JPH0213739B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電熱器の製造方法に関するもので、特
に赤外線センサ、ガスセンサ、湿度センサ等にお
けるセンサの検知素子として使用可能な電熱器の
製造方法に関するものである。

一般に、例えばある特定のガスの濃度や湿度等
の状態変化を検知する場合に、所定の電気的特性
を持たせた検知素子を形成し、状態変化に応じて
検知素子がその電気的特性を変化させることを利
用して状態変化を測定ないし観察することが行わ
れている。このような場合に、電気的特性として
は検知素子の抵抗値変化を利用する場合が多く、
また検知素子を所謂ホイートストン回路に構成す
るのが普通である。本発明に基いて製造される電
熱器はこのような場合の検知素子として使用する
のに特に有効である。

可燃性ガスの検知装置はホイートストーン回路
の一辺に組込んだ検知素子に一定電圧を加え例え
ば300〜400℃に加熱することにより、可燃性ガス
が検知素子に接触したときに触媒作用にて検知素
子表面で燃焼が生じて検知素子の温度が上昇し、
その抵抗値が変化するのを検出してガス検知を行
うものである。ところで従来の電熱器は、基板上
に絶縁層を形成し、この絶縁層上に発熱体を形成
するか、又は絶縁層上に形成された発熱体を架橋
構造として基板上に担持することにより製造され
ていた。このためこの電圧器をガス検知装置に利
用し、発熱体を検知素子として使用した場合は、
上記のいずれにおいても発熱体が絶縁層上に形成
されているため、発熱体の片面しかガスと接触せ
ず、その機能が半減されていた。また発熱体が絶
縁層と接触しているので、絶縁層を介して熱伝導
があるため、発熱体を前記温度に保持するのに大
きな消費電力を要しており、更に絶縁層が熱衝撃
を受けて亀裂が生じやすいため、電熱器の寿命が
短いという問題点がある。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであつ
て、ガス検知装置に使用された場合に消費電力が
小さく、また発熱体における機能に関与する面が
広く、更に熱衝撃に対して強く、小型且つ構成が
簡素である電熱器の製造を可能とし、その製造歩
留が高い電熱器の製造方法を提供することを目的
とする。本発明に係る電熱器の製造方法の特徴と
するところは、凹所を有する基板における前記凹
所が開口する側の反対面に、前記凹所の形成位置
に対応させて選定材料層を所定の形状にパターン
形成し、次いで前記基板をエツチング処理するこ
とにより、前記凹所形成位置に貫通孔を形成し、
前記選定材料層を架橋構造とする点にある。即
ち、本発明では、選定材料層でパターン形成して
発熱体を形成するに先立ち、基板の発熱体形成面
の反対側の面に開口した凹所を基板に形成してお
き、パターン形成後、エツチング処理して凹所形
成位置の基板を除去して貫通孔とし、発熱体をそ
の両面が露出した架橋構造とするものである。選
定材料層は電熱器の通電される発熱体を形成する
ものであり、種々の材料から選定可能であるが、
比較的大電流が通電される場合にもエレクトロマ
イグレーシヨンが起きにくく、また経時変化が小
さく、更にエツチング処理で浸食されにくいpt
（白金）又はpt合金等を使用するとよい。

本発明の更に別の特徴とするところには、基板
上に絶縁層を形成し、該絶縁層上に選定材料層を
所定の形状にパターン形成し、前記基板における
前記選定材料層周辺の所定領域をエツチングして
前記所定領域に凹所を形成し、前記選定材料層を
架橋構造とする点にある。即ち、この場合には、
絶縁層及びその上の選定材料層で基板上に所定の
形状にパターン形成して発熱体を形成し、発熱体
形成側の基板面から例えば異方性エツチングして
発熱体下部の基板を除去し、凹所を形成して発熱
体をその両面が露出した架橋構造とするものであ
る。異方性エツチングにより凹所が形成された後
は、等方性エツチングにより又は等方性エツチン
グと異方性エツチングとを併行して、発熱体の下
面に付着している絶縁層を除去するとよい。また
選定材料層は絶縁層上に形成されるが、選定材料
層及び絶縁層の夫々の材料の膨張率の相違により
選定材料層と絶縁層との間に剥離が発生する虞れ
がある場合は、選定材料層は下地層を介して絶縁
層上に形成し付着強度の向上を図るとよい。

以下、添付の図面を参考に本発明の具体的実施
の態様につき説明する。第１図及び第２図は本発
明に係る第１の電熱器の製造方法の１実施例を示
す斜視図、第３ａ図、第４ａ図、第５ａ図は第２
の電熱器の製造方法の１実施例を示す平面図、第
３ｂ図、第４ｂ図、第５ｂ図は夫々第３ａ図、第
４ａ図、第５ａ図のｂ−ｂ線、ｂ−ｂ
線、ｂ−ｂ線による縦断面図である。

先ず第１発明の実施例につき説明する。第１図
に示す如く、基板１における発熱体を形成すべき
面の反対側の面（第１図において下面）に開口を
有する凹所３ａを形成する。即ち、図示例におい
ては基板１の下面をその厚み方向に円柱状に除去
し、基板１の下面に開口し、その上端が基板１の
上面から若干低位置にて閉じた、貫通しない凹所
３ａを形成する。基板１は後述するエツチング処
理においてエツチングされやすく、絶縁性を有す
る素材、例えばステアタイト又はガラス製の板を
使用するのが好ましい。

このような基板１の発熱体を形成すべき側の面
（第１図において上面）に、所定のパターン形状
の選定材料層２を形成する。この選定材料層２は
導電性物質からなり、Ni−Cr合金、Pt単体又は
pt合金等種々の金属が使用可能であるが、特に後
工程のエツチング処理にて浸食されにくいPt単
体又はPt合金を使用するのが好ましい。選定材
料層２のパターン形状は、図示例においては、発
熱体部２ａ及び電極パツド部２ｂ，２ｂからなる
Ｈ字型であるが、発熱体部２ａが基板１における
凹所３ａ形成位置の直上域に位置するように設定
する外、選定材料層２のパターン形状は任意であ
る。この選定材料層２の形成は公知の方法により
行えばよい。例えば、基板１上にスパツタソン
グ、蒸着又はイオンプレーテイング等の膜形成技
術により、Pt等の選定材料の膜を形成し、次い
で選定材料膜上にホトレジストを塗布した後、ホ
トリソグラフイーによりパターン露光し、不要部
分をエツチング除去して選定材料膜上にホトレジ
ストパターンを形成する。次いでこのホトレジス
トパターンをマスクとして選定材料膜をエツチン
グし、所定のパターン形状の選定材料層２を形成
する。エツチングは選定材料の種類に応じて、化
学的エツチング、イオンビームエツチング、スパ
ツタエツチング又はプラズマエツチング等適宜の
方法を選択して行えばよい。

上述の如くして、第１図に示す如く、上面に発
熱体部２ａを有する所定形状にパターン形成され
た選定材料層２と下面に開口する凹所３ａとを設
けた基板１を、その下部から例えば３％乃至５％
弗酸水溶液からなるエツチング液中に浸漬する
と、基板１が浸食され、凹所３ａの上端即ち発熱
体部２ａの下方に存在していた部分が除去され
て、第２図に示す如く、基板１の発熱体部２ａ形
成位置に貫通孔３ｂが開設される。なお、選定材
料層２を形成する際に使用したホトレジスト膜
は、この基板１のエツチング処理において選定材
料層２の保護膜として使用した後剥離除去しても
よいが、選定材料がPt単体又はPt合金である場
合は選定材料層２がエツチング液により腐食され
ることはないので、エツチング処理に先立つてホ
トレジスト膜を剥離除去してもよい。

以上の如く製造された電熱器では、発熱体部２
ａが電極パツド部２ｂ，２ｂ間に支架された架橋
構造で貫通孔３ｂ上の空中に支持された形とな
り、また発熱体部２ａはその前面が露出してい
る。従つて、電極パツド部２ｂ及び２ｂに外部導
線を接続し、発熱体部２ａに通電した場合は、発
熱体部２ａが例えば絶縁層等に接触されていない
ので、発熱体部２ａから絶縁層等を介しての熱伝
達は起きず、消費電力を低値に保持し得、また絶
縁層に熱衝撃亀裂等が発生する不都合もないので
電熱器の寿命が延長される。更に発熱体部２ａは
その全面が露出しているので、ガス燃焼に関与す
る面積が従来の片面型の電熱器に比して著しく増
加し、ガスの検知効率が高い。

次に、第２発明の実施例につき、第３ａ，ｂ
図、第４ａ，ｂ図、第５ａ，ｂ図を参照して説明
する。第２発明は、第１発明の如く基板に予め凹
所を形成することなく、基板の選定材料層形成面
側からエツチングして発熱体部を架橋構造とする
ものである。

先ず第３ａ，ｂ図に示す如く、基板４上に、絶
縁層７、該絶縁層７上の下地層６及び該下地層６
上の選定材料層５を所定の形状にパターン形成す
る。このパターン形成は第１発明同様、例えば発
熱体部５ａ及び電極パツド部５ｂ，５ｂからなる
Ｈ字型のものである。この絶縁層７、下地層６及
び選定材料層５の形成は公知の方法により行えば
よく、例えば以下の如くして形成する。基板１と
してSi製のものを使用した場合は、基板１の上面
に、熱酸化法、CVD（気相成長法又は化学的蒸着
法）、PVD法（物理的蒸着法）等により、SiO₂の
組成を有する絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に
Ｗ、Mo、Ti若しくはCr等を蒸着又はスパツタリ
ング等により膜形成して下地膜を形成する。次い
でNi−Cr合金、Pt単体若しくはPt合金等の選定
材料層を下地膜上に同様の膜形成技術（例えば蒸
着又はスパツタリング）により形成する。なお下
地膜は選定材料膜の付着強度を向上させるために
形成するものである。

次いで選定材料膜上にホトレジストを塗布した
後、ホトリソグラフイーによりパターン露光し、
不要部分をエツチング除去して選定材料膜上にホ
トレジストパターンを形成する。そしてこのホト
レジストパターンをマスクとして選定材料膜、下
地膜及び絶縁膜をエツチングし、所定のパターン
形状に選定材料層５、下地層６及び絶縁層７を形
成する。その後ホトレジスト膜を剥離除去する。

上述の如くして上面に選定材料層５等を形成し
た基板４の上方から、第４ａ，ｂ図に示す如く、
基板４における選定材料層５の発熱体部５ａ形成
位置周辺を異方性エツチングして除去し、発熱体
部５ａ直下に凹所８ａを形成する。この状態にお
いては選定材料層５の発熱体部５ａの下面に下地
層６及び絶縁層７が付着しているが、異方性エツ
チングによる凹所８ａ形成後、第５ａ，ｂ図に示
す如く、等方性エツチングを行い、又は等方エツ
チングと異方性エツチングとを併行して行うと、
凹所８ａが更に拡大して凹所８ｂとなり、更に発
熱体部５ａの下面に付着していた絶縁層７及び下
地層６は除去される。

このようにして製造された電熱器は、第１，２
図に示したものと同様、発熱体部５ａが基板４は
勿論のこと、絶縁層７、下地層６とも接触するこ
となく、全面が露出した状態であり、電極パツド
部５ｂ，５ｂが絶縁層７上に担持された架橋構造
で、凹所８ｂ上に支持された形となつている。従
つて電極パツド部５ｂ及び５ｂに外部導線を接続
し、発熱体部５ａに通電して構成される電熱器
は、低消費電力且つ長寿命であり、発熱体部５ａ
の全面がガス検知に関与してその検知効率が極め
て高い。

また第１発明及び第２発明のいずれも、電熱器
の構成が簡素で製造歩留が高く、更に電熱器を小
型化することが可能である。

以上詳説した如く、本発明方法によれば所望の
架橋構造を有し安定な性能を発揮可能な電熱器を
容易に製造することができる。なお、本発明は上
述の特定の実施例に限定されるべきものではな
く、本発明の技術的範囲内において種々の変形が
可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本第１発明の１実施例を示す
斜視図、第３ａ図、第４ａ図、第５ａ図は本第２
発明の１実施例を示す平面図、第３ｂ図、第４ｂ
図、第５ｂ図は夫々第３ａ図、第４ａ図、第５ａ
図のｂ−ｂ線、ｂ−ｂ線、ｂ−ｂ線
による縦断面図である。 （符号の説明）、１，４：基板、２，５：選定
材料層、２ａ，５ａ：発熱体部、３ａ，８ａ，８
ｂ：凹所、３ｂ：貫通孔、７：絶縁層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基板上に絶縁層を形成し、該絶縁層上に選定
   材料層を形成し、次いで該選定材料層を所定の形
   状にパターン形成し、次いで前記基板における前
   記選定材料層周辺の所定領域をエツチングして前
   記所定領域に凹所を形成し、前記選定材料層を架
   橋構造とすることを特徴とする電熱器の製造方
   法。