JP3150180B2 - Method for manufacturing a thermistor element - Google Patents

Method for manufacturing a thermistor element

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JP3150180B2 JP35467191A JP35467191A JP3150180B2 JP 3150180 B2 JP3150180 B2 JP 3150180B2 JP 35467191 A JP35467191 A JP 35467191A JP 35467191 A JP35467191 A JP 35467191A JP 3150180 B2 JP3150180 B2 JP 3150180B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス封止型のサーミ
スタ素子の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a glass-sealed thermistor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】サーミスタは、感温抵抗体の電気抵抗の
温度依存性を利用した温度センサや温度補償用素子であ
り、温度測定や温度制御等に汎用されている。特に高温
用としては、例えば自動車排気ガス温度検出センサ、石
油・ガス燃焼制御用センサなどに使用されている。
2. Description of the Related Art A thermistor is a temperature sensor or a temperature compensating element utilizing the temperature dependence of the electric resistance of a temperature-sensitive resistor, and is widely used for temperature measurement and temperature control. Particularly for high temperature applications, they are used, for example, in automobile exhaust gas temperature detection sensors and oil / gas combustion control sensors.

【0003】従来の高温用サーミスタ素子の感温抵抗体
(サーミスタチップ)の材料、すなわちサーミスタ材料
としては、高温で安定な電気抵抗値を示すことから、炭
化ケイ素や炭化ホウ素を導電路とする焼結体が好ましい
ことが知られている。しかし、これらの材料を用いたサ
ーミスタ素子を大気中で高温で使用した場合、特に50
0℃以上では表面酸化が生じる。このため、保護膜を設
けることが必要とされる。
As a material for a conventional temperature-sensitive resistor (thermistor chip) of a high-temperature thermistor element, that is, a thermistor material, which exhibits a stable electric resistance at high temperatures, it is possible to use silicon carbide or boron carbide as a conductive path. It is known that union is preferred. However, when a thermistor element using these materials is used at a high temperature in the atmosphere, it is particularly difficult
Above 0 ° C., surface oxidation occurs. For this reason, it is necessary to provide a protective film.

【0004】保護膜形成には、ガラスによりチップを封
止する方法を用いることが容易かつ確実である。ガラス
によりチップを封止したサーミスタを、通常、ガラス封
止型サーミスタと称する。ガラス封止型サーミスタの一
例を図2に示す。図2に示すサーミスタ素子101は、
サーミスタチップ11と、サーミスタチップ11上に形
成された一対の電極層33,35と、これらの電極層に
それぞれ接続された一対のリード体43,45とを有
し、サーミスタチップ11および電極層33,35と、
リード体43,45の一部とがガラスにより封止されて
いる。リード体43,45は、封止用ガラスの熱膨張率
との関係が適当であることや低コストであることなどか
ら、通常、コバール合金や42アロイ合金等のFe合金
で構成される。
It is easy and reliable to use a method of sealing a chip with glass for forming a protective film. A thermistor in which a chip is sealed with glass is usually called a glass-sealed thermistor. FIG. 2 shows an example of a glass-sealed thermistor. The thermistor element 101 shown in FIG.
The thermistor chip 11 includes a thermistor chip 11, a pair of electrode layers 33 and 35 formed on the thermistor chip 11, and a pair of leads 43 and 45 respectively connected to the electrode layers. , 35,
A part of the lead bodies 43 and 45 is sealed with glass. The lead members 43 and 45 are usually made of a Fe alloy such as a Kovar alloy or a 42 alloy alloy because of appropriate relation with the coefficient of thermal expansion of the sealing glass and low cost.

【0005】高温用サーミスタとして使用される場合、
リード体43,45は高温にさらされるため、表面酸化
が生じる。また、高湿状態での保存においても同様であ
る。このため、Ni等の耐酸化性めっき膜をリード体に
設けることが提案されている。しかし、耐酸化性が良好
である金属は一般に反応性に乏しく、ガラスへの拡散性
が低い。このため、耐酸化性の良好な金属はヌレ性が低
く、ガラスとの密着性が低い。従って、耐酸化性の良好
なめっき膜を表面の全面に形成したリード体をガラスで
封止した場合、リード体と封止ガラスとの密着性が不十
分となる。このようなサーミスタ素子を高温・高湿環境
で使用すると、耐熱めっき膜と封止ガラスとの間隙から
ガラス封止部内に水分や酸素が侵入し、抵抗変化が生じ
易い。
When used as a high temperature thermistor,
Since the leads 43 and 45 are exposed to high temperatures, surface oxidation occurs. The same applies to storage in a high humidity state. Therefore, it has been proposed to provide an oxidation-resistant plating film of Ni or the like on the lead body. However, metals having good oxidation resistance generally have poor reactivity and low diffusivity into glass. For this reason, metals having good oxidation resistance have low wettability and low adhesion to glass. Therefore, when a lead body having a plating film having good oxidation resistance formed on the entire surface is sealed with glass, the adhesion between the lead body and the sealing glass becomes insufficient. When such a thermistor element is used in a high-temperature and high-humidity environment, moisture and oxygen enter the glass sealing portion from the gap between the heat-resistant plating film and the sealing glass, and the resistance easily changes.

【0006】このような事情から、本発明者らは先に、
図2に示されるように、リード体43,45のガラスか
ら露出している部分だけにめっき膜431,451を形
成したサーミスタ素子を提案している(特願平2−61
590号)。しかし、本発明者らのその後の研究によれ
ば、このような構成のサーミスタ素子には下記の問題が
生じることが判明した。上記提案では、リード体にめっ
き膜を形成する前にガラス封止を行なうが、めっき膜の
形成されていないリード体はガラスに対してヌレ性が比
較的良好であるため、図2に示されるように、ガラス5
からリード体43,45が露出する部分では、ガラス5
が薄くリード体を取り囲む構成となる。このように薄い
ガラスは機械的衝撃や熱的衝撃により欠け易く、リード
体にめっき膜を形成した後に封止ガラスに欠けが発生し
た場合、めっき膜の形成されていないリード体が露出し
てしまい、使用時に劣化してしまう。
[0006] Under such circumstances, the present inventors firstly,
As shown in FIG. 2, there is proposed a thermistor element in which plating films 431 and 451 are formed only on portions of the lead bodies 43 and 45 exposed from the glass (Japanese Patent Application No. 2-61).
No. 590). However, according to subsequent studies by the present inventors, it has been found that the following problems occur in the thermistor element having such a configuration. In the above proposal, glass sealing is performed before forming a plating film on the lead body. However, since the lead body without the plating film has a relatively good wetting property with respect to glass, it is shown in FIG. Like glass 5
In the portion where the lead bodies 43 and 45 are exposed from the
Is thin and surrounds the lead body. Such a thin glass is easily chipped due to mechanical shock or thermal shock.If chipping occurs in the sealing glass after forming a plating film on the lead body, the lead body without the plating film is exposed. , Deteriorates during use.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情からなされたものであり、衝撃が加わった場合でも高
温・高湿等の悪条件下での使用においてサーミスタ特性
の劣化が殆どなく、信頼性の高いガラス封止型の高温用
サーミスタ素子の製造方法を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. Even when an impact is applied, there is almost no deterioration of the thermistor characteristics when used under bad conditions such as high temperature and high humidity. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a highly reliable glass-sealed type high temperature thermistor element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(4)の本発明により達成される。 (1) サーミスタチップ、このサーミスタチップ上に
形成された一対の電極層およびこれらの電極層にそれぞ
れ接続された一対のリード体を有し、前記サーミスタチ
ップおよび電極層と、リード体の一部とが、ガラスによ
り封止されているサーミスタ素子の製造方法であって、
前記ガラスから露出している前記リード体と前記ガラス
との境界付近が、セラミックス膜により被覆されてお
り、かつ前記セラミックス膜が前記ガラスの全表面を被
覆しており、前記サーミスタチップ、電極層およびリー
ド体の一部を非酸化性雰囲気中でガラスにより封止した
後、CVD法により前記セラミックス膜を形成すること
を特徴とするサーミスタ素子の製造方法。 (2) 前記セラミックス膜が、AlおよびSiから選
択される少なくとも1種の元素と、OおよびNから選択
される少なくとも1種の元素とを含む上記(1)に記載
のサーミスタ素子の製造方法。 (3) 前記セラミックス膜の厚さが3〜20μm であ
る上記(1)または(2)に記載のサーミスタ素子の製
造方法。 (4) 前記リード体が、コバール合金または42アロ
イ合金である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載
のサーミスタ素子の製造方法。
This and other objects are achieved by the present invention which is defined below as (1) to (4). (1) a thermistor chip, a pair of electrode layers formed on the thermistor chip, and a pair of leads connected respectively to the electrode layers; the thermistor chip and the electrode layer; Is a method of manufacturing a thermistor element sealed with glass,
The vicinity of the boundary between the lead body and the glass exposed from the glass is covered with a ceramic film, and the ceramic film covers the entire surface of the glass, the thermistor chip, the electrode layer and A method for manufacturing a thermistor element, wherein a part of a lead body is sealed with glass in a non-oxidizing atmosphere, and then the ceramic film is formed by a CVD method. (2) The method for manufacturing a thermistor element according to (1), wherein the ceramic film includes at least one element selected from Al and Si and at least one element selected from O and N. (3) The method for manufacturing a thermistor element according to the above (1) or (2), wherein the thickness of the ceramic film is 3 to 20 μm. (4) The method for manufacturing a thermistor element according to any one of (1) to (3), wherein the lead body is a Kovar alloy or a 42 alloy.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【作用】図1に、本発明のガラス封止型のサーミスタ素
子1の好適実施例を示す。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of a glass-sealed thermistor element 1 according to the present invention.

【0015】本発明では、ガラス5のリード体43,4
5との境界付近とが、セラミックス膜6により被覆され
ている。このため、リード体43,45との境界付近の
封止ガラス5の欠けが防止される。
In the present invention, the lead members 43, 4 of the glass 5 are used.
The vicinity of the boundary with 5 is covered with a ceramic film 6. Therefore, chipping of the sealing glass 5 near the boundary between the lead bodies 43 and 45 is prevented.

【0016】また、ガラスとのヌレ性が低いめっき膜を
介さないため、リード体43,45とガラス5との密着
性が高くなり、高温・高湿条件下で使用した場合でも、
ガラス封止部内に水分や酸素等の侵入が殆どなく、サー
ミスタ特性が劣化しない。
Further, since there is no intervening plating film having low wettability with the glass, the adhesion between the lead members 43 and 45 and the glass 5 is high, and even when used under high temperature and high humidity conditions,
There is almost no intrusion of moisture or oxygen into the glass sealing portion, and the thermistor characteristics do not deteriorate.

【0017】[0017]

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。図1に示される本発明のガラス封止型サー
ミスタ素子1は、サーミスタチップ11、このサーミス
タチップ11上に形成された一対の電極層33,35お
よびこれらの電極層にそれぞれ接続された一対のリード
体43,45を有し、サーミスタチップ11および電極
層33,35と、リード体43,45の一部とは、ガラ
ス5により封止される。そして、ガラス5から露出して
いるリード体43,45とガラス5との境界付近は、セ
ラミックス膜6により被覆されている。
[Specific Configuration] Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described in detail. The glass-sealed thermistor element 1 of the present invention shown in FIG. 1 includes a thermistor chip 11, a pair of electrode layers 33 and 35 formed on the thermistor chip 11, and a pair of leads respectively connected to these electrode layers. The thermistor chip 11 and the electrode layers 33 and 35 and a part of the lead bodies 43 and 45 are sealed with the glass 5. The vicinity of the boundary between the glass 5 and the lead members 43 and 45 exposed from the glass 5 is covered with the ceramic film 6.

【0018】[サーミスタチップ11]サーミスタチッ
プ11の材質に特に制限はなく、ガラス封止が可能であ
ればどのような材質を用いてもよい。例えば、特開昭6
4−64202号公報に記載されているサーミスタ材
料、すなわち、炭化ケイ素および/または炭化ホウ素
と、AlやSi等の酸化物を含有するマトリックス物質
とを含有するサーミスタ材料を好ましく用いることがで
きる。また、炭化ケイ素や炭化ホウ素を主成分とするそ
の他各種サーミスタ材料を用いてもよい。なお、炭化ケ
イ素が含有される場合、炭化ケイ素の含有量はマトリッ
クス物質の含有量に対し体積比で1.24以下とするこ
とが好ましい。これは、ガラス封止工程における発泡を
抑え、素子化を容易にするためである。
[Thermistor Chip 11] The material of the thermistor chip 11 is not particularly limited, and any material may be used as long as glass sealing is possible. For example, JP
The thermistor material described in JP-A-4-64202, that is, a thermistor material containing silicon carbide and / or boron carbide and a matrix material containing an oxide such as Al or Si can be preferably used. Further, various other thermistor materials containing silicon carbide or boron carbide as a main component may be used. When silicon carbide is contained, the content of silicon carbide is preferably set to 1.24 or less by volume relative to the content of the matrix substance. This is for suppressing foaming in the glass sealing step and facilitating the device formation.

【0019】また、Mn−Ni系複合酸化物、スピネル
系酸化物、Al23 系酸化物等の各種複合酸化物焼結
体を用いることもできる。
Further, various composite oxide sintered bodies such as a Mn-Ni-based composite oxide, a spinel-based oxide, and an Al 2 O 3 -based oxide can also be used.

【0020】サーミスタチップの製造には、通常の焼結
法を用いればよい。例えば、各種原料粉末を湿式混合し
た後、混合物を室温で加圧成形し、酸素雰囲気中あるい
は非酸化性雰囲気中で常圧焼結法、ホットプレス(H
P)焼結法、熱間静水圧(HIP)法などにより成形体
を焼結した後、放冷し、所定寸法に切断してサーミスタ
チップを得る。
For the production of the thermistor chip, an ordinary sintering method may be used. For example, after wet mixing various raw material powders, the mixture is press-molded at room temperature, and is subjected to a normal pressure sintering method and a hot press (H) in an oxygen atmosphere or a non-oxidizing atmosphere.
P) After sintering the molded body by a sintering method, a hot isostatic pressure (HIP) method or the like, the molded body is allowed to cool and cut into a predetermined size to obtain a thermistor chip.

【0021】なお、サーミスタチップの寸法に特に制限
はないが、通常、縦0.5〜1.0mm、横0.5〜1.
0mm、厚さ0.5〜1.0mm程度である。
The size of the thermistor chip is not particularly limited, but is usually 0.5 to 1.0 mm long and 0.5 to 1.0 mm wide.
0 mm and a thickness of about 0.5 to 1.0 mm.

【0022】[電極層33,35]電極層33,35
は、サーミスタ素子に用いられる導電性材料からなる電
極あるいは導電性材料を含有する電極であればどのよう
なものであってもよく、特に制限はない。導電性材料と
しては、公知の導電性物質を用いればよく、Au、A
g、Pt、Pd、W、Cu、Ni、Mo、Al、Fe、
Ti、Mn、Nb、Taなど、あるいはPt−Au、P
d−Au、Pt−Pd−Au、Pd−Ag、Pt−Pd
−Ag、Fe−Ni−Co、Fe−Ni、Mo−Mn等
の合金などのいずれもが使用可能である。
[Electrode layers 33 and 35] Electrode layers 33 and 35
Is not particularly limited as long as it is an electrode made of a conductive material or an electrode containing a conductive material used for a thermistor element. As the conductive material, a known conductive material may be used, and Au, A
g, Pt, Pd, W, Cu, Ni, Mo, Al, Fe,
Ti, Mn, Nb, Ta, etc., or Pt-Au, P
d-Au, Pt-Pd-Au, Pd-Ag, Pt-Pd
Any of alloys such as -Ag, Fe-Ni-Co, Fe-Ni, and Mo-Mn can be used.

【0023】電極層の形成方法にも特に制限はなく、例
えば、ガスフレーム、電気アーク、プラズマ等の各種溶
射、あるいは、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパ
ッタリング、イオンプレーティングなどの各種気相成長
法や液相成長法等、さらには、導電性ペーストを焼成す
るいわゆる厚膜法により電極層を形成してもよい。な
お、電極層は、リード体との密着性向上などのために、
2層以上の多層構成としてもよい。
There is no particular limitation on the method of forming the electrode layer. For example, various types of thermal spraying such as gas frame, electric arc, and plasma, or various types of vapor phase such as electrolytic plating, electroless plating, vapor deposition, sputtering, and ion plating. The electrode layer may be formed by a so-called thick film method in which a conductive paste is baked, such as a growth method or a liquid phase growth method. The electrode layer is used to improve the adhesion to the lead body, etc.
It may have a multilayer structure of two or more layers.

【0024】電極層の厚さは、形成方法によっても異な
るが、通常0.05〜200μm 程度である。
The thickness of the electrode layer varies depending on the forming method, but is usually about 0.05 to 200 μm.

【0025】[リード体43,45]リード体43,4
5として用いるリード線は、従来公知のものはいずれも
使用可能であるが、熱膨張率、コスト等の点で、29wt
%Ni−17wt%Co−残Feの組成を有するコバール
合金および41〜43wt%Ni−残Feの組成を有する
42アロイ合金を用いることが好ましい。コバール合金
は熱膨張特性が硬質ガラスのそれとよく一致しており、
硬質ガラス、セラミックのハーメチックシール材として
用いられる合金である。また、42アロイ合金は硬質ま
たは軟質ガラス封着材料としてトランジスタ、ダイオー
ドのリード線、ICのリードフレーム、リードスイッチ
用のリードなど、種々のハーメチックシールとして使用
されている。
[Lead bodies 43 and 45] Lead bodies 43 and 4
Although any conventionally known lead wire can be used as the lead wire 5, 29 wt.
It is preferable to use a Kovar alloy having a composition of% Ni-17 wt% Co-remaining Fe and a 42 alloy alloy having a composition of 41 to 43 wt% Ni-remaining Fe. Kovar alloy has a good thermal expansion characteristic that matches that of hard glass,
This is an alloy used as a hermetic sealing material for hard glass and ceramic. The 42 alloy alloy is used as a hermetic seal such as a transistor, a diode lead, an IC lead frame, and a lead switch lead as a hard or soft glass sealing material.

【0026】リード体43,45をそれぞれ電極層3
3,35に接続する方法に特に制限はなく、金ペースト
等の導電性ペーストを用いる方法、スポット溶接による
方法、超音波ボンダーによる方法等から適当なものを選
択すればよい。
The lead members 43 and 45 are connected to the electrode layers 3 respectively.
There is no particular limitation on the method of connection to 3, 35, and an appropriate method may be selected from a method using a conductive paste such as a gold paste, a method using spot welding, a method using an ultrasonic bonder, and the like.

【0027】[セラミックス膜6] セラミックス膜6は、リード体43,45の酸化防止お
よび耐熱性向上に加え、封止用のガラス5の破損防止の
ために設けられる。本発明では、少なくともガラス5か
ら露出しているリード体43,45とガラス5との境界
付近がセラミックス膜6により被覆されており、後述す
るようなCVD法によりセラミックス膜を形成した場
合、図示例のように封止用のガラス5の全表面をセラミ
ックス膜6が覆う構成となる。なお、リード体43,4
5は、外部の回路と接触する領域を除き、耐酸化および
耐熱が必要な領域の全てがセラミックス膜6により被覆
されていることが好ましい。
[Ceramic Film 6] The ceramic film 6 is provided for preventing the lead bodies 43 and 45 from being oxidized and improving heat resistance, and also for preventing breakage of the sealing glass 5. In the present invention, at least the vicinity of the boundary between the lead members 43 and 45 exposed from the glass 5 and the glass 5 is covered with the ceramic film 6. The ceramic film 6 covers the entire surface of the sealing glass 5 as described above. Note that the lead members 43, 4
In 5, it is preferable that the entire region requiring oxidation resistance and heat resistance is covered with the ceramic film 6 except for the region in contact with an external circuit.

【0028】セラミックス膜6は、酸化防止、耐熱性向
上およびガラス5の破損防止作用を有し、かつ絶縁性の
ものであれば、どのような材質で構成されてもよく、ガ
ラスやリード体への付着強度や熱膨張率のマッチングを
考慮して適当な材質を選択すればよく、例えば、Alお
よびSiから選択される少なくとも1種の元素と、Oお
よびNから選択される少なくとも1種の元素とを含むセ
ラミックスが好ましい。このようなセラミックスとして
は、具体的には、Al23 、SiO2 、Si34
たはAlNからなるセラミックスか、あるいはこれらの
少なくとも1種を含むセラミックスが好ましい。これら
のうちでは、硬度および耐食性が高いことから特にAl
23 が好ましい。
The ceramic film 6 may be made of any material as long as it has an action of preventing oxidation, improving heat resistance and preventing breakage of the glass 5 and has an insulating property. An appropriate material may be selected in consideration of matching of the adhesive strength and the coefficient of thermal expansion of, for example, at least one element selected from Al and Si and at least one element selected from O and N Are preferred. Specifically, such ceramics are preferably ceramics made of Al 2 O 3 , SiO 2 , Si 3 N 4 or AlN, or ceramics containing at least one of these. Of these, Al and Al are particularly preferred due to their high hardness and corrosion resistance.
2 O 3 is preferred.

【0029】セラミックス膜は、膜形成速度が高いこ
と、ステップカバレージが良好であること、緻密な膜を
形成できることなどから、CVD法により形成する。用
いるCVD法は特に限定されず、熱CVD法やプラズマ
CVD法などの各種CVD法から適宜選択すればよい
が、膜形成速度が高いことから熱CVD法が特に好まし
い。各種CVD法の条件、例えば原料ガス、被着物の温
度等は特に限定されず、常法に基づいて適宜決定すれば
よい。例えば原料ガスとしては、各種のハロゲン化物や
有機金属化合物、アンモニア等を用いればよい。
The ceramic film is formed by a CVD method because of its high film formation rate, good step coverage, and the ability to form a dense film. The CVD method to be used is not particularly limited, and may be appropriately selected from various CVD methods such as a thermal CVD method and a plasma CVD method. However, the thermal CVD method is particularly preferable because the film formation rate is high. The conditions of the various CVD methods, such as the source gas and the temperature of the adherend, are not particularly limited, and may be appropriately determined based on an ordinary method. For example, as the source gas, various halides, organometallic compounds, ammonia, and the like may be used.

【0030】セラミックス膜の厚さは、酸化防止、耐熱
性向上、ガラスの破損防止等の効果が十分に得られるよ
うに、形成方法や用いる材質などに応じて適宜決定すれ
ばよい。例えばCVD法により形成する場合には、セラ
ミックス膜の厚さを3〜20μm とすることが好まし
い。厚さを3μm 未満とすると緻密で欠陥のない膜を形
成することが困難となる。また、20μm を超える厚さ
としても上記効果は顕著には向上せず、膜形成時間が長
くなるため生産性が低下する。
The thickness of the ceramic film may be appropriately determined according to the forming method, the material used, and the like so that the effects of preventing oxidation, improving heat resistance, and preventing breakage of glass are sufficiently obtained. For example, when formed by the CVD method, the thickness of the ceramic film is preferably set to 3 to 20 μm. When the thickness is less than 3 μm, it is difficult to form a dense and defect-free film. Further, even if the thickness exceeds 20 μm, the above effect is not remarkably improved, and the productivity is reduced because the film formation time is prolonged.

【0031】なお、形成条件を制御して、ガラス5を圧
縮するような残留応力が発生するようにセラミックス膜
を形成することが好ましい。このような応力により、セ
ラミックス膜の剥離が防がれる。
It is preferable to form the ceramic film by controlling the forming conditions so as to generate a residual stress that compresses the glass 5. Such stress prevents peeling of the ceramic film.

【0032】[封止用ガラス5]ガラス5には、ガラス
転移温度が600℃以上、特に600〜700℃程度、
また、作業温度が1000℃以下、特に800〜100
0℃のガラスを用いることが好ましい。ガラス5の組成
は、ガラス転移温度および作業温度が上記の範囲内のも
のであれば特に制限はないが、アルカリ土類金属を含有
するホウケイ酸ガラスを用いることが好ましい。なお、
高温での絶縁抵抗値の低下の原因となるため、ガラス5
に含有されるNa、K等のアルカリ成分は、1wt%以下
であることが好ましい。
[Sealing Glass 5] The glass 5 has a glass transition temperature of 600 ° C. or higher, especially about 600 to 700 ° C.
Further, the working temperature is 1000 ° C. or less, especially 800 to 100
It is preferable to use a glass at 0 ° C. The composition of the glass 5 is not particularly limited as long as the glass transition temperature and the working temperature are within the above ranges, but it is preferable to use a borosilicate glass containing an alkaline earth metal. In addition,
Glass 5 may cause a decrease in insulation resistance at high temperatures.
Is preferably 1 wt% or less.

【0033】[サーミスタ素子製造方法]サーミスタ素
子1の製造方法の一例を以下に簡単に説明する。まず、
直径3インチ程度、厚さ0.5mm程度の前記の焼結体の
ウエハを作製する。このウエハの両面に、電極層を形成
する。
[Method of Manufacturing Thermistor Element] An example of a method of manufacturing the thermistor element 1 will be briefly described below. First,
A wafer of the sintered body having a diameter of about 3 inches and a thickness of about 0.5 mm is prepared. Electrode layers are formed on both surfaces of the wafer.

【0034】電極層が形成されたウエハを、ダイシング
ソー等により一辺0.75mm程度の正方形に切断し、チ
ップ化する。
The wafer on which the electrode layer has been formed is cut into a square having a side of about 0.75 mm using a dicing saw or the like to form chips.

【0035】このようにして得られたチップに、直径
0.2〜0.5mm、長さ20〜100mm程度のリード体
を、前記の方法を用いて接続する。このようなチップ
を、直径1.5〜2.5mm程度、長さ5mm程度のガラス
管に挿入し、ガラス封止を行なう。本発明では、ガラス
封止を非酸化性雰囲気中で行なう。非酸化性雰囲気とし
ては、N2 、Ar、He等の不活性ガス、H、CO、各
種炭化水素など、あるいはこれらの混合雰囲気、さらに
は真空等の種々のものであってよい。なお、ガラス封止
の際の非酸化雰囲気中には、0.5%以下のO2 が含ま
れていてもよい。
A lead having a diameter of about 0.2 to 0.5 mm and a length of about 20 to 100 mm is connected to the thus obtained chip by the above-described method. Such a chip is inserted into a glass tube having a diameter of about 1.5 to 2.5 mm and a length of about 5 mm to perform glass sealing. In the present invention, glass sealing is performed in a non-oxidizing atmosphere. The non-oxidizing atmosphere may be an inert gas such as N 2 , Ar, He, H, CO, or various hydrocarbons, or a mixed atmosphere thereof, or may be a vacuum or other various atmosphere. The non-oxidizing atmosphere at the time of glass sealing may contain 0.5% or less of O 2 .

【0036】ガラス封止後、上記したCVD法によりセ
ラミックス膜6を形成する。
After glass sealing, a ceramic film 6 is formed by the above-described CVD method.

【0037】なお、セラミックス膜形成前あるいは形成
後に、必要に応じ500〜750℃にて10〜100時
間程度エージングを行なうことが好ましい。エージング
時の雰囲気に特に制限はないが、非酸化性雰囲気中で行
なうことが好ましい。
Before or after the formation of the ceramic film, aging is preferably performed at 500 to 750 ° C. for about 10 to 100 hours as necessary. The atmosphere during aging is not particularly limited, but is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere.

【0038】[0038]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。下記原料粉末を、アセトンを
用いてボールミルにて20時間湿式混合した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail by showing specific examples of the present invention. The following raw material powders were wet-mixed with acetone using a ball mill for 20 hours.

【0039】(原料粉末) Al23 :86重量部 B4 C :14重量部 TiO2 : 0.2重量部 得られたスラリーを乾燥造粒し、内径77mmの黒鉛型に
充填した。
(Raw material powder) Al 2 O 3 : 86 parts by weight B 4 C: 14 parts by weight TiO 2 : 0.2 part by weight The obtained slurry was dried and granulated, and filled in a graphite mold having an inner diameter of 77 mm.

【0040】これを、Ar雰囲気中でホットプレス焼結
し、冷却後、50×50×0.5mmに加工し、両面に電
極を形成した後、外周スライングマシンにて加工し、
0.75×0.75×0.5mmにチップ化した。
This was subjected to hot press sintering in an Ar atmosphere, cooled, processed to 50 × 50 × 0.5 mm, electrodes were formed on both sides, and then processed by an outer peripheral slashing machine.
It was made into a chip of 0.75 × 0.75 × 0.5 mm.

【0041】次いで、電極層に、直径0.25mm、長さ
65mmのリード体を、スポット溶接法を用いて接続し
た。
Next, a lead body having a diameter of 0.25 mm and a length of 65 mm was connected to the electrode layer by using a spot welding method.

【0042】さらに、電極およびリード体を有するサー
ミスタチップを、直径2.5mm、長さ4mmのホウケイ酸
ガラスに挿入し、Arガス雰囲気中にて850℃でガラ
ス封止した。
Further, a thermistor chip having an electrode and a lead body was inserted into borosilicate glass having a diameter of 2.5 mm and a length of 4 mm, and glass-sealed at 850 ° C. in an Ar gas atmosphere.

【0043】ガラス封止後、ガラスの全表面およびリー
ド体表面に熱CVD法によりセラミックス膜を形成し、
図1に示されるようなサーミスタ素子サンプルを各42
0個作製した。各サンプルのリード体の材質、セラミッ
クス膜の組成、その厚さを下記表1に示す。なお、セラ
ミックス膜形成時の素子温度は、900℃とした。
After glass sealing, a ceramic film is formed on the entire surface of the glass and the surface of the lead body by a thermal CVD method.
Each of the thermistor element samples as shown in FIG.
0 were produced. The material of the lead body, the composition of the ceramic film, and the thickness of each sample are shown in Table 1 below. The element temperature during the formation of the ceramic film was 900 ° C.

【0044】また、比較のために、ガラス封止後にリー
ド体表面にめっき膜を形成したサンプル(No. 6)およ
びガラス封止前にリード体の全表面にめっき膜を形成し
た比較サンプル(No. 7)を作製した。これらの比較サ
ンプルにはセラミックス膜を形成しなかった。
For comparison, a sample in which a plating film was formed on the surface of a lead body after glass sealing (No. 6) and a comparative sample in which a plating film was formed on the entire surface of the lead body before glass sealing (No. 6) .7) was prepared. No ceramic film was formed on these comparative samples.

【0045】これらの各サンプルについて、下記の測定
を行なった。結果を表1に示す。
The following measurements were performed for each of these samples. Table 1 shows the results.

【0046】(抵抗値変化)サーミスタ素子製造後の初
期と、600℃にて2000時間保存後に抵抗値を測定
し、抵抗値の変化をΔR、初期の抵抗値をR0 として、 (ΔR/R0 )×100 [%] により算出した。
(Change in Resistance Value) The resistance value was measured at the initial stage after the thermistor element was manufactured and after storage at 600 ° C. for 2,000 hours, and the change in the resistance value was ΔR, and the initial resistance value was R 0. 0 ) × 100 [%]

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】表1に示される結果から、本発明の効果が
明らかである。すなわち、セラミックス膜を形成した本
発明のサンプルでは、高温高湿条件での保存後も抵抗率
変化が小さい。一方、ガラス封止部内を含むリード体全
表面にめっき膜を形成した比較サンプルでは、高温高湿
条件での保存後の高抵抗化が著しい。
From the results shown in Table 1, the effect of the present invention is clear. That is, in the sample of the present invention on which the ceramic film is formed, the change in resistivity is small even after storage under high temperature and high humidity conditions. On the other hand, in the comparative sample in which the plating film is formed on the entire surface of the lead body including the inside of the glass sealing portion, the resistance after storage under the high temperature and high humidity condition is remarkably increased.

【0049】また、上記各サンプルをサイクル試験(室
温と600℃)したところ、本発明のサンプルではセラ
ミックス膜およびガラスが割れず、リード体の酸化も認
められなかった。
When the above samples were subjected to a cycle test (room temperature and 600 ° C.), the samples of the present invention did not crack the ceramic film and glass, and no oxidation of the lead was observed.

【0050】なお、本発明によるこのような効果は、サ
ーミスタチップの組成を変更した場合でも実現し、特に
特開昭64−64202号公報に記載されているすべて
の組成について同様に実現した。
The above-described effect according to the present invention was realized even when the composition of the thermistor chip was changed. In particular, all the compositions described in JP-A-64-64202 were similarly realized.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、梱包、輸送、実装など
の際に衝撃が加わった場合でも封止ガラスが破損しない
ので、高温・高湿等の悪条件下で使用した場合における
サーミスタ特性の劣化が殆どなく、極めて信頼性の高い
ガラス封止型の高温用サーミスタ素子が実現する。
According to the present invention, the sealing glass is not damaged even when an impact is applied during packing, transportation, mounting, etc., and thus the thermistor characteristics when used under bad conditions such as high temperature and high humidity. And a highly reliable glass-sealed thermistor element for high temperature is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のサーミスタ素子の好適実施例を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of a thermistor element of the present invention.

【図2】従来のサーミスタ素子の1例を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing one example of a conventional thermistor element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101 サーミスタ素子 11 サーミスタチップ 33、35 電極層 43、45 リード体 431、451 めっき膜 5 ガラス 6 セラミックス膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 Thermistor element 11 Thermistor chip 33, 35 Electrode layer 43, 45 Lead body 431, 451 Plating film 5 Glass 6 Ceramic film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小木曽 龍一 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 坂野 茂 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 三木 信之 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 野原 啓継 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 谷口 雅朗 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−187630(JP,A) 特開 平3−263302(JP,A) 特開 平2−155202(JP,A) 特開 昭63−187602(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01K 7/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Ryuichi Ogiso, Inventor TDK Corporation, 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo (72) Inventor Shigeru Sakano 1-13-1 Nihonbashi, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside (72) Inventor: Nobuyuki Miki 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDK Corporation (72) Inventor: Hirotsugu Nohara 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation (72) Inventor Masaro Taniguchi 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation (56) References JP-A-57-187630 (JP, A) JP-A-3-263302 (JP, A) JP-A-2-155202 (JP, A) JP-A-63-187602 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01K 7 /twenty two

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 サーミスタチップ、このサーミスタチッ
プ上に形成された一対の電極層およびこれらの電極層に
それぞれ接続された一対のリード体を有し、前記サーミ
スタチップおよび電極層と、リード体の一部とが、ガラ
スにより封止されているサーミスタ素子の製造方法であ
って、 前記ガラスから露出している前記リード体と前記ガラス
との境界付近が、セラミックス膜により被覆されてお
り、かつ前記セラミックス膜が前記ガラスの全表面を被
覆しており、 前記サーミスタチップ、電極層およびリード体の一部を
非酸化性雰囲気中でガラスにより封止した後、CVD法
により前記セラミックス膜を形成することを特徴とする
サーミスタ素子の製造方法。
An electronic device comprising: a thermistor chip; a pair of electrode layers formed on the thermistor chip; and a pair of leads connected respectively to the electrode layers. A method for manufacturing a thermistor element in which a portion is sealed with glass, wherein the vicinity of a boundary between the lead body and the glass exposed from the glass is covered with a ceramic film, and the ceramic A film covers the entire surface of the glass, and after sealing a part of the thermistor chip, the electrode layer and the lead body with glass in a non-oxidizing atmosphere, forming the ceramic film by a CVD method. A method for manufacturing a thermistor element.
【請求項2】 前記セラミックス膜が、AlおよびSi
から選択される少なくとも1種の元素と、OおよびNか
ら選択される少なくとも1種の元素とを含む請求項1に
記載のサーミスタ素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the ceramic film is made of Al and Si.
The method for producing a thermistor element according to claim 1, comprising at least one element selected from the group consisting of O and N and at least one element selected from the group consisting of O and N.
【請求項3】 前記セラミックス膜の厚さが3〜20μ
m である請求項1または2に記載のサーミスタ素子の製
造方法。
3. The thickness of the ceramic film is 3 to 20 μm.
3. The method for manufacturing a thermistor element according to claim 1, wherein m is m.
【請求項4】 前記リード体が、コバール合金または4
2アロイ合金である請求項1ないし3のいずれかに記載
のサーミスタ素子の製造方法。
4. The lead body is made of a Kovar alloy or 4
4. The method for manufacturing a thermistor element according to claim 1, wherein the thermistor element is a two-alloy alloy.
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