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JPH05135908A - 接触型薄膜サーミスタ - Google Patents

接触型薄膜サーミスタ

Info

Publication number
JPH05135908A
JPH05135908A JP29410391A JP29410391A JPH05135908A JP H05135908 A JPH05135908 A JP H05135908A JP 29410391 A JP29410391 A JP 29410391A JP 29410391 A JP29410391 A JP 29410391A JP H05135908 A JPH05135908 A JP H05135908A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plate
pair
film thermistor
thin film
metal lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29410391A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Nagai
彪 長井
Shuji Ito
修治 伊藤
Katsumi Sasada
勝視 佐々田
Kenzo Ochi
謙三 黄地
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP29410391A priority Critical patent/JPH05135908A/ja
Publication of JPH05135908A publication Critical patent/JPH05135908A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高耐熱性で高速熱応答性を有する接触型薄膜
サーミスタの構成を提供する。 【構成】 薄膜サーミスタ素子は平板状アルミナ基板5
と、一対の貫通口6a,6bと、前記貫通口を貫通して
配置された一対の導電性部材8a,8bと、前記基板の
一方の表面に配置された一対の電極膜7a,7bと、感
温抵抗体膜9とから構成され、一対の板状金属リード線
10a,10bは前記薄膜サーミスタ素子の前記基板の
他の表面で前記一対の貫通口と対向して配置され、前記
一対の導電性部材と前記一対の板状金属リード線が接着
性導電性焼結体11a,11bで接続され、絶縁性補強
板13は薄膜サーミスタ素子の他の表面を覆って配置さ
れ、前記一対の板状金属リード線と前記絶縁性補強板の
接続された前記薄膜サーミスタ素子の前記一方の表面を
絶縁性支持体12の一方の表面に対向して配置し、前記
薄膜サーミスタ素子の周囲を硝子焼結体14で被覆し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は対象物表面と機械的に接
触して、その表面温度を検出できるものであって、特
に、400−500℃の高温度まで使用できる接触型薄
膜サーミスタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の表面温度センサは、図3
に示すように、硝子封止型サーミスタ1素子から成る温
度検知素子にリード線2,2′を接続し、前記硝子封止
型サーミスタ1を金属板3に樹脂4で接着して構成され
る。前記金属板3を対象物の表面にビス止めなどにより
機械的に接触させて、その表面温度を検出していた(例
えば、特公昭60−125535号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、硝子封止型サーミスタ素子1が金属板
3に樹脂4で接着されており、樹脂4の耐熱温度は通
常、約200℃であるので、最高使用温度は約200℃
以下であるという問題があった。
【0004】また、硝子封止型サーミスタ素子1は円筒
状の形状を有するので、金属板3と硝子封止型サーミス
タ素子1の間の熱伝達が悪く、このため熱応答性が遅い
(90%熱応答時間は20sec以上)という問題もあ
った。
【0005】本発明はかかる従来の問題点を解消するも
ので、従来よりも高耐熱性で、かつ高速応答性にするこ
とを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の接触型薄膜型サーミスタは、薄膜サーミス
タ素子と一対の板状金属リード線と絶縁性補強板と絶縁
性支持体から構成され、前記薄膜サーミスタ素子は平板
状アルミナ基板と、前記平板状アルミナ基板に設けられ
た一対の貫通口と、前記平板状アルミナ基板の一方の表
面から他の表面にわたり電気的に導通して、前記貫通口
を貫通して配置された一対の導電性部材と、前記平板状
アルミナ基板の前記一方の表面に前記貫通口を含んで配
置された一対の電極膜と、前記一対の電極膜に積層して
配置された感温抵抗体膜とから構成され、前記一対の板
状金属リード線は前記薄膜サーミスタ素子の前記平板状
アルミナ基板の前記他の表面で前記一対の貫通口と対向
して配置され、前記一対の導電性部材と前記一対の板状
金属リード線がそれぞれ接着性導電性焼結体で接続さ
れ、前記絶縁性補強板は前記薄膜サーミスタ素子の前記
平板状アルミナ基板の前記他の表面を覆って硝子焼結体
で接着され、前記一対の板状金属リード線と前記絶縁性
補強板の接続された前記薄膜サーミスタ素子の前記一方
の表面を前記絶縁性支持体の一方の表面に対向して配置
し、前記一対の板状金属リード線を含み前記薄膜サーミ
スタ素子の周囲を硝子焼結体で被覆した構成を備えたも
のである。
【0007】
【作用】本発明は上記した構成によって、樹脂などの有
機物材料を全く使用していないので、最高使用温度は高
くなる。すなわち、平板状アルミナ基板、硝子焼結体、
電極膜、接着性導電性焼結体など焼成工程を経て形成さ
れるので、従来以上の高耐熱性を容易に得られる。ま
た、絶縁性支持体にアルミナ板、導電性部材に導電性焼
結体を使用することにより、同様の耐熱性が容易に得ら
れる。従って、本発明の薄膜サーミスタの耐熱性は、結
局、感温抵抗体膜の耐熱性に依存する。この耐熱性は感
温抵抗体膜の材質、形成条件により決められるが、例え
ば、SiCスパッタ感温抵抗体膜を用いることにより、
最高使用温度500℃が得られる。
【0008】また、薄膜サーミスタ素子は平板状の形状
を有するので、絶縁性支持体と薄膜サーミスタ素子の間
の熱伝達は、従来の円筒状硝子封止型サーミスタ素子と
金属板の間の熱伝達に比べ優れ、このため熱応答性も速
くなる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。図1は本発明の接触型薄膜サーミスタの一
実施例を示す断面図である。平板状アルミナ基板5の対
向する位置に一対の貫通口6a,6bを設けている。平
板状アルミナ基板5の形状は、幅2mm、長さ6mm、
厚さ0.5mm、また一対の貫通口6a,6bの直径は
0.5mmとした。平板状アルミナ基板5の一方の表面に
一対の貫通口6a,6bを含んで電極用導電性ペースト
を印刷した後、乾燥・焼成して一対のAu−Pt厚膜電
極膜7a,7bを形成し、この後、貫通口用導電性ペー
ストを貫通口6a,6bの内表面上もしくは空間部に印
刷もしくは塗布した後、乾燥・焼成して導電性部材8
a,8bを形成する。なお、内表面上に印刷もしくは塗
布した場合、導電性部材8a,8bは膜状に形成され
る。平板状アルミナ基板5の一方の表面から他の表面に
わたり電気的に導通するように、この一対の厚膜電極膜
7a,7bと一対の導電性部材8a,8bとは、一対の
導電性部材8a,8bの端部で電気的に接続されてい
る。電極用導電性ペースト、貫通口用導電性ペーストと
して、例えば、Agペースト、Ag−Pdペースト、A
u−Ptペーストなどが用いられる。この後、スパッタ
法により炭化ケイ素(SiC)感温抵抗膜9を平板状ア
ルミ基板5の一方の表面に形成して、薄膜サーミスタ素
子を構成する。
【0010】このようにして薄膜サーミスタ素子を形成
した後、平板状アルミナ基板5の他の表面で一対の貫通
口6a,6bに形成された導電性部材8a,8bと接触
して一対の接続用導電性ペーストを塗布し、この後、一
対の板状金属リード線10a,10bを接続用導電性ぺ
ーストに密着した後、乾燥・焼成して接着性導電性焼結
体11a,11bを形成する。この時点で、薄膜サーミ
スタ素子に一対の板状金属リード線10a,10bが機
械的に弱く結合された中間組立品が形成される。なお、
この接続用導電性ペーストとして、電極膜用導電性ペー
ストと同種のペーストが用いられる。
【0011】この後、前述した中間組立品の平板状アル
ミナ基板5の一方の表面を板状アルミナ絶縁性支持体1
2の一方の表面に対向して積層し、さらに、平板状アル
ミナ基板5の他の表面を覆って絶縁性補強板13を積層
する。この後、一対の板状金属リード線10a,10b
と絶縁性補強板13を含み薄膜サーミスタ素子の周囲を
硝子ペーストで被覆した後、乾燥・焼成して硝子焼結体
14を形成する。一対の板状金属リード線10a,10
bとして、幅1.2mm、厚さ0.3mm程度のFe−Cr
系合金板やNi板が用いられる。これらの金属は耐熱性
に優れ、硝子焼結体13で被覆したときクラックも発生
しない点で優れている。しかし、板状リード線10a,
10bは工業的な利用分野が少なく、線状リード線に比
べ工業的生産量が少ない。このため高価格になりがちで
ある。この場合、図2に示すように、線状リード線10
を圧延して、板状リード線10a,10bとして用いて
もよい。線状リード線10の先端部が圧延されて圧延部
101が形成される。この圧延部101に接続用導電性
ペーストが塗布される。
【0012】また、絶縁性補強板13として、アルミナ
などの緻密なセラミックが用いられる。この絶縁性補強
板13は、緻密で機密性でもよいが、小穴を設けること
が好ましい。一対の板状金属リード線10a,10bと
絶縁性補強板13を含み薄膜サーミスタ素子の周囲を硝
子ペーストで被覆した後、乾燥・焼成して硝子焼結体1
4を形成する過程で、絶縁性補強板13とアルミナ基板
5の間の硝子ペーストに含まれる有機溶剤、樹脂バイン
ダが蒸発、熱分解して周囲空間に放散するとき、小穴が
これら気体成分の通路として作用するので、絶縁性補強
板13とアルミナ基板5の間の硝子焼結体が緻密になる
からである。同様のことが絶縁性支持体12についても
成り立つことは明らかであろう。
【0013】このようにして構成された本発明の接触型
薄膜サーミスタ構成では、従来例に比べ、樹脂などの有
機物が全く使用されていないので、最高使用温度を20
0℃以上にできる。すなわち、平板状アルミナ基板5、
電極膜7a,7b、導電性部材8a,8b、接着性導電
性焼結体11a,11b、硝子焼結体14などは、すべ
て無機物であり、しかも700℃以上の焼成工程を経て
形成されるので、500℃以上の耐熱性を容易に得られ
る。また、絶縁性支持体12にアルミナ板を使用してい
るので、この耐熱性も問題ない。従って、本発明の薄膜
サーミスタの耐熱性は、結局、感温抵抗体膜9の耐熱性
に依存する。この耐熱性は感温抵抗体膜9の材質、形成
条件により決められる。感温抵抗体膜9として、複合金
属酸化物、Ge,Si、SiCなどの蒸着膜、スパッタ
膜、印刷・焼成厚膜など種々あるが、なかでもSiCス
パッタ感温抵抗体膜は500℃の耐熱性を有すると共に
0−500℃の広い温度範囲を検出するのに適した抵抗
温度特性を有する点で優れている。
【0014】また、図1の構成では、絶縁性支持体12
を固定して板状金属リード線10a,10bに引っ張り
応力を印加したとき、大きな引っ張り強度が得られる。
絶縁性補強板13と薄膜サーミスタ素子は両者の間に形
成された硝子焼結体141により強固に接着されてい
る。他方、絶縁性支持体12を固定して板状金属リード
線10a,10bを引っ張ったとき、板状金属リード線
10a,10bは薄膜サーミスタ素子のアルミナ基板5
の他の表面から絶縁性補強板13と共に剥離する。この
ことは、硝子焼結体141による絶縁性補強板13と薄
膜サーミスタ素子の接着強度が、この引っ張り強度に寄
与していることを示す。実際、絶縁性補強板13が無い
場合の引っ張り強度は、硝子焼結体14の厚さにも依存
するが、約500g程度であるのに対して、本発明の構
成では2kg以上の引っ張り強度が得られた。
【0015】対象物の表面に本発明の接触型薄膜サーミ
スタを密着させて、対象物の表面温度を測定する場合、
絶縁性支持体12を対象物表面に密着させることにな
る。このとき板状金属リード線10a,10bと絶縁性
支持体12の間に引っ張り応力の加わる場合が多い。こ
のとき大きな引っ張り応力が本発明の接触型薄膜サーミ
スタに加わった場合、前述したように、板状金属リード
線10a,10bがアルミナ基板5の他の表面から剥離
して、完全にオープン状態になり、破壊する。このオー
プン状態は、電子回路で容易に検出できので、適切な処
置、例えば測定中止などが実施できる。このことは実用
上重要である。すなわち、例えば、板状金属リード線1
0a,10bがアルミナ基板5に接続されたままで、ア
ルミナ基板5が絶縁性支持体12から剥離して破壊した
場合、もはや対象物の表面温度を検出できないにも拘わ
らず、温度検出機能自体は正常であるので、この故障を
電子回路で検出できないからである。
【0016】本発明の接触型薄膜サーミスタを、沸騰水
の満たされたアルミニウム鍋の鍋底に接触させて、熱応
答性を測定したところ、90%熱応答時間は、2 −5s
ecの高速熱応答性を示した。
【0017】なお、図1に示した実施例では、一対の板
状金属リード線10a,10bは、直角に曲げられた形
状を有しているが、直線的形状でもよいことは明らかで
あろう。
【0018】
【発明の効果】以上述べて来たように、本発明によれば
次に示す効果が得られる。
【0019】(1)従来の表面温度センサに用いられて
きた樹脂を全く含まず、すべてセラミック、焼結体、ス
パッタ膜など無機物で構成されるので、耐熱性に優れ
る。
【0020】(2)SiCスパッタ膜感温抵抗体膜を用
いることにより、高い使用温度が実現できる。
【0021】(3)絶縁性補強板と薄膜サーミスタ素子
は両者の間に形成された硝子焼結体により強固に接着さ
れるので、絶縁性支持体を固定して板状金属リード線に
引っ張り応力を印加したとき、大きな引っ張り強度が得
られる。
【0022】(4)板状金属リード線と絶縁性支持体の
間に引っ張り応力が本発明の接触型薄膜サーミスタに加
わった場合、板状金属リード線がアルミナ基板から剥離
して、完全にオープン状態になり、破壊する。このオー
プン状態は、電子回路で容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における接触型薄膜サーミス
タの断面図である。
【図2】本発明の接触型薄膜サーミスタに用いられる板
状リード線の他の実施例を示す斜視図である。
【図3】従来の表面温度センサを示す断面図である。
【符号の説明】
6a,6b 貫通口 7a,7b 厚膜電極膜 8a,8b 導電性部材 10a,10b 板状金属リード線 11a,11b 接着性導電性焼結体 12 絶縁性支持体 13 絶縁性補強板 14 硝子焼結体 141 絶縁性補強板と薄膜サーミスタ素子の間の硝子
焼結体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黄地 謙三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】薄膜サーミスタ素子と一対の板状金属リー
    ド線と絶縁正補強板と絶縁性支持体から構成され、前記
    薄膜サーミスタ素子は平板状アルミナ基板と、前記平板
    状アルミナ基板に設けられた一対の貫通口と、前記平板
    状アルミナ基板の一方の表面からの他の表面にわたり電
    気的に導通して、前記貫通口を貫通して配置された一対
    の導電性部材と、前記平板状アルミナ基板の前記一方の
    表面に前記貫通口を含んで配置された一対の電極膜と、
    前記一対の電極膜に積層して配置された感温抵抗体膜と
    から構成され、前記一対の板状金属リード線は前記薄膜
    サーミスタ素子の前記平板状アルミナ基板の前記他の表
    面で前記一対の貫通口と対向して配置され、前記一対の
    導電性部材と前記一対の板状金属リード線がそれぞれ接
    着性導電性焼結体で接続され、前記絶縁性補強板は前記
    薄膜サーミスタ素子の前記平板状アルミナ基板の前記他
    の表面を覆って硝子焼結体で接着され、前記一対の板状
    金属リード線と前記絶縁性補強板の接続された前記薄膜
    サーミスタ素子の前記一方の表面を前記絶縁性支持体の
    一方の表面に対向して配置し、前記一対の板状金属リー
    ド線を含み前記薄膜サーミスタ素子の周囲を硝子焼結体
    で被覆した接触型薄膜サーミスタ。
  2. 【請求項2】一対の板状金属リード線が線状金属リード
    線を圧延した板状金属リード線である請求項1記載の接
    触型薄膜サーミスタ。
  3. 【請求項3】一対の板状金属リード線の材質がNi、F
    e−Cr合金である請求項2記載の接触型薄膜サーミス
    タ。
  4. 【請求項4】絶縁性補強板に小穴を設けた請求項1記載
    の接触型薄膜サーミスタ。
  5. 【請求項5】絶縁性支持体に小穴を設けた請求項1記載
    の接触型薄膜サーミスタ。
JP29410391A 1991-11-11 1991-11-11 接触型薄膜サーミスタ Pending JPH05135908A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996034260A1 (de) * 1995-04-28 1996-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum herstellen eines temperaturfühlers und bauelement mit temperaturabhängigem widerstandswert
US5618233A (en) * 1994-09-16 1997-04-08 Sigma, Incorporated Running body and racing game apparatus using the same
WO1999021279A1 (de) 1997-10-17 1999-04-29 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung zum regeln des einem elektromechanischen bauteil in einem kraftfahrzeug zugeführten stromes

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