JPS6335084B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6335084B2 JPS6335084B2 JP56191495A JP19149581A JPS6335084B2 JP S6335084 B2 JPS6335084 B2 JP S6335084B2 JP 56191495 A JP56191495 A JP 56191495A JP 19149581 A JP19149581 A JP 19149581A JP S6335084 B2 JPS6335084 B2 JP S6335084B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- platinum
- thin film
- protective film
- temperature sensor
- glass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
本発明は白金抵抗薄膜を用いた薄膜白金温度セ
ンサに関する。 従来精密な温度センサとしては白金測温抵抗体
があり、また比較的安価で大量生産できる温度セ
ンサとしてはサーミスタがある。 一方、最近のエレクトロニクスの急激な進歩に
より、家電用や自動車用などの精密温度センサを
中心に堅牢で大量生産でき、かつ高精度の温度セ
ンサが求められるようになつてきており、用途に
より安価、小形、高精度、温度範囲が広く直線的
な変化をするもの、振動などに対して強いもの、
熱応答性の良いものが要求されている。 これらの要求のうち温度精度や測定範囲、直線
性などの特性に関して最も優れているものとして
白金測温抵抗体があるが、周知のように白金測温
抵抗体は、 (1) バルクの白金線を材料とするため、50Ω，
100Ωの低抵抗しか作れず、回路設計時、接点
抵抗や信号入力回路の線抵抗が大きな影響を与
えるため、３線式，４線式など測定回路の設計
方法に細心の注意を要する。 (2) 構造上、熱容量が大きいために熱に対する応
答性が悪く、また振動、、衝撃に対して弱いた
め使用、保管、輪送などの際に破損しやすい。 (3) 高価な材料を多量に使用し、また製造工程が
複雑で量産化が困難なため価格が高い。 (4) 小形化が困難である。 などの欠点を有している。 一方、サーミスタでは比較的使用温度範囲が狭
く、抵抗値も曲線的に変化するため、温度の補正
回路を必要とするなどの欠点を有する。 また、白金膜の抵抗値変化を利用した温度セン
サとしては厚膜白金測温素止があるが、厚膜であ
るため白金の使用量が多く、非常に高価格であ
る。また厚膜であるためガラス溶融体が主成分で
あること、不純物が入りやすいことなどから特性
的にもばらつきが大きく高精度のものができてい
ない。 そこで最近白金薄膜の抵抗値変化を利用した薄
膜白金温度センサが注目されている。しかし白金
はバルクの状態では非常に安定な金属であるが、
最も安定な白金とはいえ高温になると種々の金属
と反応しやすくなるため、保護膜の材料選定が重
要になり、現在高温から低温まで測定できる精度
の高いセンサは開発、実用化されていない。 本発明は以上の点に鑑み、広い温度範囲で高精
度かつ高い安定性を有する薄膜白金温度センサを
提供することを目的とする。 この目的の達成するために本発明は絶縁基体上
に白金抵抗薄膜と電極を形成し、この白金抵抗薄
膜上にSiC，SiO2またはTiN単独または、これら
の化合物よりなる保護膜を形成したものである。 また本発明は電極上および前記保護膜の上にさ
らにガラスによる保護膜を形成したものである。 以下、本発明の実施例について図面とともに説
明する。 第１図は本発明の一実施例の薄膜白金温度セン
サの断面図である。図において、１は幅５mm、長
さ20mm、厚さ１mmのアルミナ基板よりなる絶縁基
体、２はこの絶縁基体１上に、白金を約3μm着膜
して形成された白金抵抗薄膜、３はこの白金抵抗
薄膜２と接続されるリード線引き出し用の電極、
４は電極３に接続されるリード線、５は白金抵抗
薄膜２を被覆する約1μm厚のTiNよりなる保護膜
で、真空蒸着、スパツタなどにより形成される。 この温度センサにおけるTiNよりなる保護膜
５は、それ自体高温に耐え、また感温体である白
金抵抗薄膜２への拡散や反応を生じない。また他
の金属の白金抵抗薄膜２への拡散や反応を起こす
のを防ぐ障壁となる。このため温度センサの初期
特性（抵抗値、抵抗温度係数）のばらつきや長期
使用時（特に高温における使用の際）の特性の劣
化が小さいため信頼性が高くなり、白金測温抵抗
体と同等もしくはそれ以上の指示温度精度が得ら
れる。 また、TiNよりなる保護膜５は非常に薄いた
めに熱応答性に優れている。本実施例の場合、熱
応答時間（63％点）は1.2秒であり、一方、保護
膜としてガラスを用いた場合は2.1秒であつた。 第２図に第１の実施例お温度センサの電極３の
部分を、珪酸鉛を主成分とするガラスペーストで
約500μm厚で覆い、920℃で10分間焼成し、溶融
固化させてガラス保護膜６を形成した実施例を示
す。このように電極３の部分をガラスで覆うこと
により電極部分を保護することができる。 第３図は本発明の第３の実施例の断面図であ
る。この実施例の温度センサは第１の実施例の
TiNよりなる保護膜５の上および電極３の上に
ガラスよりなる保護膜７を形成たものである。こ
のガラスよりなる保護膜７は珪酸鉛を主成分とす
るガラスペーストで厚み約50μm（電極３の上は約
500μm）に被覆した後、920℃で10分間焼成して
溶融固化させて形成したものである。 第１表はこの実施例の温度センサと比較のため
にガラスのみを保護膜とした温度センサの抵抗温
度係数（０℃，100℃基準）のばらつき（初期特
性）を示すものである。
ンサに関する。 従来精密な温度センサとしては白金測温抵抗体
があり、また比較的安価で大量生産できる温度セ
ンサとしてはサーミスタがある。 一方、最近のエレクトロニクスの急激な進歩に
より、家電用や自動車用などの精密温度センサを
中心に堅牢で大量生産でき、かつ高精度の温度セ
ンサが求められるようになつてきており、用途に
より安価、小形、高精度、温度範囲が広く直線的
な変化をするもの、振動などに対して強いもの、
熱応答性の良いものが要求されている。 これらの要求のうち温度精度や測定範囲、直線
性などの特性に関して最も優れているものとして
白金測温抵抗体があるが、周知のように白金測温
抵抗体は、 (1) バルクの白金線を材料とするため、50Ω，
100Ωの低抵抗しか作れず、回路設計時、接点
抵抗や信号入力回路の線抵抗が大きな影響を与
えるため、３線式，４線式など測定回路の設計
方法に細心の注意を要する。 (2) 構造上、熱容量が大きいために熱に対する応
答性が悪く、また振動、、衝撃に対して弱いた
め使用、保管、輪送などの際に破損しやすい。 (3) 高価な材料を多量に使用し、また製造工程が
複雑で量産化が困難なため価格が高い。 (4) 小形化が困難である。 などの欠点を有している。 一方、サーミスタでは比較的使用温度範囲が狭
く、抵抗値も曲線的に変化するため、温度の補正
回路を必要とするなどの欠点を有する。 また、白金膜の抵抗値変化を利用した温度セン
サとしては厚膜白金測温素止があるが、厚膜であ
るため白金の使用量が多く、非常に高価格であ
る。また厚膜であるためガラス溶融体が主成分で
あること、不純物が入りやすいことなどから特性
的にもばらつきが大きく高精度のものができてい
ない。 そこで最近白金薄膜の抵抗値変化を利用した薄
膜白金温度センサが注目されている。しかし白金
はバルクの状態では非常に安定な金属であるが、
最も安定な白金とはいえ高温になると種々の金属
と反応しやすくなるため、保護膜の材料選定が重
要になり、現在高温から低温まで測定できる精度
の高いセンサは開発、実用化されていない。 本発明は以上の点に鑑み、広い温度範囲で高精
度かつ高い安定性を有する薄膜白金温度センサを
提供することを目的とする。 この目的の達成するために本発明は絶縁基体上
に白金抵抗薄膜と電極を形成し、この白金抵抗薄
膜上にSiC，SiO2またはTiN単独または、これら
の化合物よりなる保護膜を形成したものである。 また本発明は電極上および前記保護膜の上にさ
らにガラスによる保護膜を形成したものである。 以下、本発明の実施例について図面とともに説
明する。 第１図は本発明の一実施例の薄膜白金温度セン
サの断面図である。図において、１は幅５mm、長
さ20mm、厚さ１mmのアルミナ基板よりなる絶縁基
体、２はこの絶縁基体１上に、白金を約3μm着膜
して形成された白金抵抗薄膜、３はこの白金抵抗
薄膜２と接続されるリード線引き出し用の電極、
４は電極３に接続されるリード線、５は白金抵抗
薄膜２を被覆する約1μm厚のTiNよりなる保護膜
で、真空蒸着、スパツタなどにより形成される。 この温度センサにおけるTiNよりなる保護膜
５は、それ自体高温に耐え、また感温体である白
金抵抗薄膜２への拡散や反応を生じない。また他
の金属の白金抵抗薄膜２への拡散や反応を起こす
のを防ぐ障壁となる。このため温度センサの初期
特性（抵抗値、抵抗温度係数）のばらつきや長期
使用時（特に高温における使用の際）の特性の劣
化が小さいため信頼性が高くなり、白金測温抵抗
体と同等もしくはそれ以上の指示温度精度が得ら
れる。 また、TiNよりなる保護膜５は非常に薄いた
めに熱応答性に優れている。本実施例の場合、熱
応答時間（63％点）は1.2秒であり、一方、保護
膜としてガラスを用いた場合は2.1秒であつた。 第２図に第１の実施例お温度センサの電極３の
部分を、珪酸鉛を主成分とするガラスペーストで
約500μm厚で覆い、920℃で10分間焼成し、溶融
固化させてガラス保護膜６を形成した実施例を示
す。このように電極３の部分をガラスで覆うこと
により電極部分を保護することができる。 第３図は本発明の第３の実施例の断面図であ
る。この実施例の温度センサは第１の実施例の
TiNよりなる保護膜５の上および電極３の上に
ガラスよりなる保護膜７を形成たものである。こ
のガラスよりなる保護膜７は珪酸鉛を主成分とす
るガラスペーストで厚み約50μm（電極３の上は約
500μm）に被覆した後、920℃で10分間焼成して
溶融固化させて形成したものである。 第１表はこの実施例の温度センサと比較のため
にガラスのみを保護膜とした温度センサの抵抗温
度係数（０℃，100℃基準）のばらつき（初期特
性）を示すものである。
【表】
第２表は同様に本実施例の温度センサとガラス
のみを保護膜とした温度センサ（比較例）つい
て、＋500℃，2000時間の高温放置した場合の０℃
における抵抗値変化率と抵抗温度係数の変化を示
したものである。
のみを保護膜とした温度センサ（比較例）つい
て、＋500℃，2000時間の高温放置した場合の０℃
における抵抗値変化率と抵抗温度係数の変化を示
したものである。
【表】
TiNなしにガラスのみを保護膜とした場合は、
ガラスの焼成時やセンサを高温で使用する際に、
ガラスに含まれる鉛などの金属が白金薄膜に拡散
しその特性を劣化させる。しかしTiNとガラス
の２層構造とした場合は、TiNが拡散障壁とな
り、金属の白金薄膜への拡散を防ぐことができ
る。 なお、前記第１〜第３の実施例においては、保
護膜５としてTiNを用いたものについて説明し
たが、SiCやSiO2を用いても良い。またこれら
TiN，SiC，SiO2を単独で用いる場合に限らず、
これらの２種以上の化合物を用いても良い。また
ガラス保護膜６，７としては硼珪酸系、珪酸亜鉛
系なども使用可能である。 第３表は保護膜としてSiC，SiO2を単独で、ま
たは混合して用いた場合の実施例と、保護膜とし
てガラスを用いた場合の比較例とについて、熱応
答時間と抵抗温度係数を比較して示したものであ
る。
ガラスの焼成時やセンサを高温で使用する際に、
ガラスに含まれる鉛などの金属が白金薄膜に拡散
しその特性を劣化させる。しかしTiNとガラス
の２層構造とした場合は、TiNが拡散障壁とな
り、金属の白金薄膜への拡散を防ぐことができ
る。 なお、前記第１〜第３の実施例においては、保
護膜５としてTiNを用いたものについて説明し
たが、SiCやSiO2を用いても良い。またこれら
TiN，SiC，SiO2を単独で用いる場合に限らず、
これらの２種以上の化合物を用いても良い。また
ガラス保護膜６，７としては硼珪酸系、珪酸亜鉛
系なども使用可能である。 第３表は保護膜としてSiC，SiO2を単独で、ま
たは混合して用いた場合の実施例と、保護膜とし
てガラスを用いた場合の比較例とについて、熱応
答時間と抵抗温度係数を比較して示したものであ
る。
【表】
以上のように本発明の温度センサは構成したの
で以下のような優れた効果が得られる。 (1) 保護膜と白金薄膜との拡散や反応を起こさな
いばかりでなり、他の金属と白金薄膜との拡散
や反応を起こすのを防ぐ障壁となるため、セン
サの初期特性（抵抗値，抵抗温度係数）のばら
つきや、長期使用時（特に高温における使用の
際）の特性の劣化が小さいため信頼性が高くな
り、白金測温抵抗体と同等もしくはそれ以上の
指示温度精度が得られる。 (2) 温度―電気抵抗が直線変化するため補正が不
要となり、回路が単純化できる。 (3) 絶縁基体上に白金薄膜を着膜するため、振動
や衝撃に強い。 (4) 量産化しやすく安価なものができる。
で以下のような優れた効果が得られる。 (1) 保護膜と白金薄膜との拡散や反応を起こさな
いばかりでなり、他の金属と白金薄膜との拡散
や反応を起こすのを防ぐ障壁となるため、セン
サの初期特性（抵抗値，抵抗温度係数）のばら
つきや、長期使用時（特に高温における使用の
際）の特性の劣化が小さいため信頼性が高くな
り、白金測温抵抗体と同等もしくはそれ以上の
指示温度精度が得られる。 (2) 温度―電気抵抗が直線変化するため補正が不
要となり、回路が単純化できる。 (3) 絶縁基体上に白金薄膜を着膜するため、振動
や衝撃に強い。 (4) 量産化しやすく安価なものができる。
第１図は本発明における一実施例の温度センサ
の断面図、第２図および第３図は同じく他の実施
例の断面図である。 １……絶縁基体、２……白金抵抗薄膜、３……
電極、５……保護膜、６，７……ガラス保護膜。
の断面図、第２図および第３図は同じく他の実施
例の断面図である。 １……絶縁基体、２……白金抵抗薄膜、３……
電極、５……保護膜、６，７……ガラス保護膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁基体上に白金抵抗薄膜と電極を形成し、
この白金抵抗薄膜上にSiC，SiO2またはTiN単独
またはこれらの化合物よりなる保護膜を形成した
薄膜白金温度センサ。 ２ 絶縁基体上に白金抵抗薄膜と電極を形成し、
この白金抵抗薄膜上にSiC，SiO2またはTiN単独
またはこれらの化合物よりなる第１の保護膜を形
成し、前記電極上と前記第１の保護膜上にガラス
よりなる第２の保護膜を形成した薄膜白金温度セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56191495A JPS5892201A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 薄膜白金温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56191495A JPS5892201A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 薄膜白金温度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5892201A JPS5892201A (ja) | 1983-06-01 |
| JPS6335084B2 true JPS6335084B2 (ja) | 1988-07-13 |
Family
ID=16275587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56191495A Granted JPS5892201A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 薄膜白金温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5892201A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6140513A (ja) * | 1984-08-01 | 1986-02-26 | Hitachi Ltd | 薄膜抵抗式空気流量検出装置及び薄膜抵抗式計測素子 |
| JPS61148732A (ja) * | 1984-12-21 | 1986-07-07 | エヌオーケー株式会社 | 感温素子 |
| JPS61181104A (ja) * | 1985-02-06 | 1986-08-13 | シャープ株式会社 | 白金測温抵抗体 |
| US4791398A (en) * | 1986-02-13 | 1988-12-13 | Rosemount Inc. | Thin film platinum resistance thermometer with high temperature diffusion barrier |
| DE4328791C2 (de) * | 1993-08-26 | 1997-07-17 | Siemens Matsushita Components | Hybrid-Thermistortemperaturfühler |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52104063A (en) * | 1976-02-27 | 1977-09-01 | Hitachi Ltd | Production of surface protection film in electronic parts |
| JPS52116076A (en) * | 1976-03-26 | 1977-09-29 | Hitachi Ltd | Preparation of film for protecting surface of electronic parts |
| JPS5355992A (en) * | 1976-10-29 | 1978-05-20 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPS54107759A (en) * | 1978-02-10 | 1979-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Temperature-humidity sensor |
| US4375056A (en) * | 1980-02-29 | 1983-02-22 | Leeds & Northrup Company | Thin film resistance thermometer device with a predetermined temperature coefficent of resistance and its method of manufacture |
-
1981
- 1981-11-27 JP JP56191495A patent/JPS5892201A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5892201A (ja) | 1983-06-01 |
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