JPS63285902A - ＳｉＣ薄膜サ−ミスタの製造方法 - 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 本発明は、熱応答性に優れ、かつ高耐熱性を有する温度
センサ用感温抵抗素子を用いたＳｉ、０薄膜サーミスタ
の製造方法に関するものである。

従来の技術 温度センサには各種の感温手段があるが、金属酸化物か
らなるサーミスタ素子が一般的であって、各種分野に実
用されている。しかし、近年の用途の拡大に伴なってさ
らに温度検知範囲が広く、応答速度が速く、かつ各種環
境下における信頼度の高いものが望まれている。

このような要望に対して、比較的サーミスタ定数が低く
、耐熱性に優れる炭化−珪素のサーミスタが実用されて
きた。そして、その用途目的から熱応答性に優れる薄膜
で構成されたものが実用化されている。

従来、この種のＳｉＣ薄膜サーミスタは、第１図に示す
ような構成であった。即ち、耐熱性の絶縁基板１上にＰ
ｄ合金などからなる一対の電極２を空気中で焼成して形
成し、その電極２の一部を端子取付は部２　ａ　ｒ　　
２　ｂとする。そして、前記端子取付は部２　ａ　＋　
　２　ｂ　ｆ除いた電極２の全面に炭化珪素の感温抵抗
膜３を高周波スパッタリング法で形成している。

このようにして得られたＳｉＣ薄膜サーミスタの熱的安
定性を得るために、空気中で３５０’Ｃ〜４５０°Ｃの
温度で、１０時間〜１ｏＯ時間の熱処理をしていた。さ
らに、各種環境下から感温抵抗膜３を保護するために、
感温抵抗膜３ｆｔ被覆したガラス層４を空気中で焼成し
て形成していた。

発明が解決しようとする問題点 ところがこのような方法で得られたＳｉＣ薄膜サーミス
タは、抵抗値のバラツキが犬きく、また熱処理時の抵抗
値変化率に大きなバラツキを生じたり、サーミスタ定数
の変化も大きいなどで収率−が悪く、安定して製造する
のが困難であった。

このようなバラツキや変化の要因は、空気中で焼成や熱
処理することによって、ＳｉＣ薄膜サーミスタの感温抵
抗膜あるいは電極に酸素吸着、酸素拡散などを起こし、
サーミスタ膜−電極間に直列抵抗成分が発生したり、結
晶粒子の一部がＳｉＯ２となって膜の比抵抗を変化させ
たりすることが大きな要因であると考えられる。

本発明はこのような問題点を解決するもので、高精度・
高信頼度のＳｉＣ薄膜サーミスタを収率よ〈製造できる
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 本発明者らは前記問題点に鑑みて、ＳｉＣ薄膜サーミス
タの電極焼成工程、熱処理工程、ガラス焼成工程などの
焼成や熱処理を不活性雰囲気中で実施することによって
酸素吸着や酸素拡散など全防止し、感温抵抗膜の熱的安
定性を得るという、平易にかつ精度よく得らｎる製造方
法を実験結果から導いたものである。

作用 この方法によると抵抗値のバラツキやサーミスタ定数の
工程変化が抑制できて、精度が高く、収率のよいＳｉＣ
薄膜サーミスタが容易に製造できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。ここで、薄膜サーミスタの構成を説明する上記第１図
を用いて説明を行う。

まず、第１図に示す耐熱性の絶縁基板１には実用性を考
慮して、アルミナ純度９０チ以上のアルミナ基板を用い
た。

この基板１上にムｇ　−Ｐ　ｄ系導電ペーストヲスクリ
ーン印刷法で印刷し、１２０”Ｃで２０分間乾燥した後
、Ｎ２ガス雰囲気中で焼成して一対の櫛型電極２を形成
した。このときの昇温・降温時間を含めた全焼成時間は
６０分であった。この電極２の一部を端子取付は部２ａ
＋　　２ｂとし、その端子取付は部２ａ、２ｂｉ除いた
基板１と電極２の全面に炭化珪素の感温抵抗膜３を高周
波スパッタリング法で形成させた。この高周波スパッタ
リングの処理条件は、炭化珪素からなるターゲットを、
ムｒ雰囲気中で９時間のスパッタリングをした。こので
あった。

このようにして得られたＳｉＣ薄膜サーミスタを、Ｎ２
ガス雰囲気中で熱処理をし、ＳｉＣ薄膜サーミスタの熱
的安定性を得た。このときのＮ２ガス雰囲気中の熱処理
条件は、５５０″Ｃ〜６００　’Ｑで、保持時間（熱処
理時間）は１時間〜３時間であった。その後、さらに各
種環境下から感温抵抗膜３を保護するために、ガラス層
４で感温抵抗膜を被覆した。このガラス層４は、スクリ
ーン印刷法で感温抵抗膜を被覆し、１６０°Ｃで２０分
間乾燥した後、３５０°Ｃ〜４００″Ｃの温度でペース
トに含まれる樹脂成分などを飛散させた後、Ｎ２ガス雰
囲気中で焼成した。このガラス焼成の処理条件は、Ｎ２
雰囲気中で５４０°Ｃに昇温し、２０分間保持した。こ
のときの昇温・降温時間を含めた全焼成時間は６０分で
あった。

このようにして得たＳｉＣ薄膜サーミスタ素子を実用的
なレベルである３　００’Ｃ（ｉｎ　Ａｉｒ）の放置寿
命試験をした結果は第２図の如くであって、本発明によ
る処理を行ったもの（Ａ）は試料３０個の全てが抵抗値
（実線）、サーミスタ定数（点線）共に変化率は１％以
内であった。これに比べて比較例（従来技術）のもの（
Ｂ）の変化率は３％〜５％である。

また、熱処理工程における処理時間と抵抗値変化の関係
は第３図の如くであって、本発明による処理を行ったも
の（Ａ）は、比較例（従来技術）に比べて短時間の処理
で、極めてバラツキの小さいものが得られた。

尚、実施例における不活性雰囲気は、Ｎ２　ガスの例を
詳述したが、本発明者らは人ｒガスにおいても同等の効
果を得ている。これは酸素を遮断して各工程を熱処理す
るという本発明の手段から当然の結果であって、他のガ
スであっても同等の効果が得られることは容易に理解で
きる。

発明の効果 以上詳述した通シ、本発明によれば抵抗値バラツキやサ
ーミスタ定数の工程変化の極めて小さい高精度、高信頼
度のＳｉＣ薄膜サーミスタを収率よく製造できるもので
、その工業的価値は犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例あるいは従来の技術で薄膜サ
ーミスタの構成全説明するための一部切欠斜視図、第２
図は本発明方法と従来方法により得られた５ｉＣｉ薄膜
サーミスタの３００°Ｃ放置寿命試験結果を表わした特
性説明図、第３図は同じく熱処理工程におけるサーミス
タ抵抗値変化率を表わした特性説明図である。 １・・・・・・耐熱性の絶縁基板、２・・・・・・電極
、２１゜２ｂ・・・・・・端子取出し部、３・・・・・
・感温抵抗膜、４・・・・・・ガラス層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１−
絶縁基板 ２−−一電糧 ２ａ、２ｂ　−−−２ｍ”子坂出し１琶３−−−鳳濫抵
祝膜 ４−　ガラス層 第　ｆｉｌｍ 第２図 Ａ−一一実禽例 Ｂ−一一犠釆例 （％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐熱性の絶縁基板上に一対の電極を不活性雰囲気中で焼
   成して形成する工程と、前記電極の一部を端子取付け部
   とし、その端子取付け部を除いた全面にＳｉＣ感温抵抗
   膜を高周波スパッタリング法で形成する工程と、前記Ｓ
   ｉＣ感温抵抗膜を不活性雰囲気中で熱処理する工程と、
   さらに前記ＳｉＣ感温抵抗膜を被覆するガラス層を不活
   性雰囲気で焼成して形成する工程を含むＳｉＣ薄膜サー
   ミスタの製造方法。