JPS6359083B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は特に薄膜の感熱層で構成した高感度の
温度センサに関する。

従来の技術 従来、温度センサとして、金属酸化物の焼結体
からなる感熱体で構成したサーミスタが用いられ
ている。これらのサーミスタは、精度が低い上
に、熱応答速度が遅いという欠点をもつている。
この欠点を除去するため、感熱体を熱容量の小さ
い薄膜で構成することが試みられている。

発明が解決しようとする課題 しかし、薄膜はガラス板等の絶縁基板上に付着
させなければならないため、特性精度を高めるこ
とができても感熱体自体の熱容量は従来の焼結体
のそれよりも、小さくできず、結果として熱応答
速度は従来品に比べて必ずしも速くない。

本発明は、薄膜のもつ精度が高く、熱容量が小
さいという二つの特性を活かした、新しい温度セ
ンサを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、孔を有す
る板状の支持基体と、この支持基体上に形成され
た薄膜感熱体とを有し、前記薄膜感熱体と前記支
持基体との間に、前記孔部を含めて耐蝕性保護層
を介在させ、前記薄膜感熱体を鉄酸化物、ニツケ
ル酸化物、マンガン−ニツケル酸化物、マンガン
−ニツケル−コバルト酸化物、バナジウム酸化
物、ゲルマニウム、シリコン、ニオブ酸リシウ
ム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウ
ム、タンタル酸リシウム、ならびにチタン酸鉛の
うちの少なくとも一種で構成し、前記支持基体を
シリコン、ソーダガラス、ならびに硼珪酸ガラス
のうちの少なくとも一種で構成し、かつ前記保護
層を石英、シリコンカーバイトならびに白金のう
ちの少なくとも一種で構成したものである。

作 用 本発明は上記手段により、支持基体による影響
をきわめて小さくすることができ、熱応答特性を
高めることができる。

また耐蝕性保護層によつて加工工程における薄
膜感熱体への損傷を防止することができ、薄膜の
もつ精度を保つことができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

第１図はその基本的な構造を示す。同図におい
て、１は絶縁体もしくは高抵抗の支持基体、２は
薄膜感熱体であり、この支持基体１と薄膜感熱体
２との間に耐蝕性の保護層５が設けられている。
ここでもつとも特徴的なことは、支持基体１に孔
３が設けられており、この部分において薄膜感熱
体２からなる感熱部が構成されていることであ
る。

このように、感熱部分を薄膜感熱体で構成する
と、支持基体による影響が無視でき、温度検出感
度がいちじるしく増大する。

薄膜感熱体材料としては、白金、イリジウム、
ロジウム、あるいはこれらの合金のような耐蝕性
の金属薄膜、あるいは、鉄酸化物、ニツケル酸化
物、マンガン−コバルト酸化物、マンガン−ニツ
ケル−コバルト酸化物、バナジウム酸化物等の酸
化物半導体の薄膜、あるいは、シリコン炭化物、
チタン炭化物あるいはバナジウム炭化物等の炭化
物等の炭化物半導体の薄膜、タンタル窒化物ある
いはチタン窒化物等の窒化物半導体薄膜、セレン
化錫等のセレン化合物半導体薄膜、または、ゲル
マニウムもしくはシリコン等の単体元素半導体薄
膜を用い、これらの電気抵抗の温度変化を検知し
て温度検知する。この場合、電気抵抗を検出する
ため、薄膜感熱体２の表面あるいは裏面に通常一
対の電極を設ける。薄膜感熱体２は、支持基体１
の孔３の部分では薄膜のみであるから、例えば周
囲温度変化に対して、薄膜感熱体２はこの部分で
敏感に温度変化を抵抗値変化として情報を与え
る。

特に、遠方の物体から放射される赤外線を検出
する場合、この構造の温度センサは効果的で、例
えばその検出感度は、通常の支持板上には付着さ
せた薄膜感熱体の10〜100倍であることを、実験
により確認している。この高い検出感度は、支持
板を用いる通常の薄膜感熱体では支持板の厚みが
薄くても50〜100μｍであるのに対して、本発明
では、感熱体が0.5〜1μｍ程度の厚みで構成でき
ることによる。従来の支持板を用いる薄膜感熱体
でも、支持板の厚みを薄くすると、本発明の温度
センサと同等の効果が得られるように考えられる
が、支持板が50μｍ以下になると、薄膜感熱体の
内部応力により、しばしば支持板等が曲がり、実
用にならない。

発明者らは第１図に示した構造の温度センサに
おいて、加工性、機械的な強度等の点から、支持
基体１の材料として、シリコン、石英、ガラス
（ソーダガラス、硼珪酸ガラス等）、アルミナ、ホ
ルステライト、ステアタイト等が適当であること
を確認した。この場合、支持基体は、厚さ0.3〜
１mm程度の板状であることが実用的である。

さらに発明者らは、薄膜感熱体として、誘電体
の薄膜を用い、静電容量の温度変化を提出する
と、高感度の温度センサが実現できることを発見
した。

この場合、誘電率の温度変化の大きい強誘電体
の薄膜が有効であり、とりわけ、非晶質構造のニ
ブ酸リシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン
酸バリウム、タンタル酸リシウム、チタン酸鉛等
の強誘電体で有用である。

なお、耐蝕性の保護層５は、その厚みが数ミク
ロン程度で均質な膜であることが望ましい。この
構成をとる場合、例えば、薄膜感熱体を鉄酸化
物、ニツケル酸化物、マンガン−コバルト酸化
物、マンガン−ニツケル−コバルト酸化物あるい
はバナジウム酸化物等の金属酸化物等の金属酸化
物半導体、ゲルマニウムあるいはシリコン等の単
体元素半導体、ニオブ酸リシウム、チタン酸スト
ロンチウム、チタン酸バリウム、タンタル酸リシ
ウム、あるいはチタン酸鉛等の強誘電体の非晶質
体で構成し、支持基体をシリコン、ソーダガラ
ス、硼珪酸ガラス等で構成し、かつ保護層を石
英、シリコンカーバイト、あるいは白金等で構成
するとよい。

第２図は本発明の温度センサの基本的な加工工
程を示す。まず、支持基体１上に耐蝕性保護層５
を設け、さらにその上に薄膜感熱体２を付着させ
る（図Ａ）。そして、支持基体１の感熱体付着面
とは反対側の面上に、孔３を設けるべき部分を除
いて、耐蝕層４を設ける（図Ｂ）。次に、支持基
体１の腐蝕剤を用いて、耐蝕層４の付着面側から
支持基体１をエツチする（図Ｃ）。このとき、薄
膜感熱体２を残し、所望の孔３をあける。

最後に耐蝕層４を除去すると、本発明の温度セ
ンサの基本構造が形成される（図Ｄ）。

上述の加工工程において、支持基体のエツチン
グ処理をするときに、薄膜感熱体２と支持基体１
との間に耐蝕性の保護層５が設けられているため
に薄膜感熱体の裏面の損傷を防止することができ
る。

発明の効果 本発明は、以上の説明から明らかなように精度
が高く熱容量の小さい温度センサを提供できる。

また耐蝕性保護層によつて、加工工程における
薄膜感熱体への損傷を防止でき、薄膜のもつ精度
を確実に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による温度センサの
基本的な構造を示す断面図、第２図はその製造工
程の一例を示す図である。 １……支持基体、２……薄膜感熱体、３……
孔、５……耐蝕性保護層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 孔を有する板状の支持基体と、この支持基体
   上に形成された薄膜感熱体とを有し、前記薄膜感
   熱体と前記支持基体との間に、前記孔部を含めて
   耐蝕性保護層を介在させ、前記薄膜感熱体を鉄酸
   化物、ニツケル酸化物、マンガン−ニツケル酸化
   物、マンガン−ニツケル−コバルト酸化物、バナ
   ジウム酸化物、ゲルマニウム、シリコン、ニオブ
   酸リシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸
   バリウム、タンタル酸リシウム、ならびにチタン
   酸鉛のうちの少なくとも一種で構成し、前記支持
   基体をシリコン、ソーダガラス、ならびに硼珪酸
   ガラスのうちの少なくとも一種で構成し、かつ前
   記保護層を石英、シリコンカーバイトならびに白
   金のうちの少なくとも一種で構成してなることを
   特徴とする温度センサ。