[發明專利]熱敏電阻用金屬氮化物材料及其制造方法以及薄膜型熱敏電阻傳感器

有效

• 申請號: 201380060050.2
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104797734A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 藤田利晃;田中寬;長友憲昭
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;H01C7/04
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 康泉;王珍仙

技術領域

本發明涉及一種能夠在非燒成條件下直接成膜在薄膜等上的熱敏電阻用金屬氮化物材料及其制造方法以及薄膜型熱敏電阻傳感器。

背景技術

使用于溫度傳感器等的熱敏電阻材料為了高精度、高靈敏度而要求較高的B常數。以往，這種熱敏電阻材料通常為Mn、Co、Fe等的過渡金屬氧化物(參考專利文獻1及2)。并且，在這些熱敏電阻材料中，為了得到穩定的熱敏電阻特性，需要600℃以上的燒成。

并且，除了由如上述的金屬氧化物構成的熱敏電阻材料，例如在專利文獻3中，提出由以通式：M_xA_yN_z(其中，M表示Ta、Nb、Cr、Ti及Zr中的至少一種，A表示Al、Si及B中的至少一種。0.1≤x≤0.8、0＜≤0.6、0.1≤z≤0.8、x+y+z＝1)表示的氮化物構成的熱敏電阻用材料。而且，在該專利文獻3中，作為實施例僅記載有如下材料，即為Ta-Al-N系材料，且設定為0.5≤x≤0.8、0.1≤y≤0.5、0.2≤z≤0.7、x+y+z＝1。該Ta-Al-N系材料通過將含有上述元素的材料用作靶，且在含氮氣氣氛中進行濺射而制作。并且，根據需要，對所得的薄膜以350～600℃進行熱處理。

并且，作為與熱敏電阻材料不同的一例，例如在專利文獻4中，提出由以通式：Cr_100-x-yN_xM_y(其中，M為選自Ti、V、Nb、Ta、Ni、Zr、Hf、Si、Ge、C、O、P、Se、Te、Zn、Cu、Bi、Fe、Mo、W、As、Sn、Sb、Pb、B、Ga、In、Tl、Ru、Rh、Re、Os、Ir、Pt、Pd、Ag、Au、Co、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Al及稀土類元素的1種或2種以上的元素，結晶結構主要為bcc結構或主要為bcc結構與A15型結構的混合組織。0.0001≤x≤30、0≤y≤30、0.0001≤x+y≤50)表示的氮化物構成的應變傳感器用電阻膜材料。該應變傳感器用電阻膜材料在將氮量x、副成分元素M量y均設為30原子％以下的組成中，根據Cr-N基應變電阻膜傳感器的電阻變化，用于應變和應力的測量以及變換。并且，該Cr-N-M系材料用作含有上述元素的材料等的靶，且在含有上述副成分氣體的成膜氣氛中進行反應性濺射而被制作。并且，根據需要，對所得的薄膜以200～1000℃進行熱處理。

專利文獻1：日本專利公開2003-226573號公報

專利文獻2：日本專利公開2006-324520號公報

專利文獻3：日本專利公開2004-319737號公報

專利文獻4：日本專利公開平10-270201號公報

上述以往的技術中，留有以下課題。

近年來，對在樹脂薄膜上形成熱敏電阻材料的薄膜型熱敏電阻傳感器的開發進行研究，期望開發出能夠直接成膜在薄膜上的熱敏電阻材料。即，期待通過使用薄膜而得到可撓性熱敏電阻傳感器。進而，期望開發出具有0.1mm左右厚度的非常薄的熱敏電阻傳感器，但以往常常使用采用了氧化鋁等陶瓷材料的基板材料，若厚度例如變薄到0.1mm，則存在非常脆弱且容易破碎等問題，但期待通過使用薄膜而得到非常薄的熱敏電阻傳感器。

然而，由樹脂材料構成的薄膜通常耐熱溫度較低為150℃以下，即使是已知為耐熱溫度比較高的材料的聚酰亞胺，由于也只有200℃左右的耐熱性，因此在熱敏電阻材料的形成工序中施加熱處理時難以適用。上述以往的氧化物熱敏電阻材料，為了實現所希望的熱敏電阻特性，需要600℃以上的燒成，存在無法實現直接成膜在薄膜上的薄膜型熱敏電阻傳感器的問題。因此，期望開發出能夠在非燒成條件下直接成膜的熱敏電阻材料，而即使是上述專利文獻3中記載的熱敏電阻材料，為了得到所希望的熱敏電阻特性，根據需要有必要將所得的薄膜以350～600℃進行熱處理。并且，該熱敏電阻材料在Ta-Al-N系材料的實施例中，雖然得到了B常數：500～3000K左右的材料，但沒有有關耐熱性的記述，且氮化物系材料的熱可靠性不明確。

并且，專利文獻4的Cr-N-M系材料是B常數較小為500以下的材料，并且，若不實施200℃以上1000℃以下的熱處理，則無法確保200℃以內的耐熱性，因此存在無法實現直接成膜在薄膜上的薄膜型熱敏電阻傳感器的問題。因此，期望開發出能夠在非燒成條件下直接成膜的熱敏電阻材料。

發明內容