[其他]热敏元件及其制造方法

说明书

本发明涉及热敏元件，更具体地说，涉及热电式红外线敏感元件等适用于红外线检测和温度检测的热敏元件及其制造方法。

目前，利用以入射红外线热能为基础的热电效应来检测表面电荷变化的热电元件，被用作红外线敏感元件和测温敏感元件等热敏元件。该热电元件的结构是，在热电体的两个面上形成一对薄膜电极，其中的一个薄膜电极的表面被作为吸热面使用。该热电体采用Sr_1-xBa_xNb₂O₆系，Pb₅Ge₃O₁₁系、TGs（三甘氨硫酸盐triglycine sulfate）系、PbTiO₃系、PbTi_xZr_1-xO₃系、LiTaO₃等陶瓷类热电材料和PVDF（聚偏氟乙烯Polyvinyliden fluoride）等有机物热电材料。并且，为了提高检测灵敏度，曾进行过以下试验：上述吸热面薄膜电极不采用通常的Pt和Au真空镀膜，而采用Cr和Ni-Cr真空镀膜等吸热性能好的金属膜，或者在通常的Pt和Au真空镀膜上涂敷碳胶膜，通过蒸镀形成金黑膜。（W.R.Blevin等人“黑涂层对热电检测器的影响”应用光学，第13卷，第5期，第1171～1178页（1984））。

由于Cr和Ni-Cr真空镀膜具有较强的反射性能，所以，从吸热效率来看是不理想的。存在的问题是：一方面，当在薄膜电极上蒸镀金时，吸热效率不够高，特别是长波波段（10～25um）的灵敏度较低。另一方面，在涂敷碳胶等薄膜后，膜层厚度必然增加，致使热敏元件本身的热容量增大。

另外，上述金黑真空镀膜和碳胶膜从制作技术来看，难以获得均匀的膜层，容易造成灵敏度不一致。

本发明是为了解决上述问题而提出的，准备提供一种吸热率高、红外线检测灵敏度也高的热敏元件。

本发明人发现：在上述薄膜电极上不用真空镀膜法而用电解法涂敷金黑、白金黑等所谓贵重金属黑膜，可以大大提高热敏元件的吸热效率和光的长波波段的灵敏度。

利用本发明可以提供这样一种热敏元件，即在热敏元件基体上至少形成一对薄膜电极，并且至少在一个薄膜电极的表面上利用电解法涂敷一层贵重金属黑膜。

热敏元件的基体可以采用热电体，半导体和绝缘体等。例如，在采用热电体时，可在其两个面上各设置一个薄膜电极，制成热电式热敏元件。在采用半导体时，可以同样在两个面上各设置一个薄膜电极，制成热敏电阻、测辐射热计。另外，当采用绝缘体时，在一个面上至少设置一对热电偶电极，可制成热电堆。

本发明的热敏元件，由于吸热效率高，所以灵敏度高，而且对不同波长来说，灵敏度的差别也较小。再者，由于采用电解镀膜方法，所以黑化膜的形状与薄膜电极的形状完全一致，膜层上各部位的灵敏度也比较一致，制作方法也比较简便。

以下说明用热电体作为热敏元件基体时的实施方案。虽然上述各种材料均可作为热电体，但其中较为理想的是无潮解性的LiTaO₃等板料。

贵重金属黑膜是把热敏元件基体上形成的薄膜电极作为电解电极，通过电解法进行涂敷的。例如，白金黑膜可用下述方法形成：用氯铂酸等的铂酸水溶液作为电解液，把已形成薄膜电极的热电元件和配极浸入到该电解液中，加上电压，使薄膜电极为负极。另外，金黑、钯黑或铱黑薄膜同样也可以用氯金酸、氯钯酸或氯铱酸来生成。这些贵重金属含氧酸类和贵重金属氯化物的浓度通常以40～80毫克分子/升为宜。这时，即使电解液中含有电解用的各种添加剂也无影响。例如可以含有像醋酸铅这样的黑化促进剂。

薄膜电极上所加电压的大小随电极面积、电极间隔和铂酸浓度等条件而变化。通常，薄膜电极的电位以调整到-0.2～-0.8V（与Ag/AgCl比较）为宜。并且，形成的贵重金属黑膜的厚度以2～50um为宜，但最好是5～20um，该厚度通过调整电解时间很容易进行控制。