JP7374589B2 - 温度センサフィルム、導電フィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
<フィルム基材>
樹脂フィルム基材50は、透明でも不透明でもよい。樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ノルボルネン系等の環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート等が挙げられる。耐熱性、寸法安定性、電気的特性、機械的特性、耐薬品特性等の観点から、ポリイミドまたはポリエステルが好ましい。
導電フィルム101は、樹脂フィルム基材50とニッケル薄膜10との間に下地層20を備える。下地層20は単層でもよく、図1に示すように2層以上の薄膜の積層構成でもよい。下地層20は有機層でも無機層でもよく、有機層と無機層とを積層したものでもよい。樹脂フィルム基材50とニッケル薄膜10との間に、無機材料の下地層20が設けられることにより、ニッケル薄膜10の抵抗温度係数(TCR)が大きくなる傾向があり、温度センサフィルムにおける温度測定精度が向上する。
下地層20上に設けられるニッケル薄膜10は、温度センサにおける温度測定の中心的な役割を果たす。ニッケル薄膜10をパターニングすることにより、図2に示すように、リード部11および測温抵抗部12が形成される。
本明細書では、T0=25℃およびT1=5℃における抵抗値から算出されるTCRと、T0=25℃およびT1=45℃における抵抗値から算出されるTCRの平均値をニッケル薄膜のTCRとする。
下地層20の形成方法は特に限定されず、ドライコーティング、ウェットコーティングのいずれも採用し得る。スパッタ法によりニッケル薄膜を形成する場合は、生産性の観点から、下地層20もスパッタ法により形成することが好ましい。
導電フィルムのニッケル薄膜10をパターニングすることにより、温度センサフィルムが形成される。下地層20は、パターニングしてもよく、パターニングしなくてもよい。ニッケル薄膜10の直下の層22が酸化シリコン等の絶縁性材料である場合は、下地層20をパターニングする必要はない。
ロールトゥロールスパッタ装置内に、厚み150μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(表面の算術平均粗さRa:1.6nm)のロールをセットし、スパッタ装置内を到達真空度が5.0×10-3Paとなるまで排気した後、アルゴンを導入し、基板温度150℃、圧力0.25Pa、パワー密度5.6W/cm2の条件でDCスパッタ成膜を行い、PETフィルム上に厚み70nmのNi層を備える導電フィルムを作製した。Ni層の形成には、金属ニッケルターゲットを用いた。
PETフィルム上に、下地層として、厚み5nmのシリコン層、および厚み10nmの酸化シリコン層を順にスパッタ成膜し、その上に比較例1と同条件でNi層を形成し、PETフィルム上に、Si層(5nm)、SiO2層(10nm)、Ni層(70nm)を備える導電フィルムを作製した。Si層およびSiO2層の形成には、BドープSiターゲットを用いた。Si層は、スパッタガスとしてアルゴンを導入し、基板温度150℃、圧力0.3Pa、パワー密度1.0W/cm2の条件でDCスパッタにより成膜した。SiO2層は、スパッタガスとしてのアルゴンに加えて反応性ガスとして酸素を導入し(O2/Ar=1/1)、基板温度150℃、圧力0.3Pa、パワー密度1.8W/cm2の条件でDCスパッタにより成膜した。
酸化シリコン層の厚みを30nm(実施例2)または90nm(実施例3)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電フィルムを作製した。
実施例1において、酸化シリコン層を形成せず、シリコン層上にニッケル層を形成し、PETフィルム上に、Si層(5nm)およびNi層(70nm)を備える導電フィルムを作製した。
ニッケル層の厚みを240nmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電フィルムを作製した。
PETフィルム上に、下地層として、厚み5nmのアルミニウム層、および厚み10nmの酸化アルミニウム層を順にスパッタ成膜し、その上に比較例1と同条件でNi層を形成し、PETフィルム上に、Al層(5nm)、Al2O3層(10nm)、Ni層(70nm)を備える導電フィルムを作製した。Al層およびAl2O3層の形成には、Alターゲットを用いた。Al層は、スパッタガスとしてアルゴンを導入し、基板温度150℃、圧力0.25Pa、パワー密度3W/cm2の条件でDCスパッタにより成膜した。Al2O3層は、スパッタガスとしてのアルゴンに加えて反応性ガスとして酸素を導入し(O2/Ar=2/5)、基板温度150℃、圧力0.25Pa、パワー密度3W/cm2の条件でDCスパッタにより成膜した。
比較例2において、酸化アルミニウム層を形成せず、アルミニウム層上にニッケル層を形成し、PETフィルム上に、Al層(5nm)およびNi層(70nm)を備える導電フィルムを作製した。
<抵抗温度係数>
(温度センサフィルムの作製)
導電フィルムを、10mm×200mmのサイズにカットし、レーザーパターニングにより、ニッケル層を線幅30μmのストライプ形状にパターン加工して、図3Aに示す形状の測温抵抗部を形成した。パターニングに際しては、全体の配線抵抗が約10kΩ、測温抵抗部の抵抗がリード部の抵抗の30倍となるように、パターンの長さを調整し、温度センサフィルムを作製した。
小型の加熱冷却オーブンで、温度センサフィルムの測温抵抗部を5℃、25℃、45℃とした。リード部の一方の先端と他方の先端をテスタに接続し、定電流を流し電圧を読み取ることにより、それぞれの温度における2端子抵抗を測定した。5℃および25℃の抵抗値から計算したTCRと、25℃、45℃の抵抗値から計算したTCRの平均値を、ニッケル層のTCRとした。
JIS K5600-5-1:1999に従って、タイプ1の試験機を用いて円筒型マンドレル試験を行った。試料のNi層形成面を内側として屈曲(Ni層に圧縮歪を付与)、およびNi層形成面を外側として屈曲(Ni層に引張歪を付与)の両方の試験を実施した。それぞれの試験において、マンドレルの径を順に小さくしていき、Ni層にクラックがはじめて発生したマンドレルの直径を記録した。マンドレルの直径が小さいほど、耐屈曲性に優れることを示す。
20 下地層(シリコン系薄膜)
10 ニッケル薄膜
11 リード部
12 測温抵抗部
122,123 センサ配線
19 コネクタ
101 導電フィルム
110 温度センサフィルム
Claims (6)
- 樹脂フィルム基材の一主面上に、シリコン系薄膜を備え、前記シリコン系薄膜上にニッケル薄膜を備え、
前記シリコン系薄膜は、フィルム基材側から、シリコン薄膜および酸化シリコン薄膜を有する積層膜である、温度センサ用導電フィルム。 - 前記シリコン系薄膜の厚みが3~200nmである、請求項1に記載の温度センサ用導電フィルム。
- 前記ニッケル薄膜の厚みが、20~500nmである、請求項1または2に記載の温度センサ用導電フィルム。
- 前記ニッケル薄膜の抵抗温度係数が3000ppm/℃以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の温度センサ用導電フィルム。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の導電フィルムを製造する方法であって、
前記ニッケル薄膜をスパッタ法により成膜する、導電フィルムの製造方法。 - 樹脂フィルム基材の一主面上に、シリコン系薄膜を備え、前記シリコン系薄膜上にパターニングされたニッケル薄膜を備え、
前記シリコン系薄膜は、フィルム基材側から、シリコン薄膜および酸化シリコン薄膜を有する積層膜であり、
前記ニッケル薄膜が、細線にパターニングされ温度測定に用いられる測温抵抗部と、前記測温抵抗部に接続され、前記測温抵抗部よりも大きな線幅にパターニングされたリード部とにパターニングされている、温度センサフィルム。
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