JP5885027B2 - Thermistor element - Google Patents
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Description
本発明は、高温用途の温度計測に好適なサーミスタ素子に関する。 The present invention relates to a thermistor element suitable for temperature measurement for high temperature applications.
近年、低温から高温までの幅広い温度領域で測定可能なサーミスタ素子の要求が増えている。このような高温用途のサーミスタ素子の一般的な形として、特許文献１に記載されているように、サーミスタチップに端子電極を形成し、固着用導電性電極を介して両端子電極にリード線を接合させ、サーミスタチップをガラス等の絶縁被覆材料でモールドするサーミスタ素子が使われている。 In recent years, there is an increasing demand for thermistor elements that can be measured in a wide temperature range from low temperature to high temperature. As a general form of such a high temperature use thermistor element, as described in Patent Document 1, a terminal electrode is formed on a thermistor chip, and lead wires are connected to both terminal electrodes via a fixing conductive electrode. A thermistor element is used in which the thermistor chip is bonded and molded with an insulating coating material such as glass.
現在、リード線としては５００℃以上の高温用にＰｔなどの貴金属を主成分とした線材を用いるケースがほとんどであるが、素子全体の価格に対するリード線の占める割合が大半を占める。そのため、耐熱温度が５００℃以下の場合には貴金属以外の線材の使用を検討する場合が増えてきている。このような温度域では封止ガラスとして熱膨張係数の比較的大きな軟質ガラスを使用する場合が大半であり、ガラスとの熱膨張係数の差および濡れ性の点からジュメット線、Ｆｅ／Ｃｒ線などの線材が主として使用が検討される。しかしながら、このような金属を主成分とした線材を用いた場合、プロセス温度や使用温度が高くなる場合においてリード線の構成成分（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ等の金属元素）が固着用導電性電極内に拡散してサーミスタの表面電極に達し、さらにサーミスタ素体内に入ると、成分によってはサーミスタ特性を変化させる場合がある。
なお、特許文献２では、固着用耐熱導電性電極内の金属成分がガラス封着の加熱時に、厚膜電極内に拡散して抵抗値がばらつくことを防ぐため、サーミスタ素体上の厚膜電極上に別のブロック電極を塗布する方法が提案されている。
At present, most lead wires use wires mainly composed of noble metals such as Pt for high temperatures of 500 ° C. or higher, but the proportion of the lead wires occupies the majority of the price of the entire device. For this reason, when the heat-resistant temperature is 500 ° C. or lower, there are increasing cases of considering the use of wires other than noble metals. In such a temperature range, soft glass having a relatively large thermal expansion coefficient is used as the sealing glass in most cases. From the viewpoint of the difference in thermal expansion coefficient from glass and wettability, jumet wire, Fe / Cr wire, etc. The use of these wires is mainly considered. However, when such a metal-based wire is used, the lead wire components (metal elements such as Fe, Ni, Cu, etc.) are contained in the fixing conductive electrode when the process temperature and the use temperature are high. When it reaches the surface electrode of the thermistor and further enters the thermistor body, the thermistor characteristics may be changed depending on the component.
In Patent Document 2, the thick film electrode on the thermistor body is used to prevent the metal component in the heat-resistant conductive electrode for fixing from diffusing into the thick film electrode during heating of the glass seal and causing the resistance value to vary. A method of applying another block electrode on top has been proposed.
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上述したように、リード線からサーミスタ素体に拡散した金属元素によってサーミスタ特性が変化してしまうため、これら金属元素の拡散を防ぐことが必要である。例えば、特許文献２の技術のように、表面電極の上に金属元素の拡散を抑える中間層を設けることが考えられるが、この場合、固着用導電性接着剤と中間層との間及び中間層とサーミスタ表面電極との間に、異種接合界面がサーミスタ素体上すべての面に新たに生じることにより電気的接合安定性および機械的接合安定性が低下する恐れがあった。
The following problems remain in the conventional technology.
As described above, since the thermistor characteristics are changed by the metal element diffused from the lead wire to the thermistor body, it is necessary to prevent the diffusion of these metal elements. For example, as in the technique of Patent Document 2, it is conceivable to provide an intermediate layer that suppresses the diffusion of the metal element on the surface electrode. In this case, the intermediate layer is provided between the conductive adhesive for fixing and the intermediate layer. There is a possibility that the electrical junction stability and the mechanical junction stability may be lowered due to the newly formed heterogeneous junction interface between all the surfaces of the thermistor body between the electrode and the thermistor surface electrode.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、固着用電極ペーストと表面電極とが直接接合する部分を確保することにより、良好な電気的接合性および機械的接合強度を維持しつつリード線からの金属元素の拡散を抑制可能なサーミスタ素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. By securing a portion where the fixing electrode paste and the surface electrode are directly bonded, the lead is maintained while maintaining good electrical bondability and mechanical bond strength. An object of the present invention is to provide a thermistor element capable of suppressing diffusion of a metal element from a wire.
本発明者らは、リード線からの金属元素の拡散について研究を進めたところ、サーミスタ素子の電極部分とリード線との接触部分直下の領域だけに金属元素の拡散が顕著になっていることを突き止めた。
したがって、本発明は、上記知見から得られたものであり、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るサーミスタ素子は、サーミスタ素体と、該サーミスタ素体の表面に形成された一対の電極膜と、一対の前記電極膜の表面に部分的に形成された一対の中間層と、一対の前記中間層の表面に設置された一対のリード線と、前記中間層の表面に設置された前記リード線の部分を覆うと共に前記電極膜の表面まで達して前記リード線を固定する固着用導電性接着剤とを備え、前記中間層が、前記リード線に含まれる金属元素の内部への拡散特性が前記電極膜よりも低い材料で形成されていることを特徴とする。
The present inventors have conducted research on the diffusion of the metal element from the lead wire, and found that the diffusion of the metal element is significant only in the region immediately below the contact portion between the electrode portion of the thermistor element and the lead wire. I found it.
Therefore, the present invention has been obtained from the above findings, and the following configuration has been adopted in order to solve the above problems. That is, the thermistor element according to the first invention includes a thermistor element body, a pair of electrode films formed on the surface of the thermistor element body, and a pair of intermediate parts partially formed on the surfaces of the pair of electrode films. A layer, a pair of lead wires installed on the surface of the pair of intermediate layers, and a portion of the lead wire installed on the surface of the intermediate layer and reaching the surface of the electrode film to fix the lead wires And the intermediate layer is made of a material having a lower diffusion characteristic of the metal element contained in the lead wire than the electrode film.
このサーミスタ素子では、リード線と接触する中間層が、リード線に含まれる金属元素の内部への拡散特性が電極膜よりも低い材料で形成されているので、中間層がリード線から直下への金属元素の拡散を抑制してサーミスタ素体へ侵入することを防止できる。また、中間層が電極膜の表面に部分的に形成されていると共に、固着用導電性接着剤が中間層の表面に設置されたリード線の部分を覆うと共に電極膜の表面まで達してリード線を固定しているので、固着用導電性接着剤により露出している電極膜の表面とリード線とを直接、強固に接合させることができる。すなわち、リード線接触部付近は、「リード線＋中間層＋サーミスタ表面電極」の構造で拡散を抑制し、それ以外の部分は従来と同じ「リード線＋固着用導電性接着剤＋サーミスタ表面電極」での接合を維持すれば良いことになる。
中間層（表面電極よりも拡散特性が小さい層）の要件として、対象物質に対する拡散係数が表面電極よりも小さい物質、もしくは対象物質と混じり合わない(合金化しない、固溶しない)物質を主成分とした材料であることが望ましい。さらに、厚みが厚いほど拡散量は低下すると考えられることから、中間層の厚みを厚くすることは結果的には拡散特性を低下させるのと同義であり、中間層の厚みは厚ければなお望ましい。
さらに、中間層が形成されている領域以外では、従来通り電気的接続を保っているため、中間層自体の導電性は不要になり、絶縁体などでも構わないことから、材料の選択自由度が高い。
また、中間層にＰｄ等の貴金属元素を用いる場合でも、部分的に中間層を形成するので、高価な金属の形成面積が少なく、低コストに作製することができる。さらに、全域に厚膜の中間層を塗布した場合、その後のダイシング工程において剥がれの原因となり得るが、リード線周辺のみに形成した場合、加工時の不良についても回避することが可能になる。
In this thermistor element, the intermediate layer in contact with the lead wire is formed of a material whose diffusion characteristics into the metal element contained in the lead wire are lower than that of the electrode film. It is possible to prevent the metal element from diffusing and to enter the thermistor body. In addition, the intermediate layer is partially formed on the surface of the electrode film, and the conductive adhesive for fixing covers the portion of the lead wire installed on the surface of the intermediate layer and reaches the surface of the electrode film to reach the lead wire. Therefore, the surface of the electrode film exposed by the fixing conductive adhesive and the lead wire can be directly and strongly bonded. That is, in the vicinity of the lead wire contact portion, diffusion is suppressed by the structure of “lead wire + intermediate layer + thermistor surface electrode”, and other portions are the same as the conventional “lead wire + adhesive conductive adhesive + thermistor surface electrode”. It is sufficient to maintain the bonding at "."
As a requirement of the intermediate layer (layer having a smaller diffusion characteristic than the surface electrode), the main component is a substance whose diffusion coefficient for the target substance is smaller than that of the surface electrode, or a substance that does not mix with the target substance (does not alloy or dissolve) It is desirable that the material be Furthermore, since the diffusion amount is considered to decrease as the thickness increases, increasing the thickness of the intermediate layer is equivalent to reducing the diffusion characteristics as a result, and it is more desirable that the intermediate layer is thicker. .
Further, since the electrical connection is maintained in the conventional manner except in the region where the intermediate layer is formed, the intermediate layer itself does not need to be electrically conductive and may be an insulator. high.
Further, even when a noble metal element such as Pd is used for the intermediate layer, the intermediate layer is partially formed, so that the formation area of the expensive metal is small and the intermediate layer can be manufactured at low cost. Further, when a thick intermediate layer is applied to the entire region, it may cause peeling in the subsequent dicing process. However, when it is formed only around the lead wire, defects during processing can be avoided.
第２の発明に係るサーミスタ素子は、第１の発明において、前記中間層の厚さが、４．６μｍ以上であることを特徴とする。
中間層を用いない場合、リード線がサーミスタ素体と接触する位置からの距離と拡散濃度との相関を求めたところ、リード線に接している部分の濃度が最も高く、リード線とサーミスタ素体との距離が広がるにつれて減少傾向がみられる。そして、リード線とサーミスタ素体との間隔が４．６μｍ以上では、拡散が顕著に減少する傾向がみられ、さらに１３．４μｍ以上では拡散がほとんど起きていない。なお、リード線とサーミスタ素体との間隔が４．６μｍ程度の場合でも、その間にさらに拡散の程度が小さい物質を挟みこめば、さらに拡散を低減できると考えられる。
すなわち、このサーミスタ素子では、中間層の厚さが、４．６μｍ以上であるので、リード線の上記含有元素のサーミスタ素体への拡散を顕著に減少させることができる。なお、中間層の厚さが、１３．４μｍ以上であることがより望ましい。
The thermistor element according to the second invention is characterized in that, in the first invention, the intermediate layer has a thickness of 4.6 μm or more.
When the intermediate layer is not used, the correlation between the distance from the position where the lead wire contacts the thermistor element and the diffusion concentration is obtained, and the concentration of the portion in contact with the lead wire is the highest, and the lead wire and the thermistor element A decreasing trend is seen as the distance between and increases. When the distance between the lead wire and the thermistor element is 4.6 μm or more, the diffusion tends to decrease remarkably, and when the distance is 13.4 μm or more, the diffusion hardly occurs. Even when the distance between the lead wire and the thermistor element is about 4.6 μm, it is considered that the diffusion can be further reduced by interposing a substance having a smaller degree of diffusion therebetween.
That is, in this thermistor element, since the thickness of the intermediate layer is 4.6 μm or more, the diffusion of the above-mentioned elements contained in the lead wire into the thermistor body can be significantly reduced. Note that the thickness of the intermediate layer is more preferably 13.4 μm or more.
第３の発明に係るサーミスタ素子は、第１又は第２の発明において、前記リード線が、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕを含む材質からなり、前記中間層が、Ａｇを主成分とする物質からなることを特徴とする。
Ａｇは対象金属と固溶体を形成し難く、５００℃においては特にＦｅ，Ｎｉに対してほとんど固溶しないことが知られており、またＣｕに対しても固溶量は５％以下と少ないため、Ａｇを主成分とすることで拡散特性を抑制させることができる。一方、さらなる抑制対策としてＡｇにＰｄ等を添加することで合金化し融点を上げることができ、拡散速度を低下させることが可能になる。すなわち、このサーミスタ素子では、中間層が、Ａｇを主成分とする物質からなるので、リード線に含まれるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｕに対して特に有効に拡散を抑制することができる。
In the thermistor element according to the third invention, in the first or second invention, the lead wire is made of a material containing Fe, Ni, Cu, and the intermediate layer is made of a material containing Ag as a main component. It is characterized by.
Ag is difficult to form a solid solution with the target metal, and is known to hardly dissolve in Fe and Ni at 500 ° C., and the amount of solid solution is less than 5% even in Cu. Diffusion characteristics can be suppressed by using Ag as a main component. On the other hand, by adding Pd or the like to Ag as a further suppression measure, it is possible to alloy and raise the melting point, and to decrease the diffusion rate. That is, in this thermistor element, since the intermediate layer is made of a material containing Ag as a main component, diffusion can be suppressed particularly effectively with respect to Fe, Ni, and Cu contained in the lead wire.
第３の発明に係るサーミスタ素子は、第１又は第２の発明において、前記サーミスタ素体が、ペロブスカイト型酸化物を含有する金属酸化物焼結体であることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタ素子では、サーミスタ素体が、ペロブスカイト型酸化物を含有する金属酸化物焼結体であるので、高温安定性に優れたペロブスカイト型酸化物系のサーミスタ素体における金属元素拡散の影響を抑制でき、サーミスタ特性を安定して得ることができる。
A thermistor element according to a third invention is characterized in that, in the first or second invention, the thermistor element is a metal oxide sintered body containing a perovskite oxide.
That is, in this thermistor element, since the thermistor body is a metal oxide sintered body containing a perovskite type oxide, the influence of metal element diffusion in the perovskite type oxide thermistor body excellent in high temperature stability. Can be suppressed, and the thermistor characteristics can be stably obtained.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサーミスタ素子によれば、リード線と接触する中間層が、リード線に含まれる金属元素の内部への拡散特性が電極膜よりも低い材料で形成されているので、中間層がリード線からの金属元素の拡散を抑制してサーミスタ素体へ侵入することを防止できると共に、露出した電極膜の表面とリード線とを固着用導電性接着剤により強固に接合させることができる。
したがって、本発明のサーミスタ素子は、プロセス条件や高温使用時によって抵抗値変化が少なく安定したサーミスタ特性を得ることができ、例えば自動車エンジン周りの触媒温度や排気系温度を検出する高温測定用センサとして好適である。
The present invention has the following effects.
That is, according to the thermistor element according to the present invention, the intermediate layer in contact with the lead wire is formed of a material that has a lower diffusion property to the inside of the metal element contained in the lead wire than the electrode film. Suppresses the diffusion of the metal element from the lead wire and prevents it from entering the thermistor body, and the exposed electrode film surface and the lead wire can be firmly joined by the conductive adhesive for fixing. .
Therefore, the thermistor element of the present invention can obtain a stable thermistor characteristic with little change in resistance value depending on process conditions and high temperature use, for example, as a high temperature measurement sensor for detecting the catalyst temperature and exhaust system temperature around an automobile engine. Is preferred.
以下、本発明に係るサーミスタ素子の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, an embodiment of the thermistor element according to the present invention will be described with reference to FIGS. In each drawing used for the following description, the scale is appropriately changed in order to make each member recognizable or easily recognizable.
本実施形態のサーミスタ素子１は、図１及び図２に示すように、サーミスタ素体２と、該サーミスタ素体２の表面に形成された一対の電極膜３と、一対の電極膜３の表面に部分的に形成された一対の中間層４と、一対の中間層４の表面に設置された一対のリード線５と、中間層４の表面に設置されたリード線５の部分を覆うと共に電極膜３の表面まで達してリード線５を固定する固着用導電性接着剤６と、リード線５の接合部分を含むサーミスタ素体２全体を封止する絶縁性材料のモールド材７とを備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the thermistor element 1 of the present embodiment includes a thermistor element body 2, a pair of electrode films 3 formed on the surface of the thermistor element body 2, and the surfaces of the pair of electrode films 3. A pair of intermediate layers 4 partially formed on the surface, a pair of lead wires 5 installed on the surfaces of the pair of intermediate layers 4, and a portion of the lead wires 5 installed on the surface of the intermediate layer 4 and electrodes An adhesive conductive adhesive 6 that reaches the surface of the film 3 and fixes the lead wire 5, and a molding material 7 that is an insulating material that seals the entire thermistor body 2 including the joint portion of the lead wire 5 are provided. Yes.
上記サーミスタ素体２は、ペロブスカイト型酸化物を含有する金属酸化物焼結体であって、例えば一般式：Ｌａ１−ｙＣａｙ（Ｃｒ１−ｘＭｎｘ）Ｏ３（０．０≦ｘ≦１．０、０．０＜ｙ≦０．７）で示される複合酸化物を含む焼結体で構成されている。なお、この焼結体に、さらに絶縁体材料として、例えばＹ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＣｅＯ２を添加しても構わない。
このサーミスタ素体２は、チップ状又はフレーク状に形成されており、その上下面に上記電極膜３が形成されている。
The thermistor body 2 is a metal oxide sintered body containing a perovskite oxide, for example, a general formula: La 1-y Ca y (Cr 1-x Mn x ) O 3 (0.0 ≦ x ≦ 1.0, 0.0 <y ≦ 0.7). For example, Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO, Al 2 O 3 , or CeO 2 may be added to the sintered body as an insulator material.
The thermistor body 2 is formed in a chip shape or flake shape, and the electrode film 3 is formed on the upper and lower surfaces thereof.
上記電極膜３は、例えばＰｔ，Ａｕ，Ａｇの少なくとも一種を含んだ金属膜である。
上記リード線５は、いわゆるジュメット線であり、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ等の金属元素を構成成分として含有している。
上記中間層４は、リード線５に含まれる金属元素の内部への拡散特性が電極膜３よりも低い材料で形成されている。例えば、中間層４は、Ａｇ，Ｐｄの少なくとも一種を含んだ金属膜で形成されている。
The electrode film 3 is a metal film containing at least one of Pt, Au, and Ag, for example.
The lead wire 5 is a so-called dumet wire and contains a metal element such as Fe, Ni, or Cu as a constituent component.
The intermediate layer 4 is formed of a material that has lower diffusion characteristics of the metal element contained in the lead wire 5 than the electrode film 3. For example, the intermediate layer 4 is formed of a metal film containing at least one of Ag and Pd.
なお、中間層４を構成する材料は、上記のような金属だけでなく、上記拡散特性が電極膜３よりも低い材料であれば、絶縁材料であっても構わない。
また、中間層４の幅Ｗは、リード線５の直径φの半分以上に設定されている。この中間層４は、電極膜３の全面に形成されるのではなく、電極膜３の中央部に部分的にパターン形成され、中間層４の両側には電極膜３が露出している。この電極膜３が露出している領域は、十分な接合強度が得られるように十分な面積に設定されている。
上記固着用導電性接着剤６は、例えばＡｕペーストが使用される。また、上記モールド材７は例えばガラス材が採用される。
The material constituting the intermediate layer 4 is not limited to the metal as described above, and may be an insulating material as long as the diffusion property is lower than that of the electrode film 3.
Further, the width W of the intermediate layer 4 is set to be not less than half the diameter φ of the lead wire 5. The intermediate layer 4 is not formed on the entire surface of the electrode film 3, but is partially patterned at the center of the electrode film 3, and the electrode film 3 is exposed on both sides of the intermediate layer 4. The area where the electrode film 3 is exposed is set to a sufficient area so that sufficient bonding strength can be obtained.
For example, an Au paste is used as the fixing conductive adhesive 6. The molding material 7 is made of, for example, a glass material.
次に、本実施形態のサーミスタ素子１の製造方法について、その一例を図２及び図３を参照して説明する。
まず、出発原料である粉末のＬａ２Ｏ３，ＭｎＣＯ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＣａＣＯ３を所定量秤量および混合し、乾燥した後１３００℃、５時間で仮焼を行う。さらに、粉砕後にプレス成形した後、１５００℃で焼成を行い、焼結体ブロックを作製する。次に、焼結体ブロックを厚み０．３ｍｍ程度にスライス加工して、サーミスタウェハとする。
Next, an example of a method for manufacturing the thermistor element 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, predetermined amounts of powdered La 2 O 3 , MnCO 3 , Cr 2 O 3 , and CaCO 3 as starting materials are weighed and mixed, dried, and then calcined at 1300 ° C. for 5 hours. Further, after pulverization and press molding, firing is performed at 1500 ° C. to produce a sintered body block. Next, the sintered body block is sliced to a thickness of about 0.3 mm to obtain a thermistor wafer.
その後、サーミスタウェハの両面にＰｔ膜をスパッタ法を用いて３００ｎｍ形成して電極膜つきのサーミスタウェハとする。次に、図３の（ａ）に示すように、サーミスタウェハＳの両面に形成された電極膜３上に、約１００μｍ幅のＡｇの中間層４を０．３ｍｍ間隔にストライプ状に印刷塗布し、８５０℃にて焼付けを行い厚さ約５μｍの中間層４を形成する。なお、図３では上面側のみ図示している。また、本実施形態では、中間層４の形成方法として印刷法を選択したが、スパッタ法やゾルゲル法などの他の成膜方法でもよい。 Thereafter, a Pt film is formed to 300 nm on both sides of the thermistor wafer by sputtering to obtain a thermistor wafer with an electrode film. Next, as shown in FIG. 3A, on the electrode film 3 formed on both surfaces of the thermistor wafer S, an Ag intermediate layer 4 having a width of about 100 μm is printed and applied in stripes at intervals of 0.3 mm. And baking at 850 ° C. to form the intermediate layer 4 having a thickness of about 5 μm. FIG. 3 shows only the upper surface side. In this embodiment, the printing method is selected as the method for forming the intermediate layer 4, but other film forming methods such as a sputtering method and a sol-gel method may be used.
さらに、このサーミスタウェハＳをダイシングマシンにて０．３ｍｍ角に切り出し、図３の（ａ）（ｂ）に示すように、電極膜３及び中間層４が形成されたチップ状又はフレーク状のサーミスタ素体２とする。次に、図３の（ｃ）に示すように、２本の直径φ：０．２ｍｍのジュメット線（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｕ）であるリード線５の先端部に、固着用導電性接着剤６となるＡｕペースト６ａを塗布し、図３の（ｄ）に示すように、サーミスタ素体２に塗布された中間層４と並行かつ直上に接触させて８０℃で乾燥して仮固定を行う。その後、ガラス管を被せて７５０℃で熱処理を行いモールド材７としてガラスモールドを施すことで、図２に示すサーミスタ素子１が作製される。 Further, the thermistor wafer S is cut into a 0.3 mm square by a dicing machine, and as shown in FIGS. 3A and 3B, a chip-like or flake-like thermistor in which the electrode film 3 and the intermediate layer 4 are formed. Element body 2 is assumed. Next, as shown in FIG. 3 (c), the conductive adhesive 6 for fixing is attached to the tip of the lead wire 5 which is two dumet wires (Fe—Ni—Cu) having a diameter φ of 0.2 mm. An Au paste 6a is applied, and as shown in FIG. 3D, the Au paste 6a is contacted in parallel with and directly above the intermediate layer 4 applied to the thermistor body 2 and dried at 80 ° C. for temporary fixing. Then, a thermistor element 1 shown in FIG. 2 is produced by covering the glass tube and performing heat treatment at 750 ° C. to apply a glass mold as the molding material 7.
このように本実施形態のサーミスタ素子１では、リード線５と接触する中間層４が、リード線５に含まれる金属元素の内部への拡散特性が電極膜３よりも低い材料で形成されているので、中間層４がリード線５から直下への金属元素の拡散を抑制してサーミスタ素体２へ侵入することを防止できる。また、中間層４が電極膜３の表面に部分的に形成されていると共に、固着用導電性接着剤６が中間層４の表面に設置されたリード線５の部分を覆うと共に電極膜３の表面まで達してリード線５を固定しているので、固着用導電性接着剤６により露出している電極膜３の表面とリード線５とを直接、強固に接合させることができる。 As described above, in the thermistor element 1 of the present embodiment, the intermediate layer 4 that is in contact with the lead wire 5 is formed of a material that has a lower diffusion characteristic of the metal element contained in the lead wire 5 than the electrode film 3. Therefore, it is possible to prevent the intermediate layer 4 from entering the thermistor body 2 by suppressing the diffusion of the metal element directly below the lead wire 5. Further, the intermediate layer 4 is partially formed on the surface of the electrode film 3, and the conductive adhesive 6 for fixing covers the portion of the lead wire 5 installed on the surface of the intermediate layer 4 and the electrode film 3. Since the lead wire 5 is fixed by reaching the surface, the surface of the electrode film 3 exposed by the conductive adhesive 6 for fixing and the lead wire 5 can be directly and firmly bonded.
さらに、中間層４が形成されている領域以外では、固着用導電性接着剤６により電気的接続を保っているため、中間層４自体の導電性は不要になり、絶縁体などでも構わないことから、材料の選択自由度が高い。
また、中間層４にＰｄ等の貴金属元素を用いる場合でも、部分的に中間層４を形成するので、高価な金属の形成面積が少なく、低コストに作製することができる。さらに、全域に厚膜の中間層４を塗布した場合、その後のダイシング工程において剥がれの原因となり得るが、リード線５周辺のみに形成した場合、加工時の不良についても回避することが可能になる。
Furthermore, since the electrical connection is maintained by the fixing conductive adhesive 6 in a region other than the region where the intermediate layer 4 is formed, the conductivity of the intermediate layer 4 itself becomes unnecessary, and an insulator or the like may be used. Therefore, the degree of freedom of material selection is high.
Further, even when a noble metal element such as Pd is used for the intermediate layer 4, since the intermediate layer 4 is partially formed, an expensive metal can be formed with a small area and can be manufactured at low cost. Further, when the thick intermediate layer 4 is applied to the entire area, it may cause peeling in the subsequent dicing process. However, when it is formed only around the lead wire 5, defects during processing can be avoided. .
また、中間層４の厚さが、４．６μｍ以上であるので、リード線５の上記含有元素のサーミスタ素体２への拡散を顕著に減少させることができる。
さらに、サーミスタ素体２が、ペロブスカイト型酸化物を含有する金属酸化物焼結体であるので、温安定性に優れたペロブスカイト型酸化物系のサーミスタ素体２における金属元素拡散の影響を抑制でき、サーミスタ特性を安定して得ることができる。
Further, since the thickness of the intermediate layer 4 is 4.6 μm or more, the diffusion of the above-mentioned contained elements of the lead wire 5 into the thermistor body 2 can be remarkably reduced.
Furthermore, since the thermistor body 2 is a sintered metal oxide containing a perovskite oxide, the influence of metal element diffusion in the perovskite oxide-based thermistor body 2 having excellent temperature stability can be suppressed. The thermistor characteristics can be obtained stably.
次に、上記実施形態に従って作製したサーミスタ素子について、リード線からの金属元素（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ）の拡散状況について測定した。
この測定では、図４の（ａ）に示すように中間層を挟んでいない従来例であるサーミスタ素子１０と、図４の（ｂ）に示すように上記実施形態に基づいて作製した本発明の実施例であるサーミスタ素子１とについて、それぞれリード線構成成分（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ）の拡散状況をＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）分析で確認した。なお、従来例のサーミスタ素子１０は、中間層４を形成していない点以外は、本実施例のサーミスタ素子１と同様に作製した。
Next, with respect to the thermistor element manufactured according to the above embodiment, the diffusion state of the metal elements (Fe, Ni, Cu) from the lead wire was measured.
In this measurement, the thermistor element 10 which is a conventional example having no intermediate layer sandwiched between them as shown in FIG. 4A, and the present invention produced based on the above embodiment as shown in FIG. About the thermistor element 1 which is an Example, the diffusion condition of lead wire component (Fe, Ni, Cu) was confirmed by EPMA (electron beam microanalyzer) analysis. The thermistor element 10 of the conventional example was manufactured in the same manner as the thermistor element 1 of the present example except that the intermediate layer 4 was not formed.
この測定では、従来例について、サーミスタ素体の上面の中心Ｃ０と、該中心Ｃ０から３０μｍ離れた箇所Ｃ１と、５０μｍ離れた箇所Ｃ２とについて、サーミスタ素体２表面から深さ方向における拡散状況を測定した。また、本発明の実施例については、サーミスタ素体２の上面の中心Ｃ０におけるサーミスタ素体２表面から深さ方向における拡散状況を測定した。これらの結果を図５に示す。 In this measurement, the diffusion state in the depth direction from the surface of the thermistor body 2 is measured for the center C0 on the upper surface of the thermistor body, the location C1 30 μm away from the center C0, and the location C2 50 μm away from the center C0. It was measured. Moreover, about the Example of this invention, the diffusion condition in the depth direction from the thermistor body 2 surface in center C0 of the upper surface of the thermistor body 2 was measured. These results are shown in FIG.
これらの結果から、中間層４なしの従来例においては、リード線５からの金属元素の拡散が、電極膜３が接触している中央の領域Ｃ０で顕著になっており、接触中心Ｃ０から３０μｍ離れた箇所Ｃ１では拡散量の減少が顕著になることがわかる。さらに、５０μｍ離れた箇所Ｃ２ではほとんど拡散が生じていない。直径φ：０．２ｍｍのリード線を用いた場合、サーミスタ素体とリード線との距離は、サーミスタ素体との接触中心Ｃ０から３０μｍ離れた箇所Ｃ１では４．６μｍ、５０μｍ離れた箇所Ｃ２では１３．４μｍである。つまり、接触中心から離れるということは、サーミスタ素体とリード線との距離を離すことになり、リード線の物質がサーミスタ素体まで到達し難くなる。この関係は、リード線径によらず、サーミスタ素体とリード線との拡散距離を離すことが有効であることを意味している。さらに、リード線とサーミスタ素体との間に、拡散特性が低い材料を挿入することにより、安定的に拡散を抑制することが可能になる。 From these results, in the conventional example without the intermediate layer 4, the diffusion of the metal element from the lead wire 5 becomes remarkable in the central region C0 where the electrode film 3 is in contact, and 30 μm from the contact center C0. It can be seen that the amount of diffusion is significantly reduced at the distant location C1. Furthermore, almost no diffusion occurs at the location C2 separated by 50 μm. When a lead wire having a diameter φ of 0.2 mm is used, the distance between the thermistor body and the lead wire is 4.6 μm at a location C1 30 μm away from the contact center C0 with the thermistor body, and at a location C2 50 μm apart. 13.4 μm. In other words, leaving the contact center means that the thermistor element and the lead wire are separated from each other, and the lead wire substance is difficult to reach the thermistor element. This relationship means that it is effective to increase the diffusion distance between the thermistor body and the lead wire regardless of the lead wire diameter. Further, by inserting a material having low diffusion characteristics between the lead wire and the thermistor body, diffusion can be stably suppressed.
これに対して本発明の実施例のように厚さ５μｍのＡｇ層を中間層４として挿入した場合、中心Ｃ０の接触部分近傍においてリード線構成成分のサーミスタ素体２内部への拡散を大幅に低減して防止することができている。また、電極膜３表面の中間層４以外の部分は、下地電極Ｐｔと固着用導電性電極Ａｕとで合金化しており、この部分の接合は十分強固であり、この間の電気的接合も問題ない。 On the other hand, when an Ag layer having a thickness of 5 μm is inserted as the intermediate layer 4 as in the embodiment of the present invention, the diffusion of the lead wire component into the thermistor body 2 in the vicinity of the contact portion of the center C0 is greatly increased. It can be reduced and prevented. Further, the portion other than the intermediate layer 4 on the surface of the electrode film 3 is alloyed with the base electrode Pt and the fixing conductive electrode Au, and the bonding of this portion is sufficiently strong, and there is no problem with the electric bonding therebetween. .
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態及び上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、本実施形態ではサーミスタ素体がチップ状又はフレーク状であるが、他の形態であっても構わない。例えば、サーミスタ素体が薄膜サーミスタであり、一対の電極膜が互いに薄膜サーミスタの表面に離間して設けられているものでもよい。 For example, in the present embodiment, the thermistor body is chip-shaped or flake-shaped, but may be in other forms. For example, the thermistor body may be a thin film thermistor, and a pair of electrode films may be provided apart from each other on the surface of the thin film thermistor.
１，１０…サーミスタ素子、２…サーミスタ素体、３…電極膜、４…中間層、５…リード線、６…固着用導電性接着剤、７…モールド材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10 ... Thermistor element, 2 ... Thermistor body, 3 ... Electrode film, 4 ... Intermediate layer, 5 ... Lead wire, 6 ... Conductive adhesive for fixation, 7 ... Mold material
Claims (3)
該サーミスタ素体の表面に形成された一対の電極膜と、
一対の前記電極膜の表面に部分的に形成された一対の中間層と、
一対の前記中間層の表面に設置された一対のリード線と、
前記中間層の表面に設置された前記リード線の部分を覆うと共に前記電極膜の表面まで達して前記リード線を固定する固着用導電性接着剤とを備え、
前記中間層が、前記リード線に含まれる金属元素の内部への拡散特性が前記電極膜よりも低い材料で形成され、
前記リード線が、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕを含む材質からなり、
前記中間層が、Ａｇを主成分とする物質からなることを特徴とするサーミスタ素子。 The thermistor body,
A pair of electrode films formed on the surface of the thermistor body;
A pair of intermediate layers partially formed on the surfaces of the pair of electrode films;
A pair of lead wires installed on the surface of the pair of intermediate layers;
A conductive adhesive for fixing that covers the portion of the lead wire installed on the surface of the intermediate layer and reaches the surface of the electrode film to fix the lead wire;
The intermediate layer is formed of a material whose diffusion characteristics into the metal element contained in the lead wire are lower than that of the electrode film ,
The lead wire is made of a material containing Fe, Ni, Cu,
The thermistor element , wherein the intermediate layer is made of a substance mainly composed of Ag .
前記中間層の厚さが、４．６μｍ以上であることを特徴とするサーミスタ素子。 The thermistor element according to claim 1,
The thermistor element, wherein the intermediate layer has a thickness of 4.6 μm or more.
前記サーミスタ素体が、ペロブスカイト型酸化物を含有する金属酸化物焼結体であることを特徴とするサーミスタ素子。 The thermistor element according to claim 1 or 2 ,
The thermistor element is a metal oxide sintered body containing a perovskite oxide.
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