JPH02274880A - 金属薄膜センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明ハ温度センサ、ａ気センサ、液面レベルセンサ等
の各種センサとして用いられる金属薄膜センサの製造方
法に関するものである。

従来の技術 従来より金属薄膜は温度センサ、研完センサ。

液面レベルセンサ等の各種エレクトロニクステハイヌに
広く使用されてきた。これら金属薄膜は一般に蒸着、ヌ
パッタ等の真空法によって製造されている。しかし、こ
れら真空法を用いた製造方法は高額の製造装置を必要と
し、生産性に劣るとともに大面積化が困難である等の問
題点を有していた。

この問題点を解決するために、金属を含有する熱分解性
化合物を基板上に形成し熱分解することによって得られ
た金属酸化物薄膜を、水素還元して金属薄膜を製造する
方法が提案されている（特願昭６２−１２２９４８号）
。この方法は、ヌクリーン印刷機と雰囲気炉という安価
な製造装置で量産性良く金属薄膜が形成できるため、デ
バイスの低コスト化に期待されている。

この手法によってエレクトロニクヌデバイスを形成する
場合、リード線を金属膜から取り出すための電極として
蒸着等の真空法によらない安価で信頼性の高いものが要
求されている。従来、抵抗体等の電極としては銀、銀パ
ラジウム、銅、ニッケル等の印刷・焼成型の厚膜による
電極が用いられている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の厚膜による電極は種種の問題
点を含んでいる。

すなわち、これら電極の焼成は還元工程の後で行うとセ
ンサ部である金属薄膜が酸化されてしまうため、電極形
成を還元工程前に行う必要があり。

第一の問題点として、基板との密着性を持たせるために
混入されているガラスフリットの成分である酸化鉛が還
元工程によって還元されてしまい。

電極の密着性が低下することが挙げられる。その第二は
、熱分解による金属酸化物薄膜を電極より先に形成する
場合は電極下部の金属酸化物薄膜が還元工程後も還元さ
れず、また金属酸化物薄膜を電極より後に形成する場合
は還元された金属薄膜の電極部段差におけるクラックに
より、金属薄膜と電極との電気的接触が不良になること
が挙げられる。その第三は、これら厚膜電極の焼成温度
は通常６００″Ｃ以上と高いため、ガラス等の耐熱性の
不十分な材料を基板として用いることができないことが
挙げられる。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので。

還元工程後も基板に対する密着性が良く、センサとして
使用される金属薄膜との電気的接触も良好で、はんだ付
も容易な電極を持つ金属薄膜センサを蒸着等の真空法に
よらず安価に製造する方法を提供することを目的とする
ものである。

課題を触法するための手段 この課題を解決するために本発明の金属薄膜センサの製
造方法は、熱分解性の金、白金、銀及びパラジウム化合
物を主たる構成要素とする溶液を絶縁基板上の所定の電
極部分に塗布して熱分解した後、上記熱分解後の貴金属
導体層に少なくとも′一部が重なるように金属を含有す
る熱分解性化合物を主たる構成要素として含む溶液をセ
ンサ部に塗布して熱分解し、還元雰囲気中で熱処理した
後上記電極部分に湿式メッキにより導体膜を形成するも
のである。

作用 以上の方法により、電極部の下地となる金９白金、銀及
びパラジウムを主たる構成要素とする貴金属層はガラス
フリットを含まないため、還元工程による電極と基板と
の密着性の劣化は少なくなる。また、電極部分に重なっ
た金属酸化物薄膜は還元工程により還元され、また貴金
属導体層が薄膜であることから金属薄膜の電極部におけ
る段差も非常に小さくクラックが発生しないため、金属
薄膜と電極との電気的接触は良好となる。

実施例 以下、本発明の概要について図面を参照しながら説明す
る。

第１図は本発明の一実施例における金属薄膜センサの断
面図である。まず、絶縁基板１上に金。

白金、銀及びパラジウム化合物の少なくとも一種を主た
る構成要素として含む溶液を塗布または印刷等の手法に
より電極部に形成後、焼成し貴金属導体層２を形成する
。絶縁基板１としてはガラス。

アルミナ、ジルコニア等を用いることができる。

貴金属導体層２の形成用溶液は主成分として金。

白金、銀及びパラジウムの各種カルボン酸塩、各種メル
カプチド等の各種有機化合物を少なくとも一種含有する
。更に成膜性や基板との密着性を向上させるためにロジ
ウム、ビ７マヌ、バナジウム。

クロム、珪素、ホウ素、チタン、アンチモン、ニオブ、
スズ、カドミウム、アルミニウム等の樹脂酸塩を少なく
とも一種含有し、その他増粘剤、溶剤等から成っている
。焼成は大気中ベルト炉で行い、焼成温度は用いる絶縁
基板１により変化するが、４００〜９００°Ｃで１０分
程度行う。用いる絶縁基板１．焼成温度やその後の工程
である還元の条件によって、溶液中に含有される卑金属
樹脂酸塩の種類及びその組成比を適宜変えることにより
、絶縁基板１との密着性の向上を図ることができる。溶
液中の化合物濃度により数百〜数千への膜厚の貴金属導
体層２が形成される。

こうして得られた貴金属導体層２上に少なくとも一部が
重なるように、金属を含有する熱分解性（し°金物を主
たる構成要素として含む溶液をセンサ部に塗布または印
刷する。溶液組成は目的とするセンサの特性によって変
化しうる。例えば、温度センサ、液面レベルセンサ等の
場合はニッケル化合物もしくはニッケル化合物と鉄化合
物を適当な組成比で含有させ、また磁気センサの場合は
ニッケル化合物とコバルト、鉄、銅化合物等を適当な組
成比で含有させる。これら金属を含有する熱分解性化合
物としては、金属の各種アルコキシド。

各種カルボン酸塩、各種有機化合物錯体、メタロセン等
の各種有機化合物や硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物等の
各種無機化合物がある。これらは目的・製造条件によっ
て任意に選ぶことができる。

上記化合物はそのまま溶剤に溶解または分散して。

または増粘剤となる樹脂と共に溶解または分散して溶液
とする。

これを焼成することによって、貴金属導体層２上に一部
が重なるように金属酸化物薄膜が絶縁基板１上に形成さ
れる。更にこれを還元雰囲気中で熱処理することにより
金属酸化物薄膜が還元されて金属薄膜３となる。還元は
通常、水素中もしくは水素を含む窒素中で、３０ｏ〜７
００″Ｃで熱処理することによって行うが、水素濃度が
高いほど、また熱処理温度が高いほど還元条件は強くな
り、センサ膜の組成や特性によって還元雰囲気、温度は
適宜選択できる。

なお、金属酸化物薄膜を電極部の貴金属導体層２上の全
体に重なるように形成すれば、還元工程において貴金属
導体層２全体が金属薄膜３に覆われるため、貴金属導体
層２中に含まれる密着性向上のための添加物の還元等の
貴金属導体層２への影響を小さくすることができる。ま
た、金属薄膜３がニッケルを主成分とする場合、貴金属
導体層２上の全体に重なるように形成すれば、貴金属導
体層２上全体にニッケルを主成分とするメッキ核体が形
成されるため、湿式メッキを無電解ニッケルメッキで行
う時にメッキ反応が速やかに進行する。

こうして還元工程を経た後、はんだ付を容易にするため
に電極部分に湿式メッキにより導体膜６を形成する。メ
ッキする金属としてはニッケル。

金、銅、鉛あるいはこれらの合金等があり、湿式メッキ
は電気メッキのほか金、白金、銀及びパランラムが無電
解メッキに対して触媒活性であるため、無電解メッキに
より行うことも可能である。

なお、湿式メッキを行わず貴金属導体層２上に直接はん
だ付を行った場合は、はんだ付性が悪く。

また薄膜であるためはんだによる膜のくわれも発生しや
すく、はんだ付は困難である。

また、導体膜６を形成する前にセンサ部全面を覆うよう
に絶縁性の保護膜４を形成しておくことにより、絶縁基
板１をメッキ浴に浸漬してメッキを行う際、所定の電極
部のみに導体膜５が成長するためメッキ作業が容易とな
る。

以下、具体的な実施例について述べる。

（実施例１） 樹脂酸白金９．Ｏｆ、樹脂酸ロジウム０．０２Ｆ。

樹脂酸ビスマヌｏ、ｏ９ｆ１．樹脂酸クロム０．０４ｆ
。

樹脂酸バナジウムｏ、１ｙ、樹脂酸銀０．１８　ｆ及び
増粘剤としてロジン系樹脂をテルピネオールにて溶解さ
せインキとした。これをソーダ石灰ガラス基板上の所定
のセンサ電極部に印刷し１００°Ｃで１０分乾燥した後
、大気中ベルト炉により６００°Ｃで１０分間焼成した
ところ、電極部に約２０００人の白金薄膜が形成された
。

次ニ、２−エチルヘキサン酸ニッケル１．２　！　。

増粘剤としてロジン系樹脂２．５１をテルピネオールに
溶解させてインキとし、これを電極部の白金薄膜に一部
が重なるようにセンサパターンを印刷し、１ｏｏ′Ｃで
１０分乾燥後、大気中ベルト炉により６００°Ｃで３０
分間焼成した。これを水素１０％を含ら窒素気流中ベル
ト炉により５５０’Ｃで３０分間熱処理したところ、白
金薄膜電極部上に一部が重なるように約１８０ｏ人のニ
ッケル薄膜がパターン状に形成された。白金薄膜の膜厚
が約２０００人であることがらセンサ膜の電極部におけ
る段差は小さく、クラックの発生もないため電極部との
電気的接触は良好であった。次に、電極部を無電解メッ
キ液に浸漬したところ、１０分間で約５μｍのニッケル
メッキ膜が電極上に成長し、Ｔ、　Ｃ，Ｒ。

４７００　ｐｐｍ／”Ｃをもつニッケル温度センサが形
成された。

この電極部に端子をはんだ付し、引張試験を行ったとこ
ろ２．ｏｋｇ／−の強い接着強度を示した。

（比較例１） グレーズ系銀ぺ一７トをソーダ石灰ガラス基板上の所定
の電極部に印刷・焼成した。次に実施例１と同じく２−
エチルヘキサン酸ニウケルを含むインキを電極部に一部
が重なるようにセンサパターンを印刷・焼成して、還元
処理した。銀電極は。

還元前には２．ｔｓｋｑ／−のはんだ付引張強度を示し
たが、還元後はｏ、１ｋｑ／−になった。この密着強度
の低下は、銀電極中のガラスフリットの成分である酸化
鉛が還元されたためである。また、銀電極の膜厚が約１
ｏｐｍであるため電極部における段差によりニッケル薄
膜にクラックが発生し、電極との間の導通はなかった。

（実施例２） 樹脂酸金９．Ｏｆ、樹脂酸ロジウムｏ、ｏ３ｆ、樹脂酸
ビヌマヌｏ、ｏｔｓｌ、樹脂酸クロム０．０７ダ。

樹脂酸バナジウムｏ、１ｇ、樹脂酸銀ｏ、１ｓｙ、樹脂
酸アンチモンＣＣ０２ｇ及び増粘剤としてロジン系樹脂
をテルピネオールに溶解させてインキとした。これをア
ルミナ基板上の所定の電極部に印刷し、実施例１と同じ
条件で乾燥・焼成した。次に。

ニッケルとコバルトがモル比で８：２になるように２−
エチル−＼キサン酸ニッケルと２−エチルヘキサン酸コ
バルトをロジン系樹脂と共にテルピネオールに溶解させ
たインキを、実施例１と同じく印刷・焼成し、還元処理
してセンサ膜とした。この電極部に銅の電気メッキを行
ったところ約１０μｍの銅メ、フキ膜が電極上に成長し
て、はんだ付によるリード線の引き出しが可能となった
。こうして得られたセンサは、蒸着膜と同様の磁気抵抗
効果を示した。

センサ膜と電極部との電気的接触は良好で、さらにこの
電極部に端子をはんだ付し、引張試験を行ったところ２
．６ｋｑ／−の強い接着強度を示した。

発明の効果 以上の実施例から分かるように、本発明による金属薄膜
センサの製造方法を採用することによって基板との密着
強度が強く、金属薄膜との電気的接触も良好な電極を持
つ金属薄膜センサが蒸着等の真空法によらず安価に製造
できる。また、安価なガラスを基板材料として用いるこ
ともできるため本発明の産業上の効果は大き、いもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における金属薄膜センサの断
面図である。 １・・・・・・絶縁基板、２・・・・・・貴金属導体層
、３・・・・・・金属薄膜、４・・・・・・保護膜、５
・・・・・・導体膜。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第 図 ／−一絶琢基版 ？−貴４Ｌ属導イネ層 ３−　企／Ｘ簿嘆 ４−“保噂侯 ５−導体膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱分解性の金、白金、銀及びパラジウム化合物の
   少なくとも一種を主たる構成要素として含む溶液を絶縁
   基板上の所定の電極部分に塗布して熱分解した後、上記
   熱分解後の貴金属導体層に少なくとも一部が重なるよう
   に金属を含有する熱分解性化合物を主たる構成要素とし
   て含む溶液をセンサ部に塗布して熱分解し、還元雰囲気
   中で熱処理した後上記電極部分に湿式メッキにより導体
   膜を形成することを特徴とする金属薄膜センサの製造方
   法。
2. （２）センサ部上全面に保護膜を設けた後、上記電極部
   分に湿式メッキすることにより導体膜を形成することを
   特徴とする請求項１記載の金属薄膜センサの製造方法。