CN105181166A - 温度传感器元件 - Google Patents

温度传感器元件 Download PDF

Info

Publication number
CN105181166A
CN105181166A CN201510194991.6A CN201510194991A CN105181166A CN 105181166 A CN105181166 A CN 105181166A CN 201510194991 A CN201510194991 A CN 201510194991A CN 105181166 A CN105181166 A CN 105181166A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature sensor
wire
electrode
layer
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510194991.6A
Other languages
English (en)
Inventor
孙在千
李忠国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lattron Co Ltd
Original Assignee
Lattron Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lattron Co Ltd filed Critical Lattron Co Ltd
Publication of CN105181166A publication Critical patent/CN105181166A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring 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
    • G01K7/22Measuring 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring 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
    • G01K7/18Measuring 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 linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C1/00Details
    • H01C1/14Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors
    • H01C1/1413Terminals or electrodes formed on resistive elements having negative temperature coefficient
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/04Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
    • H01C7/042Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient mainly consisting of inorganic non-metallic substances
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/04Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
    • H01C7/042Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient mainly consisting of inorganic non-metallic substances
    • H01C7/043Oxides or oxidic compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种温度传感器元件,所述温度传感器元件,包括:温度传感器部和保护部,所述温度传感器部包括:温度传感器用陶瓷部、第一电极、第二电极、第一媒介电极、第二媒介电极、第一导线以及第二导线,其中,所述第一导线和所述第二导线包括各由不同物质构成的导线中心部和作为涂布层的第二层。此时,相比通过电极和媒介电极连接的导线的整体用铂类金属物质形成的情况,取而代之用比铂类金属物质低廉的导电性物质形成导线中心部并在导线中心部上形成用于防止在高温中产生氧化膜的第二层,从而降低导线的制造费用。

Description

温度传感器元件
技术领域
本发明涉及一种温度传感器元件。
背景技术
温度传感器元件是根据空气或水等流体或墙面等的温度改变电阻值,以输出对应于规定电阻值的电流等电信号的元件。
作为所述温度传感器元件的一种,有具有负温度系数(NTC,negativetemperaturecoefficient)特性的热敏电阻(thermistor)。
下面,通过图1表示现有技术的CIG(chip-inglass)形式的温度传感器元件的结构。
如图1所示,现有技术的温度传感器元件,包括:温度传感器用陶瓷部10;第一电极21和第二电极22,其分别位于温度传感器用陶瓷部10的上部面和下部面;第一导线31和第二导线(leadline)32,其分别连接于第一电极21和第二电极22;以及玻璃质保护部40,其围绕温度传感器用陶瓷部10、第一电极21和第二电极22及第一导线31和第二导线32。
此时,温度传感器用陶瓷部10烧结半导体陶瓷材料制作而成,根据检测到的温度改变电阻值。
第一电极21和第二电极22主要由银(Ag)、金(Au)、银-钯合金(AgPd)、铂(Pt)类物质等具有良好的导电特性的导电性物质构成,形成与温度传感器用陶瓷部10的欧姆接触(ohmiccontact)以提高温度传感器用陶瓷部10和第一导线31及第二导线32的电接触性。
第一导线31和第二导线32分别连接于第一电极21和第二电极22,用作从外部将相应大小的电信号输入至第一电极21和第二电极22,或输出来自第一电极21和第二电极22的电信号的端子。
所述导线31、32同样为与第一电极21和第二电极22的电连接而由导电性物质构成,可使用镍(Ni)、铜(Cu)、铁-镍(Fe-Ni)、镍-铜(Ni-Cu)合金类物质。在现有技术的温度传感器元件中主要使用称为杜美丝(dumet)的材料,具体而言是在铁-镍合金上涂布铜并在表面涂布有硼砂的线。
玻璃质保护部40由透明且具有绝缘性的玻璃构成,用于保护温度传感器用陶瓷部10并固定附着于温度传感器用陶瓷部10的第一导线31和第二导线32的位置。
当使用温度传感器元件测量温度时,因第一导线31和第二导线32薄弱的抗氧化性,可测量的最高温度约为500℃左右。
因此,用如图1所示的温度传感器元件无法测量500℃以上的高温,如1000℃的高温。
为制作可在500℃以上的测量温度使用的温度传感器元件,需经过高温的热处理工艺,因此,需用可在高温也能防止导线31、32表面的氧化现象的抗氧化性好的物质制造第一导线31和第二导线32,而这种物质有铂或铂类合金等金属物质。
但是,因铂类金属物质价格昂贵,若用铂类金属物质制造第一导线31和第二导线32时,温度传感器元件的制造费用大幅上升。
发明内容
(一)要解决的技术问题
因此,本发明所要解决的技术问题是降低可在500℃以上的温度中使用的高温用温度传感器元件的制造费用。
(二)技术方案
根据本发明的一个特征的温度传感器元件,包括:温度传感器部;保护部,其围绕所述温度传感器部,所述温度传感器部包括:温度传感器用陶瓷部;第一电极,其位于所述温度传感器用陶瓷部的第一面;第二电极,其位于所述第一面的相反面的所述温度传感器用陶瓷部的第二面;第一媒介电极,其连接于所述第一电极;第二媒介电极,其连接于所述第二电极;第一导线,其通过所述第一媒介电极与所述第一电极连接;及第二导线,其通过所述第二媒介电极与所述第二电极连接,其中,所述第一导线和所述第二导线分别包括由不同物质构成的导线中心部和作为涂布层的第二层。
所述导线中心部由镍、钛、钽、钼、铌、钨、铬镍铁合金、镍-铬合金、铁-铬合金、镍-铁合金、铁-镍-钴合金、镍-钼-铬-钨合金或镍-铬-铁合金构成。
作为涂布层的所述第二层由包括铂、钯、铂-钯合金、铂-铱合金、铂-铑合金在内的铂类金属物质或陶瓷构成。
当所述第二层由所述铂类金属物质构成时,所述第二层可具备0.5μm~15μm的厚度。
当所述第二层由所述陶瓷构成时,所述第二层可具备5μm~30μm的厚度。
在所述导线中心部和所述第二层之间可形成第三层,以提高两种物质的粘接力。
所述保护部可由玻璃化温度(Tg)为500℃以上的高温型玻璃构成。例如,SiO2和Al2O3乃至CaO、SrO、BaO构成主要成分,且含有SnO2的高温型玻璃的玻璃化温度为740℃左右,可在1100℃以下的温度进行封接。
所述保护部还可由具有玻璃陶瓷特性的成分构成。所述具有玻璃陶瓷特性的玻璃,在封接时可在例如1000℃以下的比较低的温度下进行封接,但在封接后对其进行结晶化处理,从而在结晶化之后保护层的物理机械特性趋于稳定,由此使使用温度扩大到800℃以上。即,可用于检测封接或结晶化温度以下的最高温度区域的温度。
优选地,所述保护部具有650℃至1250℃的封接温度。若封接温度达到1100℃以上时,为充分防止被涂布的导线中心部的氧化,需将封接氛围形成为非空气的惰性或还原性氛围。
所述温度传感器元件可检测最高1000℃的温度。
所述保护部还可由玻璃化温度为500℃以上的具有玻璃陶瓷特性的成分构成。这种具有玻璃陶瓷特性的玻璃,在封接时可在例如1100℃以下的比较低的温度下进行封接,但在封接后对其进行结晶化处理,从而在结晶化之后保护层的物理机械特性趋于稳定,由此使使用温度扩大到800℃以上。即,可检测高于初期玻璃化温度,且为封接温度或重结晶化温度以下的最高温度范围的温度。
(三)有益效果
根据所述特性,相比与电极连接的导线的整体用铂类金属物质形成,取而代之用比铂类金属物质低廉的导电性物质形成导线中心部,并在导线中心部之上形成用于防止在高温中产生氧化膜的如铂类金属等第二层(即,耐热性金属涂层或陶瓷涂层),从而降低导线的制造费用。
在此,在导线中心部和耐热性金属涂层之间还可以使用增加结合力的第三层的材质。
因此,与所有导线都使用铂类金属等材质的情况相比,可降低温度传感器元件的制造费用。
附图说明
图1是表示现有的温度传感器元件的侧视图;
图2是表示本发明一个实施例的温度传感器的立体图;
图3是表示沿Ⅲ-Ⅲ线切割图2所示的温度传感器元件的剖视图;
图4a至图4f是依次表示本发明一个实施例的温度传感器元件的制造方法的图。
具体实施方式
下面,结合附图对本发明的实施例进行详细说明,以帮助本领域技术人员更好地理解本发明。本发明可通过各种不同的形式实现,不限于此说明的实施例。为了更明确地说明本发明,省略与说明无关的内容,而且,在整个说明书中的类似的结构使用了类似的附图标记。
为了更明确地表明各层及区域,附图中放大表示了厚度。当描述层、膜、区域、板等部分位于其他部分“之上”时,这不仅包括直接位于“之上”的情况,而且,还包括其中间具备其他部分的情况。与此相反,当描述某个部分直接在“之上”时,意味着中间没有其他部分。
当提及一个组成构件“连接”或“接入”另一个组成构件是指直接连接或接入另一个组成构件或通过其他组成构件连接或接入。与此相反,一个组成构件与另一个组成构件“直接连接”或“直接接入”是指中间不存在其他组成构件。
下面,结合附图对本发明的一个实施例的温度传感器元件及其制造方法进行说明。
首先,结合图2及图3对本发明的一个实施例的温度传感器元件进行详细说明。
如图2及图3所示的本发明的一个实施例的温度传感器元件,包括:温度传感器用陶瓷部110;第一电极121,其位于温度传感器用陶瓷部110的上部面(例如,第一面);第二电极122,其位于温度传感器用陶瓷部110的下部面(例如,第二面);第一导线131,其与第一电极121连接;第二导线132,其与第二电极122连接;媒介电极311a(第一媒介电极),其位于第一导线131和第一电极121之间并连接第一电极121和第一导线131;媒介电极311a(第二媒介电极),其位于第二导线132和第二电极122之间并连接第二电极122和第二导线132;及保护部140,其围绕具备温度传感器用陶瓷部110、第一电极121和第二电极122、第一导线131和第二导线132及媒介电极311a的温度传感器部100。
温度传感器用陶瓷部110具有长方体形状或正方体形状,并由半导体陶瓷材料构成。
构成温度传感器用陶瓷部110的材料的一个例子,可以是包括尖晶石(spinel)类的NiO、Cr2O3、Mn3O4、Al2O3、Fe2O3、Co2O3,或钙钛矿(perovskite)类的Y2O3、La2O3及其他成分CaO、Yb2O3、Lu2O3、SiO2、TiO2、SrO等,具有代表性的是由包括Y2O3(85±10%)、Cr2O3(6±6%)、Mn3O4(6±6%)、CaCO3(3±3%)及其他微量成分的组合构成的钙钛矿类,但并非限定于此。
作为一个例子,本例的高温温度传感器用陶瓷部110不仅可检测低于500℃的低温范围,还可检测500℃~1100℃的高温范围,但并非限定于此。
第一电极121直接位于温度传感器用陶瓷部110的上部面,第二电极122直接位于在上部面的相反面并与上部面相对的温度传感器用陶瓷部110的下部面。
所述第一电极121和第二电极122由相同材料构成,由铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)等导电性物质构成。
所述第一电极121和第二电极122与温度传感器用陶瓷部110形成欧姆接触。
第一导线131与第一电极121直接连接,第二导线132与第二电极122直接连接。
第一导线131与第一电极121的连接及第二导线132与第二电极122的连接分别通过作为接合部的媒介电极311a完成。
所述媒介电极311a由铂、钯、金浆料等导电性浆料构成。
第一导线131与第二导线132之间的间隔取决于温度传感器用陶瓷部110的厚度和第一电极121及第二电极122的厚度。
所述第一导线131和第二导线132以相同的形状构成,可以形成为沿相应方向延伸的圆筒形或六面体等各种形状的条状(bar),但并非限定于此。
所述第一导线131和第二导线132的直径和长度取决于温度传感器用陶瓷部110的大小。
如图3所示,所述第一导线131和第二导线132分别包括导线中心部311、321、涂布导线中心部311、321的第二层312、322,且可根据情况包括位于导线中心部311、321和第二层312、322之间的第三层313、323。
此时,导线中心部311、321和第二层312、322由不同的物质构成,第二层312、322通过电镀法、包覆法(clademethod)或涂布法(coatingmethod)电镀或涂布于导线中心部311、321之上。
导线中心部311、321由金属等导电性物质构成,优选地,由铂、钯或铂类合金等与铂类金属物质的密闭性好且热膨胀系数与保护部140相同或类似的导电性物质构成。
第二层312、322由在1000℃以上不发生表面氧化的抗氧化性好的铂等金属物质或非金属物质构成。
另外,第二层312、322具有5gf~20gf的抗挠刚度(flexuralrigidity)。因所述第二层312、322的抗挠刚度,容易且很好的实施第一导线131和第二导线132的弯曲动作,从而在防止第一导线131和第二导线132断裂的情况下,容易实施温度传感器元件的安装。
此时,优选地,构成导线中心部311、321的物质的膨胀系数与构成第二层312、322的铂类金属物质相同或类似,而且,构成第二层312、322的铂类金属物质的抗氧化性很好。
例如,各导线131、132的导线中心部311、321可由镍(Ni)或镍合金[例如,镍(Ni)和铬(Cr)的合金(NiCr合金)、镍和铁(Fe)的合金(NiFe合金)、镍和钴(Co)的合金(NiCo合金)、铁和铬(Cr)的合金(FeCr合金)、镍-钴-铁-铬合金(NiCoFeCr合金)等]、钛(Ti)或钛合金、钽(Ta)或钽合金、钼(Mo)或钼合金、铌(Nb)或铌合金或钨(W)或钨合金、铬镍铁合金等构成。
另外,作为涂层的第二层312、322可由例如铂、钯、铂-钯合金、铂-铱合金、铂-铑合金等铂类金属物质或陶瓷(ceramic)构成。
第三层313、323补偿导线中心部311、321和第二层312、322的热膨胀系数差,并通过防止导线中心部311、321和第二层312、322之间的分离提高结合力,容易形成两层的形状,从而阻断氧气的渗透。另外,第三层313、323在导线中心部311、321与第二层312、322之间提高两种物质的粘接力。
为了不对热膨胀系数等整个构成材料产生影响,所述第三层313、323由具有0.01μm~2μm的厚度,且包含钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)、钽(Ta)等一种以上成分的材质构成,但并非限定于此。
但是,在替代性方案中,所述第三层313、323可被省略掉。
第一导线131和第二导线132的直径D11可以为0.05mm~0.5mm,在以电镀法形成第二层312、322时,第二层312、322的厚度(即,电镀厚度)可以为0.5μm~5μm,而以陶瓷涂布方法形成时,第二层312、322的厚度(即,涂布厚度)可以为数μm至数十μm(例如,5μm至30μm)。
第一导线131和第二导线132的直径D11可以为0.05mm~0.5mm,在以包覆法形成第二层312、322时,第二层312、322的厚度(即,包覆厚度)可以为0.5μm~15μm。
当第二层312、322的厚度为2μm~15μm时,因可稳定抑制氧化膜的形成,从而不对该导线131、132的电阻特性产生负面影响。
与此相反,当第二层312、322的厚度为2μm以下时,氧气穿透第二层312、322渗透到导线中心部311、321的表面形成氧化膜,当第二层312、322的厚度大于15μm时,因与导线中心部311、321的热膨胀系数的差异产生内部应力,从而导致第二层312、322的龟裂。
如上所述,相比第一导线131和第二导线132分别由铂类金属物质构成的情况,取而代之,具备由与铂类金属物质相比价格低廉的金属物质形成的导线中心部311、321和在导线中心部311、321上用可在高温下抑制导线中心部311、321产生氧化膜的物质电镀或涂布导线中心部311、321所形成的第二层312、322的多层结构。
因此,与第一导线131和第二导线132都用铂类金属物质形成的情况相比,大幅降低导线131、132的制造费用,而且,通过第二层312、322,即使在高温下也能够抑制在第一导线131和第二导线132上产生氧化膜,从而不会发生因所述导线131、132的电阻的增加所导致的信号传导度降低的问题。
保护部140可由铅玻璃(leadglass)、硼硅酸玻璃(borosilicateglass)、钠钙硅玻璃(sodalimesilicateglass)或钠钾钡硅酸盐玻璃(sodiumpotassiumbariumsilicateglass)等玻璃构成,或可由玻璃化温度(Tg)为550℃以上的高温型玻璃构成。在所述高温型玻璃中,代表性的有NEG的NLT-600或以SiO2、CaO、SrO、BaO、Al2O3及SnO2作为主要成分的Asahi的R273等。
保护部140还可以由具有玻璃陶瓷特性的成分构成。此时,保护部140在封接时可在例如1100℃以下的比较低的温度下进行封接,但在封接后对其进行结晶化处理,从而在结晶化之后保护部140的物理机械特性趋于稳定,由此使使用温度扩大到800℃以上。如上所述,保护部140可根据温度传感器元件的不同用途使用不同系列的玻璃。
如上所述,所述保护部140围绕温度传感器部100,从而从外部冲击或外部环境中保护温度传感器部100。
此时,保护部140完全围绕温度传感器用陶瓷部110和第一电极121及第二电极122,但通过媒介电极311a附着于第一电极121和第二电极122的第一导线131和第二导线132各围绕一部分。
保护部140与自身所围绕的温度传感器部100相接,因此,保护部140的外部面和温度传感器部100之间被保护部140填充。
因此,如图2所示,第一导线131和第二导线132只围绕位于第一电极121和第二电极122之上的部分和与温度传感器用陶瓷部110相接的部分,而第一导线131和第二导线132的其余部分不被保护部140围绕,而向保护部140的外部露出。因此,向外部露出的第一导线131和第二导线132的部分可用作与所需装置的相应位置通过锡焊等连接的端子。
如上所述,被保护部140围绕的温度传感器部100以与保护部140相接的状态被围绕,因此,位于保护部140内部的温度传感器部100可无晃动地、稳定地固定于固定位置。
另外,保护部140的平均厚度为0.1mm~0.6mm,但并非限定于此。
在本例中,保护部140的封接温度(sealingtemperature)可以为600℃~1250℃。若封接温度达到1100℃以上,为充分防止被涂布的导线中心部发生氧化,需将封接氛围形成为非空气的惰性或还原性氛围。
如上所述,温度传感器部100内置于由玻璃构成的保护部140内,从而被保护起来,而且,如已说明的那样,温度传感器用陶瓷部110是最高测量温度为1000℃的高温用元件,因此,本例的温度传感器元件具有CIG(chipinglass)形式,且是1000℃级的高温用温度传感器元件。
本例的高温用温度传感器元件可具有随检测温度的增加电阻值降低的负温度系数特性,但并非限定于此。
如上所述,因检测温度并通过第一导线131和第二导线132输出相应状态的电信号的温度传感器部100被具有高温,例如1150℃以上的封接温度的保护部140保护起来,因此,这样制造出来的温度传感器用陶瓷元件可稳定地检测最高为1000℃的高温。
接着,结合图4a至图4f对本发明的一个实施例的温度传感器元件的制造方法进行详细说明。
首先,如图4a所示,在温度传感器用陶瓷部110的上部面和下部面上,分别通过丝网印刷法(screenprinting)印刷铂浆料(Ptpaste)等导电性浆料之后进行热处理,从而直接在温度传感器用陶瓷部110的上部面和下部面上直接形成第一电极121及第二电极122。
此时,作为一个例子,温度传感器用陶瓷部110的大小可以具有0.57mm的宽度(W)、0.57mm的长度(l)及0.3mm的厚度(t)。
用于形成第一电极121和第二电极122的热处理温度可以为1000℃至1400℃,热处理时间为1分钟至30分钟,但并非限定于此。
接着,如图4b所示,在由镍(Ni)或镍合金[例如,镍(Ni)和铬(Cr)的合金(NiCr合金)、镍和铁(Fe)的合金(NiFe合金)、镍和钴(Co)的合金(NiCo合金)、镍-钴-铁-铬合金(NiCoFeCr合金)等]、铁和铬(Cr)的合金(FeCr合金)、钛(Ti)或钛合金、钽(Ta)或钽合金、钼(Mo)或钼合金、铌(Nb)或铌合金、或钨(W)或钨合金构成的金属线上实施电镀、包覆或陶瓷涂布,以形成由导线中心部311、321及第二层312、322构成的第一导线131和第二导线132。
此时,可追加形成用于提高导线中心部311、321及第二层312、322之间的粘接力的第三层。
以下为通过电镀法在导线中心部311、321形成第二层312、322的方法的一个例子。
即,利用硅烷偶联剂(silanecouplingagent)对金属线进行预处理之后,以60℃至120℃加热干燥10分钟至60分钟,在含有铂离子的液体中浸渍经过表面预处理的金属线。
接着,利用脱离子水水洗金属线之后干燥,进行金属线的活化处理。
接着,将经过活化处理的金属线浸渍于铂电镀液中形成0.5μm至5μm厚度的铂电镀层,以在金属线上,即在导线中心部311、321上形成第二层312、322,以此完成第一导线131和第二导线132的制作。
此时,为提高导线中心部311、321和第二层312、322的粘连性和电镀层的厚度均匀性,可在形成作为铂电镀层的第二层312、322时实施硫酸浴。
实施硫酸浴的铂电镀溶液条件的一个例子如下表1所示。
【表1】
接着,如图4c所示,将由导线中心部311、321和第二层312、322构成的第一导线131和第二导线132的各一侧端部浸泡于盛有含有导电性物质(例如,铂)的导电性浆料(例如,铂浆料)400的容器内,以涂布粘附导电性浆料400。
接着,将粘附有导电性浆料400的第一导线131和第二导线132分别位于第一电极121和第二电极122上之后,向涂布有导电性浆料400的第一导线131和第二导线132的端部加热(例如,在1150℃下加热10分钟),以将第一导线131和第二导线132分别接合于第一电极121和第二电极122形成媒介电极311a。
因此,第一导线131和第二导线132分别与第一电极121和第二电极122电性及物理性连接。
从而制作完成具备温度传感器用陶瓷部110、第一电极121和第二电极122、第一导线131和第二导线132及作为接合部的媒介电极311a的温度传感器部100。
接着,如图4e所示,向温度传感器部100插入保护管141。
保护管141为中空且相对的两面S11、S12也呈开放状,从而具有在中间部分形成贯通口的圆柱形状。
所述保护管141,代表性的有NEG的NLT-600或以SiO2、CaO、SrO、BaO、Al2O3及SnO2作为主要成分的Asahi的R273,或可由铅玻璃、硼硅酸玻璃、钠钙硅玻璃或钠钾钡硅酸盐玻璃等玻璃构成,但并非限定于此。
如上所述,温度传感器部100需插入保护管141的中空的空间内,因此,保护管141的内部直径φ11可大于温度传感器部100的最大厚度TM1,而保护管141的长度L1可小于温度传感器部100的最大长度LM1。
保护管141的平均厚度取决于所使用的保护管141的种类、材质及温度传感器部100的大小及温度传感器元件的用途中的至少一项。其一例为,保护管141的平均厚度可以为0.1mm~0.6mm。
另外,保护管141通过开放的一面(例如,S12)向外部露出第一导线131和第二导线132的一部分。
接着,如图4f所示,在带式炉(belt-typefurnace)对罩有保护管141的温度传感器部100进行热处理之后冷却,以用保护管141密封温度传感器部100。
此时,如上所述,第一导线131的一部分和第二导线132的一部分向保护管141外部露出,因此,即使用保护管141进行密封,第一导线131的一部分和第二导线132的一部分向保护管141的外部露出。
此时,热处理温度是用于将固体的保护管141变更为低粘度(104dPa·s)状态的温度,该温度为用于降低保护管141的粘度以用保护管141完全密封温度传感器部100的封接温度。所述保护管141的封接温度为比玻璃化温度高200℃至500℃的温度,进行封接的热处理时间根据封接温度有所不同,例如三分钟至五分钟,但并非限定于此。
例如,R273材质的保护管141可在玻璃化温度(Tg)为737℃,封接温度为比保护管141的玻璃化温度约高300℃的1000~1100℃下进行密封。进行封接的热处理时间根据封接温度有所不同,例如三分钟至五分钟,但并非限定于此。
通过所述热处理过程保护管141变成与液态类似的状态,因此,保护管141和温度传感器部100之间的空间K1被保护管141的玻璃质填满,而被保护管141围绕的温度传感器部100被埋入保护管141内,而且,相对的开放的保护管141的两面S11、S12也将被堵住。
因此,被埋入保护部140内的温度传感器部100的位置被保护部140稳定地固定住。
此时,因第一导线131及第二导线132的导线中心部311、321的热膨胀系数与保护部140的热膨胀系数相同或类似,因此,为进行密封而对保护管141进行热处理时,不会发生因热膨胀系数差异导致的对保护部140的损伤,从而降低温度传感器元件的不良率。
通过对所述保护管141的密封处理,完成对温度传感器部100被保护部140密闭的CIG型温度传感器元件的制作(请参考图2及图3)。
完成密封处理之后的保护管141的外观可以是球(sphere)形状或椭球(ellipticalsphere)形状,但并非限定于此。
下面,将参考表2了解按照本例制成的温度传感器元件的电阻值。
在表2中,用于比较例的多个样品(样品1至样品10)在0.57mm(w)×0.57mm(l)×0.3mm(t)大小的温度传感器用陶瓷部110的上部面和下部面,通过在900℃~1150℃下进行20分钟的热处理形成由铂(Pt)构成的第一电极121和第二电极122,在第一电极121和第二电极122上通过热焊接接合只由铂构成的导线(直径长度:10mm)131、132之后,将硅石作为最大成分的保护管(外径×内径×长度5mm)套在温度传感器部100并在900℃~1150℃的封接温度下对保护管进行4分30秒的热处理之后冷却,由此对温度传感器部100实施密封处理。
与此相反,与比较例不同,实施例1的多个样品(样品1至样品10)将具备由镍铬合金(NiCr77:23)构成的导线中心部和在导线中心部之上由铂电镀而成的第二层的第一导线和第二导线,接合于第一电极121和第二电极122之上,除此之外,与比较例相同。
表2利用根据比较例和实施例1的温度传感器元件(样品1至样品10)在25℃下测量温度传感器的电阻值之后进行记载。
【表2】
如表2所示,与第一导线和第二导线都只由铂构成的比较例相比,实施例1的电阻增加率为2.04%,因此,即使第一导线和第二导线不使用纯铂,电阻增加率也小于5%,从而可起到稳定导线的作用。
另外,实施例1的温度传感器的样品(样品1至样品10)之间的平均常温电阻偏差也只有很小的-1.8%~1.44%,从而可知导线和温度传感器用陶瓷元件之间的接合焊接及密封处理时所施加的1000℃的温度下,第二层也不会变性,保持非常稳定的状态。
下面,利用表3了解在导线中心部上通过陶瓷涂布法形成第二层时的温度传感器元件的电阻值。
比较例的样品(样品1至样品10)为以与表2所示的比较例相同的方法制成的温度传感器元件,而与实施例1的样品相比,实施例2的样品(样品1至样品10)的温度传感器元件的导线中心部由镍(Ni)构成,而第二层通过陶瓷涂布法形成于导线中心部,除此之外,与实施例1相同。
表3也是在25℃下测量并记载温度传感器元件的电阻值。
【表3】
如表3所示,与第一导线和第二导线都只由铂构成的比较例相比,实施例2的电阻增加率为4.6%,因此,即使第一导线和第二导线不使用纯铂,电阻增加率也小于5%,从而可起到稳定导线的作用。
另外,实施例1的温度传感器的样品(样品1至样品10)之间的平均常温电阻偏差也只有很小的-1.59%~1.13%,从而可知导线和温度传感器用陶瓷元件之间的接合焊接及密封处理时所施加的1000℃的温度下,第二层也不会变性,保持非常稳定的状态。
所述实施例仅用以说明本发明,本发明的保护范围并不限定于此,本领域的普通技术人员应当理解,在不脱离本发明的精神和保护范围内,可以对本发明进行修改、变形或者等同替换。

Claims (8)

1.一种温度传感器元件,包括:
温度传感器部,其包括:温度传感器用陶瓷部;第一电极,其位于所述温度传感器用陶瓷部的第一面;第二电极,其位于在所述第一面的相反面的所述温度传感器用陶瓷部的第二面;第一媒介电极,其连接于所述第一电极;第二媒介电极,其连接于所述第二电极;第一导线,其通过所述第一媒介电极与所述第一电极连接;第二导线,其通过所述第二媒介电极与所述第二电极连接,
保护部,围绕所述温度传感器部,
其中,所述第一导线和所述第二导线分别包括由不同物质构成的导线中心部和作为涂布层的第二层。
2.根据权利要求1所述的温度传感器元件,其特征在于:所述导线中心部由镍、钛、钽、钼、铌、钨、铬镍铁合金、镍-铬合金、铁-铬合金、镍-铁合金、铁-镍-钴合金、镍-钼-铬-钨合金或镍-铬-铁合金构成。
3.根据权利要求1所述的温度传感器元件,其特征在于:所述第二层由包括铂、钯、铂-钯合金、铂-铱合金、铂-铑合金在内的铂类金属物质或陶瓷构成。
4.根据权利要求3所述的温度传感器元件,其特征在于:当所述第二层由所述铂类金属物质构成时,所述第二层具有0.5μm~15μm的厚度。
5.根据权利要求3所述的温度传感器元件,其特征在于:当所述第二层由所述陶瓷构成时,所述第二层具有5μm~30μm的厚度。
6.根据权利要求3所述的温度传感器元件,其特征在于:在所述导线中心部和所述第二层之间形成第三层以提高两种物质的粘接力。
7.根据权利要求1所述的温度传感器元件,其特征在于:所述保护部具有650℃至1250℃的封接温度。
8.根据权利要求1所述的温度传感器元件,其特征在于:所述温度传感器元件检测最高1000℃的温度。
CN201510194991.6A 2014-04-25 2015-04-22 温度传感器元件 Pending CN105181166A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2014-0050326 2014-04-25
KR1020140050326A KR101646711B1 (ko) 2014-04-25 2014-04-25 온도 센서 소자 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105181166A true CN105181166A (zh) 2015-12-23

Family

ID=54334496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510194991.6A Pending CN105181166A (zh) 2014-04-25 2015-04-22 温度传感器元件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9829391B2 (zh)
KR (1) KR101646711B1 (zh)
CN (1) CN105181166A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109074923A (zh) * 2016-04-28 2018-12-21 埃普科斯股份有限公司 用于进行接通电流限制的电子器件和电子器件的应用
CN111087234A (zh) * 2019-12-27 2020-05-01 杭州电子科技大学 一种具有优异温度敏感特性微波介质陶瓷及其制备方法
CN111279169A (zh) * 2017-10-30 2020-06-12 世美特株式会社 温度传感器及包括温度传感器的装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6301753B2 (ja) * 2014-06-25 2018-03-28 日本特殊陶業株式会社 温度センサ
JP6821384B2 (ja) * 2016-10-17 2021-01-27 Koa株式会社 白金温度センサ素子
JP7002397B2 (ja) * 2018-04-12 2022-01-20 株式会社Soken 温度センサ
KR102170210B1 (ko) 2018-12-20 2020-10-28 세종공업 주식회사 백금 검지체 센서의 고온 환경 안정화 공정 방법
US11590576B2 (en) 2021-06-24 2023-02-28 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Method of forming a high temperature sensor
CN118715428A (zh) 2023-11-06 2024-09-27 株式会社芝浦电子 温度传感器元件及温度传感器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55166901A (en) * 1979-06-14 1980-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd High temperatureesensing element and method of manufacturing same
CN2209795Y (zh) * 1993-04-27 1995-10-11 山西矿业学院 矿用高精度陶瓷温度传感器
CN1749715A (zh) * 2005-09-29 2006-03-22 哈尔滨工业大学 复相陶瓷温度传感器及其制备方法
CN102095513A (zh) * 2011-01-27 2011-06-15 洛阳市西格马仪器制造有限公司 一种硼化物复合陶瓷温度传感器
CN102869966A (zh) * 2010-04-28 2013-01-09 株式会社电装 包括热敏元件的温度传感器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS527535B2 (zh) * 1972-05-02 1977-03-03
JPS57180101A (en) * 1981-04-30 1982-11-06 Hitachi Ltd High temperature thermistor
US5348397A (en) * 1993-03-29 1994-09-20 Ferrari R Keith Medical temperature sensing probe
US6498561B2 (en) * 2001-01-26 2002-12-24 Cornerstone Sensors, Inc. Thermistor and method of manufacture
JP2010261860A (ja) * 2009-05-08 2010-11-18 Shibaura Electronics Co Ltd 温度センサ及び温度センサシステム
JP5437304B2 (ja) * 2010-04-28 2014-03-12 株式会社デンソー 温度センサ素子及びその製造方法、温度センサ
US8523430B2 (en) * 2010-07-28 2013-09-03 Lattron Co. Ltd. Ultra thin temperature sensor device
KR20120069106A (ko) * 2010-12-20 2012-06-28 우진 일렉트로나이트(주) 잉고트 온도 측정용 소자
JP5498438B2 (ja) * 2011-05-26 2014-05-21 日本特殊陶業株式会社 温度センサ及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55166901A (en) * 1979-06-14 1980-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd High temperatureesensing element and method of manufacturing same
CN2209795Y (zh) * 1993-04-27 1995-10-11 山西矿业学院 矿用高精度陶瓷温度传感器
CN1749715A (zh) * 2005-09-29 2006-03-22 哈尔滨工业大学 复相陶瓷温度传感器及其制备方法
CN102869966A (zh) * 2010-04-28 2013-01-09 株式会社电装 包括热敏元件的温度传感器
CN102095513A (zh) * 2011-01-27 2011-06-15 洛阳市西格马仪器制造有限公司 一种硼化物复合陶瓷温度传感器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何利民: "《高温防护涂层技术》", 29 February 2012, 国防工业出版社 *
李爱军等: "《维修电工技能实训》", 31 July 2007, 北京理工大学出版社 *
李爱菊: "《现代工程材料成形与机械制造基础 下》", 31 January 2011, 高等教育出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109074923A (zh) * 2016-04-28 2018-12-21 埃普科斯股份有限公司 用于进行接通电流限制的电子器件和电子器件的应用
US11289244B2 (en) 2016-04-28 2022-03-29 Epcos Ag Electronic component for limiting the inrush current
CN111279169A (zh) * 2017-10-30 2020-06-12 世美特株式会社 温度传感器及包括温度传感器的装置
US11644368B2 (en) 2017-10-30 2023-05-09 Semitec Corporation Temperature sensor and device including temperature sensor
CN111087234A (zh) * 2019-12-27 2020-05-01 杭州电子科技大学 一种具有优异温度敏感特性微波介质陶瓷及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9829391B2 (en) 2017-11-28
US20150308903A1 (en) 2015-10-29
KR101646711B1 (ko) 2016-08-09
KR20150124078A (ko) 2015-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105181166A (zh) 温度传感器元件
TW535172B (en) Thermistor and method of manufacture
US10241094B2 (en) Micro heater, micro sensor and micro sensor manufacturing method
US8228160B2 (en) Sensor element and process for assembling a sensor element
JP5076200B2 (ja) センサ素子を備える電気コンポーネント、および電気コンポーネントの製造方法
JP5847517B2 (ja) 水素充填システム
US10861624B2 (en) Sensor element, sensor arrangement, and method for manufacturing a sensor element
CN102192792A (zh) 薄膜热敏电阻传感器
KR100734788B1 (ko) 부온도계수 써미스터 온도센서 및 그 제조방법
KR101646708B1 (ko) 온도 센서 소자 및 그 제조 방법
JP2022014344A (ja) 積層電極、電極付き歪抵抗膜および圧力センサ
US20230160759A1 (en) Sensor Arrangement and Method for Manufacturing a Sensor Arrangement
US6686828B2 (en) High-temperature detector and method of producing the same
JPH03268302A (ja) 抵抗体素子
JP5346867B2 (ja) サーミスタ素子及び温度センサ
JP5231919B2 (ja) 被覆線及び膜抵抗器
JPH10117063A (ja) 少なくとも一つの金属層を有する回路板の製造方法および回路板ならびにその使用方法
JP4356867B2 (ja) 温度センサ
JP2000340403A (ja) 温度センサおよびその製造方法
CN109540322B (zh) 一种表面贴装快速反应耐高温温度传感器
KR101578366B1 (ko) 온도 센서 소자 및 그 제조 방법
JP2001056257A (ja) 温度センサ素子及びその製造方法並びに温度センサ
KR101807283B1 (ko) 온도센서 소자 및 이의 제조방법
JP2004335793A (ja) 温度計
KR101848764B1 (ko) 초소형 온도센서 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151223

RJ01 Rejection of invention patent application after publication