热敏电阻用金属氮化物材料及其制造方法以及薄膜型热敏电阻传感器的制造方法_2

文档序号:9402073阅读:来源:国知局
在非烧成条件下进行成膜。
[0032] 第6发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法的特征在于,在第5发 明中,将所述反应性溅射中的溅射气压设定为小于〇. 7Pa。
[0033] 即,在该热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法中,由于将反应性溅射中的溅射 气压设定为小于〇.7Pa,因此能够形成在垂直于膜的表面的方向上c轴的取向强于a轴的取 向的第3发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料的膜。
[0034] 第7发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法的特征在于,在第5或 第6发明中,具有在所述成膜工序后,向所形成的膜照射氮等离子体的工序。
[0035] 即,在该热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法中,由于在成膜工序后,向所形成 的膜照射氮等离子体,因此膜的氮缺陷变少从而耐热性进一步得到提高。
[0036] 根据本发明,达到以下效果。
[0037] SP,根据本发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料,由以通式: VxAlyNz(0. 70彡y/(x+y)彡0· 98、0· 4彡z彡0· 5、x+y+z = 1)表示的金属氮化物构成,其 结晶结构为六方晶系的纤锌矿型的单相,因此在非烧成条件下得到良好的B常数,并且具 有高耐热性。而且,根据本发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法,由于使用 V-Al合金溅射靶在含氮气氛中进行反应性溅射而成膜,因此能够将由上述VAlN构成的本 发明的热敏电阻用金属氮化物材料在非烧成条件下进行成膜。而且,根据本发明所涉及的 薄膜型热敏电阻传感器,由于在绝缘性薄膜上由本发明的热敏电阻用金属氮化物材料形成 有薄膜热敏电阻部,因此使用树脂薄膜等耐热性较低的绝缘性薄膜而得到具有良好的热敏 电阻特性的薄型且可挠性热敏电阻传感器。而且,基板材料并不是如果变薄就非常脆弱且 容易破碎的陶瓷,而是树脂薄膜,因此得到厚度0.1 mm的非常薄的薄膜型热敏电阻传感器。
【附图说明】
[0038] 图1是在本发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料及其制造方法以及薄膜型 热敏电阻传感器的一实施方式中,表示热敏电阻用金属氮化物材料的组成范围的V-Al-N 系三兀系相图。
[0039] 图2是在本实施方式中,表示薄膜型热敏电阻传感器的立体图。
[0040] 图3是在本实施方式中,以工序顺序表示薄膜型热敏电阻传感器的制造方法的立 体图。
[0041] 图4是在本发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料及其制造方法以及薄膜型 热敏电阻传感器的实施例中,表示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。
[0042] 图5是在本发明所涉及的实施例及比较例中,表示25°C电阻率与B常数之间的关 系的图表。
[0043] 图6是在本发明所涉及的实施例及比较例中,表示AV(V+A1)比与B常数之间的 关系的图表。
[0044] 图7是在本发明所涉及的实施例中,表示设为AV (V+A1) = 0. 89的c轴取向较强 时的X射线衍射(XRD)结果的图表。
[0045] 图8是在本发明所涉及的实施例中,表示设为AV (V+A1) = 0. 88的a轴取向较强 时的X射线衍射(XRD)结果的图表。
[0046] 图9是在本发明所涉及的实施例中,表示对a轴取向较强的实施例与c轴取向较 强的实施例进行比较的AV(V+A1)比与B常数之间的关系的图表。
[0047] 图10是在本发明所涉及的实施例中,表示c轴取向较强的实施例的截面SEM照 片。
[0048] 图11是在本发明所涉及的实施例中,表示a轴取向较强的实施例的截面SEM照 片。
【具体实施方式】
[0049] 以下,参考图1至图3,对本发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料及其制造方 法以及薄膜型热敏电阻传感器的一实施方式进行说明。另外,在以下说明中使用的附图中, 为了将各部设为能够识别或容易识别的大小而根据需要适当地改变比例尺。
[0050] 本实施方式的热敏电阻用金属氮化物材料为用于热敏电阻的金属氮化物材料,由 以通式:VxAlyNz(0. 70 < y/(x+y) < 0· 98、0· 4 < z < 0· 5、x+y+z = 1)表示的金属氮化物 构成,其结晶结构为六方晶系的纤锌矿型(空间群P63mc(No. 186))的单相。即,如图1所 示,该热敏电阻用金属氮化物材料为具有由V(钒)-Al-N系三元系相图中的点A、B、C、D所 包围的区域内的组成,且结晶相为纤锌矿型的金属氮化物。
[0051] 另外,上述点 A、B、C、D 的各组成比(X,y,z) (atm% )为 Α(15·0,35·0,50·0)、 Β(1· 0,49· 0,50· 0)、C(1. 2,58· 8,40· 0)、D(18. 0,42· 0,40· 0)。
[0052] 并且,该热敏电阻用金属氮化物材料形成为膜状,且为沿垂直于所述膜的表面的 方向延伸的柱状结晶。而且,优选在垂直于膜的表面的方向上c轴的取向强于a轴的取向。
[0053] 另外,在垂直于膜的表面的方向(膜厚方向)上,判断a轴取向(100)较强还是 c轴取向(002)较强,是利用X射线衍射(XRD)来调查结晶轴的取向性,根据(100)(表示 a轴取向的hkl指数)与(002)(表示c轴取向的hkl指数)的峰强度比,"(100)的峰强 度" / "(002)的峰强度"小于1时,设为c轴取向较强。
[0054] 接着,对使用了本实施方式的热敏电阻用金属氮化物材料的薄膜型热敏电阻传感 器进行说明。如图2所示,该薄膜型热敏电阻传感器1具备:绝缘性薄膜2 ;薄膜热敏电阻 部3,在该绝缘性薄膜2上由上述热敏电阻用金属氮化物材料形成;及一对图案电极4,至少 形成在薄膜热敏电阻部3上。
[0055] 上述绝缘性薄膜2例如由聚酰亚胺树脂片形成为带状。另外,作为绝缘性薄膜2, 还可以是PET :聚对苯二甲酸乙二酯、PEN :聚萘二甲酸乙二酯等。
[0056] 上述一对图案电极4例如由Cr膜与Au膜的层压金属膜形成图案,并具有:在薄膜 热敏电阻部3上以相互对置状态所配置的梳状图案的一对梳状电极部4a ;及前端部连接于 这些梳状电极部4a且基端部配置于绝缘性薄膜2的端部而延伸的一对直线延伸部4b。
[0057] 并且,在一对直线延伸部4b的基端部上,作为引线的引出部形成有电镀Au等电镀 部4c。在该电镀部4c用焊接材等接合有引线的一端。而且,除了包括电镀部4c的绝缘性 薄膜2的端部以外,在该绝缘性薄膜2上加压粘结有聚酰亚胺覆盖层薄膜5。另外,可通过 印刷将聚酰亚胺或环氧系的树脂材料层形成在绝缘性薄膜2上,以代替聚酰亚胺覆盖层薄 膜5。
[0058] 参考图3,以下对该热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法及使用该方法的薄膜 型热敏电阻传感器1的制造方法进行说明。
[0059] 首先,本实施方式的热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法具有成膜工序,所述 成膜工序使用V-Al合金溅射靶在含氮气氛中进行反应性溅射而成膜。
[0060] 并且,优选将上述反应性溅射中的溅射气压设定为小于0. 7Pa。
[0061] 而且,优选在上述成膜工序后,向所形成的膜照射氮等离子体。
[0062] 更具体而言,如图3的(b)所示,在例如图3的(a)所示的厚度50 μm的聚酰亚胺 薄膜的绝缘性薄膜2上,通过反应性溅射法成膜200nm的由上述本实施方式的热敏电阻用 金属氮化物材料形成的薄膜热敏电阻部3。此时的溅射条件例如为极限真空度:5X 10 6Pa、 溅射气压:〇. 6Pa、靶投入功率(输出功率):300W,并在Ar气体+氮气的混合气体气氛下, 设为氮气分压:60%。并且,使用金属掩模将热敏电阻用金属氮化物材料成膜为所期望的尺 寸而形成薄膜热敏电阻部3。另外,优选向所形成的薄膜热敏电阻部3照射氮等离子体。例 如,在真空度:6. 7Pa、输出功率:2001及N2气体气氛下,使氮等离子体照射到薄膜热敏电阻 部3。
[0063] 接着,通过派射法,例如形成Cr膜20nm,进一步形成Au膜200nm。而且,在其上用 棒涂布机涂布抗蚀液后,在ll〇°C下进行预烘1分30秒,利用曝光装置感光后,用显影液去 除不需要的部分,通过在150°C下后烘5分钟来进行图案形成。然后,通过市售的Au蚀刻剂 及Cr蚀刻剂对不需要的电极部分进行湿法刻蚀,如图3的(c)所示,通过抗蚀剂剥离而形 成具有所期望的梳状电极部4a的图案电极4。另外,可以在绝缘性薄膜2上预先形成图案 电极4,并在其梳状电极部4a上成膜薄膜热敏电阻部3。此时,在薄膜热敏电阻部3的下侧 形成有图案电极4的梳状电极部4a。
[0064] 接着,如图3的(d)所示,例如将厚度50 μm的附有粘结剂的聚酰亚胺覆盖层薄膜 5载置在绝缘性薄膜2上,并利用加压机在150°C下以2MPa加压10分钟而使其粘结。而且, 如图3的(e)所示,对直线延伸部4b的端部,例如通过Au电镀液来形成2 μ m的Au薄膜而 形成电镀部4c。
[0065] 另外,同时制作多个薄膜型热敏电阻传感器1时,在绝缘性薄膜2的大型薄片上, 如上所述形成多个薄膜热敏电阻部3及图案电极4后,从大型薄片切断成各薄膜型热敏电 阻传感器1。
[0066] 如此,得到例如将
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