JPH03267724A

JPH03267724A - 流量計用検知素子

Info

Publication number: JPH03267724A
Application number: JP2067905A
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: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-11-28
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: US5175527A; JPH0810152B2

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】（技術分野）本発明は、流量計用検知素子、特に内燃機関等の吸入空
気量の測定に好適に用いられる熱線式流量計用検知素子
に関するものである。

（背景技術）従来から、この種の検知素子として、抵抗体を設けた基
体にリードを接着剤にて接着、固定せしめる一方、かか
る接着剤にて構成される接着層を介して、それらリード
と抵抗体とを電気的に接続せしめてなる構造のものが知
られており、実開昭５６−９６３２６号公報等に、その
−例が明らかにされている。

より具体的には、例えば、第１図に示されるように、そ
のような検知素子は、基体としてアルミナ等からなるセ
ラミックパイプ２を用い、その外周面に、所定の抵抗値
を有するように白金薄膜４が抵抗体としてパターン形成
されている一方、かかるセラミックパイプ２の両端部に
、白金線等のり一ド６，６が白金ペースト（接着剤）８
にて接着、固定せしめられると共に、該白金ペースト８
が白金薄膜４とリード６とに跨がるように設けられるこ
とによ、って、それら白金薄膜４とリード６との間の電
気的導通が為されるように構成されており、またそのよ
うな素子全体が、ガラス等からなる保護コーティング層
１０にて被覆された構造とされているのである。

そして、このような検知素子を使用する場合にあっては
、そのリード６が金属端子に溶接等によって固定されて
、流路内の目的とする部位に位置せしめられることとな
るのである。例えば、第２図に示されるように、鉄管等
の管１２内に形成されるガス流路１４中に、−ト述の如
き検知素子１６を配置せしめて、かかるガス流路１４を
流通せしめられるガス流量を測定する場合において、検
知素子１６は、その両端のリード６部分において、絶縁
部材１８を介して管１２内に挿入せしめられたステンレ
ス棒の如き金属端子２０．２０に溶接等にて固定されて
七ノドせしめられることとなるのである。なお、金属端
子２０．２０は、外部制御回路に接続されるようになっ
ている。

しかしながら、このような従来の検知素子１６にあって
は、白金ペースト８による白金薄膜４とリード６との導
通と、かかるリード６のセラミックパイプ２に対する固
定とが、両立せず、例えば前者の導通を重視ずれば、リ
ード６のセラミンクパイプ２に対する接着固定力が弱く
なり、金属端子２０との溶接時等にリード６が外れたり
、またその使用中に特性変化する等の不具合があった。

一方、リード６のセラミックパイプ２に対する固定を重
視して、白金ペースト８中のガラス成分を増加すれば、
白金薄膜４とリード６との間の導通抵抗が高くなり過ぎ
るという問題があった。

（解決課題）ここにおいて、本発明は、上記の問題点を解決し、リー
ドと抵抗体との間の電気的接続とリードの基体に対する
固定とを両立させるようにした流量計用検知素子を提供
することを、その課題とするものである。

（解決手段）そして、本発明は、かかる課題解決のために、抵抗体を
外面ｔに形成した基体に対して、所定のリードが接着Ｐ
Ｉにて接着、固定せしめられると共に、該接着剤からな
る接着層を介して該リードと前記抵抗体とが電気的に接
続されてなる構造の流量計用検知素子において、前記接
着層がガラス成分と金属成分とから構成され、且つ該ガ
ラス成分が体積換算において該金属成分よりも多くなる
ように構成されると共に、それら各成分が接着層中にお
いて偏在せしめられているようにしたのである。

なお、かかる本発明に従う流量計用検知素子にあっては
、前記ガラス成分は、前記接着層中におい−Ｃ２５５容
量％〜９０容量％の割合を占めていることか望ましい。

また、本発明にあっては、前記接着層の断面において、
前記ガラス成分のみが固まって構成されるガラス偏在部
が存在し、且つかかる断面の２５００μｍ２当り、該ガ
ラス偏在部の２０μｍ２以上の大きさのものの合計面積
が１００μｍ２以上であることが望ましい。

さらに、本発明にあっては、有利には、接着層を構成す
る金属成分は、白金系金属の単体若しくはその合金であ
ることが望ましい。

（作用・効果）このように、本発明に従う流量計用検知素子にあっては
、そのリードを基体に接着、固定せしめる接着層（接着
剤）を、接着成分たるガラス成分と導体成分たる金属成
分とから構成すると共に、かかるガラス成分を金属成分
よりも増し、且つ偏在させるようにしたものであるとこ
ろから、かがる接着層の導通抵抗が低くなると同時に、
ガラス成分の増大によってリードの強固な接着、固定が
可能となったのである。

また、接着層中のガラス成分の量が増大したことで、か
かる接着層の気密性がよくなり、以て該接着層中への水
分、塩分、薬品等の滲み込みが減少し、耐湿性等が向上
せしめられ得て、その抵抗値の経時変化が効果的に抑制
され得、また接着層の耐久性も向上され得たのである。

また、接着層の気密性が向上され得たことにより、かか
る接着層の抵抗値の経時変化を防止するために、ガラス
のオーバーコート層（保護層）を従来の如く該接着層上
にまで設ける必要がなくなり、素子の製作も容易となっ
たのである。

（具体的構成）ところで、本発明に従う流量計用検知素子は、抵抗体を
外面上に形成した基体に対してリードを接着、固定せし
める接着剤（接着層）を除き、従来の素子と同様な構造
を有するものであって、第１図に示される如き素子構造
が採用されることは勿論、公知の各種の素子構造乃至は
素子構成において、本発明を実現することが可能である
。

すなわち、流量計用検知素子を構成する抵抗体や基体、
更にはり一ドに関して、その材質や形状等は目的に応し
て適宜に選定されるものであり、例えば基体としては、
パイプ状や棒状、板状等の各種形状の絶縁体が用いられ
得るが、一般に、アルミナ等のセラミック基体、特にそ
のパイプ状物が好適に用いられることとなる。また、抵
抗体としては１．一般に白金薄膜が有利に用いられる。

本発明は、そのような流量計用検知素子において、外面
上に形成された抵抗体を支持する基体に対して、所定の
リードを接着、固定せしめると同時に、かかる基体上の
抵抗体とり−ト′とに跨がって設けられ、それらを電気
的に導通せしめる接着剤からなる接着層を、ガラス成分
と金属成分とから構成し、且つ該ガラス成分が、体積換
算において、該金属成分。よりも多くなるように構成す
ると共に、それら各成分が接着層中において偏在せしめ
られるようにしたのである。

づなわち、本発明に従・）接着層は、それを構成するガ
ラス成分と金属成分とが均一に混合せしめられてなるも
のではなく、実質的にガラス成分のみが固まって構成さ
れるガラス偏在部と金属成分が菓よって構成される金属
偏在部とから構成された形態を呈するものであり、特に
ガラス量が大なる割合において、そのようなガラスの偏
在状態が、強度と抵抗率の両立を可能としたのである。

要するに、ガラスの偏在によりガラス偏在部な部分があ
り、そこはリードとの接着及び基体との接着の役割を果
たし、他の金属リッチな部分は導通（電気抵抗低下）の
役割を果たすこととなるのである。

なお、本発明において、上記のような状態をよりよく実
現するために、接着層中のガラス成分は５５容量％〜９
０容量％の割合を占める量にすることが、望ましいので
ある。ガラス成分の割合が９０容量％を越えるようにな
ると、金属成分の偏在部分が少な（なり、導通を取り難
くなる。また、ガラスの偏在部分は、有利には、接着層
の断面において、その断面の２５００μｍ２当り、２０
μｍ２以上の大きさのガラス偏在部の合計面積が１００
μｍ２以上、好ましくは５００μｍ２以上となるように
、その偏在状態が調整され、以て強度の向上に寄与せし
められることとなる。

ところで、かかる接着層を与える接着剤は、ガラス粉と
金属粉とを配合して調製されるものであるが、それらガ
ラス粉や金属粉には、何れも公知のものが適宜に選択使
用され、例えばガラス粉としては、硼珪酸ガラス、アル
カリガラス、亜鉛系ガラス、マグネシア系ガラス、鉛ガ
ラス、燐酸ガラス及びそれらの結晶化ガラス等の粉末が
用いられ、また金属粉としては、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の
Ｐｔ系金属の単体やそれら自身若しくはＮｉ、ＣＵ等の
他の金属との合金、Ａｕ、Ａｇ等の金属若しくはその合
金等の粉末が用いられる。なお、ガラス粉としては、セ
ラミック粒を混合したガラス粉を用いたり、金属粉とし
て、セラミック粒子や適当な金属粒子上にＰｔ等の金属
をコートしたものを使用したりすることも可能である。

尤も、金属粉としては、一般に白金系金属の単体若しく
はその合金からなる粉末が有利に用いられることとなる
。

そして、かかるガラス粉と金属粉とは、所定割合におい
て、適当な溶剤やバインダと共に、混合せしめられて、
接着ペーストとして用いられることとなるが、そのよう
なペーストの作製に際して、ガラス粉末と金属粉末とは
、通常の混合作業において認識されているような長時間
混合による均一（均質）な混合状態とは為されず、短時
間の簡単な混合操作による不均一な混合状態において、
混合せしめられて、不均一な接着ペーストとして用いら
れるのである。そのような不均一な接着ペーストによっ
て、ガラス成分と金属成分とが偏在した接着層が有利に
形成されるのである。

そして、このようなガラス粉と金属粉を配合してなる接
着剤（接着ペースト）を用いて、抵抗体を外面上に形成
した基体に対して、所定のリードを接着、固定するには
、該接着剤にてリードを基体の所定部位に位置固定に取
り付けた状態において、適当な熱処理（焼成）が施され
て、該接着剤からなる接着層が形成せしめられ、以てそ
れらリートと基体との接着が実現されるが、その際、接
着剤中のガラス粉と金属粉とが不均一な混合状態とされ
ているところから、かかる接着剤にて形成される接着層
中には、ガラス成分と金属成分とが偏在する形態となる
のであり、それによって、リードと抵抗体間の有効な電
気的導通とリードの固定とが効果的に達成されるのであ
る。

因みに、第３図（ａ）及び（ｂ）に、リードとそれを接
着、固定する接着層との接触部近傍の断面を走査型電子
顕微鏡にて観察した模式図が示されているが、何れも、
ガラス成分と金属成分とが偏在した構造の接着層となっ
ているのである。なお、第３図（ａ）は、ガラス成分の
割合が６５容量％の場合であり、また第３図（ｂ）は、
ガラス成分の割合が８０容量％の場合である。

（実施例）以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、同等限定的に解釈されるも
のでないことは、言うまでもないところである。本発明
には、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知
識に基づいて種々なる変更、修正、改良等が加えられ得
るものであることが、理解されるべきである。

実施例　１〜１０第１図に示される如き構造の各種の検知素子を得るべく
、内径：０．３［１１１１φ、外径＝０．５聰φ、長さ
：２■のアルミナボビンを基体として用い、その外周面
にスパイラル状にマスク剤を塗り付けた後、スパッタ法
により、厚さ：１μｍの白金薄膜層を形成せしめ、次い
で熱処理することにより、マスク剤を除去すると同時に
、マスク剤上の白金も除き、スパイラル状の白金薄膜層
からなる抵抗体をアルミナボビン上に形成した。なお、
かかる白金薄膜層からなる抵抗体の抵抗値は１５〜１７
Ωであった。

かくして得られた白金薄膜抵抗体を外面上に形成したア
ルミナボビンに対して、下記第１表に示される各種の接
着ペーストを用いて、０．２圓φの白金線からなるリー
ドを接着、固定せしめた。なお、それぞれの接着ペース
トは、ガラス粉と共に金属粉としてＰｔ粉を用い、それ
ら２種の粉末に１０１ｊｔ％エチルセルロースのブチル
カルピトールアセテート溶液を添加して、下記第１表に
示される如き条件下にて不均一混合せしめ、それぞれの
接着ペーストとした。そのような接着ペースト中におけ
るバインダとしてのエチルセルロースは、ｐｔ粉とガラ
ス粉の合計量の１００重量部に対して５重量部の割合と
なるようにした。また、ペーストの粘度調整は、溶剤の
加熱による減量により行ない、また粘度が不足したとき
には、溶剤を増量して、粘度調節した。

また、アルミナボビンに対するリードの固定は、それら
リード及びボビン端部の両方に各々の接着ペーストを付
けた後、リードをボビン内に所定長さ挿入せしめ、乾燥
することにより、行なった。

そして、このアルミナボビンにリードを固定した状態に
おいて、ベルト炉にて、下記第１表に示される条件下で
焼成を行なった。なお、焼成は６０分サイクルとし、実
施例８で、焼成雰囲気とじて０．１％の酸素を含む窒素
雰囲気を用いる以外は、他の例においては何れも空気中
において焼成を行なった。更に、この焼成後、アルミナ
ボビンの外周面にガラスの保護コーティング層を形成し
て、目的とする検知素子を完成した。

かかる第１表に示される実施例において、Ｐｔ粉：３０
容量％とガラス粉ニア０容量％の割合で配合してなる接
着ペーストを用いて、接着層を形成してなる検知素子（
実施例１〜８）にあっては、何れも、焼成後の抵抗率が
３Ｘ１０−’〜５×１０４Ω１であり、また実施例９の
Ｐｔ粉を１５容量％としたものにあっては、８Ｘ１０−
’〜１０×１０−４Ω１であり、更に実施例１０のＰｔ
粉を４５容量％としたものにあっては、Ｉ　Ｘ　１０−
’〜３×１Ｏ−４Ω１の抵抗率であった。

また、かくして得られた各種の検知素子について、その
リードの引抜き強度を評価したところ、何れも、優れた
引抜き強度を示すものであった。

そして、それら検知素子の接着層の断面を走査型電子顕
微鏡で調査したところ、第３図（ａ）及び（ｂ）と同様
に、ガラス成分と金属成分とが均質とはなっておらず、
ガラスや白金（金属）が偏在した状態で接着層が構成さ
れていることを認めた。

これに対して、実施例１のものについて、ペースト作製
時に長時間の混合を行ない、白金粉末とガラス粉末との
分散を充分に行なって均質化せしめ、得られた均一な接
着ペーストを用いて、実施例１と同様にして検知素子を
作製したところ、接着層の抵抗率が著しく増加し、また
強度においても、実施例１の検知素子に比べて低いもの
であった。

また、金属粉として、Ｐｔ粉に代え、Ｐｔ−Ｒｈ合金粉
、Ｐｔ−Ｎｉ合金粉、（Ｐｔ＋Ａｕ）混合粉、（Ｐｔ＋
Ａｇ）混合粉、（Ａｇ＋Ａｕ）混合粉、（Ａｇ＋Ｐｄ）
混合粉等の金属粉を用い、またガラスとして、作業温度
が６２０″Ｃのもの又は８５０℃のものを用いて、上記
と同様にして検知素子を作製した結果、何れも、強度と
抵抗率に優れた検知素子を得ることが出来た。

実施例　１１実施例１と同様にして、Ｐｔ粉とガラス粉との配合割合
が種々異なる接着ペーストを用いて、検知素子を作製し
た。そして、その得られた検知素子について、比抵抗及
びリードの引抜き強度を調べ、その結果を、Ｐｔ粉の配
合割合との関係において第４図に示した。

かかる第４図の結果から明らかなように、接着層のガラ
ス成分が体積換算においてＰｔ（金属）成分よりも多く
なる領域において、優れた抵抗率と引張強度が実現され
ていることが認められる。

なお、Ｐｔ粉の配合割合が６０容量％になると、強度低
下が惹起されると共に、そのバラツキが大となる傾向が
認められ、また１０容量％よりも低くなると、抵抗率が
不安定となる傾向が認められるのである。

【図面の簡単な説明】第１図は、流量計用検知素子の一例を示す断面説明図で
あり、第２図は、かかる検知素子の配置構成を示す概略
説明図であり、第３図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、
本発明に従う検知素子の接着層の要部断面を示す走査型
電子顕微鏡観察に基づくところの模式図であり、第４図
は、実施例１１において求められたＰｔ粉の配合量と抵
抗率又は引張強度との関係を示すグラフである。２：セラミンクバイブ　４：薄膜抵抗体６：リード　　
　　　　８：接着層１０：保護コーティング層１２：管　　　　　　　１４：ガス流路１６：検知素子
　　　　１８：絶縁部材２０：金属端子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）抵抗体を外面上に形成した基体に対して、所定の
リードが接着剤にて接着、固定せしめられると共に、該
接着剤からなる接着層を介して該リードと前記抵抗体と
が電気的に接続されてなる構造の流量計用検知素子にし
て、前記接着層がガラス成分と金属成分とから構成され、且
つ該ガラス成分が体積換算において該金属成分よりも多
くなるように構成されると共に、それら各成分が接着層
中において偏在せしめられていることを特徴とする流量
計用検知素子。
（２）前記ガラス成分が、前記接着層中において、５５
容量％〜９０容量％の割合を占めている請求項（１）記
載の流量計用検知素子。
（３）前記接着層の断面において、前記ガラス成分のみ
が固まって構成されるガラス偏在部が存在し、且つかか
る断面の２５００μｍ＾２当り、該ガラス偏在部の２０
μｍ＾２辺上の大きさのものの合計面積が１００μｍ＾
２以上である請求項（１）又は（２）に記載の流量計用
検知素子。
（４）前記金属成分が、白金系金属の単体若しくはその
合金である請求項（１）乃至（３）の何れかに記載の流
量計用検知素子。