JP2019120575A - 温度センサ素子 - Google Patents
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Abstract
Description
アルミナを99.99質量%以上含有しているセラミックス基板21を準備した。
トラップ層22の形成に用いられるアルミナペースト(1)、オーバーコート層23の形成に用いられるアルミナペースト(2)を作製した。各アルミナペーストに、純度が99.90−99.99%のアルミナ粒子を含有させ、焼成して得られる保護層24(アルミナ質焼結体)が、アルミナを93.97質量%、94.90質量%、98.50質量%、98.10質量%、99.00質量%、99.20質量%、99.50質量%、99.70質量%、99.90質量%、99.95質量%、99.99質量%含有するように、アルミナ粒子を調整した。また、各アルミナペーストにおいて、0.1−10.0μmの範囲内で3種類の平均粒子径のアルミナ粒子を、適量の有機バインダ及び有機溶媒とともに混合した。アルミナペースト(2)には、アルミナペースト(1)よりも平均粒子径が大きいアルミナ粒子を用いた。また、99.50質量%以上の純度の各アルミナペーストは、アルミナ粒子の不純物の含有量を調整し焼結助剤を添加しなかった。99.20質量%未満のアルミナペーストにおいては、MgO、SiO2、CaOの焼結助剤を添加して純度の調整を行った。
セラミックス基板21の表面に、スパッタ蒸着により白金膜を形成し、パターニングしてミアンダ形状の抵抗パターン18(図1及び図5A参照)を形成した。そして、抵抗パターン18の両端部に一対の電極16を形成した。次に、抵抗パターン18と一対の電極16を覆うように、アルミナペースト(1)をスクリーン印刷し、これを焼成してトラップ層22を形成した。そして、トラップ層22上に、アルミナペースト(2)をスクリーン印刷し、これを焼成してオーバーコート層23を形成した。次に、セラミックス基板21を個片化し、一対の電極16にリード線を溶接して、温度センサ素子10を得た。
作製した、保護層24のアルミナ質焼結体が、アルミナを93.97質量%、94.90質量%、98.50質量%、98.10質量%、99.00質量%、99.20質量%、99.50質量%、99.70質量%、99.90質量%、99.95質量%、99.99質量%含有する温度センサ素子10を用いて、通電試験を実施した。温度センサ素子10に通電し、温度が1100℃に達して安定した状態で抵抗パターン18の抵抗値を測定した。この抵抗値を起点とし、この抵抗値からの時間に伴う抵抗値の変化率を算出した。結果を図10に示す。図10は、実施例に係る温度センサ素子の通電試験の結果を示す。
11 アルミナ質焼結体
18 抵抗パターン
本発明の一態様の温度センサ素子は、アルミナを99.70質量%以上含有し、焼結助剤を含有しないアルミナ質焼結体からなる基板と、前記基板の主面に形成された白金膜からなる抵抗パターンと、前記抵抗パターンを保護するように前記主面上に形成され、アルミナを99.70質量%以上含有し、焼結助剤を含有しないアルミナ質焼結体からなる保護層と、を有し、前記保護層は、前記抵抗パターンの表面全体を覆うトラップ層と、前記トラップ層の表面を覆うオーバーコート層と、を有し、前記トラップ層及び前記オーバーコート層の周縁部は、夫々、前記主面上に密着しており、前記トラップ層には、前記抵抗パターンから離れた位置に白金を含有し、前記オーバーコート層は、前記トラップ層よりもアルミナ粒子の平均粒子径が大きくボイドが少ないことを特徴とする。
本発明の一態様の温度センサ素子は、複数のグリーンシートと、各グリーンシートの間に配設される複数の抵抗パターンと、を有する積層体が焼成されてなる温度センサ素子であって、前記グリーンシートを焼成してなるアルミナ質焼結体は、アルミナを99.70質量%以上含有し、焼結助剤を含有せず、前記抵抗パターンは、白金膜からなり、前記アルミナ質焼結体に含まれるアルミナ粒子の平均粒子径は、内層から上層及び下層に向かうほど大きくなっていることを特徴とする。
Claims (15)
- アルミナ質焼結体と、前記アルミナ質焼結体の内側に配設された抵抗パターンと、を備え、
前記抵抗パターンの主成分は白金であり、
前記アルミナ質焼結体は、アルミナを99.70質量%以上含有し、焼結助剤を含有しないことを特徴とする温度センサ素子。 - 前記アルミナ質焼結体は、第1の焼結層と、第2の焼結層とを備え、前記第1の焼結層と前記第2の焼結層との間に前記抵抗パターンが配設されて形成されていることを特徴とする請求項1に記載の温度センサ素子。
- 前記第1の焼結層及び前記第2の焼結層の少なくとも一方は、平均粒子径が0.1−10.0μmの複数種の異なる平均粒子径のアルミナ粒子から構成されることを特徴とする請求項2に記載の温度センサ素子。
- 前記アルミナ粒子は、少なくとも3種類以上の平均粒子径のアルミナ粒子から構成されることを特徴とする請求項3に記載の温度センサ素子。
- 前記第1の焼結層及び前記第2の焼結層の少なくとも一方において、含有されるアルミナが、99.99質量%以上であることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記載の温度センサ素子。
- 前記第1の焼結層は、主面上に前記抵抗パターンが形成された基板を形成し、前記第2の焼結層は、前記抵抗パターンを保護するように前記基板の前記主面に積層された保護層を形成することを特徴とする請求項2から請求項5のいずれかに記載の温度センサ素子。
- 前記第2の焼結層は、前記抵抗パターンを覆うように形成されるトラップ層と、前記トラップ層を覆うように形成されるオーバーコート層と、を有することを特徴とする請求項6に記載の温度センサ素子。
- 前記オーバーコート層を構成する前記アルミナ粒子の平均粒子径は、前記トラップ層を構成する前記アルミナ粒子の平均粒子径よりも大きいことを特徴とする請求項7に記載の温度センサ素子。
- 前記トラップ層は、白金を2体積%以上30体積%以下含有することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の温度センサ素子。
- 前記トラップ層は、前記抵抗パターンを覆うように形成される第1のトラップ層と、前記第1のトラップ層上に積層される第2のトラップ層と、を有し、
前記第1のトラップ層は、前記第2のトラップ層よりも低い含有率で白金を含有していることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれかに記載の温度センサ素子。 - 前記第1のトラップ層は、白金を0体積%以上10体積%以下含有し、前記第2のトラップ層は、白金を2体積%以上30体積%以下含有することを特徴とする請求項10に記載の温度センサ素子。
- 前記第1の焼結層及び前記第2の焼結層が、グリーンシートから構成されることを特徴とする請求項2から請求項11のいずれかに記載の温度センサ素子。
- 前記抵抗パターンが前記グリーンシートの間に配設されて形成される積層体が複数積層されており、積層された前記抵抗パターン同士が、前記アルミナ質焼結体を貫通する貫通導体によって接続されていることを特徴とする請求項12に記載の温度センサ素子。
- 前記第1の焼結層は、主面上に前記抵抗パターンが形成された基板を形成し、前記第2の焼結層は、前記抵抗パターンに乗せられた保護板を形成しており、
前記抵抗パターンと前記保護板は、アルミナ質焼結体によって封止されていることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか、または請求項12に記載の温度センサ素子。 - 前記アルミナ質焼結体にクラックが形成されていないことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれかに記載の温度センサ素子。
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