DE102015204024A1

DE102015204024A1 - temperature-sensitive element and temperature sensor

Info

Publication number: DE102015204024A1
Application number: DE102015204024.0A
Authority: DE
Inventors: Seiji Oya; Toshiya 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
Also published as: JP6404725B2; JP2015180860A

Abstract

[Zielsetzung] Es sollen ein temperaturempfindliches Element und ein Temperatursensor vorgesehen werden, die die Gefahr einer Lösung der Ausgangsleitungen von Kontaktstellen reduzieren können. [Lösung] Ein temperaturempfindliches Element 3 enthält ein Deckglied 65 und Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung. Das Deckglied 65 ist aus einem Glas ausgebildet, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 ist, und ist angeordnet, um wenigstens Teile der Ausgangsleitungen 5 zu bedecken, die auf den Kontaktstellen 59 angeordnet sind. Die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung weisen einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 ist, und sind derart zwischen den Kontaktstellen 59 und dem Keramiksubstrat 51 angeordnet, dass sie sich über einen Teil eines dem Deckglied 65 zugewandten Bereichs erstrecken, wobei dazwischen die Kontaktstellen 59 angeordnet sind. Wenn also 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 (über die Kontaktstellen 59) durch das Deckglied 65 und die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung ausgeübt werden. Dadurch kann die Fixierungskraft zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Kontaktstellen 59 vergrößert werden.[Objective] A temperature-sensitive element and a temperature sensor are to be provided, which can reduce the danger of a solution of the output lines of contact points. [Solution] A temperature sensitive element 3 includes a cover member 65 and low thermal expansion layers 57. The cover member 65 is formed of a glass whose thermal expansion coefficient is smaller than that of the output lines 5, and is arranged to cover at least portions of the output lines 5 disposed on the pads 59. The low thermal expansion layers 57 have a coefficient of thermal expansion smaller than that of the output leads 5, and are disposed between the pads 59 and the ceramic substrate 51 so as to extend over a portion of a region facing the cover member 65 with interposition therebetween the contact points 59 are arranged. Thus, when the temperature-sensitive element 3 is subjected to a temperature change between a high temperature of, for example, 850 ° C. or higher and ordinary temperature, a compressive stress may be applied to the output lines 5 (via the pads 59) through the cover member 65 and the layers 57 low thermal expansion are exercised. Thereby, the fixing force between the output lines 5 and the contact points 59 can be increased.

Description

[Technisches Gebiet][Technical area]

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.The present invention relates to a temperature-sensitive element used for an exhaust system for, for example, an internal combustion engine (such as a car engine) and a temperature sensor including the temperature-sensitive element.

[Stand der Technik][State of the art]

Ein herkömmlich 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).A conventionally known temperature sensor used for an exhaust system of an internal combustion engine (such as a car engine) is a temperature sensor including a temperature sensitive element having a metal resistance (eg, a platinum resistance). This temperature sensor detects the temperature of a measurement object (eg, a gas to be measured) by utilizing a change in the electrical resistance of the metal resistor due to a change in temperature (see Patent Document 1).

Ein bekanntes Beispiel für das oben beschriebene temperaturempfindliche Element ist in 7 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.A known example of the temperature-sensitive element described above is in 7 shown. In this temperature sensitive element, Pt thin film terminals P3 connected to a platinum resistor P2 are formed on the surface of an alumina substrate P1, and thick film pads P4 formed of a Pt paste are formed on the surfaces of the thin film terminals P3. In addition, Pt output lines P5 are connected to the pads P4. The output lines P5 are connected to metal cores, not shown, and the pads P4 and the output lines P5 are covered by a cover member P6 formed of glass.

[Dokumente aus dem Stand der Technik][Documents of the Prior Art]

[Patentdokument][Patent Document]

[Patent Document 1] Disclosed Japanese Patent Application (kokai) No. 2006-234632

[Zusammenfassung der Erfindung]Summary of the Invention

[Problemstellung der Erfindung][Problem of the invention]

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.The temperature-sensitive element according to the conventional technique described above is rarely subjected to regular use at a high temperature (for example, 850 ° C or higher), so that the requirements for thermal shock resistance are not strict. Therefore, the problem of solving the output lines P5 from the pads P4 has not been raised.

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.However, in recent years, the size of motors has been reduced, shifting the range of use of temperature sensors to a higher temperature. Therefore, the temperature change range widens, and a large change in thermal expansion due to a large temperature change may cause the output lines P5 to separate from the pads P4.

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.When the output lines P5 are released from the pads P4, the performance of the temperature sensor is deteriorated, so it is important to take measures to prevent such a solution.

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.The present invention addresses the above-described problem, and it is an object of the invention to provide a temperature-sensitive element and a temperature sensor that can reduce the risk of a solution of the output leads from the pads.

[Problemlösung][Troubleshooting]

(1) A first mode of the present invention is a temperature-sensitive element comprising: a ceramic base; a metal resistance layer formed on the ceramic base; a pad formed on the ceramic base, the pad having electrical conductivity and being electrically connected to the metal resistor layer; and an output line connected to the Contact point is connected. The temperature sensitive element is characterized by further comprising: a cover member disposed on the pad to cover at least a portion of the output lead, which member is disposed on the pad, the cover member including glass as a major component; Thermal expansion coefficient smaller than that of the output line; and a low thermal expansion layer disposed between the pad and the ceramic base to extend over at least a portion of a region facing the cover member, wherein the contact point is disposed between the region and the cover member, and wherein the layer has a small thickness Thermal expansion has a thermal expansion coefficient which is smaller than that of the output line.

In dem vorliegenden ersten Modus ist ein Deckglied, das Glas als eine Hauptkomponente enthält und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als derjenige der Ausgangsleitung ist, angeordnet, um wenigstens einen Teil der Ausgangsleitung zu bedecken, wobei dieser Teil auf der Kontaktstelle angeordnet ist, und ist eine Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als derjenige der Ausgangsleitung ist, zwischen der Kontaktstelle und der Keramikbasis angeordnet, um sich über wenigstens einen Teil eines dem Deckglied zugewandten Bereichs zu erstrecken, wobei die Kontaktstelle zwischen dem Bereich und dem Deckglied angeordnet ist.In the present first mode, a cover member containing glass as a main component and having a thermal expansion coefficient smaller than that of the output lead is arranged to cover at least a part of the output lead, which member is disposed on the pad, and is a low thermal expansion layer having a thermal expansion coefficient smaller than that of the output line, disposed between the pad and the ceramic base so as to extend over at least a portion of a region facing the cover member, the contact point between the region and Cover member is arranged.

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 (über die Kontaktstelle) durch das Deckglied und die Schicht mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten 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.Thus, even if the temperature-sensitive element is subjected to a temperature change between a high temperature of, for example, 850 ° C or higher and a normal temperature, a compressive stress may be applied to the output line (via the pad) through the cover member and the low coefficient of thermal expansion layer become. As a result, the fixing force between the output lead and the pad can be increased. Since the possibility of dissolution of the output line from the pad can be reduced in this way, deterioration of the durability of the temperature-sensitive element can be suppressed.

Vorzugsweise ist wie durch die Schraffierung in 2(b) angegeben die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung in einem Bereich angeordnet, der sich in einer Richtung (Y-Richtung) senkrecht zu einer Axialrichtung (X-Richtung) erstreckt, in welcher sich die Ausgangsleitung erstreckt (in der Draufsicht). Um nämlich die oben beschriebene Gefahr einer Lösung zu reduzieren, ist es wünschenswert, dass die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung (zwischen der Kontaktstelle und der Keramikbasis) wenigstens in diesem Bereich vorhanden ist.Preferably, as indicated by the hatching in FIG 2 B) 1, the low thermal expansion layer is arranged in a region extending in a direction (Y direction) perpendicular to an axial direction (X direction) in which the output line extends (in plan view). Namely, in order to reduce the above-described danger of a solution, it is desirable that the low thermal expansion layer (between the pad and the ceramic base) exists at least in this area.

Nämlich auch dann, wenn die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung dem Deckglied zugewandt ist und zwischen der Kontaktstelle und der Keramikbasis ausgebildet ist, wird der oben beschriebene Effekt zum Unterdrücken einer Lösung etwas vermindert, wenn die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung zu weit von der Ausgangsleitung entfernt ist (in der Draufsicht auf die Keramikbasis), zum Beispiel, wenn die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung in einem Bereich ausgebildet ist, der von dem vorderen Ende der Ausgangsleitung in der Axialrichtung entfernt ist (in einem anderen Bereich als dem schraffierten Bereich). Deshalb wird der Effekt zum Unterdrücken einer Lösung beträchtlich, wenn die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung in dem oben genannten Bereich (schraffierter Bereich) ausgebildet ist.Namely, even if the low thermal expansion layer faces the cover member and is formed between the pad and the ceramic base, the above-described solution suppressing effect is somewhat reduced when the low thermal expansion layer is too far from the output line is (in the plan view of the ceramic base), for example, when the low thermal expansion layer is formed in a region away from the front end of the output line in the axial direction (in a region other than the hatched region). Therefore, the effect of suppressing a solution becomes remarkable when the low thermal expansion layer is formed in the above-mentioned area (hatched area).

Insbesondere kann eine Schicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der kleiner als derjenige der Ausgangsleistung und der Keramikbasis ist, als die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung verwendet werden.

(2) Ein zweiter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung in einem Teil eines der Ausgangsleitung zugewandten Bereichs vorgesehen ist, wobei die Kontaktstelle zwischen dem Bereich und der Ausgangsleitung angeordnet ist.
Wenn die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung an einer Position näher an der Ausgangsleitung (in der Draufsicht) wie in dem vorliegenden zweiten Modus ausgebildet ist, wirkt die oben genannte Druckspannung wahrscheinlicher auf die Ausgangsleitung. Deshalb kann eine Lösung (und dementsprechend eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung) effektiv verhindert werden.
(3) Ein dritter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung in einem Bereich einer Verbindung zwischen der Ausgangsleitung und der Kontaktstelle zugewandten Bereich vorgesehen ist, wobei die Kontaktstelle zwischen dem Bereich und der Verbindung angeordnet ist.
Die Ausgangsleitung und die Kontaktstelle sind über eine Verbindung miteinander verbunden. Wenn also die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung an einer Position näher zu der Verbindung der Ausgangsleitung (in der Draufsicht) wie in dem vorliegenden dritten Modus ausgebildet ist, kann eine Lösung effektiv verhindert werden.
(4) Ein vierter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung aus Glas ausgebildet ist.
Weil in dem vorliegenden vierten Modus die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung aus Glas ausgebildet ist, ist die Haftung (die Verbindungsstärke) zwischen der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung und der Kontaktstelle oder der Keramikbasis hoch. Deshalb kann eine Lösung effektiv verhindert werden.
(5) Ein fünfter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung Glas enthält und dass das Glas ein Alkalimetall in einer Menge von 0,2 Massenprozent oder weniger enthält.
Weil in dem vorliegenden fünften Modus der Alkalimetallgehalt des Glases in der Schicht mit einer niedrigen Wärmeausdehnung 0,2 Massenprozent oder weniger beträgt, wird der Vorteil einer hervorragenden elektrischen Isolationsleistung erzielt. Wenn die elektrische Isolationsleistung hoch ist, kann eine elektrische Isolation auch dann sichergestellt werden, wenn sich die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung zu der Umgebung eines elektrisch leitenden Teils erstreckt und in Kontakt mit diesem kommt.
Der Alkalimetallgehalt ist ein Wert des zu einem Oxid reduzierten Alkalimetalls.
(6) Ein sechster Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung 0,2 × 10^–6/°C bis 5,3 × 10^–6/°C beträgt.
In dem vorliegenden sechsten Modus beträgt die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung 0,2 × 10^–6/°C bis 5,3 × 10^–6/°C. Also auch dann, wenn das temperaturempfindliche Element bei einer hohen Temperatur verwendet wird, kann eine angemessene Druckspannung auf die Ausgangsleitung ausgeübt werden. Deshalb kann eine Lösung entsprechend unterdrückt werden.
Insbesondere ist die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten ein Wert in einem Temperaturbereich, in dem das temperaturempfindliche Element verwendet wird (zum Beispiel ein Temperaturbereich von 20 bis 300°C) (dies gilt auch für den Fall, dass kein Temperaturbereich vorgeschrieben ist).
(7) Ein siebter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung 0,5 × 10^–6/°C bis 4,1 × 10^–6/°C beträgt.
In dem vorliegenden siebten Modus beträgt die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ausgangsleitung und der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung 0,5 × 10^–6/°C bis 4,1 × 10^–6/°C. Also auch dann, wenn das temperaturempfindliche Element bei einer hohen Temperatur verwendet wird, kann eine angemessenere Druckspannung auf die Ausgangsleitung ausgeübt werden. Deshalb kann eine Druckspannung angemessener unterdrückt werden.
(8) Ein achter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle Glas enthält.
Weil in dem vorliegenden achten Modus die Kontaktstelle Glas enthält, ist die Haftung (Verbindungsstärke) zwischen der Kontaktstelle und dem Deckglied oder der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung (wenn diese Glas enthält) hoch. Deshalb kann eine Lösung effektiv verhindert werden.
Ein neunter Modus der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Deckglied und die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung beide Glas enthalten, wobei das Glas des Deckglieds eine Zusammensetzung aufweist, die identisch mit derjenigen des Glases der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung ist.
Weil in dem vorliegenden neunten Modus die Glaskomponente des Deckglieds (das Glas als eine Hauptkomponente enthält) gleich derjenigen der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung ist (wenn diese Glas enthält), ist die Wärmeausdehnung (der Wärmeausdehnungskoeffizient) des Glases des Deckglieds gleich derjenigen der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung. Deshalb wird ein hoher Effekt zur Unterdrückung einer Lösung erzielt. Insbesondere bei einem Aufbau, in dem das Deckglied in einem direkten Kontakt mit der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung ist, können das Deckglied und die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung als ein einstückiges Glied betrachtet werden und wird ein höherer Effekt zur Unterdrückung einer Lösung erzielt.
(10) Ein zehnter Modus der vorliegenden Erfindung ist ein Temperatursensor, der ein temperaturempfindliches Element gemäß einem der oben beschriebenen ersten bis neunten Modi enthält.

In particular, a layer having a thermal expansion coefficient smaller than that of the output and the ceramic base may be used as the low thermal expansion layer.

(2) A second mode of the present invention is characterized in that the low thermal expansion layer is provided in a part of an area facing the output pipe, with the pad located between the area and the output pipe.
When the low thermal expansion layer is formed at a position closer to the output line (in plan view) as in the present second mode, the above-mentioned compressive stress is more likely to act on the output line. Therefore, a solution (and, accordingly, an interruption of the electrical connection) can be effectively prevented.
(3) A third mode of the present invention is characterized in that the low thermal expansion layer is provided in a region of connection between the output lead and the pad facing region, the pad being disposed between the region and the junction.
The output line and the contact point are connected to each other via a connection. Thus, when the low thermal expansion layer is formed at a position closer to the connection of the output line (in plan view) as in the present third mode, a solution can be effectively prevented.
(4) A fourth mode of the present invention is characterized in that the low thermal expansion layer is formed of glass.
In the present fourth mode, since the low thermal expansion layer is formed of glass, the adhesion (the bonding strength) between the low thermal expansion layer and the pad or the ceramic base is high. Therefore, a solution can be effectively prevented.
(5) A fifth mode of the present invention is characterized in that the low thermal expansion layer contains glass and the glass contains an alkali metal in an amount of 0.2 mass% or less.
In the present fifth mode, since the alkali metal content of the glass in the low thermal expansion layer is 0.2 mass% or less, the advantage of excellent electrical insulation performance is obtained. When the electrical insulation performance is high, electrical insulation can be ensured even when the low thermal expansion layer extends to and comes into contact with the vicinity of an electrically conductive part.
The alkali metal content is a value of the oxide-reduced alkali metal.
(6) A sixth mode of the present invention is characterized in that the difference in thermal expansion coefficients between the output line and the low thermal expansion layer is 0.2 × 10 ^-6 / ° C to 5.3 × 10 ^-6 / ° C ,
In the present sixth mode, the difference in thermal expansion coefficients between the output line and the low thermal expansion layer is 0.2 × 10 ^-6 / ° C to 5.3 × 10 ^-6 / ° C. Thus, even if the temperature-sensitive element is used at a high temperature, an adequate compressive stress can be exerted on the output pipe. Therefore, a solution can be suppressed accordingly.
Specifically, the difference in thermal expansion coefficients is a value in a temperature range in which the temperature-sensitive element is used (for example, a temperature range of 20 to 300 ° C) (this also applies to the case where no temperature range is prescribed).
(7) A seventh mode of the present invention is characterized in that the difference in thermal expansion coefficients between the output line and the low thermal expansion layer is 0.5 × 10 ^-6 / ° C to 4.1 × 10 ^-6 / ° C ,
In the present seventh mode, the difference in thermal expansion coefficients between the output line and the low thermal expansion layer is 0.5 × 10 ^-6 / ° C to 4.1 × 10 ^-6 / ° C. Thus, even if the temperature-sensitive element is used at a high temperature, a more adequate compressive stress can be applied to the output line. Therefore, a compressive stress can be suppressed more appropriately.
(8) An eighth mode of the present invention is characterized in that the pad contains glass.
In the present eighth mode, since the pad contains glass, the adhesion (bonding strength) between the pad and the cover member or the low thermal expansion layer (if it contains glass) is high. Therefore, a solution can be effectively prevented.
A ninth mode of the present invention is characterized in that the cover member and the low thermal expansion layer both contain glass, the glass of the cover member having a composition identical to that of the glass of the low thermal expansion layer.
In the present ninth mode, since the glass component of the cover member (containing glass as a main component) is equal to that of the low thermal expansion layer (if it contains glass), the thermal expansion (coefficient of thermal expansion) of the glass of the cover member is the same as that of the layer a low thermal expansion. Therefore, a high effect for suppressing a solution is achieved. Particularly, in a structure in which the cover member is in direct contact with the low thermal expansion layer, the cover member and the low thermal expansion layer can be regarded as a one-piece member, and a higher effect for suppressing a solution is achieved.
(10) A tenth mode of the present invention is a temperature sensor including a temperature-sensitive element according to any one of the first to ninth modes described above.

Der Temperatursensor mit dem darin enthaltenen oben beschriebenen temperaturempfindlichen Element kann die oben beschriebene Lösung in dem temperaturempfindlichen Element auch dann unterdrücken, wenn er bei einer hohen Temperatur von zum Beispiel 850°C oder höher verwendet wird. Deshalb weist der Temperatursensor eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und kann bei einer hohen Temperatur korrekt verwendet werden.The temperature sensor with the above-described temperature-sensitive element contained therein can suppress the above-described solution in the temperature-sensitive element even when used at a high temperature of, for example, 850 ° C or higher. Therefore, the temperature sensor has a high temperature resistance and can be used correctly at a high temperature.

Im Folgenden werden Komponenten der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hereinafter, components of the present invention will be described.

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.The metal resistance (temperature measuring resistor) constituting the metal resistance layer is a substance whose resistance changes with temperature. An example of the metal resistance is Pt. In particular, Pt100 and Pt10 are according to JIS C 1604-1997 Examples of metal resistance.

Ein Beispiel für die Ausgangsleitung ist ein aus Pt oder einer Pt-Legierung ausgebildeter Draht. Beispiele für die Pt-Legierung enthalten Pt als eine Hauptkomponente, wie zum Beispiel Pt-Rh, Pt-Ir, Pt-Pd, Pt-Sr und Pt-ZrO₂.An example of the output line is a wire formed of Pt or Pt alloy. Examples of the Pt alloy include Pt as a main component such as Pt-Rh, Pt-Ir, Pt-Pd, Pt-Sr and Pt-ZrO ₂ .

Ein Beispiel für die Kontaktstelle ist ein aus Pt oder einer Pt-Legierung ausgebildeter Dünnfilm. Beispiele für die Pt-Legierung enthalten Pt als eine Hauptkomponente, wie zum Beispiel Pt-Rh, Pt-Ir, Pt-Pd, Pt-Sr und Pt-ZrO₂.An example of the pad is a thin film formed of Pt or Pt alloy. Examples of the Pt alloy include Pt as a main component such as Pt-Rh, Pt-Ir, Pt-Pd, Pt-Sr and Pt-ZrO ₂ .

Wenn Glas zu der Kontaktstelle hinzugefügt wird, können die folgenden Gläser ähnlich wie das für die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung verwendete Glas verwendet werden. Insbesondere wenn das zu der Kontaktstelle hinzugefügte Glas gleich dem für die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung verwendeten Glas ist, haften die Kontaktstelle und die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung aneinander.When glass is added to the pad, the following glasses can be used similarly to the glass used for the low thermal expansion layer. In particular, when the glass added to the pad is equal to the glass used for the low thermal expansion layer, the pad and the low thermal expansion layer adhere to each other.

Beispiele für die Komponenten, die für das Ausbilden der Schicht mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet werden, sind Glas, Keramik und eine Mischung aus Glas und Keramik.Examples of the components used for forming the low coefficient of thermal expansion layer are glass, ceramic and a mixture of glass and ceramic.

Im Folgenden werden Beispiele für das Glas beschrieben.In the following, examples of the glass are described.

[Silikatglas] Das Silikatglas enthält SiO₂ und weiterhin ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).[Silicate Glass] The silicate glass contains SiO ₂ and further an alkaline earth metal oxide (MgO, CaO, BaO, SrO).

[Aluminiumsilikatglas] Das Aluminiumsilikatglas enthält SiO₂ und Al₂O₃ und enthält auch ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).[Aluminum Silicate Glass] The aluminum silicate glass contains SiO ₂ and Al ₂ O ₃ and also contains an alkaline earth metal oxide (MgO, CaO, BaO, SrO).

[Boratglas] Das Boratglas enthält B₂O₃ und auch ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).[Borate glass] The borate glass contains B ₂ O ₃ and also an alkaline earth metal oxide (MgO, CaO, BaO, SrO).

[Borsilikatglas] Das Borsilikatglas enthält B₂O₃ und SiO₂ und auch ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).[Borosilicate glass] The boro-silicate glass contains B ₂ O ₃ and SiO ₂ and also an alkaline earth metal oxide (MgO, CaO, BaO, SrO).

[Phosphorsilikatglas] Das Phosphorsilikatglas enthält P₂O₅ und SiO₂ und auch ein Erdalkalimetalloxid (MgO, CaO, BaO, SrO).[Phosphorosilicate Glass] The phosphosilicate glass contains P ₂ O ₅ and SiO ₂ and also an alkaline earth metal oxide (MgO, CaO, BaO, SrO).

Vorzugsweise enthält die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung nur die Glaskomponente. Die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass sie ein Glas als eine Hauptkomponente (in einer Menge von mehr als 50 Volumenprozent) und andere Komponenten enthält. Zum Beispiel kann ein keramischer Füller beigemischt werden. Weil der keramische Füller das Fließvermögen der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung vermindern kann, kann die Wärmebeständigkeit verbessert werden.Preferably, the low thermal expansion layer contains only the glass component. However, the low thermal expansion layer may also be formed to contain a glass as a main component (in an amount of more than 50% by volume) and other components. For example, a ceramic filler may be mixed. Because the ceramic filler can reduce the fluidity of the low thermal expansion layer, the heat resistance can be improved.

Gegenüber hohen Temperaturen isolierende Keramiken wie etwa Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkon, Spinell, Cordierit, Mullit, Stealit, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Aluminiumnitrid können als ein keramischer Füller verwendet werden.High temperature insulating ceramics such as alumina, magnesia, zircon, spinel, cordierite, mullite, stealite, silicon carbide, silicon nitride and aluminum nitride can be used as a ceramic filler.

Ein kristallisiertes Glas kann als ein Glas zum Ausbilden der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung verwendet werden. Weil die Verwendung des kristallisierten Glases das Fließvermögen der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung vermindern kann, kann die Wärmebeständigkeit verbessert werden.A crystallized glass may be used as a glass for forming the low thermal expansion layer. Since the use of the crystallized glass can lower the fluidity of the low thermal expansion layer, the heat resistance can be improved.

Auch wenn die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung aus einer Keramik ausgebildet ist, können zum Beispiel Zirkon, Cordierit, Mullit, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid oder Aluminiumnitrid verwendet werden.Even if the low thermal expansion layer is formed of a ceramic, for example, zircon, cordierite, mullite, silicon carbide, silicon nitride or aluminum nitride may be used.

Verschiedene Typen von Materialien, die den für die Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung verwendeten ähnlich sind, können als die Glaskomponente des Deckglieds und die zu der Kontaktstelle hinzugefügte Glaskomponente verwendet werden. Die Glaskomponente des Deckglieds kann sich von der Glaskomponente der Schicht mit einer geringen Wärmeausdehnung unterscheiden.Various types of materials similar to those used for the low thermal expansion layer can be used as the glass component of the cover member and the glass component added to the contact location. The glass component of the cover member may be different from the glass component of the low thermal expansion layer.

[Kurzbeschreibung der Zeichnungen] [Brief Description of the Drawings]

1 ist eine teilweise ausgeschnittene Querschnittansicht, die den Aufbau eines Temperatursensors einer ersten Ausführungsform zeigt. 1 FIG. 16 is a partially cutaway cross sectional view showing the structure of a temperature sensor of a first embodiment. FIG.

2(a) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A von 2(b), und 2(b) ist eine Draufsicht auf das temperaturempfindliche Element (wobei jedoch ein Deckglied entfernt ist und eine Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist). 2 (a) is a cross-sectional view along the line AA of 2 B) , and 2 B) Figure 11 is a plan view of the temperature sensitive element (but with a cover member removed and a ceramic topcoat shown transparent).

3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die das temperaturempfindliche Element zeigt (wobei jedoch das Deckglied entfernt ist und die Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist). 3 Figure 11 is an exploded perspective view showing the temperature sensitive element (but with the cover member removed and the ceramic topcoat shown transparent).

4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Herstellen des temperaturempfindlichen Elements Schritt für Schritt zeigt. 4 FIG. 10 is a flowchart showing a process for manufacturing the temperature-sensitive element step by step. FIG.

5(a) bis 5(d) sind erläuternde Draufsichten, die die Prozedur zum Herstellen des temperaturempfindlichen Elements zeigen. 5 (a) to 5 (d) Fig. 10 are explanatory plan views showing the procedure for producing the temperature-sensitive element.

6(a) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B von 6(b), 6(b) ist eine Draufsicht auf das temperaturempfindliche Element (wobei jedoch das Deckglied entfernt ist und die Keramikdeckschicht transparent gezeigt ist), und 6(c) ist eine erläuternde Ansicht, die die planaren Formen von Kontaktstellen und Anschlussteilen zeigt. 6 (a) is a cross-sectional view along the line BB of 6 (b) . 6 (b) Figure 11 is a plan view of the temperature sensitive element (but with the cover member removed and the ceramic topcoat shown transparent); 6 (c) Fig. 12 is an explanatory view showing the planar shapes of pads and terminal parts.

7 ist eine erläuternde Ansicht, die eine herkömmliche Technik zeigt. 7 Fig. 10 is an explanatory view showing a conventional technique.

[Ausführungsformen der Erfindung]Embodiments of the Invention

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen eines temperaturempfindlichen Elements und eines Temperatursensors der vorliegenden Erfindung beschrieben.Hereinafter, preferred embodiments of a temperature-sensitive element and a temperature sensor of the present invention will be described.

[Erste Ausführungsform]First Embodiment

a) First, the structure of a temperature sensor of a first embodiment will be described.

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.As in 1 shown is the temperature sensor 1 of the present embodiment, to a gas flow pipe such as an exhaust pipe of an internal combustion engine mounted such that the temperature sensor 1 is disposed in the flow tube through which a gas to be measured flows. The temperature sensor 1 is used to detect the temperature of the gas to be measured (exhaust gas).

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.The longitudinal direction of the temperature sensor 1 is an axial direction and corresponds to the vertical direction in FIG 1 , Furthermore, the front end side of the temperature sensor corresponds 1 the lower side in 1 and corresponds to the rear end side of the upper side in FIG 1 ,

Der Temperatursensor 1 enthält vor allem ein temperaturempfindliches Element 3, einen Hüllteil 7, ein Metallrohr 9, einen Montageteil 11 und einen Mutternteil 13.The temperature sensor 1 contains above all a temperature-sensitive element 3 , a Hüllteil 7 a metal pipe 9 , a mounting part 11 and a nut part 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.The temperature-sensitive element 3 is a temperature detecting element disposed in a flow tube through which a gas to be measured flows, and is in the metal tube 9 arranged.

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.The temperature-sensitive element 3 contains: a temperature-sensitive part 4 containing an internal metal resistor having an electrical property (electrical resistance) that varies with temperature; and a pair of output lines (element electrode lines) 5 that with the temperature-sensitive part 4 as described in detail below.

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.The envelope part 7 holds a pair of metal core wires 15 (Hüllkerndrähte 15 ) in a sleeve 17 in an isolated state. The envelope part 7 contains the sleeve 17 formed of a metal, the pair of metal core wires 15 formed of a conductive metal, and an insulation powder (not shown), which are the two metal core wires 15 stops to the sleeve 17 and the two metal core wires 15 electrically isolate each other.

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. The metal pipe 9 is a member formed by closing a front end of a tubular member extending in the axial direction and made of a corrosion-resistant metal (for example, a stainless steel alloy such as SUS310S, which is also a heat-resistant metal).

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.The metal pipe 9 is formed by deep drawing a steel plate to the shape of a pipe extending in the axial direction, so that its front (lower) end 19 is closed and its rear end is open. The axial dimension of the metal tube 9 is chosen such that the rear end of the tube against the inner surface of the second step portion 21 of the mounting part 11 abuts.

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.In addition, the temperature-sensitive element 3 and cement (a holding member) 23 in the metal tube 9 arranged. The metal pipe 9 includes a small diameter section 25 at its front end and a large diameter section 27 that has a larger diameter than the small diameter section 25 behind the small diameter section 25 , The small diameter section 25 and the large diameter section 27 are about a step part 29 connected with each other.

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.The cement 23 fills the room around the temperature-sensitive element 3 around and holding the temperature-sensitive element 3 to prevent it from vibrating. The cement used 23 is preferably a material with a high thermal conductivity, a high thermal resistance and a high insulation performance.

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.It is preferable to use a cement mainly composed of an oxide such as Al ₂ O ₃ or MgO, a nitride such as AlN, TiN, Si ₃ N ₄ or BN or a carbide such as SiC, TiC or ZrC. Alternatively, it is preferable to use a cement mainly composed of an oxide such as Al ₂ O ₃ or MgO, a nitride such as AlN, TiN, Si ₃ N ₄ or BN or a carbide such as SiC, TiC or ZrC an inorganic binder such as Al ₂ O ₃ , SiO ₂ or MgO is mixed.

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.The mounting part 11 is a member for holding the metal pipe 9 and surrounds a rear end part of the outer peripheral surface of the metal pipe 9 to the metal tube 9 to hold such that at least the front end of the metal tube 9 exposed to the outside. The mounting part 11 includes a protruding part 31 projecting radially outward and a rear enveloping part 33 who is behind the preceding part 31 is arranged and extends in the axial direction.

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.The above part 31 is an annular member that has a mounting seat 35 includes, which is provided on the front end side. The mounting seat 35 is a tapered member having a diameter decreasing toward the front end side, wherein the tapered shape corresponds to a tapered shape at a sensor mounting position of an exhaust pipe (not shown) having a diameter increasing toward the rear end side.

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.If the above-described mounting part 11 is arranged at the sensor mounting position of the exhaust pipe, the mounting seat comes 35 in contact with the tapered part of the sensor mounting position, whereby leakage of the exhaust gas from the exhaust pipe is prevented to the outside.

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.The rear envelope part 33 is a member which is annular and a first step portion 37 at the front end side and the second step part 21 with a smaller outer diameter than the first step part 37 having.

Der Mutternteil 13 umfasst einen hexagonalen Mutternteil 39 und einen Gewindeteil 41.The nut part 13 includes a hexagonal nut part 39 and a threaded part 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.The metal core wires 15 include front end parts that are electrically connected at their welding points (connections: not shown) to the output lines 5 the temperature-sensitive element 3 are connected, wherein the rear end portions of the metal core wires 15 with crimp connections 43 are connected by resistance welding. In particular, the metal core wires 15 at their rear ends with connection connection wires 45 an external circuit such as an electronic control unit (ECU) of a vehicle via the crimp terminals 43 connected.

Das Paar von Metallkerndrähten 15 ist voneinander durch ein Isolationsrohr 47 isoliert, und das Paar von Crimpanschlüssen 43 ist voneinander 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 vorliegenden ersten Ausführungsform ist, beschrieben.

The pair of metal core wires 15 is separated from each other by an insulation tube 47 isolated, and the pair of crimps 43 is separated from each other by the insulation tube 47 isolated. Each of the connecting wires 45 is a conductive wire coated with an insulating coating and arranged to pass through the inside of a heat-resistant auxiliary ring 49 to extend out of rubber.

b) The following is the structure of the temperature-sensitive element 3 , which is a main part of the present first embodiment, described.

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 Schichten 57a und 57b mit einer geringen Wärmeausdehnung (gemeinsam als Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung bezeichnet), die auf der gleichen Hauptfläche für die Positionierung an der hinteren Endseite (linken Seite in 2(a)) ausgebildet sind; ein Paar von Kontaktstellen 59a und 59b (gemeinsam als Kontaktstellen 59 bezeichnet), die ausgebildet sind, um einen hinteren Endteil der Metallwiderstandsschicht 53 und die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung 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.As in 2 (a) . 2 B) and 3 shown includes the temperature-sensitive element 3 a ceramic substrate (a ceramic base) 51 ; a metal resistance layer 53 lying on one main surface (on the upper main surface in 2 (a) ) of the ceramic substrate 51 is trained; a volatilization suppressing layer 55 on the same main surface of the ceramic substrate 51 is trained; a couple of layers 57a and 57b with a low thermal expansion (together as layers 57 with a low thermal expansion), which are on the same main surface for positioning on the rear end side (left side in 2 (a) ) are formed; a pair of contact points 59a and 59b (together as contact points 59 designated) formed to a rear end portion of the metal resistance layer 53 and the layers 57 to be covered with a low thermal expansion; the above pair of output lines 5a and 5b (together as output lines 5 referred to) with the surfaces of the contact points 59 are connected; a ceramic topcoat 63 covering the upper side (the upper side in 2 (a) ) of a front end part of the metal resistance layer 53 covered; and a cover member 65 , the front end parts of the output lines 5 , the couple of contact points 59 etc. covered.

Der temperaturempfindliche Teil 4 ist ein plattenförmiger Teil des temperaturempfindlichen Elements 3 mit Ausnahme der Ausgangsleitungen 5.The temperature-sensitive part 4 is a plate-shaped part of the temperature-sensitive element 3 with the exception of the output lines 5 ,

Im Folgenden werden die einzelnen Komponenten beschrieben.The following describes the individual components.

Das Keramiksubstrat 51 ist eine rechteckige Platte (in der Draufsicht), die zum Beispiel aus Aluminiumoxid mit einer Reinheit von 99,9% ausgebildet ist.The ceramic substrate 51 is a rectangular plate (in plan view) formed of, for example, alumina having a purity of 99.9%.

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.The metal resistance layer 53 is an electrically conductive thin film formed of a metal resistor (eg, Pt) and having a thickness of, for example, 0.5 μm to 3.0 μm. The metal resistance layer 53 includes a fine-line part 71 at the front end side and a pair of connecting parts 73a and 73b (together as connecting parts 73 designated) at the rear end side.

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.The fine-line part 71 the metal resistance layer 53 is a fine line having a small line width (for example, a width of 20 μm) and is formed to pass through the ceramic cover layer several times in one 63 meandering covered area.

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.The connecting parts 73 are connections (with a larger width than the fine line part 71 ) with a pair of rear ends of the fine line part 71 are connected and are formed so that they extend to the rear end side.

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 (in der Dimension in der Y-Richtung von 2(b)) und eine größere Fläche aufweisen als die vorderen Anschlussendteile 73a1 und 73b1.In particular, the connection parts comprise 73 rectangular front connection end parts 73a1 and 73b1 (the one with the fine line part 71 connected) on the front end side and rectangular rear terminal end parts 73a2 and 73b2 at the rear end side, each having a convex shape (in plan view). The rear connection end parts 73a2 and 73b2 are terminals that have a larger width (in the dimension in the Y direction of 2 B) ) and have a larger area than the front terminal end parts 73a1 and 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.The volatilization suppressing layer 55 is a layer made of the same material as the metal resistance layer 53 is formed and the same thickness as the metal resistance layer 53 and is formed with a square C-like shape (in plan view) around three sides (one side on the front end side and the opposite sides in the width direction (Y direction)) of the fine line part 71 the metal resistance layer 53 in the same plane as the plane of the metal resistance layer 53 to surround. Therefore, the volatilization suppressing layer generates 55 a platinum vapor pressure as a result of the evaporation of the platinum forming this layer, whereby evaporation or volatilization of the material of the metal resistance layer 53 is suppressed.

Jede der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung ist ein Dickfilm, der zum Beispiel aus einem stark wärmebeständigen Glas mit einem Erweichungspunkt von 900°C oder höher ausgebildet ist und eine Dicke (von zum Beispiel 1 bis 30 μm) aufweist, die größer als diejenige der Metallwiderstandsschicht 53 ist.Each of the layers 57 with a low thermal expansion is a thick film formed of, for example, a high heat resistant glass having a softening point of 900 ° C or higher and having a thickness (of, for example, 1 to 30 μm) larger than that of the metal resistance layer 53 is.

Die Zusammensetzung der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung ist zum Beispiel: 35 Massenprozent SiO₂, 20 Massenprozent Al₂O₃ und 45 Massenprozent BaO. Verschiedene Typen von Gläsern mit Wärmeausdehnungskoeffizienten, die kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient der Ausgangsleitungen 5 und des Keramiksubstrats 51 sind, können als das Glas der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung verwendet werden. Beispiele für ein derartiges Glas sind das oben genannte Silikatglas, Aluminiumsilikatglas, Boratglas, Borsilikatglas und Phosphorsilikatglas.The composition of the layers 57 with a low thermal expansion is, for example: 35 mass% SiO ₂ , 20 mass% Al ₂ O ₃ and 45 mass% BaO. Different types of glasses with thermal expansion coefficients smaller than the thermal expansion coefficient of the output lines 5 and the ceramic substrate 51 can, as the glass of the layers 57 be used with a low thermal expansion. Examples of such a glass are the above-mentioned silicate glass, aluminum silicate glass, borate glass, borosilicate glass and phosphosilicate glass.

Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung (und damit des Glases, das die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung bildet) beträgt zum Beispiel 4,5 × 10^–6/°C bis 9,5 × 10^–6/°C in dem Temperaturbereich (z. B. 20 bis 300°C), in dem der Temperatursensor 1 verwendet wird, wobei ein Glas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der kleiner als die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Ausgangsleitungen 5 und des Keramiksubstrats 51 ist, verwendet wird.The thermal expansion coefficient of the layers 57 with a low thermal expansion (and thus of the glass that the layers 57 with a low thermal expansion) is, for example, 4.5 × 10 ^-6 / ° C to 9.5 × 10 ^-6 / ° C in the temperature range (eg, 20 to 300 ° C) in which the temperature sensor 1 is used, with a glass having a coefficient of thermal expansion, which is smaller than the thermal expansion coefficients of the output lines 5 and the ceramic substrate 51 is used.

Es wird ein Glas verwendet, das veranlasst, dass die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung in den Bereich von 0,2 × 10^–6/°C bis 5,3 × 10^–6/°C (und vorzugsweise in den Bereich von 0,5 × 10^–6/°C bis 4,1 × 10^–6/°C) fällt.It uses a glass that causes the difference in thermal expansion coefficients between the output lines 5 and the layers 57 with a low thermal expansion in the range of 0.2 × 10 ^-6 / ° C to 5.3 × 10 ^-6 / ° C (and preferably in the range of 0.5 × 10 ^-6 / ° C to 4.1 × 10 ^-6 / ° C).

Die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung weisen eine rechteckige Form (in der Draufsicht) auf und sind derart ausgebildet, dass ihre vorderen Endteile in Kontakt mit den entsprechenden hinteren Anschlussendteilen 73a2 und 73b2 sind (die vorderen Endteile müssen nicht unbedingt in Kontakt mit den entsprechenden hinteren Anschlussendteilen 73a2 und 73b2 sein), wobei die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung die gleiche Breite aufweisen wie die hinteren Anschlussendteile 73a2 und 73b2 und wobei sich die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung zu der hinteren Endseite hin erstrecken.The layers 57 With a low thermal expansion have a rectangular shape (in plan view) and are formed such that their front end portions in contact with the respective rear terminal end portions 73a2 and 73b2 (the front end parts do not necessarily have to be in contact with the corresponding rear connection end parts 73a2 and 73b2 be), the layers 57 with a low thermal expansion have the same width as the rear terminal end parts 73a2 and 73b2 and where are the layers 57 extend with a low thermal expansion towards the rear end side.

Jede der Kontaktstellen 59 ist ein elektrisch leitender Dickfilm, der aus einem Material ausgebildet ist, das Pt als eine Hauptkomponente (90 Volumenprozent) und Aluminiumoxid in einer Menge von 10 Volumenprozent enthält und eine Dicke (von zum Beispiel 1 bis 30 μm) aufweist, die größer als diejenige der Metallwiderstandsschicht 53 ist.Each of the contact points 59 is an electrically conductive thick film formed of a material containing Pt as a major component (90% by volume) and alumina in an amount of 10% by volume and having a thickness (of, for example, 1 to 30 μm) greater than that of FIG metal resistor layer 53 is.

Die Kontaktstellen 59 sind rechteckig (in der Draufsicht) und sind ausgebildet, um die gesamten Flächen der hinteren Anschlussendteile 73a2 und 73b2 und der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung zu bedecken.The contact points 59 are rectangular (in plan view) and are formed around the entire surfaces of the rear terminal end parts 73a2 and 73b2 and the layers 57 to cover with a low thermal expansion.

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 Kontaktstellen 59 verbunden sind. Es kann eine Pt-Legierung für die Ausgangsleitungen 5 verwendet werden.Each of the output lines 5 is formed of a Pt wire material (Pt wire) having a coefficient of thermal expansion of 9.5 × 10 ^-6 / ° C (20-300 ° C) with the forward ends of the output leads 5 with the contact points 59 are connected. It can be a Pt alloy for the output lines 5 be used.

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.The output lines 5 are with the contact points 59 connected by a parallel welding (resistance welding), so that connections 75 between the output lines 5 and the contact points 59 (please refer 2 (a) ) are formed with a dot shape.

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.The ceramic topcoat 63 is a substrate formed, for example, of alumina having a purity of 99.9%. The ceramic topcoat 63 covers the fine-line part 71 the metal resistance layer 53 , the front end parts of the front end fittings 73a1 and 73b1 the metal resistance layer 53 and the volatilization suppressing layer 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.The ceramic topcoat 63 is with the ceramic substrate 51 etc. via a tie layer 64 (please refer 2 (a) ) formed, for example, of 99.9% purity alumina.

Das Deckglied 65 ist eine Deckschicht, die zum Beispiel aus dem gleichen Glasmaterial ausgebildet ist wie die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung (das Glasmaterial des Deckglieds 65 kann sich von demjenigen der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung 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.The cover member 65 is a cover layer formed, for example, of the same glass material as the layers 57 with a low thermal expansion (the glass material of the cover member 65 can be different from the one of the layers 57 differ with a low thermal expansion). The thermal expansion coefficient of the cover member 65 is smaller than that of the output lines 5 , Front end parts of the output lines 5 , the contact points 59 and a rear end portion of the ceramic cover layer 63 are airtight with the cover member 65 covered.

Insbesondere ist in der vorliegenden ersten Ausführungsform das Deckglied 65, das aus einem Glas ausgebildet ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 ist, angeordnet, um wenigstens Teile der Ausgangsleitungen 5 zu bedecken, wobei diese Teile auf den Kontaktstellen 59 angeordnet sind und wobei die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung, deren Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner ist als derjenige der Ausgangsleitungen 5, zwischen den Kontaktstellen 59 und dem Keramiksubstrat 51 derart angeordnet sind, dass die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung wenigstens einen Teil eines dem Deckglied 65 zugewandten Bereichs bedecken, wobei die Kontaktstellen 59 zwischen dem Bereich und dem Deckglied 65 angeordnet sind. Außerdem fällt die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung in den Bereich von 0,2 × 10^–6/°C bis 5,3 × 10^–6/°C (vorzugsweise in den Bereich von 0,5 × 10^–6/°C bis 4,1 × 10^–6/°C). In der vorliegenden ersten Ausführungsform ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung kleiner als derjenige des Keramiksubstrats 51. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann größer als derjenige des Keramiksubstrats 51 sein.In particular, in the present first embodiment, the cover member 65 formed of a glass whose thermal expansion coefficient is smaller than that of the output lines 5 is arranged to at least parts of the output lines 5 to cover these parts on the contact points 59 are arranged and where the layers 57 with a low thermal expansion whose Thermal expansion coefficient is smaller than that of the output lines 5 , between the contact points 59 and the ceramic substrate 51 are arranged such that the layers 57 with a low thermal expansion at least part of the cover member 65 Cover facing area, with the contact points 59 between the area and the cover member 65 are arranged. In addition, the difference of the thermal expansion coefficients between the output lines drops 5 and the layers 57 with a low thermal expansion in the range of 0.2 × 10 ^-6 / ° C to 5.3 × 10 ^-6 / ° C (preferably in the range of 0.5 × 10 ^-6 / ° C to 4.1 × 10 ^-6 / ° C). In the present first embodiment, the thermal expansion coefficient of the layers 57 with a small thermal expansion smaller than that of the ceramic substrate 51 , The thermal expansion coefficient of the layers 57 however, with a low thermal expansion is not limited thereto and may be larger than that of the ceramic substrate 51 be.

Weiterhin sind in der vorliegenden ersten Ausführungsform wie durch die Schraffierung in 2(b) angegeben die oben beschriebenen Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung in Bereichen angeordnet, die sich in der Richtung (Y-Richtung) senkrecht zu der Axialrichtung der Ausgangsleitungen 5 in einem Bereich von den vorderen Enden der Ausgangsleitungen 5 zu den hinteren Enden der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung in der Axialrichtung der Ausgangsleitungen 5 (X-Richtung) erstrecken.Further, in the present first embodiment, as shown by the hatching in FIG 2 B) indicated the layers described above 57 arranged with a low thermal expansion in areas extending in the direction (Y direction) perpendicular to the axial direction of the output lines 5 in an area from the front ends of the output lines 5 to the back ends of the layers 57 with a low thermal expansion in the axial direction of the output lines 5 Extend (X direction).

Die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung müssen sich nicht über die gesamten schraffierten Bereiche erstrecken und können sich statt dessen nur über Teile der schraffierten Bereiche erstrecken. Vorzugsweise sind die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung jedoch derart ausgebildet, dass sie die Ausgangsleitungen 5 (und weiterhin die Verbindungen 75) (in der Draufsicht) überlappen.The layers 57 with a low thermal expansion need not extend over the entire hatched areas and may instead extend only over portions of the hatched areas. Preferably, the layers are 57 however, formed with a low thermal expansion such that they the output lines 5 (and continue the connections 75 ) overlap (in plan view).

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des temperaturempfindlichen Elements 3 beschrieben.Hereinafter, a method of manufacturing the temperature-sensitive element 3 described.

Wie in 4 und 5(a) bis 5(d) gezeigt, wird zuerst ein Basismaterial (nicht gezeigt) für die 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(d) zeigen einen Teil in Entsprechung zu einem temperaturempfindlichen Element 3.As in 4 and 5 (a) to 5 (d) First, a base material (not shown) for the ceramic substrates is first shown 51 cleaned with ultrasound. The base material is a plate-shaped material used to form a plurality of temperature-sensitive elements 3 to produce from a large substrate. 5 (a) to 5 (d) show a part corresponding to a temperature-sensitive 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.Then, a Pt film (not shown) is formed on a part of the surface of the base material (ie, each ceramic substrate 51 ) is formed by a well-known PVD method (eg, a sputtering method) around the metal resistor layer 53 and the volatilization suppressing layer 55 to build.

Insbesondere wird der Pt-Film auf Flächenteilen ausgebildet, auf denen die Metallwiderstandsschicht 53 und die Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 55 auszubilden sind.In particular, the Pt film is formed on surface portions on which the metal resistance layer 53 and the volatilization suppressing layer 55 are to be trained.

Dann werden die Metallwiderstandsschicht 53 und die Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 55 unter Verwendung eines wohlbekannten Photolithographieprozesses wie in 5(a) gezeigt ausgebildet, der das Ausbilden eines Resistfilms, eine Belichtungsbehandlung, eine Entwicklung, ein Ätzen, das Entfernen des Resistfilms usw. umfasst.Then the metal resistance layer 53 and the volatilization suppressing layer 55 using a well-known photolithography process as in 5 (a) which comprises forming a resist film, an exposure treatment, a development, an etching, the removal of the resist film and so forth.

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.Then, an annealing treatment (aging treatment) is performed. In the annealing treatment, the base material is heated to 1,000 to 1,400 ° C in air or N ₂ atmosphere and then left to cool.

Dann werden 90 Massenteile eines Glasmaterials (Pulver) mit einer Zusammensetzung, die derjenigen der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung entspricht, und 10 Massenteile eines Butyralharzes gemischt, um eine Glaspaste 57P zu erzeugen. Die Glaspaste 57P wird wie in 5(b) gezeigt mittels Drucken auf einen Bereich aufgetragen, in dem die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung auszubilden sind.Then, 90 parts by mass of a glass material (powder) having a composition similar to those of the layers 57 with a low thermal expansion, and 10 parts by mass of a butyral resin mixed to form a glass paste 57P to create. The glass paste 57P will be like in 5 (b) shown by means of printing applied to an area in which the layers 57 are to be formed with a low thermal expansion.

Dann werden 90 Massenteile eines Pt-Materials (Pulver) und 10 Massenteile eines Zelluloseharzes vermischt, um eine Pt-Paste 59P zu erzeugen. Die Pt-Paste 59P wird wie in 5(c) gezeigt mittels Drucken auf einen Bereich aufgetragen, in dem die Kontaktstellen 59 auszubilden sind. Die Pt-Taste 59P wird durch Drucken auf die gesamten Flächen der hinteren Anschlussendteile 73a2 und 73b2 der Anschlussteile 73 der Metallwiderstandsschicht 53 und die gesamten Flächen der Schichten der Glaspaste 57P aufgetragen.Then, 90 mass parts of a Pt material (powder) and 10 mass parts of a cellulose resin are mixed to form a Pt paste 59P to create. The Pt paste 59P will be like in 5 (c) shown by means of printing applied to an area in which the contact points 59 are to be trained. The Pt button 59P is made by printing on the entire surfaces of the rear terminal end parts 73a2 and 73b2 the connection parts 73 the metal resistance layer 53 and the entire surfaces of the layers of glass paste 57P applied.

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).Then, 90 parts by mass of an alumina powder and 10 parts by mass of a butyral resin are mixed to produce an alumina paste (not shown). The alumina paste is using Printing on a region on the base material (ie on the ceramic substrate 51 ) applied, with the ceramic topcoat 63 to cover (on an area where the connection layer 64 is to be trained).

Dann wird die Keramikdeckschicht 63 (die ein gebranntes Keramiksubstrat ist) auf die gedruckte Aluminiumoxidpastenschicht wie in 5(c) gezeigt gelegt (die Keramikdeckschicht 63 ist transparent gezeigt).Then the ceramic topcoat becomes 63 (which is a fired ceramic substrate) onto the printed alumina paste layer as in 5 (c) shown (the ceramic topcoat 63 is shown transparently).

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.Then, the base material (the ceramic substrate 51 ), on the surface of which the above-described layers, etc. are arranged, are fired at a temperature of 1,000 to 1,400 ° C for two hours.

Dann wird das Basismaterial in Substrate mit einer für das weiter unten beschriebene Schweißen geeigneten Arbeitsgröße zerteilt.Then, the base material is divided into substrates having a working size suitable for the welding described below.

Dann werden wie in 5(d) gezeigt Ausgangsleitungen 5 auf den Kontaktstellen 59 platziert und durch ein Parallelschweißen (Widerstandsschweißen) mit diesen verbunden.Then be like in 5 (d) shown output lines 5 on the contact points 59 placed and connected by a parallel welding (resistance welding) with these.

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.Then, 90 parts by mass of a glass material (powder) having a composition similar to that of the cover member 65 and 10 parts by mass of a butyral resin are mixed to produce a glass paste (not shown). The glass paste is applied to an area where the cover member 65 is to train. The glass paste is applied such that it has front end portions of the output leads 5 , the contact points 59 and a rear end portion of the ceramic cover layer 63 covered.

Die resultierende Schicht der Glaspaste wird bei einer Temperatur von zum Beispiel 1.000 bis 1.400°C zwei Stunden lang gebrannt.The resulting layer of the glass paste is fired at a temperature of, for example, 1,000 to 1,400 ° C for two hours.

Dann wird das Substrat mit der Arbeitsgröße zerteilt, um die temperaturempfindlichen Elemente 3 voneinander zu trennen.Then the substrate is cut with the working size around the temperature-sensitive elements 3 separate from each other.

Die temperaturempfindlichen Elemente 3 können durch die oben beschriebenen Schritte erzeugt werden.The temperature-sensitive elements 3 can be generated by the steps described above.

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 vorliegenden ersten Ausführungsform beschrieben.

A temperature sensor 1 can be generated by a temperature-sensitive element 3 , which was produced in the manner described above, is installed in a conventional manner.

d) The following describes the effect of the present first embodiment.

In der vorliegenden ersten Ausführungsform wird das Deckglied 65, das aus einem Glas ausgebildet ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 ist, angeordnet, um wenigstens Teile der Ausgangsleitungen 5 zu bedecken, wobei diese Teile auf den Kontaktstellen 59 angeordnet sind und wobei die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung, deren Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige der Ausgangsleitungen 5 ist, derart zwischen den Kontaktstellen 59 und dem Keramiksubstrat 51 angeordnet sind, dass die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung wenigstens einen Teil eines dem Deckglied 65 zugewandten Bereichs bedecken, wobei die Kontaktstellen 59 zwischen dem Bereich und dem Deckglied 65 angeordnet sind.In the present first embodiment, the cover member 65 formed of a glass whose thermal expansion coefficient is smaller than that of the output lines 5 is arranged to at least parts of the output lines 5 to cover these parts on the contact points 59 are arranged and where the layers 57 with a low thermal expansion, whose coefficient of thermal expansion is smaller than that of the output lines 5 is, so between the contact points 59 and the ceramic substrate 51 are arranged that the layers 57 with a low thermal expansion at least part of the cover member 65 Cover facing area, with the contact points 59 between the area and the cover member 65 are arranged.

Außerdem fällt die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Ausgangsleitungen 5 und den Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung in den Bereich von 0,2 × 10^–6/°C bis 5,3 × 10^–6/°C (vorzugsweise in den Bereich von 0,5 × 10^–6/°C bis 4,1 × 10^–6/°C).In addition, the difference of the thermal expansion coefficients between the output lines drops 5 and the layers 57 with a low thermal expansion in the range of 0.2 × 10 ^-6 / ° C to 5.3 × 10 ^-6 / ° C (preferably in the range of 0.5 × 10 ^-6 / ° C to 4.1 × 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 (über die Kontaktstellen 59) durch das Deckglied 65 und die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung 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.So even if the temperature-sensitive element 3 is subjected to a temperature change between a high temperature of, for example, 850 ° C or higher and an ordinary temperature, a compressive stress may be applied to the output lines 5 (via the contact points 59 ) through the cover member 65 and the layers 57 be exercised with a low thermal expansion. As a result, the fixing force between the output lines 5 and the contact points 59 can be increased. Because a solution of the output lines 5 from the contact points 59 can be suppressed in this way, deterioration of the durability of the temperature-sensitive element 3 be suppressed.

Weiterhin sind in der vorliegenden ersten Ausführungsform die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung zwischen den Ausgangsleitungen 5 und dem Keramiksubstrat 51 (und an den Positionen der Verbindungen 75) (in der Draufsicht) ausgebildet. Deshalb kann die oben beschriebene Lösung (und damit eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung) effektiv verhindert werden.Furthermore, in the present first embodiment, the layers are 57 with a low thermal expansion between the output lines 5 and the ceramic substrate 51 (and at the positions of the connections 75 ) (in plan view). Therefore, the above-described solution (and thus interruption of the electrical connection) can be effectively prevented.

Und weil in der vorliegenden ersten Ausführungsform der Erweichungspunkt des Glases der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung bei 900°C oder höher liegt, kann das temperaturempfindliche Element 3 bei einer hohen Temperatur von bis zu 900°C korrekt verwendet werden. And because in the present first embodiment, the softening point of the glass of the layers 57 with a low thermal expansion at 900 ° C or higher, the temperature-sensitive element 3 be used correctly at a high temperature of up to 900 ° C.

Außerdem beträgt in der vorliegenden ersten Ausführungsform der Alkalimetallgehalt des Glases der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung 0,2 Massenprozent oder weniger (zu einem Oxid reduziert) und enthält also das Glas im Wesentlichen kein Alkalimetall. Die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung bieten also den Vorteil einer hohen Isolationsleistung und weisen einen großen Effekt zur Verhinderung des Auftretens einer Migration auf.In addition, in the present first embodiment, the alkali metal content of the glass of the layers is 57 with a low thermal expansion 0.2 mass% or less (reduced to an oxide) and thus contains the glass substantially no alkali metal. The layers 57 With a low thermal expansion thus offer the advantage of high insulation performance and have a large effect of preventing the occurrence of migration.

Weiterhin sind in der vorliegenden 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 Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung ist. Weil also die Wärmeausdehnung (Wärmeausdehnungskoeffizient) des Deckglieds 65 gleich derjenigen der Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung ist, wird ein großer Effekt zur Verhinderung einer Lösung erzielt.Furthermore, in the present first embodiment, the output lines 5 and the contact points 59 with the cover member formed of glass 65 covered, wherein the glass component of the cover member 65 equal to that of the layers 57 with a low thermal expansion. Because so the thermal expansion (coefficient of thermal expansion) of the cover member 65 equal to that of the layers 57 with a low thermal expansion, a great effect for preventing a solution is achieved.

[Zweite Ausführungsform]Second Embodiment

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.Hereinafter, a second embodiment will be described while omitting a repetitive description of details similar to those in the first embodiment described above.

Während ein Temperatursensor der vorliegenden zweiten Ausführungsform ein temperaturempfindliches Element mit einem Aufbau verwendet, der mit demjenigen des temperaturempfindlichen Elements der oben beschriebenen ersten Ausführungsform identisch ist, unterscheidet sich das Material der Kontaktstellen des temperaturempfindlichen Elements von dem in der ersten Ausführungsform verwendeten Material.While a temperature sensor of the present second embodiment uses a temperature-sensitive element having a structure identical to that of the temperature-sensitive element of the first embodiment described above, the material of the contact points of the temperature-sensitive element is different from the material used in the first embodiment.

Identische Komponenten wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform werden durch gleiche Bezugszeichen angegeben. Die zweite Ausführungsform wird mit Bezug auf 2(a) und 2(b) beschrieben, die auch für die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendet wurden.Identical components as in the first embodiment described above are indicated by like reference numerals. The second embodiment will be described with reference to FIG 2 (a) and 2 B) which were also used for the description of the first embodiment.

Wie in 2(a) und 2(b) gezeigt enthält ein temperaturempfindliches Element 3 der zweiten Ausführungsform ebenso wie das temperaturempfindliche Element der oben beschriebenen ersten Ausführungsform eine Metallwiderstandsschicht 53 und Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung, die auf einem Keramiksubstrat 51 ausgebildet sind. Kontaktstellen 59 mit gleichen Formen sind ausgebildet, um die Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung und Teile der Anschlussteile 73 der Metallwiderstandsschicht 53 zu bedecken, und Ausgangsleitungen 5 sind mit den Kontaktstellen 59 verbunden.As in 2 (a) and 2 B) shown contains a temperature-sensitive element 3 The second embodiment as well as the temperature-sensitive element of the first embodiment described above, a metal resistor layer 53 and layers 57 with a low thermal expansion, on a ceramic substrate 51 are formed. contact points 59 with the same shapes are formed around the layers 57 with a low thermal expansion and parts of the connecting parts 73 the metal resistance layer 53 to cover and output lines 5 are with the contact points 59 connected.

Insbesondere sind in der vorliegenden zweiten Ausführungsform die Kontaktstellen 59 aus Pt und Glas ausgebildet. Insbesondere sind die Kontaktstellen 59 aus 75 Volumenprozent Pt und 25 Volumenprozent Glas ausgebildet, wobei das Glas aus einem Glasmaterial ausgebildet ist, das demjenigen der oben beschriebenen Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung ähnlich ist.In particular, in the present second embodiment, the contact points 59 made of Pt and glass. In particular, the contact points 59 formed of 75 percent by volume of Pt and 25 percent by volume of glass, the glass being formed of a glass material similar to that of the layers described above 57 is similar with a low thermal expansion.

Weil in der zweiten Ausführungsform die Kontaktstellen 59 Pt in einer ausreichend großen Menge enthalten, weisen die Kontaktstellen 59 eine elektrische Leitfähigkeit auf. Und weil die Kontaktstellen 59 eine Glaskomponente enthalten, ist die Haftung zwischen den Kontaktstellen 59 und den Schichten 57 mit einer geringen Wärmeausdehnung hoch.Because in the second embodiment, the contact points 59 Pt contained in a sufficiently large amount, have the contact points 59 an electrical conductivity. And because the contact points 59 contain a glass component, the adhesion between the contact points 59 and the layers 57 high with a low thermal expansion.

Dementsprechend weist das temperaturempfindliche Element 3 der zweiten Ausführungsform den Vorteil auf, dass eine Lösung weniger wahrscheinlich auftritt und eine bessere Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen als bei dem temperaturempfindlichen Element der ersten Ausführungsform erzielt wird.Accordingly, the temperature-sensitive element 3 In the second embodiment, the advantage that a solution is less likely to occur and a better resistance to high temperatures than the temperature-sensitive element of the first embodiment is achieved.

[Dritte Ausführungsform]Third Embodiment

Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform beschrieben, wobei jedoch auf eine wiederholte Beschreibung von Details, die denjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich sind, verzichtet wird.Hereinafter, a third embodiment will be described, however, a repeated description of details similar to those of the above-described first embodiment will be omitted.

Ein Temperatursensor der vorliegenden dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Temperatursensor der ersten Ausführungsform durch die Form (Anordnung) der Metallwiderstandsschicht des temperaturempfindlichen Elements. A temperature sensor of the present third embodiment differs from the temperature sensor of the first embodiment by the shape (arrangement) of the metal resistance layer of the temperature-sensitive element.

Wie in 6(a) bis 6(c) gezeigt enthält ein temperaturempfindliches Element 103 der dritten Ausführungsform ebenso wie das temperaturempfindliche Element der oben beschriebenen ersten Ausführungsform: ein Keramiksubstrat 151; eine Metallwiderstandsschicht 153, die auf einer Hauptfläche des Keramiksubstrats 151 ausgebildet ist; eine Verflüchtigungsunterdrückungsschicht 155, die auf der gleichen Hauptfläche ausgebildet ist; ein Paar von Schichten 157 mit einer geringen Wärmeausdehnung, die auf der hinteren Endseite der gleichen Hauptfläche ausgebildet sind; ein Paar von Kontaktstellen 159, die ausgebildet sind, um Teile der Anschlussteile 173 der Metallwiderstandsschicht 153 und der Schichten 157 mit einer geringen Wärmeausdehnung zu bedecken; ein Paar von Ausgangsleitungen 105, die mit den Flächen der Kontaktstellen 159 verbunden sind; eine Keramikdeckschicht 163, die die obere Seite eines Teils der Metallwiderstandsschicht 153 auf der vorderen Endseite bedeckt; und ein Deckglied 165, das vordere Endteile der Ausgangsleitungen 105, das Paar von Kontaktstellen 159 usw. bedeckt.As in 6 (a) to 6 (c) shown contains a temperature-sensitive element 103 of the third embodiment as well as the temperature-sensitive element of the first embodiment described above: a ceramic substrate 151 ; a metal resistance layer 153 resting on a major surface of the ceramic substrate 151 is trained; a volatilization suppressing layer 155 formed on the same main surface; a couple of layers 157 with a low thermal expansion, which are formed on the rear end side of the same main surface; a pair of contact points 159 that are designed to fit parts of the connecting parts 173 the metal resistance layer 153 and the layers 157 to be covered with a low thermal expansion; a pair of output lines 105 that interfere with the surfaces of the contact points 159 are connected; a ceramic topcoat 163 , which is the upper side of a part of the metal resistance layer 153 covered on the front end side; and a cover member 165 , the front end parts of the output lines 105 , the couple of contact points 159 etc. covered.

In der vorliegenden dritten Ausführungsform weisen hintere Endteile der zwei Anschlussteile 173 der Metallwiderstandsschicht 153 eine Breite (Dimension in der vertikalen Richtung von 6(c)) auf, die kleiner als diejenige der Kontaktstellen 159 (in der Draufsicht) ist, und erstrecken sich zu Bereichen unmittelbar unter den Ausgangsleitungen 105.In the present third embodiment, rear end portions of the two terminal parts 173 the metal resistance layer 153 a width (dimension in the vertical direction of 6 (c) ), which is smaller than that of the contact points 159 (in plan view), and extend to regions just below the output lines 105 ,

In der vorliegenden dritten Ausführungsform sind wie in der zweiten Ausführungsform die Kontaktstellen 159 aus Pt und Glas ausgebildet. Weiterhin weisen die Kontaktstellen 159 Teile auf, die in einem direkten Kontakt mit dem Keramiksubstrat 151 sind, ohne dass dazwischen die Schichten 157 mit einer geringen Wärmeausdehnung angeordnet sind. Weil die Kontaktstellen 159 eine Glaskomponente enthalten und Teile in einem direkten Kontakt mit dem Keramiksubstrat 151 aufweisen, ist die Haftung zwischen den Kontaktstellen 159 und dem Keramiksubstrat 151 hoch.In the present third embodiment, as in the second embodiment, the pads 159 made of Pt and glass. Furthermore, the contact points 159 Parts in direct contact with the ceramic substrate 151 are, without intervening the layers 157 are arranged with a low thermal expansion. Because the contact points 159 a glass component and parts in direct contact with the ceramic substrate 151 have adhesion between the contact points 159 and the ceramic substrate 151 high.

Die Materialien der anderen Komponenten sind identisch mit denjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Und die Prozedur zum Herstellen des Temperatursensors der vorliegenden dritten Ausführungsform ist im Grunde identisch mit der Prozedur zum Herstellen des Temperatursensors der ersten Ausführungsform, wobei jedoch die Schichten 157 mit einer geringen Wärmeausdehnung auf den Flächen der Anschlussteile 173 der Metallwiderstandsschicht 153 ausgebildet sind.The materials of the other components are identical to those of the first embodiment described above. And the procedure for manufacturing the temperature sensor of the present third embodiment is basically identical to the procedure for manufacturing the temperature sensor of the first embodiment, but the layers 157 with a low thermal expansion on the surfaces of the connecting parts 173 the metal resistance layer 153 are formed.

Der Temperatursensor der vorliegenden dritten Ausführungsform erzielt Effekte, die im Wesentlichen gleich denjenigen sind, die durch den oben beschriebenen Temperatursensor der ersten Ausführungsform erzielt werden.The temperature sensor of the present third embodiment achieves effects substantially equal to those achieved by the above-described temperature sensor of the first embodiment.

[Erstes experimentelles Beispiel][First Experimental Example]

Im Folgenden wird ein erstes experimentelles Beispiel beschrieben, das durchgeführt wurde, um die Effekte der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.Hereinafter, a first experimental example performed to confirm the effects of the present invention will be described.

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 Schichten mit einer geringen Wärmeausdehnung wie in der folgenden Tabelle 1 angegeben geändert wurden und die Fixierungskraft zwischen den Ausgangsleitungen und den Kontaktstellen geprüft wurde. Es wurden insbesondere 10 temperaturempfindliche Elemente für jeden Typ von Probe hergestellt.In the first experimental example, temperature-sensitive elements similar to the temperature-sensitive element of the first embodiment described above were prepared as samples for use in an experiment, changing the composition ratios of the low-thermal expansion layers as indicated in the following Table 1 and FIGS the fixing force between the output leads and the pads has been checked. In particular, 10 temperature-sensitive elements were prepared for each type of sample.

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.As a test for checking the fixing force, a method according to a metal material tensile test ( JIS 22241: 2011 ) carried out. In this test, the ceramic substrate side of each temperature-sensitive element (sample) was fixed and pulled on the output leads. The fixing force was checked on the basis of the state of the output lines, that is, based on whether the output lines broke or detached (from the pads). The test results are given in Table 1. When pulled on the output lines, a load of 150 MPa (required load) or greater was applied until the output lines broke or came loose.

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 Schichten mit einer geringen Wärmeausdehnung an (20°C–300°C). Der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Glasmaterials wird durch den Typ des Glasmaterials bestimmt.In the following Table 1, the difference of the coefficients of thermal expansion gives the difference between the coefficient of thermal expansion of the Pt-formed output lines and the Thermal expansion coefficient of the formed from glass materials of Table 1 layers with a low thermal expansion of (20 ° C-300 ° C). The thermal expansion coefficient of a glass material is determined by the type of glass material.

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. Glaskomponente (Massenprozent) Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten (20–300°C) (× 10^–6/°C) Fixierungs kraft SiO₂ Al₂O₃ BaO 1 55 20 25 5,9 X 2 50 20 30 5,3 A 3 45 20 35 4,5 A 4 42 20 38 4,1 AA 5 40 20 40 3,8 AA 6 35 20 45 3,0 AA 7 30 20 50 2,1 AA 8 25 20 55 1,1 AA 9 22 20 58 0,5 AA 10 21 20 59 0,2 A 11 20 20 60 0,0 X The fixing force determination criteria of Table 1 are as follows. "AA" indicates that in all ten temperature-sensitive elements, the output lines broke, but did not dissolve even when the applied load became equal to or greater than the required load. "A" indicates that in all ten temperature-sensitive elements, the output lines were released when the applied load became equal to or greater than the required load. "X" indicates that in all ten temperature-sensitive elements, the output lines were disconnected, with the output lines in some temperature-sensitive elements becoming disconnected before the applied load reached the required load. [Table 1] No. Glass component (mass percentage) Difference in coefficients of thermal expansion (20-300 ° C) (× 10 ^-6 / ° C) Fixation force SiO ₂ Al ₂ O ₃ BaO 1 55 20 25 5.9 X 2 50 20 30 5.3 A 3 45 20 35 4.5 A 4 42 20 38 4.1 AA 5 40 20 40 3.8 AA 6 35 20 45 3.0 AA 7 30 20 50 2.1 AA 8th 25 20 55 1.1 AA 9 22 20 58 0.5 AA 10 21 20 59 0.2 A 11 20 20 60 0.0 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 5,3 × 10^–6/°C fällt, und die Fixierungsstärke größer wird, wenn die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten in den Bereich von 0,5 × 10^–6/°C bis 4,1 × 10^–6/°C fällt. Deshalb ist zu bevorzugen, dass die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten in den Bereich von 0,5 × 10^–6/°C bis 4,1 × 10^–6/°C fällt.Table 1 indicates that the fixing strength is large when the difference in thermal expansion coefficient falls within the range of 0.2 × 10 ^-6 / ° C to 5.3 × 10 ^-6 / ° C, and the fixing strength becomes larger, when the difference in coefficients of thermal expansion falls within the range of 0.5 × 10 ^-6 / ° C to 4.1 × 10 ^-6 / ° C. Therefore, it is preferable that the difference of the thermal expansion coefficients falls in the range of 0.5 × 10 ^-6 / ° C to 4.1 × 10 ^-6 / ° C.

[Zweites experimentelles Beispiel][Second Experimental Example]

Im Folgenden wird ein zweites experimentelles Beispiel beschrieben, das durchgeführt wurde, um den Effekt der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.Hereinafter, a second experimental example conducted to confirm the effect of the present invention will be described.

In dem zweiten experimentellen Beispiel wurde die Beziehung zwischen der elektrischen Isolationsleistung und der Alkalimetallmenge (Gehalt) des Glases in den Schichten mit einer geringen Wärmeausdehnung untersucht.In the second experimental example, the relationship between the electrical insulation performance and the alkali metal amount (content) of the glass in the low thermal expansion layers was examined.

Insbesondere wurden Proben eines Temperatursensors mit einem temperaturempfindlichen Element, das dem temperaturempfindlichen Element der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich ist, hergestellt, wobei die Zusammensetzungsverhältnisse des Glases in den Schichten mit einer geringen Wärmeausdehnung wie in der folgenden Tabelle 2 angegeben verändert wurden.Specifically, samples of a temperature sensor having a temperature-sensitive element similar to the temperature-sensitive element of the above-described first embodiment were prepared while changing the composition ratios of the glass in the low thermal expansion layers as shown in the following Table 2.

Die Temperatur einer Atmosphäre mit einer bekannten Temperatur (von z. B. 600°C) wurde unter Verwendung jeder Probe gemessen, wobei der Messfehler geprüft wurde. Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben.The temperature of an atmosphere having a known temperature (of, for example, 600 ° C) was measured using each sample, and the measurement error was checked. The test results are given in the following Table 2.

In der Tabelle 2 steht R₂O für Na₂O und K₂O, die Alkalimetalloxide sind. „AA” gibt an, dass der Messfehler bei 0,5°C oder weniger liegt; „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 SiO₂ CaO MgO Al₂O₃ R₂O 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 In Table 2, R ₂ O is Na ₂ O and K ₂ O which are alkali metal oxides. "AA" indicates that the measurement error is 0.5 ° C or less; "A" indicates that the measurement error is greater than 0.5 ° C but not greater than 1 ° C; and "X" indicates that the measurement error is greater than 1 ° C. [Table 2] No. Glass component (mass percentage) measurement error insulation performance SiO ₂ CaO MgO Al ₂ O ₃ R ₂ O 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 verschlechtert, wird der Messfehler aufgrund des Einflusses eines Leckstroms größer. Deshalb gibt die Tabelle 2 an, dass die elektrische Isolationsleistung hoch ist, wenn der Alkalimetallgehalt (reduziert zu einem Oxid) des Glases der Schichten mit einer geringen Wärmeausdehnung gleich oder kleiner als 0,2 Massenprozent ist.When the electric insulation performance deteriorates, the measurement error becomes larger due to the influence of leakage current. Therefore, Table 2 indicates that the electrical insulation performance is high when the alkali metal content (reduced to an oxide) of the glass of the low thermal expansion layers is equal to or less than 0.2 mass%.

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.
(3) Weiterhin sind die Positionen, wo die Schichten mit einer geringen Wärmeausdehnung ausgebildet werden, nicht auf die Positionen unter den Kontaktstellen (auf der Keramiksubstratseite) beschränkt, wobei sich die Schichten mit einer geringen Wärmeausdehnung von den Kontaktstellen nach außen (in der Ebenenrichtung des Keramiksubstrats) erstrecken können.

The invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention can be implemented in various forms without departing from the scope of the invention.

(1) For example, the temperature sensor with the temperature-sensitive element contained therein may have one of various known structures.
(2) Further, within the scope of the present invention, various known materials can be used as the materials of the components (e.g., the ceramic substrate, the metal resistance layer, the output leads, the cover member, etc.) of the temperature-sensitive element.
(3) Further, the positions where the low thermal expansion layers are formed are not limited to the positions under the pads (on the ceramic substrate side), with the low thermal expansion layers extending outward from the pads (in the plane direction of the FIG Ceramic substrate).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Temperatursensortemperature sensor
3, 1033, 103: temperaturempfindliches Elementtemperature-sensitive element
5a, 5b, 5, 1055a, 5b, 5, 105: Ausgangsleitungoutput line
51, 15151, 151: Keramiksubstratceramic substrate
53, 15353, 153: MetallwiderstandsschichtMetal resistor layer
57a, 57b, 57, 15757a, 57b, 57, 157: Schicht mit einer geringen WärmeausdehnungLayer with a low thermal expansion
59a, 59b, 59, 15959a, 59b, 59, 159: Kontaktstellecontact point
63, 16363, 163: Keramikdeckschichtceramic top coat
65, 16565, 165: Deckgliedcover member
73a, 73b, 73, 17373a, 73b, 73, 173: Anschlussteilconnector

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2006-234632 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

JIS C 1604-1997 [0016]
JIS 22241: 2011 [0123]

Claims

Temperature-sensitive element ( 3 ) comprising: a ceramic base ( 51 ), a metal resistance layer ( 53 ), which are based on ceramics ( 51 ), a contact point ( 59 ), which are based on ceramics ( 51 ), wherein the contact point has an electrical conductivity and is electrically connected to the metal resistance layer ( 53 ), and an output line ( 5 ) with the contact point ( 59 ), the temperature-sensitive element being characterized in that it further comprises: a cover member ( 65 ) at the contact point ( 59 ) is arranged to at least a part of the output line ( 5 ), this part at the contact point ( 59 ), wherein the cover member ( 65 ) Contains glass as a main component and has a thermal expansion coefficient smaller than that of the output line ( 5 ), and a layer ( 57 ) with a low thermal expansion between the contact point ( 59 ) and the ceramic base ( 51 ) is arranged to extend over at least a part of the cover member ( 65 ), wherein the contact point ( 59 ) between the area and the cover member ( 65 ) and wherein the layer ( 57 ) having a low thermal expansion has a thermal expansion coefficient smaller than that of the output line ( 5 ).

Temperature-sensitive element according to claim 1, wherein the layer ( 57 ) with a low thermal expansion in a part of one of the output lines ( 5 ) is provided, wherein the contact point ( 59 ) between the area and the output line ( 5 ) is arranged.

Temperature-sensitive element according to claim 2, wherein the layer ( 57 ) with a low thermal expansion in one of a connection between the output line ( 5 ) and the contact point ( 59 ) is provided, wherein the contact point ( 59 ) is disposed between the area and the connection.

Temperature-sensitive element according to one of claims 1 to 3, wherein the layer ( 57 ) is formed with a low thermal expansion of glass.

Temperature-sensitive element according to one of claims 1 to 4, wherein the layer ( 57 ) having a low thermal expansion contains glass and the glass contains an alkali metal in an amount of 0.2 mass% or less.

Temperature-sensitive element according to one of claims 1 to 5, wherein a difference in the thermal expansion coefficients between the output line ( 5 ) and the layer ( 57 ) having a low thermal expansion is 0.2 × 10 ^-6 / ° C to 5.3 × 10 ^-6 / ° C.

Temperature-sensitive element according to claim 6, wherein the difference of the thermal expansion coefficients between the output line ( 5 ) and the layer ( 57 ) having a low thermal expansion is 0.5 × 10 ^-6 / ° C to 4.1 × 10 ^-6 / ° C.

Temperature-sensitive element according to one of claims 1 to 7, wherein the contact point ( 59 ) Contains glass.

Temperature-sensitive element according to one of claims 1 to 8, wherein the cover member ( 65 ) and the layer ( 57 ) with a low thermal expansion glass and the glass of the cover member ( 65 ) has an identical composition as the glass of the layer ( 57 ) with a low thermal expansion.

Temperature sensor ( 1 ), which is a temperature-sensitive element ( 3 ) according to any one of claims 1 to 9.