JP2701565B2 - 薄膜サーミスタおよびその製造方法 - Google Patents

薄膜サーミスタおよびその製造方法

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JP2701565B2 JP3058648A JP5864891A JP2701565B2 JP 2701565 B2 JP2701565 B2 JP 2701565B2 JP 3058648 A JP3058648 A JP 3058648A JP 5864891 A JP5864891 A JP 5864891A JP 2701565 B2 JP2701565 B2 JP 2701565B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリード線接続の容易な構
成の薄膜サーミスタおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の薄膜サーミスタは、図3
に示すように、平板状アルミナ基板11の一方の表面に
炭化ケイ素(SiC)などの感温抵抗体膜22と一対の
電極膜23、23’を形成して構成されている薄膜サー
ミスタ素子の一対の厚膜電極膜23、23’にPt細線
(直径0.1mm程度)などの一対の内部リード線24、
24’を接続し、さらに硝子被覆層25を形成して構成
される。しかし、この一対の内部リード線24、24’
は細線であるので、機械的強度が弱く、実用的でない。
このためこの薄膜サーミスタ素子は、機械強度の強い外
部リード端子に接続されて、実用に供されていた。外部
リード端子は電気絶縁性支持体6に太いステンレス線
(直径1mm程度)などの一対の外部リード線27、2
7’を固定して構成され、薄膜サーミスタ素子の一対の
内部リード線24、24’が外部リード端子の一対の外
部リード線27、27’にそれぞれ接続されていた。
(例えば、特公 平2−14761号公報)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、一対の電極膜23、23’にPt線などの一対の
内部リード線24、24’を接続している。SiC薄膜
サーミスタは耐熱性に優れ、また広い温度領域を検出す
るのに適した抵抗温度特性を有するので、0〜500℃
の温度範囲で使用される温度センサとしてオーブンなど
に実用されている。従って、一対の内部リード線24、
24’として、耐熱性に優れるPt線、Ni線が用いら
れ、また、この一対の内部リード線24、24’は、通
常、溶接法で一対の電極膜23、23’にそれぞれ接続
される方法が用いられる。さらに、一対の内部リード線
24、24’と一対の外部リード線27、27’との接
続も、通常、溶接法が用いられる。溶接接続は耐熱性に
優れるからである。しかし、これらの溶接作業は多くの
作業時間を必要とするので、価格が高くなるという課題
があった。また、一対の内部リード線24、24’の
間、あるいは一対の外部リード線7、7’の間の絶縁距
離は、一対の内部リード線24、24’の間の平板上ア
ルミナ基板21の沿面距離または硝子被覆層25の沿面
距離で決められるが、この絶縁距離が5〜10mmと短
い。このような薄膜サーミスタを電気オーブンなどの調
理機器での温度センサとして用いたとき、薄膜サーミス
タは調理庫内に配置される。調理庫内は食品加熱時に多
くの水蒸気が発生するので、水蒸気の過飽和状態にな
る。この結果、薄膜サーミスタ素子の表面、すなわち、
平板上アルミナ基板21の外表面や硝子被覆層25の外
表面に多くの結露水が付着するので、一対の内部リード
線24、24’の間の絶縁距離が短いと、その間でリー
クするという問題があった。
【0004】本発明はこのような課題を解決するもの
で、一対の内部リード線24、24’を廃止して、電極
膜3、3’に直接外部リード線を接続することにより溶
接作業を不要にするとともに絶縁距離を長くして、リー
クを防止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】上記課題を解決するため
に、本発明の薄膜サーミスタは、薄膜サーミスタ素子と
一対の板状金属リード線とから構成され、前記薄膜サー
ミスタ素子は平板状アルミナ基板と、前記平板状アルミ
ナ基板に設けられた一対の貫通口と、前記平板状アルミ
ナ基板の一方の表面と他の表面とを電気的に連結して、
前記貫通口を貫通して配置された一対の導電性部材と、
前記平板状アルミナ基板の前記一方の表面に前記貫通口
を含んで配置された一対の電極膜と、前記一対の電極膜
に積層して配置された感温抵抗体膜を主体として構成さ
れ、他方、前記一対の板状金属リード線は前記薄膜サー
ミスタ素子の前記平板状アルミナ基板の前記他の表面で
前記一対の貫通口と対向するように配置され、前記一対
の導電性部材と前記一対の板状金属リード線がそれぞれ
一対の導電性固着材で接続され、前記一対の板状金属リ
ード線を含み前記薄膜サーミスタ素子の周囲を硝子焼結
体で被覆するよう構成したものである。
【0006】
【作用】この構成により、一対の導電性部材と一対の導
電性固着材が従来の一対の内部リード線に代って、貫通
口用導電性ペーストと接続用導電性ペーストの焼成によ
り形成されるので、従来の溶接作業は不要になる。
【0007】また、一対の板状金属リード線を含み薄膜
サーミスタ素子の周囲を硝子焼結体で被覆するので、一
対の板状金属リード線の間の絶縁距離は薄膜サーミスタ
素子の形状に依存しなくなり、絶縁距離も実質的に長く
できる。
【0008】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
【0009】図1(a)、(b)に本発明の一実施例の
薄膜サーミスタの構成を示す。図に示すように平板状ア
ルミナ基板1の対向する位置に一対の貫通口8、8’を
設けた。平板状アルミナ基板1の形状は、幅2mm、長
さ6mm、厚さ0.5mm、また一対の貫通口8、8’の
直径は0.4mmとした。平板状アルミナ基板1の一方の
表面に一対の貫通口8、8’を覆って電極用導電性ペー
ストを印刷した後、乾燥・焼成して一対のAu−Pt厚
膜電極膜3、3’を形成した。この後、貫通口用導電性
ペーストを貫通口8、8’の内表面上もしくは空間部に
塗布した後、乾燥・焼成して導電性部材9、9’を形成
した。平板状アルミナ基板1の一方の表面と他の表面と
を電気的に接続するように、この一対の厚膜電極膜3、
3’と一対の導電性部材9、9’とは、一対の導電性部
材9、9’の端部で電気的に接続されている。電極用導
電性ペースト、貫通口用導電性ペーストとして、例え
ば、Agペースト、Ag−Pdペースト、Au−Ptペ
ーストなどが用いられる。
【0010】この後、スパッタ法により前記一対のAu
−Pt厚膜電極膜3、3’に接触して炭化ケイ素(Si
C)感温抵抗体膜2を平板状アルミナ基板1の一方の表
面に形成して、薄膜サーミスタ素子を構成した。このと
き、電極膜用導電性ペーストの焼成温度と貫通口用導電
性ペーストの焼成温度は、同一であることが望ましい。
電極膜用導電性ペーストを印刷・乾燥し、貫通口用導電
性ペーストを印刷・乾燥した後、両者を同時に焼成して
電極膜3、3’および同時に導電性部材9、9’を同時
に形成できるからである。
【0011】ただし、500℃までの耐熱性を必要とす
る場合、電極膜3、3’として、Au−Pt厚膜電極膜
(焼成温度900−1000℃)が優れている。従っ
て、貫通口用導電性ペーストとしてAu−Ptペースト
を用いて導電性部材9、9’を形成してもよいが、Au
−Ptペーストは高価格であるので、好ましくない。こ
の場合、貫通口用ペーストとして、Au−Ptペースト
の焼成温度よりも低い焼成温度(800−900℃)の
Ag−Pdペーストが好ましい。このAg−Pdペース
トは工業的に大量に使用されているので、低価格である
のみならず、焼成温度がAu−Ptペーストの焼成温度
よりも低いので、Au−Ptペーストを焼成した後、A
g−Pdペーストを焼成するとき、Au−Pt電極膜が
熱的に凝集しないという利点もある。
【0012】このようにして薄膜サーミスタ素子を形成
した後、平板状アルミナ基板1の他の表面で一対の貫通
口8、8’に形成された導電性部材9、9’と接触する
よう一対の接続用導電性ペーストを塗布した。この後、
一対の板状金属リード線10、10’を接続用導電性ペ
ーストに密着した後、乾燥・焼成して導電性固着材1
1、11’を形成した。この接続用導電性ペーストとし
て、電極膜用導電性ペーストと同種のペーストが用いら
れる。このとき、図2に示すように、平板状アルミナ基
板1の他の表面に一対の貫通口8、8’を覆って一対の
補助電極膜12、12’を形成し、一対の導電性部材
9、9’と電気的に接続する。そして、この一対の補助
電極膜12、12’と一対の板状金属リード線10、1
0’とをそれぞれ一対の導電性固着材11、11’で接
続することが好ましい。補助電極膜12、12’は、貫
通口8、8’(直径0.5mm程度)の面積に比べ、1−
2mm角の大きな面積で形成でき、また、補助電極膜1
2、12’と導電性部材9、9’は接続されているの
で、接続用導電性ペーストの塗布が容易になる。
【0013】この後、一対の板状金属リード線10、1
0’と平板状アルミナ基板1の周囲の硝子ペーストで被
覆した後、乾燥・焼成して硝子焼結体13を形成した。
このとき、接続用導電ペーストの焼成温度と硝子ペース
トの焼成温度は同一であることが望ましい。一対の板状
金属リード線10、10’を接続用導電性ペーストに密
着した後乾燥し、つぎに硝子ペーストを被覆・乾燥した
後、両者を同時に焼成して接着性導電性焼結体11、1
1’と硝子焼結体13を同時に形成できる。特に、両者
の焼成温度は700℃以下であることが望ましい。この
焼成温度以下であれば、焼成工程によるSiC感温抵抗
体膜2の抵抗値変化が±(1−2)%以下に押さえるこ
とができる。
【0014】一対の板状金属リード線10、10’は、
幅1.2mm、厚さ0.3mm程度のFe−Cr系合金板
が、従来の外部リード線に代って用いられる。この合金
は耐熱性に優れるのみならず、熱膨張係数が小さく、ア
ルミナ基板1と同程度の熱膨張係数を有する硝子焼結体
で被覆したときでもクラックを発生しない。
【0015】このようにして構成された本発明の薄膜サ
ーミスタでは、従来の一対の内部リード線24、24’
に代って、一対の導電性部材9、9’と導電性固着材1
1、11’が用いられる。従って、本発明の薄膜サーミ
スタでは、溶接作業を全く必要としない。一対の導電性
部材9、9’と一対の板状金属リード線10、10’を
接続する一対の導電性固着材11、11’は、塗布工
程、密着工程、乾燥工程、焼成工程など生産性に優れた
工程で形成されるので、接続の所要時間は従来の溶接作
業に比べ1/2〜1/3に短縮できる。
【0016】薄膜サーミスタを調理器の温度センサとし
て用いる場合、調理庫内は食品加熱時に多くの水蒸気が
発生するので、水蒸気の過飽和状態になる。この結果、
薄膜サーミスタの外表面に多くの結露水が付着する。し
かし、本発明の薄膜サーミスタは、一対の板状金属リー
ド線10、10’を覆って硝子焼結体13が形成される
ので、従来の薄膜サーミスタに比べ一対の板状リード線
10、10’間の絶縁距離を長くできる。このため、食
品加熱時に発生する結露の影響を低減できる。
【0017】
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば下記の効果が得られる。
【0018】(1)従来の一対の内部リード線に代わ
り、一対の導電性部材と一対の導電性固着材を用いてい
るので、溶接作業を全く必要としない。
【0019】(2)一対の導電性部材と導電性固着材
は、塗布工程、密着工程、乾燥工程、焼成工程など生産
性に優れた工程のみで形成されるので、接続に要する時
間は従来の溶接作業に比べ1/2〜1/3に短縮でき
る。
【0020】(3)一対の板状金属リード線を覆って硝
子焼結体が形成されるので、従来の薄膜サーミスタに比
べ一対の板状リード線間の絶縁距離を長くできる。この
ため、食品加熱に発生する結露による絶縁低下を低減で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施例の薄膜サーミス
タの一部破断分解斜視図 (b)は同断面図
【図2】本発明の別の実施例の薄膜サーミスタの断面図
【図3】従来の薄膜サーミスタの断面図
【符号の説明】
1 アルミナ基板 3、3’ 電極膜 8、8’ 貫通口 9、9’ 導電性部材 11、11’ 接着性導電性焼結体 12 補助電極膜 13 硝子焼結体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−208106(JP,A) 特開 昭59−195803(JP,A) 特開 平1−293504(JP,A) 特開 昭64−17401(JP,A)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】薄膜サーミスタ素子と一対の板状金属リー
    ド線とを備え、前記薄膜サーミスタ素子は平板状アルミ
    ナ基板と、前記平板状アルミナ基板に設けられた一対の
    貫通口と、前記平板状アルミナ基板の一方の表面から他
    の表面にわたり電気的に導通して、前記貫通口を貫通し
    て配置された一対の導電性部材と、前記平体状アルミナ
    基板の前記一方の表面に前記貫通口を含んで配置された
    一対の電極膜と、前記一対の電極膜に積層して配置され
    た感温抵抗体膜とを備え、他方、前記一対の板状金属リ
    ード線は前記薄膜サーミスタ素子の前記平板状アルミナ
    基板の他の表面で前記一対の貫通口と対向するように配
    置され、前記一対の導電性部材と前記一対の板状金属リ
    ード線がそれぞれ一対の導電性固着材で接続され、前記
    一対の板状金属リード線を含み前記薄膜サーミスタ素子
    の周囲を硝子焼結体で被覆した薄膜サーミスタ。
  2. 【請求項2】平板状アルミナ基板の他の表面に一対の貫
    通口を含んで一対の導電性部材とそれぞれ接続された一
    対の補助電極膜を有し、前記一対の補助電極膜と一対の
    板状金属リード線とは一対の導電性固着材で接続する構
    成とした請求項1記載の薄膜サーミスタ。
  3. 【請求項3】一対の板状金属リード線が鉄クロム合金で
    構成された請求項1記載の薄膜サーミスタ。
  4. 【請求項4】平板状アルミナ基板の一方の表面に一対の
    貫通口を含んで一対の電極用導電性ペーストを印刷した
    後乾燥・焼成して一対の電極膜を形成する工程と、一対
    の貫通口の内表面上もしくは一対の貫通口の空間部に一
    対の貫通口用導電性ペーストを塗布した後乾燥・焼成し
    て一対の導電性部材を形成する工程と、前記一対の電極
    膜に接触して炭化イ素膜をスパッタ法で形成する工程
    と、前記平板状アルミナ基板の他の表面で前記一対の貫
    通口に形成された前記一対の導電性部材と接触して一対
    の接続用導電性ペーストを塗布する工程と、一対の板状
    金属リード線を前記一対の接続用導電性ペーストに密着
    した後乾燥・焼成して接着性導電性焼結体を形成する工
    程と、前記一対の板状金属リード線を含み前記平板状ア
    ルミナ基板の周囲を硝子ペーストで被覆した後乾燥・焼
    成して硝子焼結体を形成する工程とを主体とする薄膜サ
    ーミスタの製造方法。
  5. 【請求項5】電極用導電性ペーストの焼成温度と貫通口
    用導電性ペーストの焼成温度が同一で、電極用導電性ペ
    ーストを塗布・乾燥し、貫通口用ペーストを塗布・乾燥
    した後、電極用導電性ペーストと貫通口用ペーストを同
    時に焼成して電極膜と導電性部材を同時に形成する請求
    項4記載の薄膜サーミスタの製造方法。
  6. 【請求項6】電極用導電性ペーストの焼成温度が貫通口
    用導電性ペーストの焼成温度よりも高い請求項4記載の
    薄膜サーミスタの製造方法。
  7. 【請求項7】接続用導電性ペーストの焼成温度と硝子ペ
    ーストの焼成温度が同一で、一対の板状金属リード線を
    一対の接続用導電性ペーストに密着した後乾燥し、硝子
    ペーストを被覆・乾燥した後、両者を同時に焼成して導
    電性固着材と硝子焼結体を同時に形成する請求項4記載
    の薄膜サーミスタの製造方法。
  8. 【請求項8】導電性固着材の焼成温度と硝子焼結体の焼
    成温度が700℃以下である請求項7記載の薄膜サーミ
    スタの製造方法。
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