JPH02263127A - 薄膜温度計およびその製造方法 - Google Patents

薄膜温度計およびその製造方法

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JPH02263127A
JPH02263127A JP1084112A JP8411289A JPH02263127A JP H02263127 A JPH02263127 A JP H02263127A JP 1084112 A JP1084112 A JP 1084112A JP 8411289 A JP8411289 A JP 8411289A JP H02263127 A JPH02263127 A JP H02263127A
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JP
Japan
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temperature
thin film
temperature sensing
insulator substrate
vapor deposition
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JP1084112A
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English (en)
Inventor
Masahide Matsuura
正英 松浦
Yoshio Hiki
比企 能夫
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は温度変化に対応して抵抗値の変化する薄膜温度
計およびその製造方法に関する。
[従来の技術] 従来、この種の薄膜温度計としては、例えば、ゲルマニ
ウム温度計がある。この温度計は、燐をドープしたゲル
マニウムの抵抗が、低温域で大きく変化する現象を利用
したものである。このゲルマニウム温度計によると、一
般に、1.4〜20にの低温域において、次式により較
正することができる(小林俊−著、物理工学実験7 °“低温技術°′、東京大学出版会 1977年P35
)。なお、次式において、Rは抵抗、Tは温度、A、B
、C,Dは定数である。
log R=A/T十B+cT+DT2  ・・・■ま
た別の従来例として、金属膜抵抗温度計がある。これは
、二・ンケル、白金、銅などの金属膜で形成した感温部
の抵抗値が、温度変化にともない変化することを利用し
た温度計であり、はぼlOK以上の濃酸測定において高
感度を示す。
[解決すべき問題点] 上述した従来の薄膜温度計のうちゲルマニウム温度計に
あっては、前記0式で示されるような複雑な較正曲線に
もとづいて抵抗値を温度に変換しなければならなず、ま
た20Kを超える高温域では前記0式による較正ができ
ないため、温度計自体を使用できなかった。一方、金属
膜抵抗温度計では、IOKより低い温度になると感度が
著しく低下する。
したがって、例えば、5〜300に程度の広範囲にわた
り温度測定を行なうには、複数の温度域に分けてそれぞ
れに適合する温度計を用いなければならず、しかも複雑
な較正曲線により抵抗を温度に変換しなければならない
ので、測定作業が煩雑であった。
本発明はこのような問題点にかんがみてなされたもので
、5に付近から300に付近までの広い範囲にわたり高
精度な温度測定が可能であり、しかも抵抗と温度とが直
線的な関係を有し較正が容易な薄膜温度計およびその製
造方法の提供を目的とする。
[問題点の解決手段] 上記目的を達成するために、第一発明に係る薄膜温度計
は、電気絶縁体基板と、この電気絶縁体基板の一方の表
面上に形成された一対の電極と、上記電気絶縁体基板お
よび電極上に積層して形成された易酸化性金属およびそ
の酸化物からなる感温部と、少なくとも上記感温部の表
面上に積層して形成された良熱伝導部とで構成しである
また、第二発明に係る薄膜温度計の製造方法は、電気絶
縁体基板の一方の表面上に一対の電極を形成し、次いで
上記電気絶縁体基板および電極上に易酸化性金属を真空
蒸着法により蒸着して感温部を形成し、さらに少なくと
も上記感温部の表面上に良熱伝導部を積層して形成する
薄膜温度計の製造方法であって、上記易酸化性金属を真
空蒸着法により蒸着する際、少なくとも二回に分けて当
該蒸着を繰り返し、かつ少なくとも二回の蒸着ののち被
蒸着面を酸化雰囲気下に放置する方法としである。
[実施例] 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
まず、第一発明に係る薄膜温度計の実施例を、第1図〜
第3図にもとづいて説明する。
第1図は薄膜温度計の平面図、第2図は第1図のA−A
線断面図、第3図は同じ<E−B線断面図である。
これらの図面において、lは電気絶縁体基板であり、電
気伝導率が10 is m−1以下の物質、例えば、石
英ガラス、酸化マグネシウム、アルミナのいずれかによ
り形成することが好ましい。
2.2は一対の電極であり、電気絶縁体基板1の一方の
表面上の側縁に沿って形成されている。
電極2は電気伝導率が10−’Sm−1以上の物質から
なり、特に、金または白金が容易に薄膜蒸着でき、かつ
低抵抗で酸化しにくいため好ましい。
3は感温部であり、電気絶縁体基−1および電極2上に
積層して形成されている。この感温部3は、比較的酸化
しやすい金属(易酸化性金属)で形成され、好ましくは
、インジウム、アルミニウムがよい。これらの金属は、
後の製造方法で示すように、抵抗加熱蒸着により膜厚を
制御しやすいためである。感温部3の一部には、後の製
造方法で示すように、蒸着途中において、−時大気中に
放置した結果、酸化層3aが形成されている。なお、感
温部3の膜厚は、30〜40nmであることが好ましい
4は良熱伝導部であり、感温部3を包み込むように、感
温部3、電気絶縁体基板1、および電極2の表面上に積
層して形成されている。この良熱伝導部4は、電気伝導
率が10−83 m−1以下の物質、例えば、ラングミ
ュアプロシェド膜を形成可能な物質、ダイアモンド、窒
化ホウ素、炭化ケイ素、酸化ベリリウム、硫化ベリリウ
ム、リン化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナのいず
れかにより形成されている。さらに、ラングミュアブロ
シェド膜を形成可能な物質を具体的に挙げると、直鎖飽
和脂肪酸CH3(CH2) n−2GOOH等があり、
一般にnが16から22のものがよい。このうち好まし
くは、パラミチン酸、ステアリン酸、アラキシン酸がよ
く、さらにはこれらの物質のカドミウム塩、バリウム塩
、ナトリウム塩、リチウム塩がよい。その他、これらの
物質の親木部をアルコール、アミン、アミド、ヒドロキ
シロム、フェノル、ケトン、尿素、アセトアミド、メチ
ルエステル置換したもの、アルキル鎖をジアルキル化し
たものであってもよい。これらの物質は、LB化した際
、膜が安定するので好ましい。なお、良熱伝導部4の膜
厚は、110−3p以上、好ましくはlルm以上とする
次に、第二発明である薄膜温度計の製造方法に係る実施
例を第4図(a)〜(d)にもとづいて説明する。
第4図(a)〜(d)は同製造方法における各工程を順
に示す斜視図である。
まず、電気絶縁体基板1の一方の表面上に一対感温部3
の作成が終了したのち、良熱伝導部4の電極2を形成す
る(同図(a))。この電極2の形成は、例えば、真空
中における抵抗加熱蒸着による。蒸着時の真空槽内の圧
力は、1O−2Pa以下が好ましい。
次いで、感温部3を形成する。この感温部3の形成は、
電極2を形成した電気絶縁体基板lの一部表面に対して
、真空中において抵抗加熱により材料(易酸化性金属)
を蒸着することにより行なう。蒸着時の真空槽内の圧力
は10−2P a以下が好ましい。この値以上の圧力で
は、抵抗加熱により真空槽内に飛んだ金属粒子の電気絶
縁体基板1への付着性が低下するためである。
感温部形成のための蒸着は二回以上に分けて行ない、少
なくとも一回の蒸着ののち、被蒸着面を大気中に放置し
て酸化させる。これは抵抗の温度依存性を直線的に保っ
ためである。ここで、酸化させたときの電気伝導率は、
10−l−10−73m−1であることが好ましい。ま
た、最終的な感温部3の膜厚は、30〜40nmが好ま
しい。
真空蒸着装置の真空槽内に設置した。一方、装置を、感
温部3および電極2を形成した電気絶縁体基板1の表面
上に形成する(同図(d))。この良熱伝導部4の形成
は、使用する材料により次のように行なう。すなわち、
ラングミュアプロシェド膜を形成可能な物質を材料とす
るときには、当該物質を適当な有機溶媒に溶解し、それ
を水面展開することで単分子層を形成させ、これを感温
部3まで形成した電気絶縁体基板1上に一層ずつ累積し
ていく。その他、ダイアモンド、窒化ホウ素、炭化ケイ
素、酸化ベリリウム、硫化ベリリウム、リン化ホウ素、
窒化アルミニウム、アルミナを材料とする場合は、気相
成長法、スパッタリング蒸着法、あるいは真空蒸着法に
より良熱伝導部4を形成する。良熱伝導部4の最大厚さ
は、1O−3ルm以上、好ましくはIILm以上がよい
[実験例] 15mmX25mm、厚さ1mmの石英ガラス基板上に
アルミニウム製のマスクを設け、市販の内のタングステ
ン製の蒸着バスケットには純度99.99%の金を入れ
、真空槽を5X101Paまで減圧した。さらに、前記
バスケットを加熱し、金を蒸着速度2nmss−’で石
英ガラス基板上に2 X 25 m mの形状で蒸着し
、膜厚1100nとした。
次いで、この基板を真空層から取り出し、アルミニウム
製のヒーター用マスクを変え、再び真空槽内に設置した
。その際、蒸着バスケットも交換し、純度99.9%の
インジウムを設置し、真空槽内を5 X 10−4P 
aまで減圧した。バスケットを加熱し、インジウムを蒸
着速度lnm−5−1で石英ガラス基板上に5X15m
mの形状に蒸着し、膜厚的18nmとした。この基板を
一度、大気中に放置し、再び真空槽内に設置し、真空槽
内を5 X 10−4P aまで減圧した。さらに、バ
スケットを加熱し、インジウムを蒸着速度5nm・B−
+で石英ガラス基板上の先に蒸着したインジウム上に蒸
着し、膜厚的36nmとした。
上記のように金製の膜(電極)およびインジウム膜(感
温部)を形成した基板上に、アラキシン酸のラングミュ
アブロジェット膜を形成した。すなわち、アラキシン酸
をクロロホルムに約2mmol  ・1−1の濃度とな
るように溶解し、この溶液をLB膜製造装置(JOYC
E−LOEBL社製LANGMURTROUGH4)の
水槽の水面上に、展開し単分子層を形成した。このとき
の表面圧は34mN m m−1であった。この単分子
層を先に作成したインジウム薄膜および石英ガラス基板
上に累積した。このときの基板の上下運動の速度は約5
mmes−’であった。
以上の工程から作成した薄膜温度計における抵抗の温度
依存性を四端子法で測定した。その結果を第5図に示す
。また、IOK、100K。
200に、290にでの抵抗値を第1表に示す。
5Kから300にの温度域で直線により較正すると、 T =−17,0595R+ 3733.6H4・・・
■(Rはインジウム薄膜の抵抗、Tは温度(K))とな
り、誤差は5%であった。また、5Kから300にの温
度サイクルに対する再現性は2%であった。
第1表 [比較例〕 石英ガラス基板上に実験例と同様に電極用の金を蒸着し
、次いで、当該基板上に5X15mmのインジウム膜を
真空蒸着法によって膜厚20nmで蒸着した。蒸着回数
は一回のみであった。その他の条件はすべて実験例と同
様にして、薄膜温度計を作成した。
この薄膜温度計における抵抗の温度依存性を第6図に示
す。また、5,100,200,290にでの抵抗値を
第2表に示す。実験例のときと比べ、直線性が劣ること
がわかる。
第2表 [発明の効果] 以上説明したように1本発明の薄膜温度計によれば、5
に付近から300に付近までの広い範囲にわたり高精度
な温度測定が可能であり、しかも抵抗と温度とが直線的
な関係を有し較正が容易であるという効果がある。
また本発明の薄膜温度計の製造方法によれば、上記のよ
うな薄膜温度計を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第゛1図はi膜温度計の平面図、第2図iよ第1図図、
第4図(a)〜(d)は薄膜温度計の製造方法における
各工程を示す斜視図、第5図および第6図は実験例およ
び比較例の結果を示す図、である。 l:電気絶縁体基板 2:電極 3:感温部 4:良熱伝導部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電気絶縁体基板と、この電気絶縁体基板の一方の
    表面上に形成された一対の電極と、上記電気絶縁体基板
    および電極上に積層して形成された易酸化性金属および
    その酸化物からなる感温部と、少なくとも上記感温部の
    表面上に積層して形成された良熱伝導部とを備えたこと
    を特徴とする薄膜温度計。
  2. (2)電気絶縁体基板の一方の表面上に一対の電極を形
    成し、次いで上記電気絶縁体基板および電極上に易酸化
    性金属を真空蒸着法により蒸着して感温部を形成し、さ
    らに少なくとも上記感温部の表面上に良熱伝導部を積層
    して形成する薄膜温度計の製造方法であって、上記易酸
    化性金属を真空蒸着法により蒸着する際、少なくとも二
    回に分けて当該蒸着を繰り返し、かつ少なくとも1回の
    蒸着ののち被蒸着面を酸化雰囲気下に放置することを特
    徴とした薄膜温度計の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5431806A (en) * 1990-09-17 1995-07-11 Fujitsu Limited Oxygen electrode and temperature sensor
US5837113A (en) * 1990-12-06 1998-11-17 Fujitsu Limited Small glass electrode
JP2011128193A (ja) * 2009-12-15 2011-06-30 Seiko Epson Corp 電気光学装置、電子機器、および投射型表示装置

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