Термопечатающая головка

(71) Заявитель Государственное научное учреждение Инженерный центр Плазмотег Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Грицкевич Ростислав Николаевич Обухов Вячеслав Евгеньевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Инженерный центр Плазмотег Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Термопечатающая головка, используемая для комплектования термопринтера, содержащая плату термоэлементов с нанесенным на них защитным углеродосодержащим покрытием, отличающаяся тем, что покрытие имеет дополнительный адгезионный подслой из кремния. 2. Термопечатающая головка по п. 1, отличающаяся тем, что толщина адгезионного подслоя должна быть не более 0,15 мкм.(56) 1. М.И. Самойлович, А.Ф. Белянин. Алмазные и алмазоподобные углеродные пленки формирование и строение // Сб. докладов 15 международного симпозиума Тонкие пленки в оптике и электронике, Харьков, Украина, 2003. Алмазные пленки и пленки родственных материалов. С. 6-37. 2. Патент 4016935,- ----. 3. , , , , 14634. . , , , . , . , //. - . 10, 2001. - Р. 145-152. 5. Инженерный Центр ПлазмотегБеларуси // Отчет о НИР Исследование процессов осаждения, электронной структуры и электрофизических свойств алмазных и алмазоподобных пленок углеродаГР 19963038, 1996 г. 6. Патент 6046758,.,,.,--. Предлагаемая полезная модель - термопечатающая головка относится к изделиям микроэлектронной промышленности и предназначена для комплектования термопринтеров в термопечатающих регистрирующих устройствах (кассовых аппаратах, регистраторах технологических процессов, блоках термопечати и др.). Рабочим узлом головки термопечати является плата термоэлементов (термопечатающая матрица), обеспечивающая посредством прожига термочувствительной бумажной ленты,получение алфавитно-цифровой и графической информации. Конструктивно головка представляет собой диэлектрическую подложку, на которой сформированы линейка термоэлементов (терморезисторов) и контактирующих с ними металлических проводников. В процессе работы головки бумажная лента постоянно движется, прижимаясь к поверхности платы термоэлементов, что приводит к истиранию металлизации и выходу головки из строя. Защита термоэлементов и проводников от механического воздействия и окисления осуществляется за счет нанесения на них диэлектрического защитного покрытия. Головка термопечати характеризуется техническим ресурсом (числом циклов печати) и износостойкостью защитного покрытия (длиной пробега термочувствительной бумажной ленты), при которых обеспечивается качественная печать, а также надежностью (работой без сбоев и отказов) и быстродействием (частотой прожига). Износостойкость и теплопроводность защитного покрытия являются определяющими факторами технического ресурса и быстродействия работы головки. Износостойкость и надежность работы головки определяются не только механическими свойствами защитного покрытия, но и его адгезией к поверхности платы термоэлементов. Многообразие аллотропных форм углерода позволяет получать на его основе материалы с заданными свойствами, что открывает широкие возможности для получения углеродосодержащих пленок и покрытий различного функционального назначения. Постоянно растущий интерес к ним объясняется, главным образом, тем, что при определенных условиях они могут быть получены с уникальными механическими свойствами (алмазные и углеродосодержащие алмазоподобные пленки и покрытия) 1. Термопечатающая головка с алмазоподобным углероднымпокрытием, состоящим из чистого углерода, или углерода и водорода, известна в предшествующих разработках 2. Алмазоподобные материалы характеризуются тем, что обладают превосходными механическими свойствами высокой твердостью (от 10 до 80 ГПа), низким коэффициентом трения (0,2), высоким сопротивлением к истиранию, а также являются химически инертными к воздействию воды, кислот и других агрессивных жидкостей и газов 3-5. Поэтому, могут быть использованы в качестве защитных покрытий на термопечатающих головках. Однако, оказалось, что -покрытия, полученные прямым осаждением из ионизированного потока метана, быстро теряли свои качества стирались и отлущивались вследствие того, что при работе термопечатающей головки поверхность защитного покрытия, в течение процесса термопечати, нагревается до высоких температур, (400 С). Следовательно, для обеспечения надежной работы термопечатающих голо 2 1463 вок требуется защитное покрытие, которое имеет улучшенные износостойкость и термостабильность в течение всего гарантированного срока эксплуатации. Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является термопечатающая головка с защитным алмазоподобным покрытием, легированным кремнием (покрытие) 6. Она имеет улучшенную термостабильность по сравнению с термопечатающей головкой с алмазоподобным углеродным покрытием , состоящим из чистого углерода, или углерода и водорода. Недостатком такой термопечатающей головки является снижение адгезии защитного покрытия к поверхности термоэлементов, а следовательно и снижение срока их службы. Целью создания предлагаемой полезной модели является повышение срока службы термопечатающих головок. В предлагаемой полезной модели для увеличения адгезии защитного углеродосодержащего покрытия к поверхности плат термоэлементов термопечатающей головки решено использовать дополнительный адгезионный подслой из кремния. Выбор материала обусловлен тем, что кремний в ионизированном состоянии химически хорошо взаимодействует с резистивным сплавом, из которого выполнены термоэлементы,и алюминиевыми токопроводящими дорожками термопечатающих головок. Кроме того,кремний образует сильную адгезионную связь с углеродными покрытиями. Нами экспериментально установлено, что для получения наилучших результатов достаточно толщины адгезионного подслоя не более 0,15 мкм. С увеличением толщины подслоя более 0,15 мкм, его электросопротивление снижается, что может привести к ухудшение качества печати и преждевременному выходу головки из строя. Конструкция фрагмента головки термопечати с покрытием показана на чертеже. На ситалловой подложке (1) располагается термоэлемент (2), выполненный из резистивного сплава 3710. С термоэлементом (2) контактирует слой алюминиевых проводников (3). На термоэлемент (2) и алюминиевые проводники (3) наносится адгезионный подслой из кремния (4) для увеличения адгезии защитного покрытия (5). Для нанесения адгезионного подслоя кремния использовалась промышленная вакуумная установка УВН-71 П-3 и ее штатная технологическая оснастка, предназначенная для проведения термического испарения материалов с помощью резистивного испарителя. Для испарения кремния применялся стандартный и недорогой плоский прямонакальный вольфрамовый испаритель, состоящий из 10 параллельных и плотно прижатых друг к другу вольфрамовых проволок диаметром 0,8 мм, концы которых запрессовывались в две плоские медные оправки. Адгезионный подслой наносился из частично ионизированных паров кремния. Исследовательские испытания покрытий, нанесенных на платы термоэлементов (толщина покрытия 24 мкм), показали, что предварительное нанесение на поверхность плат термопечати адгезионного подслоя с последующим нанесением защитного углеродосодержащего покрытия обеспечивает получение высоких эксплуатационных качеств термопечатающих головок все подвергнутые испытаниям термопечатающие головки, имеющие защитное покрытие, выдержали их полностью. Источники информации 1. М.И. Самойлович, А.Ф. Белянин. Алмазные и алмазоподобные углеродные пленки формирование и строение // Сб. докладов 15 международного симпозиума Тонкие пленки в оптике и электронике, Харьков, Украина, 2003. Алмазные пленки и пленки родственных материалов. С. 6-37. 2. Патент 4016935,- ----. 14633. , , , , --.//.. . . 47, 1991, . 522-527. 4. . , , , . , . , //, . 10, 2001, . 145-152. 5. Инженерный Центр ПлазмотегБеларуси // Отчет о НИР Исследование процессов осаждения, электронной структуры и электрофизических свойств алмазных и алмазоподобных пленок углеродаГР 19963038, 1996 г. 6. Патент 6046758,.,,.,--. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4