JPH03212903A - 薄膜測温抵抗体の製造方法 - Google Patents
薄膜測温抵抗体の製造方法Info
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- JPH03212903A JPH03212903A JP709690A JP709690A JPH03212903A JP H03212903 A JPH03212903 A JP H03212903A JP 709690 A JP709690 A JP 709690A JP 709690 A JP709690 A JP 709690A JP H03212903 A JPH03212903 A JP H03212903A
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Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
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。
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
この発明は薄膜測温抵抗体、特に下地膜を伴ったニッケ
ル薄膜測温抵抗体の製造方法に関するものである。
ル薄膜測温抵抗体の製造方法に関するものである。
従来の技術
従来、温度センサーとして一般的に用いられている測温
抵抗体としては白金線を使った白金測温抵抗体が広く知
られている。
抵抗体としては白金線を使った白金測温抵抗体が広く知
られている。
これに対し、白金を絶縁基板の上に真空蒸着法やスパッ
タリング法等により形成し、後に抵抗調整することで測
温抵抗体とした所謂白金薄膜測温抵抗体が有り、製造工
程が簡単で量産し易いことから、近年盛んに製造される
ようになって来ている。
タリング法等により形成し、後に抵抗調整することで測
温抵抗体とした所謂白金薄膜測温抵抗体が有り、製造工
程が簡単で量産し易いことから、近年盛んに製造される
ようになって来ている。
発明が解決しようとする問題点
併し乍ら、上述の白金薄膜測温抵抗体においては、材料
に白金を使っていることから、（１）高価である （２）測温抵抗体としては抵抗温度係数が小さい（３９
１６ｐ ｐｍ／”Ｃ） 等の欠点を有している。こｉで、抵抗温度係数とは温度
が１℃変化する時に抵抗値がどれだけの割合で変化する
かを表す値で、この値が大きい方が温度検出の際に感度
が高いと云うことになる。
に白金を使っていることから、（１）高価である （２）測温抵抗体としては抵抗温度係数が小さい（３９
１６ｐ ｐｍ／”Ｃ） 等の欠点を有している。こｉで、抵抗温度係数とは温度
が１℃変化する時に抵抗値がどれだけの割合で変化する
かを表す値で、この値が大きい方が温度検出の際に感度
が高いと云うことになる。
この様な白金の持つ欠点を解決する材料、すなわち白金
よりも安価で抵抗温度係数の大きい材料としてはニッケ
ルが知られている。このニッケルの抵抗温度係数はバル
ク値で６７５０ｐｐｍ／’Ｃであり、白金の抵抗温度係
数よりもかなり大きい。
よりも安価で抵抗温度係数の大きい材料としてはニッケ
ルが知られている。このニッケルの抵抗温度係数はバル
ク値で６７５０ｐｐｍ／’Ｃであり、白金の抵抗温度係
数よりもかなり大きい。
併し、−ｉにニッケルを薄膜にすると、抵抗温度係数が
バルク値よりも小さくなってしまうことが知られている
。
バルク値よりも小さくなってしまうことが知られている
。
また、ニッケル薄膜を測温抵抗体として使用する場合に
は、基板としてアルミナセラミ・ンクス、マイカ、ガラ
ス或はプラスチック等のような絶縁体が用いられるが、
基板に対するニッケル薄膜の付着強度が弱く、基板にニ
ッケル薄膜を直接形成しただけでは実用に耐えない。従
って、通常は二・ンケルの付着強度を高めるために基板
との付着強度の高い金属の薄膜をニッケルの下地膜とし
て形成する。ところが、この下地膜によっても測温抵抗
体としてのニッケル薄膜の特性が悪化する。すなわち、
抵抗温度係数が低下するという問題がある。
は、基板としてアルミナセラミ・ンクス、マイカ、ガラ
ス或はプラスチック等のような絶縁体が用いられるが、
基板に対するニッケル薄膜の付着強度が弱く、基板にニ
ッケル薄膜を直接形成しただけでは実用に耐えない。従
って、通常は二・ンケルの付着強度を高めるために基板
との付着強度の高い金属の薄膜をニッケルの下地膜とし
て形成する。ところが、この下地膜によっても測温抵抗
体としてのニッケル薄膜の特性が悪化する。すなわち、
抵抗温度係数が低下するという問題がある。
高感度な測温抵抗体としてのニッケルの特徴を生かして
用いるためには、この抵抗温度係数の低下を少しでも軽
減する必要がある。
用いるためには、この抵抗温度係数の低下を少しでも軽
減する必要がある。
この発明は、この様な従来における種々の問題を解決す
るために、ニッケル薄膜測温抵抗体の抵抗温度係数の低
下を抑えることによって安価で高感度な測温抵抗体を再
現性よく得ることを目的とするものである。
るために、ニッケル薄膜測温抵抗体の抵抗温度係数の低
下を抑えることによって安価で高感度な測温抵抗体を再
現性よく得ることを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
上述の目的を達成するために、この発明に依れば、薄膜
測温抵抗体の製造方法は、基板上に薄膜生成過程を経て
ニッケル抵抗体薄膜を形成する際に、ニッケル薄膜の下
地膜として周期律表の第■ａ族、または第ＩＶａ族の金
属、或は少なくともそれらの一種を主体とする合金の薄
膜を５０乃至５００人の膜厚で形成することを特徴とし
ている。
測温抵抗体の製造方法は、基板上に薄膜生成過程を経て
ニッケル抵抗体薄膜を形成する際に、ニッケル薄膜の下
地膜として周期律表の第■ａ族、または第ＩＶａ族の金
属、或は少なくともそれらの一種を主体とする合金の薄
膜を５０乃至５００人の膜厚で形成することを特徴とし
ている。
斯様に、この発明は、アルミナセラミックス、マイカ、
ガラス、プラスチック或はプラスチックフィルム等の絶
縁体の基板の上、または少なくとも抵抗体の形成される
面だけは絶縁物を塗布したり、アルミナ、シリカ等の絶
縁体の薄膜をスパッタリング法や化学気相成長法（ＣＶ
Ｄ法）等の方法で形成する、等して絶縁化処理された基
板上に、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長
法等の薄膜形成技術によってニッケル薄膜を形成する前
に、下地膜として周期律表の第１Ｖａ族、第ＩＶａ族の
金属、若しくは少なくともそれらの一種を主体とする合
金の薄膜を５０乃至５００人の膜厚で形成することを特
徴としている。
ガラス、プラスチック或はプラスチックフィルム等の絶
縁体の基板の上、または少なくとも抵抗体の形成される
面だけは絶縁物を塗布したり、アルミナ、シリカ等の絶
縁体の薄膜をスパッタリング法や化学気相成長法（ＣＶ
Ｄ法）等の方法で形成する、等して絶縁化処理された基
板上に、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長
法等の薄膜形成技術によってニッケル薄膜を形成する前
に、下地膜として周期律表の第１Ｖａ族、第ＩＶａ族の
金属、若しくは少なくともそれらの一種を主体とする合
金の薄膜を５０乃至５００人の膜厚で形成することを特
徴としている。
この場合に、下地膜とニッケル薄膜の形成は別々の装置
によって異なる薄膜形成法で行っても良い。好適には、
下地膜の表面の汚染を防ぐために同一装置の同一バッチ
内で連続して行う方がより望ましい。測温抵抗体として
のニッケル薄膜の膜厚は１０００乃至１．００００人程
度が一般的である。
によって異なる薄膜形成法で行っても良い。好適には、
下地膜の表面の汚染を防ぐために同一装置の同一バッチ
内で連続して行う方がより望ましい。測温抵抗体として
のニッケル薄膜の膜厚は１０００乃至１．００００人程
度が一般的である。
下地膜として使用する金属としては、ニッケル薄膜と基
板との付着強度を高めると共に＊Ｍ抵抗体とした場合の
抵抗温度係数に悪影響を及ぼさない上記の金属材料であ
って、例えばタングステン、モリブデン、チタン、クロ
ム、ニクロム等が挙げられる。その中で、タングステン
やモリブデンは高融点物質であり、真空蒸着法では薄膜
化が難しく、また価格も高価である。従って、薄膜化し
易いことや、安価なこと等も考慮すると、チタン、クロ
ム、ニクロム等がより適している。また、下地膜金属の
膜厚が５０人未満だと、基板との付着強度が不十分であ
り、素子化の際にハンダ付は等で取付けられるリード線
が下地膜およびニッケル薄膜ごと基板から剥がれてしま
う、と言った現象が起き易い、一方、膜厚が５００人を
超えると、抵抗温度係数の低下が急になり、高感度とい
うニッケル薄膜の長所が発揮できなくなると共に、製造
時の下地膜の膜厚のばらつきが、ニッケル薄膜の抵抗温
度係数のばらつきを大きくしてしまうために不適当であ
る。 また、下地膜の膜厚が薄くなると、付着強度が低
下するのは、下地膜が、薄膜の膜厚が薄い時に生じると
言われている島状構造をまだ脱しておらず、ニッケル薄
膜が直接基板に付着する割合が大きくなるためと思われ
る。また、下地膜の膜厚が厚くなると抵抗温度係数が低
下するのは、次の様な理由によるものである３例えば、
温度抵抗体が後述の実施例で説明する第１図乃至第３図
の様に、上部電極を有する構造の場合、先ず、測温抵抗
体の雨上部電極間に電圧を印加すると、膜厚にほり比例
した電流が流れる。ニッケル薄膜に比べて下地膜金属の
体積抵抗率が大きいことから、電流の多くがニッケル薄
膜を通る。下地膜が薄い内は、電流は殆どニッケル薄膜
を通っていたためにニッケル薄膜の抵抗温度係数が測温
抵抗体全体の抵抗温度係数として現れていたが、下地膜
が厚くなると、電流の下地膜を通る割合が相対的に増え
、下地膜の影響が現れて来るために測温抵抗体全体の抵
抗温度係数がニッケル薄膜自体の抵抗温度係数よりも低
下するためである。
板との付着強度を高めると共に＊Ｍ抵抗体とした場合の
抵抗温度係数に悪影響を及ぼさない上記の金属材料であ
って、例えばタングステン、モリブデン、チタン、クロ
ム、ニクロム等が挙げられる。その中で、タングステン
やモリブデンは高融点物質であり、真空蒸着法では薄膜
化が難しく、また価格も高価である。従って、薄膜化し
易いことや、安価なこと等も考慮すると、チタン、クロ
ム、ニクロム等がより適している。また、下地膜金属の
膜厚が５０人未満だと、基板との付着強度が不十分であ
り、素子化の際にハンダ付は等で取付けられるリード線
が下地膜およびニッケル薄膜ごと基板から剥がれてしま
う、と言った現象が起き易い、一方、膜厚が５００人を
超えると、抵抗温度係数の低下が急になり、高感度とい
うニッケル薄膜の長所が発揮できなくなると共に、製造
時の下地膜の膜厚のばらつきが、ニッケル薄膜の抵抗温
度係数のばらつきを大きくしてしまうために不適当であ
る。 また、下地膜の膜厚が薄くなると、付着強度が低
下するのは、下地膜が、薄膜の膜厚が薄い時に生じると
言われている島状構造をまだ脱しておらず、ニッケル薄
膜が直接基板に付着する割合が大きくなるためと思われ
る。また、下地膜の膜厚が厚くなると抵抗温度係数が低
下するのは、次の様な理由によるものである３例えば、
温度抵抗体が後述の実施例で説明する第１図乃至第３図
の様に、上部電極を有する構造の場合、先ず、測温抵抗
体の雨上部電極間に電圧を印加すると、膜厚にほり比例
した電流が流れる。ニッケル薄膜に比べて下地膜金属の
体積抵抗率が大きいことから、電流の多くがニッケル薄
膜を通る。下地膜が薄い内は、電流は殆どニッケル薄膜
を通っていたためにニッケル薄膜の抵抗温度係数が測温
抵抗体全体の抵抗温度係数として現れていたが、下地膜
が厚くなると、電流の下地膜を通る割合が相対的に増え
、下地膜の影響が現れて来るために測温抵抗体全体の抵
抗温度係数がニッケル薄膜自体の抵抗温度係数よりも低
下するためである。
この発明に依れば、上述した様に、ニッケル薄膜の下地
膜を、特定の金属の膜厚を５０乃至５００人とすること
により、ニッケル薄膜の付着強度が強く、しかも抵抗温
度係数の低下を抑えることが出来、高精度の温度検知が
可能な抵抗温度係数の大きな測温抵抗体を安価に且つ再
現性よく製造することが出来る。
膜を、特定の金属の膜厚を５０乃至５００人とすること
により、ニッケル薄膜の付着強度が強く、しかも抵抗温
度係数の低下を抑えることが出来、高精度の温度検知が
可能な抵抗温度係数の大きな測温抵抗体を安価に且つ再
現性よく製造することが出来る。
実 施 例
図面の第１図乃至第３図に示される様に、この発明に従
って、アルミナセラミックス、マイカ、ガラス、プラス
チック等の絶縁体の中から選定したアルミナセラミック
ス基板を用い、このアルミナセラミックスの基板１の上
に、先ず下地膜２としてチタンを真空蒸着法を用いて第
１表に示した膜厚で各々形成した。次いで、同一装置内
でこのチタンの下地膜２の上にニッケル薄膜３を３００
０人の膜厚に真空蒸着法によって形成した。同様に、下
地膜２をクロムおよびニクロムに代えて、このクロムお
よびニクロムの下地膜２の上に同様の方法でニッケル薄
ｌ１Ｉ３を形成した。
って、アルミナセラミックス、マイカ、ガラス、プラス
チック等の絶縁体の中から選定したアルミナセラミック
ス基板を用い、このアルミナセラミックスの基板１の上
に、先ず下地膜２としてチタンを真空蒸着法を用いて第
１表に示した膜厚で各々形成した。次いで、同一装置内
でこのチタンの下地膜２の上にニッケル薄膜３を３００
０人の膜厚に真空蒸着法によって形成した。同様に、下
地膜２をクロムおよびニクロムに代えて、このクロムお
よびニクロムの下地膜２の上に同様の方法でニッケル薄
ｌ１Ｉ３を形成した。
この様な「下地ＷＡ／ニッケル薄膜Ｊの２層膜を、フォ
トリソグラフィー技術とエツチング技術によって、第１
図および第２図に示される様な形状にパターン化した。
トリソグラフィー技術とエツチング技術によって、第１
図および第２図に示される様な形状にパターン化した。
この下地膜／ニッケル薄膜のパターンは抵抗値を測定し
易い適当な値にするために行ったものであり、この発明
をこの様なパターンに形の上で特別に何等制約するもの
ではない。
易い適当な値にするために行ったものであり、この発明
をこの様なパターンに形の上で特別に何等制約するもの
ではない。
次に、パターン化された下地膜／ニッケル薄膜の２層膜
のニッケル薄膜３の両端に、第３図に示される様に電極
として金電極薄膜４を１００００人の膜厚で形成した後
に、この金電極薄膜４の上にリード線として銅線をハン
ダ付けし、測温抵抗体を作成した。
のニッケル薄膜３の両端に、第３図に示される様に電極
として金電極薄膜４を１００００人の膜厚で形成した後
に、この金電極薄膜４の上にリード線として銅線をハン
ダ付けし、測温抵抗体を作成した。
この時に、下地膜２の膜厚が５０人未満だと、リード線
を引張った時に下地膜２および二・ンケル薄膜３がアル
ミナセラミックスの基板１から剥がれ易く、この実施例
中での測定には差し支えなかったが、実際ゆ使用の上で
は問題がある。
を引張った時に下地膜２および二・ンケル薄膜３がアル
ミナセラミックスの基板１から剥がれ易く、この実施例
中での測定には差し支えなかったが、実際ゆ使用の上で
は問題がある。
第１表は、この様にして得られた測温抵抗体の２０℃〜
１２０℃の抵抗温度係数を恒温槽中で測定した結果であ
り、第４図は第１表の結果を縦軸に抵抗温度係数の値を
、横軸に下地膜の膜厚を採って表したものである。第４
図中、１１．１２、ｒ、は夫々下地膜がチタン、ニクロ
ム、クロムである測温抵抗体の特性を表したものである
。
１２０℃の抵抗温度係数を恒温槽中で測定した結果であ
り、第４図は第１表の結果を縦軸に抵抗温度係数の値を
、横軸に下地膜の膜厚を採って表したものである。第４
図中、１１．１２、ｒ、は夫々下地膜がチタン、ニクロ
ム、クロムである測温抵抗体の特性を表したものである
。
第４図のニッケル薄膜測温抵抗体の抵抗温度係数の特性
曲線図から理解される様に、下地膜の膜厚が５００人を
超えると、抵抗温度係数の低下が著しくなり、ニッケル
薄膜測温抵抗体が持つ抵抗温度係数が大きいと云う特徴
が十分に生かされない。また、下地膜の膜厚に対する抵
抗温度係数の変化が大きいので、従って実際の測温抵抗
体製造上、下地膜の膜厚が５００人を超えたところでは
、下地膜の膜厚のばらつきが抵抗温度係数のばらつきと
なって現れて、再現性よく測温抵抗体を製造することが
難しくなる。この点からも下地膜の膜厚は５０Å以上、
５００Å以下が好適である。
曲線図から理解される様に、下地膜の膜厚が５００人を
超えると、抵抗温度係数の低下が著しくなり、ニッケル
薄膜測温抵抗体が持つ抵抗温度係数が大きいと云う特徴
が十分に生かされない。また、下地膜の膜厚に対する抵
抗温度係数の変化が大きいので、従って実際の測温抵抗
体製造上、下地膜の膜厚が５００人を超えたところでは
、下地膜の膜厚のばらつきが抵抗温度係数のばらつきと
なって現れて、再現性よく測温抵抗体を製造することが
難しくなる。この点からも下地膜の膜厚は５０Å以上、
５００Å以下が好適である。
発明の効果
この様に、この発明の薄膜測温抵抗体の製造力ζ＋ を
吟 ！＋ふ ＋＋ ＋＋ −、Ｊ−＋＋ １
吋本〒Ｕシ 購 菅−１イ １）冊雄表の第■ａ族、ま
たは第ＩＶａ族の金属、或は少なくともそれらの一種を
主体とする合金の薄膜を５０乃至５００人の膜厚で形成
することによって、ニッケル薄膜の付着強度が強く、且
つ抵抗温度係数の低下を抑えることが出来、高精度の温
度検知が可能な抵抗温度係数の大きな測温抵抗体を安価
に、再現性よく製造することが出来る。
吟 ！＋ふ ＋＋ ＋＋ −、Ｊ−＋＋ １
吋本〒Ｕシ 購 菅−１イ １）冊雄表の第■ａ族、ま
たは第ＩＶａ族の金属、或は少なくともそれらの一種を
主体とする合金の薄膜を５０乃至５００人の膜厚で形成
することによって、ニッケル薄膜の付着強度が強く、且
つ抵抗温度係数の低下を抑えることが出来、高精度の温
度検知が可能な抵抗温度係数の大きな測温抵抗体を安価
に、再現性よく製造することが出来る。
第１図はこの発明の薄膜測温抵抗体の製造方法に依って
作成された「下地膜／ニッケル薄膜」２層膜のパターン
形成後の平面図、第２図は膜厚を誇張して示す第１図の
■−■線に沿った断面図、第３図は第１図の２層膜に金
電極薄膜を形成した時の平面図、第４図はこの発明に従
って作成されたニッケル薄膜測温抵抗体の抵抗温度係数
の、下地膜の種類および膜厚依存性を示すための第１表
の値を表した特性曲線図である。図中、に基板、２：下
地膜、３：ニッケル薄膜、４：金電極薄膜。 第１図 第２図
作成された「下地膜／ニッケル薄膜」２層膜のパターン
形成後の平面図、第２図は膜厚を誇張して示す第１図の
■−■線に沿った断面図、第３図は第１図の２層膜に金
電極薄膜を形成した時の平面図、第４図はこの発明に従
って作成されたニッケル薄膜測温抵抗体の抵抗温度係数
の、下地膜の種類および膜厚依存性を示すための第１表
の値を表した特性曲線図である。図中、に基板、２：下
地膜、３：ニッケル薄膜、４：金電極薄膜。 第１図 第２図
Claims (1)
- 基板上に薄膜生成過程を経てニッケル抵抗体薄膜を形
成する際に、ニッケル薄膜の下地膜として周期律表の第
IVａ族、または第IVａ族の金属、或は少なくともそれら
の一種を主体とする合金の薄膜を５０乃至５００Åの膜
厚で形成することを特徴とする薄膜測温抵抗体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP709690A JPH03212903A (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 薄膜測温抵抗体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP709690A JPH03212903A (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 薄膜測温抵抗体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03212903A true JPH03212903A (ja) | 1991-09-18 |
Family
ID=11656548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP709690A Pending JPH03212903A (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 薄膜測温抵抗体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03212903A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020162235A1 (ja) * | 2019-02-06 | 2020-08-13 | 日東電工株式会社 | 温度センサフィルム、導電フィルムおよびその製造方法 |
| WO2021065503A1 (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | 日東電工株式会社 | 温度センサフィルム、導電フィルムおよびその製造方法 |
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| JPH03131002A (ja) * | 1989-10-17 | 1991-06-04 | Tama Electric Co Ltd | 抵抗温度センサ |
-
1990
- 1990-01-18 JP JP709690A patent/JPH03212903A/ja active Pending
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