DE102015204023A1

DE102015204023A1 - temperaturempfindliches Element und Temperatursensor

Info

Publication number: DE102015204023A1
Application number: DE102015204023.2A
Authority: DE
Inventors: Toshiya OYA; Seiji Oya
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2035-03-07
Also published as: US9766134B2; US20150253203A1; JP6404726B2; JP2015180861A; DE102015204023B4

Abstract

[Zielsetzung] Es sollen ein temperaturempfindliches Element und ein Temperatursensor vorgesehen werden, die die Gefahr einer Lösung der Ausgangsleitungen von Kontaktstellen reduzieren können. [Lösung] In einem temperaturempfindlichen Element 3 ist ein Deckglied 65, das ein Glas als eine Hauptkomponente enthält und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner ist als derjenige von Ausgangsleitungen 5, auf Kontaktstellen 59 vorgesehen, um wenigstens Teile der Ausgangsleitungen 5, die auf den Kontaktstellen 59 angeordnet sind, zu bedecken. Die Kontaktstellen 59 sind aus einem glasbasierten Material ausgebildet, das als Hauptkomponenten ein Metall und ein Glas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der kleiner als derjenige des Keramiksubstrats 51 ist, enthält, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktstellen 59 kleiner gesetzt ist als derjenige der Ausgangsleitungen. Wenn also das temperaturempfindliche Element 3 einer Temperaturänderung zwischen einer hohen Temperatur und einer gewöhnlichen Temperatur ausgesetzt wird, können Druckspannungen auf die Ausgangsleitungen 5 durch das Deckglied 65 und die Kontaktstellen 59 ausgeübt werden. Dadurch kann die Fixierungskraft zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Kontaktstellen 59 vergrößert werden. Weil die Gefahr einer Lösung der Ausgangsleitungen 5 von den Kontaktstellen 59 reduziert werden kann, kann eine Verschlechterung der Dauerhaftigkeit des temperaturempfindlichen Elements 3 unterdrückt werden.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein temperaturempfindliches Element, das für ein Abgassystem für zum Beispiel einen Verbrennungsmotor (wie etwa einen Automotor) verwendet wird, und einen Temperatursensor, der das temperaturempfindliche Element enthält.
[Stand der Technik]
Ein bekannter Temperatursensor, der für ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors (wie etwa eines Automotors) verwendet wird, ist ein Temperatursensor, der ein temperaturempfindliches Element mit einem Metallwiderstand (z. B. einen Platinwiderstand) enthält. Dieser Temperatursensor erfasst die Temperatur eines Messobjekts (z. B. eines zu messenden Gases), indem er eine Änderung in dem elektrischen Widerstand des Metallwiderstands aufgrund einer Änderung in der Temperatur nutzt (siehe das Patentdokument 1).
Ein bekanntes Beispiel für das oben beschriebene temperaturempfindliche Element ist in 12 gezeigt. In diesem temperaturempfindlichen Element sind mit einem Platinwiderstand P2 verbundene Pt-Dünnfilmanschlüsse P3 auf der Fläche eines Aluminiumoxidsubstrats P1 ausgebildet und sind aus einer Pt-Paste ausgebildete Dickfilmkontaktstellen P4 auf den Flächen der Dünnfilmanschlüsse P3 ausgebildet. Außerdem sind Ausgangsleitungen P5 aus Pt mit den Kontaktstellen P4 verbunden. Die Ausgangsleitungen P5 sind mit nicht gezeigten Metallkerndrähten verbunden, und die Kontaktstellen P4 und die Ausgangsleitungen P5 werden durch ein aus Glas ausgebildetes Deckglied P6 bedeckt.
[Dokument aus dem Stand der Technik]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Offengelegte japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. 2006-234632

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Problemstellung der Erfindung]
Das temperaturempfindliche Element gemäß der oben beschriebenen herkömmlichen Technik wird selten einer regelmäßigen Nutzung bei einer hohen Temperatur (zum Beispiel 850°C oder höher) unterworfen, sodass die Anforderungen für eine Temperaturschockbeständigkeit nicht streng sind. Deshalb hat sich bisher das Problem einer Lösung der Ausgangsleitungen P5 von den Kontaktstellen P4 nicht gestellt.
In den letzten Jahren wurde jedoch die Größe von Motoren reduziert, wodurch der Verwendungsbereich von Temperatursensoren zu einer höheren Temperatur verschoben wurde. Deshalb verbreitert sich der Temperaturänderungsbereich, wobei eine große Änderung der Wärmeausdehnung aufgrund einer großen Temperaturänderung dazu führen kann, dass sich die Ausgangsleitungen P5 von den Kontaktstellen P4 lösen.
Wenn die Ausgangsleitungen P5 von den Kontaktstellen P4 gelöst werden, wird die Leistung des Temperatursensors beeinträchtigt, sodass es wichtig ist, Maßnahmen zur Verhinderung einer derartigen Lösung zu treffen.
Die vorliegende Erfindung nimmt auf das oben geschilderte Problem Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, ein temperaturempfindliches Element und einen Temperatursensor anzugeben, die die Gefahr einer Lösung der Ausgangsleitungen von den Kontaktstellen reduzieren können.
[Problemlösung]

(1) Ein erster Modus der vorliegenden Erfindung ist ein temperaturempfindliches Element, das umfasst: eine Keramikbasis; eine Metallwiderstandsschicht, die auf der Keramikbasis ausgebildet ist; eine Kontaktstelle, die auf der Keramikbasis ausgebildet ist, wobei die Kontaktstelle eine elektrische Leitfähigkeit aufweist und elektrisch mit der Metallwiderstandsschicht verbunden ist; und eine Ausgangsleitung, die aus einem Metall ausgebildet ist und mit einer Fläche der Kontaktstelle verbunden ist. Das temperaturempfindliche Element ist dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein Deckglied umfasst, das auf der Kontaktstelle angeordnet ist, um wenigstens einen Teil der Ausgangsleitung zu bedecken, wobei dieser Teil auf der Kontaktstelle angeordnet ist, wobei das Deckglied ein Glas als eine Hauptkomponente enthält und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als derjenige der Ausgangsleitung ist; wobei die Kontaktstelle aus einem glasbasierten Material ausgebildet ist, das als Hauptkomponenten ein Metall und ein Glas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der kleiner als derjenige der Keramikbasis ist, enthält, und wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktstelle kleiner als derjenige der Ausgangsleitung ist.

In dem vorliegenden ersten Modus ist ein Deckglied, das ein Glas als eine Hauptkomponente enthält und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als derjenige der Ausgangsleitung ist, auf der Kontaktstelle ausgebildet, um wenigstens einen Teil der Ausgangsleitung zu bedecken, wobei dieser Teil auf der Kontaktstelle angeordnet ist, wobei die Kontaktstelle aus einem glasbasierten Material ausgebildet ist, das als Hauptkomponenten ein Metall und ein Glas (d. h. ein Glas, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige der Keramikbasis ist) aufweist, und wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktstelle kleiner vorgesehen ist als derjenige der Ausgangsleitung.
Also auch dann, wenn das temperaturempfindliche Element einer Temperaturänderung zwischen einer hohen Temperatur von zum Beispiel 850° oder höher und einer gewöhnlichen Temperatur ausgesetzt wird, kann eine Druckspannung auf die Ausgangsleitung durch das Deckglied und die Kontaktstelle ausgeübt werden. Daraus resultiert, dass die Fixierungskraft zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle vergrößert werden kann. Weil die Möglichkeit einer Lösung der Ausgangsleitung von der Kontaktstelle auf diese Weise reduziert werden kann, kann eine Verschlechterung der Dauerhaftigkeit des temperaturempfindlichen Elements unterdrückt werden.
Insbesondere ist unter der Hauptkomponente ein Material zu verstehen, das in einem Glied mit der größten Menge enthalten ist (d. h. ein Material, dessen relativer Gehalt (Volumenprozent) am größten ist).

(2) Ein zweiter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle einen Teil in einem direkten Kontakt mit der Keramikbasis aufweist.
Weil in dem zweiten Modus die Kontaktstelle einen Teil in einem direkten Kontakt mit der Keramikbasis aufweist, ist die Haftung zwischen der Kontaktstelle und der Keramikbasis hoch. Weil nämlich die Kontaktstelle fest an der Keramikbasis haftet, ist die Dauerhaftigkeit des temperaturempfindlichen Elements groß.
(3) Ein dritter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle das Glas in einer Menge von 5 Volumenprozent bis 80 Volumenprozent in Bezug auf die Gesamtmenge des Metalls und des Glases enthält.
Wenn das Verhältnis zwischen dem Metall und dem Glas (das Verhältnis der Glasmenge zu der Gesamtmenge des Metalls und des Glases als 100 Volumenprozent) in den Bereich des dritten Modus fällt, ist die Fixierungskraft zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle groß.
(4) Ein vierter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle das Glas in einer Menge von 10 Volumenprozent bis 50 Volumenprozent in Bezug auf die Gesamtmenge des Metalls und des Glases enthält.
Wenn das Verhältnis zwischen dem Metall und dem Glas in den Bereich des vierten Modus fällt, ist die Fixierungskraft zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle größer.
(5) Ein fünfter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle 0,2 × 10^–6/°C bis 4,0 × 10^–6/°C beträgt.
Wenn die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle in den Bereich des fünften Modus fällt, ist die Fixierungskraft zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle groß.
Insbesondere ist die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten ein Wert in einem Temperaturbereich, in dem das temperaturempfindliche Element verwendet wird (zum Beispiel in einem Temperaturbereich von 20 bis 300°C) (dies gilt auch für den Fall, dass kein Temperaturbereich vorgeschrieben ist).
(6) Ein sechster Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle 0,4 × 10^–6/°C bis 2,5 × 10^–6/°C beträgt.
Wenn die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle in den Bereich des sechsten Modus fällt, ist die Fixierungskraft zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle größer.
(7) Ein siebter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Glas der Kontaktstelle einen Erweichungspunkt von 900°C oder höher aufweist.
In dem siebten Modus liegt der Erweichungspunkt des Glases der Kontaktstelle bei 900°C oder höher. Deshalb kann das temperaturempfindliche Element bei einer hohen Temperatur von bis zu 900°C korrekt verwendet werden.
(8) Ein achter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Alkalimetallgehalt des Glases der Kontaktstelle bei 0,2 Massenprozent oder weniger liegt.
In dem achten Modus liegt der Alkalimetallgehalt des Glases der Kontaktstelle bei 0,2 Massenprozent oder weniger. Deshalb kann das Auftreten einer Migration unterdrückt werden.
Insbesondere ist der Alkalimetallgehalt ein Wert des zu einem Oxid reduzierten Alkalimetalls.
(9) Ein neunter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenschicht, die ein Metall und ein Glas enthält, zwischen wenigstens einem Teil der Kontaktstelle und der Keramikbasis vorgesehen ist, wobei der Anteil des Metalls in der Kontaktstelle größer ist als der Anteil des Metalls in der Zwischenschicht.
In dem neunten Modus ist der Anteil des Metalls (z. B. Pt) in der Kontaktstelle größer als der Anteil des Metalls (z. B. Pt) in der Zwischenschicht (wenn also die Kontaktstelle und die Zwischenschicht aus zum Beispiel einem Metall und einem Glas ausgebildet sind, ist der Anteil des Glases in der Kontaktstelle kleiner als der Anteil des Glases in der Zwischenschicht). Deshalb kann ein ausreichender Grad an elektrischer Verbindung an der Kontaktstelle sichergestellt werden und kann die Kontaktstelle fest mit der Keramikbasis über die Zwischenschicht verbunden werden.
Der neunte Modus kann einen beträchtlichen Effekt zum gleichzeitigen Sicherstellen eines ausreichenden Grads von elektrischer Verbindung zwischen der Ausgangsleitung und der Metallwiderstandsschicht und zum Sicherstellen einer ausreichenden Fixierungskraft zwischen der Kontaktstelle und der Keramikbasis erzielen.
Ein zehnter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Glas des Deckglieds gleich dem Glas der Kontaktstelle ist.
Weil in dem zehnten Modus das Glas des Deckglieds die gleiche Zusammensetzung aufweist wie das Glas der Kontaktstelle, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Deckglieds nahe demjenigen der Kontaktstelle (im Vergleich zu dem Fall, in dem die Glaszusammensetzung des Deckglieds nicht gleich der Glaszusammensetzung der Kontaktstelle ist). Deshalb wird ein hoher Effekt zum Unterdrücken einer Lösung erzielt. Insbesondere bei einem Aufbau, in dem das Deckglied in einem direkten Kontakt mit der Kontaktstelle ist, ist die Haftung zwischen dem Deckglied und der Kontaktstelle groß. Deshalb wird ein größerer Effekt zur Unterdrückung einer Lösung erzielt.
(11) Ein elfter Modus der vorliegenden Erfindung ist ein Temperatursensor, der ein temperaturempfindliches Element gemäß einem der oben beschriebenen ersten bis zehnten Modi umfasst.

Der Temperatursensor, der das oben beschriebene temperaturempfindliche Element enthält, kann die oben genannte Lösung in dem temperaturempfindlichen Element auch dann unterdrücken, wenn er bei einer hohen Temperatur von zum Beispiel 850°C oder höher betrieben wird. Der Temperatursensor weist also eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und kann bei einer hohen Temperatur korrekt verwendet werden.
Im Folgenden werden die Komponenten der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Metallwiderstand (Temperaturmesswiderstand), der die Metallwiderstandsschicht bildet, ist eine Substanz, deren Widerstand sich mit der Temperatur ändert. Ein Beispiel für den Metallwiderstand ist Pt. Insbesondere sind Pt100 und Pt10 gemäß JIS C 1604-1997 Beispiele für den Metallwiderstand.
Beispiele für das in der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle enthaltene Metall sind Pt, eine Pt-Legierung, Ni, eine Ni-Cr-Legierung, usw. Beispiele für die Pt-Legierung sind Legierungen, die Pt als eine Hauptkomponente enthalten, wie zum Beispiel Pt-Rh, Pt-Ir, Pt-Pd, Pt-Sr und Pt-ZrO₂. Ein Beispiel für die Ausgangsleitung ist ein Drahtmaterial, das aus Pt oder der oben genannten Pt-Legierung ausgebildet ist.
Beispiele für das in der Kontaktstelle oder der Zwischenschicht enthaltene Glas sind die folgenden.
[Silikatglas] Das Silikatglas enthält SiO₂ und weiterhin ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).
[Aluminiumsilikatglas] Das Aluminiumsilikatglas enthält SiO₂ und Al₂O₃ und enthält auch ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).
[Boratglas] Das Boratglas enthält B₂O₃ und auch ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).
[Borsilikatglas] Das Borsilikatglas enthält B₂O₃ und SiO₂ und auch ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).
[Phosphorsilikatglas] Das Phosphorsilikatglas enthält P₂O₅ und SiO₂ und auch ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).
Vorzugsweise enthält das glasbasierte Material nur ein Metall und ein Glas (d. h. ein Glas, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige der Keramikbasis ist). Das glasbasierte Material kann jedoch auch derart vorbereitet werden, dass es ein Metall und ein Glas als Hauptkomponenten (mit einem Anteil von mehr als 50 Volumenprozent) und andere Komponenten enthält. Zum Beispiel kann ein keramischer Füller beigemischt werden. Weil der keramische Füller die Flussfähigkeit des Glases vermindern kann, kann die Wärmebeständigkeit verbessert werden.
Insbesondere können Keramiken wie etwa Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkon, Spinell, Cordierit, Mullit, Steatit, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Aluminiumnitrid als ein keramischer Füller verwendet werden.
Ein kristallisiertes Glas kann als das Glas des glasbasierten Materials verwendet werden. Weil die Verwendung des kristallisierten Glases die Flussfähigkeit des Glases vermindern kann, kann die Wärmebeständigkeit verbessert werden.
Verschiedene Typen von Materialien, die den für das oben beschriebene Glas verwendeten ähnlich sind, können als die Glaskomponente des Deckglieds verwendet werden. Insbesondere kann sich die Glaskomponente des Deckglieds von der Glaskomponente der Kontaktstelle oder der Zwischenschicht unterscheiden.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
1 ist eine teilweise ausgeschnittene Querschnittansicht, die den Aufbau eines Temperatursensors einer ersten Ausführungsform zeigt.
2(a) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A von 2(b), und 2(b) ist eine Draufsicht auf das temperaturempfindliche Element der ersten Ausführungsform (wobei jedoch ein Deckglied entfernt ist und eine Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist).
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die das temperaturempfindliche Element der ersten Ausführungsform zeigt (wobei jedoch das Deckglied entfernt ist und die Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist).
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Herstellen des temperaturempfindlichen Elements der ersten Ausführungsform Schritt für Schritt zeigt.
5(a) bis 5(c) sind erläuternde Draufsichten, die die Prozedur zum Herstellen des temperaturempfindlichen Elements der ersten Ausführungsform zeigen.
6(a) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B von 6(b), und 6(b) ist eine Draufsicht auf ein temperaturempfindliches Element einer zweiten Ausführungsform (wobei jedoch ein Deckglied entfernt ist und eine Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist).
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die das temperaturempfindliche Element der zweiten Ausführungsform zeigt (wobei jedoch das Deckglied entfernt ist und die Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist).
8(a) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie C-C in 8(b), und 8(b) ist eine Draufsicht auf ein temperaturempfindliches Element einer dritten Ausführungsform (wobei jedoch ein Deckglied entfernt ist und eine Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist).
9 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die das temperaturempfindliche Element der dritten Ausführungsform zeigt (wobei jedoch das Deckglied entfernt ist und die Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist).
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Herstellen des temperaturempfindlichen Elements der dritten Ausführungsform Schritt für Schritt zeigt.
11(a) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie D-D von 11(b), 11(b) ist eine Draufsicht auf ein temperaturempfindliches Element einer vierten Ausführungsform (wobei jedoch ein Deckglied entfernt ist und eine Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist), und 11(c) ist eine erläuternde Ansicht, die die planaren Formen von Kontaktstellen und Anschlussteilen zeigt.
12 ist eine erläuternde Ansicht, die eine herkömmliche Technik zeigt.
[Ausführungsformen der Erfindung]
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen eines temperaturempfindlichen Elements und eines Temperatursensors der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[Erste Ausführungsform]

a) Zuerst wird der Aufbau eines Temperatursensors einer ersten Ausführungsform beschrieben.

Wie in 1 gezeigt, ist der Temperatursensor 1 der vorliegenden Ausführungsform an einem Gasflussrohr wie etwa einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors derart angebracht, dass der Temperatursensor 1 in dem Flussrohr angeordnet ist, durch das ein zu messendes Gas fließt. Der Temperatursensor 1 wird verwendet, um die Temperatur des zu messenden Gases (Abgas) zu erfassen.
Die Längsrichtung des Temperatursensors 1 ist eine Axialrichtung und entspricht der Vertikalrichtung in 1. Weiterhin entspricht die vordere Endseite des Temperatursensors 1 der unteren Seite in 1 und entspricht die hintere Endseite der oberen Seite in 1.
Der Temperatursensor 1 enthält vor allem ein temperaturempfindliches Element 3, einen Hüllteil 7, ein Metallrohr 9, einen Montageteil 11 und einen Mutternteil 13.
Das temperaturempfindliche Element 3 ist ein Temperaturerfassungselement, das in einem Flussrohr angeordnet ist, durch das ein zu messendes Gas fließt, und ist in dem Metallrohr 9 angeordnet.
Das temperaturempfindliche Element 3 enthält: einen temperaturempfindlichen Teil 4, der einen internen Metallwiderstand mit einer elektrischen Eigenschaft (elektrischer Widerstandswert) enthält, die mit der Temperatur variiert; und ein Paar von Ausgangsleitungen (Elementelektrodenleitungen) 5, die mit dem temperaturempfindlichen Teil 4 wie weiter unten im Detail beschrieben verbunden sind.
Der Hüllteil 7 hält ein Paar von Metallkerndrähten 15 (Hüllkerndrähte 15) in einer Hülse 17 in einem isolierten Zustand. Der Hüllteil 7 enthält die Hülse 17, die aus einem Metall ausgebildet ist, das Paar von Metallkerndrähten 15, die aus einem leitenden Metall ausgebildet sind, und ein Isolationspulver (nicht gezeigt), das die zwei Metallkerndrähte 15 hält, um die Hülse 17 und die zwei Metallkerndrähte 15 elektrisch voneinander zu isolieren.
Das Metallrohr 9 ist ein Glied, das durch das Schließen eines vorderen Endes eines sich in der Axialrichtung erstreckenden rohrförmigen Glieds gebildet wird und aus einem korrosionsbeständigen Metall (zum Beispiel einer Edelstahllegierung wie etwa SUS310S, die auch ein wärmebeständiges Metall ist) besteht.
Das Metallrohr 9 wird durch das Tiefziehen einer Stahlplatte zu der Form eines sich in der Axialrichtung erstreckenden Rohrs ausgebildet, sodass sein vorderes (unteres) Ende 19 geschlossen ist und sein hinteres Ende geöffnet ist. Die Axialdimension des Metallrohrs 9 ist derart gewählt, dass das hintere Ende des Rohrs gegen die Innenfläche des zweiten Stufenteils 21 des Montageteils 11 anstößt.
Außerdem sind das temperaturempfindliche Element 3 und Zement (ein Halteglied) 23 in dem Metallrohr 9 angeordnet. Das Metallrohr 9 umfasst einen kleindurchmessrigen Abschnitt 25 an seinem vorderen Ende und einen großdurchmessrigen Abschnitt 27, der einen größeren Durchmesser als der kleindurchmessrige Abschnitt 25 aufweist, hinter dem kleindurchmessrigen Abschnitt 25. Der kleindurchmessrige Abschnitt 25 und der großdurchmessrige Abschnitt 27 sind über einen Stufenteil 29 miteinander verbunden.
Der Zement 23 füllt den Raum um das temperaturempfindliche Element 3 herum und hält das temperaturempfindliche Element 3, um ein Vibrieren desselben zu verhindern. Der verwendete Zement 23 ist vorzugsweise ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, einem hohen Wärmewiderstand und einer hohen Isolationsleistung.
Vorzugsweise wird ein Zement verwendet, der vor allem aus einem Oxid wie etwa Al₂O₃ oder MgO, einem Nitrid wie etwa AlN, TiN, Si₃N₄ oder BN oder einem Carbid wie etwa SiC, TiC oder ZrC besteht. Alternativ hierzu wird vorzugsweise ein Zement verwendet, der vor allem aus einem Oxid wie etwa Al₂O₃ oder MgO, einem Nitrid wie etwa AlN, TiN, Si₃N₄ oder BN oder einem Carbid wie etwa SiC, TiC oder ZrC besteht und zu dem ein anorganisches Bindemittel wie etwa Al₂O₃, SiO₂ oder MgO gemischt ist.
Der Montageteil 11 ist ein Glied zum Halten des Metallrohrs 9 und umgibt einen hinteren Endteil der Außenumfangsfläche des Metallrohrs 9, um das Metallrohr 9 derart zu halten, dass wenigstens das vordere Ende des Metallrohrs 9 nach außen hin freiliegt. Der Montageteil 11 umfasst einen vorstehenden Teil 31, der radial nach außen vorsteht, und einen hinteren Hüllteil 33, der hinter dem vorstehenden Teil 31 angeordnet ist und sich in der Axialrichtung erstreckt.
Der vorstehende Teil 31 ist ein ringförmiges Glied, das einen Montagesitz 35 umfasst, der an der vorderen Endseite vorgesehen ist. Der Montagesitz 35 ist ein sich verjüngendes Glied, das einen sich zu der vorderen Endseite hin vermindernden Durchmesser aufweist, wobei die sich verjüngende Form einer sich verjüngenden Form an einer Sensormontageposition eines Abgasrohrs (nicht gezeigt) entspricht, die einen sich zu der hinteren Endseite hin vergrößernden Durchmesser aufweist.
Wenn der oben beschriebene Montageteil 11 an der Sensormontageposition des Abgasrohrs angeordnet ist, kommt der Montagesitz 35 in Kontakt mit dem sich verjüngenden Teil der Sensormontageposition, wodurch ein Lecken des Abgases aus dem Abgasrohr nach außen verhindert wird.
Der hintere Hüllteil 33 ist ein Glied, das ringförmig ausgebildet ist und einen ersten Stufenteil 37 an der vorderen Endseite und den zweiten Stufenteil 21 mit einem kleineren Außendurchmesser als der erste Stufenteil 37 aufweist.
Der Mutternteil 13 umfasst einen hexagonalen Mutternteil 39 und einen Gewindeteil 41.
Die Metallkerndrähte 15 umfassen vordere Endteile, die elektrisch an ihren Schweißpunkten (Verbindungen: nicht gezeigt) mit den Ausgangsleitungen 5 des temperaturempfindlichen Elements 3 verbunden sind, wobei die hinteren Endteile der Metallkerndrähte 15 mit Crimpanschlüssen 43 durch ein Widerstandsschweißen verbunden sind. Insbesondere sind die Metallkerndrähte 15 an ihren hinteren Enden mit Verbindungsanschlussdrähten 45 einer externen Schaltung wie etwa einer elektronischen Steuereinheit (ECU) eines Fahrzeugs über die Crimpanschlüsse 43 verbunden.
Das Paar von Metallkerndrähten 15 ist voneinander durch ein Isolationsrohr 47 isoliert, und das Paar von Crimpanschlüssen 43 ist voneinander ebenfalls durch das Isolationsrohr 47 isoliert. Jeder der Anschlussdrähte 45 ist ein leitender Draht, der mit einer isolierenden Beschichtung beschichtet ist und angeordnet ist, um sich durch das Innere eines wärmebeständigen Hilfsrings 49 aus Gummi zu erstrecken.

b) Im Folgenden wird der Aufbau des temperaturempfindlichen Elements 3, das ein Hauptteil der ersten Ausführungsform ist, beschrieben.

Wie in 2(a), 2(b) und 3 gezeigt, umfasst das temperaturempfindliche Element 3: ein Keramiksubstrat (eine Keramikbasis) 51; eine Metallwiderstandsschicht 53, die auf einer Hauptfläche (auf der oberen Hauptfläche in 2(a)) des Keramiksubstrats 51 ausgebildet ist; eine Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 55, die auf der gleichen Hauptfläche des Keramiksubstrats 51 ausgebildet ist; ein Paar von Kontaktstellen 59a und 59b (gemeinsam als Kontaktstellen 59 bezeichnet), die auf der gleichen Hauptfläche ausgebildet sind, um an der hinteren Endseite (auf der linken Seite von 2(a)) angeordnet zu sein und die Fläche der Metallwiderstandsschicht 53 teilweise zu bedecken; das oben genannte Paar von Ausgangsleitungen 5a und 5b (gemeinsam als Ausgangsleitungen 5 bezeichnet), die mit den Flächen der Kontaktstellen 59 verbunden sind; eine Keramikdeckschicht 63, die die obere Seite (die obere Seite in 2(a)) eines vorderen Endteils der Metallwiderstandsschicht 53 bedeckt; und ein Deckglied 65, das vordere Endteile der Ausgangsleitungen 5, das Paar von Kontaktstellen 59 usw. bedeckt.
Der temperaturempfindliche Teil 4 ist ein plattenförmiger Teil des temperaturempfindlichen Elements 3 mit Ausnahme der Ausgangsleitungen 5.
Im Folgenden werden die einzelnen Komponenten beschrieben.
Das Keramiksubstrat 51 ist eine rechteckige Platte (in der Draufsicht), die zum Beispiel aus Aluminiumoxid mit einer Reinheit von 99,9% ausgebildet ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Keramiksubstrats 51 beträgt zum Beispiel 7,0 × 10^–6/°C (20 bis 300°C).
Die Metallwiderstandsschicht 53 ist ein elektrisch leitender Dünnfilm, der aus einem Metallwiderstand (z. B. Pt) ausgebildet ist und eine Dicke von zum Beispiel 0,5 μm bis 3,0 μm aufweist. Die Metallwiderstandsschicht 53 umfasst einen feinlinigen Teil 71 an der vorderen Endseite und ein Paar von Anschlussteilen 73a und 73b (gemeinsam als Anschlussteile 73 bezeichnet) an der hinteren Endseite.
Der feinlinige Teil 71 der Metallwiderstandsschicht 53 ist eine feine Linie mit einer kleinen Linienbreite (z. B. einer Breite von 20 μm) und ist derart ausgebildet, dass er mehrmals in einem durch die Keramikdeckschicht 63 bedeckten Bereich mäandert.
Die Anschlussteile 73 sind Anschlüsse (mit einer größeren Breite als der feinlinige Teil 71), die mit einem Paar von hinteren Enden des feinlinigen Teils 71 verbunden sind und derart ausgebildet sind, dass sie sich zu der hinteren Endseite erstrecken.
Insbesondere umfassen die Anschlussteile 73 rechteckige vordere Anschlussendteile 73a1 und 73b1 (die mit dem feinlinigen Teil 71 verbunden sind) an der vorderen Endseite und rechteckige hintere Anschlussendteile 73a2 und 73b2 an der hinteren Endseite, die jeweils eine konvexe Form (in der Draufsicht) aufweisen. Die hinteren Anschlussendteile 73a2 und 73b2 sind Anschlüsse, die eine größere Breite der Dimension in der Y-Richtung von 2(b)) und eine größere Fläche aufweisen als die vorderen Anschlussendteile 73a1 und 73b1.
Die Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 55 ist eine Schicht, die aus dem gleichen Material wie die Metallwiderstandsschicht 53 ausgebildet ist und die gleiche Dicke wie die Metallwiderstandsschicht 53 aufweist, und ist mit einer quadratisch C-artigen Form (in der Draufsicht) ausgebildet, um drei Seiten (eine Seite an der vorderen Endseite und die gegenüberliegenden Seiten in der Breitenrichtung (Y-Richtung)) des feinlinigen Teils 71 der Metallwiderstandsschicht 53 in der gleichen Ebene wie die Ebene der Metallwiderstandsschicht 53 zu umgeben. Deshalb erzeugt die Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 55 einen Platindampfdruck als Ergebnis der Verdampfung des diese Schicht bildenden Platins, wodurch eine Verdampfung oder Verflüchtigung des Materials der Metallwiderstandsschicht 53 unterdrückt wird.
Die Kontaktstellen 59 sind rechteckige (in der Draufsicht), elektrisch leitende Schichten, die auf den Flächen der hinteren Anschlussendteile 73a2 und 73b2 derart ausgebildet sind, dass ihre Außenumfänge etwas weiter innen als die Außenumfänge der hinteren Anschlussendteile 37a2 und 37b2 angeordnet sind. Jede der Kontaktstellen 59 ist ein Dickfilm (mit einer Dicke von zum Beispiel 1 bis 30 μm), der dicker als die Metallwiderstandsschicht 53 ist.
Die Kontaktstellen 59 sind aus einer Materialmischung aus Pt und einem Glas ausgebildet (d. h. aus einem Glas, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als derjenige des Keramiksubstrats 51 ist). Das Verhältnis zwischen dem Pt und dem Glas ist derart, dass die Glasmenge zum Beispiel 40 Volumenprozent in dem Bereich von 5 Volumenprozent bis 80 Volumenprozent (vorzugsweise von 10 Volumenprozent bis 50 Volumenprozent) in Bezug auf die Gesamtmenge von Pt und Glas von 100 Volumenprozent ausmacht.
Die Kontaktstellen 59 können auch aus einem anderen Material als einer Materialmischung aus Pt und einem Glas ausgebildet werden, wobei insbesondere ein glasbasiertes Material verwendet werden kann, das durch das Hinzufügen von zum Beispiel einem keramischen Füller oder ähnlichem zu einem Metall und einem Glas vorbereitet wird (ein glasbasiertes Material, das ein Metall und ein Glas als Hauptkomponenten enthält).
Das in den Kontaktstellen 59 enthaltene Glas ist zum Beispiel ein wärmebeständiges Glas, das einen Übergangspunkt von 700°C oder höher und einen Erweichungspunkt von 900°C oder höher aufweist, wobei die Zusammensetzung des wärmebeständigen Glases zum Beispiel wie folgt ist: 52 Gewichtsprozent SiO₂, 25 Gewichtsprozent CaO, 15 Gewichtsprozent Al₂O₃ und 8 Gewichtsprozent SrO.
Als das oben genannte Glas wird ein Glas verwendet, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient des oben beschriebenen Keramiksubstrats 51 und weiterhin kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient der Ausgangsleitungen 5 ist (zum Beispiel ein Glas, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in dem Bereich von 4,0 × 10^–6/°C bis 6,8 × 10^–6/°C (20 bis 300°C) aufweist.
Als ein derartiges Glas können verschiedene Typen von Gläsern verwendet werden, deren Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als diejenigen des Keramiksubstrats 51 und der Ausgangsleitungen 5 sind, wie zum Beispiel das Silikatglas, das Aluminiumsilikatglas, das Boratglas, das Borsilikatglas und das Phosphorsilikatglas, die oben genannt wurden.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktstellen 59, die das oben genannte Metall und Glas enthalten, liegt zum Beispiel in dem Bereich von 6.0 × 10^–6/°C bis 9,5 × 10^–6/°C in einem Temperaturbereich, in dem der Temperatursensor 1 verwendet wird (z. B. 20 bis 300°C) und ist kleiner vorgesehen als der Wärmeausdehnungskoeffizient der Ausgangsleitungen 5.
Die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Kontaktstellen 59 liegt zum Beispiel bei 2,0 × 10^–6/°C in dem Bereich von zum Beispiel 0,2 × 10^–6/°C bis 4,0 × 10^–6/°C (insbesondere in dem Bereich von 0,4 × 10^–6/°C bis 2,5 × 10^–6/°C).
Jede der Ausgangsleitungen 5 ist aus einem Pt-Drahtmaterial (Pt-Draht) mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 9,5 × 10^–6/°C (20–300°C) ausgebildet, wobei die vorderen Enden der Ausgangsleitungen 5 mit den Flächen der Kontaktstellen 59 verbunden sind. Es kann eine Pt-Legierung für die Ausgangsleitungen 5 verwendet werden.
Die Ausgangsleitungen 5 sind mit den Kontaktstellen 59 durch ein Parallelschweißen (Widerstandsschweißen) verbunden, sodass Verbindungen 75 zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Kontaktstellen 59 (siehe 2(a)) mit einer Punktform gebildet werden.
Die Keramikdeckschicht 63 ist ein Substrat, das zum Beispiel aus Aluminiumoxid mit einer Reinheit von 99,9 ausgebildet ist. Die Keramikdeckschicht 63 bedeckt den feinlinigen Teil 71 der Metallwiderstandsschicht 53, die vorderen Endteile der vorderen Endanschlussteile 73a1 und 73b1 der Metallwiderstandsschicht 53 und die Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 55.
Die Keramikdeckschicht 63 ist mit dem Keramiksubstrat 51 usw. über eine Verbindungsschicht 64 (siehe 2(a)) verbunden, die zum Beispiel aus Aluminiumoxid mit einer Reinheit von 99,9% ausgebildet ist.
Das Deckglied 65 ist eine Glasdeckschicht, die zum Beispiel aus dem gleichen Glasmaterial ausgebildet ist wie die Kontaktstellen 59 (das Glasmaterial des Deckglieds 65 kann sich von demjenigen der Kontaktstellen 59 unterscheiden). Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Deckglieds 65 ist kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5. Vordere Endteile der Ausgangsleitungen 5, die Kontaktstellen 59 und ein hinterer Endteil der Keramikdeckschicht 63 sind luftdicht mit dem Deckglied 65 bedeckt.
Insbesondere ist in der ersten Ausführungsform wie weiter oben beschrieben das Deckglied 65, das ein Glas als eine Hauptkomponente enthält und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 ist, auf den Kontaktstellen 59 derart angeordnet, dass es wenigstens Teile der Ausgangsleitungen 5 bedeckt, wobei diese Teile auf den Kontaktstellen 59 angeordnet sind, wobei die Kontaktstellen 59 aus einem glasbasierten Material ausgebildet sind, das als Hauptkomponenten ein Metall und ein Glas, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als derjenige des Keramiksubstrats 51 ist, enthält, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktstellen 59 kleiner gesetzt ist als derjenige der Ausgangsleitungen 5.
Insbesondere ist das Verhältnis zwischen dem Pt und dem Glas der Kontaktstellen 59 derart, dass die Menge des Glases in den Bereich von 5 Volumenprozent bis 80 Volumenprozent (vorzugsweise 10 Volumenprozent bis 50 Volumenprozent) in Bezug auf die Gesamtmenge von Pt und des Glases als 100 Volumenprozent fällt. Außerdem ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktstellen 59 kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 und fällt die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Kontaktstellen 59 in den Bereich von 0,2 × 10^–6/°C bis 4,0 × 10^–6/°C (vorzugsweise 0,4 × 10^–6/°C bis 2,5 × 10^–6/°C).

c) Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des temperaturempfindlichen Elements 3 beschrieben.

Wie in 4 und 5(a) bis 5(c) gezeigt, wird zuerst ein Basismaterial (nicht gezeigt) für Keramiksubstrate 51 mit Ultraschall gereinigt. Das Basismaterial ist ein plattenförmiges Material, das verwendet wird, um eine Vielzahl von temperaturempfindlichen Elementen 3 aus einem großen Substrat zu erzeugen. 5(a) bis 5(c) zeigen einen Teil in Entsprechung zu einem temperaturempfindlichen Element 3.
Dann wird ein Pt-Film (nicht gezeigt) auf einem Teil der Fläche des Basismaterials (d. h. jedem Keramiksubstrat 51) durch ein wohlbekanntes PVD-Verfahren (z. B. ein Sputtering-Verfahren) ausgebildet, um die Metallwiderstandsschicht 53 und die Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 55 zu bilden. Insbesondere wird der Pt-Film auf Flächenteilen ausgebildet, auf denen die Metallwiderstandsschicht 53 und die Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 55 auszubilden sind.
Dann werden wie in 5(a) gezeigt die Metallwiderstandsschicht 53 und die Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 55 unter Verwendung eines wohlbekannten Photolithographieprozesses ausgebildet, der das Ausbilden eines Resistfilms, eine Belichtungsbehandlung, eine Entwicklung, ein Ätzen, das Entfernen des Resistfilms usw. umfasst.
Dann wird eine Glühbehandlung (Auslagerungsbehandlung) durchgeführt. In der Glühbehandlung wird das Basismaterial auf 1.000 bis 1.400°C in Luft oder einer N₂-Atmosphäre erhitzt und anschließend für eine Abkühlung gelassen.
Dann werden zum Beispiel 10 Massenteile eines Zelluloseharzes zu 100 Massenteilen einer Mischung aus 93 Massenteilen eines Pt-Materials (Pulver) und 7 Massenteilen eines Glaspulvers mit der oben beschriebenen Zusammensetzung hinzugefügt. Dann wird eine Pt-Glaspaste 59P unter Verwendung des wie oben beschrieben vorbereiteten Materials erzeugt, sodass die Pt-Glaspaste 59P eine Zusammensetzung aufweist, die derjenigen der Kontaktstellen 59 entspricht.
Dann wird wie in 5(b) gezeigt die Pt-Glaspaste 59P mittels Drucken auf Bereiche aufgetragen, wo die Kontaktstellen 59 auszubilden sind. Insbesondere wird die Pt-Glaspaste 59P mittels Drucken auf die Flächen der hinteren Anschlussendteile 73a2 und 73b2 der Anschlussteile 73 der Metallwiderstandsschichten 53 aufgetragen (in den Bereichen innerhalb der Außenumfänge der hinteren Anschlussendteile 73a2 und 73b2), um rechteckige Pastenschichten auszubilden.
Dann werden 90 Massenteile eines Aluminiumoxidpulvers und 10 Massenteile eines Butyralharzes vermischt, um eine Aluminiumoxidpaste (nicht gezeigt) zu erzeugen. Die Aluminiumoxidpaste wird mittels Drucken auf einen Bereich auf dem Basismaterial (d. h. auf das Keramiksubstrat 51) aufgetragen, der mit der Keramikdeckschicht 63 zu bedecken ist (auf einen Bereich, wo die Verbindungsschicht 64 auszubilden ist).
Dann wird die Keramikdeckschicht 63 (die ein gebranntes Keramiksubstrat ist) auf die gedruckte Aluminiumoxidpastenschicht wie in 5(b) gezeigt gelegt (die Keramikdeckschicht 63 ist transparent gezeigt).
Dann wird das Basismaterial (das Keramiksubstrat 51), auf dessen Fläche die oben beschriebenen Schichten usw. angeordnet sind, bei einer Temperatur von 1.000 bis 1.400°C zwei Stunden lang gebrannt. Daraus resultiert, dass die Pastenschichten gebrannt werden.
Dann wird das Basismaterial in Substrate mit einer für das weiter unten beschriebene Schweißen geeigneten Arbeitsgröße zerteilt.
Dann werden wie in 5(c) gezeigt Ausgangsleitungen 5 auf den Kontaktstellen 59 platziert und durch ein Parallelschweißen (Widerstandsschweißen) mit diesen verbunden.
Dann werden 90 Massenteile eines Glasmaterials (Pulver) mit einer Zusammensetzung, die derjenigen des Deckglieds 65 entspricht, und 10 Massenteile eines Butyralharzes vermischt, um eine Glaspaste (nicht gezeigt) zu erzeugen. Die Glaspaste wird auf einen Bereich aufgetragen, wo das Deckglied 65 auszubilden ist. Die Glaspaste wird derart aufgetragen, dass sie vordere Endteile der Ausgangsleitungen 5, die Kontaktstellen 59 und einen hinteren Endteil der Keramikdeckschicht 63 bedeckt.
Die resultierende Schicht der Glaspaste wird bei einer Temperatur von zum Beispiel 1.000 bis 1.400°C zwei Stunden lang gebrannt.
Dann wird das Substrat mit der Arbeitsgröße zerteilt, um die temperaturempfindlichen Elemente 3 voneinander zu trennen.
Die temperaturempfindlichen Elemente 3 können durch die oben beschriebenen Schritte erzeugt werden.
Ein Temperatursensor 1 kann erzeugt werden, indem ein temperaturempfindliches Element 3, das in der oben beschriebenen Weise erzeugt wurde, auf herkömmliche Weise installiert wird.

d) Im Folgenden wird der Effekt der ersten Ausführungsform beschrieben.

In der ersten Ausführungsform wird das Deckglied 65, das ein Glas als eine Hauptkomponente enthält und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 ist, auf den Kontaktstellen 59 angeordnet, um wenigstens Teile der Ausgangsleitungen 5 zu bedecken, wobei diese Teile auf den Kontaktstellen 59 angeordnet sind, wobei die Kontaktstellen 59 aus einem glasbasierten Material ausgebildet sind, das als Hauptkomponenten ein Metall und ein Glas, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige des Keramiksubstrats 51 ist, enthält, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktstellen 59 kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 gesetzt ist.
Insbesondere sind die Kontaktstellen 59 aus Pt und einem Glas derart ausgebildet, dass die Menge des Glases in den Bereich von 5 Volumenprozent bis 80 Volumenprozent (vorzugsweise 10 Volumenprozent bis 50 Volumenprozent) in Bezug auf die Gesamtmenge des Pt und des Glases bei 100 Volumenprozent fällt. Außerdem ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktstellen 59 kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 und liegt die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Kontaktstellen 59 in dem Bereich von 0,2 × 10^–6/°C bis 4,0 × 10^–6/°C (und vorzugsweise von 0,4 × 10^–6/°C bis 2,5 × 10^–6/°C).
Also auch wenn das temperaturempfindliche Element 3 einer Temperaturänderung zwischen einer hohen Temperatur von zum Beispiel 850°C oder höher und einer gewöhnlichen Temperatur ausgesetzt wird, kann eine Druckspannung auf die Ausgangsleitungen 5 durch das Deckglied 65 und die Kontaktstellen 59 ausgeübt werden. Daraus resultiert, dass die Fixierungskraft zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Kontaktstellen 59 vergrößert werden kann. Weil eine Lösung der Ausgangsleitungen 5 von den Kontaktstellen 59 auf diese Weise unterdrückt werden kann, kann eine Verschlechterung der Dauerhaftigkeit des temperaturempfindlichen Elements 3 unterdrückt werden.
Und weil in der ersten Ausführungsform der Erweichungspunkt des Glases in den Kontaktstellen 59 bei 900°C oder höher liegt, kann das temperaturempfindliche Element 3 bei einer hohen Temperatur von bis zu 900°C korrekt verwendet werden.
Außerdem liegt in der ersten Ausführungsform der Alkalimetallgehalt des Glases in den Kontaktstellen 59 bei 0,2 Massenprozent oder weniger. Deshalb kann das Auftreten einer Migration unterdrückt werden.
Weiterhin sind in der ersten Ausführungsform die Ausgangsleitungen 5 und die Kontaktstellen 59 mit dem aus Glas ausgebildeten Deckglied 65 bedeckt, wobei die Glaskomponente des Deckglieds 65 gleich derjenigen der Kontaktstellen 59 ist. Weil also die Wärmeausdehnung des Deckglieds 65 nahe derjenigen der Kontaktstellen 59 ist, wird ein großer Effekt zur Verhinderung einer Lösung erzielt.
[Zweite Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform beschrieben, wobei jedoch auf eine wiederholte Beschreibung von Details, die ähnlich wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind, verzichtet wird.
Ein Temperatursensor der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem temperaturempfindlichen Element der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durch die Aufbauten der Kontaktstellen und der Anschlussteile der Metallwiderstandsschicht des temperaturempfindlichen Elements.
Wie in 6(a), 6(b) und 7 gezeigt, enthält das temperaturempfindliche Element 103 der zweiten Ausführungsform wie das temperaturempfindliche Element 103 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform: ein Keramiksubstrat 151; eine Metallwiderstandsschicht 153, die auf einer Hauptfläche (der oberen Hauptfläche in 6(a)) des Keramiksubstrats 151 ausgebildet ist; eine Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 155, die auf der gleichen Hauptfläche ausgebildet ist; ein Paar von Kontaktstellen 159a und 159b (gemeinsam als Kontaktstellen 159 bezeichnet), die auf der gleichen Hauptfläche ausgebildet sind, um an der hinteren Endseite (auf der linken Seite von 6(a)) angeordnet zu sein und die Fläche der Metallwiderstandsschicht 153 teilweise zu bedecken; ein Paar von Ausgangsleitungen 105a und 105b (gemeinsam als Ausgangsleitungen 105 bezeichnet), die mit den Flächen der Kontaktstellen 159 verbunden sind; eine Keramikdeckschicht 163, die die obere Seite (die obere Seite in 6(a)) eines vorderen Endteils der Metallwiderstandsschicht 153 bedeckt; und ein Deckglied 165, das vordere Endteile der Ausgangsleitungen 105, das Paar von Kontaktstellen 159, usw. bedeckt.
Auch in der zweiten Ausführungsform enthält die Metallwiderstandsschicht 153 einen feinlinigen Teil 171, der mehrmals an der vorderen Endseite mäandert, und ein Paar von Anschlussteilen 173a und 173b (gemeinsam als Anschlussteile 173 bezeichnet), die mit gegenüberliegenden Enden des feinlinigen Teils 171 verbunden sind. Die planare Form jedes Anschlussteils 173 unterscheidet sich jedoch von der in der ersten Ausführungsform verwendeten.
Obwohl nämlich die Anschlussteile 173 aus rechteckigen vorderen Anschlussendteilen 173a1 und 173b1 und rechteckigen hinteren Anschlussendteilen 173a2 und 173b2 (die eine größere Breite und Fläche aufweisen als die vorderen Anschlussendteile 173a1 und 173b1) bestehen, erstrecken sich die hinteren Anschlussendteile 173a2 und 173b2 nicht in Bereiche, in denen die Ausgangsleitungen 105 vorhanden sind (in der Draufsicht).
Die Kontaktstellen 159 bedecken die gesamten Flächen der hinteren Anschlussendteile 173a2 und 173b2, erstrecken sich zu der hinteren Endseite unter Beibehaltung der gleichen Breite und sind in einem direkten Kontakt mit dem Keramiksubstrat 151 an der hinteren Endseite.
In den Bereichen auf der unteren Seite (der unteren Seite in 6(a)) der Ausgangsleitungen 105 und in Bereichen außerhalb dieser Bereiche in der Radialrichtung (in der vertikalen Richtung von 6(b)), sind die hinteren Anschlussendteile 173a2 und 173b2 nicht vorhanden und sind die Kontaktstellen 159 in einem direkten Kontakt mit dem Keramiksubstrat 151 und haften an diesem.
Die Materialien dieser Glieder sind identisch mit denjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, und die Prozedur zum Herstellen des Temperatursensors der vorliegenden zweiten Ausführungsform ist im Grunde gleich der Prozedur zum Herstellen des Temperatursensors der ersten Ausführungsform (wobei sich jedoch die Formen der Kontaktstellen 159 und des Anschlussteils 173 von denjenigen in der ersten Ausführungsform unterscheiden).
Der Temperatursensor der vorliegenden zweiten Ausführungsform erzielt die gleichen Effekte wie der oben beschriebene Temperatursensor der ersten Ausführungsform. Außerdem bietet der Temperatursensor der zweiten Ausführungsform den Vorteil, dass die Verbindungsstärke zwischen den Kontaktstellen 159 und dem Keramiksubstrat 151 hoch ist, weil die Kontaktstellen 159 (die aus Pt und einem Glas ausgebildet sind) in einem direkten Kontakt mit dem Keramiksubstrat 151 sind.
[Dritte Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform beschrieben, wobei jedoch auf eine wiederholte Beschreibung von Details, die ähnlich wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform sind, verzichtet wird.
Ein Temperatursensor der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem temperaturempfindlichen Element der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform dadurch, dass Zwischenschichten zwischen den Kontaktstellen und dem Keramiksubstrat des temperaturempfindlichen Elements vorgesehen sind.

a) Zuerst wird im Folgenden der Aufbau des temperaturempfindlichen Elements der dritten Ausführungsform beschrieben.

Wie in 8(a), 8(b) und 9 gezeigt, weist das temperaturempfindliche Element 203 der dritten Ausführungsform einen Aufbau auf, der im Wesentlichen gleich demjenigen des temperaturempfindlichen Elements der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ist. Insbesondere enthält das temperaturempfindliche Element 203 der dritten Ausführungsform: ein Keramiksubstrat 251; eine Metallwiderstandsschicht 253, die auf einer Hauptfläche (oberen Fläche in 8(a)) des Keramiksubstrats 251 ausgebildet ist; eine Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 255, die auf der gleichen Hauptfläche ausgebildet ist; ein Paar von Zwischenschichten 257a und 257b (gemeinsam als Zwischenschichten 257 bezeichnet), die auf der gleichen Hauptfläche ausgebildet sind, um an der hinteren Endseite (auf der linken Seite in 8(a)) positioniert zu werden; ein Paar von Kontaktstellen 259a und 259b (gemeinsam als Kontaktstellen 259 bezeichnet), die ausgebildet sind, um die Zwischenschichten 257 zu bedecken und die hinteren Endteile der Metallwiderstandsschicht 253 zu bedecken; und ein Paar von Ausgangsleitungen 205a und 205b (gemeinsam als Ausgangsleitungen 205 bezeichnet), die mit den Flächen der Kontaktstellen 259 verbunden sind; eine Keramikdeckschicht 263, die die obere Seite (die obere Seite in 8(a)) eines vorderen Endteils der Metallwiderstandsschicht 253 bedeckt; und ein Deckglied 265, das vordere Endteile der Ausgangsleitungen 205, das Paar von Kontaktstellen 259 usw. bedeckt.
Auch in der dritten Ausführungsform enthält die Metallwiderstandsschicht 253 einen feinlinigen Teil 271, der mehrmals an der vorderen Endseite mäandert, und ein Paar von Anschlussteilen 273a und 273b (gemeinsam als Anschlussteile 273 bezeichnet), die mit den gegenüberliegenden Enden des feinlinigen Teils 271 verbunden sind. Die Anschlussteile 273 umfassen vordere Anschlussendteile 173a1 und 173b1 und hintere Anschlussendteile 173a2 und 173b2, die gleiche Formen wie in der zweiten Ausführungsform aufweisen.
Insbesondere ist in der dritten Ausführungsform das Paar von rechteckigen Zwischenschichten 257 (schraffierte Teile in 8(b)) derart ausgebildet, dass diese sich von den hinteren Enden der hinteren Anschlussendteile 173a2 und 173b2 nach hinten erstrecken (und die gleiche Breite aufweisen wie die hinteren Anschlussendteile 173a2 und 173b2). Insbesondere sind die Zwischenschichten 257 Dickfilme, die dicker als die Metallwiderstandsschicht 253 sind und eine Dicke von zum Beispiel 1 bis 30 im aufweisen.
Die Zwischenschichten 257 sind wie die Kontaktstellen 259 aus Pt und Glas (aus dem gleichen Typ von Glas wie die Kontaktstellen 259) ausgebildet, wobei sich jedoch die Zwischenschichten von den Kontaktstellen 259 im Verhältnis (in den Anteilen) von Pt und Glas unterscheiden.
Insbesondere ist der Anteil von Pt in den Kontaktstellen 259 größer als der Anteil von Pt in den Zwischenschichten 257. Und während insbesondere das Pt/Glas-Verhältnis der Kontaktstellen 259 bei zum Beispiel 60/40 Volumenprozent liegt, liegt das Pt/Glas-Verhältnis der Zwischenschichten 257 bei zum Beispiel 50/50 Volumenprozent.

b) Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des temperaturempfindlichen Elements der dritten Ausführungsform beschrieben.

Weil das Verfahren zum Herstellen des temperaturempfindlichen Elements der dritten Ausführungsform im Grunde gleich dem Verfahren ist, das in der ersten Ausführungsform verwendet wird, wird das Herstellungsverfahren hier einfach beschrieben.
Wie in 10 gezeigt, werden in der dritten Ausführungsform ein Reinigen eines Substrats, ein Ausbilden eines Pt-Films, ein Photolithographieprozess und eine Glühbehandlung wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt.
Um dann die Zwischenschichten 257 auszubilden, wird eine Pt-Glaspaste mit einer Zusammensetzung, die derjenigen der Zwischenschichten 257 entspricht, erzeugt. Insbesondere wird die Pt-Glaspaste für die Zwischenschichten unter Verwendung eines Materials erzeugt, das durch das Hinzufügen von 10 Massenteilen eines Zelluloseharzes zu 100 Massenteilen einer Mischung aus 85 Massenteilen Pt und 15 Massenteilen eines Glases vorbereitet wird.
Die Pt-Glaspaste für die Zwischenschichten wird dann mittels Drucken auf Bereiche aufgetragen, wo die Zwischenschichten 275 auszubilden sind.
Um dann die Kontaktstellen 259 zu bilden, wird eine Pt-Glaspaste mit einer Zusammensetzung, die derjenigen der Kontaktstellen 259 entspricht, erzeugt. Insbesondere wird die Pt-Glaspaste für die Kontaktstellenschichten unter Verwendung eines Materials erzeugt, das durch das Hinzufügen von 10 Massenteilen eines Zelluloseharzes zu 100 Massenteilen einer Mischung aus 93 Massenteilen Pt und 7 Massenteilen eines Glases vorbereitet wird.
Die Pt-Glaspaste für die Zwischenschichten wird dann mittels Drucken auf Bereiche aufgetragen, wo die Kontaktstellen 279 auszubilden sind.
Danach werden ein Auftragen von Aluminiumoxidpaste mittels Drucken (für Verbindungsschichten), ein Anbringen der Keramikdeckschicht 263, ein Brennen der Pastenschichten, ein Zerteilen (zu einer Arbeitsgröße), ein Schweißen der Ausgangsleitungen 205, ein Auftragen einer Glaspaste (für die Deckschicht 265), ein Brennen von Glas (des Deckglieds 265) und ein Zerteilen zum Trennen der temperaturempfindlichen Elemente 203 voneinander in gleicher Weise durchgeführt wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, wodurch die temperaturempfindlichen Elemente 203 hergestellt werden.

c) Der Temperatursensor der dritten Ausführungsform erzielt die gleichen Effekte wie der oben beschriebene Temperatursensor der ersten Ausführungsform. Und weil die Zwischenschichten 257 aus Pt und Glas zwischen dem Keramiksubstrat 251 und den Kontaktstellen 259 aus Pt und einem Glas ausgebildet sind, bietet der Temperatursensor der dritten Ausführungsform den Vorteil, dass die Verbindungsstärke zwischen den Kontaktstellen 259 und den Zwischenschichten 257 und die Verbindungsstärke zwischen den Zwischenschichten 257 und dem Keramiksubstrat 251 groß sind.

Und weil der Anteil von Pt in den Kontaktstellen 259 größer ist als der Anteil von Pt in den Zwischenschichten 257 (und dementsprechend der Anteil des Glases in den Kontaktstellen 259 kleiner ist als der Anteil des Glases in den Zwischenschichten 257), kann ein ausreichender Grad an elektrischer Verbindung an den Kontaktstellen 259 sichergestellt werden und können die Kontaktstellen 259 fest mit dem Keramiksubstrat 251 über die Zwischenschichten 257 verbunden werden.
Die dritte Ausführungsform kann einen beträchtlichen Effekt zum Sicherstellen eines ausreichenden Grads an elektrischer Verbindung zwischen den Ausgangsleitungen 205 und der Metallwiderstandsschicht 253 und zum gleichzeitigen Sicherstellen einer ausreichenden Fixierungskraft zwischen den Kontaktstellen 259 und dem Keramiksubstrat 251 erzielen.
[Vierte Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform beschrieben, wobei jedoch auf eine wiederholte Beschreibung von Details, die ähnlich wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind, verzichtet wird.
Ein Temperatursensor der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Temperatursensor der ersten Ausführungsform durch die Form (Anordnung) der Metallwiderstandsschicht des temperaturempfindlichen Elements.
Insbesondere enthält wie in 11(a) bis 11(c) gezeigt das temperaturempfindliche Element 303 der vierten Ausführungsform wie das temperaturempfindliche Element der oben beschriebenen ersten Ausführungsform: ein Keramiksubstrat 351; eine Metallwiderstandsschicht 353, die auf einer Hauptfläche des Keramiksubstrats 351 ausgebildet ist; eine Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 355, die auf der gleichen Hauptfläche ausgebildet ist; ein Paar von Kontaktstellen 359, die ausgebildet sind, um hintere Endteile des Paars von Anschlussteilen 373 der Metallwiderstandsschicht 353 zu bedecken; ein Paar von Ausgangsleitungen 305, die mit den Flächen der Kontaktstellen 359 verbunden sind; eine Keramikdeckschicht 363, die die obere Seite eines vorderen Endteils der Metallwiderstandsschicht 353 bedeckt; und ein Deckglied 365, das vordere Endteile der Ausgangsleitungen 305, das Paar von Kontaktstellen 359 usw. bedeckt.
In der vierten Ausführungsform weisen hintere Endteile der zwei Anschlussteile 373 der Metallwiderstandsschicht 353 eine Breite (Dimension in der vertikalen Richtung von 11(c) auf, die kleiner als diejenige der Kontaktstellen 359 (in der Draufsicht) ist, und erstrecken sich zu Bereichen unmittelbar unter den Ausgangsleitungen 305.
Dementsprechend weisen die Kontaktstellen 359 Teile auf, die in einem direkten Kontakt mit dem Keramiksubstrat 351 sind.
Der Temperatursensor der vierten Ausführungsform erzielt die gleichen Effekte wie der oben beschriebene Temperatursensor der ersten Ausführungsform. Außerdem bietet der Temperatursensor der vierten Ausführungsform den Vorteil, dass die Haftung zwischen den Kontaktstellen 359 und dem Keramiksubstrat 351 groß ist. Weil nämlich die Kontaktstellen 359 fest an dem Keramiksubstrat 351 haften, ist die Dauerhaftigkeit des temperaturempfindlichen Elements 303 groß.
[Erstes experimentelles Beispiel]
Im Folgenden wird ein erstes experimentelles Beispiel beschrieben, das durchgeführt wird, um die Effekte der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.
In dem ersten experimentellen Beispiel wurden temperaturempfindliche Elemente, die dem temperaturempfindlichen Element der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich sind, als Proben für die Verwendung in einem Experiment hergestellt, wobei die Zusammensetzungsverhältnisse der Kontaktstellen wie in der folgenden Tabelle 1 angegeben verändert wurden, und wurde die Fixierungskraft zwischen den Ausgangsleitungen und den Kontaktstellen geprüft. Die Zusammensetzung des verwendeten Glases war wie folgt: 52 Massenprozent SiO₂, 25 Massenprozent CaO, 15 Massenprozent Al₂O₃ und 8 Massenprozent SrO. Es wurden 10 temperaturempfindliche Elemente für jeden Typ von Probe hergestellt.
Als Test zum Prüfen der Fixierungskraft wurde ein Verfahren gemäß einem Metallmaterial-Zugfestigkeitstest (JIS 22241:2011) durchgeführt. In diesem Test wurde die Keramiksubstratseite jedes temperaturempfindlichen Elements (Probe) fixiert und wurde an den Ausgangsleitungen gezogen. Die Fixierungskraft wurde auf der Basis des Zustands der Ausgangsleitungen geprüft, d. h. auf der Basis davon, ob die Ausgangsleitungen brachen oder sich (von den Kontaktstellen) lösten. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben. Wenn an den Ausgangsleitungen gezogen wurde, wurde eine Last von 150 MPa (erforderliche Last) oder größer ausgeübt, bis die Ausgangsleitungen brachen oder sich lösten.
In der folgenden Tabelle 1 gibt die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten die Differenz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der aus Pt ausgebildeten Ausgangsleitungen und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der aus Glasmaterialien der Tabelle 1 ausgebildeten Kontaktstellen an (20°C–300°C).

Die Fixierungskraft-Bestimmungskriterien der Tabelle 1 sind wie folgt. „AA” gibt an, dass in allen zehn temperaturempfindlichen Elementen die Ausgangsleitungen brachen, aber sich auch dann nicht lösten, wenn die ausgeübte Last gleich oder größer als die erforderliche Last wurde. „A” gibt an, dass sich in allen zehn temperaturempfindlichen Elementen die Ausgangsleitungen lösten, wenn die ausgeübte Last gleich oder größer als die erforderliche Last wurde. „X” gibt an, dass sich in allen zehn temperaturempfindlichen Elementen die Ausgangsleitungen lösten, wobei sich in einigen temperaturempfindlichen Elementen die Ausgangsleitungen lösten, bevor die ausgeübte Last die erforderliche Last erreichte. [Tabelle 1]

Nr.	Kontaktstellenkomponente Volumenprozent		Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten (20–300°C) (× 10^–6/°C)	Fixierungskraft
Nr.	Pt	Glas		Fixierungskraft
1	100	0	0,0	X
2	95	5	0,2	A
3	90	10	0,4	AA
4	70	30	1,5	AA
5	60	40	2,0	AA
6	50	50	2,5	AA
7	35	65	3,3	A
8	25	75	3,8	A
9	20	80	4,0	A
10	5	95	4,8	X
11	0	100	5,0	X

Die Tabelle 1 gibt an, dass die Fixierungsstärke groß ist, wenn die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten in den Bereich von 0,2 × 10^–6/°C bis 4,0 × 10^–6/°C fällt, und die Fixierungsstärke größer wird, wenn die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten in den Bereich von 0,4 × 10^–6/°C bis 2,5 × 10^–6/°C fällt. Deshalb ist zu bevorzugen, dass die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten in den Bereich von 0,4 × 10^–6/°C bis 2,5 × 10^–6/°C fällt.
[Zweites experimentelles Beispiel]
Im Folgenden wird ein zweites experimentelles Beispiel beschrieben, das durchgeführt wurde, um den Effekt der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.
In dem zweiten experimentellen Beispiel wurde die Beziehung zwischen der Migration und der Alkalimetallmenge (Gehalt) des Glases der Kontaktstellen geprüft.
Insbesondere wurden Proben eines Temperatursensors mit einem temperaturempfindlichen Element, das dem temperaturempfindlichen Element der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich ist, derart hergestellt, dass die Kontaktstellen die gleichen Zusammensetzungen wie die Kontaktstellen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform (60 Volumenprozent von Pt und 40 Volumenprozent eines Glases) aufwiesen und die Zusammensetzungsverhältnisse des Glases wie in der folgenden Tabelle 2 angegeben verändert wurden.
Der Temperatursensor jeder Probe wurde 100 Stunden lang bei 900°C verwendet, wobei die Temperatur einer Atmosphäre mit einer bekannten Temperatur (z. B. 600°C) unter Verwendung des Temperatursensors gemessen wurde und der Messfehler geprüft wurde. Die Ergebnisse des Tests sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben.

In der Tabelle 2 steht R₂O für Na₂O und K₂O, die Alkalimetalloxide sind. „AA” gibt an, dass der Messfehler 0,5°C oder weniger beträgt; „A” gibt an, dass der Messfehler größer als 0,5°C, aber nicht größer als 1°C ist; und „X” gibt an, dass der Messfehler größer als 1°C ist. [Tabelle 2]

Nr.	Glaskomponente (Massenprozent)					Messfehler	Isolationsleistung
Nr.	SiO₂	CaO	MgO	Al₂O₃	R₂O	Messfehler	Isolationsleistung
12	57,0	16,0	6,0	21,0	0,0	0°C	AA
13	56,9	16,0	6,0	21,0	0,1	0,5°C	AA
14	56,8	16,0	6,0	21,0	0,2	1,0°C	A
15	56,7	16,0	6,0	21,0	0,3	2,0°C	X

Wenn sich die elektrische Isolationsleistung (und damit die elektrische Leitfähigkeit) aufgrund des Einflusses einer Migration verändert, wird der Messfehler des Temperatursensors größer. Deshalb zeigt die Tabelle 2, dass der Widerstand gegenüber einer Migration groß ist, wenn der Alkalimetallgehalt (reduziert zu einem Oxid) des Glases der Kontaktstellen gleich oder kleiner als 0,2 Massenprozent ist.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, wobei die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen implementiert werden kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

(1) Zum Beispiel kann der Temperatursensor mit dem darin enthaltenen temperaturempfindlichen Element einen von verschiedenen bekannten Aufbauten aufweisen.
(2) Weiterhin können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verschiedene bekannte Materialien als die Materialien der Komponenten (z. B. des Keramiksubstrats, der Metallwiderstandsschicht, der Ausgangsleitungen, des Deckglieds usw.) des temperaturempfindlichen Elements verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1: Temperatursensor
3, 103, 203, 303: temperaturempfindliches Element
5a, 5b, 5, 105a, 105b, 105, 205a, 205b, 205, 305: Ausgangsleitung
51, 151, 251, 351: Keramiksubstrat
53, 153, 253, 353: Metallwiderstandsschicht
257a, 257b, 257: Zwischenschicht
59a, 59b, 59, 159a, 159b, 159, 259a, 259b, 259, 359: Kontaktstelle
63, 163, 263, 359: Keramikdeckschicht
65, 165, 265, 365: Deckglied
73a, 73b, 73, 173a, 173b, 173, 273a, 273b, 273, 373: Anschlussteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-234632 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS C 1604-1997 [0014]
JIS 22241:2011 [0136]

Claims

Temperaturempfindliches Element, das umfasst: eine Keramikbasis, eine Metallwiderstandsschicht, die auf der Keramikbasis ausgebildet ist, eine Kontaktstelle, die auf der Keramikbasis ausgebildet ist, wobei die Kontaktstelle eine elektrische Leitfähigkeit aufweist und elektrisch mit der Metallwiderstandsschicht verbunden ist, und eine Ausgangsleitung, die aus einem Metall ausgebildet ist und mit einer Fläche der Kontaktstelle verbunden ist, wobei das temperaturempfindliche Element dadurch gekennzeichnet ist, dass es weiterhin umfasst: ein Deckglied, das auf der Kontaktstelle angeordnet ist, um wenigstens einen Teil der Ausgangsleitung zu bedecken, wobei dieser Teil auf der Kontaktstelle angeordnet ist, wobei das Deckglied ein Glas als eine Hauptkomponente enthält und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als derjenige der Ausgangsleitung ist, wobei die Kontaktstelle aus einem glasbasierten Material ausgebildet ist, das als Hauptkomponenten ein Metall und ein Glas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der kleiner als derjenige der Keramikbasis ist, enthält, und wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktstelle kleiner als derjenige der Ausgangsleitung ist.
Temperaturempfindliches Element nach Anspruch 1, wobei die Kontaktstelle einen Teil in einem direkten Kontakt mit der Keramikbasis aufweist.
Temperaturempfindliches Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontaktstelle das Glas in einer Menge von 5 Volumenprozent bis 80 Volumenprozent in Bezug auf die Gesamtmenge des Metalls und des Glases enthält.
Temperaturempfindliches Element nach Anspruch 3, wobei die Kontaktstelle das Glas in einer Menge von 10 Volumenprozent bis 50 Volumenprozent in Bezug auf die Gesamtmenge des Metalls und des Glases enthält.
Temperaturempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle 0,2 × 10^–6/°C bis 4,0 × 10^–6/°C beträgt.
Temperaturempfindliches Element nach Anspruch 5, wobei die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle 0,4 × 10^–6/°C bis 2,5 × 10^–6/°C beträgt.
Temperaturempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Glas der Kontaktstelle einen Erweichungspunkt von 900°C oder höher aufweist.
Temperaturempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Glas der Kontaktstelle einen Alkalimetallgehalt von 0,2 Massenprozent oder weniger aufweist.
Temperaturempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Zwischenschicht, die ein Metall und ein Glas enthält, zwischen wenigstens einem Teil der Kontaktstelle und der Keramikbasis vorgesehen ist und der Anteil des Metals in der Kontaktstelle größer als der Anteil des Metalls in der Zwischenschicht ist.
Temperaturempfindliches Element nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Glas des Deckglieds gleich dem Glas der Kontaktstelle ist.
Temperatursensor, der ein temperaturempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.