JPS6014482B2 - 感温素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子部品温度センサーとして用いる感温素子の
製造方法に関するものである。

一般に現在の金属温度センサーは、セラミック基板上に
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系金属を蒸着させた種類と、Ｐｔ，Ｐ
ｄ系金属を蒸着させた種類等がある。

前者の錫合蒸着装層を使用するため量産性に欠け、た金
属皮膜の均一化処理を必要とし蒸着後アニールする工程
が必要であり、さらに皮膜品質管理が困難である等々の
理由でコスト高とある。また、特性面では抵抗値温度変
化が直線的でなく、使用目的が限定され汎用性がない。
そして、後者の場合は現在の貴金属価格の急上昇にみら
れるように、政治的背景、経済的投機により価格が左右
される等、不確定要素が多く原料コスト不安定の要因と
なる。本発明は係る従来の欠点を除去するとともに、製
造工程として既存のセラミック碍子製造工程がそのまま
使用でき、著しく量産性に富み、抵抗値温度変化が高温
部まで直線的であり、且つ抵抗値温度変化率が大きく、
感温素子として必要な条件を全て備えている新規性に富
む感温素子の製造方法を提供するものである。

すなわち、本発明に係る感溢素子の製造方法は、Ｗ，Ｍ
ｏの１種または両者より成る金属粉体を合計６０〜９塁
重量％、Ｍｎ，Ｃｕの１種または両者より成る金属粉体
を合計０．５〜１０重量％、控０磁器材料、ＡＩ２０３
磁器材料の１種または両者より成るセラミックス粉体を
合計０．５〜３０重量％を混合し、その後任意の成形体
を得、その後該成形体を非酸化雰囲気中で焼成し、該素
子の両端に電気接続用端子取出しのため、導霧性金属キ
ャップを圧入するか、または導電性金属を端面にメッキ
するか、あるいは導電性金属を端面にスパッタリングし
、該導軍部に電気接続用端子を設け、絶縁被覆すること
を特徴とする。

また、金属粉体及びセラミックス粉体の平均粒径を５〆
以下とすることを特徴とする。上記組成物中のＷ，Ｍｏ
，Ｍｎ，Ｃｕ Ｂｅ○磁器材料、ＡＩ２０３磁器材料の
含有量及び粒径は、感温素子の焼成温度により上記範囲
内で種々の値を探ることができる。

尚、Ｗ，Ｍｏの１種または両者より成る金属粉体の合計
が６の重量％未満の場合は、金属粒子間のブリッジがで
きないため、抵抗値が著しく大きくなり絶縁物化する。

一方、９＄重量％より多いと凝結が困難であり、ポロシ
ティーが大きくなり電気特性が劣化する。また、Ｍｎ，
Ｃｕの１種または両者より成る金属粉体の合計が０．５
重量％未満の場合は、Ｗ，Ｍｏの暁絹が困難であり、一
方、１０重Ｊ量％より多くなるとＭｎ，Ｃｕが偏析し抵
抗値温度変化率を低下させる。そしてＢｅ○磁器材料、
Ｎ２０３磁器材料の１種または両者より成るセラミック
ス粉体の合計が０．５重量％未満の場合は、Ｗ，Ｍｏの
焼結過程で生じる空孔を該セラミックＺス成分が埋める
事ができないので、抵抗値の経時変化がおこる。一方、
３の重量％より多いと機械的強度の低下を招く。さらに
、金属粉体及びセラミックス粉体の平均粒径が５仏より
大きくなると、Ｗ，Ｍｏの場合は糠結性の低下を招き、
Ｍｎ，Ｃｕ２の場合はＭｎ，Ｃｕの偏折がおこり電気特
性、機械特性が低下し、且つセラミックスの場合は焼結
性の低下、偏析によるポロシティーの増大、機械的強度
の低下を招く。上記のＢｅ０磁器材料、ＡＩ２０３磁器
材料は、金属２粒子間の暁結現象によって生じる空孔を
埋めるため、感温素子の機械的強度を増すことにより、
感温素子内部の温度分布を一定にする（空孔減少に起因
）のに使用するものであるから、Ｂｅ○，山２０３が主
成分であれば他の含有組成物について３は特に限定しな
い。

以下、本発明を実施例を挙げ具体的に説明する。

まず、試料の調整工程としては、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｈ，Ｃｕ
粉末は試薬を用い、セラミックス原料として工業用原料
（純度９８％以上）を用いる。セラミックス材料は、Ａ
Ｉ２０３磁器材料組成比としてＮ２０３９５重量％、Ｃ
ａ０４重量％、Ｓｉ０２０．５重量％、Ｍｇ００．５重
量％、技○磁器材料組成比として技０９０重量％、Ｃａ
０５重量％、Ｓｉ０２３重量％、Ｍｇ０２重量％になる
よう原料を調合し、大気中１２００ｏｏで仮競し該仮焼
粉体を平均粒径０．５，２．５，１０ ｒとなるよう粉
砕する。Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ粉末は市販の平均粒径０
．５，２．５，１０山の粉末を準備する。該セラミック
ス粉末、金属粉末を下記の第１表に示す割合で十分混合
する。そして、該感温素子用原料粉末１０の重量部に対
しメチルセルローズ８重量部、ダイナマイトグリセリン
３重量部及び適度な固さの粘土になるまで水を添加し、
均質な粘土とする。これを真空士線機を用い外径３脚■
、長さ８側の成形体とする。そして、焼成は加湿還元雰
囲気にて１４００ｑｏ〜１６００００にて行なう。こう
して得られた焼成体はメタノール及び粗粒アルミナとと
もに回転ポットに投入し面取りを行なう。その形状を第
１図に示す。該素子１にリード端子取付け用キャップを
庄入し、恒温室にて抵抗値選別を行なう。次に、該素子
１にリード線を電気溶接し、絶縁塗装を行ない完成素子
とする。のようにして完成された感温素子を第２図に示
す。第２図で２はリード線、３はキャップ、４は絶縁被
覆部である。また、面取りから完成素子にする工程は、
既存の抵抗器素子製造工程を用いた。得られた完成感温
素子を用い、下記の第２表に示すような各諸特性を調べ
た。第１表 第２表 不・・…・測定不可能の意味 ・ 第１表、第２表より明らかなように本発明範囲内の
実施例はＭ．１〜Ｍ．６迄であり、他は範囲外の比較例
である。

本発明範囲の試料は抵抗値温度係数が大きく安定してお
り、また焼結性、抵抗値の経時変化率、３機械的強度等
諸特性において優秀な特性を示している。

また、発明範囲外は諸特性が悪いものであつた。本実施
例において、温度係数の測定方法は−５０℃、０℃、２
０午○、１００つ○下の恒温室にて抵抗値Ｒｔ４を測定
し、抵抗値、温度より最小自乗法により温度に対する抵
抗値変化率を求め、この値をＲ２５℃値で除した値を温
度係数とする。

胸とは１０‐６値である。抵抗値の経時変化率は、８０
％緑中１００畑時間における抵抗値変化率を示す。第３
図にＷＩＯＯ重量部、Ｍｎ５重量部、Ｃｕ５重量部より
成る金属粉体とＡＩ２０３磁器粉体の混合比及び平均粒
蓬値に対する完成感温素子の梯抗値変化を示す。

この際平均粒径は金属粉体、ＡＩ夕３磁器粉体とも同一
にし、平均粒蓬値を変化させる。これにより金属粉体及
びセラミックス粉体が５仏以下の場合、金属粉体、セラ
ミックス粉体の組成比及び粒径により任意の抵抗値が選
択できる。粒径が１呼の場合暁結しておらず、電気特性
、機械特性が劣化する。第４図に本発明品と従来のＮｉ
−Ｃｒ−Ｆｅ系品の抵抗値温度変化を示す。

これにより本発明品は高温領域まで抵抗値は直線的に変
化し、且つ抵抗値温度変化量は従来品と比較し約２倍と
大きいものである。生産性に関しては、既存の抵抗器製
造工程とそのまま用いる事ができ、従来品と比較して蒸
着装層等の高価な施設がいらず、また蒸着装層使用によ
る生産速度より本発明の方が１ぴ音〜５ぴ音程度はやく
なり、製造コストの大幅低減が図れる。

品質管理面では従来品が蒸着による皮膜ムラ、皮膜−基
板間の接着強度が低い等の欠点の管理が困難なのに対し
、本発明品は焼結度の管理だけでよく品質管理が容易と
なる。以上のように、本発明の感温素子の製造方法は、
感温素子として非常に優れた性能を備えており、工業的
量産化においても著しく安定であり、産業的価値の大な
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を説明するための面取り後の感温素
子の焼成後の状態を示す断面図、第２図は本発明方法に
より得られた感温素子の完成品を示す一部断面正面図、
第３図は本発明を説明するための金属粉体とＡＩ２Ｑ磁
器粉体の混合比、粒径に対する抵抗値変化を示す図、第
４図は本発明品と従釆品の温度に対する抵抗値変化を示
す図である。 １……素子、２……リード線、３……キャップ、４・・
・・・・絶縁被覆部。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｗ，Ｍｏの１種または両者より成る金属粉体を合計
   ６０〜９９％重量％、Ｍｎ，Ｃｕの１種または両者より
   成る金属粉体を合計０．５〜１０重量％、ＢｅＯ磁器材
   料、Ａｌ＿２Ｏ＿３磁器材料の１種または両者より成る
   セラミツクス粉体を合計０．５〜３０重量％を混合し、
   その後任意の成形体を得、その後該成形体を非酸化雰囲
   気中で焼成し、該素子の両端に電気接続用端子取出しの
   ため、導電性金属キヤツプを圧入するか、または導電性
   金属を端面にメツキするか、あるいは導電性金属を端面
   にスパツタリングし、該導電部に電気接続用端子を設け
   、絶縁被覆することを特徴とする感温素子の製造方法。 ２ 金属粉体及びセラミツクス粉体の平均粒径を５μ以
   下とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   感温素子の製造方法。