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JP7748065B2 - Zirconium carbide film, zirconium carbide substrate, zirconium carbide powder, resistor, heat generating member, and method for producing zirconium carbide film - Google Patents
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JP7748065B2 - Zirconium carbide film, zirconium carbide substrate, zirconium carbide powder, resistor, heat generating member, and method for producing zirconium carbide film - Google Patents

Zirconium carbide film, zirconium carbide substrate, zirconium carbide powder, resistor, heat generating member, and method for producing zirconium carbide film

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JP7748065B2 JP2022039650A JP2022039650A JP7748065B2 JP 7748065 B2 JP7748065 B2 JP 7748065B2 JP 2022039650 A JP2022039650 A JP 2022039650A JP 2022039650 A JP2022039650 A JP 2022039650A JP 7748065 B2 JP7748065 B2 JP 7748065B2
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Description

本発明は、高温環境で使用される半導体素子や光熱変換に適した炭化ジルコニウム膜、炭化ジルコニウム基板、本発明の炭化ジルコニウム膜形成に適した炭化ジルコニウム粉末、抵抗器、発熱部材、および炭化ジルコニウム膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a zirconium carbide film suitable for semiconductor devices used in high-temperature environments and for photothermal conversion, a zirconium carbide substrate, a zirconium carbide powder suitable for forming the zirconium carbide film of the present invention, a resistor, a heat-generating component, and a method for producing a zirconium carbide film.

ジルコニウムは、安価であるため、抵抗体の材料や光熱変換の材料として用いられている。 Zirconium is inexpensive and is used as a resistor material and a light-to-heat conversion material.

ジルコニウムを用いた抵抗体として、特許文献1には、SiCと、TiCまたはZrCの混合ターゲットを用い、スパッタリング法にて形成した薄膜抵抗体が開示されている。特許文献2には、基板と、該基板上に形成された発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に電力を供給する電気導体とを有するサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体にHf、Nb、Taのうちいずれかと、BC、BN、BeO、CeO、HfO、La、Ti、VC、VN、Y、ZrCのうちいずれかとの混合物を用いたことを特徴とするサーマルヘッドが開示されている。また、特許文献3には、化学蒸着法または物理蒸着法により炭化チタンと炭化ケイ素、もしくは炭化ジルコニウムと炭化ケイ素の薄膜を形成した後、レーザによる加熱処理を行うことを特徴とする抵抗体の製造方法で製造された発熱抵抗体が開示されている。 As a resistor using zirconium, Patent Document 1 discloses a thin-film resistor formed by sputtering using a mixed target of SiC and TiC or ZrC. Patent Document 2 discloses a thermal head having a substrate, a heating resistor formed on the substrate, and an electric conductor for supplying power to the heating resistor, characterized in that the heating resistor uses a mixture of any one of Hf, Nb, or Ta and any one of B4C , BN, BeO, CeO2 , HfO2 , La2O3 , Ti2O3 , VC, VN, Y2O3 , and ZrC. Patent Document 3 also discloses a heating resistor manufactured by a resistor manufacturing method characterized by forming a thin film of titanium carbide and silicon carbide, or zirconium carbide and silicon carbide, by chemical vapor deposition or physical vapor deposition, and then performing a laser heating treatment.

ジルコニウムを光熱変換材料に用いた光熱変換材料としては、特許文献4に繊維製品の特定部位に接着する微発熱フィルム体であって、少なくとも1種の蓄熱機能を有するセラミックス系微粉末を均一に分散させた可撓性の樹脂基材を用い、この可撓性の樹脂基材とホットメルト層または粘着層とを積層し、該ホットメルト層または粘着層によって繊維製品またはその繊維素材に貼り付ける微発熱フィルム体が開示されている。 As an example of a photothermal conversion material that uses zirconium as the photothermal conversion material, Patent Document 4 discloses a low-heat generating film that is adhered to a specific location on a textile product. The low-heat generating film uses a flexible resin substrate in which at least one type of ceramic fine powder with heat storage function is uniformly dispersed. This flexible resin substrate is laminated with a hot melt layer or adhesive layer, and the hot melt layer or adhesive layer is used to attach the film to the textile product or its fiber material.

特開昭62-95801号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-95801 特開平02-050847号公報Japanese Patent Application Publication No. 02-050847 特開平2-234402号公報Japanese Patent Application Publication No. 2-234402 実用新案登録第3190772号公報Utility Model Registration No. 3190772

近年使用が増えてきた車載用パワートランジスタなどに抵抗体を使用する場合、使用環境によっては250℃以上の高温になる場合がある。そのため、抵抗体には、250℃以上の高温環境下においても抵抗値の変化を一定範囲内に抑制することが求められている。特許文献1および2に開示された抵抗体は、200℃~700℃の温度範囲で製膜されているので、アモルファス構造となっている。そのため、250℃以上の高温で抵抗値の変動を抑制できないという問題がある。 When resistors are used in automotive power transistors, which have become increasingly popular in recent years, temperatures can reach 250°C or higher depending on the operating environment. Therefore, resistors are required to suppress changes in resistance value within a certain range even in high-temperature environments of 250°C or higher. The resistors disclosed in Patent Documents 1 and 2 are formed in a temperature range of 200°C to 700°C, and therefore have an amorphous structure. Therefore, there is a problem in that they cannot suppress fluctuations in resistance value at high temperatures of 250°C or higher.

車載用パワートランジスタに用いる場合、低温から高温における温度変化が大きいため、材料の線熱膨張係数の差に起因する応力が課題となってきている。そのため、フレキシブル基板上に形成されたフレキシブルな抵抗体が必要である。しかし、特許文献1および2の製造方法は、高温プロセスを用いるため、耐熱性のない基材、金属、樹脂やガラス上への作製が困難であり、線熱膨張係数の差に起因する応力に対応することができないという問題がある。また、文献3の製造方法では、炭酸ガスレーザーにより100Wの出力で0.05wmφのビーム径で8.5cm/secの速度で発熱体パターン上を走査し結晶化処理を行っているため、実質、高温加熱工程による反応であるため、特許文献1および2と同様に、耐熱性のない基材、金属、樹脂やガラス上への作製が困難である。 When used in automotive power transistors, the large temperature change from low to high temperatures poses a challenge, posing a problem of stress due to differences in the linear thermal expansion coefficients of materials. This necessitates the use of flexible resistors formed on flexible substrates. However, the manufacturing methods described in Patent Documents 1 and 2 use high-temperature processes, making them difficult to fabricate on non-heat-resistant substrates, metals, resins, or glass, and are therefore unable to address the stress caused by differences in linear thermal expansion coefficients. Furthermore, the manufacturing method described in Patent Document 3 uses a carbon dioxide laser with an output of 100 W and a beam diameter of 0.05 watts (mmφ) to scan the heating element pattern at a speed of 8.5 cm/sec to perform the crystallization process. This essentially involves a high-temperature heating process, making it difficult to fabricate on non-heat-resistant substrates, metals, resins, or glass, as with Patent Documents 1 and 2.

特許文献4に開示された微熱発熱フィルムは、ポリウレタン樹脂と混錬しているので、耐候性が低いという問題があった。また、特許文献4に開示された微熱発熱フィルムは、光照射による温度上昇が低いという問題があった。 The low-temperature exothermic film disclosed in Patent Document 4 has the problem of poor weather resistance because it is kneaded with polyurethane resin. Furthermore, the low-temperature exothermic film disclosed in Patent Document 4 also has the problem of low temperature rise when exposed to light.

本発明は、上記の課題を鑑みてなされた発明であり、安価で、低温から高温までの幅広い温度域で抵抗値の変化が少なく、耐候性に優れ、かつ、光熱変換性能に優れた炭化ジルコニウム膜、炭化ジルコニウム基板、炭化ジルコニウム粉末、抵抗器、発熱部材、およびその製造方法を提供する。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and provides zirconium carbide films, zirconium carbide substrates, zirconium carbide powder, resistors, heat-generating components, and methods for manufacturing the same, which are inexpensive, have little change in resistance over a wide temperature range from low to high, are highly weather-resistant, and have excellent light-to-heat conversion performance.

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
<1> 本発明の一態様に係る炭化ジルコニウム膜は、炭化ジルコニウムを主成分とし、金属酸化物、金属および炭素を少なくとも1種以上含む。
<2> 上記<1>に記載の炭化ジルコニウム膜は、前記炭化ジルコニウム膜の表面または内部に酸化ジルコニウムが存在してもよい。
<3> 上記<1>または<2>に記載の炭化ジルコニウム膜は、前記金属酸化物が前記炭化ジルコニウム膜の表面および内部に存在してもよい。
<4> 上記<1>~<3>のいずれか1つに記載の炭化ジルコニウム膜は、前記金属酸化物が、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、ペロブスカイト酸化物からなる群から選択される1種以上であってもよい。
<5> 上記<4>に記載の炭化ジルコニウム膜は、前記ペロブスカイト酸化物が、A1-xEOで表され、前記Aは、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのいずれか1種であり、前記Dは、Sr、Ca、およびBaのいずれか1種であり、Eは、Mn、Fe、Niのいずれか1種であり、前記xは下記(1)式を満足し、前記yは下記(2)式を満足してもよい。
0≦x≦1・・・(1)
2.65<y<3.05・・・(2)
<6> 上記<1>~<5>のいずれか1つに記載の炭化ジルコニウム膜は、前記金属が、Ni、Ag、Cu、Pd、Sn、In、Ru、Ti、Crからなる群から選択される1種以上であってもよい。
<7> 上記<1>~<6>のいずれか1つに記載の炭化ジルコニウム膜は、室温におけるシート抵抗が1000Ω/□以下で、25℃から250℃の温度範囲における平均抵抗温度係数が500ppm/K以下であってもよい。
<8> 上記<1>~<6>のいずれか1つに記載の炭化ジルコニウム膜は、室温におけるシート抵抗が1000Ω/□超で、25℃から250℃の温度範囲における平均抵抗温度係数が500ppm/K以下であってもよい。
<9> 本発明の一態様に係る炭化ジルコニウム基板は、基板と、前記基板上に形成される、上記<1>~<8>のいずれか1つに記載の炭化ジルコニウム膜と、を備える。
<10> 上記<9>に記載の炭化ジルコニウム基板は、前記基板が、アルミナ、ジルコニア、低温焼成積層セラミックス基板、液晶ポリマー、ポリエチレンナフタレートのいずれか1種であってもよい。
<11> 上記<9>または<10>に記載の炭化ジルコニウム基板は、前記基板の耐熱温度が150℃以下であってもよい。
<12> 本発明の一態様に係る抵抗器は、上記<9>~<11>のいずれか1つに記載の炭化ジルコニウム基板を備える。
<13> 本発明の一態様に係る発熱部材は、上記<9>~<11>のいずれか1つに記載の炭化ジルコニウム基板を備える。
<14> 上記<13>に記載の発熱部材は、1800W/m以上の光照射により前記基板と比して前記炭化ジルコニウム膜の温度が20℃以上発熱してもよい。
<15> 本発明の一態様に係る炭化ジルコニウム膜の製造方法は、炭化ジルコニウムと、カーボン材および金属有機化合物を少なくとも1種以上と、溶媒とを少なくとも混合し、スラリーを作製するスラリー作製工程と、前記スラリー作製工程で得られた前記スラリーを基板に塗布し、乾燥することで、塗膜を製膜する塗膜製膜工程と、前記塗膜製膜工程で得られた前記塗膜に対し、光反応又は熱反応を行うことで、炭化ジルコニウム膜を形成する、炭化ジルコニウム膜形成工程と、を備える。
<16> 上記<15>に記載の炭化ジルコニウム膜の製造方法は、前記光反応に、フラッシュランプまたは紫外レーザを用いてもよい。
<17> 上記<15>または<16>に記載の炭化ジルコニウム膜の製造方法は、前記炭化ジルコニウムが、一般式ZrCx1(式中のx1が0.5以上2.0以下)で表される炭化ジルコニウムからなる炭化ジルコニウム粉末であり、前記炭化ジルコニウム粉末の平均粒径が0.2μm~15μmであり、前記炭化ジルコニウム粉末の比表面積が0.5m/g~20m/gであってもよい。
<18> 上記<17>に記載の炭化ジルコニウム膜の製造方法は、前記x1が0.6以上1.8以下であり、前記平均粒径が1μm~10μmであり、前記比表面積が2m/g~15m/gであってもよい。
<19> 本発明の一態様に係る炭化ジルコニウム粉末は、一般式ZrCx1(式中のx1が0.5以上2.0以下)で表される炭化ジルコニウムからなる炭化ジルコニウム粉末であって、前記炭化ジルコニウム粉末の平均粒径が0.2μm~15μmであり、前記炭化ジルコニウム粉末の比表面積が0.5m/g~20m/gであってもよい。
<20> 上記<19>に記載の炭化ジルコニウム粉末は、前記x1が0.6以上1.8以下であり、前記平均粒径が1μm~10μmであり、前記比表面積が2m/g~15m/gであってもよい。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
<1> A zirconium carbide film according to one aspect of the present invention contains zirconium carbide as a main component and at least one of a metal oxide, a metal, and carbon.
<2> In the zirconium carbide film according to the above item <1>, zirconium oxide may be present on the surface or inside of the zirconium carbide film.
<3> In the zirconium carbide film according to the above item <1> or <2>, the metal oxide may be present on the surface and inside of the zirconium carbide film.
<4> In the zirconium carbide film according to any one of the above items <1> to <3>, the metal oxide may be at least one selected from the group consisting of tin oxide, indium oxide, ruthenium oxide, zinc oxide, titanium oxide, and perovskite oxide.
<5> In the zirconium carbide film according to <4> above, the perovskite oxide may be represented by A1 - xDxEOy , in which A is any one of Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, D is any one of Sr, Ca, and Ba, and E is any one of Mn, Fe, and Ni, and x satisfies the following formula (1), and y satisfies the following formula (2):
0≦x≦1 (1)
2.65<y<3.05...(2)
<6> In the zirconium carbide film according to any one of the above items <1> to <5>, the metal may be one or more selected from the group consisting of Ni, Ag, Cu, Pd, Sn, In, Ru, Ti, and Cr.
<7> The zirconium carbide film according to any one of <1> to <6> above may have a sheet resistance of 1000 Ω/□ or less at room temperature and an average temperature coefficient of resistance of 500 ppm/K or less in a temperature range of 25°C to 250°C.
<8> The zirconium carbide film according to any one of the above items <1> to <6> may have a sheet resistance of more than 1000 Ω/□ at room temperature and an average temperature coefficient of resistance of 500 ppm/K or less in a temperature range of 25°C to 250°C.
<9> A zirconium carbide substrate according to one aspect of the present invention includes a substrate and the zirconium carbide film according to any one of <1> to <8> above, formed on the substrate.
<10> In the zirconium carbide substrate according to the above item <9>, the substrate may be any one of alumina, zirconia, a low-temperature fired multilayer ceramic substrate, a liquid crystal polymer, and polyethylene naphthalate.
<11> The zirconium carbide substrate according to the above item <9> or <10> may have a heat-resistant temperature of 150° C. or less.
<12> A resistor according to one aspect of the present invention includes the zirconium carbide substrate according to any one of <9> to <11> above.
<13> A heat generating member according to one aspect of the present invention includes the zirconium carbide substrate according to any one of <9> to <11> above.
<14> In the heat-generating member according to the above item <13>, the temperature of the zirconium carbide film may be increased by 20°C or more compared to the temperature of the substrate when irradiated with light of 1800 W/ m2 or more.
<15> A method for producing a zirconium carbide film according to one aspect of the present invention includes: a slurry preparation step of mixing zirconium carbide, at least one of a carbon material and a metal organic compound, and a solvent to prepare a slurry; a coating film formation step of applying the slurry obtained in the slurry preparation step to a substrate and drying the substrate to form a coating film; and a zirconium carbide film formation step of performing a photoreaction or a thermal reaction on the coating film obtained in the coating film formation step to form a zirconium carbide film.
<16> In the method for producing a zirconium carbide film according to the above item <15>, a flash lamp or an ultraviolet laser may be used for the photoreaction.
<17> In the method for producing a zirconium carbide film according to the above item <15> or <16>, the zirconium carbide may be zirconium carbide powder made of zirconium carbide represented by the general formula ZrC x1 (wherein x1 is 0.5 or more and 2.0 or less), and the zirconium carbide powder may have an average particle size of 0.2 μm to 15 μm and a specific surface area of 0.5 m 2 /g to 20 m 2 /g.
<18> In the method for producing a zirconium carbide film according to the above item <17>, the x1 may be 0.6 or more and 1.8 or less, the average particle size may be 1 μm to 10 μm, and the specific surface area may be 2 m 2 /g to 15 m 2 /g.
<19> A zirconium carbide powder according to one aspect of the present invention is a zirconium carbide powder made of zirconium carbide represented by the general formula ZrC x1 (wherein x1 is 0.5 or more and 2.0 or less), and the zirconium carbide powder may have an average particle size of 0.2 μm to 15 μm and a specific surface area of 0.5 m 2 /g to 20 m 2 /g.
<20> In the zirconium carbide powder according to the above item <19>, the x1 may be 0.6 or more and 1.8 or less, the average particle size may be 1 μm to 10 μm, and the specific surface area may be 2 m 2 /g to 15 m 2 /g.

本開示の上記態様によれば、安価で、低温から高温までの幅広い温度域で抵抗値の変化が少なく、耐候性に優れ、かつ、光熱変換性能に優れた炭化ジルコニウム膜、炭化ジルコニウム基板、炭化ジルコニウム粉末、抵抗器、発熱部材、およびその製造方法を提供することができる。 The above aspects of the present disclosure make it possible to provide zirconium carbide films, zirconium carbide substrates, zirconium carbide powders, resistors, heat-generating components, and methods for manufacturing the same that are inexpensive, exhibit little change in resistance over a wide temperature range from low to high, have excellent weather resistance, and have excellent photothermal conversion performance.

実施例1の炭化ジルコニウム膜のXRD測定の結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of XRD measurement of the zirconium carbide film of Example 1. 実施例3の炭化ジルコニウム膜のXRD測定の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of XRD measurement of the zirconium carbide film of Example 3. 実施例1の炭化ジルコニウム膜の表面SEM写真を示す図である。FIG. 2 is a view showing a SEM photograph of the surface of the zirconium carbide film of Example 1. 実施例3の炭化ジルコニウム膜の表面SEM写真を示す図である。FIG. 10 is a view showing a surface SEM photograph of the zirconium carbide film of Example 3. 実施例1の炭化ジルコニウム膜の抵抗値を室温で規格化した図である。FIG. 1 is a diagram showing the resistance value of the zirconium carbide film of Example 1 normalized at room temperature.

<炭化ジルコニウム基板>
本実施形態に係る炭化ジルコニウム基板は、基板と、当該基板上に形成される、炭化ジルコニウム膜とを備える。「当該基板上に形成される」とは、基板上に、直接基板と接するように炭化ジルコニウム膜が形成される場合だけでなく、基板上にめっき層などの中間層を設け、その中間層上に炭化ジルコニウム膜が形成される場合も含まれる。なお、本明細書中において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。「未満」、「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。
<Zirconium carbide substrate>
The zirconium carbide substrate according to this embodiment includes a substrate and a zirconium carbide film formed on the substrate. The phrase "formed on the substrate" refers not only to a case where a zirconium carbide film is formed on the substrate so as to be in direct contact with the substrate, but also to a case where an intermediate layer such as a plating layer is provided on the substrate and the zirconium carbide film is formed on the intermediate layer. In this specification, numerical ranges expressed using "to" refer to a range that includes the numerical values before and after "to" as the lower and upper limits. Numerical values indicated as "less than" and "more than" do not include the value in the numerical range.

(基板)
基板は、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜が形成できれば特に限定されない。基板の材料としては、特に限定されないが、例えば、アルミナ、ジルコニア、石英ガラス、低温焼成積層セラミックス基板、ホウケイ酸塩ガラス、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルイミド(PEI)等が挙げられる。また、コストや用途の観点から低温成膜が可能なポリエチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、PVA樹脂、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン6(ポリアミド)、エンジニアリングプラスチック、アセタール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、フッ素化樹脂共重合体などが好ましい。特に基板としては、低温から高温への温度変化による応力を緩和するため、樹脂基板が好ましい。樹脂基板としては、特にポリイミドが好ましい。基板としては、アルミナ、ジルコニア、低温焼成積層セラミックス基板、液晶ポリマー、ポリエチレンナフタレートのいずれか1種であることが好ましい。基板表面には、目的に応じてめっき、電極や絶縁層を設けてもよい。基板の耐熱温度は150℃以下であることが好ましい。耐熱温度とは、融点、ガラス転移点、分解温度などの樹脂基材が変質、状態変化などが起こる温度であって、これらの中で最も低い温度のことを意味する。更に、金属基板上に直接、或いは絶縁性の保護膜を形成した基板を用いることも好ましい。金属基板としては、特に限定されないが、Ti,Al,Cu,Fe,Cr,Ni,W,Zrを含む金属が好ましい。
(substrate)
The substrate is not particularly limited as long as it can form the zirconium carbide film according to this embodiment. Materials for the substrate include, but are not limited to, alumina, zirconia, quartz glass, low-temperature fired multilayer ceramic substrates, borosilicate glass, polyimide, polyacrylonitrile, polystyrene, liquid crystal polymer (LCP), polyetherimide (PEI), and the like. Furthermore, from the viewpoint of cost and application, polyethylene, polypropylene, ABS resin, polyvinyl chloride, vinyl chloride resin, acrylic resin, methacrylic resin, PVA resin, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, nylon 6 (polyamide), engineering plastics, acetal resin, polyacetal, polyamide, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, phenolic resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester, polyurethane, urethane resin, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, fluorinated resin copolymer, and the like, which can be formed at low temperatures, are preferred. Resin substrates are particularly preferred as substrates in order to alleviate stress caused by temperature changes from low to high. Polyimide is particularly preferred as a resin substrate. The substrate is preferably one of alumina, zirconia, low-temperature fired multilayer ceramic substrates, liquid crystal polymers, and polyethylene naphthalate. Plating, electrodes, or an insulating layer may be provided on the substrate surface depending on the purpose. The heat-resistant temperature of the substrate is preferably 150°C or lower. The heat-resistant temperature refers to the lowest temperature at which the resin substrate undergoes deterioration or state change, such as the melting point, glass transition point, or decomposition temperature. Furthermore, it is also preferred to use a substrate directly on a metal substrate or with an insulating protective film formed thereon. The metal substrate is not particularly limited, but metals including Ti, Al, Cu, Fe, Cr, Ni, W, and Zr are preferred.

基板の厚みは特に限定されない。基板の厚みとしては、例えば50μm~100mmである。応力緩和のためには、より好ましくは、50μm~500μmである。基板の厚みは、用途に応じて適宜調整することができる。 The thickness of the substrate is not particularly limited. For example, the thickness of the substrate is 50 μm to 100 mm. For stress relief, the thickness is more preferably 50 μm to 500 μm. The thickness of the substrate can be adjusted appropriately depending on the application.

(炭化ジルコニウム膜)
本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜は、炭化ジルコニウムを主成分とし、金属酸化物、金属および炭素を少なくとも1種以上含む。ここで、「炭化ジルコニウムを主成分とし」とは、炭化ジルコニウム膜中の炭化ジルコニウムの含有量が60質量%以上であることを意味する。温度の上昇に応じて抵抗値が増大する、金属的伝導特性を備えた炭化物である炭化ジルコニウムと、温度の上昇に応じて抵抗値が減少する半導体的伝導特性を備えた金属酸化物または炭素と、を含有させることで、幅広い温度範囲で、抵抗値の温度変化を小さくすることができる。また、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜は、通常抵抗温度係数を調整するために添加される多量のガラス材料および調整剤を添加していないので、低抵抗の抵抗体を作製することができる。また、多量のガラス材料および調整剤を添加していないので、炭化ジルコニウム膜中の金属酸化物または炭素との反応などが起こらず、高温での抵抗値の変動を抑制することができる。抵抗変動や抵抗値の許容範囲内であれば、少量のガラス材料が膜に含まれてもよい。
(Zirconium carbide film)
The zirconium carbide film according to the present embodiment is primarily composed of zirconium carbide and contains at least one of a metal oxide, a metal, and carbon. Here, "mainly composed of zirconium carbide" means that the zirconium carbide content in the zirconium carbide film is 60% by mass or more. By incorporating zirconium carbide, a carbide with metallic conductivity that increases resistance with increasing temperature, and a metal oxide or carbon with semiconducting conductivity that decreases resistance with increasing temperature, the temperature change in resistance can be reduced over a wide temperature range. Furthermore, the zirconium carbide film according to the present embodiment does not contain large amounts of glass materials and adjusters, which are typically added to adjust the temperature coefficient of resistance, allowing for the fabrication of low-resistance resistors. Furthermore, the absence of large amounts of glass materials and adjusters prevents reactions with the metal oxide or carbon in the zirconium carbide film, thereby suppressing fluctuations in resistance at high temperatures. A small amount of glass material may be included in the film as long as it is within the acceptable range of resistance fluctuation and resistance.

また、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜は、炭化ジルコニウムを主成分とし、金属酸化物、金属および炭素を少なくとも1種以上含むので、耐候性が高い。加えて基板の上に炭化ジルコニウム膜が形成されている場合、主成分が炭化ジルコニウムであるので、1800W/m以上の光照射をすることで、基板と比して炭化ジルコニウム膜の温度が20℃以上発熱することが可能である。このため、通電による発熱が障害となるデバイスおよび部材の光発熱制御をしたり、屋外、屋内での太陽光による発熱制御をしたりすることが可能となる。 Furthermore, the zirconium carbide film according to this embodiment is primarily composed of zirconium carbide and contains at least one of a metal oxide, a metal, and carbon, and therefore has high weather resistance. Additionally, when a zirconium carbide film is formed on a substrate, the primary component is zirconium carbide, so that the temperature of the zirconium carbide film can be increased by 20°C or more compared to the substrate when irradiated with light at 1800 W/m² or more . This makes it possible to control light-induced heat generation in devices and components where heat generation due to electrical current is a problem, and to control heat generation due to sunlight both indoors and outdoors.

「炭化ジルコニウム」
本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜の主成分はZrCx0で表される炭化ジルコニウムである。ここで、一般式ZrCx0のx0は0.5≦x0≦2.0を満たす。主成分がZrCx0であることで、金属酸化物または炭素における温度上昇による抵抗値の低下と炭化ジルコニウムにおける温度上昇による抵抗値の上昇とのバランスが上手く調整され、抵抗値の変動を抑制することができる。また、酸化物と比して、表面への吸着や酸化反応が抑えられる特徴を有する。なお、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜中には酸化ジルコニウム(ZrO)が含有されていてもよい。酸化ジルコニウムは、炭化ジルコニウム膜の表面または内部に存在してもよい。
"Zirconium carbide"
The main component of the zirconium carbide film according to this embodiment is zirconium carbide, represented by ZrC x0 . Here, x0 in the general formula ZrC x0 satisfies 0.5≦x0≦2.0. By using ZrC x0 as the main component, the balance between the decrease in resistance due to temperature rise in metal oxide or carbon and the increase in resistance due to temperature rise in zirconium carbide can be well adjusted, thereby suppressing fluctuations in resistance. Furthermore, compared to oxides, zirconium carbide has the characteristic of suppressing surface adsorption and oxidation reactions. The zirconium carbide film according to this embodiment may contain zirconium oxide (ZrO 2 ). Zirconium oxide may be present on the surface or inside the zirconium carbide film.

本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜中の炭化ジルコニウムの含有量は、60質量%~98質量%であることが好ましい。より好ましい含有量は、75質量%~90質量%である。 The zirconium carbide content in the zirconium carbide film according to this embodiment is preferably 60% to 98% by mass. A more preferred content is 75% to 90% by mass.

「金属酸化物」
金属酸化物は、金属的電気伝導性から半導体的伝導性を示す導電性酸化物を用いることができる。金属的電気伝導性から半導体的伝導性を示す導電性酸化物を用いることで、抵抗値の変動を抑制することができる。金属酸化物は、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、ペロブスカイト酸化物からなる群から選択される1種以上であることが好ましい。酸化スズ、酸化インジウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、およびペロブスカイト酸化物は、広い温度範囲で酸化に安定であることから、長期安定性の観点から好ましい。
"Metal oxides"
The metal oxide may be a conductive oxide that exhibits metallic electrical conductivity to semiconducting conductivity. By using a conductive oxide that exhibits metallic electrical conductivity to semiconducting conductivity, fluctuations in resistance value can be suppressed. The metal oxide is preferably one or more selected from the group consisting of tin oxide, indium oxide, ruthenium oxide, zinc oxide, titanium oxide, and perovskite oxide. Tin oxide, indium oxide, ruthenium oxide, zinc oxide, titanium oxide, and perovskite oxide are stable to oxidation over a wide temperature range, and are therefore preferred from the perspective of long-term stability.

金属酸化物がペロブスカイト酸化物である場合、A1-xEOで示される酸化物であることが好ましい。ここで、Aは、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのいずれか1種であり、Dは、Sr、Ca、およびBaのいずれか1種であり、Eは、Mn、Fe、Niのいずれか1種であり、xは下記(3)式を満足し、yは下記(4)式を満足する。Aは定比組成より欠損があってもよい。金属酸化物が、A1-xEOで表される場合、高温安定性に優れるので好ましい。
0≦x≦1・・・(3)
2.65<y<3.05・・・(4)
When the metal oxide is a perovskite oxide, it is preferably an oxide represented by A 1-x D x EO y . Here, A is any one of Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu; D is any one of Sr, Ca, and Ba; E is any one of Mn, Fe, and Ni; x satisfies the following formula (3); and y satisfies the following formula (4). A may have a deficiency compared to the stoichiometric composition. When the metal oxide is represented by A 1-x D x EO y , it is preferable because it has excellent high-temperature stability.
0≦x≦1 (3)
2.65<y<3.05...(4)

本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜を光熱変換材料として用いる場合は、Ti,B,などをドープした炭化ジルコニウムも用いることができる。とくに熱伝導率が低い材料、具体的には、3(W/mK)以下の熱伝導率を有する材料との混合、若しくは、積層が好ましい。より好ましくは、1(W/mK)以下の熱伝導率を有する材料を用いることである。具体的には、熱伝導度が低く、光吸収性の高い金属酸化物を用いることができる。このような酸化物としては、酸化ジルコニウムなどが挙げられる。 When using the zirconium carbide film according to this embodiment as a photothermal conversion material, zirconium carbide doped with Ti, B, or the like can also be used. It is particularly preferable to mix or laminate it with a material with low thermal conductivity, specifically a material with a thermal conductivity of 3 (W/mK) or less. It is even more preferable to use a material with a thermal conductivity of 1 (W/mK) or less. Specifically, a metal oxide with low thermal conductivity and high light absorption can be used. Examples of such oxides include zirconium oxide.

また、熱伝導率の低い樹脂上に炭化ジルコニウム膜を製膜することが好ましい。屋外での応用の観点からは、フッ素を含む樹脂上への成膜が好ましく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、フッ素化樹脂共重合体などが挙げられる。金属材料にコーティングする場合には、ガラスや樹脂をコーティング後に、本実施形態の炭化ジルコニウム膜を形成することで、光熱変換効率を高めることが可能となる。また、熱伝導率が低い木材にもコーティングすることができる。木材としては、例えば、ヒノキ、杉、エゾ松が挙げられる。これらの低い熱伝導率を有する材料は積層することが有効であるが、少量であれば炭化ジルコニウム膜に含んでもよい。 It is also preferable to form a zirconium carbide film on a resin with low thermal conductivity. From the perspective of outdoor applications, film formation on a fluorine-containing resin is preferred, such as polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, and fluorinated resin copolymers. When coating a metal material, the zirconium carbide film of this embodiment can be formed after coating glass or resin, thereby improving light-to-heat conversion efficiency. It is also possible to coat wood with low thermal conductivity. Examples of wood include cypress, cedar, and Japanese pine. It is effective to layer these materials with low thermal conductivity, but small amounts may also be included in the zirconium carbide film.

金属酸化物は、炭化ジルコニウム膜の表面および内部に存在することが好ましい。より好ましくは、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜の内部に金属酸化物が存在することに加え、表面に金属酸化物からなる金属酸化物層が形成されていることが好ましい。金属酸化物が、炭化ジルコニウム膜の表面および内部に存在することによって、抵抗値の変動を抑制することができ、加えて、炭化ジルコニウム膜の酸化を防止することができる。 The metal oxide is preferably present on the surface and inside of the zirconium carbide film. More preferably, in addition to the presence of a metal oxide inside the zirconium carbide film of this embodiment, a metal oxide layer made of the metal oxide is preferably formed on the surface. The presence of a metal oxide on the surface and inside of the zirconium carbide film can suppress fluctuations in resistance value and also prevent oxidation of the zirconium carbide film.

金属酸化物層の厚みは、1nm~100μmであることが好ましい。より好ましい金属酸化物膜の厚みは、1nm~1μmである。さらに好ましい金属酸化物層の厚みは10nm~500nmである。 The thickness of the metal oxide layer is preferably 1 nm to 100 μm. The more preferred thickness of the metal oxide film is 1 nm to 1 μm. The even more preferred thickness of the metal oxide layer is 10 nm to 500 nm.

炭化ジルコニウム膜の内部に存在する金属酸化物は、膜の導電率を精密制御するためには、微粒子の形状で炭化ジルコニウム膜の内部に存在することが好ましい。金属酸化物が微粒子である場合、金属酸化物の平均粒径は、5nm~1μmであることが好ましい。より好ましい金属酸化物の平均粒径は、5nm~0.2μmである。さらに好ましい金属酸化物の平均粒径は、5nm~50nmの粒子である。 In order to precisely control the conductivity of the film, the metal oxide present inside the zirconium carbide film is preferably present in the form of fine particles. When the metal oxide is in the form of fine particles, the average particle size of the metal oxide is preferably 5 nm to 1 μm. The more preferred average particle size of the metal oxide is 5 nm to 0.2 μm. The even more preferred average particle size of the metal oxide is 5 nm to 50 nm.

本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜中の金属酸化物の含有量は、1質量%~35質量%であることが好ましい。より好ましい含有量は、8質量%~25質量%である。 The metal oxide content in the zirconium carbide film according to this embodiment is preferably 1% to 35% by mass. A more preferred content is 8% to 25% by mass.

「炭素」
本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜中に含まれる炭素は、導電性の炭素である。導電性の炭素を用いることで、温度上昇に伴う抵抗値の変化を抑制することができる。導電性の炭素としては、特に限定されないが、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラッグ、グラファイト、カーボンナノチュウーブなど異なった導電性の炭素で抵抗値の制御が可能となる。
"carbon"
The carbon contained in the zirconium carbide film according to this embodiment is conductive carbon. By using conductive carbon, it is possible to suppress changes in resistance value due to temperature rise. The conductive carbon is not particularly limited, but it is possible to control the resistance value using carbon with different conductivity, such as Ketjen Black, acetylene black, graphite, and carbon nanotubes.

本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜中の炭素の含有量は、1質量%~10質量%であることが好ましい。より好ましい含有量は、2質量%~5質量%である。 The carbon content in the zirconium carbide film according to this embodiment is preferably 1% to 10% by mass. A more preferred content is 2% to 5% by mass.

「金属」
本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜は、さらにNi、Ag、Cu、Pd、Sn、In、Ru、Ti、Crなどの金属を含んでもよい。本実施形態に係る炭化ジルコニウムに含まれる金属としては、Ni、Ag、Cu、Pd、Sn、In、Ru、Ti、Crからなる群から選択される1種以上であることが好ましい。Ni、Ag、Cu、Pd、Sn、In、Ru、Ti、Crなどの金属を含有することで抵抗値を調整することができる。
"metal"
The zirconium carbide film according to this embodiment may further contain a metal such as Ni, Ag, Cu, Pd, Sn, In, Ru, Ti, or Cr. The metal contained in the zirconium carbide according to this embodiment is preferably one or more selected from the group consisting of Ni, Ag, Cu, Pd, Sn, In, Ru, Ti, and Cr. The resistance value can be adjusted by containing a metal such as Ni, Ag, Cu, Pd, Sn, In, Ru, Ti, or Cr.

本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜中の金属は、膜の導電経路として金属粒子同士が接触して金属導電性を示すのを防ぐため、微粒子の形態であることが好ましい。これらの微粒子の粒径は、5nm~1μmである。より好ましい金属微粒子の平均粒径は、5nm~0.2μmである。より好ましい平均粒径は、5nm~50nmである。またフレキシビリティの観点からは、ナノワイヤが好ましい。炭化ジルコニウム膜中の平均粒径の確認は走査型電子顕微鏡(SEM)による観察で行うことができる。 The metal in the zirconium carbide film according to this embodiment is preferably in the form of fine particles to prevent metal particles from coming into contact with each other and exhibiting metallic conductivity as conductive paths in the film. The particle size of these fine particles is 5 nm to 1 μm. The average particle size of the metal fine particles is more preferably 5 nm to 0.2 μm. The average particle size is even more preferably 5 nm to 50 nm. Furthermore, from the standpoint of flexibility, nanowires are preferred. The average particle size in the zirconium carbide film can be confirmed by observation using a scanning electron microscope (SEM).

本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜中の炭化ジルコニウム、金属酸化物、および炭素は、例えば、炭化ジルコニウム膜の断面において、透過型電子顕微鏡(TEM)、エネルギー分散型X線分光法(EDX)で測定することができる。本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜は、膜の表面から基材方向に向かって結晶粒が大きな組織から小さな組織となる傾斜組織を示す膜である特徴を有する。 The zirconium carbide, metal oxide, and carbon in the zirconium carbide film according to this embodiment can be measured, for example, by transmission electron microscopy (TEM) or energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) in a cross section of the zirconium carbide film. The zirconium carbide film according to this embodiment is characterized by a gradient structure in which the crystal grains change from large to small from the film surface toward the substrate.

「炭化ジルコニウム膜の厚み」
本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜の厚みは、0.05μm~10μmが好ましい。より好ましい厚みは、0.5μm~5μmである。
"Thickness of zirconium carbide film"
The thickness of the zirconium carbide film according to this embodiment is preferably 0.05 μm to 10 μm, and more preferably 0.5 μm to 5 μm.

「シート抵抗」
本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜のシート抵抗は、特に限定されない。高抵抗用途では、室温(20℃~30℃)で、炭化ジルコニウム膜のシート抵抗は1000Ω/□超であってもよい。低抵抗用途では、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜のシート抵抗は、室温(20℃~30℃)で、1000Ω/□以下であってもよい。
"Sheet resistance"
The sheet resistance of the zirconium carbide film according to this embodiment is not particularly limited. For high-resistance applications, the sheet resistance of the zirconium carbide film may be greater than 1000 Ω/□ at room temperature (20°C to 30°C). For low-resistance applications, the sheet resistance of the zirconium carbide film according to this embodiment may be 1000 Ω/□ or less at room temperature (20°C to 30°C).

本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜のシート抵抗は例えば、以下の方法で測定することができる。炭化ジルコニウム膜に銀ペーストを塗布し、100℃20分で乾燥し、4端子電極を作製する。電極作製後、直流4端子法により各温度のシート抵抗を測定する(例えば、直流電流3mA)。測定温度範囲は例えば、25℃~250℃の範囲を含む範囲とする。測定温度間隔は、25℃~250℃の温度範囲において、シート抵抗が所定の範囲であることを確認できる範囲で調整することができる。 The sheet resistance of the zirconium carbide film according to this embodiment can be measured, for example, by the following method. A silver paste is applied to the zirconium carbide film, which is then dried at 100°C for 20 minutes to create a four-terminal electrode. After the electrode is created, the sheet resistance is measured at each temperature using the DC four-terminal method (for example, a DC current of 3 mA). The measurement temperature range is, for example, between 25°C and 250°C. The measurement temperature interval can be adjusted to a range that confirms that the sheet resistance is within the specified range within the temperature range of 25°C to 250°C.

「平均抵抗温度係数」
本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜の平均抵抗温度係数は、25℃から250℃の温度範囲で、平均抵抗温度係数が500ppm/K以下であることが好ましい。
"Average temperature coefficient of resistance"
The zirconium carbide film according to this embodiment preferably has an average temperature coefficient of resistance of 500 ppm/K or less in the temperature range of 25°C to 250°C.

本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜の平均抵抗温度係数は、以下の方法で測定できる。例えば、炭化ジルコニウム膜に銀ペーストを塗布し、100℃20分で乾燥し、4端子電極を作製する。電極作製後、直流4端子法により各温度におけるシート抵抗を測定する(例えば、直流電流3mA)。得られたシート抵抗から平均抵抗温度係数を算出することができる。測定温度範囲は例えば、25℃~250℃の範囲を含む範囲とする。測定温度間隔は、25℃~250℃の温度範囲において、平均抵抗温度係数が500ppm/K以下であることを確認できる範囲で調整することができる。 The average temperature coefficient of resistance of the zirconium carbide film according to this embodiment can be measured by the following method. For example, a silver paste is applied to the zirconium carbide film, which is then dried at 100°C for 20 minutes to create a four-terminal electrode. After the electrode is created, the sheet resistance at each temperature is measured using a DC four-terminal method (for example, a DC current of 3 mA). The average temperature coefficient of resistance can be calculated from the obtained sheet resistance. The measurement temperature range is, for example, 25°C to 250°C. The measurement temperature interval can be adjusted within a range that confirms that the average temperature coefficient of resistance is 500 ppm/K or less within the temperature range of 25°C to 250°C.

<炭化ジルコニウム膜の製造方法>
本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜の製造方法について説明する。なお、以下の製造方法は、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜の製造方法の一例であり、本製造方法に限定されない。本実施形態に係る製造方法は、炭化ジルコニウムと、カーボン材および金属有機化合物を少なくとも1種以上と、溶媒と、を少なくとも混合し、スラリーを作製するスラリー作製工程と、前記スラリー作製工程で得られた前記スラリーを基板に塗布し、乾燥することで、塗膜を製膜する塗膜製膜工程と、前記塗膜製膜工程で得られた前記塗膜に対し、光反応又は熱反応を行うことで、炭化ジルコニウム膜を形成する、炭化ジルコニウム膜形成工程と、を備える。塗膜中の金属有機化合物は光反応または熱反応により炭素、及び酸化物となり、粉末ZrC、金属酸化物および炭素と共有結合などを形成することで、炭化ジルコニウム膜を形成することができる。
<Method of manufacturing zirconium carbide film>
A method for producing a zirconium carbide film according to this embodiment will be described. Note that the following production method is an example of a method for producing a zirconium carbide film according to this embodiment, and is not limited to this production method. The production method according to this embodiment includes a slurry preparation step of mixing zirconium carbide, at least one carbon material and metal organic compound, and a solvent to prepare a slurry; a coating film formation step of applying the slurry obtained in the slurry preparation step to a substrate and drying it to form a coating film; and a zirconium carbide film formation step of forming a zirconium carbide film by subjecting the coating film obtained in the coating film formation step to a photoreaction or thermal reaction. The metal organic compound in the coating film becomes carbon and an oxide through the photoreaction or thermal reaction, and forms covalent bonds with powdered ZrC, the metal oxide, and carbon to form a zirconium carbide film.

(スラリー作製工程)
スラリー作製工程において、炭化ジルコニウムと、カーボン材および金属有機化合物を少なくとも1種以上と、溶媒と、を少なくとも混合し、スラリーを作製する。
(Slurry preparation process)
In the slurry preparation step, zirconium carbide, at least one carbon material and at least one metal organic compound, and a solvent are mixed together to prepare a slurry.

「炭化ジルコニウム」
炭化ジルコニウムは、一般式ZrCx1で表される炭化ジルコニウムからなることが好ましい。ここで、ZrCx1中のx1は0.5≦x1≦2.0を満たす。すなわち、式中のx1が0.5以上2.0以下である。x1は、0.6以上が好ましい。x1はより好ましくは、0.7以上である。また、さらに好ましくは、0.8以上である。特に好ましくは、x1は0.9以上である。また、特別に好ましくは1.0以上である。x1は、1.8以下であることが好ましく、1.6以下であることがより好ましく、1.5以下であることがさらに好ましく、1.4以下であることが特に好ましく、1.3以下が特別に好ましく、1.2以下が格別に好ましい。
"Zirconium carbide"
The zirconium carbide is preferably zirconium carbide represented by the general formula ZrC x1 . Here, x1 in ZrC x1 satisfies 0.5≦x1≦2.0. That is, x1 in the formula is 0.5 or more and 2.0 or less. x1 is preferably 0.6 or more. x1 is more preferably 0.7 or more. Furthermore, it is even more preferably 0.8 or more. Particularly preferably, x1 is 0.9 or more. Furthermore, it is especially preferably 1.0 or more. x1 is preferably 1.8 or less, more preferably 1.6 or less, even more preferably 1.5 or less, particularly preferably 1.4 or less, especially preferably 1.3 or less, and especially preferably 1.2 or less.

炭化ジルコニウム表面の酸化物を還元するために、還元処理を行うことが好ましい。還元処理は、例えば、1000℃でH1%、Ar99%雰囲気下で、1時間行うことが好ましい。還元処理を行うことで、炭化ジルコニウム膜中の酸化ジルコニウムの量を低減できる。 It is preferable to carry out a reduction treatment to reduce the oxides on the surface of the zirconium carbide. The reduction treatment is preferably carried out for 1 hour at 1000° C. in an atmosphere of 1% H 2 and 99% Ar. By carrying out the reduction treatment, the amount of zirconium oxide in the zirconium carbide film can be reduced.

炭化ジルコニウムには不可避不純物としてハフニウムが含有されていてもよい。ハフニウムのジルコニウムに対するモル比(Hf/Zr)は、例えば、0.01~0.05である。 Zirconium carbide may contain hafnium as an inevitable impurity. The molar ratio of hafnium to zirconium (Hf/Zr) is, for example, 0.01 to 0.05.

炭化ジルコニウムの形状は粉末状であることが好ましい。炭化ジルコニウムが粉末状である場合(以下、炭化ジルコニウム粉末と称する場合がある)、炭化ジルコニウム粉末の平均粒径は、0.2μm以上15μm以下であることが好ましい。炭化ジルコニウム粉末の平均粒径の下限値は、0.2μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、1μm以上がさらに好ましく、2μm以上が特に好ましい。炭化ジルコニウム粉末の平均粒径の上限値は、12μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、8μm以下がさらに好ましく、6μm以下が特に好ましい。前記炭化ジルコニウム粉末の平均粒径が0.2μm以上15μm以下であると、所望の特性を有する炭化ジルコニウム膜を形成しやすい。炭化ジルコニウム粉末の平均粒径はレーザ回折法で体積基準で測定することができる。平均粒径は、最少粒径値より累積値50%にあたる粒子径D50である。 The zirconium carbide is preferably in powder form. When the zirconium carbide is in powder form (hereinafter sometimes referred to as zirconium carbide powder), the average particle size of the zirconium carbide powder is preferably 0.2 μm or more and 15 μm or less. The lower limit of the average particle size of the zirconium carbide powder is preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, even more preferably 1 μm or more, and particularly preferably 2 μm or more. The upper limit of the average particle size of the zirconium carbide powder is preferably 12 μm or less, more preferably 10 μm or less, even more preferably 8 μm or less, and particularly preferably 6 μm or less. When the average particle size of the zirconium carbide powder is 0.2 μm or more and 15 μm or less, it is easy to form a zirconium carbide film having the desired properties. The average particle size of the zirconium carbide powder can be measured on a volume basis by laser diffraction. The average particle size is the particle size D50 corresponding to a cumulative 50% value from the minimum particle size value.

炭化ジルコニウム粉末の比表面積は、0.5m/g以上20m/g以下であることが好ましい。炭化ジルコニウム粉末の比表面積は、1m/g以上であることが好ましく、1.5m/g以上であることがより好ましく、2m/g以上であることがさらに好ましく、2.3m/g以上であることが特に好ましい。炭化ジルコニウム粉末の比表面積は、18m/g以下であることが好ましく、15m/g以下であることがより好ましく、13m/g以下であることがさらに好ましく、12m/g以下であることが特に好ましい。比表面積が0.5m/g以上20m/g以下であると、前記炭化ジルコニウム粉末は、所望の特性を有する炭化ジルコニウム膜を形成しやすい。炭化ジルコニウム粉末の比表面積は比表面積計を用いてBET法で測定することができる。 The specific surface area of the zirconium carbide powder is preferably 0.5 m 2 /g or more and 20 m 2 /g or less. The specific surface area of the zirconium carbide powder is preferably 1 m 2 /g or more, more preferably 1.5 m 2 /g or more, even more preferably 2 m 2 /g or more, and particularly preferably 2.3 m 2 /g or more. The specific surface area of the zirconium carbide powder is preferably 18 m 2 /g or less, more preferably 15 m 2 /g or less, even more preferably 13 m 2 /g or less, and particularly preferably 12 m 2 /g or less. When the specific surface area is 0.5 m 2 /g or more and 20 m 2 /g or less, the zirconium carbide powder is likely to form a zirconium carbide film having the desired properties. The specific surface area of the zirconium carbide powder can be measured by the BET method using a specific surface area meter.

本発明の炭化ジルコニウム膜を形成するためには、炭化ジルコニウム粉末の平均粒径及び比表面積の両方を満たすものが好ましい。 To form the zirconium carbide film of the present invention, it is preferable that the zirconium carbide powder satisfy both the average particle size and specific surface area requirements.

スラリー中の炭化ジルコニウムの含有量は50質量%~95質量%が好ましい。より好ましい炭化ジルコニウムの含有量は75質量%~90質量%である。 The zirconium carbide content in the slurry is preferably 50% to 95% by mass. The more preferred zirconium carbide content is 75% to 90% by mass.

本実施形態に係る炭化ジルコニウム粉末は、溶融法(電融法)でインゴットを得て、インゴットを微粉砕することにより得ることができるものが好ましい。炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末は、具体的には、特許第5896968号公報に開示されている炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法により製造することができるものが好ましい。微粉砕のより詳細な方法としては、純水等の分散媒に分散させてスラリー化して湿式粉砕することが好ましい。湿式粉砕の後、乾燥し、ふるい等を通して粗粒を除去することで炭化ジルコニウム粉末を得ることができる。 The zirconium carbide powder according to this embodiment can preferably be obtained by obtaining an ingot by a melting method (electrofusion method) and then finely pulverizing the ingot. Specifically, the zirconium carbide ingot and powder can preferably be produced by the method for producing zirconium carbide ingot and powder disclosed in Japanese Patent No. 5,896,968. A more detailed method for fine pulverization is to disperse the zirconium carbide in a dispersion medium such as pure water to form a slurry, which is then wet-pulverized. After wet pulverization, the resulting mixture can be dried and passed through a sieve to remove coarse particles, thereby obtaining zirconium carbide powder.

「有機金属化合物」
金属有機化合物としては、例えば、金属有機酸塩、β-ジケトナート、金属アルコキシド、金属酢酸塩、金属2-エチルヘキサン酸塩、金属アセチルアセトナート、金属ナフテン酸塩、シランカップリング剤などが挙げられるが、溶媒に溶解する金属有機化合物であれば、特に制限なく用いることができる。
"Organometallic compound"
Examples of the metal organic compound include metal organic acid salts, β-diketonates, metal alkoxides, metal acetates, metal 2-ethylhexanoates, metal acetylacetonates, metal naphthenates, and silane coupling agents. Any metal organic compound that dissolves in a solvent can be used without any particular limitation.

金属有機化合物の金属は、特に光反応または熱反応により導電性を付与する物質が生成するものが好ましい。金属有機化合物の金属は、例えば、Cu、Ni、Fe、Ag、Pd、Ru、Sn、In、Ti、Cr、V、Mn、Sn、Znなどが好ましい。膜の密着性や電気抵抗や抵抗温度係数及び光熱変換性能の観点からは、金属有機化合物の金属は、Ti、Cr、V、Mn、Sn、Znなどが好ましい。 The metal in the metal organic compound is preferably one that produces a substance that provides conductivity through a photoreaction or thermal reaction. Examples of metals in metal organic compounds that are preferred include Cu, Ni, Fe, Ag, Pd, Ru, Sn, In, Ti, Cr, V, Mn, Sn, and Zn. From the standpoints of film adhesion, electrical resistance, temperature coefficient of resistance, and photothermal conversion performance, metals in metal organic compounds are preferably Ti, Cr, V, Mn, Sn, and Zn.

スラリー中の金属酸化物の含有量は4質量%~44質量%が好ましい。より好ましい金属酸化物の含有量は10質量%~25質量%である。 The metal oxide content in the slurry is preferably 4% to 44% by mass. A more preferred metal oxide content is 10% to 25% by mass.

「カーボン材」
スラリー中のカーボン材は、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブなどが挙げられる。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラックなどが挙げられる。カーボン材をスラリー中に添加することで、炭化ジルコニウム膜中に炭素を導入することができる。
"Carbon material"
Examples of the carbon material in the slurry include carbon black, carbon nanotubes, etc. Examples of carbon black include acetylene black, furnace black, ketjen black, etc. By adding the carbon material to the slurry, carbon can be introduced into the zirconium carbide film.

カーボン材の平均粒径は、0.2μm~5μmであることが好ましい。好ましい金属微粒子の平均粒径は、0.2μm~2μmである。カーボン材の平均粒径はレーザ回折法で測定される。 The average particle size of the carbon material is preferably 0.2 μm to 5 μm. The average particle size of the metal microparticles is preferably 0.2 μm to 2 μm. The average particle size of the carbon material is measured by laser diffraction.

スラリー中のカーボン材の含有量は1質量%~5質量%が好ましい。より好ましいカーボン材の含有量は2質量%~5質量%である。 The carbon material content in the slurry is preferably 1% to 5% by mass. A more preferred carbon material content is 2% to 5% by mass.

「溶媒」
スラリー中の溶媒は、金属有機化合物を溶解する溶媒であれば特に限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、ベンゼン、アセチルアセトナート、エチレングリコール、水などが好ましい。
"solvent"
The solvent in the slurry is not particularly limited as long as it dissolves the metal organic compound, but methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, heptanol, ethyl acetate, butyl acetate, toluene, xylene, benzene, acetylacetonate, ethylene glycol, water, etc. are preferred.

「その他成分」
スラリー中にその他の成分として、Ni、Ag、Cu、Pd、Sn、In、Ru、Ti、Crなどの金属を含有してもよい。その他の成分は、例えば、Ni、Ag、Cu、Pd、Sn、In、Ru、Ti、Crからなる群から選択される1種以上であることが好ましい。スラリー中に、Ni、Ag、Cu、Pd、Sn、In、Ru、Ti、Crなどの金属を含有させることで、炭化ジルコニウム膜の抵抗値を調整することができる。金属の形状は特に限定されないが粒状が好ましい。溶媒等に解けない金属を含む化合物、例えば、金属オレイン酸塩、金属ステアリン酸塩などの固体材料も、用いることができる。
"Other ingredients"
The slurry may contain other components such as metals, such as Ni, Ag, Cu, Pd, Sn, In, Ru, Ti, and Cr. The other components are preferably at least one selected from the group consisting of Ni, Ag, Cu, Pd, Sn, In, Ru, Ti, and Cr. The resistance of the zirconium carbide film can be adjusted by adding metals, such as Ni, Ag, Cu, Pd, Sn, In, Ru, Ti, and Cr, to the slurry. The shape of the metal is not particularly limited, but granular is preferred. Compounds containing metals that are insoluble in solvents, such as solid materials such as metal oleates and metal stearates, can also be used.

金属の形状が粒状である場合、金属微粒子の平均粒径は、0.2μm~5μmであることが好ましい。好ましい金属微粒子の平均粒径は、0.2μm~2μmである。金属微粒子の平均粒径はレーザ回折法で測定される。 When the metal is in the form of particles, the average particle size of the metal particles is preferably 0.2 μm to 5 μm. The preferred average particle size of the metal particles is 0.2 μm to 2 μm. The average particle size of the metal particles is measured by laser diffraction.

スラリー中の金属の含有量は0質量%~50質量%が好ましい。より好ましい金属の含有量は0質量%~30質量%である。 The metal content in the slurry is preferably 0% to 50% by mass. A more preferred metal content is 0% to 30% by mass.

これらの原料を混合する方法は特に限定されない。混合する方法としては、乳鉢で混合する方法、遊星ボールミル、ビーズミル、ハンマーミル、ジェットミル、ローラーミルなどの方法が挙げられる。高結晶化させる観点からは、スラリーの作製において、原料を均一に微細化(ナノサイズ化)することが好ましい。 The method for mixing these raw materials is not particularly limited. Examples of mixing methods include mixing in a mortar, or using a planetary ball mill, bead mill, hammer mill, jet mill, or roller mill. From the perspective of achieving high crystallization, it is preferable to uniformly micronize the raw materials (to nanosize) when preparing the slurry.

(塗膜製膜工程)
塗膜製膜工程では、スラリー作製工程で得られたスラリーを基板に塗布し、乾燥することで、塗膜を製膜する。
(Coating film forming process)
In the coating film forming step, the slurry obtained in the slurry preparation step is applied to a substrate and dried to form a coating film.

(基板)
基板は、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜が形成できれば特に限定されない。基板の材料としては、特に限定されないが、例えば、アルミナ、ジルコニア、石英ガラス、低温焼成積層セラミックス基板、ホウケイ酸塩ガラス、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルイミド(PEI)等が挙げられる。また、コストや用途の観点から低温成膜が可能なポリエチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、PVA樹脂、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン6(ポリアミド)、エンジニアリングプラスチック、アセタール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、ウレタン樹脂などが好ましい。特に基板としては、低温から高温への温度変化による応力を緩和するため、樹脂基板が好ましい。樹脂基板としては、特にポリイミドが好ましい。放熱が必要な用途であれば、基板は、放熱性の高いセラミックスや金属が好ましい。基板としては、アルミナ、ジルコニア、低温焼成積層セラミックス基板、液晶ポリマー、ポリエチレンナフタレートのいずれか1種であることが好ましい。基板表面には、目的に応じてめっき、印刷、インクジェットなどにより形成した電極や絶縁層を設けてもよい。更に、金属基板上に直接、或いは絶縁性の保護膜を形成した基板を用いることも好ましい。金属基板としては、特に限定されないが、Ti,Al,Cu,Fe,Cr,Ni,W,Zrを含む金属が好ましい。
(substrate)
The substrate is not particularly limited as long as it can form the zirconium carbide film according to this embodiment. Materials for the substrate include, but are not limited to, alumina, zirconia, quartz glass, low-temperature fired multilayer ceramic substrates, borosilicate glass, polyimide, polyacrylonitrile, polystyrene, liquid crystal polymer (LCP), polyetherimide (PEI), and the like. From the standpoint of cost and application, materials that allow low-temperature film formation, such as polyethylene, polypropylene, ABS resin, polyvinyl chloride, vinyl chloride resin, acrylic resin, methacrylic resin, PVA resin, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, nylon 6 (polyamide), engineering plastics, acetal resin, polyacetal, polyamide, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, phenolic resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester, polyurethane, and urethane resin, are preferred. Resin substrates are particularly preferred for their ability to mitigate stress caused by temperature changes from low to high temperatures. Polyimide is particularly preferred as a resin substrate. For applications requiring heat dissipation, the substrate is preferably made of ceramics or metal with high heat dissipation properties. The substrate is preferably one of alumina, zirconia, low-temperature fired multilayer ceramic substrate, liquid crystal polymer, and polyethylene naphthalate. Depending on the purpose, an electrode or an insulating layer formed by plating, printing, inkjet, or the like may be provided on the substrate surface. Furthermore, it is also preferable to use a substrate formed directly on a metal substrate or on which an insulating protective film is formed. The metal substrate is not particularly limited, but metals including Ti, Al, Cu, Fe, Cr, Ni, W, and Zr are preferred.

スラリーの塗布方法は、特に限定されない。スラリーの塗布方法としては、例えば、アプリケーター方式、ブレードコート方式、グラビアコート方式、スプレーコート方式、スピンコート方式、刷毛塗りなどが挙げられる。 The method for applying the slurry is not particularly limited. Examples of methods for applying the slurry include an applicator method, a blade coating method, a gravure coating method, a spray coating method, a spin coating method, and a brush coating method.

スラリーの塗布厚は、0.2μm~5μmが好ましい。スラリーの塗布厚が5μm超の場合、乾燥時にひび割れが生じる可能性がある。スラリーの塗布厚が0.2μm未満では、塗布膜が基板全体に均一に形成できない場合がある。 The thickness of the slurry applied is preferably 0.2 μm to 5 μm. If the thickness of the slurry applied exceeds 5 μm, cracks may occur when the slurry dries. If the thickness of the slurry applied is less than 0.2 μm, the coating film may not be formed uniformly over the entire substrate.

乾燥条件は、スラリー中の溶媒を蒸発できるのであれば、特に限定されない。例えば、100℃10分で乾燥してもよい。 There are no particular limitations on the drying conditions, as long as they allow the solvent in the slurry to evaporate. For example, drying can be performed at 100°C for 10 minutes.

塗膜製膜工程において、スラリー塗布および乾燥を複数回繰り返して、塗膜を積層してもよい。 In the coating film formation process, the slurry application and drying may be repeated multiple times to build up the coating film.

(炭化ジルコニウム膜形成工程)
炭化ジルコニウム膜形成工程では、塗膜製膜工程で得られた塗膜に対し、光反応又は熱反応を行うことで、炭化ジルコニウム膜を形成する。光反応で、炭化ジルコニウム膜を形成する場合は、フラッシュランプまたは紫外レーザを用いることが好ましい。熱反応で炭化ジルコニウム膜を形成する場合は、300℃~1100℃の温度範囲で焼成することが好ましい。炭化ジルコニウム膜の抵抗値を制御するためには、不活性ガス雰囲気での焼成工程が有効である。樹脂基板上に炭化ジルコニウム膜を形成する場合は、特に光反応を用いることが好ましい。なお、製法の特性上、微量であるが溶融固化物の中には半溶融固化物も含み得る。
(Zirconium carbide film forming process)
In the zirconium carbide film forming step, a zirconium carbide film is formed by subjecting the coating film obtained in the coating film forming step to a photoreaction or thermal reaction. When forming the zirconium carbide film by a photoreaction, it is preferable to use a flash lamp or ultraviolet laser. When forming the zirconium carbide film by a thermal reaction, it is preferable to perform firing at a temperature range of 300°C to 1100°C. In order to control the resistance value of the zirconium carbide film, a firing step in an inert gas atmosphere is effective. When forming a zirconium carbide film on a resin substrate, it is particularly preferable to use a photoreaction. Due to the characteristics of the manufacturing method, the molten and solidified product may contain a small amount of semi-molten and solidified product.

光反応で炭化ジルコニウム膜を形成する場合、塗膜に光を照射(紫外光など)することで行う。光反応で用いる光源は、レーザ光源またはランプ光源を用いることができる。光反応により形成された炭化ジルコニウム膜は、膜の表面から基材方向に結晶粒が大きな組織から小さな組織となる傾斜組織を示す膜である特徴を有する。光照射により、基材側から膜表面に向かって、結晶粒が大きな組織から小さな組織となる傾斜組織膜を形成できる。レーザ光源としては、ArF、KrF、XeCl、XeF、Fから選ばれるエキシマレーザまたは半導体レーザの高調波を用いることができる。ランプ光源としては、キセノンフラッシュランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプが有効である。また、光照射は、大気中にて、室温(20℃~30℃)でレーザ照射を行うことが好ましい。レーザ照射によって、炭化ジルコニウム膜の緻密、結晶化が可能であり、また、ガラスやフィルム等の幅広い基板を使用することができる。フラッシュランプ照射を用いた場合、光反応により、原料に含まれる酸化ジルコニウムから炭化ジルコニウムへの生成ができるため、膜の抵抗値や緻密性の制御に有効である。基板の熱変形等が起こらない温度で基板を焼成した後、または焼成しながら紫外線を照射することもできる。必要に応じて真空チャンバー内で紫外線を照射することも、抵抗値制御の観点から有効である。 When forming a zirconium carbide film by photoreaction, the coating film is irradiated with light (e.g., ultraviolet light). A laser light source or a lamp light source can be used as the light source for the photoreaction. Zirconium carbide films formed by photoreaction are characterized by a gradient structure in which the crystal grains change from large to small from the film surface toward the substrate. Light irradiation can form a gradient structure film in which the crystal grains change from large to small from the substrate side toward the film surface. The laser light source can be an excimer laser or a higher harmonic of a semiconductor laser selected from ArF, KrF, XeCl, XeF, or F2 . Effective lamp light sources include a xenon flash lamp, a mercury lamp, a metal halide lamp, and an excimer lamp. Furthermore, light irradiation is preferably performed in the atmosphere at room temperature (20°C to 30°C). Laser irradiation can densify and crystallize the zirconium carbide film, and a wide range of substrates, such as glass and film, can be used. When flash lamp irradiation is used, zirconium oxide contained in the raw material can be converted to zirconium carbide through a photoreaction, which is effective in controlling the resistance value and density of the film. UV irradiation can also be performed after or while baking the substrate at a temperature that does not cause thermal deformation of the substrate. If necessary, UV irradiation in a vacuum chamber is also effective in terms of controlling the resistance value.

以上、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜、炭化ジルコニウム基板、および炭化ジルコニウム膜の製造方法を詳説した。その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜、炭化ジルコニウム基板は、抵抗器に用いることができる。また、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜、炭化ジルコニウム基板は、発熱部材に用いることができる。本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜を用いた発熱部材は、太陽光による加熱と電流発熱とを併用することができる。 The zirconium carbide film, zirconium carbide substrate, and method for manufacturing a zirconium carbide film according to this embodiment have been described in detail above. Furthermore, within the spirit of the present invention, the components in the above embodiment may be replaced with known components as appropriate, and the above-described modifications may also be combined as appropriate. The zirconium carbide film and zirconium carbide substrate according to this embodiment can be used in resistors. Furthermore, the zirconium carbide film and zirconium carbide substrate according to this embodiment can be used in heat-generating components. Heat-generating components using the zirconium carbide film according to this embodiment can use both solar heating and electric current heating.

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 Next, an example of the present invention will be described. However, the conditions in the example are merely an example of conditions adopted to confirm the feasibility and effectiveness of the present invention, and the present invention is not limited to these examples. Various conditions may be adopted in the present invention as long as they do not deviate from the gist of the present invention and achieve the objectives of the present invention.

(実施例1)
炭化ジルコニウム粉末(ZrC)(x=1.1、粒径2.5μm、比表面積11.2m/g 第一稀元素化学工業株式会社製)を1000℃で還元処理(H:1%、Ar:99%)した。還元処理した炭化ジルコニウム粉末0.3gとRu有機化合物溶液(Ru6%,イソブタノール、大研化学)1ml、およびトルエン(和光純薬製 特級)1mlを、遊星ミル容器に入れ、遊星ミル(ナガオシステム製 Planet)を用い、600rpm、15分でスラリーを作製した。作製したスラリーをポリイミド基板(厚み125μm)に塗布し、100℃、10分で乾燥させ、再度スラリーを塗布し、100℃10分で乾燥し、2層積層(厚み1.8μm)させた。積層膜にフラッシュランプ (NovaCentrix社製)で、パルス幅:1000μ秒、照射エネルギー:6.34J/cmで照射し、実施例1の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 1
Zirconium carbide powder (ZrC x ) (x = 1.1, particle size 2.5 μm, specific surface area 11.2 m 2 /g, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was reduced at 1000 ° C (H 2 : 1%, Ar: 99%). 0.3 g of the reduced zirconium carbide powder, 1 ml of Ru organic compound solution (Ru 6%, isobutanol, Daiken Chemical), and 1 ml of toluene (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were placed in a planetary mill container, and a planetary mill (Nagao System Planet) was used to prepare a slurry at 600 rpm for 15 minutes. The prepared slurry was applied to a polyimide substrate (thickness 125 μm), dried at 100 ° C for 10 minutes, and then coated with another slurry, dried at 100 ° C for 10 minutes, and laminated to a two-layer structure (thickness 1.8 μm). The laminated film was irradiated with light from a flash lamp (manufactured by NovaCentrix) at a pulse width of 1000 μsec and irradiation energy of 6.34 J/cm 2 to obtain the zirconium carbide film of Example 1.

(実施例2)
照射エネルギーを、8.29J/cmに変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、実施例2の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 2
The same operation as in Example 1 was carried out except that the irradiation energy was changed to 8.29 J/cm 2 to obtain a zirconium carbide film of Example 2.

(実施例3)
炭化ジルコニウム粉末(ZrC)(x=1.1、粒径2.5μm、比表面積11.2m/g 第一稀元素化学工業株式会社製)を1000℃で還元処理(H:1%、Ar:99%)した。還元処理した炭化ジルコニウム粉末0.3gとRu有機化合物溶液(Ru6%,イソブタノール、大研化学)1ml、およびトルエン(和光純薬製 特級)1mlを、遊星ミル容器に入れ、遊星ミル(ナガオシステム製 Planet)を用い、600rpm、15分でスラリーを作製した。作製したスラリーをポリイミド基板(厚み125μm)に塗布し、100℃、10分で乾燥させ、再度スラリーを塗布し、100℃10分で乾燥し、2層積層(厚み1.8μm)させた。積層膜にフラッシュランプ (NovaCentrix社製)で、パルス幅:1000μ秒、照射エネルギー:2.31J/cmで照射し、実施例3の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 3
Zirconium carbide powder (ZrC x ) (x = 1.1, particle size 2.5 μm, specific surface area 11.2 m 2 /g, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was reduced at 1000 ° C (H 2 : 1%, Ar: 99%). 0.3 g of the reduced zirconium carbide powder, 1 ml of Ru organic compound solution (Ru 6%, isobutanol, Daiken Chemical), and 1 ml of toluene (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were placed in a planetary mill container, and a planetary mill (Nagao System Planet) was used to prepare a slurry at 600 rpm for 15 minutes. The prepared slurry was applied to a polyimide substrate (thickness 125 μm), dried at 100 ° C for 10 minutes, and then coated with another slurry, dried at 100 ° C for 10 minutes, and laminated to a two-layer structure (thickness 1.8 μm). The laminated film was irradiated with light from a flash lamp (manufactured by NovaCentrix) at a pulse width of 1000 μsec and irradiation energy of 2.31 J/cm 2 to obtain a zirconium carbide film of Example 3.

(実施例4)
炭化ジルコニウム粉末(ZrC)(x=1.1、粒径2.5μm、比表面積11.2m/g 第一稀元素化学工業株式会社製)を1000℃で還元処理(H:1%、Ar:99%)した。還元処理した炭化ジルコニウム粉末0.3gとカーボンブラック(Alfa Alsar製)0.015g、Ru有機化合物溶液(Ru6%,イソブタノール)(大研化学)溶液1ml、およびトルエン(和光純薬製 特級)1mlを、遊星ミル容器に入れ、遊星ミル(ナガオシステム製 Planet)を用い、600rpm、15分でスラリーを作製した。作製したスラリーをポリイミド基板(厚み125μm)に塗布し、100℃、10分で乾燥させ、再度スラリーを塗布し、100℃10分で乾燥し、2層積層(厚み1.8μm)させた。積層膜にフラッシュランプ (NovaCentrix社製)で、パルス幅:1000μ秒、照射エネルギー:2.31J/cmで照射し、実施例4の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 4
Zirconium carbide powder (ZrC x ) (x = 1.1, particle size 2.5 μm, specific surface area 11.2 m 2 /g, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was reduced (H 2 : 1%, Ar: 99%) at 1000°C. 0.3 g of the reduced zirconium carbide powder, 0.015 g of carbon black (manufactured by Alfa Alsar), 1 ml of Ru organic compound solution (Ru 6%, isobutanol) (Daiken Chemical Co., Ltd.), and 1 ml of toluene (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) were placed in a planetary mill container and milled at 600 rpm for 15 minutes using a planetary mill (Nagao Systems Planet) to produce a slurry. The resulting slurry was applied to a polyimide substrate (125 μm thick) and dried at 100° C. for 10 minutes. The slurry was then applied again and dried at 100° C. for 10 minutes to form a two-layer laminate (1.8 μm thick). The laminated film was irradiated with a flash lamp (manufactured by NovaCentrix) at a pulse width of 1000 μs and an irradiation energy of 2.31 J/ cm2 , yielding the zirconium carbide film of Example 4.

(実施例5)
照射エネルギーを、8.29J/cmに変えた以外は実施例4と同様の操作を行い、実施例5の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 5
The same procedure as in Example 4 was carried out except that the irradiation energy was changed to 8.29 J/cm 2 to obtain a zirconium carbide film of Example 5.

(実施例6)
照射エネルギーを、10.93J/cmに変えた以外は実施例4と同様の操作を行い、実施例6の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 6
The same operation as in Example 4 was carried out except that the irradiation energy was changed to 10.93 J/cm 2 to obtain a zirconium carbide film of Example 6.

(実施例7)
照射エネルギーを、4.71J/cmに変えた以外は実施例4と同様の操作を行い、実施例7の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 7
The same operation as in Example 4 was carried out except that the irradiation energy was changed to 4.71 J/cm 2 to obtain a zirconium carbide film of Example 7.

(実施例8)
照射エネルギーを、6.34J/cmに変えた以外は実施例4と同様の操作を行い、実施例8の炭化ジルコニウム膜を得た。
(Example 8)
The same procedure as in Example 4 was carried out except that the irradiation energy was changed to 6.34 J/cm 2 to obtain a zirconium carbide film of Example 8.

(実施例9)
照射エネルギーを、4.71J/cmに変えた以外は実施例3と同様の操作を行い、実施例9の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 9
The same operation as in Example 3 was carried out except that the irradiation energy was changed to 4.71 J/cm 2 to obtain a zirconium carbide film of Example 9.

(実施例10)
炭化ジルコニウム粉末(ZrC)(x=1.1、粒径2.5μm、比表面積11.2m/g 第一稀元素化学工業株式会社製)を1000℃で還元処理(H:1%、Ar:99%)した。還元処理した炭化ジルコニウム粉末0.3g、カーボンブラック(Alfa Alsar製)0.015g、Ru有機化合物溶液(Ru6%,イソブタノール、大研化学)1ml、Ag 0.093g、およびトルエン(和光純薬製 特級)1mlを、遊星ミル容器に入れ、遊星ミル(ナガオシステム製 Planet)を用い、600rpm、15分でスラリーを作製した。作製したスラリーをポリイミド基板(厚み75μm)に塗布し、100℃、10分で乾燥させた。1層の膜の厚み0.9μmとした。その後、有機成分を分解させるために膜にKrFレーザ光(COHERENT社製 COMPEX110)を室温、50Hz、50mJ/cmで照射した。レーザ光照射後の積層膜にスラリーを同条件で塗布し、100℃、10分で乾燥させた。乾燥後の積層膜に、KrFレーザ光(COHERENT社製 COMPEX110)を室温、50Hz、50mJ/cmで照射し、次いで、50Hz、70mJ/cmで照射し、実施例10の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 10
Zirconium carbide powder (ZrC x ) (x = 1.1, particle size 2.5 μm, specific surface area 11.2 m 2 /g, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was reduced at 1000°C (H 2 : 1%, Ar: 99%). 0.3 g of the reduced zirconium carbide powder, 0.015 g of carbon black (manufactured by Alfa Alsar), 1 ml of Ru organic compound solution (Ru 6%, isobutanol, Daiken Chemical), 0.093 g of Ag, and 1 ml of toluene (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were placed in a planetary mill container and milled at 600 rpm for 15 minutes using a planetary mill (Nagao Systems Planet). The resulting slurry was applied to a polyimide substrate (thickness 75 μm) and dried at 100°C for 10 minutes. The thickness of one layer was 0.9 μm. The film was then irradiated with KrF laser light (COMPEX110 manufactured by COHERENT) at room temperature, 50 Hz, and 50 mJ/ cm² to decompose the organic components. The slurry was applied to the laminated film after laser irradiation under the same conditions and dried at 100°C for 10 minutes. The dried laminated film was irradiated with KrF laser light (COMPEX110 manufactured by COHERENT) at room temperature, 50 Hz, and 50 mJ/ cm² , and then irradiated with 50 Hz and 70 mJ/ cm² to obtain the zirconium carbide film of Example 10.

(実施例11)
炭化ジルコニウム粉末(ZrC)(x=1.1、粒径2.5μm、比表面積11.2m/g 第一稀元素化学工業株式会社製)0.3g、カーボンブラック(Alfa Alsar製)0.03g、およびイソプロピルアルコール(和光純薬製 特級)2mlを、遊星ミル容器に入れ、遊星ミル(ナガオシステム製 Planet)を用い、600rpm、15分でスラリーを作製した。作製したスラリーをSi基板(厚み0.32mm)に塗布し、100℃、10分で乾燥させ、同じ条件でスラリー塗布および乾燥を繰り返し、合計で2層積層(厚み1.8μm)させた。得られた積層膜を300℃で10分焼成し、実施例11の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 11
0.3 g of zirconium carbide powder (ZrC x ) (x = 1.1, particle size 2.5 μm, specific surface area 11.2 m 2 /g, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.), 0.03 g of carbon black (manufactured by Alfa Alsar), and 2 ml of isopropyl alcohol (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) were placed in a planetary mill container, and a planetary mill (Nagao Systems Planet) was used to prepare a slurry at 600 rpm for 15 minutes. The prepared slurry was applied to a Si 3 N 4 substrate (thickness 0.32 mm) and dried at 100 ° C for 10 minutes. The slurry application and drying were repeated under the same conditions, resulting in a total of two layers (thickness 1.8 μm). The obtained laminated film was fired at 300 ° C for 10 minutes to obtain the zirconium carbide film of Example 11.

(実施例12)
焼成温度を400℃とした以外、実施例11と同様の処理を行い、実施例12の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 12
The same treatment as in Example 11 was carried out except that the firing temperature was set to 400° C., to obtain a zirconium carbide film of Example 12.

(実施例13)
炭化ジルコニウム粉末(ZrC)(x=1.1、粒径2.5μm、比表面積11.2m/g 第一稀元素化学工業株式会社製)を1000℃で還元処理(H:1%、Ar:99%)した。還元処理した炭化ジルコニウム粉末0.3g、カーボンブラック(Alfa Alsar製)0.015g、Ru有機化合物溶液(Ru6%,イソブタノール、大研化学) 1ml、およびトルエン(和光純薬製 特級)1mlを、遊星ミル容器に入れ、遊星ミル(ナガオシステム製 Planet)を用い、600rpm、15分でスラリーを作製した。作製したスラリーをポリイミド基板(厚み75μm)に塗布し、100℃、10分で乾燥させ、同じ条件でスラリー塗布および乾燥を繰り返し、合計で2層積層(厚み1.8μm)させた。積層膜にKrFレーザ光(COHERENT社製 COMPEX110)を室温、50Hz、70mJ/cmで照射し、実施例13の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 13
Zirconium carbide powder (ZrC x ) (x = 1.1, particle size 2.5 μm, specific surface area 11.2 m 2 /g, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was reduced at 1000°C (H 2 : 1%, Ar: 99%). 0.3 g of the reduced zirconium carbide powder, 0.015 g of carbon black (manufactured by Alfa Alsar), 1 ml of Ru organic compound solution (Ru 6%, isobutanol, Daiken Chemical), and 1 ml of toluene (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were placed in a planetary mill container and milled at 600 rpm for 15 minutes using a planetary mill (Nagao Systems Planet). The resulting slurry was applied to a polyimide substrate (75 μm thick) and dried at 100°C for 10 minutes. The slurry application and drying were repeated under the same conditions, resulting in a total of two layers (1.8 μm thick). The laminated film was irradiated with KrF laser light (COMPEX110 manufactured by COHERENT) at room temperature, 50 Hz, and 70 mJ/cm 2 to obtain a zirconium carbide film of Example 13.

(実施例14)
基板をポリイミドからSiに変更し、レーザ照射の代わりに300℃で10分焼成した以外、実施例10と同様の処理を行い、実施例14の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 14
A zirconium carbide film of Example 14 was obtained by carrying out the same treatment as in Example 10, except that the substrate was changed from polyimide to Si 3 N 4 and baking was carried out at 300° C. for 10 minutes instead of laser irradiation.

(実施例15)
炭化ジルコニウム粉末(ZrC)をx=1.2、粒径5.0μm、比表面積2.3m/g (第一稀元素化学工業株式会社製)に変更し、実施例1と同様の処理を行った。積層膜形成時において、積層膜にフラッシュランプ (NovaCentrix社製)で、パルス幅:1000μ秒、照射エネルギー:7.11J/cmで照射し、実施例15の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 15
The zirconium carbide powder (ZrC x ) was changed to one with x = 1.2, particle size 5.0 μm, and specific surface area 2.3 m 2 /g (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.), and the same treatment as in Example 1 was carried out. During the formation of the laminated film, the laminated film was irradiated with a flash lamp (manufactured by NovaCentrix) at a pulse width of 1000 μsec and irradiation energy of 7.11 J/cm 2 to obtain the zirconium carbide film of Example 15.

(実施例16)
炭化ジルコニウム粉末(ZrC)をx=1.3、粒径4.4μm、比表面積5.1m/g (第一稀元素化学工業株式会社製)に変更し、実施例1と同様の処理を行った。積層膜形成時において、積層膜にフラッシュランプ (NovaCentrix社製)で、パルス幅:1000μ秒、照射エネルギー:7.11J/cmで照射し、実施例16の炭化ジルコニウム膜を得た。
Example 16
The zirconium carbide powder (ZrC x ) was changed to one with x = 1.3, particle size 4.4 μm, and specific surface area 5.1 m 2 /g (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.), and the same treatment as in Example 1 was carried out. During the formation of the laminated film, the laminated film was irradiated with a flash lamp (manufactured by NovaCentrix) at a pulse width of 1000 μsec and irradiation energy of 7.11 J/cm 2 to obtain the zirconium carbide film of Example 16.

(実施例17)
炭化ジルコニウム粉末(ZrC)をx=1.0、粒径4.4μm、比表面積5.1m/g (第一稀元素化学工業株式会社製)に変更し、実施例1と同様の処理を行った。積層膜形成時において、積層膜にフラッシュランプ (NovaCentrix社製)で、パルス幅:2000μ秒、照射エネルギー:12.7J/cmで照射し、実施例17の炭化ジルコニウム膜を得た。
(Example 17)
The zirconium carbide powder (ZrC x ) was changed to one with x = 1.0, particle size 4.4 μm, and specific surface area 5.1 m 2 /g (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.), and the same treatment as in Example 1 was carried out. During the formation of the laminated film, the laminated film was irradiated with a flash lamp (manufactured by NovaCentrix) at a pulse width of 2000 μsec and irradiation energy of 12.7 J/cm 2 to obtain the zirconium carbide film of Example 17.

(炭化ジルコニウム粉末の平均粒径の測定)
実施例1、3、4、10、11および13に記載の炭化ジルコニウム粉末の粒径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置「LA-950」((株)堀場製作所製)を用いて測定した。より詳細には、サンプル0.15gと40mlの0.2%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液とを50mlビーカーに投入し、装置(レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置「LA-950」)に投入して測定した。
測定条件は下記の通りとした。
分散条件:100Wで2分超音波分散
屈折率:1.70-0.0i
(Measurement of average particle size of zirconium carbide powder)
The particle size of the zirconium carbide powders described in Examples 1, 3, 4, 10, 11, and 13 was measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer "LA-950" (manufactured by Horiba, Ltd.) More specifically, 0.15 g of the sample and 40 ml of a 0.2% aqueous sodium hexametaphosphate solution were placed in a 50 ml beaker, which was then placed in the apparatus (laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer "LA-950") for measurement.
The measurement conditions were as follows:
Dispersion conditions: ultrasonic dispersion for 2 minutes at 100 W Refractive index: 1.70-0.0i

(炭化ジルコニウム粉末の比表面積の測定)
実施例1、3、4、10、11および13に記載の炭化ジルコニウム粉末の比表面積は、比表面積計(「マックソーブ」マウンテック製)を用いてBET法にて測定した。
(Measurement of specific surface area of zirconium carbide powder)
The specific surface area of the zirconium carbide powders described in Examples 1, 3, 4, 10, 11 and 13 was measured by the BET method using a specific surface area meter ("Macsorb" manufactured by Mountec).

(X線回折)
炭化ジルコニウム膜の相の同定を、X線回折XRD(Rigaku社製、SmartLab)を用いて行った。測定条件は、電圧40kV、電流30mA、スキャン速度4°/min、回折角10~70°とした。図1に実施例1のXRDの測定結果を示す。図1に示すように、33、38、55、66、69°にZrCに由来するピークが確認できた。また、27°付近にRuOのピークも確認できた。更に、原料の炭化ジルコニウム粉末には30°に、ZrOに起因するピークが観測されたが(図1)、ポリイミド基板上に形成した実施例1の炭化ジルコニウム膜のXRD回折パターンには、ZrO相がなかった。これは、大気中の光反応により、ZrOと金属有機化合物の炭素とが反応することで、ZrC相が生成したことによる。同様に、実施例2、5、6、7、15,16,17の炭化ジルコニウム膜には、ZrO相がなかった。一方、図2に示すように、実施例3の炭化ジルコニウム膜にはZrO相が確認された。同様に、実施例4、8、9の炭化ジルコニウム膜にもZrO相が確認された。なお、実施例2~10、13、14、15,16,17において、RuOのピークが確認できた。実施例11、12、16,17はカーボンブラックのピークを確認できた。
(X-ray diffraction)
The phase of the zirconium carbide film was identified using an X-ray diffraction (XRD) (Rigaku Corporation, SmartLab). The measurement conditions were a voltage of 40 kV, a current of 30 mA, a scan rate of 4°/min, and a diffraction angle of 10 to 70°. Figure 1 shows the XRD measurement results for Example 1. As shown in Figure 1, peaks attributable to ZrC were observed at 33, 38, 55, 66, and 69°. A RuO2 peak was also observed around 27°. Furthermore, a peak attributable to ZrO2 was observed at 30° in the raw zirconium carbide powder (Figure 1). However, the XRD diffraction pattern of the zirconium carbide film of Example 1 formed on the polyimide substrate did not contain any ZrO2 phase. This is due to the formation of the ZrC phase through a photochemical reaction between ZrO2 and the carbon in the metal organic compound in the atmosphere. Similarly, the zirconium carbide films of Examples 2, 5, 6, 7, 15, 16, and 17 did not contain a ZrO2 phase. On the other hand, as shown in FIG. 2, a ZrO2 phase was confirmed in the zirconium carbide film of Example 3. Similarly, a ZrO2 phase was confirmed in the zirconium carbide films of Examples 4, 8, and 9. Note that a RuO2 peak was confirmed in Examples 2 to 10, 13, 14, 15, 16, and 17. A carbon black peak was confirmed in Examples 11, 12, 16, and 17.

(走査型電子顕微鏡観察)
次に、炭化ジルコニウム膜の走査型電子顕微鏡観察(SEM観察)を行った。走査電子顕微鏡には、日本電子製JCM-6000を用いた。実施例1の炭化ジルコニウム膜のSEM像を図3に示す。図3に示すように、実施例1の炭化ジルコニウム膜は緻密膜が形成されていることが確認された。一方、照射エネルギーの低い実施例3の炭化ジルコニウム膜にはポアが確認された(図4)。
(Scanning electron microscope observation)
Next, the zirconium carbide film was observed using a scanning electron microscope (SEM observation). A JEOL JCM-6000 scanning electron microscope was used. An SEM image of the zirconium carbide film of Example 1 is shown in Figure 3. As shown in Figure 3, it was confirmed that a dense film was formed in the zirconium carbide film of Example 1. On the other hand, pores were confirmed in the zirconium carbide film of Example 3, which was exposed to a lower irradiation energy (Figure 4).

(抵抗測定)
実施例1~17の炭化ジルコニウム膜に銀ペーストで4端子電極を作製し(100℃、20分)、直流4端子法によりシート抵抗および抵抗の温度依存性を測定した(直流電流3mA)。測定温度範囲は25℃~250℃とした。室温(20℃~30℃)におけるシート抵抗を表1に示す。実施例1、2、10、11、12および14の25℃~250℃の範囲における平均抵抗温度係数(TCR)を表2に示す。また、図5に実施例1の炭化ジルコニウム膜の測定結果を示す。
(Resistance measurement)
Four-terminal electrodes were prepared using silver paste on the zirconium carbide films of Examples 1 to 17 (100°C, 20 minutes), and the sheet resistance and temperature dependence of resistance were measured by the DC four-terminal method (DC current 3 mA). The measurement temperature range was 25°C to 250°C. The sheet resistance at room temperature (20°C to 30°C) is shown in Table 1. The average temperature coefficient of resistance (TCR) in the range of 25°C to 250°C for Examples 1, 2, 10, 11, 12, and 14 is shown in Table 2. The measurement results for the zirconium carbide film of Example 1 are shown in Figure 5.

表2に示す通り、本願発明の要件を満たす実施例1、2、10、11、12、および14の炭化ジルコニウム膜の平均抵抗温度係数TCRは低い傾向にあった。特に実施例1、2、10、11、および12の炭化ジルコニウム膜の平均抵抗温度係数TCRは低い傾向にあった。また、図5に示すように、実施例1の炭化ジルコニウム膜は、高温領域で抵抗値の変動がほとんどなかった。 As shown in Table 2, the zirconium carbide films of Examples 1, 2, 10, 11, 12, and 14, which satisfy the requirements of the present invention, tended to have low average temperature coefficients of resistance (TCR). In particular, the zirconium carbide films of Examples 1, 2, 10, 11, and 12 tended to have low average temperature coefficients of resistance (TCR). Furthermore, as shown in Figure 5, the zirconium carbide film of Example 1 showed almost no fluctuation in resistance value in the high temperature range.

(光熱変換性能)
ソーラーシミュレーター(三永電機製作所:XES-40S3)を用いて疑似太陽光を1000W/m又は1800W/m照射し、熱電対で膜の温度を計測した。
(Photothermal conversion performance)
Using a solar simulator (Minakata Electric Manufacturing Co., Ltd.: XES-40S3), the film was irradiated with simulated sunlight at 1000 W/m 2 or 1800 W/m 2 , and the temperature of the film was measured with a thermocouple.

実施例13の炭化ジルコニウム膜の場合、1000W/mで25℃から62℃に上昇し、1800W/mで75℃上昇した。 In the case of the zirconium carbide film of Example 13, the temperature rose from 25°C to 62°C at 1000 W/ m2 , and rose by 75°C at 1800 W/ m2 .

ポリイミド基板の場合、1000W/mで25℃から53℃に上昇し、1800W/mで55℃上昇した。 For the polyimide substrate, the temperature rose from 25°C to 53°C at 1000 W/ m2 , and 55°C at 1800 W/ m2 .

実施例13の炭化ジルコニウム膜は、特許文献4の発明よりも高い光熱変換性能を示した。また、実施例13の炭化ジルコニウム膜は、1800W/mの光照射によりポリイミド基板よりも20℃以上温度が上昇した(発熱した)。 The zirconium carbide film of Example 13 exhibited higher photothermal conversion performance than the invention of Patent Document 4. Furthermore, the zirconium carbide film of Example 13 increased in temperature (generated heat) by 20°C or more more than the polyimide substrate when irradiated with light of 1800 W/ m2 .

以上説明したように、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜は、高耐熱抵抗体材料の使用が想定される250℃において十分に小さな平均抵抗温度係数を有することを示し、同様に高い光熱変換性能を示した。なお、炭化ジルコニウムのみの焼結体は、金属的伝導性を示し、本実施形態に係る炭化ジルコニウム膜のような小さい抵抗温度係数とはならない。 As explained above, the zirconium carbide film according to this embodiment exhibits a sufficiently small average temperature coefficient of resistance at 250°C, a temperature at which high heat resistance materials are expected to be used, and similarly exhibits high photothermal conversion performance. Furthermore, a sintered body made of zirconium carbide alone exhibits metallic conductivity and does not have a small temperature coefficient of resistance like the zirconium carbide film according to this embodiment.

本開示の炭化ジルコニウム膜によれば、半導体の稼働温度範囲における比抵抗変化の許容値に適合した抵抗素子を、低コストで、しかも、鉛フリー、ガラスフリー、或いはこれらの成分を低減することが可能となる。加えて、樹脂上にも炭化ジルコニウム膜を作製できるため、半導体用抵抗体材料として、広く採用されることが期待できる。また、本開示の炭化ジルコニウム膜によれば、太陽光を有効に熱に変えることできるので、農業、植物工場、養殖、温水蓄熱、インフラ機器(太陽光、電柱、道路等)、構造物、電線などの融雪など多様な分野での産業応用が可能となる。よって、本開示の炭化ジルコニウム膜は、産業上の利用可能性が高い。 The zirconium carbide film disclosed herein makes it possible to produce low-cost resistor elements that meet the tolerance for resistivity change over the operating temperature range of semiconductors, and that are lead-free, glass-free, or contain reduced amounts of these components. In addition, because zirconium carbide films can be fabricated on resin, they are expected to be widely adopted as resistor materials for semiconductors. Furthermore, the zirconium carbide film disclosed herein can effectively convert sunlight into heat, enabling industrial applications in a variety of fields, including agriculture, plant factories, aquaculture, hot water thermal storage, and snow melting on infrastructure equipment (solar power, utility poles, roads, etc.), structures, and electric wires. Therefore, the zirconium carbide film disclosed herein has high industrial applicability.

Claims (21)

炭化ジルコニウムを主成分とし、
金属酸化物、金属および炭素を少なくとも1種以上含み、
25℃から250℃の温度範囲における平均抵抗温度係数が500ppm/K以下である、炭化ジルコニウム膜。
The main component is zirconium carbide,
Contains at least one of metal oxide, metal, and carbon;
A zirconium carbide film having an average temperature coefficient of resistance of 500 ppm/K or less in the temperature range of 25°C to 250°C .
前記金属を含む、請求項1に記載の炭化ジルコニウム膜。The zirconium carbide film of claim 1 comprising said metal. 前記炭化ジルコニウム膜の表面または内部に酸化ジルコニウムが存在する、請求項1に記載の炭化ジルコニウム膜。 The zirconium carbide film according to claim 1, wherein zirconium oxide is present on the surface or inside of the zirconium carbide film. 前記金属酸化物が前記炭化ジルコニウム膜の表面および内部に存在する、請求項1から3のいずれか一項に記載の炭化ジルコニウム膜。 The zirconium carbide film according to claim 1 , wherein the metal oxide is present on the surface and in the interior of the zirconium carbide film. 前記金属酸化物が、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、ペロブスカイト酸化物からなる群から選択される1種以上である、請求項1~のいずれか1項に記載の炭化ジルコニウム膜。 The zirconium carbide film according to any one of claims 1 to 4 , wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of tin oxide, indium oxide, ruthenium oxide, zinc oxide, titanium oxide, and perovskite oxide. 前記ペロブスカイト酸化物が、A1-xEOで表され、前記Aは、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのいずれか1種であり、前記Dは、Sr、Ca、およびBaのいずれか1種であり、Eは、Mn、Fe、Niのいずれか1種であり、前記xは下記(1)式を満足し、前記yは下記(2)式を満足する、請求項に記載の炭化ジルコニウム膜。
0≦x≦1・・・(1)
2.65<y<3.05・・・(2)
6. The zirconium carbide film according to claim 5, wherein the perovskite oxide is represented by A 1-x D x EO y , wherein A is any one of Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, D is any one of Sr, Ca, and Ba, and E is any one of Mn, Fe, and Ni, and wherein x satisfies the following formula (1), and y satisfies the following formula ( 2 ):
0≦x≦1 (1)
2.65<y<3.05...(2)
前記金属が、Ni、Ag、Cu、Pd、Sn、In、Ru、Ti、Crからなる群から選択される1種以上である、請求項1~のいずれか1項に記載の炭化ジルコニウム膜。 7. The zirconium carbide film according to claim 1, wherein the metal is at least one selected from the group consisting of Ni, Ag, Cu, Pd, Sn, In, Ru, Ti , and Cr. 室温におけるシート抵抗が1000Ω/□以下である、請求項1~のいずれか1項に記載の炭化ジルコニウム膜。 8. The zirconium carbide film according to claim 1, wherein the sheet resistance at room temperature is 1000 Ω/□ or less. 室温におけるシート抵抗が1000Ω/□超である、請求項1~のいずれか1項に記載の炭化ジルコニウム膜。 The zirconium carbide film according to any one of claims 1 to 7 , having a sheet resistance of more than 1000 Ω/□ at room temperature. 基板と、
前記基板上に形成される、請求項1~のいずれか1項に記載の炭化ジルコニウム膜と、
を備える、炭化ジルコニウム基板。
A substrate;
The zirconium carbide film according to any one of claims 1 to 9 formed on the substrate;
A zirconium carbide substrate comprising:
前記基板が、アルミナ、ジルコニア、低温焼成積層セラミックス基板、液晶ポリマー、ポリエチレンナフタレートのいずれか1種である、請求項10に記載の炭化ジルコニウム基板。 11. The zirconium carbide substrate according to claim 10 , wherein the substrate is one of alumina, zirconia, a low-temperature fired multilayer ceramic substrate, a liquid crystal polymer, and polyethylene naphthalate. 前記基板の耐熱温度が150℃以下である、請求項10または11に記載の炭化ジルコニウム基板。 12. The zirconium carbide substrate according to claim 10 , wherein the heat-resistant temperature of the substrate is 150°C or less. 請求項1012のいずれか1項に記載の炭化ジルコニウム基板を備える、抵抗器。 A resistor comprising the zirconium carbide substrate according to any one of claims 10 to 12 . 請求項1012のいずれか1項に記載の炭化ジルコニウム基板を備える、発熱部材。 A heat generating member comprising the zirconium carbide substrate according to any one of claims 10 to 12 . 1800W/m以上の光照射により前記基板と比して前記炭化ジルコニウム膜の温度が20℃以上発熱する、請求項14に記載の発熱部材。 The heat-generating member according to claim 14 , wherein the temperature of the zirconium carbide film is increased by 20°C or more relative to the temperature of the substrate when irradiated with light of 1800 W/ m2 or more. 炭化ジルコニウムと、
カーボン材および金属有機化合物を少なくとも1種以上と、
溶媒とを少なくとも混合し、スラリーを作製するスラリー作製工程と、
前記スラリー作製工程で得られた前記スラリーを基板に塗布し、乾燥することで、塗膜を製膜する塗膜製膜工程と、
前記塗膜製膜工程で得られた前記塗膜に対し、光反応を行うことで、炭化ジルコニウム膜を形成する、炭化ジルコニウム膜形成工程と、を備える、炭化ジルコニウム膜の製造方法。
Zirconium carbide,
At least one carbon material and one or more metal organic compounds;
a slurry preparation step of mixing at least the aqueous solution and a solvent to prepare a slurry;
a coating film forming step of applying the slurry obtained in the slurry preparation step onto a substrate and drying the applied slurry to form a coating film;
a zirconium carbide film forming step of forming a zirconium carbide film by subjecting the coating film obtained in the coating film forming step to a photoreaction .
前記光反応に、フラッシュランプまたは紫外レーザを用いる、請求項16に記載の炭化ジルコニウム膜の製造方法。 The method for producing a zirconium carbide film according to claim 16 , wherein a flash lamp or an ultraviolet laser is used for the photoreaction. 前記炭化ジルコニウムが、一般式ZrCx1(式中のx1が0.5以上2.0以下)で表される炭化ジルコニウムからなる炭化ジルコニウム粉末であり、前記炭化ジルコニウム粉末の平均粒径が0.2μm~15μmであり、前記炭化ジルコニウム粉末の比表面積が0.5m/g~20m/gである、請求項16または17に記載の炭化ジルコニウム膜の製造方法。 18. The method for producing a zirconium carbide film according to claim 16 or 17, wherein the zirconium carbide is a zirconium carbide powder made of zirconium carbide represented by the general formula ZrC x1 (wherein x1 is 0.5 or more and 2.0 or less), the zirconium carbide powder has an average particle size of 0.2 μm to 15 μm, and the zirconium carbide powder has a specific surface area of 0.5 m 2 / g to 20 m 2 /g. 前記x1が0.6以上1.8以下であり、
前記平均粒径が1μm~10μmであり、
前記比表面積が2m/g~15m/gである、請求項18に記載の炭化ジルコニウム膜の製造方法。
The x1 is 0.6 or more and 1.8 or less,
The average particle size is 1 μm to 10 μm,
19. The method for producing a zirconium carbide film according to claim 18 , wherein the specific surface area is 2 m 2 /g to 15 m 2 /g.
一般式ZrCx1(式中のx1が0.5以上2.0以下)で表される炭化ジルコニウムからなる炭化ジルコニウム粉末であって、
前記炭化ジルコニウム粉末の平均粒径が0.2μm~15μmであり、
前記炭化ジルコニウム粉末の比表面積が0.5m/g~20m/gである、炭化ジルコニウム粉末。
A zirconium carbide powder made of zirconium carbide represented by the general formula ZrC x1 (where x1 is 0.5 or more and 2.0 or less),
The zirconium carbide powder has an average particle size of 0.2 μm to 15 μm,
The zirconium carbide powder has a specific surface area of 0.5 m 2 /g to 20 m 2 /g.
前記x1が0.6以上1.8以下であり、
前記平均粒径が1μm~10μmであり、
前記比表面積が2m/g~15m/gである、請求項20に記載の炭化ジルコニウム粉末。
The x1 is 0.6 or more and 1.8 or less,
The average particle size is 1 μm to 10 μm,
21. The zirconium carbide powder according to claim 20 , wherein the specific surface area is from 2 m 2 /g to 15 m 2 /g.
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