JPH05135912A

JPH05135912A - 薄膜サーミスタ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05135912A
Application number: JP29403391A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nagai; 彪長井; Katsumi Sasada; 勝視佐々田; Shuji Ito; 修治伊藤; Kenzo Ochi; 謙三黄地
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-11-11
Filing date: 1991-11-11
Publication date: 1993-06-01

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で、マスク作業の不要な薄膜サーミスタ
素子を提供する。【構成】四隅に切断面１１、１２、１３、１４を有す
る矩形アルミナ基板１と、前記矩形アルミナ基板１の一
方の表面に配置された一対の厚膜電極膜２ａ、２ｂと、
前記一対の厚膜電極膜２ａ、２ｂと電気的に接続し、前
記矩形アルミナ基板の前記切断面に形成された一対の貫
通導電性膜４ａ、４ｂと、前記一対の厚膜電極膜２ａ、
２ｂに積層して配置された感温抵抗体膜３とから構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐熱性の高い薄膜サーミ
スタ素子及びその製造方法に関するもので、特にリード
線接続が容易で、かつ小型の薄膜サーミスタ素子を提供
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に示すように、従来の薄膜サーミス
タ素子は、平板状アルミナ基板１の一方の表面に一対の
厚膜電極膜２ａ、２ｂを形成した後、炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）スパッタ膜などの感温抵抗体膜３を一対の厚膜電極
膜２ａ、２ｂ上に積層して構成される。平板状アルミナ
基板１は、１．８mm×６．５mm×０．５mm程度の形状で
ある。一対の厚膜電極膜２ａ、２ｂは、それぞれ櫛形形
状部２１ａ、２１ｂと大面積部２２ａ、２２ｂから構成
される。櫛形形状部２１ａ、２１ｂは主としてサーミス
タ抵抗値を決め、また大面積部２２ａ、２２ｂは内部リ
ード線接続用電極膜で、１−２mm²の面積を必要とす
る。大面積部２２ａ、２２ｂには、後ほど内部リード線
（直径０．１mm程度の金属細線）が溶接により接続され
る。

【０００３】次に、ＳｉＣ膜が平板状アルミナ基板１の
一方の表面に高周波スパッタ法により蒸着される。この
とき、内部リード線はＳｉＣ膜の上に溶接できないの
で、スパッタ中にＳｉＣ膜が付着しないように、厚膜電
極膜２ａ、２ｂの大面積部２２ａ、２２ｂはマスクされ
る。スパッタ中、平板状アルミナ基板１は６００℃以上
の高温に保持されるので、マスク材料もまたそのような
高温で安定であることが求められる。また、一回のスパ
ッタで、多くの平板状アルミナ基板１が平らな基板ホル
ダ上に整然と二次元的に並べられ、１０００−１５００
個の素子が形成されるので、同時にこれら多くの素子の
大面積部２２ａ、２２ｂがマスクされなければならな
い。高温マスク材料としてアルミナ板は最も優れた材料
の一つである。しかし、アルミナ板は大変硬くて、脆い
ので、同時に多くの大面積部を覆うことのできる一つの
マスクを作ることはできない。このため、実際の生産で
は多くの個々の細長いアルミナマスク板を一個づつ手作
業で整然と二次元的に並べざるを得ない。このマスク作
業は大変複雑で、多くの時間を必要とする。なお、同時
に多くの大面積部２２ａ、２２ｂをマスクできる一つの
金属マスクは容易に形成できるが、金属マスクは熱変形
が大きいので、６００℃以上の高温では使用できない
（例えば、ナショナルテクニカルレポート、Ｖｏｌ．２
９、Ｎｏ．１、１９８３、ｐｐ１４５−１５３）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記文献に示されてい
るように、ＳｉＣ薄膜サーミスタは耐熱性に優れ、また
広い温度領域を検出するのに適した抵抗温度特性を有す
るので、０〜３５０℃の温度範囲で使用される温度セン
サとしてオーブンなどに実用されている。従って、内部
リード線として、耐熱性に優れるＰｔ線、Ｎｉ線の細線
が用いられ、通常、この内部リード線は溶接法で一対の
厚膜電極膜２ａ、２ｂの大面積部２２ａ、２２ｂにそれ
ぞれ接続される。このように溶接に必要な電極膜の面積
は、１−２mm²の大面積であるので、素子の形状を前述
した程度以下に小型化できないという課題があった。さ
らに、スパッタ時のマスク作業は多くの作業時間を必要
とするので、価格が高くなるという課題もあった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、新規
なサーミスタ素子構成により、小型化を図ると共に溶接
作業やマスク作業を不要にすることを目的にしている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の薄膜サーミスタ素子は、四隅に切断面を有
する矩形アルミナ基板と、前記矩形アルミナ基板の一方
の表面に配置された一対の厚膜電極膜と、前記一対の厚
膜電極膜と電気的に接続し、前記矩形アルミナ基板の前
記切断面に形成された一対の貫通導電性膜と、前記一対
の厚膜電極膜に積層して配置された感温抵抗体膜とから
構成されたものである。

【０００７】

【作用】本発明は上述した構成によって、矩形アルミナ
基板の四隅の切断面に、一対の厚膜電極膜と電気的に接
続した貫通導電性膜が形成されている。この貫通導電性
膜と内部リード線とは、焼結導電体で容易に接続でき
る。すなわち、貫通導電性膜が従来の厚膜電極膜の大面
積部に対応するので、リード線接続のために矩形アルミ
ナ基板の一方の表面に大面積部を形成する必要がない。
従って、その大面積部の面積に相当する小型化ができ
る。また、スパッタ時にマスク作業が不要であることも
明らかである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の薄膜サーミスタ素子の一実
施例を示す一部分解斜視図である。矩形アルミナ基板１
は四隅に切断面１１、１２、１３、１４を有する。矩形
アルミナ基板１の一方の表面に一対の厚膜電極膜２ａ、
２ｂを形成した。一対の厚膜電極膜２ａ、２ｂは、それ
ぞれ櫛形形状部２１ａ、２１ｂと接続部２３ａ、２３ｂ
から構成される。櫛形形状部２１ａ、２１ｂは、従来と
同様、主としてサーミスタ抵抗値を決め、また接続部２
３ａ、２３ｂは、後述する貫通導電性膜４ａ、４ｂと櫛
形形状部２１ａ、２１ｂを電気的に接続する役割を担
う。接続部２３ａ、２３ｂは、従来の大面積部２２ａ、
２２ｂと同様の位置に形成されるが、内部リード線接続
の役割を担っていない。従って、接続部２３ａ、２３ｂ
は、従来のような大面積を必要とせず、０．２−０．５
mm²程度の小面積で充分である。この面積は、従来の大
面積部２２ａ、２２ｂのそれに比べ、１／２−１／１０
の小面積である。この結果、従来素子は約１２mm²の面
積を必要としたが、本発明の素子は約７mm²の面積で充
分であるので、面積にして４０％以上の低減、小型化が
できる。

【０００９】次に、矩形アルミナ基板１の四隅の切断面
１１、１２、１３、１４に、厚膜電極膜２ａと電気的に
接続した貫通導電性膜４ａおよび厚膜電極膜２ｂと電気
的に接続した貫通導電性膜４ｂを形成している。図１で
は、貫通導電性膜４ａ、４ｂは、それぞれ二つの貫通導
電性膜４１ａ、４１ｂおよび４２ａ、４２ｂで構成され
る。しかし、例えば、厚膜電極膜２ａは一つの貫通導電
性膜４１ａとだけで電気的に接続されてもよい。厚膜電
極膜２ｂについても同様であるが、電気的接続の信頼性
を高める点で、上述したように、二つの貫通導電性膜に
よる接続が好ましい。一対の厚膜電極膜２ａ、２ｂおよ
び貫通導電性膜４１ａ、４２ｂが形成された後、これら
に積層してＳｉＣスパッタの感温抵抗体膜３を形成し
て、本発明の薄膜サーミスタ素子を構成している。接続
部２３ａ、２３ｂは内部リード線接続の役割を担ってい
ないので、スパッタ時のマスク作業は不要である。な
お、上述した説明では、厚膜電極膜２ａ、２ｂを形成し
た後、貫通導電性膜４ａ、４ｂを形成しているが、この
順序が逆であってもよいことは明らかである。

【００１０】内部リード線は、切断面１１、１２、１
３、１４の上に形成された貫通導電性膜４１ａ、４１
ｂ、４２ａ、４２ｂと焼結導電体で容易に接続される。
しかし、焼結導電体は高温での焼結工程により形成され
るので、感温抵抗体の特性が高温焼結工程により変化し
易い。このような場合、図２に示すような構成が望まし
い。同図は、図１に示す直線ＡＡ′で切断したときの断
面図で、貫通導電性膜４１ａ、４２ａと接続された裏面
大面積部４３ａおよび貫通導電性膜４１ｂ、４２ｂと接
続された裏面大面積部４３ｂが矩形アルミナ基板１の他
の表面に形成されている。内部リード線は、裏面大面積
部４３ａ、４３ｂで溶接により接続される。裏面大面積
部４３ａ、４３ｂは、従来の大面積部２２ａ、２２ｂと
同じ大面積を必要とするが、矩形アルミナ基板１の他の
表面に形成されるので、内部リード線接続のために素子
面積を大きくする必要のないことは明らかであろう。

【００１１】本発明の薄膜サーミスタ素子の製造法を以
下で詳述する。矩形アルミナ基板１の他の表面からリー
ド線接続用裏面大面積部電極膜４３ａ、４３ｂと貫通導
電性膜４ａ、４ｂを同一の印刷工程で印刷した後乾燥す
る。次に、矩形アルミナ基板１の一方の表面から一対の
厚膜電極膜２ａ、２ｂを印刷した後乾燥し、この後、同
一の焼成工程で厚膜電極膜と貫通導電性膜とリード線接
続用電極膜を焼成することが望ましい。印刷ペーストと
して、Ａｕペースト、Ａｕ−Ｐｔペースト、Ｐｔペース
ト、Ａｇ−Ｐｄペーストなどが用いられる。裏面大面積
部電極膜４３ａ、４３ｂ、貫通導電性膜４ａ、４ｂ、一
対の厚膜電極膜２ａ、２ｂの印刷ペーストとして、組成
や焼成温度の異なるペーストをそれぞれ用いてもよい
が、この場合、複数回の焼成工程を必要とし、工程が複
雑になる。焼成工程の簡素化のためには、裏面大面積部
電極膜４３ａ、４３ｂ、貫通導電性膜４ａ、４ｂ、一対
の厚膜電極膜２ａ、２ｂのペーストは同じ焼成温度であ
ることが望ましい。焼成工程が一回で済むからである。
しかし、焼成温度が同じでも、組成が異なる場合、焼成
膜にクラックが生じ易い。このような場合、裏面大面積
部電極膜４３ａ、４３ｂ、貫通導電性膜４ａ、４ｂ、一
対の厚膜電極膜２ａ、２ｂのペーストは同じにすること
が望ましい。

【００１２】裏面大面積部電極膜４３ａ、４３ｂ、貫通
導電性膜４ａ、４ｂ、一対の厚膜電極膜２ａ、２ｂを形
成した後、感温抵抗体膜３を一対の厚膜電極膜２ａ、２
ｂに積層して形成する。感温抵抗体膜３として、上述し
たＳｉＣスパッタ膜以外にも、複合酸化物膜、Ｓｉ膜、
Ｇｅ膜などの蒸着膜、焼成膜、スパッタ膜など種々の膜
がある。しかし、これらの感温抵抗体膜３の中でもＳｉ
Ｃスパッタ膜は優れた耐熱性を有するので、電気オーブ
ンなど調理器の温度センサ用感温抵抗体膜３として最適
である。ＳｉＣスパッタ膜は、スパッタ時の基板温度が
低くなると、抵抗値が高くなる。実用的抵抗値を得るに
は、基板温度を６００℃以上に保持する必要がある。他
方、一対の厚膜電極膜２ａ、２ｂとして、Ａｕ−Ｐｔ電
極膜が通常用いられるが、この膜の耐熱性は８００℃程
度である。このためＳｉＣスパッタ時の基板温度は８０
０℃以下が望ましい。

【００１３】

【発明の効果】以上述べて来たように、本発明によれば
次に示す効果が得られる。

【００１４】（１）接続部電極膜は、従来のような大面
積を必要とせず、従来の大面積部電極膜のそれに比べ、
１／２−１／１０の小面積にできる。

【００１５】（２）この結果、面積にして４０％以上の
低減、小型化ができる。（３）接続部電極膜はリード線接続の役割を担っていな
いので、ＳｉＣスパッタ時にマスク作業が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における薄膜サーミスタ素子
の一部分解斜視図である。

【図２】本発明の他の実施例における薄膜サーミスタ素
子の断面図である。

【図３】従来の薄膜サーミスタ素子の斜視図である。

【符号の説明】

１１、１２、１３、１４四隅の切断面２３ａ、２３ｂ接続部電極膜４ａ、４ｂ貫通導電性膜

フロントページの続き (72)発明者黄地謙三大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】四隅に切断面を有する矩形アルミナ基板
と、前記矩形アルミナ基板の一方の表面に配置された一
対の厚膜電極膜と、前記一対の厚膜電極膜と電気的に接
続し、前記矩形アルミナ基板の前記切断面に形成された
一対の貫通導電性膜と、前記一対の厚膜電極膜に積層し
て配置された感温抵抗体膜とから構成された薄膜サーミ
スタ。
【請求項２】貫通導電性膜と電気的に接続し、矩形アル
ミナ基板の他の表面にリード線接続用電極膜を形成した
請求項１記載の薄膜サーミスタ。
【請求項３】厚膜電極膜と貫通導電性膜が同じ材質であ
る請求項１記載の薄膜サーミスタ。
【請求項４】厚膜電極膜と貫通導電性膜とリード線接続
用電極膜が同じ材質である請求項２記載の薄膜サーミス
タ。
【請求項５】矩形アルミナ基板の他の表面からリード線
接続用電極膜と貫通導電性膜を同一の印刷工程で印刷し
た後乾燥する工程と、前記矩形アルミナ基板の一方の表
面から厚膜電極膜を印刷した後乾燥する工程と、同一の
焼成工程で厚膜電極膜と貫通導電性膜とリード線接続用
電極膜を焼成する工程と、感温抵抗体膜を厚膜電極膜に
積層して形成する工程とから成る薄膜サーミスタの製造
方法。
【請求項６】厚膜電極膜の焼成温度と貫通導電性膜の焼
成温度とリード線接続用電極膜の焼成温度が同じである
請求項５記載の薄膜サーミスタの製造方法。
【請求項７】感温抵抗体膜が基板温度８００℃以下で形
成された炭化ケイ素スパッタ膜である請求項５記載の薄
膜サーミスタの製造方法。