JPS62287601A - 薄膜サ−ミスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐熱性の高い薄膜サーミスタに関するもので、
この薄膜サーミスタは電気オーブン、ガスオーブンなど
の温度センサとして利用される。

従来の技術 薄膜サーミスタは、例えば、長井能ナショナルテクニカ
ルレポート（ＮａｔｉｏｎａｌＴｓｃｈｎｉｃａｇＲｅ
ｐｏｒｔ　）Ｖｏｌ　、２９．（１９８３）Ｐ、１４５
に示されるように、アルミナなどの平板状絶縁基板の一
方の表面に炭火硅素（ＳｉＣ）膜と電極膜を形成したの
ち、この電極膜にｐｔ線などのリード線を接続し、更に
前述した平板状絶縁基板の一方の表面に硝子被覆層を設
けて構成される。

発明が解決しようとする問題点 前記従来例に示されているように、硝子被覆層はＳｉＣ
膜を結露、湿度など外部環境から保護する。

しかし、この硝子被覆層の厚さが局部的に厚くなったり
、あるいは薄くなったりした場合、クランクが生じ易い
という欠点があった。このため、硝子被覆層の形成は厳
しい工程条件の管理を必要とし、また価格も高くなると
いう欠点も生じていた。

また、実用上も、３００　’Ｃ程度の高温に保たれた硝
子被覆層に室温の水滴が付着した場合など、硝子被覆層
にクランクが生じ易いという欠点もあった。硝子被覆層
にクランクが生じると、そのクラックを通って水分が内
部に浸透し、このために薄膜サーミスタの特性変動が生
じ易くなる。

本発明はクランクの生じ難い絶縁性被覆層を提供するも
のである。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決する本発明の技術的手段は、熱膨張係
数（４０〜６０）Ｘ１０−７／℃の硝子とアルミナ粒子
の混合物で絶縁性被覆層を構成する点にある。

作　　　用 本発明は上述したように、絶縁性被覆層が硝子とアルミ
ナ粒子の混合物で構成される。硝子の熱伝導率は一般的
に小さく、例えば石英硝子のそれは約０，０１４ｗ、／
　Ｃｍ　ａ　ｄｅ、ｇである。一方、アルミナの熱伝導
率は約０，３　ｗ／Ｃｍ　６　ｄ　ｅ　ｇ　であり、硝
子のそれに比べ１桁以上大きい。従って、硝子とアルミ
ナの混合物の熱伝導率は、硝子単独のそれと比べ大きく
なる。

急熱または急冷時に硝子にクラックが入り易い理由の一
つは、硝子に生じる温度傾斜による熱応力にある。本発
明の絶縁性被覆層の熱伝導率は硝子単独のそれに比べ大
きいので、急熱または急冷時に温度傾斜が生じ難くなる
ため熱応力が小さくなる。このためにクランクが生じ難
くなると考えられる。

実施例 第１図は本発明の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１の一方の表面にあらか
じめＡｕ−Ｐｔ厚膜電極膜２を形成し、その後スパッタ
法によりＳｉＣ膜３を形成し、薄膜サーミスタ素子を構
成した。

次にｐｔリード線４を電極膜２に溶接で接続した。この
後更に絶縁性被覆層５を形成し薄膜サーミスタを構成し
た。絶縁性被覆層５は硝子５１とアルミナ粒子５２とで
構成した。

硝子５１の熱膨張係数は（４０〜６０）ＸＩＯ−７／′
°Ｃのものが望ましい。この範囲外の熱膨張係数を有す
る硝子５１は、クランクを発生し易い傾向を示した。硝
子５１はクラックが発生しないことの外にも、内包され
る気泡は独立し、ピンホールが形成されないこと、また
密着性が良いことなどを求められる。これ等の点も含め
、種々の硝子材料を検討した結果、Ｚｎ０−Ｂ　２０３
−Ｓ　ｉ　０２系硝子材料が優れていた。

次にＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−５ｒ○２系硝子５１の粉末にア
ルミナ粒子５２（純度９９％以上、３０〜５０μｍ）を
一定量加えた混合粉末を空気巾約７００’Ｃで焼成して
、絶縁性被覆層５を形成した。絶縁性被覆層５を形成し
たのちの薄膜サーミスタは、絶縁性被覆層５について焼
成後に発生するクラックの有無、機械的強度を調べられ
たのち、熱衝撃試験にかけられた。熱衝撃試験は次の手
順で実施された。

最初、薄膜サーミスタは空気中で１００’Ｃに加熱され
たのち、手早く室温水中（約２０　’Ｃ）に浸漬された
。浸漬後、絶縁性被覆層５にクラックが発生したかどう
か検査したのち、クラックの発生がなければ、次に２０
０°Ｃに加熱して、同様の手順で試験した。このように
して、絶縁性被覆層５にクラックが発生するまで、薄膜
サーミスタは１００°Ｃづつ加熱された。

アルミナ粒子５２の添加量が零ｗｔ％のとき（従来例）
、絶縁性被覆層５は実質的に硝子層である。硝子層５の
厚さが局部的に１ｎ以上（その他の部分は０．５朋以下
）になると、焼成後クランクが生じ易かった。しかし、
その厚さがＱ、５ｍｍ以下であればクラックは発生しな
かった。熱衝撃試験では、２００〜３００°Ｃに加熱さ
れたとき、クラックが新たに、多く発生した。

アルミナ粒子５２の添加量が（５〜３０）ｗｔ％のとき
、絶縁性被覆層５の厚さが局部的に２〜４ｍｍになって
もクラックは発生しなかった。また、熱衝撃試験でも、
４００〜５００°Ｃに加熱されるまで、クランクは新た
に発生しなかった。絶縁性被覆層５の熱伝導率は、硝子
層単独のそれに比べ大きいので、焼成時あるいは熱衝撃
試験のときにも、絶縁性被覆層５に大きな温度傾斜が生
じない。

この結果、クラックの発生がなく、耐熱衝撃性も高い。

アルミナ粒子５２の添加量が４０　ｗ　ｔ％以上のとき
、クラックは発生しないが、アルミナ粒子５２の密着力
が弱く、絶縁性被覆層５からアルミナ粒子５２が脱離し
易くなった。

このようにして構成された薄膜サーミスタは、煮沸試験
、空気中４００°Ｃ１１０００時間放置試験にかけられ
たが、いずれも特性変動は実用上問題にならない程度で
あった。

なお、感温抵抗体膜３としてＳｉＣ膜以外にも、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎなどの複合金属酸化物膜、Ｓｉ膜など
を用いても良いことは自明であろう。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば次に示す効果が
得られる。

（１）絶縁性被覆層は硝子とアルミナ粒子とからなるの
で、その熱伝導率は硝子層単独に比べ大きくなる。この
ため絶縁性被覆層はクランクの発生がなく、またその耐
熱衝撃性も大巾に高くなる。

（２）絶縁性被覆層の厚さが局部的に２〜４ｍｍになっ
ても、クラックは発生しない。このため絶縁性被覆層の
形成は容易になり、作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す薄膜サーミスタの断面図で
ある。 １−・・・・平板状アルミナ基板、２−・電極膜、３・
・・・・感温抵抗体膜、４　・・リード線、５・・・・
・・絶縁性被覆層、５１・・・・・・硝子、５２　・・
・アルミナ硝子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）平板状アルミナ基板の一方の表面に電極膜と感温
   抵抗体膜が形成された薄膜サーミスタ素子と前記電極膜
   に接続されたリード線と前記平板状アルミナ基板の一方
   の表面に全面に形成された絶縁性被覆層とから成り、前
   記絶縁性被覆層が熱膨張係数（４０〜６０）×１０＾−
   ＾７／℃の硝子とアルミナ粒子の混合物で構成された薄
   膜サーミスタ。
2. （２）絶縁性被覆層が酸化亜鉛、酸化硼素、酸化硅素を
   主成分とする硝子とアルミナ粒子の混合物で構成された
   特許請求の範囲第１項記載の薄膜サーミスタ。
3. （３）アルミナ粒子の密度が（５〜３０）ｗｔ％である
   特許請求の範囲第２項記載の薄膜サーミスタ。