Begleitzeichnungen Fig. 7 bis 11 beschrieben. Wie bei herkömmlichen Herstellungsprozessen umfasst das Verfahren in diesem Ausführungsbeispiel die gleichzeitige Ausbildung einer Vielzahl von Thermoköpfen 31 auf einem großen Substrat 34 und die Teilung des Substrates 34 an den vorgegebenen Positionen.
Zunächst wird eine flache Siliziumplatte geätzt, um ein Substrat 34 mit einem Projektionsvorsprung 34a mittels eines herkömmlichen Substratausbildungsschrittes zu gestalten. Unter Bezug auf Fig. 7 wird eine wärmeisolierende Schicht 35 mit einer gleichmäßigen Dicke, die sich aus Siliziumoxiden und einem Übergangsmetall zusammensetzt, auf dem Substrat 34 mittels eines herkömmlichen Ausbildungsschrittes bezüglich einer wärmeisolierenden Schicht ausgestaltet.
Unter Bezug auf Fig. 8 wird eine Metallschicht mit einem hohen Schmelzpunkt und einer gleichmäßigen Dicke von etwa 0,15 um auf der wärmeisolierenden Schicht 35 auf Grund eines Zerstäubungsprozesses (einem Ausbildungsschritt bezüglich einer Elektrodenschicht an der Heizelementseite) gebildet. Das mit dem hohen Schmelzpunkt verwendete Metall weist einen Schmelzpunkt von 1.500ºC oder darüber auf. Beispiele für ein solches Metall sind Chrom, Molybdän, Titan, Zirkonium, Tantal, Niob, Wolfram und Hafnium. Die Metallschicht wird geätzt, um eine Leitungsschicht 37 an der Heizelementseite zu bilden. Es ist vorteilhafter, wenn der Peripherieumfang der Leitungsschicht 37 kleiner als der des Substrates 4 ist, damit ein unerwünschter Kurzschluss der Leitungsschicht 37 verhindert wird.
Unter Bezug auf Fig. 9 wird eine Metallschicht mit einer hohen Leitfähigkeit, das eine elektrische Leitfähigkeit von 1 · 10&supmin;&sup7; Ω oder geringer und eine Dicke von etwa 1 bis 3 um aufweist und sich aus Aluminium, Kupfer, Gold oder Nickel zusammensetzt, gleichmäßig auf der wärmeisolierenden Schicht 35 und der Leitungsschicht 37 an der Heizelementseite mittels eines Zerstäubungsprozesses aufgebracht und geätzt, um eine Leitungsschicht 38 an der Elektrodenanschlussseite auszubilden. Die Leitungsschicht 37 an der Heizelementseite und die Leitungsschicht 38 an der Elektrodenanschlussseite bilden eine gemeinsame Leitungsschicht 36 (ein Ausbildungsschritt bezüglich einer Elektrodenschicht an der Elektrodenanschlussseite).
Eine isolierende Zwischenschicht mit einem Verbindungsabschnitt an der Heizelementseite und Verbindungsabschnitte an der Elektrodenanschlussseite wird auf der Leitungsschicht 37 an der Heizelementseite und der Leitungsschicht 38 an der Elektrodenanschlussseite anhand des nachfolgenden Ausbildungsschrittes bezüglich einer isolierenden Zwischenschicht ausgebildet.
Unter Bezug auf Fig. 10 wird eine isolierende Zwischenschicht 39 mit einer Dicke von etwa 1,0 bis 3,0 um auf den gesamten Oberflächen der Leitungsschichten 37 und 38 mittels eines herkömmlichen Zerstäubungs- oder CVD- Prozesses gleichmäßig aufgebracht. Die isolierende Zwischenschicht 39 besteht zum Beispiel aus SiO&sub2; oder aus einer Si-O-N-Verbindung. Unter Bezug auf Fig. 11 wird ein Photoresistfilm über die gesamte Oberfläche der isolierenden Zwischenschicht 39 mittels eines Spin- Beschichtungsverfahrens oder dergleichen ausgebildet und unter Verwendung von BHF (gepuffertem Fluorwasserstoff) geätzt, um einen Verbindungsabschnitt 41 an einer vorgegebenen Position der Heizelementseite sowie die Verbindungsabschnitte 42 an den vorgegebenen Positionen der Elektrodenanschlussseite auszugestalten. Die Leitungsschichten 37 und 38 sind an den Verbindungsabschnitten 41 und respektive 42 freigelegt.
Unter nochmaligem Bezug auf Fig. 3 wird eine Wärmeschicht, welche aus Ta&sub2;N oder Ta-SiO&sub2; besteht und eine Dicke von etwa 0,3 um aufweist, mittels eines herkömmlichen Zerstäubungsprozesses oder dergleichen darauf gleichmäßig aufgebracht und mittels eines photolithografischen Ätzprozesses geätzt, um eine Anordnung von Heizelementen 40 in einer vorgegebenen Formel als Übertragungsfaktor auf die Anzahl der erforderlichen Bildpunkte auszubilden (Ausbildungsschritt eines Heizelementes). Eine Seite (die rechte Seite in Fig. 4) eines jeden Heizelements 40 ist in der Umgebung der freigelegten Leitungsschicht 37 an der Heizelementseite positioniert.
Ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie beispielsweise Molybdän, Chrom oder Titan wird mittels eines Zerstäubungsprozesses oder dergleichen aufgebracht und geätzt, um eine gemeinsame Elektrode 45 mit einem vorbestimmten Muster über den Heizelementen 40 und über der Leitungsschicht 37 an der Heizelementseite auszubilden (ein allgemein üblicher Elektroden-Ausbildungsschritt). Als nächstes wird ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie beispielsweise Molybdän, Chrom oder Titan mittels eines Zerstäubungsprozesses oder dergleichen aufgebracht und geätzt, um diskrete Verbindungselektroden 47 mit einem vorbestimmten Muster über den Heizelementen 40 und über den diskreten Elektroden 46, wie nachstehend beschrieben wird, auszubilden (ein Ausbildungsschritt bezüglich diskreter Verbindungselektroden).
Ein Metall mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, welches aus Aluminium oder dergleichen besteht und eine Dicke von etwa 1 bis 3 um aufweist, wird mittels eines Zerstäubungsprozesses oder dergleichen aufgebracht und bemustert, um diskrete Elektroden 46 mit einem vorgegebenen Muster auszubilden, welches mit den Heizelementen 40 an einer Seite der diskreten Verbindungselektroden 47 (links in Fig. 4) elektrisch verbunden ist (ein Ausbildungsschritt bezüglich diskreter Elektroden).
Ein Metall mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, welches aus Aluminium oder dergleichen zusammengesetzt ist und eine Dicke von etwa 0,1 um aufweist, wird mittels eines Zerstäubungsprozesses oder dergleichen gleichmäßig ausgebildet und mittels eines herkömmlichen Verfahrens geätzt, um eine Anschlussverbindungselektrode 43 mit einem vorgegebenen Muster auszubilden, welche mit der Leitungsschicht 38 an der Elektrodenanschlussseite in dem Verbindungsabschnitt 42 elektrisch verbunden ist (ein Ausbildungsschritt bezüglich Anschlussverbindungselektroden).
Eine Schutzschicht 49 mit einer gleichmäßigen Dicke von etwa 5 bis 10 um wird auf der Oberfläche mittels eines Zerstäubungs- oder CVD-Prozesses aufgebracht, ausgenommen werden dabei die Flächen der gemeinsamen Anschlussklemme 44 für die externe Verbindung und die der diskreten Elektrodenanschlüsse 48 (ein Ausbildungsschritt bezüglich einer Schutzschicht) Die Schutzschicht 49 setzt sich aus einer Sialonkeramik oder einer Si-O-N-Verbindung zusammen. Die gemeinsame Anschlussklemme 44 und die diskreten Elektrodenanschlüsse 48 werden unter Verwendung eines hitzresistenten Isolierbandes oder dergleichen vor der Bildung der Schutzschicht 49 abgedeckt, und die Abdeckschicht wird nach der Bildung der Schutzschicht 49 entfernt. Ein galvanisierter, gemeinsamer Elektrodenanschluss 44a und galvanisierte, diskrete Elektrodenanschlüsse 48a werden auf der freigelegten, gemeinsamen Anschlussklemme 44 und auf den diskreten Elektrodenanschlüssen 48 mittels Galvanisierung ausgebildet. Diese galvanisierten Anschlüsse 44a und 48a bestehen aus einem Material mit einer hohen Affinität für eine Lötverbindung, wie beispielsweise für eine Ni-Sn- Verbindung. Zum Schluss wird das große Substrat 34 in eine Vielzahl von Thermoköpfen 31 mittels eines Teilungsschrittes getrennt.
Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezug auf einen Thermotransferdrucker beschrieben.
Der Thermokopf 31 nach der vorliegenden Erfindung wird auf den Druckerschlitten eines Thermotransferdruckers montiert (nicht in der Zeichnung dargestellt). Der Thermokopf 31 schiebt ein Farbband einer Farbbandkassette an, die auf dem Druckerschlitten untergebracht ist, und bringt es mit dem Aufzeichnungsblatt in Kontakt. Die Heizelemente 40 werden auf Grundlage der erhaltenen Aufzeichnungsinformationen selektiv erhitzt, während sich der Druckerschlitten bewegt, so dass die erhitzten Heizelemente 40 die Farbe des Farbbandes auf das Aufzeichnungsblatt durch einen Schmelz- oder Sublimationsvorgang transferieren.
Im Einzelnen werden die diskreten Elektrodenanschlüsse 48 und die gemeinsame Anschlussklemme 44 für die externe Verbindung des Thermokopfes 31 in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Ende eines stromführenden Kabels (in der Zeichnung nicht dargestellt) verbunden. Das andere Ende des Kabels wird mit einem Stromregler (in der Zeichnung nicht dargestellt) im Drucker verbunden. Auf den Aufzeichnungsinformationen basierende Schwachstromsignale fließen zu den diskreten Elektrodenanschlüssen 48 über den Stromregler und über das Kabel. Der Strom passiert die diskreten Elektrodenanschlüsse 48 in die Richtung zu den diskreten Elektroden 46 und zu den diskreten Verbindungselektroden 47. Der Schwachstrom erreicht die Heizelemente 40 über die diskreten Verbindungselektroden 47. Der Schwachstrom fließt weiter in die Heizelemente 40, in die gemeinsame Elektrode 45 und in die Leitungsschicht 37 an der Heizelementseite, welche unterhalb der Heizelemente 40 liegt. Da die Leitungsschicht 37 unterhalb der Heizelemente eine geringe Dicke von etwa 0,15 um aufweist, gibt die Schicht keine Temperaturanstiegsrate ab. Außerdem behindert die Wärme der Heizelemente nicht den Stromfluss in der Leitungsschicht 37, die aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt ausgebildet ist.
Die Stromsignale passieren die Leitungsschicht 37, die Leitungsschicht 38 an der Elektrodenanschlussseite und die Anschlussverbindungselektrode 43. Da die Leitungsschicht 38 aus einem Metall mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit besteht und eine große Dicke von 1 bis 3 um aufweist, ist der Widerstand der Leitungsschicht 38 in die Querrichtung in Fig. 3 unwesentlich. Dann fließt der die Schwachstrom in die gemeinsame Anschlussklemme 44 für die externe Verbindung in Richtung des äußeren Stromkreises des Thermokopfes 31. Die Heizelemente 40, die einen hohen Widerstand aufweisen, werden durch die Stromsignale von den diskreten Elektroden 45 an die gemeinsame Anschlussklemme 44 selektiv erhitzt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die gemeinsame Leitungsschicht 36, welche die Leitungsschicht 37 an der Heizelementseite und die Leitungsschicht 38 an der Elektrodenanschlussseite umfasst, unterhalb der Heizelemente 40 ausgebildet. Folglich ist der Strompfad von der gemeinsamen Anschlussklemme 44 für die externe Verbindung an die Heizelemente 40 kürzer als der beim herkömmlichen Thermokopf. Außerdem ist der elektrische Widerstand der Leitungsschicht 38 mit der hohen Leitfähigkeit an der Elektrodenanschlussseite erheblich geringer und in die Richtung der Anordnung des Thermokopfes 31 - in Fig. 3 - nicht von Bedeutung. Das führt zu dem Ergebnis, dass der elektrische Widerstand der gemeinsamen Leitungsschicht 36 bedeutend geringer ausfällt als bei der herkömmlichen gemeinsamen Elektrode, und dass eine Spannungsreduzierung (ein gemeinsamer Spannungsabfall), die bei herkömmlichen gemeinsamen Elektroden unvermeidlich auftritt, unterdrückt werden kann. Demzufolge können die Heizelemente 40 gleichmäßig unter Strom gesetzt und erhitzt werden, wodurch zufriedenstellende Bilddruckergebnisse ohne eine Unregelmäßigkeit in der Aufzeichnungsdichte erzielt werden können.
Dieses Ausführungsbeispiel kann nach Bedarf modifiziert werden, und zwar wie folgt:
Die gemeinsame Leitungsschicht 36 kann zum Beispiel aus nur einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt und einer hohen Leitfähigkeit oder aus nur einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt in einem gemeinsam auszuführenden Schritt ausgebildet werden.
Gemäß dem Thermokopf des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung können die Heizelemente durch Unterdrücken eines gemeinsamen Spannungsabfalls in der gemeinsamen Elektrode gleichmäßig erhitzt werden, wodurch zufriedenstellende Bilder ohne eine Unregelmäßigkeit in der Aufzeichnungsdichte erzielt werden können.
Ferner kommt die gemeinsame Elektrode, die unterhalb der Heizelemente angeordnet ist, durch die Hitze der Heizelemente nicht zum Schmelzen.
Fig. 12 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Thermokopfes nach der vorliegenden Erfindung, und Fig. 13 ist eine teilweise Grundrissansicht des in Fig. 12 dargestellten Thermokopfes. Unter Bezug auf Fig. 12 ist eine wärmeisolierende Schicht 62, die aus einer Glasmaterialglasur besteht, auf einem rechtwinkeligen, wärmeabstrahlenden Substrat 61 ausgebildet, das aus einem isolierenden Keramikmaterial besteht, wie beispielsweise Aluminiumoxid. Ein Projektionsvorsprung 63 mit einer Höhe von etwa 10 um, von der wärmeisolierenden Schicht 62 gemessen, ist in der Nähe zum Ende 61a des wärmeabstrahlenden Substrats 61 ausgebildet. Eine erste gemeinsame Leitungsunterschicht aus Ta-Cermet 64a mit einer Dicke von etwa 0,1 um ist so ausgebildet, damit der Projektionsvorsprung 63 auf der wärmeisolierenden Schicht 62 bedeckt wird. Die erste gemeinsame Leitungsunterschicht 64a ist nicht am Ende 61a und an dem anderen Ende des wärmeabstrahlenden Substrats 61 ausgebildet. Ein Streifenband aus einer zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64b, die aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wie beispielsweise aus Chrom, ist auf der ersten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64a so ausgebildet, um an den Projektionsvorsprung 63 mit der Seite des anderen Endes des wärmeabstrahlenden Substrats 61 (in der Zeichnung rechts) anzugrenzen. Die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht 64b weist eine große Dicke von etwa 1 um zur Reduzierung des elektrischen Widerstandes auf. Eine dritte gemeinsame Leitungsunterschicht 64c, die aus Chrom oder dergleichen besteht und eine geringe Dicke von etwa 0,2 um aufweist, ist so ausgebildet, dass sie die erste gemeinsame Leitungsunterschicht 64a und die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht 64b bedeckt. Außerdem ist eine vierte gemeinsame Leitungsunterschicht 64d aus Ta- Cermet auf der dritten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64c ausgebildet. Ein hervorstehender Stromleitungs-Abschnitt 66 ist auf der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d entlang des Projektionsvorsprunges 63 und an der Seite des Endes 61a des wärmeabstrahlenden Substrats 61 (in der Zeichnung links) ausgebildet.
Die erste gemeinsame Leitungsunterschicht 64a aus Ta-Cermet funktioniert als eine Adhäsionsschicht zwischen der wärmeisolierenden Schicht 62 und der dicken, zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht aus Chrom 64b. Ferner reduziert die dünne, dritte gemeinsame Leitungsunterschicht aus Chrom 64c den elektrischen Widerstand der zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64b und verhindert die Abtrennung der zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64b von der ersten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64a.
Eine erste isolierende Zwischenschicht 65a, die aus einem isolierenden Keramikmaterial besteht, ist im Wesentlichen über dem gesamten wärmeabstrahlenden Substrat 61 ausgebildet, davon ausgenommen ist der Stromleitungs- Abschnitt 66 der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d, damit die wärmeisolierende Schicht 62 an dem Substrat- Ende 61a und die erste bis vierte gemeinsame Leitungsunterschicht 64a bis 64d bedeckt sind. Folglich ist die Oberfläche des Stromleitungs-Abschnitts 66 der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d freigelegt.
Eine zweite isolierende Zwischenschicht 65b, welche aus SiO&sub2; oder dergleichen besteht und eine Dicke von etwa 2 um aufweist, ist auf der ersten isolierenden Zwischenschicht 65a so ausgebildet, damit die gesamte Oberfläche des wärmeabstrahlenden Substrats 61 im Wesentlichen bedeckt ist. Der Stromleitungs-Abschnitt 66 der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d ist jedoch freiliegend, um Öffnungen 65c auszubilden.
Ein darunter liegender gemeinsamer Elektrodenstreifen 67a aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie beispielsweise Molybdän, Chrom oder Wolfram, ist auf dem Stromleitungs-Abschnitt 66 und der zweiten isolierenden Zwischenschicht 65b an der linken Seite des Projektionsvorsprungs 63 der wärmeisolierenden Schicht 62 ausgebildet. Der darunter liegende gemeinsame Elektrodenstreifen 67a ist mit der ersten und vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64a bis 64d am Stromleitungs-Abschnitt 66 elektrisch verbunden.
Unter Bezug auf Fig. 13 ist eine darunter liegende Vielzahl rechtwinkeliger, diskreter Elektroden 68a, welche aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt bestehen, wie beispielsweise Molybdän, Chrom oder Wolfram, auf der zweiten isolierenden Zwischenschicht 65b an der rechten Seite des Projektionsvorsprungs 63 und der wärmeisolierenden Schicht 62 ausgebildet. Daher liegen die darunter liegenden diskreten Elektroden 68a der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 67a an einem vorgegebenen Abstand so gegenüber, um den Projektionsvorsprung 63 einzufassen.
Eine Vielzahl rechtwinkeliger Heizelemente 69 aus Ta-Cermet ist auf der zweiten isolierenden Zwischenschicht 65b angeordnet. Ein Ende 69a eines jeden Heizelementes 69 ist mit der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 67a verbunden, wobei das andere Ende 69b mit der jeweilig darunter liegenden diskreten Elektrode 68a verbunden ist. Die Zone S zwischen der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 67a und der darunter liegenden diskreten Elektrode 68a eines jeden Heizelementes 69 wird erhitzt.
Die darüber liegende gemeinsame Elektrode 67b, die aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit besteht, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, ist auf den Heizelementen 69 so angeordnet, um der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 67a gegenüber zu liegen, und ist mit dem Ende 69a eines jeden Heizelementes 69 derartig verbunden, wie auch die darunter liegende gemeinsame Elektrode 67a verbunden ist. Die darunter liegende gemeinsame Elektrode 67a erstreckt sich in Richtung des Projektionsvorsprungs 63 in einer Verhältnismäßigkeit zur darüber liegenden gemeinsamen Elektrode 67b.
Die darüber liegenden diskreten Elektroden 68b, die aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit bestehen, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, liegen den darunter liegenden diskreten Elektroden 68a so gegenüber, um die Heizelemente 69 einzufassen, und sind dabei mit dem anderen Ende 69b der Heizelemente 69 verbunden. Die darunter liegenden diskreten Elektroden 68a erstrecken sich in Richtung des Projektionsvorsprungs 63 im Vergleich zu den darüber liegenden diskreten Elektroden 68b. Im Gegensatz dazu erstrecken sich die darüber liegenden diskreten Elektroden 68b zum anderen Ende des wärmeabstrahlenden Substrats 61, wie in Fig. 12/13 dargestellt ist.
Eine Schutzschicht 70, welche aus einem widerstandsfähigen Material gegen Oxidation und Abrieb besteht, wie beispielsweise Sialonkeramik, und eine Dicke von etwa 5 um aufweist, wird mittels eines Zerstäubungsprozess über den Heizelementen 69, der darüber liegenden gemeinsamen Elektrode 67b und den darüber liegenden diskreten Elektroden 68b ausgebildet, davon ausgenommen ist der Anschlussabschnitt für den äußeren Stromkreis.
Ein Verfahren zur Herstellung des Thermokopfes für dieses Ausführungsbeispiel und Produktionsschritte zum Ausbilden der ersten bis vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64a bis 64d sowie der ersten und zweiten isolierenden Zwischenschicht 65a und 65b wird nur anhand des Fertigungsablaufdiagramms in Fig. 14 beschrieben.
Eine wärmeisolierende Schicht 62, die aus einer Glasmaterialglasur oder dergleichen besteht, wird auf einem wärmeabstrahlenden Substrat 61 ausgebildet, das aus einem isolierenden Keramikmaterial besteht, wie beispielsweise Aluminiumoxid, und wird geätzt, um einen Projektionsvorsprung 63 an der Seite des einen Endes 61a des wärmeabstrahlenden Substrats 61 anzuordnen (Schritt 1: Ausbildungsschritt der wärmeisolierenden Schicht).
Eine erste gemeinsame Leitungsunterschicht 64a mit einer Dicke von 0,1 um wird im Wesentlichen auf dem gesamten wärmeabstrahlenden Substrat 61 ausgebildet, welche mit der wärmeisolierenden Schicht 62 mittels eines Zerstäubungsprozesses in einem Ausbildungsschritt für eine erste gemeinsame Leitungsunterschicht versehen ist. Dann wird eine zweite gemeinsame Leitungsunterschicht 64b mit einer Dicke von etwa 1 um auf der ersten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64a mittels eines Zerstäubungsprozesses in einem Ausbildungsschritt für eine zweite gemeinsamen Leitungsunterschicht ausgebildet (Schritt 2).
Die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht 64b wird anhand eines photolithografischen Ätzprozesses bemustert, um ein Streifenband auszubilden, die zur Heizzone S an der Seite der diskreten Elektroden 68a und 68b benachbart ist. (Schritt 3: Bemusterungsschritt der zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht).
Eine dritte gemeinsamen Leitungsunterschicht aus Chrom 64c mit einer Dicke von etwa 0,2 um wird auf der zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64b ausgebildet (Schritt 4: Ausbildungsschritt der dritten gemeinsamen Leitungsunterschicht)
Die dritte gemeinsame Leitungsunterschicht 64c wird mittels eines photolithografischen Ätzprozesses bemustert, um ein Streifenband auszubilden, das sich in die Nähe zum Ende 61a des wärmeabstrahlenden Substrats 61 erstreckt (Schritt S: Bemusterungsschritt der dritten gemeinsamen Leitungsunterschicht).
Eine vierte gemeinsame Leitungsunterschicht 64d, welche sich aus einem Ta-Cermet oder dergleichen zusammensetzt und eine Dicke von etwa 1 um aufweist, wird im Wesentlichen über die gesamte, erste gemeinsame Leitungsunterschicht 64a in einem Ausbildungsschritt für eine vierte gemeinsame Leitungsunterschicht ausgebildet. Eine Antioxidations- Abdeckschicht, welche sich aus einem Antioxidations- Keramikmaterial oder einer Legierung zusammensetzt, wie beispielsweise SiO&sub2; oder MoSi&sub2;, und eine Dicke von etwa 0,2 um aufweist, wird auf der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d in einem Aufbringungsschritt für die Antioxidations-Abdeckschicht aufgebracht. Die Antioxidations-Abdeckschicht wird mittels eines photolithografischen Ätzprozesses in einem Bemusterungsschritt der Antioxidations-Abdeckschicht bemustert, so dass die Antioxidations-Abdeckschicht nur an der Stelle für die Ausbildung des Stromleitungs-Abschnittes 66 der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d stagniert. Die vierte gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d wird mittels eines photolithografischen Ätzprozesses in einem Bearbeitungsschritt der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht teilweise geätzt, bis die Auflagenabmessung in etwa die Hälfte oder weniger an der Peripherieseite der dritten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64c erreicht hat (Schritt 6).
Die vierte gemeinsame Leitungsunterschicht 64d wird auf eine Temperatur von etwa 700ºC für eine thermische Oxidation in einem Ausbildungsschritt für eine erste isolierende Zwischenschicht erhitzt. In dem verdünnten Abmessungsbereich der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d oxidieren die erste und vierte Leitungsunterschicht 64a und 64d komplett. In dem unbehandelten Bereich der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d mit der ursprünglichen Dicke von etwa 1 um oxidiert die obere Hälfteschicht der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d. Eine erste isolierende Zwischenschicht 65a, welche aus einem isolierenden Keramikmaterial besteht, das durch Oxidation des Ta-Cermet ausgebildet wird und keine wesentlichen Defekte aufweist, wird hiermit ausgestaltet. Die erste isolierende Zwischenschicht 65a bedeckt die aufgebrachten ersten bis vierten gemeinsamen Leitungsunterschichten 64a bis 64d und den Peripheriebereich (Schritt 7).
Die Antioxidations-Abdeckschicht wird mittels Ätzen in einem Entfernungsschritt der Antioxidations-Abdeckschicht beseitigt, um den Stromleitungs-Abschnitt 66 freizulegen, der aus der vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht 64d hervorragt.
Eine zweite isolierende Zwischenschicht 65b, welche aus SiO&sub2; besteht und eine Dicke von etwa 2 um aufweist, wird auf die erste isolierende Zwischenschicht 65a und den Stromleitungs-Abschnitt 66 in einem Ausbildungsschritt einer zweiten isolierenden Zwischenschicht aufgebracht (Schritt 8).
Die zweite isolierende Zwischenschicht 65b wird mittels eines photolithografischen Ätzprozesses bemustert, um Öffnungen 65c in einem Ausbildungsschritt für Öffnungen auszubilden, so dass der Stromleitungs-Abschnitt 66 von der zweiten isolierenden Zwischenschicht 65b freigelegt wird (Schritt 9).
Auf Druckerinformationen basierende Schwachstromsignale fließen selektiv in die darüber liegenden diskreten Elektroden 68b in diesem Ausführungsbeispiel. Der Schwachstrom erreicht die jeweiligen Heizelemente 69 über die darunter liegenden diskreten Elektroden 68a für ein selektives Erhitzen der Heizzone S der Heizelemente 69. Der Strom fließt in Richtung des äußeren Stromkreises über die darunter liegende gemeinsame Elektrode 67a, die darüber liegende gemeinsame Elektrode 67b, den Stromleitungs- Abschnitt 66 und über die erste bis vierte gemeinsame Leitungsunterschicht 64a bis 64d. Die darüber liegende gemeinsame Elektrode 67b, welche aus einem Metall mit einer hohen Leitfähigkeit besteht, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, unterstützt die spezifische elektrische Leitfähigkeit der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 67a, welche aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wie beispielsweise aus Chrom.
Obzwar die Heizelemente 69 auf der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 67a und den darunter liegenden diskreten Elektroden 68a in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet werden, können die Heizelemente 69 unterhalb der darunter liegenden gemeinsamen Elektrode 67a und unterhalb den darunter liegenden diskreten Elektroden 68a ausgestaltet werden. Die zusätzlich darüber liegende gemeinsame Elektrode 67b kann weggelassen werden.
In dem dritten Ausführungsbeispiel weist die gemeinsame Leitungsschicht, die auf der wärmeisolierenden Schicht ausgebildet ist, eine Vierschicht-Konfiguration auf, welche eine erste gemeinsame Leitungsunterschicht aus Cermet, eine zweite gemeinsame Leitungsunterschicht aus Metall, eine dritte gemeinsame Leitungsunterschicht aus Metall und eine vierte gemeinsame Leitungsunterschicht aus Ta-Cermet beinhaltet. Daher funktioniert die erste gemeinsame Leitungsunterschicht als Adhäsionsschicht zwischen der wärmeisolierenden Schicht und der zweiten gemeinsame Leitungsunterschicht, und die dritte gemeinsame Leitungsunterschicht erhöht die Adhäsion der zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht zur ersten gemeinsamen Leitungsunterschicht. Folglich weist die gesamte gemeinsame Leitungsschicht eine hohe Adhäsion zur wärmeisolierenden Schicht auf, und eine Zwischenschichttrennung oder Substratdefekte treten wegen thermischer Auswirkungen auf Grund des Hitzebehandlungsschritts und der mechanischen Einflüsse in den Produktionsschritten nicht auf. Demzufolge werden die Qualität und die Ergiebigkeit der Produkte verbessert.
Der Thermokopf nach der vorliegenden Erfindung besitzt Heizelemente, die auf der isolierenden Zwischenschicht ausgebildet sind, welche die gemeinsame Leitungsschicht bedeckt, wobei die gemeinsame Elektrode mit einem Ende eines jeden Heizelementes und die diskreten Elektroden mit dem anderen Ende verbunden sind. Die gemeinsame Elektrode ist mit der gemeinsamen Leitungsschicht über die leitfähige Schicht verbunden, die auf der isolierenden Zwischenschicht freigelegt ist, und vorzugsweise wird die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht an der diskreten Elektrodenseite zur Verfügung gestellt anstatt an der Heizzone zwischen den diskreten Elektroden und der gemeinsamen Elektrode. Daher gibt die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht die in der Heizzone erzeugte Hitze nicht ab, und die Temperatur der Heizzone erhöht sich effektiv, was zu einer hohen Druckleistung führt.
Da das dünne Metall der dritten gemeinsamen Leitungsunterschicht und das wärmeundurchlässige Ta-Cermet der ersten und vierten gemeinsamen Leitungsunterschicht zwischen der Heizzone und der wärmeisolierenden Schicht vorgesehen sind, wird die in der Heizzone erzeugte Hitze nicht wesentlich an die wärmeisolierende Schicht weitergeleitet. Daher wird die Temperatur der Heizzone effektiv erhöht, was zu einer hohen Druckleistung führt.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, erhöht die erste gemeinsame Leitungsunterschicht die Adhäsion zwischen der zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht und der wärmeisolierenden Schicht, und die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht, die an einem zur Heizzone entfernten Bereich vorgesehen ist, gibt die in der Heizzone erzeugte Hitze nicht ab. Auf diese Weise kann die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht eine große Dicke aufweisen. Da die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht einen niedrigen Widerstand besitzt, verursacht sie keinen Spannungsabfall der Heizelemente. Folglich wird eine hohe Druckqualität ohne eine Unregelmäßigkeit in der Druckdichte erzielt.
Da die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht eine große Dicke aufweist, kann ein niedriger elektrischer Widerstand dieser Schicht erzielt werden, selbst wenn der Bereich der Schicht verkleinert wird. Demzufolge wird die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen der zweiten gemeinsamen Leitungsunterschicht und den diskreten Elektroden auf Grund von Defekten in der isolierenden Zwischenschicht reduziert, und die Qualität und Ergiebigkeit der Produkte wird verbessert.
Da die gemeinsame Leitungsschicht am Ende des wärmeabstrahlenden Substrats nicht freigelegt wird, tritt bei einem Druckerbetrieb kein Kurzschluss der gemeinsamen Leitungsschicht auf Grund eines Kontaktes mit externen Geräteeinheiten auf.
Die erste gemeinsame Leitungsunterschicht aus Ta-Cermet besitzt eine hohe Adhäsionsfähigkeit. Ferner bestehen die zweite und dritte gemeinsame Leitungsunterschicht aus dem gleichen Material, das heißt aus Chrom. Daher weisen diese Leitungsschichten eine hohe Adhäsionsstabilität auf, was zu einer verbesserten Qualität und Ergiebigkeit der Produkte führt.
In dem Verfahren zur Herstellung eines Thermokopfes nach der vorliegenden Erfindung weist die erste isolierende Zwischenschicht, die auf Grund thermischer Oxidation ausgebildet wird, keine signifikante Defektanfälligkeit auf. Ferner erhöht die zweite isolierende Zwischenschicht, die auf der ersten isolierenden Zwischenschicht ausgebildet ist, die Isolierungszuverlässigkeit.

Claims

1. Thermokopf (31), mit:

einem wärmeabstrahlenden Substrat (34),

einer darauf aufgebrachten wärmeisolierenden Schicht (35),

einer darauf aufgebrachten gemeinsamen Leitungsschicht (36), die einen dünnen Bereich und einen dicken Bereich besitzt, wobei der dünne Bereich zum Reduzieren der Wärmeabstrahlung von der gemeinsamen Leitungsschicht und der dicke Bereich zum Reduzieren des Widerstandes der gemeinsamen Leitungsschicht dient, wobei der dünne Bereich der gemeinsamen Leitungsschicht ein einen hohen Schmelzpunkt aufweisendes Metall mit einem Schmelzpunkt von 1500ºC oder darüber besitzt, welches Metall aus der aus Chrom, Molybdän, Titan, Zirkonium, Tantal, Niob, Wolfram und Hafnium bestehenden Gruppe ausgewählt ist und wobei der dicke Bereich der gemeinsamen Leitungsschicht ein leitendes Metall mit einem spezifischen Widerstand von 1 · 10&supmin;&sup7; Ωm oder geringer besitzt, welches Metall aus der aus Aluminium, Kupfer, Gold und Nickel bestehenden Gruppe ausgewählt ist,

einer darauf aufgebrachten isolierenden Zwischenschicht (39),

einer Vielzahl von Heizelementen (40), die auf der isolierenden Zwischenschicht vorgesehen sind, wobei jedes Heizelement ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist,

einer gemeinsamen Elektrode (45), die mit dem ersten Ende jedes Heizelementes verbunden ist, so dass die Heizelemente miteinander über die gemeinsame Elektrode verbunden sind, die mit der gemeinsamen Leitungsschicht über eine in der isolierenden Zwischenschicht gebildeten Kontaktbohrung elektrisch verbunden ist, und

einer Vielzahl diskreter Elektroden (46), die mit den zweiten Enden der Heizelemente verbunden sind und sich zu einem Anschlussabschnitt zum Liefern externer elektrischer Energie zum unabhängigen Speisen der Heizelemente erstrecken,

wobei der dicke Bereich Flächen der gemeinsamen Leitungsschicht unmittelbar unterhalb der Vielzahl der diskreten Elektroden und der dünne Bereich Flächen der gemeinsamen Leitungsschicht unmittelbar unterhalb der Heizelemente aufweisen.

2. Thermokopf, mit:

einem wärmeabstrahlenden Substrat (11), und

einer darauf aufgebrachten wärmeisolierenden Schicht (12), einer darauf gebildeten gemeinsamen Leitungsschicht (13), einer darauf gebildeten isolierenden Zwischenschicht (15), die Kontaktbohrungen (15c) aufweist, einer Vielzahl von Heizelementen (18), die auf der isolierenden Zwischenschicht aufgebracht sind, einer Vielzahl diskreter Elektroden (17), die mit den Heizelementen unabhängig voneinander verbunden sind, diskreten Anschlüssen (20a) zur externen Verbindung, einer Vielzahl von Treiber-ICs (21), die mit den diskreten Elektroden und den diskreten Anschlüssen verbunden sind, einer gemeinsamen Elektrode (19), die mit einem Ende jedes Heizelementes verbunden und die gemeinsame Leitungsschicht mit den Heizelementen über die Kontaktbohrungen elektrisch verbindet und die Heizelemente miteinander verbindet, und einer gemeinsamen Klemme (19a) zur externen Verbindung, die mit der gemeinsamen Leitungsschicht verbunden ist, wobei alle Elemente und Schichten auf dem wärmeabstrahlenden Substrat gebildet sind,

wobei die gemeinsame Leitungsschicht mit der gemeinsamen Klemme über die Kontaktbohrungen elektrisch verbunden ist, die in der Nachbarschaft eines Kantenbereichs der Heizelemente nahe der Vielzahl der Treiber ICs vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Leitungsschicht nur in der Nachbarschaft der Wärmeelemente gebildet ist.

3. Thermokopf nach Anspruch 2, bei dem die gemeinsame Klemme zur externen Verbindung sich in die Nachbarschaft des Endes des wärmeabstrahlenden Substrats erstreckt.

4. Thermokopf, mit:

einem wärmeabstrahlenden Substrat (11), und

wobei die gemeinsame Leitungsschicht mit der gemeinsamen Klemme über die Kontaktbohrungen elektrisch verbunden ist, die in der Nachbarschaft eines Kantenbereichs der Heizelemente nahe der Vielzahl der Treiber ICs vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Elektrode eine Vielzahl von Schichten besitzt und dass eine der Schichten ein leitendes Metall mit einem relativen Widerstand von 1 · 10&supmin;&sup7; Ωm oder weniger aufweist, wobei das Metall aus der aus Aluminium, Kupfer, Gold und Nickel bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

5. Thermokopf mit:

einem wärmeabstrahlenden Substrat (61),

einer darauf gebildeten wärmeisolierenden Schicht (62),

einer darauf gebildeten gemeinsamen Leitungsschicht (64),

einer darauf gebildeten isolierenden Zwischenschicht (65),

einer Vielzahl von Heizelementen (69), die auf der isolierenden Zwischenschicht gebildet sind, einer gemeinsamen Elektrode (67), die mit einem Ende jedes Heizelements verbunden ist, wobei die Heizelemente miteinander über die gemeinsame Elektrode verbunden sind, und

einer Vielzahl diskreter Elektroden (68), die mit den anderen Enden der Heizelemente verbunden sind, wobei die gemeinsame Elektrode mit der gemeinsamen Leitungsschicht über eine Kontaktbohrung, die in der isolierenden Zwischenschicht vorgesehen ist, elektrisch verbunden ist,

wobei die gemeinsame Leitungsschicht eine Vierschichtkonfiguration aufweist, die eine erste gemeinsame Leitungsunterschicht (64a), die ein Cermet aufweist, das auf der wärmeisolierenden Schicht gebildet ist, eine zweite gemeinsame Leitungsunterschicht (64b), die ein Metall besitzt, eine dritte gemeinsame Leitungsunterschicht (64c), die ein Metall besitzt und eine vierte gemeinsame Leitungsunterschicht (64d) mit einem darauf gebildeten Cermet besitzt, wobei entweder die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht oder die dritte gemeinsame Leitungsunterschicht nur in der Nachbarschaft der Heizelemente an der Seite der diskreten Elektroden vorgesehen ist.

6. Thermokopf nach Anspruch 5 bei dem die erste gemeinsame Leitungsunterschicht ein Ta-Cermet, die zweite gemeinsame Leitungsunterschicht Chrom, die dritte gemeinsame Leitungsunterschicht Chrom und die vierte gemeinsame Leitungsunterschicht ein Ta- Cermet besitzt.

7. Thermokopf nach Anspruch 5, bei dem die erste gemeinsame Leitungsunterschicht eine Dicke von etwa 0,1 um, die zweite oder die dritte gemeinsame Leitungsunterschicht, die nur in der Nachbarschaft der Heizelemente an der Seite der diskreten Elektrode vorgesehen ist, eine Dicke von etwa 1 um, die andere gemeinsame Leitungsunterschicht eine Dicke von etwa 0,2 um und die vierte gemeinsame Leitungsunterschicht eine Dicke von etwa 1 um aufweist.

8. Thermokopf nach Anspruch 5, bei dem die gemeinsame Elektrode eine Vielzahl von Schichten besitzt und eine der Schichten ein leitendes Metall mit einem relativen Widerstand von 1 · 10&supmin;&sup7; Ωm oder geringer aufweist, wobei das Metall aus der aus Aluminium, Kupfer, Gold und Nickel bestehenden Gruppe ausgewählt ist.