温度传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种温度传感器及其制造方法，该温度传感器在针对TiAlN的热敏电阻材料层的电极结构中即使在高温环境下也不易成为高电阻，进而能够通过非烧成的方式在薄膜等上直接成膜，且具有较高的耐热性且可靠性较高。本发明专利技术的温度传感器具备：绝缘性基材(2)；薄膜热敏电阻部(3)，形成于该绝缘性基材上；及一对图案电极(4)，以将相互对置的一对对置电极部(4a)配设于薄膜热敏电阻部上的方式形成于绝缘性基材上，薄膜热敏电阻部由TiAlN的热敏电阻材料形成，图案电极具有：TiN的接合层(5)，形成于薄膜热敏电阻部上；及电极层(6)，由贵金属形成于该接合层上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温度传感器及其制造方法
本专利技术涉及一种适合于薄膜型热敏电阻温度传感器的温度传感器及其制造方法。
技术介绍
为了高精度、高感度，对使用于温度传感器等的热敏电阻材料要求较高的B常数。以往，这种热敏电阻材料通常是Mn、Co、Fe等过渡金属氧化物(参考专利文献1及2)。并且，为了得到稳定的热敏电阻特性，这些热敏电阻材料需要进行600℃以上的烧成。并且，除由如上金属氧化物构成的热敏电阻材料之外，例如在专利文献3中提出了由以通式：MxAyNz(其中，M表示Ta、Nb、Cr、Ti及Zr中的至少一种，A表示Al、Si及B中的至少一种。0.1≤x≤0.8，0＜y≤0.6，0.1≤z≤0.8，x+y+z＝1)表示的氮化物构成的热敏电阻用材料。并且，在该专利文献3中，作为实施例，仅记载有由Ta-Al-N系材料构成且设为0.5≤x≤0.8，0.1≤y≤0.5，0.2≤z≤0.7，x+y+z＝1的热敏电阻用材料。在该Ta-Al-N系材料中，将包含上述元素的材料用作靶，在含氮气气氛中进行溅射来制作。并且，根据需要，在350～600℃下对所得到的薄膜进行热处理。专利文献1：日本特开2003-226573号公报专利文献2：日本特开2006-324520号公报专利文献3：日本特开2004-319737号公报上述以往技术中留有以下课题。近年来，正在研究在树脂薄膜上形成有热敏电阻材料的薄膜型热敏电阻传感器的开发，期望开发出能够在薄膜上直接成膜的热敏电阻材料。即，期待通过使用薄膜来得到挠性热敏电阻传感器。另外，期望开发出具有0.1mm左右的厚度的非常薄的热敏电阻传感器，但以往经常利用使用氧化铝等陶瓷材料的基板材料，存在例如若将厚度减薄至0.1mm则变得非常脆弱而容易被破坏等问题，期待通过使用薄膜来得到非常薄的热敏电阻传感器。以往，在形成有由TiAlN构成的氮化物系热敏电阻的温度传感器中，当在薄膜上层压由TiAlN构成的热敏电阻材料层和电极来形成时，在热敏电阻材料层上进行Au等的电极层的成膜，并图案形成为梳形等。但是，电极材料的Au等贵金属由于与TiAlN的热敏电阻材料和薄膜的接合性较低，因此，在薄膜上首先进行Cr和NiCr的接合层的成膜，在其上进行Au等贵金属的成膜，并图案形成为梳形。而且，在其上进行TiAlN的热敏电阻材料层的图案形成。然而，在该电极结构中，在高温试验等时接合层氧化而成为高电阻，因此存在可靠性较低的不良情况。并且，由树脂材料构成的薄膜的耐热温度通常低至150℃以下，即使是周知作为耐热温度比较高的材料的聚酰亚胺也只有200℃左右的耐热性，因此在热敏电阻材料的形成工序中施加热处理时，难以适用。在上述以往的氧化物热敏电阻材料中，为了实现所希望的热敏电阻特性，需要进行600℃以上的烧成，存在无法实现在薄膜上直接成膜的薄膜型热敏电阻传感器的问题。因此，期望开发出能够通过非烧成的方式进行直接成膜的热敏电阻材料，但上述专利文献3中记载的热敏电阻材料中，为了得到所希望的热敏电阻特性，根据需要，也需要在350～600℃下对所得到的薄膜进行热处理。并且，就该热敏电阻材料而言，在Ta-Al-N系材料的实施例中，可以得到B常数：500～3000K左右的材料，但没有关于耐热性的记述，氮化物系材料的热可靠性不明确。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种在针对TiAlN的热敏电阻材料层的电极结构中即使在高温环境下也不易成为高电阻，进而能够通过非烧成的方式在薄膜等上直接成膜，且具有较高的耐热性且可靠性较高的温度传感器及其制造方法。本专利技术为了解决上述课题而采用以下构成。即，第1专利技术所涉及的温度传感器，其具备：绝缘性基材；薄膜热敏电阻部，形成于该绝缘性基材上；及一对图案电极，以将相互对置的一对对置电极部配设于所述薄膜热敏电阻部上的方式形成于所述绝缘性基材上，所述薄膜热敏电阻部由TiAlN的热敏电阻材料形成，所述图案电极具有：TiN的接合层，形成于所述薄膜热敏电阻部上；及电极层，由贵金属形成于该接合层上。在该温度传感器中，图案电极具有形成于薄膜热敏电阻部上的TiN的接合层、及由贵金属形成于该接合层上的电极层，因此通过作为相同氮化物的TiAlN的热敏电阻部和TiN的接合层来可以得到较高的接合性。并且，TiN的接合层和贵金属的电极层的接合性也较高。另外，与Cr和NiCr等金属相比，由TiN的氮化物构成的接合层不易氧化，因此不易成为高电阻，可以得到较高的可靠性。因此，可以得到薄膜热敏电阻部和接合层和电极层的较高的接合性，与以往的Cr接合层同样地对弯曲等也可以得到较高的可靠性，并且即使在高温环境下也可以得到稳定的热敏电阻特性。第2专利技术所涉及的温度传感器，在第1专利技术中，所述绝缘性基材为绝缘性薄膜。即，在该温度传感器中绝缘性基材为绝缘性薄膜，因此成为薄型且整体为薄膜状的温度传感器，具有挠性且凹凸较小，能够大幅提高设置自由度。并且，对绝缘性薄膜的弯曲，也不易产生薄膜热敏电阻部的剥离，还能够设置于曲面等上。第3专利技术所涉及的温度传感器，在第1或第2专利技术中，所述薄膜热敏电阻部由以通式：TixAlyNz(0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1)表示的金属氮化物构成，其晶体结构为六方晶系的纤锌矿型单相。本专利技术人在氮化物材料中尤其着眼于AlN系，对其进行了深入研究，结果发现如下：作为绝缘体的AlN由于难以得到最佳的热敏电阻特性(B常数：1000～6000K左右)，因此通过用提高导电的特定的金属元素取代Al位并且设为特定的晶体结构，可以通过非烧成的方式得到良好的B常数和耐热性。因此，本专利技术是鉴于上述见解而得到的，由于薄膜热敏电阻部由以通式：TixAlyNz(0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1)表示的金属氮化物构成，其晶体结构为六方晶系的纤锌矿型单相，因此可以通过非烧成的方式得到良好的B常数，并且具有较高的耐热性。另外，若上述“y/(x+y)”(即，Al/(Ti+Al))低于0.70，则得不到纤锌矿型的单相，成为与NaCl型相的共存相或仅有NaCl型相的相，无法得到充分的高电阻和高B常数。并且，若上述“y/(x+y)”(即，Al/(Ti+Al))超过0.95，则电阻率非常高，显出极高的绝缘性，因此作为热敏电阻材料无法适用。并且，若上述“z”(即，N/(Ti+Al+N))低于0.4，则金属的氮化量较少，因此得不到纤锌矿型的单相，无法得到充分的高电阻和高B常数。另外，若上述“z”(即，N/(Ti+Al+N))超过0.5，则无法得到纤锌矿型单相。这是因为，在纤锌矿型单相中，氮位处无缺陷时的准确的化学计量比为N/(Ti+Al+N)＝0.5。第4专利技术所涉及的温度传感器的制造方法，其为制造第1至第3中任一专利技术的温度传感器的方法，其具有如下工序：薄膜热敏电阻部形成工序，在所述绝缘性基材上进行所述薄膜热敏电阻部的图案形成；及电极形成工序，以将相互对置的一对所述对置电极部配设于所述薄膜热敏电阻部上的方式在所述绝缘性基材上进行一对图案电极的图案形成，所述薄膜热敏电阻部形成工序中，在所述绝缘性基材上进行TiAlN的薄膜热敏电阻部的图案形成，所述电极形成工序具有如下工序：在所述薄膜热敏电阻部及所述绝缘性基材之上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度传感器，其特征在于，具备：绝缘性基材；薄膜热敏电阻部，形成于该绝缘性基材上；及一对图案电极，以将相互对置的一对对置电极部配设于所述薄膜热敏电阻部上的方式形成于所述绝缘性基材上，所述薄膜热敏电阻部由TiAlN的热敏电阻材料形成，所述图案电极具有：TiN的接合层，形成于所述薄膜热敏电阻部上；及电极层，由贵金属形成于该接合层上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.29 JP 2012-0764101.一种温度传感器，其特征在于，具备：绝缘性基材；薄膜热敏电阻部，形成于该绝缘性基材上；及一对图案电极，以将相互对置的一对对置电极部配设于所述薄膜热敏电阻部上的方式形成于所述绝缘性基材上，所述薄膜热敏电阻部由TiAlN的热敏电阻材料形成，所述图案电极具有：TiN的接合层，形成于所述薄膜热敏电阻部上；及电极层，由贵金属形成于该接合层上。2.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述绝缘性基材为绝缘性薄膜。3.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述薄膜热敏电阻部由以通式：TixAlyNz表示的金属氮化物构成，其晶体结构为六方晶系的纤锌矿型单相，其中，0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y...

【专利技术属性】
技术研发人员：长友宪昭，稻叶均，田中宽，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP