CN102192792A - 薄膜热敏电阻传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜热敏电阻传感器，该薄膜热敏电阻传感器拉伸强度高，能够谋求可靠性的提高。其具备：绝缘基板(2)；热敏电阻薄膜(3)，在绝缘基板(2)的上面形成图案；一对电极(4)，从绝缘基板(2)的上面经过热敏电阻薄膜(3)的上面形成图案；以及一对引线框(5)，连接于一对电极(4)，其中，引线框(5)由以下构成：前端接合部(5a)，接合于电极(4)；引线端部(5b)，与外部连接；以及弯曲部(5c)，形成于前端接合部(5a)与引线端部(5b)之间并成为曲折形状。

Description

薄膜热敏电阻传感器

技术领域

本发明涉及一种例如使用于温度传感器、流量传感器等传感器的薄膜热敏电阻传感器。

背景技术

例如，作为信息设备、通信设备、医疗设备、住宅设备机器、汽车用传输设备等的温度传感器、流量传感器有由具有大的负温度系数的氧化物半导体的烧结体构成的热敏电阻片。使用该热敏电阻片的薄膜热敏电阻传感器为如下结构：形成有端子电极，通过钎焊导电性粘结剂或焊接等，将引线框安装于该电极面的结构。

例如，在专利文献1中提出有如下温度传感器：使用由用金属板形成的多个引线部构成的引线框，将薄膜热敏电阻片电接合于引线部的前端的温度传感器中，引线部由窄幅形成前端部分的细幅部分和宽幅形成另一端侧的末端部分构成，在细幅部分电接合薄膜热敏电阻片，用绝缘包覆层包覆细幅部分与薄膜热敏电阻片而用作热响应特性良好的薄膜热敏电阻传感器。

专利文献1：日本专利公开2006-308505号公报

在上述以往技术中留有以下课题。

即，在上述以往的技术中，若强力拉伸连接于热敏电阻片的引线部，则存在力直接施加于引线部的接合部，而从引线部与电极的接合部、电极与基板的接合部等剥离地忧虑。而且，存在将引线部连接于热敏电阻片时很难正确地定位而导致偏位的问题。尤其存在由于引线框为平面状而难以定位的不良情况。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种拉伸强度高且能够谋求可靠性的提高的薄膜热敏电阻传感器。

本发明为了解决所述课题采用了以下构成。即，本发明的薄膜热敏电阻传感器的特征在于，具备：绝缘基板或在表面形成有绝缘层的基板；热敏电阻薄膜，在所述绝缘层或所述绝缘基板的上面形成图案；一对电极，从所述绝缘层或所述绝缘基板的上面经过所述热敏电阻薄膜的上面形成图案；以及一对引线框，连接于一对所述电极，所述引线框由以下而构成：前端接合部，接合于所述电极；引线端部，与外部连接；以及弯曲部，形成于所述前端接合部与所述引线端部之间并成为曲折形状。

在该薄膜热敏电阻传感器中，因为引线框具有成为曲折形状的弯曲部，所以拉伸引线框时，因曲折形状力在附加有拉伸方向的弹性的弯曲部缓冲，且力不直接施加于前端接合部，因此对拉伸强度及温度循环的可靠性提高。并且，将引线框的中途设为曲折形状，引线框的热传递路径变长，热难以发散而热响应性提高。

而且，本发明的薄膜热敏电阻传感器的特征在于，所述前端接合部形成为在宽度上比所述引线端部窄。

即，在该薄膜热敏电阻传感器中，因为前端接合部形成为在宽度上比所述引线部窄，所以热难以从引线框扩散，能够进一步提高热响应性。

而且，本发明的薄膜热敏电阻传感器的特征在于，具备：绝缘包覆层，在所述绝缘层或所述绝缘基板的上面由绝缘性材料形成，并密封所述热敏电阻薄膜和所述前端接合部。

即，在该薄膜热敏电阻传感器中，因为具备密封热敏电阻薄膜和前端接合部的绝缘包覆层，所以通过绝缘包覆层保护热敏电阻薄膜的同时，增强前端接合部而接合强度变高，能够得到较高可靠性。

而且，本发明的薄膜热敏电阻传感器的特征在于，所述弯曲部向所述基板或所述绝缘基板的厚度方向折弯，而抵接于所述基板或所述绝缘基板的端面。

即，在该薄膜热敏电阻传感器中，因为弯曲部向基板或绝缘基板的厚度方向折弯，而抵接于基板或绝缘基板的端面，所以通过弯曲部抵接，定位变得容易的同时，引线框与基板或绝缘基板的粘着性提高，容易进行通过激光焊接等的引线框的连接。

并且，本发明的薄膜热敏电阻传感器的特征在于，具备：绝缘包覆层，在所述绝缘层或所述绝缘基板的上面由绝缘性材料形成，并密封所述热敏电阻薄膜和所述前端接合部的同时，延伸至所述基板或所述绝缘基板的端面，也覆盖所述弯曲部的一部分。

即，在该薄膜热敏电阻传感器中，因为具备延伸至基板或绝缘基板的端面，也覆盖弯曲部的一部分的绝缘包覆层，所以还在端面增强引线框的接合，进一步改善拉伸强度。

发明效果

根据本发明得到以下效果。

即，根据本发明所涉及的薄膜热敏电阻传感器，因为引线框具有成为曲折形状的弯曲部，所以对拉伸强度及温度循环的可靠性提高的同时，热响应性提高。从而，本发明适合用作需要接合强度、高速响应性及高耐热性等的复印机等中使用的薄膜热敏电阻传感器。

附图说明

图1是本发明所涉及的薄膜热敏电阻传感器的第1实施方式中表示去除绝缘包覆层的薄膜热敏电阻传感器的立体图。

图2是第1实施方式中表示薄膜热敏电阻传感器的剖面图。

图3是第1实施方式中表示以晶片状的制作工序及切割成片状的状态的立体图。

图4是第1实施方式中表示激光焊接工序的剖面图。

图5是本发明所涉及的薄膜热敏电阻传感器的第2实施方式中表示薄膜热敏电阻传感器的剖面图。

图6是本发明所涉及的薄膜热敏电阻传感器的第3实施方式中表示绝缘包覆层形成前后的薄膜热敏电阻传感器的立体图。

符号说明

1、21、31-薄膜热敏电阻传感器，2-绝缘基板，3-热敏电阻薄膜，4-电极，5、35-引线框，5a、35a-前端接合部，5b、35b-引线端部，5c、35c-弯曲部，6-绝缘包覆层。

具体实施方式

以下，参照图1至图4说明本发明所涉及的薄膜热敏电阻传感器的第1实施方式。另外，在用于以下说明的各附图中，为了将各部件或构成设为可识别的大小，适当地变更各部件的比例尺。

如图1及图2所示，本实施方式的薄膜热敏电阻传感器1具备：氧化铝基板的绝缘基板2；热敏电阻薄膜3，在绝缘基板2的上面形成图案；一对电极4，从绝缘基板2的上面经过热敏电阻薄膜3的上面形成图案；以及一对引线框5，连接于一对电极4。

上述热敏电阻薄膜3为如下复合金属氧化物膜：例如由Mn-Co类复合金属氧化物(例如，Mn₃O₄-Co₃O₄类复合金属氧化物)或者在Mn-Co类复合金属氧化物中包含Ni、Fe、Cu中的至少一种元素的复合金属氧化物(例如，Mn₃O₄-Co₃O₄-Fe₂O₃类复合金属氧化物)构成。

本实施方式的热敏电阻薄膜3为在绝缘基板2的上面通过溅射法成膜为平面视大致正方形的热敏电阻薄膜。

该热敏电阻薄膜3呈半导体的性状并具有若温度上升，则阻抗变低的负特性，所谓NTC热敏电阻(Negative Temperature Coefficient Thermistor)性质。

一对上述电极4由：从绝缘基板2的上面经过热敏电阻薄膜3的上面用Pt形成图案的一对Pt接合层和在这些Pt接合层上用Ni形成的一对Ni电镀层形成。另外，在Ni电镀层的表面也可以形成有Ni氧化膜作为自然氧化膜。

一对Pt接合层从热敏电阻薄膜3的上面经过绝缘基板2的上面而形成。该一对Pt接合层成为一对Ni电镀层的基础层，与成膜的面的材料(在本实施方式中为绝缘基板2及热敏电阻薄膜3)的接合强度高于Ni电镀层。另外，Pt接合层的厚度设定为100～1000nm。而且，该Ni电镀层的厚度为30μm左右。

而且，如图3的(a)、(b)所示，本实施方式的电极4具有：一对梳齿部4a，形成于热敏电阻薄膜3的上面并相互对置；以及电极垫部4b，为连接于各梳齿部4a的一对引出电极。另外，在图1的立体图中，简化图示电极4。

上述引线框5由不锈钢(SUS)形成，由以下构成：前端接合部5a，连接于电极4；引线端部5b，与外部连接；以及弯曲部5c，形成于前端接合部5a与引线端部5b之间并成为曲折形状。

上述前端接合部5a形成为在宽度上比引线端部5b窄。

而且，该薄膜热敏电阻传感器1具备：在绝缘基板2的上面由绝缘性材料形成，并密封热敏电阻薄膜3和前端接合部5a的绝缘包覆层6。

上述弯曲部5c向绝缘基板2的厚度方向折弯，而前端侧抵接于绝缘基板2的端面。在本实施方式的弯曲部5c中，从绝缘基板2的上面向厚度方向下方折弯90度之后，向厚度方向上方折弯而折回成剖面コ字状，再次折回两次，根据3处的折回部构成为之字状。

如此，各弯曲部5c的前端侧设定成相互从前端接合部5a向下方折弯成L字状，将相互对置的一对前端接合部5a配置于一对电极4上，而将引线框5嵌入到绝缘基板2的同时，弯曲部5c的前端侧抵接于绝缘基板2的端面。

上述绝缘包覆层6为将热敏电阻薄膜3及梳齿部4a密封于内部的保护膜，例如为烧成滴落于表面的陶瓷模具材料或玻璃糊剂而模制的绝缘包覆层。该绝缘包覆层6的厚度设定为200～800μm。另外，也可以在热敏电阻薄膜3及梳齿部4a上形成SiO₂膜作为保护膜，在其上形成绝缘包覆层6。

其次，参照图3至图4对如此构成的薄膜热敏电阻传感器1的制造方法进行说明。

首先，如图3的(a)所示，进行在绝缘基板2的晶片表面将热敏电阻薄膜3形成图案的薄膜形成工序。即，在规定的溅射条件下，用溅射法在绝缘基板2的整个面成膜上述的复合金属氧化物膜。

接着，通过光刻技术，在作为复合金属氧化物膜的上面而形成热敏电阻薄膜3的区域将光刻胶膜形成图案。并且，将光刻胶膜作为掩模，通过利用规定的溶液的湿式蚀刻加工选择性去除未被屏蔽的复合金属氧化物膜。而且，去除作为掩模而存在的光刻胶膜。由此，能够在绝缘基板2的上面图案形成平面视大致正方形的热敏电阻薄膜3。之后，为了提高耐热性，根据需要以规定温度及规定时间进行退火处理。

其次，从热敏电阻薄膜3的上面经过绝缘基板2的上面，在规定的溅射条件下用溅射法成膜Pt接合层、Pt。接着，通过光刻技术，在Pt的上面即形成一对电极的区域将光刻胶膜形成图案。并且，将光刻胶膜作为掩模，通过干式蚀刻加工选择性去除未被屏蔽的Pt接合层及Pt。因此，去除作为掩模而存在的光刻胶膜。由此，能够在热敏电阻薄膜3的上面图案形成栉形状的电极4。

接着，为了防止Ni电镀时向梳齿部4a上的析出，施加电镀用抗蚀剂10(图中的阴影区域)，在Pt接合层的电极垫部4b上通过氨基磺酸Ni电镀浴将Ni电镀成膜为30μm左右而形成Ni电镀层。另外，也可以在此时或此后的大气中，在Ni电镀层的表面形成Ni氧化膜作为自然氧化膜。由此，形成一对电极4。此后，如图3的(b)所示，进行切割而切割成片状。

其次，如图4所示，在配置于平坦的一对电极4上的引线框5的前端部分(前端接合部5a)进行激光焊接，将引线框5的前端部焊接于Ni电镀层而设为前端接合部5a。此时，以弯曲部5c抵接于绝缘基板2的端面的状态，将一对引线框5嵌入到绝缘基板2，以定位的状态进行激光焊接。

此后，去除电镀用抗蚀剂10，如图2所示，以覆盖包括引线框5的前端接合部5a的表面整体的方式用分配器在表面滴下并烧成陶瓷模具材料或玻璃糊剂，进行模制作为绝缘包覆层6而制作薄膜热敏电阻传感器1。

如此，在本实施方式的薄膜热敏电阻传感器1中，因为引线框5具有成为曲折形状的弯曲部5c，所以拉伸引线框5时，因曲折形状力在附加有拉伸方向的弹性的弯曲部5c缓冲，且力不直接力施加于前端接合部5a，因此对拉伸强度及温度循环的可靠性提高。而且，将引线框5的中途设为曲折形状，引线框5的热传递路径变长，热难以发散而热响应性提高。

并且，因为前端接合部5a形成为在宽度上比引线端部窄，所以热难以从引线框5发散，可以进一步提高热响应性。

而且，因为具备有密封热敏电阻薄膜3和前端接合部5a的绝缘包覆层6，所以通过绝缘包覆层6保护热敏电阻薄膜3的同时增强前端接合部5a，而接合强度变高，能够得到高可靠性。

而且，因为弯曲部5c向绝缘基板2的厚度方向折弯而抵接于绝缘基板2的端面，所以通过抵接弯曲部5c，容易进行定位的同时，引线框5与绝缘基板2的密着性提高，通过激光焊接的引线框5的连接变得容易。

其次，参照图5及图6在以下对本发明所涉及的薄膜热敏电阻传感器的第2及第3实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式的说明中，对在上述实施方式中说明的相同的构成要件附上相同的符号并省略其说明。

第2实施方式与第1实施方式的不同点在于：在第1实施方式中，绝缘包覆层6仅覆盖绝缘基板2的上面，与此相对，如图5所示，第2实施方式的薄膜热敏电阻传感器21的绝缘包覆层6延伸至绝缘基板2的端面，而还覆盖弯曲部5c的一部分。

即，在该第2实施方式的薄膜热敏电阻传感器21中，因为绝缘包覆层6延伸至绝缘基板2的端面，而还覆盖弯曲部5c的一部分，所以引线框5的接合也在端面增强并进一步改善拉伸强度。

其次，第3实施方式与第1实施方式的不同点在于：在第1实施方式中，弯曲部5c为向绝缘基板2的厚度方向折弯的曲折形状，与此相对，如图6所示，第3实施方式的薄膜热敏电阻传感器31的引线框35的弯曲部35c成为向与绝缘基板2的上面平行的方向反复弯曲的曲折形状。

即，在该第2实施方式的弯曲部35c中，从绝缘基板2的上面向宽度方向的一方弯曲90度之后，向宽度方向的另一方折回弯曲成コ字状，再次折回两次弯曲，由3处的折回部构成为之字状。

从而，在该第3实施方式的薄膜热敏电阻传感器31中，如同第1实施方式，拉伸引线框35时，因曲折形状力在附加有拉伸方向的弹性的弯曲部35c缓冲，且力不直接施加于前端接合部35a，因此对拉伸强度及温度循环的可靠性提高。而且，将引线框35的中途设为曲折形状，因此引线框35的热传递路径变长，热难以扩散而热响应性提高。

另外，第3实施方式的引线框35不需要如第1实施方式的引线框5的弯曲加工，能够用冲孔等容易地形成曲折形状的弯曲部35c。

另外，本发明的技术范围并不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内可以施加各种变更。

例如，在上述各实施方式中，举例了使用氧化铝基板的绝缘基板的情况，但不限定于此，也可以是石英基板等绝缘基板、或在表面形成有通过热氧化的SiO₂层的绝缘层的硅基板或其他半导体基板。而且，引线框举例了使用不锈钢材料的情况，但不限定于此，也可以是可伐或因瓦材料。

Claims (7)

1.一种薄膜热敏电阻传感器，其特征在于，具备：

绝缘基板或在表面形成有绝缘层的基板；

热敏电阻薄膜，在所述绝缘层或所述绝缘基板的上面形成图案；

一对电极，从所述绝缘层或所述绝缘基板的上面经过所述热敏电阻薄膜的上面形成图案；以及

一对引线框，连接于一对所述电极，

所述引线框由以下而构成：前端接合部，接合于所述电极；引线端部，与外部连接；以及弯曲部，形成于所述前端接合部与所述引线端部之间并成为曲折形状。

2.如权利要求1所述的薄膜热敏电阻传感器，其特征在于，

所述前端接合部形成为在宽度上比所述引线端部窄。

3.如权利要求1或2所述的薄膜热敏电阻传感器，其特征在于，具备有：

绝缘包覆层，在所述绝缘层或所述绝缘基板的上面由绝缘性材料形成，并密封所述热敏电阻薄膜和所述前端接合部。

4.如权利要求1或2所述的薄膜热敏电阻传感器，其特征在于，

所述弯曲部向所述基板或所述绝缘基板的厚度方向折弯，而抵接于所述基板或所述绝缘基板的端面。

5.如权利要求4所述的薄膜热敏电阻传感器，其特征在于，具备：

绝缘包覆层，在所述绝缘层或所述绝缘基板的上面由绝缘性材料形成，并密封所述热敏电阻薄膜与所述前端接合部的同时，延伸至所述基板或所述绝缘基板的端面，还覆盖所述弯曲部的一部分。

6.如权利要求3所述的薄膜热敏电阻传感器，其特征在于，

所述弯曲部向所述基板或所述绝缘基板的厚度方向折弯，而抵接于所述基板或所述绝缘基板的端面。

7.如权利要求6所述的薄膜热敏电阻传感器，其特征在于，具备：

绝缘包覆层，在所述绝缘层或所述绝缘基板的上面由绝缘性材料形成，并密封所述热敏电阻薄膜与所述前端接合部的同时，延伸至所述基板或所述绝缘基板的端面，还覆盖所述弯曲部的一部分。

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