JPS5946401B2 - サ−ミスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気絶縁性基板の少なくとも一方の面上に、
電極と感温抵抗体とを形成してなるサーミスタチップを
用いたサーミスタに関するものである。

現在温度感知器としてサーミスタが非常に多く使用され
ている。

これらサーミスタは感温抵抗体がマンガン、ニッケル、
コバルト、鉄などの酸化物からなる焼結型サーミスタと
ゲルマニウム、炭化珪素などの薄膜からなるサーミスタ
に大別される。後者チップの構成は電気絶縁性基板上に
電極と感温抵抗体の膜質を形成したもので、他方前者の
大半は電極と焼結された感温抵抗体単独からなり、用途
によつては電気絶縁性基板上に感温抵抗体を形成した場
合もある。通常サーミスタチップは、金属、セラミック
、ガラスなどの円筒形の保護ケースに内蔵され使用して
いる。例えば、ガスオープン、電気オープンなどの庫内
温度、湯沸器などの熱交換器中の水の温度、さらには、
エアコン、除湿器などの熱交換器の管壁表面、放熱板表
面の温度や、ガス調理器などにおいて鍋底の温度をサー
ミスタで検知する場合、燃焼排ガス、湿度、水などから
サーミスタチップを保護するために、サーミスタチップ
を、前述の保護ケースに内蔵し固定および封止がされる
。

これらサーミスタチップの固定方法としては、有機質、
無機質系の接着、充填による方法や、スプリングによる
圧着などが用いられていた。有機質系の材料の接着、充
填では、サーミスタチップ自身が高耐熱性を有しても、
この種材料の実用温度は１５０〜２００℃で高温度下の
使用には不適であつた。

スプリング等の圧着法では、サーミスタチップ自身の温
度検知精度が優れていても、機械的接触方法のため接触
部に熱抵抗が生じ、熱抵抗は接触状態により大きく変動
するため温度検知精度が悪く不安定で実用上好ましくな
かつた。

無機質系の材料の接着、充填では、引張強度（〜５Ｋｆ
）も弱く、またサーミスタの基本特性である熱応答性（
実施例にて以下で説明する）も遅いという問題があつた
。

本発明はこれら従来欠点を解消したサーミスタを提供し
ようとするものである。

すなわち本発明は電気絶縁性基板に電極と感温抵抗体を
形成してなるサーミスタチツプにおいて、少なくとも電
極と感温抵抗体を形成する面以外の電気絶縁面に、鑞付
けできるメタライズ層を設け、この層を介して前記サー
ミスタチツプを支持容器に鑞付けしたことを特徴とする
サーミスタである。

以下、実施例により本発明の構成・効果を具体的に説明
する。第１図は、本発明の構成を示すものである。

第１図に示したように、メタライズ層５が形成された電
気絶縁性基板１の一方の面上に電極２と感温抵抗体３を
形成せしめたのち、リード線４を電極２に取付ける。さ
らに電気絶縁性基板１のもう一方の面はメタライズ層５
を介して鑞材６により支持容器７内面に鑞付けされる。
電気絶縁性基板１には通常、アルミナ、ベリリア、マグ
ネシア、シリカ、ジルコニアなどのセラミツクが用いら
れる。電極２には通常、銀−パラジウム、金−パラジウ
ム、金一白金などの厚膜１Ｃ用導体、クロム、ニツケル
、金、銅、アルミニウムなどの単体あるいは多層に積層
した蒸着膜、メツキ導体などが用いられる。感温抵抗体
３は、通常マンガン、ニツケ ｊル、コバルト、鉄など
の酸化物ゲルマニウム、炭化珪素などの膜抵抗体が用い
られる。リード線４は、銅線、コバール線、金線白金線
などが用いらられ、電極２とリード線４とはガラスフリ
ツト、無機質接着剤あるいはこれらに導電性材料を含ま
こせたもので接着、他方には溶接方法などにより接続
される。メタライズ層５は、通常タングステン、モリブ
デン、チタン、二゛〕゛ゲル、マンガ゛ンからなり、電
気絶縁性基板材料とは一部、基板材料との中間層 ３を
形成する。

該層５は、鑞材６により支持容器７に鑞付けされる。こ
れは容器以外の形状、例えば板状の支持板などについて
も同じである。鑞材６には高温用として通常、銀一銅共
晶鑞（Ｍ．ｐ７７９℃）、純銀鑞（Ｍｐ９６Ｏ℃）、金
−ニツケル合金 ４鑞（Ｍ．ｐ９５Ｏ℃）、金一銅合金
鑞（Ｍ．ｐ９９Ｏ℃）、銅鑞（Ｍ．ｐｌＯ８３℃）など
が適し、高温を目的としない場合は他の鑞材も可能であ
る。また、支持容器７には、該基板１の熱膨張係数の３
０〜８１×１０イ／℃（２５〜７００′Ｃ）に近いもの
が望ましく、例えばコバール合金、鉄一ニツケル合金、
一部のステンレス鋼（ＳＵＳ４３Ｏ）などが適し、形状
、構成によつては銅、鉄、ステンレス鋼、ニツケルなど
も用いられる。また鑞材６も同様であり、このように異
種材料を鑞付けする場合熱的な膨張・収縮による割れを
防ぐため、熱膨張係数などの物性は近いものを選定しな
ければならないのは明白である。次に本発明の一代表例
で効果を説明する。

サーミスタチツプは電気絶縁性基板１に純度９５％のア
ルミナ基板を選び、その一方の面上にはタングステンに
よるメタライズ層５を形成した。

さらに他方の面上には、金一白金ペーストの焼成された
電極２、炭化珪素の薄膜化された感温抵抗体３を形成し
、電極２からは０．１５ｍ１１φの白金線のリード線４
を取出した。このサーミスタチツプの寸法はＬ６．５×
Ｗｌ．５ｔ＝０．５關であつた。

アルミナ基板の熱膨張係数は７６×１０−７／℃（２５
〜７００℃）であつた。このようにして構成されたサー
ミスタチツブは、ＳＵＳ−４３０（熱膨張係数１１９×
１０−７／℃（２５〜７００℃）の支持容器７と銀一銅
共晶鑞（Ｍ．ｐ７７９℃）の鑞材６により鑞付けされた
。この円筒状の支持容器７の寸法はＤｌ４φ×Ｈ７．５
ｔ＝０．３ｍ１であつた。鑞付け後の鑞材６の厚さは〜
０．３闘であつた。鑞付けされたこのサーミスタの引張
強度は１５Ｋ′以上で、従来の無機質材料の接着、充填
方法に比べ、３倍以上の引張強度を得た。次に鍋底直径
が約２０ＣＴｒＬのアルミのヤカンと、同寸法のホーロ
鍋に沸騰水（温度Ｔ１℃）１１を満たし、室温（Ｔ２℃
）に保持されたサーミスタを鍋底に密着せしめた。密着
せしめた時を起点として、サーミスタの検出温度がＴ２
＋０．９（Ｔ１｛′２）℃に至るに要する時間を加熱９
０％応答時間とし測定をした。その結果、本発明のサー
ミスタの加熱９０％応答時間は、アルミヤカンで４．８
秒ホーロ鍋で６．０秒と従来の無機質系の接着方法（接
着剤厚さ〜０．３ｍ１においてアルミヤカン：５，９秒
、ホーロ鍋：７．７秒）、充填方法（充填厚さ０．７−
・１．０ｍ／ｍにおいてアルミヤカン：９．８秒、ホー
ロ鍋１１．０秒）に比べ応答性が優れていることが明ら
かになつた。次にサーミスタチツプ自身はもちろんであ
るが、タングステンのメタライズ層５、銀一銅共晶鑞の
鑞材６、ＳＵＳ−４３０の支持容器７は高融点材料から
なり実用上〜６００℃の高温に耐えた。

また室温１５分←→６００′Ｃｌ５分を１サイクルとし
て１０００〜３０００サイクルのヒートサイクル試験で
経過後もサーミスタチツプの剥離、割れなど生じなかつ
た。以上の如く本発明のサーミスタは従来の欠点を解消
した有用なサーミスタである。また本発明の請求の範囲
にある材料を用いた場合の効果も、代表例と同様に実用
上有用なサーミスタであつた。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のサーミスタを模式的に示したものである。 １・・・・・・電気絶縁性基板 ２・・・・・・電極、
３・・・・・・感熱抵抗体、ａ・・・・・・１，２，３
から構成されたサーミスタチツプ、４・・・・・リード
線、５・・・・・・メタライズ層、６・・・・・・鑞材
、７・・・・・・支持容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気絶縁性基板に電極と感温抵抗体を形成してなる
   サーミスタチップにおいて、前記電気絶縁性基板の電極
   と感温抵抗体を形成する面以外の電気絶縁面に予じめメ
   タライズ層を設けた構成からなり、このメタライズ層を
   介して前記サーミスタチップを支持容器に鑞付けしたこ
   とを特徴とするサーミスタ。 ２ 電気絶縁性基板上のメタライズ層は、タングステン
   、モリブデン、ニッケル、マンガンの一種ないしは二種
   以上の金属粉をメタライズした層であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のサーミスタ。