JPH1140403A - 温度センサ素子 - Google Patents
温度センサ素子Info
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- JPH1140403A JPH1140403A JP9195791A JP19579197A JPH1140403A JP H1140403 A JPH1140403 A JP H1140403A JP 9195791 A JP9195791 A JP 9195791A JP 19579197 A JP19579197 A JP 19579197A JP H1140403 A JPH1140403 A JP H1140403A
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- metal film
- temperature sensor
- terminal electrode
- terminal
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/006—Thin film resistors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
- G01K7/183—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer characterised by the use of the resistive element
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C1/00—Details
- H01C1/14—Terminals or tapping points specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points on resistors
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- Electromagnetism (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】端子電極あるいはリード端子材料の特性による
耐熱限界を克服し、1000℃耐熱の温度センサ素子を提供
する。 【解決手段】絶縁基板11と、該絶縁基板11上に形成され
た抵抗パターン14を有する金属膜12と、該金属膜12上に
形成された端子電極13a,13bと、該端子電極13a、13bに接
合されたリード端子15a,15bからなる温度センサ素子10
において、前記端子電極13a,13bは白金からなり、前記
リード端子は白金・ロジウム合金線から形成されてい
る。
耐熱限界を克服し、1000℃耐熱の温度センサ素子を提供
する。 【解決手段】絶縁基板11と、該絶縁基板11上に形成され
た抵抗パターン14を有する金属膜12と、該金属膜12上に
形成された端子電極13a,13bと、該端子電極13a、13bに接
合されたリード端子15a,15bからなる温度センサ素子10
において、前記端子電極13a,13bは白金からなり、前記
リード端子は白金・ロジウム合金線から形成されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の触媒や排
気管の温度を測定する高温用の温度センサ素子に関す
る。
気管の温度を測定する高温用の温度センサ素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の温度センサ素子は、アルミナ等か
らなる絶縁基板上に、白金等からなる金属膜が形成され
る。そして、この金属膜は、例えばレーザーカットによ
って形成された抵抗パターンを有し、この抵抗パターン
の回路における両端部に金からなる端子電極が形成され
る。これは、金が酸化に極めて強く、化学的に安定して
おり、金属膜の特性に悪影響を及ぼすことが少ないとい
う特性を持っているためである。
らなる絶縁基板上に、白金等からなる金属膜が形成され
る。そして、この金属膜は、例えばレーザーカットによ
って形成された抵抗パターンを有し、この抵抗パターン
の回路における両端部に金からなる端子電極が形成され
る。これは、金が酸化に極めて強く、化学的に安定して
おり、金属膜の特性に悪影響を及ぼすことが少ないとい
う特性を持っているためである。
【０００３】また、端子電極上には白金線あるいは白金
・ニッケルクラッド線からなるリード端子が取り付けら
れている。このリード端子は、その一部に大電流を流す
ことによって生じるジュール熱で金からなる端子電極の
一部を溶解し、それにより接合する電気抵抗溶接という
方法で取り付けられている。その後、機械的な補強や、
湿気やほこりなどからの保護を目的として、金属膜上お
よび端子電極と、リード端子の接合部分に耐熱ガラスペ
ーストからなるコーティング膜が形成されていた。
・ニッケルクラッド線からなるリード端子が取り付けら
れている。このリード端子は、その一部に大電流を流す
ことによって生じるジュール熱で金からなる端子電極の
一部を溶解し、それにより接合する電気抵抗溶接という
方法で取り付けられている。その後、機械的な補強や、
湿気やほこりなどからの保護を目的として、金属膜上お
よび端子電極と、リード端子の接合部分に耐熱ガラスペ
ーストからなるコーティング膜が形成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車の触
媒や排気管の温度を測定する場合には、1000℃の熱に耐
えうる素子が必要である。しかしながら、上述した温度
センサ素子においては、端子電極が金により形成されて
いたため、自動車の触媒や排気管の温度を測定する場合
などの高温用途に用いることができなかった。なぜな
ら、金の融点は1064℃であり、1000℃の状況下で使用す
る必要がある場合には、金からなる端子電極が融解する
恐れがあったからである。さらに、温度センサ素子とし
て使用するには、端子電極の材料としては、高温下での
拡散によって金属膜に特性的影響を与えないこと、基板
や金属膜との密着性が良いこと、あるいはリード端子と
の溶接性が良いことなどが必要である。
媒や排気管の温度を測定する場合には、1000℃の熱に耐
えうる素子が必要である。しかしながら、上述した温度
センサ素子においては、端子電極が金により形成されて
いたため、自動車の触媒や排気管の温度を測定する場合
などの高温用途に用いることができなかった。なぜな
ら、金の融点は1064℃であり、1000℃の状況下で使用す
る必要がある場合には、金からなる端子電極が融解する
恐れがあったからである。さらに、温度センサ素子とし
て使用するには、端子電極の材料としては、高温下での
拡散によって金属膜に特性的影響を与えないこと、基板
や金属膜との密着性が良いこと、あるいはリード端子と
の溶接性が良いことなどが必要である。
【０００５】また、リード端子材料についても耐熱性、
溶接性、あるいは機械的強度を考慮する必要がある。
溶接性、あるいは機械的強度を考慮する必要がある。
【０００６】このような点を鑑みて、1000℃耐熱を目的
とした温度センサ素子を構成する、最適な端子電極およ
びリード端子の選定が求められていた。
とした温度センサ素子を構成する、最適な端子電極およ
びリード端子の選定が求められていた。
【０００７】本発明は、上述の問題点を鑑みてなされた
ものであり、これらの問題を解決し、1000℃耐熱でかつ
接合部の機械的強度の高い温度センサ素子を提供するこ
とを目的としている。
ものであり、これらの問題を解決し、1000℃耐熱でかつ
接合部の機械的強度の高い温度センサ素子を提供するこ
とを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の温度センサ素子は、絶縁基板と、該絶縁基
板上に形成された抵抗パターンを有する金属膜と、該金
属膜上に形成された端子電極と、該端子電極に接合され
たリード端子からなる温度センサ素子において、前記端
子電極は白金からなり、前記リード端子は白金・ロジウ
ム合金線から形成されている。
め、本発明の温度センサ素子は、絶縁基板と、該絶縁基
板上に形成された抵抗パターンを有する金属膜と、該金
属膜上に形成された端子電極と、該端子電極に接合され
たリード端子からなる温度センサ素子において、前記端
子電極は白金からなり、前記リード端子は白金・ロジウ
ム合金線から形成されている。
【０００９】また、本発明の別の温度センサ素子は、ア
ルミナを含む絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された端
子電極と、前記絶縁基板上に形成された抵抗パターンを
有するとともに、前記端子電極を覆うように形成された
金属膜と、前記端子電極上の金属膜に接合されたリード
端子からなる温度センサ素子において、前記端子電極は
アルミナ粒子を含有する白金からなり、前記リード端子
は白金・ロジウム合金線から形成されている。
ルミナを含む絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された端
子電極と、前記絶縁基板上に形成された抵抗パターンを
有するとともに、前記端子電極を覆うように形成された
金属膜と、前記端子電極上の金属膜に接合されたリード
端子からなる温度センサ素子において、前記端子電極は
アルミナ粒子を含有する白金からなり、前記リード端子
は白金・ロジウム合金線から形成されている。
【００１０】また、前記端子電極は、前記絶縁基板上に
直接形成された場合には、白金にアルミナを含有し、そ
の含有率を2.5〜15重量％とすることが、特性上望まし
い。
直接形成された場合には、白金にアルミナを含有し、そ
の含有率を2.5〜15重量％とすることが、特性上望まし
い。
【００１１】なお、前記リード線に含有されるロジウム
は10重量％〜20重量％であることが、特性上望ましい。
は10重量％〜20重量％であることが、特性上望ましい。
【００１２】以上の様な構成により、1000℃耐熱でかつ
端子電極とリード端子との接合部の機械的強度が高い温
度センサ素子を得ることができる。
端子電極とリード端子との接合部の機械的強度が高い温
度センサ素子を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例である温度
センサ素子について図1、図2を用いて説明する。図1に
示すように温度センサ素子10は、絶縁基板11と、金属膜
12と、2個の端子電極13a,13bと、リード端子15a,15bと
から構成されている。絶縁基板11は、アルミナ等の材料
を短冊状に切断することにより得られる。絶縁基板11上
には、抵抗パターン14を有する白金からなる金属膜12が
形成されている。抵抗パターン14の回路における両端部
には白金からなる電極13a,13bが形成されている。そし
て、電極13a,13b上には白金・ロジウム合金線からなる
リード端子15a,15bが接合されている。
センサ素子について図1、図2を用いて説明する。図1に
示すように温度センサ素子10は、絶縁基板11と、金属膜
12と、2個の端子電極13a,13bと、リード端子15a,15bと
から構成されている。絶縁基板11は、アルミナ等の材料
を短冊状に切断することにより得られる。絶縁基板11上
には、抵抗パターン14を有する白金からなる金属膜12が
形成されている。抵抗パターン14の回路における両端部
には白金からなる電極13a,13bが形成されている。そし
て、電極13a,13b上には白金・ロジウム合金線からなる
リード端子15a,15bが接合されている。
【００１４】このような構造をもつ温度センサ素子10の
製造方法を以下に説明する。アルミナ等からなる絶縁基
板11を、超音波洗浄し、脱脂後、フッ酸により表面粗化
を行う。その後、塩化すずによる金属膜の被着膜面の感
受性化処理、塩化パラジウムによる被着膜面の活性化処
理を行う。こうすることにより、絶縁基板11表面上に金
属膜12が定着し易くなる。十分な水洗の後、無電解めっ
きにより、白金を絶縁基板11上に成膜し、金属膜12を形
成する。
製造方法を以下に説明する。アルミナ等からなる絶縁基
板11を、超音波洗浄し、脱脂後、フッ酸により表面粗化
を行う。その後、塩化すずによる金属膜の被着膜面の感
受性化処理、塩化パラジウムによる被着膜面の活性化処
理を行う。こうすることにより、絶縁基板11表面上に金
属膜12が定着し易くなる。十分な水洗の後、無電解めっ
きにより、白金を絶縁基板11上に成膜し、金属膜12を形
成する。
【００１５】さらに、金属膜12上にレーザーカットある
いはドライエッチングなどの方法により、抵抗パターン
14がミアンダ状に形成される。また、図2に示すように
金属膜12表面の抵抗パターン14の回路における両端部を
除く部分には、機械的な補強や、湿気やほこりなどから
の保護あるいは電気的絶縁を目的として、耐熱ガラスペ
ースト印刷・焼成、セラミックゾルゲルスピンコート焼
成などの方法でコーティング膜16が形成される。
いはドライエッチングなどの方法により、抵抗パターン
14がミアンダ状に形成される。また、図2に示すように
金属膜12表面の抵抗パターン14の回路における両端部を
除く部分には、機械的な補強や、湿気やほこりなどから
の保護あるいは電気的絶縁を目的として、耐熱ガラスペ
ースト印刷・焼成、セラミックゾルゲルスピンコート焼
成などの方法でコーティング膜16が形成される。
【００１６】次に、抵抗パターンの回路における両端部
に端子電極13a,13bを、フリットレスの白金を厚膜スク
リーン印刷・焼成することにより形成する。この場合、
ガラスフリットを使用しないのは、本発明の温度センサ
素子が1000℃耐熱を目的としており、その様な使用状況
下では、ガラス成分の耐熱限界を超えて剥離を起こすな
どの問題が生じるからである。ここで端子電極を白金に
変えても、金の場合に得られた特性上の利点は変わらな
い。その後、温度センサ素子10の抵抗値を規格値に合わ
せるためレーザートリミングを行う。
に端子電極13a,13bを、フリットレスの白金を厚膜スク
リーン印刷・焼成することにより形成する。この場合、
ガラスフリットを使用しないのは、本発明の温度センサ
素子が1000℃耐熱を目的としており、その様な使用状況
下では、ガラス成分の耐熱限界を超えて剥離を起こすな
どの問題が生じるからである。ここで端子電極を白金に
変えても、金の場合に得られた特性上の利点は変わらな
い。その後、温度センサ素子10の抵抗値を規格値に合わ
せるためレーザートリミングを行う。
【００１７】さらに、白金・ロジウム合金線からなるリ
ード端子15a,15bを、端子電極13a,13b上に溶接する。こ
の後、再び機械的な補強や、湿気やほこりなどからの保
護あるいは電気的絶縁を目的として、図2に示すように
リード端子15a,15b溶接部へセラミックあるいは耐熱ガ
ラスペーストなどからなるフィキシング材17を溶接部へ
塗布・焼成している。
ード端子15a,15bを、端子電極13a,13b上に溶接する。こ
の後、再び機械的な補強や、湿気やほこりなどからの保
護あるいは電気的絶縁を目的として、図2に示すように
リード端子15a,15b溶接部へセラミックあるいは耐熱ガ
ラスペーストなどからなるフィキシング材17を溶接部へ
塗布・焼成している。
【００１８】このとき、前記リード端子15a、15bのロジ
ウム含有量は10重量％〜20重量％であることが望まし
い。すなわち、図3のように絶縁基板11上の金属膜12に
形成された白金からなる端子電極13aと白金・ロジウム
合金からなるリード端子15aとを溶接した場合の2kg/mm2
引張試験を試みた。その結果、表1に示すようにロジウ
ム含有量が10重量％〜20重量％であるリード端子では、
100％の合格率が得られた。
ウム含有量は10重量％〜20重量％であることが望まし
い。すなわち、図3のように絶縁基板11上の金属膜12に
形成された白金からなる端子電極13aと白金・ロジウム
合金からなるリード端子15aとを溶接した場合の2kg/mm2
引張試験を試みた。その結果、表1に示すようにロジウ
ム含有量が10重量％〜20重量％であるリード端子では、
100％の合格率が得られた。
【００１９】
【表１】
【００２０】なお、20重量％を超えるロジウム含有量の
リード端子でも、引張試験において同等の合格率が得ら
れる。しかしながら、ロジウムの含有量を上げていく
と、リード端子15aの抵抗温度特性が低下する。そし
て、端子電極13aの抵抗温度特性から離れていくため、
温度センサ素子10全体としては正確な特性が得られな
い。そのため、温度センサ素子10の温度測定に誤差が生
じる。よって、温度センサ素子10の特性的な面を考慮す
ると、上記のようにロジウム含有量が10重量％〜20重量
％の白金・ロジウム合金からなるリード端子が望まし
い。
リード端子でも、引張試験において同等の合格率が得ら
れる。しかしながら、ロジウムの含有量を上げていく
と、リード端子15aの抵抗温度特性が低下する。そし
て、端子電極13aの抵抗温度特性から離れていくため、
温度センサ素子10全体としては正確な特性が得られな
い。そのため、温度センサ素子10の温度測定に誤差が生
じる。よって、温度センサ素子10の特性的な面を考慮す
ると、上記のようにロジウム含有量が10重量％〜20重量
％の白金・ロジウム合金からなるリード端子が望まし
い。
【００２１】次に本発明の他の実施例について説明す
る。なお、先の実施例と同じ部分には同一の符号を付
し、詳細な説明は省略する。この実施例は、従来の温度
センサ素子において問題となっていた絶縁基板、金属
膜、端子電極、リード端子のそれぞれの接合部分につい
て強度の向上を図るものである。
る。なお、先の実施例と同じ部分には同一の符号を付
し、詳細な説明は省略する。この実施例は、従来の温度
センサ素子において問題となっていた絶縁基板、金属
膜、端子電極、リード端子のそれぞれの接合部分につい
て強度の向上を図るものである。
【００２２】図4に、この実施例に基づく温度センサ素
子の絶縁基板11、金属膜12、端子電極13a、リード端子1
5aの接合部分の断面図を示す。図4に示すように、本実
施例では、端子電極13aが絶縁基板11と金属膜12の間に
形成されている点で先の実施例とは異なる。
子の絶縁基板11、金属膜12、端子電極13a、リード端子1
5aの接合部分の断面図を示す。図4に示すように、本実
施例では、端子電極13aが絶縁基板11と金属膜12の間に
形成されている点で先の実施例とは異なる。
【００２３】以下に本実施例の温度センサ素子の製造方
法を説明する。まず絶縁基板11上に、およそ粒径50nmの
アルミナ粒子を含有した白金からなる端子電極13a,13b
が、フリットレス厚膜スクリーン印刷・焼成により形成
される。その後、第一の実施例と同様の手法を用いて金
属膜12が形成される。さらに、金属膜12上にレーザーカ
ットあるいはドライエッチングなどの方法により、抵抗
パターン14がミアンダ状に形成される。また、金属膜12
表面の抵抗パターン14の回路における両端部を除く部分
には、耐熱ガラスペースト・セラミックゾルゲルコート
などの方法でコーティング膜16が形成される。さらに、
白金・ロジウム合金線からなるリード端子15a,15bを、
端子電極13a,13b上に溶接する。この後、リード端子15
a,15b溶接部へセラミックあるいは耐熱ガラスペースト
などからなるフィキシング材17を溶接部へ塗布・焼成し
ている。
法を説明する。まず絶縁基板11上に、およそ粒径50nmの
アルミナ粒子を含有した白金からなる端子電極13a,13b
が、フリットレス厚膜スクリーン印刷・焼成により形成
される。その後、第一の実施例と同様の手法を用いて金
属膜12が形成される。さらに、金属膜12上にレーザーカ
ットあるいはドライエッチングなどの方法により、抵抗
パターン14がミアンダ状に形成される。また、金属膜12
表面の抵抗パターン14の回路における両端部を除く部分
には、耐熱ガラスペースト・セラミックゾルゲルコート
などの方法でコーティング膜16が形成される。さらに、
白金・ロジウム合金線からなるリード端子15a,15bを、
端子電極13a,13b上に溶接する。この後、リード端子15
a,15b溶接部へセラミックあるいは耐熱ガラスペースト
などからなるフィキシング材17を溶接部へ塗布・焼成し
ている。
【００２４】ここで、図4に示すように、端子電極13a、
金属膜12の構成を第一の実施例と変えるのは、絶縁基板
11との密着強度を高めるためである。なお、端子電極13
aのアルミナ粒子の含有量を変化させて2kg/mm2引張試験
を試みたところ、表2に示すように含有率が2.5〜15重量
％の範囲で、ほぼ100％の合格率が得られた。
金属膜12の構成を第一の実施例と変えるのは、絶縁基板
11との密着強度を高めるためである。なお、端子電極13
aのアルミナ粒子の含有量を変化させて2kg/mm2引張試験
を試みたところ、表2に示すように含有率が2.5〜15重量
％の範囲で、ほぼ100％の合格率が得られた。
【００２５】
【表２】
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば端子電極
に白金を用い、リード端子材として白金・ロジウム合金
線を用いたので、1000℃耐熱の温度センサ素子を得るこ
とができ、高温環境で温度を測定することができる。
に白金を用い、リード端子材として白金・ロジウム合金
線を用いたので、1000℃耐熱の温度センサ素子を得るこ
とができ、高温環境で温度を測定することができる。
【００２７】さらに、端子電極とリード端子との接合部
の強度を向上させることができ、信頼性の高い温度セン
サ素子を得ることができる。
の強度を向上させることができ、信頼性の高い温度セン
サ素子を得ることができる。
【００２８】また、特に請求項2に係る発明によれば、
アルミナを含む絶縁基板とアルミナ粒子を含有する端子
電極との間の物理密着により、さらに接合性の高い強度
を得ることができる。
アルミナを含む絶縁基板とアルミナ粒子を含有する端子
電極との間の物理密着により、さらに接合性の高い強度
を得ることができる。
【図１】本発明の第1の実施例の温度センサ素子の斜視
図である。
図である。
【図２】本発明の第1の実施例の温度センサ素子の側面
図である。
図である。
【図３】本発明の第1の実施例の温度センサ素子の接合
部部分断面図である。
部部分断面図である。
【図４】本発明の第2の実施例の温度センサ素子の接合
部部分断面図である。
部部分断面図である。
10 温度センサ素子 11 絶縁基板 12 金属膜 13a,13b 端子電極 14 抵抗パターン 15a,15b リード端子
Claims (4)
- 【請求項１】絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された抵
抗パターンを有する金属膜と、該金属膜上に形成された
端子電極と、該端子電極に接合されたリード端子からな
る温度センサ素子において、 前記端子電極は白金からなり、前記リード端子は白金・
ロジウム合金線から形成されていることを特徴とする温
度センサ素子。 - 【請求項２】アルミナを含む絶縁基板と、該絶縁基板上
に形成された端子電極と、前記絶縁基板上に形成された
抵抗パターンを有するとともに、前記端子電極を覆うよ
うに形成された金属膜と、前記端子電極上の金属膜に接
合されたリード端子からなる温度センサ素子において、 前記端子電極はアルミナ粒子を含有する白金からなり、
前記リード端子は白金・ロジウム合金線から形成されて
いることを特徴とする温度センサ素子。 - 【請求項３】前記端子電極に含有されるアルミナ粒子は
2.5〜15重量％であることを特徴とする請求項2記載の温
度センサ素子。 - 【請求項４】前記リード端子に含有されるロジウムは10
重量％〜20重量％であることを特徴とする請求項1、2ま
たは請求項3記載の温度センサ素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195791A JPH1140403A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 温度センサ素子 |
| DE1998130821 DE19830821C2 (de) | 1997-07-22 | 1998-07-09 | Temperatursensorelement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195791A JPH1140403A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 温度センサ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1140403A true JPH1140403A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16347042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9195791A Pending JPH1140403A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 温度センサ素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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