CN104969046A

CN104969046A - 温度传感器

Info

Publication number: CN104969046A
Application number: CN201480006490.4A
Authority: CN
Inventors: 长友宪昭; 越村正己; 白田敬治
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-10-07
Also published as: JP5928831B2; WO2014148186A1; JP2014182085A; US20160290874A1; TW201447247A

Abstract

本发明提供一种温度传感器，其具备：一对引线框架；传感器部，与引线框架连接；及绝缘性的保持部，固定在引线框架上并保持引线框架，传感器部具备：绝缘性薄膜；薄膜热敏电阻部，形成于绝缘性薄膜的表面；一对梳状电极，在薄膜热敏电阻部的上方具有多个梳齿部而形成；及一对图案电极，一端与一对梳状电极连接，并且另一端与一对引线框架连接且形成于绝缘性薄膜的表面，引线框架具有主引线部以及基端侧接合部，只有一对引线框架中的一方具有前端侧接合部。

Description

温度传感器

技术领域

本发明涉及一种适合测定复印机或打印机等的加热辊的温度的温度传感器。

背景技术

通常，复印机或打印机中所使用的加热辊中，为了测定其温度，温度传感器设置成接触状态。作为这种温度传感器，例如专利文献1及2中提出一种温度传感器，其具有：一对引线框架；热敏元件，配设在这些引线框架之间并连接；保持部，形成在一对引线框架的端部；及薄膜片，设置在引线框架及热敏元件的单面并与加热辊接触。

这种温度传感器利用引线框架的弹力与加热辊的表面接触，由此进行温度检测。

另外，上述专利文献1中，采用球状热敏电阻或芯片热敏电阻作为热敏元件，而专利文献2中，采用在氧化铝等绝缘基板的一面形成热敏膜的薄膜热敏电阻作为热敏元件。该薄膜热敏电阻由形成在绝缘基板的一面上的热敏膜、连接该热敏膜与一对引线框架的一对引线部、及覆盖热敏膜的保护膜构成。

专利文献1：日本专利公开平6-29793号公报

专利文献2：日本专利公开2000-74752号公报

专利文献3：日本专利公开2004-319737号公报

上述现有技术中留有以下课题。

即，专利文献1所记载的技术中，虽然使用球状热敏电阻等作为热敏元件，但在这种情况下，由于其为约1mm左右的球状或椭圆状，因此与加热辊进行点接触，很难进行准确的温度检测。并且，热敏元件具有较大的体积，因此存在响应性差的不良情况。而且，由于进行点接触，因此还可能会损伤旋转的辊表面。

并且，专利文献2所记载的技术中，由于使用薄膜热敏电阻作为热敏元件，因此能够与加热辊进行面接触，但是若包括构成薄膜热敏电阻的绝缘基板和引线部，则还是具有体积，因此存在响应性差的问题。

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与加热辊等接触来检测温度时，高精度且响应性优异的同时不容易扭曲的温度传感器。

本发明为了解决上述课题，采用以下结构。即，第1发明所涉及的温度传感器具备：一对引线框架；传感器部，与所述一对引线框架连接；及绝缘性的保持部，固定在所述一对引线框架上并保持所述引线框架，所述传感器部具备：带状的绝缘性薄膜；薄膜热敏电阻部，在所述绝缘性薄膜的表面以热敏电阻材料形成图案；一对梳状电极，在所述薄膜热敏电阻部的上方及下方的至少一方具有多个梳齿部并相互对置地形成图案；及一对图案电极，一端与所述一对梳状电极连接，并且另一端与所述一对引线框架连接，并在所述绝缘性薄膜的表面形成图案，所述引线框架具有：沿着所述绝缘性薄膜延伸的主引线部；以及由所述主引线部的基端侧往所述绝缘性薄膜的基端部延伸而接合于所述基端部的基端侧接合部，只有所述一对引线框架中的一方具有由所述主引线部的前端侧往所述绝缘性薄膜的前端部延伸而接合于所述前端部的前端侧接合部。

该温度传感器中，只有一对引线框架中的一方具有基端侧接合部、以及由主引线部的前端侧往绝缘性薄膜的前端部延伸而接合于所述前端部的前端侧接合部，因此通过一根引线框架使绝缘性薄膜的两端部固定，与以两根引线框架固定两端部的情况相比，可以抑制扭曲。另外，一对引线框架的另一方，仅基端侧接合部接合于绝缘性薄膜的基端部，但是未接合于前端部。

并且，通过直接形成于绝缘性薄膜的薄膜热敏电阻部，使整体的厚度变薄，可以通过小的体积而得到优异的响应性。并且，一对引线框架与一对图案电极连接，因此薄膜热敏电阻部和引线框架通过直接形成在绝缘性薄膜上的图案电极进行连接，由此，通过形成图案的薄的配线，相比以引线等进行连接的情况，可抑制其与引线框架侧的热传导性的影响。另外，接触部分对测定对象物的平坦性高，进行面接触，因此可以进行准确的温度检测并且不容易损伤旋转的加热辊等的测定对象物的表面。

根据第1发明的第2发明所涉及的温度传感器，其中，所述基端侧接合部收容于所述保持部内。

即，在该温度传感器中，基端侧接合部收容于保持部内，因此可将基端侧接合部保持于保持部内而得到高的接合性，可提高可靠性。

根据第1或第2发明的第3发明所涉及的温度传感器，其中，具备以覆盖所述一对引线框架的状态粘结于所述绝缘性薄膜的表面和背面的绝缘性的一对保护片。

即，在该温度传感器中，一对保护片以覆盖一对引线框架的状态粘结于绝缘性薄膜的表面和背面，因此能够以保护片稳定地保持一对引线框架并且可以提高绝缘性薄膜的刚性。

根据第1至第3发明中的任一发明的第4发明所涉及的温度传感器，其中，所述薄膜热敏电阻部配设于所述绝缘性薄膜的前端附近，所述图案电极延伸至所述绝缘性薄膜的基端附近，所述一对引线框架的基端侧接合部在所述绝缘性薄膜的基端附近与所述图案电极连接。

即，在该温度传感器中，一对引线框架的基端侧接合部在绝缘性薄膜的基端附近与图案电极连接，因此通过长的图案电极抑制往引线框架的热传导，可以提高响应性。

根据第1至第4发明中的任一发明的第5发明所涉及的温度传感器，其中，所述薄膜热敏电阻部是由通式：Ti_xAl_yN_z(0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1)所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。

通常，温度传感器等中所使用的热敏电阻材料为了高精度、高灵敏度而要求较高的B常数。以往，作为这种热敏电阻材料一般有Mn、Co、Fe等过渡金属氧化物。并且，这些热敏电阻材料为了得到稳定的热敏电阻特性，需要进行600℃以上的烧成。

并且，除了上述由金属氧化物构成的热敏电阻材料以外，例如专利文献3中提出由通式：M_xA_yN_z(其中，M表示Ta、Nb、Cr、Ti及Zr的至少一种，A表示Al、Si及B的至少一种。0.1≤x≤0.8，0＜y≤0.6，0.1≤z≤0.8，x+y+z＝1)所表示的氮化物构成的热敏电阻用材料。并且，该专利文献3中，作为实施例，只记载有在Ta-Al-N系材料中设为0.5≤x≤0.8，0.1≤y≤0.5，0.2≤z≤0.7，x+y+z＝1的材料。在该Ta-Al-N系材料中，将包含上述元素的材料用作靶材，在含氮气气氛中进行溅射来制作。并且，根据需要，在350～600℃下对得到的薄膜进行热处理。

近年来，正研究开发一种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，期望开发一种能够在薄膜上直接成膜的热敏电阻材料。即，通过使用薄膜，期待得到可挠性热敏电阻传感器。而且，期望开发具有0.1mm左右厚度的非常薄的热敏电阻传感器，但以往常常使用利用氧化铝等陶瓷材料的基板材料，若厚度变薄到例如0.1mm，则存在非常脆且容易损坏等问题，但期待通过使用薄膜而得到非常薄的热敏电阻传感器。

以往，形成由TiAlN构成的氮化物系热敏电阻的温度传感器中，在薄膜上层压形成由TiAlN构成的热敏电阻材料层和电极的情况下，在热敏电阻材料层上成膜Au等电极层，图案形成为具有多个梳齿部的梳齿型。但是，该热敏电阻材料层在曲率半径较大且缓慢地弯曲的情况下，不易产生裂纹且电阻值等电特性不变，但在曲率半径较小且急剧地弯曲的情况下，容易产生裂纹，电阻值等大幅变化，电特性的可靠性降低。尤其，使薄膜在与梳齿部的延伸方向正交的方向上以较小的曲率半径急剧地弯曲的情况下，与在梳齿部的延伸方向上弯曲的情况相比，因梳状电极与热敏电阻材料层的应力差，容易在电极边缘附近产生裂纹，存在电特性的可靠性降低的不良情况。

并且，由树脂材料构成的薄膜通常耐热温度较低为150℃以下，即使是作为耐热温度比较高的材料所熟知的聚酰亚胺也只具有300℃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的情况下很难适用。上述以往的氧化物热敏电阻材料中，为了实现所需热敏电阻特性，需要进行600℃以上的烧成，存在无法实现在薄膜上直接成膜的薄膜型热敏电阻传感器的问题。因此，期望开发一种能够在非烧成条件下直接成膜的热敏电阻材料，但即使是上述专利文献3所记载的热敏电阻材料，为了得到所需热敏电阻特性，根据需要有必要在350～600℃下对得到的薄膜进行热处理。并且，作为该热敏电阻材料，在Ta-Al-N系材料的实施例中，得到B常数：500～3000K左右的材料，但没有关于耐热性的叙述，氮化物系材料的热可靠性不明确。

本发明人们在氮化物材料中尤其着眼于AlN系，进行深入研究的结果发现，作为绝缘体的AlN很难得到最佳的热敏电阻特性(B常数：1000～6000K左右)，但是通过以提高电传导性的特定金属元素替代Al位置，并且设为特定结晶结构，由此能够在非烧成条件下得到良好的B常数和耐热性。

因此，本发明是从上述研究结果中得到的，薄膜热敏电阻部是由通式：Ti_xAl_yN_z(0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1)所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可得到良好的B常数，并且具有较高的耐热性。

另外，若上述“y/(x+y)”(即，Al/(Ti+Al))小于0.70，则得不到纤锌矿型的单相，成为与NaCl型相的共存相或者仅NaCl型相的相，得不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，显示出极高的绝缘性，因此无法作为热敏电阻材料而适用。

并且，若上述“z”(即，N/(Ti+Al+N))小于0.4，则金属的氮化量较少，因此得不到纤锌矿型的单相，且得不到充分的高电阻和高B常数。

并且，若上述“z”(即，N/(Ti+Al+N))超过0.5，则无法得到纤锌矿型的单相。这是因为在纤锌矿型的单相中，氮位置上无缺陷的情况下的化学计量比为N/(Ti+Al+N)＝0.5。

根据本发明，可发挥以下效果。

即，根据本发明所涉及的温度传感器，只有一对引线框架中的一方具有基端侧接合部、以及由主引线部的前端侧往绝缘性薄膜的前端部延伸而接合于所述前端部的前端侧接合部，因此通过一根引线框架使绝缘性薄膜的两端部固定，与以两根引线框架固定两端部的情况相比，可以抑制扭曲。

并且，通过使薄膜热敏电阻部与引线框架以被直接形成于绝缘性薄膜的图案电极来连接，通过直接形成于薄的绝缘性薄膜的薄膜热敏电阻部与薄的图案电极，可得到优异的响应性并且可以进行准确的温度测定。

并且，将薄膜热敏电阻部做成为由通式：Ti_xAl_yN_z(0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1)所表示的金属氮化物构成，且其结晶构造为六方晶系的纤锌矿型的单相的材料，由此，能够在非烧成条件下得到良好的B常数，并且得到高耐热性。

因此，根据本发明的温度传感器，可基于扭曲得到抑制的传感器部实现稳定的面接触，并且能够以高响应性准确地测定温度，适合用来测定复印机或打印机等的加热辊的温度。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的温度传感器的一实施方式的俯视图及主视图。

图2是在本实施方式中，表示热敏电阻用金属氮化物材料的组成范围的Ti-Al-N系三元系相图。

图3是在本实施方式中，表示传感器部的俯视图及A-A线剖视图。

图4是在本实施方式中，表示薄膜热敏电阻部形成工序的俯视图及B-B线剖视图。

图5是在本实施方式中，表示电极形成工序的俯视图及C-C线剖视图。

图6是在本实施方式中，表示引线框架安装工序的俯视图及主视图。

图7是在本实施方式中，表示保护片安装工序的俯视图及主视图。

图8是在本实施方式中，表示引线框架切断工序的俯视图及主视图。

图9是在本实施方式中，表示引线连接工序的俯视图及主视图。

图10是在本发明所涉及的温度传感器的实施例中，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。

图11是在本发明所涉及的实施例及比较例中，表示25℃电阻率与B常数之间的关系的图表。

图12是在本发明所涉及的实施例及比较例中，表示Al/(Ti+Al)比与B常数之间的关系的图表。

图13是在本发明所涉及的实施例中，表示设为Al/(Ti+Al)＝0.84的c轴取向较强的情况下的X射线衍射(XRD)结果的图表。

图14是在本发明所涉及的实施例中，表示设为Al/(Ti+Al)＝0.83的a轴取向较强的情况下的X射线衍射(XRD)结果的图表。

图15是在本发明所涉及的比较例中，表示设为Al/(Ti+Al)＝0.60的情况下的X射线衍射(XRD)结果的图表。

图16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Al/(Ti+Al)比与B常数之间的关系的图表。

图17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。

图18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

以下，参考图1至图9对本发明所涉及的温度传感器中的一实施方式进行说明。另外，在以下说明中所使用的附图中，为了将各部设为能够识别或容易识别的大小，根据需要适当地变更了比例尺。

如图1所示，本实施方式的温度传感器1具备：一对引线框架2A、2B；传感器部3，与一对引线框架2A、2B连接；及绝缘性的保持部4，固定在一对引线框架2A、2B上并保持引线框架2A、2B。

如图3所示，上述传感器部3具备：带状的绝缘性薄膜6；薄膜热敏电阻部7，在所述绝缘性薄膜6的表面以热敏电阻材料形成图案；一对梳状电极8，在薄膜热敏电阻部7的上方具有多个梳齿部8a且相互对置地形成图案；及一对图案电极9，一端与一对梳状电极8连接，并且另一端与一对引线框架2A、2B连接，并在绝缘性薄膜6的表面形成图案。

上述引线框架2A、2B具有沿着绝缘性薄膜6延伸的主引线部2a，以及由主引线部2a的基端侧往绝缘性薄膜6的基端部延伸而接合于所述基端部的基端侧接合部2b，只有一对引线框架2A、2B中的一方(引线框架2A)具有由主引线部2a的前端侧往绝缘性薄膜6的前端部延伸而接合于所述前端部的前端侧接合部2c。

上述前端侧接合部2c沿与主引线部2a正交的方向延伸，以覆盖绝缘性薄膜6的前端部的整个端边的方式通过粘结剂等粘结于粘结部12。

并且，一对基端侧接合部2b由配置于绝缘性薄膜6的两侧的一对主引线部2a相互对向突出而以焊锡等接合于一对图案电极9。

另外，一对引线框架2A、2B的另一方(引线框架2B)，仅基端侧接合部2b接合于绝缘性薄膜6的基端部，但是未接合于前端部。

上述薄膜热敏电阻部7配置于绝缘性薄膜6的前端附近，图案电极9延伸至绝缘性薄膜6的基端附近。一对图案电极9在绝缘性薄膜6的基端附近具有一对粘结用垫部9a，一对基端侧接合部2b以导电性树脂粘结剂等粘结剂(省略图示)粘结、连接于相对应的粘结用垫部9a。

上述一对引线框架2A、2B由铜系合金、铁系合金或不锈钢等合金形成，通过树脂制成的保持部4以彼此保持一定间隔的状态被支承。另外，在保持部4形成有安装孔4a。

一对引线框架2A、2B的主引线部2a沿着绝缘性薄膜6，在绝缘性薄膜6的两侧跨过绝缘性薄膜6的延伸方向的大致全长而延伸。

并且，一对引线框架2A、2B在保持部4内基端连接于一对引线5。在这些引线框架2A、2B的基端部形成夹着引线5的前端铆接而固定的一对固定用突出部2d。

另外，一对基端侧接合部2b及固定用突出部2d收容于保持部4内。即，传感器部3与引线框架2A、2B的接合部，引线框架2A、2B与引线5的接合部，分别在保持部4内被保持。

并且，本实施方式的温度传感器1具备在绝缘性薄膜6的表面覆盖薄膜热敏电阻部7的保护膜10，及以覆盖一对引线框架2A、2B的状态粘结于绝缘性薄膜6的表面和背面的绝缘性的一对保护片11。

上述保护膜10为绝缘性树脂膜等，例如采用厚度20μm的聚酰亚胺膜。该保护膜10与薄膜热敏电阻部7一起覆盖梳齿部8a并形成图案为矩形状。

上述一对保护片11为聚酰亚胺膜等，以夹着传感器部3及一对引线框架2A、2B的状态相互通过粘结剂粘结。

上述绝缘性薄膜6，例如是以厚度7.5～125μm的聚酰亚胺树脂薄片形成为带状。另外，作为绝缘性薄膜6，也可以用PET：聚对苯二甲酸乙二酯，PEN：聚萘二甲酸乙二酯等来制作，但作为加热辊的温度测定用绝缘性薄膜6，由于最高使用温度较高为230℃，因此优选聚酰亚胺薄膜。

上述薄膜热敏电阻部7配置在绝缘性薄膜6的一端侧，由TiAlN的热敏电阻材料形成。尤其，薄膜热敏电阻部7是由通式：Ti_xAl_yN_z(0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1)所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。

上述图案电极9及梳状电极8具有形成在薄膜热敏电阻部7上的膜厚5～100nm的Cr或NiCr接合层、及在该接合层上由Au等贵金属以50～1000nm的膜厚形成的电极层。

一对梳状电极8成为以相互对置状态配置且梳齿部8a交替排列的梳齿型图案。

另外，梳齿部8a沿着绝缘性薄膜6的延伸方向(主引线部2a的延伸方向)延伸。即，使绝缘性薄膜6的背面侧接触旋转的加热辊来进行温度测定，但此时，在绝缘性薄膜6的延伸方向上具有曲率而使其弯曲，因此对薄膜热敏电阻部7也在同一方向上施加弯曲应力。此时，由于梳齿部8a在同一方向上延伸，因此通过加强薄膜热敏电阻部7，能够抑制裂纹的产生。

如上所述，上述薄膜热敏电阻部7为金属氮化物材料，是由通式：Ti_xAl_yN_z(0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1)所表示的金属氮化物构成，其结晶结构为六方晶系的晶系，且为纤锌矿型(空间群P6₃mc(No.186))的单相。即，如图2所示，该金属氮化物材料具有由Ti-Al-N系三元系相图中的点A、B、C、D包围的区域内的组成，且为结晶相为纤锌矿型的金属氮化物。

另外，上述点A、B、C、D的各组成比(x，y，z)(原子％)为A(15，35，50)、B(2.5，47.5，50)、C(3，57，40)、D(18，42，40)。

并且，该薄膜热敏电阻部7形成为例如膜厚为100～1000nm的膜状，是沿相对于所述膜的表面垂直的方向延伸的柱状结晶。而且，优选在相对于膜的表面垂直的方向上c轴的取向比a轴强。

另外，在相对于膜的表面垂直的方向(膜厚方向)上，a轴取向(100)较强还是c轴取向(002)较强的判断是通过利用X射线衍射(XRD)调查结晶轴的取向性，根据(100)(表示a轴取向的密勒指数)与(002)(表示c轴取向的密勒指数)的峰值强度比，通过“(100)的峰值强度”/“(002)的峰值强度”小于1来确定。

参考图1、图3至图9，对该温度传感器1的制造方法进行说明。

本实施方式的温度传感器1的制造方法具有：薄膜热敏电阻部形成工序，在绝缘性薄膜6上图案形成薄膜热敏电阻部7；电极形成工序，将相互对置的一对梳状电极8配置在薄膜热敏电阻部7上，在绝缘性薄膜6上图案形成一对图案电极9；保护膜形成工序，在薄膜热敏电阻部7的表面形成保护膜10；引线框架安装工序，在传感器部3安装引线框架2A、2B；薄片粘结工序，粘结夹着传感器3与引线框架2A、2B覆盖的一对保护片11；将引线5连接于引线框架2A、2B的工序；及将保持部4安装于引线框架2A、2B的基端侧的工序。

作为更具体的制造方法的例子，在厚度为50μm的聚酰亚胺薄膜的绝缘性薄膜6上利用Ti-Al合金溅射靶，在含氮气氛中通过反应性溅射法以膜厚200nm形成Ti_xAl_yN_z(x＝9，y＝43，z＝48)的热敏电阻膜。此时的溅射条件为，到达真空度为5×10^-6Pa，溅射气压为0.4Pa，靶投入功率(输出功率)为200W，在Ar气体+氮气的混合气体气氛下，以氮气分率20％来制作。

在成膜的热敏电阻膜上通过棒涂布机涂布抗蚀剂液后，在110℃下进行1分30秒的预烘，通过曝光装置进行感光后，用显影液去除不需要的部分，并且在150℃下通过5分钟的后烘来进行图案形成。然后，用市售的Ti蚀刻剂对不需要的Ti_xAl_yN_z的热敏电阻膜进行湿法蚀刻，如图4所示，通过抗蚀剂剥离做成所需形状的薄膜热敏电阻部7。

接着，通过溅射法在薄膜热敏电阻部7及绝缘性薄膜6上形成膜厚为20nm的Cr膜的接合层。而且，通过溅射法在该接合层上形成膜厚为100nm的Au膜的电极层。

接着，在成膜的电极层上通过棒涂布机涂布抗蚀剂液后，在110℃下进行1分30秒的预烘，通过曝光装置进行感光后，用显影液去除不需要的部分，并且在150℃下通过5分钟的后烘来进行图案形成。然后，用市售的Au蚀刻剂及Cr蚀刻剂依次对不需要的电极部分进行湿法蚀刻，如图5所示，通过抗蚀剂剥离形成所需梳状电极8及图案电极9。

而且，在其上通过印刷法在薄膜热敏电阻部7上涂布聚酰亚胺漆，以250℃、30分钟进行固化(cure)，如图3所示，将20μm厚的聚酰亚胺保护膜10形成图案。

接着，把一对引线框架2A、2B的基端侧接合部2b配置于图案电极9的粘结用垫部9a上，如图6所示，通过焊锡或导电性树脂粘结剂粘结或者焊接基端侧接合部2b与粘结用垫部9a以进行接合。并且，同时把前端侧接合部2c配置于绝缘性薄膜6的前端部上，通过焊锡、焊接或粘结剂以粘结部12固定前端侧接合部2c与绝缘性薄膜6的前端部。另外，此时，多对引线框架2A、2B，在基端侧通过连结部2e连结。并且，在引线框架2A、2B的基端侧，固定用突出部2d突出而形成于主引线部2a的左右。

接着，如图7所示，把作为保护片11附有粘结剂的一对聚酰亚胺膜或铁氟龙(注册商标)膜，挟着传感器部3与引线框架2A、2B贴附于绝缘性薄膜6的表面和背面。

另外，如图8所示，从连结邻接的多对引线框架2A、2B的连结部2e，将一对引线框架2A、2B在固定用突出部2d的基端侧切离。

接着，如图9所示，在一对固定用突出部2d之间(主引线部2a的基端部)以配置了引线5的前端的状态，使一对固定用突出部2d相互向内侧折回挟住引线5的前端的同时铆接，把引线5的前端固定于引线框架2A、2B的基端。

最后，通过以收容基端侧接合部2b的接合部与固定用突出部2d以及引线5的连接部的方式树脂成形保持部4，制作图1所示的本实施方式的温度传感器1。

另外，当同时制作多个传感器部3时，在绝缘性薄膜6的大尺寸薄片上如上述形成多个薄膜热敏电阻部7、梳状电极8、图案电极9及保护膜10后，从大尺寸薄片切割成各传感器部3。

如此，本实施方式的温度传感器1中，只有一对引线框架2A、2B中的一方(引线框架2A)、具有基端侧接合部2b，以及由主引线部2a的前端侧往绝缘性薄膜的前端部延伸而接合于所述前端部的前端侧接合部2c，因此通过一根引线框架2A使绝缘性薄膜6的两端部固定，与以两根引线框架固定两端部的情况相比，可以抑制扭曲。

并且，通过直接形成在绝缘性薄膜6上的薄膜热敏电阻部7，整体的厚度会变薄，能够通过小体积来得到优异的响应性。并且，一对引线框架2A、2B与一对图案电极9连接，因此薄膜热敏电阻部7和引线框架2A、2B通过直接形成在绝缘性薄膜6上的图案电极9而进行连接，由此通过形成图案的较薄的配线，相比以引线等直接连接的情况，可抑制与引线框架2A、2B侧的热传导性的影响。另外，接触部分对测定对象物的平坦性较高，且进行面接触，因此能够进行准确的温度检测，并且不易损伤旋转的加热辊等的测定对象物的表面。

并且，基端侧接合部2b收容于保持部4内，因此可将基端侧接合部2b保持于保持部4内而得到高的接合性，可提高可靠性。

并且，一对保护片11以覆盖一对引线框架2A、2B的状态粘结于绝缘性薄膜6的表面和背面，因此能够以保护片11稳定地保持一对引线框架2A、2B并且可以提高绝缘性薄膜6的刚性。

另外，一对引线框架2A、2B的基端侧接合部2b在绝缘性薄膜6的基端附近与图案电极9连接，因此通过长的图案电极9抑制往引线框架2A、2B的热传导，可以提高响应性。

并且，薄膜热敏电阻部7是由通式：Ti_xAl_yN_z(0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1)所表示的金属氮化物构成，其结晶结构为六方晶系的晶系，且为纤锌矿型的单相，因此在非烧成条件下可得到良好的B常数，并且具有较高的耐热性。

并且，该金属氮化物材料，由于是沿相对于膜的表面垂直的方向延伸的柱状结晶，因此膜的结晶性较高，可得到较高的耐热性。

而且，该金属氮化物材料中，通过在相对于膜的表面垂直的方向上使c轴取向比a轴强，从而与a轴取向较强的情况相比，可得到较高的B常数。

另外，本实施方式的热敏电阻材料层(薄膜热敏电阻部7)的制造方法中，利用Ti-Al合金溅射靶，在含氮气氛中进行反应性溅射来成膜，因此在非烧成条件下能够对由上述TiAlN构成的上述金属氮化物材料进行成膜。

并且，通过将反应性溅射中的溅射气压设定为小于0.67Pa，能够形成在相对于膜的表面垂直的方向上c轴取向比a轴强的金属氮化物材料的膜。

因此，本实施方式的温度传感器1中，在绝缘性薄膜6上用上述热敏电阻材料层形成薄膜热敏电阻部7，因此通过在非烧成条件下形成且为高B常数、耐热性高的薄膜热敏电阻部7，能够使用树脂薄膜等耐热性低的绝缘性薄膜6，并且可得到具有良好的热敏电阻特性的薄型且可挠性的热敏电阻传感器。

并且，以往常常使用利用氧化铝等陶瓷的基板材料，若厚度变薄到例如0.1mm，则存在非常脆且容易损坏等问题，但本发明中能够使用薄膜，因此，如上所述，能够得到厚度例如为0.1mm的非常薄的薄膜型热敏电阻传感器(传感器部3)。

实施例

接着，针对本发明所涉及的温度传感器，参考图10至图18，具体说明通过根据上述实施方式制作的实施例进行评价的结果。

＜膜评价用元件的制作＞

作为进行本发明的热敏电阻材料层(薄膜热敏电阻部7)的评价的实施例及比较例，如下制作图10所示的膜评价用元件121。

首先，通过反应性溅射法，利用各种组成比的Ti-Al合金靶，在成为Si基板S的带热氧化膜的Si晶圆上，以表1所示的各种组成比形成厚度为500nm的金属氮化物材料的薄膜热敏电阻部7。此时的溅射条件为，到达真空度：5×10^-6Pa，溅射气压：0.1～1Pa，靶投入功率(输出功率)：100～500W，在Ar气体+氮气的混合气体气氛下，将氮气分率改变为10～100％来制作。

接着，在上述薄膜热敏电阻部7上通过溅射法形成20nm的Cr膜，进一步形成100nm的Au膜。并且，通过旋转涂布机在其上涂布抗蚀剂液后，在110℃下进行1分30秒的预烘，通过曝光装置进行感光后，用显影液去除不需要的部分，在150℃下通过5分钟的后烘进行图案形成。然后，用市售的Au蚀刻剂及Cr蚀刻剂对不需要的电极部分进行湿法蚀刻，通过抗蚀剂剥离形成具有所需梳状电极部124a的图案电极124。并且，将其切割成芯片状，作为B常数评价及耐热性试验用的膜评价用元件121。

另外，作为比较，也同样地制作Ti_xAl_yN_z的组成比在本发明的范围外且晶系不同的比较例来进行评价。

＜膜的评价＞

(1)组成分析

针对通过反应性溅射法得到的薄膜热敏电阻部7，通过X射线电子光谱法(XPS)进行元素分析。在该XPS中，通过Ar溅射，在距最表面深度20nm的溅射面实施定量分析。其结果示于表1。另外，以下的表中的组成比由“原子％”来表示。

另外，上述X射线电子光谱法(XPS)中，将X射线源设为MgKα(350W)，通能：58.5eV、测定间隔：0.125eV、相对于试样面的光电子取出角：45deg，分析区域约为800μmΦ的条件下实施定量分析。另外，关于定量精度，N/(Ti+Al+N)的定量精度为±2％，Al/(Ti+Al)的定量精度为±1％。

(2)比电阻测定

针对通过反应性溅射法得到的薄膜热敏电阻部7，通过四端子法测定25℃下的比电阻。其结果示于表1。

(3)B常数测定

在恒温槽内测定膜评价用元件121的25℃及50℃的电阻值，通过25℃和50℃的电阻值计算出B常数。其结果示于表1。

另外，本发明中的B常数计算方法如上述由25℃和50℃各自的电阻值通过下式求出。

B常数(K)＝ln(R25/R50)/(1/T25－1/T50)

R25(Ω)：25℃下的电阻值

R50(Ω)：50℃下的电阻值

T25(K)：298.15K以绝对温度表示25℃

T50(K)：323.15K以绝对温度表示50℃

从这些结果可知，Ti_xAl_yN_z的组成比在图2所示的三元系的三角图中，在由点A、B、C、D包围的区域内，即，在成为“0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1”的区域内的所有实施例中，达成电阻率：100Ωcm以上，B常数：1500K以上的热敏电阻特性。

根据上述结果，将示出25℃下的电阻率与B常数之间的关系的图表示于图11。并且，表示Al/(Ti+Al)比与B常数之间的关系的图表示于图12。根据这些图表，在Al/(Ti+Al)＝0.7～0.95，且N/(Ti+Al+N)＝0.4～0.5的区域内，晶系为六方晶的纤锌矿型的单相的结晶结构能够实现25℃下的比电阻值为100Ωcm以上，B常数为1500K以上的高电阻且高B常数的区域。另外，在图12的数据中，相对于相同的Al/(Ti+Al)比，B常数存在偏差是因为结晶中的氮量不同。

表1所示的比较例3～12为Al/(Ti+Al)＜0.7的区域，晶系成为立方晶的NaCl型。并且，比较例12(Al/(Ti+Al)＝0.67)中，NaCl型与纤锌矿型共存。如此，在Al/(Ti+Al)＜0.7的区域中，25℃下的比电阻值小于100Ωcm，B常数小于1500K，其为低电阻且低B常数的区域。

表1所示的比较例1、2为N/(Ti+Al+N)小于40％的区域，金属成为氮化不足的结晶状态。该比较例1、2既不是NaCl型，也不是纤锌矿型，而是结晶性非常差的状态。并且，可知在这些比较例中，B常数及电阻值均非常小，接近金属行为。

(4)薄膜X射线衍射(结晶相的鉴定)

通过掠入射X射线衍射(Grazing Incidence X-ray Diffraction)，对利用反应性溅射法得到的薄膜热敏电阻部7进行结晶相的鉴定。该薄膜X射线衍射为微小角X射线衍射试验，将管球设为Cu，将入射角设为1度，并且在2θ＝20～130度的范围内进行测定。

其结果，在Al/(Ti+Al)≥0.7的区域内，为纤锌矿型相(六方晶，与AlN相同的相)，在Al/(Ti+Al)＜0.65的区域内，为NaCl型相(立方晶，与TiN相同的相)。并且在0.65＜Al/(Ti+Al)＜0.7中，为纤锌矿型相与NaCl型相共存的结晶相。

如此，在TiAlN系中，高电阻且高B常数的区域存在于Al/(Ti+Al)≥0.7的纤锌矿型相。另外，在本发明的实施例中，没有确认到杂质相，为纤锌矿型的单相。

另外，表1所示的比较例1、2中，如上所述结晶相既不是纤锌矿型相，也不是NaCl型相，本试验中无法鉴定。并且，这些比较例的XRD的峰值宽度非常宽，因此为结晶性非常差的材料。可认为这是由于因电特性接近金属行为，因此成为氮化不足的金属相。

[表1]

接着，本发明的实施例全部为纤锌矿型相的膜，且取向性较强，因此在与Si基板S上垂直的方向(膜厚方向)的结晶轴中，利用XRD调查a轴取向性较强还是c轴取向性较强。此时，为了调查结晶轴的取向性，测定(100)(表示a轴取向的密勒指数)与(002)(表示c轴取向的密勒指数)的峰值强度比。

其结果，溅射气压小于0.67Pa时成膜的实施例中，与(100)相比(002)的强度非常强，为c轴取向性比a轴取向性强的膜。另一方面，溅射气压为0.67Pa以上时成膜的实施例中，与(002)相比(100)的强度非常强，为a轴取向比c轴取向强的材料。

另外，确认到即使在相同的成膜条件下成膜在聚酰亚胺薄膜上，也同样地形成有纤锌矿型相的单相。并且，确认到即使在相同的成膜条件下成膜在聚酰亚胺薄膜上，取向性也不变。

将c轴取向较强的实施例的XRD分布的一例示于图13。该实施例为Al/(Ti+Al)＝0.84(纤锌矿型，六方晶)，将入射角设为1度来进行测定。从该结果可知，该实施例中，与(100)相比(002)的强度非常强。

并且，将a轴取向较强的实施例的XRD分布的一例示于图14。该实施例为Al/(Ti+Al)＝0.83(纤锌矿型，六方晶)，将入射角设为1度来进行测定。从该结果可知，该实施例中，与(002)相比(100)的强度非常强。

而且，针对该实施例，将入射角设为0度，实施对称反射测定。另外，确认到图表中(*)为来自装置的峰值，并非样品主体的峰值或者杂质相的峰值(另外，在对称反射测定中，由该峰值会消失也可知其为来自装置的峰值)。

另外，将比较例的XRD分布的一例示于图15。该比较例为Al/(Ti+Al)＝0.6(NaCl型，立方晶)，将入射角设为1度来进行测定。未检测出可以作为纤锌矿型(空间群P6₃mc(No.186))标定指数的峰值，确认为NaCl型单相。

接着，关于作为纤锌矿型材料的本发明的实施例，进一步详细比较结晶结构与电特性之间的相互关系。

如表2及图16所示，相对于Al/(Ti+Al)比大致相同比率的材料，有垂直于基板面的方向的取向度较强的结晶轴为c轴的材料(实施例5、7、8、9)和作为a轴的材料(实施例19、20、21)。

比较这两者，可知若Al/(Ti+Al)比相同，则c轴取向较强的材料与a轴取向较强的材料相比，其B常数大出100K左右。并且，可知若着眼于N量(N/(Ti+Al+N))，则c轴取向较强的材料与a轴取向较强的材料相比，其氮量稍大。从理想的化学计量比：N/(Ti+Al+N)＝0.5可知，c轴取向较强的材料为氮缺陷量较少且为理想的材料。

[表2]

＜结晶形态的评价＞

接着，作为表示薄膜热敏电阻部7的截面中的结晶形态的一例，将在带热氧化膜的Si基板S上成膜的实施例(Al/(Ti+Al)＝0.84，纤锌矿型，六方晶，c轴取向性较强)的薄膜热敏电阻部7的截面SEM照片示于图17。并且，将另一实施例(Al/(Ti+Al)＝0.83，纤锌矿型六方晶，a轴取向性较强)的薄膜热敏电阻部7中的截面SEM照片示于图18。

这些实施例的样品使用将Si基板S解理断裂的样品。并且，是以45°角度倾斜观察的照片。

从这些照片可知，任意实施例均由高密度柱状结晶形成。即，在c轴取向较强的实施例及a轴取向较强的实施例中，皆观测到柱状结晶沿垂直于基板面的方向生长的样子。另外，柱状结晶的断裂是在对Si基板S进行解理断裂时产生的。

＜膜的耐热试验评价＞

在表1所示的实施例及比较例中，对大气中，125℃，1000h的耐热试验前后的电阻值及B常数进行评价。其结果示于表3。另外，作为比较，同样地也对基于以往的Ta-Al-N系材料的比较例进行评价。

从这些结果可知，虽然Al浓度及氮浓度不同，但与作为Ta-Al-N系的比较例以相同的B常数进行比较时，以耐热试验前后的电特性变化观察时的耐热性为Ti-Al-N系更优异。另外，实施例5、8是c轴取向较强的材料，实施例21、24是a轴取向较强的材料。若比较两者，c轴取向较强的实施例与a轴取向较强的实施例相比耐热性稍微提高。

另外，Ta-Al-N系材料中，Ta的离子半径与Ti或Al相比非常大，因此无法在高浓度Al区域中制作纤锌矿型相。认为由于TaAlN系不是纤锌矿型相，因此纤锌矿型相的Ti-Al-N系的耐热性良好。

[表3]

另外，本发明的技术范围并不限于上述实施方式及实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内可加以各种变更。

例如，在上述实施方式中，将梳齿部形成图案于薄膜热敏电阻部的上方，但也可以在薄膜热敏电阻部的下方(绝缘性薄膜的上面)形成图案。

符号说明

1-温度传感器，2A、2B-引线框架，2a-主引线部，2b-基端侧接合部，2c-前端侧接合部，3-传感器部，4-保持部，6-绝缘性薄膜，7-薄膜热敏电阻部，8-梳状电极，8a-梳齿部，9-图案电极，10-保护膜，11-保护片。

Claims

1.一种温度传感器，其特征在于，

具备：一对引线框架；传感器部，与所述一对引线框架连接；及绝缘性的保持部，固定在所述一对引线框架上并保持所述引线框架，

所述传感器部具备：带状的绝缘性薄膜；薄膜热敏电阻部，在所述绝缘性薄膜的表面以热敏电阻材料形成图案；一对梳状电极，在所述薄膜热敏电阻部的上方及下方的至少一方具有多个梳齿部且相互对置地形成图案；及一对图案电极，一端与所述一对梳状电极连接，并且另一端与所述一对引线框架连接并在所述绝缘性薄膜的表面形成图案，

所述引线框架具有：主引线部，沿着所述绝缘性薄膜延伸；以及基端侧接合部，由所述主引线部的基端侧往所述绝缘性薄膜的基端部延伸而接合于所述基端部，

只有所述一对引线框架中的一方具有由所述主引线部的前端侧往所述绝缘性薄膜的前端部延伸而接合于所述前端部的前端侧接合部。

2.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述基端侧接合部收容于所述保持部内。

3.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

具备以覆盖所述一对引线框架的状态粘结于所述绝缘性薄膜的表面和背面的绝缘性的一对保护片。

4.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述薄膜热敏电阻部配设于所述绝缘性薄膜的前端附近，

所述图案电极延伸至所述绝缘性薄膜的基端附近，

所述一对引线框架的所述基端侧接合部在所述绝缘性薄膜的基端附近与所述图案电极连接。

5.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述薄膜热敏电阻部是由通式：Ti_xAl_yN_z所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，其中，0.70≤y/(x+y)≤0.95，0.4≤z≤0.5，x+y+z＝1。