JPH07161504A

JPH07161504A - 接触型サーミスタおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH07161504A
Application number: JP5310948A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nagai; 彪長井; Katsumi Sasada; 勝視佐々田; Sadao Nakagawa; 貞雄中川; Shuji Ito; 修治伊藤; Toshiaki Uemura; 寿朗植村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】リード線の引っ張り強度が高く、高速熱応答
性を有する接触型薄膜サーミスタとその製造方法を提供
する。【構成】平板状絶縁性基板１の一方の表面上の両端部
近傍にそれぞれ設けられた一対の電極膜２，２ａを介し
て形成された感温抵抗体膜３とを主体として構成するサ
ーミスタ５と、その一端がそれぞれサーミスタ５の感温
抵抗体膜３の両端部と電気的に接続された一対の板状リ
ード線６，６ａと平板状絶縁性支持体７とを有し、平板
状絶縁性支持体７の一方の表面上に、一対の平板状リー
ド線６，６ａを介してサーミスタ５の平板状絶縁性基板
１の他方の表面を載置し、焼成硝子８により全面的に被
覆した感温ユニット９と、底面内壁１０ａと、底面外壁
に被測定物との接触面１０ｂとを有する有底状金属容器
１０とを備え、有底状金属容器１０の底面内壁１０ａに
感温ユニット９の平板状絶縁性支持体７の他方の表面を
ろう材１１により固着した構成とする。

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接触型サーミスタお
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の接触型サーミスタは、図
３に示すように、薄膜サーミスタ３１を、銀ろう箔３
２，３２ａでサンドイッチされたチタン箔３３により直
接有底状金属容器３４の底面内壁３５にろう付けした
後、リード線３６，３６ａを接続し、さらに、薄膜サー
ミスタ素子を外部環境から保護するために焼成硝子３７
でその表面を被覆して構成されている。すなわち薄膜サ
ーミスタ３１は絶縁性基板３８の一方の表面に電極膜３
９，３９ａを形成した後、感温抵抗体膜４０を形成して
構成される。有底状金属容器３４の底面外壁４１を対象
物の表面に機械的に接触させて、その表面温度を検出し
ていた（たとえば、特開昭５７−１６９２０２号公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の接触型サーミス
タは上記構成により、高速熱応答性を得ていた。しかし
ながら、上記のような構成では、リード線３６，３６ａ
として白金（Ｐｔ）などの金属細線（通常直径０．０５
〜０．１ｍｍ程度）が用いられる。このためリード線３
６，３６ａの引っ張り強度が小さいので、断線し易いと
いう課題があった。たとえば、直径０．１ｍｍのＰｔリ
ード線は数百ｇの引っ張り応力で断線する。この課題を
解決するために引っ張り強度２ｋｇ以上の中間端子（図
３には示されていない）を別に設けるなどの対策が必要
になるが、これにより構造が複雑になり、また価格が高
くなるという課題が派生する。本発明は、上記従来の問
題点を解消するもので、高速熱応答性を保持しつつ、２
ｋｇ以上のリード線強度を有する接触型サーミスタの第
１の技術手段を提供することを第１の目的にしている。

【０００４】また、この接触型サーミスタをガステーブ
ルなどに実装する場合、実装作業中に予想外に大きな引
っ張り応力がリード線に印加されるときがある。このよ
うな場合引っ張り強度５ｋｇ以上が要求される。本発明
はさらに引っ張り強度５ｋｇ以上の構成の接触型サーミ
スタの第２の技術手段を提供することを第２の目的にし
ている。

【０００５】さらに、第２の技術手段の製造方法と、第
２の技術手段の別の製造方法とを提供することを第３，
第４の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るための本発明の接触型サーミスタの第１の技術手段
は、平板状絶縁性支持体の一方の表面に接触して配置さ
れた一対の板状リード線と、前記板状リード線に電気的
に接続されたサーミスタと前記平板状絶縁性支持体上の
前記板状リード線と前記サーミスタとを焼成硝子により
全面的に被覆した感温ユニットと、前記平板状絶縁性支
持体の他方の表面をろう材により固着した底面内壁と底
面外壁に被測定物に接する接触面を有する有底状金属容
器とを備えた構成としている。

【０００７】上記第２の目的を達成するための第２の技
術手段は、前記有底状金属容器の底面内壁に溶接された
金属バンドで感温ユニットを押さえて固定した構成とし
ている。

【０００８】また、上記第３の目的を達成するための第
２の技術手段の製造方法として、前記平板状絶縁性支持
体の一方の表面に接触して配置された前記板状リード線
と、前記板状リード線に電気的に接続された前記サーミ
スタと、前記サーミスタを全面的に被覆する前記焼成硝
子とで形成された前記感温ユニットの前記平板状絶縁性
支持体の他方の表面を、前記底面内壁に不活性ガス雰囲
気中の加熱工程でろう付けした後、前記底面内壁に溶接
された前記金属バンドで前記感温ユニットを押さえて固
定するものである。

【０００９】また、上記第４の目的を達成するための第
２の技術手段の別の製造方法として、前記平板状絶縁性
支持体の一方の表面に接触して配置された前記板状リー
ド線と、前記板状リード線に接続された前記サーミスタ
と、前記サーミスタを全面的に被覆する前記焼成硝子と
で形成された前記感温ユニットの前記平板状絶縁性支持
体の他方の表面と前記底面内壁との間にろう材を配置
し、前記底面内壁に溶接された金属バンドで前記感温ユ
ニットを押さえて固定した後、前記平板状絶縁性支持体
の他方の表面と前記底面内壁とを不活性ガス雰囲気中で
ろう付けするものである。

【００１０】

【作用】上記構成により、有底金属容器を固定して一対
の板状リード線を垂直方向に引っ張った場合、従来のよ
うに引っ張り強度の小さいＰｔなどの金属細線のリード
線の断線により引っ張り強度がきまるのではなく、本発
明では金属の板状リード線を用いているため、平板状絶
縁性支持体と平板状絶縁性基板の間の焼成硝子の部分か
ら剥れる。このため従来よりはるかに大きな約２ｋｇの
引っ張り強度が得られることとなる。さらに有底金属容
器の底面内壁に溶接された金属バンドにより感温ユニッ
トを押さえて固定した場合には、有底金属容器を固定し
た一対の板状リード線を垂直方向に引っ張った場合、平
板状絶縁性基板が破断して壊れるためさらに大きな約５
ｋｇの引っ張り強度が得られることとなる。

【００１１】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例の接触型
サーミスタについて図１および図２を参照しながら第１
および第２の技術手段の接触型サーミスタについて説明
する。本実施例の第１の技術手段を示す図１において、
アルミナ製の平板状絶縁性基板１の一方の表面に一対の
電極膜２，２ａと感温抵抗体膜３と平板状絶縁性基板１
の両端部近傍に設けた一対の電極膜２，２ａの部分に設
けられた一対の貫通孔４，４ａからなる薄膜サーミスタ
５を示す。平板状絶縁性基板１の形状は、幅２ｍｍ，長
さ４ｍｍ，厚さ０．５ｍｍである。平板状絶縁性基板１
の他方の表面に、一対の貫通孔４，４ａに接触して一対
の板状リード線６，６ａを配置した。一対の電極膜２，
２ａと一対の板状リード線６，６ａは一対の貫通孔４，
４ａの内面に形成された導電性焼結体（図示していな
い）を用いて電気的に接続した。アルミナ製の平板状絶
縁性支持体７に上記薄膜サーミスタ５を積層し、次に、
薄膜サーミスタ５を全面的に焼成硝子８により被覆し
て、感温ユニット９を構成した。

【００１２】電極膜２，２ａや導電性焼結体は、厚膜用
導電性ペースト、たとえば、銀（Ａｇ）ペースト、銀−
パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）ペースト、金−白金（Ａｕ−
Ｐｔ）ペーストなどを印刷や塗布した後、８００℃以上
の高温で焼成して形成される。感温抵抗体膜３として、
複合金属酸化物、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓ
ｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの蒸着膜、スパッタ
膜、印刷・焼成厚膜など種々用いられるが、なかでもＳ
ｉＣスパッタ感温抵抗体膜は５００℃の耐熱性を有する
とともに０ないし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。一対の
板状リード線６，６ａとしては、ニッケル（Ｎｉ）、Ｐ
ｔ、鉄（Ｆｅ）−クローム（Ｃｒ）合金などの材料で厚
さ０．１ないし０．５ｍｍの金属板が用いられる。

【００１３】また、焼成硝子８は、薄膜サーミスタ５の
周囲を全面的に厚膜用硝子ペーストで被覆した後、７０
０℃以上の高温で焼成して形成される。焼成硝子８の厚
さは１ないし３ｍｍである。平板状絶縁性支持体７の形
状は平板状絶縁性基板１よりも大きく選ばれ、ここでは
７×１０×０．５ｍｍとした。

【００１４】感温ユニット９を形成した後、平板状絶縁
性支持体７の他方の表面と、ステンレスで構成された有
底状金属容器１０の内底面１０ａを銀ろう材１１でろう
付けした。銀ろう材１１としては、従来例に示した構成
でも、銀ろう粉末とチタン（Ｔｉ）粉末の溶融物でもよ
い。このように完成した本実施例の接触型サーミスタ
は、有底状金属容器１０の底面外壁の接触面１０ｂを被
測定物の表面に接触させてその表面温度を測定すること
ができる。

【００１５】本実施例はこの構成によって、有底状金属
容器１０を固定して、一対の板状リード線６，６ａを垂
直方向に引っ張ったとき、平板状絶縁性支持体７と平板
状絶縁性基板１の間の焼成硝子８の部分から剥がれ、そ
の強度は約２ｋｇであった。このようにリード線６，６
ａとして、前述したような金属板を用いており、また、
その引っ張り強度は焼成硝子８の部分の接着力で決めら
れるので、従来例に示したＰｔなどの金属細線に比べ、
その引っ張り強度は大きくなる。しかし、本実施例の接
触型サーミスタをガステーブルなどに実装する場合、予
想外の応力が実装作業のとき印加され、上記２ｋｇ程度
の強度でも不足することがある。このような場合、図２
に示す本実施例の第２の技術手段の接触型サーミスタと
して、有底状金属容器１０の底面内壁１０ａに溶接され
た金属バンド１２で感温ユニット９を押さえて固定する
ことが望ましい。この構成では、前述したように一対の
板状リード線６，６ａを引っ張ったとき、平板状絶縁性
基板１が破断して壊れ、その強度は約５ｋｇ程度であっ
た。このようにこの構成では、限界まで引っ張り強度を
高めることができる。

【００１６】上記本実施例の接触型サーミスタの熱応答
性を次のようにして測定した。最初、室温（Ｔ_o℃）に
保たれた接触型サーミスタの有底状金属容器１０の底面
外壁の接触面１０ｂを、湯（Ｔ℃、９５℃）で満たされ
たアルミニウムなべのなべ底に接触させたときを起点に
して、薄膜サーミスタ５の温度がＴ_o＋０．９（Ｔ−
Ｔ_o）に到達する時間（９０％応答時間）で熱応答性を
評価した。従来の接触型サーミスタの９０％熱応答時間
は４ないし５秒であり、本実施例のそれは５ないし６秒
であった。本実施例の接触型サーミスタの薄膜サーミス
タ５から有底状金属容器１０の底面外壁の接触面１０ｂ
に至る素子部熱抵抗は、従来のそれと比べ、主として、
平板状絶縁性支持体７の厚さに起因する熱抵抗だけ大き
くなるので、熱応答性は遅くなる。しかし、上述した実
用的９０％熱応答時間は、なべと有底状金属容器１０の
底面外壁の接触面１０ｂとの間の接触熱抵抗の影響を強
く受け、前記素子部熱抵抗による熱応答時間への影響は
小さい。この結果、本実施例の接触型サーミスタの熱応
答時間は、従来のそれに比べ約１秒程度の遅れしか示さ
ないと考えられる。この遅れは、実用的には問題になら
ない。

【００１７】（実施例２）次に本実施例の第２の技術手
段の接触型サーミスタの製造方法と、第２の技術手段の
接触型サーミスタの別の製造方法について説明する。

【００１８】金属バンド１２で感温ユニット９を押さえ
る本実施例の第２の技術手段の製造方法の場合、前述し
たように、感温ユニット９の平板状絶縁性支持体７の他
方の表面を底面内壁１０ａに不活性ガス雰囲気中の加熱
工程でろう付けした後、底面内壁１０ａに溶接された金
属バンド１２で感温ユニット９を押さえる製造方法が望
ましい。感温ユニット９が底面内壁１０ａにろう付け固
定されているので、金属バンド１２の溶接作業がし易い
からである。

【００１９】しかし、感温ユニット９の平板状絶縁性支
持体７の他方の表面と底面内壁１０ａの間にろう材１１
を配置した状態で、底面内壁１０ａに溶接された金属バ
ンド１２で感温ユニット９を押さえた後、平板状絶縁性
支持体７の他方の表面と底面内壁１０ａとを不活性ガス
雰囲気中の加熱工程でろう付けさせる第２の技術手段の
別の製造方法も有力である。不活性ガス雰囲気中の加熱
工程でろう付けする場合、感温ユニット９を数十ｇの力
で押さえる必要があるので、通常、そのための治具を別
途用意する。しかし、この別の製造方法では、金属バン
ド１２で感温ユニットが充分に押さえられているので、
特別な治具を必要としない点で有利である。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明の接触型サーミスタによれば次に示す効果が得られ
る。

【００２１】（１）請求項１に示す第１の技術手段の接
触型サーミスタによればリード線として金属板を用いて
おり、また、その引っ張り強度は平板状絶縁性支持体と
平板状絶縁性基板との間の焼成硝子部分の接着力で決め
られるので、２ｋｇ程度の大きな引っ張り強度が得られ
る。

【００２２】（２）そして、感温ユニットと有底状金属
容器の底面内壁は平板状絶縁性支持体を介してろう付け
接続されているので、両者の間の熱抵抗を小さく保持で
きる。この結果、高速熱応答性を確保できる。

【００２３】（３）また、請求項２に示す第２の技術手
段の接触型サーミスタによれば、有底状金属容器の底面
内壁に溶接された金属バンドで感温ユニットを押さえて
いるので、約５ｋｇ程度にまで引っ張り強度を高めるこ
とができる。

【００２４】（４）また、請求項３に示す上記第２の技
術手段の接触型サーミスタの製造方法によれば、感温ユ
ニットが底面内壁にろう付け固定されている状態で金属
バンドを溶接するので、溶接作業がし易くなる。

【００２５】（５）また、請求項４に示す上記第２の技
術手段の接触型サーミスタの別の製造方法によれば、金
属バンドで感温ユニットが充分に押さえられているの
で、ろう付け工程で特別な押さえ治具を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の技術手段の接触型サーミス
タの断面図

【図２】同第２の技術手段の接触型サーミスタの一部を
切り欠いて内部の構成を示す斜視図

【図３】従来の接触型温度センサの断面図

【符号の説明】

１平板状絶縁性基板２，２ａ電極膜３感温抵抗体膜５薄膜サーミスタ（サーミスタ）６，６ａ板状リード線７平板状絶縁性支持体８焼成硝子９感温ユニット１０有底状金属容器１０ａ底面内壁１０ｂ接触面１１ろう材１２金属バンド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤修治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者植村寿朗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

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状絶縁性基板の一方の表面上の両端
部近傍にそれぞれ設けられた一対の電極膜を介して形成
された感温抵抗体膜とを主体として構成するサーミスタ
と、その一端がそれぞれ前記サーミスタの感温抵抗体膜
の両端部と電気的に接続された一対の板状リード線と平
板状絶縁性支持体とを有し、前記平板状絶縁性支持体の
一方の表面上に、前記一対の平板状リード線を介して前
記サーミスタの平板状絶縁性基板の他方の表面を載置
し、前記平板状絶縁性支持体と平板状リード線とサーミ
スタとを焼成硝子により全面的に被覆した感温ユニット
と、底面内壁と、底面外壁に被測定物に接する接触面と
を有する有底状金属容器とを備え、前記有底状金属容器
の底面内壁に、前記感温ユニットの平板状絶縁性支持体
の他方の表面をろう材により固着した接触型サーミス
タ。
【請求項２】有底状金属容器の底面内壁に溶接された
金属バンドで感温ユニットを押さえて固定した請求項１
記載の接触型サーミスタ。
【請求項３】底面外壁に被測定物との接触面を有する
有底状金属容器の底面内壁に感温ユニットを固着する接
触型サーミスタの製造方法において、前記有底状金属容
器とサーミスタとを絶縁する平板状絶縁性支持体の一方
の表面に接触して配置された板状リード線と前記板状リ
ード線に電気的に接続された前記サーミスタとを焼成硝
子により全面的に被覆した前記感温ユニットの、前記平
板状絶縁性支持体の他方の表面を、前記底面内壁に不活
性ガス雰囲気中の加熱工程でろう付けした後、前記底面
内壁に溶接された金属バンドで前記感温ユニットを押さ
えて固定する接触型サーミスタの製造方法。
【請求項４】底面外壁に被測定物との接触面を有する
有底状金属容器の底面内壁に感温ユニットを固着する接
触型サーミスタの製造方法において、前記有底状金属容
器とサーミスタとを絶縁する平板状絶縁性支持体の一方
の表面に接触して配置された板状リード線と前記板状リ
ード線に電気的に接続された前記サーミスタとを焼成硝
子により全面的に被覆した前記感温ユニットの前記平板
状絶縁性支持体の他方の表面と前記底面内壁との間にろ
う材を配置し、前記底面内壁に溶接された金属バンドで
前記感温ユニットを押さえて固定した後、前記平板状絶
縁性支持体の他方の表面と前記底面内壁とを不活性ガス
雰囲気中でろう付けする接触型サーミスタの製造方法。