JP2018004309A - Temperature sensing element - Google Patents
Temperature sensing element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018004309A JP2018004309A JP2016127763A JP2016127763A JP2018004309A JP 2018004309 A JP2018004309 A JP 2018004309A JP 2016127763 A JP2016127763 A JP 2016127763A JP 2016127763 A JP2016127763 A JP 2016127763A JP 2018004309 A JP2018004309 A JP 2018004309A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- lead
- temperature
- resistance
- resistance wiring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Description
本発明は、セラミック焼結体からなる絶縁基体に、抵抗配線およびリードが設けられた測温体に関する。 The present invention relates to a temperature measuring body in which a resistance wiring and a lead are provided on an insulating base made of a ceramic sintered body.
排気ガス用センサ等に用いられる温度検知用の測温体として、金属材料の電気抵抗の温度による変化を利用したものが知られている。例えば酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック焼結体からなる絶縁基体と、絶縁基体に設けられた電極を含む抵抗配線と、リードとを有する測温体が用いられている。 As a temperature sensing element for temperature detection used in an exhaust gas sensor or the like, one utilizing a change in electrical resistance of a metal material with temperature is known. For example, a temperature measuring body having an insulating base made of a ceramic sintered body such as an aluminum oxide sintered body, a resistance wiring including an electrode provided on the insulating base, and a lead is used.
しかしながら、上述の測温体の場合、次のような不具合を生じる可能性があった。すなわち、例えば内燃機関やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する場合における機器の振動による応力、または測温体の取り扱い時における応力がリードに加わり、リードと電極との接続強度が低下し、リードと電極との接続部分が小さくなってしまい、リードと電極との接続部の抵抗が大きくなる可能性があった。 However, in the case of the above-mentioned temperature measuring element, there is a possibility of causing the following problems. That is, for example, when measuring the temperature of exhaust gas from a device having a combustion part such as an internal combustion engine, a gas turbine, a boiler, or the like, stress due to vibration of the device or stress during handling of the temperature measuring element is applied to the lead, and the lead and electrode The connection strength between the lead and the electrode is reduced, the connection between the lead and the electrode is reduced, and the resistance at the connection between the lead and the electrode may be increased.
本発明の一つの態様による測温体は、絶縁基体と、該絶縁基体に設けられた抵抗配線と、前記絶縁基体の一方主面に設けられた第1電極および第2電極と、前記第1電極および前記第2電極のそれぞれに接続されたリードとを有しており、該リードの表面に、凹部と該凹部の内壁に連なる突出部とを有している。 A temperature sensing element according to one aspect of the present invention includes an insulating substrate, a resistance wiring provided on the insulating substrate, a first electrode and a second electrode provided on one main surface of the insulating substrate, and the first electrode. An electrode and a lead connected to each of the second electrodes, and a surface of the lead having a recess and a protrusion connected to the inner wall of the recess.
本発明の一つの態様による測温体は、絶縁基体と、絶縁基体に設けられた抵抗配線と、絶縁基体の一方主面に設けられた第1電極および第2電極と、第1電極および第2電極のそれぞれに接続されたリードとを有しており、リードの表面に、凹部と凹部の内壁に連なる突出部とを有していることから、例えば内燃機関やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する場合における機器の振動による応力、または測温体の取り扱い時における応力がリードに加わったとしても、凹部および凹部の内壁に連なる突出部により、リードが被覆される被覆部材に応力が分散され、リードと電極との接続強度が低下され難く、リードと電極との接続部分が小さくなり難いものとなり、リードと電極との接合不良による測温体における抵抗が変化するのを抑制することができる。その結果、測温体は、温度変化の検知精度が高いものとすることができる。 A temperature sensing element according to one aspect of the present invention includes an insulating base, a resistance wiring provided on the insulating base, a first electrode and a second electrode provided on one main surface of the insulating base, a first electrode, and a first electrode. A lead connected to each of the two electrodes, and the lead surface has a recess and a protrusion connected to the inner wall of the recess, for example, combustion of an internal combustion engine, gas turbine, boiler, etc. Even if stress due to vibration of the device when measuring the temperature of exhaust gas from a device having a part, or stress during handling of a temperature measuring element is applied to the lead, the lead is caused by the concave part and the protruding part connected to the inner wall of the concave part. Stress is dispersed in the covering member to be coated, the connection strength between the lead and the electrode is difficult to decrease, and the connection portion between the lead and the electrode is difficult to be reduced. It is possible to suppress the resistance of the body is changed. As a result, the temperature sensing element can have high temperature change detection accuracy.
本発明の実施形態の測温体を添付の図面を参照して説明する。以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に測温体等が使用される際の上下を限定するものではない。 A temperature sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The distinction between the upper and lower sides in the following description is for convenience, and does not limit the upper and lower sides when a temperature measuring body or the like is actually used.
図1〜図5に示すように、複数の絶縁層1a(図1に示す例では6層を示す)が積層されてなる絶縁基体1と、絶縁基体1の主面に設けられた電極3と、絶縁基体1の内部において厚み方向に多層に設けられた抵抗配線2(単層で設けられてもよい)とを有している。抵抗配線2の電気抵抗が温度に応じて変化することを利用して温度測定が行なわれる。すなわち、抵抗配線2の電気抵抗の測定値から、測温体10等が位置している環境等の温度が算出され、検知される。なお、電極3は絶縁基体1の上面だけでなく、下面に形成されていてもよい。また、単層の絶縁層からなる絶縁基体1でもよい。
As shown in FIGS. 1 to 5, an
絶縁基体1は、例えば四角板状等の平板状であり、抵抗配線2を電気的に絶縁して設けるための基体部分である。絶縁基体1は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ジルコニア系セラミック(酸化ジルコニウム質焼結体)等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基体1は、このようなセラミック焼結体からなる複数の絶縁層1aが積層されて形成されている。
The
絶縁基体1は、例えば、各絶縁層1aが酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、以下の方法で製作することができる。まず、酸化アルミニウム(Al2O3)の粉末に焼結助材として酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)および酸化マンガン(Mn2O3)等の原料粉末を添加し、さらに適当なバインダ、溶剤および可塑剤を添加し、次にこれらの混合物を混錬してスラリー状となす。その後、従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシートを得て、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを必要に応じて複数枚積層し(または単数枚準備し)、高温(約1300〜1600℃)で焼成することによって製作される。複数(または単数)のセラミックグリーンシートがそれぞれ絶縁層1aになる。なお、絶縁基体1は、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)等を有するガラスを含んでいる。
For example, if each
抵抗配線2は、その電気抵抗が温度に応じて変化する金属材料である白金または白金を主成分とする金属材料によって形成されている。温度変化に応じた金属材料の電気抵抗の温度に応じた変化を検知する上では、基準温度(例えば25℃程度のいわゆる常温)における抵抗配線の電気抵抗の絶対値が大きい程好ましい。 The resistance wiring 2 is formed of platinum, which is a metal material whose electric resistance changes according to temperature, or a metal material containing platinum as a main component. In order to detect the change according to the temperature of the electric resistance of the metal material according to the temperature change, it is preferable that the absolute value of the electric resistance of the resistance wiring at the reference temperature (for example, a so-called normal temperature of about 25 ° C.) is larger.
これは、次のような理由による。すなわち、抵抗配線2の温度変化に応じた電気抵抗の変化は、基準温度の電気抵抗の大きさ(絶対値)に関係なく一定の比率で生じる。つまり、基準温度の電気抵抗の値が大きい程、温度変化に伴う電気抵抗の変化の絶対値が大きくなる。この電気抵抗の変化の絶対値がより大きいほどノイズ(温度変化以外の要因による電気抵抗の変動)の影響を受けにくくなる。また測定もより容易になる。したがって、抵抗配線2は、その基準温度の電気抵抗が大きい方が好ましい。そのため、白金等の金属材料は線状(すなわち、電気抵抗を測定する区間の長さが長く、電気抵抗の絶対値を大きくする上で有効な形態)とされている。 This is due to the following reason. That is, the change in the electrical resistance according to the temperature change of the resistance wiring 2 occurs at a constant ratio regardless of the magnitude (absolute value) of the electrical resistance at the reference temperature. That is, the larger the value of the electrical resistance at the reference temperature, the greater the absolute value of the change in electrical resistance associated with the temperature change. The larger the absolute value of this change in electrical resistance, the less susceptible to noise (electric resistance fluctuation due to factors other than temperature changes). Measurement is also easier. Therefore, it is preferable that the resistance wiring 2 has a larger electric resistance at the reference temperature. For this reason, a metal material such as platinum is linear (that is, the length of the section in which the electrical resistance is measured is long, and is effective in increasing the absolute value of the electrical resistance).
白金を主成分とする金属材料における白金以外の成分については、抵抗配線2の温度抵抗係数(TCR)の調整や、耐熱性の向上等を目的に、適宜、その成分(種類)や添加量が
選択される。白金以外の成分としては、例えばパラジウム、ロジウム、イリジウム等の白
金族元素の金属材料および金等が挙げられる。なお、例えば抵抗配線2の温度変化に対する電気抵抗の変化の直線性が重視される場合には白金の含有量が大きい方が好ましい。
Components other than platinum in the metal material containing platinum as a main component are appropriately selected for the purpose of adjusting the temperature resistance coefficient (TCR) of the resistance wiring 2 and improving heat resistance. Selected. Examples of components other than platinum include metal materials of platinum group elements such as palladium, rhodium and iridium, and gold. For example, when the linearity of the change in electrical resistance with respect to the temperature change of the resistance wiring 2 is emphasized, it is preferable that the platinum content is large.
白金を主成分とする金属材料は、白金を約80質量%以上の割合で含有している。白金と他の成分とは合金を形成していてもよく、互いに独立した結晶粒子として存在していてもよい。なお、抵抗配線2は、白金または白金を主成分とする金属材料といった金属成分以外の添加材を含有していてもよい。添加材としては、例えば酸化アルミニウム等の、絶縁基体1に含まれているのと同様の無機物の粒子等が挙げられる。添加材は、例えば抵抗配線2と絶縁層1aとの焼成収縮率の整合等のために添加される。
The metal material mainly composed of platinum contains platinum in a proportion of about 80% by mass or more. Platinum and other components may form an alloy or may exist as crystal grains independent of each other. The resistance wiring 2 may contain an additive other than a metal component such as platinum or a metal material containing platinum as a main component. Examples of the additive include inorganic particles similar to those contained in the
抵抗配線2は、例えば白金の粉末を有機溶剤およびバインダとともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁層1aとなるセラミックグリーンシートの主面等に所定パターンに塗布し、同時焼成することによって形成することができる。
The resistance wiring 2 is formed by, for example, applying a metal paste prepared by kneading platinum powder together with an organic solvent and a binder onto a main surface of a ceramic green sheet to be the
この抵抗配線2の一方の端(第1端部)と、各層の第1端部、第2端部および各抵抗配線2を接続する、後述する接続導体5(貫通導体)を介して、反対側の端(第2端部)との間の電気抵抗が、例えば外部電気回路で測定される。この電気抵抗は抵抗配線2の温度に応じて変化し、抵抗配線2の温度は測温体10等が位置している環境の温度(外部の温度)に応じて変化する。すなわち、抵抗配線2の第1および第2端部間の電気抵抗を検知することによって、外部の温度が検知される。
One end (first end) of the resistance wiring 2 is connected to the first end, second end and each resistance wiring 2 of each layer through a connection conductor 5 (through conductor) which will be described later. The electrical resistance between the side end (second end) is measured by, for example, an external electric circuit. This electrical resistance changes according to the temperature of the resistance wiring 2, and the temperature of the resistance wiring 2 changes according to the temperature (external temperature) of the environment where the
外部の温度は、例えば各種の燃焼排ガスの温度であり、数百〜千℃程度の高温を検知することが必要な場合もある。このような高温における安定性、および温度に応じた電気抵抗変化の直線性が良好であるため、抵抗配線2は白金または白金を主成分とする金属材料によって形成されている。例えば、電極3を有する測温体10は、上記のような抵抗検知用の電気回路(外部電気回路)を含む外部基板(図示せず)に実装(接続)されてセンサ装置となり、このようなセンサ装置が被測温物が存在する部分(ガスの流路等)に実装される。
The external temperature is, for example, the temperature of various combustion exhaust gases, and it may be necessary to detect a high temperature of about several hundred to 1,000 ° C. Since the stability at such a high temperature and the linearity of the electric resistance change according to the temperature are good, the resistance wiring 2 is made of platinum or a metal material containing platinum as a main component. For example, the
また、抵抗配線2は、仮に外気に露出した状態であると、異物の付着、または外部基板もしくは外部基板に実装される他の部品等と誤ってぶつかることによる破壊等のために不要に電気抵抗が変化してしまう可能性がある。これを防ぐために、抵抗配線2は複数の絶縁層1aの層間に設けられている。言い換えれば、抵抗配線2は絶縁基体1の内部に設けられ、外部には露出していない。なお、抵抗配線2が単層の絶縁層からなる絶縁基体1の場合には、抵抗配線2を覆う絶縁膜または絶縁層が設けられていてもよい。抵抗配線2を覆う絶縁膜または絶縁層は、絶縁層1aと同様のセラミック焼結体によって形成される。
In addition, if the resistance wiring 2 is exposed to the outside air, the electrical resistance is unnecessarily increased due to adhesion of foreign matter or destruction due to accidental collision with an external board or other components mounted on the external board. May change. In order to prevent this, the resistance wiring 2 is provided between the plurality of
また、測温体10に設けられた電極3(第1電極3a、第2電極3b)は、抵抗配線2を外部電気回路を含む外部基板に接続するための部分である。電極3は、例えば抵抗配線2と同様の金属材料(白金等)を用い、同様の方法で形成することができる。実施形態の測温体10における電極3は、白金からなる方形状のパターンである。電極3は、他の形状であってもよい。
The electrodes 3 (
電極3は、後述するように測温体10とともに高温の環境下におかれる場合があるため、白金を含む白金族の金属または金等の、高温における耐酸化性の高い金属材料からなるものであることが好ましい。
The
リード4は、例えば円筒状で、電極3すなわち第1電極3a、第2電極3bに接続されており、抵抗配線2等と同様に、白金を含む金属材料からなり、純白金からなる場合もある。リード4の電極3に対する接続は、例えば平面視で千鳥状に配置された四角錐状の凸
部を含むホーンによる超音波接合の接合手段によって行われる。なお、図3〜図5では、リード4が第2電極3bに接続された接続部(A部)を示しているが、リード4が第1電極3aに接続された接続部も同様の構成となっている。
The lead 4 has, for example, a cylindrical shape and is connected to the
本実施形態では、電極3、抵抗配線2および各抵抗配線2の間の電気的な接続は、絶縁層1aを厚み方向に貫通している接続導体(いわゆるビア導体)5によって行なわれている。
In this embodiment, the electrical connection between the
接続導体5は、例えば抵抗配線2と同様の金属材料(白金等)を主成分とする導体材料(金属材料)によって形成されている。このような金属材料としては、白金、または白金を主成分とし、アルミナ等の無機物フィラーが添加されたものが挙げられる。無機物フィラーは、例えば接続導体5と絶縁基体1とが同時焼成で形成されるときに、両者の収縮率および収縮挙動等を整合させるためのものである。
The connection conductor 5 is formed of, for example, a conductor material (metal material) whose main component is the same metal material (platinum or the like) as the resistance wiring 2. Examples of such a metal material include platinum or a material mainly composed of platinum and added with an inorganic filler such as alumina. The inorganic filler is for, for example, matching the contraction rate and contraction behavior of the connection conductor 5 and the insulating
接続導体5は、例えば抵抗配線2を形成するのと同様の白金の金属ペーストを、絶縁層1aとなるセラミックグリーンシートにあらかじめ設けておいた貫通孔内に充填し、同時焼成することによって形成することができる。貫通孔は、例えば金属ピンを用いた機械的な孔あけ加工、またはレーザ光による孔あけ加工等の加工方法でセラミックグリーンシートに設けることができる。この場合、上記のような無機物フィラーの粒子が金属ペーストに添加されていてもよい。
The connecting conductor 5 is formed, for example, by filling a through hole provided in advance in a ceramic green sheet serving as the insulating
測温体10は、図1〜図5に示すように、矩形板状の絶縁基体1と、絶縁基体1に設けられた抵抗配線2と、絶縁基体1の一方主面に設けられた第1電極3aおよび第2電極3bと、第1電極3aおよび第2電極3bのそれぞれに接続されたリード4とを有しており、リード4の表面に、凹部4aと凹部4aの内壁に連なる突出部4bとを有している。このような構成を有することによって、例えば内燃機関やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する場合における機器の振動による応力、または測温体10の取り扱い時における応力がリード4に加わったとしても、凹部4aおよび凹部4aの内壁に連なる突出部4bにより、突出部4bが被覆部材6に、また被覆部材6が凹部4aに入り込む構成となり、リード4が被覆される、後述する被覆部材6に応力が分散され、リード4と電極3との接続強度が低下され難く、リード4と電極3との接続部分が小さくなり難いものとなり、リード4と電極3との接合不良による測温体10における抵抗が変化するのを抑制することができる。その結果、測温体10は、温度変化の検知精度が高いものとすることができる。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
リード4の表面における、凹部4aと凹部4aの内壁に連なる突出部4bとは、例えばリード4の電極3に対する接続時に、平面視で千鳥状に配置された四角錐状の凸部を含むホーンによる超音波接合の接合手段によって設けられる。
For example, when the lead 4 is connected to the
また、突出部4bは、図3〜図5に示すように、凹部4aの外側に向かって突出していてもよい。このような構成を有することによって、例えば内燃機関やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する場合における機器の振動による応力、または測温体10の取り扱い時における応力がリード4に加わったとしても、凹部4aおよび凹部4aの内壁に連なり、凹部4aの外側に向かって突出した突出部4bにより、突出部4bが被覆部材6に、また被覆部材6が凹部4aに入り込む構成となり、リード4が被覆される、後述する被覆部材6に応力がより分散され、リード4と電極3との接続強度がより低下され難く、リード4と電極3との接続部分がより小さくなり難いものとなり、リード4と電極3との接合不良による測温体10における抵抗が変化するのをより抑制することができる。その結果、測温体10は、温度変化の検知精度が高いものとすることができる。
Moreover, the
また、平面視において、突出部4bは、図3に示すように、凹部を取り囲むように設けられていてもよい。このような構成を有することによって、例えば内燃機関やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する場合における機器の振動による応力、または測温体10の取り扱い時における応力が、特にあらゆる平面方向に対し、リード4に加わったとしても、凹部4aおよび凹部4aの内壁に連なり、凹部4aを取り囲むように設けられた突出部4bにより、突出部4bが被覆部材6に、また被覆部材6が凹部4aに入り込む構成となり、リード4が被覆される、後述する被覆部材6に効果的に応力が分散され、リード4と電極3との接続強度が低下され難く、リード4と電極3との接続部分が小さくなり難いものとなり、リード4と電極3との接合不良による測温体10における抵抗が変化するのを効果的に抑制することができる。その結果、測温体10は、温度変化の検知精度が高いものとすることができる。
Further, in a plan view, the
また、平面視において、凹部4aは矩形状であり、リード4の長手方向に対して傾斜して配置されていてもよい。このような構成を有することによって、例えば内燃機関やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する場合における機器の振動による応力、または測温体10の取り扱い時における応力が、特にリード4の長手方向に対し、リード4に加わったとしても、凹部4aおよび凹部4aの内壁に連なり、リード4の長手方向に対して傾斜して配置された突出部4bにより、突出部4bが被覆部材6に、また被覆部材6が凹部4aに入り込む構成となり、リード4が被覆される、後述する被覆部材6により効果的に応力が分散され、リード4と電極3との接続強度が低下され難く、リード4と電極3との接続部分が小さくなり難いものとなり、リード4と電極3との接合不良による測温体10における抵抗が変化するのをより効果的に抑制することができる。その結果、測温体10は、温度変化の検知精度が高いものとすることができる。
In plan view, the
また、平面視において、凹部4aは、図2、図3に示すように、千鳥状に配置されていいてもよい。このような構成を有することによって、例えば内燃機関やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する場合における機器の振動による応力、または測温体10の取り扱い時における応力が、特にあらゆる平面方向に対し、リード4に加わったとしても、千鳥状に配置された凹部4aおよび凹部4aの内壁に連なった突出部4bにより、突出部4bが被覆部材6に、また被覆部材6が凹部4aに入り込む構成となり、リード4が被覆される、後述する被覆部材6により効果的に応力が分散され、リード4と電極3との接続強度が低下され難く、リード4と電極3との接続部分が小さくなり難いものとなり、リード4と電極3との接合不良による測温体10における抵抗が変化するのをより効果的に抑制することができる。その結果、測温体10は、温度変化の検知精度が高いものとすることができる。
In plan view, the
また、本発明の実施形態の測温体10は、ガラス材料からなり、凹部4aおよび突出部4bを含み、リード4の第1電極3aおよび第2電極3bとの接続部を被覆する被覆部材6を有している。このような構成を有することによって、被覆部材6が絶縁基体1等に強固に接合されたものとなり、例えば内燃機関やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する場合における機器の振動による応力、または測温体10の取り扱い時における応力が、リード4に加わったとしても、被覆部材6に効果的に応力が分散され、リード4と電極3との接続強度が低下され難く、リード4と電極3との接続部分が小さくなり難いものとなり、リード4と電極3との接合不良による測温体10における抵抗が変化するのを効果的に抑制することができる。その結果、測温体10は、温度変化の検知精度が高いものとすることができる。
In addition, the
この被覆部材6は、例えばバリウム珪酸系ガラスやホウ珪酸ガラス等のガラス材料で形成されており、以下の方法で製作することができる。
The covering
まず、バリウム珪酸系ガラスやホウ珪酸ガラス等の原料粉末に、適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して作製したスラリーを、ディスペンサ等を用いて、電極3とリード4との接続部の上に、これらを完全に覆う山状に過剰に供給する。ついで、このスラリー含む絶縁基体1を、高温(約800〜1200℃)で焼成し、常温まで冷却(放冷)することによって、上記接続部を完全に覆う被覆部材6が作製される。
First, a slurry prepared by adding and mixing an appropriate organic binder and a solvent to raw powders such as barium silicate glass and borosilicate glass is used on a connecting portion between the
このような測温体10によれば、温度変化の検知精度が高いものとすることができる。
According to such a
このような測温体10を用いた温度検知は、例えば内燃機関(ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等)やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する測定器の場合であれば、次のようにして行なわれる。すなわち、まず上記のような電気抵抗測定用の回路を含む外部基板に測温体10を実装し、リード4を外部基板の回路の所定部位に電気的に接続してセンサ装置とする。電気的な接続の手段としては、両者をはんだ接合する等の接続手段が挙げられる。次に、センサ装置に実装した測温体10を排ガスの流路中に実装する。この場合、少なくとも測温体10が排ガス中に位置できるようにすればよく、外部基板の他の部位は必ずしも排ガス中に位置させる必要はない。その後、排ガスの温度に応じて測温体10および測温体10に含まれている抵抗配線2の第1および第2端部間の電気抵抗が変化し、この電気抵抗値が電気回路測定用の回路で測定される。測定された電気抵抗を基に、例えばあらかじめ測定しておいた電気抵抗−温度の関係から抵抗配線2の温度、つまり抵抗配線2を含む測温体10が位置している部分の温度を検知することができる。
Such temperature detection using the
抵抗配線2の線幅は、検知しようとする温度の測温の精度、温度域、抵抗配線2の厚みおよび長さ、絶縁層1aの外周から抵抗配線2までの距離等の条件および生産性、ならびに経済性等の条件に応じて、適宜設定される。
The line width of the resistance wiring 2 is the temperature measurement accuracy, temperature range, thickness and length of the resistance wiring 2, conditions such as the distance from the outer periphery of the insulating
例えば、検知しようとする温度域が約500〜1000℃の高温域であり、抵抗配線2が白金
(白金の含有量が99.99質量%以上のいわゆる純白金等)からなり、その厚みが約5〜15
μm程度の場合であれば、抵抗配線2の線幅は、例えば、約20〜200μm程度に設定され
る。
For example, the temperature range to be detected is a high temperature range of about 500 to 1000 ° C., the resistance wiring 2 is made of platinum (so-called pure platinum having a platinum content of 99.99% by mass or more), and the thickness is about 5 to 5 ° C. 15
In the case of about μm, the line width of the resistance wiring 2 is set to about 20 to 200 μm, for example.
なお、このような抵抗配線2の厚み設定等を考慮すれば、絶縁層1aがセラミック焼結体からなり、抵抗配線2が厚膜導体であることが好ましい。この場合の抵抗配線2は、例えば絶縁基体1(複数の絶縁層1a)との同時焼成で形成されたものである。抵抗配線2が厚膜導体であれば、その厚みを上記のように10μm以上程度等と、比較的厚くすることが容易である。また、このような比較的厚い抵抗配線2が絶縁基体1との同時焼成で形成され得るため、抵抗配線2と絶縁基体1との接合の強度、および測温体10としての生産性の点で有利である。また、抵抗配線2となる金属ペーストの印刷パターンの調整だけで抵抗配線2のパターンを容易に設定することができる。そのため、設計の自由度、および生産性等の点でも有利である。
In consideration of such thickness setting of the resistance wiring 2, it is preferable that the insulating
また、上述のように抵抗配線2は、互いに平行に並んだ複数の直線部と、これらの複数の直線部のうち隣り合う直線部の端同士をつないでいる複数の折り返し部とを有するミアンダ状である。折り返し部は、隣り合う複数の直線部の端同士を、一つおきに互いに接続している。言い換えれば、複数の直線部と複数の折り返し部とが順次直列に接続されて一つのミアンダ状のパターン(蛇行パターン)を形成している。 Further, as described above, the resistance wiring 2 has a meander shape having a plurality of linear portions arranged in parallel to each other and a plurality of folded portions connecting ends of adjacent linear portions among the plurality of linear portions. It is. The folded portion connects the ends of a plurality of adjacent straight portions to every other end. In other words, a plurality of linear portions and a plurality of folded portions are sequentially connected in series to form one meandering pattern (meandering pattern).
抵抗配線2がミアンダ状のパターンである場合には、比較的長い抵抗配線2が順次折りたたまれて配置されているため、一つの層間に極力長い抵抗配線2を設ける上で有利であ
る。抵抗配線2の長さがより長いことにより、抵抗配線2の第1および第2端部間の電気抵抗をより大きくすることできる。すなわち、例えば基準温度(常温等)における抵抗配線2の電気抵抗が比較的大きいため、温度変化に応じた電気抵抗の変化の絶対値がより大きい。そのため、常温から上記千℃程度等の高温域にかけて、精度の良い測温が容易になる。
When the resistance wiring 2 has a meander-like pattern, the relatively long resistance wiring 2 is sequentially folded and arranged, which is advantageous in providing the longest resistance wiring 2 between one layer. When the length of the resistance wiring 2 is longer, the electrical resistance between the first and second ends of the resistance wiring 2 can be further increased. That is, for example, since the electrical resistance of the resistance wiring 2 at a reference temperature (normal temperature or the like) is relatively large, the absolute value of the change in electrical resistance according to the temperature change is larger. Therefore, accurate temperature measurement becomes easy from room temperature to a high temperature range such as about 1000 ° C.
また、例えば図1〜図5の例のように、絶縁層1aが四角形状である場合に、抵抗配線2がミアンダ状であるときには、そのミアンダ状の抵抗配線2のうち上記の直線部および折り返し部が絶縁層1aの外周に対して平行に配置されていれば、次のような効果が得られる。すなわち、この場合には、絶縁層1aの外周から、その外周に最も近い抵抗配線2までの距離が、直線部および折り返し部のそれぞれにおいてほぼ同じ距離に揃えられる。そのため、直線部および折り返し部のそれぞれにおいて、絶縁層1aの外周から抵抗配線2までの距離が部分的に極端に近くなって抵抗配線2の白金が外部に昇華しやすくなる、というような可能性が低減される。
Further, for example, as in the example of FIGS. 1 to 5, when the insulating
また、この場合、直線部と折り返し部との間で、それぞれの線幅が比較的広い部分の幅が同じ程度であり、さらに、絶縁層1aの外周と直線部および折り返し部それぞれとの間の距離が同じ程度であってもよい。この場合には、絶縁層1aの外周のほぼ全周において、その外周から抵抗配線2までの距離がほぼ同じ程度に揃えられる。そのため、抵抗配線2の長さ方向の一部において白金の外部への昇華が促進されるような可能性がさらに低減され得る。
Further, in this case, the widths of the relatively wide portions are the same between the linear portion and the folded portion, and further, between the outer periphery of the insulating
したがって、測温体10は、その抵抗配線2について、測温の精度、および長期信頼性等を重視するときには、ミアンダ状であり、その直線部および折り返し部が絶縁層1aの外周に対して平行に配置されていることが好ましい。また、絶縁層1a(絶縁基体1)が四角形状である場合には、例えばこのような絶縁基体となる複数の領域が一つの母基板に配列形成された多数個取り基板の形態で測温体10を製作する場合に、その配列が容易である。つまり、測温体10としての生産性および経済性等においてより有利である。
Therefore, the
なお、図1〜図5の例では、絶縁基体1の形状は四角形(長方形)板状すなわち矩形板状であり、ミアンダ状のパターンの抵抗配線2が、その直線部が長方形状の絶縁層1a(層間)の長辺方向に沿うように配置されている。また、折り返し部が短辺方向に沿って配置されている。この場合には、例えばスクリーン印刷等の方法で抵抗配線2となる金属ペーストが塗布されるときに、次のような有利な効果が得られる。すなわち、印刷工法では折り返しの部分(折り返し部と直線部との境界部分)では金属ペーストにニジミが出やすい。そのため、折り返しを少なくするほうが、ニジミを減らし、抵抗配線2の全体の抵抗値を上げられる。この形態では、この折り返しが直線部の長さが短く、折り返し部の数が多い場合に比べて少ないため、全体の抵抗値を大きくすることがより容易である。
In the example of FIGS. 1 to 5, the shape of the insulating
なお、本発明の測温体10は、上記実施の形態の例に限られるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、四つ以上の層間に抵抗配線2が配置されていてもよい。また、測温体10の抵抗配線2については、ミアンダ状導体に限られず、他パターンであっても構わない。
The
1・・・絶縁基体
1a・・絶縁層
2・・・抵抗配線
3・・・電極
3a・・第1電極
3b・・第2電極
4・・・リード
4a・・凹部
4b・・突出部
5・・・接続導体
6・・・被覆部材
10・・・測温体
DESCRIPTION OF
10 ... RTD
Claims (6)
該絶縁基体に設けられた抵抗配線と、
前記絶縁基体の一方主面に設けられた第1電極および第2電極と、
前記第1電極および前記第2電極のそれぞれに接続されたリードとを有しており、
該リードの表面に、凹部と該凹部の内壁に連なる突出部とを有していることを特徴とする測温体。 A rectangular plate-shaped insulating substrate;
Resistance wiring provided on the insulating substrate;
A first electrode and a second electrode provided on one main surface of the insulating base;
A lead connected to each of the first electrode and the second electrode;
A temperature measuring element having a recess and a protrusion connected to the inner wall of the recess on the surface of the lead.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016127763A JP6952401B2 (en) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Resistance temperature detector |
JP2021155183A JP7245883B2 (en) | 2016-06-28 | 2021-09-24 | Thermometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016127763A JP6952401B2 (en) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Resistance temperature detector |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021155183A Division JP7245883B2 (en) | 2016-06-28 | 2021-09-24 | Thermometer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018004309A true JP2018004309A (en) | 2018-01-11 |
JP6952401B2 JP6952401B2 (en) | 2021-10-20 |
Family
ID=60947851
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016127763A Active JP6952401B2 (en) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Resistance temperature detector |
JP2021155183A Active JP7245883B2 (en) | 2016-06-28 | 2021-09-24 | Thermometer |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021155183A Active JP7245883B2 (en) | 2016-06-28 | 2021-09-24 | Thermometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP6952401B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000121449A (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-28 | Technol Seven Co Ltd | Temperature-sensitive element |
JP2011061105A (en) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Connection structure, power module, and method of manufacturing the same |
JP2013254873A (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Hitachi Ltd | Power module and manufacturing method of the same |
JP2016052670A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | ニチコン株式会社 | Ultrasonic welding horn, electrolytic capacitor and method of manufacturing electrolytic capacitor |
-
2016
- 2016-06-28 JP JP2016127763A patent/JP6952401B2/en active Active
-
2021
- 2021-09-24 JP JP2021155183A patent/JP7245883B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000121449A (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-28 | Technol Seven Co Ltd | Temperature-sensitive element |
JP2011061105A (en) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Connection structure, power module, and method of manufacturing the same |
JP2013254873A (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Hitachi Ltd | Power module and manufacturing method of the same |
JP2016052670A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | ニチコン株式会社 | Ultrasonic welding horn, electrolytic capacitor and method of manufacturing electrolytic capacitor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7245883B2 (en) | 2023-03-24 |
JP2021192062A (en) | 2021-12-16 |
JP6952401B2 (en) | 2021-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5347553B2 (en) | Thermistor element | |
JP6122147B2 (en) | Wiring board and temperature sensor | |
JP6744402B2 (en) | Sensor board and sensor device | |
JP6215783B2 (en) | Wiring board, temperature sensor and temperature sensor | |
JP6503086B2 (en) | Sensor board and detection module | |
JP6560116B2 (en) | RTD | |
JP7245883B2 (en) | Thermometer | |
JP6718792B2 (en) | Temperature detector | |
JP6659915B2 (en) | Temperature sensor and temperature measurement device | |
JP2016046429A (en) | Wiring board, temperature sensing element, and temperature sensing device | |
JP2017116395A (en) | Temperature measuring body and temperature measuring device | |
JP2018146404A (en) | Temperature sensor element | |
JP6666139B2 (en) | Thermometer | |
JP2015206722A (en) | Wiring circuit board and temperature sensing element | |
JP2018031708A (en) | Temperature detecting element | |
JP2007192617A (en) | Thermosensitive element and temperature sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190510 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200630 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200826 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210402 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210824 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20210827 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20210827 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210924 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6952401 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |