温度传感器制造技术

本发明专利技术提供一种温度传感器，其在弯曲薄膜时在TiAlN的热敏电阻材料层上不易产生裂纹，并且能够通过非烧成直接成膜于薄膜等上，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：绝缘性薄膜(2)；薄膜热敏电阻部(3)，由TiAlN的热敏电阻材料形成于该绝缘性薄膜上；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薄膜上，一对对置电极部覆盖除相互对置之间的区域以外的薄膜热敏电阻部的整个表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温度传感器
本专利技术涉及一种作为耐弯曲性优异的薄膜型热敏电阻温度传感器的温度传感器。
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，期望开发出能够直接成膜于薄膜上的热敏电阻材料。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成膜Au等的电极层，并图案形成为梳形等。但是，存在当弯曲薄膜时容易在无梳形电极的部分产生裂纹的问题。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，存在无法实现直接成膜于薄膜上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进行直接成膜的热敏电阻材料，但上述专利文献3中所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弯曲薄膜时在TiAlN的热敏电阻材料层上不易产生裂纹，并且能够通过非烧成直接成膜于薄膜等上，且具有较高的耐热性且可靠性较高的、具有热敏电阻层的温度传感器。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：绝缘性薄膜；薄膜热敏电阻部，由TiAlN的热敏电阻材料形成于该绝缘性薄膜上；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薄膜上，一对所述对置电极部覆盖除相互对置之间的区域以外的所述薄膜热敏电阻部的整个表面。在该温度传感器中，由于一对对置电极部覆盖除相互对置之间的区域以外的薄膜热敏电阻部的整个表面，因此对置电极部保护整个薄膜热敏电阻部，即使弯曲绝缘性薄膜也能够抑制在薄膜热敏电阻部产生裂纹。第2专利技术所涉及的温度传感器，其中，在第1专利技术中，一对所述对置电极部覆盖至所述薄膜热敏电阻部的周围。即，在该温度传感器中，由于一对对置电极部覆盖至薄膜热敏电阻部的周围，因此能够进一步抑制在弯曲绝缘性薄膜时在薄膜热敏电阻部上产生裂纹，并且能够按压薄膜热敏电阻部的边缘部分来抑制剥离等。第3专利技术所涉及的温度传感器，其中，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，可以通过非烧成得到良好的B常数和耐热性。由此，本专利技术从上述调查结果而得到、将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得到良好的B常数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，氮位置处无缺陷时的准确的化学计量比为N/(Ti+Al+N)＝0.5。根据本专利技术，起到以下效果。即，根据本专利技术所涉及的温度传感器，由于一对对置电极部覆盖除相互对置之间的区域以外的薄膜热敏电阻部的整个表面，因此即使弯曲绝缘性薄膜也能够抑制在薄膜热敏电阻部产生裂纹。另外，将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，且设为其晶体结构为六方晶系的纤锌矿型单相的材料，由此可以通过非烧成得到良好的B常数以及较高的耐热性。因此，根据本专利技术的温度传感器，即使弯曲也不易产生裂纹，挠性且凹凸较少，还能够插入到非接触供电装置和蓄电池等的狭窄间隙中进行设置，或者设置于曲面上。附图说明图1是表示本专利技术所涉及的温度传感器的第1实施方式的俯视图。图2是表示第1实施方式中的热敏电阻用金属氮化物材料的组成范围的Ti-Al-N系三元系相图。图3是在第1实施方式中按工序顺序表示温度传感器的制造方法的俯视图。图4是表示本专利技术所涉及的温度传感器的第2实施方式的俯视图。图5是表示本专利技术所涉及的温度传感器的实施例中的热敏电阻用金属氮化物材料的膜评价用元件的主视图及俯视图。图6是表示在本专利技术所涉及的实施例及比较例中25℃电阻率与B常数之间的关系的曲线图。图7是表示在本专利技术所涉及的实施例及比较例中Al/(Ti+Al)比与B常数之间的关系的曲线图。图8是表示在本专利技术所涉及的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度传感器，其特征在于，具备：绝缘性薄膜；薄膜热敏电阻部，由TiAlN的热敏电阻材料形成于该绝缘性薄膜上；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薄膜上，一对所述对置电极部覆盖除相互对置之间的区域以外的所述薄膜热敏电阻部的整个表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 JP 2012-0811091.一种温度传感器，其特征在于，具备：绝缘性薄膜；薄膜热敏电阻部，由TiAlN的热敏电阻材料形成于该绝缘性薄膜上；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薄膜上，一对所述对置电极部覆盖除相互对置之间的区域以...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中宽，稻场均，竹岛一太，长友宪昭，
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