JP5304718B2 - 温度センサ - Google Patents
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Description
このガラス封止部は、サーミスタ素子の還元劣化や電極接合部の劣化を防止するために重要な役割を果たしている。
上記ガラス封止部は、上記タブレットの先端面から立設して上記リード線の周囲を覆う胴部と、該胴部から延設され上記サーミスタ素子及び該サーミスタ素子と上記一対のリード線との接合部を覆う略半球状の頭部とを有し、
上記ガラス封止部における軸方向に直交する断面で見た外径寸法は、上記頭部における上記サーミスタ素子を横切る断面の位置において最大であり、上記胴部には、上記外径寸法が軸方向に沿って徐々に小さくなった後に大きくなるくびれ部が形成されており、
上記サーミスタ素子は、四角い平板状の金属酸化物の両面にそれぞれ電極が設けられた形状を呈しており、
該サーミスタ素子の角部から上記ガラス封止部の外表面までの最短距離が0.30mm以上であることを特徴とする温度センサにある(請求項1)。
タブレットの貫通穴に上記リード線を通すタブレット挿入工程と、
円筒状のガラス管を準備し、上記タブレットの先端面から突出した上記リード線及びその先端に接合された上記サーミスタ素子を上記ガラス管内に配置するガラス管組み付け工程と、
上記ガラス管が軟化する温度に加熱して上記ガラス管を変形させ、上記タブレットの先端面から突出した上記リード線及び該リード線に接合された上記サーミスタ素子を覆うガラス封止部を形成する封止工程とを有し、
該封止工程は、上記サーミスタ素子を上方に向けて上記タブレットの上記先端面上に上記ガラス管を立てた状態で、当該ガラス管を構成するガラスの粘度が特定の範囲となる温度まで加熱することにより行うことを特徴とする温度センサの製造方法がある。
そして、このようなガラス厚みは、ガラス封止部が上記特殊な形状を呈しているため、許容された外形寸法の中においても比較的容易に確保することができる。
なお、上記サーミスタ素子からガラス封止部の外表面までの最短距離の上限値は、0.75mm程度にすることが好ましい。これにより、温度の検知感度を十分に確保することができる。
本例の実施例にかかる温度センサ及びその製造方法につき、図1〜図4を用いて説明する。
本例の温度センサ1は、図1に示すごとく、サーミスタ素子10と、サーミスタ素子10に接合された一対のリード線2と貫通穴32にリード線2を貫通させて支持するタブレット3と、タブレット3の先端面31から突出したリード線2及びその先端に接合されたサーミスタ素子10を覆うガラス封止部4とを有する。
サーミスタ素子10としては、四角い平板状の金属酸化物よりなり、両面にそれぞれPt膜よりなる電極12が設けられた素子を用いた。サーミスタ素子10のサイズは、厚み0.45mm×縦0.65mm×横0.65mmである。
リード線2としては、直径0.3mmのジュメット線を用いた。
そして、Auを含有するペーストを電極12及びリード線2に塗布した後に、焼き付けることによって接合部25を形成した。
タブレット3としては、外径が2.2mmφ×長さ1.5mmの材質フォルステライト(Mg2SiO4)よりなる円柱形状を呈し、リード線2を貫通させるための2つの貫通穴32を設けたものを用いた。
リード線2とタブレット3との仮固定は、タブレット3の貫通穴32にリード線2を挿入した状態で、リード線2と貫通穴32との内周面との間にガラスペースト35を配置することにより行う。このガラスペースト35は、後述する封止工程を経ることによって硬化する。
この封止工程は、図4に示すごとく、サーミスタ素子10を上方に向けてタブレット3の先端面31上にガラス管40を立てた状態で実施する。ガラス管40の加熱温度は、ガラス管40を構成するガラスの粘度が4.4±0.2dPa・sの範囲となる温度とする。具体的な加熱温度は、使用するガラスの粘度と温度の相関関係から容易に定めることができる。本例では、加熱の最高保持温度を885℃に設定した。
実施例1の温度センサ1について、サーミスタ素子10からガラス封止部4の外表面までの最短距離Cの最適範囲を求める実験を行った。
まず、実施例1の製造に用いたガラス管40のサイズの変更、及び封止工程におけるガラスの粘度の変更(加熱温度変更)の一方又は両方を行って、サーミスタ素子10からガラス封止部4の外表面までの最短距離Cが異なる3種類の試料を作製した。最短距離Cは、図5に示すごとく、サーミスタ素子10の角部17からガラス封止部4の外表面までの距離を立体的に見た場合の最短距離である。準備した試料は最短距離Cが0.2mmの試料1と、最短距離Cが0.3mmの試料2と、最短距離Cが0.6mmの試料3である。
実施例1の温度センサ1と比較するため、本発明とは形状が異なる温度センサ9について説明する。
図7に示すごとく、温度センサ9は、ガラス封止部94において、上記最大外形部Aが頭部942ではなく、胴部941に存在し、かつ、胴部941にくびれ部が存在しない形状を有している。
また、サーミスタ素子10のタブレット3からの突出寸法を小さくすることも考えられる。しかし、この場合には、ガラスにより完全に周辺雰囲気から遮断することによって酸化物であるサーミスタの酸化劣化を防止する効果が少なくなるという別の問題が生じるおそれがある。
10 サーミスタ素子
2 リード線
25 接合部
3 タブレット
4 ガラス封止部
41 胴部
42 頭部
A 最大外径部
B くびれ部
Claims (3)
- サーミスタ素子と、該サーミスタ素子に接合された一対のリード線と、貫通穴に該リード線を貫通させて支持するタブレットと、該タブレットの先端面から突出した上記リード線及びその先端に接合された上記サーミスタ素子を覆うガラス封止部とを有する温度センサにおいて、
上記ガラス封止部は、上記タブレットの先端面から立設して上記リード線の周囲を覆う胴部と、該胴部から延設され上記サーミスタ素子及び該サーミスタ素子と上記一対のリード線との接合部を覆う略半球状の頭部とを有し、
上記ガラス封止部における軸方向に直交する断面で見た外径寸法は、上記頭部における上記サーミスタ素子を横切る断面の位置において最大であり、上記胴部には、上記外径寸法が軸方向に沿って徐々に小さくなった後に大きくなるくびれ部が形成されており、
上記サーミスタ素子は、四角い平板状の金属酸化物の両面にそれぞれ電極が設けられた形状を呈しており、
該サーミスタ素子の角部から上記ガラス封止部の外表面までの最短距離が0.30mm以上であることを特徴とする温度センサ。 - 請求項1の記載において、上記サーミスタ素子の角部から上記ガラス封止部の外表面までの最短距離が0.75mm以下であることを特徴とする温度センサ。
- 請求項1又は2に記載において、上記ガラス封止部は、比重が3.5g/cm3以下の鉛フリーガラスより構成されていることを特徴とする温度センサ。
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