TW535172B - Thermistor and method of manufacture - Google Patents
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Description
535172 A7 ____ B7_____ 五、發明說明(/ ) [發明領域] 本發明係關於一種用於溫度測量、控制及/或溫度補償 之熱敏電阻與一種用於製造該種熱敏電阻之方法。尤其是 ,本發明係針對一種具有多層電極金屬之熱敏電阻。 [發明背景] 熱敏電阻(熱靈敏電阻)係陶瓷半導體,其隨著於溫度 的對應變化而表現出於電阻之大的變化。因爲其靈敏度、 準確度、與穩定度,熱敏電阻係通常被接受作爲對於包括 溫度測量、補償、與控制之諸多應用的最爲有利之感測器 。熱敏電阻係廣泛運用於商用消費性電子產品、汽車、工 業、與醫療電子應用、食品管理與處理、通訊與儀表、電 腦、軍事與太空、以及硏究與開發。熱敏電阻之某些實際 用途包括液體位準測量、照相、溫度計、靜脈導管、血液 分析、心肌探針、自動氣候控制、燃料位準/溫度、用於諸 如空調、煮咖啡機之家用電器的溫度感測器、以及諸如空 氣、土壤、液體溫度探針之資料記錄日誌應用。熱敏電阻 之於攜帶式電話、汽車電話、石英振盪器與收發器之運用 係持續擴展中。 熱敏電阻之最爲重要的特性係極高的電阻溫度係數以 及精密的電阻對(VS.)溫度特性。於一操作溫度範圍,對於 溫度變化之靈敏度係可造成一熱敏電阻的電阻變化爲千萬 比一。先前技藝之小尺寸、方形結構的晶片式(chip)熱敏電 阻係可爲披覆或未披覆者、具引線或不具引線之實施例, 具有攝氏-80度至攝氏300度之操作溫度範圍,且電阻範 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 »· 535172 A7 ______B7__ 五、發明說明(』) 圍爲自0.5歐姆至40百萬歐姆。 一個正溫度係數(PTC,positive temperature coefficient) 熱敏電阻之導電性係隨著溫度增高而增高。PTC熱敏電阻 係在一特定溫度時而從一低電阻所切換至一高電阻狀態。 其係廣泛運用作爲自攝氏-80度至攝氏300度、0.5歐姆至 40百萬歐姆之限流器。反之,一個負溫度係數(NTC, negative temperature coefficient)熱敏電阻之導電性係隨著 溫度增高而降低。NTC熱敏電阻係運用以感測自攝氏-80 度至攝氏300度之溫度,具有在攝氏25度之標稱電阻爲自 0.5歐姆至40百萬歐姆。因此,其具有一大溫度係數之電 阻以及一寬廣範圍之電阻値。其係亦可利用於直徑爲3毫 米至直徑爲22毫米之寬廣尺寸範圍的可適應形狀與尺寸, 以針對種種機械環境。對於NTC熱敏電阻之典型應用包括 風扇控制、溫度感測、電路保護以及溫度控制。當遠距感 測爲所需時、小尺寸爲期望時、或者小溫度差異係須測量 時’ NTC熱敏電阻係選取。 運用於溫度測量與補償之NTC熱敏電阻係通常由種種 組成物所作成,該等組成物包括錳、鎳、鈷、銅、鐵、與 其他金屬之氧化物,以構成一陶瓷半導體材料。熱敏電阻 係可構成爲珠(bead)、碟、桿、晶片或薄片結構之不同形 狀。薄片形式熱敏電阻係純爲晶片式熱敏電阻之一種尺寸 較小許多者。晶圓熱敏電阻係藉著構成薄層材料所產生, 薄層材料包括錳、鎳之氧化物與其他氧化物的粉末,其係 以黏合劑所結合。該材料係於昇高之溫度所燒結,覆以一 4 表纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ .線 535172 A7 __ B7_____ 五、發明說明〇 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 導電金屬組成物,並接著切割至適當尺寸。引線係藉著焊 接所附接。該等單元係最後以環氧或其他電氣絕緣材料所 披覆,以供最終之保護與穩定化。如第1圖所示之一種典 型的先前技藝熱敏電阻元件係代表一種晶片式熱敏電阻, 其係由金屬氧化物之燒結粉末1所構成,電極2與3係沉 積於金屬氧化物之燒結粉末1。 明確而言,當先前技藝的熱敏電阻係運用操作在介於 攝氏200度與攝氏380度之間且停留(dwell)時間範圍自5 秒鐘至3分鐘之製程以高溫焊料而附接至基板(第1圖之表 面安裝結構)或至引線(第2圖之離散構件結構),其電阻移 轉(shift)在可允許的指定電阻容許度(典型爲2-5%)之外。 此舉係造成其中組裝有該熱敏電阻之一個有缺點或有缺陷 的最終產品或子組件。 先前技藝的熱敏電阻之此等電阻移轉係已經被發現爲 由~種稱爲瀝濾(溶浸)(leaching)之現象所引起,該種現象 係發生於焊接製程時。因爲相較於其與電極之玻璃原料或 無玻璃原料黏合劑之接合,於電極中之金屬具有對於熔融 焊料之較高親和力(affinity),瀝濾係發生。隨著熱敏電阻 電極係正焊接,該金屬係自其與電極之玻璃原料或無玻璃 原料黏合劑之接合而釋放並且係吸收至熔融焊料。結果, 熱敏電阻之電阻係自其在焊接製程前之原始値而增加。換 言之,構成外電極之金屬元件係將歸因於焊料瀝濾而受到 傷害(折衷)。 熱敏電阻厚膜電極之瀝濾率係取決於電極材料型式以 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 535172 A7 _____Β7 _ 五、發明說明(4 ) 及該熱敏電阻所暴露至之焊接製程的溫度與持續時間。典 型而言,暴露先前技藝之熱敏電阻至溫度在攝氏200度以 上的熔融焊料達延長時間期間(大於5秒鐘)係並非厚膜電 極製造者所樂見,由於電極的劣化係在此溫度以上與超過 此時間而爲增高較迅速。除了於電阻之移轉,瀝濾係引起 焊料-電極與電極-半導體之接合的劣化。弱化的接合係可 造成具有大爲降低穩定度與可靠度之熱敏電阻。 相較於其他的電極材料,厚膜Pt (鉑)電極係已經被發 現爲抗拒於瀝濾情形。然而,厚膜Pt電極之高成本係使得 該種先前技藝的熱敏電阻並非爲成本有效以製造。此外, 欲運用熱音波(thermo-sonic)或等效的線球接合(wire ball bonding)製程以接合Au (金)線至厚膜Pt電極係較爲困難。 此外,具有厚膜Ag (銀)或PdAg (鈀銀)電極之先前技 藝的熱敏電阻係並非常用於其需有運用熱音波或等效的線 球接合製程所欲接合之0.001” OD金線(或等效者)的混合 式微電路應用,因爲此等電極係可能並非於長時間爲可靠 〇 運用二層薄膜電極之一種熱敏電阻元件係已經描述於 先前技藝(美國專利第4,712,〇85號)。其他的先前技藝(美 國專利第6,008,717號)描述一種熱敏電阻,其中一個較短 的內電極與一個較長的內電極之一對電極係相互對立於彼 此並且由一間隙所分離。然而,此先前技藝係並未解決前 文所述之瀝濾問題。 [發明槪論] 6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線 535172 A7 ________B7^_______ 五、發明說明(十) 基於上述,本發明之一個目的係提出一種成本有效之 熱敏電阻’其電極具有高度之焊料瀝濾阻力且能夠承受操 作在溫度爲典型介於攝氏200度與攝氏380度之間且停留 時間爲典型介於5秒鐘與3分鐘之間的焊接製程。 本發明之另一個目的係提出一種熱敏電阻之製造,該 熱敏電阻具有抗瀝瀘之電極,允許運用較高溫的焊料或者 低熱傳導組成以附接引線,藉以提高相較於先前技藝所達 成者之最大操作溫度可能性。 此等與其他目的係由本發明所達成,本發明係針對一 種熱敏電阻,其具有一個半導體本體,且一第一電極層係 由半導體本體之相對表面所朝外沉積。該第一層具有厚度 爲不小於約5微米,且係由可爲任何適合的導電金屬之一 電極材料所構成。第二電極層係由該第一層所朝外沉積, 且具有厚度爲不大於約5微米。該第二層係由其可爲任何 活性(reactive)金屬之一電極材料所構成。第三電極層 係由該第二層所朝外沉積,且具有厚度較佳爲不大於約5 微米。該第三層係由可爲任何“障壁(bairier)”金屬之一電 極材料所構成。其爲可選擇式的第四層係視欲接合至其的 電氣接點而定’係由可與供接合至其的電氣接點及/或機構 爲相容之一電極材料所構成,由該第三層所朝外,且較佳 爲具有厚度爲不大於約5微米。諸層之各者係皆與其他層 以及半導體本體爲電氣接觸。 針對此揭示內容之目的,金屬係視爲任何金屬、金屬 之組合或者金屬合金。“活性”金屬係視作其爲於某階層 7 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---訂---------線 »· 535172 A7 ______B7______ 五、發明說明(έ> ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 與一相鄰金屬所反應以提供改良接合之金屬(包括任何組合 或合金)。“障壁”金屬係視作其爲抵抗瀝濾(即在高溫條 件下之金屬移轉至焊料)之金屬(包括任何組合或合金),使 得其可適合用於高溫焊接製程,藉以防止在其下方之諸層 的劣化。 本發明係可運用由此技藝中所習知的任何適合製程所 得出的任何型式半導體,其包括但不受限於碟形、桿形、 晶片式與薄片狀(flake)之半導體。本發明係可應用至PTC 或NTC半導體。 --線- 本發明之用於製造熱敏電阻的方法係包括施加第一層 至半導體本體,藉著任何習知方式。隨後諸層係接著由第 一層所朝外沉積,使得活性層係自第一層所朝外而且障壁 層係自該活性層所朝外。若電氣接點係可接合至障壁層, 則無須考慮附加層。然而,若接點係與障壁金屬爲不相容 ’一可選擇式的第四層係施加於障壁層。金屬之選取係視 欲用以附接該熱敏電阻之片接合(die bonding)及/或線接合 (wire bonding)材料型式而定。 由本發明所授與之抗瀝濾性質的結果爲,在附接熱敏 電阻至基板所運用的焊接製程期間內與之後,該種熱敏電 阻係均展現出相較於先前技藝所達成者之較大許多的穩定 度與可靠度。舉例而言,在相同條件下以及運用相同的片 接合及/或線接合技術與如同針對先前技藝所前述之製程, 附接至一電氣接點之本發明的一種熱敏電阻元件係顯示其 電阻移轉爲小於1%,相較於對於具有厚膜Au電極之先前 8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐) 535172 A7 B7____ 五、發明說明(7 ) 技藝的一熱敏電阻其電阻移轉爲6%至20%。 [圖式簡單說明] 隨附圖式係僅欲說明本發明之一或多個較佳實施例’ 而絲毫不會以任何方式限制本發明’圖式中之相同參考符 號係代表相同部件。 第1A圖係先前技藝之一熱敏電阻元件的平面圖。 第1B圖係第1A圖之熱敏電阻元件的橫截面正視圖。 第2A圖係先前技藝第二種結構之一熱敏電阻元件的 橫截面平面圖。 第2B圖係第2A圖之熱敏電阻元件的橫截面正視圖。 第3A圖係本發明一個較佳實施例之一熱敏電阻元件 的平面圖。 第3B圖係第3A圖之熱敏電阻元件的橫截面正視圖。 第3C圖係第3B圖之熱敏電阻元件的放大部分橫截面 圖。 第4A圖係一熱敏電阻的橫截面平面圖,其運用第3A-C圖之一熱敏電阻元件的較佳實施例。 第4B圖係第4A圖之熱敏電阻的橫截面正視圖。 第4C圖係第4B圖之熱敏電阻元件的放大部分橫截面 圖。 第5A圖係本發明之另一熱敏電阻的立體圖,說明介 於熱敏電阻元件的底部電極與一電路基板的一接觸墊之間 的焊接。 第5B圖係第5A圖之熱敏電阻之一頂角的放大部分橫 9 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂---------線 0 535172 A7 _B7_ 五、發明說明(f ) 截面圖。 第5C圖係第5B圖之熱敏電阻元件的放大部分橫截面 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖。 第5D圖係第5A圖之熱敏電阻的右側立體圖。 第5E圖係第5D圖之熱敏電阻元件的放大部分橫截面 圖。 [主要符號說明] 1金屬氧化物之燒結粉末 2、3電極 11陶瓷半導體本體(晶圓) 12a、13a第一層金屬電極材料 12b、13b第二層金屬電極材料 12c、13c第三層金屬電極材料 12d、13d第四層金屬電極材料 24、25引線 26焊料 27絕緣披覆材料 31基板接點或墊 32焊料 3 3金線 34基板墊 42、43本體11之相對側 1〇〇熱敏電阻元件 [較佳實施例詳細說明] 10 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 535172 A7 ------B7 ____ 五、發明說明(?) 如圖所示,且尤其是第3A-C圖,本發明之較佳實施 例係包含一陶瓷半導體本體11,其包含相對側42與43, 並包括一或多個金屬氧化物。其包含一導電金屬且具有厚 度爲不小於5微米之一第一層金屬電極材料12a與13a係 沉積於相對側42與43之各側上。一第二層金屬電極材料 12b與13b係沉積於第一層12a與13a之上,且隨後一第 二層金屬電極材料12c與13c係沉積於第二層12b與13b 之上。可選擇而言,一第四層金屬電極材料12d與13d係 沉積於第三層12c與13c之上。 一電氣接點係附接至半導體本體上之外電極層,以供 本發明熱敏電阻之施加。供接合至外熱敏電阻電極層之此 電氣接點與機構係決定是否運用第四層12d與13d以及第 四層之組成。 本發明之熱敏電阻100係可由任何適合的半導體本體 所形成,且較佳爲一種陶瓷半導體。 諸多不同方式係存在以製造用於熱敏電阻之半導體本 體。只要運用適當的陶瓷處理技術,本發明係可應用至由 此技藝中所習知之任何方法而作成的半導體本體,習知方 法係諸如捲帶鑄造法(tape casting)、壓模法(pressing)、擠 壓法(extrusion)、射出成型法(injection molding)或者其他 適合方法。半導體本體11係可爲薄片、碟、桿、晶片或任 何適合的變化或形狀者。 第一層金屬電極材料12a與13a係可爲任何適合的導 電金屬或合金。較佳而言,Ag (銀)、Pt (鉑)、Pd (鈀)、An 11 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I I I I ^ -----I--- 535172 A7 _ - __JB7_____ 五、發明說明(,,) (金)、或其任何組合並結合一玻璃原料(frit)或者非玻璃原 料(fritless)黏合劑係運用作爲第一層材料。第一層12a與 13a係較佳爲藉著噴射(spraying)而施加至晶圓η。然而, 其可藉著網印(screening)、塗抹(painting)、刷拭(brushing) 、旋轉披覆(spin coating)、浸染(dipping)或者其他已知或 曰後開發之方式。第一層之厚度係不小於約5微米(1微米 = 1CT6米),較佳約爲自10至40微米,且最佳爲25微米。 因此,其係視爲一 “厚”膜層。 第二電極層12b與13b係最佳爲藉著諸如電鍍法或汽 相沉積法之任何適合的技術而沉積於第一厚層12a與13a ,且最佳爲藉著物理汽相沉積法(PVD,physical vap()I· deposition)。第二電極材料係可爲諸如Ti (鈦)、V (釩)、Cr (鉻)、Zr (錯)、Nb (鈮)、或Tc (鐯)之任何“活性(reactive) ”金屬,其並未構成與厚膜基底電極之一脆性金屬間 (intermetallic)介面。第二層12b與13b以及第三層12c與 13c與選擇式之第四層12d與13d係大於0·01微米且小於 約5微米。因此,較佳的附加層係視爲“薄”膜層。 針對本發明,較佳之第二層金屬係Ti。Ti係沉積於厚 膜Ag層12a與13a,因爲其成本有效性與其“活性”特性 ,即其用於接合至厚膜Ag與數種其他金屬之適用性。對 於此第二層12b與13b之較佳厚度係約爲0.05微米至約爲 1微米。 第三電極層12c與13c係沉積於第二層12b與13b, 藉著諸如Pt (鉑)、Pd (鈀)、Re (銶)、W (鎢)、Ni (鎳)、或 12 才、紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ^ ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·. .,線- 535172 A7 _____Β7__ 五、發明說明(II )
Mo (鉬)的任何障壁金屬之PVD。針對本發明,pt係較佳 之第二層,因爲其並未在局溫度條件下而氧化,使得其可 適用於高溫焊接製程。第三層12c與13c係關鍵之“障壁 (barrier)”金屬,防止在其底下之電極層的瀝濾情形。此第 三層12c與13c之較佳厚度係約自0.1至1.5微米。 可選擇式之第四電極層12d與13d係藉著PVD而沉積 於第三層12c與13c並且由一第四電極材料所組成,第四 電極材料可爲任何金屬’其係與欲接合至其之一電氣接點 的金屬爲可相容。該金屬之選取係視欲用以附接該熱敏電 阻元件之片接合(如第5A-E圖所示)及/或線接合(如第4a-C 圖所示)方式所用之材料型式而定。對於本發明之最佳實施 例而言,Au係較佳之第四薄膜層材料。Au係較佳之原因 爲,此種熱敏電阻元件所設計針對之應用係需有一非可氧 化的Au表面,焊料與金線可係以高度可靠度而接合至該 Au表面。此第四層l2d與13d之較佳厚度係大約爲自〇.5 至2.5微米。 第4A-C圖與第5A-E圖含有於第3A-C圖所示之相同 的熱敏電阻元件100,分別具有離散的構件與表面安裝線 接合/片接合構件結構。參考第4A-C圖,電氣接點之形式 係爲引線24與25,其係由適合於欲運用熱敏電阻之應用 所界定的最大操作溫度之材料所作成。舉例而言,該種引 線材料係可爲Ag鍍Cu、Ag鍍Ni、Ag鍍Cu/Ni合金、或 鍍Dumet (覆以銅之Fe-Ni鐵心)。焊料26覆蓋該等引 線,其係可爲SN10、SN95、或SN96。對於較高溫之應用 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線 、、張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 535172 A7 ----------- B7_____ 五、發明說明(A ) ’諸如低燃燒(l0W-fire)(典型爲攝氏500度)導電組成物之 其他的接合材料係可運用。 視接合材料與引線之選取而定,其可爲一高溫環氧 (epoxy)或低燃燒(典型爲攝氏5〇()度)玻璃之一絕緣披覆材 料27係可運用以披覆熱敏電阻之表面。舉例而言,運用於 本發明之組合係Ag鍍Cu之引線,以SN96焊料所接合, 並覆蓋以一高溫環氧材料。另一種組合係Ag鍍Ni之引線 ’以SN10焊料所接合,並覆蓋以一高溫環氧材料。同理 ’又一種組合係Au鍍Dumet之引線,以低燃燒導電組成 物所接合’並覆蓋以低燃燒玻璃。所有該等組合(以及已知 或曰後開發之任何其他者)係均意欲由本發明所涵蓋。 第5A-E圖說明用於安裝至一種混合式(hybrid)微電子 電路基板之結構。熱敏電阻100係安裝於一基板接點或墊 31,藉著運用焊接製程與先前所述之焊料32。一 0.001” 〇D金線33係接合至熱敏電阻1〇〇之頂部電極的外層i2d 以及至另一基板墊34,運用熱音波壓縮或等效的線球接合 方法。 本發明之熱敏電阻100的製造係起始於提供一種針對 期望應用之適合的半導體。一^般由已知爲適用於此技藝中 之燒結陶瓷熱敏電阻材料而構成的一晶圓或晶圓群組所生 產的任何半導體本體係均可運用於本發明。此等晶圓係較 佳爲碟狀(典型爲30毫米至50毫米0D,0.08至0.4毫米 厚度)或者方形(典型爲50毫米平方,0.08至0.4毫米厚度) 。視運用以供電極之施加的製程而定,晶圓係可於其表面 14 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •iro, · A7 535172 ______- 五、發明說明(β ) 積爲較大或較小,及/或於其厚度爲較大。較薄之晶圓係可 被運用,但於其餘製程之處理係變得較爲困難。 已被發現爲適合於本發明之晶圓係由Μη (錳)、Ni (鎳 )與Fe (鐵)之氧化物所構成且係約爲50平方毫米。針對生 產三種不同尺寸及/或電阻値的熱敏電阻元件之目的,三種 厚度係選定一約爲〇·〇8毫米、0.2毫米、與0_3毫米。NTC 與PTC半導體係均可運用本發明。 具有最佳測試資料之晶圓型式係〇.〇8毫米厚之晶圓, 其係運用以產生相當小的熱敏電阻元件(大約爲0.40至 0.44毫米平方),並具有在攝氏25度之一標稱電阻爲 10,000歐姆,係設計以符合混合式微電路應用之要求。此 等混合式微電路要求之範圍係自諸如MIL-STD-883與 MIL-G-452〇4之MIL規格至微電路製造者及/或封裝者與介 於其間任何者所定義的簡單商用規格。 目前對於處理其較0.08毫米爲薄之晶圓以及其遠小於 0.44毫米平方之晶片係存在一個實行上之實際限制。然而 ,若技術係改良以適應由較薄的晶圓所得出之較小尺寸者 ,本發明係將仍爲適用。甚者,最終熱敏電阻元件之形狀 或結構(例如方形、矩形、或碟狀)係將不會影響本發明, 只要該種元件係以半導體材料所形成於中端並且電極係形 成於相對側上。 一旦運用以產生半導體本體u之晶圓係提供,一厚膜 Ag導電組成物(含有習知爲適合於供接合至半導體材料之 技術的一玻璃原料或無玻璃原料黏合劑)係接著藉由噴射所 冬紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 535172 A7 ___B7 _______ 五、發明說明(# ) 施加至該晶圓之二側上並且烘乾。誠然,於此技術中爲習 知適合或者以後開發之施加厚膜Ag層的其他方法均可運 用,其包括但不受限於網印(screen printing)、刷拭、旋轉 披覆、浸染或者其他等效製程。 具有第一金屬層12a與13a之晶圓係接著燒製於一爐 中,以接合厚膜Ag材料(第3B、4B與5圖之12a與l3a) 至半導體晶圓。於各側上之燒製後的厚膜Ag層12a與13a 係較佳約爲25微米之厚度,但10微米至40微米之一厚度 範圍係爲可接受。 一離開該爐之後,具有第一電極層於其上之晶圓係小 心包裝於一鋁箔並且置放於一乾燥器,其係降壓至大約 20”之Hg (亲)的真空,以防止形成硫酸鹽(sulfate)、其他空 氣懸浮污染物(包括塵土微粒)於厚膜Ag層之表面上。於厚 膜Ag電極12a與13a之上的該等表面污染物係將引起於 所沉積之隨後諸個薄膜層中的不良黏著與表面缺陷。因此 ,具有燒製厚膜Ag電極之晶圓係儲存於乾燥器中’直到 稱爲物理汽相沉積(PVD)之下一個製程步驟係起始。 具有第一層於其上之晶圓係由乾燥器所移出並置放於 PVD裝置,其沉積金屬之薄膜至二側。任何PVD製程或 者已知爲適用於供薄膜沉積之技術的其他製程係均可運用 。針對此實例,隨後之金屬與其個別的厚度係藉著PVD所 依序施加,如以下順序:Ti - 〇·15微米;Pt - 0.5微米;An -1·5〇微米。PVD機器係能夠保持對於所沉積各層的標稱厚 度之±10%的一容許度。 16 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂---------線 »· 535172 A7 ______B7 ___ 五、發明說明(f〇 以下係一般可接受的替代金屬與可由PVD所沉積於晶 圓的其對應約略厚度之一列表,其順序如下: 第二(“活性”)金屬層 l2b 與 l3b—Ti、V、Cr、Zr、 Nb、Tc或組合與合金-0.05至1·〇微米且較佳爲Ο·1至Ο.3 微米,視該金屬而定; 第三(“障壁”)金屬層12c與13c—Pt、Pd、Re、W、 Ni、Mo或組合與合金-0·05至2·〇微米且較佳爲〇·3至0.7 微米,視該金屬而定; 第四可選擇式金屬層12d與13d—適當接合金屬-0.3 至5.0微米且較佳爲1.〇至3.0微米’視該金屬與電热fe*點 而定。 具有厚膜Ag層12a與13a、薄膜Ti層12b與13b、Pt 層12c與13c、與Au層12d與13d之0.08毫米燒結厚度 的晶圓係以薄片形式而安裝於一 4” X 4”的陶瓷磚瓦,運用 一種無負載安裝接合劑,其係設計以供固定待加工之陶瓷 材料。 根據本發明之安裝熱敏電阻片係運用具有一鑽石刀片 之一鋸子而切割,該鋸子係設計以供切割熱敏電阻晶圓爲 晶片(如第3圖所示),其大約爲〇·44毫米平方,以產生一 種熱敏電阻元件100,其具有在攝氏25度爲1〇,〇〇〇歐姆之 一電阻値(R値)。切割鋸台之饋送速率係大約爲每分鐘40 英吋。饋送速率係可爲較慢,但係不應爲過快,藉以使得 於熱敏電阻元件100之邊緣鋸齒狀(bmr)爲最小化。 切割具有已述電極層之一晶圓成爲熱敏電阻元件}〇〇 17 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一5J·. -•線· 535172 A7 五、發明說明(卟) 之替代方法係習知爲適用於此技藝,包括但不受限於雷射 切割技術與具有超音波磨製(milling)之模壓(stamping)技術 ,均可運用。熱敏電阻元件1〇〇係可作成其他尺寸,範圍 對於碟狀者爲自〇·4毫米至2毫米OD或更大,對於方形 與矩形者爲自〇·4毫米至2毫米或更大,視該元件所設計 針對之期望的末端產品而定。 誠然,對於熟悉此技藝之人士而言,本發明之改變、 變化、與修改係均可按照以上所述而使得其本身爲顯明。 舉例而言,只要透過諸層之導電性係維持,另外的導電層 係可運用介於晶圓與第一電極層之間、介於第一與第二電 極層之間等等。然而,所有該等變化係均意欲歸屬於本發 明之精神輿範疇,其係僅由隨附申請專利範圍所限定。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 χ 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —II*---------線
Claims (1)
- 535172 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 1. 一種熱敏電阻,包含: (a) —個半導體本體,包含二個相對表面; (b) —第一電極層,由半導體本體之相對表面所朝外沉 積’該第一層係由包含一導電金屬之〜第〜電極材料所構 成,且具有厚度爲不小於約5微米; (c) 一第二電極層,由該第一層所朝外沉積,該第〜 係由包含一活性金屬之一第二電極材料所構成,該第〜 具有厚度爲不大於約5微米; 〜 (d) —第二電極層,由該第一層所朝外沉積,該第二 係由包含一障壁金屬之一第三電極材料所構成,該第^ 具有厚度爲不大於約5微米;及 (e) 可選擇式之一第四電極層,由該第三層所朝外沉斤 ,該第四層係由一第四電極材料所構成,該第四層具有^ 度爲不大於約5微米。 > 2. 如申請專利範圍第丨項之熱敏電阻,其中該半導饑 本體係由一陶瓷材料所形成’該陶瓷材料包含一或多锺^ 屬氧化物。 W 3·如申請專利範圍第1項之熱敏電阻,其中該第〜電 極層具有厚度約爲自10至40微米。 % 4·如申請專利範圍第3項之熱敏電阻,其中該第〜電 極層具有厚度約爲25微米。 5·如申請專利範圍第.i項之熱敏電阻,其中該第〜電 極材料之導電金屬係取自於由Ag、pt、p(i、Au及其組合 與合金所組成的群組。 $ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 广請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)535172 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 6·如申請專利範圍第5頃之熱敏電阻,其中該第一電 極材料包含Ag與一玻璃原料或非>玻璃原料之黏合劑。 7·如申請專利範圍第1項之熱敏電阻,其中該第二電 極材料之活性金屬係取自於由Ti、v、Cr、Zr、Nb、Tc及 其組合與合金所組成的群,钽。 8·如申請專利範圍第1項之熱敏電阻,其中該第三電 極材料之障壁金屬係取自於由pt、Pd、Re、W、Ni、Mo 及其組合與合金所組成的群組。 9. 如申請專利範圍第1項之熱敏電阻,其中當運用該 可選擇式第四電極層時,該第四電極層之電極材料包含一 金屬,該金屬係與欲接合至其之一電氣接點的金屬爲可相 10. —種熱敏電阻,包含: (a) —個半導體本體,由包含一或多種金屬氧化物之一 陶瓷材料所構成,具有二個相對表面; (b) —第一電極層,沉積於半導體本體之相對表面的至 少一部位,該第一電極層包含Ag,且具有厚度約爲自1〇 至40微米; (c) 一第二電極層,沉積於第一電極層,該第二電極層 包含Ti,且具有厚度約爲自〇·〇5至1.0微米; (d) —第三電極層,沉積於第二電極層,該第三電極層 包含Pt,且具有厚度約爲自0·1至1.〇微米;及 (e) —第四電極層,沉積於第三電極層,該第四電極層 包含Au,且具有厚度約爲自I·0至3·〇微米。 2_ ^本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格 535172 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 11. 一種製造熱敏電阻之方法,包含步驟: (a) 形成一個半導體本體,其具有相對側; (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (b) 沉積一第一電極層於半導體本體之相對側的至少一 部位,該第一電極層包含一導電金屬,且具有厚度約爲自 10至40微米; (c) 沉積一第二電極層於第一電極層,該第二電極層包 含一活性金屬,且具有厚度約爲自〇.〇5至1.0微米; (d) 沉積一第三電極層於第二電極層,該第三電極層包 含一障壁金屬,且具有厚度約爲自0.05至2.0微米;及 (e) 可選擇式沉積之一第四電極層於第三電極層,該第 四電極層具有厚度約爲自0.3至5.0微米。 12. 如申請專利範圍第11項之方法,更包含步驟爲附 接一電氣接點至該等相對側各者上的一外電極層。 13. 如申請專利範圍第12項之方法,其中該等電氣接 點係藉著焊接、熔接、導電黏著劑或線接合方式而附接至 外電極層。 14. 如申請專利範圍第11項之方法,其中該第一層係 沉積於半導體本體上,藉著選自於由噴射、網印、刷拭、 旋轉披覆所組成的群組之一種方法。 15. 如申請專利範圍第14項之方法,其中該第一層係 藉著噴射而沉積。 16. 如申請專利範圍第.11項之方法,其中該第二層、 第三層與選擇式之第四層係藉著汽相沉積或電鑛而沉積。 17. 如申請專利範圍第11項之方法,更包含步驟爲基 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 535172 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 於欲附接至其之電氣接點的組成而選擇一外層 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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