JP2000258258A

JP2000258258A - 温度センサ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000258258A
Application number: JP11061355A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Hayashi; 敏治晨; Akira Imoto; 章井元
Original assignee: Wako Electronics Co Ltd
Current assignee: Wako Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で高精度の温度センサを提供する。【解決手段】導電性基板１の表面に塗布したフォトレ
ジスト２を部分的に感光させ、非感光部分２ａを除去し
た後、電鋳処理によって前記基板の表面に電着金属４を
析出させ、この電着金属４を剥離して抵抗体５を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗体を用いた温
度センサ及びその製造方法に関し、特に、安価でありな
がら高精度である温度センサに関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】温度センサには、従来
から各種のものが提案されており、その製造方法の違い
により、巻線式、蒸着式、エッチング式などの温度セン
サが存在する。巻線式の温度センサとは、絶縁被覆され
た極細の金属線を用いるものであり、この金属線を芯材
に巻き付けてコイル状にしたものである。この温度セン
サは、プラチナやニッケルからなる金属線の抵抗値の温
度変化を利用している。しかしながら、比抵抗値は、金
属線に含まれる不純物により大きく変動するところ、金
属素材は、溶解・精錬により作られるので、製造ロット
毎に不純物が少なからず変化しているという問題点があ
った。また、金属線の口径も、製造ロット毎に相違する
だけでなく、同一ロット内でもかなり相違しているのが
実情である。そのため、温度センサの製作時に、金属線
の巻き数を調整するようにしているが、それでも、完成
したセンサの抵抗値のばらつきは少なくなく、高精度の
センサを作るのが極めて困難であった。更に、抵抗値の
温度特性についても、素材ロットによる変化が大きく、
この点も問題であった。なお、金属線に含まれる不純物
を少なくすることも考えられるが、製造コストが高騰し
てしまうので対策として妥当ではない。

【０００３】また、蒸着式の温度センサは、セラミック
基板の上に金属蒸気を積層させるものであり、この金属
蒸気を発生させるために、金属素材ターゲットに向けて
電子銃を照射している。セラミック基板上に蒸着された
金属膜は、レーザー光によってその不要部が除去され、
所定の抵抗パターンに形成される。このセンサは、蒸着
処理によって抵抗体を作るので、抵抗体を非常に薄くす
ることが可能となり、プラチナを用いるような場合に
は、巻線式に比べると価格がかなり安くなる。しかしな
がら、蒸着式の温度センサは製造工程が複雑で手間がか
かるので、サーミスタなどの温度センサに比べると、か
なり高価になってしまうという問題があった。また、セ
ラミック基板には所定の強度を確保する必要があるの
で、この方式のセンサは、厚みを０．５mm以下にはでき
ないという問題点もあった。

【０００４】一方、エッチング方式は、金属箔をマスキ
ングし、その後エッチング加工して抵抗体を作る方式で
ある。そして、エッチング加工により形成された抵抗体
は、その表裏両面を樹脂フィルムなどで覆うことによっ
て絶縁される。このエッチング方式によれば、温度セン
サは、金属箔と絶縁シートとで構成されるので薄いセン
サを作ることができるという特徴がある。しかしなが
ら、温度センサを構成する抵抗体の特性は、金属箔の純
度に左右されるので、純度を上げるために製造コストが
高くなってしまうという問題点があった。また、金属箔
の厚みを均一にするのが困難であり、厚みがばらつく分
だけ、センサの抵抗値にばらつきが生じるという問題点
もあった。更にまた、エッチング方式では、金属箔の厚
みを１０ミクロン以下にすることが困難であるので、高
抵抗で高精度のセンサを作ることができないという問題
点もあった。この発明は、上記した従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであって、安価で高精度の温度セン
サを提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の発明では、導電性基板の表面に塗布したフォ
トレジストを部分的に感光させ、非感光部分を除去した
後、電鋳処理によって前記基板の表面に電着金属を析出
させ、この電着金属を剥離して抵抗体を形成するように
している。第２の発明では、導電性基板の表面に塗布し
たフォトレジストを部分的に感光させ、非感光部分を除
去した後、第１の電鋳処理によって前記基板の表面に電
着金属を析出させ、この電着金属による抵抗体の終端部
については、第２の電鋳処理によって、更に肉厚にして
温度センサを形成している。第３の発明では、絶縁物基
盤の表面に高抵抗の導電膜を形成し、この導電膜の上に
塗布したフォトレジストを部分的に感光させ、非感光部
分を除去した後、電鋳処理によって前記基板の表面に電
着金属を析出させ、この電着金属の表面側に絶縁シート
をラミネートして、この絶縁シートと前記導電膜とで電
着金属の主要部を覆うようにしている。

【０００６】本発明は、いずも電鋳処理によって抵抗体
を形成するので、電着金属の膜厚を１０ミクロン以下に
まで薄くすることができ、高抵抗の温度センサを製造す
ることができる。また、電鋳処理によって抵抗体を形成
するので、電着金属の膜厚の制御が容易であって高精度
のセンサを作ることができる。また、電解液や電鋳加工
条件を管理することによって、ニッケルなどの電着金属
の純度を高めることができ、この意味でも高精度のセン
サを実現することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて、この発
明を更に詳細に説明する。〔実施例１〕図１（ａ）に示すように、最初、導電性基
板１の表面にフォトレジストをコーティングする。フォ
トレジストは、紫外線や可視光線に対して感光性を有す
る樹脂を溶剤に溶かしたものであり、このようなフォト
レジストを塗布後、樹脂を乾燥させることによって感光
膜２を形成する。なお、導電性基板１として、通常は導
電性金属を用いるが、これに代えて、表面を研磨したガ
ラス基板などに導電性皮膜を形成したものを用いても良
い。

【０００８】次に、感光膜２の上にマスク３を被せ、露
出している感光膜２について露光処理を施す。図２に例
示するように、マスク３は、製造しようとする温度セン
サと同一の平面形状を有するものであり、図２では斜線
部分が非透光性になっている。なお、図１（ａ）に現れ
るマスク３は、図２のＡ−Ａ断面図を図示したものであ
る。露光処理が終われば、次に、マスク３の存在によっ
て不感光であった部分２ａを溶解除去する（図１
（ｂ））。なお、感光した部分２ｂは、硬化して不溶解
性膜となっているので導電性基板１に固着したままであ
る。このようにして不溶解性膜２ｂのみを残存させた基
板１に対して、次に、電鋳処理を施す。電鋳処理の具体
的内容は特に限定されないが、例えば、塩化ニッケル、
硫酸ニッケル、スルファミン酸ニッケルなどによるニッ
ケル浴にて行う。このような電鋳処理により、基板１の
表面には、電着金属であるニッケル層４が析出すること
になる（図１（ｃ））。

【０００９】電鋳処理が完了すれば、次に、レジスト２
ｂを除去する（図１（ｄ））。レジストの除去は、レジ
ストの種類に対応した方法を採るが、水酸化ナトリウム
などのアルカリ溶液やケトンなどの有機溶剤に浸漬処理
し、ブラッシングなどで基板１からレジスト２ｂを除去
し、その後水洗して乾燥させる。そして、ニッケル層４
を基板１から剥離すると、マスク３（図２参照）と同一
形状をした抵抗体５が完成する。明らかなように、抵抗
体５の抵抗値は、ニッケル層４の断面積と全長と抵抗率
とによって定まる。なお、この例では、抵抗体としてニ
ッケルＮｉを用いたが、これに限定されるものではな
く、銅Ｃｕなどを用いることもできる。

【００１０】次に、抵抗体５の終端部５ａに、接続用の
リード６を接合し（図３（ａ））、その後、抵抗体５の
表裏面に樹脂フィルムなどの絶縁シート７をラミネート
すれば抵抗体５を用いた温度センサＳｅが完成する（図
３（ｂ））。図９は、本実施例により製造されたセンサ
の特性を図示したものであり、長さ１９０mm×幅２．９
mm×厚さ５０μm に形成した矩形状のセンサチップにつ
いて、定電流１００ｍＡを流した状態におけるセンサチ
ップ両端電圧の温度特性を図示している。図示の通り、
５０°〜３００°程度の範囲において直線的な温度特性
が得られている。このセンサチップは、ニッケル浴によ
って形成されたものであるが、複数のサンプルについて
成分分析したところ、Ｎｉ＝９９．７８９〜９９．９４
２％、Ｍｎ＝０．０００〜０．０１３％、Ｆｅ＝０．０
００〜０．０５８％、Ｃｏ＝０．０５８〜０．１６０
％、Ｃｕ＝０．０００〜０．００７％、Ｔｉ＝０．００
０〜０．０２０％、Ａｌ＝０．０００〜０．００２％、
Ｓｉ＝０．０００〜０．００２％程度であった。なお、
ニッケル箔の厚さをより薄くした場合も確認したが、満
足できる特性が得られた。

【００１１】以上の通り、本発明に係る温度センサＳｅ
は、電鋳処理によって抵抗体５を形成するので、厚みの
薄い（具体的には１０ミクロン以下）抵抗体を作ること
ができ、したがって、高抵抗のセンサを製造することが
可能となる。また、本発明に係る温度センサＳｅは、電
鋳処理を用いるので、抵抗体の厚みを正確にコントロー
ルすることができ、しかも、電解液や電鋳加工条件を管
理することによって抵抗体の純度を高めることもできる
ので、高精度のセンサを作ることができる。

【００１２】以上、本発明の第１実施例について説明し
たが、本発明の趣旨を逸脱することなく各種の変更が可
能である。〔第２実施例〕図４〜図５に示す第２実施例では、２段
階の電鋳処理によって抵抗体の終端部を厚くし、リード
の接合を不要にしている。以下、説明すると、ホトレジ
ストによる感光膜２を形成した基板１の上に、マスク３
Ａを被せて感光処理を施し、非感光部分を溶解除去する
ことによって感光部分２ｂのみを残存させる（図４
（ｂ））。次に、この状態で第１の電鋳処理を施し、マ
スク３Ａの形状に合わせて抵抗体５（ニッケル）を析出
させる（図４（ｃ））。しかる後、第２実施例では、更
に、抵抗体の終端部５ａのみが露出するよう、抵抗体５
に対して第２のマスキング処理を施す（図４（ｄ））。
そして、第２の電鋳処理を施すことによって、適宜な厚
さのニッケル層を析出させ（図４（ｅ））、その後でマ
スク３Ｂを除去する（図４（ｆ））。

【００１３】図５（ａ）は、基板１から剥離した後の抵
抗体５を図示したものであり、終端部５ａが肉厚である
状態が示されている。次に、抵抗体５の表裏面に絶縁シ
ート７をラミネートすると、温度センサＳｅが完成す
る。なお、絶縁シート７は、終端部５ａを除く抵抗体５
の全体を覆う大きさを有している。以上説明した通り、
この第２実施例によれば、温度センサＳｅに接続リード
６を接合する必要がないので、その分だけ温度センサＳ
ｅを安価に製造することができる。

【００１４】なお、上記した実施例１及び実施例２で
は、いずれの場合も、抵抗体５を基板１から剥離してか
ら絶縁シート７をラミネートしているが、必ずしも、こ
の方法に限定されるものではない。図６（ａ）〜（ｄ）
は、第２実施例についてラミネート方法の改善を図示し
たものであり、肉厚の終端部５ａを形成した後（図６
（ａ））、基板１に抵抗体５を固着した状態で上側の絶
縁シート７ａをラミネートしている（図６（ｂ））。そ
して、抵抗体５を基板１から剥離した後（図６
（ｃ））、下側の絶縁シート７ｂをラミネートしてい
る。この方法によれば、抵抗体５が極めて薄く、そのた
めに変形しやすい場合でも、容易にラミネート加工をす
ることができる。

【００１５】〔実施例３〕図７〜図８は、ラミネート加
工の手間を軽減できる別の実施例を図示したものであ
る。この実施例３では、最初、絶縁物基盤１０の表面に
薄い導電膜１１を形成する（図７（ｂ）。導電膜１１の
形成材料は、特に限定されるものではないが、導電膜１
１の抵抗値が、電鋳処理によって形成される抵抗体の１
００倍以上のものを選択するのが好ましい。そして、導
電膜１１を設けた絶縁物基盤１０に対して、マスキング
処理、露出部に対する感光処理、及びマスク部の溶解除
去処理を施す（図７（ｃ））。次に、第１の電鋳処理
（図７（ｄ））、第２のマスキング処理（図７
（ｅ））、及び第２の電鋳処理を行い（図７（ｆ））マ
スキングを除去する（図７（ｇ））。しかる後、露出し
た導電膜１１を絶縁物基盤１０から除去し（図８
（ａ））、上側にのみ絶縁シート７ａをラミネートする
（図８（ｂ））。

【００１６】この実施例では、抵抗体５の裏面に導電膜
１１が残存するが、導電膜１１の抵抗値は、抵抗体５の
抵抗値の１００倍以上であるので、センサへの影響を無
視することができる。なお、絶縁シート７ａとしては樹
脂フィルムが適当であるが、センサの使用温度が高い場
合には、絶縁物基盤１０としてセラミックやガラスを使
い、絶縁シート７ａに代えてガラスをコーティングする
のが好ましい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安価で高精度の温度センサを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る温度センサの製造方法を説明
する図面である。

【図２】使用するマスクの形状を例示したものである。

【図３】図１の工程により製造された抵抗体に接続リー
ドを接合し、絶縁シートをラミネートした状態を図示し
たものである。

【図４】第２実施例に係る温度センサの製造方法を説明
する図面である。

【図５】第２実施例に係る温度センサの製造方法の最終
工程を説明する図面である。

【図６】第１実施例と第２実施例について、その変形例
を図示したものである。

【図７】第３実施例に係る温度センサの製造方法を説明
する図面である。

【図８】第３実施例に係る温度センサの製造方法の最終
工程を説明する図面である。

【図９】図９は、本実施例により製造されたセンサの特
性を図示したものである。

【符号の説明】

１導電性基板２フォトレジスト２ａ非感光部分２ｂ感光部分４電着金属（ニッケル）５抵抗体Ｓｅ温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基板の表面に塗布したフォトレジ
ストを部分的に感光させ、非感光部分を除去した後、電
鋳処理によって前記基板の表面に電着金属を析出させ、
この電着金属を剥離して抵抗体を形成することを特徴と
する温度センサの製造方法。
【請求項２】導電性基板の表面に塗布したフォトレジ
ストを部分的に感光させ、非感光部分を除去した後、第
１の電鋳処理によって前記基板の表面に電着金属を析出
させ、この電着金属による抵抗体の終端部については、第２の
電鋳処理によって、更に肉厚にして温度センサを形成す
ることを特徴とする温度センサの製造方法。
【請求項３】絶縁物基盤の表面に高抵抗の導電膜を形
成し、この導電膜の上に塗布したフォトレジストを部分
的に感光させ、非感光部分を除去した後、電鋳処理によ
って前記基板の表面に電着金属を析出させ、この電着金
属の表面側に絶縁シートをラミネートして、この絶縁シ
ートと前記導電膜とで電着金属の主要部を覆うようにし
たことを特徴とする温度センサの製造方法。
【請求項４】導電性基板の表面に塗布したフォトレジ
ストを部分的に感光させ、非感光部分を除去した後、電
鋳処理によって前記基板の表面に電着金属を析出させ、
この電着金属を剥離して抵抗体を形成してなる温度セン
サ。
【請求項５】導電性基板の表面に塗布したフォトレジ
ストを部分的に感光させ、非感光部分を除去した後、第
１の電鋳処理によって前記基板の表面に電着金属を析出
させ、この電着金属による抵抗体の終端部については、第２の
電鋳処理によって、更に肉厚にして接続部を形成してな
る温度センサ。
【請求項６】絶縁物基盤の表面に高抵抗の導電膜を形
成し、この導電膜の上に塗布したフォトレジストを部分
的に感光させ、非感光部分を除去した後、電鋳処理によ
って前記基板の表面に電着金属を析出させ、この電着金
属の表面側に絶縁シートをラミネートして、この絶縁シ
ートと前記導電膜とで電着金属の主要部を覆うようにし
た温度センサ。