JPS6057904A - 薄膜サ−ミスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、温度を検出すべき対象物と機械的に接触して
温度を検出するサーミスタ、たとえば鍋物調理をする際
鍋底を通して鍋内部の調理物の温度を検出するサーミス
タに関するものである。

２ベーミ゛ 従来例の構成とその問題点 従来、この種温度検出は第１図に示す如く鍋底１に熱電
対２を機械的に接触させ、前記熱電対２の熱起電力を検
出することによってなされていた。

この時熱電対２を鍋底１に機械的に強固に接触せしめる
為に熱電対２は支持容器３に固定されていた。しかじ熱
起′市力は通学生さな値しか得られないという欠点があ
った。たとえばアルメル−クロメル熱電対は耐熱性（空
気中５００〜１ｏｏｏｔｒ：　）に優れまた安価である
が、〜４０１１■／℃の起電力しか発生しない。銅−コ
ンスタンタン熱電対、白金−白金・ロジウム熱電対もそ
の熱起電力は（３０〜６０　）　ｐｖ／　℃ｌ、か得ら
れないのみならず、耐熱性が小さい（銅−コンスタンク
ン熱電対）、高価である（白金−白金１１ジウム熱電対
〕などの欠点があった。その他種々の熱電対が存在する
が、いずれも−Ｊ−記の如き欠点を有していた。」−記
の如く小さな熱起゛市力を電気的に検出して、熱源の発
熱隈を制φ１１する場合電気的に大きな増］１】をしな
ければならないので価格が高くなる。複雑な電気回路３
ベーミ゛ が必要になるなどの欠点も派生した。

他方」−記熱電対に代ってサーミスタを用いて温度検出
をする場合、抵抗値の温度に対する変化率は（１〜７％
／℃）の大きな値を得られる。従って複雑な電気回路を
必要とせず、また低価格になるなどの長所を有する。こ
の場合サーミスタ素子はできるだけ小さくして、熱容量
を小さくしたものが選ばれる。これは小型化により熱応
答性を速くできるからである。この様な小型のサーミス
タ素子には、ＦＡ　、　Ｎｉ　、　Ｃｏ　、　Ｍｎなど
の複合酸化物焼結体を感温抵抗体に用いたビード型サー
ミスタ素子、あるいは」−記複合酸化物、Ｇｅ　、　Ｓ
ｉ　、　ＳｉＣなどの薄膜を感温抵抗体に用いた薄膜サ
ーミスタ素子がある。しかしビード型サーミスタ素子は
、通常、球形もしくは回転楕円体に類似した形状を有す
るので、支持容器３にこのサーミスタ素子全固定しても
熱抵抗が大きくなるという欠点があった。

すなわち、ザーミスタ素子自身の熱容量は小さくても、
その複雑な形状のために支持容器３との接続部での熱抵
抗を小きくすることが困難であり、この結果熱応答性が
遅くなるという欠点があった。

他方、薄膜サーミスタ素子は第２図に示す如く支持容器
３とロウ付接続できるので、高速応答性が得られるとい
う利へかあった。しかしこの場合次のような欠点も同時
に生じていた。すなわち、一般的な薄膜サーミスタ素子
は通常、アルミなどの平板状絶縁基板４の一方の表面に
電極膜５および前述した薄膜感温抵抗体膜６を形成し、
更にリード線７を電極膜５に接続して構成されるが、こ
のままでは薄膜サーミスタ素子を支持容器３（通常、ス
テンレス鋼などの耐熱金属で構成される）にロウ材でき
ないので、絶縁基板４の他の表面にＷ、Ｍｏなどのメタ
ライズ膜８を形成して支持容器３とロウ材層９を介して
ロウ付接続されていた。

しかし、Ｗ　、　Ｍｏなどの金属は、高融点を有し、ま
た酸化され易いので、メタライズ膜８は通常、Ｈ２など
を含む還元性雰囲気中で１，４００℃以上の高温下で形
成される。このため、製造工程が複雑で、特別な設備を
必要とするのみならず高価格になるという欠点があった
。また電極膜５は耐熱性５ベ−ミ゛ の優れた厚膜電極膜がよく用いられるが、厚膜電極膜は
還元性雰囲気中では劣化し易く、また耐熱性も空気中で
１，０００℃以下であるので、厚膜電極膜はメタライズ
膜の形成工程に適合せず、また逆に、メタライズ膜も厚
膜電極膜の形成工程（通常、空気中で６００〜１，００
０℃の高温下で焼成する）に適合しない。従って、第２
図に示した構成では、電極膜５にもメタライズ膜を用い
なければならない、このため、高価格になるのみならず
、電極膜５にリード線７を接続する際、メタライズ膜は
高融点であるので、通常よく用いられる溶接接続が田畑
になるという欠点もあった。

発明の目的 本発明はこれら従来の欠点を解消した薄膜サーミスタを
提供するものである。

発明の構成 本発明の薄膜サーミスタは、平板状セラミック絶縁基板
と、この絶縁基板の一方の表面に形成された厚膜電極膜
および感温抵抗体膜と、この絶縁基板の他の表面に真空
蒸着法またはスパッタ法に６ページ より形成されたクロム膜とタングステン膜またはモリブ
デン膜とをこの順序で重ねた積層膜と、この積層膜に接
着された［１ウイＡＡ方と、このロウイ：Ａ層に接着さ
れた支持容器とから成る。

通常、セラミック絶縁基板とロウ４Ｊとは互いに濡れ合
わない。ｔなわち、化学的な結合力は両者の間にほとん
ど存在しない。このためセラミック絶縁基板のロウ付接
続は困難であった。しかし、本発明の薄膜サーミスタ素
子は、他の表面にクロム膜トタンゲステン１１りまたは
モリブデン膜とをこの順序で屯ねた積層膜を真空蒸着法
またはスパッタ法により形成しているので、ロウ材はタ
ングステン膜またはモリブデン膜とよく濡れ合う。した
がって、薄１１タサーミスタ素子は支持容器にロウ付接
続される。

実施例の説明 一実施例を第３図に示す。平板状士ラミック絶縁基板に
アルミナ基板４を用い、アルミナ基板４の一方の表面１
ｃＡｕ−Ｐｔ厚膜電極膜５とＳｉＣ感温抵抗体ヌパッタ
膜６とを形成した。こののちア７ページ ルミナ基板４の他の表面に真空蒸着法、あるいはスパッ
タ法を用いて、クロム膜１０ａとタングステン膜ｉｏｂ
とをこの順序で重ねた積層膜を形成した。真空蒸着法の
場合、１Ｏ−６ｔｏｒｒ以下の真空中で、クロムとタン
グヌテンとを順次蒸発させて積層膜を形成するが、この
とき薄膜サーミスタ素子はＭ’４５００℃以下に加熱さ
れる程度であるので、厚膜電極膜５およびＳｉＣ感温抵
抗体膜６は全く有害な作用を受けない。また、スパッタ
法の場合にも、１０−１−１０−３ｔｏｒｒの真空ｌ】
で処理される以外はぼ真空蒸着と同様であるので、厚膜
電極膜５およびＳｉＣ感温抵抗体膜６は全く有害な作用
を受けない。これらのことから、本発明の薄膜サーミス
タは、厚膜電極膜の形成工程に適合できることが分る。

このようにして積層膜ｉｏｉ形成したのち、ステンレス
鋼支持谷器３に薄膜サーミスタ素子を銀−銅共晶銀ロウ
材層９でロウ付接続した。このようにして形成したサー
ミスタの９０％応答時間を測定した。９０％応答時間は
、最初Ｔ１℃に保たれた第１１ン団”ａ　ｔｒｒの温度
が突然Ｔ２℃に変化したとキ、ン専膜ザーミスタチッブ
の温度がＴ１十０．９（Ｔ２−Ｔ１）ｉｌｌ：になるに
要する時間で、Ｔ１−室温、Ｔ２−〜１００℃で測定し
た。この結果、９０％応答時間は３〜５秒で、第２図構
成の場合とほぼ同じ高速応答ＩＩ′１をボした。またア
ルミナ基４の支持容器３に対する接着強度は１００〜５
００　”Ｉ／ｙｔｕＭであシ、充分実用に耐える強度を
示した。さらに、空気中３５０℃で１０００時間放置し
たとき、空気中３５０℃←・室温水中の熱衝撃試験を１
０００サイクル行っても、ロウ付接続部の機械的劣化は
観察されず、また熱応答性も殆んど変化しなかった。

これらの試験結果は、ロウ付接続が極めて安定で、かつ
強固であることを示すのみならずＳ：Ｃ感温抵抗体膜６
が鍋物調理に必要な優れた耐熱性を有することも同時に
示す。

なお、タングステン膜ｔａｂに代りモリブデン膜を月１
いても同様の結果を得た。

発明の効果 本発明の薄膜サーミスタによれば、従来と同様９ページ の高速応答性を保持しつつ、次のような効果が得られる
。

（１）セラミック絶縁基板の他の表面に真空蒸着法また
はスパッタ法により積層膜を形成しているので、厚膜電
極膜が使用できる。

（２）　メタライズ電極膜に比べ厚膜電極膜の融点は低
いので、リード線の溶接接続が容易になシ、かつ接続の
信頼性も大きい。

（３厚膜電極膜は空気中で６００〜１，０００℃の高温
下で焼成して形成されるので、還元雰囲気下で１，４０
０℃以上の高温下での焼成が必要なメタライズ電極膜に
比べ、厚膜電極膜の形成は容易であり、特殊な設備も必
要としない。従って、低価格になる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の構成を示す断面図、第３図は本
発明の一実施例の薄膜サーミスタの構成を示す断面図で
ある。 ３・・・・・・支持容器、４・・・・・・セラミック絶
縁基板、５・・・・・・電極膜、６・・・・・・感温抵
抗体膜、７・・・・・・ソー１０ベージ ドｌ、９−＝＝−ロウイｌｔｍ　、１ｏ　ａ　、、、　
、、、クロム膜、’１０ｂ・・・・・・タングステン膜
またはモリブデン膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平板状士ラミック絶縁基板と、この絶縁基板の一
   方の表面に形成された厚膜電極膜および感温抵抗体膜と
   、この絶縁基板の他の表面に真空蒸着法またはスパッタ
   法によシ形成されたクロム膜とタングステン膜またはモ
   リブデン膜とをこの順で重ねた積層膜と、この積層膜に
   接着されたロウ材層と、このロウ材層に接着された支持
   容器とから成る薄膜サーミスタ。
2. （２）感温抵抗体膜がＳｉＣスパッタ膜である特許請求
   の範囲第１項記載省膜す−ミヌタ。