(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜温度センサを構成する電極と引出線との接続強度を向上させる。【解決手段】薄膜温度センサ１は、絶縁基板１１と、該絶縁基板１１の一表面に形成された感熱膜１２と、該感熱膜１２に電気的に接続された一対の電極膜１３と、該一対の電極膜上に形成されたバンプ１４と、該バンプと電気的に接続された引出線１５とで構成される。バンプ１４は、公知のワイヤバンプの技術で形成される。バンプの大きさは、引出線１５の直径より大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、該絶縁基板の一表面に形成された感熱膜と、該感熱膜に電気的に接続された一対の電極膜と、該一対の電極膜上に形成されたバンプと、該バンプと電気的に接続された引出線とで構成されたことを特徴とする薄膜温度センサ。
【請求項２】
前記バンプが、ワイヤーバンプによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜温度センサ。
【請求項３】
絶縁基板の一表面に形成された感熱膜と、該感熱膜に電気的に接続された一対の電極膜と、該電極膜上に形成されたバンプと、前記バンプと電気的に接続された引出線とで構成された薄膜温度センサにおいて、前記バンプ上に前記引出線を載置し、レーザー溶接の手段によって前記引出線を前記バンプに接続したことを特徴とする薄膜温度センサの引出線接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、民生・産業分野で使用する各種電子機器・部品の温度検知、または温度補償に用いられる薄膜温度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度センサの感熱部に用いられるセンサチップとして一般によく知られているものには、マンガン、コバルト、ニッケル等の金属酸化物の粉末成形体を焼結したサーミスタチップがある。このサーミスタチップを用いた温度センサは、チップの表裏面に電極が形成されていて、この電極面にはんだ付け等によって引出線を取り付けた構造のものである。このような構造の温度センサは、サーミスタチップの形状を小さくすることによって、熱応答性に優れた温度センサとして利用することができるものである。
【０００３】
しかし、上記のように製作された金属酸化物の焼結体からなるサーミスタチップは、形状寸法を小さくするのに限界があるために、薄膜形成技術を用いた薄膜温度センサが開発され実用化されるようになった。この薄膜温度センサは、上記の金属酸化物の焼結体からなるチップに比べて熱容量が小さいために熱応答性に優れている温度センサである。この薄膜温度センサは、図４（ａ）に示すように、絶縁基板４１上に感熱膜４２と電極４３をスパッタ法などによって形成した後、一表面上に形成された電極４３面に引出線４４をはんだや導電性接着剤のような接合材４５で取り付けて接続したものや、図４（ｂ）に示すように、絶縁基板４１上に感熱膜４２と電極４３をスパッタ法などによって形成した後、電極４３面に引出線４４をレーザー溶接によって電気的に接続したものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４（ａ）に示すような構造の従来の薄膜温度センサは、電極４３と引出線４４とを接続する場合、電極４３面に引出線４４が接触するように位置決めしておき、接合材４５によってその周囲を包み込むように塗布して接着固定する。しかし引出線４４は、細いもので直径１００μｍ程度と細いため、組み立て工程や劣悪な保管状況などで曲げられてしまうこともあり、電極４３面の垂直方向や水平方向に暴れてセットし難い問題があった。
【０００５】
更に、薄膜温度センサの電極４３面に引出線４４を接続するときに、電極４３面が非常に小さいために接合材４５を位置精度良く塗布ができなかったり、さらに接合材の塗布量のばらつき等の原因による接合不良から、電気的な導通不良やショート不良が発生することもあった。
【０００６】
更に、近年薄膜サーミスタを形成するセンサチップの寸法が益々小さくなってきており、最近では、０．６ｍｍ×０．３ｍｍの寸法のチップも現れ、今後さらに微細化の傾向にある。それに伴い、図６（ｂ）に示すように、電極面に引出線をレーザー溶接によって、電気的に接合する方法で接続する方法も行われているが、レーザー光は、電極や絶縁基板に機械的ダメージを与え易く、電極と引出線が電気的、機械的に接続されていたとしても絶縁基板が機械的ダメージを受け、引出線を引っ張ると絶縁基板から破断し、十分な引っ張り強度を得ることができなくなることもあった。
【０００７】
また、レーザー溶接による電極面と引出線の接続は、精度よく引出線を電極へ位置決めしてレーザーを照射しなくてはならず、前者同様に如何に電極面に引出線を位置精度よく配置するかが問題であった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、引出線と電極との接続強度を維持し、かつそれ程厳しい位置精度を要求することなく容易に接続できる薄膜温度センサ、およびその薄膜温度センサの引出線接続方法の課題を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明にかかる薄膜温度センサは、絶縁基板と、該絶縁基板の一表面に形成された感熱膜と、該感熱膜に電気的に接続された一対の電極膜と、該一対の電極膜上に形成されたバンプと、該バンプと電気的に接続された引出線とで構成されたことを特徴とする薄膜温度センサである。
【００１０】
また、第２の発明にかかる薄膜温度センサは、請求項１の発明において、前記バンプが、ワイヤーバンプによって形成されていることを特徴とする薄膜温度センサである。
【００１１】
また、第３の発明にかかる薄膜温度センサは、絶縁基板の一表面に形成された感熱膜と、該感熱膜に電気的に接続された一対の電極膜と、該電極膜上に形成されたバンプと、前記バンプと電気的に接続された引出線とで構成された薄膜温度センサにおいて、前記バンプ上に前記引出線を載置し、レーザー溶接の手段によって前記引出線を前記バンプに接続したことを特徴とする薄膜温度センサの引出線接続方法に関するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の薄膜温度センサは、絶縁基板と、該絶縁基板の一表面に形成された感熱膜と、該感熱膜に電気的に接続された一対の電極膜と、該一対の電極膜上に形成されたバンプと、該バンプと電気的に接続された引出線とで構成されているので、バンプと引出線とが電気的、機械的に接続されて引っ張り強度が向上する。また本発明の薄膜温度センサは、引出線の直径よりも大きなバンプを電極に形成するので、電極面との接続面積が拡大され引っ張り強度が向上する。また本発明の薄膜温度センサは、引出線の直径よりも大きなバンプを電極に形成するので、従来のような厳しい引出線の位置精度を要求することなく容易にレーザー溶接できる。また本発明の薄膜温度センサは、バンプと引出線をレーザー溶接することにより、従来電極と引出線をはんだ付けによる接続よりも耐熱性を向上させることができる。また本発明の薄膜温度センサは、バンプと引出線とを電気的、機械的に接続することが出来るので、従来、電極と絶縁基板がレーザーによる機械的ダメージを受けてしまうのを改善でき、引っ張り強度を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施例を説明する。図１は本発明の薄膜温度センサの斜視図、図２〜図３は組立図である。図１に示すように、本発明の薄膜温度センサ１は、絶縁基板１１上に形成された感熱膜１２と、周囲の温度変化を検知して前記感熱膜１２の抵抗変化を信号として取り出す一対の電極膜１３と、前記電極膜の表面に形成されたバンプ１４と、前記バンプに電気的に接続された引出線１５とから構成されている。
【００１４】
ここで、絶縁基板１１は、アルミナ、サファイア、ジルコニア、窒化アルミなどの耐熱性、電気絶縁性に優れた材料が使われる。基板の厚みは、熱伝導率と機械的強度を考慮して、例えばアルミナ基板であれば１５０μｍ〜４００μｍ程度が好ましい。また、感熱膜１２は、マンガン、ニッケル、銅、コバルト、鉄などの金属酸化物の混合体からなるターゲットを用い、公知のスパッタ法などによって絶縁基板１１上に形成された薄膜サーミスタ膜からなる。電極膜１３は、プラチナ、ニッケル、金、銀などの金属からなるターゲットを用い、公知のスパッタ法などによって絶縁基板１１上に上記金属の単層あるいは組み合わせで形成される。バンプ１４は、金、銅、ニッケル等で形成される。また、引出線１５に用いられる材料としては、線径１００μｍ程度のジュメット線、銅覆鋼線（ＣＰ線）、ニッケルメッキ線などが適している。
【００１５】
次に、本発明の薄膜温度センサの組立過程を図２〜図３を参照して説明する。
【００１６】
図２（ａ）は、前記アルミナ基板１１上に多数の感熱膜１２と電極膜１３からなる薄膜サーミスタをアレイ状に形成された基板の一部分を示す図であり、図２（ｂ）は、基板をそれぞれのチップに切断し、バンプを形成した薄膜センサチップの斜視図である。
【００１７】
先ず、図２（ａ）に示すように、厚み約２５０μｍのアルミナ基板１１を用いて、公知のスパッタ法などの方法で薄膜サーミスタ膜からなる感熱膜１２と、感熱膜１２の抵抗変化を取り出す出力端子としての電極膜１３が形成される。前述したように、感熱膜１２としては、金属酸化物からなるサーミスタ膜１２が、また電極膜１３としては、例えば白金の薄膜、または白金の薄膜の上に金の薄膜が積層された積層膜が用いられる。これら感熱膜１２と電極膜１３の構成の一例については、本出願人が以前に出願した特開平６−６１０１２号に開示されている。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、電極膜１３に金ワイヤーを用いワイヤーバンプを形成する。バンプは、公知のワイヤーバンプの技術で形成される。バンプの大きさは、引出線の直径１００μｍより大きくする。バンプを大きくすることによって、引出線をセットする位置が多少ずれたとしてもバンプ上に引出線が載っている限りは、レーザー溶接が可能となる。次に、個々の薄膜センサチップを得るために、基板１１は図２（ｂ）の点線に示すようにダイシング装置などによって切断される。図２（ｃ）に示すように、本実施例では約０．６ｍｍ×０．３ｍｍの寸法に各々切断された。
【００１９】
次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、バンプ上に、直径約１００μｍのジュメット線からなる引出線１５を載置する。次に、レーザー溶接機を用い、レーザー光２１をバンプ１４上に載置した引出線１５に照射し、引出線１５とバンプ１４とを接続させて、薄膜温度センサ１が完成する。
【００２０】
上記の製造方法で完成した薄膜温度センサの引っ張り強度は、従来例で示した図４（ｂ）の構造の薄膜温度センサが平均１００グラムであったのに対し、平均１５０グラムの強度を保つことができた。
【００２１】
また図示はしないが、耐候性能の向上させるために、感熱膜と引出線を覆うガラスなどの外装材を感熱膜１２と引出線１５上に被覆しても良い。ガラスを感熱膜１２と引出線１５に被覆する方法としては、ペースト状のガラスを感熱膜１２と引出線１５上にディスペンサーなどで塗布し、高温で焼成する方法がある。また、本発明の薄膜温度センサ１は、１００度程度の環境で使用することを意図した場合には、感熱膜１２や引出線１５の被覆材としてガラスを用いるのではなく、エポキシなどの樹脂材料を用いても良い。
【００２２】
また本実施例においては、図示しないが、引出線１４としてジュメット線を用いた例について開示したが、これに限定されるものではなく、材料として上記した以外に４２アロイやコバールなどの金属板を所望の形状に成形したリードフレームを用い、表面を金、銀、ニッケルなどのメッキ処理を施したリードフレーム状の引出線を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、民生・産業分野を問わず各種電子機器・部品の温度検知または温度補償に用いられる薄膜温度センサに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の薄膜温度センサの斜視図である。
【図２】本発明の薄膜温度センサの組立図である。
【図３】本発明の薄膜温度センサの組立図である。
【図４】従来の薄膜温度センサの斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  薄膜温度センサ
１１  絶縁基板
１２  感熱膜
１３  電極膜
１４  バンプ
１５  引出線
２１  レーザー光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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