温度传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种温度传感器，该温度传感器为不易受到来自外部配线的热传导的 影响的薄膜型热敏电阻温度传感器。
【背景技术】
[0002] 在温度传感器等中使用的热敏电阻材料中，为了高精确度、高灵敏度，要求较高的 B常数。以往，作为这种热敏电阻材料，通常使用Mn、Co、Fe等的过渡金属氧化物（参考专利 文献1及2)。并且，这些热敏电阻材料中，为了获得稳定的热敏电阻特性，需要进行600°C 以上的烧成。
[0003] 并且，除了由如上述的金属氧化物构成的热敏电阻材料之外，例如在专利文献3 中提出有由如下氮化物构成的热敏电阻用材料，所述氮化物以通式:M xAyNz(其中，M表示 Ta、Nb、Cr、Ti及Zr中的至少一种，A表示Al、Si及B中的至少一种。0. 1彡X彡0. 8,0 < y < 0. 6,0.1 < z < 0. 8, x+y+z = 1)表示。并且，该专利文献3中，作为实施例仅记载 有如下内容：一种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。该Ta-Al-N系材料中，通过将包含上述元素的材料用作靶，并在含氮气气氛中进行溅 射来制作。并且，根据需要，对所获得的薄膜以350~600°C进行热处理。
[0004] 专利文献1 :日本特开2003-226573号公报
[0005] 专利文献2 :日本特开2006-324520号公报
[0006] 专利文献3 :日本特开2004-319737号公报
[0007] 专利文献4 :日本特开2001-116625号公报
[0008] 专利文献5 :日本特开2010-190735号公报
[0009] 上述现有技术中留有以下课题。
[0010] 近年来，正在研宄在树脂薄膜上形成热敏电阻材料的薄膜型热敏电阻传感器的开 发，希望开发能够直接成膜于薄膜的热敏电阻材料。即，期待通过使用薄膜来获得柔软的热 敏电阻传感器。而且，希望开发具有〇. Imm左右的厚度的非常薄的热敏电阻传感器，但是以 往经常使用利用氧化铝等陶瓷材料的基板材料，例如存在若将厚度设为0.1 mm的较薄厚度 则非常脆弱而易碎等问题，期待通过使用薄膜来获得非常薄的热敏电阻传感器。
[0011] 以往，形成由TiAlN构成的氮化物系热敏电阻的温度传感器中，在薄膜上层叠形 成由TiAlN构成的热敏电阻材料层及电极时，在热敏电阻材料层上成膜Au等的电极层，从 而图案形成为具有多个梳部的梳状。
[0012] 这种薄膜型热敏电阻传感器在绝缘性薄膜上由如下构成：热敏电阻材料层；一对 梳状电极，与该热敏电阻材料层相接；一对引出电极部，连接于这些梳状电极；电极焊盘， 用于连接这些引出电极部与外部配线；及外铸模树脂，用于从外部应力保护该连接部分。该 薄膜型热敏电阻传感器中，需要在电极焊盘与热敏电阻材料层之间隔开距离，以避免热敏 电阻材料层受到来自外部配线的热的影响。然而，当外铸模树脂的温度高于热敏电阻材料 层的温度时，通过导热率较大的金属（例如，Cu :400W/m · K、Au :318W/m · K)的引出电极部 产生传热现象，因此有可能对温度精确度带来影响，因此为了进行热绝缘，需要将引出电极 部的配线设定为非常长。因此，存在整体变大、很难实现小型化的问题。尤其，由于是将绝 缘性薄膜用作基板的薄膜型，因此与在氧化铝等其他绝缘性基板上配线的情况相比，薄膜 侧的热传导较低，存在从外部配线经由引出电极部传递的热的影响相对较大的不良情况。
[0013] 另一方面，以往的由TiAlN构成的热敏电阻材料层中，曲率半径较大而缓慢弯曲 时，不易产生龟裂而电阻值等电特性上没有变化，但是曲率半径较小而急剧弯曲时，变得易 产生龟裂，电阻值等发生较大变化，导致电特性的可靠性降低。尤其，以较小的曲率半径向 与梳部的延伸方向正交的方向急剧弯曲薄膜时，与向梳部的延伸方向弯曲时相比，由于梳 状电极与热敏电阻材料层的应力差，易在电极边缘附近产生龟裂，存在导致电特性的可靠 性降低的不良情况。
[0014] 并且，由树脂材料构成的薄膜的耐热温度通常较低为150°C以下，即使是作为耐热 温度比较高的材料而众所周知的聚酰亚胺，也仅有300°C左右的耐热性，因此在热敏电阻材 料的形成工序中加以热处理时，很难适用。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°C以上的烧成，存在无法实现直接成膜于薄膜的薄膜型 热敏电阻传感器的问题。因此，希望开发能够不烧成而直接成膜的热敏电阻材料，但是在上 述专利文献3中记载的热敏电阻材料中，为了获得所希望的热敏电阻特性，根据需要必须 对所获得的薄膜以350~600°C进行热处理。并且，该热敏电阻材料中，在Ta-Al-N系材料 的实施例中，可获得B常数：500~3000K左右的材料，但是并没有关于耐热性的记述，无法 得知氮化物系材料的热可靠性。
【发明内容】
[0015] 本发明是鉴于前述课题而完成的，其目的在于提供一种具有热敏电阻材料层的温 度传感器，所述热敏电阻材料层能够降低来自外部配线的热传导的影响，而且在弯曲时也 不易产生龟裂，并能够不烧成而直接成膜于薄膜。
[0016] 为了解决所述课题，本发明采用如下结构。即，第1发明所涉及的温度传感器，其 中，具备：绝缘性薄膜；薄膜热敏电阻部，以TiAlN热敏电阻材料形成于该绝缘性薄膜的表 面；一对梳状电极，在所述薄膜热敏电阻部的上侧及下侧中的至少一侧具有多个梳部，并且 相互对置地以金属来图案形成；及一对图案电极，连接于所述一对梳状电极，并图案形成于 所述绝缘性薄膜的表面，所述图案电极的至少一部分由导电性树脂形成。
[0017] 即，该温度传感器中，图案电极的至少一部分由导电性树脂形成，因此能够通过导 热率比金属低的导电性树脂来降低从外部配线经由图案电极而流入的热，并且即使不将作 为引出电极部的图案配线的距离设定为较长，也能够实现充分的绝热。尤其，采用绝缘性 薄膜作为基板，因此与其他绝缘性基板相比，基板侧的热传导较低，因此配线的影响相对变 大，但通过热传导较低的导电性树脂，能够抑制影响。如此，通过光蚀刻技术等以金属来形 成要求图案精确度的梳状电极，并且以导电性树脂形成比起图案精确度更要求绝热性的图 案配线，由此能够进行高精确度的温度测定。并且，通过采用与金属相比具有柔软性的导电 性树脂，整体的柔性得到提高。
[0018] 另外，通常，导电性树脂的导热率约为2W/m ·Κ，比金属的导热率低，为1/100左右， 因此还能够尽可能减少来自图案电极的端子部的热的流入来进行热绝缘。
[0019] 在电阻方面，导电性树脂的电阻率约为5Χ10-5Ω · cm，例如考虑配线电阻时，若 将引出电极的厚度设为10 μ m、将电极宽度设为0. 5mm、将电极长度设为5mm，则两个线段加 起来的配线电阻为1Ω左右，因此与在热敏电阻材料的电阻中经常使用的IOkQ相比，为 1/10000,因此配线电阻的影响较少。并且，将导电性树脂用于如专利文献4中记载的铂热 电阻时，铂热电阻中通常使用100Ω产品（PtlOO)，但是会增加1%左右的因导电性树脂带 来的配线电阻值，且配线电阻的电阻值精确度也成问题，因此无法使用。而且，对于专利文 献5中记载的薄膜型热电偶，若以导电性树脂配线，则无法高精确度地测定热电动势。因 此，仅能在高电阻的热敏电阻材料中将导电性树脂用作引出电极。
[0020] 第2发明所涉及的温度传感器，在第1发明中，所述图案电极被设定为反复折回的 曲径形状。
[0021] 即，该温度传感器中，图案电极被设定为反复折回的曲径形状，因此能够实际上缩 短从前端至基端的距离来实现整体的小型化，并且能够在较小的空间确保较长的图案电 极，能够获得更高的绝热性。
[0022] 第3发明所涉及的温度传感器，在第1或第2发明中，所述绝缘性薄膜分割为形成 有所述薄膜热敏电阻部与所述梳状电极的前端侧薄膜部及形成有所述图案电极的基端侧 薄膜部而构成，所述梳状电极与所述图案电极的由导电性树脂形成的部分通过导电性树脂 连接，并且所述前端侧薄膜部与所述基端侧薄膜部通过导电性树脂连结。
[0023] 即，该温度传感器中，梳状电极与图案电极通过导电性树脂连接，并且前端侧薄膜 部与基端侧薄膜部通过导电性树脂连结，因此通过彼此包含树脂材料的导电性树脂的图案 电极与各向异性导电性树脂连接，可获得良好的电连接与粘结性。并且，作为树脂的前端侧 薄膜部与基端侧薄膜部通过导电性树脂连结，还能够获得较高的粘结性。而且，通过在前端 侧薄膜部与基端侧薄膜部之间介入有绝热性较高的导电性树脂，能够降低来自基端侧薄膜 部的热的影响。并且，将绝缘性薄膜分为前端侧薄膜部与基端侧薄膜部而分别进行制作，还 能够根据尺寸或设置场所替换成形状等不同的薄膜部来制作温度传感器。另外，作为用于 粘结的导电性树脂，优选采用各向异性导电性粘结材料。
[0024] 第4发明所涉及的温度传感器，在第1至第3中任一项所述的温度传感器中，所述 薄膜热敏电阻部由以通式：Ti xAlyNz(0. 70彡yAx+y)彡0· 95,0· 4彡z彡0· 5, x+y+z = 1) 表示的金属氮化物构成，其晶体结构为六方晶系纤锌矿型单相。
[0025] 本发明人