(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形成され陽極側電極に接続された犠牲電極７とを備え、犠牲電極が、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電気的に接続され、陽極側電極よりも標準電極電位が低い金属で形成されている。【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形成され前記陽極側電極に接続された犠牲電極とを備え、
前記犠牲電極が、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電気的に接続され、前記陽極側電極よりも標準電極電位が低い金属で形成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、
前記陽極側電極が、少なくともＣｒで形成されたＣｒ層を有し、
前記犠牲電極が、Ｍｇ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｕ，Ｚｎのうち１種又は２種以上からな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、
前記犠牲電極が、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ていることを特徴とする温度センサ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記犠牲電極が、前記陽極側電極の直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５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記犠牲電極が、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６】
請求項１から５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形成され前記陽極側電極に接続された犠牲電極とを備え、前記犠牲電極が、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電気的に接続され、前記陽極側電極よりも標準電極電位が低い金属で形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この温度センサでは、犠牲電極が、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電気的に接続され、陽極側電極よりも標準電極電位が低い金属で形成されているので、いわゆるカソード防食法（流電アノード方式）に基づいて、犠牲電極に対して相対的に標準電極電位が高い陽極側電極の腐食を防止することができる。
本発明では、犠牲電極と陽極側電極とが保護膜を介して接続されているため、保護膜が水分を含んでいても、犠牲電極と陽極側電極とに同じ電圧が印加された状態で、標準電極電位がより低い金属の方（犠牲電極）から電子が引き抜かれ、腐食が進み易くなる。また、陽極側電極には電子が供給され、腐食が進み難くなる。このため、保護膜を介した電子の移動では犠牲電極が優先的に腐食されることで、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、前記陽極側電極が、少なくともＣｒで形成されたＣｒ層を有し、前記犠牲電極が、Ｍｇ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｕ，Ｚｎのうち１種又は２種以上からなることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、陽極側電極が、少なくともＣｒで形成されたＣｒ層を有し、犠牲電極が、Ｍｇ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｕ，Ｚｎのうち１種又は２種以上からなるので、陽極側電極のＣｒよりも標準電極電位が低いＭｇ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｕ，Ｚｎのうち１種又は２種以上からなる犠牲電極が優先的に腐食される。
【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、前記犠牲電極が、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ていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、犠牲電極が、平面視で陽極側電極を挟んで陰極側電極とは反対側に配され、隣接する平行部の間に突出した複数の突出部を有しているので、突出部が隣接する平行部の間に入れ子状態で配されることで、突出部を効果的に犠牲電極として機能させることができる。
【００１０】
第４の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明のいずれかにおいて、前記犠牲電極が、前記陽極側電極の直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、犠牲電極が、陽極側電極の直上に形成されているので、電極全体の小面積化を図ることができ、全体として小型化することが可能になる。
【００１１】
第５の発明に係る温度センサは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記犠牲電極が、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、犠牲電極が、保護膜の上に形成されているので、犠牲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。
【００１２】
第６の発明に係る温度センサは、第１から第５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、犠牲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】
【００１３】
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、犠牲電極が、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電気的に接続され、陽極側電極よりも標準電極電位が低い金属で形成されているので、いわゆるカソード防食法（流電アノード方式）に基づいて、犠牲電極に対して相対的に標準電極電位が高い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】
【００１４】
【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。
【図３】本発明に係る温度センサの第３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】
【００１５】
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。
【００１６】
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の上に形成され陽極側電極４に接続された犠牲電極７とを備えている。
なお、本実施形態では、陽極側電極４，陰極側電極５及び犠牲電極７が、薄膜サーミスタ部３の上に形成されている。
【００１７】
上記犠牲電極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と電気的に接続され、陽極側電極４よりも標準電極電位が低い金属で形成されている。
上記陽極側電極４は、少なくともＣｒで形成されたＣｒ層を有している。本実施形態では、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。なお、Ｃｒの標準電極電位は、−０．７４Ｖである。
上記犠牲電極７は、Ｃｒよりも標準電極電位が低いＭｇ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｕ，Ｚｎのうち１種又は２種以上からなる。
【００１８】
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。
上記陽極側電極４は、複数の櫛部５ａに沿って延在した複数の平行部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。
【００１９】
上記犠牲電極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。
また、犠牲電極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。すなわち、犠牲電極７は、櫛型に形成されている。
犠牲電極７は、陽極側電極４に形成された接続部４ｄを介して陽極側電極４と接続されている。
【００２０】
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。
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はＧＮＤ（０Ｖ）に接続されると共に陽極側電極４には＋５Ｖが印加される。
【００２５】
このように本実施形態の温度センサ１では、犠牲電極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と電気的に接続され、陽極側電極４よりも標準電極電位が低い金属で形成されているので、いわゆるカソード防食法（流電アノード方式）に基づいて、犠牲電極７に対して相対的に標準電極電位が高い陽極側電極４の腐食を防止することができる。
【００２６】
すなわち、犠牲電極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、犠牲電極７と陽極側電極４とに同じ電圧が印加された状態で、標準電極電位がより低い金属の方（犠牲電極７）から電子が引き抜かれ、腐食が進み易くなる。また、陽極側電極４には電子が供給され、腐食が進み難くなる。このため、保護膜６を介した電子の移動では犠牲電極７が優先的に腐食されることで、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、犠牲電極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、陽極側電極４が、少なくともＣｒで形成されたＣｒ層を有し、犠牲電極７が、Ｍｇ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｕ，Ｚｎのうち１種又は２種以上からなるので、陽極側電極４のＣｒよりも標準電極電位が低いＭｇ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｕ，Ｚｎのうち１種又は２種以上からなる犠牲電極７が優先的に腐食される。
【００２８】
次に、本発明に係る温度センサの第２及び第３実施形態について、図２及び図３を参照して以下に説明する。なお、以下の各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、犠牲電極７が薄膜サーミスタ部３の上（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、犠牲電極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、犠牲電極２７だけは、保護膜６上にパターン形成されている。
【００３０】
なお、犠牲電極２７は、スルーホール２７ｃを介して直下の陽極側電極４の接続部４ｄと接続されている。
このように第２実施形態の温度センサ２１では、犠牲電極２７が、保護膜６の上に形成されているので、犠牲電極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。
なお、犠牲電極２７は、スルーホールを介さずに保護膜６上を延長してパターン形成し、陽極側パッド部４ｃで陽極側電極４と接続してもよい。
【００３１】
次に、第３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、犠牲電極７が陽極側電極４に隣接して形成されているのに対し、第３実施形態の温度センサ３１では、図３に示すように、犠牲電極３７が、陽極側電極４の直上に形成されている点である。
すなわち、第３実施形態では、ミアンダ状の陽極側電極４上に直接、同形状（ミアンダ状）で犠牲電極３７がパターン形成されて積層されている。
なお、陽極側電極４および犠牲電極３７を、複数の櫛部を有した同形状の櫛型とし、その櫛部を陰極型電極５の櫛部５ａと交互に配して陰極型電極５と互いに組み合うようにしてもよい。
【００３２】
このように第３実施形態の温度センサ３１では、犠牲電極３７が、陽極側電極４の直上に形成されているので、電極全体の小面積化を図ることができ、全体として小型化することが可能になる。
【００３３】
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。
【００３４】
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、犠牲電極を薄膜サーミスタ部又は保護膜の上に形成したが、保護膜に接触していると共に陽極側電極に接続されていれば、絶縁性基板上に形成しても構わない。
【符号の説明】
【００３５】
１，２１，３１…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、７，２７，３７…犠牲電極、７ａ…突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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