JPH10208906A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部雰囲気に対する気密性に優れ、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 【解決手段】 セラミック基板の一方主面に形成された
抵抗回路パターンと、前記セラミック基板の他方主面に
形成された調整用抵抗回路パターンと、前記調整用抵抗
回路パターン上に形成された電極膜と、前記抵抗回路パ
ターンと、前記調整用抵抗回路パターンまたは前記電極
膜とを電気的に接続する接続手段と、前記抵抗回路パタ
ーン上に形成される保護コート膜と、から温度センサを
形成する。

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】以下、従来例の温度センサ１０１につ
き、図９〜図１０を参照して説明する。温度センサ１０
１は、以下のような構成よりなる。

【０００３】まず、図９に示すように、温度センサ１０
１は、セラミックまたはガラスよりなる基板１０２の一
方主面上に抵抗膜１０３が形成されている。抵抗膜１０
３は、その形状がミアンダ形状に形成され、抵抗パター
ンとして機能している。抵抗膜１０３の両端には外部接
続用電極膜１０４ａ・１０４ｂが形成されている。外部
接続用電極膜１０４ａ・１０４ｂ上には入出力端子とし
てリード線１０５ａ・１０５ｂが接続されている。抵抗
膜１０３上には、電極膜１０４ａ・１０４ｂ、リード線
１０５ａ・１０５ｂを覆って、その全面に保護コート膜
１０６が被覆形成されている。なお、基板１０２の他方
主面上には、抵抗膜・電極膜等は何ら形成されていな
い。

【０００４】抵抗膜１０３は、スパッタリング・蒸着・
無電解メッキ、または有機金属ペーストの印刷等の方法
によって成膜されている。抵抗膜１０３の材料として
は、白金等の貴金属やニッケル・鉄・銅等の卑金属が用
いられる。

【０００５】外部接続用電極膜１０４ａ・１０４ｂは、
厚膜印刷等の方法によって成膜されている。電極膜１０
４ａ・１０４ｂは、リード線１０５ａ・１０５ｂの接続
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。

【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・塗布することによって形成されてい
る。なお、保護コート膜１０６の形成に際しては、２つ
の部分１０６ａ・１０６ｂに分けて段階的に形成され
る。すなわち、まず、基板１０２上に抵抗膜１０３を形
成した段階で、電極膜１０４ａ・１０４ｂ部分及び調整
用抵抗パターン部分（電極膜１０４ａ・１０４ｂ近傍の
抵抗膜１０３を指す）を除いて、保護コート膜１０６ａ
をスクリーン印刷によって形成する。次に、抵抗値の微
調整及びリード線１０５ａ・１０５ｂの電極膜１０４ａ
・１０４ｂへの接合が完了した段階で、残りの部分に関
してガラスペーストを塗布して、保護コート膜１０６ｂ
を形成する。以上のように、２つの部分に分けて選択的
に保護コート膜１０６を形成するのは、調整用抵抗パタ
ーン部分及び電極膜１０４ａ・１０４ｂ部分も含めて、
予め保護コート膜１０６を一度に全面に形成してしまう
と、抵抗値の微調整に用いるレーザービームが保護コー
ト膜１０６に吸収されてしまい、充分に調整が行えなか
ったり、保護コート膜１０６が破損してしまう等の不都
合が生じるからである。また、リード線１０５ａ・１０
５ｂの電極膜１０４ａ・１０４ｂへの接合が困難になる
と言う問題も生じる。

【０００７】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に対する外部雰囲気の影響
を抑制する機能を有する。一般に、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によって抵抗膜
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、有機ガスや水分等の外部雰囲気から
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、電極膜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。

【０００８】従来例の温度センサ１０１は以上のような
構成よりなる。

【０００９】

【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。

【００１０】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
との接合度が低く、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・
抵抗膜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。

【００１１】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１０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。

【００１２】以上のような背景から、樹脂やガラスに比
べて基板１０２・抵抗膜１０３との接合度が高く、また
高温環境下での使用にも耐えうる、セラミックによる保
護シート膜の形成が従来より課題となっていた。

【００１３】しかし、セラミックによる保護シート膜の
形成に際しては、保護シート膜の形成方法に関して問題
点を有していた。一般に、セラミックを用いて保護シー
ト膜を形成する場合、スクリーン印刷法やスピンコート
法による膜形成が考えられる。しかし、スクリーン印刷
法を用いると、選択的な膜形成は可能だが、工程数が増
加しコストの増大を招くことになる。また、スピンコー
ト法を用いると、簡単な工程での膜形成が可能となる
が、膜形成を行う部分と行わない部分とに分離して、選
択的に膜形成を行うことが困難となる。以上のような点
から、セラミックによる保護シート膜の形成は実用化さ
れていなかった。

【００１４】したがって、本発明の目的は、上述の技術
的問題点を解決するためになされたものであって、セラ
ミックによる保護コート膜を安価に形成し、かつ外部雰
囲気に対する気密性に優れ、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。

【００１５】

【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
ック基板の一方主面に形成された抵抗パターンと、前記
セラミック基板の他方主面に形成された調整用抵抗パタ
ーンと、前記調整用抵抗パターン上に形成された外部接
続用電極膜と、前記抵抗パターンと、前記調整用抵抗パ
ターンまたは前記外部接続用電極膜とを電気的に接続す
る接続手段と、前記抵抗パターン上に形成される保護コ
ート膜と、を有する。

【００１６】以上のように、抵抗パターン部分と調整用
抵抗パターン部分・外部接続用電極膜部分とを異なる主
面に形成することにより、膜形成を行う部分と行わない
部分とに分離して選択的に膜形成を行う必要がなくな
り、抵抗パターン上に形成する保護コート膜を一度に全
面に形成することができる。

【００１７】また、本発明の請求項２にかかる温度セン
サでは、前記抵抗パターン上に形成される保護コート膜
にセラミックを用いた。

【００１８】これにより、保護コート膜と基板との接合
性が高まり、堅牢性の高い温度センサを得られる。

【００１９】

【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。

【００２０】［第１実施例、図１〜図６］図１から図６
は、本発明の第１実施例の温度センサを示している。

【００２１】図１は、本実施例の温度センサ１の一方主
面（以下、Ａ面と呼ぶ）を示す分解斜視図であり、図２
は温度センサ１の他方主面（以下、Ｂ面と呼ぶ）を示す
分解斜視図である。

【００２２】本実施例の温度センサ１は以下のような構
成よりなる。

【００２３】まず、セラミックよりなる基板２のＡ面上
には、図１に示すように、白金よりなる抵抗パターン３
がミアンダ形状に形成されている。抵抗パターン３上に
は、アルミナ等のセラミックよりなる保護コート膜４
が、基板２のＡ面全面を覆うように被覆形成されてい
る。

【００２４】次に、基板２のＢ面上には、図２に示すよ
うに、白金よりなる調整用抵抗パターン５ａ・５ｂが形
成されている。調整用抵抗パターン５ａ・５ｂ上にはそ
れぞれ外部接続用電極膜６ａ・６ｂが形成されており、
外部接続用電極膜６ａ・６ｂ上にはそれぞれ入出力端子
としてリード線７ａ・７ｂが接続されている。

【００２５】基板２のＡ面上に形成された抵抗パターン
３とＢ面上に形成された調整用抵抗パターン５ａ・５ｂ
とは、基板２に形成されたスルーホール８ａ・８ｂによ
って電気的に接続されている。

【００２６】なお、図示していないが、温度センサ１の
本体全体には、アルミナ粉末を分散させた高純度ガラス
によって外部コーティングが施されている。

【００２７】次に、本実施例の温度センサ１の製造方法
について説明する。

【００２８】まず、図３に示すように、約６ｃｍ四方、
厚さ数ｍｍのアルミナよりなる親基板９を準備する。図
では模式的に親基板９を小さく描いているが、通常１枚
の親基板９からは数百個の温度センサが形成される。こ
の親基板９には、金型による打ち抜きや、レーザー加工
等の手法によって、Ａ面からＢ面に向かって直径約０．
１ｍｍのホールが形成されている。このホールは、個々
の温度センサに形成されるスルーホールと対応するもの
である。

【００２９】次に、親基板９に対して白金の無電解メッ
キを行う。この時に親基板９のホール上にも白金膜が形
成され、スルーホールが形成される。無電解メッキ後
は、白金膜の安定化、結晶化のために数時間の熱処理を
施す。

【００３０】この後、親基板９のＡ面にレーザートリミ
ングを施し、図１の３に示したような抵抗パターンを形
成する。抵抗パターンの形成後は、アルコラートを有機
溶剤に溶かしたコート剤をスピンコート法によってＡ面
上に全面塗布し、焼き付けを行って、９９％以上の高純
度アルミナよりなる保護コート膜を得る。

【００３１】更に、親基板９のＢ面にリード線接続用の
電極膜を、厚膜印刷法により形成する。使用する材料
は、耐熱性の観点からアルミナ粉末を分散させた白金ペ
ーストが望ましい。電極膜形成後は、抵抗値を微調整す
るために、Ｂ面上に形成された白金膜にレーザートリミ
ングを施す。この時同時に、白金膜のトリミングによっ
て、図２における６ａ・６ｂのように、個々の温度セン
サに形成される２個の電極膜をＢ面上において分離す
る。

【００３２】抵抗値の微調整が完了した後は、図４に示
すように、親基板９を短冊状にダイシングする。ダイシ
ング後は、電極膜にリード線をスポット溶接等の手法に
よって溶接する。リード線には、白金とロジウムの合金
を用いることが望ましい。これは、スポット溶接時に電
極膜部分の白金が溶融するため、これが白金−ロジウム
合金線と合金化し、強い結合強度が得られるからであ
る。

【００３３】リード線の溶接後は、図５に示すように、
第２回目のダイシングを行い、個々の温度センサに切り
分ける。この段階で、温度センサの本体部分全体をアル
ミナ粉末を分散させた高純度ガラスペーストにディップ
・焼成し、外部コーティングを形成する。

【００３４】以上の工程を経て、図６に示すような完成
品の温度センサ１を得る。

【００３５】なお、本発明に係る温度センサは上記実施
例に限定するものでなく、その要旨の範囲内で種々に変
形することができる。

【００３６】例えば、本実施例では白金膜を無電解メッ
キによって形成しているが、これに限らず、スパッタに
よる膜形成でも構わない。また、抵抗パターンの形状も
抵抗値を充分に取れる形状であればいかなる形状でもよ
く、例えばスパイラル形状に形成しても良い。

【００３７】［第２実施例、図７〜図８］図７・図８
は、本発明の第２実施例の温度センサを示している。

【００３８】図７は、本実施例の温度センサ１１の一方
主面（以下、Ａ面と呼ぶ）を示す分解斜視図であり、図
８は温度センサ１１の他方主面（以下、Ｂ面と呼ぶ）を
示す分解斜視図である。

【００３９】本実施例の温度センサ１１では、外部接続
用電極膜１６ａ・１６ｂ、リード線１７ａ・１７ｂが基
板１２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。電極膜１６ａ・１６
ｂ、リード線１７ａ・１７ｂをこのような位置に形成す
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。

【００４０】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。

【００４１】

【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。

【００４２】まず、本発明の温度センサでは、抵抗パタ
ーン部と調整用抵抗パターン部・外部接続用電極膜部と
が異なる主面上に形成されている。これにより、抵抗パ
ターン上に形成する保護コート膜に関して、選択的な膜
形成を行う必要がなくなり、主面上全面に一度に膜形成
を行うことが可能となる。このため、スピンコート法に
よる膜形成が可能となり、セラミックによる保護コート
膜の形成を容易に行えるようになる。

【００４３】次に、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。

【００４４】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】 第１実施例の温度センサを示す分解斜視図で
ある。

【図３】 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】 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】 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】 第１実施例の温度センサを示す斜視図であ
る。

【図７】 第２実施例の温度センサを示す分解斜視図で
ある。

【図８】 第２実施例の温度センサを示す分解斜視図で
ある。

【図９】 従来例の温度センサを示す分解斜視図であ
る。

【図１０】 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、１１ 温度センサ ２、１２ 基板 ３、１３ 抵抗パターン ４、１４ 保護コート膜 ５ａ・５ｂ、１５ａ・１５ｂ 調整用抵抗パターン ６ａ・６ｂ、１６ａ・１６ｂ 外部接続用電極膜 ７ａ・７ｂ、１７ａ・１７ｂ リード線 ８ａ・８ｂ、１８ａ・１８ｂ スルーホール ９ 親基板 １０１ 温度センサ １０２ 基板 １０３ 抵抗膜 １０４ａ・１０４ｂ 外部接続用電極膜 １０５ａ・１０５ｂ リード線 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】 セラミック基板の一方主面に形成された
   抵抗パターンと、 前記セラミック基板の他方主面に形成された調整用抵抗
   パターンと、 前記調整用抵抗パターン上に形成された外部接続用電極
   膜と、 前記抵抗パターンと、前記調整用抵抗パターンまたは前
   記外部接続用電極膜とを電気的に接続する接続手段と、 前記抵抗パターン上に形成される保護コート膜と、を有
   することを特徴とする温度センサ。
2. 【請求項２】 前記抵抗パターン上に形成される保護コ
   ート膜に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。