JP3701184B2 - Thermal flow measuring device and resistor element used therefor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱式流量測定装置及びこれに用いる抵抗体素子に関する。抵抗体素子は、電気抵抗値が温度依存性有する抵抗体素子(感温抵抗体)に係り、例えば、内燃機関等における空気流量あるいは流速を検知する熱式流量測定装置に好適な抵抗体素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の抵抗体素子としては、筒状や板状の基体に金属薄膜の抵抗を形成したり、金属細線の抵抗を巻き回すものが知られている。
【0003】
例えば、特開平1−45009号公報に記載の抵抗素子では、外径がφ0.5mm程度のセラミックパイプ(アルミナ等)の両端部に、外径がφ0.15〜φ0.2mm程度の白金あるいは白金を含む合金から成るリードが挿入され、それが、ガラス接着剤を用いて接着固定された後に、該セラミックパイプ外表面に、所定の抵抗値を有するようにφ20μm程度の白金線をスパイラル状に巻線している。更に抵抗体形成部分をガラスによる保護膜を形成している。
【0004】
特開平5−52626号公報に記載の抵抗素子では、外径がφ0.5mm程度のセラミックパイプの外表面に、所定の抵抗値を有するように白金薄膜がパターン形成されている。セラミックパイプの両端部には、φ0.2mm程度のリード(鉄とニッケルの合金線の外表面に白金をクラッドしたもの)が挿入され、それが、接着剤としての白金ペーストを用いて接着固定されている。また、セラミックパイプの両端部において、前記白金薄膜とリードとが電気的に接続されている。
【0005】
上記したようにこの種の感温抵抗体は、種々のものが提案されているが、このうち、セラミックパイプの両端に挿入されるリードを、ガラス接着剤で接着固定する場合には、その接着に必要な800℃以上の温度によりリードが焼成される。リードに白金、あるいは白金を含む合金を使用した場合には、上記焼成によりリード表面に結晶粒界が生成される。この結晶粒界は、リードの機械的強度(引っ張り強度)を低下させる要素となり、焼成後のリードは、焼きなまし状態の生材に比較して引張り強度が低下する。
【0006】
このような機械的強度の低減策となる公知例には、例えば、特開平6−231903号公報に記載のように、リードの軸方向と垂直方向における結晶粒の粒径の平均値を10μ以下にする技術が提案されている。この公知例は、鉄−ニッケイル合金のリード母材(芯線)に白金クラッドを被覆し、この線材に例えば650℃程度のアニール温度を与えて1時間程度の熱処理を施すなどで上記結晶粒の粒径を10μ以下にしている。
【0007】
鉄とニッケルの合金等の芯線に白金をクラッドした場合には、リードの機械的強度は、ほとんど鉄とニッケルの母材に依存するため高く維持できるが、リードを切断したり他部材に溶接する場合に、切断部付近や溶接部付近において、白金クラッドが飛散する度合いが高くなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目的は、熱式流量測定装置用に用いられる抵抗体素子について、耐食性の優れた白金リード、あるいは白金を含む合金リードの機械的強度を向上させ、抵抗体素子ひいては熱式流量測定装置の信頼性を向上させることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る抵抗体素子は、基本的には、次のような特徴を有している。
【0010】
セラミック基体の表面に温度依存性を有する抵抗が設けられ、前記セラミック基体の両端にリード付きキャップが被着され、前記リードは、貴金属或いは貴金属を含む合金よりなり、前記リード付きキャップは、リード表面に結晶粒界を生成させない熱履歴により前記セラミック基体に被着されている。
【0011】
さらに、上記発明の応用装置として、内燃機関の吸気通路に空気流量測定用の発熱抵抗体と温度補償抵抗体とを配置してなる熱式空気流量測定装置において、前記発熱抵抗体は、結晶粒界が生成されているリードを有する感温抵抗体よりなり、前記温度補償抵抗体は、結晶粒界が生成されていないリードを有する感温抵抗体よりなる流量測定装置を提案する。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0013】
図1(a)における抵抗体素子1は熱式流量測定装置に用いられ、セラミック基体2は、外径がφ0.5〜φ2mm程度、長さが2〜4mm程度の中実のアルミナボビンである。
【0014】
セラミック基体2の外表面に感温抵抗となる白金薄膜3(厚さ:0.5μm〜1μm程度)がスッパタリングにより形成されている。この白金薄膜3には、レーザトリミングによってスパイラル状の切り溝4が入れられて、抵抗値が400Ω程度になる薄膜抵抗体が形成される。
【0015】
薄膜抵抗体を形成後のセラミック基体2の両端には、白金あるいは白金を含む合金より成るリード5がキャップ6を介して配設されている。
【0016】
リード5は、外径がφ0.15〜φ0.2mm程度であり、ステンレス板を絞り成形したキャップ6の外端部にスポット溶接により接合されている。
【0017】
キャップ6は、抵抗体3を形成したセラミック基体2の両端に嵌合あるいは圧入により被着されている。更に、抵抗体素子1の全周に保護膜7が被覆される。保護膜7は、例えば、耐熱性に優れたポリイミドなどの部材である。
【0018】
ここで、リード5は白金、あるいは白金を含む合金となっているが、白金90wt%にイリジウム10wt%を加えたリード5(以下PtIr10%と記す)が一般的に使用される場合が多い。 他に白金をベースにイリジウム、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウムと言った白金族元素を5〜30wt%添加した貴金属合金や、白金以外の白金族元素同士の貴金属合金、あるいは白金ベースにタングステン、ニッケル、チタン、鉄等の遷移金属群を5〜30wt%添加した合金等がリードの材料として考えられる。このリード5は、次に述べる理由により、結晶粒界が生じないようにしてある。
【0019】
熱式流量測定装置に用いる抵抗体素子1のリード5は、耐食性を高めるために白金あるいは白金を含む合金より形成している例が多いが、既述したように製造過程における熱履歴により結晶粒界が生成され、また、それを防げない構造になっていた。結晶粒界は、機械的強度が低下するための、信頼性の向上のためにもその改善が望まれる。
【0020】
通常、リード5は抵抗体素子1の熱応答を向上させるために、できるだけ細くすることが理想であるが、現実的には機械的強度とのバランスを考慮してφ0.15〜φ0.2mm程度の外径で使用されている例が多い。
【0021】
しかしながら、PtIr10%リードの場合、既述した従来方式のようにセラミック基体2の両端にリードを挿入してガラス接着剤(シリカ系ガラス、結晶化ガラス等)により固定すると、その接着工程に要する800℃以上の温度によってリードが焼成され、リード5の表面には図2に示すように結晶粒界8が発生してしまう。結晶粒界8は、リードの機械的強度を低下させるが、そのメカニズムは、粒界すべりによるが、さらには、結晶粒界間に溝が生じているため、部分的にリード断面積が減少することも低下要因となる。
【0022】
表1に示すデータは、PtIr10%リードにおいて焼きなまし状態における生材と、1000℃の加熱工程(焼成条件)を経たリードの引張り強度の測定結果である。
【0023】
【表1】
表1に示すように生材の状態に比較して、1000℃の加熱工程を経たPtIr10%リードの強度は、その引っ張り強度が約55%低下することが判明している。
【0024】
本発明では、この種の抵抗素子1において、例えば上記したPtIr10%のように優れた耐食性を生かしつつ、機械的強度を損なわないリードを次のようにして提案する。
【0025】
基本的な考えは、リード5に再結晶温度以上の熱履歴が加わらないようにすることである。例えば、PtIr10%リードでは、再結晶温度は450℃以上であるので、熱履歴はそれ以下にする必要がある。すなわち、リードは、ほぼ生材の状態の機械的性能を維持したままの熱履歴により、抵抗体素子1のリード5とするものである。
【0026】
例えば、PtIr10%リード表面には、再結晶温度(450℃)以下の加熱工程を経たならば、結晶粒界8を確認することはできない〔図1(b)に示すSEM写真の如く〕。
【0027】
本実施例では、リード5に結晶粒界を生じさせないために、構造的にはガラス接着剤による接着を止め、金属薄膜抵抗体3の形成後に、リード5をキャップ6を介してセラミック基体2の両端に取り付けるようにした。リード5はセラミック基体2に取り付ける前に予めキャップ6にスポット溶接により取付けられており、このリード付きキャップ6は、リード表面に結晶粒界を生成させない熱履歴によりセラミック基体2に圧入により被着されている。
【0028】
すなわち、セラミック基体2に白金薄膜抵抗体3を形成した後に、リード付きキャップ6をセラミック基体2の両端に圧入した。リード付きキャップ6の被着を白金薄膜抵抗体3の形成後にしたのは、白金薄膜抵抗体3の焼成工程(約650〜800℃)の熱履歴をリード5に与えないためである。ちなみに、白金薄膜抵抗体3は、セラミック基体2の全外周にスパッタリングにより形成される。
【0029】
なお、キャップを介してリードを取り付ける抵抗体素子は、熱式流量測定装置以外の一般の回路抵抗に使用されているが、本実施例は、これとは次の点が異なる。すなわち、熱式流量測定装置対応となるように、リード5を白金或いは白金を含む合金とすること、リード5に結晶粒界を焼成させない熱履歴を与える手段が存在している点であり、この相違点は、今までに例のないことである。
【0030】
ところで、熱式流量測定装置の感温抵抗体に用いる抵抗体素子は、一般的には保護膜もガラスでコートしている例が多いが、保護膜に用いるガラス(例えばシリカガラス、ホウケイ酸鉛ガラス、結晶化ガラス等)は、500℃以上の加熱温度により焼成している例が多い。したがって、このようなガラス保護膜を採用すると、例えば、PtIr10%リードを使用した場合には、上記のようにリード付きキャップ6を金属薄膜抵抗体3の形成後に取り付けたとしても、再結晶温度以上の熱履歴により結晶の再整列が開始され結晶粒が発生することになる。
【0031】
そこで、本実施例では、保護膜7も、リード5の再結晶温度以下で焼成できかつ化学的に安定なコート材料を用いることにした。例えば、200℃以上の高温連続環境に耐えるコート材料として、ガラスの代わりにポリイミドを使用する。
【0032】
このポリイミドの焼成温度は約300〜400℃であるため、PtIr10%リードの再結晶温度以下となり、ほぼ生材と同等の機械的強度を得ることが可能となる。
【0033】
表2はPtIr10%リードを、350℃で焼成した後の引張り強度測定結果であるが、引張り強度は表1に示した生材の引張り強度とほぼ同等の強度を保持していることが判る。
【0034】
【表2】
図1(b)は、このようにして形成した抵抗体素子1のリード5(350℃の熱履歴を加えた後のPtIr10%リード)の表面状態を撮影したセム写真の模式図であり、その表面状態には、図2に確認できるような結晶粒界8は存在せず、PtIr10%リードの生材の表面状態と同等の表面状態が得られた。
【0035】
したがって、本実施例によれば、耐食性を有する白金などの貴金属をリードとして用いた熱式流量測定用の抵抗体素子の機械的強度を向上させ、信頼性の高い抵抗体素子を提供できる。さらに、キャップ式抵抗体素子1は、外観は、一般の市販抵抗器と同一であるので、製造上は、何等問題点はなく、逆に汎用設備を使用できるミリットがあるため歩留まりの良いコスト的にも安価な抵抗体素子1を製作できる。
【0036】
上記実施例では、リード5表面に結晶粒界8が確認できない抵抗体素子1を提案したが、このようなリード5を機械的特性の観点より特徴をとらえると、リード5は、引張り強度と弾性限度(或いは0.2%耐力)との比が0.9以上の部材により構成することが可能であると定義できる。ここで、引っ張り強度と弾性限度について説明する。
【0037】
図3(a)は、PtIr10%リードを1000℃で焼成したものについて、縦軸に荷重(引っ張り強度)、横軸に伸びを取った関係をプロットした線図である。同じように、図3(b)には生材(PtIr10%)における荷重−伸び特性の線図を、図3(c)には350℃で焼成したリード5(PtIr10%)における荷重−伸び特性の線図を示す。図3(a)〜(c)において、符号の9は引っ張り強度特性線であり、図3(a)にみられる符号10は、弾性限度である。
【0038】
一般的に鉄以外の金属部材(合金部材を含む)の場合、熱履歴の加わらない生材の状態では、図3(b)に示すように弾性限度10が確認できない場合が多く、上記PtIr10%リードの場合には、生材のほかに350℃の熱履歴を施したリード5においても、図3(c)に示すように弾性限度10が確認できず、降伏状態に達した後破断する。
【0039】
しかしながら、その破断強度は約1kgfを超え、実用に耐えうる強度を有する。更に、弾性状態のまま延性し、そのまま破断する特徴を持っている。つまりリードの破断荷重と永久歪みを発生する降伏荷重が同等の荷重であることにより、熱履歴を受けたリードより耐久信頼性が高いことことが判る。
【0040】
これに対し1000℃の熱履歴を施したリードは一旦降伏点を迎え、更に延性したのち破断する傾向にある。伸びが大きいだけリード5破断に対する余裕はあるものの弾性限度10が低いため、永久歪みは発生し易く、その信頼性には改善の余地がある。
【0041】
リード5の引張り強度9(破断強度)と弾性限度10との比を0.9以上とすることで、機械的強度が強く信頼性の高いリード5を提供することができる。なお、本実施例において、PtIr10%リードにおいて生材と350℃の熱履歴が加わったリードについては、弾性限度が確認できないため、これに代わる0.2%耐力を以って引っ張り強度9との比とした。
【0042】
図6は、上記実施例の応用例を示すものであり、本発明に係る抵抗体素子1を自動車の熱式空気流量測定装置11に適用した例である。
【0043】
熱式空気流量測定装置の吸気ボディ15は、エンジンの吸入空気通路の一部を構成し、そのボディ15には、吸気の一部が流れる副通路16及びそれと一体のセンサハウジング18が導入されている。
【0044】
副通路16には、空気流量を測定するための発熱抵抗体12と温度補償抵抗体13と吸気温度測定抵抗体(吸気温度センサ)17とが配置されている。センサハウジング18には、上記発熱抵抗体12に流れる加熱電流を制御し、かつ上記各抵抗体12,13,17に流れる電流を電気信号として検出し信号処理する制御回路14が内装されている。
【0045】
すでに周知のように、発熱抵抗体12と温度補償抵抗体13は、ゲージ回路(図示せず)を構成するブリッジに組み込まれ、発熱抵抗体12に流れる加熱電流は、発熱抵抗体12の温度と吸入空気温度(温度補償抵抗体)との温度差(抵抗値差)が常に一定に保たれるように、制御回路14により制御される。
【0046】
発熱抵抗体12は、空気流の中に設置されるため、その表面部分が放熱面、つまり熱伝達面となる。この熱伝達で空気流に奪われた熱量を電気的信号に変換し(換言すれば発熱抵抗体に流れる加熱電流の電気信号)、空気流量を計測するものである。吸入空気温度測定センサ17は、エンジン制御などの種々の用途に使用される。
【0047】
これら抵抗体素子と制御回路14は、ハウジング18に埋設された導電性部材(ターミナル)を介し電気的に接続されている。
【0048】
本実施例では、温度補償抵抗体(感温抵抗体)13に既述した実施例の抵抗体素子1、すなわち結晶粒界のないリードを有する抵抗体素子を用いている。
【0049】
一方、発熱抵抗体(感温抵抗体)12には、そのリード表面に結晶粒界8(図2参照)が発生している抵抗体素子を用いている。このような発熱抵抗体12と温度補償抵抗体13とを組み合わせることにより、以下に述べる理由により、熱式空気流量測定装置11の性能の改善、特に温度変化時の出力誤差の低減を図り、流量計の高精度化に貢献することができる。
【0050】
これは、以下に説明する現象による。一般的に金属部材は、生材と熱履歴を施した部材とでは、熱履歴を施した部材の方が抵抗率が小さくなる傾向にある。この現象は熱履歴を施すことにより金属原子の再結晶を迎えた後、金属原子群は規則正しく再配列するために金属原子の最外殻の自由電子が活性となるためである。この現象は、熱的見地より捕らえると、熱履歴を施した部材の熱伝導率が生材に比較して高くなることを意味している。
【0051】
本実施例では、発熱抵抗体12のリードの表面には結晶粒界8が存在し、抵抗体13のリード5の表面には結晶粒界8が存在しないといった組み合わせを行なうことにより、温度補償抵抗体13のリード5は周囲の温度影響が受け難く、より正確に流体の温度計測を行なうことが可能となり得る。逆に発熱抵抗体12においては熱伝導率が抵抗体13より大きいリードを用いることになるので、そのリードは、ボディ15やターミナル19等周囲の温度影響を受けることにより発熱抵抗体12の加熱電流が減少する傾向となる。つまり、発熱抵抗体12と温度補償抵抗体13についてそれぞれのリードの熱バランスを変化させることにより、温度変化時もにおいても、定常状態と何等変わりない出力を得ることが可能となる。従って、本発明の実施例による熱式空気流量測定装置11によれば、吸気温度などの周囲の温度変化時においても誤差の少ないしかも省電力の熱式空気流量測定装置を実現することができる。
【0052】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の基本的要旨は、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものではないことは言うまでもない。
【0053】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、熱式流量測定装置用に用いられる抵抗体素子について、耐食性の優れた貴金属リードを使用した場合でも、その機械的強度を向上させ、さらには抵抗体素子ひいては熱式流量測定装置の信頼性を向上させることができる。さらに、精度の高い熱式流量測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の特徴を示す抵抗体素子の構造図、(b)はそのリード部の表面部を撮影したSEM写真を模式的に描画した図。
【図2】1000℃で焼成した白金合金リードの表面を撮影したSEM写真を模式的に描画した図。
【図3】(a)は1000℃で焼成した白金合金リードの荷重と伸びの関係を示す線図、(b)は白金合金リードの生材における荷重と伸びの関係を示す線図、(c)は350℃で焼成した白金合金リードの荷重と伸びの関係図。
【図4】本発明の一実施例に係る熱式流量測定装置の断面図。
【符号の説明】
1…抵抗体素子、2…セラミック基体、3…白金薄膜抵抗、5…リード、6…キャップ、7…ポリイミドコート、8…結晶粒界、11…熱式空気流量測定装置、12…発熱抵抗体、13…温度補償抵抗体、16…副通路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal flow measuring device and a resistor element used therefor. The resistor element relates to a resistor element (temperature-sensitive resistor) whose electric resistance value is temperature-dependent, for example, a resistor element suitable for a thermal flow measuring device that detects an air flow rate or a flow velocity in an internal combustion engine or the like. .
[0002]
[Prior art]
As this type of resistor element, an element in which a resistance of a metal thin film is formed on a cylindrical or plate-like substrate or a resistance of a thin metal wire is wound is known.
[0003]
For example, in the resistance element described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-45009, platinum or platinum having an outer diameter of about 0.15 to 0.2 mm at both ends of a ceramic pipe (alumina or the like) having an outer diameter of about 0.5 mm. After a lead made of an alloy containing is inserted and fixed with a glass adhesive, a platinum wire of about φ20 μm is spirally wound around the outer surface of the ceramic pipe so as to have a predetermined resistance value. It is a line. Further, a protective film made of glass is formed on the resistor forming portion.
[0004]
In the resistance element described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-52626, a platinum thin film is patterned on the outer surface of a ceramic pipe having an outer diameter of about φ0.5 mm so as to have a predetermined resistance value. At both ends of the ceramic pipe, lead of about φ0.2mm is inserted (plated with platinum on the outer surface of an iron-nickel alloy wire), and it is bonded and fixed using platinum paste as an adhesive ing. Further, the platinum thin film and the lead are electrically connected at both ends of the ceramic pipe.
[0005]
As described above, various types of temperature sensitive resistors have been proposed. Of these, when the leads inserted at both ends of the ceramic pipe are bonded and fixed with a glass adhesive, the bonding is performed. The lead is fired at a temperature of 800 ° C. or higher required for the above. When platinum or an alloy containing platinum is used for the lead, a crystal grain boundary is generated on the surface of the lead by the firing. This crystal grain boundary becomes an element that decreases the mechanical strength (tensile strength) of the lead, and the lead after firing has a lower tensile strength than the annealed raw material.
[0006]
Known examples of such measures for reducing the mechanical strength include, for example, an average value of crystal grain sizes in the direction perpendicular to the axial direction of the lead of 10 μm or less as described in JP-A-6-231903. The technology to make is proposed. In this known example, an iron-nickel alloy lead base material (core wire) is covered with platinum clad, and the wire is subjected to an annealing temperature of, for example, about 650 ° C. and subjected to a heat treatment for about 1 hour. The diameter is 10 μm or less.
[0007]
When platinum is clad on a core wire such as an alloy of iron and nickel, the mechanical strength of the lead can be maintained high because it depends mostly on the base material of iron and nickel, but the lead is cut or welded to other members In this case, the degree of scattering of the platinum clad increases in the vicinity of the cut portion and the weld portion.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to improve the mechanical strength of a platinum lead having excellent corrosion resistance or an alloy lead containing platinum for a resistor element used for a thermal flow rate measuring device, The object is to improve the reliability of the resistor element and thus the thermal flow rate measuring device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The resistor element according to the present invention basically has the following characteristics.
[0010]
A temperature-dependent resistor is provided on the surface of the ceramic base, and caps with leads are attached to both ends of the ceramic base. The lead is made of a noble metal or an alloy containing a noble metal, and the cap with lead is a lead surface. It is deposited on the ceramic substrate by a thermal history that does not generate crystal grain boundaries.
[0011]
Furthermore, as an application device of the above invention, in the thermal air flow measurement device in which a heating resistor for measuring the air flow rate and a temperature compensation resistor are arranged in the intake passage of the internal combustion engine, the heating resistor includes crystal grains. Proposed is a flow rate measuring device comprising a temperature sensitive resistor having a lead in which a boundary is generated, and the temperature compensating resistor is a temperature sensitive resistor having a lead in which no crystal grain boundary is generated.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
The resistor element 1 in FIG. 1A is used in a thermal flow measuring device, and the
[0014]
A platinum thin film 3 (thickness: about 0.5 μm to 1 μm) serving as a temperature sensitive resistor is formed on the outer surface of the
[0015]
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
Here, although the
[0019]
In many cases, the
[0020]
Normally, it is ideal that the
[0021]
However, in the case of a PtIr 10% lead, if the lead is inserted into both ends of the
[0022]
The data shown in Table 1 is the measurement result of the tensile strength of the raw material in the annealed state in the
[0023]
[Table 1]
As shown in Table 1, it has been found that the tensile strength of the
[0024]
In the present invention, in this type of resistance element 1, a lead that does not impair mechanical strength while utilizing excellent corrosion resistance such as PtIr10% described above is proposed as follows.
[0025]
The basic idea is to prevent the
[0026]
For example, if a PtIr 10% lead surface is subjected to a heating step below the recrystallization temperature (450 ° C.), the
[0027]
In this embodiment, in order not to generate crystal grain boundaries in the
[0028]
That is, after the platinum
[0029]
In addition, although the resistor element which attaches a lead via a cap is used for general circuit resistances other than a thermal type flow measuring device, this example differs in the following points. That is, the
[0030]
By the way, as for the resistor element used for the temperature sensitive resistor of the thermal type flow measuring device, there are many examples in which the protective film is generally coated with glass, but glass used for the protective film (for example, silica glass, lead borosilicate) Glass, crystallized glass, and the like) are often fired at a heating temperature of 500 ° C. or higher. Therefore, when such a glass protective film is employed, for example, when a PtIr 10% lead is used, even if the
[0031]
Therefore, in this embodiment, the protective film 7 is also made of a coating material that can be fired at a temperature lower than the recrystallization temperature of the
[0032]
Since the firing temperature of this polyimide is about 300-400 ° C., it becomes below the recrystallization temperature of the
[0033]
Table 2 shows the tensile strength measurement results after firing the
[0034]
[Table 2]
FIG. 1B is a schematic diagram of a semi-photograph of the surface state of the
[0035]
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the mechanical strength of the resistance element for thermal flow rate measurement using a noble metal such as platinum having corrosion resistance as a lead, and provide a highly reliable resistance element. Furthermore, since the external appearance of the cap-type resistor element 1 is the same as that of a general commercially available resistor, there is no problem in manufacturing, and conversely, there is a mirit that can use general-purpose equipment, so that the yield is high and the cost is high. In addition, an inexpensive resistor element 1 can be manufactured.
[0036]
In the above embodiment, the resistor element 1 in which the
[0037]
FIG. 3A is a diagram in which the relationship between the
[0038]
In general, in the case of a metal member other than iron (including an alloy member), in the state of raw material to which no thermal history is applied, the
[0039]
However, the breaking strength exceeds about 1 kgf, and has a strength that can withstand practical use. Furthermore, it has the characteristics that it is ductile while still in an elastic state and breaks as is. In other words, it can be seen that the durability reliability is higher than the lead subjected to the thermal history because the breaking load of the lead and the yield load generating permanent distortion are equivalent loads.
[0040]
On the other hand, a lead subjected to a thermal history of 1000 ° C. once reaches the yield point and tends to break after further ductility. Although there is a margin for breaking the
[0041]
By setting the ratio of the tensile strength 9 (breaking strength) and the
[0042]
FIG. 6 shows an application example of the above embodiment, and is an example in which the resistor element 1 according to the present invention is applied to a thermal air
[0043]
The
[0044]
In the
[0045]
As already known, the
[0046]
Since the
[0047]
These resistor elements and the
[0048]
In this embodiment, the resistor element 1 of the above-described embodiment, that is, a resistor element having a lead having no crystal grain boundary, is used as the temperature compensation resistor (temperature sensitive resistor) 13.
[0049]
On the other hand, a resistor element in which a crystal grain boundary 8 (see FIG. 2) is generated on the lead surface is used for the heating resistor (temperature sensitive resistor) 12. The combination of the
[0050]
This is due to the phenomenon described below. In general, a metal member tends to have a lower resistivity than a raw material and a member subjected to a thermal history when the member is subjected to a thermal history. This phenomenon is because the metal atom group is regularly rearranged after the recrystallization of the metal atoms by applying a thermal history, and the free electrons in the outermost shell of the metal atoms become active. This phenomenon means that the thermal conductivity of the member subjected to the thermal history is higher than that of the raw material when captured from a thermal standpoint.
[0051]
In this embodiment, the temperature compensation resistance is obtained by performing a combination in which the
[0052]
As mentioned above, although the Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that the basic gist of this invention does not receive any restrictions by description of such an Example.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a noble metal lead having excellent corrosion resistance is used for a resistor element used for a thermal flow measuring device, its mechanical strength is improved, and further, a resistor element As a result, the reliability of the thermal flow rate measuring device can be improved. Furthermore, it is possible to provide a highly accurate thermal flow measuring device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a structural diagram of a resistor element showing the features of the present invention, and FIG. 1B is a schematic drawing of an SEM photograph taken of the surface of a lead portion.
FIG. 2 is a schematic drawing of an SEM photograph taken of the surface of a platinum alloy lead fired at 1000 ° C.
3A is a diagram showing the relationship between the load and elongation of a platinum alloy lead fired at 1000 ° C., FIG. 3B is a diagram showing the relationship between the load and elongation of a raw material of the platinum alloy lead, FIG. ) Is a graph showing the relationship between the load and elongation of a platinum alloy lead fired at 350 ° C.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a thermal flow rate measuring device according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resistor element, 2 ... Ceramic base | substrate, 3 ... Platinum thin film resistance, 5 ... Lead, 6 ... Cap, 7 ... Polyimide coat, 8 ... Crystal grain boundary, 11 ... Thermal air flow measuring device, 12 ... Heating resistor , 13 ... temperature compensation resistor, 16 ... sub-passage.
Claims (7)
前記リードは、引張り強度と弾性限度或いは0.2%耐力との比が0.9以上であることを特徴とする熱式流量測定装置に用いる抵抗体素子。A ceramic substrate, a resistor arranged on the ceramic substrate, and a lead made of an alloy member containing a noble metal or noble metal, and said lead is made Li Cheng by conductive member joined cap, said ceramic substrate The cap is attached to both ends of the substrate, and a protective film is coated on the entire circumference of the ceramic substrate on which the resistor is formed.
A resistor element used in a thermal flow rate measuring apparatus, wherein the lead has a ratio of tensile strength to elastic limit or 0.2% proof stress of 0.9 or more.
前記発熱抵抗体は、結晶粒界が生成されているリードを有する感温抵抗体よりなり、前記温度補償抵抗体は、結晶粒界が生成されていないリードを有する感温抵抗体よりなることを特徴とする熱式空気流量測定装置。In a thermal air flow measurement device in which a heating resistor and a temperature compensation resistor used for air flow measurement are arranged in an intake passage of an internal combustion engine,
The heating resistor is a temperature-sensitive resistor having a lead in which a crystal grain boundary is generated, and the temperature compensation resistor is a temperature-sensitive resistor having a lead in which a crystal grain boundary is not generated. A featured thermal air flow measurement device.
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