JPH10199708A - 温度センサ - Google Patents

温度センサ

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JPH10199708A
JPH10199708A JP302697A JP302697A JPH10199708A JP H10199708 A JPH10199708 A JP H10199708A JP 302697 A JP302697 A JP 302697A JP 302697 A JP302697 A JP 302697A JP H10199708 A JPH10199708 A JP H10199708A
Authority
JP
Japan
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temperature sensor
film
ceramics
ceramic
resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP302697A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Osada
慎一 長田
Yuichi Takaoka
祐一 高岡
Takashi Shikama
隆 鹿間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH10199708A publication Critical patent/JPH10199708A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部雰囲気に対する気密性に優れ、かつ高温
環境下ででの使用における耐久性に優れた温度センサを
提供する。 【解決手段】 セラミック基板上に抵抗膜を配設し、前
記抵抗膜上にセラミックよりなる保護膜を積層配設して
なる温度センサであって、前記保護膜に、前記セラミッ
ク基板とほぼ同一の熱膨張率を有するセラミックを用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は温度センサ、特に自
動車等の耐熱性・高応答性・小型化等が要求される用途
に供する温度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】図11〜図12に従来例の温度センサを
示す。図11は従来例の温度センサ101を示す分解斜
視図である。
【0003】温度センサ101は、以下のような構成よ
りなる。
【0004】まず、図11に示すように、セラミックま
たはガラスよりなる基板102上に抵抗膜103を形成
する。抵抗膜103を形成するに際しては、その形状を
ミアンダ形状等に形成して抵抗パターンとして機能させ
る。次に、抵抗膜の両端に電極104a・104bを形
成する。そして、この電極104a・104bに入出力
端子としてリード線105a・105bを接続する。そ
の後、抵抗膜103上全面にわたって保護コート膜10
6を形成する。
【0005】抵抗膜103には、白金等の貴金属やニッ
ケル・鉄・銅等の卑金属がその材料として用いられる。
抵抗膜103は、スパッタリング・蒸着・メッキ、また
は有機金属ペーストによる印刷等の方法によって製膜す
る。電極104a・104bは、リード線105a・1
05bの半田付けに際して抵抗膜103との接合性を高
めるために介在させている。電極104a・104b
は、厚膜印刷等の方法によって製膜する。
【0006】保護コート膜106は、樹脂またはガラス
をスクリーン印刷・塗布等の方法によって形成する。保
護コート膜106は、以下の機能を有している。まず、
抵抗膜103への、有機ガスや水分等の外部雰囲気の影
響を抑制する機能を有する。抵抗膜103へ有機ガスや
水分が付着すると、抵抗膜103の抵抗値が変化する。
このように、温度変化以外の要因で抵抗膜103の抵抗
値が変化したのでは、良好な感温特性が得られない。従
って、有機ガスや水分から抵抗膜103を保護する必要
が生じるのである。また、保護コート膜106は、電極
104a・104bとリード線105a・105bとの
接続部分を保護する機能をも有する。
【0007】従来例の温度センサ101は以上のような
構成よりなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の温度センサ101は、以下のような問題点を有し
ていた。
【0009】まず、保護コート膜106に樹脂を用いた
場合、保護コート膜106と基板102・抵抗膜103
との接合性が低くなるため、外部雰囲気に対する気密性
が不十分となる。また、樹脂は一般に融点が低いため、
高温使用に対する耐久性に欠ける。さらに、樹脂と基板
102・金属膜103とでは熱膨張率が大幅に異なるた
め、この点からも高温環境下での使用や急激な温度変化
の生じる環境下での使用と言った厳しい環境下での使用
に対する耐久性に欠けることになる。
【0010】また、保護コート膜106にガラスを用い
た場合、ガラス膜中に存在するポーラスを通じて外部雰
囲気の影響が抵抗膜103に伝わるため、気密性が不十
分となる。また、厳しい環境下での使用時には、上述し
た問題点を緩和するために図12に示すように、セラミ
ックまたは金属製のパイプ107に温度センサ101を
挿入して使用する。しかしこの場合、部品点数が増加し
温度センサが大型化する問題が生じる。また、感温特性
的に見ても温度変化に対する熱応答性が低下することに
なる。
【0011】さらに、一般に高温環境下での使用に際し
ては、抵抗膜の金属結晶が粒成長を起こして抵抗値が徐
々に変化する。このため、感温特性が不安定になる、と
言う問題も有していた。
【0012】したがって、本発明の目的は、上述の技術
的問題を解決するためになされたものであって、外部雰
囲気に対する気密性に優れ、かつ高温環境下での使用時
における耐久性にも優れた温度センサを提供することに
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1にかかる温度センサでは、セラミ
ック基板上に抵抗膜を配設し、前記抵抗膜上にセラミッ
クよりなる保護膜を積層配設してなる温度センサであっ
て、前記保護膜に、前記セラミック基板とほぼ同一の熱
膨張率を有するセラミックを用いた。
【0014】また本発明の請求項2にかかる温度センサ
では、請求項1記載の保護膜に、セラミック基板と同一
の材料からなるセラミックを用いた。
【0015】これにより、急激な温度変化の生じる環境
下においても堅牢性・信頼性の維持できる温度センサを
提供できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。
【0017】[第1実施例、図1〜図5]図1から図5
は、本発明の第1実施例の温度センサを示している。
【0018】図1において、セラミック基板2上には抵
抗膜3が形成されている。抵抗膜3は、厚膜印刷によっ
て形成しても良いし、蒸着法などを用いて薄膜状に形成
しても良い。抵抗膜3の両端には電極4a・4bが形成
されている。電極4a・4bは、厚膜印刷等の方法によ
って形成する。電極4a・4bには、電気溶接・半田付
け等によってリード端子5a・5bが接続されている。
セラミック基板2および抵抗膜3上には、セラミックよ
りなる保護膜6が積層・圧着されている。その際、抵抗
値の微調整のために、またリード端子5a・5bの接続
のために、例えば図1に示すように、抵抗膜3を完全に
は覆ってしまわないような形状に保護膜6を形成する。
なお、抵抗値の微調整を済ませ、リード端子5a・5b
を接続した後には、図2に示すようにフィキシングペー
スト7を塗布して、抵抗膜3を外部雰囲気から遮断す
る。 セラミック基板2および保護膜6の材料として
は、アルミナ・ジルコニア等の酸化物セラミックが好ま
しい。セラミック基板2と保護膜6の材料は同種類の材
料であることが好ましいが、両者の間で接合性・熱膨張
係数が整合していれば、必ずしも同一材料である必要は
ない。セラミック基板2および保護膜6の厚みは、生産
時の作業性、完成時の熱応答性を考慮するといずれも
0.3mm程度が好ましい。この場合、単層の膜を用い
ても良いし、薄膜を複数枚積層した多層膜を用いても構
わない。
【0019】抵抗膜の材料としては、白金・ロジウム・
ルテニウムおよびそれらの合金等の貴金属や、ニッケル
・鉄・銅またはそれらの合金等の卑金属を用いる。
【0020】リード端子5a・5bの材質としては、セ
ラミック基板2・保護膜6、電極4a・4b等と熱膨張
係数の等しい材質であることが好ましい。また、リード
端子5a・5bにはリードフレーム等の剛性を有する材
質を用いると、ダイシングを行いやすい。
【0021】フィキシングペースト7は、セラミック基
板2・保護膜6の主成分であるアルミナ粉末と高融点の
ガラスペーストとを調合して作成する。
【0022】温度センサ1は以上のように構成されてい
る。以下、温度センサ1の製造方法について、1000
度耐熱型の白金温度センサの場合として説明する。
【0023】まず、図3に示すように、約6cm四方の
セラミックグリーンシートのウェハ8を準備する。そし
て、ウェハ上に白金の抵抗膜9を厚膜印刷により形成す
る。図では模式的にウェハを小さく描いているが、1枚
のウェハからは、通常数百個の温度センサを作成する。
【0024】次に、保護膜として機能する新たなセラミ
ックグリーンシートのウェハ10を前記抵抗膜9上に積
層・圧着し、焼成する。白金は化学的に極めて安定して
いるので、焼成は大気中で行えばよい。ウェハ8・ウェ
ハ10の材料としては、アルミナの含有率が96〜99
%の高純度のアルミナを使用する。不純物を多く含有す
るアルミナでは、1000℃近傍での使用時に、不純物
成分の拡散が生じ、温度センサとしての感温特性を損な
うためである。焼成後の白金抵抗膜9は結晶化され、ほ
ぼ固体の白金と同一の特性を示す。
【0025】焼成終了後、温度センサ間の抵抗値のばら
つきを調整するために、個々の温度センサごとに抵抗膜
9にトリミングを加えて抵抗値を調整する。
【0026】抵抗値の調整が完了した後は、図4に示す
ようにウェハをダイシングにより短冊状に分割する。こ
の段階で温度センサにリード端子を接続し、該接続部分
にフィキシングペーストの塗布・焼成を行う。
【0027】最後に、図5に示すように、第2回目のダ
イシングを行い、個々の温度センサの切り出しを行う。
【0028】以上のようにして温度センサ1を製造す
る。
【0029】[第2実施例、図6〜図7]図6・図7
は、本発明の第2実施例の温度センサを示している。図
6は第2実施例の温度センサ11を示す分解斜視図であ
り、図7は温度センサ11を示す斜視図である。
【0030】本実施例の温度センサ11では、リード端
子15a・15bがセラミック基板の両端に形成されて
いる、いわゆるアキシャルリードタイプの温度センサで
ある。リード端子15a・15bをこのように取り付け
ることにより、第1実施例の温度センサ1に比べて、例
えば実装時における部品の位置決めを容易に行うことが
できる。
【0031】その他の点においては、第1実施例の温度
センサ1と変わるところはないのでその説明を省略す
る。
【0032】[第3実施例、図8]図8に、本発明の第
3実施例の温度センサを示す。図8は第3実施例の温度
センサ21を示す斜視図である。
【0033】本実施例の温度センサ21では、抵抗膜上
に積層するセラミックグリーンシートの形状を、第1実
施例の場合と比べて単純形状としたものである。これに
より、例えばダイシング工程におけるミスカット等が減
り、歩留まりの向上が期待できる。
【0034】その他の点においては、第1実施例の温度
センサ1と変わるところはないのでその説明を省略す
る。
【0035】[第4実施例、図9〜図10]図9・図1
0は、本発明の第4実施例の温度センサを示している。
図9は第4実施例の温度センサ31を示す分解斜視図で
ある。図10は図9のX−X線における断面図であっ
て、温度センサ31の膜構造を示すものである。
【0036】本実施例の温度センサ31では、図10に
示すように抵抗膜33がセラミックグリーンシートの縁
端部から間隔を置いて配設されている。このように抵抗
膜33を配設することにより、上下2枚のセラミックグ
リーンシートはその縁端部において接合性が高まる。こ
の結果、温度センサ31をより堅牢に形成することがで
きる。また、外部雰囲気が接合面から進入にくく、抵抗
膜に及ぼす影響を少なく抑えることができる。
【0037】その他の点においては、第1実施例の温度
センサ1と変わるところはないのでその説明を省略す
る。
【0038】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の温度センサによれば以下のような効果が得られる。
【0039】まず、本発明の温度センサでは、抵抗膜を
上下両面からセラミック基板で圧着・封止している。こ
のため、セラミック粒子の有する分散強化機能が、抵抗
膜に対して上下両面から作用することになる。従って、
高温環境下の使用における抵抗膜の金属結晶の成長を抑
制することができ、感温特性の安定化を図ることができ
る。また、セラミック基板同士で接合性が向上するの
で、堅牢で外部雰囲気の影響を受けにくい温度センサを
得られる。さらに、両者に同一材料を用いているので、
熱膨張係数が一致し、高温環境下での使用や急激な温度
変化の生じる環境下での使用においても堅牢性・信頼性
を維持できる。
【0040】そして、厳しい温度環境下にも耐えうるこ
とにより、従来用いられていた緩衝用の金属パイプを用
いる必要がなくなる。これにより、温度センサの熱応答
性が高まり、かつ部品の小型化・低コスト化も図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の温度センサを示す分解
斜視図である。
【図2】 本発明の第1実施例の温度センサを示す斜視
図である。
【図3】 本発明の第1実施例の温度センサの製造過程
を示す斜視図である。
【図4】 本発明の第1実施例の温度センサの製造過程
を示す斜視図である。
【図5】 本発明の第1実施例の温度センサの製造過程
を示す斜視図である。
【図6】 本発明の第2実施例の温度センサを示す分解
斜視図である。
【図7】 本発明の第2実施例の温度センサを示す斜視
図である。
【図8】 本発明の第3実施例の温度センサを示す斜視
図である。
【図9】 本発明の第4実施例の温度センサを示す分解
斜視図である。
【図10】 本発明の第4実施例の温度センサの膜構造
を示す断面図である。
【図11】 従来例の温度センサを示す分解斜視図であ
る。
【図12】 従来例の温度センサを金属パイプに挿入し
た状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1、31 温度センサ 2、32 セラミック基板 3、33 抵抗膜 4a・4b、34a・34b 電極 5a・5b、35a・35b リード端子 6、36 保護膜 7 フィキシングペースト 8 セラミックグリーンシー
トのウェハ 9 抵抗膜 10 セラミックグリーンシー
トのウェハ 101 温度センサ 102 基板 103 抵抗膜 104a・104b 電極 105a・105b リード端子 106 保護コート膜 107 金属パイプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック基板上に抵抗膜を配設し、前
    記抵抗膜上にセラミックよりなる保護膜を積層配設して
    なる温度センサであって、前記保護膜に、前記セラミッ
    ク基板とほぼ同一の熱膨張率を有するセラミックを用い
    たことを特徴とする温度センサ。
  2. 【請求項2】前記保護膜に、前記セラミック基板と同一
    の材料からなるセラミックを用いたことを特徴とする請
    求項1記載の温度センサ。
JP302697A 1997-01-10 1997-01-10 温度センサ Pending JPH10199708A (ja)

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JP302697A JPH10199708A (ja) 1997-01-10 1997-01-10 温度センサ

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JPH10199708A true JPH10199708A (ja) 1998-07-31

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JP (1) JPH10199708A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0905494A3 (de) * 1997-09-26 2000-02-23 SIEMENS MATSUSHITA COMPONENTS GmbH & CO. KG Hochtemperatursensor
JP2014214364A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 株式会社豊田中央研究所 高耐熱貴金属−酸化物薄膜材料
JP2017032495A (ja) * 2015-08-05 2017-02-09 日本特殊陶業株式会社 感温素子および温度センサ
EP3396340A4 (en) * 2015-12-24 2019-12-25 Moda-Innochips Co., Ltd. TEMPERATURE SENSOR

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