JP2004311743A

JP2004311743A - 測温抵抗体膜

Info

Publication number: JP2004311743A
Application number: JP2003103795A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Kanai; 敏正金井; Ukon Ishihara; 右近石原; Mitsuko Tamiya; 晃子田宮
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【目的】高温に曝されても抵抗体の抵抗値が変化しにくい測温抵抗体膜を提供することにある。
【構成】本発明の測温抵抗体膜における膜構成の第一の実施形態は、基体上に、１〜１０００ｎｍの幾何学的厚みを有するＴｉ又はＮｉＣｒの抵抗体膜の第一の層と、１〜１０００ｎｍの幾何学的厚みを有するＳｉＮ又はＳｉＯ_２の保護膜の第二の層を備えてなる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエントヒーターやハロゲンヒーターを用いた赤外線加熱調理器、電磁加熱（ＩＨ）調理器、電子レンジ等の測温計又は過熱防止センサに使用される測温抵抗体膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測温抵抗体は、シリコン又はガラスからなる支持基板上に、絶縁被膜が設けられ、その上に白金、ニッケル等の抵抗の温度係数が大きな金属又は合金からなる金属薄膜が形成されてなるものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−１２７０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の測温抵抗体は、ラジエントヒーターやハロゲンヒーターを用いた赤外線加熱調理器、電磁加熱（ＩＨ）調理器、電子レンジ等の調理器に使用すると、４００℃以上の高温で、長時間曝されたり、室温から４００℃まで昇降温を繰り返されたりする場合があり、その場合、測温抵抗体の抵抗値が変化するという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、高温に曝されても抵抗体の抵抗値が変化しにくい測温抵抗体膜を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、特許文献１に記載の測温抵抗体膜が、４００℃以上の高温で、長時間曝されたり、室温から４００℃以上の高温まで昇降温を繰り返したりすると、抵抗体が薄膜であり、その表面積が大きいため、高温で酸化しやすく、抵抗体の抵抗値が変化することを突き止め、抵抗体の上に、保護膜を形成することによって、高温に曝されても抵抗体の抵抗値が変化しないことを見出し、本発明として提案するものである。
【０００７】
すなわち本発明の測温抵抗体膜は、基体上に形成される２つの層を含み、基体側から順に、金属又は合金からなる抵抗体膜である第一の層と、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、酸炭化物又は酸炭窒化物からなる保護膜である第二の層を備えてなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の測温抵抗体膜は、基体上に形成される２つの層を含み、基体側から順に、金属又は合金からなる抵抗体膜である第一の層と、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、酸炭化物又は酸炭窒化物からなる保護膜である第二の層を備えてなるため、高温に曝されても抵抗体の抵抗値が変化せず、摩耗しにくい。すなわち、抵抗体膜の上に保護膜が形成されてなるため、４００℃以上の高温に曝されても、抵抗体が酸化せず、また、加熱調理器に使用した場合、調理器具、皿、容器等と直接接触することがあっても、抵抗体膜の上に形成された保護膜によって保護されるからである。
【０００９】
また本発明の測温抵抗体膜は、基体と抵抗体膜である第一の層の間に、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、酸炭化物又は酸炭窒化物からなる保護膜である層を備えてなると、高温に曝されてもさらに抵抗体の抵抗値が変化しにくい。
【００１０】
また、抵抗体膜が、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶもしくはＣｒの金属、またはＮｉＣｒ又はハステロイの合金からなると好ましく、特に、Ｔｉ又はＮｉＣｒであると耐熱性があり、安価で、抵抗値に対する温度係数が大きいため好ましい。
【００１１】
また、保護膜が、Ｓｉ、ＡｌもしくはＴｉの酸化物、窒化物又は炭化物であると好ましく、特にＳｉＮまたはＳｉＯ_２であると、耐熱性が高く、酸化防止効果に優れ、硬度が高いため摩耗しにくくさらに好ましい。
【００１２】
また、抵抗体膜及び保護膜は、化学蒸着法（ＣＶＤ）、物理蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法等の物理蒸着法によって形成された膜であると好ましく、特にスパッタ法によって形成された膜であると、基材に強固に形成されるためさらに好ましい。
【００１３】
また、本発明の測温抵抗体膜は、抵抗体膜及び保護膜を形成後、４００〜７００℃で３０〜６０分熱処理してなると、抵抗値の温度係数が安定するため好ましい。熱処理温度の好ましい範囲は、４５０〜５５０℃である。
【００１４】
本発明の測温抵抗体膜における膜構成の第一の実施形態は、基体上に、１〜１０００ｎｍの幾何学的厚みを有するＴｉ又はＮｉＣｒの抵抗体膜の第一の層と、１〜１０００ｎｍの幾何学的厚みを有するＳｉＮ又はＳｉＯ_２の保護膜の第二の層を備えてなる。
【００１５】
また、本発明の測温抵抗体膜における膜構成の第二の実施形態は、基体上に、１〜１０００ｎｍの幾何学的厚みを有するＳｉＮ又はＳｉＯ_２の保護膜の第二の層と、１〜１０００ｎｍの幾何学的厚みを有するＴｉ又はＮｉＣｒの抵抗体膜の第一の層と、１〜１０００ｎｍの幾何学的厚みを有するＳｉＮ又はＳｉＯ_２の保護膜の第二の層を備えてなる。
【００１６】
また、基体上に抵抗体膜及び保護膜を形成後、超音波振動下で最外層の保護膜上に、合金半田を半田付けして、前記合金半田を最外層の保護膜から内層の抵抗体膜に浸透到達させて電極を形成すると、絶縁体である保護層があっても導通させることが可能となるため好ましい。尚前記合金半田は、Ｓｎを主成分とし残りの成分がＰｂを除く他の金属からなる合金半田、又はＩｎを主成分とし残りの成分がＰｂを除く他の金属からなる合金半田であり、具体的には、主成分としてのＳｎを５０質量％以上含み、残りの５０質量％未満が、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕ及びＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属を含む合金半田、又は主成分としてのＩｎを５０質量％以上含み、残りの５０質量％未満が、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕ及びＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属を含む合金半田である。さらに好ましい合金半田としては、主成分としてのＳｎを５０質量％以上含み、残りの５０質量％未満が、Ｚｎ、Ｓｂおよび／またはＩｎからなり、かつ、Ｚｎが１質量％以上、Ｓｂ及び／またはＩｎが１５質量％以下の合金半田、又は主成分としてのＩｎを５０質量％以上含み、残りの５０質量％未満が、Ａｇからなる合金半田である。
【００１７】
【実施例】
本発明の測温抵抗体膜を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
表１は、実施例１〜６及び比較例の測温抵抗体膜の膜構成を示す。図１〜６は、それぞれ実施例１〜６の温度サイクルでの抵抗値の変化を示すグラフであり、図７は、比較例の温度サイクルでの抵抗値の変化を示すグラフである。
【００１９】
【表１】

【００２０】
ガラスからなる基体上に、表１に示す膜材質と膜厚になるようにスパッタ法で抵抗体膜と保護膜を形成し、実施例１〜６及び比較例の測温抵抗体膜を作製した。尚、実施例２、４、６は、成膜後、さらに５００℃で３０分間熱処理を施した。また、表１において、抵抗体膜には、星印をつけて示した。
【００２１】
次に、実施例１〜６及び比較例を、電熱器を用いて室温から４００℃まで昇降温を２〜３サイクル繰り返し、その際の温度と抵抗値を測定することによって、抵抗体膜の耐熱性を評価した。尚、測温抵抗体を形成した基体表面の温度は、熱電対によって測定し、測温抵抗体膜の抵抗値は、測温抵抗体膜の端部に超音波振動下で最外層の保護膜上に、Ｓｎが９７質量％、Ｚｎが２質量％、Ｓｂが１質量％からなる合金半田を半田付けして、前記合金半田を最外層の保護膜から内層の抵抗体膜に浸透到達させて電極を形成し、テスターを用いて測定した。
【００２２】
図１〜６に示すように、実施例１、３、５は、１サイクル目の昇温時の抵抗値は少し安定しなかったものの、それ以後の抵抗値は、４００℃まで昇降温を繰り返しても温度に対する抵抗値の傾きは安定していた。また、熱処理を施した実施例２、４、６は、４００℃まで昇降温を繰り返しても温度に対する抵抗値の傾きは、非常に安定していた。
【００２３】
一方、図７に示すように、比較例は、２サイクル目の降温時には、抵抗値が非常に大きくなった。
【００２４】
【効果】
以上説明したように、本発明の測温抵抗体膜は、高温に曝されても抵抗体の抵抗値が変化しにくく、摩耗しにくいため、ラジエントヒーターやハロゲンヒーターを用いた赤外線加熱調理器、電磁加熱（ＩＨ）調理器、電子レンジ等の測温計又は過熱防止センサに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の温度サイクルでの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図２】実施例２の温度サイクルでの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図３】実施例３の温度サイクルでの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図４】実施例４の温度サイクルでの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図５】実施例５の温度サイクルでの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図６】実施例６の温度サイクルでの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図７】比較例の温度サイクルでの抵抗値の変化を示すグラフである。

Claims

基体上に形成される２つの層を含み、基体側から順に、金属又は合金からなる抵抗体膜である第一の層と、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、酸炭化物又は酸炭窒化物からなる保護膜である第二の層を備えてなる測温抵抗体膜。
基体と抵抗体膜である第一の層の間に、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、酸炭化物又は酸炭窒化物からなる保護膜である層を備えてなる請求項１に記載の測温抵抗体膜。
抵抗体膜が、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶもしくはＣｒの金属、またはＮｉＣｒ又はハステロイの合金からなる請求項１又は２に記載の測温抵抗体膜。
保護膜が、Ｓｉ、ＡｌもしくはＴｉの酸化物、窒化物又は炭化物である請求項１又は２に記載の測温抵抗体膜。
抵抗体膜及び保護膜がスパッタ膜である請求項１〜４のいずれかに記載の測温抵抗体膜。
基体上に抵抗体膜及び保護膜を形成後、４００〜７００℃で熱処理してなる請求項１〜５のいずれかに記載の測温抵抗体膜。
基体上に抵抗体膜及び保護膜を形成後、超音波振動下で最外層の保護膜上に、合金半田を半田付けして、前記合金半田を最外層の保護膜から内層の抵抗体膜に浸透到達させて電極を形成する請求項１〜６のいずれかに記載の測温抵抗体膜。