CN102317748B - 带传感器基板及带传感器基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带传感器基板及带传感器基板的制造方法,从而能够廉价地制造用于计测温度或应变的带传感器晶片,且精度良好地进行温度或应变的计测。在基板的表面上形成基底膜,从而与在该基板表面上不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长。使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化。
Description
技术领域
本发明涉及设有计测高温处理中的硅晶片等基板的温度或/及应变的传感器的硅晶片等基板及其制造方法。
背景技术
在对硅晶片实施处理来制造半导体设备的工序中包括将硅晶片的温度调节为高温的高温处理。在高温处理中,在为了成品率提高等目的而对硅晶片的各部分均匀地加热时等,需要精度良好地管理温度。因此,准备在晶片上设有温度传感器的带传感器硅晶片,在制造线开始工作时或者制造线起动时等对实际的硅晶片实施处理前,在与实际的硅晶片相同的热环境下由温度传感器计测带温度传感器硅晶片上的各部分的温度,从而微调整温度调节装置以对实际的硅晶片的各部分均匀地加热。
另外,优选准备在晶片上除设有温度传感器之外还设有应变传感器的带传感器硅晶片,在高温处理的温度负载时除温度之外还计测带传感器硅晶片的应变(热应变),根据该计测结果,考虑实际的硅晶片的翘曲等来微调整温度调节装置。
计测硅晶片的温度或应变的传感器是称作热电偶、测温电阻体、应变仪的传感器,通过计测热电动势或金属的电阻值并进行温度转换,从而计测硅晶片的温度或应变。
作为现有的制造带传感器硅晶片的方法,已知有如下所述的方法。
A)方法:使用粘接剂在硅晶片上粘贴形成为薄膜的传感器,从而制造带传感器硅晶片。
B)方法:通过蒸镀、溅射等在硅晶片上形成构成传感器的金属薄膜,从而制造带传感器硅晶片(下述专利文献1等)
C)方法:通过CVD法在硅晶片上形成构成传感器的金属薄膜,从而制造带传感器硅晶片(下述专利文献2等)
另外,近年来,开发出使用纳米粒子分散墨液来在基板上绘制配线图案的技术。
D)在专利文献3、4、5中记载有如下发明:在不锈钢基板上形成作为绝缘层的玻璃层,使用以银为主成分的纳米粒子分散墨液在该玻璃层上绘制配线图案,从而制造应变传感器。
专利文献1:日本特开昭62-139339号公报
专利文献2:日本特开平8-306665号公报
专利文献3:日本特开2006-226751号公报
专利文献4:日本特开2006-242797号公报
专利文献5:日本特开2007-85993号公报
发明内容
上述(A)方法使用粘接剂将传感器粘贴在硅晶片上,因此根据粘接状态不同,容易产生传感器自身的翘曲、蠕变、漂移,存在温度或应变的计测值产生偏差、误差而无法准确地进行温度计测或应变计测的情况。另外,上述(B)、(C)方法虽然不会产生上述(A)方法中产生的问题,但用于在硅晶片形成传感器的设备规模大,导致高成本。特别是近年来,需要在直径300mm或超过300mm的硅晶片上形成传感器,难以满足要求规格的同时廉价地制造带传感器晶片。进一步补充的话,若利用使用用于廉价制作的Pt以外的材料和现有的制作方法来将曲折配线在面上展开的测温电阻体,则为了使计测值满足规格,需要使曲折配线部面积更大,或将曲折配线制成更极薄的膜。若成为大面积,则基板自身的翘曲的影响变大,从而难以用作用于均匀地控制面内温度的温度传感器。在制成极薄膜的曲折配线的情况下,存在导通时的焦耳热的影响、薄膜的连续性的担心、电信号的输入输出用端子与导线的接合方法的制约等问题。
上述(D)方法只不过是在不锈钢基板上绘制以银为主成分的纳米粒子分散墨液时形成绝缘层以用于金属间的绝缘的方法,对于解决将纳米粒子分散墨液在基板上绘制时金属间的绝缘以外的问题而言,没有明确的公开。
本发明是鉴于上述实际情况而作成的,其课题在于能够廉价地制造用于计测温度或应变的带传感器晶片,且精度良好地进行温度或应变的计测,进而解决在基板上绘制纳米粒子分散墨液时产生的各种问题。
第一发明所涉及的带传感器基板是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
在基板的表面上形成基底膜,从而与在该基板表面上不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化。
在第一发明的基础上,第二发明所涉及的带传感器基板的特征在于,基板由硅晶片、或GaAs、或GaP、或Al、Cu、Fe、Ti、SUS中的任一种金属、或碳构成。
第三发明所涉及的带传感器基板是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化。
在第三发明的基础上,第四发明所涉及的带传感器基板的特征在于,基板由玻璃、或石英玻璃、或蓝宝石、或陶瓷、或聚酰亚胺、或聚四氟乙烯、或环氧树脂、或这些塑料的纤维强化材料构成。
第五发明所涉及的带传感器基板是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
在基板的表面上涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
在第一发明或第二发明的基础上,第六发明所涉及的带传感器基板的特征在于,绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
在第三发明或第四发明的基础上,第七发明所涉及的带传感器基板的特征在于,绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
第八发明所涉及的带传感器基板是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
在基板的表面上涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
在第一发明或第二发明的基础上,第九发明所涉及的带传感器基板的特征在于,对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
在第三发明或第四发明的基础上,第十发明所涉及的带传感器基板的特征在于,对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
在第五发明的基础上,第十一发明所涉及的带传感器基板的特征在于,对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
在第六发明的基础上,第十二发明所涉及的带传感器基板的特征在于,对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
在第七发明的基础上,第十三发明所涉及的带传感器基板的特征在于,对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
第十四发明所涉及的带传感器基板是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
在基板的表面上涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤,
外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
在第九发明的基础上,第十五发明所涉及的带传感器基板的特征在于,外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
在第十发明的基础上,第十六发明所涉及的带传感器基板的特征在于,外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
在第十一发明的基础上,第十七发明所涉及的带传感器基板的特征在于,外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
在第十二发明的基础上,第十八发明所涉及的带传感器基板的特征在于,外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
在第十三发明的基础上,第十九发明所涉及的带传感器基板的特征在于,外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
第二十发明所涉及的带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上形成基底膜的工序,从而与在该基板表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长;
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序。
第二十一发明所涉及的带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序。
第二十二发明所涉及的带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上形成基底膜的工序,从而与在该基板表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长;
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
第二十三发明所涉及的带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
第二十四发明所涉及的带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上形成基底膜的工序,从而与在该基板表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长;
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
第二十五发明所涉及的带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
第二十六发明所述带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上形成基底膜的工序,从而与在该基板表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长;
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤;
对外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
第二十七发明所述带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤;
对外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
第二十八发明所述带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上形成基底膜的工序,从而与在该基板表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长;
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤;
对外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
第二十九发明所述带传感器基板的制造方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤;
对外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
(发明效果)
本发明的带传感器基板通过使用纳米粒子分散墨液在基板上绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化而制作出,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液。
这里,纳米粒子分散墨液通过几百nm以下的粒子在溶剂中分散而成,使用纳米粒子分散墨液绘制传感器的配线图案后进行烧成。通过进行烧成,纳米粒子分散墨液中含有的有机系分散剂及溶剂蒸发,纳米粒子彼此溶合相互粘接且带有导电性,被金属化成稳定的形状。若这样制作传感器的配线图案,则由于存在非常多的金属结晶的晶界,因此即使使用相同的金属,外观上的电阻率等也变大。由此,噪声相对变小,因此能够精度良好地计测温度及应变的微小变化。由此,测温电阻体或应变仪等通过计测金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变来计测基板的温度或/及应变的传感器不易受到噪声等的影响,计测的精度得以提高。另外,通过变大电阻值,由此能够减小曲折配线部,能够进行更微小领域的温度或/及应变的计测。
本发明人发现,若在硅晶片等基板上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案并使该配线图案金属化,则存在纳米粒子分散墨液中含有的金属向基板中扩散这样的问题。另外可知,纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力低。另外可知,在构成为带传感器基板的情况下,电阻值不稳定。另外可知,基板会发生翘曲。
因此,在基板表面上形成基底膜后,使用纳米粒子分散墨液绘制传感器的配线图案并使该配线图案金属化。由此,与在基板表面上不形成基底膜的情况相比,纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力得以提高。另外,同样抑制金属向基板中的扩散。另外,同样抑制金属结晶的晶粒生长,在构成为带传感器基板的情况下,电阻值稳定(第一发明、第二发明、第九发明、第十二发明、第十五发明、第十八发明、第二十发明、第二十二发明、第二十四发明、第二十六发明、第二十八发明)。
相对于此,即使在玻璃等基板直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案并使该配线图案金属化,金属也不会向基板中扩散。因此,对于这样的基板,也可以在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案并使该线图案金属化(第三发明、第四发明、第七发明、第十发明、第十三发明、第十六发明、第十九发明、第二十一发明、第二十三发明、第二十五发明、第二十七发明、第二十九发明)。
在第五发明、第六发明、第七发明、第十一发明、第十二发明、第十三发明、第十七发明、第十八发明、第十九发明、第二十二发明、第二十三发明、第二十四发明、第二十五发明、第二十八发明、第二十九发明中,对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理。
即,通过退火处理促进金属结晶的晶粒生长,另外,结晶界面上存在的不稳定的原子得以稳定化,晶粒生长达到平衡状态。由此,界面能稳定,在构成带传感器基板的情况下,使用温度中的电阻值稳定。由此,能够制作在使用时不易引起电阻值的时效变化的稳定的带传感器基板。
在第八发明、第九发明、第十发明、第十一发明、第十二发明、第十三发明、第十四发明、第十五发明、第十六发明、第十七发明、第十八发明、第十九发明、第二十四发明、第二十五发明、第二十六发明、第二十七发明、第二十八发明、第二十九发明中,对绘制有传感器的配线图案且该配线图案金属化了的基板的表面进行外涂处理。由此,与对基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制金属结晶的晶粒生长,在构成带传感器基板的情况下,电阻值稳定。进而,同样能够减少基板的翘曲。另外,同样不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
在第十四发明、第十五发明、第十六发明、第十七发明、第十八发明、第十九发明、第二十六发明、第二十七发明、第二十八发明、第二十九发明中,对外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理。由此,与对外涂处理后的基板不进行退火处理的情况相比,由于在外涂处理后进行退火处理,因此能够使外涂材料稳定化,在构成为带传感器基板的情况下,电阻值稳定。
特别地,在第十七发明、第十八发明、第十九发明、第二十八发明、第二十九发明中,在外涂处理前不进行退火处理,进而在外涂处理后进行退火处理。在外涂处理前进行的退火处理比起在外涂处理后进行的退火处理,配线图案的线宽容易因结晶粒的移动而变得不均匀,成为电阻值产生偏差的状态。因此,通过在外涂处理后进行退火处理,由此能够抑制结晶粒的移动,配线图案的线宽变得均匀,电阻值不会产生偏差而得以稳定化。
另外,通过在外涂处理后进行退火处理,由此能够缩短在外涂处理前进行的退火处理所需要的时间。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明所涉及的带传感器基板及带传感器基板的制造方法的实施方式进行说明。需要说明的是,以下,假定硅晶片作为基板来进行说明。然而,本发明除硅晶片以外,还能够适用于玻璃基板等在制造基板时需要在高温处理中计测基板的温度或/及应变的基板。这里,在本说明书中,高温处理是指成为大约250℃以上的温度的处理。
作为基板的种类,可以是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板、纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板中的任一种。
作为纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板的材料,具体而言为硅晶片、或GaAs、或GaP、或Al、Cu、Fe、Ti、SUS中的任一种金属、或碳。
作为纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板的材料,具体而言为玻璃、或石英玻璃、或蓝宝石、或陶瓷、或聚酰亚胺、或聚四氟乙烯、或环氧树脂、或这些塑料的纤维强化材料。
另外,在本说明书中,纳米粒子分散墨液意味着粒径几百nm以下的Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子、或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子、或Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子混合的微粒子在溶剂中均匀地分散而得到的墨液。
图1(a)、(b)、(c)、(d)表示实施例的带传感器硅晶片100的各制造工序中的剖面。以下,参照图面的同时进行说明。
首先,准备半导体设备的制造中使用的与实际的硅晶片相同的硅晶片10,出于提高纳米粒子分散墨液向硅晶片10的密接度等目的,在该硅晶片10上实施基底膜处理(底涂)。
已知若在硅晶片10上直接涂敷、绘制纳米粒子分散墨液而使其金属化,则存在纳米粒子分散墨液中含有的金属向基板中扩散这样的问题。另外可知,纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力低。另外可知,在构成为带传感器硅晶片100的情况下,电阻值不稳定。另外可知,硅晶片10会发生翘曲。因此,在硅晶片10的表面上形成基底膜11,从而与在该硅晶片表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向硅晶片10中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长。作为能够解决这样的问题的基底膜的材料,可以举出聚酰亚胺等有机材料、Ni、Cr、Ti、Al2O3、AlN、SiO2等无机材料、混合上述有机材料与无机材料而成的混合材料。
另外,作为基底膜11的处理方法,可以举出溅射、离子镀、蒸镀、旋涂、浸渍、网版印刷、热融敷、硅烷耦合与镀镍的组合。
溅射、离子镀、蒸镀适用于使用有机材料、无机材料来处理基底膜11的情况。
旋涂、浸渍、网版印刷、热融敷适用于使用有机材料、混合材料来处理基底膜11的情况。
例如,将混合有机材料与无机材料而成的材料作为旋涂材料(原料溶液),使该旋涂材料载置在硅晶片10上并旋转,通过旋涂法生成均匀地分散有原材料的基底膜11。基底膜11通过在150℃~200℃下进行大约1小时干燥处理而固接在硅晶片10上。这里,在混合有机材料与无机材料而成的材料中,有机材料使用能够在纳米粒子分散墨液膜烧成后提高密接度的材料。另外,在混合有机材料与无机材料而成的材料中,无机材料使用Ni、Cr、Ti、Al2O3、AlN、SiO2等能够提高高温处理中的耐热性的材料(图1(a))。
以上为假定纳米粒子分散墨液中含有的金属向基板中扩散的硅晶片10等基板的情况。相对于此,对于玻璃等基板而言,即使在其上直接涂敷、绘制纳米粒子分散墨液,纳米粒子分散墨液中含有的金属也不会向基板中扩散。因此,对于这样的基板,可以不实施基底膜11而在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案,并使其金属化。
接下来,在基底膜11上涂敷防液剂12,以提高纳米粒子分散墨液向硅晶片10的防水性,从而实现配线间距的微细化这一目的。防液剂12的涂敷可以通过旋涂法进行。作为防液剂12,可以使用氟系高分子液等(图1(b))。
接下来,将晶片10以规定温度加热,对防液剂12进行干燥处理。由此,基底膜11上的防液剂12残留1分子层左右,能够防止喷墨印刷时着落的墨液扩散,实现细线的印刷。该防液层在纳米粒子分散墨液膜的烧成过程中蒸腾,因此不会影响纳米粒子分散墨液膜密接在硅晶片10表面上。
接下来,在硅晶片10的基底膜11上,将含有Ag作为微粒子的纳米粒子分散墨液绘制成想要制作的温度传感器或者应变传感器1的形状图案后,进行烧成。通过进行烧成,纳米粒子分散墨液中含有的有机系分散剂及溶剂蒸发,纳米粒子彼此溶合相互粘接且带有导电性,被金属化成稳定的形状。
本实施例中的传感器1是通过计测Ag的电阻值来计测硅晶片1的温度或/及应变的传感器。例如通过喷墨方式将纳米粒子分散墨液绘制成传感器部和与传感器部电连接的配线部的形状。也可以使用喷墨方式以外的任意方法,例如使用凹版印刷法。另外,作为纳米粒子分散墨液中含有的金属微粒子,可以代替Ag而使用Au、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子。另外,也可以使用在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子。另外,还可以使用Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子混合而得到的微粒子(图1(c))。
接下来,对于绘制有传感器1的配线图案且该配线图案被金属化了的硅晶片10而言,在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器1的配线图案中流过电流的同时进行退火处理。例如在比实际使用的最大温度高的高温下进行退火。
通过退火处理促进金属结晶的晶粒生长,结晶界面上存在的不稳定的原子得以稳定化,晶粒生长达到平衡状态。由此,界面能稳定,在构成带传感器硅晶片100的情况下,带传感器硅晶片100的使用温度下的电阻值稳定。
接下来,对绘制有传感器1的配线图案且该配线图案被金属化了的硅晶片10的表面进行外涂处理,从而与在硅晶片表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,降低硅晶片10的翘曲,不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案1的裂伤。作为满足这样的要求规格的外涂材料13,可以举出聚酰亚胺等有机材料、Al2O3、AlN、SiO2等无机材料、混合上述有机材料与无机材料而成的混合材料。
另外,作为外涂的处理方法,可以举出溅射、离子镀、蒸镀、旋涂、浸渍、网版印刷、热融敷、Al镀敷后铝防蚀处理。
溅射、离子镀、蒸镀适用于使用有机材料、无机材料来进行外涂处理的情况。
旋涂、浸渍、网版印刷、热融敷适用于使用有机材料、混合材料来进行外涂处理的情况。
通过抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,由此传感器1的电阻值稳定。另外,通过实施外涂处理,能够抑制Ag因硫化等而生成杂质。另外,通过实施外涂处理,从而能够减轻内部应力并降低传感器1的配线图案的翘曲(图1(d))。
接下来,对外涂处理后的带传感器硅晶片100而言,在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案1中流过电流的同时进行退火处理。
由此,与对外涂处理后的带传感器硅晶片100不进行退火处理的情况相比,由于在外涂处理后进行了退火处理,因此能够使外涂材料13稳定化,在构成为带传感器硅晶片100的情况下,电阻值稳定。
这里,在外涂处理前进行的退火处理比起在外涂处理后进行的退火处理,配线图案的线宽容易因结晶粒的移动而变得不均匀,成为电阻值产生偏差的状态。通过在外涂处理后进行退火处理,能够抑制结晶粒的移动,配线图案的线宽变得均匀,电阻值不产生偏差而得以稳定化。
另外,通过在外涂处理后进行退火处理,由此能够缩短在外涂处理前进行的退火处理所需要的时间。
通过以上步骤,制作出带传感器晶片100。
其中,根据产品的需要,适当附加以下工序。
例如,在基板上的配线图案粘接带状电缆以用于电输出的输入输出,通过各向异性导电性粘接片将带状电缆侧的电输入输出用端子与基板上的电输入输出用端子粘接。这种情况下,各向异性导电性粘接片使用在膜的空孔中埋入金属的填孔型的各向异性导电性片。
根据本实施方式,得到以下那样的作用效果。
A)若使用纳米粒子分散墨液来制作传感器1的配线图案,则由于存在非常多的金属结晶的晶界,因此即使使用相同的金属,外观上的电阻率也变大。相对于此,由于噪声相对变小,因此能够精度良好地计测温度及应变的微小变化。由此,测温电阻体或应变仪等通过计测金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变来计测基板的温度或/及应变的传感器不易受到噪声等的影响,计测的精度得以提高。另外,通过变大电阻值,由此能够减小曲折配线部,能够进行更微小领域的温度或/及应变的计测。
B)由于在硅晶片10的表面上形成基底膜11,之后使用纳米粒子分散墨液绘制传感器1的配线图案并使该配线图案金属化,因此与在硅晶片10的表面上没有形成基底膜11的情况相比,提高了纳米粒子分散墨液相对于硅晶片10的密接力。另外,抑制纳米粒子分散墨液向硅晶片10中的扩散。另外,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,在构成为带传感器硅晶片100的情况下,电阻值稳定。
C)对于玻璃等基板而言,即使在其上使用纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案并使其金属化,纳米粒子分散墨液中含有的金属也不会向基板中扩散。因此,对于这样的基板,可以在基板的表面上直接绘制传感器的配线图案并使该配线图案金属化。
D)对于绘制有传感器1的配线图案且该配线图案金属化了的带传感器硅晶片100而言,在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器1的配线图案中流过电流的同时进行退火处理。通过退火处理促进金属结晶的晶粒生长,结晶界面上存在的不稳定的原子得以稳定化,晶粒生长达到平衡状态。由此,界面能稳定,在构成带传感器硅晶片100的情况下,使用温度下的电阻值稳定。由此,能够制作出在使用时不易引起电阻值的时效变化的稳定的带传感器硅晶片100。
E)在绘制有传感器1的配线图案且该配线图案金属化了的带传感器硅晶片100的表面上进行外涂处理。由此,与在带传感器硅晶片100表面上不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,在构成带传感器硅晶片100的情况下,电阻值稳定。进而,同样能够减少带传感器硅晶片100的翘曲。另外,同样不易受到空气的对流的影响,能够抑制传感器1的配线图案的裂伤。
F)对于外涂处理后的带传感器硅晶片100而言,在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器1的配线图案中流过电流的同时进行退火处理。由此,与对外涂处理后的带传感器硅晶片100不进行退火处理的情况相比,由于在外涂处理后进行退火处理,因此能够使外涂材料13稳定化,在构成为带传感器硅晶片100的情况下,电阻值稳定。另外,在外涂处理前进行的退火处理比起在外涂处理后进行的退火处理,配线图案的线宽容易因结晶粒的移动而变得不均匀,成为电阻值产生偏差的状态。通过在外涂处理后进行退火处理,由此能够抑制结晶粒的移动,配线图案的线宽变得均匀,电阻值不产生偏差而得以稳定化。另外,通过在外涂处理后进行退火处理,由此能够缩短在外涂处理前进行的退火处理所需要的时间。
以下,对各实施例进行说明。
(实施例1)
使用旋涂法(1000rpm×30sec)在直径300mm的硅晶片10的表面上涂敷基底膜11的材料,并通过150℃×1hr的热处理使基底膜11干燥。接下来,使用旋涂法(1000rpm×30sec)在该基底膜11上涂敷被溶剂稀释50倍的防液剂,并通过150℃×1hr的热处理使该防液剂干燥。接下来,使用含有Ag的纳米粒子分散墨液在防液剂干燥后的硅晶片10的表面上绘制配线图案。配线图案的绘制使用喷墨装置。
接下来,将绘制有配线图案的硅晶片10送入加热至230℃的鼓风式的烤炉中而实施纳米粒子分散墨液的烧成处理,使纳米粒子分散墨液金属化。
经由这样的工序,制作出图2所示那样的带有29处曲折配线部的带传感器硅晶片100。图2(a)表示带传感器硅晶片100的表面,图2(b)放大示出图2(a)所示的带传感器硅晶片100的表面上的各传感器1,图2(c)放大示出图2(b)所示的传感器1的曲折配线部。
使制作出的带传感器硅晶片100以规定的时间在温度调节为23℃的冷却板与温度调节为100℃的热板之间往复,从而反复计测传感器1的电阻值。计测结果如图3所示。图3的横轴表示小时(sec),纵轴表示传感器1的电阻值(Ω)。如图3所示可知,电阻值的峰值落在777.6Ω至777.8Ω之间的0.2Ω的范围(以温度计相当于大约0.1℃)内,计测100℃会存在大约0.1℃以下的微小的误差。
(实施例2)
在实施例2中,经过与上述的实施例1同样的处理,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化。
烧成后在配线图案中流过电流的同时在带传感器硅晶片100的使用温度(例如250℃)以上实施规定时间的退火处理。
使用制作出的带传感器硅晶片100,与实施例1同样地使该带传感器硅晶片100在温度调节为23℃的冷却板与温度调节为100℃的热板之间往复,从而计测出传感器1的电阻值。
如图4所示可知,电阻值的峰值落在1191.3Ω至1191.5Ω之间的0.2Ω的范围(以温度计相当于大约0.1℃)内,计测100℃会存在大约0.1℃以下的微小的误差。其中,与实施例1比较可知,对于同样计测100℃而言,电阻值上升,电阻值的稳定性提高。
(实施例3)
在实施例3中,经过与上述的实施例1同样的处理,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化。
在烧成后,通过旋涂法在配线图案上涂敷树脂墨液作为外涂材料13,并通过150℃×1hr的热处理使该外涂材料13干燥。
使用制作出的带传感器硅晶片100,与实施例1同样地计测该带传感器硅晶片100的特性,得到与图3同样的结果。
(实施例4)
在实施例4中,经过与上述的实施例1同样的处理,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使该纳米粒子分散墨液金属化。
在烧成后,通过离子镀在配线图案上涂敷Al2O3作为外涂材料13。
将制作出的带传感器硅晶片100放置在被温度调节成与高温处理时的代表性的温度相当的250℃的带盖热板上,来反复计测绘制在同一晶片10上的两处传感器1、2的各电阻值的时效变化。计测结果如图5所示。图5的横轴表示时间(hr),纵轴表示绘制在同一晶片10上的两处传感器1、2的各电阻值Ag1、Ag2(kΩ)。需要说明的是,计测数据每小时整理,根据JISZ8404计算A类型的不确定度,以K=2表示误差条。可知,各电阻值Ag1、Ag2均至少在100小时误差范围内不会发生推移,纳米粒子分散墨液不会因热发生时效变化而得以稳定。需要说明的是,外涂材料13即使使用AlN、SiO2也能够得到同样的特性。
(实施例5)
与实施例1同样地在硅晶片10的表面形成基底膜11。基底膜11通过硅烷耦合与镀镍的组合而形成。
形成基底膜11后,经过与实施例1同样的工序,使用含有Ag的纳米粒子分散墨液绘制配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化。
接下来,通过等离子蚀刻除去不与配线图案密接的镀镍膜的部分。
使用制作出的带传感器硅晶片100,与实施例1同样地计测该带传感器硅晶片100的特性,得到与图3同样的结果。
(实施例6)
使用在Ag中扩散有Pd的纳米粒子分散墨液。带传感器硅晶片100的制造工序与图1同样地进行。
使用制作出的带传感器硅晶片100,与实施例1同样地计测该带传感器硅晶片100的特性,得到与图3同样的结果。
(实施例7)
与实施例4同样地,进行外涂处理后,在配线图案流过电流的同时在带传感器硅晶片100的使用温度以上实施规定时间的退火处理。
使用制作出的带传感器硅晶片100,与实施例1同样地计测该带传感器硅晶片100的特性,得到与图5同样的结果。
附图说明
图1(a)、(b)、(c)、(d)是表示实施例的带传感器硅晶片的各制造工序中的剖面的图。
图2是表示带有29处曲折配线部的带传感器硅晶片的图,图2(a)是表示带传感器硅晶片的表面的图,图2(b)是放大表示图2(a)所示的带传感器硅晶片的表面上的各传感器的图,图2(c)是放大表示图2(b)所示的传感器的曲折配线部的图。
图3是表示使烧成处理后的带传感器硅晶片以规定的时间在温度调节为23℃的冷却板与温度调节为100℃的热板之间往复、从而反复计测传感器1的电阻值的变化而得到的结果的图。
图4是表示使退火处理后的带传感器硅晶片以规定的时间在温度调节为23℃的冷却板与温度调节为100℃的热板之间往复、从而反复计测传感器1的电阻值的变化而得到的结果的图。
图5是表示将外涂处理后的带传感器硅晶片放置在被温度调节成与高温处理时的代表性的温度相当的250℃的带盖热板上、从而反复计测绘制在同一晶片上的两处传感器各电阻值的时效变化而得到的结果的图。
Claims (24)
1.一种带传感器基板,其是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
在基板的表面上形成基底膜,从而与在该基板表面上不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化,
绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
2.根据权利要求1所述的带传感器基板,其特征在于,
基板由硅晶片、或GaAs、或GaP、或Al、Cu、Fe、Ti、SUS中的任一种金属、或碳构成。
3.根据权利要求1或2所述的带传感器基板,其特征在于,
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
4.根据权利要求3所述的带传感器基板,其特征在于,
外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
5.一种带传感器基板,其是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化,
绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
6.根据权利要求5所述的带传感器基板,其特征在于,
基板由玻璃、或蓝宝石、或陶瓷、或聚酰亚胺、或聚四氟乙烯、或环氧树脂、或所述聚酰亚胺的纤维强化材料、或所述聚四氟乙烯的纤维强化材料或所述环氧树脂的纤维强化材料构成。
7.根据权利要求5或6所述的带传感器基板,其特征在于,
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
8.根据权利要求7所述的带传感器基板,其特征在于,
外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
9.一种带传感器基板,其是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
在基板的表面上涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
10.根据权利要求9所述的带传感器基板,其特征在于,
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
11.根据权利要求10所述的带传感器基板,其特征在于,
外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
12.一种带传感器基板,其是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
在基板的表面上涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤,
外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
13.一种带传感器基板,其是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
在基板的表面上形成基底膜,从而与在该基板表面上不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化,
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤,
外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
14.根据权利要求13所述的带传感器基板,其特征在于,
基板由硅晶片、或GaAs、或GaP、或Al、Cu、Fe、Ti、SUS中的任一种金属、或碳构成。
15.一种带传感器基板,其是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板,所述带传感器基板的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案,对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化,
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤,
外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时被进行退火处理。
16.根据权利要求15所述的带传感器基板,其特征在于,
基板由玻璃、或蓝宝石、或陶瓷、或聚酰亚胺、或聚四氟乙烯、或环氧树脂、或所述聚酰亚胺的纤维强化材料、或所述聚四氟乙烯的纤维强化材料或所述环氧树脂的纤维强化材料构成。
17.一种带传感器基板的制造方法,该方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上形成基底膜的工序,从而与在该基板表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长;
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
18.一种带传感器基板的制造方法,该方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
所述带传感器基板的制造方法包括:
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
19.一种带传感器基板的制造方法,该方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上形成基底膜的工序,从而与在该基板表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长;
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
20.一种带传感器基板的制造方法,该方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤。
21.一种带传感器基板的制造方法,该方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上形成基底膜的工序,从而与在该基板表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长;
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤;
对外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
22.一种带传感器基板的制造方法,该方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤;
对外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
23.一种带传感器基板的制造方法,该方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上形成基底膜的工序,从而与在该基板表面不形成基底膜的情况相比,能够提高纳米粒子分散墨液相对于基板的密接力,抑制纳米粒子分散墨液向基板中的扩散,抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长;
使用纳米粒子分散墨液在基板表面的基底膜的表面上绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤;
对外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
24.一种带传感器基板的制造方法,该方法是在基板上设有用于计测高温处理中的基板的温度或/及应变的传感器的带传感器基板的制造方法,所述带传感器基板的制造方法的特征在于,
传感器通过计测作为电阻体的金属的电阻值并将其转换成温度或/及应变,而计测基板的温度或/及应变,
基板是纳米粒子分散墨液中含有的金属不扩散的基板,所述纳米粒子分散墨液是指Au、Ag、Pt、Ni、Cu中的任一种金属的微粒子或在Ag中含有Pd、Cu或Si的合金微粒子的纳米粒子分散墨液,或者混合有Ag微粒子与Pd、Cu或Si的微粒子的纳米粒子分散墨液,
所述带传感器基板的制造方法包括:
在基板的表面上直接涂敷纳米粒子分散墨液来绘制传感器的配线图案的工序;
对纳米粒子分散墨液进行烧成以使其金属化的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化了的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序;
对绘制有传感器的配线图案且该配线图案被金属化、被退火处理后的基板的表面进行外涂处理的工序,从而与对该基板表面不进行外涂处理的情况相比,能够抑制纳米粒子分散墨液中含有的金属结晶的晶粒生长,减少基板的翘曲,能够不易受到空气的对流的影响,抑制传感器的配线图案的裂伤;
对外涂处理后的基板在高温处理时的温度以上的温度下或在传感器的配线图案中流过电流的同时进行退火处理的工序。
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