溫度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種溫度傳感器，該溫度傳感器為不易受到來(lái)自外部配線的熱傳導(dǎo)的 影響的薄膜型熱敏電阻溫度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在溫度傳感器等中使用的熱敏電阻材料中，為了高精確度、高靈敏度，要求較高的 B常數(shù)。以往，作為這種熱敏電阻材料，通常使用Mn、Co、Fe等的過(guò)渡金屬氧化物（參考專利 文獻(xiàn)1及2)。并且，這些熱敏電阻材料中，為了獲得穩(wěn)定的熱敏電阻特性，需要進(jìn)行600°C 以上的燒成。
[0003] 并且，除了由如上述的金屬氧化物構(gòu)成的熱敏電阻材料之外，例如在專利文獻(xiàn)3 中提出有由如下氮化物構(gòu)成的熱敏電阻用材料，所述氮化物以通式:M xAyNz(其中，M表示 Ta、Nb、Cr、Ti及Zr中的至少一種，A表示Al、Si及B中的至少一種。0. 1彡X彡0. 8,0 < y < 0. 6,0.1 < z < 0. 8, x+y+z = 1)表示。并且，該專利文獻(xiàn)3中，作為實(shí)施例僅記載 有如下內(nèi)容：一種Ta-Al-N系材料，0· 5彡X彡0· 8,0. 1彡y彡0· 5,0· 2彡z彡0· 7, x+y+z =1。該Ta-Al-N系材料中，通過(guò)將包含上述元素的材料用作靶，并在含氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行濺 射來(lái)制作。并且，根據(jù)需要，對(duì)所獲得的薄膜以350~600°C進(jìn)行熱處理。
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2003-226573號(hào)公報(bào)
[0005] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2006-324520號(hào)公報(bào)
[0006] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2004-319737號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2001-116625號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開(kāi)2010-190735號(hào)公報(bào)
[0009] 上述現(xiàn)有技術(shù)中留有以下課題。
[0010] 近年來(lái)，正在研宄在樹(shù)脂薄膜上形成熱敏電阻材料的薄膜型熱敏電阻傳感器的開(kāi) 發(fā)，希望開(kāi)發(fā)能夠直接成膜于薄膜的熱敏電阻材料。即，期待通過(guò)使用薄膜來(lái)獲得柔軟的熱 敏電阻傳感器。而且，希望開(kāi)發(fā)具有〇. Imm左右的厚度的非常薄的熱敏電阻傳感器，但是以 往經(jīng)常使用利用氧化鋁等陶瓷材料的基板材料，例如存在若將厚度設(shè)為0.1 mm的較薄厚度 則非常脆弱而易碎等問(wèn)題，期待通過(guò)使用薄膜來(lái)獲得非常薄的熱敏電阻傳感器。
[0011] 以往，形成由TiAlN構(gòu)成的氮化物系熱敏電阻的溫度傳感器中，在薄膜上層疊形 成由TiAlN構(gòu)成的熱敏電阻材料層及電極時(shí)，在熱敏電阻材料層上成膜Au等的電極層，從 而圖案形成為具有多個(gè)梳部的梳狀。
[0012] 這種薄膜型熱敏電阻傳感器在絕緣性薄膜上由如下構(gòu)成：熱敏電阻材料層；一對(duì) 梳狀電極，與該熱敏電阻材料層相接；一對(duì)引出電極部，連接于這些梳狀電極；電極焊盤(pán)， 用于連接這些引出電極部與外部配線；及外鑄模樹(shù)脂，用于從外部應(yīng)力保護(hù)該連接部分。該 薄膜型熱敏電阻傳感器中，需要在電極焊盤(pán)與熱敏電阻材料層之間隔開(kāi)距離，以避免熱敏 電阻材料層受到來(lái)自外部配線的熱的影響。然而，當(dāng)外鑄模樹(shù)脂的溫度高于熱敏電阻材料 層的溫度時(shí)，通過(guò)導(dǎo)熱率較大的金屬（例如，Cu :400W/m · K、Au :318W/m · K)的引出電極部 產(chǎn)生傳熱現(xiàn)象，因此有可能對(duì)溫度精確度帶來(lái)影響，因此為了進(jìn)行熱絕緣，需要將引出電極 部的配線設(shè)定為非常長(zhǎng)。因此，存在整體變大、很難實(shí)現(xiàn)小型化的問(wèn)題。尤其，由于是將絕 緣性薄膜用作基板的薄膜型，因此與在氧化鋁等其他絕緣性基板上配線的情況相比，薄膜 側(cè)的熱傳導(dǎo)較低，存在從外部配線經(jīng)由引出電極部傳遞的熱的影響相對(duì)較大的不良情況。
[0013] 另一方面，以往的由TiAlN構(gòu)成的熱敏電阻材料層中，曲率半徑較大而緩慢彎曲 時(shí)，不易產(chǎn)生龜裂而電阻值等電特性上沒(méi)有變化，但是曲率半徑較小而急劇彎曲時(shí)，變得易 產(chǎn)生龜裂，電阻值等發(fā)生較大變化，導(dǎo)致電特性的可靠性降低。尤其，以較小的曲率半徑向 與梳部的延伸方向正交的方向急劇彎曲薄膜時(shí)，與向梳部的延伸方向彎曲時(shí)相比，由于梳 狀電極與熱敏電阻材料層的應(yīng)力差，易在電極邊緣附近產(chǎn)生龜裂，存在導(dǎo)致電特性的可靠 性降低的不良情況。
[0014] 并且，由樹(shù)脂材料構(gòu)成的薄膜的耐熱溫度通常較低為150°C以下，即使是作為耐熱 溫度比較高的材料而眾所周知的聚酰亞胺，也僅有300°C左右的耐熱性，因此在熱敏電阻材 料的形成工序中加以熱處理時(shí)，很難適用。上述以往的氧化物熱敏電阻材料中，為了實(shí)現(xiàn)所 希望的熱敏電阻特性，需要進(jìn)行600°C以上的燒成，存在無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接成膜于薄膜的薄膜型 熱敏電阻傳感器的問(wèn)題。因此，希望開(kāi)發(fā)能夠不燒成而直接成膜的熱敏電阻材料，但是在上 述專利文獻(xiàn)3中記載的熱敏電阻材料中，為了獲得所希望的熱敏電阻特性，根據(jù)需要必須 對(duì)所獲得的薄膜以350~600°C進(jìn)行熱處理。并且，該熱敏電阻材料中，在Ta-Al-N系材料 的實(shí)施例中，可獲得B常數(shù)：500~3000K左右的材料，但是并沒(méi)有關(guān)于耐熱性的記述，無(wú)法 得知氮化物系材料的熱可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明是鑒于前述課題而完成的，其目的在于提供一種具有熱敏電阻材料層的溫 度傳感器，所述熱敏電阻材料層能夠降低來(lái)自外部配線的熱傳導(dǎo)的影響，而且在彎曲時(shí)也 不易產(chǎn)生龜裂，并能夠不燒成而直接成膜于薄膜。
[0016] 為了解決所述課題，本發(fā)明采用如下結(jié)構(gòu)。即，第1發(fā)明所涉及的溫度傳感器，其 中，具備：絕緣性薄膜；薄膜熱敏電阻部，以TiAlN熱敏電阻材料形成于該絕緣性薄膜的表 面；一對(duì)梳狀電極，在所述薄膜熱敏電阻部的上側(cè)及下側(cè)中的至少一側(cè)具有多個(gè)梳部，并且 相互對(duì)置地以金屬來(lái)圖案形成；及一對(duì)圖案電極，連接于所述一對(duì)梳狀電極，并圖案形成于 所述絕緣性薄膜的表面，所述圖案電極的至少一部分由導(dǎo)電性樹(shù)脂形成。
[0017] 即，該溫度傳感器中，圖案電極的至少一部分由導(dǎo)電性樹(shù)脂形成，因此能夠通過(guò)導(dǎo) 熱率比金屬低的導(dǎo)電性樹(shù)脂來(lái)降低從外部配線經(jīng)由圖案電極而流入的熱，并且即使不將作 為引出電極部的圖案配線的距離設(shè)定為較長(zhǎng)，也能夠?qū)崿F(xiàn)充分的絕熱。尤其，采用絕緣性 薄膜作為基板，因此與其他絕緣性基板相比，基板側(cè)的熱傳導(dǎo)較低，因此配線的影響相對(duì)變 大，但通過(guò)熱傳導(dǎo)較低的導(dǎo)電性樹(shù)脂，能夠抑制影響。如此，通過(guò)光蝕刻技術(shù)等以金屬來(lái)形 成要求圖案精確度的梳狀電極，并且以導(dǎo)電性樹(shù)脂形成比起圖案精確度更要求絕熱性的圖 案配線，由此能夠進(jìn)行高精確度的溫度測(cè)定。并且，通過(guò)采用與金屬相比具有柔軟性的導(dǎo)電 性樹(shù)脂，整體的柔性得到提高。
[0018] 另外，通常，導(dǎo)電性樹(shù)脂的導(dǎo)熱率約為2W/m ·Κ，比金屬的導(dǎo)熱率低，為1/100左右， 因此還能夠盡可能減少來(lái)自圖案電極的端子部的熱的流入來(lái)進(jìn)行熱絕緣。
[0019] 在電阻方面，導(dǎo)電性樹(shù)脂的電阻率約為5Χ10-5Ω · cm，例如考慮配線電阻時(shí)，若 將引出電極的厚度設(shè)為10 μ m、將電極寬度設(shè)為0. 5mm、將電極長(zhǎng)度設(shè)為5mm，則兩個(gè)線段加 起來(lái)的配線電阻為1Ω左右，因此與在熱敏電阻材料的電阻中經(jīng)常使用的IOkQ相比，為 1/10000,因此配線電阻的影響較少。并且，將導(dǎo)電性樹(shù)脂用于如專利文獻(xiàn)4中記載的鉑熱 電阻時(shí)，鉑熱電阻中通常使用100Ω產(chǎn)品（PtlOO)，但是會(huì)增加1%左右的因?qū)щ娦詷?shù)脂帶 來(lái)的配線電阻值，且配線電阻的電阻值精確度也成問(wèn)題，因此無(wú)法使用。而且，對(duì)于專利文 獻(xiàn)5中記載的薄膜型熱電偶，若以導(dǎo)電性樹(shù)脂配線，則無(wú)法高精確度地測(cè)定熱電動(dòng)勢(shì)。因 此，僅能在高電阻的熱敏電阻材料中將導(dǎo)電性樹(shù)脂用作引出電極。
[0020] 第2發(fā)明所涉及的溫度傳感器，在第1發(fā)明中，所述圖案電極被設(shè)定為反復(fù)折回的 曲徑形狀。
[0021] 即，該溫度傳感器中，圖案電極被設(shè)定為反復(fù)折回的曲徑形狀，因此能夠?qū)嶋H上縮 短從前端至基端的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)整體的小型化，并且能夠在較小的空間確保較長(zhǎng)的圖案電 極，能夠獲得更高的絕熱性。
[0022] 第3發(fā)明所涉及的溫度傳感器，在第1或第2發(fā)明中，所述絕緣性薄膜分割為形成 有所述薄膜熱敏電阻部與所述梳狀電極的前端側(cè)薄膜部及形成有所述圖案電極的基端側(cè) 薄膜部而構(gòu)成，所述梳狀電極與所述圖案電極的由導(dǎo)電性樹(shù)脂形成的部分通過(guò)導(dǎo)電性樹(shù)脂 連接，并且所述前端側(cè)薄膜部與所述基端側(cè)薄膜部通過(guò)導(dǎo)電性樹(shù)脂連結(jié)。
[0023] 即，該溫度傳感器中，梳狀電極與圖案電極通過(guò)導(dǎo)電性樹(shù)脂連接，并且前端側(cè)薄膜 部與基端側(cè)薄膜部通過(guò)導(dǎo)電性樹(shù)脂連結(jié)，因此通過(guò)彼此包含樹(shù)脂材料的導(dǎo)電性樹(shù)脂的圖案 電極與各向異性導(dǎo)電性樹(shù)脂連接，可獲得良好的電連接與粘結(jié)性。并且，作為樹(shù)脂的前端側(cè) 薄膜部與基端側(cè)薄膜部通過(guò)導(dǎo)電性樹(shù)脂連結(jié)，還能夠獲得較高的粘結(jié)性。而且，通過(guò)在前端 側(cè)薄膜部與基端側(cè)薄膜部之間介入有絕熱性較高的導(dǎo)電性樹(shù)脂，能夠降低來(lái)自基端側(cè)薄膜 部的熱的影響。并且，將絕緣性薄膜分為前端側(cè)薄膜部與基端側(cè)薄膜部而分別進(jìn)行制作，還 能夠根據(jù)尺寸或設(shè)置場(chǎng)所替換成形狀等不同的薄膜部來(lái)制作溫度傳感器。另外，作為用于 粘結(jié)的導(dǎo)電性樹(shù)脂，優(yōu)選采用各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)材料。
[0024] 第4發(fā)明所涉及的溫度傳感器，在第1至第3中任一項(xiàng)所述的溫度傳感器中，所述 薄膜熱敏電阻部由以通式：Ti xAlyNz(0. 70彡yAx+y)彡0· 95,0· 4彡z彡0· 5, x+y+z = 1) 表示的金屬氮化物構(gòu)成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶系纖鋅礦型單相。
[0025] 本發(fā)明人