JPH097803A - 高温用ガラス封止型サーミスタ - Google Patents
高温用ガラス封止型サーミスタInfo
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- JPH097803A JPH097803A JP14912895A JP14912895A JPH097803A JP H097803 A JPH097803 A JP H097803A JP 14912895 A JP14912895 A JP 14912895A JP 14912895 A JP14912895 A JP 14912895A JP H097803 A JPH097803 A JP H097803A
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Abstract
いガラス封止型サーミスタを得る。 【構成】 サーミスタ素子の両面に形成された素子電極
にAuペーストを選定し、引出し用リード線にFe/C
r合金線を用い、素子電極に引出し用リード線を固定す
るためのリード線固定用接着電極RuO2にガラスフリ
ット60%を添加したペーストを使用して焼付け、サー
ミスタ素子をアルカリバリウム系もしくはソーダライム
系ガラス材で封止する。 【効果】 550℃の高温環境の下で1000時間使用
した後の抵抗変化率は平均−0.62%である。
Description
の高温雰囲気下で連続使用可能な高温用ガラス封止型サ
ーミスタに関する。
ゆる高温用のガラス封止型サーミスタとして、サーミス
タ素子のチップ両面に公知の貴金属ペーストをもって電
極(素子電極)を形成し、素子電極の引出し用リード線
としてジュメット線やジュメット線のCu被覆材の酸化
を防ぐ目的でジュメット線のCu被覆材の表面にメッキ
層を形成した線を溶接もしくは貴金属ペーストをもって
固定し、引出し用リード線の一部を含んでサーミスタ素
子を鉛系ガラス材で封止した構造のサーミスタが知られ
ている。
ド線を素子電極に溶接したものは、雰囲気温度も400
℃以下の中高温の温度条件には長時間の連続使用に耐え
得るものの、400℃を越える温度条件の下では引出し
用リード線を溶接している素子電極部だけが合金化され
ることになるため、熱的ストレスが生じ、素子電極が溶
接部分より剥離を生じ、抵抗値不足やオープン不良が発
生するという問題がある。
の固化物をもって素子電極に固定したものは、400℃
未満の中高温雰囲気中では連続使用に耐えるものの、4
00℃以上の高温領域になると、引出し用リード線を固
定している貴金属ペーストが徐々に引出し用リード線中
に拡散し、素子電極と引出し用リード線との間で接触不
良を生じて引出し用リード線を素子電極に溶接したもの
と同じように抵抗値不良やオープン不良が生じ、また、
引出し用リード線の固定に貴金属を用いることになるた
め、コスト高になるという欠点がある。
雰囲気の下で連続使用しても抵抗値不良やオープン不良
の発生の虞れがない安定した特性を有する信頼性の高い
高温用ガラス封止型サーミスタを提供することにある。
め、本発明による高温用ガラス封止型サーミスタにおい
ては、サーミスタ素子とリード線とが電極を介して接続
され、リード線の一部を含んでサーミスタ素子をガラス
材中に封止した高温用ガラス封止型サーミスタであっ
て、電極は、素子電極と固定用接着電極であり、リード
線は、Fe/Cr合金線であり、素子電極は、サーミス
タ素子のチップに積層して膜状に形成されたものであ
り、固定用接着電極は、素子電極に引出し用リード線を
接着固定するものであり、少なくとも固定用接着電極
は、酸化物とガラスフリットとを含むペーストの固化物
をもって形成され、ペースト中に含まれる酸化物は、 (a)ペロブスカイト構造酸化物の内の CaMnO3,LaNiO3,LaCoO3 LaxMnyO3(0.45≦x≦0.55,0.45≦
y≦0.55) (b)LaCu2系酸化物 (c)RuO2 (e)RuO2と貴金属(Ag,Au,Pt,Ag/P
d,Pt/Au) の内のいずれかの成分であって、上記(a)〜(e)に
含まれる少なくとも一成分が任意に選択されたものであ
る。
トとを含むペーストの固化物をもって形成され、ペース
ト中に含まれる酸化物は、 (a)ペロブスカイト構造酸化物の内の CaMnO3,LaNiO3,LaCoO3 LaxMnyO3(0.45≦x≦0.55,0.45≦
y≦0.55) (b)LaCu2系酸化物 (c)RuO2 (e)RuO2と貴金属(Ag,Au,Pt,Ag/P
d,Pt/Au) の内のいずれかの成分であって、上記(a)〜(e)に
含まれる少なくとも一成分が任意に選択されたものであ
る。
u,Ag/Pdの内の少なくとも一成分を含む貴金属ペ
ーストの固形物である。
線の組成は、Fe:73%以上,Cr:17〜21%,
Al:2〜4%,Si:1.5%以下、Mn:10%以
下、C:0.1%以下、その他の成分:1.0%以下の
化学成分比率(重量%)をもって構成されたものであ
る。
は、450〜600℃の温度下において耐熱性を有し、
軟化変形しないアルカリバリウム系もしくはソーダライ
ム系ガラスである。
する電極であり、固定用接着電極は、引出し用リード線
を素子電極に接着する電極である。特定のペロブスカイ
ト構造酸化物,LaCu2系酸化物,RuO2,又は、R
uO2と貴金属との混合物にガラスフリットを添加した
ペーストの固化物は、素子電極,固定用接着電極に共通
に用いることができる。使用できるペロブスカイト構造
酸化物をCaMnO3,LaNiO3,LaxMnyO
3(0.45≦x≦0.55,0.45≦y≦0.5
5)に限定したのは、専ら実験の結果による。他のペロ
ブスカイト構造物,例えばLaYO3,LaCrO3,S
rFeO3などは、必ずしも電極として十分ではなかっ
た。
も1種類以上の成分を含むペーストの固化物を固定用接
着電極に用い、引出し用リード線にFe/Cr合金線を
用いれば、450〜600℃の高温雰囲気下で連続使用
されても引出し用リード線が酸化せず、また引出し用リ
ード線へ成分が拡散しない。
トを用いることもできる。また、450〜600℃の高
温雰囲気下での使用に備えて封止に用いるガラス材は、
その高温雰囲気に耐えなければならない。アルカリバリ
ウム系もしくはソーダライム系ガラス材は、450〜6
00℃の高温に曝されても変形は生じない。
て、本発明は、サーミスタ素子1のチップ両面に素子電
極2を膜状に形成し、それぞれの素子電極2に、固定用
接着電極3をもって引出し用リード線4を接着固定し、
引出し用リード線4の一部を含んでサーミスタ素子1を
封止用ガラス材5のビース内に封止したものである。
/Cr合金線を用い、素子電極,固定用接着電極及び封
止用ガラス材を表1に示す材料を用い、その組合せを実
施例1〜5とし、その特性を試験した。あわせて参考例
として従来例のものについても試験した。
リビニルアルコールをバインダーとして素子材料に添加
し、所要量を取り出して40mm×40mm×12mm
のブロックに成形し、1400℃で5時間大気中で焼成
し、得られたブロックをスライス研磨して厚み200〜
1000μのウェーハを取り出し、スクリーン印刷によ
ってウェーハの両面に素子電極を塗布し、850℃で1
0分間、大気中で加熱して電極を焼き付けた後、所望の
寸法にカッティングしてチップに加工したものである。
また、素子電極及び固定用接着電極のペーストに用いる
ペロブスカイト構造酸化物のCaMnO3,LaNi
O3、その他の酸化物は、各硝酸塩を出発原料とし、共
沈法により、目的とする組成の混合物を沈殿させ、85
〜95℃で約5時間熟成後、乾燥し、さらに800〜9
00℃で5時間仮焼を行って酸化物とした。
タ素子特性(25℃における抵抗値と25℃/50℃の
B定数)と、ガラス封止後の特性(25℃における抵抗
値と25℃/50℃のB定数)と、を表2に示し、実施
例1〜5と比較例の高温耐熱特性(550℃−1000
時間)を図2に示す。
電極のペーストに用いるペロブスカイト構造酸化物を特
定のものに限定したのは次の理由による。すなわち、ペ
ロブスカイト構造酸化物には、本発明に使用するもの以
外にも例えば、LaYO3,LaCrO3,SrFe
O3,LaCuO3,YFeO3,YAlO3,YCr
O3,LaTiO3,CeAlO3,CaTiO3,MgC
eO3,CaSnO3,CeCrO3,CeFeO3,Sr
CoO3などがあり、これらのペロブスカイト構造酸化
物についても素子電極あるいはリード線固定用接着電極
としての適用性を検討したが、いずれも面積抵抗値が大
きすぎ、サーミスタ素子特性(比抵抗,B定数)が電極
材料によって左右されるという不具合があり、これらは
不適当であると判断した。ペロブスカイト構造酸化物に
ついて、高温用サーミスタの電極材料に使用できるかど
うかの判断基準に法則性があるかどうかを検討したが、
終に法則性は発見することができなかった。ペロブスカ
イト構造酸化物であれば任意に選定使用できるというも
のではなく、CaMnO3,LaNiO3,LaCo
O3,LaxMnyO3(0.45≦x≦0.55,0.4
5≦y≦0.55)など限られたものが有効であること
が分かった。なお、実施例では封止用ガラス材にアルカ
リバリウム系ガラスを用いたが、ソーダライム系ガラス
を用いても同効である。
度のペロブスカイト構造酸化物だけに限らず、各種材料
の試験の結果、ぺロブスカイト構造酸化物に関連したL
aCu2系酸化物、一般に抵抗器材料に用いられるもの
の内、RuO2,RuO2と貴金属の混合物も有効である
ことが分かった。しかも、単独に使用して有効なもの
は、同種又は異種成分を2種以上配合したものも有用で
あることが判明した。
も比較例も100時間程度の使用では抵抗変化率に目立
った差は認められないが、1000時間の使用後では、
明らかな違いが生じていることが分かる。1000時間
使用において、抵抗変化率が5%以内のものは実用的に
十分であるが、実施例3では、1000時間の使用後に
実に平均変化率−0.62のものが得られている。
ミスタ素子の素子電極と、素子電極に引出し用リード線
を接着固定する固定用接着電極に特定の電極材料を選定
使用し、引出し用リード線にFe/Cr合金線を用い、
さらにサーミスタ素子の封止用ガラス材にアルカリバリ
ウム系もしくはソーダライム系ガラスを選定使用して4
50〜600℃の高温領域で使用してもサーミスタ素子
と引出し用リード線間の接触不良が生ぜず、長時間の使
用によっても抵抗変化率が小さく、特性が安定し、信頼
性の高いガラス封止型サーミスタを提供できる効果を有
する。
構造を示す図である。
実施例と比較例による高温耐熱特性のグラフを示す図で
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 サーミスタ素子とリード線とが電極を介
して接続され、リード線の一部を含んでサーミスタ素子
をガラス材中に封止した高温用ガラス封止型サーミスタ
であって、 電極は、素子電極と固定用接着電極であり、 リード線は、Fe/Cr合金線であり、 素子電極は、サーミスタ素子のチップに積層して膜状に
形成されたものであり、 固定用接着電極は、素子電極に引出し用リード線を接着
固定するものであり、少なくとも固定用接着電極は、酸
化物とガラスフリットとを含むペーストの固化物をもっ
て形成され、 ペースト中に含まれる酸化物は、 (a)ペロブスカイト構造酸化物の内の CaMnO3,LaNiO3,LaCoO3 LaxMnyO3(0.45≦x≦0.55,0.45≦
y≦0.55) (b)LaCu2系酸化物 (c)RuO2 (e)RuO2と貴金属(Ag,Au,Pt,Ag/P
d,Pt/Au) の内のいずれかの成分であって、上記(a)〜(e)に
含まれる少なくとも一成分が任意に選択されたものであ
ることを特徴とする高温用ガラス封止型サーミスタ。 - 【請求項2】 素子電極は、酸化物とガラスフリットと
を含むペーストの固化物をもって形成され、 ペースト中に含まれる酸化物は、 (a)ペロブスカイト構造酸化物の内の CaMnO3,LaNiO3,LaCoO3 LaxMnyO3(0.45≦x≦0.55,0.45≦
y≦0.55) (b)LaCu2系酸化物 (c)RuO2 (e)RuO2と貴金属(Ag,Au,Pt,Ag/P
d,Pt/Au) の内のいずれかの成分であって、上記(a)〜(e)に
含まれる少なくとも一成分が任意に選択されたものであ
ることを特徴とする請求項1に記載の高温用ガラス封止
型サーミスタ。 - 【請求項3】 素子電極は、Au,Pt,Pt/Au,
Ag/Pdの内の少なくとも一成分を含む貴金属ペース
トの固形物であることを特徴とする請求項1に記載の高
温用ガラス封止型サーミスタ。 - 【請求項4】 リード線に用いられるFe/Cr合金線
の組成は、Fe:73%以上,Cr:17〜21%,A
l:2〜4%,Si:1.5%以下、Mn:10%以
下、C:0.1%以下、その他の成分:1.0%以下の
化学成分比率(重量%)をもって構成されたものである
ことを特徴とする高温用ガラス封止型サーミスタ。 - 【請求項5】 サーミスタ素子を封止するガラス材は、
450〜600℃の温度下において耐熱性を有し、軟化
変形しないアルカリバリウム系もしくはソーダライム系
ガラスであることを特徴とする請求項1に記載の高温用
ガラス封止型サーミスタ。
Priority Applications (1)
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JP14912895A JP3661159B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 高温用ガラス封止型サーミスタ |
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-
1995
- 1995-06-15 JP JP14912895A patent/JP3661159B2/ja not_active Expired - Lifetime
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