JPH02120624A

JPH02120624A - 検知素子の製造法

Info

Publication number: JPH02120624A
Application number: JP63273907A
Authority: JP
Inventors: Fujio Ishiguro; 石黒　不二男; Toru Kikuchi; 徹菊地
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1988-10-29
Filing date: 1988-10-29
Publication date: 1990-05-08
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: US5061350A; DE3935936A1; JPH0687021B2; DE3935936C2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、抵抗値の温度依存性等を利用して、流体の流
量あるいは流速を測定するための検知素子の製造法に関
するものである。

（従来の技術）従来、この種の検知素子としては、板状あるいは円柱状
のガラス、セラミックスあるいは金属（この場合は絶縁
物を介して）の基板上に、薄膜。

厚膜またはワイヤ等からなる電気的導体部を形成し、さ
らに電気的導体部と外部回路を接続するための金属リー
ドを基板に導体ペーストあるいはガラスで固定したもの
が知られている。

そして、これら電気的導体部は、外部雰囲気から保護す
るための保護層形成時等に焼付処理（熱処理）を加熱炉
（電気炉）を使用して実施していた。

（発明が解決しようとする課ａ）しかしながら、上述した従来の加熱炉により熱処理する
方法では、たとえば通常保護層としてガラスを使用する
が、ガラス１．ｌＩｌ付のときの酸化防止のため、金属
基板あるいは金属リードとして白金等の貴金属の使用が
必要となり、高価となる問題があった。

また、貴金属の代わりに卑金属を使用するために１１元
雰囲気または極低酸１〕濃度雪間気で加熱することが考
えられるが、ガラスはｊス元雰囲気または極低酸素濃度
雰囲気では発泡したり分解したりする問題、また電気的
導体部の抵抗値や抵抗温度係数が不安定となったりする
問題があり、実施はむずかしかった。

本発明の目的は上述した課題を解消して、材料の組み合
わせの自由度を増し、それにより性能のすくれた検知素
子を安価に得ることができる検知素子の製造法を提供し
ようとするものである。

（課題を解決するだめの手段）本発明の検知素子の製造法の第１発明は、基板上に電気
的導体部を設け、さらに電気的導体部と外部回路を接続
するための金属リードを基板に固定した後、前記電気的
導体部に通電し、電気的導体部の自己発熱にコ、り所定
温度に力１１熱して実施１゛ろ熱処理工程を有１ろこと
を特徴どするものでｋ）る。

本発明の検知素子の製造法の第２発明は、基板上に電気
的導体部を設Ｕ、さらに電気的導体部と外部回路を接続
するための金属リードを基板に固定し、さらに電解メン
キにより前記電気的導体部の厚さを３）Ｌ１整した後、
該電気的導体部に通電し、電気的導体部の自己発熱によ
り所定温度に加熱して実施する熱処理工程を有すること
を′１．’ｊ　敬とするものである。

（作　用）上述した構成において、電気的導体部に通電することに
よる自己宛う、ハを利用して熱処理を実／ｊｉ！！する
ことにより、金属リード部が高温になることがないため
、以下のような利点がある。

（１）　　金属リードとして卑金属を使用できる。

貴金属よりも安価なステンレス、鉄、ニッケル等が使用
できる。

（２）検知素子の感度が向上する。

貴金属よりも熱伝導率の小さいものをリードとして使用
できるためである。

（３）金属リード接合部に低融点ガラスが使用できる。

後工程の熱処理時に金属リード接合部が従来のような高
温とならないためである。

（４）金属リード材として耐熱性の低い材料が使用でき
る。

（３）と同じ理由である。

（５）保護属として高融点材料が使用できる。

高融点材料の使用により接着強度をより大きくすること
ができる。またガラスの場合その成分からＰｂ等の有害
成分を排除できる。

（６）空気中での熱処理すなわちエージングができる。

雰囲気ガスが必要ないため、製造コストが安くかつ装置
も節便となる。

また検知素子の抵抗値の安定化、抵抗温度係数（Ｔ、Ｃ
，Ｒ，）の改善ができる。

（実施例）第１図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の検知素子の製
造法の工程の一例を示す図である。本実施例では、まず
第１図（ａ）に示すように、円筒上のアルミナパイプ１
からなる基体上に、白金膜２をスパッタリングで設け、
さらにレーザトリミングによりスパイラル状とする。次
に、第１図（ｂ）に示すように、アルミナパイプ１の両
端の内径側にステンレスリード３〜１．３−２を挿入し
、アルミナパイプ１とリード３−１および３−２の間に
ガラス白金？昆合ペーストを充填し、所定の加熱炉内で
焼付けて焼付部４−１．４−２を形成する。その後、こ
の状態でステンレスリード３−１．３−２を個別に例え
ばクリップ、ワニロあるいは専用治具（クリップ、ワニ
ロ、専用治具でリードをホールドすることにより、リー
ドの温度が高くなりすぎることを防止するという効果が
ある。）ではさみ、所定の電流を流すことにより、白金
膜２のみを自己加熱させる。この自己加熱の温度を電流
の大きさを所定の値に制御することにより調節してアニ
ーリングを実施し、白金膜２の抵抗値、抵抗温度係数を
改善する。最後に、第１図（Ｃ）に示すように、白金膜
２．焼付部４−１．４−２の全体にガラス保護層５を形
成して検知素子を得ている。

第２図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の検知素子の製
造法における工程の他の例を示す図である。本実施例で
は、まず第２図（ａ）に示すように板状のベリリア板１
１からなる基体上に、白金ロジウム合金膜１２をスパッ
タリングで形成後スパッタエッチして所定パターンを設
ける。次に、第２図（ｂ）に示すように、白金ロジウム
合金膜１２の両端部近傍にニッケルリード１３−１　、
１３−２をガラスで固定して設け、合金膜１２とニッケ
ルリード１３−１　、１３−２との間に白金ペーストを
設け、所定の加熱炉内で焼付けて焼付膜１４−１　、１
４−２を形成する。その後、この状態でニッケルリード
１３−１　、１３−２を個別に例えばクリップ等ではさ
み、所定の電流を流すことによ、り白金ロジウム合金膜
１２のみを自己加熱させる。この自己加熱の温度を電流
の大きさを所定の値に制御することにより調節してアニ
ーリングを実施して、白金ロジウム合金膜１２の抵抗値
、抵抗温度係数を改善する。最後に、第２図（Ｃ）に示
すように、ベリリア板１１の表面全体にガラス保護層１
５を形成して検知素子を得ている。

なお第１図、第２図の例において、リード付の後に電解
メッキ法等により電気的導体膜の厚さを調整することに
より検知素子の抵抗値を所定値となるようにすることも
できる。この調整は熱処理（アニーリング）前に実施す
ればより好ましいものである。

第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の検知素子の製
造法における工程のさらに他の例を示す図である。

本実施例では、まず第３図（ａ）に示す円筒状のアルミ
ナボビン２１からなる基体の両端の空間部に、第３図（
ｂ）に示すようにＮｉＦｅ合金リード２２−１　、２２
−２を挿入し、アルミナボビン２１とリード２２−１お
よび２２−２の間にガラスペーストを設け、所定の加熱
炉内で焼付けて焼付部２３−１　、２３−２を形成する
。次に、第３図（Ｃ）に示すように、リード２２−１．
２２−２の直径よりも細い直径（例えば２０μ醜φ）の
白金ワイヤ２４を、リード２２−１からアルミナボビン
２１上をスパイラル状に巻き最終的にリード２２−２に
巻き付ける。この巻き付けにおいてアルミナボビンの端
部に近いところの巻き数を多くし、アルミナボビンの中
央の巻き数をすくなくすることで次の自己加熱時のアル
ミナボビン表面の温度をその端部中央部ともほぼ等しく
することができる。このことは第１図、第２図の実施例
においては膜の幅を端部はと狭くすることで同様の効果
が得られる。この状態で、ＮｉＦｅ合金リード２２−１
．２２−２を個別に例えばクリップ等ではさみ、所定の
電流を流すことにより白金ワイヤ２４のみを自己発熱さ
せる。この自己発熱の温度を電流の大きさを所定の値に
制御することにより調節してアニーリングを実施して、
白金ワイヤ２４の抵抗値の安定性、抵抗温度係数を改善
する。最後に二第３図回に示すように、白金ワイヤ２４
の表面にガラス保護層２５を形成して検知素子を得てい
る。このガラス保護層形成時の熱処理を白金ワイヤ２４
の自己発熱により実施しても良い。以下、実際の例につ
いて説明する。

ユ」１舛９６％アルミナ（焼結助剤４％）の外径０．５ｍｍφ、
内径０．２５ｍｍφ、長さ４　ｍｍのパイプの外表面に
厚さ０．７μｍの白金膜をスパッタリングで形成後、レ
ーザートリミングによりスパイラル状として第１図（ａ
）に示す形状の基体を得た。

次に、外径０．２柵φ、長さ４　ｍｍのステンレス（Ｓ
ＩＩＳ３０４）　　リードを第１図（ｂ）に示すように
上記パイプの両側にガラス／白金混合ペースｌ−（４０
／６０シＯ１％）で固定した。このペーストの焼付はＮ
ｔ雰囲気中６８０°Ｃで行った。このときの電気的導体
部すなわち白金膜の抵抗は室温で３５０Ωであった。

マタ、抵抗温度係数（Ｔ、Ｃ，ｒｌ、）　ハＯ〜１００
　’Ｃテ２４００ｐｐｍ／にであった。

次に、第４図に示すように回路を組み、検知素子に通電
し加熱した。このときの検知素子表面温度を放射温度針
で測定し、所定表面温度となるようパワー制御した。す
なわち、表面温度７５０　’Ｃ（０，９Ｗ）で３時間通
電後抵抗値は３０５Ωと低値で安定した。また、抵抗温
度係数（Ｔ、Ｃ，Ｒ，）は３４００ｐｐｍ／にとなった
。

その後、ガラス粉末ペーストを白金膜上に塗布接着後、
２５０　’Ｃ乾燥、３５０°Ｃ有椴バインダ等除去、８
００°Ｃ溶融という熱処理スケジュールを上記通電加熱
により実施し、第１図（Ｃ）に示すようにガラス保護層
を形成した。

なお、これらの通電加熱においてステンレスリードが酸
化したり、リード固定部がゆるむような不具合は発生し
なかった。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形２変更が可能である。例えば、上述した実
施例では、白金膜をスパフタリングで形成しているが、
蒸着、化学メッキ、これらの組み合わせ、さらにこれら
の被膜上へ電解メンキを重ねた被膜等においても、同様
の通電加熱で同様の効果を確認した。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明の検知素子の製
造法によれば、電気的導体部に通電することによる自己
発熱を利用して熱処理を実施することにより、材料の組
み合わせの自由度を増し、それにより性能の優れた検知
素子を安価に１１）るごとができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）、第２図（ａ）〜（Ｃ）、第３図
（ａ）　〜（（１）はそれぞれ本発明の検知素子の製造
法における工程の一例を示す図、第４図は本発明の検知素子に通電するときの状態を示す
図である。１・・・アルミナパイプ　　　２・・・白金膜３−１．
．３−２・・・ステンレスリード４−１．４−２・・・
焼付部　５・・・ガラス保護膜１１・・・へりリア板１２・・・白金ロジウム合金膜１３−１　、１３−２・・・ニッケルリード１４−１．
１４−２・・・焼付膜　１５・・・ガラス保護層２１・
・・アルミナボビン２２　１　、２２　２−ＮｉＦｅ合金リード２３−１　
、２３−２・・・焼付部　２４・・・白金ワ・イヤ２５
・・・ガラス保護層第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、基板上に電気的導体部を設け、さらに電気的導体部
と外部回路を接続するための金属リードを基板に固定し
た後、前記電気的導体部に通電し、電気的導体部の自己
発熱により所定温度に加熱して実施する熱処理工程を有
することを特徴とする検知素子の製造法。２、基板上に電気的導体部を設け、さらに電気的導体部
と外部回路を接続するための金属リードを基板に固定し
、さらに電解メッキにより前記電気的導体部の厚さを調
整した後、該電気的導体部に通電し、電気的導体部の自
己発熱により所定温度に加熱して実施する熱処理工程を
有することを特徴とする検知素子の製造法。３、熱処理工程が電気的特性を安定にするための手段で
ある請求項１または２に記載の検知素子の製造法。