JPH10312907A - サーミスタ素子とその製造方法 - Google Patents
サーミスタ素子とその製造方法Info
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- JPH10312907A JPH10312907A JP11926697A JP11926697A JPH10312907A JP H10312907 A JPH10312907 A JP H10312907A JP 11926697 A JP11926697 A JP 11926697A JP 11926697 A JP11926697 A JP 11926697A JP H10312907 A JPH10312907 A JP H10312907A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温下で安定した抵抗温度特性を有すると共
に耐熱性、耐熱衝撃性に優れたサーミスタ素子を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 ２枚の絶縁構造材料セラミック板２，４
と、この絶縁構造材料セラミック板２，４間に設けたサ
ーミスタ層１と、このサーミスタ層１に連結した電極３
とを有し、サーミスタ層１は、絶縁構造材料セラミック
板２，４と同一の結晶構造を有するサーミスタ材料を用
いて形成されている。
に耐熱性、耐熱衝撃性に優れたサーミスタ素子を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 ２枚の絶縁構造材料セラミック板２，４
と、この絶縁構造材料セラミック板２，４間に設けたサ
ーミスタ層１と、このサーミスタ層１に連結した電極３
とを有し、サーミスタ層１は、絶縁構造材料セラミック
板２，４と同一の結晶構造を有するサーミスタ材料を用
いて形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性等に優れた
サーミスタ素子とその製造方法に関するものである。
サーミスタ素子とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】サーミスタ素子は、高温用温度センサに
用いるなど様々な分野で広く利用されている。例えば、
ガス燃焼制御用温度センサ、自動車用排気温センサ等に
用いられている。
用いるなど様々な分野で広く利用されている。例えば、
ガス燃焼制御用温度センサ、自動車用排気温センサ等に
用いられている。
【０００３】このようなサーミスタ素子は、アルミナ基
板間にサーミスタ層とこのサーミスタ層に接続した電極
とを備えたものが知られている（特開平７−２９７０６
号公報参照）。
板間にサーミスタ層とこのサーミスタ層に接続した電極
とを備えたものが知られている（特開平７−２９７０６
号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成によるとアルミナ基板とサーミスタ層との熱膨張係数
の違いにより、高温下で使用された場合、サーミスタ層
にクラックが入ったり、剥離したりして熱衝撃に耐えら
れないという問題点を有していた。
成によるとアルミナ基板とサーミスタ層との熱膨張係数
の違いにより、高温下で使用された場合、サーミスタ層
にクラックが入ったり、剥離したりして熱衝撃に耐えら
れないという問題点を有していた。
【０００５】そこで本発明は、高温下で安定した抵抗温
度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃性に優れたサー
ミスタ素子を提供することを目的とするものである。
度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃性に優れたサー
ミスタ素子を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のサーミスタ素子は、絶縁構造材料で形成され
た少なくとも２枚の絶縁構造材料セラミック板と、この
絶縁構造材料セラミック板間に設けたサーミスタ層と、
このサーミスタ層に連結した電極とを有し、前記サーミ
スタ層は、前記絶縁構造材料セラミック板と同一の結晶
構造を有するサーミスタ材料を用いて形成されているこ
とを特徴とするものであり、サーミスタ層と絶縁構造材
料セラミック板との熱膨張係数の差を実使用上問題のな
いレベルまで低減できるので上記目的を達成することが
できる。
に本発明のサーミスタ素子は、絶縁構造材料で形成され
た少なくとも２枚の絶縁構造材料セラミック板と、この
絶縁構造材料セラミック板間に設けたサーミスタ層と、
このサーミスタ層に連結した電極とを有し、前記サーミ
スタ層は、前記絶縁構造材料セラミック板と同一の結晶
構造を有するサーミスタ材料を用いて形成されているこ
とを特徴とするものであり、サーミスタ層と絶縁構造材
料セラミック板との熱膨張係数の差を実使用上問題のな
いレベルまで低減できるので上記目的を達成することが
できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、絶縁構造材料で形成された少なくとも２枚の絶縁構
造材料セラミック板と、この絶縁構造材料セラミック板
間に設けたサーミスタ層と、このサーミスタ層に連結し
た電極とを有し、前記サーミスタ層は、前記絶縁構造材
料セラミック板と同一の結晶構造を有するサーミスタ材
料を用いて形成されていることを特徴とするサーミスタ
素子であり、高温下で安定した抵抗温度特性を有すると
共に耐熱性、耐熱衝撃性に優れたものである。
は、絶縁構造材料で形成された少なくとも２枚の絶縁構
造材料セラミック板と、この絶縁構造材料セラミック板
間に設けたサーミスタ層と、このサーミスタ層に連結し
た電極とを有し、前記サーミスタ層は、前記絶縁構造材
料セラミック板と同一の結晶構造を有するサーミスタ材
料を用いて形成されていることを特徴とするサーミスタ
素子であり、高温下で安定した抵抗温度特性を有すると
共に耐熱性、耐熱衝撃性に優れたものである。
【０００８】請求項２に記載の発明は、サーミスタ層を
Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）
2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍ
ｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系の内から選ばれる一種
類以上を用いて形成し、絶縁構造材料セラミック板の主
成分をＭｇＡｌ2Ｏ4とすることを特徴とする請求項１に
記載のサーミスタ素子であり、サーミスタ層を高温安定
性の高いスピネル型結晶構造を有する高温サーミスタ材
料を用いて形成するとともに、絶縁構造材料セラミック
板をサーミスタ層と同一の結晶構造を有するＭｇＡｌ2
Ｏ4を主成分とする絶縁構造材料セラミックを用いて形
成することにより高温安定性の高いものとなる。
Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）
2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍ
ｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系の内から選ばれる一種
類以上を用いて形成し、絶縁構造材料セラミック板の主
成分をＭｇＡｌ2Ｏ4とすることを特徴とする請求項１に
記載のサーミスタ素子であり、サーミスタ層を高温安定
性の高いスピネル型結晶構造を有する高温サーミスタ材
料を用いて形成するとともに、絶縁構造材料セラミック
板をサーミスタ層と同一の結晶構造を有するＭｇＡｌ2
Ｏ4を主成分とする絶縁構造材料セラミックを用いて形
成することにより高温安定性の高いものとなる。
【０００９】請求項３に記載の発明は、絶縁構造材料セ
ラミック板は、サーミスタ層のサーミスタ材料と同一の
材料系を用いたことを特徴とする請求項１に記載のサー
ミスタ素子であり、絶縁構造材料セラミック板とサーミ
スタ層とを同一の材料系を用いて構成することにより、
さらに熱膨張係数の差を小さくでき、より信頼性の高い
ものとなる。
ラミック板は、サーミスタ層のサーミスタ材料と同一の
材料系を用いたことを特徴とする請求項１に記載のサー
ミスタ素子であり、絶縁構造材料セラミック板とサーミ
スタ層とを同一の材料系を用いて構成することにより、
さらに熱膨張係数の差を小さくでき、より信頼性の高い
ものとなる。
【００１０】請求項４に記載の発明は、サーミスタ層の
主成分を（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系、絶縁構造材料セ
ラミック板の主成分をＡｌ2Ｏ3とすることを特徴とする
請求項１に記載のサーミスタ素子であり、サーミスタ層
を高温安定性の高いコランダム型結晶構造を有する高温
サーミスタ材料で、絶縁構造材料セラミック板をサーミ
スタ層と同一の結晶構造を有するＡｌ2Ｏ3を主成分とす
る絶縁構造材料セラミックを用いて形成することにより
高温安定性の高いものとなる。
主成分を（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系、絶縁構造材料セ
ラミック板の主成分をＡｌ2Ｏ3とすることを特徴とする
請求項１に記載のサーミスタ素子であり、サーミスタ層
を高温安定性の高いコランダム型結晶構造を有する高温
サーミスタ材料で、絶縁構造材料セラミック板をサーミ
スタ層と同一の結晶構造を有するＡｌ2Ｏ3を主成分とす
る絶縁構造材料セラミックを用いて形成することにより
高温安定性の高いものとなる。
【００１１】請求項５に記載の発明は、絶縁構造材料を
用いて形成したセラミックグリーンシートの表面にサー
ミスタ材料を用いてサーミスタ層を形成するとともに、
このサーミスタ層に接続するように少なくとも一対の電
極を形成する第１の工程と、次に前記セラミックグリー
ンシートのサーミスタ層を形成した上に絶縁構造材料を
用いて形成したセラミックグリーンシートを積層して積
層体を得る第２の工程と、次いで前記積層体を圧着した
後に焼成する第３の工程とを備え、前記セラミックグリ
ーンシートと前記サーミスタ層とは同一の結晶構造を有
する材料を用いて形成することを特徴とするサーミスタ
素子の製造方法であり、信頼性の高いサーミスタ素子を
容易にかつ量産性高く製作できるものである。
用いて形成したセラミックグリーンシートの表面にサー
ミスタ材料を用いてサーミスタ層を形成するとともに、
このサーミスタ層に接続するように少なくとも一対の電
極を形成する第１の工程と、次に前記セラミックグリー
ンシートのサーミスタ層を形成した上に絶縁構造材料を
用いて形成したセラミックグリーンシートを積層して積
層体を得る第２の工程と、次いで前記積層体を圧着した
後に焼成する第３の工程とを備え、前記セラミックグリ
ーンシートと前記サーミスタ層とは同一の結晶構造を有
する材料を用いて形成することを特徴とするサーミスタ
素子の製造方法であり、信頼性の高いサーミスタ素子を
容易にかつ量産性高く製作できるものである。
【００１２】請求項６に記載の発明は、第１の工程にお
いて、サーミスタ層は、サーミスタ材料を用いて形成し
たセラミックグリーンシートを用いて形成するか、ある
いは絶縁構造材料を用いて形成したセラミックグリーン
シートの表面にサーミスタ材料からなるセラミックペー
ストを印刷して形成することを特徴とする請求項５に記
載のサーミスタ素子の製造方法であり、信頼性の高い本
発明のサーミスタ素子を容易に量産性高く製作できるも
のである。
いて、サーミスタ層は、サーミスタ材料を用いて形成し
たセラミックグリーンシートを用いて形成するか、ある
いは絶縁構造材料を用いて形成したセラミックグリーン
シートの表面にサーミスタ材料からなるセラミックペー
ストを印刷して形成することを特徴とする請求項５に記
載のサーミスタ素子の製造方法であり、信頼性の高い本
発明のサーミスタ素子を容易に量産性高く製作できるも
のである。
【００１３】請求項７に記載の発明は、第１の工程及び
第２の工程において、絶縁構造材料とサーミスタ材料の
平均粒子径をほぼ同一とすることを特徴とする請求項５
に記載のサーミスタ素子の製造方法であり、焼成時に収
縮率の違いによる、クラック等の不良の発生を防ぐこと
ができるものである。
第２の工程において、絶縁構造材料とサーミスタ材料の
平均粒子径をほぼ同一とすることを特徴とする請求項５
に記載のサーミスタ素子の製造方法であり、焼成時に収
縮率の違いによる、クラック等の不良の発生を防ぐこと
ができるものである。
【００１４】請求項８に記載の発明は、第１の工程の前
に、絶縁構造材料とサーミスタ材料とをそれぞれ仮焼す
るとともに、前記絶縁構造材料の仮焼温度は前記サーミ
スタ材料の仮焼温度よりも高いことを特徴とする請求項
５に記載のサーミスタ素子の製造方法であり、絶縁構造
材料セラミック板とサーミスタ層の熱膨張係数の差の更
に小さいサーミスタ素子を得ることができる。
に、絶縁構造材料とサーミスタ材料とをそれぞれ仮焼す
るとともに、前記絶縁構造材料の仮焼温度は前記サーミ
スタ材料の仮焼温度よりも高いことを特徴とする請求項
５に記載のサーミスタ素子の製造方法であり、絶縁構造
材料セラミック板とサーミスタ層の熱膨張係数の差の更
に小さいサーミスタ素子を得ることができる。
【００１５】以下本発明の一実施の形態について図面を
参照しながら説明する。 （実施の形態１）図１は、本実施の形態におけるサーミ
スタ素子の分解斜視図、図２は同斜視図であり、絶縁構
造材料セラミック板２の上面先端部にはサーミスタ層１
を形成し、このサーミスタ層１に電気的に接合するよう
に二本の電極３を設け、これらの上面には、絶縁構造材
料セラミック板４が圧着、焼結一体化され、サーミスタ
素子３１が形成されている。
参照しながら説明する。 （実施の形態１）図１は、本実施の形態におけるサーミ
スタ素子の分解斜視図、図２は同斜視図であり、絶縁構
造材料セラミック板２の上面先端部にはサーミスタ層１
を形成し、このサーミスタ層１に電気的に接合するよう
に二本の電極３を設け、これらの上面には、絶縁構造材
料セラミック板４が圧着、焼結一体化され、サーミスタ
素子３１が形成されている。
【００１６】図３は図１及び図２に示すサーミスタ素子
を用いた温度センサの側面図であり、サーミスタ素子３
１に対して取り付け支持部３２と電極３に電気的に接続
したリード線３３を設けたものである。図４は図３に示
す温度センサの抵抗値の温度依存性を示す特性図であ
る。
を用いた温度センサの側面図であり、サーミスタ素子３
１に対して取り付け支持部３２と電極３に電気的に接続
したリード線３３を設けたものである。図４は図３に示
す温度センサの抵抗値の温度依存性を示す特性図であ
る。
【００１７】サーミスタ層１は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）
2Ｏ3系サーミスタ材料を、絶縁構造材料セラミック板
２，４は高温絶縁材料のＡｌ2Ｏ3を用いて形成してい
る。
2Ｏ3系サーミスタ材料を、絶縁構造材料セラミック板
２，４は高温絶縁材料のＡｌ2Ｏ3を用いて形成してい
る。
【００１８】次に、このサーミスタ素子の製造方法につ
いて説明する。まず出発原料のＡｌ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，Ｆ
ｅ2Ｏ3を所定量に配合し、ポットに入れ、ボールミルで
湿式混合する。次に、この混合乾燥粉末を５００〜１５
００℃で仮焼し、再度ボールミルで湿式粉砕して、平均
粒径１．５μｍの（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミス
タ材料粉末を得る。次に、有機ビヒクルを加えてスラリ
ーにする。これをドクターブレード法により厚さ２０μ
ｍのグリーンシートを製作し、２ｍｍ×５ｍｍに切断し
てサーミスタ層１となるサーミスタグリーンシートを得
る。また同様に（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ
材料と同じく平均粒径１．５μｍのＡｌ2Ｏ3を用いて厚
さ約１００μｍのＡｌ2Ｏ3セラミックグリーンシートを
製作し、これを１０層積層して厚さ１ｍｍの積層体を得
る。ただし粒径調整前のＡｌ2Ｏ3の仮焼温度は５００〜
１５００℃で（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ） 2Ｏ3系サーミスタ材
料粉末の仮焼温度よりも高くしている。これはＡｌ2Ｏ3
の熱膨張係数が（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ
層の熱膨張係数よりも大きいため、最初に仮焼温度を高
くして熱膨張を抑制し、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サ
ーミスタ層の熱膨張係数により近づけるものである。
いて説明する。まず出発原料のＡｌ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，Ｆ
ｅ2Ｏ3を所定量に配合し、ポットに入れ、ボールミルで
湿式混合する。次に、この混合乾燥粉末を５００〜１５
００℃で仮焼し、再度ボールミルで湿式粉砕して、平均
粒径１．５μｍの（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミス
タ材料粉末を得る。次に、有機ビヒクルを加えてスラリ
ーにする。これをドクターブレード法により厚さ２０μ
ｍのグリーンシートを製作し、２ｍｍ×５ｍｍに切断し
てサーミスタ層１となるサーミスタグリーンシートを得
る。また同様に（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ
材料と同じく平均粒径１．５μｍのＡｌ2Ｏ3を用いて厚
さ約１００μｍのＡｌ2Ｏ3セラミックグリーンシートを
製作し、これを１０層積層して厚さ１ｍｍの積層体を得
る。ただし粒径調整前のＡｌ2Ｏ3の仮焼温度は５００〜
１５００℃で（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ） 2Ｏ3系サーミスタ材
料粉末の仮焼温度よりも高くしている。これはＡｌ2Ｏ3
の熱膨張係数が（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サーミスタ
層の熱膨張係数よりも大きいため、最初に仮焼温度を高
くして熱膨張を抑制し、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系サ
ーミスタ層の熱膨張係数により近づけるものである。
【００１９】このＡｌ2Ｏ3セラミックグリーンシートを
幅１０ｍｍ×長さ７０ｍｍおよび幅１０ｍｍ×長さ６０
ｍｍに切断して絶縁構造材料セラミック板２，４となる
絶縁構造材料セラミック板グリーンシートとする（長い
方を２とする）。
幅１０ｍｍ×長さ７０ｍｍおよび幅１０ｍｍ×長さ６０
ｍｍに切断して絶縁構造材料セラミック板２，４となる
絶縁構造材料セラミック板グリーンシートとする（長い
方を２とする）。
【００２０】次に、絶縁構造材料セラミック板グリーン
シート上にＰｔペーストを印刷して二本の電極３を形成
する。この電極３の端部の所定の位置に、サーミスタグ
リーンシートを載置し、サーミスタ層１とする。更に、
上記と同様のもう一枚の短い方の絶縁構造材料セラミッ
ク板グリーンシートを重ねて加熱圧着成形する。この成
形物を、１６００℃、５時間焼成し、図２に示すごとく
サーミスタ素子３１を得る。次に、図３に示すごとく、
サーミスタ素子３１に対して取り付け支持部３２と電極
３に電気的に接続したリード線３３を設け温度センサと
する。
シート上にＰｔペーストを印刷して二本の電極３を形成
する。この電極３の端部の所定の位置に、サーミスタグ
リーンシートを載置し、サーミスタ層１とする。更に、
上記と同様のもう一枚の短い方の絶縁構造材料セラミッ
ク板グリーンシートを重ねて加熱圧着成形する。この成
形物を、１６００℃、５時間焼成し、図２に示すごとく
サーミスタ素子３１を得る。次に、図３に示すごとく、
サーミスタ素子３１に対して取り付け支持部３２と電極
３に電気的に接続したリード線３３を設け温度センサと
する。
【００２１】図４に示すように、この温度センサの抵抗
温度特性は測定に適切な抵抗温度特性を有していること
が判る。
温度特性は測定に適切な抵抗温度特性を有していること
が判る。
【００２２】（実施の形態２）実施の形態１の構成にお
いて、サーミスタ材料をＭｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4
系、サーミスタ材料に、絶縁構造材料セラミック板材料
をＭｇＡｌ2Ｏ4に変更して温度センサを製作した。
いて、サーミスタ材料をＭｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4
系、サーミスタ材料に、絶縁構造材料セラミック板材料
をＭｇＡｌ2Ｏ4に変更して温度センサを製作した。
【００２３】なお、（実施の形態１）及び（実施の形態
２）において、絶縁構造材料セラミック板グリーンシー
トの表面にサーミスタ層１を形成するため、サーミスタ
材料を含有するサーミスタグリーンシートをあらかじめ
所望の形状に加工して、所定の位置に配置したが、サー
ミスタグリーンシートのかわりに乾式成形により得られ
たサーミスタ成型物を用いてもよい。
２）において、絶縁構造材料セラミック板グリーンシー
トの表面にサーミスタ層１を形成するため、サーミスタ
材料を含有するサーミスタグリーンシートをあらかじめ
所望の形状に加工して、所定の位置に配置したが、サー
ミスタグリーンシートのかわりに乾式成形により得られ
たサーミスタ成型物を用いてもよい。
【００２４】また、サーミスタ層１の形成の別の方法と
しては、絶縁構造材料セラミック板グリーンシートの表
面にサーミスタペーストを印刷して形成する方法もあ
る。
しては、絶縁構造材料セラミック板グリーンシートの表
面にサーミスタペーストを印刷して形成する方法もあ
る。
【００２５】電極３の形成方法としては、サーミスタ層
１を形成した絶縁構造材料セラミック板グリーンシート
上に、Ｐｔ等の高融点金属導体のペーストを電極として
印刷する。更に、電極３の接続部である絶縁構造材料セ
ラミック板グリーンシートから露出させた部分を除き、
絶縁構造材料セラミック板グリーンシートをその上に載
置し、プレスして圧着し、焼成することによりリード線
３３に接続するための電極３の取り出し部を形成する。
１を形成した絶縁構造材料セラミック板グリーンシート
上に、Ｐｔ等の高融点金属導体のペーストを電極として
印刷する。更に、電極３の接続部である絶縁構造材料セ
ラミック板グリーンシートから露出させた部分を除き、
絶縁構造材料セラミック板グリーンシートをその上に載
置し、プレスして圧着し、焼成することによりリード線
３３に接続するための電極３の取り出し部を形成する。
【００２６】またサーミスタ層１と絶縁構造材料セラミ
ック板２，４とを同一の材料系で形成した場合、サーミ
スタ層１がＭｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａ
ｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、
（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系の内から選
ばれる一種類以上を含有し、絶縁構造材料セラミック板
２，４がＭｇＡｌ2Ｏ4を主成分とする場合、サーミスタ
層１が（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系を主成分とし、絶縁
構造材料セラミック板２，４がＡｌ2Ｏ3を主成分とする
場合についても、上記と同様の温度センサを得ることが
できる。
ック板２，４とを同一の材料系で形成した場合、サーミ
スタ層１がＭｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａ
ｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、
（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系の内から選
ばれる一種類以上を含有し、絶縁構造材料セラミック板
２，４がＭｇＡｌ2Ｏ4を主成分とする場合、サーミスタ
層１が（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3系を主成分とし、絶縁
構造材料セラミック板２，４がＡｌ2Ｏ3を主成分とする
場合についても、上記と同様の温度センサを得ることが
できる。
【００２７】サーミスタ層１と絶縁構造材料セラミック
板２，４の最適な焼成温度は組成によって異なるが１３
００℃〜１７００℃が好ましい。１３００℃未満では焼
結が不十分となり、強度及び耐久性に問題を生ずるおそ
れがあり好ましくない。一方１７００℃を越えると異常
粒成長等により特性に問題を生じ、高温用温度センサと
しての特性が損なわれる場合があり好ましくない。
板２，４の最適な焼成温度は組成によって異なるが１３
００℃〜１７００℃が好ましい。１３００℃未満では焼
結が不十分となり、強度及び耐久性に問題を生ずるおそ
れがあり好ましくない。一方１７００℃を越えると異常
粒成長等により特性に問題を生じ、高温用温度センサと
しての特性が損なわれる場合があり好ましくない。
【００２８】絶縁セラミック基板の成形は、ドクターブ
レード法等によるセラミックグリーンシートが一般的で
あるが、押し出し成形、粉末成形であってもよい。
レード法等によるセラミックグリーンシートが一般的で
あるが、押し出し成形、粉末成形であってもよい。
【００２９】（比較例１）（実施の形態１）の構成にお
いて、サーミスタ材料のみをＭｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）
2Ｏ4に変更して温度センサを製作し、（実施の形態
１）、（実施の形態２）の温度センサとともに１０００
℃で５分、常温で５分の熱衝撃試験を１０００サイクル
実施し評価したところ、（実施の形態１）、（実施の形
態２）の温度センサには異常はなかったが、サーミスタ
材料のみをＭｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4に変更した
（比較例１）の温度センサは断線状態になっていた。
いて、サーミスタ材料のみをＭｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）
2Ｏ4に変更して温度センサを製作し、（実施の形態
１）、（実施の形態２）の温度センサとともに１０００
℃で５分、常温で５分の熱衝撃試験を１０００サイクル
実施し評価したところ、（実施の形態１）、（実施の形
態２）の温度センサには異常はなかったが、サーミスタ
材料のみをＭｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4に変更した
（比較例１）の温度センサは断線状態になっていた。
【００３０】この結果より、（実施の形態１）及び（実
施の形態２）の構成によれば、耐熱衝撃性の高い温度セ
ンサが得られることが判る。（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3
系サーミスタ、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系サーミ
スタ共に充分な耐熱衝撃性を有しているので、この差は
基板となっている絶縁構造材料セラミック板２，４とサ
ーミスタ層１との熱膨張係数の差が原因と思われる。熱
膨張係数の差の小さい（実施の形態１）及び（実施の形
態２）の構成では問題の無かった熱衝撃も熱膨張係数の
差の比較的大きい（比較例１）の構成ではサーミスタ層
１にクラックが入り断線状態に至ったものと考えられ
る。また絶縁構造材料セラミック板２，４によりサーミ
スタ層１が遮蔽されているので、雰囲気の影響を受けに
くいという作用も有する。
施の形態２）の構成によれば、耐熱衝撃性の高い温度セ
ンサが得られることが判る。（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ3
系サーミスタ、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）2Ｏ4系サーミ
スタ共に充分な耐熱衝撃性を有しているので、この差は
基板となっている絶縁構造材料セラミック板２，４とサ
ーミスタ層１との熱膨張係数の差が原因と思われる。熱
膨張係数の差の小さい（実施の形態１）及び（実施の形
態２）の構成では問題の無かった熱衝撃も熱膨張係数の
差の比較的大きい（比較例１）の構成ではサーミスタ層
１にクラックが入り断線状態に至ったものと考えられ
る。また絶縁構造材料セラミック板２，４によりサーミ
スタ層１が遮蔽されているので、雰囲気の影響を受けに
くいという作用も有する。
【００３１】
【発明の効果】以上本発明によると、サーミスタ層と絶
縁構造材料セラミック板との熱膨張係数の差を実使用上
問題のないレベルまで低減できるので、高温下で安定し
た抵抗温度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃性に優
れたサーミスタ素子を得ることができる。
縁構造材料セラミック板との熱膨張係数の差を実使用上
問題のないレベルまで低減できるので、高温下で安定し
た抵抗温度特性を有すると共に耐熱性、耐熱衝撃性に優
れたサーミスタ素子を得ることができる。
【００３２】またこのサーミスタ素子を用いた温度セン
サは、優れた抵抗温度特性を有するものとなる。
サは、優れた抵抗温度特性を有するものとなる。
【図１】本発明の一実施の形態におけるサーミスタ素子
の分解斜視図
の分解斜視図
【図２】図１に示すサーミスタ素子の斜視図
【図３】本発明のサーミスタ素子を用いた高温用温度セ
ンサの側面図
ンサの側面図
【図４】本発明の一実施の形態におけるサーミスタ素子
の抵抗値の温度依存性を示す特性図
の抵抗値の温度依存性を示す特性図
１ サーミスタ層 ２ 絶縁構造材料セラミック板 ３ 電極 ４ 絶縁構造材料セラミック板 ３１ サーミスタ素子
Claims (8)
- 【請求項１】 絶縁構造材料で形成された少なくとも２
枚の絶縁構造材料セラミック板と、この絶縁構造材料セ
ラミック板間に設けたサーミスタ層と、このサーミスタ
層に連結した電極とを有し、前記サーミスタ層は、前記
絶縁構造材料セラミック板と同一の結晶構造を有するサ
ーミスタ材料を用いて形成されていることを特徴とする
サーミスタ素子。 - 【請求項２】 サーミスタ層は、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系、Ｍｇ（Ａｌ，
Ｃｒ，Ｍｎ）2Ｏ4系、（Ｚｎ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ）2Ｏ4系の内から選ばれる一種類以上を含有し、絶縁
構造材料セラミック板はＭｇＡｌ2Ｏ4を主成分とするこ
とを特徴とする請求項１に記載のサーミスタ素子。 - 【請求項３】 絶縁構造材料セラミック板は、サーミス
タ層のサーミスタ材料と同一の材料系を用いたことを特
徴とする請求項１に記載のサーミスタ素子。 - 【請求項４】 サーミスタ層は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ）
2Ｏ3系を主成分とし、絶縁構造材料セラミック板は、Ａ
ｌ2Ｏ3を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載
のサーミスタ素子。 - 【請求項５】 絶縁構造材料を用いて形成したセラミッ
クグリーンシートの表面にサーミスタ材料を用いてサー
ミスタ層を形成するとともに、このサーミスタ層に接続
するように少なくとも一対の電極を形成する第１の工程
と、次に前記セラミックグリーンシートのサーミスタ層
を形成した上に絶縁構造材料を用いて形成したセラミッ
クグリーンシートを積層して積層体を得る第２の工程
と、次いで前記積層体を圧着した後に焼成する第３の工
程とを備え、前記セラミックグリーンシートと前記サー
ミスタ層とは同一の結晶構造を有する材料を用いて形成
することを特徴とするサーミスタ素子の製造方法。 - 【請求項６】 第１の工程において、サーミスタ層は、
サーミスタ材料を用いて形成したセラミックグリーンシ
ートを用いて形成するか、あるいは絶縁構造材料を用い
て形成したセラミックグリーンシートの表面にサーミス
タ材料からなるセラミックペーストを印刷して形成する
ことを特徴とする請求項５に記載のサーミスタ素子の製
造方法。 - 【請求項７】 第１の工程及び第２の工程において、絶
縁構造材料とサーミスタ材料の平均粒子径をほぼ同一と
することを特徴とする請求項５に記載のサーミスタ素子
の製造方法。 - 【請求項８】 第１の工程の前に、絶縁構造材料とサー
ミスタ材料とをそれぞれ仮焼するとともに、前記絶縁構
造材料の仮焼温度は前記サーミスタ材料の仮焼温度より
も高いことを特徴とする請求項５に記載のサーミスタ素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11926697A JPH10312907A (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | サーミスタ素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11926697A JPH10312907A (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | サーミスタ素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10312907A true JPH10312907A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14757096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11926697A Pending JPH10312907A (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | サーミスタ素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10312907A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009206498A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-09-10 | Mitsubishi Materials Corp | サーミスタ素子及びその製造方法 |
| CN112624740A (zh) * | 2020-12-26 | 2021-04-09 | 重庆材料研究院有限公司 | 一种高熵ntc热敏电阻陶瓷材料及其制备方法 |
-
1997
- 1997-05-09 JP JP11926697A patent/JPH10312907A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009206498A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-09-10 | Mitsubishi Materials Corp | サーミスタ素子及びその製造方法 |
| CN112624740A (zh) * | 2020-12-26 | 2021-04-09 | 重庆材料研究院有限公司 | 一种高熵ntc热敏电阻陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112624740B (zh) * | 2020-12-26 | 2022-08-02 | 重庆材料研究院有限公司 | 一种高熵ntc热敏电阻陶瓷材料及其制备方法 |
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