JPH1092607A

JPH1092607A - 温度センサ

Info

Publication number: JPH1092607A
Application number: JP24611196A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ito; 謙治伊藤
Original assignee: ISHIZUKA DENSHI KK
Current assignee: ISHIZUKA DENSHI KK
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: JP3819081B2

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜サーミスタの電極剥離強度を増加させる
とともに、耐湿性、耐水性等の耐環境性を高めて信頼性
の高い薄膜サーミスタによる温度センサを提供すること
を目的とする。【解決手段】絶縁基板５に薄膜サーミスタが形成さ
れ、絶縁基板５と絶縁基板５′とで薄膜サーミスタとそ
の電極端子３ａ，３ａ′を挟むように絶縁性接着層１０
で接着固定した温度センサである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜サーミスタに
よる温度センサに関し、特に、薄膜サーミスタチップの
外部引出用リードの引っ張り強度を改善するためになさ
れた温度センサに係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の温度センサは、例えば、実開昭６
２−１８８１０３号公報や実開昭５８−７７００２号公
報等がある。図８は前者の温度センサ（薄膜サーミスタ
による温度センサ）を示す斜視図であり、その構造はア
ルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の絶縁基板２０上に、白金（Ｐ
ｔ）等の金属による櫛歯状に加工された電極部２１ａ，
２１ｂが対向するように配置され、基板２０の電極層２
１ａ，２１ｂ上に温度依存性を有するＳｉＣ薄膜２３、
または金属酸化物のサーミスタ材料等からなる感熱抵抗
膜が形成されている。引出リード線２４ａ，２４ｂは電
極層２１ａ，２１ｂに接続され、必要に応じて電極層２
１ａ，２１ｂの一部を残して感熱抵抗膜上にガラス等の
保護膜が形成されている。

【０００３】感熱抵抗膜は、スパッタリング等の公知技
術によって形成される。このような薄膜サーミスタチッ
プは、形状が小さくリード線接続部も狭い。通常、リー
ド線２４ａ，２４ｂは電極層２１ａ，２１ｂのリード線
接続部に半田付け、導電性接着剤あるいは溶接等の方法
によって電気的に接続され、必要に応じて全体を絶縁材
料で被覆して使用されている。

【０００４】図９は、後者の薄膜サーミスタを示す平面
図であり、この薄膜サーミスタ２５はセラミック基板上
に電極層２６ａ，２６ｂが形成され、電極層２６ａ，２
６ｂに外部引出用リード線２７ａ，２７ｂがそれぞれ接
続されている。薄膜サーミスタの外部引出用リード線２
７ａ，２７ｂは、電極層２６ａ，２６ｂの幅に対して幅
が狭いのが通例である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、薄膜サーミス
タは形状が非常に小さいこともあって、薄膜サーミスタ
による温度センサの量産時、その電極層のリード線接続
部に正確に、且つ歩留りよく極細の外部引出用リード線
を接続するのは、非常に難しい技術である。例えば、薄
膜サーミスタを位置決めして整列させる治具や外部引出
用リード線の位置間隔を正確に決める治具を使用しなけ
ればならない。また、量産時は治具を使用しても歩留ま
りよく製造することは難しい欠点があった。

【０００６】更に、薄膜サーミスタを用いた温度センサ
は、薄膜サーミスタの電極層の膜厚は薄く、図９に示す
ように薄膜サーミスタ２５の電極２６ａ，２６ｂの幅に
比べてリード線２７ａ，２７ｂの線幅が小さいために、
固定接着した外部引出用リード線２７ａ，２７ｂが強く
引っ張られると電極層２６ａ，２６ｂが簡単に剥離して
断線することがあった。従って、このような薄膜サーミ
スタでは電極層に接続する外部引出用リード線の太さに
も限界があり、手作業で行える程度の太さを持ったリー
ド線を接続することは事実上不可能であった。

【０００７】このような欠点を解消するために、後者の
薄膜サーミスタでは、その基板にリード線を固定するた
めの穴を設け、この穴にリード線を通してから半田付け
等で接着固定してガラスコートで覆った構造のものが提
案されている。しかしながら、薄膜サーミスタの形状が
小さいこともあって基板に穴を開けるのは無理があり、
例え、基板に穴を設けたとしてもこの穴にリード線を通
して固定しなければならず作業性が悪くなる欠点があっ
た。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であって、薄膜サーミスタの電極剥離強度を増加させる
とともに、耐湿性、耐水性等の耐環境性を高めて信頼性
の高い薄膜サーミスタによる温度センサを提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、請求項１の発明は、
第１の絶縁基板面に形成された感熱膜と前記感熱膜に接
する一対の電極層とを有する薄膜サーミスタチップと、
前記第１の絶縁基板と略同一形状の第２の絶縁基板と、
リードフレームの脚柱部先端を前記電極層に接着した後
に、前記第１の絶縁基板と前記第２の絶縁基板とで前記
脚柱部を挟むように接着固定する絶縁性接着層と、前記
リードフレームから切り出された脚柱部による外部導出
用のリード線である電極端子と、を具備することを特徴
とする温度センサであり、薄膜サーミスタチップの電極
層に電極端子が接続され、薄膜サーミスタチップの第１
の絶縁基板と同形状の第２の絶縁基板を絶縁性接着層で
固定することによって、薄膜サーミスタ（感熱膜）の耐
湿性、耐水性等の耐環境性を高められ、かつ電極層から
電極端子が容易に離脱することがない温度センサであ
る。

【００１０】また、請求項２の発明は、第１と第２の帯
状部と各帯状部から対向して延びる脚柱部とからなるリ
ードフレームと、第１の絶縁基板面に形成された感熱膜
と前記感熱膜に接する一対の電極層とを有する薄膜サー
ミスタチップと、前記電極層に前記脚柱部の先端が前記
一対の電極層に導電性接着剤によって接着され、前記第
１の絶縁基板と第２の絶縁基板とによって前記脚柱部を
挟むように接着固定する絶縁性接着層と、を備えること
を特徴とする温度センサであり、リードフレームに複数
の温度センサが形成され、温度センサの実装時にリード
フレームの帯状部から切り離して用いられ、薄膜サーミ
スタの電極部に電極端子が接続され、絶縁基板を絶縁性
接着層で固定することによって、薄膜サーミスタ（感熱
膜）の耐湿性、耐水性等の耐環境性を高められ、かつ電
極部から電極端子が容易に離脱することがない温度セン
サである。

【００１１】また、請求項３の発明は、前記リードフレ
ームの脚柱部の先端に幅広部を形成したことを特徴とす
る請求項１又は２に記載の温度センサであり、脚柱部の
先端を幅広部にすることによって、幅広部は導電性接着
剤によって、幅広部が電極層に電気的に接続されるとと
もに、第１の絶縁基板に強固に接着され、且つ、幅広部
が絶縁性接着層に強固に噛み合って電極端子が容易に離
脱することがない温度センサである。

【００１２】また、請求項４の発明は、前記脚柱部の前
記電極層との接着部に凹部を設けたことを特徴とする請
求項１，２又は３に記載の温度センサであり、前記脚柱
部の接着部と前記電極層とは導電性接着剤で接着され、
導電性接着剤は凹部に入り込み、前記脚柱部の接着部と
電極層との電気的接続が良好になるとともに、前記脚柱
部による電極端子が電極層と強固に接着されて容易に離
脱することがない温度センサである。

【００１３】また、請求項５の発明は、前記リードフレ
ームの脚柱部の幅が前記電極層の幅よりも広いことを特
徴とする請求項１，２，３又は４に記載の温度センサで
あり、導電性接着剤によって、脚柱部と電極層とを接着
するとともに、脚柱部と第１の絶縁基板とを接着され、
電気的接続が良好であるとともに、脚柱部は第１の絶縁
基板と電極層と強固に接着されて容易に離脱することが
ない温度センサとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本発明に係る温度センサの一実施
形態について、図１乃至図４を参照して説明する。図１
は本実施形態の温度センサの外観を示す斜視図、図２は
図１のＡ−Ａ′線に沿ったＡ−Ａ′断面図、図３（ａ）
は薄膜サーミスタチップの平面図であり、図３（ｂ）は
そのＡ−Ａ′断面図、図４は本実施形態の温度センサの
一製造工程を示す分解斜視図である。

【００１５】図１は、本実施形態の温度センサの外観図
であり、絶縁性基板５，５′で電極端子３ａ，３ａ′を
絶縁性接着層１０で接着固定した構造である。電極端子
３ａ，３ａ′の先端部分には、図２に示すように、感熱
素子が形成されている。絶縁性基板５上には、温度変化
に対して電気抵抗が変化する感熱膜（サーミスタ）６
と、感熱膜６の電極層７，７′と、感熱膜６を保護する
保護絶縁膜８とが形成され、薄膜サーミスタチップが形
成されている。薄膜サーミスタチップの電極層７，７′
の電極部７ａ，７ａ′に外部引出用の電極端子３ａ，３
ａ′がそれぞれ導電性接着層９によって接着されてい
る。電極端子３ａ，３ａ′はリードフレームの脚柱部を
電極層７，７′に接着した後に切り出された脚柱部を外
部導出用の電極端子としている。なお、電極層７，７′
の幅は、電極端子３ａ，３ａ′の幅より狭いために、電
極層７，７′の全面を覆うように、電極端子３ａ，３
ａ′が接着されている。無論、電極端子３ａ，３ａ′の
先端部のみを接着してもよい。

【００１６】更に、本実施形態に組み込まれる薄膜サー
ミスタチップの構成について、図３（ａ），（ｂ）を参
照して詳細に説明する。図３に於いて、サーミスタチッ
プ４は、絶縁基板５と、基板の一面に形成された電極層
７，７′と、電極層７，７′に接する感熱膜（サーミス
タ）６とからなる。絶縁基板５の寸法は、例えば、厚さ
が１００〜３００μｍ、長さが１．０〜１．６ｍｍ、幅
が０．５〜０．８ｍｍ程度である。絶縁基板５の材質は
アルミナ、ステアタイト等のセラミックス基板で構成さ
れている。絶縁基板５の一面上には電極層７，７′が対
向するように形成され、電極層７，７′の対向部分は抵
抗調整をし易くするために、櫛歯状に形成してもよい。
無論、櫛歯状に限定するものではない。そして、電極層
７，７′上に感熱膜６としてＳｉＣ又はマンガン、コバ
ルト、ニッケル等の金属酸化物等の材料がスパッタリン
グ等の公知薄膜形成技術によって形成されている。電極
層７，７′の外部引出用電極部７ａ，７a ′は、絶縁基
板５の幅よりも狭くなるように形成されている。感熱膜
６を形成した後、必要に応じて感熱膜６を保護するため
のパッシベーション膜として、例えば、酸化珪素、窒化
シリコン膜、またはオキシナイトライドシリコン膜等の
保護絶縁膜８が形成されている。

【００１７】なお、図３に示したサーミスタチップ４の
感熱膜６等の構造は、図３に限定するものではなく、例
えば、絶縁基板上に、先ず、感熱膜、更に、その上に電
極層を形成した構造であってもよい。更には、絶縁基板
上に、感熱膜−電極層−感熱膜のように、電極層が感熱
膜によって挟まれた積層構造であってもよいことは言う
までもない。

【００１８】続いて、本実施形態に用いられるリードフ
レームについて、図５乃至図７を参照して説明する。図
５のリードフレーム１，１′は、コバール，ニッケル，
鉄，銅あるいはこれらの合金からなる金属板を、例えば
プレス等によって一連のフレーム状に打ち抜くか、写真
製版技術を用いたエッチングによって形成したものであ
り、スプロケット用の孔２を形成した帯状部３と、帯状
部３から直角方向に延びる複数の脚柱部３ａから構成さ
れている。因に、脚柱部３ａは帯状部３から切り離され
て電極端子となるので、電極端子３ａ，３ａ′と同一符
号を付与することとする。

【００１９】リードフレーム１，１′は同一構造のリー
ドフレームであり、リードフレーム１，１′の脚柱部３
ａ，３ａ′が対向するように配置されている。リードフ
レーム１, １′が連結した構造であってもよい。また、
別々に形成したリードフレーム１，１′を使用する時
に、スプロケット用孔２を用いて脚柱部３ａ，３ａ′が
対向するように位置決めしてもよい。

【００２０】図６に示すリードフレーム１, １′は、脚
柱部３ａ，３ａ′の先端部に幅広部３ｂ，３ｂ′が形成
された構造のリードフレームであり、図５とは脚柱部３
ａ，３ａ′の先端部が相違するがその他の形状は同一で
ある。幅広部３ｂ，３ｂ′を形成することで、幅広部３
ｂ，３ｂ′に導電性接着層９を被着することで、電極端
子を強固に固着できる効果がある。図７は、図６の幅広
部３ｂ，３ｂ′の、薄膜サーミスタの電極層と接触する
面に凹部３ｃ，３ｃ′が形成されたリードフレームであ
る。また、リードフレームは、図５のリードフレームの
脚柱部３ａ，３ａ′の先端に凹部３ｃ，３ｃ′を形成し
た構造であってもよい。凹部３ｃ，３ｃ′は、薄膜サー
ミスタの電極部との接合時に、半田や接着剤等の導電性
接着剤がその溝に溜まり、電極間の短絡を防止するとと
もに、電極部との接合を確実なものとする効果がある。

【００２１】次に、本発明の薄膜サーミスタの組み立て
手順を図４を参照して説明する。図４のリードフレーム
１, １′の先端部の幅広部３ｂ，３ｂ′に厚膜印刷の方
法か、または定量吐出器（図示なし）によって導電性接
着剤（図６を参照）が定量塗布される。導電性接着剤と
しては、例えば、比較的低温の用途で用いられる場合
は、合成樹脂を主体としたバインダと導電性フィラーを
結合させたものが用いられ、比較的高温の用途の場合は
バインダとして低融点ガラスを用い、これに有機べヒク
ル、金（Ａｕ），銀（Ａｇ）等の貴金属あるいは金属粉
末を分散させた金ペーストや銀ペースト等が用いられ
る。

【００２２】リードフレーム１, １′の脚柱部３ａ，３
ａ′の先端部に導電性接着剤を塗布した部分が薄膜サー
ミスタチップ４の外部引出電極部７ａ，７ａ′に対応す
るように配置され、外部引出電極部７ａ，７ａ′とリー
ドフレーム１, １′の脚柱部３ａ，３ａ′が接着固定さ
れる。幅広部３ａ，３ａ′は外部引出電極部７ａ，７
ａ′と絶縁基板５の一部とともに接着される。サーミス
タチップ４をリードフレーム１, １′の幅広部３ａ，３
ａ′に接着固定した後、サーミスタチップ４の感熱部側
にガラスペーストあるいは樹脂等の絶縁性接着層１０を
一定量塗布して前記絶縁基板５とほぼ同形状のアルミナ
等の絶縁基板５′を重ね合わせる。その後、ガラスペー
ストは高温で溶融させるか、あるいは樹脂の場合は加熱
硬化させて、絶縁基板５，５′が接着される。最後にリ
ードフレームの帯状部３を切断して、図１の温度センサ
が形成される。なお、導電性接着剤を脚柱部３ａ，３
ａ′に塗布する面は、上記のような先端部のみならず電
極層７ａ，７ａ′に接する面全面としてもよいことは明
らかである。

【００２３】本実施形態の温度センサでは、電極端子部
に剥離する力が働いた場合、力の一部は基板５や幅広部
３ｂ，３ｂ′の接合部分に分散されるために、従来のよ
うな電極層と外部導出用の電極端子（リード部）のみと
の接着の場合と比べて剥離強度を高めることができた。

【００２４】また、本実施形態では、リード部と基板面
との接着性を高めるために、図７に示したようなリード
部の一部に凹部３ｃ，３ｃ′が形成されている。この凹
部３ｃ，３ｃ′に導電性接着剤が入り込む構造とするこ
とにより、外部導出用の電極端子とサーミスタチップの
電極層との電気的接続が高められるとともに、接着強度
が高められる。即ち、凹部３ｃ，３ｃ′に導電性接着剤
が入り込み、導電性接着剤のはみ出す部分は外部導出用
の電極端子と絶縁基板とを接着し、外部導出用の電極端
子とサーミスタチップの電極層との接着強度が高められ
ている。無論、導電性接着剤を加熱硬化もしくは高温焼
成してリードフレームと、サーミスタチップの電極層と
の電気的接続と構造的強度を高めるようにしてもよい。

【００２５】また、図５に示すようなリードフレーム
１, １′の先端部が直線的な形状のリードフレームで
は、サーミスタチップの外部引出電極部７ａ，７ａ′の
幅、即ち、電極層７，７′の幅に比べてリードフレーム
１，１′の脚柱部３ａ，３ａ′の幅を広くすることによ
って、外部引出電極部７ａ，７ａ′と脚柱部３ａ，３
ａ′の接着時に、脚柱部３ａ，３ａ′が外部引出電極部
７ａ，７ａ′と同時に絶縁基板５とともに接着固定され
る。そこで、図５のリードフレーム１, １′であっても
図６のリードフレームの場合と同様に、従来の電極層の
みと脚柱部が接着されている構造に比べてチップと電極
端子（リード部）との剥離強度を高めることができる。
なお、外部引出電極部７ａ，７ａ′は脚柱部（電極端
子）との接着部であり、サーミスタチップの電極層７，
７′の幅と同一と見做し得る。

【００２６】本発明の温度センサについて、引張強さの
試験を行って、図５のリードフレームを用いた温度セン
サと、図７の従来の温度センサとの比較を行った。引張
強さの試験は、ＪＩＳＣ００５１の「端子強度試験方
法」の試験Ｕa1に準拠して行った。この試験では、従来
の温度センサでは、約１００ｇの荷重に耐え得ることが
できたのに対して、本発明の温度センサでは約１０００
ｇの荷重に耐えることができた。本発明の温度センサ
は、従来の温度センサに比べて大きな改善効果が得られ
ることが立証された。

【００２７】なお、本発明の温度センサでは、リードフ
レームの帯状部を切り離した状態で出荷される場合と、
帯状部が接続した状態で出荷される場合があり、後者の
場合は、顧客が帯状部を切り離して使用する。本発明の
温度センサは、このいずれの温度センサをも含むもので
ある。

【００２８】

【発明の効果】上述のように、本発明は、リード線（電
極端子）をリードフレーム化した薄膜サーミスタによる
温度センサであって、リードフレームに薄膜サーミスタ
チップを接続した後に、薄膜サーミスタチップと同形状
の絶縁基板によって、リードフレームを挟み込むよう
に、ガラスや樹脂等の絶縁性接着剤で挟持固定したもの
であり、温度センサの電極端子の引っ張り強度を高める
ことができるとともに、耐湿性、耐水性等の耐環境性に
対する信頼性の高い温度センサが提供できる利点があ
る。

【００２９】また、本発明によれば、薄膜サーミスタチ
ップの電極層の外部引出電極部の幅をリードフレームの
脚柱部の幅よりも狭くして、リードフレームとサーミス
タチップの電極部との接着時に、サーミスタチップの基
板部と電極部を一緒に接着することで、引っ張り強度を
従来よりも高めることができる利点があるとともに、リ
ードフレームを使用することにより、寸法精度が高く、
全工程を自動化して生産性が向上できる利点があり、形
状寸法のばらつきをなくすことができる利点がある。

【００３０】また、本発明によれば、リードフレームの
脚柱部の先端に凹部を形成した構造とすることで、リー
ドフレームの脚柱部とサーミスタチップの電極部の接着
強度が増し、電極部に加わる応力を軽減することができ
るとともに、絶縁基板でリードフレームの脚柱部とサー
ミスタチップとを固定することで、温度センサの電極端
子の引っ張り強度を一層高めることができる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度センサの実施形態の外観を示
す斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ′線に沿ったＡ−Ａ′断面図であ
る。

【図３】（ａ）はサーミスタチップの平面図、（ｂ）は
図３（ａ）のＡ−Ａ′線に沿ったＡ−Ａ′断面図であ
る。

【図４】図１の実施形態の温度センサの一製造過程を示
す分解斜視図である。

【図５】本発明に係る温度センサの一実施形態に用いら
れるリードフレームの要部を示す斜視図である。

【図６】本発明に係る温度センサの他の実施形態に用い
られるリードフレームの要部を示す斜視図である。

【図７】本発明に係る温度センサの他の実施形態に用い
られるリードフレームの要部を示す斜視図である。

【図８】従来の薄膜サーミスタの一例を示す斜視図であ
る。

【図９】従来の薄膜サーミスタの他の例を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１，１′ リードフレーム２スプロケット用孔３帯状部３ａ，３ａ′ 脚柱部（電極端子）３ｂ，３ｂ′ 幅広部３ｃ，３ｃ′ 凹部４薄膜サーミスタチップ５，５′ 絶縁基板６感熱膜７，７′ 電極層７ａ，７ａ′ 外部引出電極部８保護絶縁膜９導電性接着層１０絶縁性接着層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の絶縁基板面に形成された感熱膜と
前記感熱膜に接する一対の電極層とを有する薄膜サーミ
スタチップと、前記第１の絶縁基板と略同一形状の第２の絶縁基板と、リードフレームの脚柱部先端を前記電極層に接着した後
に、前記第１の絶縁基板と前記第２の絶縁基板とで前記
脚柱部を挟むように接着固定する絶縁性接着層と、前記リードフレームから切り出された脚柱部による外部
導出用のリード線である電極端子と、を具備することを特徴とする温度センサ。
【請求項２】第１と第２の帯状部と各帯状部から対向
して延びる脚柱部とからなるリードフレームと、第１の絶縁基板面に形成された感熱膜と前記感熱膜に接
する一対の電極層とを有する薄膜サーミスタチップと、前記電極層に前記脚柱部の先端が前記一対の電極層に導
電性接着剤によって接着され、前記第１の絶縁基板と第
２の絶縁基板とによって前記脚柱部を挟むように接着固
定する絶縁性接着層と、を備えることを特徴とする温度センサ。
【請求項３】前記リードフレームの脚柱部の先端に幅
広部を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載
の温度センサ。
【請求項４】前記脚柱部の前記電極層との接着部に凹
部を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載
の温度センサ。
【請求項５】前記リードフレームの脚柱部の幅が前記
電極層の幅よりも広いことを特徴とする請求項１，２，
３又は４に記載の温度センサ。