JP2884791B2 - 流量センサ用膜式抵抗体 - Google Patents
流量センサ用膜式抵抗体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気流量センサや液体
流量センサ等の流量センサに用いられる膜式抵抗体に関
する。
流量センサ等の流量センサに用いられる膜式抵抗体に関
する。
【０００２】
【従来技術】従来、電子制御式内燃機関においては、基
本燃料噴射量や基本点火時期等の制御のために、その機
関の吸入空気量は重要な運転状態パラメータの１つであ
る。そして、上記吸入空気量を検出するための空気流量
センサとして、小型・応答性の良い等の利点を有する温
度依存抵抗を用いた熱式のものが実用化されている。そ
して、その発熱材料としては、温度による抵抗変化率の
直線性が良く物性的に安定な白金が常用されている。
本燃料噴射量や基本点火時期等の制御のために、その機
関の吸入空気量は重要な運転状態パラメータの１つであ
る。そして、上記吸入空気量を検出するための空気流量
センサとして、小型・応答性の良い等の利点を有する温
度依存抵抗を用いた熱式のものが実用化されている。そ
して、その発熱材料としては、温度による抵抗変化率の
直線性が良く物性的に安定な白金が常用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】その１つとして、白金
を用いた膜式抵抗体においては、シリコン、セラミック
等から成る基板上に、その基板表面の絶縁性の有無によ
り下地の絶縁物質を形成し、その上に白金をＰＶＤ法で
ある蒸着、スパッタリング等により成膜している。とこ
ろが、白金は安定な金属であるために、白金と基板又は
白金と下地の絶縁物質との接合強度が弱く、剥がれ易い
という問題がある。この問題の解決手段としては、白金
と基板又は白金と下地の絶縁物質との間に二酸化チタン
層を形成することにより白金の接合強度を向上できると
いうことが知られている。ところが、サーモソニックワ
イヤボンディング（超音波熱圧着）（以下、ワイヤボン
ディングという）時に、白金と二酸化チタン層との間の
接合強度が不足することにより、白金の膜剥離が発生す
る。このため、ワイヤボンディング直後において、白金
と二酸化チタン層との間で膜剥離が生じる製品の割合を
示した良品率（以下、ワイヤボンディング初期良品率と
いう）が低下するという不具合が生じていた。尚、ワイ
ヤボンディング条件としては、パワー:1.2Ｗ，温度:200
℃である。
を用いた膜式抵抗体においては、シリコン、セラミック
等から成る基板上に、その基板表面の絶縁性の有無によ
り下地の絶縁物質を形成し、その上に白金をＰＶＤ法で
ある蒸着、スパッタリング等により成膜している。とこ
ろが、白金は安定な金属であるために、白金と基板又は
白金と下地の絶縁物質との接合強度が弱く、剥がれ易い
という問題がある。この問題の解決手段としては、白金
と基板又は白金と下地の絶縁物質との間に二酸化チタン
層を形成することにより白金の接合強度を向上できると
いうことが知られている。ところが、サーモソニックワ
イヤボンディング（超音波熱圧着）（以下、ワイヤボン
ディングという）時に、白金と二酸化チタン層との間の
接合強度が不足することにより、白金の膜剥離が発生す
る。このため、ワイヤボンディング直後において、白金
と二酸化チタン層との間で膜剥離が生じる製品の割合を
示した良品率（以下、ワイヤボンディング初期良品率と
いう）が低下するという不具合が生じていた。尚、ワイ
ヤボンディング条件としては、パワー:1.2Ｗ，温度:200
℃である。
【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、白金を用
いて基板上に形成した流量センサ用膜式抵抗体であっ
て、ワイヤボンディング時に白金の膜剥離を発生するこ
とがなく、更に、充分なワイヤボンディングせん断強度
（ワイヤボンディングしたワイヤの接合界面に対して横
方向から力を加えてワイヤを接合界面から剥がすための
力量）を有する接合が強固な流量センサ用膜式抵抗体を
得ることである。
されたものであり、その目的とするところは、白金を用
いて基板上に形成した流量センサ用膜式抵抗体であっ
て、ワイヤボンディング時に白金の膜剥離を発生するこ
とがなく、更に、充分なワイヤボンディングせん断強度
（ワイヤボンディングしたワイヤの接合界面に対して横
方向から力を加えてワイヤを接合界面から剥がすための
力量）を有する接合が強固な流量センサ用膜式抵抗体を
得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、少なくとも表面が絶縁性を有する基板
上に白金(Ｐt) パターンとの接合強度を高めるために絶
縁膜である二酸化チタン(ＴiＯ2)層を形成した後、その
二酸化チタン(ＴiＯ2)層上に前記白金(Ｐt) パターンを
形成した流量センサ用膜式抵抗体であって、前記二酸化
チタン(ＴiＯ2)層と前記白金(Ｐt) パターンとの間にチ
タン(Ｔi) 層を形成したことを特徴とする。上記チタン
(Ｔi）層の膜厚は、約25Å以上にてワイヤボンディング
初期良品率として約95％以上の望ましい値が得られ、約
25〜500Å の範囲にてワイヤボンディングせん断強度と
して約85gf以上の必要強度を得ることができ、ワイヤボ
ンディング接合不良をなくすことができる。
の発明の構成は、少なくとも表面が絶縁性を有する基板
上に白金(Ｐt) パターンとの接合強度を高めるために絶
縁膜である二酸化チタン(ＴiＯ2)層を形成した後、その
二酸化チタン(ＴiＯ2)層上に前記白金(Ｐt) パターンを
形成した流量センサ用膜式抵抗体であって、前記二酸化
チタン(ＴiＯ2)層と前記白金(Ｐt) パターンとの間にチ
タン(Ｔi) 層を形成したことを特徴とする。上記チタン
(Ｔi）層の膜厚は、約25Å以上にてワイヤボンディング
初期良品率として約95％以上の望ましい値が得られ、約
25〜500Å の範囲にてワイヤボンディングせん断強度と
して約85gf以上の必要強度を得ることができ、ワイヤボ
ンディング接合不良をなくすことができる。
【０００６】
【作用及び効果】チタン(Ｔi）層を絶縁膜である二酸化
チタン(ＴiＯ2)層と白金(Ｐt）パターンとの間に形成し
たので、Ｔi 層によりＴiＯ2層の最表面が活性化され
る。これにより、Ｐt パターンの接合強度が著しく向上
し、強固な流量センサ用膜式抵抗体となる。
チタン(ＴiＯ2)層と白金(Ｐt）パターンとの間に形成し
たので、Ｔi 層によりＴiＯ2層の最表面が活性化され
る。これにより、Ｐt パターンの接合強度が著しく向上
し、強固な流量センサ用膜式抵抗体となる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。
明する。
【０００８】図１は本発明に係る流量センサ用膜式抵抗
体１０の層構造を示した縦断面図である。この流量セン
サ用膜式抵抗体１０の層構造としては、シリコン(Ｓi)
基板１１上の全面に二酸化シリコン(ＳiＯ2)層１２及び
二酸化チタン(ＴiＯ2)層１３が形成されている。その上
に、後述のＴi-Ｐt-Ｏ混合層１５及び白金(Ｐt) 層１６
がパターン形成されている。更に、その上に、二酸化チ
タン(ＴiＯ2)層１８がパターン形成され、全面が二酸化
シリコン(ＳiＯ2)層１９にて被覆されて構成されてい
る。
体１０の層構造を示した縦断面図である。この流量セン
サ用膜式抵抗体１０の層構造としては、シリコン(Ｓi)
基板１１上の全面に二酸化シリコン(ＳiＯ2)層１２及び
二酸化チタン(ＴiＯ2)層１３が形成されている。その上
に、後述のＴi-Ｐt-Ｏ混合層１５及び白金(Ｐt) 層１６
がパターン形成されている。更に、その上に、二酸化チ
タン(ＴiＯ2)層１８がパターン形成され、全面が二酸化
シリコン(ＳiＯ2)層１９にて被覆されて構成されてい
る。
【０００９】この流量センサ用膜式抵抗体１０のワイヤ
ボンディング初期良品率を向上させる層構造を得るため
に、先ず、発明者らは、以下のような実験研究を行っ
た。尚、以下の説明における各層は、ＰＶＤ法であるス
パッタリング法及び真空蒸着法により形成した。ワイヤ
ボンディング条件（パワー:1.2Ｗ，温度:200℃）におけ
る白金(Ｐt) と各種絶縁膜との組合せに対するワイヤボ
ンディング初期良品率の相違を調べ、図１１に示したよ
うな結果が得られた。尚、この実験における熱処理の条
件としては、白金(Ｐt) と各種絶縁膜とを形成した後、
各々1100℃雰囲気中に30分間放置した。
ボンディング初期良品率を向上させる層構造を得るため
に、先ず、発明者らは、以下のような実験研究を行っ
た。尚、以下の説明における各層は、ＰＶＤ法であるス
パッタリング法及び真空蒸着法により形成した。ワイヤ
ボンディング条件（パワー:1.2Ｗ，温度:200℃）におけ
る白金(Ｐt) と各種絶縁膜との組合せに対するワイヤボ
ンディング初期良品率の相違を調べ、図１１に示したよ
うな結果が得られた。尚、この実験における熱処理の条
件としては、白金(Ｐt) と各種絶縁膜とを形成した後、
各々1100℃雰囲気中に30分間放置した。
【００１０】シリコン(Ｓi) 基板は絶縁性を有していな
いので、先ず、その表面上に二酸化シリコン(ＳiＯ2)層
をスパッタリング法（ 150℃雰囲気中）により約2000〜
10000Å の厚さに形成する。その上に白金(Ｐt) 層を真
空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の
厚さに形成したものにおいては、ワイヤボンディング初
期良品率は０％であった。即ち、全てのサンプルにおい
て、白金(Ｐt) 層の剥離が生じてしまった。同様に、シ
リコン(Ｓi) 基板上に二酸化シリコン(ＳiＯ2)層をスパ
ッタリング法（ 150℃雰囲気中）により約2000〜10000
Å の厚さに形成する。その上に二酸化チタン(ＴiＯ2)
層を真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約 100〜2000
Åの厚さに形成する。更にその上に、白金(Ｐt) 層を真
空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の
厚さに形成したものにおいては、ワイヤボンディング初
期良品率は約25％であった。又、同様に、シリコン(Ｓ
i) 基板上に二酸化シリコン(ＳiＯ2)層をスパッタリン
グ法（ 150℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の厚さ
に形成する。その上に二酸化チタン(ＴiＯ2)層を真空蒸
着法（ 300℃雰囲気中）により約100〜2000Å の厚さに
形成する。そして、その上にチタン(Ｔi）層を真空蒸着
法（ 300℃雰囲気中）により約25〜500Å の厚さに形成
する。更にその上に、白金(Ｐt) 層を真空蒸着法（ 300
℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の厚さに形成した
ものにおいてはワイヤボンディング初期良品率は 100％
となった。即ち、全てのサンプルにおいて、白金(Ｐt)
層の剥離が生じなかった。一方、ガラス基板は絶縁性を
有しているので、その表面上に直接、二酸化チタン(Ｔi
Ｏ2)層を真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約100〜2
000Å の厚さに形成する。その上にチタン(Ｔi）層を真
空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約25〜500Å の厚さ
に形成する。更にその上に、白金(Ｐt) 層を真空蒸着法
（ 300℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の厚さに形
成したものにおいてもワイヤボンディング初期良品率は
100％となった。即ち、この場合にも、全てのサンプル
において、白金(Ｐt) 層の剥離が生じなかった。以上の
ことから、白金(Ｐt) 層と二酸化チタン(ＴiＯ2)層との
間にチタン(Ｔi) 層を形成することが適当であることが
分かった。
いので、先ず、その表面上に二酸化シリコン(ＳiＯ2)層
をスパッタリング法（ 150℃雰囲気中）により約2000〜
10000Å の厚さに形成する。その上に白金(Ｐt) 層を真
空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の
厚さに形成したものにおいては、ワイヤボンディング初
期良品率は０％であった。即ち、全てのサンプルにおい
て、白金(Ｐt) 層の剥離が生じてしまった。同様に、シ
リコン(Ｓi) 基板上に二酸化シリコン(ＳiＯ2)層をスパ
ッタリング法（ 150℃雰囲気中）により約2000〜10000
Å の厚さに形成する。その上に二酸化チタン(ＴiＯ2)
層を真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約 100〜2000
Åの厚さに形成する。更にその上に、白金(Ｐt) 層を真
空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の
厚さに形成したものにおいては、ワイヤボンディング初
期良品率は約25％であった。又、同様に、シリコン(Ｓ
i) 基板上に二酸化シリコン(ＳiＯ2)層をスパッタリン
グ法（ 150℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の厚さ
に形成する。その上に二酸化チタン(ＴiＯ2)層を真空蒸
着法（ 300℃雰囲気中）により約100〜2000Å の厚さに
形成する。そして、その上にチタン(Ｔi）層を真空蒸着
法（ 300℃雰囲気中）により約25〜500Å の厚さに形成
する。更にその上に、白金(Ｐt) 層を真空蒸着法（ 300
℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の厚さに形成した
ものにおいてはワイヤボンディング初期良品率は 100％
となった。即ち、全てのサンプルにおいて、白金(Ｐt)
層の剥離が生じなかった。一方、ガラス基板は絶縁性を
有しているので、その表面上に直接、二酸化チタン(Ｔi
Ｏ2)層を真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約100〜2
000Å の厚さに形成する。その上にチタン(Ｔi）層を真
空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約25〜500Å の厚さ
に形成する。更にその上に、白金(Ｐt) 層を真空蒸着法
（ 300℃雰囲気中）により約2000〜10000Å の厚さに形
成したものにおいてもワイヤボンディング初期良品率は
100％となった。即ち、この場合にも、全てのサンプル
において、白金(Ｐt) 層の剥離が生じなかった。以上の
ことから、白金(Ｐt) 層と二酸化チタン(ＴiＯ2)層との
間にチタン(Ｔi) 層を形成することが適当であることが
分かった。
【００１１】更に、発明者らは、図１２及び図１３に示
したように、ＴiＯ2層界面のＰt グレーンの成長状態を
観察し、Ｔi 層の有無による接合強度向上の挙動を解析
するために、Ｐt 層の膜厚を1000Å、Ｔi 層の膜厚を50
Å、ＴiＯ2層の膜厚を500Åとそれぞれ真空蒸着法（ 30
0℃雰囲気中）により形成してモデル実験を行った。
尚、この実験における熱処理の条件としては、各々1100
℃雰囲気中に30分間放置した。すると、ＴiＯ2層とＰt
層との間にＴi 層を形成した図１３のサンプルは、Ｔi
層を形成していない図１２のサンプルと比較して、熱処
理後においてＰt のぬれ性が極めて良いことが分かっ
た。この理由としては、Ｔi 層がＴiＯ2層の最表面を活
性化させ、結果として、Ｐt との接合強度が向上したも
のと考えられる。尚、図１３の熱処理後におけるＰt の
上部表面に点在するものは、後述するＴi-Ｏ混合部であ
りＴi 層のＴi が粒界拡散して形成されたものである。
したように、ＴiＯ2層界面のＰt グレーンの成長状態を
観察し、Ｔi 層の有無による接合強度向上の挙動を解析
するために、Ｐt 層の膜厚を1000Å、Ｔi 層の膜厚を50
Å、ＴiＯ2層の膜厚を500Åとそれぞれ真空蒸着法（ 30
0℃雰囲気中）により形成してモデル実験を行った。
尚、この実験における熱処理の条件としては、各々1100
℃雰囲気中に30分間放置した。すると、ＴiＯ2層とＰt
層との間にＴi 層を形成した図１３のサンプルは、Ｔi
層を形成していない図１２のサンプルと比較して、熱処
理後においてＰt のぬれ性が極めて良いことが分かっ
た。この理由としては、Ｔi 層がＴiＯ2層の最表面を活
性化させ、結果として、Ｐt との接合強度が向上したも
のと考えられる。尚、図１３の熱処理後におけるＰt の
上部表面に点在するものは、後述するＴi-Ｏ混合部であ
りＴi 層のＴi が粒界拡散して形成されたものである。
【００１２】次に、流量センサ用膜式抵抗体１０をその
製造工程に沿って順に説明する。図２に示したように、
シリコン単結晶から成るシリコン(Ｓi) 基板１１上の全
面を絶縁性とするために、熱酸化処理を行ない下地の絶
縁物質としての二酸化シリコン(ＳiＯ2)層１２を約2000
〜10000Å の厚さに形成した。その上の全面に、ＳiＯ2
との接合強度の高い絶縁膜としての二酸化チタン(ＴiＯ
2)層１３を真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約100
〜2000Å の厚さに形成した。更にその上に、本発明に
係るチタン(Ｔi）層１４を真空蒸着法（ 300℃雰囲気
中）により約25〜500Å の厚さにパターン形成した。更
に、Ｔi 層１４から成るＴi パターン上には、白金(Ｐ
t）層１６から成るＰt パターンを真空蒸着法（ 300℃
雰囲気中）により約2000〜10000Å の厚さに形成した。
この後、上述したチタン(Ｔi）層１４により二酸化チタ
ン(ＴiＯ2)層１３の最表面を活性化するための熱処理と
して約800〜1200℃ 雰囲気中に適当な時間放置した。
製造工程に沿って順に説明する。図２に示したように、
シリコン単結晶から成るシリコン(Ｓi) 基板１１上の全
面を絶縁性とするために、熱酸化処理を行ない下地の絶
縁物質としての二酸化シリコン(ＳiＯ2)層１２を約2000
〜10000Å の厚さに形成した。その上の全面に、ＳiＯ2
との接合強度の高い絶縁膜としての二酸化チタン(ＴiＯ
2)層１３を真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により約100
〜2000Å の厚さに形成した。更にその上に、本発明に
係るチタン(Ｔi）層１４を真空蒸着法（ 300℃雰囲気
中）により約25〜500Å の厚さにパターン形成した。更
に、Ｔi 層１４から成るＴi パターン上には、白金(Ｐ
t）層１６から成るＰt パターンを真空蒸着法（ 300℃
雰囲気中）により約2000〜10000Å の厚さに形成した。
この後、上述したチタン(Ｔi）層１４により二酸化チタ
ン(ＴiＯ2)層１３の最表面を活性化するための熱処理と
して約800〜1200℃ 雰囲気中に適当な時間放置した。
【００１３】図２のＡ−Ａ線に沿った層構造を示した縦
断面図は、この熱処理により、図３から図４に示した層
構造へと変化した。即ち、Ｔi 層１４のＴi の一部はＴ
iＯ2層１３の表面活性層となり、一方、Ｔi 層１４のＴ
i の一部はＰt 層１６の上部表面へ粒界拡散し、Ｐt 層
１６の上部表面に点在するＴi-Ｏ混合部１７が形成され
た。そして、残りのＴi 層１４は、熱処理後、Ｔi-Ｐt-
Ｏ混合層１５となった。
断面図は、この熱処理により、図３から図４に示した層
構造へと変化した。即ち、Ｔi 層１４のＴi の一部はＴ
iＯ2層１３の表面活性層となり、一方、Ｔi 層１４のＴ
i の一部はＰt 層１６の上部表面へ粒界拡散し、Ｐt 層
１６の上部表面に点在するＴi-Ｏ混合部１７が形成され
た。そして、残りのＴi 層１４は、熱処理後、Ｔi-Ｐt-
Ｏ混合層１５となった。
【００１４】この変化は、図３に対応した熱処理前の図
５及び図４に対応した熱処理後の図６に示された、層の
膜厚方向にエッチングしたサンプル表面に対するオージ
ェ電子の放出エネルギ（分析強度）にて物質を元素同定
したオージェ電子分光分析結果により明らかである。そ
して、熱処理後の図６に示されたように、Ｐt 層１６の
中央部にはＴi が残存することがないので、Ｐt の温度
抵抗率は、熱処理前と同様に、直線性を示したものとな
った。この後、パッシベーション膜として、図１に示し
たように、ＴiＯ2層１８を約100〜2000Å 及びＳiＯ2層
１９を約5000〜20000Å の厚さにスパッタリング法（15
0℃雰囲気中）によりそれぞれ形成して流量センサ用膜
式抵抗体１０を製造した。
５及び図４に対応した熱処理後の図６に示された、層の
膜厚方向にエッチングしたサンプル表面に対するオージ
ェ電子の放出エネルギ（分析強度）にて物質を元素同定
したオージェ電子分光分析結果により明らかである。そ
して、熱処理後の図６に示されたように、Ｐt 層１６の
中央部にはＴi が残存することがないので、Ｐt の温度
抵抗率は、熱処理前と同様に、直線性を示したものとな
った。この後、パッシベーション膜として、図１に示し
たように、ＴiＯ2層１８を約100〜2000Å 及びＳiＯ2層
１９を約5000〜20000Å の厚さにスパッタリング法（15
0℃雰囲気中）によりそれぞれ形成して流量センサ用膜
式抵抗体１０を製造した。
【００１５】次に、Ｔi 層１４の膜厚を変化させて、Ｔ
i 層膜厚に対するワイヤボンディング初期良品率及びＴ
i 層膜厚に対するワイヤボンディングせん断強度の関係
を測定した。その測定結果を図１０に示す。Ｔi 層１４
の膜厚がない場合には、ワイヤボンディング時にＰt 層
１６の膜剥離を発生して、ワイヤボンディング初期良品
率が約25％と極めて低い。ここで、Ｔi 層１４の膜厚を
約25Å以上とすると、ＴiＯ2層１３とＰt 層１６との接
合強度が増すことによりワイヤボンディング初期良品率
は約95％以上と製造可能な望ましい良品率となる。又、
Ｔi 層１４の膜厚が約25Åにおけるワイヤボンディング
せん断強度は 約185gfである。このワイヤボンディング
せん断強度はＴi 層１４の膜厚が 約100Å程度となるま
で増加した後、その膜厚が約100Å 以上となるとそれま
でと逆に徐々に減少する。そして、Ｔi 層１４の膜厚が
約500Å 以上となると、ワイヤボンディングせん断強度
は約85gf以下となり、ワイヤボンディング接合不良を発
生することになる。
i 層膜厚に対するワイヤボンディング初期良品率及びＴ
i 層膜厚に対するワイヤボンディングせん断強度の関係
を測定した。その測定結果を図１０に示す。Ｔi 層１４
の膜厚がない場合には、ワイヤボンディング時にＰt 層
１６の膜剥離を発生して、ワイヤボンディング初期良品
率が約25％と極めて低い。ここで、Ｔi 層１４の膜厚を
約25Å以上とすると、ＴiＯ2層１３とＰt 層１６との接
合強度が増すことによりワイヤボンディング初期良品率
は約95％以上と製造可能な望ましい良品率となる。又、
Ｔi 層１４の膜厚が約25Åにおけるワイヤボンディング
せん断強度は 約185gfである。このワイヤボンディング
せん断強度はＴi 層１４の膜厚が 約100Å程度となるま
で増加した後、その膜厚が約100Å 以上となるとそれま
でと逆に徐々に減少する。そして、Ｔi 層１４の膜厚が
約500Å 以上となると、ワイヤボンディングせん断強度
は約85gf以下となり、ワイヤボンディング接合不良を発
生することになる。
【００１６】つまり、Ｔi 層１４の膜厚が厚くなると、
それだけ前述したようなＴi の粒界拡散が増え、Ｐt 層
の上部表面に点在するＴi-Ｏ混合部１７が増えることに
より、ワイヤボンディング時におけるＰt 層の上部表面
とワイヤとの接合強度が弱くなり、ワイヤボンディング
せん断強度が減少するからである。上述したような理由
により、Ｔi 層１４の膜厚は約25〜500Å とするのが適
当である。即ち、ＴiＯ2層とＰt 層との間にＴi 層を形
成し、そのＴi 層の膜厚を約25〜500Å とすることによ
り、ワイヤボンディング時にＰt 層の膜剥離を発生する
ことがなくＰt 層の基板に対する接合が強固で、ワイヤ
のＰt 層界面に対する接合強度の充分な流量センサ用膜
式抵抗体が得られる。尚、上記パッシベーション膜はシ
リコンナイトライド(Ｓi3Ｎ4) で形成しても良い。
それだけ前述したようなＴi の粒界拡散が増え、Ｐt 層
の上部表面に点在するＴi-Ｏ混合部１７が増えることに
より、ワイヤボンディング時におけるＰt 層の上部表面
とワイヤとの接合強度が弱くなり、ワイヤボンディング
せん断強度が減少するからである。上述したような理由
により、Ｔi 層１４の膜厚は約25〜500Å とするのが適
当である。即ち、ＴiＯ2層とＰt 層との間にＴi 層を形
成し、そのＴi 層の膜厚を約25〜500Å とすることによ
り、ワイヤボンディング時にＰt 層の膜剥離を発生する
ことがなくＰt 層の基板に対する接合が強固で、ワイヤ
のＰt 層界面に対する接合強度の充分な流量センサ用膜
式抵抗体が得られる。尚、上記パッシベーション膜はシ
リコンナイトライド(Ｓi3Ｎ4) で形成しても良い。
【００１７】図７は、本発明に係る他の実施例である流
量センサ用膜式抵抗体２０の層構造を示した縦断面図で
ある。又、図８は流量センサ用膜式抵抗体２０の製造工
程途中で熱処理前の層構造を示した縦断面図であり、図
９は図８の熱処理後を示した縦断面図である。尚、図
７、図８及び図９は上述の図１、図３及び図４に対応し
ている。
量センサ用膜式抵抗体２０の層構造を示した縦断面図で
ある。又、図８は流量センサ用膜式抵抗体２０の製造工
程途中で熱処理前の層構造を示した縦断面図であり、図
９は図８の熱処理後を示した縦断面図である。尚、図
７、図８及び図９は上述の図１、図３及び図４に対応し
ている。
【００１８】この流量センサ用膜式抵抗体２０ではガラ
ス基板２１を用いている。このガラス基板２１は絶縁性
を有するため、その表面上に直接、ガラスとの接合強度
の高いＴiＯ2層１３を真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）に
より約100〜2000Å の厚さに形成した。更にその上に、
本発明に係るＴi 層１４を真空蒸着法（ 300℃雰囲気
中）により約25〜500Å の厚さに形成した。更に、Ｔi
層１４から成るＴi パターン上には、Ｐt 層１６から成
るＰt パターンを真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により
約2000〜10000Å の厚さに形成した。この後、Ｔi 層１
４によりＴiＯ2層１３の最表面を活性化し、Ｐt 層１６
から成るＰt パターンの温度抵抗率の直線性を得るため
の熱処理として約500〜1200℃ 雰囲気中に適当な時間放
置した。尚、各層は、上述のスパッタリング法及び真空
蒸着法以外のＰＶＤ法やＣＶＤ法により同様の膜厚とな
るように形成しても良い。
ス基板２１を用いている。このガラス基板２１は絶縁性
を有するため、その表面上に直接、ガラスとの接合強度
の高いＴiＯ2層１３を真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）に
より約100〜2000Å の厚さに形成した。更にその上に、
本発明に係るＴi 層１４を真空蒸着法（ 300℃雰囲気
中）により約25〜500Å の厚さに形成した。更に、Ｔi
層１４から成るＴi パターン上には、Ｐt 層１６から成
るＰt パターンを真空蒸着法（ 300℃雰囲気中）により
約2000〜10000Å の厚さに形成した。この後、Ｔi 層１
４によりＴiＯ2層１３の最表面を活性化し、Ｐt 層１６
から成るＰt パターンの温度抵抗率の直線性を得るため
の熱処理として約500〜1200℃ 雰囲気中に適当な時間放
置した。尚、各層は、上述のスパッタリング法及び真空
蒸着法以外のＰＶＤ法やＣＶＤ法により同様の膜厚とな
るように形成しても良い。
【００１９】図１４は本発明に係る流量センサ用膜式抵
抗体２０を用いた熱式流量センサ１００を示している。
抗体２０を用いた熱式流量センサ１００を示している。
【００２０】この熱式流量センサ１００は、例えば、車
両用エンジンの吸気系に配置するエアフロメータに用い
られる。熱式流量センサ１００は、流量センサ用膜式抵
抗体２０における製造工程と同様に、先ず、図８に示さ
れたように、ガラス基板２１の表面上にＴiＯ2層１３が
形成され、その上に、Ｔi 層１４及びＰt 層１６がパタ
ーン形成される。次に、上述の熱処理条件にて、図９に
示されたような層構造を呈する。熱式流量センサ１００
には、パターン形成されたＰt 層１６から成る白金薄膜
による発熱部１０１とその両側に配線部１０２とが連続
して形成されている。上記配線部１０２の端には端子部
１０３がそれぞれ形成されている。上記端子部１０３を
除いた全表面には保護膜１０４が形成され、発熱部１０
１や配線部１０２などが被覆保護される。このガラス基
板２１としては、長さ６mm、幅 0.5mm及び厚み 0.2mmの
石英ガラス板を用いた。又、上記発熱部１０１は、長さ
３mm、幅70μm 及び厚み１μm （＝10000Å ）の線状体
でジクザグ状パターンにて形成した。このようにして、
所定の抵抗値と放熱面積を有する発熱部１０１を形成し
た。更に、配線部１０２は発熱部１０１の両側において
長さ１mm、幅 0.4mm及び厚み１μm にて形成した。ここ
で、配線部１０２の幅は発熱部１０１の幅よりも極力太
くし、その配線部１０２における発熱を抑えた。尚、上
記保護膜１０４としては、厚み２μm （＝20000Å ）の
二酸化シリコン膜をスパッタリングにより形成して用い
た。
両用エンジンの吸気系に配置するエアフロメータに用い
られる。熱式流量センサ１００は、流量センサ用膜式抵
抗体２０における製造工程と同様に、先ず、図８に示さ
れたように、ガラス基板２１の表面上にＴiＯ2層１３が
形成され、その上に、Ｔi 層１４及びＰt 層１６がパタ
ーン形成される。次に、上述の熱処理条件にて、図９に
示されたような層構造を呈する。熱式流量センサ１００
には、パターン形成されたＰt 層１６から成る白金薄膜
による発熱部１０１とその両側に配線部１０２とが連続
して形成されている。上記配線部１０２の端には端子部
１０３がそれぞれ形成されている。上記端子部１０３を
除いた全表面には保護膜１０４が形成され、発熱部１０
１や配線部１０２などが被覆保護される。このガラス基
板２１としては、長さ６mm、幅 0.5mm及び厚み 0.2mmの
石英ガラス板を用いた。又、上記発熱部１０１は、長さ
３mm、幅70μm 及び厚み１μm （＝10000Å ）の線状体
でジクザグ状パターンにて形成した。このようにして、
所定の抵抗値と放熱面積を有する発熱部１０１を形成し
た。更に、配線部１０２は発熱部１０１の両側において
長さ１mm、幅 0.4mm及び厚み１μm にて形成した。ここ
で、配線部１０２の幅は発熱部１０１の幅よりも極力太
くし、その配線部１０２における発熱を抑えた。尚、上
記保護膜１０４としては、厚み２μm （＝20000Å ）の
二酸化シリコン膜をスパッタリングにより形成して用い
た。
【００２１】上述したように、本実施例の熱式流量セン
サ１００ではガラス基板２１上にＴiＯ2層及びＴi 層を
介してＰt 層の白金薄膜から成る発熱部１０１と配線部
１０２とが配設されている。ここで、ガラスの熱伝導率
は0.0137W/cm・°Ｋであり、白金の熱伝導率は0.69W/cm
・°Ｋである。このため、発熱部１０１の熱はその殆ど
が流体中に伝熱され、ガラス基板２１には殆ど伝わるこ
とがない。即ち、発熱部１０１からガラス基板２１への
逃熱量が少なく、この熱式流量センサ１００は応答性に
優れている。更に、ガラス基板２１はそれ自身絶縁性を
有しており、ガラス基板２１から成る流量センサ用膜式
抵抗体２０を用いれば、シリコン基板などにおける下地
の絶縁物質が不要であるのでその分だけ低コストとな
る。尚、絶縁性を有する基板材料としてはセラミックを
用いることもできる。
サ１００ではガラス基板２１上にＴiＯ2層及びＴi 層を
介してＰt 層の白金薄膜から成る発熱部１０１と配線部
１０２とが配設されている。ここで、ガラスの熱伝導率
は0.0137W/cm・°Ｋであり、白金の熱伝導率は0.69W/cm
・°Ｋである。このため、発熱部１０１の熱はその殆ど
が流体中に伝熱され、ガラス基板２１には殆ど伝わるこ
とがない。即ち、発熱部１０１からガラス基板２１への
逃熱量が少なく、この熱式流量センサ１００は応答性に
優れている。更に、ガラス基板２１はそれ自身絶縁性を
有しており、ガラス基板２１から成る流量センサ用膜式
抵抗体２０を用いれば、シリコン基板などにおける下地
の絶縁物質が不要であるのでその分だけ低コストとな
る。尚、絶縁性を有する基板材料としてはセラミックを
用いることもできる。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る流量センサ用
膜式抵抗体の層構造を示した縦断面図である。
膜式抵抗体の層構造を示した縦断面図である。
【図２】同実施例に係る流量センサ用膜式抵抗体の製造
工程途中の層構造を示した縦断面図である。
工程途中の層構造を示した縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。
【図４】図３の熱処理後を示した縦断面図である。
【図５】図３のオージェ電子分光分析結果を示した説明
図である。
図である。
【図６】図４のオージェ電子分光分析結果を示した説明
図である。
図である。
【図７】本発明に係る他の実施例である流量センサ用膜
式抵抗体の層構造を示した縦断面図である。
式抵抗体の層構造を示した縦断面図である。
【図８】図７の流量センサ用膜式抵抗体の製造工程途中
で熱処理前の層構造を示した縦断面図である。
で熱処理前の層構造を示した縦断面図である。
【図９】図８の熱処理後を示した縦断面図である。
【図１０】Ｔi 層膜厚に対するワイヤボンディング初期
良品率及びＴi層膜厚に対するワイヤボンディングせん
断強度の関係を示した説明図である。
良品率及びＴi層膜厚に対するワイヤボンディングせん
断強度の関係を示した説明図である。
【図１１】白金と各種絶縁膜との組合せに対するワイヤ
ボンディング初期良品率を示した説明図である。
ボンディング初期良品率を示した説明図である。
【図１２】Ｔi 層なしとして接合強度向上の挙動を熱処
理の前後において解析した説明図である。
理の前後において解析した説明図である。
【図１３】Ｔi 層有りとして接合強度向上の挙動を熱処
理の前後において解析した説明図である。
理の前後において解析した説明図である。
【図１４】本発明の流量センサ用膜式抵抗体を用いた熱
式流量センサを示した平面図である。
式流量センサを示した平面図である。
１０−流量センサ用膜式抵抗体 １１−シリコン(Ｓ
i）基板 １２−二酸化シリコン(ＳiＯ2)層 １３−二酸化チタン(ＴiＯ2)層（絶縁膜） １４−チ
タン(Ｔi）層 １５−Ｔi-Ｐt-Ｏ混合層 １６−白金(Ｐt) 層（白金
パターン） １８−二酸化チタン(ＴiＯ2)層 １９−二酸化シリコ
ン(ＳiＯ2)層 ２１−ガラス基板 １００−熱式流量センサ
i）基板 １２−二酸化シリコン(ＳiＯ2)層 １３−二酸化チタン(ＴiＯ2)層（絶縁膜） １４−チ
タン(Ｔi）層 １５−Ｔi-Ｐt-Ｏ混合層 １６−白金(Ｐt) 層（白金
パターン） １８−二酸化チタン(ＴiＯ2)層 １９−二酸化シリコ
ン(ＳiＯ2)層 ２１−ガラス基板 １００−熱式流量センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 明 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 竹中 修 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−284216（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−58802（ＪＰ，Ａ) 特表 平１−500629（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01F 1/68 H01C 7/02
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも表面が絶縁性を有する基板上
に白金(Ｐt) パターンとの接合強度を高めるために絶縁
膜である二酸化チタン(ＴiＯ2)層を形成した後、その二
酸化チタン(ＴiＯ2)層上に前記白金(Ｐt) パターンを形
成した流量センサ用膜式抵抗体であって、前記二酸化チ
タン(ＴiＯ2)層と前記白金(Ｐt) パターンとの間にチタ
ン(Ｔi) 層を形成したことを特徴とする流量センサ用膜
式抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3022923A JP2884791B2 (ja) | 1990-01-26 | 1991-01-23 | 流量センサ用膜式抵抗体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-16684 | 1990-01-26 | ||
| JP1668490 | 1990-01-26 | ||
| JP3022923A JP2884791B2 (ja) | 1990-01-26 | 1991-01-23 | 流量センサ用膜式抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04212021A JPH04212021A (ja) | 1992-08-03 |
| JP2884791B2 true JP2884791B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=26353072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3022923A Expired - Fee Related JP2884791B2 (ja) | 1990-01-26 | 1991-01-23 | 流量センサ用膜式抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2884791B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4967203B2 (ja) * | 2001-07-23 | 2012-07-04 | 株式会社デンソー | 薄膜部を有するセンサの製造方法 |
-
1991
- 1991-01-23 JP JP3022923A patent/JP2884791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04212021A (ja) | 1992-08-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |