DE69731265T2

DE69731265T2 - Struktur einer elektronischen Vorrichtung

Info

Publication number: DE69731265T2
Application number: DE69731265T
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Chichibu-gun Ochi; Masahiro Chichibu-gun Hirama; Hiroshi Jouetus-shi Tomoto; Atsushi Mito-shi Miyazaki; Takayuki Hitachinaka-shi Saito; Kaoru Naka-gun Uchiyama
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: JPH1055903A; CN1123014C; EP0824258B1; DE69731265D1; EP0824258A1; US6344790B1; CN1173719A; KR19980018505A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Struktur einer elektronischen Vorrichtung, und insbesondere eine Struktur mit der ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit, die für eine elektronische Vorrichtung mit Anschlussleitungen, die in einer stark korrodierenden Umgebung verwendet wird, geeignet ist, wie beispielsweise einem temperaturempfindlichen Widerstand zum Messen der Ansauglufttemperatur in einem Kraftfahrzeug.
Beschreibung des Standes der Technik
Unter Bezugnahme auf 1 wird nachstehend ein temperaturempfindlicher bzw. -abhängiger Widerstand, d. h. ein Thermistor, als herkömmliche elektronische Vorrichtung mit Anschlussdrähten bzw. Anschlussleitungen beschrieben, indem ein mit Glas abgedichteter Thermistor vom Axialtyp (Diodentyp) als Beispiel herangezogen wird. Wie in der Figur gezeigt ist, wird der Thermistor konstruiert, indem das Thermistorelement 2 in eine Glasröhre 1 eingebracht wird, die durch abdichtende Elektroden 3A, 3B hermetisch abgedichtet wird. Das Thermistorelement 2 wird von den Elektroden 3A, 3B sandwichartig umgeben, um den elektrischen Kontakt dazwischen aufrecht zu erhalten. Weiterhin bezeichnen die Bezugssymbole 4A, 4B Anschlussleitungen, die jeweils elektrisch mit den Elektroden 3A, 3B verbunden sind.
Gewöhnlich wird in einem solchen mit Glas abgedichteten Thermistor, wie vorstehend beschrieben, ein Dumet-Draht (japanische Industrienorm JIS H4541) für die abdichtenden Elektroden 3A, 3B verwendet. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Beispiels für den Dumet-Draht.
Wie in der Figur gezeigt ist, wird ein Dumet-Draht konstruiert, indem ein aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehender Kerndraht 11 mit Kupfer 12 als Zwischenschicht überzogen wird, welche des Weiteren mit einer Oberflächenschicht 13 aus Kupfer(I)-oxid (Cu₂O) oder -borat (Cu₂O-Na₂B₄O₇) bedeckt wird. Der Kern eines Dumet-Drahts ist aus einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellt, um den Wärmedehnungskoeffizienten näher an jenen von Glas zu bringen, während seine Oberflächenschicht aus Kupfer(I)-oxid zum Zweck guten Schmelz-Adhäsionsvermögens mit Glas besteht. Da die abdichtende Elektrode 3A, 3B hergestellt wird, indem ein solcher Dumet-Draht bei einer geeigneten Länge abgeschnitten wird, ist die Eisen-Nickel-Legierung als Kernmaterial an der Endoberfläche 3a, 3b der Umgebung ausgesetzt.
Des Weiteren wird die Anschlussleitung 4A, 4B, von der ein Beispiel in 3 gezeigt ist, ausgebildet, indem die Oberfläche des aus Dumet, Eisen oder einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellten Kerndrahts 15 mit Kupfer 14 überzogen wird.
Metallische Bereiche des Thermistors vom mit Glas abgedichteten Typs, d. h. die äußeren Endoberflächen 3a, 3b der abdichtenden Elektroden 3A, 3B und die Oberflächen der Anschlussleitungen 4A, 4B werden mit Lötmetall plattiert, um den Thermistor auf ein Substrat zu löten. Des Weiteren kann auch ein Vernickeln angewendet werden, um den Thermistor durch Punktschweißen oder dergleichen an dem Substrat zu befestigen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist der aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehende Kern des Dumet-Drahts an den Endoberflächen 3a, 3b der Umgebung ausgesetzt. Jedoch lässt sich die Korrosionsbeständigkeit der Endoberflächen 3a, 3b durch Lötplattieren oder Vernickeln verbessern.
Ein derartiger Thermistor wird oft in einer korrodierenden Umgebung eingesetzt, wie etwa ein temperaturabhängiger Widerstand zum Messen der Ansauglufttemperatur in einem Kraftfahrzeug. In einem solchen Fall ist es erforderlich, dass der Thermistor eine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt.
Jedoch verfügt ein herkömmlicher Thermistor vom mit Glas abgedichteten Typ, wie er vorstehend erwähnt wurde, über keine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit und weist daher den Nachteil auf, dass Korrosion auftritt, wenn er in einer stark korrodierenden Umgebung, wie etwa einer Schwefeldioxidgasatmosphäre, verwendet wird.
Mit anderen Worten kann ein Thermistor, der eine Lötplattierung zur Abdeckung seiner metallischen Bereiche aufweist, keine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit besitzen. Im Vergleich dazu kann ein Thermistor, der für denselben Zweck eine Vernickelung aufweist, hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit stark verbessert sein.
Aber sogar mit letzterem Thermistor lässt sich schwer sagen, ob die Korrosionsbeständigkeit wirklich ausreichend ist. Dies liegt daran, dass, wenn ein Anschlussdraht zur Anpassung seiner Länge abgeschnitten wird, sein Kern aus leicht korrodierbarer Eisen-Nickel-Legierung oder leicht korrodierbarem Eisen an der Schnittoberfläche austritt, die der korrodierenden Umgebung ausgesetzt ist und von der aus die Korrosion ihren Anfang nimmt.
Weiterhin wird, wenn ein Punktschweißen angewendet wird, eine auf einen Anschlussdraht plattierte Nickelschicht durch Schweißwärme geschmolzen und der Kern aus Eisen-Nickel-Legierung oder Eisen ist der korrodierenden Umgebung ausgesetzt und wird weiterhin von einem solchen freiliegenden Bereich aus korrodiert.
Eine Struktur einer elektronischen Vorrichtung, die ein Element mit einer gewünschten elektronischen Kennlinie, Elektroden, die elektrisch mit dem Element verbunden sind, einen anorganischen Isolator zum Abdichten oder Überziehen zumindest eines Teils des Elements und der Elektroden und Anschlussdrähte für die elektrische Verbindung mit den Elektroden umfasst, ist aus der EP-A-0 129 997 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung löst das Problem bei einer konventionellen elektronischen Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, um dadurch eine Struktur einer elektronischen Vorrichtung, wie etwa eines Thermistors, mit extrem hoher Korrosionsbeständigkeit zur Verfügung zu stellen.
Eine Struktur einer elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen aus einem korrosionsresistenten Material gemacht sind und weiterhin zumindest ein Bereich, der eine Verbindung der Anschlussleitungen und der Elektroden umgibt, mit korrosionsresistentem Material überzogen ist, wobei der Bereich die Anschlussleitungen und einen metallischen Bereich der Elektroden, die der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt sind, aufweist.
Da in der vorliegenden Erfindung die Anschlussleitungen selbst aus korrosionsresistentem Material gemacht sind, tritt keine Korrosion in einem Schweißbereich und einem Schnittbereich auf. Da des Weiteren die Anschlussleitungen und der freiliegende Bereich der Elektroden mit korrosionsresistentem Material überzogen sind, ist es möglich, eine Struktur einer elektronischen Vorrichtung vorzusehen, die eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit und damit hohe Widerstandsfähigkeit sowie große Zuverlässigkeit besitzt. Als Ergebnis hiervon kann eine elektronische Vorrichtung mit einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung lange Zeit ohne Korrosion in einer stark korrodierenden Umgebung, wie etwa einer Schwefeldioxidgasatmosphäre, eingesetzt werden.
In einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein axialer Typ eines mit Glas abgedichteten Thermistors auf die folgende Art und Weise aufgebaut sein: Zunächst werden nämlich zylindrische Elektroden, die aus Dumet-Draht gemacht sind, mit Anschlussdrähten aus Nickel verschweißt. Dann werden ein Halbleiter-Thermistorelement und die zylindrischen Elektroden solcherart in eine Glasröhre gegeben, dass die Elektroden beide Enden der Glasröhre hermetisch abdichten. Des Weiteren wird an einem freiliegenden Bereich der Elektroden und der Anschlussleitungen sowie an dem verschweißten Bereich der Anschlussleitungen mit den Elektroden ein Vernickeln durchgeführt.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein linearer Typ eines temperaturabhängigen Widerstands mit Anschlussleitungen wie folgt aufgebaut sein: Zunächst wird nämlich ein temperaturempfindliches Element durch Ausbilden eines metallischen Films auf der Oberfläche eines zylindrischen Aluminiumspulenkörpers hergestellt. Deckelelektroden aus Eisen-Nickel-Legierung werden durch Druck auf beide Enden des temperaturempfindlichen Elements, das wie vorstehend ausgebildet ist, eingepasst. Dann werden Anschlussdrähte aus Nickel an die Deckelelektroden geschweißt. Ein Teil des temperaturempfindlichen Elements und die Elektroden werden mit Glas überzogen, und an einem freiliegenden Bereich der Deckelelektroden und der Anschlussdrähte sowie an dem geschweißten Bereich der Anschlussdrähte mit den Deckelelektroden wird ein Vernickeln durchgeführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittansicht eines herkömmlichen Thermistors vom mit Glas abgedichteten Typ;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels für einen Dumet-Draht, der als abdichtende Elektrode in dem Thermistor vom mit Glas abgedichteten Typ verwendet wird;
3 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels für einen Anschlussdraht, der in dem Thermistor vom mit Glas abgedichteten Typ verwendet wird;
4 ist eine Querschnittsansicht eines Thermistors vom mit Glas abgedichteten Typ gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 ist eine Querschnittsansicht eines Thermistors vom mit Glas abgedichteten Typ gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die 4 und 5 Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
4 ist eine Querschnittsansicht eines axialen Typs eines mit Glas abgedichteten Thermistors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin dieselben Bezugszeichen oder -symbole, die in 1 verwendet werden, dieselben Teile bezeichnen.
Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist der Thermistor vom mit Glas abgedichteten Typ folgendermaßen aufgebaut. Es weist nämlich die Glasröhre 1 im Inneren das Thermistorelement 2 auf. Beide Enden der Glasröhre 1 sind durch die abdichtenden Elektroden 3A, 3B, an denen Nickelanschlussdrähte 5A, 5B befestigt sind, hermetisch abgedichtet. Das Nickelelement 6 wird an metallischen Bereichen eines wie vorstehend beschriebenen Aufbaus plattiert, d. h. an der äußeren Endoberfläche der Elektroden 3A, 3B und der Oberfläche der Anschlussdrähte 5A, 5B.
In der vorliegenden Ausführungsform wird es bevorzugt, Dumet-Draht für die abdichtenden Elektroden 3A, 3B auf dieselbe Art und Weise wie herkömmlich zu verwenden. Des Weiteren gibt es keine Begrenzung für die Länge und den Durchmesser der Elektrode 3A, 3B.
Auch kann die Glasröhre 1 durch eine Glasröhre, die aus SiO₂-PbO-K₂O oder dergleichen besteht, auf dieselbe Art und Weise wie herkömmlich ausgebildet sein. Die Dicke der Glasröhre 1 hängt von der Größe des Thermistorelements 2 ab, beträgt aber im Allgemeinen 0,3– 1,0 mm. Vorzugsweise beträgt der Innendurchmesser der Glasröhre 1 das 1- bis 1,8-fache des Durchmessers des darin einzufügenden Thermistorelements 2 und seine Länge beträgt das 3- bis 50-fache der Dicke des Thermistorelements 2.
Das Thermistorelement 2 weist eine Thermistorkeramik mit Elektroden aus Ag, Pd oder dergleichen auf seinen beiden Seiten auf. Die Größe des Thermistorelements 2 beträgt gewöhnlich 0,35–0,6 mm².
Vorzugsweise sind die Nickelanschlussdrähte 5A, 5B ein Draht mit einem Durchmesser von 0,3–0,5 mm. Des Weiteren beträgt die Dicke der Vernickelung vorzugsweise 2–10 μm, da es schwierig ist, die ausreichende Wirkung der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, wenn sie viel dünner als die oben angegebene Dicke ist, und es unwirtschaftlich ist, wenn sie viel dicker als diese ist.
In der vorliegenden Erfindung besteht keine Notwendigkeit, den Anschlussdraht zu vernickeln, da er aus einem Nickeldraht hergestellt ist. Wenn jedoch die Endoberfläche der abdichtenden Elektroden 3A, 3B vernickelt wird, können infolgedessen auch die Anschlussdrähte 5A, 5B vernickelt werden.
Die Erfinder führten den Test durch, den Thermistor vom mit Glas abgedichteten Typ, wie vorstehend beschrieben, auf ein Substrat punktzuschweißen und längere Zeit in der Schwefeldioxidgasatmosphäre einzusetzen. Bei jenem Test konnte jedoch kein Auftreten von Korrosion festgestellt werden.
5 ist eine Querschnittsansicht eines linearen Typs eines temperaturempfindlichen Widerstands gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein temperaturempfindliches Element gemäß dieser Ausführungsform ist folgendermaßen aufgebaut. Ein dünner Platinfilm 22 wird durch Trommelsprühen auf der Oberfläche eines festen zylindrischen Spulenkörpers 21 ausgebildet, der aus Aluminium gemacht ist und einen Durchmesser von fast 1 mm aufweist. Der Spulenkörper 21 mit dem Platinfilm 22 wird des Weiteren wärmebehandelt.
Deckelelektroden 23A, 23B aus Eisen-Nickel-Legierung werden durch Druck auf beide Enden des temperaturempfindlichen Elements eingepasst, an welche Elektroden Nickelanschlussdrähte 24A, 24B mit einem Durchmesser von 0,3–0,5 mm geschweißt werden.
Dann wird eine Einstellung des Widerstands durch Abgleichen des dünnen Platinfilms 22 mit einem Laser vorgenommen. Weiterhin wird eine Nickelplattierung 26 mit einer Dicke von 2–10 μm auf einem freiliegenden Bereich der Elektroden 23A, 23B und der Oberfläche der Anschlussdrähte 24A, 24B durchgeführt, nachdem der Bereich des dünnen Platinfilms und ein Teil der Deckelelektroden 23A, 23B mit Glas 25 überzogen wurden.
Die Erfinder führten auch an diesem Thermistor denselben Test wie an der ersten Ausführungsform durch. Im Ergebnis konnte auch bei diesem Thermistor kein Auftreten von Korrosion festgestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es mit der Struktur der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen temperaturabhängigen Widerstand mit Anschlussleitungen zur Verfügung zu stellen, der eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit und damit hohe Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit besitzt. Als Ergebnis hiervon kann die elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung lange Zeit ohne Korrosion in einer stark korro dierenden Umgebung, wie etwa einer Schwefeldioxidgasatmosphäre, eingesetzt werden.

Claims

Struktur einer elektronischen Vorrichtung mit einem Element (2) mit einer gewünschten elektronischen Kennlinie; Elektroden (3A, B), um den elektrischen Kontakt mit dem Element herzustellen; einem anorganischen Isolator (1) zum Überziehen zumindest eines Teils des Elements (2) und der Elektroden; und Anschlussdrähten (5A, B) für die elektrische Verbindung mit den Elektroden; dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen (5A, B) aus einem korrosionsresistenten Material gemacht sind und zumindest ein Bereich (6), der die Verbindung der Anschlussleitungen und der Elektroden umgibt, mit korrosionsresistentem Material überzogen ist, wobei der Bereich (6) die Anschlussleitungen und einen metallischen Bereich der Elektroden, die der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt sind, aufweist.
Struktur einer elektronischen Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Anschlussleitung aus Nickel hergestellt ist und der Bereich (6), der die Verbindung der Anschlussleitungen und der Elektroden umgibt, mit Nickel plattiert ist.
Struktur einer elektronischen Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element (2) ein Thermistor ist, der aus einem Halbleitermaterial gemacht ist, das eine temperaturabhängige Kennlinie hat, die Elektroden zur elektrischen Verbindung des Elements mit Dumet-Draht gebildet sind und der anorganische Isolator zum Überzug zumindest eines Teils des Elements und der Elektroden Glasmaterial ist.