JP2000040603A - 高温サーミスタ素子とその製造方法およびそれを用いた高温用温度センサ - Google Patents
高温サーミスタ素子とその製造方法およびそれを用いた高温用温度センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温下で安定した抵抗温度特性を有すると共
に耐熱性、耐熱衝撃性に優れた高温サーミスタ素子とそ
の製造方法およびそれを用いた高温用温度センサを提供
することを目的とする。 【解決手段】 長板状のセラミック板１１と、このセラ
ミック板１１の表面長手方向に設けた電極１３、１４と
を有し、前記セラミック板１１は、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，
Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａ
ｌ，Ｃｒ，Ｍｎ） 2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系の内か
ら選ばれる一種類以上を用いて形成したものであり、前
記電極１３、１４は前記セラミック板１１の端部に非接
触の状態であることを特徴とする高温サーミスタ素子で
ある。
に耐熱性、耐熱衝撃性に優れた高温サーミスタ素子とそ
の製造方法およびそれを用いた高温用温度センサを提供
することを目的とする。 【解決手段】 長板状のセラミック板１１と、このセラ
ミック板１１の表面長手方向に設けた電極１３、１４と
を有し、前記セラミック板１１は、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，
Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａ
ｌ，Ｃｒ，Ｍｎ） 2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系の内か
ら選ばれる一種類以上を用いて形成したものであり、前
記電極１３、１４は前記セラミック板１１の端部に非接
触の状態であることを特徴とする高温サーミスタ素子で
ある。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばガス燃焼制
御用温度センサや自動車用排気温センサ等に使用される
耐熱性及び耐熱衝撃性に優れた高温サーミスタ素子とそ
の製造方法およびそれを用いた高温用温度センサに関す
るものである。
御用温度センサや自動車用排気温センサ等に使用される
耐熱性及び耐熱衝撃性に優れた高温サーミスタ素子とそ
の製造方法およびそれを用いた高温用温度センサに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高温サーミスタ素子は、図１１、
図１２に示すように、アルミナなどで形成したセラミッ
ク基板８２上に印刷などの方法で形成したサーミスタ層
８１及びこのサーミスタ層８１に電気的に接続するよう
に電極８４、８５を形成し、この上にセラミック基板８
３を設けたものであった。またこの高温サーミスタ素子
にリード線を接続し、温度センサとして用いていた。
図１２に示すように、アルミナなどで形成したセラミッ
ク基板８２上に印刷などの方法で形成したサーミスタ層
８１及びこのサーミスタ層８１に電気的に接続するよう
に電極８４、８５を形成し、この上にセラミック基板８
３を設けたものであった。またこの高温サーミスタ素子
にリード線を接続し、温度センサとして用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記構成によるとセラ
ミック基板８２、８３とサーミスタ層８１との熱膨張係
数の違いにより、加熱、冷却を繰り返すうちにサーミス
タ層８１にクラックが入ったり、剥離したりして熱衝撃
に耐えられないという問題点を有していた。
ミック基板８２、８３とサーミスタ層８１との熱膨張係
数の違いにより、加熱、冷却を繰り返すうちにサーミス
タ層８１にクラックが入ったり、剥離したりして熱衝撃
に耐えられないという問題点を有していた。
【０００４】そこで本発明は、高温下で安定した抵抗温
度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃性に優れた高温
サーミスタ素子とその製造方法およびそれを用いた高温
用温度センサを提供することを目的とするものである。
度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃性に優れた高温
サーミスタ素子とその製造方法およびそれを用いた高温
用温度センサを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の高温サーミスタ素子は、長板状のセラミッ
ク板と、このセラミック板の表面長手方向に設けた電極
とを有し、前記セラミック板は、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，
Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系の内から選ば
れる一種類以上を用いて形成したものであり、前記電極
は前記セラミック板の端部に非接触の状態であることを
特徴とするものであり、一枚のセラミック板でサーミス
タ機能と支持機能の二つの機能を有するので従来のよう
にサーミスタ層を支持するセラミック基板が不要とな
り、セラミック板とサーミスタ層との熱膨張係数の差に
よりサーミスタ層にクラックが入ったり、剥離したりし
て熱衝撃に耐えられないという問題は発生せず、上記目
的を達成することができるものである。
に、本発明の高温サーミスタ素子は、長板状のセラミッ
ク板と、このセラミック板の表面長手方向に設けた電極
とを有し、前記セラミック板は、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，
Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系の内から選ば
れる一種類以上を用いて形成したものであり、前記電極
は前記セラミック板の端部に非接触の状態であることを
特徴とするものであり、一枚のセラミック板でサーミス
タ機能と支持機能の二つの機能を有するので従来のよう
にサーミスタ層を支持するセラミック基板が不要とな
り、セラミック板とサーミスタ層との熱膨張係数の差に
よりサーミスタ層にクラックが入ったり、剥離したりし
て熱衝撃に耐えられないという問題は発生せず、上記目
的を達成することができるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、長板状のセラミック板と、このセラミック板の表面
長手方向に設けた電極とを有し、前記セラミック板は、
Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）
2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍ
ｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ3系の内から選ばれる一種類以上を用いて形成し
たものであり、前記電極は前記セラミック板の端部に非
接触の状態であることを特徴とする高温サーミスタ素子
であり、高温下で安定した抵抗温度特性を有すると共に
耐熱性、耐熱衝撃性に優れたものである。
は、長板状のセラミック板と、このセラミック板の表面
長手方向に設けた電極とを有し、前記セラミック板は、
Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）
2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍ
ｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ3系の内から選ばれる一種類以上を用いて形成し
たものであり、前記電極は前記セラミック板の端部に非
接触の状態であることを特徴とする高温サーミスタ素子
であり、高温下で安定した抵抗温度特性を有すると共に
耐熱性、耐熱衝撃性に優れたものである。
【０００７】請求項２に記載の発明は、電極上にセラミ
ック板と同一結晶構造を有する絶縁体を前記電極の一部
が露出するように設けた請求項１に記載の高温サーミス
タ素子であり、高温に曝される電極を保護するととも
に、セラミック板と絶縁体とが同一結晶構造すなわちほ
ぼ等しい熱膨張係数を有するので高温下で安定した抵抗
温度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃性に優れたも
のである。
ック板と同一結晶構造を有する絶縁体を前記電極の一部
が露出するように設けた請求項１に記載の高温サーミス
タ素子であり、高温に曝される電極を保護するととも
に、セラミック板と絶縁体とが同一結晶構造すなわちほ
ぼ等しい熱膨張係数を有するので高温下で安定した抵抗
温度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃性に優れたも
のである。
【０００８】請求項３に記載の発明は、電極上にセラミ
ック板と同一材料を用いて形成した保護層を有すること
を特徴とする請求項１に記載の高温サーミスタ素子であ
り、高温に曝される電極を保護するとともに、セラミッ
ク板と保護層とが等しい熱膨張係数を有するので高温下
で安定した抵抗温度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝
撃性に優れたものである。
ック板と同一材料を用いて形成した保護層を有すること
を特徴とする請求項１に記載の高温サーミスタ素子であ
り、高温に曝される電極を保護するとともに、セラミッ
ク板と保護層とが等しい熱膨張係数を有するので高温下
で安定した抵抗温度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝
撃性に優れたものである。
【０００９】請求項４に記載の発明は、露出した電極に
金属板あるいは金属線を電気的に接続した請求項１〜請
求項３のいずれか一つに記載の高温サーミスタ素子であ
り、他のものへの電気的接続強度を確保できるものであ
る。
金属板あるいは金属線を電気的に接続した請求項１〜請
求項３のいずれか一つに記載の高温サーミスタ素子であ
り、他のものへの電気的接続強度を確保できるものであ
る。
【００１０】請求項５に記載の発明は、セラミックグリ
ーンシート上にこのセラミックグリーンシートの端部に
非接触の状態に電極を形成する第１の工程と、次に前記
セラミックグリーンシートを焼成する第２の工程とを備
え、前記セラミックグリーンシートは焼成後、Ｍｇ（Ａ
ｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、
Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａ
ｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系
の内から選ばれる一種類以上を含有するように形成する
とともに、前記セラミックグリーンシートと前記電極と
の焼成による収縮率がほぼ同じかあるいは前記セラミッ
クグリーンシートの方が大きいものを用いることを特徴
とする高温サーミスタ素子の製造方法であり、高温下で
安定した抵抗温度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃
性に優れた高温サーミスタを安価に歩留まり良く製造す
ることができる。
ーンシート上にこのセラミックグリーンシートの端部に
非接触の状態に電極を形成する第１の工程と、次に前記
セラミックグリーンシートを焼成する第２の工程とを備
え、前記セラミックグリーンシートは焼成後、Ｍｇ（Ａ
ｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、
Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａ
ｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系
の内から選ばれる一種類以上を含有するように形成する
とともに、前記セラミックグリーンシートと前記電極と
の焼成による収縮率がほぼ同じかあるいは前記セラミッ
クグリーンシートの方が大きいものを用いることを特徴
とする高温サーミスタ素子の製造方法であり、高温下で
安定した抵抗温度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃
性に優れた高温サーミスタを安価に歩留まり良く製造す
ることができる。
【００１１】請求項６に記載の発明は、第１の工程後第
２の工程前に、電極上に焼成後セラミックグリーンシー
トと同一結晶構造を有するようにかつ絶縁体となるシー
トを前記電極の一部が露出するよう積層する工程を設け
た請求項５に記載の高温サーミスタ素子の製造方法であ
り、焼成により電極が劣化するのを防止することができ
る。
２の工程前に、電極上に焼成後セラミックグリーンシー
トと同一結晶構造を有するようにかつ絶縁体となるシー
トを前記電極の一部が露出するよう積層する工程を設け
た請求項５に記載の高温サーミスタ素子の製造方法であ
り、焼成により電極が劣化するのを防止することができ
る。
【００１２】請求項７に記載の発明は、セラミックグリ
ーンシートとこのセラミックグリーンシートとは同一結
晶構造を有するようにかつ絶縁体となるシートを形成す
る原料粉末の粒径をほぼ同一とすることを特徴とする請
求項６に記載の高温サーミスタ素子の製造方法であり、
焼成時の収縮率の差をさらに低減することができる。
ーンシートとこのセラミックグリーンシートとは同一結
晶構造を有するようにかつ絶縁体となるシートを形成す
る原料粉末の粒径をほぼ同一とすることを特徴とする請
求項６に記載の高温サーミスタ素子の製造方法であり、
焼成時の収縮率の差をさらに低減することができる。
【００１３】請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求
項４のいずれか一つに記載の高温サーミスタ素子と、こ
の高温サーミスタ素子の電極に電気的に接続したリード
線と、前記高温サーミスタ素子の前記リード線を接続し
た側の端部に設けた取付支持部を有する高温用温度セン
サであり、信頼性の高いものである。
項４のいずれか一つに記載の高温サーミスタ素子と、こ
の高温サーミスタ素子の電極に電気的に接続したリード
線と、前記高温サーミスタ素子の前記リード線を接続し
た側の端部に設けた取付支持部を有する高温用温度セン
サであり、信頼性の高いものである。
【００１４】請求項９に記載の発明は、耐熱金属内に高
温サーミスタ素子を収納した請求項８に記載の高温用温
度センサであり、外部雰囲気の高温サーミスタ素子への
影響を遮断できる信頼性の高いものである。
温サーミスタ素子を収納した請求項８に記載の高温用温
度センサであり、外部雰囲気の高温サーミスタ素子への
影響を遮断できる信頼性の高いものである。
【００１５】以下本発明の実施の形態について図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００１６】（実施の形態１）図１は本実施の形態にお
ける高温サーミスタ素子の分解斜視図、図２は同斜視図
であり、１１はサーミスタ材料よりなるセラミック板、
１３、１４はセラミック板１１上に設けた二本の電極、
１２は電極１３、１４の一端部を露出させるように設け
たサーミスタ材料で形成したセラミック板である。また
電極１３、１４はセラミック板１１の端部に非接触な状
態とする。
ける高温サーミスタ素子の分解斜視図、図２は同斜視図
であり、１１はサーミスタ材料よりなるセラミック板、
１３、１４はセラミック板１１上に設けた二本の電極、
１２は電極１３、１４の一端部を露出させるように設け
たサーミスタ材料で形成したセラミック板である。また
電極１３、１４はセラミック板１１の端部に非接触な状
態とする。
【００１７】また図３は図１に示す高温サーミスタ素子
を用いた温度センサの斜視図であり、３１は高温サーミ
スタ素子、３２は取付支持部、３３は高温サーミスタ素
子３１の電極１３、１４に電気的に接続したリード線で
ある。
を用いた温度センサの斜視図であり、３１は高温サーミ
スタ素子、３２は取付支持部、３３は高温サーミスタ素
子３１の電極１３、１４に電気的に接続したリード線で
ある。
【００１８】次に、この高温サーミスタ素子の製造方法
について説明する。
について説明する。
【００１９】まず出発原料のＡｌ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，Ｆｅ
2Ｏ3を所定量に配合し、ポットに入れ、ボールミルで湿
式混合する。次に、この混合乾燥粉末を１２００℃で仮
焼し、再度ボールミルで湿式粉砕して（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ3系サーミスタ材料粉末を得る。次に、このサー
ミスタ材料粉末に有機ビヒクルを加えてスラリーにす
る。これをドクターブレード法により厚さ１００μｍの
グリーンシートを作製し、これを１０層積層して厚さ１
ｍｍの積層体を得る。この積層体を縦１０ｍｍ、横７０
ｍｍ及び縦１０ｍｍ、横６０ｍｍに切断してセラミック
板１１、１２となるグリーンシートを得る。
2Ｏ3を所定量に配合し、ポットに入れ、ボールミルで湿
式混合する。次に、この混合乾燥粉末を１２００℃で仮
焼し、再度ボールミルで湿式粉砕して（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ3系サーミスタ材料粉末を得る。次に、このサー
ミスタ材料粉末に有機ビヒクルを加えてスラリーにす
る。これをドクターブレード法により厚さ１００μｍの
グリーンシートを作製し、これを１０層積層して厚さ１
ｍｍの積層体を得る。この積層体を縦１０ｍｍ、横７０
ｍｍ及び縦１０ｍｍ、横６０ｍｍに切断してセラミック
板１１、１２となるグリーンシートを得る。
【００２０】次に、図１に示すように縦１０ｍｍ、横７
０ｍｍのグリーンシート長手方向上にＰｔペーストを用
いて、このグリーンシートの長手方向両端部から５ｍ
ｍ、短手方向端部から１〜２ｍｍ離れたところに、幅２
ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚み１０μｍの電極１３、１４を
二本印刷する。この電極は、二本とも同じ形状でグリー
ンシート上に対称に形成する。その上面に外部への接続
となる電極１３、１４の一端部が露出するように、縦１
０ｍｍ、横６０ｍｍのグリーンシートを加熱圧接して接
着した後、最高温度１６００℃で５時間焼成し、図２に
示す高温サーミスタ素子を得る。
０ｍｍのグリーンシート長手方向上にＰｔペーストを用
いて、このグリーンシートの長手方向両端部から５ｍ
ｍ、短手方向端部から１〜２ｍｍ離れたところに、幅２
ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚み１０μｍの電極１３、１４を
二本印刷する。この電極は、二本とも同じ形状でグリー
ンシート上に対称に形成する。その上面に外部への接続
となる電極１３、１４の一端部が露出するように、縦１
０ｍｍ、横６０ｍｍのグリーンシートを加熱圧接して接
着した後、最高温度１６００℃で５時間焼成し、図２に
示す高温サーミスタ素子を得る。
【００２１】次いで図３に示すごとく、高温サーミスタ
素子３１に対して取付支持部３２と電極１３、１４に電
気的に接続したリード線３３を設け温度センサとする。
この取付支持部３２は高温サーミスタ素子３１のリード
線３３を接続した側の端部に設けたものである。
素子３１に対して取付支持部３２と電極１３、１４に電
気的に接続したリード線３３を設け温度センサとする。
この取付支持部３２は高温サーミスタ素子３１のリード
線３３を接続した側の端部に設けたものである。
【００２２】この温度センサの抵抗温度特性を図４に示
すが、測定に適切な抵抗温度特性を有していることが判
る。
すが、測定に適切な抵抗温度特性を有していることが判
る。
【００２３】（実施の形態２）図５は本実施の形態にお
ける高温サーミスタ素子の分解斜視図、図６は同斜視図
であり、５１はサーミスタ材料よりなるセラミック板、
５４はセラミック板５１の上面に設けた電極（下面にも
同様の電極を設けているが図示せず）、５２、５３は電
極５４の一端部を露出させるように設けたサーミスタ材
料で形成したセラミック板である。
ける高温サーミスタ素子の分解斜視図、図６は同斜視図
であり、５１はサーミスタ材料よりなるセラミック板、
５４はセラミック板５１の上面に設けた電極（下面にも
同様の電極を設けているが図示せず）、５２、５３は電
極５４の一端部を露出させるように設けたサーミスタ材
料で形成したセラミック板である。
【００２４】また図７は図５に示す高温サーミスタ素子
を用いて形成した温度センサであり、７１は高温サーミ
スタ素子、７２は取付支持部、７３は高温サーミスタ素
子７１の電極５４に電気的に接続したリード線である。
この取付支持部７２は高温サーミスタ素子７１のリード
線７３を接続した側の端部に設けたものである。
を用いて形成した温度センサであり、７１は高温サーミ
スタ素子、７２は取付支持部、７３は高温サーミスタ素
子７１の電極５４に電気的に接続したリード線である。
この取付支持部７２は高温サーミスタ素子７１のリード
線７３を接続した側の端部に設けたものである。
【００２５】まず実施の形態１と同様に（Ａｌ，Ｃｒ，
Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ材料のグリーンシートを作製
し、これを１０層積層して厚さ１ｍｍの積層体を得る。
この積層体を縦１０ｍｍ、横７０ｍｍ及び縦１０ｍｍ、
横６０ｍｍに切断してセラミック板５１、５２、５３と
なるグリーンシートを得る。次に図５に示すように、縦
１０ｍｍ、横７０ｍｍのグリーンシートの上、下面にＰ
ｔペーストを用いて、電極５４をそれぞれ印刷し、一対
の電極とする。次いでその上、下面に電極５４の一端部
が露出するように、縦１０ｍｍ、横６０ｍｍのグリーン
シートを加熱圧接して接着したあと、焼成し、図６に示
す高温サーミスタ素子を得る。この高温サーミスタ素子
を用いて、実施の形態１と同様にして図７の高温用温度
センサを作製した。この温度センサも実施の形態１で説
明した温度センサと同様に測定に適切な抵抗温度特性を
有しているものである。
Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ材料のグリーンシートを作製
し、これを１０層積層して厚さ１ｍｍの積層体を得る。
この積層体を縦１０ｍｍ、横７０ｍｍ及び縦１０ｍｍ、
横６０ｍｍに切断してセラミック板５１、５２、５３と
なるグリーンシートを得る。次に図５に示すように、縦
１０ｍｍ、横７０ｍｍのグリーンシートの上、下面にＰ
ｔペーストを用いて、電極５４をそれぞれ印刷し、一対
の電極とする。次いでその上、下面に電極５４の一端部
が露出するように、縦１０ｍｍ、横６０ｍｍのグリーン
シートを加熱圧接して接着したあと、焼成し、図６に示
す高温サーミスタ素子を得る。この高温サーミスタ素子
を用いて、実施の形態１と同様にして図７の高温用温度
センサを作製した。この温度センサも実施の形態１で説
明した温度センサと同様に測定に適切な抵抗温度特性を
有しているものである。
【００２６】（比較例１）比較のために、高温耐熱材料
の部分安定化ジルコニアを用いて作製した絶縁構造材料
セラミック板グリーンシート上に（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）
2Ｏ3系サーミスタ材料からなるサーミスタ層を印刷した
構造のサーミスタ素子を作製した。図１１に示すよう
に、絶縁構造材料セラミック板８２となるグリーンシー
ト上に（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ材料から
なるサーミスタ層８１を印刷により形成し、その上に二
本の電極８４、８５を付与したあと、その上面に接続部
となる電極８４、８５の一端部が露出するように、同一
材料の絶縁構造材料セラミック板８３となるグリーンシ
ートを加熱圧接して接着したあと、焼成し、図１２に示
す高温サーミスタ素子を得た。この高温サーミスタ素子
を用いて、実施の形態１と同様に温度センサを作製し
た。
の部分安定化ジルコニアを用いて作製した絶縁構造材料
セラミック板グリーンシート上に（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）
2Ｏ3系サーミスタ材料からなるサーミスタ層を印刷した
構造のサーミスタ素子を作製した。図１１に示すよう
に、絶縁構造材料セラミック板８２となるグリーンシー
ト上に（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ材料から
なるサーミスタ層８１を印刷により形成し、その上に二
本の電極８４、８５を付与したあと、その上面に接続部
となる電極８４、８５の一端部が露出するように、同一
材料の絶縁構造材料セラミック板８３となるグリーンシ
ートを加熱圧接して接着したあと、焼成し、図１２に示
す高温サーミスタ素子を得た。この高温サーミスタ素子
を用いて、実施の形態１と同様に温度センサを作製し
た。
【００２７】作製した温度センサを実施の形態１及び実
施の形態２の温度センサとともに、１０００℃で５分
間、次いで常温で５分間の熱衝撃試験を１０００サイク
ル実施し、評価したところ、実施の形態１及び実施の形
態２の温度センサには異常はなかったが、絶縁構造材料
セラミック板８２上に（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サー
ミスタ材料を印刷により付与したサーミスタ素子を用い
た比較例１の温度センサは断線状態になっていた。
施の形態２の温度センサとともに、１０００℃で５分
間、次いで常温で５分間の熱衝撃試験を１０００サイク
ル実施し、評価したところ、実施の形態１及び実施の形
態２の温度センサには異常はなかったが、絶縁構造材料
セラミック板８２上に（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サー
ミスタ材料を印刷により付与したサーミスタ素子を用い
た比較例１の温度センサは断線状態になっていた。
【００２８】この結果より、本発明の温度センサは、耐
熱衝撃性の高い高温用温度センサが得られることが判
る。また（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ材料
は、充分な耐熱衝撃性を有しているので、この差は基板
となっている絶縁構造材料セラミック板８２とサーミス
タ層８１との熱膨張係数の差によりサーミスタ層８１に
クラックが発生した事が原因と思われる。
熱衝撃性の高い高温用温度センサが得られることが判
る。また（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ材料
は、充分な耐熱衝撃性を有しているので、この差は基板
となっている絶縁構造材料セラミック板８２とサーミス
タ層８１との熱膨張係数の差によりサーミスタ層８１に
クラックが発生した事が原因と思われる。
【００２９】このように機械的強度の高いサーミスタ材
料からなるセラミック板とその表面に設けた電極とを有
する本発明による高温サーミスタ素子は、基板となる絶
縁構造材料セラミック板の上にサーミスタ層を形成した
のではなく、セラミック板自身が基板とサーミスタ機能
の二つの役割を果たしているので、加熱、冷却を繰り返
してもサーミスタ素子がダメージを受けず、高温下で安
定した抵抗温度特性を有すると共に、耐熱性、耐熱衝撃
性に優れた、高温用温度センサを提供することができ
る。
料からなるセラミック板とその表面に設けた電極とを有
する本発明による高温サーミスタ素子は、基板となる絶
縁構造材料セラミック板の上にサーミスタ層を形成した
のではなく、セラミック板自身が基板とサーミスタ機能
の二つの役割を果たしているので、加熱、冷却を繰り返
してもサーミスタ素子がダメージを受けず、高温下で安
定した抵抗温度特性を有すると共に、耐熱性、耐熱衝撃
性に優れた、高温用温度センサを提供することができ
る。
【００３０】（実施の形態３）図８は本実施の形態によ
る高温サーミスタ素子の分解斜視図、図９は同斜視図で
あり、１０１はサーミスタ材料よりなるセラミック板、
１０３、１０４はセラミック板１０１上に設けた二本の
電極、１０２は電極１０３、１０４の一端部を露出させ
るように設けたサーミスタ材料で形成したセラミック
板、１０５、１０６は電極１０３、１０４の露出した一
端部に電気的に接続した金属線である。
る高温サーミスタ素子の分解斜視図、図９は同斜視図で
あり、１０１はサーミスタ材料よりなるセラミック板、
１０３、１０４はセラミック板１０１上に設けた二本の
電極、１０２は電極１０３、１０４の一端部を露出させ
るように設けたサーミスタ材料で形成したセラミック
板、１０５、１０６は電極１０３、１０４の露出した一
端部に電気的に接続した金属線である。
【００３１】この高温サーミスタ素子が実施の形態１に
示したものと異なるところは、電極１０３、１０４に金
属線１０５、１０６を電気的に接続したことである。
示したものと異なるところは、電極１０３、１０４に金
属線１０５、１０６を電気的に接続したことである。
【００３２】またこの高温サーミスタ素子は実施の形態
１とほぼ同様にして製造されるが金属線１０５、１０６
は、縦１０ｍｍ、横７０ｍｍのグリーンシート上にＰｔ
ペーストを用いて、電極１０３、１０４を二本印刷した
後、この電極の一端部上に一端側を載置し、他端側がグ
リーンシート外部へ引き出されるようにした後、縦１０
ｍｍ、横６０ｍｍのグリーンシートを加熱圧接して接着
したものである。またこのとき金属線１０５、１０６の
一端側が縦１０ｍｍ、横６０ｍｍのグリーンシートで覆
われるようにする。
１とほぼ同様にして製造されるが金属線１０５、１０６
は、縦１０ｍｍ、横７０ｍｍのグリーンシート上にＰｔ
ペーストを用いて、電極１０３、１０４を二本印刷した
後、この電極の一端部上に一端側を載置し、他端側がグ
リーンシート外部へ引き出されるようにした後、縦１０
ｍｍ、横６０ｍｍのグリーンシートを加熱圧接して接着
したものである。またこのとき金属線１０５、１０６の
一端側が縦１０ｍｍ、横６０ｍｍのグリーンシートで覆
われるようにする。
【００３３】この構成によれば、焼成時の電極の露出し
た部分の劣化がない。また電極１０３、１０４と金属線
１０５、１０６との接続を確実に取ることができる。
た部分の劣化がない。また電極１０３、１０４と金属線
１０５、１０６との接続を確実に取ることができる。
【００３４】（実施の形態４）図１０は図９に示す高温
サーミスタ素子を用いて形成した温度センサの断面図で
あり、サーミスタ素子１２１を有底状の耐熱金属ケース
１２２内に収納した後、この耐熱金属ケース１２２の開
口部に無機充填剤１２３を充填、固着させて、次いでコ
ネクタ１２４でサーミスタ素子１２１の金属線１０５、
１０６とリード線１２６とを溶接により電気的に接続
し、カラー１２５により機械的に固定した構造となって
いる。サーミスタ素子１２１を耐熱金属ケース１２２内
に収納することにより、外部雰囲気の影響を遮断し、信
頼性の高い高温用温度センサを得ることができる。
サーミスタ素子を用いて形成した温度センサの断面図で
あり、サーミスタ素子１２１を有底状の耐熱金属ケース
１２２内に収納した後、この耐熱金属ケース１２２の開
口部に無機充填剤１２３を充填、固着させて、次いでコ
ネクタ１２４でサーミスタ素子１２１の金属線１０５、
１０６とリード線１２６とを溶接により電気的に接続
し、カラー１２５により機械的に固定した構造となって
いる。サーミスタ素子１２１を耐熱金属ケース１２２内
に収納することにより、外部雰囲気の影響を遮断し、信
頼性の高い高温用温度センサを得ることができる。
【００３５】なお、上記各実施の形態においてポイント
となることについて以下に記載する。
となることについて以下に記載する。
【００３６】（１）サーミスタ材料は、（Ａｌ，Ｃｒ，
Ｆｅ）2Ｏ3系についてのみ説明したが、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ
（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，
Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系の内
から選ばれる一種類以上を用いてセラミック板を形成す
るもので有れば同様の効果を得ることができる。これら
の材料は、機械的強度が高く、高温安定性の高いセラミ
ック板を得ることができる。
Ｆｅ）2Ｏ3系についてのみ説明したが、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ
（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，
Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系の内
から選ばれる一種類以上を用いてセラミック板を形成す
るもので有れば同様の効果を得ることができる。これら
の材料は、機械的強度が高く、高温安定性の高いセラミ
ック板を得ることができる。
【００３７】（２）また（１）で示したサーミスタ材料
はその組成によって異なるが、最高温度１３００℃〜１
７００℃で焼成することが好ましい。１３００℃未満で
は焼結が不十分となり強度上及び耐久性に問題を生ずる
おそれがあり好ましくない。一方１７００℃を越えると
異常粒成長等により特性に問題を生じ、高温用温度セン
サとしての特性が損なわれる場合があり好ましくない。
はその組成によって異なるが、最高温度１３００℃〜１
７００℃で焼成することが好ましい。１３００℃未満で
は焼結が不十分となり強度上及び耐久性に問題を生ずる
おそれがあり好ましくない。一方１７００℃を越えると
異常粒成長等により特性に問題を生じ、高温用温度セン
サとしての特性が損なわれる場合があり好ましくない。
【００３８】（３）また（１）で示したサーミスタ材料
は、焼成温度が非常に高温であるため、同時焼成する電
極及び金属線は白金などの高融点金属を用いる必要があ
る。
は、焼成温度が非常に高温であるため、同時焼成する電
極及び金属線は白金などの高融点金属を用いる必要があ
る。
【００３９】（４）セラミック板１２、５２、５３、１
０２はセラミック板１１、５１、１０１と同じ原料を用
いて作製したが、同じ原料でなくてもセラミック板１
１、５１、８２と同一結晶構造すなわち焼成時の収縮率
がほぼ同じ原料を用いて形成しても良い。
０２はセラミック板１１、５１、１０１と同じ原料を用
いて作製したが、同じ原料でなくてもセラミック板１
１、５１、８２と同一結晶構造すなわち焼成時の収縮率
がほぼ同じ原料を用いて形成しても良い。
【００４０】同じ原料を用いて形成しない場合は、原料
の平均粒径を同じかほぼ同じとすることによりさらに焼
成時の収縮率の差を小さくすることができる。
の平均粒径を同じかほぼ同じとすることによりさらに焼
成時の収縮率の差を小さくすることができる。
【００４１】（５）実施の形態３において用いた金属線
１０５、１０６の代わりに、金属板を用いても構わな
い。
１０５、１０６の代わりに、金属板を用いても構わな
い。
【００４２】（６）セラミック板１１、１２、５１、５
２、５３、１０１、１０２はグリーンシートを用いて形
成したが、代わりに乾式成形により得られたサーミスタ
成型物を用いて形成してもよい。
２、５３、１０１、１０２はグリーンシートを用いて形
成したが、代わりに乾式成形により得られたサーミスタ
成型物を用いて形成してもよい。
【００４３】（７）セラミックグリーンシートの作製
は、ドクターブレード法等により形成したが、押し出し
成形、粉末成形で形成しても良い。
は、ドクターブレード法等により形成したが、押し出し
成形、粉末成形で形成しても良い。
【００４４】
【発明の効果】以上本発明によると、一枚のセラミック
板でサーミスタ機能と支持機能の二つの機能を有するの
で従来のようにサーミスタ層を支持するセラミック基板
が不要となり、セラミック板とサーミスタ層との熱膨張
係数の差によりサーミスタ層にクラックが入ったり、剥
離したりして熱衝撃に耐えられないという問題は発生せ
ず、高温下で安定した抵抗温度特性を有すると共に耐熱
性、耐熱衝撃性に優れた高温サーミスタ素子を提供する
ことができる。
板でサーミスタ機能と支持機能の二つの機能を有するの
で従来のようにサーミスタ層を支持するセラミック基板
が不要となり、セラミック板とサーミスタ層との熱膨張
係数の差によりサーミスタ層にクラックが入ったり、剥
離したりして熱衝撃に耐えられないという問題は発生せ
ず、高温下で安定した抵抗温度特性を有すると共に耐熱
性、耐熱衝撃性に優れた高温サーミスタ素子を提供する
ことができる。
【図１】本発明の実施の形態１における高温サーミスタ
素子の分解斜視図
素子の分解斜視図
【図２】図１に示す高温サーミスタ素子の斜視図
【図３】図１に示す高温サーミスタ素子を用いた温度セ
ンサの斜視図
ンサの斜視図
【図４】本発明の実施の形態１に示す高温サーミスタ素
子の抵抗値の温度依存性を示す特性曲線図
子の抵抗値の温度依存性を示す特性曲線図
【図５】本発明の実施の形態２における高温サーミスタ
素子の分解斜視図
素子の分解斜視図
【図６】図５に示す高温サーミスタ素子の斜視図
【図７】図５に示す高温サーミスタ素子を用いた温度セ
ンサの斜視図
ンサの斜視図
【図８】本発明の実施の形態３における高温サーミスタ
素子の分解斜視図
素子の分解斜視図
【図９】図８に示す高温サーミスタ素子の斜視図
【図１０】図９に示す高温サーミスタ素子を用いた温度
センサの断面図
センサの断面図
【図１１】従来の高温サーミスタ素子の分解斜視図
【図１２】図１１に示す高温サーミスタ素子の斜視図
１１ セラミック板 １２ セラミック板 １３ 電極 １４ 電極 ３１ サーミスタ素子 ３２ 取付支持部 ３３ リード線 ５１ セラミック板 ５２ セラミック板 ５３ セラミック板 ５４ 電極 ７１ サーミスタ素子 ７２ 取付支持部 ７３ リード線 ８１ サーミスタ層 ８２ セラミック基板 ８３ セラミック基板 ８４ 電極 ８５ 電極 １０１ セラミック板 １０２ セラミック板 １０３ 電極 １０４ 電極 １０５ 金属線 １０６ 金属線 １２１ サーミスタ素子 １２２ 耐熱金属ケース １２３ 無機充填剤 １２４ コネクタ １２５ カラー １２６ リード線
Claims (9)
- 【請求項１】長板状のセラミック板と、このセラミック
板の表面長手方向に設けた電極とを有し、前記セラミッ
ク板は、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａ
ｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、
（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、（Ａｌ，
Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系の内から選ばれる一種類以上を用い
て形成したものであり、前記電極は前記セラミック板の
端部に非接触の状態であることを特徴とする高温サーミ
スタ素子。 - 【請求項２】電極上にセラミック板と同一結晶構造を有
する絶縁体を前記電極の一部が露出するように設けた請
求項１に記載の高温サーミスタ素子。 - 【請求項３】電極上にセラミック板と同一材料を用いて
形成した保護層を有することを特徴とする請求項１に記
載の高温サーミスタ素子。 - 【請求項４】露出した電極に金属板あるいは金属線を電
気的に接続した請求項１〜請求項３のいずれか一つに記
載の高温サーミスタ素子。 - 【請求項５】セラミックグリーンシート上にこのセラミ
ックグリーンシートの端部に非接触の状態に電極を形成
する第１の工程と、次に前記セラミックグリーンシート
を焼成する第２の工程とを備え、前記セラミックグリー
ンシートは焼成後、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、
Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）
2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、
（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系の内から選ばれる一種類以
上を含有するように形成するとともに、前記セラミック
グリーンシートと前記電極との焼成による収縮率がほぼ
同じかあるいは前記セラミックグリーンシートの方が大
きいものを用いることを特徴とする高温サーミスタ素子
の製造方法。 - 【請求項６】第１の工程後第２の工程前に、電極上に焼
成後セラミックグリーンシートと同一結晶構造を有する
ようにかつ絶縁体となるシートを前記電極の一部が露出
するように積層する工程を設けた請求項５に記載の高温
サーミスタ素子の製造方法。 - 【請求項７】セラミックグリーンシートとこのセラミッ
クグリーンシートとは同一結晶構造を有するようにかつ
絶縁体となるシートを形成する原料粉末の粒径をほぼ同
一とすることを特徴とする請求項６に記載の高温サーミ
スタ素子の製造方法。 - 【請求項８】請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載
の高温サーミスタ素子と、この高温サーミスタ素子の電
極に電気的に接続したリード線と、前記高温サーミスタ
素子の前記リード線を接続した側の端部に設けた取付支
持部を有する高温用温度センサ。 - 【請求項９】耐熱金属内にサーミスタ素子を収納した請
求項８に記載の高温用温度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20874798A JP3667099B2 (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 高温サーミスタ素子とその製造方法およびそれを用いた高温用温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20874798A JP3667099B2 (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 高温サーミスタ素子とその製造方法およびそれを用いた高温用温度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000040603A true JP2000040603A (ja) | 2000-02-08 |
| JP3667099B2 JP3667099B2 (ja) | 2005-07-06 |
Family
ID=16561421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20874798A Expired - Fee Related JP3667099B2 (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 高温サーミスタ素子とその製造方法およびそれを用いた高温用温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3667099B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5494833B2 (ja) * | 2011-01-07 | 2014-05-21 | 株式会社村田製作所 | 温度センサおよび温度センサ取り付け構造 |
| CN112811891A (zh) * | 2020-12-26 | 2021-05-18 | 重庆材料研究院有限公司 | 一种尖晶石相高熵热敏电阻材料及其制备方法 |
-
1998
- 1998-07-24 JP JP20874798A patent/JP3667099B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5494833B2 (ja) * | 2011-01-07 | 2014-05-21 | 株式会社村田製作所 | 温度センサおよび温度センサ取り付け構造 |
| CN112811891A (zh) * | 2020-12-26 | 2021-05-18 | 重庆材料研究院有限公司 | 一种尖晶石相高熵热敏电阻材料及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3667099B2 (ja) | 2005-07-06 |
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