JPH05281178A - 機能性厚膜素子の製造方法およびセンサ素子の製造方法 - Google Patents
機能性厚膜素子の製造方法およびセンサ素子の製造方法Info
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板との密着強度や均一性等にて優れた厚膜
の製造方法と、感度、応答時間および寿命等にて優れた
安価なセンサ素子の製造方法とを提供する。 【構成】 先ず、アルミナ等のセラミックス基板１の表
面を脱脂、洗浄した後、ニッケル、クロム、錫等の金属
膜をセラミックス基板上に１〜５μｍの厚さに無電解メ
ッキ法または置換メッキ法で形成する。次いで、この金
属膜を酸化雰囲気中で４００〜１２００℃、１０〜３０
分間熱処理することで、これらの金属膜を酸化させて酸
化ニッケル膜、酸化クロム膜、酸化錫膜等の酸化金属膜
２を作製する。この方法で作製した酸化金属膜２上に、
検出用電極としてのＡｇーＰｄの櫛形電極３をスクリー
ン印刷して８００〜１０００℃で焼き付け、この電極３
にリード線４をボンディングすることでセンサ素子を作
製する。
の製造方法と、感度、応答時間および寿命等にて優れた
安価なセンサ素子の製造方法とを提供する。 【構成】 先ず、アルミナ等のセラミックス基板１の表
面を脱脂、洗浄した後、ニッケル、クロム、錫等の金属
膜をセラミックス基板上に１〜５μｍの厚さに無電解メ
ッキ法または置換メッキ法で形成する。次いで、この金
属膜を酸化雰囲気中で４００〜１２００℃、１０〜３０
分間熱処理することで、これらの金属膜を酸化させて酸
化ニッケル膜、酸化クロム膜、酸化錫膜等の酸化金属膜
２を作製する。この方法で作製した酸化金属膜２上に、
検出用電極としてのＡｇーＰｄの櫛形電極３をスクリー
ン印刷して８００〜１０００℃で焼き付け、この電極３
にリード線４をボンディングすることでセンサ素子を作
製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物や窒化物などの
機能性厚膜素子の製造方法およびそれを利用したセンサ
素子の製造方法に関するものである。
機能性厚膜素子の製造方法およびそれを利用したセンサ
素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、熱転写形の発熱抵抗体等の窒
化物または酸化物素子はスパッタ法や、原料粉末を含む
ペーストをスクリーン印刷にて印刷後焼成して焼き付け
る方法等で作製されている。
化物または酸化物素子はスパッタ法や、原料粉末を含む
ペーストをスクリーン印刷にて印刷後焼成して焼き付け
る方法等で作製されている。
【０００３】また、酸化物厚膜を利用したセンサは、上
記の方法で作製した素子に、検出電極を印刷等の方法で
形成してセンサ素子を作製している。
記の方法で作製した素子に、検出電極を印刷等の方法で
形成してセンサ素子を作製している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここで、スパッタ法で
は設備的にコストがかかる。また、印刷法ではコスト的
には安価であるが、基板との密着強度が弱い、厚膜の粒
子径を制御できない、多孔質になる等の問題点があり、
この厚膜を用いたセンサにおいては、その問題点から信
頼性が悪い、寿命が短い、応答速度が遅い等の問題点が
生じる。
は設備的にコストがかかる。また、印刷法ではコスト的
には安価であるが、基板との密着強度が弱い、厚膜の粒
子径を制御できない、多孔質になる等の問題点があり、
この厚膜を用いたセンサにおいては、その問題点から信
頼性が悪い、寿命が短い、応答速度が遅い等の問題点が
生じる。
【０００５】本発明は、基板との密着強度が強く、均一
で緻密な厚膜を形成できる機能性厚膜素子の製造方法
と、信頼性、応答時間および寿命等にて優れた特性を示
すセンサ素子の製造方法とを提供することを目的とする
ものである。
で緻密な厚膜を形成できる機能性厚膜素子の製造方法
と、信頼性、応答時間および寿命等にて優れた特性を示
すセンサ素子の製造方法とを提供することを目的とする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、セラミックス基板上にメッキ法で金属膜を形成
し、この金属膜を酸化あるいは窒化させる機能性厚膜素
子の製造方法である。
明は、セラミックス基板上にメッキ法で金属膜を形成
し、この金属膜を酸化あるいは窒化させる機能性厚膜素
子の製造方法である。
【０００７】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載の機能性厚膜素子の製造工程と、検出用電極の形成
工程とを組合わせたセンサ素子の製造方法である。
記載の機能性厚膜素子の製造工程と、検出用電極の形成
工程とを組合わせたセンサ素子の製造方法である。
【０００８】
【作用】請求項１に記載された発明は、機能性厚膜素子
を作製する方法として、まずメッキ法で、基板との密着
強度が強く、均一で良好な金属膜を形成する。次いで、
その膜を酸化させることで酸化物厚膜を作製する。この
ため厚膜と基板との密着強度が向上し、均一で緻密な酸
化物厚膜が得られる。また、窒化物厚膜素子は、上記金
属膜を窒素雰囲気中で熱処理することで作製する。
を作製する方法として、まずメッキ法で、基板との密着
強度が強く、均一で良好な金属膜を形成する。次いで、
その膜を酸化させることで酸化物厚膜を作製する。この
ため厚膜と基板との密着強度が向上し、均一で緻密な酸
化物厚膜が得られる。また、窒化物厚膜素子は、上記金
属膜を窒素雰囲気中で熱処理することで作製する。
【０００９】請求項２に記載された発明は、請求項１で
得られた厚膜素子の製造工程に、検出用電極の形成工程
を組合わせてセンサ素子を作製すると、そのセンサ素子
の信頼性、応答性、感度等が向上し、またコストも安価
で済む。
得られた厚膜素子の製造工程に、検出用電極の形成工程
を組合わせてセンサ素子を作製すると、そのセンサ素子
の信頼性、応答性、感度等が向上し、またコストも安価
で済む。
【００１０】
（１） 酸化物厚膜素子の作製 先ず、図１に示されるようにアルミナ等のセラミックス
基板１の表面を脱脂、洗浄した後、ニッケル、クロム、
錫等の金属膜２をセラミックス基板上に１〜５μｍの厚
さに無電解メッキ法または置換メッキ法で形成する。次
いで、この金属膜２を酸化雰囲気中で４００〜１２００
℃、１０〜３０分間熱処理することで、これらの金属膜
を酸化させて酸化ニッケル膜、酸化クロム膜、酸化錫膜
等の酸化金属膜を作製した。
基板１の表面を脱脂、洗浄した後、ニッケル、クロム、
錫等の金属膜２をセラミックス基板上に１〜５μｍの厚
さに無電解メッキ法または置換メッキ法で形成する。次
いで、この金属膜２を酸化雰囲気中で４００〜１２００
℃、１０〜３０分間熱処理することで、これらの金属膜
を酸化させて酸化ニッケル膜、酸化クロム膜、酸化錫膜
等の酸化金属膜を作製した。
【００１１】（２） センサ素子の作製 上記方法で作製した酸化金属膜２上に、検出用電極とし
てのＡｇーＰｄの櫛形電極３をスクリーン印刷して８０
０〜１０００℃で焼き付け、この電極３にリード線４を
ボンディングすることでセンサ素子を作製した。
てのＡｇーＰｄの櫛形電極３をスクリーン印刷して８０
０〜１０００℃で焼き付け、この電極３にリード線４を
ボンディングすることでセンサ素子を作製した。
【００１２】また、図２に示されるように、予め検出用
電極としての櫛形電極３を焼き付けたセラミックス基板
１上に、前述した方法で酸化金属膜２を作製した後、リ
ード線４をボンディングすることによってもセンサ素子
を作製した。
電極としての櫛形電極３を焼き付けたセラミックス基板
１上に、前述した方法で酸化金属膜２を作製した後、リ
ード線４をボンディングすることによってもセンサ素子
を作製した。
【００１３】ここで、櫛形電極３の１本幅は各０．５m
m、電極が対向している間隙幅は１０mmである。
m、電極が対向している間隙幅は１０mmである。
【００１４】（３ー１） 湿度センサ素子の特性 酸化ニッケルを用いたセンサ素子において、その感湿特
性を恒温恒湿槽中温度２５〜８５℃、相対湿度２５〜９
０％の範囲にて、交流１Ｖ、周波数１２０Hz〜１０ｋHz
で相対湿度に対するインピーダンスの変化として測定し
た。
性を恒温恒湿槽中温度２５〜８５℃、相対湿度２５〜９
０％の範囲にて、交流１Ｖ、周波数１２０Hz〜１０ｋHz
で相対湿度に対するインピーダンスの変化として測定し
た。
【００１５】その結果、従来の印刷法により作製した素
子と比較して、その感度（相対湿度１０％の変化に対す
るインピーダンスの変化率とする）は、特に高湿部（６
０％以上）においてインピーダンスの変化が４分の１桁
に対して３分の１桁と感度が向上した。
子と比較して、その感度（相対湿度１０％の変化に対す
るインピーダンスの変化率とする）は、特に高湿部（６
０％以上）においてインピーダンスの変化が４分の１桁
に対して３分の１桁と感度が向上した。
【００１６】（３ー２） ガスセンサ素子の特性 また、酸化錫を用いたセンサ素子において、ガス感度特
性について水素ガスを用い流通法により求めた。このと
きの条件は、センサ素子を直径７cmで長さ９０cmの石英
ガラス管の中心にセットし、水素ガス３％を含む空気を
ガラス管の一方から約１００ml／min の流量で流しなが
ら抵抗を測定した。この時、センサ素子の温度は１００
〜５００℃の範囲で制御した。感度は空気のみを流通さ
せた場合の素子の抵抗値（Ｒair ）を、被検ガスを混入
した空気を流通させた場合の素子の抵抗値（Ｒgas ）で
除した値（Ｒair ／Ｒgas ）とし、感度が最大となった
素子の温度を素子の動作温度とした。
性について水素ガスを用い流通法により求めた。このと
きの条件は、センサ素子を直径７cmで長さ９０cmの石英
ガラス管の中心にセットし、水素ガス３％を含む空気を
ガラス管の一方から約１００ml／min の流量で流しなが
ら抵抗を測定した。この時、センサ素子の温度は１００
〜５００℃の範囲で制御した。感度は空気のみを流通さ
せた場合の素子の抵抗値（Ｒair ）を、被検ガスを混入
した空気を流通させた場合の素子の抵抗値（Ｒgas ）で
除した値（Ｒair ／Ｒgas ）とし、感度が最大となった
素子の温度を素子の動作温度とした。
【００１７】次に応答特性は、一定温度下の管内に瞬時
に被検ガスを混入した空気を流通させ、その時のセンサ
素子の動作温度における抵抗値の時間変化をＸＹプロッ
タで出力させて応答速度を測定した。
に被検ガスを混入した空気を流通させ、その時のセンサ
素子の動作温度における抵抗値の時間変化をＸＹプロッ
タで出力させて応答速度を測定した。
【００１８】さらに、エージング特性について、ガスを
流通させながら素子温度５００℃で保持し、１〜１０時
間間隔でセンサ素子の感度を測定し、感度が初期値の７
０％に低下した時間をエージング時間とした。以上の感
度、応答速度およびエージング時間の特性をメッキ法お
よび印刷法で作製したセンサ素子について比較した結果
を、次の表１に示す。
流通させながら素子温度５００℃で保持し、１〜１０時
間間隔でセンサ素子の感度を測定し、感度が初期値の７
０％に低下した時間をエージング時間とした。以上の感
度、応答速度およびエージング時間の特性をメッキ法お
よび印刷法で作製したセンサ素子について比較した結果
を、次の表１に示す。
【００１９】
【表１】 表１に示すように、本発明のメッキ法により作製したセ
ンサ素子は、従来の印刷法により作製したセンサ素子に
比べ、感度、応答速度、エージング時間共に優れた特性
を示す。これは、膜の密着強度、均一性および緻密性等
の膜の特性が向上したためである。
ンサ素子は、従来の印刷法により作製したセンサ素子に
比べ、感度、応答速度、エージング時間共に優れた特性
を示す。これは、膜の密着強度、均一性および緻密性等
の膜の特性が向上したためである。
【００２０】なお、本発明のメッキ法により製造された
酸化金属膜は、従来の薄膜に属する膜厚をも包含する場
合がある。
酸化金属膜は、従来の薄膜に属する膜厚をも包含する場
合がある。
【００２１】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、セラミックス
基板上に金属膜をメッキ法で形成してから酸化あるいは
窒化させるので、酸化あるいは窒化金属膜と基板との密
着強度が向上し、均一で緻密な厚膜が得られる。
基板上に金属膜をメッキ法で形成してから酸化あるいは
窒化させるので、酸化あるいは窒化金属膜と基板との密
着強度が向上し、均一で緻密な厚膜が得られる。
【００２２】請求項２の発明によれば、請求項１に記載
のメッキ法を用いてセンサ素子を製造するので、感度、
応答時間、エージング特性等において優れたセンサ素子
をコスト的にも安価に製造できる。
のメッキ法を用いてセンサ素子を製造するので、感度、
応答時間、エージング特性等において優れたセンサ素子
をコスト的にも安価に製造できる。
【図１】Ａは本発明に係るセンサ素子の一実施例を示す
平面図、ＢはＡのＩb −Ｉb 線断面図である。
平面図、ＢはＡのＩb −Ｉb 線断面図である。
【図２】Ａは本発明に係るセンサ素子の他の実施例を示
す平面図、ＢはＡのIIb −IIb線断面図である。
す平面図、ＢはＡのIIb −IIb線断面図である。
１ セラミックス基板 ２ 酸化あるいは窒化金属膜 ３ 検出用電極
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックス基板上にメッキ法で金属膜
を形成し、この金属膜を酸化あるいは窒化させることを
特徴とする機能性厚膜素子の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の機能性厚膜素子の製造
工程と、検出用電極の形成工程とを組合わせたことを特
徴とするセンサ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8233092A JPH05281178A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 機能性厚膜素子の製造方法およびセンサ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8233092A JPH05281178A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 機能性厚膜素子の製造方法およびセンサ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05281178A true JPH05281178A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13771551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8233092A Pending JPH05281178A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 機能性厚膜素子の製造方法およびセンサ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05281178A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010091486A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
| CN102607732A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-25 | 哈尔滨工程大学 | 液浮陀螺仪用薄膜温度传感器的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5811846A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｎｏ↓２ガス検知方法 |
| JPH0221258A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-01-24 | Toyota Motor Corp | 酸素濃度センサーの製造方法 |
-
1992
- 1992-04-03 JP JP8233092A patent/JPH05281178A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5811846A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｎｏ↓２ガス検知方法 |
| JPH0221258A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-01-24 | Toyota Motor Corp | 酸素濃度センサーの製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010091486A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
| CN102607732A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-25 | 哈尔滨工程大学 | 液浮陀螺仪用薄膜温度传感器的制备方法 |
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