JP6410048B2

JP6410048B2 - Temperature sensor

Info

Publication number: JP6410048B2
Application number: JP2015062704A
Authority: JP
Inventors: 長友　憲昭; 憲昭長友; 敬治白田; 一太竹島; 均稲場
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2035-03-25
Also published as: JP2016183861A

Description

本発明は、ＣＰＵ等の半導体装置等の温度を測定することに好適で信頼性に優れた温度センサに関する。 The present invention relates to a temperature sensor suitable for measuring the temperature of a semiconductor device such as a CPU and having excellent reliability.

従来、例えば特許文献１に、一対のリードフレームと、これらのリードフレームの間に配設され接続された感熱素子と、一対のリードフレームの端部に形成された保持部と、リードフレーム及び感熱素子の片面に設けられた薄膜シートとを有する温度センサが提案されている。
上記特許文献１には、感熱素子としてビードサーミスタやチップサーミスタの他に、アルミナ等の絶縁基板の一面に感熱膜が形成された薄膜サーミスタが採用されている。 Conventionally, for example, in Patent Document 1, a pair of lead frames, a thermal element disposed and connected between the lead frames, a holding portion formed at an end of the pair of lead frames, a lead frame, and a thermal sensor A temperature sensor having a thin film sheet provided on one side of an element has been proposed.
In Patent Document 1, a thin film thermistor in which a heat sensitive film is formed on one surface of an insulating substrate such as alumina is employed in addition to a bead thermistor and a chip thermistor as a heat sensitive element.

また、感熱膜を用いたサーミスタとして、特許文献２には、絶縁基板と、絶縁基板の一面上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上にパターン形成された一対の櫛歯電極と、櫛歯電極の端部から延びて絶縁基板上の一端に形成された一対の外部引出端子部と、絶縁膜を下地とし櫛歯電極上にパターン形成された金属酸化物からなる感熱膜と、感熱膜を保護する絶縁保護膜と、一対の外部引出端子部を除く絶縁保護膜を被覆するガラス保護膜とからなる薄膜サーミスタが記載されている。 Further, as a thermistor using a heat-sensitive film, Patent Document 2 discloses an insulating substrate, an insulating film formed on one surface of the insulating substrate, a pair of comb-shaped electrodes patterned on the insulating film, and comb teeth. A pair of external lead terminals extending from the end of the electrode and formed at one end on the insulating substrate, a heat sensitive film made of a metal oxide patterned on the comb electrode with the insulating film as a base, and a heat sensitive film A thin film thermistor is described that includes an insulating protective film that protects and a glass protective film that covers the insulating protective film excluding the pair of external lead terminal portions.

また、近年、柔軟性に優れると共に全体を薄くすることができるフィルム型温度センサとして、絶縁性フィルム上に薄膜サーミスタを形成した温度センサが開発されている。例えば、特許文献３には、絶縁性フィルムと、絶縁性フィルム表面に薄膜サーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、薄膜サーミスタ部の上に複数の櫛部を有して互いに対向してパターン形成された一対の櫛型電極と、一対の櫛型電極に接続され絶縁性フィルムの表面にパターン形成された一対のパターン電極とを備えた温度センサが提案されている。この温度センサでは、薄膜サーミスタ部を補強するために櫛部の延在方向に対して直交する方向に延在した硬質な補強用樹脂部が絶縁性フィルムに設置されている。 In recent years, a temperature sensor in which a thin film thermistor is formed on an insulating film has been developed as a film-type temperature sensor that is excellent in flexibility and can be thinned as a whole. For example, in Patent Document 3, an insulating film, a thin film thermistor portion patterned with a thin film thermistor material on the surface of the insulating film, and a plurality of comb portions on the thin film thermistor portion are formed to face each other. A temperature sensor including a pair of comb electrodes and a pair of pattern electrodes connected to the pair of comb electrodes and patterned on the surface of an insulating film has been proposed. In this temperature sensor, in order to reinforce the thin film thermistor portion, a hard reinforcing resin portion extending in a direction orthogonal to the extending direction of the comb portion is installed on the insulating film.

特開２０００−７４７５２号公報JP 2000-74752 A 特開２００７−１１５９３８号公報JP 2007-11538 A 特開２０１４−７０９５４号公報JP 2014-70954 A

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上下に配された測定対象物の間に温度センサを挿入させて温度測定を行う際、上下の測定対象物に挟まれて温度センサに圧力が加わる場合があり、温度センサが壊れるおそれがあった。すなわち、特許文献１及び２に記載の技術では、単に平坦なフィルムや膜でカバーしているだけであるため、素子に強い圧力が直接的に加わって破壊されるおそれがあった。また、特許文献３に記載の技術では、エポキシ樹脂等の硬質な補強用樹脂部が絶縁性フィルムに設置されているが、補強用樹脂部が硬質であるために、下部のパターン電極や絶縁性フィルム等に強い圧力が加わってしまい、パターン電極等が損傷するおそれがあった。 The following problems remain in the conventional technology.
When performing temperature measurement by inserting a temperature sensor between the measurement objects placed above and below, pressure may be applied to the temperature sensor between the measurement objects above and below, and the temperature sensor may be damaged . In other words, since the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are simply covered with a flat film or film, there is a possibility that a strong pressure is directly applied to the element to cause destruction. Further, in the technique described in Patent Document 3, a hard reinforcing resin portion such as an epoxy resin is installed on the insulating film. However, since the reinforcing resin portion is hard, the lower pattern electrode or insulating property is used. A strong pressure is applied to the film or the like, and the pattern electrode or the like may be damaged.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、測定対象物の隙間に挿入された場合に上下方向に圧力が加わっても損傷し難い温度センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a temperature sensor that is not easily damaged even when pressure is applied in the vertical direction when inserted into a gap between objects to be measured.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサは、絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの上面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に複数の櫛部を有して互いに対向してパターン形成された一対の櫛型電極と、前記一対の櫛型電極に接続され前記絶縁性フィルムの上面にパターン形成された一対のパターン電極と、前記絶縁性フィルムの上面に前記薄膜サーミスタ部を覆って前記薄膜サーミスタ部よりも大きくパターン形成された保護膜とを備え、前記保護膜が、引っ張り弾性率が前記絶縁性フィルム以下の材料で形成され、前記薄膜サーミスタ部よりも外側で上方に突出した凸部を有していることを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the temperature sensor according to the first invention includes an insulating film, a thin film thermistor portion patterned with the thermistor material on the upper surface of the insulating film, and a plurality of at least one above and below the thin film thermistor portion. A pair of comb-shaped electrodes having a comb portion and facing each other, a pair of pattern electrodes connected to the pair of comb-shaped electrodes and patterned on the upper surface of the insulating film, and the insulating film A thin film thermistor portion covering the thin film thermistor portion and having a pattern formed larger than the thin film thermistor portion, and the protective film is formed of a material having a tensile elastic modulus equal to or less than that of the insulating film. It has the convex part which protruded upwards outside the part, It is characterized by the above-mentioned.

すなわち、この温度センサでは、保護膜が、引っ張り弾性率が絶縁性フィルム以下の材料で形成され、薄膜サーミスタ部よりも外側で上方に突出した凸部を有しているので、測定対象物から圧力が加わっても保護膜の柔らかい凸部が緩衝材として機能することで、薄膜サーミスタ部、櫛型電極及びパターン配線等からなる感熱部に強い圧力が加わることを抑制することができる。特に、凸部が薄膜サーミスタ部の外側に配されて測定対象物を支持するので、直上から薄膜サーミスタ部に直接的に圧力が加わらず、薄膜サーミスタ部を保護することができる。 That is, in this temperature sensor, the protective film is formed of a material having a tensile modulus of elasticity or less than that of the insulating film and has a convex portion that protrudes upward outside the thin film thermistor portion. Even when the soft convex portion is applied, the soft convex portion of the protective film functions as a buffer material, so that it is possible to suppress a strong pressure from being applied to the heat sensitive portion including the thin film thermistor portion, the comb electrode, the pattern wiring, and the like. In particular, since the convex portion is arranged outside the thin film thermistor portion to support the measurement object, no pressure is directly applied to the thin film thermistor portion from directly above, and the thin film thermistor portion can be protected.

第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記凸部が、前記薄膜サーミスタ部を囲んで環状に形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、凸部が、薄膜サーミスタ部を囲んで環状に形成されているので、土手構造的に形成された環状の凸部によって薄膜サーミスタ部を囲むことで、薄膜サーミスタ部全体を効果的に保護することができる。 The temperature sensor according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the convex portion is formed in an annular shape surrounding the thin film thermistor portion.
That is, in this temperature sensor, since the convex portion is formed in an annular shape surrounding the thin film thermistor portion, by enclosing the thin film thermistor portion with an annular convex portion formed in a bank structure, the entire thin film thermistor portion is It can be effectively protected.

第３の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記凸部が、前記保護膜の四隅にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、凸部が、保護膜の四隅にそれぞれ形成されているので、温度センサを曲げて設置する場合に凸部が曲げの妨げにならない。 A temperature sensor according to a third invention is characterized in that, in the first invention, the convex portions are formed at four corners of the protective film, respectively.
That is, in this temperature sensor, since the convex portions are formed at the four corners of the protective film, the convex portions do not hinder bending when the temperature sensor is bent and installed.

第４の発明に係る温度センサは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、半導体装置とヒートシンクとの間に設置されることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、半導体装置とヒートシンクとの間に設置されるので、ＣＰＵ等の半導体装置とヒートシンクとの間に狭持されても薄膜サーミスタ部自体に圧力が加わり難く、高い信頼性を有して温度測定ができる。また、フィルム状の温度センサによって全体を薄型化することができると共に、高い応答性を有することができる。 A temperature sensor according to a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the temperature sensor is installed between a semiconductor device and a heat sink.
That is, since this temperature sensor is installed between the semiconductor device and the heat sink, even if it is sandwiched between the semiconductor device such as a CPU and the heat sink, it is difficult for pressure to be applied to the thin film thermistor itself, and high reliability is achieved. Temperature measurement. In addition, the film-like temperature sensor can reduce the overall thickness and can have high responsiveness.

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明に係る温度センサによれば、保護膜が、引っ張り弾性率が絶縁性フィルム以下の材料で形成され、薄膜サーミスタ部よりも外側で上方に突出した凸部を有しているので、柔らかい凸部が緩衝材として機能することで、薄膜サーミスタ部、櫛型電極及びパターン配線等からなる感熱部に強い圧力が加わることを抑制することができる。
したがって、ＣＰＵ等の半導体装置とヒートシンクとの間に温度センサを挿入して温度測定する場合でも、薄型化を図ることができると共に、高い信頼性及び応答性も有することができる。 The present invention has the following effects.
According to the temperature sensor of the present invention, the protective film is formed of a material having a tensile elastic modulus equal to or less than that of the insulating film, and has a convex portion that protrudes upward outside the thin film thermistor portion. Since the part functions as a buffer material, it is possible to suppress a strong pressure from being applied to the heat sensitive part including the thin film thermistor part, the comb electrode, the pattern wiring, and the like.
Therefore, even when a temperature sensor is inserted between a semiconductor device such as a CPU and a heat sink to measure the temperature, the thickness can be reduced, and high reliability and responsiveness can be achieved.

本発明に係る温度センサの第１実施形態を示す平面図及びＡ−Ａ線断面図である。It is the top view and AA sectional view taken on the line which show 1st Embodiment of the temperature sensor which concerns on this invention. 第１実施形態において、薄膜サーミスタ部形成工程を示す平面図及びＢ−Ｂ線断面図である。In 1st Embodiment, it is a top view and a BB line sectional view showing a thin film thermistor part formation process. 第１実施形態において、電極形成工程を示す平面図及びＣ−Ｃ線断面図である。In 1st Embodiment, it is a top view and CC line sectional view showing an electrode formation process. 第１実施形態において、保護膜形成工程を示す平面図及びＤ−Ｄ線断面図である。In 1st Embodiment, it is a top view and DD line sectional view showing a protective film formation process. 温度センサが測定対象物の間に設置された状態を示す凸部の無い参考例（ａ）と、第１実施形態において、凸部を有する実施例（ｂ）を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the reference example (a) without a convex part which shows the state by which the temperature sensor was installed between the measurement objects, and the Example (b) which has a convex part in 1st Embodiment. 第１実施形態において、温度センサが半導体装置とヒートシンクとの間に設置された状態を示す概略的な断面図である。In 1st Embodiment, it is a schematic sectional drawing which shows the state in which the temperature sensor was installed between the semiconductor device and the heat sink. 本発明に係る温度センサの第２実施形態を示す平面図及びＥ−Ｅ線断面図である。It is the top view and EE sectional view taken on the line which show 2nd Embodiment of the temperature sensor which concerns on this invention.

以下、本発明に係る温度センサにおける第１実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, a first embodiment of a temperature sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that in some of the drawings used for the following description, the scale is appropriately changed as necessary to make each part recognizable or easily recognizable.

本実施形態の温度センサ１は、図１に示すように、絶縁性フィルム２と、該絶縁性フィルム２の上面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部３と、薄膜サーミスタ部３の上に複数の櫛部４ａを有して互いに対向してパターン形成された一対の櫛型電極４と、一対の櫛型電極４に接続され絶縁性フィルム２の上面にパターン形成された一対のパターン電極５と、絶縁性フィルム２の上面に薄膜サーミスタ部３を覆って薄膜サーミスタ部３よりも大きくパターン形成された保護膜６とを備えている。 As shown in FIG. 1, the temperature sensor 1 of the present embodiment includes an insulating film 2, a thin film thermistor portion 3 patterned with a thermistor material on the upper surface of the insulating film 2, and a thin film thermistor portion 3. A pair of comb-shaped electrodes 4 having a plurality of comb portions 4a and patterned to face each other; a pair of patterned electrodes 5 connected to the pair of comb-shaped electrodes 4 and patterned on the upper surface of the insulating film 2; The protective film 6 is provided on the upper surface of the insulating film 2 so as to cover the thin film thermistor portion 3 and to be patterned larger than the thin film thermistor portion 3.

上記保護膜６は、引っ張り弾性率が絶縁性フィルム２以下の材料で形成され、薄膜サーミスタ部３よりも外側で上方に突出した凸部６ａを有している。すなわち、保護膜６は、絶縁性フィルム２と同じ又は絶縁性フィルム２よりも柔らかい材料で形成されている。なお、引っ張り弾性率の測定方法は、ＡＳＴＭＤ８８２(Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting)で規定されている方法にて行う。
この凸部６ａは、薄膜サーミスタ部３を囲んで環状に形成されている。すなわち、凸部６ａは、平面視矩形状の保護膜６の外縁部に土手構造的な矩形環状に形成されている。 The protective film 6 is formed of a material having a tensile elastic modulus equal to or less than that of the insulating film 2, and has a convex portion 6 a that protrudes upward outside the thin film thermistor portion 3. That is, the protective film 6 is made of the same material as the insulating film 2 or a softer material than the insulating film 2. The tensile modulus is measured by the method specified in ASTM D882 (Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting).
The convex portion 6 a is formed in an annular shape so as to surround the thin film thermistor portion 3. That is, the convex portion 6a is formed in a rectangular ring shape in a bank structure on the outer edge portion of the protective film 6 having a rectangular shape in plan view.

なお、絶縁性フィルム２の上面に、薄膜サーミスタ部３、櫛型電極４及びパターン電極５を覆う絶縁性の保護シートを接着しても構わない。なお、保護シートを接着する場合、凸部６ａの部分を除いて接着され、保護シートが貼られた部分が凸部６ａの部分よりも薄く設定され、凸部６ａが保護シートよりも突出した状態とする。 Note that an insulating protective sheet that covers the thin film thermistor portion 3, the comb-shaped electrode 4, and the pattern electrode 5 may be bonded to the upper surface of the insulating film 2. In addition, when bonding a protective sheet, it is bonded except for the portion of the convex portion 6a, the portion where the protective sheet is pasted is set thinner than the portion of the convex portion 6a, and the convex portion 6a protrudes from the protective sheet And

上記絶縁性フィルム２は、略長方形状とされ、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで帯状に形成されている。なお、絶縁性フィルム２としては、他にＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート，ＰＥＮ：ポリエチレンナフタレート等でも作製できるが、耐熱性が必要な温度測定用としては、最高使用温度が２３０℃と高いためポリイミドフィルムが望ましい。 The said insulating film 2 is made into the substantially rectangular shape, for example, is formed in strip | belt shape with the polyimide resin sheet of thickness 7.5-125 micrometers. Insulating film 2 can also be made of PET: polyethylene terephthalate, PEN: polyethylene naphthalate, etc., but for temperature measurement requiring heat resistance, the maximum use temperature is as high as 230 ° C., so polyimide film is used. desirable.

上記薄膜サーミスタ部３は、絶縁性フィルム２の一端側に配され、ＴｉＡｌＮのサーミスタ材料で形成されている。特に、薄膜サーミスタ部３は、一般式：Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＮ_ｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。 The thin film thermistor portion 3 is disposed on one end side of the insulating film 2 and is formed of a TiAlN thermistor material. In particular, the thin film thermistor portion 3 is a metal represented by the general formula: Ti _x Al _y N _z (0.70 ≦ y / (x + y) ≦ 0.95, 0.4 ≦ z ≦ 0.5, x + y + z = 1). It consists of nitride and its crystal structure is a hexagonal wurtzite single phase.

上記パターン電極５及び櫛型電極４は、薄膜サーミスタ部３上に形成された膜厚５〜１００ｎｍのＣｒ又はＮｉＣｒの接合層と、該接合層上にＡｕ等の貴金属で膜厚５０〜１０００ｎｍで形成された電極層とを有している。
一対の櫛型電極４は、互いに対向状態に配されて交互に櫛部４ａが並んだ櫛型パターンとされている。 The pattern electrode 5 and the comb-shaped electrode 4 are formed on the thin film thermistor portion 3 with a thickness of 5 to 100 nm of a Cr or NiCr bonding layer and a noble metal such as Au on the bonding layer with a thickness of 50 to 1000 nm. And an electrode layer formed.
The pair of comb-shaped electrodes 4 has a comb-shaped pattern in which comb portions 4a are arranged alternately and arranged in opposition to each other.

一対のパターン電極５は、櫛型電極４に先端部側が接続され、基端部側が絶縁性フィルム２の両側部に配されている。
上記保護膜６は、絶縁性樹脂膜等であり、例えば中央部が厚さ２０μｍであると共に凸部６ａの部分が厚さ４０μｍのポリイミド膜が採用される。すなわち、凸部６ａは、保護膜６の中央部よりも上方に２０μｍ突出している。 The pair of pattern electrodes 5 are connected to the comb-shaped electrode 4 at the tip end side, and the base end side is arranged on both sides of the insulating film 2.
The protective film 6 is an insulating resin film or the like. For example, a polyimide film having a thickness of 20 μm at the center and a thickness of 40 μm at the convex portion 6 a is employed. That is, the convex portion 6 a protrudes 20 μm above the central portion of the protective film 6.

この温度センサ１の製造方法について、図１から図４を参照して以下に説明する。
本実施形態の温度センサ１の製造方法は、絶縁性フィルム２の上面に薄膜サーミスタ部３をパターン形成する薄膜サーミスタ部形成工程と、互いに対向した一対の櫛型電極４を薄膜サーミスタ部３上に配して絶縁性フィルム２の上面に一対のパターン電極５をパターン形成する電極形成工程と、絶縁性フィルム２の上面に保護膜６を形成する保護膜形成工程とを有している。 A method for manufacturing the temperature sensor 1 will be described below with reference to FIGS.
The manufacturing method of the temperature sensor 1 of the present embodiment includes a thin film thermistor portion forming step of patterning the thin film thermistor portion 3 on the upper surface of the insulating film 2 and a pair of comb-shaped electrodes 4 facing each other on the thin film thermistor portion 3. And an electrode forming step of forming a pair of pattern electrodes 5 on the upper surface of the insulating film 2 and a protective film forming step of forming the protective film 6 on the upper surface of the insulating film 2.

より具体的な製造方法の例としては、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムの絶縁性フィルム２上に、Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを用い、窒素含有雰囲気中で反応性スパッタ法にて、Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＮ_ｚ（ｘ＝９、ｙ＝４３、ｚ＝４８）のサーミスタ膜を膜厚２００ｎｍで形成する。その時のスパッタ条件は、到達真空度５×１０^−６Ｐａ、スパッタガス圧０．４Ｐａ、ターゲット投入電力（出力）２００Ｗで、Ａｒガス＋窒素ガスの混合ガス雰囲気下において、窒素ガス分率を２０％で作製する。 As a more specific example of the manufacturing method, Ti _x Al _y is used in a reactive sputtering method in a nitrogen-containing atmosphere using a Ti—Al alloy sputtering target on a polyimide film insulating film 2 having a thickness of 50 μm. A thermistor film of N _z (x = 9, y = 43, z = 48) is formed with a film thickness of 200 nm. The sputtering conditions at that time were an ultimate vacuum of 5 × 10 ⁻⁶ Pa, a sputtering gas pressure of 0.4 Pa, a target input power (output) of 200 W, and a nitrogen gas fraction of 20 in a mixed gas atmosphere of Ar gas + nitrogen gas. %.

成膜したサーミスタ膜の上にレジスト液をバーコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒プリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、さらに１５０℃で５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要なＴｉ_ｘＡｌ_ｙＮ_ｚのサーミスタ膜を市販のＴｉエッチャントでウェットエッチングを行い、図２に示すように、レジスト剥離にて所望の形状の薄膜サーミスタ部３にする。 A resist solution is applied onto the deposited thermistor film with a bar coater, pre-baked at 110 ° C. for 1 minute and 30 seconds, exposed to light with an exposure device, and unnecessary portions are removed with a developer, and further at 150 ° C. for 5 minutes. Patterning is performed by post-baking. Thereafter, the unnecessary Ti _x Al _y N _z thermistor film is wet-etched with a commercially available Ti etchant, and the thin film thermistor portion 3 having a desired shape is formed by resist stripping as shown in FIG.

次に、薄膜サーミスタ部３及び絶縁性フィルム２上に、スパッタ法にて、Ｃｒ膜の接合層を膜厚２０ｎｍ形成する。さらに、この接合層上に、スパッタ法にてＡｕ膜の電極層を膜厚２００ｎｍ形成する。
次に、成膜した電極層の上にレジスト液をバーコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒プリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、１５０℃で５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要な電極部分を市販のＡｕエッチャント及びＣｒエッチャントの順番でウェットエッチングを行い、図３に示すように、レジスト剥離にて所望の櫛型電極４及びパターン電極５を形成する。 Next, a 20 nm-thick Cr film bonding layer is formed on the thin film thermistor portion 3 and the insulating film 2 by sputtering. Further, an Au film electrode layer is formed to a thickness of 200 nm on this bonding layer by sputtering.
Next, after applying a resist solution on the electrode layer formed with a bar coater, pre-baking is performed at 110 ° C. for 1 minute 30 seconds, and after exposure with an exposure apparatus, unnecessary portions are removed with a developing solution, and at 150 ° C. Patterning is performed by post-baking for 5 minutes. Thereafter, unnecessary electrode portions are wet-etched in the order of commercially available Au etchant and Cr etchant, and desired comb electrodes 4 and pattern electrodes 5 are formed by resist stripping as shown in FIG.

次に、絶縁性フィルム２の上面にポリイミドワニスを印刷法により塗布して、１８０℃、３０分でキュアを行い、図４に示すように、２０μｍ厚のポリイミド保護膜６Ａを形成する。さらに、このポリイミド保護膜６Ａの外縁部上に、再度、ポリイミドワニスを印刷法により塗布して、１８０℃、３０分でキュアを行い、図１に示すように、保護膜６の中央部よりもさらに２０μｍ厚い矩形環状の凸部６ａを形成することで、温度センサ１が作製される。 Next, a polyimide varnish is applied to the upper surface of the insulating film 2 by a printing method and cured at 180 ° C. for 30 minutes to form a polyimide protective film 6A having a thickness of 20 μm as shown in FIG. Further, a polyimide varnish is applied again on the outer edge portion of the polyimide protective film 6A by a printing method and cured at 180 ° C. for 30 minutes. As shown in FIG. Further, the temperature sensor 1 is manufactured by forming a rectangular annular convex portion 6a that is 20 μm thick.

また、複数の温度センサ１を同時に作製する場合、絶縁性フィルム２の大判シートに複数の薄膜サーミスタ部３、櫛型電極４、パターン電極５及び保護膜６を上述のように形成した後に、大判シートから各温度センサ１に切断する。 When a plurality of temperature sensors 1 are manufactured at the same time, after forming a plurality of thin film thermistor portions 3, comb electrodes 4, pattern electrodes 5 and protective film 6 on a large sheet of insulating film 2, as described above, The temperature sensor 1 is cut from the sheet.

次に、この本実施形態の温度センサ１を、測定対象物Ｍ１，Ｍ２の間に挿入、設置する場合について説明する。
例えば、図５の（ａ）に示すように、凸部６ａの無い平坦な保護膜１０６を有した温度センサ（参考例）を使用した場合、上部の測定対象物Ｍ１からの圧力が、薄膜サーミスタ部３直上の保護膜１０６を介して薄膜サーミスタ部３に加わってしまい、薄膜サーミスタ部３等が損傷するおそれがある。 Next, the case where the temperature sensor 1 of this embodiment is inserted and installed between the measuring objects M1 and M2 will be described.
For example, as shown in FIG. 5A, when a temperature sensor (reference example) having a flat protective film 106 having no convex portion 6a is used, the pressure from the upper measurement object M1 is reduced by a thin film thermistor. The thin film thermistor unit 3 may be damaged by being added to the thin film thermistor unit 3 through the protective film 106 immediately above the unit 3.

これに対し、図５の（ｂ）に示すように、本実施形態の温度センサ１を使用した場合、薄膜サーミスタ部３の外側に配された凸部６ａが、上部の測定対象物Ｍ１を支持すると共に多少押しつぶされてクッションとなることで、薄膜サーミスタ部３には圧力が加わらず、薄膜サーミスタ部３等の損傷を防ぐことができる。
したがって、本実施形態の温度センサ１は、例えば、図６に示すように、測定対象物Ｍ１であるＣＰＵ等の半導体装置と測定対象物Ｍ２であるヒートシンクとの隙間にグリースを塗布した状態で設置されて、ＣＰＵ等の半導体装置の温度を測定する場合に好適である。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the temperature sensor 1 of the present embodiment is used, the convex portion 6a disposed outside the thin film thermistor portion 3 supports the upper measurement object M1. At the same time, the thin film thermistor portion 3 is prevented from being damaged by being crushed somewhat to become a cushion, so that no pressure is applied to the thin film thermistor portion 3.
Therefore, for example, as shown in FIG. 6, the temperature sensor 1 of the present embodiment is installed in a state where grease is applied to a gap between a semiconductor device such as a CPU that is the measurement object M1 and a heat sink that is the measurement object M2. Therefore, it is suitable for measuring the temperature of a semiconductor device such as a CPU.

このように本実施形態の温度センサ１では、保護膜６が、引っ張り弾性率が絶縁性フィルム２以下の材料で形成され、薄膜サーミスタ部３よりも外側で上方に突出した凸部６ａを有しているので、測定対象物Ｍ１から圧力が加わっても保護膜６の柔らかい凸部６ａが緩衝材として機能することで、薄膜サーミスタ部３、櫛型電極４及びパターン配線５等からなる感熱部に強い圧力が加わることを抑制することができる。特に、凸部６ａが薄膜サーミスタ部３の外側に配されて測定対象物Ｍ１を支持するので、直上から薄膜サーミスタ部３に直接的に圧力が加わらず、薄膜サーミスタ部３を保護することができる。 Thus, in the temperature sensor 1 of the present embodiment, the protective film 6 is formed of a material having a tensile elastic modulus equal to or less than that of the insulating film 2 and has a convex portion 6a that protrudes upward outside the thin film thermistor portion 3. Therefore, even if pressure is applied from the measurement object M1, the soft convex portion 6a of the protective film 6 functions as a buffer material, so that the heat sensitive portion including the thin film thermistor portion 3, the comb-shaped electrode 4, the pattern wiring 5, and the like. Application of strong pressure can be suppressed. In particular, since the convex part 6a is arranged outside the thin film thermistor part 3 and supports the measurement object M1, no pressure is directly applied to the thin film thermistor part 3 from directly above, and the thin film thermistor part 3 can be protected. .

また、凸部６ａが、薄膜サーミスタ部３を囲んで環状に形成されているので、土手構造的に形成された環状の凸部６ａによって薄膜サーミスタ部３を囲むことで、薄膜サーミスタ部３全体を効果的に保護することができる。 Further, since the convex portion 6a is formed in an annular shape surrounding the thin film thermistor portion 3, the entire thin film thermistor portion 3 is surrounded by surrounding the thin film thermistor portion 3 with the annular convex portion 6a formed in a bank structure. It can be effectively protected.

したがって、本実施形態の温度センサ１を半導体装置とヒートシンクとの間に設置することで、ＣＰＵ等の半導体装置とヒートシンクとの間に狭持されても薄膜サーミスタ部３自体に圧力が加わり難く、高い信頼性を有して温度測定ができる。また、フィルム状の温度センサ１によって全体を薄型化することができると共に、高い応答性を有することができる。 Therefore, by installing the temperature sensor 1 of the present embodiment between the semiconductor device and the heat sink, it is difficult to apply pressure to the thin film thermistor portion 3 itself even if it is sandwiched between the semiconductor device such as a CPU and the heat sink. The temperature can be measured with high reliability. Further, the film-like temperature sensor 1 can make the whole thin, and can have high responsiveness.

次に、本発明に係る温度センサの第２実施形態について、図７を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。 Next, a second embodiment of the temperature sensor according to the present invention will be described below with reference to FIG. Note that, in the following description of the embodiment, the same components described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、凸部６ａが矩形環状に形成されているのに対し、第２実施形態の温度センサ２１では、図７に示すように、凸部２６ａが、保護膜２６の四隅にそれぞれ形成されている点である。
すなわち、第２実施形態では、平面視矩形状の保護膜２６の各角部にそれぞれ矩形状の凸部２６ａが設けられている。 The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the convex portion 6a is formed in a rectangular ring shape in the first embodiment, whereas the temperature sensor 21 of the second embodiment is shown in FIG. As described above, the convex portions 26a are formed at the four corners of the protective film 26, respectively.
That is, in the second embodiment, the rectangular convex portions 26 a are provided at the respective corners of the rectangular protective film 26 in plan view.

したがって、第２実施形態の温度センサ２１では、凸部２６ａが、保護膜２６の四隅にそれぞれ形成されているので、温度センサ２１を曲げて設置する場合に凸部２６ａが曲げの妨げにならない。 Accordingly, in the temperature sensor 21 of the second embodiment, the convex portions 26a are formed at the four corners of the protective film 26, respectively, and therefore, when the temperature sensor 21 is bent and installed, the convex portions 26a do not hinder the bending.

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

１，２１…温度センサ、２…絶縁性フィルム、３…薄膜サーミスタ部、４…櫛型電極、４ａ…櫛部、５…パターン電極、６，２６…保護膜、６ａ，２６ａ…凸部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 ... Temperature sensor, 2 ... Insulating film, 3 ... Thin film thermistor part, 4 ... Comb-shaped electrode, 4a ... Comb part, 5 ... Pattern electrode, 6,26 ... Protective film, 6a, 26a ... Convex part

Claims

An insulating film;
A thin film thermistor portion patterned with a thermistor material on the upper surface of the insulating film;
A pair of comb-shaped electrodes that have a plurality of comb portions on at least one of the upper and lower sides of the thin film thermistor portion and are patterned to face each other;
A pair of pattern electrodes connected to the pair of comb electrodes and patterned on the top surface of the insulating film;
A protective film formed on the upper surface of the insulating film so as to cover the thin film thermistor portion and to be patterned larger than the thin film thermistor portion;
The temperature sensor, wherein the protective film is formed of a material having a tensile elastic modulus equal to or less than that of the insulating film, and has a protruding portion that protrudes upward outside the thin film thermistor portion.

The temperature sensor according to claim 1,
The temperature sensor, wherein the convex portion is formed in an annular shape surrounding the thin film thermistor portion.

The temperature sensor according to claim 1,
The temperature sensor, wherein the convex portions are respectively formed at four corners of the protective film.

The temperature sensor according to any one of claims 1 to 3,
A temperature sensor, which is installed between a semiconductor device and a heat sink.