FI102328B - Ensisijaisesti lämpötilan mittaamiseen tarkoitettu termistori ja sen v almistusmenetelmä - Google Patents

Description

102328

Ensisijaisesti lämpötilan mittaamiseen tarkoitettu termistön ja sen valmistusmenetelmä 5 Kyseessä olevan keksinnön kohteena on termistön, joka on ensisijaisesti tarkoitettu lämpötilan mittaamiseen. Termistori on yksinkertainen muotoilultaan ja rakenteeltaan ja se on halpa valmistaa. Termistorin muotoilu sallii tehokkaan virittämisen hyvin tarkkojen lukemien saamiseksi. Nämä ominaisuudet tekevät keksinnön mukaisesta termistorista erityisen soveliaan käytettäväksi kertakäyttötuotteissa kuten 10 esimerkiksi kertakäyttöisissä lääketieteellisissä lämpömittareissa.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä termistorin valmistamiseksi.

Termistori on puolijohde, jonka resistiiviset ominaisuudet muuttuvat lämpötilan 15 mukaan. Jotta mahdollistetaan termistorin resistiivisten ominaisuuksien hyväksikäyttö, se varustetaan kontakteilla, jotka voidaan liittää sähköpiiriin. Termistorin resistanssin ja lämpötilaherkkyyden määräävät puolijohteen materiaalin koostumus, termistorin aktiivisen aineen fysikaaliset mitat ja lämpötila.

20 Se tosiasia, että resistanssi riippuu termistorin materiaalin fysikaalisista mitoista, tekee mahdolliseksi säätää termistorin ohmista arvoa poistamalla tai virittämällä osa materiaalista. Termistorin resistanssin määrää myös kontaktipintojen pinta-ala . . termistorimateriaalissa, mikä merkitsee sitä, että termistorin ohmista arvoa voidaan _ ·, säätää poistamalla tai virittämällä osa kontaktipinnasta termistorin materiaalissa.

Y 25 *;“* Erityyppiset termistorit ovat tunnettuja. GB-A-1470630:ssa selitetään ohutkalvopro- • · · *·* ' sessilla valmistettua termistoria. Ensimmäinen kontaktimateriaalikerros levitetään alustalevyn päälle seulapainamalla muodostaen joukko elektrodipareja. Sintrauksen • · jälkeen toinen termistorimateriaalikerros painetaan ensimmäisen päälle termistori- ’ 30 levyn muodostamiseksi elektrodiparin ylle. Uudelleensintrauksen jälkeen termistori :·!·. viritetään poistamalla osa materiaalista laserin avulla. Alustalevy jaetaan erillisiin • · termistorielementteihin ja kapseloidaan sopivasta materiaalista olevaan suojakerrok-‘:' seen.

: 35 GB-A-1287930 selittää termistoria, joka koostuu ensimmäisestä kontaktimateriaali- kerroksesta, toisesta termistorimateriaalikerroksesta, joka kapseloi täysin ensimmäisen kerroksen, ja kahdesta elektrodipinnasta, jotka on sijoitettu yhdensuuntaisesti termistorikerroksen päälle.

102328 2 GB-A-1226789 esittää samanlaista alustalevyn päälle sijoitettua termistönä, joka koostuu alemman ja ylemmän elektrodipinnan välissä olevasta termistorilevystä. Eletrodipintoja on jatkettu vastakkaisiin suuntiin alustalevyllä kontaktipintojen muodostamiseksi sähköpiiriin yhdistämistä varten.

5

Yhtäkään aiemmin tunnettua termistönä ei ole suunniteltu yksinkertaisesti ja hyvin joustavasti sovitettavaksi erilaisiin käyttökohteisiin säilyttäen kuitenkin mahdollisuuden suureen tarkkuuteen tarkan virityksen avulla. Tämä on oleellista termistorien tuotannolle ja virittämiselle tarpeeksi pienin kustannuksin, jotta niitä voidaan 10 käyttää kertakäyttötuotteina, kuten esimerkiksi kertakäyttölämpömittareina.

Kyseisen keksinnön tavoite on siten valmistaa termistön, joka on erityisesti suunniteltu lämpötilan mittaamiseen ja soveltuu kertakäyttöön ollen samalla hyvin tarkka ja joustavasti sovellettavissa.

15

Termistön täytyy sen vuoksi olla mahdollista valmistaa hyvin tehokkaasti suurella automaatioasteella ja suurella valmistusmäärällä huolimatta tiukasta tarkkuusvaati-muksesta. Termistorin absoluuttista resistanssia täytyy kyetä modifioimaan hyvin joustavasti, jotta mahdollistetaan termistorien työskenteleminen erilaisissa lämpö-20 tila-alueissa säilyttämällä samalla sama rationaalinen tuotantomenetelmä ja viritys-: : tapa.

: : Kyseinen keksintö saavuttaa nämä tavoitteet termistorirakenteella, jolle on luon- . . ·. teenomaista se, että se käsittää ainakin kaksi termistorilevyä, jotka ovat kantimen .···. 25 päällä toistensa vieressä ja kytketty sarjaan, mainittujen levyjen ollessa erotettuina III toisistaan edullisesti pitkänomaisella raolla, ja mainittujen levyjen yläpintojen * ollessa laajalti peitettyinä ylemmillä elektrodipinnoilla, termistorilevyjen ollessa sijoitettuina kantimen rajoitetulle alueelle siten, että termistorilevyjen maksimaa- • « · *·*.* linen aggregaattialue on vakio, kun taas kunkin yksittäisen termistoripinnan kokoa • ♦ 4 : 30 voidaan muuttaa siirtämällä ra(k)o(je)n paikkaa mainitun rajoitetun alueen sisällä : v. kantimen päällä termistorin kokonaisresistanssin säätämiseksi erilaisiin arvoihin.

• · ··· • ·

Menetelmälle, jolla termistori keksinnön mukaisesti valmistetaan, on luonteen-: omaista se, että termistori valmistetaan ohutkalvomenetelmällä seulapainamalla 35 kantimen rajoitetulle alueelle ensimmäinen kontaktimateriaalikerros yhden tai useamman alemman elektrodipinnan muodostamiseksi, toinen termistorimateriaali-kerros termistorilevyjen muodostamiseksi, jotka on sijoitettu alemmille elektrodi-pinnoille ja erotettu toisistaan edullisesti pitkänomaisella raolla, ja kolmas kontak- 102328 3 timateriaalikerros yhden tai useamman elektrodipinnan muodostamiseksi, jotka peittävät laajalti termistorilevyt, mainitut ylemmät elektrodipinnat viritetään edeltä-määrättyyn resistanssiarvoon.

5 Lisää keksinnön edullisia piirteitä käy ilmi seuraavasta keksinnön suoritusmuotojen selityksestä ja oheisista patenttivaatimuksista.

Termistorirakenteeseen, jossa on kaksi tai useampia termistorilevyjä, jotka on raolla erotettu ja kytketty Saijaan rajoitetulle alueelle kantimella, sisältyy se etu, että 10 termi storin kokonaisresistanssia voidaan muuttaa hyvin suuresta maksimiarvosta pieneen minimiarvoon yksinkertaisesti muuttamalla ra(k)o(je)n paikkaa kantimella. Kunkin termistorilevyn osaresistanssi on kääntäen verrannollinen pinta-alaan, ja termistorin kokonaisresistanssi on sarjaan kytkettyjen termistorilevyjen osaresis-tanssien summa. Mitä suurempi termistorilevyjen välinen kokoero, so. mitä etääm-15 mäksi kohti rajoitetun alueen reunoja rako on sijoitettu, sitä suurempi termistorin ohminen kokonaisarvo. Matalin ohminen arvo saadaan, kun termistorilevyt ovat kooltaan yhtä suuria. Kokonaisresistanssiin voidaan saada edelleen lisäystä käyttämällä termistorissa useampaa kuin kahta termistorilevyä.

20 Ylempien elektrodipintojen koko säädetään termistorilevyjen kokoon, mikä merkitsee sitä, että välittämättä raon tai rakojen paikasta kantimella aggregaatin ylempi : elektrodipinta on vakio. Tämä tosiasia merkitsee sitä, että virittämistä varten käytet- ; tävissä oleva pinta pysyy muuttumattomana huolimatta raon sijoituksen muutok- . . ·. sista, mikä tekee mahdolliseksi käyttää samaa tehokasta viritysmenetelmää termisto- . ·. 25 reille, joilla on erilaiset vastustehot.

• · · • · · • « « * Vaatimuksissa määriteltyä termistönä voidaan käyttää lämpötilan mittaamiseen erilaisissa lämpötila-alueissa. Nämä ominaisuudet antavat joustavuutta termistorille • · · *·'·’ ja mahdollistavat sen käyttöalueen laajentamisen yksinkertaisella valmistusprosessin : 30 muutoksella, esimerkiksi muuttamalla seulaa seulapainantamenetelmässä, säilyttä- : *. *: mällä sama tehokas valmistusmenetelmä ja suuri tarkkuus.

• · • · · • · • · *·’ Vielä toinen kyseisen keksinnön termistorin etu on mahdollisuus valita ylempi • · « : .* elektrodipinta (-pinnat), joilla termistön on viritettävä, riippuen termistorin vaaditta- ; ; 35 vasta tarkkuudesta. Esimerkiksi termistorissa, jossa on kaksi levyä, joissa on ylemmät elektrodipinnat, joista toinen on suurempi kuin toinen, toisen pinnan virityksen teho eroaa toisen pinnan virityksen tehosta, so. resistanssin prosenttinen muutos vaihtelee riippuen viritettävästä pinnasta. Jos suurempaa pintaa viritetään, 102328 4 tarkkuus on suurempi. Kun vaaditaan suurta tarkkuutta, pienempi pinta voidaan edullisesti karkeavirittää ja suurempi pinta voidaan hieno virittää. Kun pienempi pinta viritetään, viritysnopeus sen sijaan kasvaa, mikä merkitsee sitä, että suuremman pinnan karkeaviritys ja pienemmän pinnan hieno virity s antaa nopeamman 5 mutta vähemmän tarkan virityksen. Muut viritysyhdistelmät ovat myös mahdollisia keksinnön rajoissa, kuten esimerkiksi ainoastaan yhden pinnan yksi viritys tai useita yhden pinnan virityksiä.

Termistorin liittäminen sähköpiiriin suoritetaan yhdistämällä sähköjohtimet suoraan 10 elektrodipintoihin ja erityisiin kontaktipintoihin, jotka on yhdistetty elektrodi-pintoihin. Johtimet voidaan yhdistää eri tavoin elektrodipintoihin/kontaktipintoihin, kuten esimerkiksi liimaamalla, juottamalla, sitomalla tai jousikontaktilla. Erityisiä kontaktipintoja on jatkettu siten, että ne eivät ole suorassa kosketuksessa termisto-rilevyihin, millä on se etu, että se vähentää termistorimateriaalin kuumenemisriskiä 15 ja siten materiaalin ominaisuuksien muuttumista kytkettäessä johtimet esimerkiksi juottamalla.

Kyseisen keksinnön erästä suoritusmuotoa ja sen modifikaatioita selitetään yksityiskohtaisemmin alla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 20

Kuvio 1 esittää termistorin ensimmäisen suoritusmuodon perspektiivikuvaa : : *: ennen virittämistä, :"': Kuviot 2 a-e esittävät termistorin eri kerroksia kuvion 1 mukaisessa suoritus- ; ;; muodossa, 25 Kuvio 3 esittää joukkoa kuvion 1 mukaisia termistoreita alustalevyllä,

Kuvio 4a esittää termistorin toista suoritusmuotoa ja

Kuvio 4b esittää kuvion 4a mukaisen termistorin leikkausta, , . Kuviot 5a ja b esittävät samalla tavalla kuin kuvioissa 4a ja b termistorin kolmatta • · · suoritusmuotoa ennen sen varustamista viritysleikkauksilla ja • · · ’.* * 30 suojaavalla polymeenkerroksella, ·*·*: Kuviot 6a ja b esittävät samalla tavalla kuin kuvioissa 4a a b termistorin neljättä • · .···. suoritusmuotoa, • · 7 • « ·

Kuviot 7a ja b esittävät samalla tavalla kuin kuvioissa 4a ja b termistorin viidettä * ·’ suoritusmuotoa ilman viritysleikkauksia ja polymeerikerrosta.

• : 35

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista termistönä, joka on valmistettu edullisesti ohutkalvomenetelmällä. Ei-johtavalle alustalevylle (8), katso kuvio 3, joka on edullisesti alumiinioksidia ja jossa on lovet suunnilleen 200 kanninta (10) varten, 102328 5 pannaan ensimmäinen johtava kontaktimateriaalikerros seulapainantamenetelmällä muodostaen ensimmäinen elektrodipinta (12) eli alajohdin kunkin kantimen (10) päälle, joka on esitetty selvemmin kuviossa 2a. Alustalevy kuivataan liuottimen poistamiseksi printistä, minkä jälkeen vyöhykeuunissa tapahtuu sintraaminen.

5

Kuvio 2b esittää kanninta (10), jossa on termistoripastan toinen seulapainettu kerros, joka muodostaa kaksi erillistä termistorilevyä (14, 16), joiden väliin muodostetaan avoin rako (18). Termistorilevyjen (14, 16) pinta-ala määritetään siten, että levyjen (20) ulkoreunat ovat ensimmäisen elektrodipinnan ulkoreunojen 10 (22) ulkopuolella levyjen välistä rakoa (18) lukuunottamatta. Sen jälkeen alustalevy, jossa on kaksi kontaktikerrosta ja termistorimateriaalia, kuivataan jälleen.

Kuvio 2c (katso myös kuvio 1) esittää, kuinka lisäkerros johtavaa kontakti-materiaalia on seulapainettu alustalevylle siten, että toinen elektrodilevy (24, 26) 15 muodostuu kummallekin termistorilevylle (14, 16) näiden elektrodipintojen muodostaessa yläjohtimen. Nämä elektrodipinnat (24, 26) on siten muotoiltu, että niiden ulkoääriviivat (28) ovat termistorilevyjen ulkoreunojen (20) sisäpuolella lukuunottamatta osaa kustakin elektrodista, joka on jatkettu termistorilevyn (14, 16) yli ja muodostaa siellä kontaktipinnan (30, 32), joka on suorassa kosketuksessa 20 kantimeen (10).

Elektrodipintojen, so. ala- ja yläjohdinten, välisen oikosulun estämiseksi on oleel-lista, että yläjohtimen (24, 26) pinta-ala on pienempi kuin termistorilevyjen (14, 16) : ja että termistorilevyt (14, 16) ovat suurempia kuin alajohdin (12).

: 25 • · · . ·: ·. Alustalevy kuivataan nyt jälleen ja sitten sintrataan vyöhykeuunissa.

• · · . . Termistorien resistanssien säätäminen suoritetaan virittämällä termistorin ylemmät • · · *·];’ elektrodipinnat (24, 26), katso kuvio 2d. Virittäminen suoritetaan edullisesti ♦ ♦ · **| * 30 kahdessa vaiheessa, karkeavirityksenä ja hienovirityksenä. Kuvioissa 1 ja 2 esitetyn termistorin suoritusmuodossa karkeaviritys (34) on suoritettu toisessa (24) kahdesta ;***; ylemmästä elektrodipinnasta, edullisesti pienemmässä, ja hienoviritys (36) on • · · suoritettu toisessa elektrodipinnassa (26), so. suuremmassa.

35 Kuvio 2d esittää kuinka kahdesta ylemmästä elektrodipinnasta on poistettu osia karkeavirityksellä (34) lukuisten leikkausten muodossa ja hienovirityksellä (36) lukuisten viritysreikien muodossa.

102328 6

Virittämisen jälkeen termistön, kontaktipintoja (30, 32) lukuunottamatta, pinnoitetaan polymeerikerroksella (38) seulapainantamenetelmällä, mikä helpottaa termistöön suojaamista ja erityisesti vastustaa sen vanhenemista. Suojaava polymeerikerros on esitetty kuviossa 2e.

5

Kuviot 4a ja 4b esittävät termistönä, jossa on vaihtoehtoinen kontaktipintojen (30, 32) sijoituksen suoritusmuoto. Ylemmillä elektrodipinnoilla (24, 26) on eristävä kerros (40), jossa on aukko (42, 44) kumpaankin kahdesta elektrodipinnasta (24, 26). Eristävän kerroksen päälle on sijoitettu kaksi kontaktipintaa (30, 32) kumpikin 10 yhden termistorilevyn (14, 16) päälle, jolloin aukkojen (42, 44) läpi on yhteydet (46, 48) elektrodipinnoille (24, 26). Viritys saadaan tässä suuremman elektrodipinnan karkeavirityksellä (34) ja hienovirittämällä reiät (36) pienempään elektrodipintaan.

Kuviot 5a ja b esittävät termistöön suoritusmuotoa, jossa on enemmän kuin kaksi, 15 tosiasiassa neljä, termistoölevyä. Kännin (10) on varustettu kahdella alemmalla elektrodipinnalla (12, 13), joiden päälle neljä termistoölevyä (14, 15, 16, 17) on sijoitettu pareittain. Kolme ylempää elektrodipintaa (24, 25, 26) on sijoitettu termistorilevyjen päälle kahden uloimman (24, 26) ollessa yhdistettyinä kahteen kontaktipintaan (30, 32). Keskellä oleva ylempi elektrodipinta (25) liittää kaksi 20 keskitermistorilevyä yhteen sarjaksi.

• Kuviot 6a ja b esittävät termistönä, jossa on kaksi alempaa elektrodipintaa (12, 13), : jotka kaksi termistoölevyä (14, 16) täysin peittää. Termistön sisältää ainoastaan yhden ylemmän elektrodipinnan (24), jossa karkea- ja hienovintys suontetaan.

: 25 Kantimen koko ylempi puoli on peitetty sen jälkeen enstävällä kerroksella (40).

··«

Kaksi kontaktipintaa (30, 32) on sijoitettu kantimen (10) alasivulle ja kytketty alempiin elektrodipintoihin (12, 13) kantimessa (10) olevien liitosaukkojen (42, 44) . . kautta.

• · · ♦ · · • · ·»· • · · ’** * 30 Kuviot 7a ja b esittävät termistöön erästä toista suoötusmuotoa, joka koostuu ΓΛ kolmesta termistonlevystä (14, 15, 16), jotka on sijoitettu kolmen alemman :***: elektrodipinnan (11, 12, 13) päälle. Toinen (11) kahdesta uloimmasta näistä kolmes- • t · ta alemmasta elektrodipinnasta on jatkettu termistoölevyn (14) yli muodostaakseen : · . toisen kahdesta kontaktipinnasta (30). Muita kahta alempaa elektrodipintaa (12, 13) 35 on jatkettu kontaktin muodostamiseksi vastaavan vierekkäisen termistoölevyn (14, 15) yläsivun kanssa ja ylempien elektrodipintojen (24, 25) muodostamiseksi siellä samalla kun kaksi jatkettua elektrodipintaa siten yhdistää kolme termistoölevyä (14, 15, 16) saqaan. Kolmannen ja uloimman termistoölevyn (16) päällä on kolmas 102328 7 ylempi elektrodipinta (26), jota on jatkettu termistorilevyn (16) ulkopuolelle toisen kontaktipinnan (32) muodostamiseksi, joka on kantimen (10) päällä.

Keksintöä ei mitenkään rajoiteta edellä mainittuihin suoritusmuotoihin, ja useat 5 modifikaatiot ovat kuviteltavissa patenttivaatimusten rajoissa. Esimerkiksi virittäminen voidaan suorittaa missä tahansa ylemmässä elektrodipinnassa tai useissa niistä, ja virityspinnalle (-pinnoille) voidaan antaa erilaisia ulkoisia muotoja. Termistori-levyjen lukumäärä voi vaihdella kahdesta ylöspäin. Samoin elektrodipintojen, ylempien ja alempien, kokonaismäärä voi olla kolme tai enemmän, jotta termistori-10 levyt voidaan kytkeä sarjaan, yhden tai useamman niistä edustaessa alempia elektrodipintoja ja yhden tai useamman edustaessa ylempiä.

Elektrodipinnat ja termistorilevyt voidaan tehdä kantimella muunkin kuin neliön ja suorakaiteen muotoisiksi. Ne voivat olla esimerkiksi muodoltaan pyöreitä siten, että 15 termistorilevyt ja elektrodipinnat muodostuvat samankeskisistä ympyröistä, joiden välissä on yksi tai useampia ympyrämäisiä rakoja.

• · · • · « • · • · ·

• · I

• · • · · • « 4 • · » « · · • · · • · • · • · · • « * e ψ 102328 8

Termistor avsedd främst for temperaturmätning samt dess framställningsförfa-rande 5 Föreliggande uppfinning avser en termistor som i första hand är avsedd för tempera-turmätning. Termistöni har en enkel utformning och konstruktion och är billig att framställa. Termistoms utformning möjliggör en mycket effektiv inställning i syfte att erhälla mycket noggranna utslag. Tack väre dessa egenskaper är termistöni enligt uppfmningen särskilt lämpad för användning i engängsprodukter, säsom till exempel 10 i medicinska termometrar för engängsbruk.

Uppfinningen avser även ett förfarande för framställning av termistöni.

En termistor är en halvledare vars resistiva egenskaper varierar enligt temperaturen. 15 För att göra det möjligt att utnyttja termistoms resistiva egenskaper förses den med kontakter som kan anslutas tili en elektrisk krets. Termistoms resistans och tempera-turkänslighet bestäms av materialsammansättningen i halvledaren, de iysikaliska mätien hos termistoms aktiva ämne, samt temperaturen.

20 Det faktum att resistansen beror pä termistormaterialets iysikaliska egenskaper gör det möjligt att justera termistoms ohmiska värde genom att avlägsna eller avstämma • : : en del av materialet. Termistorresistansen bestäms även av kontaktytomas ytinnehall : i termistormaterialet, vilket innebär att termistoms ohmiska värde kan regleras : :'; genom att avlägsna eller avstämma en del av kontaktytan i termistormaterialet.

25 « · ·

Tidigare har man känt olika typer av termistorer. I GB-patentskrift A-1470630 bes-krivs en termistor som framställs med tunnfilmsförfarande. Det första kontaktmate-rialskiktet appliceras pä underlagsplattan med duktryck, sä att det bildas ett antal '..l elektrodpar. Efter sintrering trycks det andra termistormaterialskiktet pä det första • · · ’ 30 för att bilda en termistorplatta ovanpä elektrodparet. Efter ätersintrering avstäms termistom genom att avlägsna en del av materialet med laser. Underlagsplattan delas :***: i skilda termistorelement och inkapslas i ett skyddsskikt av lämpligt material.

• · c ’ ' GB-A-1287930 beskriver en termistor bestäende av ett första kontaktmaterialskikt, 35 ett andra termistormaterialskikt, som helt inkapslar det första skiktet, och tvä elekt-rodytor placerade parallellt ovanpä termistorskiktet.

102328 9 GB-A-1226789 beskriver en likadan termistor placerad pä en underlagsplatta och bestaende av en termistorplatta inplacerad mellan en undre och en Övre elektrodyta. Elektrodytoma har förlängts i motsatta riktningar pä underlagsplattan för att bilda kontaktytor för anslutning till en elektrisk krets.

5

Inte en enda av tidigare kända termistorer har planerats sä att de enkelt och smidigt kan anpassas för olika användningsobjekt, samtidigt som de erbjuder stor noggrann-het med hjälp av exakt avstämning. Detta är väsentligt med tanke pa framställning och avstämning av termistorer till tillräckligt laga kostnader för att de skall kunna 10 användas som engängsprodukter, sasorn till exempel termometrar för engängsbruk.

Syftet med föreliggande uppfmning är sälunda att framställa en termistor som är särskilt planerad för temperaturmätning och lämpar sig för engängsbruk, samtidigt som den är mycket exakt och möjliggör smidig tillämpning.

15 Därför bör termistöni kunna tillverkas mycket effektivt med hög automationsgrad och i Stora produktionsmängder, trots de stränga kraven pä noggrannhet. Termis-toms absoluta resistans bör kunna modifieras mycket flexibelt för att tilläta att ter-mistorema fungerar i varierande temperaturintervaller, samtidigt som samma ratio-20 neliä produktionsmetod och avstämningssätt bibehälls.

• Föreliggande uppfmning uppnär dessa syften med en termistorkonstruktion som . . kännetecknas av att den innefattar ätminstone tva termistorplattor placerade intill va- . randra pä ett underlag och i seriekoppling, varvid nämnda plattor skiljs at företrä- t - # 25 desvis av en längsträckt springa, och de Övre ytoma av nämnda plattor i stor ut- ;;; sträckning är täckta med Övre elektrodytor, och termistorplattoma är placerade pä ett *’ * begränsat omräde av underlaget sä att termistorplattomas maximala aggregatomräde hälls konstant, medan den enskilda termistorytans storlek kan varieras genom att flytta platsen för springan eller springoma inom det begränsade omrädet pä underla- • · · : 30 get för att reglera termistoms totala resistans tili olika värden.

·· · • · · • · ]·♦·. Förfarandet med vilket termistöni framställs enligt uppfinningen kännetecknas av att • « **' termistöni framställs med tunnfilmsmetoden genom att applicera ett första kon- : \: taktmaterialskikt genom duktryckning pä ett begränsat omräde av underlaget i syfte ‘:": 35 att bilda en eller flera nedre elektrodytor, ett andra termistormaterialskikt för att bil da termistorplattor som är placerade pä de nedre elektrodytoma och är ätskilda fö-reträdesvis med en längsträckt springa, och ett tredje kontaktmaterialskikt för att 102328 10 bilda en eller flera elektrodytor som täcker termistorplattoma i stor utsträckning, och nämnda övre elektrodytor avstäms till ett förutbestämt resistansvärde.

Ytterligare fördelaktiga kännetecken för uppfinningen framgär av följande bes-5 krivning av utföringsformer av uppfinningen och av ätföljande patentkrav.

En termistorkonstruktion med tvä eller flera termistorplattor, som är ätskilda med en springa och seriekopplade inom ett begränsat omräde pä ett underlag, har den förde-len att termistorns totala resistans kan ändras ffan ett mycket högt maximivärde tili 10 ett lägt minimivärde genom att enkeli ändra springans eller springomas plats pä un-derlaget. Varje termistorplattas partiella resistans är omvänt proportionerlig mot arealen, och termistorns totala resistans är summan av de seriekopplade termistorp-lattomas partiella resistanser. Ju större skillnaden är mellan termistorplattomas storlekar, dvs. ju längre bort mot det begränsade omrädets kanter springan placerats, 15 desto högre är termistorns ohmiska totalvärde. Det lägsta ohmiska värdet fas da termistorplattoma har samma storlek. Den totala resistansen kan ytterligare ökas genom att använda fler än tvä termistorplattor i termistöni.

De övre elektrodytomas storlek regleras tili termistorplattomas storlek, vilket in-20 nebär att aggregatets övre elektrodyta är konstant, oberoende av springans eller springomas plats pä underlaget. Detta betyder att den yta som är tillgänglig för : :': avstämning hälls oförändrad oberoende av förändringar i springans läge, vilket gör : det möjligt att använda samma effektiva avstämningsmetod för termistorer med oli- . ka resistanseffekt.

f'': 25

Den i patentkraven defmierade termistom kan användas för att mätä temperatur in- • · « * om olika temperaturintervaller. Dessa egenskaper ger termistom flexibilitet och gör det möjligt att utvidga dess användningsomräde med en enkel ändring av tillverk- • · · ’·’·* ningsprocessen, exempelvis genom att ändra duken i duktryckmetoden, samtidigt · 30 som en effektiv tillverkningsmetod och en stor noggrannhet bibehälls.

·· ♦ • · « • · • · .···. En ytterligare fördel med termistom enligt uppfinningen är att de erbjuder möjlighet ·’ att väljä en övre elektrodyta (-ytor) pä vilka termistom avstäms, beroende pä den : ·* noggrannhet som krävs av termistom. Tili exempel i en termistor med tvä plattor •": 35 med respektive övre elektrodytor, av vilka den ena är större än den andra, skiljer sig effekten av avstämningen av den ena ytan frän effekten av avstämningen av den andra ytan, dvs. den procentuella förändringen av resistansen varierar beroende pä den yta som skall avstämmas. Ifall en större yta avstäms är noggrannheten större. Dä en 102328 11 stor noggrannhet krävs, kan en mindre yta företrädesvis grovinställas och en större yta fininställas. Da en mindre yta avstäms, ökar däremot avstämningshastigheten, vilket betyder att grovinställning av en större yta och fmavstämning av en mindre yta ger en snabbare, men mindre noggrann avstämning. Andra avstämningskombi-5 nationer är även möjliga inom ramen för uppfmningen, säsom tili exempel en avstämning av endast en yta eller flera avstämningar av en yta.

Termistöni ansluts tili en elektrisk krets genom att forbinda de elektriska ledningar-na direkt med elektrodytoma och särskilda kontaktytor, som är förbundna med 10 elektrodytoma. Ledningama kan förbindas med elektrodytoma/kontaktytoma pä oli-ka sätt, exempelvis genom att liituna, löda, binda eller med fjäderkontakt. Särskilda kontaktytor har förlängts sä att de inte är i direkt kontakt med termistorplattoma, vilket har den fördelen att det minskar risken för att termistormaterialet upphettas och materialets egenskaper sälunda förändras da ledningama kopplas exempelvis 15 med lödning.

En utföringsform av berörda uppfinning och dess modifikationer beskrivs nedan i detalj med hänvisning tili ätföljande ritningar, i vilka 20 Figur 1 föreställer en första utföringsform av termistöin i perspektiv : före avstämningen,

Figur2a-e föreställer olika skikt av termistöin i utforingsformen enligt fi- : gur 1, . .·. Figur 3 föreställer ett antal termistorer enligt figur 1 pä underlagsplat- . · ·. 25 tan, ‘.Y. Figur 4a föreställer en andra utföringsform av termistöin och * * * · * Figur 4b föreställer termistöin enligt figur 4a i genomskäming,

Figurema 5a och b föreställer en tredje utföringsform av termistöin pä samma sätt • · · *·*.* som i figurema 4a och b innan den förses med avstämnings- : 30 skämingar och ett skyddande polymerskikt,

Figurema 6a och b föreställer en fjärde utföringsform av termistöin pä samma sätt • · . · · ·. som i figurema 4a och b, • Figurema 7a och b föreställer en femte utföringsform av termistöin utan avstäm- : · ’ ningsskämingar och polymerskikt, pä samma sätt som figurer- 35 na4aochb.

Figur 1 illustrerar en termistor enligt uppfmningen, som företrädesvis är framställd med tunnfilmsmetoden. Pä en icke-elledande underlagsplatta (8), se figur 3, företrä- 102328 12 desvis gjord av aluminiumoxid och med springor för omkring 200 underlag (10), läggs ett första elledande kontaktmaterialskikt med duktrycksmetoden sä att en första elektrodyta (12) bildas, dvs. en nedre ledare ovanpä varje underlag (10), vil-ket är fortydligat i figur 2a. Underlagsplattan torkas för att avlägsna lösningsmedlet 5 frän printen, varefter sintrering utförs i en zonugn.

Figur 2b visar ett underlag (10) med ett andra duktryckt skikt av termistorpasta, varvid skiktet bildar tvä separata termistorplattor (14, 16), mellan vilka en öppen springa (18) bildas. Termistorplattomas (14, 16) ytinnehall bestäms sä att plattomas 10 (20) yttre kanter ligger utanfor de yttre kantema (22) av den första elektrodytan, med undantag för springan (18) mellan plattoma. Därefter torkas underlagsplattan, som innefattar tvä kontaktskikt och termi stormaterial, pänytt.

I figur 2c (se även figur 1) visas hur ett extra skikt av elledande kontaktmaterial 15 duktryckts pä underlagsplattan sä att en andra elektrodplatta (24, 26) bildas pa var-dera termistorplattan (14, 16) sa att dessa elektrodytor bildar en övre ledare. Dessa elektrodytor (24, 26) har utformats sa att deras yttre konturer (28) ligger innanför de yttre kantema (20) av termistorplattoma, med undantag för en del av varje elektrod, som fortsätter over termistorplattan (14, 16) och där bildar en kontaktyta (30, 32) 20 som är i direkt beröring med underlaget (10).

: :: För att förebygga kortslutning mellan elektrodytoma, dvs. den övre och den nedre : : ledaren, är det väsentligt att den övre ledarens (24, 26) ytinnehall är mindre än ter- . mistorplattomas (14, 16), och att termistorplattoma (14, 16) är större än den nedre .··. 25 ledaren (12).

• · · • · · • · · ’*’ * Underlagsplattan torkas nu pänytt och sedan sintreras den i en zonugn.

• ·

• · I

·*·* Termistoremas resistans regleras genom att avstämma termistoms övre elektrodytor • c · v : 30 (24, 26), se figur 2d. Avstämningen utförs företrädesvis i tvä steg, som grovinställ- ning och fininställning. 1 den utföringsform av termistöni som visas i figurema 1 • · .···. och 2 har grovinställning (34) utförts i den ena (24) av de tvä övre elektrodytoma, ’:' företrädesvis den mindre, och fininställning (36) har utförts i den andra elektrodytan : (26), dvs. den större.

35

Figur 2d illustrerar hur delar har avlägsnats ur den övre elektrodytan med grovinställning (34) i form av ett flertal skämingar och med fininställning (36) i form av ett flertal avstämningshäl.

102328 13

Efter avstämningen ytbeläggs termistöni, med undantag för kontaktytorna (30, 32), med ett polymerskikt (38) enligt duktrycksmetoden, vilket underlättar skyddet av termistöni och särskilt förebygger dess äldrande. Det skyddande polymerskiktet visas i figur 2e.

5

Figurema 4a och 4b illustrerar en termistor med en altemativ utföringsform av kon-taktytomas (30, 32) placering. Pä de övre elektrodytoma (24, 26) fmns ett isoleran-de skikt (40), med en öppning (42, 44) för vardera av de tvä elektrodytoma (24, 26). Ovanpä det isolerande skiktet har man placerat tvä kontaktytor (30, 32), vardera pä 10 en termistorplatta (14, 16), varvid det uppstär förbindelser (46, 48) via öppningama (42, 44) tili elektrodytoma (24, 26). Avstämning erhälls här med grovinställning (34) av den större elektrodytan och genom att fininställa hälen (36) tili den mindre elektrodytan.

15 Figurema 5 a och b visar en utföringsform av termi stom med flera än tvä, de facto fyra termistorplattor. Underlaget (10) är försett med tvä nedre elektrodytor (12, 13), pä vilka parvis placerats fyra termistorplattor (14, 15, 16, 17). De tre övre elektrodytoma (24, 25, 26) har placerats ovanpä termistorplattoma sä att de tvä yttersta (24, 26) är förenade med de tvä kontaktytorna (30, 32). Den mittersta övre elektrodytan 20 (25) sammanfogar de tvä mittersta termistorplattoma i serie.

. ’: Figurema 6a och b visar en termistor med tvä nedre elektrodytor (12, 13), som helt ; . täcks av de tvä termistorplattoma (14, 16). Termistöin innehäller endast en övre elektrodyta (24), där fin- och grovinställningen utförs. Underlagets hela övre sida . · 25 täcks därefter med ett isolerande skikt (40). De tvä kontaktytorna (30, 32) har place- ;;; rats pä underlagets (10) nedre sida och har kopplats tili de nedre elektrodytoma (12, ’·’ 1 13) via förbindelseöppningama (42, 44) i underlaget (10).

• ·

Figurema 7a och b visar en andra utföringsform av termistöni, som bestär av tre • · · : 30 termistorplattor (14, 15, 16), som är placerade pä de tre nedre elektrodytoma (11, :v. 12, 13). Den ena (11) av de tvä yttre av dessa tre nedre elektrodytor har förlängts !···. över termistorplattan (14) för att bilda den andra av de tvä kontaktytorna (30). De tvä övriga nedre elektrodytoma (12, 13) har förlängts för att bilda kontakt med den : . · övre sidan av respektive angränsande termistorplatta (14, 15) och för att där bilda 35 övre elektrodytor (24, 25), samtidigt som de tvä förlängda elektrodytoma sälunda förbinder de tre termistorplattoma (14, 15, 16) i serie. Pä den tredje och yttersta termistorplattan (16) finns en tredje övre elektrodyta (26), som förlängts utanför termistorplattan (16) för att bilda en andra kontaktyta (32) ovanpä underlaget (10).

102328 14

Uppfinningen begränsas ingalunda till de ovan beskrivna utföringsformema, och ett flertal modifikationer kan föreställas inom ramen för patentkraven. Exempelvis avstämningen kan utföras i vilken som heist av de övre elektrodytoma eller i flera av dem, och avstämningsytan (-ytoma) kan ges varierande yttre form. Antalet termis-5 torplattor kan variera frän tvä uppat. Likasä kan det totala antalet elektrodytor, övre och nedre, vara tre eller flera, sä att termistorplattoma kan seriekopplas, varvid en eller flera av dem representerar de nedre elektrodytoma och en eller flera represen-terar de övre.

10 Elektrodytoma och termistorplattoma kan även utföras med annan form än fyrkantiga och rektangulära pä underlaget. De kan exempelvis vara cirkulära, sa att termistorplattoma och elektrodytoma bildas av koncentriska cirklar ätskilda av en eller flera cirkelformade springor.

• · • · • · · • · · • · · • · · » · • · « • · ♦ • · • · · • · « • · 4 • · · • · « • · • · 1 · · • » • ·

Claims (16)

102328 15

1. Termistön, edullisesti tarkoitettu lämpötilan mittaamiseen, tunnettu siitä, että se käsittää ainakin kaksi termistorilevyä (14-17), jotka ovat kantimen (10) päällä 5 toistensa vieressä ja kytketty sarjaan, mainittujen levyjen ollessa erotettuina toisistaan edullisesti pitkänomaisella raolla (18), ja mainittujen levyjen yläpintojen ollessa laajalti peitettyinä ylemmillä elektrodipinnoilla (24-26), termistorilevyjen (14-17) ollessa sijoitettuina rajoitetulle alueelle kantimella (10) siten, että termistorilevyjen (14-17) maksimaalinen aggregaattialue pysyy vakiona, kun taas kunkin 10 yksittäisen termistoripinnan kokoa voidaan muuttaa siirtämällä ra(k)o(je)n (18) paikkaa kantimen (10) mainitun rajoitetun alueen sisällä termistorin kokonaisresis-tanssin säätämiseksi erilaisiin arvoihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen termistön, tunnettu siitä, että käsittää kolme 15 tai useampia elektrodipintoja (12-13, 24-26), joista yksi tai useampia alempia elektrodipintoja (12, 13) on sijoitettu kantimen (10) ja termistorilevyjen (14-17) väliin ja yksi tai useampia ylempiä elektrodipintoja (24-26) on sijoitettu termistorilevyjen (14-17) päälle, mainittujen ylempien elektrodipintojen (24-26) ollessa viritettyinä ennalta määrättyyn termistorin resistanssiin. 20

:,, 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen termistori, tunnettu siitä, että kaksi elektrodi- : pinnoista (12-13, 24-26) on kumpikin yhdistetty omaan kontaktipintaansa (30, 32) ilman suoraa kontaktia termistorilevyihin (14-17), näiden kontaktipintojen ollessa . .'. tarkoitettuina sähköpiiriin kytkemistä varten. 25

!'.! 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen termistori, tunnettu siitä, että se käsittää • · · * alemman elektrodipinnan (12), joka on sijoitettu kantimen (10) päälle, kaksi termistorilevyä (14, 16), jotka on sijoitettu alemmalle elektrodipinnalle (12), ja kaksi • · · *·*·* ylempää elektrodipintaa (24, 26), jotka kumpikin on sijoitettu sen termistorilevyn : 30 (14, 16) päälle ja oleellisesti peittävät sen.

• · · • · · • · • · ,···, 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen termistori, tunnettu siitä, että kahta ylempää elektrodipintaa (24, 26) on jatkettu termistorilevyjen (14, 16) yli kontaktipintojen : ·' (30, 32) muodostamiseksi, jotka on järjestetty olemaan suorassa kosketuksessa 35 kantimeen (10).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen termistori, tunnettu siitä, että alemman elektrodipinnan ulkoreunat (22) on sijoitettu termistorilevyjen ulkoreunojen (20) 102328 16 sisäpuolelle ja niiden viereen lukuunottamatta levyjen välistä rakoa (18), ja myös ylempien elektrodipintojen ulkoreunat (28) on sijoitettu pääasiassa termistorilevyjen ulkoreunojen (20) viereen ja niiden sisäpuolelle.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen termistori, tunnettu siitä, että se on valmis tettu ohutkalvoseulapainantamenetelmällä.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen termistori, tunnettu siitä, että kännin (10) koostuu alumiinioksidisesta ei-johtavasta alustalevystä. 10

9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen termistori, tunnettu siitä, että eristävä kerros (40) on sijoitettu ylempien elektrodipintojen (24, 26) päälle, johon kerrokseen on tehty kaksi aukkoa (42, 44) eristävän kerroksen (40) päälle sijoitetun kahden kontaktipinnan (30, 32) ylempiin elektrodipintoihin (24, 26) yhdistämiseksi. 15

10. Patenttivaatimuksen 4 mukainen termistori, tunnettu siitä, että toinen (16) termistöni e vyistä on suurempi kuin toinen (14) ja että vastaava ylempi elektrodi-pinta (26) on myös suurempi kuin toinen (24).

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen termistori, tunnettu siitä, että karkeaviritys (34) on suoritettu yhdellä ylemmällä elektrodipinnalla, edullisesti pienemmällä (24), • : ja hienoviritys (36) on suoritettu toisella ylemmällä elektrodipinnalla (26). I · I .

12. Patenttivaatimuksen 4 mukainen termistori, tunnettu siitä, että kaksi termisto- 25 rilevyä (14, 16) ovat yhtä suuria kooltaan ja että vastaavat ylemmät elektrodipinnat VV. (24, 26) ovat myös yhtä suuria kooltaan. • · ·

13. Patenttivaatimuksen 3 mukainen termistori, tunnettu siitä, että se käsittää • · kaksi alempaa elektrodipintaa (12, 13), jotka on sijoitettu kantimen (10) päälle, • · · : 30 kaksi termistorilevyä (14, 16), jotka on sijoitettu alempien elektrodipintojen (12, 13) päälle ja peittävät ne, ylemmän elektrodipinnan (24), joka on sijoitettu termistori- .···. levyjen (14, 16) päälle ja kaksi kontaktipintaa (30, 32), jotka on sijoitettu kantimen • · *·’ (10) alasivulle, mainittujen kontaktipintojen (30, 32) ollessa yhdistettyinä kanti- ! ’.· messa (10) olevien aukkojen (42, 44) läpi niiden vastaavaan alempaan elektrodi- 35 pintaan (12, 13).

14. Menetelmä termistorin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että termistori valmistetaan ohutkalvomenetelmällä seulapainamalla rajoitetulle alueelle kantimen (10) 102328 17 päälle ensimmäinen kontaktimateriaalikerros yhden tai useamman alemman elektro-dipinnan (12, 13) muodostamiseksi, toinen termistorimateriaalikerros termistori-levyjen (14-17) muodostamiseksi, jotka on sijoitettu alemmille elektrodipinnoille (12, 13) ja erotettu toisistaan edullisesti pitkänomaisella raolla, ja kolmas kontakti-5 materiaalikerros yhden tai useamman elektrodipinnan (24-26) muodostamiseksi, jotka peittävät laajalti termistorilevyt (14-17), mainitut ylemmät elektrodipinnat (24-26) viritetään edeltä määrättyyn resistanssiarvoon.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erilaiset 10 kerrokset seulapainetaan alustalevylle (8), joka koostuu lukuisista kantimista (10), edullisesti 200:sta.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen termistori, tunnettu siitä, että lisäkerros suojaavaa polymeeriä seulapainetaan ylempien viritettyjen elektrodipintojen (24-26) 15 päälle.