溫度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種適合測定復(fù)印機(jī)或打印機(jī)等的加熱輥的溫度的溫度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，復(fù)印機(jī)或打印機(jī)中所使用的加熱輥中，為了測定其溫度，溫度傳感器設(shè)置成 接觸狀態(tài)。作為這種溫度傳感器，例如專利文獻(xiàn)1及2中提出一種溫度傳感器，其具有：一 對引線框架；熱敏元件，配設(shè)在這些引線框架之間并連接；保持部，形成在一對引線框架的 端部；及薄膜片，設(shè)置在引線框架及熱敏元件的單面并與加熱輥接觸。
[0003] 這種溫度傳感器利用引線框架的彈力與加熱輥的表面接觸，由此進(jìn)行溫度檢測。
[0004] 另外，上述專利文獻(xiàn)1中，采用球狀熱敏電阻或芯片熱敏電阻作為熱敏元件，而專 利文獻(xiàn)2中，采用在氧化鋁等絕緣基板的一面形成熱敏膜的薄膜熱敏電阻作為熱敏元件。 該薄膜熱敏電阻由形成在絕緣基板的一面上的熱敏膜、連接該熱敏膜與一對引線框架的一 對引線部、及覆蓋熱敏膜的保護(hù)膜構(gòu)成。
[0005] 并且，專利文獻(xiàn)3中，記載了一種將熱電偶與由金屬構(gòu)成的接觸板一體化的溫度 傳感器。該溫度傳感器中，是通過接觸板的彈性來得到接觸壓力而使其接觸測定對象物，由 此測定溫度。
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利公開平6-29793號公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利公開2000-74752號公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)3 :日本專利公開平7-198504號公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)4 :日本專利公開2004-319737號公報(bào) [0010] 上述現(xiàn)有技術(shù)中留有以下課題。
[0011] 即，專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，雖然使用球狀熱敏電阻等作為熱敏元件，但在這 種情況下，由于其為約1_左右的球狀或橢圓狀，因此與加熱輥進(jìn)行點(diǎn)接觸，很難進(jìn)行準(zhǔn)確 的溫度檢測。并且，熱敏元件具有較大的體積，因此存在響應(yīng)性差的不良情況。而且，由于 進(jìn)行點(diǎn)接觸，因此還可能會損傷旋轉(zhuǎn)的輥表面。
[0012] 并且，專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)中，由于使用薄膜熱敏電阻作為熱敏元件，因此能 夠與加熱輥進(jìn)行面接觸，但是若包括構(gòu)成薄膜熱敏電阻的絕緣基板和引線部，則還是具有 體積，因此存在響應(yīng)性差的問題。
[0013] 而且，專利文獻(xiàn)3所記載的技術(shù)中，為了使金屬接觸板接觸測定對象物，有可能導(dǎo) 致?lián)p傷測定對象物，并且因?yàn)闊犭娕技敖佑|板的體積（厚度等），以及因金屬接觸板的熱量 的放出，而存在響應(yīng)性差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供一種與加熱輥等接觸來檢測溫 度時(shí)，高精度且響應(yīng)性優(yōu)異的同時(shí)不易損傷測定對象物的溫度傳感器。
[0015] 本發(fā)明為了解決上述課題，采用以下結(jié)構(gòu)。即，第1發(fā)明所涉及的溫度傳感器具 備：一對引線框架；傳感器部，與所述一對引線框架連接；及絕緣性保持部，固定在所述一 對引線框架上并保持所述引線框架，所述傳感器部具備：帶狀的絕緣性薄膜；薄膜熱敏電 阻部，在該絕緣性薄膜的表面的中央部以熱敏電阻材料被圖案形成；一對梳狀電極，在所述 薄膜熱敏電阻部的上及下至少一方具有多個(gè)梳齒部并相互對置地被圖案形成；及一對圖案 電極，一端與所述一對梳狀電極連接，并且另一端在所述絕緣性薄膜的兩端部與所述一對 引線框架連接，并在所述絕緣性薄膜的表面被圖案形成，所述絕緣性薄膜在彎曲成略U字 形的狀態(tài)下將所述薄膜熱敏電阻部配置在頂端部，且兩端部固定在所述一對引線框架上。
[0016] 該溫度傳感器中，絕緣性薄膜在彎曲成略U字形的狀態(tài)下將薄膜熱敏電阻部配置 在頂端部，且兩端部固定在一對引線框架上，因此通過將被彎曲的頂端部接觸測定對象物， 絕緣性薄膜整體撓曲而得到較強(qiáng)的彈性與剛性，并且通過其柔軟性可不損傷測定對象物而 測定溫度。并且，由于絕緣性薄膜的變形范圍廣，因此可靈活地對應(yīng)測定對象物的形狀，且 可調(diào)整推壓的程度。而且，由于為絕緣性薄膜，因此與金屬接觸板相比熱量不易放出，加上 與體積小的薄膜熱敏電阻部相輔相成，能夠得到高響應(yīng)性。即，通過薄的絕緣性薄膜及直接 形成在絕緣性薄膜上的薄膜熱敏電阻部，整體的厚度會變薄，能夠通過小體積得到優(yōu)異的 響應(yīng)性。
[0017] 并且，一對引線框架與一對圖案電極連接，因此薄膜熱敏電阻部和引線框架通過 直接形成在絕緣性薄膜上的圖案電極連接，由此，通過被圖案形成的薄的配線，相比以引線 等進(jìn)行連接的情況，可抑制其與引線框架側(cè)的熱傳導(dǎo)性的影響。另外，對測定對象物的接觸 部分的平坦性高，且進(jìn)行面接觸，因此可準(zhǔn)確地檢測溫度，并且不易損傷旋轉(zhuǎn)的加熱輥等測 定對象物的表面。
[0018] 根據(jù)第1發(fā)明的第2發(fā)明所涉及的溫度傳感器，其中，所述絕緣性薄膜以朝所述引 線框架的突出方向突出的狀態(tài)被彎曲。
[0019] 即，該溫度傳感器中，絕緣性薄膜以朝引線框架的突出方向突出的狀態(tài)被彎曲，因 此在引線框架的突出方向前方配置測定對象物，而將被彎曲的傳感器部的頂端部相對于測 定對象物進(jìn)行推壓，由此能夠進(jìn)行溫度測定。
[0020] 根據(jù)第1發(fā)明的第3發(fā)明所涉及的溫度傳感器，其中，所述絕緣性薄膜以朝相對于 所述引線框架的突出方向?yàn)檎坏姆较蛲怀龅臓顟B(tài)被彎曲。
[0021] 即，該溫度傳感器中，絕緣性薄膜以朝相對于引線框架的突出方向?yàn)檎坏姆较?突出的狀態(tài)被彎曲，因此在相對于引線框架的突出方向?yàn)檎坏姆较蚯胺脚渲脺y定對象 物，而將被彎曲的傳感器部的頂端部相對于測定對象物進(jìn)行推壓，由此能夠進(jìn)行溫度測定。
[0022] 根據(jù)第1至第3發(fā)明中的任一發(fā)明的第4發(fā)明所涉及的溫度傳感器，其中，所述薄 膜熱敏電阻部是由通式：Ti xAlyNz(0. 70彡y/(x+y)彡0? 95,0. 4彡z彡0? 5，x+y+z = 1)所 表示的金屬氮化物構(gòu)成，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)為六方晶系的纖鋅礦型的單相。
[0023] 通常，溫度傳感器等中所使用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(shù)。以往，作為這種熱敏電阻材料一般有Mn、Co、Fe等過渡金屬氧化物。并且，為了 得到穩(wěn)定的熱敏電阻特性，這些熱敏電阻材料需要600°C以上的燒成。
[0024] 并且，除了上述由金屬氧化物構(gòu)成的熱敏電阻材料以外，例如專利文獻(xiàn)3中提出 由通式：MxAyNz(其中，M表示Ta、Nb、Cr、Ti及Zr的至少一種，A表示Al、Si及B的至少一 種。0? 1 < x < 0? 8,0 < y < 0? 6,0. 1 < z < 0? 8, x+y+z = 1)所表示的氮化物構(gòu)成的熱 敏電阻用材料。并且，該專利文獻(xiàn)3中，作為實(shí)施例，只記載有在Ta-Al-N系材料中設(shè)為 0? 5彡x彡0? 8,0? 1彡y彡0? 5,0? 2彡z彡0? 7, x+y+z = 1的材料。在該Ta-Al-N系材料 中，將包含上述元素的材料用作靶材，在含氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行濺射來制作。并且，根據(jù)需要，在 350~600°C下對得到的薄膜進(jìn)行熱處理。
[0025]近年來，正研宄開發(fā)一種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，期望開發(fā)一種能夠在薄膜上直接成膜的熱敏電阻材料。即，通過使用薄膜，期待得到可 撓性熱敏電阻傳感器。而且，期望開發(fā)具有0. 1_左右厚度的非常薄的熱敏電阻傳感器，但 以往常常使用利用氧化鋁等陶瓷材料的基板材料，例如若厚度變薄到0. 1mm，則存在非常脆 且容易損壞等問題，但期待通過使用薄膜而得到非常薄的熱敏電阻傳感器。
[0026] 以往，形成由TiAIN構(gòu)成的氮化物系熱敏電阻的溫度傳感器中，在薄膜上層壓形 成由TiAIN構(gòu)成的熱敏電阻材料層和電極的情況下，在熱敏電阻材料層上成膜Au等電極 層，圖案形成為具有多個(gè)梳齒部的梳狀。但是，該熱敏電阻材料層在曲率半徑較大且緩慢地 彎曲的情況下，不易產(chǎn)生裂紋且電阻值等電特性不變，但在曲率半徑較小且急劇地彎曲的 情況下，容易產(chǎn)生裂紋，電阻值等大幅變化，電特性的可靠性降低。尤其，使薄膜在與梳齒部 的延伸方向正交的方向上以較小的曲率半徑急劇地彎曲的情況下，與在梳齒部的延伸方向 上彎曲的情況相比，因梳狀電極與熱敏電阻材料層的應(yīng)力差，容易在電極邊緣附近產(chǎn)生裂 紋，存在電特性的可靠性降低的不良情況。
[0027] 并且，由樹脂材料構(gòu)成的薄膜通常耐熱溫度較低、為150°C以下，即使是作為耐熱 溫度比較高的材料所熟知的聚酰亞胺也只具有300°C左右的耐熱性，因此難以適用于在熱 敏電阻材料的形成工序中施加熱處理的情況。上述以往的氧化物熱敏電阻材料中，為了實(shí) 現(xiàn)所需熱敏電阻特性，需要進(jìn)行600°C以上的燒成，存在無法實(shí)現(xiàn)在薄膜上直接成膜的薄 膜型熱敏電阻傳感器的問題。因此，期望開發(fā)一種能夠在非燒成條件下直接成膜的熱敏電 阻材料，但即使是上述專利文獻(xiàn)4所記載的熱敏電阻材料，為了得到所需熱敏電阻特性，根 據(jù)需要還要在350~600°C下對得到的薄膜進(jìn)行熱處理。并且，作為該熱敏電阻材料，在 Ta-Al-N系材料的實(shí)施例中，得到B常數(shù)：500~3000K左右的材料，但沒有關(guān)于耐熱性的敘 述，氮化物系材料的熱可靠性不明確。
[0028] 本發(fā)明人等在氮化物材料中尤其著眼于A1N系，進(jìn)行深入研宄的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為 絕緣體的A1N很難得到最佳的熱敏電阻特性（B常數(shù)：100