JPH0661012A - 薄膜サーミスタ - Google Patents
薄膜サーミスタInfo
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Abstract
度特性を損なうことなく、熱サイクル試験後においても
長期間安定した特性を得ることができるとともに、所望
の抵抗値を容易に得ることができ、半田付け時の耐熱性
にも優れたものを提供することを目的とする。 【構成】 セラミックス基板12と、このセラミックス
基板12に設けた絶縁被膜13と、この絶縁被膜13の
上に設けた第1の感熱膜14と、セラミックス基板12
に設けた金属下地層15A,15Bと、第1の感熱膜1
4の上に一部を対向させ、金属下地層15A,15Bの
上に接続パッド部16a,16bを設けた電極膜16
A,16Bと、この電極膜16A,16Bの一部を挟み
込むように第1の感熱膜14の上に設けた少なくとも第
1の感熱膜14よりも厚い第2の感熱膜17とで構成す
る。
Description
するものである。
す説明図、図4は図3に示した薄膜サーミスタのA−A
線による断面図である。図3または図4において、1は
薄膜サーミスタを示し、アルミナ、ステアタイトなどの
セラミックスで構成したセラミックス基板2と、このセ
ラミックス基板2上にクロム(Cr)−金(Au)、ク
ロム−銅(Cu)、白金(Pt)などの多層薄膜で形成
した多数の対向櫛歯状部3a1 ,3b1 およびこの対向
櫛歯状部3a1 ,3b1 に連なる接続パッド部3a2 ,
3b2 からなる電極3A,3Bと、この電極3A,3B
の対向櫛歯状部3a1 ,3b1 を覆うように炭化ケイ素
(SiC)あるいはマンガン(Mn)、ニッケル(N
i)、コバルト(Co)、鉄(Fe)などの複合酸化物
薄膜をスパッタリング蒸着によって形成した感熱膜4と
で構成されている。5A,5Bは電極3A,3Bの接続
パッド部3a2 ,3b2 にそれぞれ電気的および機械的
に接続された引き出し線、6は必要に応じて感熱膜4上
に形成する保護膜を示す。
従来の一般のサーミスタにない優れた熱応答特性、ばら
つきの小さい抵抗値および抵抗温度特性を有し、量産性
が高いので、電極3A,3Bの接続パッド部3a2 ,3
b2 に引き出し線5A,5Bを接続し、用途に応じて種
々のホルダに取り付けたり、あるいは種々の形状にアッ
センブリすることにより、温度センサとして各種の電子
機器や家電製品に多数用いられている。そこで、温度セ
ンサに用いられる薄膜サーミスタ1は、長期間熱ストレ
スを受けても安定した特性を有することが信頼性の面か
ら重要になってくる。
薄膜サーミスタ1は、40℃と200℃との温度サイク
ルで熱ストレス試験を行なうと、熱ストレス試験後(5
00時間後)の抵抗値が初期値に対して5%以上変動す
るという不都合があった。このように抵抗値が5%以上
変動する原因は、図4に示すように、セラミックス基板
2の上に電極3A,3Bを設けた構造であるため、セラ
ミックス基板2の熱膨張率と電極3A,3Bの熱膨張率
との違いにより、セラミックス基板2と電極3A,3B
との接触状態が温度(熱)サイクルによって変化し、場
合によっては電極3A,3Bがセラミックス基板2から
剥離することに起因するものと考えられる。
ックス基板2に感熱膜4が接触している構造であるた
め、製造工程中に高温で熱処理を施すと、感熱膜4を構
成する材料組成の一部がセラミックス基板2の中に熱拡
散することにより、感熱膜4の組成が変動し、熱処理後
の抵抗値のばらつきが大きくなり、特性が満足できるも
のではなかった。さらに、電極3A,3Bの接続パッド
部3a2 ,3b2 に引き出し線5A,5Bを半田接続す
る場合、局部的加熱によって電極3A,3Bがセラミッ
クス基板2から剥離するなどの不都合があった。
するためになされたもので、熱応答特性、抵抗温度特性
を損なうことなく、熱サイクル試験後においても長期間
安定した特性を得ることができるとともに、所望の抵抗
値を容易に得ることができ、半田付け時の耐熱性にも優
れた薄膜サーミスタを提供するものである。
る薄膜サーミスタは、セラミックス基板と、このセラミ
ックス基板の一主表面に設けた絶縁被膜と、この絶縁被
膜の上に設けた第1の感熱膜と、この第1の感熱膜の上
に一部を対向させ、セラミックス基板の一主表面に接続
パッド部を設けた一対の電極膜と、この一対の電極膜の
一部を挟み込むように第1の感熱膜の上に設けた少なく
とも第1の感熱膜よりも厚い第2の感熱膜とを備えたも
のである。そして、第2の発明にかかる薄膜サーミスタ
は、第1の発明の薄膜サーミスタにおいて、セラミック
ス基板の一主表面と一対の電極膜の接続パッド部との間
に金属下地層を設けたものである。
クス基板と感熱膜との間に絶縁被膜を設けたので、感熱
膜を構成する酸化物が絶縁被膜によってセラミックス基
板に熱拡散しなくなる。また、第1の感熱膜と第2の感
熱膜との間に一対の電極膜の一部を埋設させて設けたの
で、埋設されている一対の電極膜は周囲の環境に影響さ
れなくなる。さらに、セラミック基板と一対の電極膜の
接続パッド部との間に金属下地層を設けたので、リード
線などの引き出し線を接続パッド部に接続する加熱処理
を施しても、接続パッド部の剥離が発生しなくなる。
する。図1はこの発明の一実施例である薄膜サーミスタ
の構成を示す説明図、図2(a)〜(d)は図1に示し
た薄膜サーミスタの製造工程を示す図1のB−B線によ
る断面図である。図1または図2において、11は薄膜
サーミスタを示し、セラミックス基板12と、このセラ
ミックス基板12の上に形成した絶縁被膜13と、この
絶縁被膜13の上に形成した第1の感熱膜14と、セラ
ミックス基板12の上に絶縁被膜13および第1の感熱
膜14から離して形成した金属下地層15A,15B
と、第1の感熱膜14の上で一部が対向し、金属下地層
15A,15Bの上に接続パッド部16a,16bが位
置するように形成した電極膜16A,16Bと、この電
極膜16A,16Bの一部を挟み込むように第1の感熱
膜14の上に設けた第2の感熱膜17とで構成されてい
る。18は耐蝕性被膜を示し、必要に応じて第2の感熱
膜17を覆うように設けられる。
〜(d)に基づいて説明する。なお、説明の都合上、製
造途中のものと、最終構成部分とは、同一符号を用いて
説明する。まず、アルミナ、石英、ムライト、ステアタ
イトなどのセラミックスで構成したセラミックス基板1
2の一主表面に、図2(a)に示すように、スパッタ
法、プラズマCVD法などによって二酸化ケイ素(Si
O2 )、窒化ケイ素(Si3N4 )などの厚さが0.1μ
m〜1.0μmの絶縁被膜13を形成した後、この絶縁被
膜13の上にスパッタ法などによって厚さが0.1μm〜
0.5μmの第1の感熱膜14を形成する。
1の感熱膜14を形成した後、500℃〜1000℃の
温度で1時間〜5時間の熱処理を行なう。なお、このよ
うに絶縁被膜13および第1の感熱膜14を形成すると
きは、セラミックス基板12の温度を200℃〜500
℃に加熱しておくことが好ましい。ここで、第1の感熱
膜14はマンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、コバル
ト(Co)、鉄(Fe)などからなる複合酸化物の焼結
体をターゲットとし、スパッタ圧力が0.2Pa〜0.7P
aで、セラミックス基板12の温度が200℃〜500
℃の条件でスパッタリングを行なって形成する。
ッチング法によって絶縁被膜13および第1の感熱膜1
4の不要部分を除去する。そして、リード線などの引き
出し線を接続するための電極膜16A,16Bの接続パ
ッド部16a,16bに相当する部分Ta,Tbにセラ
ミックス基板12と電極膜16A,16Bとの密着性を
よくするためにケイ素(Si)、チタン(Ti)、モリ
ブデン(Mo)、クロム(Cr)、アルミニウム(A
l)の少なくとも一種以上からなる金属下地層15A,
15Bを形成する。
16A,16Bを形成する。次に、図2(d)に示すよ
うに、第1の感熱膜14を形成した複合酸化物で第2の
感熱膜17をスパッタリングおよびフォトエッチング法
によって前述した条件と同じ条件で0.1μm〜2.0μm
の厚さに形成する。そして、第2の感熱膜17を形成し
た後、500℃〜1000℃の温度で1時間〜5時間の
熱処理を行なう。次に、必要に応じて二酸化ケイ素(S
iO2 )、窒化ケイ素(Si3 N4 )などの耐蝕性被膜
18を形成する。
タ11は、40℃と200℃との温度(熱)サイクル試
験を1万回行ない、試験前の抵抗値に対する変化率を調
べた結果、抵抗値の変化率は+0.7%であった。また、
薄膜サーミスタ11を260℃±5℃の半田槽に5秒間
浸漬し、浸漬の前後の抵抗値の変化率を調べた結果、+
0.2 %で、電極膜16A,16Bの剥離がなかった。
ーミスタ11に分割したチップの状態について説明した
が、実際には一枚の基板上に多数の薄膜サーミスタ11
を一度にパターン形成し、最後に個々の薄膜サーミスタ
11に分割して完成するものである。また、電極膜16
A,16Bの形状は、実施例で示した形状の他、櫛歯形
状であってもよいことは言うまでもない。
の感熱膜14の後に形成する例で説明したが、絶縁被膜
12の形成前に形成してもよい。そして、第1および第
2の感熱膜14,17を複合酸化物として説明したが、
マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、コバルト(C
o)、鉄(Fe)の単体の酸化物、または2種以上の複
合酸化物であってもよい。また、金属下地層15A,1
5Bを設けた例で説明したが、この金属下地層15A,
15Bを設けなくともよい。さらに、第1および第2の
感熱膜14,17の膜厚は、上記した実施例に限定され
るものでなく、所望の抵抗値によって変わるものであ
る。
ラミックス基板と感熱膜との間に絶縁被膜を設けたの
で、感熱膜を構成する酸化物が絶縁被膜によってセラミ
ックス基板に熱拡散しなくなるため、熱応答特性、抵抗
温度特性を損なうことなく所望の抵抗値を容易に得るこ
とができる。また、第1の感熱膜と第2の感熱膜との間
に一対の電極膜の一部を埋設させて設けたので、埋設さ
れている一対の電極膜は周囲の環境に影響されなくなる
ため、熱サイクル試験後においても長期間安定した特性
を得ることができる。
基板と一対の電極膜の接続パッド部との間に金属下地層
を設けたので、リード線などの引き出し線を接続パッド
部に接続する加熱処理を施しても、接続パッド部の剥離
を防止することができる。
成を示す説明図である。
の製造工程を示す図1のB−B線による断面図である。
る。
断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 セラミックス基板と、 このセラミックス基板の一主表面に設けた絶縁被膜と、 この絶縁被膜の上に設けた第1の感熱膜と、 この第1の感熱膜の上に一部を対向させ、前記セラミッ
クス基板の一主表面に接続パッド部を設けた一対の電極
膜と、 この一対の電極膜の一部を挟み込むように前記第1の感
熱膜の上に設けた少なくとも前記第1の感熱膜よりも厚
い第2の感熱膜と、からなる薄膜サーミスタ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の薄膜サーミスタにおい
て、 前記セラミックス基板の一主表面と前記一対の電極膜の
接続パッド部との間に金属下地層を設けた、ことを特徴
とする薄膜サーミスタ。
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---|---|---|---|
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- 1992-08-11 JP JP21391192A patent/JP3312752B2/ja not_active Expired - Fee Related
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