JPH05172649A - サーミスタ素子およびその製造方法 - Google Patents
サーミスタ素子およびその製造方法Info
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- JPH05172649A JPH05172649A JP35467191A JP35467191A JPH05172649A JP H05172649 A JPH05172649 A JP H05172649A JP 35467191 A JP35467191 A JP 35467191A JP 35467191 A JP35467191 A JP 35467191A JP H05172649 A JPH05172649 A JP H05172649A
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- film
- ceramic film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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
を提供する。 【構成】 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、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
封止されており、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
り被覆されている。
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
を提供する。 【構成】 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、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
封止されており、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
り被覆されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス封止型のサーミ
スタ素子およびその製造方法に関する。
スタ素子およびその製造方法に関する。
【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。
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。
【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。
（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。
【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。
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。
【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。
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。
【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３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。
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３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。
【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
サーミスタ素子を提供すること、およびその製造方法を
提供することを目的とする。
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
サーミスタ素子を提供すること、およびその製造方法を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（６）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いることを特徴
とするサーミスタ素子。
（１）〜（６）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いることを特徴
とするサーミスタ素子。
【０００９】（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。
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。
【００１０】（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。
２０μm である上記（１）または（２）に記載のサーミ
スタ素子。
【００１１】（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。
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。
【００１２】（５） 前記セラミックス膜が前記ガラス
の全表面を被覆している上記（１）ないし（４）のいず
れかに記載のサーミスタ素子。
の全表面を被覆している上記（１）ないし（４）のいず
れかに記載のサーミスタ素子。
【００１３】（６） 上記（１）ないし（５）のいずれ
かに記載のサーミスタ素子を製造する方法であって、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。
かに記載のサーミスタ素子を製造する方法であって、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。
【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。
子１の好適実施例を示す。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００１９】また、Ｍｎ−Ｎｉ系複合酸化物、スピネル
系酸化物、Ａｌ2 Ｏ3 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。
系酸化物、Ａｌ2 Ｏ3 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
るが、通常０．０５〜２００μm 程度である。
【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。
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。
【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。
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。
【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により被覆されていればよいが、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４３，４５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。
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により被覆されていればよいが、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４３，４５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。
【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、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 ま
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
2 Ｏ3 が好ましい。
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、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 ま
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
2 Ｏ3 が好ましい。
【００２９】セラミックス膜の形成方法は特に限定され
ないが、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法により形成することが好ましい。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ＣＶ
Ｄ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。
ないが、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法により形成することが好ましい。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ＣＶ
Ｄ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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３６】ガラス封止後、上記したＣＶＤ法などによ
りセラミックス膜６を形成する。
りセラミックス膜６を形成する。
【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。
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。
【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。
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。
【００３９】（原料粉末） Ａｌ2 Ｏ3 ：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。
充填した。
【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。
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。
【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。
６５mmのリード体を、スポット溶接法を用いて接続し
た。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
を行なった。結果を表１に示す。
【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。
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。
【００４７】
【表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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
面図である。
【図２】従来のサーミスタ素子の１例を示す断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (6)
- 【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いる
ことを特徴とするサーミスタ素子。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【請求項５】 前記セラミックス膜が前記ガラスの全表
面を被覆している請求項１ないし４のいずれかに記載の
サーミスタ素子。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載のサ
ーミスタ素子を製造する方法であって、 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35467191A JP3150180B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | サーミスタ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35467191A JP3150180B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | サーミスタ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172649A true JPH05172649A (ja) | 1993-07-09 |
| JP3150180B2 JP3150180B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=18439125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35467191A Expired - Fee Related JP3150180B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | サーミスタ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3150180B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6880969B2 (en) | 2001-03-23 | 2005-04-19 | Denso Corporation | Temperature sensor and production method thereof |
| KR100734788B1 (ko) * | 2005-11-25 | 2007-07-04 | 주식회사 제임스텍 | 부온도계수 써미스터 온도센서 및 그 제조방법 |
| DE102007034756B4 (de) * | 2006-07-26 | 2009-04-16 | Denso Corporation, Kariya | Temperaturerfassungsvorrichtung und Kombination dieser |
| JP2009270955A (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-19 | Oizumi Seisakusho:Kk | 温度センサ用ガラス封止サーミスタ |
| JP2009288023A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Denso Corp | 温度センサ |
| KR101038755B1 (ko) * | 2008-10-09 | 2011-06-03 | 조인셋 주식회사 | 세라믹 칩 어셈블리 |
| CN117606636A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-02-27 | 深圳市汇北川电子技术有限公司 | 一种应用于新能源汽车温度传感器及制备方法 |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP35467191A patent/JP3150180B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6880969B2 (en) | 2001-03-23 | 2005-04-19 | Denso Corporation | Temperature sensor and production method thereof |
| DE10212908B4 (de) * | 2001-03-23 | 2005-05-12 | Denso Corporation, Kariya | Temperatursensor und Herstellungsverfahren dafür |
| KR100734788B1 (ko) * | 2005-11-25 | 2007-07-04 | 주식회사 제임스텍 | 부온도계수 써미스터 온도센서 및 그 제조방법 |
| DE102007034756B4 (de) * | 2006-07-26 | 2009-04-16 | Denso Corporation, Kariya | Temperaturerfassungsvorrichtung und Kombination dieser |
| US7540658B2 (en) | 2006-07-26 | 2009-06-02 | Denso Corporation | Temperature detecting device |
| JP2009270955A (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-19 | Oizumi Seisakusho:Kk | 温度センサ用ガラス封止サーミスタ |
| JP2009288023A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Denso Corp | 温度センサ |
| KR101038755B1 (ko) * | 2008-10-09 | 2011-06-03 | 조인셋 주식회사 | 세라믹 칩 어셈블리 |
| CN117606636A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-02-27 | 深圳市汇北川电子技术有限公司 | 一种应用于新能源汽车温度传感器及制备方法 |
| CN117606636B (zh) * | 2024-01-24 | 2024-04-16 | 深圳市汇北川电子技术有限公司 | 一种应用于新能源汽车温度传感器及制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3150180B2 (ja) | 2001-03-26 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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