JPH0552668A

JPH0552668A - 白金抵抗体式温度センサ用ロー付材料

Info

Publication number: JPH0552668A
Application number: JP3240475A
Authority: JP
Inventors: Takao Kojima; 孝夫小島; Kanehisa Kitsukawa; 兼久橘川; Toshikatsu Yasuda; 年克安田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1993-03-02
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3070993B2

Abstract

(57)【要約】【目的】リード取出部とセラミック基板間の接合性を
も強固にすることにより、当該部分に於ける冷却時の剥
離を防止し得る白金抵抗式温度センサ用ロー付材料を提
供する。【構成】セラミック基板で該セラミック基板上に形成
され、Ｐｔ、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも１つを含む
リード取出部を有する厚膜抵抗層と該リード取出部と接
合される接続端子部とを備える白金抵抗体式温度センサ
の該リード取出部と該接続端子部を接合するためのロー
付材料において、該ロー付材料は、Ａｇを主成分とする
Ａｇロー素材料、Ａｕロー素材料又はＰｄロー素材料の
各素材料にＴｉを含み、該Ｔｉの含有量が、該各素材料
とＴｉの合計を１００重量部とする場合、０．５〜３重
量部であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、白金抵抗体式温度セン
サ用ロー付材料に関し、更に詳しく言えば、ロー付材料
に一定量のＴｉを含有させることにより、主にリード取
出部とセラミック基板間の剥離防止が図れる白金抵抗体
式温度センサ用ロー付材料に関するものである。本発明
は高温用温度センサ、酸素センサ及びセラミックヒータ
等に広く利用される。

【０００２】

【従来の技術】白金は、化学的に安定で、しかも電気抵
抗の温度依存性が大きいので、温度センサ材料に用いら
れる。かかる白金を用いた温度センサーとしては、アル
ミナ基板に厚膜白金抵抗パターンを形成し、このパター
ン端部にリード取出部を設け、該リード取出部にリード
線がロー付材料を用いて接合されたものが知られている
（特開昭６４−６５４２６号公報、特開平１−４３８９
４号公報等）。この白金温度センサ用ロー材料として
は、「ＢＡｇ−４」銀ロー、「ＢＡｕ−１」金ロー等
が、従来より用いられている。そして、これら従来のロ
ー付材料の成分は、リード取出部及びリード線との接合
性を強固にすべく選択されたものであり、これらのロー
付材料を介してリード取出部とリード線は強固に結合す
ることとなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のロ
ー付材料を用いた場合リード取出部（白金）とセラミッ
ク基板（アルミナ基板等）間の接合性は、上記リード取
出部とリード線間の接合性ほど強固ではない。また、こ
れを加え、ロー付後の冷却時のリード取出部とセラミッ
ク基板の収縮量の相違から、両者の接合面においてはリ
ード取出部側とセラミック基板側の歪みに差を生ずるこ
とがある。従って、前記従来のロー付材料を使用する場
合には、リード取出部とセラミック基板間で剥離が生じ
易いこととなる。

【０００４】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、リード取出部とセラミック基板間の接合性を強固に
することにより、当該部分に於ける冷却時の剥離を防止
できる白金抵抗式温度センサ用ロー付材料を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、白金抵抗
式温度センサ用ロー付材料について、冷却時の剥離の防
止について種々検討した結果、ロー付材料に一定量のＴ
ｉを含有させることにより、この欠点が解消されること
を見出して、本発明を完成するに至ったのである。即
ち、本発明の白金抵抗式温度センサ用ロー付材料は、セ
ラミック基板と該セラミック基板上に形成され、Ｐｔ、
Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも１つを含むリード取出部
を有する厚膜抵抗層と該リード取出部と接合される接続
端子部とを備える白金抵抗体式温度センサの該リード取
出部と該接続端子部を接合するためのロー付材料におい
て、該ロー付材料は、Ａｇを主成分とするＡｇロー素材
料、Ａｕロー素材料又はＰｄロー素材料の各素材料にＴ
ｉを含み、該Ｔｉの含有量が、該各素材料とＴｉの合計
を１００重量部とする場合、０．５〜３重量部であるこ
とを特徴とする。上記のように、ロー付材料中にＴｉを
含有させるのは、ＴｉがＡｌ₂Ｏ₃及びＰｔとの反応性
に優れるため、ロー付材料とリード取出部及びリード線
との接合性のみならず、セラミック基板との接合性をも
を強固にすることができるためである。また、このＴｉ
の含有量をロー素材料とＴｉの合計を１００重量部とす
る場合に０．５〜３重量部とするのは、０．５重量部以
下の場合にはセラミック基板との接合性の向上をそれ程
期待できず、一方３重量部を超えるとセラミックスとの
接合強度が却って低下するからである。

【０００６】

【作用】従来の「ＢＡｇ−４」銀ロー、「ＢＡｕ−１」
金ロー等に代表されるロー材料５をそのまま用いた場合
には、材質の同質性より当該ロー材料５はリード取出部
３及びリード線４と強固に接合し、この結果、当該ロー
材料５を介してリード取出部３とリード線４が強固に結
合することとなる。しかし、これに比べれば、リード取
出部３とセラミック基板１間の接合性は、強固とはいえ
ない。また、一般に、ロー付後の冷却時には、リード取
出部３とセラミック基板１の収縮量は相違するため、両
者の接合面においては歪みが不連続となる。そして、こ
の接合性の弱さと歪みの不連続さ等により、図３に示す
ようなリード取出部３とセラミック基板４間の剥離が生
じ易いこととなる。これを解消する方法としては、例え
ば、リード線４とロー付部のリード取出部の面積を十分
にとり、リード取出部３とセラミック基板１間の接合性
の十分に確保することも考えられる。しかし、この方法
では、白金の使用量が増大し、コスト高を伴うこととな
る。

【０００７】一方、本発明のロー付材料には、セラミッ
クとの反応性のよいＴｉが含まれている為、図２に示す
様に、たとえセラミック基板上の導電パターンが小さく
ても、それをカバーするようにロー材料を配置すること
により、ロー材料が直接セラミック面と結合する。即
ち、ロー付材料が直接セラミックと反応するためロー付
強度の向上を図ることができ、これ加えてロー付部のリ
ード取出部の面積を小さくし白金の使用量を減少させコ
ストの軽減を図ることもできる。

【０００８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。（１）試験品の作製本実施例にて用いたセラミック配線基板は以下のように
製造された。先ず、アルミナ９２％、他成分としてＭｇ
Ｏ、ＳｉＯ₂、ＣａＯを含むグリーンシート（０．８ｍ
ｍ）上に白金ペースト（白金ブラック２：白金スポンジ
１、他にセラミックス材料としてブチルカルビドール、
有機バインダーを含む）を印刷して、図１に示すパター
ン２とのこのパターン端部に設けられたリード取出部３
ａ、３ｂを形成した。次に、中性又は酸化雰囲気中にて
電気炉に入れ、３５０℃で２４時間、加熱して樹脂抜き
をした後、１６００℃で２時間の焼成を中性又は酸化雰
囲気中にて行った。尚、焼成後の白金パターン膜２及び
リード取出３ａ、３ｂの膜厚は１５μｍであり、白金パ
ターン膜２の幅は０．２５ｍｍ、リード取出部３の幅は
表１に示す０．２５ｍｍ（Ｎｏ．４、８、１２）又は１
ｍｍ（他Ｎｏ．）である。

【０００９】

【表１】

【００１０】その後銀ロー（ＢＡｇ−４）９９．８重量
部に、Ｔｉを０．２重量部の割合にて添加したロー付材
料（全体を１００重量部とする。）を用意し、これを用
いてロー付けを行い、Ｎｏ．１〜４の試験品を作製し
た。同様に、それぞれ、０．５重量部の割合にてＴｉを
含有しているロー付材料を用いてＮｏ．５〜８の試験品
を、３重量部の割合にてＴｉを含有しているロー付材料
を用いてＮｏ．９〜１２の試験品を、５重量部の割合に
てＴｉを含有しているロー付材料を用いてＮｏ．１３〜
１５の試験品を作製した。

【００１１】ここで、上記ロー付けは、カーボン材料か
らなる治具の一方の型中の所定の溝中にリード線の先端
を挿入するとともにこの接合位置にロー材料を配置し、
次いで、セラミック基板を配置し、更に他方の型を合わ
せ、一体物としてこれを加熱することによって行った。
尚、ここで用いたリード線は、高さ（直径）が０．６ｍ
ｍφのものである。次いで、以上のように作製した各試
験片を水中に入れ超音波により洗浄した。この超音波洗
浄条件は、シャープ株式会社製のＳＨＡＲＰＵＴ−３
０４型洗浄器を用いて強弱レベル７目盛で１５分間洗浄
した。

【００１２】（２）性能試験と評価本実施例に於ける性能試験は、洗浄時にリード取出部
とセラミック基板の剥離（以下、「洗浄時剥離」とい
う。）を生じたか否か、洗浄時剥離が無い場合には、
洗浄後にリード線を１ｋｇｆの力で、リード線を９０°
曲げて基板に対して垂直方向に引っ張り、リード取出部
とセラミック基板の剥離（以下、「引っ張り剥離」とい
う。）を生じたか否かを評価することにより行った。こ
の結果を表１に示す。ここで、同表中の表示の意味は、
以下の通りである。 ×；洗浄時剥離あり、△；引っ張り剥離あり、○；剥離
なし

【００１３】この結果によれば、先ず、試験品Ｎｏ．１
〜２、４及び１５においては洗浄時剥離が、試験品Ｎ
ｏ．３、１３及び１４では引っ張り剥離を生じ、これら
の試験品（比較品）では、リード取出部とセラミック基
板間の接合性がそれほど強固でないことがわかる。これ
に対して、試験品Ｎｏ．４〜９の試験品（実施品）にお
いては、洗浄時剥離も、引っ張り剥離も一切生ぜず、リ
ード取出部とセラミック基板間の接合性が強固であるこ
とがわかる。特に、リード取出部の幅が白金パターン膜
と同じ０．２５ｍｍと狭い場合においても、Ｔｉ含有量
が０．５重量部（Ｎｏ．８）、３重量部（Ｎｏ．１２）
の時は、剥離もなく良好な接着性を示した。

【００１４】また、所定量のＴｉを含むロー付材料を使
用することにより、接合強度が上昇すると共に熱間の強
度、冷熱のサイクルに対する強度も高くなる為、従来の
ように、ロー付部を高温部（発熱部）から離すために、
長いセラミック基板に導電パターンを形成する必要がな
くなった。これにより、基板、ペースト材の節約が可能
となった。

【００１５】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
本実施例では、Ａｇを主成分とするロー付材料を用いた
が、Ａｕ又はＰｄを主成分とするロー付材料を用いても
よい。また、セラミック基板上に形成する厚膜抵抗層
は、Ｐｔの他にＷ、Ｍｏを含むものでも、Ｐｔに代わり
Ｗ又はＭｏを含むものでもよい。更に、リード取出部、
リード線、セラミック基板の大きさ、形状等は、本発明
の目的を達成できる限りにおいて特に問わない。

【００１６】

【発明の効果】本発明の白金抵抗式温度センサ用ロー付
材料を用いれば、ロー材料がセラミックにも直接結合す
るため強度面に優れると共に、ロー付部のメタライズ面
積を小さくできるので白金の使用量を低く抑えることが
でき、低コスト化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における白金抵抗式温度センサのリード
取出の接合状態を示す全体斜視図である。

【図２】実施例における白金抵抗式温度センサのリード
取出の接合状態を示す断面説明図である。

【図３】従来のロー付材料を用いて接合した白金抵抗式
温度センサのリード取出の接合構造において、接合部分
の剥離の状態を示す断面説明図である。

【符号の説明】

１セラミック基板２白金パターン３リード取出部４リード線４１接続端子部５ロー材料。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板と該セラミック基板上に
形成され、Ｐｔ、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも１つを
含むリード取出部を有する厚膜抵抗層と該リード取出部
と接合される接続端子部とを備える白金抵抗体式温度セ
ンサの該リード取出部と該接続端子部を接合するための
ロー（ろう）付材料において、該ロー付材料は、Ａｇを主成分とするＡｇロー素材料、
Ａｕロー素材料又はＰｄロー素材料の各素材料にＴｉを
含み、該Ｔｉの含有量が、該各素材料とＴｉの合計を１
００重量部とする場合、０．５〜３重量部であることを
特徴とする白金抵抗体式温度センサ用ロー付材料。