JPH0233903A - 測温素子 - Google Patents
測温素子Info
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- JPH0233903A JPH0233903A JP18405388A JP18405388A JPH0233903A JP H0233903 A JPH0233903 A JP H0233903A JP 18405388 A JP18405388 A JP 18405388A JP 18405388 A JP18405388 A JP 18405388A JP H0233903 A JPH0233903 A JP H0233903A
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Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
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。
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、測温抵抗体膜の電気抵抗が温度によって直線
的に変化することを利用した測温素子に関し、例えば温
度センサーとして用いられるものである。
的に変化することを利用した測温素子に関し、例えば温
度センサーとして用いられるものである。
温度センサーは、最近特に精密温度測定の必要性がいわ
れている自動車関連や、各種電子機器の温度補償用等と
して広く使用されている。また、精密な温度測定が可能
な点から、医療、バイオテクノロジーなどの分野への応
用も図られている。
れている自動車関連や、各種電子機器の温度補償用等と
して広く使用されている。また、精密な温度測定が可能
な点から、医療、バイオテクノロジーなどの分野への応
用も図られている。
なかでも、薄膜白金温度センサーは、上記の用途によく
使用されている。これは、白金（ｐｔ）が経時安定性（
長時間安定性）と温度変化に伴う抵抗値変化（温度特性
）の直線性とに優れているからである。ところで、従来
の薄膜白金温度センサーは、アルミナ（Ａ ＩＩ ２０
３ ）基板やガラス基板の表面に白金薄膜の測温抵抗体
膜を形成し、この表面をガラス・コートした測温素子を
備えたものであり、温度変化に比例して抵抗値が変化す
ることを利用し、この抵抗値変化を検出することによっ
て測温するものである。
使用されている。これは、白金（ｐｔ）が経時安定性（
長時間安定性）と温度変化に伴う抵抗値変化（温度特性
）の直線性とに優れているからである。ところで、従来
の薄膜白金温度センサーは、アルミナ（Ａ ＩＩ ２０
３ ）基板やガラス基板の表面に白金薄膜の測温抵抗体
膜を形成し、この表面をガラス・コートした測温素子を
備えたものであり、温度変化に比例して抵抗値が変化す
ることを利用し、この抵抗値変化を検出することによっ
て測温するものである。
従来の測温素子にあっては、測温抵抗体膜を形成するた
めの基板としてアルミナ基板やガラス基板等が用いられ
ており、これらの基板は熱伝導率が良好であるが、電子
機器の制御精度等の高度化に伴って従来の測温素子では
被温度検出箇所の温度変化を測温抵抗体膜に伝達する速
度が十分でないような技術分野や利用分野が生じてきて
おり、これらの分野では従来の測温素子を用いた温度セ
ンサーの使用が制限されていた。
めの基板としてアルミナ基板やガラス基板等が用いられ
ており、これらの基板は熱伝導率が良好であるが、電子
機器の制御精度等の高度化に伴って従来の測温素子では
被温度検出箇所の温度変化を測温抵抗体膜に伝達する速
度が十分でないような技術分野や利用分野が生じてきて
おり、これらの分野では従来の測温素子を用いた温度セ
ンサーの使用が制限されていた。
したがって、従来の測温素子よりも一層熱応答時間の短
いものが要求されており、本発明は従来品よりも一層熱
応答性に優れた高精度の測温素子を提供することを目的
としている。
いものが要求されており、本発明は従来品よりも一層熱
応答性に優れた高精度の測温素子を提供することを目的
としている。
このため、本発明の測温素子は、窒化アルミニウム製の
基板に測温抵抗体膜を形成したことを特徴としている。
基板に測温抵抗体膜を形成したことを特徴としている。
窒化アルミニウム（ＩＮ）の基板は、アルミナ基板やガ
ラス基板に比較して熱伝導率が非常に良好であるので、
被温度検出箇所の温度を一層遠く測温抵抗体膜に伝達す
ることができる。したがって、本発明の測温素子によれ
ば、測温素子の重要な特性の一つである熱応答性のより
良好な温度センサーを得ることができる。しかも、窒化
アルミニウムは、セラミックスであって低熱膨張率、剛
性等の基板として必要な性質も備えている。
ラス基板に比較して熱伝導率が非常に良好であるので、
被温度検出箇所の温度を一層遠く測温抵抗体膜に伝達す
ることができる。したがって、本発明の測温素子によれ
ば、測温素子の重要な特性の一つである熱応答性のより
良好な温度センサーを得ることができる。しかも、窒化
アルミニウムは、セラミックスであって低熱膨張率、剛
性等の基板として必要な性質も備えている。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を添付図により詳述する。
測温素子３は、第１図に示すように、窒化アルミニウム
（ＡＪＮ）製の基板１の表面のほぼ全体にストリップ状
白金薄膜の測温抵抗体ＪＩＫ２を蛇行状に形成したもの
であり、測温抵抗体膜２の両端にはリード端子を取り付
けるための端子取付は電極４が設けられている。更に、
この基板１の表面にはガラス・コート、窒化アルミニウ
ム＜ＩＮ）、窒化硅素（Ｓｉ３Ｎ４）などの保護膜（図
示せず）が形成されて測温抵抗体膜２が保護される。ま
た、この測温素子３は、端子取付は電極４に白金／ニッ
ケル・クラッド線などのリード端子（図示せず）を取り
付けられた後、−ｍに合成樹脂の外装モールド体（図示
せず）内に封止成形され、温度センサーとして用いられ
るものである。しかして、この測温素子３は、温度セン
サーとして被温度検出箇所に設置されていると、基板１
を通して測温抵抗体膜２に熱が伝達される。窒化アルミ
ニウム基板１の熱伝導率が非常に良好であるために被温
度検出箇所の温度が変化した場合には測温抵抗体膜２の
温度も掻く短時間（数秒程度）で被温度検出部位の温度
と等しくなる。したがって、熱応答時間の短い、あるい
は熱応答性の良い敏感な測温素子３が得られるのである
６そして、被温度検出箇所の温度は測温抵抗体膜２の抵
抗値としてリード端子を通じて検出されるのである。尚
、窒化アルミニウムは無毒であり、安全性の面からも問
題がない （製造方法） 次に、上記測温素子３の製造方法を説明する。
（ＡＪＮ）製の基板１の表面のほぼ全体にストリップ状
白金薄膜の測温抵抗体ＪＩＫ２を蛇行状に形成したもの
であり、測温抵抗体膜２の両端にはリード端子を取り付
けるための端子取付は電極４が設けられている。更に、
この基板１の表面にはガラス・コート、窒化アルミニウ
ム＜ＩＮ）、窒化硅素（Ｓｉ３Ｎ４）などの保護膜（図
示せず）が形成されて測温抵抗体膜２が保護される。ま
た、この測温素子３は、端子取付は電極４に白金／ニッ
ケル・クラッド線などのリード端子（図示せず）を取り
付けられた後、−ｍに合成樹脂の外装モールド体（図示
せず）内に封止成形され、温度センサーとして用いられ
るものである。しかして、この測温素子３は、温度セン
サーとして被温度検出箇所に設置されていると、基板１
を通して測温抵抗体膜２に熱が伝達される。窒化アルミ
ニウム基板１の熱伝導率が非常に良好であるために被温
度検出箇所の温度が変化した場合には測温抵抗体膜２の
温度も掻く短時間（数秒程度）で被温度検出部位の温度
と等しくなる。したがって、熱応答時間の短い、あるい
は熱応答性の良い敏感な測温素子３が得られるのである
６そして、被温度検出箇所の温度は測温抵抗体膜２の抵
抗値としてリード端子を通じて検出されるのである。尚
、窒化アルミニウムは無毒であり、安全性の面からも問
題がない （製造方法） 次に、上記測温素子３の製造方法を説明する。
尚、参考として数値とともに説明するが、これらの数値
に限るものではない。まず、窒化アルミニウム粉末とＹ
２に３＜焼結助剤〉を有機溶剤及びバインダーと共に混
合してスラリーを調合する０次いで、このスラリーをシ
ート成形してグリンシートを得る。グリンシートを仮焼
成した後、焼成シートを２インチ角となるようにカット
すると共に複数枚の焼成シートを厚みが０．５ｍｍｔと
なるように積層し、ホットプレス装置などで互いに熱圧
着させる。この焼成シートの積層体は、脱バインダー工
程においてバインダーを除去された後、再びＮ２雰囲気
中において１８５０℃の温度で５時間本焼成され、この
結果窒化アルミニウム基板ｌのマザーボード５が得られ
る。
に限るものではない。まず、窒化アルミニウム粉末とＹ
２に３＜焼結助剤〉を有機溶剤及びバインダーと共に混
合してスラリーを調合する０次いで、このスラリーをシ
ート成形してグリンシートを得る。グリンシートを仮焼
成した後、焼成シートを２インチ角となるようにカット
すると共に複数枚の焼成シートを厚みが０．５ｍｍｔと
なるように積層し、ホットプレス装置などで互いに熱圧
着させる。この焼成シートの積層体は、脱バインダー工
程においてバインダーを除去された後、再びＮ２雰囲気
中において１８５０℃の温度で５時間本焼成され、この
結果窒化アルミニウム基板ｌのマザーボード５が得られ
る。
次に、マザーボード５の片面（測温抵抗体膜形成面）を
研磨した後、アルゴンガスの雰囲気中で白金のターゲッ
トよりｐｔ粒子をスパッタリングしてマザーボード５の
研磨面に膜厚１０００人〜ｔｏｏｏ。
研磨した後、アルゴンガスの雰囲気中で白金のターゲッ
トよりｐｔ粒子をスパッタリングしてマザーボード５の
研磨面に膜厚１０００人〜ｔｏｏｏ。
人程度の白金膜を付着させる。このマザーボード５表面
の白金膜はエツチング処理され、第２図に示すように、
測温抵抗体膜２と端子取付は電極４とからなる複数個の
微細パターン６（第２図においては、一部省略して示し
である。）が形成される。ここで、白金薄膜の端子取付
は電極４の部分は３００−角の寸法となっており、測温
抵抗体膜２の幅は５０ｍとしである。更に、この白金薄
膜のパターン６は、マザーボード５とともに５００〜７
００℃で２時間熱処理され、結晶性及び膜質密着性の向
上を図り、ガラス、ＡＪＮ 、 Ｓｉ３Ｎ４などの保護
膜を形成した後、マザーボード５を第２図の鎖線に沿っ
てレーザによって切断し、２ｍｍ Ｘ ３＋ｍ （７）
寸法のチップに切り離して第１図のような測温素子３
が製造されるのである。
の白金膜はエツチング処理され、第２図に示すように、
測温抵抗体膜２と端子取付は電極４とからなる複数個の
微細パターン６（第２図においては、一部省略して示し
である。）が形成される。ここで、白金薄膜の端子取付
は電極４の部分は３００−角の寸法となっており、測温
抵抗体膜２の幅は５０ｍとしである。更に、この白金薄
膜のパターン６は、マザーボード５とともに５００〜７
００℃で２時間熱処理され、結晶性及び膜質密着性の向
上を図り、ガラス、ＡＪＮ 、 Ｓｉ３Ｎ４などの保護
膜を形成した後、マザーボード５を第２図の鎖線に沿っ
てレーザによって切断し、２ｍｍ Ｘ ３＋ｍ （７）
寸法のチップに切り離して第１図のような測温素子３
が製造されるのである。
（実験結果）
上記のようにして製造された本発明の測温素子の端子取
付は電極に５０声φの白金ワイヤーを接続し、熱時定数
く周囲温度が２５℃から５０℃に上昇してから、測温素
子の検出温度が２５℃から５０℃に達するまでの時開）
を測定した。
付は電極に５０声φの白金ワイヤーを接続し、熱時定数
く周囲温度が２５℃から５０℃に上昇してから、測温素
子の検出温度が２５℃から５０℃に達するまでの時開）
を測定した。
同様にして、アルミナ基板の上に白金薄膜の測温抵抗体
膜を形成された比較例１の測温素子と、ガラス基板の上
に白金薄膜の測温抵抗体膜を形成された比較例２の測温
素子についても、同じ条件で熱時定数を測定しな。なお
、いずれも測温抵抗体膜は、端から端までの抵抗値Ｒが
５００Ωとなるようにした。
膜を形成された比較例１の測温素子と、ガラス基板の上
に白金薄膜の測温抵抗体膜を形成された比較例２の測温
素子についても、同じ条件で熱時定数を測定しな。なお
、いずれも測温抵抗体膜は、端から端までの抵抗値Ｒが
５００Ωとなるようにした。
（以下余白）
この結果を第１表に示す。
第 １ 表
このように、本実験によれば、本発明の窒化アルミニウ
ム基板を用いた測温素子では、アルミナ基板を用いた測
温素子及びガラス基板を用いた測温素子と比較して、熱
時定数がそれぞれ２／３．１／２以下となった。
ム基板を用いた測温素子では、アルミナ基板を用いた測
温素子及びガラス基板を用いた測温素子と比較して、熱
時定数がそれぞれ２／３．１／２以下となった。
本発明によれば、熱応答性のより良好な測温素子を製作
することができる。例えば、−例としてはアルミナ基板
やガラス基板の場合と比較して熱時定数が数分の１程度
となった。したがって、この測温素子を温度センサーと
して用いることにより、被温度検出箇所の温度変化を一
層敏感に検知することができ、検知時間遅れが極めて小
さくて精度の高い検知を行うことができる。
することができる。例えば、−例としてはアルミナ基板
やガラス基板の場合と比較して熱時定数が数分の１程度
となった。したがって、この測温素子を温度センサーと
して用いることにより、被温度検出箇所の温度変化を一
層敏感に検知することができ、検知時間遅れが極めて小
さくて精度の高い検知を行うことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は同上
のマザーボードを示す概略平面図である。 １・・・基板 ２・・・測温抵抗体膜第１図 特許出願人 株式会社 村田製作所 代理人 弁理士 中 野 雅 房 ！ｌ！２ 図
のマザーボードを示す概略平面図である。 １・・・基板 ２・・・測温抵抗体膜第１図 特許出願人 株式会社 村田製作所 代理人 弁理士 中 野 雅 房 ！ｌ！２ 図
Claims (1)
- （１）窒化アルミニウム製の基板に測温抵抗体膜を形成
したことを特徴とする測温素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18405388A JPH0233903A (ja) | 1988-07-23 | 1988-07-23 | 測温素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18405388A JPH0233903A (ja) | 1988-07-23 | 1988-07-23 | 測温素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0233903A true JPH0233903A (ja) | 1990-02-05 |
Family
ID=16146552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18405388A Pending JPH0233903A (ja) | 1988-07-23 | 1988-07-23 | 測温素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0233903A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5199791A (en) * | 1990-06-11 | 1993-04-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Temperature sensor |
| US5242225A (en) * | 1990-06-11 | 1993-09-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Temperature sensor |
| US7644648B2 (en) | 2004-11-02 | 2010-01-12 | Howa Machinery, Ltd. | Magnet type rodless cylinder |
| JP2015155880A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-08-27 | 日本写真印刷株式会社 | 圧力センサ |
-
1988
- 1988-07-23 JP JP18405388A patent/JPH0233903A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5199791A (en) * | 1990-06-11 | 1993-04-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Temperature sensor |
| US5242225A (en) * | 1990-06-11 | 1993-09-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Temperature sensor |
| US7644648B2 (en) | 2004-11-02 | 2010-01-12 | Howa Machinery, Ltd. | Magnet type rodless cylinder |
| JP2015155880A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-08-27 | 日本写真印刷株式会社 | 圧力センサ |
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