(57)【要約】【課題】  陽極側電極の腐食を抑制することができる温度センサを提供すること。【解決手段】  絶縁性基板２と、絶縁性基板の上面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部３と、薄膜サーミスタ部の上又は下に互いに対向して形成された陽極側電極４及び陰極側電極５と、薄膜サーミスタ部の上に陽極側電極及び陰極側電極を覆って形成された絶縁性の保護膜６と、絶縁性基板，薄膜サーミスタ部又は保護膜の上に陽極側電極よりも高い電圧が印加される耐久性電極７とを備え、耐久性電極が、保護膜に接触した状態で形成されていると共に、陽極側電極と陰極側電極との間以外で陽極側電極と対向して配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の上面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部と、
前記薄膜サーミスタ部の上又は下に互いに対向して形成された陽極側電極及び陰極側電極と、
前記薄膜サーミスタ部の上に前記陽極側電極及び前記陰極側電極を覆って形成された保護膜と、
前記絶縁性基板，前記薄膜サーミスタ部又は前記保護膜の上に前記陽極側電極よりも高い電圧が印加される耐久性電極とを備え、
前記耐久性電極が、前記保護膜に接触した状態で形成されていると共に、前記陽極側電極と前記陰極側電極との間以外で前記陽極側電極と対向して配置されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記陰極側電極が、複数の櫛部を有した櫛型電極であり、
前記陽極側電極が、前記複数の櫛部に沿って延在した複数の平行部と、隣接する前記平行部に接続されている共に前記平行部と直交する方向に延在する複数の平行部連結部とを有したミアンダ状電極であり、
前記耐久性電極が、平面視で前記陽極側電極を挟んで前記陰極側電極とは反対側に配され、隣接する前記平行部の間に突出した複数の突出部を有し、
前記櫛部と前記平行部と前記突出部とが、平面視で前記平行部連結部に沿った方向に並んで配されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記耐久性電極が、前記保護膜の上に形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記保護膜が、有機材料で形成されていることを特徴とする温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜サーミスタを用いた温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリイミド樹脂等で形成された絶縁性フィルム上に薄膜状のサーミスタ部を形成したフィルム型の温度センサが開発されている。例えば、特許文献１には、絶縁性フィルムと、絶縁性フィルムの表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、薄膜サーミスタ部の上に複数の櫛部を有して互いに対向してパターン形成された一対の櫛型電極と、一対の櫛型電極に接続され絶縁性フィルムの表面にパターン形成された一対のパターン電極と、櫛型電極と薄膜サーミスタ部とを覆って絶縁性フィルム上に形成された保護膜とを備えている温度センサが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３８７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記従来の温度センサでは、高温高湿雰囲気で通電すると陽極側電極に腐食が発生する場合があった。すなわち、陰極側電極に対して陽極側電極に正電位が印加されるため、互いの電極が接触した保護膜を介して電子が移動して腐食電流が生じ、その部分の電極材料が腐食してしまう不都合があった。このような電極の腐食が生じると、素子が高抵抗化してしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高温高湿雰囲気で使用しても陽極側電極の腐食を抑制することができる温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサは、絶縁性基板と、前記絶縁性基板の上面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部と、前記薄膜サーミスタ部の上又は下に互いに対向して形成された陽極側電極及び陰極側電極と、前記薄膜サーミスタ部の上に前記陽極側電極及び前記陰極側電極を覆って形成された保護膜と、前記絶縁性基板，前記薄膜サーミスタ部又は前記保護膜の上に前記陽極側電極よりも高い電圧が印加される耐久性電極とを備え、前記耐久性電極が、前記保護膜に接触した状態で形成されていると共に、前記陽極側電極と前記陰極側電極との間以外で前記陽極側電極と対向して配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この温度センサでは、陽極側電極よりも高い電圧が印加される耐久性電極が、保護膜に接触した状態で形成されていると共に、陽極側電極と陰極側電極との間以外で陽極側電極と対向して配置されているので、いわゆるカソード防食法に基づいて、耐久性電極に対して相対的に負電位となる陽極側電極の腐食を防止することができる。
耐久性電極には陽極側電極より高電位が印加されているため、高温高湿雰囲気で保護膜が水分を含んでいても、保護膜を介して耐久性電極には電子が流入し、陽極側電極からは電子が流出することで、陽極側電極は腐食し難くなる。
【０００８】
第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記陰極側電極が、複数の櫛部を有した櫛型電極であり、前記陽極側電極が、前記複数の櫛部に沿って延在した複数の平行部と、隣接する前記平行部に接続されている共に前記平行部と直交する方向に延在する複数の平行部連結部とを有したミアンダ状電極であり、前記耐久性電極が、前記陰極側電極とは反対側に配され、隣接する前記平行部の間に突出した複数の突出部を有し、前記櫛部と前記平行部と前記突出部とが、平面視で前記平行部連結部に沿った方向に並んで配されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、櫛部と平行部と突出部とが、平面視で平行部連結部に沿った方向に並んで配されているので、電位が櫛部，平行部，突出部の順に高くなることで、並んだ方向に電位の高低が繰り返され、突出部を効果的に高電位の耐久性電極として機能させることができる。
【０００９】
第３の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明において、前記耐久性電極が、前記保護膜の上に形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、耐久性電極が、保護膜の上に形成されているので、耐久性電極が腐食しても薄膜サーミスタ部に影響を与えないため、より高い信頼性を得ることができる。
【００１０】
第４の発明に係る温度センサは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記保護膜が、有機材料で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、保護膜が、ポリイミド等の水分を含みやすい有機材料であっても、耐久性電極を設けているので、陽極側電極が腐食され難くなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサによれば、陽極側電極よりも高い電圧が印加される耐久性電極が、保護膜に接触した状態で形成されていると共に、陽極側電極と陰極側電極との間以外で陽極側電極と対向して配置されているので、いわゆるカソード防食法に基づいて、耐久性電極に対して相対的に負電位となる陽極側電極の腐食を防止することができる。
したがって、本実施形態の温度センサでは、陽極側電極の腐食発生に伴う高抵抗化を抑制し、良好なサーミスタ特性を安定して維持することができ、高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る温度センサの第１実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明に係る温度センサの第２実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る温度センサにおける第１実施形態を、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。
【００１４】
本実施形態の温度センサ１は、図１に示すように、絶縁性基板２と、絶縁性基板２の上面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部３と、薄膜サーミスタ部３の上又は下に互いに対向して形成された陽極側電極４及び陰極側電極５と、薄膜サーミスタ部３の上に陽極側電極４及び陰極側電極５を覆って形成された保護膜６と、絶縁性基板２，薄膜サーミスタ部３又は保護膜６の上に陽極側電極４よりも高い電圧が印加される耐久性電極７とを備えている。
なお、本実施形態では、陽極側電極４及び陰極側電極５が、薄膜サーミスタ部３の上に形成されている。
【００１５】
上記耐久性電極７は、保護膜６に接触した状態で形成されていると共に、陽極側電極４と陰極側電極５との間以外で陽極側電極４と対向して配置されている。
本実施形態では、耐久性電極７が、絶縁性基板２上から薄膜サーミスタ部３上まで延在して形成されている。
【００１６】
上記陰極側電極５は、複数の櫛部５ａを有した櫛型電極である。この陰極側電極５は、複数の櫛部５ａの基端が接続された櫛部連結部５ｂを有している。複数の櫛部５ａは、互いに平行に延在しており、櫛部連結部５ｂは、櫛部５ａに直交する方向に延在している。
【００１７】
上記陽極側電極４は、複数の櫛部５ａに沿って延在し互いに平行な複数の平行部４ａと、隣接する平行部４ａに接続されている共に平行部４ａと直交する方向に延在する複数の平行部連結部４ｂとを有したミアンダ状電極である。すなわち、陽極側電極４は、平行部４ａと平行部連結部４ｂとが交互に接続されて薄膜サーミスタ部３上でジグザグ状に延在している。
なお、上記平行部連結部４ｂは、櫛部連結部５ｂに沿って延在している。
【００１８】
上記耐久性電極７は、平面視で陽極側電極４を挟んで陰極側電極５とは反対側に配され、隣接する平行部４ａの間に突出した複数の突出部７ａを有している。すなわち、耐久性電極７の突出部７ａは、陽極側電極４の平行部４ａ間に入れ子状態に配される。
上記櫛部５ａと平行部４ａと突出部７ａとは、平面視で平行部連結部４ｂに沿った方向に並んで配されている。
【００１９】
陽極側電極４及び陰極側電極５は、例えば膜厚５〜１００ｎｍのＣｒ又はＮｉＣｒの接合層と、該接合層上にＡｕ等の貴金属で膜厚５０〜１０００ｎｍ形成された電極層とを有している。
また、耐久性電極７は、Ｐｂ，Ｔｉ，Ａｇ，Ｐｔのうち１種又は２種以上からなる金属，耐久性の黒鉛，磁性酸化鉄等が採用可能である。
【００２０】
耐久性電極７は、複数の突出部７ａの基端が接続され平行部連結部４ｂに沿って延在した突出部接続部７ｂを有している。この突出部連結部７ｂは、絶縁性基板２上に形成されている。
陽極側電極４の基端は、絶縁性基板２上に形成された陽極側パッド部４ｃとされ、陰極側電極５の基端は、絶縁性基板２上に形成された陰極側パッド部５ｃとされている。また、耐久性電極７の基端は、絶縁性基板２上に形成された耐久性電極側パッド部７ｃとされている。
なお、図中、各電極及び薄膜サーミスタ部３には、ハッチングを施している。
【００２１】
上記保護膜６は、有機材料で形成されている。
例えば、保護膜６は、スクリーン印刷等によりポリイミド樹脂で矩形状にパターン形成されている。
上記絶縁性基板２は、長方形とされた絶縁性フィルムであり、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで形成されている。なお、絶縁性基板２の絶縁性フィルムは、他にＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート，ＰＥＮ：ポリエチレンナフタレート，ＬＣＰ：液晶ポリマー等でも作製できる。
【００２２】
上記薄膜サーミスタ部３は、フレキシブル性を有したサーミスタ膜であって、例えばスパッタリングで成膜されたＭ−Ａｌ−Ｎ膜（但し、ＭはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕの少なくとも１種を示す）である。
すなわち、薄膜サーミスタ部３は、一般式：ＭｘＡｌｙＮｚ（但し、ＭはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕの少なくとも１種を示す。０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９８、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。なお、これらの膜については、フレキシブル性と良好なサーミスタ特性とが確認されている。
【００２３】
なお、本実施形態では、特にＴｉ−Ａｌ−Ｎのサーミスタ材料で矩形状に形成された薄膜サーミスタ部３を採用している。すなわち、薄膜サーミスタ部３は、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。
【００２４】
本実施形態では、図１に示すように、例えば陰極側電極５には−５Ｖが印加されると共に陽極側電極４はグランド（ＧＮＤ（０Ｖ））に接続され、耐久性電極７には、＋５Ｖが印加される。すなわち、陽極側電極４は、相対的に陰極側電極５より５Ｖ高い電圧が印加されるが、相対的に耐久性電極７よりも５Ｖ低い電圧が印加されることになる。このため、陽極側電極４は、耐久性電極７に対して相対的に負電位となる。
【００２５】
このように本実施形態の温度センサ１では、陽極側電極４よりも高い電圧が印加される耐久性電極７が、保護膜６に接触した状態で形成されていると共に、陽極側電極４と陰極側電極５との間以外で陽極側電極４と対向して配置されているので、いわゆるカソード防食法に基づいて、耐久性電極７に対して相対的に負電位となる陽極側電極４の腐食を防止することができる。
【００２６】
すなわち、本実施形態では、耐久性電極７と陽極側電極４とが保護膜６を介して接続されているため、保護膜６が水分を含んでいても、保護膜６を介して耐久性電極７には電子が流入し、陽極側電極４からは電子が流出することで、陽極側電極４は腐食し難くなる。
特に、保護膜６が、ポリイミド等の水分を含みやすい有機材料であっても、耐久性電極７を設けているので、陽極側電極４が腐食され難くなる。
【００２７】
また、櫛部５ａと平行部４ａと突出部７ａとが、平面視で平行部連結部４ｂに沿った方向に並んで配されているので、電位が櫛部５ａ，平行部４ａ，突出部７ａの順に高くなることで、並んだ方向に電位の高低が繰り返され、突出部７ａを効果的に高電位の耐久性電極７として機能させることができる。
【００２８】
次に、本発明に係る温度センサの第２実施形態について、図２を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２９】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、耐久性電極７が保護膜６の下に形成されているのに対し、第２実施形態の温度センサ２１では、図２に示すように、耐久性電極２７が保護膜６の上に形成されている点である。
すなわち、第２実施形態では、陽極側電極４及び陰極側電極５が、薄膜サーミスタ部３上であって保護膜６の下に形成されているが、耐久性電極２７だけは、保護膜６上にパターン形成されている。
【００３０】
したがって、本実施形態では、耐久性電極２７が保護膜６を介して陽極側電極４に対向している。
このように第２実施形態の温度センサ２１では、耐久性電極２７が、保護膜６の上に形成されているので、耐久性電極２７が腐食しても薄膜サーミスタ部３に影響を与えないため、より高い信頼性を得ることができる。
【００３１】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００３２】
例えば、上記各実施形態では、薄膜サーミスタ部の上に陽極側電極及び陰極側電極が形成されているが、薄膜サーミスタ部の下に陽極側電極及び陰極側電極を形成しても構わない。
また、上述したように複数の突出部を有した耐久性電極が好ましいが、耐久性電極は陽極側電極と前記陰極側電極との間以外で陽極側電極に対向して配置されていればよく、突出部が無い突出部連結部だけでも構わない。
【符号の説明】
【００３３】
１，２１…温度センサ、２…絶縁性基板、３…薄膜サーミスタ部、４…陽極側電極、４ａ…平行部、４ｂ…平行部連結部、５…陰極側電極、５ａ…櫛部、６…保護膜、７，２７…耐久性電極、７ａ…突出部
【図１】
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【図２】
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