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WO2017047512A1 - 抵抗器及び温度センサ - Google Patents

抵抗器及び温度センサ Download PDF

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WO2017047512A1
WO2017047512A1 PCT/JP2016/076574 JP2016076574W WO2017047512A1 WO 2017047512 A1 WO2017047512 A1 WO 2017047512A1 JP 2016076574 W JP2016076574 W JP 2016076574W WO 2017047512 A1 WO2017047512 A1 WO 2017047512A1
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insulating substrate
substrate
temperature sensor
bending strength
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PCT/JP2016/076574
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴史 松下
Original Assignee
Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社
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Publication date
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Priority to US15/760,229 priority patent/US10527501B2/en
Priority to JP2017510593A priority patent/JP6225295B2/ja
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
    • A61B5/6847—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
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    • A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements
    • A61B2562/125—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements characterised by the manufacture of electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a resistor and a temperature sensor that can be thinned.
  • Electronic components such as heat-sensitive resistors are used as resistors in electronic devices such as mobile communication terminals and information communication devices such as personal computers, wearable devices, medical devices, consumer devices, and automotive electrical devices. .
  • electronic devices such as mobile communication terminals
  • information communication devices such as personal computers, wearable devices, medical devices, consumer devices, and automotive electrical devices.
  • thinning of such electronic devices there has been a demand for thinning of such electronic devices, and the development of thinning of electronic parts has been performed in the presence of restrictions on the thickness dimension of electronic devices.
  • Patent Document 1 describes a thin film thermistor using a ceramic substrate having a thickness of 50 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • Patent Document 2 describes a chip resistor having a thickness dimension of 60 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • Patent Document 3 points out a problem that when a ceramic substrate having an insulating substrate thickness of 30 ⁇ m to 100 ⁇ m is used, the substrate breaks when a chip component is manufactured. Therefore, even if a chip resistor having a thickness of 60 ⁇ m in Patent Document 2 is produced, there is a risk that the substrate may be broken, resulting in problems such as cracking when mounted on the substrate, resulting in an extremely unreliable product. .
  • an extremely thin substrate having a thickness dimension of 100 ⁇ m or less is used to prevent the substrate from cracking when a chip component is manufactured, and an insulation formed of a highly reliable ceramic material such as stability and heat resistance. It is desired to produce a chip resistor and a thermal resistor using a conductive substrate.
  • thermosensitive resistor If a part of the thermosensitive resistor is made of a material having biocompatibility, it is possible to directly contact the living body, and an effect of enabling accurate temperature detection of the living body can be expected.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and can provide a resistor capable of reducing the thickness of an insulating substrate and suppressing the occurrence of cracks during the manufacture of the insulating substrate, the resistor, and the mounting of the substrate.
  • An object is to provide a temperature sensor.
  • the purpose is to increase the safety of the medical device by configuring it with a material considering biocompatibility.
  • the resistor according to claim 1 is an insulating substrate having a bending strength of 690 MPa or more and a thickness dimension of 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, a resistance film formed on the insulating substrate, and an electrical connection to the resistance film. And at least a pair of electrode layers connected to each other, and a protective film that covers an area where the resistance film is formed and forms an exposed portion so that at least a part of the electrode layer is exposed. To do.
  • the insulating substrate can be thinned and the occurrence of cracks can be suppressed.
  • the resistor only needs to include a resistance film regardless of the characteristics, and includes a resistor having an electrical resistance, a thermistor having a negative temperature coefficient, or a positive temperature coefficient.
  • the resistor according to claim 2 is the resistor according to claim 1, wherein the insulating substrate is made of a ceramic material.
  • the resistor according to claim 3 is the resistor according to claim 1, wherein the insulating substrate is formed of a single crystal material.
  • the resistor according to claim 4 is the resistor according to claim 2, wherein the ceramic material has an average particle size after firing of 0.1 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • the resistor according to claim 5 is the resistor according to claim 2 or 4, wherein a void ratio after firing of the ceramic material is 3% or less.
  • the resistor according to claim 6 is the resistor according to claim 2, 4 or 5, wherein the ceramic material is zirconia, silicon nitride, alumina, or a mixture of at least one of them. It is characterized by.
  • the resistor according to claim 7 is the resistor according to claim 3, wherein the single crystal material is sapphire, and the direction of the crystal axis is perpendicular or parallel to the C axis. .
  • the resistor according to claim 8 is the resistor according to any one of claims 1 to 7, wherein the resistor is connected to the exposed portion of the electrode layer and covers an end portion of the insulating substrate. It is characterized by comprising a pair of external electrodes.
  • the temperature sensor according to claim 9 is a material in which the flexible wiring board and the insulating board according to any one of claims 1 to 8 mounted on the flexible wiring board are biocompatible. And a formed resistor.
  • the material having biocompatibility in the insulating substrate is not limited to a specific material.
  • zirconia, alumina, or a mixture of at least one of these can be preferably used.
  • the mounting form of the resistor on the flexible wiring board is not particularly limited.
  • the resistor can be mounted on the surface of the flexible wiring board or can be mounted in the flexible wiring board.
  • substrate can be reduced in thickness and the resistor and temperature sensor which can suppress generation
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG.
  • FIGS. 1 and 2 show a resistor
  • FIG. 3 schematically shows an example of a manufacturing process of an insulating substrate.
  • 4 to 6 show evaluation results for reducing the thickness of the insulating substrate
  • FIG. 7 shows an example of an electron micrograph of the insulating substrate.
  • the scale of each member is appropriately changed for the sake of explanation in order to make each member a recognizable size.
  • the resistor 1 includes an insulating substrate 2, a pair of electrode layers 3 a and 3 b, a resistance film 4, and a protective film 5.
  • the resistor 1 is a thermal resistance element and is a thin film thermistor. Note that the resistor only needs to include a resistance film regardless of the characteristics, and includes a resistor having an electrical resistance, a thermistor having a negative temperature coefficient, or a positive temperature coefficient.
  • Resistor 1 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, the horizontal dimension is 1.0 mm, the vertical dimension is 0.5 mm, and the total thickness dimension is 40 ⁇ m.
  • the shape and dimensions are not particularly limited and can be appropriately selected according to the application.
  • the insulating substrate 2 has a substantially rectangular shape, and is formed using a ceramic material such as insulating zirconia, silicon nitride, alumina, or a mixture of at least one of these.
  • This insulating substrate 2 has a thickness dimension of 50 ⁇ m or less, specifically, 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, preferably 30 ⁇ m or less. Further, the bending strength of the insulating substrate 2 is 690 MPa or more, and the average particle size after firing of the ceramic material is 0.1 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • zirconia and alumina and these compounds are materials that have a proven record as dental materials and have been confirmed to be biocompatible. Therefore, for example, as the material having the biocompatibility of the insulating substrate in the resistor 1 used for the wearable device for monitoring biological information and the catheter or the like which is a medical device, for example, zirconia, alumina, or at least one of them is used. Mixtures can be suitably used.
  • the present inventor conducted various investigations and selection operations in the development process, and thus the insulating property Focusing on the bending strength of the substrate 2, the value of the bending strength that the bending strength is 690 MPa or more has been found.
  • the pair of electrode layers 3a and 3b are formed on the insulating substrate 2, are portions to which the resistance film 4 is electrically connected, and are arranged to face each other with a predetermined interval.
  • the pair of electrode layers 3a and 3b is formed by forming a metal thin film by a sputtering method, and the metal material includes platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), A noble metal such as palladium (Pd) ruthenium (Ru) or an alloy thereof such as an Ag—Pd alloy is used. These noble metals and their alloys are used as dental materials and have been confirmed to be biocompatible.
  • the electrode layers 3a and 3b are formed under the resistance film 4. However, the electrode layers 3a and 3b may be formed on or in the resistance film 4.
  • the resistance film 4 is a thermosensitive thin film and is a thermistor thin film made of an oxide semiconductor having a negative temperature coefficient.
  • the resistance film 4 is formed on the electrode layers 3a and 3b by a sputtering method so as to straddle the electrode layers 3a and 3b, and is electrically connected to the electrode layers 3a and 3b.
  • the resistive film 4 is composed of two or more elements selected from transition metal elements such as manganese (Mn), nickel (Ni), cobalt (Co), and iron (Fe), and has a spinel structure. It is composed of a thermistor material containing a metal oxide as a main component. In addition, an auxiliary component may be contained for improving characteristics. The composition and content of the main component and subcomponent can be appropriately determined according to desired characteristics.
  • resistors for wearable devices that monitor biological information and catheters that are medical devices it is desirable to use precious metals that have been confirmed to be biocompatible as the material of the resistive film.
  • the metal material as the resistance film includes noble metals such as platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd) ruthenium (Ru), and alloys thereof such as Ag—Pd alloy. Applies.
  • noble metals such as platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd) ruthenium (Ru), and alloys thereof such as Ag—Pd alloy. Applies.
  • ruthenium oxide which is a noble metal oxide can be used.
  • the resistance film is a heat-sensitive thin film
  • the protective film 5 covers the region where the resistance film 4 is formed, and forms exposed portions 31a and 31b so as to expose at least a part of the electrode layers 3a and 3b to cover the electrode layers 3a and 3b.
  • the protective film 5 can be formed by forming a film of silicon dioxide, silicon nitride or the like by a sputtering method, or can be formed by a printing method of lead glass, borosilicate glass, lead borosilicate glass, or the like.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the manufacturing process.
  • the manufacturing process of the insulating substrate 2 includes a process of mixing and mixing ceramic powders at a constant ratio (raw material preparation process (S1)), a process of oxidizing the raw materials and baking at a lower temperature than the main baking ( Calcination step (S2)), pulverizing the raw material to a predetermined particle size (pulverization step (S3)), mixing the pulverized raw material and a small amount of liquid into a slurry (kneading step (S4)), green A step of forming a sheet (sheet forming step (S5)), a step of drying a green sheet (drying step (S6)), a step of cutting the green sheet into a workpiece size (sheet cutting step (S7)), and the cut ceramic A step of heating the material (firing step (S8)), a step of polishing the fired ceramic material to form a substrate with a predetermined thickness (grinding step (S9)), and checking for the presence or absence of dimensions, chips, etc. Degree and a (inspection step
  • the average particle size of the ceramic material after the firing step (S8) is 0.1 ⁇ m to 4 ⁇ m
  • the thickness dimension of the substrate after polishing in the grinding step (S9) is 10 ⁇ m to 50 ⁇ m. .
  • the insulating substrate 2 can be formed with an average particle size after firing of 0.1 ⁇ m to 4 ⁇ m and a thickness of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a table showing the evaluation results of the crystalline material
  • FIG. 5 is a table showing the evaluation results of the ceramic material
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between particle size and bending strength in ceramic materials.
  • FIG. 4 shows an evaluation result of whether or not an insulating substrate having a thickness of 50 ⁇ m can be manufactured for a crystalline material.
  • the main results of various observations and measurements among a number of samples are shown in Sample No. 1-No. It is shown as 5.
  • the bending strength is a value of 690 MPa or more, it is possible to manufacture an insulating substrate having a thickness dimension of 50 ⁇ m or less.
  • the present inventor succeeded in producing a resistor using a sapphire having a bending strength of 690 MPa and an insulating substrate having a thickness of 30 ⁇ m.
  • sapphire is a material whose biocompatibility has been confirmed since the component is the same as that of alumina.
  • FIG. 5 shows an evaluation result of whether or not it is possible to manufacture an insulating substrate having a thickness of 50 ⁇ m for a ceramic material. Sample No. 1-No. 6 of 6 samples are shown.
  • No. 5 and no. The evaluation result that 6 samples can manufacture the insulation board
  • No. 4 is silicon nitride, the average particle diameter after baking is 2 ⁇ m, and the bending strength is 900 MPa.
  • No. 5 is zirconia, the average particle diameter after baking is 0.5 ⁇ m, and the bending strength is 1200 MPa.
  • No. 6 is a sialon, and the bending strength is 880 MPa.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the average particle diameter after firing and the bending strength based on the evaluation results of FIG.
  • the horizontal axis represents the particle size ( ⁇ m), and the vertical axis represents the bending strength (MPa).
  • the bending strength increases as the particle size decreases.
  • the particle size at which the bending strength is 690 MPa or more is 4 ⁇ m or less from the evaluation result of FIG. 5 and the graph of FIG. Since the lower limit is 0.1 ⁇ m, specifically, the knowledge that it is in the range of 0.1 ⁇ m to 4 ⁇ m is obtained.
  • General bending strength of alumina is 400 MPa or less.
  • the limit of the thickness dimension that can be processed is about 100 ⁇ m.
  • 70 ⁇ m was the limit for alumina having a bending strength of 660 MPa.
  • the present inventor has successfully produced a 30 ⁇ m insulating substrate using zirconia having a bending strength of 1200 MPa, and has successfully produced a resistor using this substrate.
  • FIG. 7 shows an electron microscope observation of the ceramic material after firing.
  • FIG. 5 is a photograph of zirconia of No. 5
  • FIG. 3 is a photograph of alumina. No. 3 alumina, No. 3 It can be seen that No. 5 zirconia has small gaps (black portions in the photograph). Therefore, in order to increase the bending strength, it is necessary that the number of defects is small, and the void ratio is preferably 3% or less.
  • the resistor 1 that can reduce the thickness of the insulating substrate 2 and suppress the occurrence of cracks.
  • the thickness dimension of the insulating substrate 2 is made as thin as 100 ⁇ m or less, if the bending strength is low, the insulating substrate 2 may be easily bent. If the insulating substrate 2 is deformed, the resistance of the resistance film 4 is reduced. There is a problem that the value changes. Therefore, it is desirable that the insulating substrate 2 used for the resistor 1 has a high bending strength.
  • the resistor 1 of the present embodiment has basically the same configuration as the resistor 1 of the first embodiment.
  • a pair of external electrodes 3 c and 3 d that are connected to the exposed portions 31 a and 31 b of the electrode layers 3 a and 3 b and formed on the insulating substrate 2 are provided.
  • the external electrodes 3c and 3d are formed of a copper (Cu) material.
  • the thickness dimension is 6 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the thickness of the external electrodes 3c and 3d is preferably larger than the thickness of the protective film 5 although not shown.
  • the external electrodes 31a and 31b function as a stopper layer for protecting, for example, the internal electrode and the second internal electrode from the impact of the laser beam when forming vias by laser beam etching when the resistor 1 is mounted. Good connectivity to the wiring layer of the substrate can be obtained.
  • the resistor 1 is embedded in the insulator of the circuit board, and then a laser beam is irradiated to form a via in the insulating layer covering the chip resistor 1.
  • the external electrodes 3c and 3d are exposed and connected to the external wiring, and the external electrodes 3c and 3d are preferably as large as possible for forming vias.
  • a pair of external electrodes 3 c and 3 d may be formed so as to be connected to the exposed portions 31 a and 31 b of the electrode layers 3 a and 3 b and cover the end portion of the insulating substrate 2.
  • the external electrodes 3c and 3d are made of a copper (Cu) material, have a substantially U-shaped cross section, and have a thickness of 6 ⁇ m to 10 ⁇ m. According to such a configuration, for example, the resistor 1 can be easily mounted in a face-down or face-up format.
  • the external electrodes 3c and 3d are formed of thin films, they may be formed in a multilayer structure in which titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au) are stacked.
  • the resistor 1 When the resistor 1 is used for a wearable device that monitors biological information and a catheter that is a medical device, it is desirable that these electrode materials are composed of materials that have been confirmed to be biocompatible.
  • this electrode configuration can be made very thin.
  • the thickness dimension of titanium (Ti) is 0.02 ⁇ m
  • the thickness dimension of platinum (Pt) is 0.2 ⁇ m
  • the thickness dimension of gold (Au) is 0. It is possible to configure the electrode with a very thin electrode of 0.5 ⁇ m or less even with a total thickness of 2 ⁇ m. Such an electrode configuration of 1 ⁇ m or less is the best configuration when the thin substrate of the present invention is used.
  • this electrode configuration is not suitable for continuous use at temperatures exceeding 100 ° C., but it can be used satisfactorily in applications such as wearable devices that monitor biological information and catheters that are medical devices.
  • FIG. 10 shows a perspective view of the temperature sensor
  • FIG. 11 schematically shows a part of a cross section taken along line YY in FIG.
  • the present embodiment shows a temperature sensor in which the resistor 1 is mounted on a circuit board 10.
  • the circuit board 10 is a flexible wiring board (FPC) having flexibility formed in a substantially elongated rectangular shape.
  • FPC flexible wiring board
  • a resin made of a polymer material such as polyimide, polyethylene, liquid crystal polymer, fluorine, silicone, polyester, polycarbonate, or PPS (polyphenylene sulfide) can be used.
  • a resin material having biocompatibility As the material of the circuit board 10.
  • Resin materials such as polyimide, polyamide, polyester, silicone resin, and fluorine-based resin that have been confirmed to be biocompatible can be used.
  • a conductor wiring pattern 11 is formed in the thickness of the circuit board 10. Further, a cavity 12 for containing the resistor 1 is formed on one end side of the circuit board 10, and the resistor 1 is mounted in a face-down manner in the cavity 12. Furthermore, the exposed portions 31a and 31b of the electrode layers 3a and 3b in the resistor 1 and the wiring pattern 11 of the circuit board 10 are electrically connected by a connecting material 13 such as solder.
  • the thickness dimension of the circuit board 10 is 60 ⁇ m to 80 ⁇ m, preferably 70 ⁇ m, the thickness dimension of the insulating substrate 2 is 20 ⁇ m to 50 ⁇ m, preferably 30 ⁇ m, and the total thickness of the resistor 1 is 30 ⁇ m to 60 ⁇ m, preferably The total thickness when the resistor 1 is mounted on the circuit board 10 is 80 ⁇ m to 120 ⁇ m, preferably 100 ⁇ m.
  • the cavity 12 When the cavity 12 is sealed with a biocompatible silicone resin or the like, only the insulating substrate 2 of the resistor 1 is exposed. In this state, if the insulating substrate 2 is made of alumina, zirconia, sapphire or the like whose biocompatibility has been confirmed, it is possible to make direct contact with the living body and perform accurate temperature detection.
  • a thinned temperature sensor can be provided.
  • the resistor 1 and the temperature sensor are made of biocompatible materials, safety can be improved and accurate temperature detection of the living body is possible.
  • the resistor 1 of the present invention can be applied to an infrared temperature sensor.
  • the resistance film 4 is a heat-sensitive thin film, and an infrared detection heat-sensitive element and a temperature-compensation heat-sensitive element are disposed as a resistor 1 on a surface of the flexible wiring board with a predetermined interval.

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Abstract

絶縁性基板を薄型化でき、絶縁性基板の製作時、抵抗器の製作時及び基板の実装時の割れの発生が抑制可能であり、また、絶縁性基板を生体適合性を考慮した材料で構成して医療機器の安全性を高める抵抗器及び温度センサを提供する。　抵抗器１は、曲げ強度が６９０ＭＰａ以上で、かつ厚み寸法が１０μｍ～１００μｍの絶縁性基板２と、前記絶縁性基板２上に形成された抵抗膜４と、前記抵抗膜４に電気的に接続された少なくとも一対の電極層３ａ、３ｂと、前記抵抗膜４が形成された領域を覆うとともに、前記電極層３ａ、３ｂの少なくとも一部が露出するように露出部３１ａ、３１ｂを形成する保護膜５とを備えている。

Description

抵抗器及び温度センサ
　本発明は、薄型化が達成可能な抵抗器及び温度センサに関する。
　移動体通信端末やパソコン等の情報通信機器をはじめ、ウエアラブル機器、医療機器、民生用機器、自動車用電装機器等の電子機器には、抵抗器として感熱抵抗素子等の電子部品が用いられている。
　近時、このような電子機器の薄型化が要望されており、電子機器の厚み寸法の制約がある中で、電子部品の薄型化の開発が行われている。
　例えば、基板内実装用のチップ抵抗器にあっては、特許文献１には、厚み寸法が５０μｍ～３００μｍのセラミック基板を使用した薄膜サーミスタが記載されている。特許文献２には、厚み寸法が６０μｍ～１５０μｍのチップ抵抗器が記載されている。一方、特許文献３には、絶縁性基板の厚み寸法が３０μｍ～１００μｍのセラミック基板を用いるとチップ部品の作製時に基板が割れる問題点が指摘されている。したがって、仮に特許文献２の厚み寸法が６０μｍのチップ抵抗器ができたとしても、基板が割れる虞があり、基板実装時の割れ等の問題が発生して極めて信頼性の低い製品となっていた。
　このようなことから、厚み寸法が１００μｍ以下の極薄の基板を用いてチップ部品の作製時に基板が割れないようにし、安定性や耐熱性等の信頼性の高いセラミック材料等で形成された絶縁性基板を用いてチップ抵抗器及び感熱抵抗器を作製することが望まれている。
　一方、生体情報をモニタするウエアラブル機器及び医療機器であるカテーテル等に用いられる抵抗器及び感熱抵抗器では、これらが生体内に露出する危険性が高い場合、使用する材料について生体適合性を考慮した材料で構成することが求められている。
　感熱抵抗器の一部が生体適合性を有する材料で構成されていると、生体に直接接触することが可能となり、生体の正確な温度検知が可能となる効果が期待できる。
特許第４８７１５４８号公報 特許第５６６３８０４号公報 特開平４－６８０４号公報 特開２００４－１４０２８５号公報
　しかしながら、セラミック材料で形成された絶縁性基板の場合、硬くて脆く、絶縁性基板を薄型化すると、絶縁性基板を作製するときの研磨工程や抵抗器を作製する工程で絶縁性基板が割れてしまう虞が生じ、歩留まりが低下するという問題が発生する。さらに、絶縁性基板の基板（回路基板）への実装時に割れ等の不具合が発生する虞がある。
　したがって、例えば、絶縁性基板の厚み寸法を１００μｍ以下の薄型に作製するのは技術的に困難であり、割れが抑制でき強度の高い絶縁性基板の材料の選定が重要な課題となっている。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、絶縁性基板を薄型化でき、絶縁性基板の製作時、抵抗器の製作時及び基板の実装時の割れの発生が抑制可能な抵抗器及び温度センサを提供することを目的とする。
　また、生体情報をモニタするウエアラブル機器及び医療機器であるカテーテル等に用いられる抵抗器及び温度センサにあっては、生体適合性を考慮した材料で構成して医療機器の安全性を高めることを目的とする。
　さらに、生体適合性を有する材料で抵抗器の一部を構成することで生体に直接接触が可能となり生体の正確な温度検知が可能となる温度センサを提供することを目的とする。
　請求項１に記載の抵抗器は、曲げ強度が６９０ＭＰａ以上で、かつ厚み寸法が１０μｍ～１００μｍの絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成された抵抗膜と、前記抵抗膜に電気的に接続された少なくとも一対の電極層と、前記抵抗膜が形成された領域を覆うとともに、前記電極層の少なくとも一部が露出するように露出部を形成する保護膜と、を具備することを特徴とする。
　かかる発明によれば、絶縁性基板を薄型化でき、割れの発生が抑制できる。なお、抵抗器は、特性にかかわらず抵抗膜を備えていればよく、単に電気的な抵抗を有するもの、負の温度係数又は正の温度係数を有するサーミスタ等が含まれる。
　請求項２に記載の抵抗器は、請求項１に記載の抵抗器において、前記絶縁性基板は、セラミック材料で形成されていることを特徴とする。
　請求項３に記載の抵抗器は、請求項１に記載の抵抗器において、前記絶縁性基板は、単結晶材料で形成されていることを特徴とする。
　請求項４に記載の抵抗器は、請求項２に記載の抵抗器において、前記セラミック材料の焼成後の平均粒径は、０．１μｍ～４μｍであることを特徴とする。
　請求項５に記載の抵抗器は、請求項２又は請求項４に記載の抵抗器において、前記セラミック材料の焼成後のボイド率は、３％以下であることを特徴とする。
　請求項６に記載の抵抗器は、請求項２、請求項４又は請求項５に記載の抵抗器において、　前記セラミック材料は、ジルコニア、窒化ケイ素、アルミナ又はこれらの少なくとも１種の混合物であることを特徴とする。
　請求項７に記載の抵抗器は、請求項３に記載の抵抗器において、前記単結晶材料はサファイアであって、その結晶軸の方向は、Ｃ軸に垂直又は平行であることを特徴とする。
　請求項８に記載の抵抗器は、請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の抵抗器において、前記電極層の露出部と接続され、前記絶縁性基板の端部を覆うように形成された一対の外部電極を具備することを特徴とする。
　請求項９に記載の温度センサは、フレキシブル配線基板と、このフレキシブル配線基板に搭載された前記請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の前記絶縁性基板が生体適合性を有する材料で形成された抵抗器と、を具備することを特徴とする。
　絶縁性基板における生体適合性を有する材料としては、特定の材料に限定されるものではない。例えば、ジルコニア、アルミナ又はこれらの少なくとも１種の混合物を好適に用いることができる。
　また、抵抗器のフレキシブル配線基板への実装形式は、格別限定されるものではない。例えば、抵抗器をフレキシブル配線基板の表面に実装したり、フレキシブル配線基板に内蔵して実装することができる。
　請求項１０に記載の温度センサは、フレキシブル配線基板と、このフレキシブル配線基板に搭載され、前記絶縁性基板が外部に露出していることを特徴とする前記請求項９に記載の抵抗器と、を具備することを特徴とする。
　本発明によれば、絶縁性基板を薄型化でき、割れの発生が抑制可能な抵抗器及び温度センサを提供することができる。
　また、抵抗器及び温度センサを生体適合性を有する材料で構成する場合には、安全性を高めることができとともに生体の正確な温度検知が可能となる。
本発明の第１の実施形態に係る抵抗器を示す平面図である。 同抵抗器を示す断面図である。 絶縁性基板の製造工程の概略を示すフロー図である。 結晶系の材料についての評価結果を示す表である。 セラミック材料についての評価結果を示す表である。 セラミック材料の焼成後の平均粒径と曲げ強度との関係を示すグラフである。 焼成後のセラミック材料の電子顕微鏡による観察を示す写真である。 本発明の第２の実施形態に係る抵抗器を示す断面図及び平面図である。 同第２の実施形態に係る抵抗器を示す断面図及び平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る温度センサを示す斜視図である。 図１０中、Ｙ－Ｙ線に沿う断面図である。
　以下、本発明の第１の実施形態に係る抵抗器について図１乃至図７を参照して説明する。図１及び図２は、抵抗器を示し、図３は、絶縁性基板の製造工程の一例を概略的に示している。また、図４乃至図６は、絶縁性基板を薄型化するための評価結果を示し、図７は、絶縁性基板の電子顕微鏡写真の一例を示している。なお、各図では、各部材を認識可能な大きさとするために、説明上、各部材の縮尺を適宜変更している。
　図１及び図２に示すように、抵抗器１は、絶縁性基板２と、一対の電極層３ａ、３ｂと、抵抗膜４と、保護膜５とを備えている。
　抵抗器１は、本実施形態においては、感熱抵抗素子であり、薄膜サーミスタである。なお、抵抗器は、特性にかかわらず抵抗膜を備えていればよく、単に電気的な抵抗を有するもの、負の温度係数又は正の温度係数を有するサーミスタ等が含まれる。
　抵抗器１は、略直方体形状に形成されており、横の寸法が１．０ｍｍ、縦の寸法が０．５ｍｍであり、総厚寸法が４０μｍである。形状及び寸法は、特段制限されるものではなく、用途に応じて適宜選定することができる。
　絶縁性基板２は、略長方形状をなしていて、絶縁性のジルコニア、窒化ケイ素、アルミナ又はこれらの少なくとも１種の混合物等のセラミック材料を用いて形成されている。この絶縁性基板２は厚み寸法が５０μｍ以下、具体的には、１０μｍ～５０μｍ、好ましくは３０μｍ以下に薄型化されて形成されている。また、絶縁性基板２の曲げ強度は６９０ＭＰａ以上であり、セラミック材料の焼成後の平均粒径は０．１μｍ～４μｍとなっている。
　また、ジルコニア及びアルミナとこれらの化合物は、歯科材料としての実績もあり、生体適合性が確認されている材料である。したがって、例えば、生体情報をモニタするウエアラブル機器及び医療機器であるカテーテル等に用いられる抵抗器１における絶縁性基板の生体適合性を有する材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ又はこれらの少なくとも１種の混合物を好適に用いることができる。
　なお、詳細を後述するように、絶縁性基板２の厚み寸法が５０μｍ以下となるように製作するための条件として、本発明者は、開発過程において、種々の調査、選定作業を行い、絶縁性基板２の曲げ強度に着目し、曲げ強度が６９０ＭＰａ以上であること、という曲げ強度の値を見出している。
　一対の電極層３ａ、３ｂは、絶縁性基板２上に形成されており、抵抗膜４が電気的に接続される部分であり、所定の間隔を有して対向するように配置されている。詳しくは、一対の電極層３ａ、３ｂは、金属薄膜をスパッタリング法によって成膜して形成されるものであり、その金属材料には、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）ルテニウム（Ｒｕ）等の貴金属やこれらの合金、例えば、Ａｇ－Ｐｄ合金等が適用される。
　これらの貴金属及びこれらの合金は、歯科材料としての使用されており生体適合性が確認されている。
　なお、電極層３ａ、３ｂは、本実施形態においては、抵抗膜４の膜下に形成しているが、抵抗膜４の膜上又は膜中に形成してもよい。
　抵抗膜４は、感熱薄膜であり、負の温度係数を有する酸化物半導体からなるサーミスタの薄膜である。抵抗膜４は、前記電極層３ａ及び３ｂの上に、スパッタリング法によって成膜して電極層３ａ及び３ｂを跨ぐように形成され、電極層３ａ及び３ｂと電気的に接続されている。
　抵抗膜４は、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）等の遷移金属元素の中から選ばれる２種あるいはそれ以上の元素から構成され、スピネル構造を有する複合金属酸化物を主成分として含むサーミスタ材料で構成される。また、特性向上等のために副成分が含有されていてもよい。主成分、副成分の組成及び含有量は、所望の特性に応じて適宜決定することができる。
　抵抗器を生体情報をモニタするウエアラブル機器及び医療機器であるカテーテル等に使用する場合、抵抗膜の材料は生体適合性の確認された貴金属を使用することが望ましい。
　この場合、抵抗膜としての金属材料には、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）ルテニウム（Ｒｕ）等の貴金属やこれらの合金、例えば、Ａｇ－Ｐｄ合金等が適用される。また、酸化物の場合は、貴金属の酸化物である酸化ルテニウム等を用いることができる。
　抵抗膜が感熱薄膜の場合には、その材料としては、貴金属の白金（Ｐｔ）、セラミック半導体の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）及びこれらの混合物等を用いることができる。
　保護膜５は、抵抗膜４が形成された領域を覆うとともに、前記電極層３ａ、３ｂの少なくとも一部が露出するように露出部３１ａ、３１ｂを形成して電極層３ａ、３ｂを覆っている。保護膜５は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等をスパッタリング法によって成膜して形成したり、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス及びホウケイ酸鉛ガラス等を印刷法によって形成したりすることができる。
　抵抗器を生体情報をモニタするウエアラブル機器及び医療機器であるカテーテル等に使用する場合、保護膜の材料は生体適合性を有するガラスを使用することが望ましい。生体適合を有するガラスとしては、リン酸カルシウムガラス等がある。また、有害な鉛（Ｐｂ）やカドミウム（Ｃｄ）を含まないガラスが望ましい。
　次に、上記絶縁性基板２の製造工程の一例について図３を参照して説明する。図３は、製造工程の概略を示すフロー図である。
　図３に示すように、絶縁性基板２の製造工程は、セラミック粉末を一定比率で配合し混合する工程（原料調合工程（Ｓ１））、原料を酸化させ本焼成より低い温度で焼成する工程（仮焼工程（Ｓ２））、原料を所定の粒径に粉砕する工程（粉砕工程（Ｓ３））、粉砕された原料と少量の液体を混ぜスラリー状とする工程（混練工程（Ｓ４））、グリーンシートを形成する工程（シート成形工程（Ｓ５））、グリーンシートを乾燥する工程（乾燥工程（Ｓ６））、グリーンシートをワークサイズに切断する工程（シートカット工程（Ｓ７））、切断されたセラミック材料を加熱する工程（焼成工程（Ｓ８））、焼成されたセラミック材料を研磨して所定の厚み寸法の基板に形成する工程（研削工程（Ｓ９））、寸法や欠けの有無等を検査する工程（検査工程（Ｓ１０））を備えている。
　ここで、焼成工程（Ｓ８）後のセラミック材料の平均粒径は、０．１μｍ～４μｍとなっており、研削工程（Ｓ９）における研磨後の基板の厚み寸法は、１０μｍ～５０μｍとなっている。
　なお、上記各工程は、格別限定されるものではなく、絶縁性基板２において、焼成後の平均粒径が０．１μｍ～４μｍ、厚み寸法が１０μｍ～５０μｍに形成できればよい。
　続いて、図４乃至図６において、薄型化でき、割れの発生が抑制可能な絶縁性基板２を製作するための評価結果について説明する。図４は、結晶系の材料の評価結果を示す表であり、図５は、セラミック材料の評価結果を示す表である。図６は、セラミック材料において、粒径と曲げ強度との関係を示すグラフである。
　（実施例１）図４は、結晶系の材料について厚み寸法が５０μｍの絶縁基板の製作が可能か否かの評価結果を示している。数ある試料の中で、種々観察し測定した主な結果を試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．５として示している。
　図４に示すように、Ｎｏ．４及びＮｏ．５の試料が厚み寸法５０μｍの絶縁基板の製作が可能との評価結果を得ている。Ｎｏ．４は、サファイアであり、結晶状態が単結晶で、結晶軸の方向がＣ軸に垂直である。また、このサファイアの曲げ強度は、６９０ＭＰａとなっている。Ｎｏ．５は、同じく、サファイアであり、結晶状態が単結晶で、結晶軸の方向がＣ軸に平行である。また、このサファイアの曲げ強度は、１０３５ＭＰａとなっている。
　このような評価結果により、曲げ強度が６９０ＭＰａ以上の値であれば、厚み寸法が５０μｍ以下の絶縁基板の製作が可能であることが確認できた。具体的には、本発明者は、曲げ強度が６９０ＭＰａのサファイアを用いて３０μｍの絶縁基板を製作し、この基板を使用して抵抗器を製作することに成功した。
また、サファイアに関しても成分はアルミナと同じであるので生体適合性が確認された材料である。
　（実施例２）図５は、セラミック材料について厚み寸法が５０μｍの絶縁基板の製作が可能か否かの評価結果を示している。試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．６の６つの試料を示している。
　図５に示すように、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５及びＮｏ．６の試料が厚み寸法５０μｍの絶縁基板の製作が可能との評価結果を得ている。Ｎｏ．４は、窒化ケイ素であり、焼成後の平均粒径が２μｍで、曲げ強度は９００ＭＰａである。Ｎｏ．５は、ジルコニアであり、焼成後の平均粒径が０．５μｍで、曲げ強度は１２００ＭＰａである。Ｎｏ．６は、サイアロンであり、曲げ強度は８８０ＭＰａである。
　このような評価結果により、実施例１の評価結果を踏まえ、同様に、曲げ強度が６９０ＭＰａ以上の値であれば、厚み寸法が５０μｍ以下の絶縁基板の製作が可能であることが確認できた。
　この場合、図６に示すように、曲げ強度と焼成後の平均粒径とは、相関関係にあることが分かる。すなわち、焼成後の平均粒径が小さくなれば曲げ強度は高まる結果となる。
　図６は、図５の評価結果に基づいて、焼成後の平均粒径と曲げ強度との関係を示すグラフである。横軸は粒径（μｍ）を表し、縦軸は曲げ強度（ＭＰａ）を表している。粒径が小さくなるほど曲げ強度が高まり、前記のように、曲げ強度が６９０ＭＰａ以上となる粒径は、図５の評価結果及び図６のグラフから４μｍ以下であり、焼成可能な粒径は、０．１μｍが下限となっていることから、具体的には、０．１μｍ～４μｍの範囲であるという知見が得られる。
　一般的なアルミナの曲げ強度は、４００ＭＰａ以下である。この場合の加工できる厚み寸法の限界は１００μｍ程度である。また、曲げ強度が６６０ＭＰａのアルミナでは７０μｍが限界であった。本発明者は、曲げ強度が１２００ＭＰａのジルコニアを用いて３０μｍの絶縁基板を製作し、この基板を使用して抵抗器を製作することに成功している。
　図７は、焼成後のセラミック材料の電子顕微鏡による観察を示している。図７（ａ）は、Ｎｏ．５のジルコニアの写真であり、図７（ｂ）は、Ｎｏ．３のアルミナの写真である。Ｎｏ．３のアルミナに対し、Ｎｏ．５のジルコニアは空隙（写真上の黒い部分）が小さいことが分かる。したがって、曲げ強度を高めるには欠陥が少ないことが必要であり、ボイド率が３％以下であることが好ましい。
　以上説明してきたように本実施形態によれば、絶縁性基板２を薄型化でき、割れの発生が抑制可能な抵抗器１を提供することができる。
　なお、絶縁性基板２の厚み寸法を１００μｍ以下の薄型に作製した場合、曲げ強度が低いと容易に絶縁性基板２が曲がってしまう虞があり、絶縁性基板２が変形すると抵抗膜４の抵抗値が変化してしまう問題が発生する。したがって、抵抗器１に使用する絶縁性基板２は、曲げ強度が高いことが望ましい。
　次に、本発明の第２の実施形態に係る抵抗器について図８及び図９を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　図８に示すように、本実施形態の抵抗器１は、第１の実施形態の抵抗器１と基本的に同じ構成である。本実施形態では、電極層３ａ、３ｂの露出部３１ａ、３１ｂと接続され、絶縁性基板２上に形成された一対の外部電極３ｃ、３ｄを備えている。外部電極３ｃ、３ｄは、銅（Ｃｕ）材料で形成されている。また、厚み寸法は、６μｍ～１０μｍに形成されている。
　回路基板内に抵抗器１を内蔵で実装する場合、図示していないが外部電極３ｃ、３ｄの厚み寸法は保護膜５の厚み寸法を超えるものであることが好ましい。この外部電極３１ａ、３１ｂは抵抗器１を実装する場合のレーザビームエッチングによるビア形成に際して、レーザビームの衝撃から例えば、内部電極や第２内部電極を保護するためのストッパ層として機能するとともに、回路基板の配線層に対して良好な接続性が得られる。
　また、回路基板内に抵抗器１を内蔵する方法によっては、抵抗器１を回路基板の絶縁体内部に埋め込んだ後、レーザビームを照射してチップ抵抗器１を被覆する絶縁層にビアを形成して外部電極３ｃ、３ｄを露出させ外部配線に接続する場合があり、ビア形成のため外部電極３ｃ、３ｄはできるだけ大きいことが好ましい。
　また、図９に示すように、電極層３ａ、３ｂの露出部３１ａ、３１ｂと接続され、絶縁性基板２の端部を覆うように一対の外部電極３ｃ、３ｄを形成してもよい。外部電極３ｃ、３ｄは、銅（Ｃｕ）材料で形成されていて断面略コ字状をなし、厚み寸法は、６μｍ～１０μｍに形成されている。このような構成によれば、例えば、抵抗器１をフェースダウンやフェースアップの形式で実装することが容易となる。
なお、外部電極３ｃ、３ｄを薄膜で構成する場合は、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）を積層した多層構造に形成してもよい。
　抵抗器１を生体情報をモニタするウエアラブル機器及び医療機器であるカテーテル等に使用する場合、これらの電極材料は生体適合性の確認された材料で構成することが望ましい。
　また、この電極構成は、非常に薄く構成することが可能で、チタン（Ｔｉ）の厚み寸法が０．０２μｍ、白金（Ｐｔ）の厚み寸法が０．２μｍ、金（Ａｕ）の厚み寸法が０．２μｍと多層の総厚でも０．５μｍ以下の非常に薄い電極で構成することが可能である。このような１μｍ以下の電極構成は本発明の薄い基板を用いた場合、最良の構成になる。
　また、この電極構成は１００℃を超える温度での連続使用には不向きであるが、生体情報をモニタするウエアラブル機器及び医療機器であるカテーテル等の用途では十分に使用可能である。
　抵抗器に有害な鉛（Ｐｂ）を含まない鉛フリーのはんだで上記のような電極を実装した場合、１００℃で１０００時間の高温試験でも、はんだ接続部に問題が発生しないことを確認した。
　以上のように本実施形態によれば、次に説明する第３の実施形態において、回路基板１０へ抵抗器１を内蔵して実装する構成が容易となる効果が期待できる。
　続いて、本発明の第３の実施形態に係る温度センサについて図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、温度センサの斜視図を示し、図１１は、図１０中、Ｙ－Ｙ線に沿う断面の一部を模式的に示している。
　本実施形態は、回路基板１０に前記抵抗器１を実装した温度センサを示している。回路基板１０は、略細長の長方形状に形成された可撓性を有するフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）である。回路基板１０には、ポリイミド、ポリエチレン、液晶ポリマー、フッ素、シリコーン、ポリエステル、ポリカーボネート、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の高分子材料からなる樹脂を用いることができる。
　生体情報をモニタするウエアラブル機器及び医療機器であるカテーテル等に使用する場合、回路基板１０の材料は生体適合性を有する樹脂材料を使用することが望ましい。生体適合性の確認されたポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
　回路基板１０の厚さ内には、導体の配線パターン１１が形成されている。また、回路基板１０の一端側には、抵抗器１を内蔵するためのキャビティ１２が形成されていて、このキャビティ１２内には、抵抗器１がフェースダウンの形式で実装されている。さらに、抵抗器１における電極層３ａ、３ｂの露出部３１ａ、３１ｂと回路基板１０の配線パターン１１とは、はんだ等の接続材１３によって電気的に接続されるようになっている。
　また、この回路基板１０の厚み寸法は、６０μｍ～８０μｍ、好ましくは７０μｍ、絶縁性基板２の厚み寸法は、２０μｍ～５０μｍ、好ましくは３０μｍ、抵抗器１の総厚は、３０μｍ～６０μｍ、好ましくは４０μｍ、回路基板１０に抵抗器１を実装した状態での総厚は、８０μｍ～１２０μｍ、好ましくは１００μｍである。
　キャビティ１２を生体適合性を有するシリコーン樹脂等で封止すると、抵抗器１の絶縁性基板２のみが露出する構成になる。このような状態で絶縁性基板２が生体適合性の確認されたアルミナ、ジルコニア、サファイア等で構成すれば、生体に直接接触することが可能となり正確な温度検知ができる。
　一方、一般的な生体情報をモニタするウエアラブル機器及び医療機器であるカテーテル等の医療用の温度センサは、生体適合性を考慮していない。したがって、温度センサ自身が外部へ露出しないように生体適合性を有するシリコーン樹脂等で絶縁性基板２を含めた温度センサ全体を覆うようになっている。このため、生体に（感熱）抵抗器１が直接接触しないので正確な温度検知ができない問題が生じる。
　以上のように本実施形態によれば、薄型化された温度センサを提供することができる。また、抵抗器１及び温度センサを生体適合性を有する材料で構成する場合には、安全性を高めることができとともに生体の正確な温度検知が可能となる。
　さらに、本発明の抵抗器１は、赤外線温度センサに適用することができる。この場合、抵抗膜４は、感熱薄膜であり、フレキシブル配線基板の一表面上に抵抗器１として赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子が所定の間隔を空けて配設される。
　なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１・・・抵抗器
２・・・絶縁性基板
３ａ、３ｂ・・・電極層
３ｃ、３ｄ・・・外部電極
３１ａ、３１ｂ・・・露出部
４・・・抵抗膜
５・・・保護膜
１０・・・回路基板
１１・・・配線パターン
１２・・・キャビティ

Claims (10)

  1. 　曲げ強度が６９０ＭＰａ以上で、かつ厚み寸法が１０μｍ～１００μｍの絶縁性基板と、
    　前記絶縁性基板上に形成された抵抗膜と、
    　前記抵抗膜に電気的に接続された少なくとも一対の電極層と、
    　前記抵抗膜が形成された領域を覆うとともに、前記電極層の少なくとも一部が露出するように露出部を形成する保護膜と、
    　を具備することを特徴とする抵抗器。
  2. 　前記絶縁性基板は、セラミック材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
  3. 　前記絶縁性基板は、単結晶材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
  4. 　前記セラミック材料の焼成後の平均粒径は、０．１μｍ～４μｍであることを特徴とする請求項２に記載の抵抗器。
  5. 　前記セラミック材料の焼成後のボイド率は、３％以下であることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の抵抗器。
  6. 　前記セラミック材料は、ジルコニア、窒化ケイ素、アルミナ又はこれらの少なくとも１種の混合物であることを特徴とする請求項２、請求項４又は請求項５に記載の抵抗器。
  7. 　前記単結晶材料はサファイアであって、その結晶軸の方向は、Ｃ軸に垂直又は平行であることを特徴とする請求項３に記載の抵抗器。
  8. 　前記電極層の露出部と接続され、前記絶縁性基板の端部を覆うように形成された一対の外部電極を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の抵抗器。
  9. 　フレキシブル配線基板と、
    　このフレキシブル配線基板に搭載された前記請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の前記絶縁性基板が生体適合性を有する材料で形成された抵抗器と、
    　を具備することを特徴とする温度センサ。
  10. 　フレキシブル配線基板と、
    　このフレキシブル配線基板に搭載され、前記絶縁性基板が外部に露出していることを特徴とする前記請求項９に記載の抵抗器と、
    　を具備することを特徴とする温度センサ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019149543A (ja) * 2018-01-23 2019-09-05 バイオトロニック エスエー アンド カンパニー カーゲーＢＩＯＴＲＯＮＩＫ ＳＥ ＆ Ｃｏ． ＫＧ 特に医療インプラント用の抵抗器
JP2020053433A (ja) * 2018-09-21 2020-04-02 Koa株式会社 歪センサ抵抗器
US20230104239A1 (en) * 2020-12-17 2023-04-06 Tdk Electronics Ag Sensor Arrangement and Method for Producing a Sensor Arrangement
US12146800B2 (en) 2018-08-10 2024-11-19 Semitec Corporation Temperature sensor and device equipped with temperature sensor

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108109789B (zh) * 2017-12-20 2020-01-21 广东爱晟电子科技有限公司 一种复合热敏电阻芯片及其制备方法
DE102019113046B4 (de) 2019-05-17 2024-09-26 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Temperatursensor
EP4089381B1 (en) * 2020-03-31 2024-01-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Temperature sensor and temperature sensor array
CN113808800B (zh) * 2021-09-24 2024-08-02 广东风华高新科技股份有限公司 一种电阻器及其制作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000277662A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Toshiba Corp セラミックス回路基板
JP2005228782A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Teikoku Tsushin Kogyo Co Ltd フレキシブル基板への電子部品取付構造
JP2013197367A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Tdk Corp 薄膜サーミスタ素子
JP2014116456A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Maruwa Co Ltd チップ抵抗器、カレントセンサ装置及び当該チップ抵抗器の製造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1349950A (en) 1971-12-21 1974-04-10 Ibm Microprogramme control system
JPS5663804A (en) 1979-10-29 1981-05-30 Nippon Sanso Kk Oxygen concentrating method
JPH046804A (ja) 1990-04-24 1992-01-10 Tama Electric Co Ltd チップ部品
CA2109431A1 (en) * 1991-04-29 1992-11-12 Su S. Soong-Wu Thermistor assemblies and methods for making same
DE69635838D1 (de) * 1995-06-02 2006-04-27 A H Casting Services Ltd Burli Verfahren zur herstellung eines keramischen werkstoffes mit hoher dichte und wärmestosswiderstand
US20040224459A1 (en) * 1999-07-07 2004-11-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Layered structure, method for manufacturing the same, and semiconductor element
US6989574B2 (en) * 2000-08-24 2006-01-24 Heetronix High temperature circuit structures with thin film layer
JP2004140285A (ja) 2002-10-21 2004-05-13 Kamaya Denki Kk 基板内蔵用チップ形抵抗器
JP4871548B2 (ja) 2005-08-29 2012-02-08 Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社 薄膜サーミスタ
WO2008047637A1 (fr) * 2006-10-16 2008-04-24 Mitsubishi Chemical Corporation Procédé de fabrication d'un semiconducteur à base de nitrure, agent d'augmentation de la vitesse de croissance cristalline, monocristal de nitrure, tranche et dispositif
JP2010150126A (ja) * 2008-11-18 2010-07-08 Ngk Insulators Ltd 圧電／電歪セラミックス組成物、圧電／電歪セラミックスの焼結体、圧電／電歪素子、圧電／電歪セラミックス組成物の製造方法及び圧電／電歪素子の製造方法
JP2010161135A (ja) 2009-01-07 2010-07-22 Rohm Co Ltd チップ抵抗器およびその製造方法
JP2013032265A (ja) * 2011-07-01 2013-02-14 Maruwa Co Ltd 半導体装置用アルミナジルコニア焼結基板及びその製造方法
JP5477670B2 (ja) * 2012-02-28 2014-04-23 三菱マテリアル株式会社 サーミスタ用金属窒化物材料及びその製造方法並びにフィルム型サーミスタセンサ
US9211588B2 (en) * 2012-06-29 2015-12-15 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface-coated cutting tool
JP2014090049A (ja) 2012-10-30 2014-05-15 Nippon Steel & Sumikin Electronics Devices Inc パワーモジュール用基板
JP5663804B2 (ja) 2013-11-22 2015-02-04 コーア株式会社 基板内蔵用チップ抵抗器およびその製造方法
JP6393484B2 (ja) * 2014-02-13 2018-09-19 Koa株式会社 チップ抵抗器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000277662A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Toshiba Corp セラミックス回路基板
JP2005228782A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Teikoku Tsushin Kogyo Co Ltd フレキシブル基板への電子部品取付構造
JP2013197367A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Tdk Corp 薄膜サーミスタ素子
JP2014116456A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Maruwa Co Ltd チップ抵抗器、カレントセンサ装置及び当該チップ抵抗器の製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019149543A (ja) * 2018-01-23 2019-09-05 バイオトロニック エスエー アンド カンパニー カーゲーＢＩＯＴＲＯＮＩＫ ＳＥ ＆ Ｃｏ． ＫＧ 特に医療インプラント用の抵抗器
JP7368087B2 (ja) 2018-01-23 2023-10-24 バイオトロニック エスエー アンド カンパニー カーゲー 特に医療インプラント用の抵抗器
US12146800B2 (en) 2018-08-10 2024-11-19 Semitec Corporation Temperature sensor and device equipped with temperature sensor
JP2020053433A (ja) * 2018-09-21 2020-04-02 Koa株式会社 歪センサ抵抗器
US20230104239A1 (en) * 2020-12-17 2023-04-06 Tdk Electronics Ag Sensor Arrangement and Method for Producing a Sensor Arrangement

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Publication number Publication date
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