JP2017032495A - 感温素子および温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】出力線とパッド部との間の剥離を低減できる感温素子および温度センサを提供する。【解決手段】温度センサ１の感温素子３は、被覆部材６５の熱膨張係数が、セラミックス基体５１の熱膨張係数よりも小さく、かつ、出力線５の熱膨張係数よりも小さい状態で構成されている。このため、８５０℃以上の高温状態と常温状態との間の温度変化に晒された場合でも、温度変化に伴う被覆部材６５の体積変化量が、セラミックス基体５１の体積変化量よりも小さく、かつ出力線５の体積変化量よりも小さくなるため、被覆部材６５からセラミックス基体５１および出力線５のそれぞれに対して圧縮応力をかけることができる。また、金属およびガラスの合計を１００ｖｏｌ％とした場合のパッド部５９におけるガラスの含有率は１２．５〜４０．０ｖｏｌ％であり、感温素子３は、出力線５とパッド部５９との固着力が良好となる。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば内燃機関（例えば、自動車エンジンなど）の排気系などにおいて使用される感温素子およびその感温素子を備えた温度センサに関する。

従来より、内燃機関（例えば、自動車エンジンなど）の排気系において使用される温度センサとして、金属抵抗体（白金抵抗体など）を有する感温素子を備えた温度センサが知られている。この温度センサは、温度変化による金属抵抗体の電気抵抗値の変化を利用して、被測定物（被測定ガスなど）の温度を検出するものである（特許文献１参照）。

上述した感温素子としては、図１２に例示するように、例えばアルミナ基板Ｐ１の表面に、白金抵抗体Ｐ２に接続されたＰｔからなる薄膜端子Ｐ３が形成されるとともに、薄膜端子Ｐ３の表面にＰｔペーストによって形成された厚膜のパッド部Ｐ４が形成され、そのパッド部Ｐ４にＰｔからなる出力線Ｐ５が接合されたものが知られている。なお、出力線Ｐ５は、図示しない金属芯線に接合されており、パッド部Ｐ４や出力線Ｐ５は、ガラスからなる被覆部材Ｐ６に覆われている。

特開２００６−２３４６３２号公報

上述した従来技術では、高温（例えば８５０℃以上）での常用使用が殆どなく、熱衝撃条件が厳しくなかったために、出力線Ｐ５とパッド部Ｐ４との間の剥離は問題とされてこなかった。

しかしながら、近年では、エンジンのダウンサイズ化が図られており、それによって、温度センサの使用領域がより高温にシフトしている。その結果、温度変化の幅が大きくなるので、大きな温度変化による熱膨張の大きな変化によって、出力線Ｐ５とパッド部Ｐ４とが剥離する恐れがあった。

この出力線Ｐ５とパッド部Ｐ４とが剥離すると、温度センサの性能が劣化するので、その対策が重要である。
なお、出力線Ｐ５とパッド部Ｐ４との間の固着力を高める方法として、セラミックス基体（アルミナ基板Ｐ１）の材料を変更することにより、セラミックス基体の熱膨張係数を小さくすることが考えられる。しかしながら、セラミックス基体の材料を変更すると熱膨張係数自体は小さくすることが可能であるものの、セラミックス基体として必要なその他の性能が不十分となる可能性があった。このように、セラミックス基体としての必要な性能を満たした上で、さらに熱膨張係数を小さくすることは技術的に困難であった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、出力線とパッド部との間の剥離を低減できる感温素子および温度センサを提供することを目的とする。

本発明の１つの局面における感温素子は、セラミックス基体と、金属抵抗体層と、パッド部と、出力線と、被覆部材と、を備えており、パッド部は、金属およびガラスを含んでいる。

金属抵抗体層は、セラミックス基体に積層されている。パッド部は、導電性であり、セラミックス基体の上に形成されるとともに、金属抵抗体層と電気的に接続される。なお、「セラミックス基体の上に形成される」とは、パッド部がセラミックス基体に直接積層される形態のみならず、パッド部が他部材（金属抵抗体層など）を介してセラミックス基体に積層される形態も含んだ概念である。

出力線は、導電性であり、パッド部に接合されている。被覆部材は、ガラスを主成分とし、出力線のうち少なくともパッド部に接合される部位を被覆する部材である。
出力線の熱膨張係数は、セラミックス基体の熱膨張係数よりも大きい。被覆部材の熱膨張係数は、セラミックス基体の熱膨張係数よりも小さい。パッド部における金属およびガラスの合計を１００ｖｏｌ％とした場合において、パッド部におけるガラスの含有率は１２．５〜４０．０ｖｏｌ％である。

この感温素子は、被覆部材の熱膨張係数が、セラミックス基体の熱膨張係数よりも小さく、かつ、出力線の熱膨張係数よりも小さい状態で構成されている。このため、８５０℃以上の高温状態と常温状態との間の温度変化に晒された場合でも、温度変化に伴う被覆部材の体積変化量が、セラミックス基体の体積変化量よりも小さく、かつ出力線の体積変化量よりも小さくなる。そして、特に高温状態では、被覆部材の体積増加量がセラミックス基体および出力線の体積増加量よりも小さいため、被覆部材からセラミックス基体および出力線のそれぞれに対して圧縮応力をかけることができる。

このように、被覆部材がセラミックス基体および出力線に対して圧縮応力をかけることで、セラミックス基体と出力線とが離れることを抑制でき、これに伴い、出力線とパッド部との間の固着力を高めることができる。

これにより、出力線とパッド部との間における剥離を低減することができるので、感温素子の耐久劣化を抑制することができる。
また、パッド部における金属およびガラスの合計を１００ｖｏｌ％とした場合において、パッド部におけるガラスの含有率は１２．５〜４０．０ｖｏｌ％である。

パッド部におけるガラスの含有率がこのような数値範囲である場合には、後述する試験結果によれば、出力線とパッド部との固着力が良好となる。
よって、この感温素子によれば、出力線とパッド部との間の剥離を低減できる感温素子を実現できる。

なお、ここで、「主成分」とは、対象とする部材に最も多く含まれる材料（即ち含有量の割合（ｖｏｌ％）が最も多い材料）を示している。
次に、上述の感温素子においては、被覆部材のガラスは、アルカリ金属元素を実質的に含まない構成であってもよい。

このように、被覆部材のガラスがアルカリ金属元素を実質的に含まない構成であれば、マイグレーションの発生を抑制でき、金属抵抗体層の変質を抑えることができる。また、被覆部材のガラスがアルカリ金属元素を実質的に含まない構成であれば、被覆部材を通じて漏洩電流が発生するのを抑制でき、感温素子としての温度検出精度が低下するのを抑制できる。

なお、「被覆部材のガラスがアルカリ金属元素を実質的に含まない」とは、例えば、「被覆部材のガラスにおけるアルカリ金属元素の含有量が０．２ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含む）であること」を意味する。

次に、上述の感温素子においては、被覆部材のガラスは、軟化点を有する非晶質ガラスであってもよい。
軟化点を有する非晶質ガラスは、熱膨張差による応力を転移点以上の温度で緩和できるため、転移点以上の温度範囲において、より一層、セラミックス基体と出力線とが離れることを抑制でき、出力線とパッド部との間の固着力を高めることができる。

そして、上述の感温素子においては、被覆部材のガラスは、ガラス転移点が７００℃以上であり、軟化点が９００℃以上であってもよい。ガラス転移点が７００℃以上であることで、７００℃以上の温度範囲において、より一層、出力線とパッド部との間の固着力を高めることができる。

また、軟化点が９００℃以上であることで、８５０℃の環境下において、被覆部材のガラスが軟化することを抑制でき、出力線とパッド部との間の固着力が低下することを抑制できる。

次に、上述の感温素子は、被覆部材のガラスはパッド部のガラスとは異なる、という構成であってもよい。
これにより、被覆部材とパッド部とが互いに熱膨張係数が異なるものとなり、被覆部材がパッド部および出力線に対して圧縮応力をかけることで、パッド部および出力線が互いに離れることを抑制できる。これに伴い、出力線とパッド部との間の固着力を高めることができる。

次に、上述の感温素子は、パッド部の熱膨張係数はセラミックス基体の熱膨張係数よりも大きく、出力線の熱膨張係数はパッド部の熱膨張係数以上である、という構成であってもよい。

この場合、出力線、パッド部、セラミックス基体、被覆部材のそれぞれの熱膨張係数の大小関係を比較すると、「出力線≧パッド部＞セラミックス基体＞被覆部材」という関係となる。

このような関係であれば、８５０℃以上の高温状態と常温状態との間の温度変化に晒された場合でも、温度変化に伴う被覆部材の体積変化量が、セラミックス基体の体積変化量よりも小さく、かつパッド部および出力線の体積変化量よりも小さくなる。そして、特に高温状態では、被覆部材の体積増加量がセラミックス基体、パッド部および出力線の体積増加量よりも小さいため、被覆部材からセラミックス基体、パッド部および出力線のそれぞれに対して圧縮応力をかけることができる。

このように、被覆部材がセラミックス基体、パッド部および出力線に対して圧縮応力をかけることで、セラミックス基体、パッド部、出力線が互いに離れることを抑制でき、これに伴い、出力線とパッド部との間の固着力を高めることができる。

また、温度変化に伴うパッド部の体積変化量は、セラミックス基体の体積変化量よりも大きいが、出力線の体積変化量よりも小さいか同等である。このような関係であれば、８５０℃以上の温度環境においても、出力線とパッド部との剥離が生じがたくなる。

次に、上述の感温素子においては、パッド部は、出力線に接合される表面層と、セラミックス基体および金属抵抗体層のうち少なくとも一方に当接する下位層と、を有する多層構造であってもよい。

表面層は、金属で形成され、下位層は、金属およびガラスを含んで形成される。
このように、パッド部が表面層および下位層を有する多層構造であることで、パッド部と出力線との接合状態が良好になると共に、パッド部とセラミックス基体との接合状態およびパッド部と金属抵抗体層との接合状態が良好になる。これにより、より一層、出力線とパッド部との剥離が生じがたくなる。

本発明の他の局面における温度センサは、上述の感温素子を備える。
このような温度センサは、出力線とパッド部との間の剥離を低減できる感温素子を備えるため、出力線とパッド部との間の剥離を低減でき、８５０℃以上の高温環境下でも破損しがたい温度センサを実現できる。

以下、本発明の各構成について説明する。
・金属抵抗体層を構成する金属抵抗体（測温抵抗体）は、温度によって抵抗が変化する物質であり、この金属抵抗体としては、例えばＰｔが挙げられる。なお、金属抵抗体としては、ＪＩＳ Ｃ １６０４−１９９７に規定されるＰｔ１００、Ｐｔ１０が挙げられる。

・出力線やパッド部に含まれる金属としては、Ｐｔ又はＰｔ合金を用いて形成される金属や、Ｎｉ又はＮｉ−Ｃｒ合金等の金属が挙げられる。Ｐｔ合金としては、Ｐｔを主成分とする例えばＰｔ−Ｒｈ、Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ｓｒ、Ｐｔ−ＺｒＯ_２の各合金が挙げられる。なお、出力線としては、Ｐｔ又は前記Ｐｔ合金を用いて形成される線材が挙げられる。

・パッド部に含まれるガラスとしては、例えば下記のガラスが挙げられる。
［ケイ酸塩ガラス］ＳｉＯ_２を含み、その他の元素としては、アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ）を含む。

［アルミノケイ酸塩ガラス］ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３を含み、その他の元素としては、アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ）を含む。
［ホウ酸塩ガラス］Ｂ_２Ｏ_３を含み、その他の元素としては、アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ）を含む。

［ホウケイ酸塩ガラス］Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２を含み、その他の元素としては、アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ）を含む。
［リンケイ酸塩ガラス］Ｐ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２を含み、その他の元素としては、アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ）を含む。

・ガラス材料としては、金属及びガラス（即ちセラミックス基体の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さいガラス）のみが好ましいが、金属及びガラスを主成分（５０ｖｏｌ％を上回る割合）として他の成分を加えてもよい。例えばセラミックフィラーを混在させてもよい。これにより、ガラスの流動性を低減することができるので、耐熱性を向上できる。

なお、セラミックフィラーとしては、アルミナ、マグネシア、ジルコン、スピネル、コージエライト、ムライト、ステアタイト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミ等の高温絶縁性セラミックを用いることができる。

・ガラス材料のガラスとして、結晶化ガラスを用いることができる。これにより、ガラスの流動性を低減することができるので、耐熱性を向上できる。また、結晶化ガラスの場合、溶融点が９００℃以上であってもよい。

・被覆部材のガラス成分としては、上述したガラスと同様な各種の材料を使用できる。なお、被覆部材のガラス成分とパッド部のガラス成分は異なっていてもよい。

本発明の感温素子および温度センサによれば、出力線とパッド部との間の剥離を低減できる。

第１実施形態の温度センサの構造を示す部分破断断面図である。 （ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面を示す断面図、（ｂ）は第１実施形態の感温素子の平面を示す平面図である（但し被覆部材は除き、セラミックス被覆層は透過して示す）。 第１実施形態の感温素子を分解して示す斜視図である（被覆部材は除き、セラミックス被覆層は透過して示す）。 第１実施形態の感温素子の製造工程を順を追って示す説明図である。 第１実施形態の感温素子の製造手順を平面視で示す説明図である。 （ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示す断面図、（ｂ）は第２実施形態の第２感温素子の平面を示す平面図である（但し被覆部材は除き、セラミックス被覆層は透過して示す）。 第２実施形態の第２感温素子を分解して示す斜視図である（被覆部材は除き、セラミックス被覆層は透過して示す）。 （ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図、（ｂ）は第３実施形態の第３感温素子の平面を示す平面図である（但し被覆部材は除き、セラミックス被覆層は透過して示す）。 第３実施形態の第３感温素子を分解して示す斜視図である（被覆部材は除き、セラミックス被覆層は透過して示す）。 第３実施形態の第３感温素子の製造工程を順を追って示す説明図である。 （ａ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面を示す断面図、（ｂ）は第４実施形態の第４感温素子の平面を示す平面図（但し被覆部材は除き、セラミックス被覆層は透過して示す）、（ｃ）はパッド部と端子部の平面形状を示す説明図である。 従来技術の説明図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
本実施形態に係る温度センサの構造を説明する。

図１は、温度センサ１の一部を破断して内部構造を示した説明図である。
温度センサ１は、内燃機関の排気管などの流通管に装着されることにより、測定対象流体が流れる流通管内に配置されて、測定対象流体（排気ガス）の温度検出に用いられるものである。排気ガスの温度が０℃前後の低温域から１０００℃前後の高温域まで急激に変化するのに伴って、温度センサ１も上記温度範囲内で上昇−冷却する冷熱サイクルを受ける。

なお、ここでは、温度センサ１の長手方向が軸線方向であり、図１の上下方向である。また、温度センサ１の先端側は図１の下側であり、後端側は図１の上側である。
この温度センサ１は、感温素子３と、シース部７と、金属チューブ９（内筒９ともいう）と、取付部材１１と、ナット部１３と、を備えている。

感温素子３は、測定対象ガスが流れる流通管内に配置される測温素子であり、金属チューブ９の内部に配置されるものである。
この感温素子３には、後に詳述するように、温度によって内部の金属抵抗体の電気的特性（電気抵抗値）が変化する感温部４と、この感温部４に接続された一対の出力線５（素子電極線５）と、が設けられている。

感温部４は、サーミスタ素子、Ｐｔ抵抗体等を用いて構成される。感温部４として、サーミスタ素子（サーミスタ焼結体）を用いる場合には、例えば、（Ｓｒ，Ｙ）（Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ）Ｏ_３をベース組成としたペロブスカイト型酸化物を用いることができる。

シース部７は、一対の金属芯線１５（シース芯線１５）を外筒１７の内側にて絶縁保持するものである。このシース部７には、金属製の外筒１７と、導電性金属を用いて形成される一対の金属芯線１５と、外筒１７と２本の金属芯線１５との間を電気的に絶縁して金属芯線１５を保持する絶縁粉末（図示せず）と、が設けられている。

一般に、感温素子３の素子電極線５は、高価な材料（例えば、Ｐｔ−Ｒｈ線等）を用いて形成されるが、感温素子３で生成される検出信号を伝達する金属芯線１５は、安価な材料（例えば、ＳＵＳ等）で形成することでコストダウンが図られている。

金属チューブ９は、軸線方向に延びる筒状の部材の先端側を閉塞して形成した有底筒状の部材であり、耐腐食性金属（例えば、耐熱性金属でもあるＳＵＳ３１０Ｓなどのステンレス合金）を用いて形成されたものである。

この金属チューブ９は、鋼板の深絞り加工によりチューブ先端１９（底部１９）が閉塞した軸線方向に延びる筒状に形成され、筒状のチューブ後端が開放した形状に形成されている。また、金属チューブ９は、チューブ後端側が取付部材１１の第２段部３８の内面に当接するように、軸線方向寸法が設定されている。

更に、金属チューブ９の内部には、感温素子３およびセメント２３（保持部材２３）が配置されている。この金属チューブ９には、先端部分に小径部２５が形成され、その後端側に小径部２５よりも径が大きな大径部２７が形成されている。そして、この小径部２５および大径部２７の間は、段差部２９により接続されている。

セメント２３は、感温素子３の周囲に充填されるものであり、感温素子３を保持してその揺動を防止するものである。このセメント２３としては、熱伝導率が高く、高耐熱、高絶縁性の材料を用いて構成される。

セメント２３としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３やＭｇＯなどの酸化物、ＡｌＮやＴｉＮやＳｉ_３Ｎ_４やＢＮ等の窒化物、および、ＳｉＣやＴｉＣやＺｒＣ等の炭化物が主体のセメントを用いてもよい。または、セメント２３としては、Ａｌ_２Ｏ_３やＭｇＯなどの酸化物、ＡｌＮやＴｉＮやＳｉ_３Ｎ_４やＢＮ等の窒化物、および、ＳｉＣやＴｉＣやＺｒＣ等の炭化物が主体で、Ａｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２やＭｇＯ等の無機バインダーを混合したセメントを用いてもよい。

取付部材１１は、金属チューブ９を支持する部材であり、少なくとも金属チューブ９の先端が外部に露出する状態で金属チューブ９の後端側の外周面を取り囲んで、金属チューブ９を支持するものである。この取付部材１１には、径方向外側に突出する突出部３１と、突出部３１の後端側に位置すると共に軸線方向に延びる後端側鞘部３３と、が設けられている。

突出部３１は、先端側に取り付け座３５が設けられた環状の部材である。取り付け座３５は、先端側に向かって径が小さくなるテ―パ形状の部材であり、排気管（図示せず）のセンサ取り付け位置の形状に対応したものである。排気管のセンサ取り付け位置は、取り付け座３５に当接する部位として、温度センサ１の後端側に向かって径が大きくなるテ―パ部を備えて形成されている。

なお、取付部材１１は、排気管のセンサ取り付け位置に配置されると、取り付け座３５がセンサ取り付け位置のテーパ部に密着し、排気管から外部への排気ガスの漏出を抑制するものである。

後端側鞘部３３は、環状に形成された部材であり、この後端側鞘部３３には、先端側に位置する第１段部３７と、第１段部３７よりも外径が小さな第２段部３８と、が形成されている。

取付部材１１が金属チューブ９の後端部に圧入された後、第２段部３８と金属チューブ９とをレーザ溶接することで、取付部材１１および金属チューブ９が互いに固定されている。

ナット部１３は、六角ナット部３９およびネジ部４１を有する筒状の部材である。ナット部１３は、取付部材１１のうち突出部３１の後端面にネジ部４１の先端面を当接させた状態で、取付部材１１の外周にて回動自在に配置される。

ナット部１３のネジ部４１が排気管に設けられたネジ穴と螺合することにより、温度センサ１が排気管のセンサ取り付け位置に取付けられる。
金属芯線１５は、先端部が溶接点（接合部：図示せず）により、感温素子３の出力線５と電気的に接続されるものであり、後端部が抵抗溶接により加締め端子４３と接続されるものである。つまり金属芯線１５は、自身の後端が加締め端子４３を介して外部回路、例えば車両の電子制御装置（ＥＣＵ）等の接続用のリード線４５と接続されるものである。

一対の金属芯線１５のうち後端部分は、絶縁チューブ４７によって互いに絶縁されており、一対の加締め端子４３も絶縁チューブ４７により互いに絶縁されている。リード線４５は、導線を絶縁性の被覆材により被覆したものであり、このリード線４５は、耐熱ゴム製の補助リング４９の内部を貫通して配置されている。

［１−２．感温素子］
次に、本実施形態の要部である感温素子３の構成について説明する。
図２及び図３に示すように、本実施形態の感温素子３は、セラミックス基板５１（セラミックス基体５１）と、セラミックス基板５１の一方（図２（ａ）の上側）の主面に形成された金属抵抗体層５３と、同じ主面に形成された揮発抑制層５５と、同じ主面の後端側（図２（ａ）の左側）にて金属抵抗体層５３の表面の一部に形成された一対のパッド部５９ａ、５９ｂ（パッド部５９と総称する）と、各パッド部５９の表面に接合された前記一対の出力線５ａ、５ｂ（出力線５と総称する）と、金属抵抗体層５３の先端側の上側（図２（ａ）の上側）を覆うセラミックス被覆層６３と、出力線５の先端側及び一対のパッド部５９等を覆う被覆部材６５と、を備えている。

なお、感温部４は、感温素子３のうち、出力線５以外の板状部分である。
以下、各構成について説明する。
セラミックス基板５１は、例えば純度９９．９％のアルミナを用いて形成される（平面視で）長方形の板材である。このセラミックス基板５１の熱膨張係数は、例えば７．０×１０^−６／℃（２０−３００℃）である。

金属抵抗体層５３は、金属抵抗体である例えばＰｔを用いて形成される（例えば厚さが０．５〜３．０μｍの）導電性を有する薄膜であり、先端側の細線部７１と後端側の一対の端子部７３ａ、７３ｂ（端子部７３と総称する）とを備える。

このうち、細線部７１は、線幅の狭い（例えば幅寸法が２０μｍの）細線であり、セラミックス被覆層６３で覆われた領域内にて複数回蛇行するように形成されている。
一方、各端子部７３は、細線部７１の後端側の一対の端部にそれぞれ接続されて後端側に伸びるように形成された（細線部７１より幅の広い）端子である。

詳しくは、各端子部７３は、（細線部７１と接続された）先端側の長方形の端子先端部７３ａ１、７３ｂ１と、後端側の長方形の端子後端部７３ａ２、７３ｂ２と、を備えて構成され、全体として（平面視で）凸形状となっている。なお、端子後端部７３ａ２、７３ｂ２は、端子先端部７３ａ１、７３ｂ１よりも幅寸法（図２（ｂ）のＹ方向の寸法）が広く、面積が大きな端子である。

揮発抑制層５５は、金属抵抗体層５３と同様な材料を用いて形成される同様な厚さの層であり、金属抵抗体層５３と同じ平面にて、金属抵抗体層５３の細線部７１の先端側及び幅方向（Ｙ方向）の両側を囲むような形状に形成されている。これにより、揮発抑制層５５は、その形成材料である白金の揮発に伴い白金蒸気圧を発生し、金属抵抗体層５３の揮発を抑制する。

パッド部５９は、端子後端部７３ａ２、７３ｂ２の表面にて、端子後端部７３ａ２、７３ｂ２の外周より僅かに内側に形成された（平面視で）長方形の導電性を有する層であり、その厚みは、金属抵抗体層５３より厚い（例えば厚さ１〜３０μｍの）厚膜である。

このパッド部５９は、Ｐｔ及びガラス（即ちセラミックス基板５１の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さいガラス）を用いて形成された混合材料で形成されている。パッド部５９におけるＰｔとガラスの割合は、Ｐｔ及びガラスの合計を１００ｖｏｌ％とした場合、ガラスの含有率が１２．５〜４０．０ｖｏｌ％の範囲内に設定されている。本実施形態のパッド部５９におけるガラスの含有率は、４０ｖｏｌ％である。

なお、パッド部５９は、前記金属及びガラス以外に、金属及びガラスに例えばセラミックフィラー等を添加した（金属及びガラスを主成分とする）ガラス系材料を使用してもよい。

パッド部５９に含まれるガラスは、例えば転移点が７００℃以上で軟化点が９００℃以上の高耐熱ガラス（非晶質ガラス）であり、ここでは、その組成は、例えばＳｉＯ_２：５２質量％、ＣａＯ：２５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：１５質量％、ＳｒＯ：８質量％である。

パッド部５９に含まれるガラスとしては、上述したようにセラミックス基板５１の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さいだけでなく、出力線５の熱膨張係数より熱膨張係数が小さいガラス（例えば熱膨張係数が４．０×１０^−６／℃〜６．８×１０^−６／℃（２０−３００℃）の範囲のガラス）が使用される。

なお、このガラスとしては、セラミックス基板５１及び出力線５の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する各種のガラス、例えば上述したケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、リンケイ酸塩ガラス等、各種のガラスを採用できる。

そして、上述した金属及びガラスを含むパッド部５９の熱膨張係数は、温度センサ１の使用温度領域（例えば２０−３００℃）において、例えば６．０×１０^−６／℃〜９．５×１０^−６／℃の範囲内であり、出力線５の熱膨張係数より小さい熱膨張係数に設定されている。本実施形態では、パッド部５９の熱膨張係数は、７．５×１０^−６／℃である。

出力線５は、Ｐｔを用いて形成される線材であって熱膨張係数が９．５×１０^−６／℃（２０−３００℃）の線材（Ｐｔ線）であり、その先端は、パッド部５９の表面に接合されている。なお、出力線５としては、Ｐｔ合金を用いてもよい。

この出力線５は、パラレル溶接（抵抗溶接）によってパッド部５９に接合されるので、出力線５とパッド部５９との接合部分７５（図２（ａ）参照）はスポット状に形成される。

セラミックス被覆層６３は、例えば純度９９．９％のアルミナを用いて形成される基板であり、このセラミックス被覆層６３によって、金属抵抗体層５３の細線部７１及び端子先端部７３ａ１、７３ｂ１の先端側と揮発抑制層５５とが覆われている。

なお、セラミックス被覆層６３は、例えば純度９９．９％のアルミナを用いて形成される接合層６４（図２（ａ）参照）によって、セラミックス基板５１等に接合されている。
被覆部材６５は、例えば前記パッド部５９のガラスと同じガラス材料（異なっていてもよい）を用いて形成されるガラス被覆層であり、被覆部材６５の熱膨張係数は、セラミックス基体５１の熱膨張係数より小さい。この被覆部材６５によって、出力線５の先端側、パッド部５９、セラミックス被覆層６３の後端側が覆われることで、これらが被覆部材６５によって気密状態で保持される。本実施形態では、被覆部材６５の熱膨張係数は、６．０×１０^−６／℃（２０−３００℃）である。また、被覆部材６５のガラス材料は、アルカリ金属元素を実質的に含まないガラス材料である。具体的には、被覆部材６５のガラス材料は、アルカリ金属元素の含有量が０．２ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含む）である。

特に、本実施形態では、上述したように、ガラスを主成分とし出力線５より熱膨張係数の小さい被覆部材６５が、出力線５のうち少なくともパッド部５９に接合される部位を被覆するように形成され、且つ、パッド部５９は、金属及びガラス（セラミックス基板５１の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さいガラス）を主成分とする、ガラス系材料を用いて形成されるとともに、パッド部５９の熱膨張係数は出力線５の熱膨張係数と同じか、出力線５の熱膨張係数より小さく設定されている。

詳しくは、パッド部５９は、Ｐｔとガラスとの混合割合は、Ｐｔ及びガラスの合計を１００ｖｏｌ％とした場合、ガラスの含有率が１２．５〜４０．０ｖｏｌ％の範囲内である。しかも、パッド部５９の熱膨張係数は、出力線５の熱膨張係数と同じか、出力線５より熱膨張係数が小さくなるよう設定されている。

［１−３．感温素子の製造方法］
次に、感温素子３の製造方法について説明する。
図４及び図５に示すように、まず、セラミックス基板５１の母材（図示せず）を、超音波洗浄によって洗浄する。なお、この母材とは、複数の感温素子３を１枚の大判の基板から作製するための板材であり、図５では、母材のうち１つの感温素子３に相当する部分を示している。

次に、金属抵抗体層５３及び揮発抑制層５５を形成するために、母材（従ってセラミックス基板５１）の表面のうち、金属抵抗体層５３及び揮発抑制層５５の形成する表面部分に、周知のＰＶＤ法（例えば、スパッタリング法）によってＰｔ膜（図示せず）を形成する。

次に、周知のレジスト膜形成、露光処理、現像、エッチング、レジスト膜剥離等のフォトリソグラフィ工程によって、図５（ａ）に示すように、金属抵抗体層５３及び揮発抑制層５５を形成する。

次に、アニール処理（エイジング処理）を行う。なお、アニール処理としては、ここでは、大気又はＮ_２雰囲気下で、１０００〜１４００℃に加熱し、その後、自然冷却を行う。

次に、パッド部５９の組成となるように、例えばＰｔ材料（粉末）が９５質量部及び前記組成のガラス粉末が５質量部の合計１００質量部に対して１０質量部に相当するセルロース樹脂を加えた材料を用いて、Ｐｔ−ガラスペースト５９Ｐを作製する。

そして、図５（ｂ）に示すように、そのＰｔ−ガラスペースト５９Ｐを、パッド部５９を形成する箇所に印刷する。即ち、Ｐｔ−ガラスペースト５９Ｐを、金属抵抗体層５３の端子部７３の端子後端部７３ａ２、７３ｂ２の表面に、（端子後端部７３ａ２、７３ｂ２の外周より内側の範囲にて）長方形状に印刷する。

次に、アルミナ粉末を９０質量部とブチラール樹脂を１０質量部とを加えてアルミナペースト（図示せず）を作製し、そのアルミナペーストを、母材（従ってセラミックス基板５１）上のセラミックス被覆層６３で覆う箇所（接合層６４となる箇所）に印刷する。

次に、同じく図５（ｂ）に（透視して）示すように、アルミナペーストを印刷した箇所に重ねるように、（焼成済みのセラミックス基板である）セラミックス被覆層６３を配置する。

次に、上述したように、表面に各層などが配置された母材（従ってセラミックス基板５１）を、焼成温度１０００〜１４００℃で２時間焼成する。これによって、各ペーストが焼成される。

次に、ダイシングによって、母材を後述する溶接向けのワークサイズにカットする。
次に、図５（ｃ）に示すように、パッド部５９との重なり部分を有するように出力線５を配置し、パラレル溶接（抵抗溶接）によって、出力線５をパッド部５９に接合する。

次に、被覆部材６５の組成のガラス材料（粉末）を９０質量部とブチラール樹脂を１０質量部とを加えてガラスペースト（図示せず）を作製し、そのガラスペーストを、被覆部材６５を形成する箇所に塗布する。即ち、ガラスペーストを、出力線５の先端側、パッド部５９、セラミックス被覆層６３の後端側を覆うように塗布する。

次に、例えば焼成温度１０００〜１４００℃で２時間、ガラスを焼成する。
次に、ダイシングによって、ワークサイズの基板をカットして、各感温素子３を分離する。

このように、上述した工程によって、感温素子３を製造することができる。
なお、温度センサ１は、上述したように製造された感温素子３を、従来と同様な手順で組み付けることによって製造することができる。

［１−４．評価試験］
ここで、感温素子３を用いて、出力線とパッド部との間の固着力を評価する評価試験を実施した。

なお、この評価試験では、パッド部（電極パッド）の成分（白金、ガラス）、被覆部材の熱膨張係数、セラミックス基板の熱膨張係数などが異なる複数種類の感温素子（［表１］参照）を用いて、出力線とパッド部との間の固着力を評価した。各種類の感温素子について、それぞれ１０個の試料を作製した。

この評価試験では、金属材料引張試験（ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１）に準拠した方法により、出力線とパッド部との固着力を評価した。具体的には、試料である感温素子のセラミックス基板側を固定し、出力線を引っ張り、出力線の断線や抜け（パッド部からの剥がれ）の状態により、固着力を評価した。その評価結果を［表１］に示す。なお、引っ張りの際には、出力線の断線又は抜けが生じるまで、１５０ＭＰａ（必要荷重）以上の荷重を加えた。

なお、［表１］では、固着力の判定基準として、◎は「全数、必要荷重以上となっても抜けがなく断線したこと」を示し、○は「全数、必要荷重以上となった場合に抜けが生じたこと」を示し、×は「全数、抜けが発生し、必要荷重までに抜けが生じたものもあること」を示している。

そして、［表１］では、出力線、セラミックス基板、被覆部材の熱膨張係数と、電極パッド（パッド部）の組成と、固着力の評価結果と、を示している。

［表１］に示す評価結果によれば、試料Ｎｏ．１〜２７のうち、試料Ｎｏ．７，８，９，１２，１３，１４，１６，１７，１９，２０，２１の評価結果は、◎または○である。このことから、出力線の熱膨張係数がセラミックス基体の熱膨張係数よりも大きく、被覆部材の熱膨張係数がセラミックス基体の熱膨張係数よりも小さく、パッド部におけるガラス材料の含有率が１２．５〜４０．０ｖｏｌ％である感温素子は、固着力が良好であることが判る。

なお、試料Ｎｏ．１〜５については、被覆部材による圧縮応力が低いために、出力線とパッド部との固着力が低下したと考えられる。試料Ｎｏ．６，１１，１８については、パッド部とセラミックス基板との密着性が不足するとともに、パッド部と被覆部材との熱膨張差が大きいために、出力線とパッド部との固着力が低下したと考えられる。試料Ｎｏ．１０，１５，２２については、ガラスの析出による出力線とパッド部との密着性が不足したために、出力線とパッド部との固着力が低下したと考えられる。

また、試料Ｎｏ．２３〜３１のうち、試料Ｎｏ．２４〜３１の評価結果は、◎または○である。このことから、出力線の熱膨張係数がセラミックス基体の熱膨張係数と同等である場合には、「被覆部材の熱膨張係数がセラミックス基体の熱膨張係数よりも小さく、被覆部材の熱膨張係数が４．５×１０^−６／℃以上であり、パッド部におけるガラス材料の含有率が２５．０ｖｏｌ％である」という条件を満たす感温素子は、固着力が良好であることが判る。

なお、試料Ｎｏ．２３については、被覆部材による圧縮応力が低いために、出力線とパッド部との固着力が低下したと考えられる。
［１−５．効果］
以上説明したように、本実施形態の温度センサ１に備えられる感温素子３は、セラミックス基板５１（セラミックス基体５１）と、金属抵抗体層５３と、一対のパッド部５９ａ、５９ｂ（パッド部５９）と、一対の出力線５ａ、５ｂ（出力線５）と、被覆部材６５と、を備えている。このうち、パッド部５９は、金属（Ｐｔ）およびガラスを含んだ混合材料を用いて構成されている。

そして、出力線５の熱膨張係数（９．５×１０^−６／℃（２０−３００℃））は、セラミックス基体５１の熱膨張係数（７．０×１０^−６／℃（２０−３００℃））よりも大きい。セラミックス基体５１の熱膨張係数は、被覆部材６５の熱膨張係数（６．０×１０^−６／℃（２０−３００℃））よりも大きい。また、パッド部５９における金属およびガラスの合計を１００ｖｏｌ％とした場合において、パッド部５９におけるガラスの含有率は１２．５〜４０．０ｖｏｌ％である。

この感温素子３は、被覆部材６５の熱膨張係数が、セラミックス基体５１の熱膨張係数よりも小さく、かつ、出力線５の熱膨張係数よりも小さい状態で構成されている。このため、８５０℃以上の高温状態と常温状態との間の温度変化に晒された場合でも、温度変化に伴う被覆部材６５の体積変化量が、セラミックス基体５１の体積変化量よりも小さく、かつ出力線５の体積変化量よりも小さくなる。そして、特に高温状態では、被覆部材６５の体積増加量がセラミックス基体５１および出力線５の体積増加量よりも小さいため、被覆部材６５からセラミックス基体５１および出力線５のそれぞれに対して圧縮応力をかけることができる。

このように、被覆部材６５がセラミックス基体５１および出力線５に対して圧縮応力をかけることで、セラミックス基体５１と出力線５とが離れることを抑制でき、これに伴い、出力線５とパッド部５９との間の固着力を高めることができる。

これにより、出力線５とパッド部５９との間における剥離を低減することができるので、感温素子３の耐久劣化を抑制することができる。
また、パッド部５９における金属およびガラスの合計を１００ｖｏｌ％とした場合において、ガラスの含有率は１２．５〜４０．０ｖｏｌ％であり、パッド部５９におけるガラスの含有率がこのような数値範囲である場合には、上述の試験結果によれば、出力線５とパッド部５９との固着力が良好となる。

よって、感温素子３によれば、出力線５とパッド部５９との間の剥離を低減できる。
次に、被覆部材６５のガラス材料は、アルカリ金属元素の含有量が０．２ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含む）であり、アルカリ金属元素を実質的に含まないガラス材料である。

このように、被覆部材６５のガラスがアルカリ金属元素を実質的に含まない構成であれば、マイグレーションの発生を抑制でき、金属抵抗体層５３の変質を抑えることができる。また、被覆部材６５のガラスがアルカリ金属元素を実質的に含まない構成であれば、被覆部材６５を通じて漏洩電流が発生するのを抑制でき、感温素子３としての温度検出精度が低下するのを抑制できる。

次に、被覆部材６５のガラス材料は、軟化点を有する非晶質ガラスであり、ガラス転移点が７００℃以上であり、軟化点が９００℃以上である。
軟化点を有する非晶質ガラスは、熱膨張差による応力を転移点以上の温度で緩和できるため、転移点以上の温度範囲において、より一層、セラミックス基体５１と出力線５とが離れることを抑制でき、出力線５とパッド部５９との間の固着力を高めることができる。

そして、被覆部材６５のガラス材料におけるガラス転移点が７００℃以上であるため、７００℃以上の温度範囲において、より一層、出力線５とパッド部５９との間の固着力を高めることができる。

また、パッド部５９に含まれるガラスの軟化点は９００℃以上であるので、感温素子３は９００℃に到る高温の範囲まで好適に使用することができる。
また、本実施形態の温度センサ１は、出力線５とパッド部５９との間の剥離を低減できる感温素子３を備えるため、８５０℃以上の高温環境下でも破損しがたい温度センサを実現できる。

［１−６．特許請求の範囲との対応関係］
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
温度センサ１が温度センサの一例に相当し、感温素子３が感温素子の一例に相当し、セラミックス基板５１（セラミックス基体５１）がセラミックス基体の一例に相当し、金属抵抗体層５３が金属抵抗体層の一例に相当し、パッド部５９（パッド部５９ａ，５９ｂ）がパッド部の一例に相当し、出力線５（出力線５ａ，５ｂ）が出力線の一例に相当し、被覆部材６５が被覆部材の一例に相当する。

［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素についての説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。

第２実施形態の温度センサは、第１実施形態と比べて、感温素子のパッド部及び金属抵抗体層の端子部の構成が異なる。
図６及び図７に示すように、第２実施形態の第２感温素子１０３は、セラミックス基板１５１と、セラミックス基板１５１の一方（図６（ａ）の上側）の主面に形成された金属抵抗体層１５３と、同じ主面に形成された揮発抑制層１５５と、同じ主面の後端側（図６（ａ）の左側）にて金属抵抗体層１５３の表面の一部に形成された一対のパッド部１５９ａ、１５９ｂ（パッド部１５９と総称する）と、各パッド部１５９の表面に接合された一対の出力線１０５ａ、１０５ｂ（出力線１０５と総称する）と、金属抵抗体層１５３の先端側の上側（図６（ａ）の上側）を覆うセラミックス被覆層１６３と、出力線１０５の先端側及び一対のパッド部１５９等を覆う被覆部材１６５と、を備えている。

第２感温素子１０３において、金属抵抗体層１５３は、先端側にて複数回蛇行する細線部１７１と、細線部１７１の両端に接続された一対の端子部１７３ａ、１７３ｂ（端子部１７３と総称する）と、を備えて構成されている。

第２感温素子１０３の金属抵抗体層１５３は、各端子部１７３の平面形状が、感温素子３の金属抵抗体層５３の各端子部７３とは異なる。
詳しくは、各端子部１７３は、長方形の各端子先端部１７３ａ１、１７３ｂ１と、端子先端部１７３ａ１、１７３ｂ１より幅が広く面積が大きな各端子後端部１７３ａ２、１７３ｂ２と、を備えて構成されている。各端子後端部１７３ａ２、１７３ｂ２は、平面視で出力線１０５の存在する領域まで至っていない。

そして、各パッド部１５９は、各端子後端部１７３ａ２、１７３ｂ２の表面全体を覆うとともに、同じ幅寸法で後端側に延びており、その後端側にてセラミックス基板１５１と直接に接触している。

つまり、出力線１０５の下方（図６（ａ）の下方）の領域及びその径方向（図６（ｂ）の上下方向）においては、各端子後端部１７３ａ２、１７３ｂ２は存在せず、各パッド部１５９とセラミックス基板１５１とが直接に接合して密着している。

なお、各部材の材料等は、第１実施形態の感温素子３と同様であり、製造手順も（パッド部１５９や端子部１７３の形状は異なるが）基本的に第１実施形態の感温素子３と同様である。

よって、第２感温素子１０３は、感温素子３と同様な効果を奏するとともに、（Ｐｔ及びガラスを用いて形成される）パッド部１５９とセラミックス基板１５１とが直接に接触しているので、パッド部１５９とセラミックス基板１５１との接合強度が高いという利点がある。

ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
第２感温素子１０３が感温素子の一例に相当し、セラミックス基板１５１（セラミックス基体１５１）がセラミックス基体の一例に相当し、金属抵抗体層１５３が金属抵抗体層の一例に相当し、パッド部１５９（パッド部１５９ａ，１５９ｂ）がパッド部の一例に相当し、出力線１０５（出力線１０５ａ，１０５ｂ）が出力線の一例に相当し、被覆部材１６５が被覆部材の一例に相当する。

［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素についての説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。

第３実施形態の温度センサは、第１実施形態と比べて、感温素子のパッド部が複数の層を備えて構成されている点が異なる。
［３−１．第３感温素子］
まず、第３実施形態の第３感温素子２０３の構成について説明する。

図８及び図９に示すように、第３感温素子２０３は、セラミックス基板２５１と、セラミックス基板２５１の一方（図８（ａ）の上側）の主面に形成された金属抵抗体層２５３と、同じ主面に形成された揮発抑制層２５５と、同じ主面の後端側（図８（ａ）の左側）に形成された一対の第１パッド部２５７ａ、２５７ｂ（第１パッド部２５７と総称する）と、金属抵抗体層２５３の後端側の一部及び第１パッド部２５７を覆うように形成された一対の第２パッド部２５９ａ、２５９ｂ（第２パッド部２５９と総称する）と、各第２パッド部２５９の表面に接合された一対の出力線２０５ａ、２０５ｂ（出力線２０５と総称する）と、金属抵抗体層２５３の先端側の上側（図８（ａ）の上側）を覆うセラミックス被覆層２６３と、出力線２０５の先端側及び一対の第２パッド部２５９等を覆う被覆部材２６５と、を備えている。

第３感温素子２０３において、金属抵抗体層２５３は、先端側にて複数回蛇行する細線部２７１と、細線部２７１の両端に接続された一対の端子部２７３ａ、２７３ｂ（端子部２７３と総称する）と、を備えて構成されている。

各端子部２７３は、細線部２７１と接続された先端側の長方形の端子先端部２７３ａ１、２７３ｂ１と、後端側の長方形の端子後端部２７３ａ２、２７３ｂ２と、を備えて構成され、全体として（平面視で）凸形状となっている。なお、端子後端部２７３ａ２、２７３ｂ２は、端子先端部２７３ａ１、２７３ｂ１よりも幅寸法（図８（ｂ）の紙面上下方向の寸法）が広く、面積が大きな端子である。

第３感温素子２０３では、各端子後端部２７３ａ２、２７３ｂ２に積層されるように、一対の長方形の第１パッド部２５７（図８（ｂ）のメッシュ部分）が形成されている。なお、第１パッド部２５７は、金属抵抗体層２５３より厚い、例えば１〜３０μｍの厚膜である。第１パッド部２５７は、第１実施形態の感温素子３のパッド部５９と同様に、Ｐｔ及びガラスを用いて形成された混合材料で構成されている。第１パッド部２５７におけるＰｔとガラスの割合は、Ｐｔ及びガラスの合計を１００ｖｏｌ％とした場合、ガラスの含有率が１２．５〜４０．０ｖｏｌ％の範囲内に設定されている。第１パッド部２５７におけるガラスの含有率は、４０ｖｏｌ％である。

また、第３感温素子２０３では、一対の長方形の第１パッド部２５７に積層されるように、一対の長方形の第２パッド部２５９（図８（ｂ）のメッシュ部分）が形成されている。なお、第２パッド部２５９は、第１パッド部２５７と同様の厚さ寸法（例えば１〜３０μｍ）の厚膜である。第２パッド部２５９は、Ｐｔを用いて構成されている。

［３−２．第３感温素子の製造方法］
次に、第３感温素子２０３の製造方法について説明する。
なお、第３感温素子２０３の製造方法は、基本的には、第１実施形態の感温素子３とほぼ同様であるので、簡単に説明する。

図１０に示すように、第３感温素子２０３の製造方法は、第１実施形態の感温素子３の製造方法と同様に、まず、基板洗浄、Ｐｔ膜形成、フォトリソグラフィ工程、アニール処理を実施する。

次に、第１パッド部２５７を形成するために、第１パッド部２５７の組成に対応したＰｔ−ガラスペーストを作製する。具体的には、第１実施形態のパッド部５９を形成するためのペーストと同様に、Ｐｔ材料（粉末）を９５質量部及びガラス粉末を５質量部の合計１００質量部に対して１０質量部に相当するセルロース樹脂を加えた材料を用いて、Ｐｔ−ガラスペーストを作製する。

そして、この第１パッド部２５７を形成するためのＰｔ−ガラスペーストを、第１パッド部２５７の形成部分に印刷する。
次に、第２パッド部２５９を形成するために、第２パッド部２５９の組成に対応したＰｔペーストを作製する。具体的には、１００質量部のＰｔ材料に対して１０質量部のセルロース樹脂を加えた材料を用いて、第２パッド部２５９を形成するためのＰｔペーストを作製する。

そして、第２パッド部２５９を形成するためのＰｔペーストを、第２パッド部２５９の形成部分に印刷する。
その後、第１実施形態と同様に、（接合層２６４の）アルミナペースト印刷、セラミックス被覆層２６３の装着、各ペーストの焼成、（ワークサイズの）ダイシング、出力線２０５の溶接、（被覆部材２６５の）ガラスペースト塗布、（被覆部材２６５の）ガラス焼成、第３感温素子２０３のダイシングを行って、第３感温素子２０３を作製する。

［３−３．効果］
第３感温素子２０３は、第１実施形態の感温素子３と同様の効果を奏する。
また、第３感温素子２０３は、パッド部として第１パッド部２５７および第２パッド部２５９を備えており、パッド部が多層構造である。

このうち、第２パッド部２５９は、Ｐｔを用いて構成されており、出力線２０５に接合される。第１パッド部２５７は、Ｐｔ及びガラスを用いて形成された混合材料で構成されており、金属抵抗体層２５３の端子部２７３の上に形成される。

このように、パッド部が第１パッド部２５７および第２パッド部２５９を備える多層構造であることで、パッド部と出力線２０５との接合状態が良好になると共に、パッド部と金属抵抗体層２５３（詳細には、端子部２７３）との接合状態が良好になる。

これにより、第３感温素子２０３は、より一層、出力線とパッド部との剥離が生じがたくなる。
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。

第３感温素子２０３が感温素子の一例に相当し、セラミックス基板２５１（セラミックス基体２５１）がセラミックス基体の一例に相当し、金属抵抗体層２５３が金属抵抗体層の一例に相当する。第１パッド部２５７（第１パッド部２５７ａ，２５７ｂ）および第２パッド部２５９（第２パッド部２５９ａ，２５９ｂ）がパッド部の一例に相当し、出力線２０５（出力線２０５ａ，２０５ｂ）が出力線の一例に相当し、被覆部材２６５が被覆部材の一例に相当する。

［４．第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素についての説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。

第４実施形態の温度センサは、第１実施形態と比べて、感温素子の金属抵抗体層の形状（配置）が異なる。
具体的には、図１１に示すように、第４実施形態の第４感温素子３０３は、セラミックス基板３５１と、セラミックス基板３５１の主面に形成された金属抵抗体層３５３と、同じ主面に形成された揮発抑制層３５５と、金属抵抗体層３５３の一対の端子部３７３の後端側を覆うように形成された一対のパッド部３５９と、各パッド部３５９の表面に接合された一対の出力線３０５と、金属抵抗体層３５３の先端側の上側を覆うセラミックス被覆層３６３と、出力線３０５の先端側及び一対のパッド部３５９等を覆う被覆部材３６５と、を備えている。

第４感温素子３０３では、金属抵抗体層３５３の一対の端子部３７３の後端側は、（平面視で）パッド部３５９より幅寸法（図１１（ｃ）の上下方向の寸法）が狭く、出力線３０５の直下の範囲まで形成されている。

端子部３７３の後端側がパッド部３５９より幅寸法が狭く形成されることから、パッド部３５９は、セラミックス基板３５１と直接接触する部分（幅方向の両端や先端側の一部）を有している。

このような構成の第４感温素子３０３は、第１実施形態の感温素子３と同様な効果を奏する。また、第４感温素子３０３は、パッド部３５９とセラミックス基板３５１との接合性が高いという効果がある。つまり、パッド部３５９が強固にセラミックス基板３５１に密着しているので、第４感温素子３０３は、耐久性が高いという利点がある。

ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
第４感温素子３０３が感温素子の一例に相当し、セラミックス基板３５１（セラミックス基体３５１）がセラミックス基体の一例に相当し、金属抵抗体層３５３が金属抵抗体層の一例に相当する。パッド部３５９がパッド部の一例に相当し、出力線３０５が出力線の一例に相当し、被覆部材３６５が被覆部材の一例に相当する。

［５．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、第１実施形態の感温素子３においては、被覆部材６５は、パッド部５９のガラスと同じガラス材料を用いて形成されるガラス被覆層であるが、被覆部材はこのような構成に限られることはない。つまり、被覆部材は、パッド部のガラスとは異なるガラス材料を用いて形成されるガラス被覆層であってもよい。

そして、被覆部材がパッド部のガラスとは異なるガラス材料を用いて形成される構成の感温素子においては、パッド部の熱膨張係数はセラミックス基体の熱膨張係数よりも大きく、出力線の熱膨張係数はパッド部の熱膨張係数以上である、という構成を採ることができる。

このような感温素子においては、出力線、パッド部、セラミックス基体、被覆部材のそれぞれの熱膨張係数を比較すると、「出力線≧パッド部＞セラミックス基体＞被覆部材」の関係となる。

このような関係を有する感温素子においては、８５０℃以上の高温状態と常温状態との間の温度変化に晒された場合でも、温度変化に伴う被覆部材の体積変化量が、セラミックス基体の体積変化量よりも小さく、かつパッド部および出力線の体積変化量よりも小さくなる。そして、特に高温状態では、被覆部材の体積増加量がセラミックス基体、パッド部および出力線の体積増加量よりも小さいため、被覆部材からセラミックス基体、パッド部および出力線のそれぞれに対して圧縮応力をかけることができる。

このように、被覆部材がセラミックス基体、パッド部および出力線に対して圧縮応力をかけることで、セラミックス基体、パッド部、出力線が互いに離れることを抑制でき、これに伴い、出力線とパッド部との間の固着力を高めることができる。

また、このような感温素子においては、温度変化に伴うパッド部の体積変化量は、セラミックス基体の体積変化量よりも大きいが、出力線の体積変化量よりも小さいか同等である。このような関係を有する感温素子であれば、８５０℃以上の温度環境においても、出力線とパッド部との剥離が生じがたくなる。

次に、パッド部が表面層および下位層を備える多層構造である感温素子は、上述の第３感温素子２０３のように、下位層が金属抵抗体層のみと接合される構成に限られることはない。具体的には、パッド部が多層構造である感温素子としては、下位層がセラミックス基体のみと接合される構成や、下位層がセラミックス基体および金属抵抗体層のそれぞれと接合される構成などを採ることができる。

また、感温素子を構成する各部材（例えば、セラミックス基板、金属抵抗体層、出力線、被覆部材など）の材料は、上記実施形態に記載の材料に限られることはなく、本発明の技術的範囲に含まれる限り、任意の材料を採用することができる。

さらに、感温素子を収容する温度センサの構成としては、上記構成に限られることはなく、公知の各種の構成を採用できる。

１…温度センサ、３…感温素子、４…感温部、５…出力線（素子電極線）、７…シース部、９…金属チューブ（内筒）、１１…取付部材、１３…ナット部、１５…金属芯線（シース芯線）、１７…外筒、１９…チューブ先端（底部）、２３…セメント（保持部材）、５１…セラミックス基板（セラミックス基体）、５３…金属抵抗体層、５５…揮発抑制層、５９…パッド部、６３…セラミックス被覆層、６４…接合層、６５…被覆部材、７１…細線部、７３…端子部、７５…接合部分、１０３…第２感温素子、１０５…出力線、１５１…セラミックス基板（セラミックス基体）、１５３…金属抵抗体層、１５５…揮発抑制層、１５９…パッド部、１６３…セラミックス被覆層、１６５…被覆部材、１７１…細線部、１７３…端子部、２０３…第３感温素子、２０５…出力線、２５１…セラミックス基板（セラミックス基体）、２５３…金属抵抗体層、２５５…揮発抑制層、２５７…第１パッド部、２５９…第２パッド部、２６３…セラミックス被覆層、２６４…接合層、２６５…被覆部材、２７１…細線部、２７３…端子部、３０３…第４感温素子、３０５…出力線、３５１…セラミックス基板（セラミックス基体）、３５３…金属抵抗体層、３５５…揮発抑制層、３５９…パッド部、３６３…セラミックス被覆層、３６５…被覆部材、３７３…端子部。

Claims (6)

1. セラミックス基体と、
   前記セラミックス基体に積層された金属抵抗体層と、
   前記セラミックス基体の上に形成されるとともに、前記金属抵抗体層と電気的に接続された導電性のパッド部と、
   前記パッド部に接合された導電性の出力線と、
   ガラスを主成分とし、前記出力線のうち少なくとも前記パッド部に接合される部位を被覆する被覆部材と、
   を備えた感温素子において、
   前記出力線の熱膨張係数は、前記セラミックス基体の熱膨張係数よりも大きく、
   前記被覆部材の熱膨張係数は、前記セラミックス基体の熱膨張係数よりも小さく、
   前記パッド部は、金属およびガラスを含んでおり、
   前記パッド部における前記金属および前記ガラスの合計を１００ｖｏｌ％とした場合において、前記パッド部における前記ガラスの含有率は１２．５〜４０．０ｖｏｌ％である、
   感温素子。
2. 前記被覆部材のガラスは、アルカリ金属元素を実質的に含まない、
   請求項１に記載の感温素子。
3. 前記被覆部材のガラスは、軟化点を有する非晶質ガラスである、
   請求項１または請求項２に記載の感温素子。
4. 前記被覆部材のガラスは、前記パッド部のガラスとは異なる、
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の感温素子。
5. 前記パッド部は、前記出力線に接合される表面層と、前記セラミックス基体および前記金属抵抗体層のうち少なくとも一方に当接する下位層と、を有する多層構造であり、
   前記表面層は、金属で形成され、
   前記下位層は、金属およびガラスを含んで形成される、
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の感温素子。
6. 感温素子を備える温度センサであって、
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の感温素子を備える、
   温度センサ。