CN113396322A - 导电薄膜、导电薄膜卷绕体及其制造方法、以及温度传感器薄膜 - Google Patents

导电薄膜、导电薄膜卷绕体及其制造方法、以及温度传感器薄膜 Download PDF

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Abstract

导电薄膜(101)在树脂薄膜基材(50)的一个主表面上具备金属薄膜(10)。金属薄膜表面的根据长度1μm的粗糙度曲线求出的算术平均粗糙度Ra1优选2nm以下。金属薄膜表面的根据长度0.7mm的粗糙度曲线求出的最大高度Rz2优选150nm以上。树脂薄膜基材(50)可以在树脂薄膜(5)的表面具备硬涂层(6)。通过将导电薄膜的金属薄膜图案化，能够制作温度传感器薄膜。

Description

导电薄膜、导电薄膜卷绕体及其制造方法、以及温度传感器 薄膜
技术领域
本发明涉及在薄膜基材上具备金属薄膜的导电薄膜、及在薄膜基材上具备经图案化的金属薄膜的温度传感器薄膜。
背景技术
电子设备中使用大量的温度传感器。作为温度传感器，通常为热电偶、片式热敏电阻。通过热电偶、片式热敏电阻等对面内的多个部位的温度进行测定的情况下，需要在每个测定点配置温度传感器并将各个温度传感器连接于印刷电路板等，因此制造工艺烦杂。另外，为了测定面内的温度分布，需要在基板上配置多个传感器，成为成本上升的主要因素。
专利文献1中提出了一种温度传感器薄膜，其在薄膜基材上设置金属膜，将金属膜图案化，从而形成有测温电阻部和引线部。对于将金属膜图案化的形态，能由1层金属膜形成测温电阻部和连接于测温电阻部的引线部，不需要用布线将各个测温传感器连接的操作。另外，由于使用薄膜基材，因此有挠性优异、对大面积化的对应也容易的优点。
对于金属膜图案化而成的温度传感器，借助引线部对测温电阻部施加电压，利用金属的电阻值根据温度而变化的特性来测定温度。为了提高温度测定的精度，优选因温度变化而引起的电阻变化大的材料。专利文献2中记载了镍与铜相比对温度的灵敏度(电阻变化)为约2倍。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-91045号公报
专利文献2：日本特开平7-333073号公报
发明内容
发明要解决的问题
通过制作在薄膜基材上具备金属薄膜的导电薄膜并将金属薄膜图案化，从而可得到温度传感器薄膜。使用薄膜基材的情况下，通过采用卷对卷(roll to roll)溅射等连续成膜方式，能够在长条(例如10m～1万m左右)的薄膜基材上形成膜厚、特性均匀的金属薄膜。
已知：镍等金属表现出温度越高电阻越大的特性(正特性)，对于块状的镍，因温度上升而引起的电阻的变化率(电阻温度系数；TCR)约为6000ppm/℃。另一方面，本发明人等通过溅射法在树脂薄膜基材上形成镍薄膜并对其特性进行评价，结果明确：电阻温度系数(TCR)为块状的镍的一半左右，作为温度传感器薄膜使用时的温度测定精度有改善的余地。另外明确了：在长条的树脂薄膜基材上设置有金属薄膜的导电薄膜在由粘连引起的薄膜的移动稳定性、金属薄膜的耐擦伤性等方面也存在问题。
鉴于该问题，本发明的目的在于，提供在树脂薄膜基材上具备电阻温度系数大的金属薄膜、并且滑动性优异的导电薄膜。
用于解决问题的方案
本发明人等发现，设置于树脂薄膜基材上的金属薄膜具有规定的表面形状的情况下，能兼顾电阻温度系数的上升和薄膜的滑动性，从而完成了本发明。
温度传感器用导电薄膜在树脂薄膜基材的一个主表面上具备金属薄膜。金属薄膜表面的根据长度1μm的粗糙度曲线求出的算术平均粗糙度Ra1优选2nm以下。金属薄膜表面的根据长度0.7mm的粗糙度曲线求出的最大高度Rz2优选150nm以上。导电薄膜可以为长条状薄膜的卷状卷绕体。
通过将导电薄膜的金属薄膜图案化，能够形成温度传感器薄膜。温度传感器薄膜在树脂薄膜基材的一个主表面上具备经图案化的金属薄膜，金属薄膜被图案化为测温电阻部和引线部。也可以在树脂薄膜基材的两面设置有金属薄膜。
导电薄膜及温度传感器薄膜的金属薄膜的电阻温度系数优选为3100ppm/℃以上。金属薄膜的厚度优选20～500nm。金属薄膜可以为由镍或镍合金形成的镍系薄膜。
树脂薄膜基材可以在树脂薄膜的表面具备硬涂层。树脂薄膜基材具备硬涂层的情况下，优选在硬涂层上直接或借助其他层设置金属薄膜。硬涂层中可以包含微粒。
发明的效果
本发明的导电薄膜的电阻温度系数大、并且滑动性优异。因此，将导电薄膜卷绕成卷状时不易发生粘连、卷输送时的薄膜的移动性优异，并且通过将金属薄膜图案化而得到的温度传感器薄膜可实现高的温度测定精度。
附图说明
图1为示出导电薄膜的层叠构成例的截面图。
图2为示出导电薄膜的层叠构成例的截面图。
图3为示出温度传感器薄膜的俯视图。
图4为温度传感器中的测温电阻部附近的放大图，A示出2线式的形状，B示出4线式的形状。
具体实施方式
图1为示出温度传感器薄膜的形成中使用的导电薄膜的层叠构成例的截面图，在树脂薄膜基材50的一个主表面上具备金属薄膜10。通过将该导电薄膜101的金属薄膜图案化，从而可得到图3的俯视图所示的温度传感器薄膜110。
[导电薄膜]
<薄膜基材>
树脂薄膜基材50可以为透明的，也可以不透明。树脂薄膜基材50可以仅由树脂薄膜组成，也可以如图1所示，在树脂薄膜5的表面具备硬涂层(固化树脂层)6。树脂薄膜基材50的厚度没有特别限定，通常为2～500μm左右，优选20～300μm左右。
可以在树脂薄膜基材50的表面(设置有硬涂层6的情况下为硬涂层6的表面)设置有易粘接层、抗静电层等。出于提高与金属薄膜10(或基底层20)的密合性等的目的，也可以对树脂薄膜基材50的表面实施电晕放电处理、紫外线照射处理、等离子体处理、溅射蚀刻处理等处理。
树脂薄膜基材50的金属薄膜10形成面根据长度1μm的粗糙度曲线求出的算术平均粗糙度Ra1优选为2nm以下。通过减小薄膜基材的Ra1，有设置于其上的金属薄膜10的Ra1变小的倾向。有金属薄膜的Ra1越小、电阻温度系数(TCR)越大的倾向。树脂薄膜基材50的Ra1可以为1.5nm以下、1.2nm以下、或1.0nm以下。
树脂薄膜基材50的金属薄膜10形成面根据长度0.7mm的粗糙度曲线求出的最大高度Rz2优选为150nm以上。通过增大薄膜基材的Rz2，从而设置于其上的金属薄膜10的Rz2也变大，有提高导电薄膜的滑动性及抗粘连性的倾向。
树脂薄膜基材50的金属薄膜10形成面根据长度0.7mm的粗糙度曲线求出的算术平均粗糙度Ra2优选为0.5～25nm左右、更优选1～20nm。通过使Ra2为上述范围内，从而在金属薄膜10表面形成凹凸，能够赋予适度的滑动性。
对于Ra1，根据从使用扫描探针显微镜而测定的三维表面形状中提取的长度1μm的粗糙度曲线来算出。对于Ra2及Rz2，根据从利用垂直扫描型低相干干涉法(ISO25178)测定的三维表面形状提取的长度0.7mm的粗糙度曲线来算出。算术平均粗糙度Ra及最大高度Rz均按照JIS B0601：2013的定义。
(树脂薄膜)
作为树脂薄膜5的树脂材料，可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚酰亚胺、聚烯烃、降冰片烯系等环状聚烯烃、聚碳酸酯、聚醚砜、聚芳酯等。从耐热性、尺寸稳定性、电特性、机械特性、耐化学药品特性等的观点出发，优选聚酰亚胺或聚酯。树脂薄膜5的厚度没有特别限定，通常为2～500μm左右，优选20～300μm左右。
(硬涂层)
通过在树脂薄膜5的表面设置硬涂层6，从而导电薄膜的硬度提高，可提高导电薄膜的耐擦伤性。硬涂层6可以通过例如在树脂薄膜5上涂布含有固化性树脂的溶液来形成。
作为固化性树脂，可列举出热固化型树脂、紫外线固化型树脂、电子束固化型树脂等。作为固化性树脂的种类，可列举出聚酯系、丙烯酸系、氨基甲酸酯系、丙烯酸类氨基甲酸酯系、酰胺系、有机硅系、硅酸酯系、环氧系、三聚氰胺系、氧杂环丁烷系、丙烯酸类氨基甲酸酯系等各种树脂。
这些之中，从硬度高、可紫外线固化、生产率优异的方面出发，优选丙烯酸系树脂、丙烯酸类氨基甲酸酯系树脂、及环氧系树脂。紫外线固化型树脂包含紫外线固化型的单体、低聚物、聚合物等。优选使用的紫外线固化型树脂可列举出例如具有紫外线聚合性的官能团的树脂、尤其是将具有2个以上、特别是3～6个的该官能团的丙烯酸系的单体、低聚物作为成分的树脂。
硬涂层6中可以包含微粒。通过使硬涂层6包含微粒，能够调整树脂薄膜基材50的金属薄膜10形成面的表面形状。作为微粒，可以没有特别限制地使用二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、钙氧化物、锡氧化物、铟氧化物、镉氧化物、锑氧化物等各种金属氧化物微粒、玻璃微粒、包含聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氨酯、丙烯酸类-苯乙烯共聚物、苯并胍胺、三聚氰胺、聚碳酸酯等聚合物的交联或未交联的有机系微粒、有机硅系微粒等。
微粒的平均粒径优选0.5～10μm、更优选0.8～5μm。通过添加具有亚微米或μm级的平均粒径的微粒，从而在硬涂层6的表面(树脂薄膜基材50的表面)、及设置于其上的金属薄膜10的表面形成凹凸，能够提高导电薄膜的滑动性及抗粘连性。另外，微粒的粒径为亚微米或μm级时，凹凸具有适度的大小，因此有以nm尺度进行观察时表面变平滑、Ra1变小的倾向。从在硬涂层的整个表面均匀地形成凹凸的观点出发，微粒的量相对于树脂成分100重量份优选0.05～50重量份、更优选0.1～30重量份。
用于形成硬涂层的溶液中优选配混有紫外线聚合引发剂。溶液中可以包含流平剂、触变剂、抗静电剂等添加剂。
硬涂层6的厚度没有特别限定，为了实现高的硬度，优选0.5μm以上、更优选0.8μm以上、进一步优选1μm以上。考虑基于涂布的形成的容易性时，硬涂层的厚度优选15μm以下、更优选10μm以下。
树脂薄膜基材50不具有硬涂层的情况下，可以通过使树脂薄膜5包含亚微米或μm级的微粒来调整薄膜基材的表面形状。
<金属薄膜>
设置于基底层20上的金属薄膜10发挥温度传感器的温度测定的中心作用。通过将金属薄膜10图案化，从而如图3所示，形成引线部11及测温电阻部12。
作为构成金属薄膜10的金属材料的例子，可列举出铜、银、铝、金、铑、钨、钼、锌、锡、钴、铟、镍、铁、铂、钯、锡、锑、铋、镁、及它们的合金等。这些之中，从低电阻、电阻温度系数(TCR)高、材料廉价的方面出发，优选镍、铜、或将它们作为主成分的(包含50重量％以上的)合金，特别优选镍、或以镍为主成分的镍合金。
金属薄膜10的厚度没有特别限定，从低电阻化的观点(特别是减小引线部的电阻的观点)出发，优选20nm以上、更优选40nm以上、进一步优选50nm以上。另一方面，从缩短成膜时间及提高图案化精度等的观点出发，金属薄膜10的厚度优选500nm以下、更优选300nm以下、进一步优选250nm以下。
金属薄膜10为镍薄膜或镍合金薄膜的情况下，在温度25℃下的电阻率优选1.6×10-5Ω·cm以下、更优选1.5×10-5Ω·cm以下。从减小引线部的电阻的观点出发，金属薄膜的电阻率越小越优选，可以为1.2×10-5Ω·cm以下、或1.0×10-5Ω·cm以下。金属薄膜的电阻率越小越优选，但难以使电阻率比块状的镍小，通常电阻率为7.0×10-6Ω·cm以上。
金属薄膜10的电阻温度系数(TCR)优选3100ppm/℃以上、更优选3200ppm/℃以上。TCR为因温度上升而引起的电阻的变化率。镍、铜等金属具有电阻随着温度上升而线性增加的特性(正特性)。具有正特性的材料的TCR根据温度T0下的电阻值R0和温度T1下的电阻值R1、通过下式来算出。
TCR＝{(R1-R0)/R0}/(T1-T0)
本说明书中，将根据T0＝25℃及T1＝5℃下的电阻值算出的TCR与根据T0＝25℃及T1＝45℃下的电阻值算出的TCR的平均值设为金属薄膜的TCR。
TCR越大，因温度变化而引起的电阻的变化越大，温度传感器薄膜的温度测定精度提高。因此，金属薄膜的TCR越大越优选，但难以使TCR比块状的金属大，金属薄膜的TCR通常为6000ppm/℃以下。
金属薄膜10根据长度1μm的粗糙度曲线求出的算术平均粗糙度Ra1优选为2nm以下。有金属薄膜10的Ra1越小、TCR越大的倾向。随着TCR的增加，将金属薄膜图案化而成的温度传感器薄膜的温度测定精度提高。金属薄膜10的Ra1可以为1.5nm以下、1.2nm以下、或1.0nm以下。Ra1越小、TCR越大的理由尚不确定，但推测为：纳米尺度下的凹凸少，金属薄膜具有致密的结构，因此具有接近块状金属的特性，这有助于TCR的上升。
金属薄膜10根据长度0.7mm的粗糙度曲线求出的最大高度Rz2优选为150nm以上。金属薄膜的Rz2大的情况下，有滑动性提高、导电薄膜的移动性提高、并且耐擦伤性提高的倾向。金属薄膜10根据长度0.7mm的粗糙度曲线求出的算术平均粗糙度Ra2优选为0.5～25nm左右、更优选1～20nm。通过使Ra2为上述范围内，从而在金属薄膜10表面形成凹凸，能够赋予适度的滑动性。
如上所述，通过减小金属薄膜10的表面的Ra1，有TCR变大的倾向，通过增大Rz2，有滑动性提高的倾向。通过溅射法等干涂法形成金属薄膜10的情况下，容易在金属薄膜10的表面形成反映树脂薄膜基材50的表面形状的凹凸形状。因此，优选树脂薄膜基材50的Ra1小、Rz2大。
为了使nm尺度下的算术平均粗糙度Ra1小、并且增大μm尺度的最大高度Rz2，优选如前述那样，利用粒径为亚微米或μm级的微粒来形成薄膜面中的直径为亚微米或μm级的突起。在树脂薄膜5的表面形成包含粒径为亚微米或μm级的微粒的硬涂层6并在其上形成金属薄膜10时，能够将Ra1保持为较小并增大Rz2。另外，通过在硬涂层上形成金属薄膜，能够实现耐擦伤性等机械强度的提高。
<金属薄膜的形成方法>
金属薄膜形成方法没有特别限定，例如，可以采用溅射法、真空蒸镀法、电子束蒸镀法、化学气相蒸镀法(CVD)、化学溶液析出法(CBD)、镀覆法等成膜方法。这些之中，从能够成膜出膜厚均匀性优异的薄膜的方面出发，优选溅射法。优选边通过卷对卷法在长度方向连续输送长条的树脂薄膜基材边将金属薄膜成膜。将通过卷对卷法使金属薄膜成膜后的树脂薄膜基材卷绕成卷状，由此得到长条状的导电薄膜的卷绕体。长条状的导电薄膜的长度例如为10m以上，长度越大，生产率越优异。长条状的导电薄膜的长度没有特别限定，根据卷取架台可容许的重量、直径(卷直径)来适宜设定即可，通常为1万m以下。
利用卷对卷形成金属薄膜时，溅射法是适合的。通过使用卷对卷溅射装置边使长条的树脂薄膜基材沿长度方向连续移动边进行成膜，可提高导电薄膜的生产率。另外，如前所述，通过使金属薄膜具有规定的表面形状，可提高导电薄膜的滑动性及抗粘连性，能够抑制对金属薄膜表面的损伤、卷绕成卷状时的卷的偏移等。
在利用卷对卷溅射形成金属薄膜时，将卷状的薄膜基材装填至溅射装置内后，在溅射成膜的开始前对溅射装置内进行排气，从而成为去除了由薄膜基材产生的有机气体等杂质的气氛。通过事先将装置内及薄膜基材中的气体去除，能够降低水分、有机气体等向金属薄膜10中的混入量。溅射成膜开始前的溅射装置内的真空度(到达真空度)例如为1×10- 1Pa以下，优选5×10-2Pa以下、更优选1×10-2Pa以下、进一步优选5×10-3Pa以下。
对于金属薄膜的溅射成膜，使用金属靶，边导入氩气等非活性气体边进行成膜。例如，形成镍薄膜作为金属薄膜10的情况下，使用金属Ni靶。金属薄膜的成膜条件没有特别限定，优选以降低由来自薄膜基材的水分、有机气体等所引起的杂质向金属薄膜中的混入的方式选择成膜条件。作为降低杂质向金属薄膜中的混入的方法，可列举出下述方法等：(1)如前所述，在溅射成膜前在真空下对薄膜基材进行处理，将薄膜基材中的水分、有机气体等去除；(2)降低溅射成膜时对薄膜基材的损伤；(3)在薄膜基材上设置基底层，阻断来自薄膜基材的水分、有机气体等。
作为降低溅射成膜时对薄膜基材的损伤的方法，可列举出降低成膜时的基板温度、降低放电功率密度等。基板温度优选200℃以下、更优选150℃以下、进一步优选120℃以下。另一方面，从防止薄膜基材的脆化等的观点出发，基板温度优选0℃以上。从使等离子体放电稳定、并且抑制对薄膜基材的损伤的观点出发，放电功率密度优选1～15W/cm2、更优选2～10W/cm2。
<基底层>
如图2所示，导电薄膜可以在树脂薄膜基材50与金属薄膜10之间具备基底层20。通过在树脂薄膜基材50上设置基底层20并在其上形成金属薄膜10，能够抑制金属薄膜10成膜时对树脂薄膜基材50的等离子体损伤。另外，通过设置基底层20，能够阻断由树脂薄膜基材50产生的水分、有机气体等从而抑制杂质向金属薄膜10中的混入。
从抑制有机气体向金属薄膜的混入的观点出发，基底层20优选为无机材料。基底层20可以为导电性也可以为绝缘性。基底层20为导电性的无机材料(无机导电体)的情况下，只要在制作温度传感器薄膜时与金属薄膜10一起将基底层20图案化即可。基底层20为绝缘性的无机材料(无机电介质)的情况下，基底层20可以进行图案化，也可以不进行图案化。
作为无机材料，可列举出Si、Ge、Sn、Pb、Al、Ga、In、Tl、As、Sb、Bi、Se、Te、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Ni、Co、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd等金属元素或半金属元素、及它们的合金、氮化物、氧化物、碳化物、氮氧化物等。从对树脂薄膜基材及镍等金属薄膜这两者的密合性优异、并且抑制杂质向金属薄膜混入的效果高的方面出发，作为基底层的材料，优选硅或硅氧化物。作为基底层，可以在硅层上形成硅氧化物层。
基底层可以包含多层。例如，作为基底层，可以在无机导电体上形成无机电介质并在其上形成金属薄膜。该形态中，电介质层与金属薄膜接触，因此在制作温度传感器薄膜时不需要将基底层20图案化。
基底层的厚度没有特别限定。从降低对薄膜基材的等离子体损伤、及提高对来自薄膜基材的排气的阻断效果的观点出发，基底层的厚度优选1nm以上、更优选3nm以上、进一步优选5nm以上。从提高生产率、降低材料成本的观点出发，基底层的厚度优选200nm以下、更优选100nm以下。基底层20包含多层的情况下，优选合计厚度为上述范围。
基底层20的形成方法没有特别限定，可以采用干涂、湿涂中的任意方法。通过溅射法形成金属薄膜的情况下，从生产率的观点出发，基底层20也优选通过溅射法来形成。
[温度传感器薄膜]
通过将导电薄膜的金属薄膜10图案化，从而形成温度传感器薄膜。如图3所示，在温度传感器薄膜中，金属薄膜具有：形成为布线状的引线部11、和与引线部11的一端连接的测温电阻部12。引线部11的另一端与连接器19连接。
测温电阻部12是作为温度传感器而发挥作用的区域，借助引线部11对测温电阻部12施加电压并根据其电阻值算出温度，由此进行温度测定。通过在温度传感器薄膜110的面内设置多个测温电阻部，能够同时对多个部位的温度进行测定。例如在图3所示的形态中，在面内的5个部位设置有测温电阻部12。
图4的A为2线式的温度传感器的测温电阻部附近的放大图。测温电阻部12中，金属薄膜由图案化为细线状的传感器布线122、123形成。对于传感器布线，多个纵向电极122在其端部借助横向布线123连接而形成发夹状的弯曲部，具有锯齿形弯曲状的图案。
形成测温电阻部12的图案形状的细线的线宽越小(截面积越小)、测温电阻部12的传感器布线的一端121a到另一端121b的线长越大，2点间的电阻越大、伴随温度变化的电阻变化量也越大，因此温度测定精度提高。通过形成图4所示那样的锯齿形弯曲状的布线图案，从而测温电阻部12的面积小，并且能够增大传感器布线的长度(从一端121a到另一端121b的线长)。需要说明的是，温度测定部的传感器布线的图案形状不限定于图4所示那样的形态，也可以为螺旋状等图案形状。
传感器布线122(纵向布线)的线宽及邻接的布线间的距离(间隔宽度)根据光刻的图案化精度来设定即可。线宽及间隔宽度通常为1～150μm左右。从防止传感器布线的断线的观点出发，线宽优选3μm以上、更优选5μm以上。从增大电阻变化从而提高温度测定精度的观点出发，线宽优选100μm以下、更优选70μm以下。从同样的观点出发，间隔宽度优选3～100μm、更优选5～70μm。
测温电阻部12的传感器布线的两端121a、121b分别与引线部11a、11b的一端连接。2根引线部11a、11b以稍微隔开间隙而相对的状态形成为细长的图案状，引线部的另一端与连接器19连接。为了确保充分的电流容量，引线部形成为比测温电阻部12的传感器布线更宽。引线部11a、11b的宽度例如为0.5～10mm左右。引线部的线宽优选为测温电阻部12的传感器布线122的线宽的3倍以上、更优选5倍以上、进一步优选10倍以上。
在连接器19设施有多个端子，多个引线部分别连接于不同的端子。连接器19与外部电路连接，通过在引线部11a与引线部11b之间施加电压，从而电流在引线部11a、测温电阻部12及引线部11b中流通。根据施加规定电压时的电流值、或以电流成为规定值的方式施加电压时的施加电压，算出电阻值。基于所得电阻值与预先求出的温度的关系式、或记录电阻值与温度的关系的表等，根据电阻值算出温度。
此处求出的电阻值除了测温电阻部12的电阻以外还包含引线部11a及引线部11b的电阻，但由于测温电阻部12的电阻与引线部11a、11b的电阻相比足够大，因此求出的测定值可以仅视为测温电阻部12的电阻。需要说明的是，从降低由引线部的电阻所带来的影响的观点出发，可以将引线部设为4线式。
图4的B为4线式的温度传感器的测温电阻部附近的放大图。测温电阻部12的图案形状与图4A同样。4线式中，在1个测温电阻部12连接有4根引线部11a1、11a2、11b1、11b2。引线部11a1、11b1为电压测定用引线，引线部11a2、11b2为电流测定用引线。电压测定用引线11a1及电流测定用引线11a2与测温电阻部12的传感器布线的一端121a连接，电压测定用引线11b1及电流测定用引线11b2与测温电阻部12的传感器布线的另一端121b连接。4线式中，由于能够将引线部的电阻排除在外而仅测定测温电阻部12的电阻值，因此可实现误差更少的测定。除2线式及4线式以外，也可以采用3线式。
金属薄膜的图案化方法没有特别限定。从图案化容易、精度高的方面出发，优选通过光刻法进行图案化。光刻中，在金属薄膜的表面形成与上述的引线部及测温电阻部的形状对应的抗蚀刻层(etching resist)，通过湿蚀刻将未形成抗蚀刻层的区域的金属薄膜去除后，将抗蚀刻层剥离。金属薄膜的图案化也可以通过激光加工等干蚀刻来实施。
上述实施方式中，通过溅射法等在树脂薄膜基材50上形成金属薄膜10，将金属薄膜图案化，由此可以在基板面内形成多个引线部及测温电阻部。通过将连接器19连接于该温度传感器薄膜的引线部11的端部，从而得到温度传感器元件。该实施方式中，在多个测温电阻部连接有引线部，使多个引线部与1个连接器19连接即可。因此，能够简便地形成能测定面内的多个部位的温度的温度传感器元件。
上述的实施方式中，在薄膜基材的一个主表面上设置金属薄膜，但也可以在薄膜基材的两面设置金属薄膜。在薄膜基材的两面设置金属薄膜的情况下，薄膜基材可以在单面或两面具备硬涂层。
温度传感器薄膜的引线部与外部电路的连接方法不限定于借助连接器的方式。例如，也可以在温度传感器薄膜上设置用于对引线部施加电压从而测定电阻的控制器。另外，也可以不借助连接器，而是通过焊接等将引线部和来自外部电路的引线布线连接。
温度传感器薄膜为在薄膜基材上设置有薄膜的简单的构成，生产率优异，并且加工容易，也可以应用于曲面。另外，金属薄膜的TCR大，因此能实现精度更高的温度测定。进而，本发明的实施方式中，金属薄膜具有规定的表面形状，因此薄膜的滑动性优异，能够期待温度传感器薄膜的生产效率、成品率的提高。
实施例
以下，举出实施例更详细地对本发明进行说明，但本发明不限定于以下的实施例。
[实施例1]
将厚度150μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜(Toray Industries,Inc.制“Lumirror 149UNS”)的卷设置在卷对卷溅射装置内，对溅射装置内进行排气直至到达真空度为5×10-3Pa后，导入氩气，在基板温度40℃、压力0.3Pa、功率密度5.0W/cm2的条件下进行DC溅射成膜，制作在PET薄膜上具备厚度70nm的Ni薄膜的导电薄膜。Ni层的形成中使用金属镍靶。
[实施例2]
将薄膜基材变更为厚度38μm的聚酰亚胺(PI)薄膜(DU PONT-TORAY CO.,LTD.制“Kapton 150EN)，除此以外，与实施例1同样地进行溅射成膜，制作在PI薄膜上具备Ni薄膜的导电薄膜。
[实施例3]
制备涂布组合物，所述涂布组合物包含平均粒径1.5μm的交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒(积水化成品工业株式会社制“Techpolymer SSX-101”)和紫外线固化型氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂(Ica Kogyo Company,Limited制“AICAAITRON”)，且以甲基异丁基酮为溶剂。组合物中的颗粒的量相对于粘结剂树脂100重量份为0.2重量份。将该组合物涂布于实施例1中使用的PET薄膜的表面，在100℃下进行1分钟干燥。然后，通过紫外线照射进行固化处理，形成具有由微粒带来的表面凹凸结构的厚度1.2μm的硬涂层。将该硬涂薄膜作为基材，与实施例1同样地进行溅射成膜，制作在PET薄膜的硬涂层形成面上具备Ni薄膜的导电薄膜。
[比较例1]
将涂布组合物中的颗粒变更为平均粒径30nm的二氧化硅颗粒(CIK NANOTEKCORPORATION制“CSZ9281”)，将组合物中的颗粒的量变更为相对于粘结剂树脂100重量份为15重量份。除此以外，与实施例3同样操作，制作在PET薄膜上形成硬涂层并在硬涂层形成面上具备Ni薄膜的导电薄膜。
[比较例2]
使用不含颗粒的涂布组合物，除此以外，与实施例3同样操作，制作在PET薄膜上形成硬涂层并在硬涂层形成面上具备Ni薄膜的导电薄膜。
[评价]
<1μm见方的表面形状的测定>
使用原子力显微镜(Bruker制“Dimension3100”)，利用下述条件测定三维表面形状，提取长度1μm的粗糙度曲线，依据JIS B0601，算出算术平均粗糙度Ra1。
控制器：NanoscopeV
测定模式：轻敲模式
悬臂：Si单晶
测定视野：1μm×1μm
<0.7mm见方的表面形状的测定>
利用相干扫描型干涉计(Zygo NewView 7300)，在下述条件下进行测定，根据得到的三维表面形状提取长度0.7mm的粗糙度曲线，依据JIS B0601，算出算术平均粗糙度Ra2、及最大高度Rz2。
物镜：10倍、变焦透镜1倍
测定视野：0.7mm×0.7mm
去除：无
滤波器：高通滤波
滤波器类型：高斯样条
低波长：300μm
去除尖峰：开启
尖峰高度(xRMS)：2.5
<电阻温度系数>
(温度传感器薄膜的制作)
将导电薄膜切割成10mm×200mm的尺寸，通过激光图案化，将镍层图案加工为线宽30μm的条纹形状，形成图4的A所示的形状的测温电阻部。进行图案化时，以整体的布线电阻成为约10kΩ、测温电阻部的电阻成为引线部的电阻的30倍的方式调整图案的长度，制作温度传感器薄膜。
(电阻温度系数的测定)
用小型的加热冷却烘箱，将温度传感器薄膜的测温电阻部设为5℃、25℃、45℃。将引线部的一个前端与另一前端连接于测试器，使恒定电流流通并读取电压，由此测定各个温度下的2端子电阻。将根据5℃及25℃的电阻值计算的TCR与根据25℃、45℃的电阻值计算的TCR的平均值设为镍层的TCR。
<抗粘连性>
以指压使表面平滑的薄膜(Zeon Corporation制、“ZEONOR薄膜ZF-16”)压接于导电薄膜的Ni薄膜形成面，通过目视观察薄膜彼此的粘连的状态，按照下述的基准进行评价。
○：在刚刚压接后未发生粘连
△：在刚刚压接后发生粘连，但随着时间的经过粘连消除
×：在刚刚压接后发生粘连，即使经过时间粘连也未消除
将Ni薄膜形成前的薄膜基材的表面粗糙度、导电薄膜的Ni薄膜的表面粗糙度、导电薄膜的特性(TCR及抗粘连性)示于表1。
[表1]
Figure BDA0003197692780000171
实施例及比较例中，可观察到薄膜基材的Ra1越大则Ni薄膜的Ra1越大、Ra1越小则TCR越大的倾向。另外，可观察到薄膜基材的Rz2越大则Ni薄膜的Rz2越大、Rz2越大则抗粘连性越提高的倾向。
将使用了未设置硬涂层的薄膜基材的实施例1与使用了设置不含颗粒的硬涂层的薄膜基材的比较例2进行对比时，对于比较例2，通过设置硬涂层，从而薄膜基材的表面得以平滑化，TCR提高，但Rz2小，因此抗粘连性降低。对于在包含nm级的微粒的硬涂层上形成Ni薄膜的比较例1，与实施例1相比，Ra1大，随之TCR降低。
对于在包含μm级的微粒的硬涂层上形成Ni薄膜的实施例3，与实施例1相比，Ra1小，TCR上升。认为：对于实施例3，硬涂层中包含的微粒的粒径大、由颗粒带来的突起的尺寸大，因此以nm尺度观察表面形状时的算术平均粗糙度Ra1比实施例1小。另一方面，实施例3中，因由颗粒形成的突起，以μm尺度观察时的最大高度Rz2大，由此，抗粘连性提高。
对于在聚酰亚胺薄膜基材上形成Ni薄膜而未设置硬涂层的实施例2，与实施例3同样显示高的TCR和良好的抗粘连性。根据所述结果可知，通过调整薄膜基材的表面形状，可形成TCR大、并且抗粘连性优异的导电薄膜。通过在树脂薄膜上设置包含粒径大的颗粒的硬涂层，能够兼顾TCR的提高和抗粘连性的提高，而且能够提高表面硬度、实现金属薄膜的耐擦伤性的提高。
附图标记说明
50 薄膜基材
5 树脂薄膜
6 硬涂层
20 基底层
10 金属薄膜
11 引线部
12 测温电阻部
122、123 传感器配线
19 连接器
101、102 导电薄膜
110 温度传感器薄膜

Claims (11)

1.一种温度传感器用导电薄膜，其在树脂薄膜基材的一个主表面上具备金属薄膜，
所述金属薄膜表面的根据长度1μm的粗糙度曲线求出的算术平均粗糙度Ra1为2nm以下，
所述金属薄膜表面的根据长度0.7mm的粗糙度曲线求出的最大高度Rz2为150nm以上。
2.根据权利要求1所述的温度传感器用导电薄膜，其中，所述金属薄膜的电阻温度系数为3100ppm/℃以上。
3.根据权利要求1或2所述的温度传感器用导电薄膜，其中，所述树脂薄膜基材在树脂薄膜的表面具备硬涂层，
在所述硬涂层上直接或隔着其他层设置有所述金属薄膜。
4.根据权利要求3所述的温度传感器用导电薄膜，其中，所述硬涂层包含微粒。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的温度传感器用导电薄膜，其中，所述金属薄膜的厚度为20～500nm。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的温度传感器用导电薄膜，其中，所述金属薄膜由镍或镍合金形成。
7.一种导电薄膜卷绕体，其中，权利要求1～6中任一项所述的导电薄膜被卷绕成卷状。
8.一种导电薄膜卷绕体的制造方法，其是制造权利要求7所述的导电薄膜卷绕体的方法，所述制造方法中，边使长条状的树脂薄膜基材沿一个方向移动边通过卷对卷溅射将所述金属薄膜成膜。
9.一种温度传感器薄膜，其在树脂薄膜基材的一个主表面上具备经图案化的金属薄膜，
所述金属薄膜被图案化为：测温电阻部，其被图案化为细线，用于温度测定；及引线部，其连接于所述测温电阻部，被图案化为比所述测温电阻部大的线宽，
所述金属薄膜表面的根据长度1μm的粗糙度曲线求出的算术平均粗糙度Ra1为2nm以下，
所述金属薄膜表面的根据长度0.7mm的粗糙度曲线求出的最大高度Rz2为150nm以上。
10.根据权利要求9所述的温度传感器薄膜，其中，所述树脂薄膜基材在树脂薄膜的表面具备硬涂层，
在所述硬涂层上直接或隔着其他层设置有所述金属薄膜。
11.根据权利要求10所述的温度传感器薄膜，其中，所述硬涂层包含微粒。
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