JP2011165723A - Thermistor element and method of manufacturing the same - Google Patents

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和崇 藤原
Toshiaki Fujita
利晃 藤田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermistor element that can enhance the resistance furthermore and can carry out broader resistance control, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The thermistor element includes a metal oxide sintered compact 2 for thermistor in which at least a pair of insertion holes 2a are formed, and at least a pair of lead wires 3 inserted into the insertion holes 2a and bonded to the metal oxide sintered compact 2 for thermistor, wherein a hollow hole 2b is formed in the metal oxide sintered compact 2 for thermistor. Especially, the hollow hole 2b is formed between a pair of insertion holes 2a. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば自動車関係等の温度計測に用いられるサーミスタ素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a thermistor element used for temperature measurement such as in automobiles and a method for manufacturing the thermistor element.

一般に、自動車エンジン周りの触媒温度や排気系温度等を計測する温度センサとして、サーミスタ温度センサが採用されている。このサーミスタ温度センサに用いられるサーミスタ素子は、例えば、上記自動車関連技術、情報機器、通信機器、医療用機器、住宅設備機器等の温度センサとして利用され、大きな負の温度係数を有する酸化物半導体の焼結体の素子を用いている。   Generally, a thermistor temperature sensor is employed as a temperature sensor for measuring the catalyst temperature around the automobile engine, the exhaust system temperature, and the like. The thermistor element used in this thermistor temperature sensor is, for example, used as a temperature sensor for the above-mentioned automobile-related technology, information equipment, communication equipment, medical equipment, housing equipment, etc., and is an oxide semiconductor having a large negative temperature coefficient. A sintered element is used.

近年、室温から高温まで1素子で測定可能なサーミスタ素子の要求が増えている。特に、自動車エンジン周りの触媒温度等を測定するには、1000℃付近の高温まで測定可能なサーミスタ素子が求められている。このような用途に要求される特性としては、B定数が3000K程度以下と小さいことが要求される。しかしながら、B定数が小さくなると抵抗値も小さくなる傾向にあることから、一般的には小型センサとして用いる場合には、抵抗値が低くそのままでは使用が困難である。   In recent years, there is an increasing demand for thermistor elements that can be measured with a single element from room temperature to high temperature. In particular, in order to measure the catalyst temperature and the like around an automobile engine, a thermistor element capable of measuring up to a high temperature around 1000 ° C. is required. As a characteristic required for such an application, the B constant is required to be as small as about 3000K or less. However, since the resistance value tends to decrease as the B constant decreases, in general, when used as a small sensor, the resistance value is low and difficult to use as it is.

そこで、従来は抵抗値を高くするために絶縁体をサーミスタ材料に加え、混合焼結体にする方法が一般に用いられている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。この方法では、抵抗値を100倍程度まで上昇させることが可能である。   Therefore, conventionally, a method of adding an insulator to the thermistor material to obtain a mixed sintered body in order to increase the resistance value is generally used (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). In this method, the resistance value can be increased to about 100 times.

特許第3362651号公報Japanese Patent No. 3362651

倉野、「NOx触媒制御用触媒温センサの開発」、デンソーテクニカルレビュー、Vol.5、No.2、2000Kurano, “Development of catalyst temperature sensor for NOx catalyst control”, Denso Technical Review, Vol. 5, no. 2, 2000

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記絶縁体を加えた混合焼結体を用いる方法では、小型化するにつれ、所望の特性を得るためには、かなりの量の絶縁体を加える必要がある。しかしながら、100倍を超えた抵抗値まで大幅に上げるために絶縁体をさらに加えていくと、わずかの絶縁体組成の違いで大きく抵抗が変わるため、組成制御が困難で特性がばらつく不都合があった。また、形状的にサーミスタ素子の抵抗値を上げる方法として、構造的には素子を薄くするあるいは、リード線間の間隔を大きくする等の方法が考えられるが、素子本体を薄くし過ぎると素子本体が割れやすくなる問題が発生し、リード線間も広げることにもサイズ的に限度がある。
The following problems remain in the conventional technology.
That is, in the method using the mixed sintered body to which the insulator is added, as the size is reduced, it is necessary to add a considerable amount of the insulator in order to obtain desired characteristics. However, if an insulator is further added to significantly increase the resistance value exceeding 100 times, the resistance changes greatly due to a slight difference in the composition of the insulator, so that there is a disadvantage that the composition control is difficult and the characteristics vary. . Also, as a method of increasing the resistance value of the thermistor element in terms of shape, methods such as thinning the element or increasing the interval between lead wires can be considered structurally, but if the element body is made too thin, the element body However, there is a problem in that it is easy to break, and there is a size limit to widen the space between lead wires.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、さらなる高抵抗化が可能で、より幅広い抵抗値制御を行うことができるサーミスタ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a thermistor element capable of further increasing resistance and capable of performing a wider resistance value control and a method for manufacturing the thermistor element.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のサーミスタ素子は、少なくとも一対の挿入孔が形成されたサーミスタ用金属酸化物焼結体と、前記挿入孔に挿入されて前記サーミスタ用金属酸化物焼結体に接合された少なくとも一対のリード線と、を備え、前記サーミスタ用金属酸化物焼結体に中空状孔部が形成されていることを特徴とする。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the thermistor element of the present invention includes a thermistor metal oxide sintered body having at least a pair of insertion holes, and at least a pair of thermistor metal oxide sintered bodies inserted into the insertion holes and joined to the thermistor metal oxide sintered body. A hollow hole is formed in the metal oxide sintered body for the thermistor.

このサーミスタ素子では、サーミスタ用金属酸化物焼結体に中空状孔部が形成されているので、サーミスタ用金属酸化物焼結体が中空状孔部による中空構造を有することで、サーミスタ用金属酸化物焼結体全体を薄型化する場合よりも強度低下を抑制して必要な強度を維持可能であると共に、サーミスタ用金属酸化物焼結体内の導電経路が中空状孔部によって制限されて高抵抗化を図ることができる。   In this thermistor element, since the hollow hole portion is formed in the metal oxide sintered body for the thermistor, the metal oxide sintered body for the thermistor has a hollow structure by the hollow hole portion, so that the metal oxide for the thermistor is formed. It is possible to maintain the required strength by suppressing the strength reduction compared with the case where the entire sintered body is made thin, and the conductive path in the metal oxide sintered body for the thermistor is restricted by the hollow hole so that it has high resistance. Can be achieved.

また、本発明のサーミスタ素子は、前記中空状孔部が、対となる前記挿入孔の間に形成されていることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタ素子では、中空状孔部が、対となる挿入孔の間に形成されているので、挿入孔に挿入されたリード線の間に中空状孔部が配されて、電気特性に特に寄与するリード線間の導電経路が中空状孔部によって迂回して長くかつ狭くなって、より高抵抗化を図ることができる。
In the thermistor element of the present invention, the hollow hole is formed between the pair of insertion holes.
That is, in this thermistor element, since the hollow hole portion is formed between the pair of insertion holes, the hollow hole portion is arranged between the lead wires inserted into the insertion hole, and the electrical characteristics are improved. In particular, the conductive path between the contributing lead wires is detoured by the hollow hole and becomes long and narrow, so that the resistance can be further increased.

さらに、本発明のサーミスタ素子は、前記中空状孔部が、対となる前記挿入孔同士を結ぶ方向に対して交差する方向に長い断面形状を有する長孔状に形成されていることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタ素子では、中空状孔部が、対となる挿入孔同士を結ぶ方向に対して交差する方向に長い断面形状を有する長孔状に形成されているので、挿入孔に挿入されたリード線間の導電経路を遮るように長孔状の中空状孔部が配されることで、導電経路が大きく中空状孔部を迂回することになり、さらに高抵抗化を図ることができる。
Furthermore, the thermistor element of the present invention is characterized in that the hollow hole portion is formed in a long hole shape having a long cross-sectional shape in a direction intersecting with a direction connecting the paired insertion holes. To do.
That is, in this thermistor element, the hollow hole portion is formed in the shape of a long hole having a long cross-sectional shape in a direction intersecting the direction connecting the pair of insertion holes, and thus inserted into the insertion hole. By arranging the long hole-like hollow hole so as to block the conductive path between the lead wires, the conductive path is large and the hollow hole is bypassed, so that the resistance can be further increased.

本発明のサーミスタ素子の製造方法は、上記本発明のサーミスタ素子の製造方法であって、金属酸化物からなるサーミスタ原料粉末と有機バインダー粉と溶剤とを混合して混練することで坏土とする工程と、成型体用金型によって前記坏土を押出成型して前記挿入孔及び前記中空状孔部となる複数の貫通孔を有したロッド状グリーン成型体を形成する工程と、前記ロッド状グリーン成型体を乾燥させてロッド状乾燥成型体とする工程と、前記ロッド状乾燥成型体を所定長さに切断して前記挿入孔及び前記中空状孔部を有する切断成型体とする工程と、前記切断成型体の前記挿入孔に前記リード線を挿入してこの状態で焼成を行うことで、前記切断成型体を前記サーミスタ用金属酸化物焼結体とする工程と、を有していることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタ素子の製造方法では、成型体用金型によって坏土を押出成型して挿入孔及び中空状孔部となる複数の貫通孔を有したロッド状グリーン成型体を形成し、これを乾燥させたロッド状乾燥成型体を所定長さに切断して挿入孔及び中空状孔部を有する切断成型体とするので、押出成型によって挿入孔と中空状孔部とを同時に形成できると共に、異なる貫通孔形状の成型体用金型に変更することで、様々な孔形状の中空状孔部を容易に形成することができる。
The thermistor element manufacturing method of the present invention is the above-described thermistor element manufacturing method of the present invention, wherein a thermistor raw material powder made of a metal oxide, an organic binder powder and a solvent are mixed and kneaded to form a clay. A step of forming a rod-shaped green molded body having a plurality of through holes that serve as the insertion hole and the hollow hole portion by extruding the clay with a mold for a molded body, and the rod-shaped green A step of drying the molded body to obtain a rod-shaped dry molded body, a step of cutting the rod-shaped dry molded body to a predetermined length to obtain a cut molded body having the insertion hole and the hollow hole portion, Inserting the lead wire into the insertion hole of the cut molded body and firing in this state, thereby making the cut molded body the metal oxide sintered body for the thermistor. Features.
That is, in this method of manufacturing the thermistor element, a clay-like mold is extruded to form a rod-shaped green molded body having a plurality of through-holes that serve as insertion holes and hollow hole portions. Since the dried rod-shaped dry molded body is cut into a predetermined length to obtain a cut molded body having an insertion hole and a hollow hole portion, the insertion hole and the hollow hole portion can be simultaneously formed by extrusion molding, and are different. By changing to a mold for a molded body having a through hole shape, hollow hole portions having various hole shapes can be easily formed.

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサーミスタ素子によれば、サーミスタ用金属酸化物焼結体に中空状孔部が形成されているので、必要な強度を維持可能であると共に、高抵抗化を図ることができる。また、本発明に係るサーミスタ素子の製造方法によれば、押出成型によって様々な孔形状の中空状孔部を容易に形成することができ、様々なタイプの製造に容易に対応することができる。
したがって、本発明のサーミスタ素子は、実使用上十分な強度を維持可能で、より高い抵抗を実現でき、特に自動車エンジン周りの触媒温度や排気系温度を検出する高温測定用センサとして好適である。
The present invention has the following effects.
That is, according to the thermistor element according to the present invention, since the hollow hole portion is formed in the metal oxide sintered body for the thermistor, the required strength can be maintained and the resistance can be increased. . Moreover, according to the manufacturing method of the thermistor element which concerns on this invention, the hollow hole part of various hole shape can be easily formed by extrusion molding, and it can respond easily to various types of manufacture.
Therefore, the thermistor element of the present invention can maintain a sufficient strength for practical use and can realize a higher resistance, and is particularly suitable as a high-temperature measurement sensor for detecting a catalyst temperature and an exhaust system temperature around an automobile engine.

本発明に係るサーミスタ素子の第1実施形態を示す下面図及びA−A線矢視断面図である。It is the bottom view and AA arrow sectional drawing which show 1st Embodiment of the thermistor element which concerns on this invention. 第1実施形態において、サーミスタ温度センサを示す断面図である。In 1st Embodiment, it is sectional drawing which shows a thermistor temperature sensor. 第1実施形態において、成型体用金型を用いた押出成型機を示す簡易的な断面図である。In 1st Embodiment, it is simple sectional drawing which shows the extrusion molding machine using the metal mold | die for molded objects. 第1実施形態において、ロッド状グリーン成型体を示す側面図及び正面図である。In 1st Embodiment, it is the side view and front view which show a rod-shaped green molded object. 第1実施形態において、リード線を挿入した切断成型体を示す側面図及び正面図である。In 1st Embodiment, it is the side view and front view which show the cutting molded object which inserted the lead wire. 本発明に係るサーミスタ素子の第2実施形態を示す下面図である。It is a bottom view which shows 2nd Embodiment of the thermistor element which concerns on this invention. 本発明に係るサーミスタ素子の第3実施形態を示す下面図である。It is a bottom view which shows 3rd Embodiment of the thermistor element which concerns on this invention.

以下、本発明に係るサーミスタ素子の第1実施形態を、図1から図5を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, a first embodiment of a thermistor element according to the present invention will be described with reference to FIGS. In each drawing used for the following description, the scale is appropriately changed in order to make each member recognizable or easily recognizable.

本実施形態のサーミスタ素子1は、図1及び図2に示すように、一対の挿入孔2aが形成されたサーミスタ用金属酸化物焼結体2と、挿入孔2aに挿入されてサーミスタ用金属酸化物焼結体2に接合された一対のリード線3と、を備えている。
上記サーミスタ用金属酸化物焼結体2は、例えば円筒状に形成され、軸線に沿った貫通孔である挿入孔2aが一対形成されている。
また、このサーミスタ用金属酸化物焼結体2には、断面円形状の貫通孔である中空状孔部2bが中央に形成されている。すなわち、この中空状孔部2bは、対となる挿入孔2aの間に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the thermistor element 1 of the present embodiment includes a thermistor metal oxide sintered body 2 having a pair of insertion holes 2a and a metal oxide for thermistor inserted into the insertion hole 2a. A pair of lead wires 3 joined to the sintered product 2.
The metal oxide sintered body 2 for the thermistor is formed in, for example, a cylindrical shape, and a pair of insertion holes 2a which are through holes along the axis is formed.
Further, the metal oxide sintered body 2 for the thermistor has a hollow hole 2b that is a through hole having a circular cross section in the center. That is, the hollow hole portion 2b is formed between the paired insertion holes 2a.

上記サーミスタ用金属酸化物焼結体2は、例えば、一般式:1−w(La1−z1−y(Cr1−xMn)O+wY(ただし、A=Ca,Sr 0.0≦x≦1.0、0.0≦y≦1.0、0.0≦z≦1.0、0≦w≦0.9)で示される複合酸化物を含む焼結体で構成されていることが好ましい。 Metal oxide sintered body 2 for the thermistor, for example, the general formula: 1-w (La 1- z Y z) 1-y A y (Cr 1-x Mn x) O 3 + wY 2 O 3 ( where A = Ca, Sr 0.0 ≦ x ≦ 1.0, 0.0 ≦ y ≦ 1.0, 0.0 ≦ z ≦ 1.0, 0 ≦ w ≦ 0.9) It is preferable that the sintered body is included.

なお、サーミスタ素子1の電気特性を示すパラメータであるB定数は、(Y1−zLa1−y(Cr1−xMn)Oのx,y,z量を変えることによって調整する。ただし、例えば、B定数が小さくなると、抵抗値も小さくなるので、形状を変えて抵抗調節できない場合は、絶縁体材料を混合焼結し、抵抗値を上げる必要がある。本実施形態では、絶縁体材料をYとするが、これを他の絶縁体材料、例えば、ZrO,MgO,Al,CeOに変更しても構わない。 Note that the B constant, which is a parameter indicating the electrical characteristics of the thermistor element 1, changes the x, y, z amount of (Y 1−z La z ) 1−y A y (Cr 1−x Mn x ) O 3. Adjust by. However, for example, as the B constant decreases, the resistance value also decreases. Therefore, if the resistance cannot be adjusted by changing the shape, it is necessary to mix and sinter the insulator material to increase the resistance value. In this embodiment, the insulator material is Y 2 O 3 , but this may be changed to another insulator material, for example, ZrO 2 , MgO, Al 2 O 3 , or CeO 2 .

上記挿入孔2aに挿通されるリード線3は、電極線であって、1400℃以上の高融点を有する金属線が好ましく、Pt線又はPtにRhが含有されている線、PtにIrが含有されている線等が採用される。   The lead wire 3 inserted through the insertion hole 2a is an electrode wire, preferably a metal wire having a high melting point of 1400 ° C. or higher, a Pt wire or a wire containing Rh in Pt, and containing Ir in Pt The line etc. currently used are employ | adopted.

次に、本実施形態のサーミスタ素子1の製造方法について、図3から図5を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the thermistor element 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

サーミスタ素子1の製造方法は、金属酸化物からなるサーミスタ原料粉末と有機バインダー粉と溶剤とを混合して混練することで坏土とする工程と、図3及び図4に示すように、成型体用金型13によって坏土を押出成型して挿入孔2a及び中空状孔部2bとなる複数の貫通孔14を有したロッド状グリーン成型体15を形成する工程と、ロッド状グリーン成型体15を乾燥させてロッド状乾燥成型体とする工程と、図5に示すように、ロッド状乾燥成型体を所定長さに切断して挿入孔2a及び中空状孔部2bを有する切断成型体16とする工程と、切断成型体16の挿入孔2aにリード線3を挿入してこの状態で焼成を行うことで、切断成型体16をサーミスタ用金属酸化物焼結体2とする工程と、を有している。   The thermistor element 1 is manufactured by mixing a thermistor powder made of metal oxide, an organic binder powder and a solvent and kneading them into a clay, as shown in FIGS. A step of forming a rod-shaped green molded body 15 having a plurality of through-holes 14 to be the insertion holes 2a and the hollow-shaped hole portions 2b by extruding the clay with the metal mold 13; The step of drying to form a rod-shaped dry molded body, and as shown in FIG. 5, the rod-shaped dry molded body is cut into a predetermined length to obtain a cut molded body 16 having an insertion hole 2a and a hollow hole 2b. And a step of inserting the lead wire 3 into the insertion hole 2a of the cut molded body 16 and performing firing in this state to make the cut molded body 16 a metal oxide sintered body 2 for the thermistor. ing.

より詳細に説明すると、例えば、まずサーミスタ原料粉末であるLa、Ca、Cr、MnO粉末を秤量後ボールミルに入れ、Zrボールと純水を適量いれて約24時間混合を行う。次に、これら粉末を取り出して乾燥させた後、1100℃ 5hrにて焼成し(La0.8Ca0.2)(Cr0.5Mn0.5)Oの仮焼粉を得る。その後、この仮焼粉をZrボールと純水を用いて粉砕した後、乾燥させる。 More specifically, for example, La 2 O 3 , Ca, Cr 2 O 3 , and MnO 2 powders, which are thermistor raw material powders, are weighed and placed in a ball mill, and then mixed with Zr balls and pure water for about 24 hours. Do. Next, these powders are taken out and dried, and then calcined at 1100 ° C. for 5 hours to obtain a calcined powder of (La 0.8 Ca 0.2 ) (Cr 0.5 Mn 0.5 ) O 3 . Thereafter, the calcined powder is pulverized using Zr balls and pure water and then dried.

さらに、この仮焼粉にCr、MnO、Yを加えて同様にボールミルで混合し、1400℃で仮焼して(La、Ca、Y)(Cr0.5Mn0.5)Oの仮焼粉を得る。次に、この混合仮焼粉にY粉末を加えて、さらにボールミルで混合を行い、十分に乾燥させる。その後、バインダー、水と共にミキサーで混合し、十分になじませて湿粉をつくる。 Further, Cr 2 O 3 , MnO 2 , Y 2 O 3 is added to the calcined powder and mixed in the same manner by a ball mill, and calcined at 1400 ° C. (La, Ca, Y) (Cr 0.5 Mn 0 .5 ) Obtain O 3 calcined powder. Next, Y 2 O 3 powder is added to this mixed calcined powder, and further mixed by a ball mill and sufficiently dried. Then, mix with a binder and water in a mixer and mix well to make a wet powder.

さらに、スクリュー式の混練機を数回通過させた後、坏土にする。その後、押出成型機12の先端に成型体用金型13を装着する。
上記押出成型機12は、真空引きしながら混合混練したものを、そのまま押出成型できる構造をしている。また、上記成型体用金型13は、3孔式成型体用金型であって、円柱空洞状の型内13aに坏土を押し出す複数の押出孔13bと、3つの貫通孔14を形成するために型内13aに軸線に沿って延在された3つの豚鼻用丸棒部13cと、を備えている。
Furthermore, after passing through a screw-type kneader several times, it is made into clay. Thereafter, a molding die 13 is attached to the tip of the extrusion molding machine 12.
The extrusion molding machine 12 has a structure in which what is kneaded while being evacuated can be extruded as it is. The molding die 13 is a three-hole molding die, and has a plurality of extrusion holes 13b for extruding clay into a cylindrical hollow mold 13a and three through holes 14. For this purpose, three round rod portions 13c for pig nose extending along the axis are provided in the mold 13a.

この後、真空脱気をしながら押出し成型を行い、円筒状の押出成型体であるロッド状グリーン成型体15を作製する。このロッド状グリーン成型体15は、3つの上記貫通孔14が形成されており、例えば直径が約2mmとされ、中央部に中空状孔部2bとなる約0.8mmの孔が開いているほか、中央の孔の両側にリード線3を挿入する挿入孔2aとなる約0.3mmの孔が開いている。   Thereafter, extrusion molding is performed while performing vacuum degassing to produce a rod-shaped green molded body 15 which is a cylindrical extruded molded body. The rod-shaped green molded body 15 has three through-holes 14 formed therein. For example, the diameter is about 2 mm, and a hole of about 0.8 mm serving as a hollow hole 2b is opened at the center. A hole of about 0.3 mm serving as an insertion hole 2a for inserting the lead wire 3 is opened on both sides of the central hole.

その後、押出成型体を十分乾燥させてロッド状乾燥成型体としたのち、図5に示すように、長さ方向に1mmに切断して切断成型体16とする。その後、リード線3を挿入孔2aに挿入し、脱バインダー処理、約1600℃で焼成し、セラミックス部を焼結させてサーミスタ用金属酸化物焼結体2とすると同時に、リード線3とサーミスタ用金属酸化物焼結体2との接触を確保して互いに接合、固定する。このとき、サーミスタ用金属酸化物焼結体2の表面には、焼成時に絶縁膜であるY層が析出される。このようにしてサーミスタ素子1が作製される。 Thereafter, the extruded molded body is sufficiently dried to obtain a rod-shaped dry molded body, and then cut into 1 mm in the length direction to form a cut molded body 16 as shown in FIG. Thereafter, the lead wire 3 is inserted into the insertion hole 2a, debinding, fired at about 1600 ° C., and the ceramic portion is sintered to obtain the metal oxide sintered body 2 for the thermistor. The contact with the metal oxide sintered body 2 is secured and bonded and fixed to each other. At this time, a Y 2 O 3 layer, which is an insulating film, is deposited on the surface of the metal oxide sintered body 2 for the thermistor during firing. In this way, the thermistor element 1 is manufactured.

このサーミスタ素子1をサーミスタ温度センサ10とするには、図2に示すように、まず、サーミスタ用金属酸化物焼結体2の周囲を包み込むように絶縁セラミックス製のチューブ7を嵌め込む。さらに、アルミナ製の2孔式絶縁管8の各孔8aに2本のリード線3をそれぞれ挿通し、リード線3を根本まで2孔式絶縁管8で保護する。その後、この状態のサーミスタ素子1を先端部が閉塞された円筒状ステンレス製のケース9に入れ、密閉性を確保することにより、サーミスタ温度センサ10が得られる。   In order to use the thermistor element 1 as the thermistor temperature sensor 10, as shown in FIG. 2, first, an insulating ceramic tube 7 is fitted so as to wrap around the thermistor metal oxide sintered body 2. Further, the two lead wires 3 are inserted into the respective holes 8a of the two-hole insulating tube 8 made of alumina, and the lead wires 3 are protected to the root by the two-hole insulating tube 8. Then, the thermistor temperature sensor 10 is obtained by putting the thermistor element 1 in this state into a cylindrical stainless steel case 9 whose tip is closed to ensure hermeticity.

このように本実施形態のサーミスタ素子1では、サーミスタ用金属酸化物焼結体2に中空状孔部2bが形成されているので、サーミスタ用金属酸化物焼結体2が中空状孔部2bによる中空構造を有することで、サーミスタ用金属酸化物焼結体2全体を薄型化する場合よりも強度低下を抑制して必要な強度を維持可能であると共に、サーミスタ用金属酸化物焼結体2内の導電経路が中空状孔部2bによって制限されて高抵抗化を図ることができる。   Thus, in the thermistor element 1 of this embodiment, since the hollow hole 2b is formed in the thermistor metal oxide sintered body 2, the thermistor metal oxide sintered body 2 is formed by the hollow hole 2b. By having a hollow structure, the metal oxide sintered body 2 for the thermistor 2 can be maintained at the required strength by suppressing the strength reduction as compared with the case where the entire thermistor metal oxide sintered body 2 is thinned. The conductive path is limited by the hollow hole 2b, and the resistance can be increased.

また、中空状孔部2bが、対となる挿入孔2aの間に形成されているので、挿入孔2aに挿入されたリード線3の間に中空状孔部2bが配されて、電気特性に特に寄与するリード線3間の導電経路が中空状孔部2bによって迂回して長くかつ狭くなって、より高抵抗化を図ることができる。   Further, since the hollow hole 2b is formed between the pair of insertion holes 2a, the hollow hole 2b is arranged between the lead wires 3 inserted into the insertion hole 2a, and the electrical characteristics are improved. In particular, the conductive path between the contributing lead wires 3 is detoured by the hollow hole 2b and becomes long and narrow, so that the resistance can be further increased.

さらに、このサーミスタ素子1の製造方法では、成型体用金型12によって坏土を押出成型して挿入孔2a及び中空状孔部2bとなる複数の貫通孔14を有したロッド状グリーン成型体15を形成し、これを乾燥させたロッド状乾燥成型体を所定長さに切断して挿入孔2a及び中空状孔部2bを有する切断成型体16とするので、押出成型によって挿入孔2aと中空状孔部2bとを同時に形成できると共に、異なる貫通孔形状の成型体用金型12に変更することで、様々な孔形状の中空状孔部2bを容易に形成することができる。   Further, in the method for manufacturing the thermistor element 1, a rod-shaped green molded body 15 having a plurality of through holes 14 formed by extruding the kneaded material with a molded body mold 12 to form an insertion hole 2a and a hollow hole 2b. The rod-shaped dry molded body that has been dried is cut into a predetermined length to obtain a cut molded body 16 having the insertion hole 2a and the hollow hole 2b. Therefore, the insertion hole 2a and the hollow shape are formed by extrusion molding. The hole 2b can be formed at the same time, and the hollow hole 2b having various hole shapes can be easily formed by changing to the molding die 12 having a different through hole shape.

次に、本発明に係るサーミスタ素子の第2及び第3実施形態について、図6及び図7を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。   Next, second and third embodiments of the thermistor element according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the following description of each embodiment, the same constituent elements described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、中空状孔部2bが断面円形状に形成されているのに対し、第2実施形態のサーミスタ素子21では、中空状孔部22bが断面楕円状に形成されている点である。
すなわち、第2実施形態では、中空状孔部22bが、対となる挿入孔2a同士を結ぶ方向に対して交差する方向に長い断面形状を有する断面楕円の長孔状に形成されている。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the hollow hole 2b is formed in a circular cross section, whereas the thermistor element 21 of the second embodiment is hollow. The point is that the hole 22b is formed in an elliptical cross section.
That is, in the second embodiment, the hollow hole portion 22b is formed in a long hole shape having an elliptical cross section having a long cross sectional shape in a direction intersecting the direction connecting the paired insertion holes 2a.

また、第3実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、中空状孔部2bが断面円形状に形成されているのに対し、第3実施形態のサーミスタ素子31では、中空状孔部32bが断面長方形状に形成されている点である。
すなわち、第3実施形態では、中空状孔部32bが、対となる挿入孔2a同士を結ぶ方向に対して交差する方向に長い断面形状を有する断面長方形の長孔状に形成されている。
Further, the difference between the third embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the hollow hole portion 2b is formed in a circular cross section, but in the thermistor element 31 of the third embodiment. The hollow hole 32b is formed in a rectangular cross section.
That is, in 3rd Embodiment, the hollow-shaped hole part 32b is formed in the oblong hole shape of a cross-sectional rectangle which has a long cross-sectional shape in the direction which cross | intersects with respect to the direction which connects the paired insertion holes 2a.

このように第2及び第3実施形態のサーミスタ素子21,31では、中空状孔部22b,32bが、対となる挿入孔2a同士を結ぶ方向に対して交差する方向に長い断面形状を有する長孔状に形成されているので、挿入孔2aに挿入されたリード線3間の導電経路を遮るように長孔状の中空状孔部22b,32bが配されることで、導電経路が大きく中空状孔部22b,32bを迂回することになり、さらに高抵抗化を図ることができる。   As described above, in the thermistor elements 21 and 31 of the second and third embodiments, the hollow hole portions 22b and 32b have a long cross-sectional shape in a direction intersecting with the direction connecting the paired insertion holes 2a. Since it is formed in a hole shape, the long and hollow hole portions 22b and 32b are arranged so as to block the conductive path between the lead wires 3 inserted into the insertion hole 2a, so that the conductive path is large and hollow. This will bypass the hole portions 22b and 32b, and can further increase the resistance.

上記第1実施形態のサーミスタ素子1を、中空状孔部2bの内径を変えて実際に製造した実施例1及び2について、温度を変えた際の抵抗値を測定した結果を、表1に示す。
ここで、中空状孔部2bの直径を0.4mmとしたものを実施例1とし、中空状孔部2bの直径を0.8mmとしたものを実施例2とした。また、比較のため、中空状孔部2bが無いものを従来例として同様に抵抗値を測定した結果も表1に示す。なお、測定温度は、−40℃、25℃、900℃の3つの温度で測定した。
Table 1 shows the results of measuring the resistance value when the temperature was changed for Examples 1 and 2 in which the thermistor element 1 of the first embodiment was actually manufactured by changing the inner diameter of the hollow hole 2b. .
Here, a hollow hole 2b having a diameter of 0.4 mm was taken as Example 1, and a hollow hole 2b having a diameter of 0.8 mm was taken as Example 2. For comparison, Table 1 also shows the result of measuring the resistance value in the same manner as a conventional example without the hollow hole 2b. The measurement temperature was measured at three temperatures of −40 ° C., 25 ° C., and 900 ° C.

Figure 2011165723
Figure 2011165723

この結果からわかるように、従来例では、900℃の抵抗値が20Ωと低すぎて、十分な感度が得られないのに対し、本発明の実施例1及び実施例2では、900℃でも抵抗値が30Ω以上であり、使用可能な値が得られている。特に、実施例1よりも大きな中空状孔部2bを形成した実施例2では、実施例1よりもさらに高い抵抗値が得られている。なお、径0.8mmの中空状孔部2bとした実施例2でも、焼結時及び熱衝撃試験時にサーミスタ素子が破損することなく、実使用上十分な強度が得られている。   As can be seen from this result, in the conventional example, the resistance value at 900 ° C. is too low as 20Ω, and sufficient sensitivity cannot be obtained, whereas in Examples 1 and 2 of the present invention, the resistance value is 900 ° C. The value is 30Ω or more, and a usable value is obtained. In particular, in Example 2 in which a hollow hole 2b larger than Example 1 was formed, a higher resistance value than Example 1 was obtained. Even in Example 2 in which the hollow hole 2b has a diameter of 0.8 mm, the thermistor element is not damaged during sintering and thermal shock tests, and sufficient strength for practical use is obtained.

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態及び上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、中空状孔部を一つ形成しているが、複数の中空状孔部を形成しても構わない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above embodiments, one hollow hole is formed, but a plurality of hollow holes may be formed.

1,21,31…サーミスタ素子、2…サーミスタ用金属酸化物焼結体、2a…挿入孔、2b,22b,32b…中空状孔部、3…リード線、12…成型体用金型、14…貫通孔、15…ロッド状グリーン成型体、16…切断成型体   1, 2, 31 ... Thermistor element, 2 ... Metal oxide sintered body for thermistor, 2a ... Insertion hole, 2b, 22b, 32b ... Hollow hole, 3 ... Lead wire, 12 ... Mold for molding, 14 ... through hole, 15 ... rod-shaped green molded body, 16 ... cut molded body

Claims (4)

少なくとも一対の挿入孔が形成されたサーミスタ用金属酸化物焼結体と、
前記挿入孔に挿入されて前記サーミスタ用金属酸化物焼結体に接合された少なくとも一対のリード線と、を備え、
前記サーミスタ用金属酸化物焼結体に中空状孔部が形成されていることを特徴とするサーミスタ素子。
A thermistor metal oxide sintered body having at least a pair of insertion holes;
And at least a pair of lead wires inserted into the insertion hole and joined to the metal oxide sintered body for the thermistor,
A thermistor element, wherein a hollow hole is formed in the sintered metal oxide for thermistor.
請求項1に記載のサーミスタ素子において、
前記中空状孔部が、対となる前記挿入孔の間に形成されていることを特徴とするサーミスタ素子。
The thermistor element according to claim 1,
The thermistor element, wherein the hollow hole portion is formed between the paired insertion holes.
請求項2に記載のサーミスタ素子において、
前記中空状孔部が、対となる前記挿入孔同士を結ぶ方向に対して交差する方向に長い断面形状を有する長孔状に形成されていることを特徴とするサーミスタ素子。
The thermistor element according to claim 2,
The thermistor element, wherein the hollow hole portion is formed in a long hole shape having a long cross-sectional shape in a direction intersecting a direction connecting the paired insertion holes.
請求項1から3のいずれか一項に記載のサーミスタ素子の製造方法であって、
金属酸化物からなるサーミスタ原料粉末と有機バインダー粉と溶剤とを混合して混練することで坏土とする工程と、
成型体用金型によって前記坏土を押出成型して前記挿入孔及び前記中空状孔部となる複数の貫通孔を有したロッド状グリーン成型体を形成する工程と、
前記ロッド状グリーン成型体を乾燥させてロッド状乾燥成型体とする工程と、
前記ロッド状乾燥成型体を所定長さに切断して前記挿入孔及び前記中空状孔部を有する切断成型体とする工程と、
前記切断成型体の前記挿入孔に前記リード線を挿入してこの状態で焼成を行うことで、前記切断成型体を前記サーミスタ用金属酸化物焼結体とする工程と、を有していることを特徴とするサーミスタ素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the thermistor element according to any one of claims 1 to 3,
A thermistor raw material powder made of metal oxide, an organic binder powder and a solvent are mixed and kneaded to form clay,
Forming a rod-shaped green molded body having a plurality of through-holes that serve as the insertion hole and the hollow hole portion by extruding the clay with a mold for a molded body;
Drying the rod-shaped green molded body to form a rod-shaped dry molded body;
Cutting the rod-shaped dry molded body into a predetermined length to form a cut molded body having the insertion hole and the hollow hole portion;
And inserting the lead wire into the insertion hole of the cut molded body and firing in this state, thereby making the cut molded body the metal oxide sintered body for the thermistor. A method for manufacturing a thermistor element.
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