JPH08292102A - 輻射センサ及びその製造方法 - Google Patents
輻射センサ及びその製造方法Info
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- JPH08292102A JPH08292102A JP7095077A JP9507795A JPH08292102A JP H08292102 A JPH08292102 A JP H08292102A JP 7095077 A JP7095077 A JP 7095077A JP 9507795 A JP9507795 A JP 9507795A JP H08292102 A JPH08292102 A JP H08292102A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型で性能の優れた輻射センサ及びその製造方
法を提供する。 【構成】セラミックス焼結体層１１と、セラミックス焼
結体層１１を挟む２層のサーミスタ厚膜層１２，１３
と、サーミスタ厚膜層１２，１３それぞれに形成された
各一対の電極１４ａ，１４ｂ及び１５ａ，１５ｂとを備
えた。
法を提供する。 【構成】セラミックス焼結体層１１と、セラミックス焼
結体層１１を挟む２層のサーミスタ厚膜層１２，１３
と、サーミスタ厚膜層１２，１３それぞれに形成された
各一対の電極１４ａ，１４ｂ及び１５ａ，１５ｂとを備
えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物の温度を非接触
で計測する輻射センサ及びその製造方法に関する。
で計測する輻射センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、サーミスタを用いて対象物の温度
を非接触で計測する輻射センサが広く用いられている。
このような輻射センサは、対象物から輻射される赤外線
によるセンサの温度変化を電気抵抗の変化として検出す
る受熱用のサーミスタ素子と、センサの設置されている
場所の環境温度を測定する温度補償用のサーミスタ素子
とから構成され、これら両素子の温度差から対象物の温
度を計測するタイプのものが多い。
を非接触で計測する輻射センサが広く用いられている。
このような輻射センサは、対象物から輻射される赤外線
によるセンサの温度変化を電気抵抗の変化として検出す
る受熱用のサーミスタ素子と、センサの設置されている
場所の環境温度を測定する温度補償用のサーミスタ素子
とから構成され、これら両素子の温度差から対象物の温
度を計測するタイプのものが多い。
【０００３】しかし、従来の輻射センサは、受熱用のサ
ーミスタ素子と温度補償用のサーミスタ素子とを組み合
わせて温度を計測するものであるため、輻射センサの小
型化、高精度化というニーズに対応することが難しい。
また、従来の輻射センサは、サーミスタ焼結体を用いて
製造されることが多く、サーミスタ焼結体はアルミナ、
シリカなどの絶縁材料に比べて機械的強度が低いため、
センサとしての信頼性が低いという問題がある。特に、
サーミスタ焼結体の中でも用途の広い低抵抗のサーミス
タ焼結体は、焼結温度が低いため機械的強度も低く、信
頼性の点で難がある。また、一般に、サーミスタ焼結体
は、熱容量が大きいため感度及び熱応答性等のセンサ特
性はあまり良好ではない。
ーミスタ素子と温度補償用のサーミスタ素子とを組み合
わせて温度を計測するものであるため、輻射センサの小
型化、高精度化というニーズに対応することが難しい。
また、従来の輻射センサは、サーミスタ焼結体を用いて
製造されることが多く、サーミスタ焼結体はアルミナ、
シリカなどの絶縁材料に比べて機械的強度が低いため、
センサとしての信頼性が低いという問題がある。特に、
サーミスタ焼結体の中でも用途の広い低抵抗のサーミス
タ焼結体は、焼結温度が低いため機械的強度も低く、信
頼性の点で難がある。また、一般に、サーミスタ焼結体
は、熱容量が大きいため感度及び熱応答性等のセンサ特
性はあまり良好ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑み、小型で性能の優れた輻射センサ及びその製造方
法を提供することを目的とする。
に鑑み、小型で性能の優れた輻射センサ及びその製造方
法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の輻射センサは、セラミックス焼結体層と、セラミ
ックス焼結体層を挟む２層のサーミスタ厚膜層と、サー
ミスタ厚膜層それぞれに形成された各一対の電極とを備
えたことを特徴とする。
発明の輻射センサは、セラミックス焼結体層と、セラミ
ックス焼結体層を挟む２層のサーミスタ厚膜層と、サー
ミスタ厚膜層それぞれに形成された各一対の電極とを備
えたことを特徴とする。
【０００６】ここで、上記セラミックス焼結体が多孔質
のセラミックス焼結体であることが好ましい。また、本
発明の輻射センサの製造方法は、ウエハ状のセラミック
ス焼結体の両面にサーミスタを含有するグリーンシート
を重ね合わせ、加圧し、焼成することによりセラミック
ス焼結体の両面にサーミスタ厚膜層が積層された積層ウ
エハを形成する工程と、その積層ウエハの両面に電極パ
ターンを形成する工程と、その積層ウエハを切断加工し
て複数のチップ状の素子に分割する工程とを備えたこと
を特徴とする。
のセラミックス焼結体であることが好ましい。また、本
発明の輻射センサの製造方法は、ウエハ状のセラミック
ス焼結体の両面にサーミスタを含有するグリーンシート
を重ね合わせ、加圧し、焼成することによりセラミック
ス焼結体の両面にサーミスタ厚膜層が積層された積層ウ
エハを形成する工程と、その積層ウエハの両面に電極パ
ターンを形成する工程と、その積層ウエハを切断加工し
て複数のチップ状の素子に分割する工程とを備えたこと
を特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の輻射センサは、上記のように、セラミ
ックス焼結体層と、セラミックス焼結体層を挟む２層の
サーミスタ厚膜層とを一体化した素子として構成されて
いるため、素子の強度が大きく信頼性の高い輻射センサ
が得られる。また、上記２層のサーミスタ厚膜層を受熱
用及び温度補償用として用いることにより受熱用素子と
温度補償用素子とを一つのチップ内に組み込むことがで
きるため、受熱部分と温度補償部分との温熱環境差が極
めて少なく、輻射センサとしての精度が極めて高い。
ックス焼結体層と、セラミックス焼結体層を挟む２層の
サーミスタ厚膜層とを一体化した素子として構成されて
いるため、素子の強度が大きく信頼性の高い輻射センサ
が得られる。また、上記２層のサーミスタ厚膜層を受熱
用及び温度補償用として用いることにより受熱用素子と
温度補償用素子とを一つのチップ内に組み込むことがで
きるため、受熱部分と温度補償部分との温熱環境差が極
めて少なく、輻射センサとしての精度が極めて高い。
【０００８】また、受熱用素子と温度補償用素子との間
にセラミックス焼結体が挟まれているため、両素子間の
断熱性が向上し、輻射センサとしての精度が更に向上す
る。更に、セラミックス焼結体を多孔質のセラミックス
焼結体とした場合は、熱容量が減少するため、高感度で
且つ熱応答性に優れた輻射センサが得られる。また、本
発明の輻射センサの製造方法は、上記のように、セラミ
ックス焼結体の両面にサーミスタ厚膜層が積層された積
層ウエハを切断加工して複数のチップ状の素子に分割し
て製造されるため、寸法を自由に設定でき、受熱用素子
と温度補償用素子とが一体化された、高性能且つ高信頼
性の輻射センサを、低コストで大量生産することができ
る。
にセラミックス焼結体が挟まれているため、両素子間の
断熱性が向上し、輻射センサとしての精度が更に向上す
る。更に、セラミックス焼結体を多孔質のセラミックス
焼結体とした場合は、熱容量が減少するため、高感度で
且つ熱応答性に優れた輻射センサが得られる。また、本
発明の輻射センサの製造方法は、上記のように、セラミ
ックス焼結体の両面にサーミスタ厚膜層が積層された積
層ウエハを切断加工して複数のチップ状の素子に分割し
て製造されるため、寸法を自由に設定でき、受熱用素子
と温度補償用素子とが一体化された、高性能且つ高信頼
性の輻射センサを、低コストで大量生産することができ
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の輻射センサの一実施例の断面図である。
図１に示すように、この輻射センサ１０は、セラミック
ス焼結体層１１と、セラミックス焼結体層１１を挟む２
層のサーミスタ厚膜層１２，１３と、サーミスタ厚膜層
１２，１３それぞれに形成された各一対の電極１４ａ，
１４ｂ；１５ａ，１５ｂとを備えている。２層のサーミ
スタ厚膜層のうちの一方のサーミスタ厚膜層１２は赤外
線受熱用として使用され、他方のサーミスタ厚膜層１３
は温度補償用として使用される。サーミスタ厚膜層１２
の表面の一対の電極１４ａ，１４ｂの間には吸熱効果を
高めるための金黒１６が蒸着されている。
１は、本発明の輻射センサの一実施例の断面図である。
図１に示すように、この輻射センサ１０は、セラミック
ス焼結体層１１と、セラミックス焼結体層１１を挟む２
層のサーミスタ厚膜層１２，１３と、サーミスタ厚膜層
１２，１３それぞれに形成された各一対の電極１４ａ，
１４ｂ；１５ａ，１５ｂとを備えている。２層のサーミ
スタ厚膜層のうちの一方のサーミスタ厚膜層１２は赤外
線受熱用として使用され、他方のサーミスタ厚膜層１３
は温度補償用として使用される。サーミスタ厚膜層１２
の表面の一対の電極１４ａ，１４ｂの間には吸熱効果を
高めるための金黒１６が蒸着されている。
【００１０】図２は、本発明の一実施例の輻射センサを
キャンパッケージに搭載する場合の取付図である。図２
に示すように、輻射センサ１０の受熱用のサーミスタ厚
膜層１２の電極１４ａ，１４ｂは、それぞれリード線２
１ａ，２１ｂを介して、赤外線を透過する窓を備えた気
密封止可能なキャンパッケージ（図示せず）のピン２２
ａ，２２ｂにそれぞれ接続されており、また、温度補償
用のサーミスタ厚膜層１３の電極１５ａ，１５ｂはそれ
ぞれキャンパッケージ（図示せず）のピン２３ａ，２３
ｂに直接接続されている。
キャンパッケージに搭載する場合の取付図である。図２
に示すように、輻射センサ１０の受熱用のサーミスタ厚
膜層１２の電極１４ａ，１４ｂは、それぞれリード線２
１ａ，２１ｂを介して、赤外線を透過する窓を備えた気
密封止可能なキャンパッケージ（図示せず）のピン２２
ａ，２２ｂにそれぞれ接続されており、また、温度補償
用のサーミスタ厚膜層１３の電極１５ａ，１５ｂはそれ
ぞれキャンパッケージ（図示せず）のピン２３ａ，２３
ｂに直接接続されている。
【００１１】図３は、本発明の一実施例の輻射センサを
ガラスエポキシ基板に実装する場合の取付図である。図
３に示すように、輻射センサ１０の受熱用のサーミスタ
厚膜層１２の電極１４ａ，１４ｂは、それぞれリード線
２１ａ，２１ｂを介して、ガラスエポキシ基板２０の電
極２４ａ，２４ｂにそれぞれ接続され、温度補償用のサ
ーミスタ厚膜層１３の電極１５ａ，１５ｂはガラスエポ
キシ基板２０の電極２５ａ，２５ｂにそれぞれ直接接続
されている。
ガラスエポキシ基板に実装する場合の取付図である。図
３に示すように、輻射センサ１０の受熱用のサーミスタ
厚膜層１２の電極１４ａ，１４ｂは、それぞれリード線
２１ａ，２１ｂを介して、ガラスエポキシ基板２０の電
極２４ａ，２４ｂにそれぞれ接続され、温度補償用のサ
ーミスタ厚膜層１３の電極１５ａ，１５ｂはガラスエポ
キシ基板２０の電極２５ａ，２５ｂにそれぞれ直接接続
されている。
【００１２】次に、本発明の輻射センサの製造方法の一
実施例について説明する。図４は、本発明の輻射センサ
の製造方法の一実施例の工程図である。図４（ａ）に示
すセラミックス焼結体の素材として、サーミスタ材料の
熱膨張係数に近似する熱膨張係数を持つ多孔質の絶縁性
のセラミックス材料、例えば、熱膨張係数が９０〜１２
０×１０-7／℃で、気孔率が１０〜５０％のフォルステ
ライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）を用い、多孔質のウエハ
状のセラミックス焼結体４１を作製する。
実施例について説明する。図４は、本発明の輻射センサ
の製造方法の一実施例の工程図である。図４（ａ）に示
すセラミックス焼結体の素材として、サーミスタ材料の
熱膨張係数に近似する熱膨張係数を持つ多孔質の絶縁性
のセラミックス材料、例えば、熱膨張係数が９０〜１２
０×１０-7／℃で、気孔率が１０〜５０％のフォルステ
ライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）を用い、多孔質のウエハ
状のセラミックス焼結体４１を作製する。
【００１３】次に、サーミスタ粉末と結合材とを混合し
てグリーンシートを作製し、それをウエハ状のセラミッ
クス焼結体４１と同じ大きさにカットする。次に、図４
（ｂ）に示すように、上記のサーミスタのグリーンシー
トをウエハ状のセラミックス焼結体４１の両面に積層
し、プレス機を用いて熱圧着する。セラミックス焼結体
４１の両面に形成されるサーミスタ厚膜層４２，４３の
層厚は、上記のプレス機による熱圧着工程後に約１５０
μｍ以下の厚さ、望ましくは４０〜８０μｍの範囲内の
厚さとなるように設定する。次に、この熱圧着された積
層体を１０００〜１２００℃で１〜５時間程度焼成し
て、セラミックス焼結体４１とサーミスタ厚膜層４２，
４３とを完全に一体化することにより積層ウエハ４４が
得られる。
てグリーンシートを作製し、それをウエハ状のセラミッ
クス焼結体４１と同じ大きさにカットする。次に、図４
（ｂ）に示すように、上記のサーミスタのグリーンシー
トをウエハ状のセラミックス焼結体４１の両面に積層
し、プレス機を用いて熱圧着する。セラミックス焼結体
４１の両面に形成されるサーミスタ厚膜層４２，４３の
層厚は、上記のプレス機による熱圧着工程後に約１５０
μｍ以下の厚さ、望ましくは４０〜８０μｍの範囲内の
厚さとなるように設定する。次に、この熱圧着された積
層体を１０００〜１２００℃で１〜５時間程度焼成し
て、セラミックス焼結体４１とサーミスタ厚膜層４２，
４３とを完全に一体化することにより積層ウエハ４４が
得られる。
【００１４】次に、図４（ｃ）に示すように、積層ウエ
ハ４４の両面に、所定の幅と間隔を持つ互いに平行な複
数の帯状の電極パターン４５を印刷し、乾燥後、焼付け
を行う。電極パターン４５の幅及び間隔は、積層ウエハ
４４が最終工程で切断加工されて得られる複数のチップ
それぞれの所定位置に各一対の電極が配備されるよう設
定される。
ハ４４の両面に、所定の幅と間隔を持つ互いに平行な複
数の帯状の電極パターン４５を印刷し、乾燥後、焼付け
を行う。電極パターン４５の幅及び間隔は、積層ウエハ
４４が最終工程で切断加工されて得られる複数のチップ
それぞれの所定位置に各一対の電極が配備されるよう設
定される。
【００１５】この電極パターン４５の各一対の電極間隔
を調節することによりサーミスタの電気抵抗値を所望の
値に設定することができる。次に、サーミスタ厚膜層４
２の受熱領域の吸熱効率を高めて輻射センサ素子の感度
を向上させるために、図４（ｄ）に示すように、積層ウ
エハ４４の受熱用のサーミスタ厚膜層４２の、電極が形
成されていない受熱領域に帯状の金黒１６を２〜３μｍ
の厚さで蒸着する。
を調節することによりサーミスタの電気抵抗値を所望の
値に設定することができる。次に、サーミスタ厚膜層４
２の受熱領域の吸熱効率を高めて輻射センサ素子の感度
を向上させるために、図４（ｄ）に示すように、積層ウ
エハ４４の受熱用のサーミスタ厚膜層４２の、電極が形
成されていない受熱領域に帯状の金黒１６を２〜３μｍ
の厚さで蒸着する。
【００１６】最後に、図４（ｅ）に示すように、積層ウ
エハ４４を切断加工して複数のチップ状の素子に分割す
る。このようにして、一つのチップ内に受熱用のサーミ
スタ素子と温度補償用のサーミスタ素子が一体化された
輻射センサ１０が完成する。
エハ４４を切断加工して複数のチップ状の素子に分割す
る。このようにして、一つのチップ内に受熱用のサーミ
スタ素子と温度補償用のサーミスタ素子が一体化された
輻射センサ１０が完成する。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の輻射セン
サによれば、小型で、信頼性が高く、高精度で、感度及
び熱応答性に優れた輻射センサを得ることができる。ま
た、本発明の輻射センサの製造方法によれば、小型で、
性能の優れた輻射センサを低コストで製造することがで
きる。
サによれば、小型で、信頼性が高く、高精度で、感度及
び熱応答性に優れた輻射センサを得ることができる。ま
た、本発明の輻射センサの製造方法によれば、小型で、
性能の優れた輻射センサを低コストで製造することがで
きる。
【図１】本発明の輻射センサの一実施例の断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例の輻射センサをキャンパッケ
ージに搭載する場合の取付図である。
ージに搭載する場合の取付図である。
【図３】本発明の一実施例の輻射センサをガラスエポキ
シ基板に実装する場合の取付図である。
シ基板に実装する場合の取付図である。
【図４】本発明の輻射センサの製造方法の一実施例の工
程図である。
程図である。
１０ 輻射センサ １１ セラミックス焼結体層 １２，１３ サーミスタ厚膜層 １４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ 電極 １６ 金黒 ２０ ガラスエポキシ基板 ２１ａ，２１ｂ リード線 ２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ ピン ２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ 電極 ４１ セラミックス焼結体（ウエハ） ４２，４３ サーミスタ厚膜層 ４４ 積層ウエハ ４５ 電極パターン
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックス焼結体層と、 該セラミックス焼結体層を挟む２層のサーミスタ厚膜層
と、 該サーミスタ厚膜層それぞれに形成された各一対の電極
とを備えたことを特徴とする輻射センサ。 - 【請求項２】 前記セラミックス焼結体が多孔質のセラ
ミックス焼結体であることを特徴とする請求項１記載の
輻射センサ。 - 【請求項３】 ウエハ状のセラミックス焼結体の両面に
サーミスタを含有するグリーンシートを重ね合わせ、加
圧し、焼成することにより前記セラミックス焼結体の両
面にサーミスタ厚膜層が積層された積層ウエハを形成す
る工程と、 該積層ウエハの両面に電極パターンを形成する工程と、 該積層ウエハを切断加工して複数のチップ状の素子に分
割する工程とを備えたことを特徴とする輻射センサの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7095077A JPH08292102A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 輻射センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7095077A JPH08292102A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 輻射センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08292102A true JPH08292102A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14127909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7095077A Withdrawn JPH08292102A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 輻射センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08292102A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011220960A (ja) * | 2010-04-14 | 2011-11-04 | Murata Mfg Co Ltd | 熱センサ |
| JP2016138773A (ja) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 温度センサ |
| JP2019207241A (ja) * | 2015-11-02 | 2019-12-05 | ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフトＴｄｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ａｇ | センサ素子およびセンサ素子を製造するための方法 |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP7095077A patent/JPH08292102A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011220960A (ja) * | 2010-04-14 | 2011-11-04 | Murata Mfg Co Ltd | 熱センサ |
| JP2016138773A (ja) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 温度センサ |
| JP2019207241A (ja) * | 2015-11-02 | 2019-12-05 | ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフトＴｄｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ａｇ | センサ素子およびセンサ素子を製造するための方法 |
| US10908030B2 (en) | 2015-11-02 | 2021-02-02 | Epcos Ag | Sensor element and method for producing a sensor element |
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