JPH0214161Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は温度センサ、特に小型サーミスタの改
良に関する。 サーミスタは一般的にマンガン、コバルト、ニ
ツケル等の金属酸化物の粉末を焼結させたもの
で、代表的な形状としては、ビード型とデイスク
型との２種類がある。 そしてビード型サーミスタの構造としては、電
極に相当する極細の２本の白金線をサーミスタ素
子本体中に直接埋設して成形し、焼結した後に引
出線となるジユメツト線を上記白金線と接続する
と共に白金線を含むジユメツト線基部とサーミス
タ素子本体をガラスで被覆したものである。 またデイスク型サーミスタの構造としては、金
属酸化物の原料粉末をデイスク状に加圧成形し、
焼結した後に両面に電極を形成し、この電極にリ
ード線を接続した後にリード線の基部全体を樹脂
で被覆したものである。 ところで、上記した前者のサーミスタは、高温
での使用が可能であると共に経時変化も小さいと
いう特徴を有するが、サーミスタとしての抵抗値
は白金線とサーミスタ本体の埋設部分に大きく影
響を受け、さらにはサーミスタ素子本体を白金線
上に成形する方法が手作業であるため、サーミス
タ素子本体の大きさにバラツキが生じ易く、これ
がサーミスタとしての抵抗値のバラツキの原因と
なり製造歩留りが悪くなるという欠点があつた。 一方、上記した後者のサーミスタは、比較的自
動化が容易であるために、量産性に優れていると
いう特徴を有するが、リード線を半田付けによつ
てサーミスタ素子本体の電極に接続しているこ
と、および被覆材料が樹脂であるために高温での
使用が難しく、また経時変化が大きく、かつ小型
化が困難である等の欠点があつた。 本考案は叙上の欠点を是正せんとするもので、
その目的とするところは、量産性、耐高温性に優
れると共に歩留りが良好で、しかも精度が高く安
価に製作し得る温度センサを提供するにある。 次に本考案の温度センサを図面と共に説明す
る。 Ａはコバール、ニツケル、銅、ジユメツト合金
等の材料の金属板を、例えば打ち抜きプレスによ
り一連のフレーム形状に成形したリードフレーム
本体にして、スプロケツト用孔１ａが形成された
帯状部１と、該帯状部１から直角方向に一定間隔
毎に延びる一対で１組の脚柱部２，２′と、該脚
柱部２，２′の上端に帯状に形成され脚柱部２，
２′を連結する連結部３と、該連結部３から直角
方向に上記脚柱部２，２′と同一線上に延びるリ
ード部４，４′と、該リード部４，４′から互いに
近接する方向に延びるテーパ部５，５′と、該テ
ーパ部５，５′より平行状態となり間隔Ｇがサー
ミスタ素子Ｂの厚みより少し狭く形成された挾持
部６，６′とより形成されている。そして挾持部
６，６′の対向面上方には、サーミスタ素子Ｂの
挿入が容易にできるようにカツトされテーパ面６
ａ，６a′が形成されている。 サーミスタ素子Ｂは周知のセラミツク製造方法
により、マンガン、ニツケル、コバルト等の酸化
物粉末を混合し、900〜1100℃で十分仮焼成した
ものに有機バインダを加え、板状もしくはシート
状に成形する。次に成形品を1200〜1400℃の温度
で焼結した後、厚さのバラツキや反りがあるため
に研磨加工機により両面を研磨し所定の厚さにす
る。次いで平面研磨した両面にAu，Al，Ag，
Cu，Ni，Cr等の金属あるいはこれ等の合金によ
る電極B′を蒸着、スパツタリング、ペースト塗
布焼付け等の方法により形成する。また、サーミ
スタ素子Ｂの表面には、予めサーミスタ素子と良
好な接触をする電極を形成し、さらにその上にリ
ードフレームＡの挾持部６，６′と合金化もしく
は良好な接触を保ち易い金属を形成するように二
層以上の多層構造に種々の電極材料を形成しても
良い。 次に製造方法について説明するに、上記の如く
形成したサーミスタ素子ＢをリードフレームＡの
挾持部６，６′間に挿入する。これによりサーミ
スタ素子Ｂは挾持部６，６′の弾性力によつて圧
接挾持される。そして300〜600℃程度の温度で加
熱すると、挾持部６，６′とサーミスタ素子Ｂの
電極B′の接触面が熱圧着効果によつて合金化さ
れる。次いで挾持部６，６′およびサーミスタ素
子Ｂの全体をガラスＣによつて被覆する。 なお上記実施例において、挾持部６，６′の電
極B′との接触面をリードフレームＡの材質その
ままとし、特にメツキ等の加工を施していない
が、挾持部６，６′に部分メツキ等の方法により
適当な被膜を形成することにより、後の熱処理に
よつて良好な接合が得られる。 また、加熱温度は挾持部６，６′の材料、メツ
キ被膜の有無と電極B′の材料により適切に選択
することが好ましい。 さらに、本考案にあつては、リードフレームＡ
に限られることなく、リード線となるべき材料で
あればどのような形状のものであつても良い。こ
の場合、電極B′と接触する部分を外部より適切
な圧力を加える必要がある。 また、上記した如きリードフレームＡを使用す
ると、第３図に示すように電極B′と挾持部６，
６′が平面で接触して接触面積が大きくなるので、
上記製造工程における加熱処理工程を省きサーミ
スタ素子Ｂを挾持部６，６′間に挾持した後、ガ
ラス管挿入または粉末ガラスの塗布等の方法によ
つてガラスを加熱溶融して直ちにガラスＣを被覆
すれば、ガラス溶封時の加熱、挾持部６，６′の
弾性力による挾持圧力およびガラス溶封時の圧縮
力によつて、挾持部６，６′と電極B′とが合金化
される。この場合、上記接触面の接触をより良好
に保つためには、挾持部６，６′と電極B′との接
触面の少なくとも一面に、比較的厚みの大なる導
電性金属材料、例えばAu，Ag，Al等を部分メツ
キすることにより達成できる。さらにこのガラス
溶封後、溶封温度よりも低い温度で熱処理すれ
ば、両者の接合面はより一層良好な接触を保たせ
ることが可能となる。 更に、本考案の温度センサを実施例によつて説
明する。 周知のセラミツク製造法によつて、マンガン、
ニツケル、コバルトの酸化物から厚さ0.25mmの両
面研磨した焼結板を形成した。次いでこの表面に
ペースト塗布焼付け法によつて厚さ10μmのAg電
極層を設けたのち切断して、0.7mm×0.7mmの角板
状チツプを得、25℃における素子のゼロ負荷抵抗
値を測定した。 一方、第１図に示したリードフレームにおい
て、挾持部６，６′の部分に、それぞれAg，Au，
Pt，Pdを厚さ約8μmとなるよう電気メツキした
ものを用意した。これらのリードフレームにそれ
ぞれ前記のチツプを挾持したうえ、600℃で約30
分加熱処理した後、第４図に示すように、ガラス
によつて封止して温度センサを完成し、前記と同
様にして25℃におけるゼロ負荷抵抗値を測定し、
ガラス封止前に対する後の抵抗変化率を計算して
100個の平均値を第１表に示した。 また、ガラス封止後の温度センサを通電したま
ま90℃で３時間および40℃で３時間の温度のサイ
クル変化をする水中に浸漬して耐久試験を行い、

【表】 ＊ 対照品
また、Ag電極を設けたチツプをAuメツキした
リードフレームに挾持してハンダ付けした温度セ
ンサについて、25℃におけるゼロ負荷抵抗値を測
定し、比抵抗のバラツキの大きさを平均値に対す
る標準偏差値の割合を％で表した値は、1.53％で
あつた。これに対して試験No.４の温度センサ（本
考案品）は0.48％であつた。 試験No.４の温度センサのリード線接続部を切断
して調べたところ、AgとAuとが相互に拡散して
合金化していることが確認された。 これらの結果から、チツプ電極とリード線表面
とがハンダ付けしたものは抵抗値のバラツキが大
きく、ハンダ付けの代わりに挾持融合させたもの
でも同一金属を用いたものは異種金属を用いて合
金を形成したものにくらべて安定性が劣り、劣化
のバラツキが大きいことがわかる。 本考案は上記したように、サーミスタ素子の両
面に電極を形成し、これをリード線となるべき材
料の挾持部で圧接挾持すると共に加熱して合金化
するようにしたことによつて、サーミスタ素子の
特性のバラツキを小さくできて高精度な製品を作
ることができると共に半田等を使用しないので作
業性の向上が図れ、従つて歩留りが高く量産性に
富み安価に製造できる外、サーミスタ素子および
挾持部をガラス封入し、かつ半田を使用しないこ
とから熱的な歪が小さくなり、従つて信頼性が高
く高温度まで使用できる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本考案に係る温度センサーの一実施例を示
し、第１図はリードフレームの平面図、第２図は
サーミスタ素子を挾持した状態の部分平面図、第
３図は同上の−線断面図、第４図は仕上り製
品の要部の断面図である。 ６，６′……挾持部、Ｂ……サーミスタ素子、
B′……電極、Ｃ……ガラス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. デイスク型サーミスタ素子の両面に設けた金属
   電極とリード線とを接触した状態でガラス封止し
   てなり、該電極の表面を構成する金属と該リード
   線の表面を構成する金属が互いに異種であつてそ
   の接触面の少なくとも一部が合金化していること
   を特徴とする温度センサ。