JPH0526740A - Platinum temperature sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁基板上に形成さ
れた白金膜を備える白金温度センサに関するもので、特
に、その外部端子構造の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a platinum temperature sensor provided with a platinum film formed on an insulating substrate, and more particularly to improvement of its external terminal structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】白金温度センサは、たとえばアルミナか
らなる絶縁基板上に形成された白金膜を備える。このよ
うな白金温度センサにおいて、小型でありながら高い抵
抗を得るため、限られた大きさの絶縁基板上で、白金膜
を蛇行状に延びるように形成して、白金膜が与える線路
長を長くすることが行なわれている。また、白金膜を、
上述のように、蛇行状に形成するため、絶縁基板上に、
全面またはほぼ全面にわたって白金膜を形成した後、白
金膜の厚み方向に貫通する溝を形成し、それによって残
された白金膜が蛇行状となるようにする方法が、有利に
採用されている。2. Description of the Related Art A platinum temperature sensor has a platinum film formed on an insulating substrate made of alumina, for example. In such a platinum temperature sensor, in order to obtain high resistance despite its small size, the platinum film is formed to extend in a meandering shape on an insulating substrate of a limited size to increase the line length provided by the platinum film. Is being done. In addition, the platinum film,
As described above, since it is formed in a meandering shape, on the insulating substrate,
A method in which a platinum film is formed over the entire surface or almost the entire surface and then a groove penetrating in the thickness direction of the platinum film is formed so that the platinum film left by the groove is meandered is advantageously adopted.
【０００３】図４には、上述した方法によって得られた
従来の白金温度センサ１０が断面図で示されている。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional platinum temperature sensor 10 obtained by the above method.
【０００４】白金温度センサ１０は、たとえば９９．６
％の純度を有するアルミナからなる絶縁基板１を備え
る。この絶縁基板１上には、印刷、スパッタ、または真
空蒸着により、白金膜２が形成され、この白金膜２に
は、レーザまたはドライエッチングを適用して溝３が形
成され、それによって、残された白金膜２が蛇行状に延
びるようにされる。この白金膜２は、したがって、抵抗
回路となる蛇行状パターン部４と、その両端から連続的
に延びる引出部５を与える。The platinum temperature sensor 10 is, for example, 99.6.
An insulating substrate 1 made of alumina having a purity of 10% is provided. A platinum film 2 is formed on the insulating substrate 1 by printing, sputtering, or vacuum evaporation, and a groove 3 is formed on the platinum film 2 by applying laser or dry etching, thereby leaving a groove. The platinum film 2 is made to extend in a meandering shape. Therefore, the platinum film 2 provides a meandering pattern portion 4 which becomes a resistance circuit and a lead portion 5 which continuously extends from both ends thereof.
【０００５】蛇行状パターン部４上には、たとえばホウ
ケイ酸ガラスからなるガラスコーティング６が施され
る。他方、引出部５上には、たとえば金または銀−白金
からなる電極パッド７が焼成により形成され、その上
に、たとえばＰｔ−Ｎｉクラッド線、金線または白金線
からなるリード線８が溶接される。また、リード線８の
固定を確実にするため、リード線８、電極パッド７およ
び引出部５を覆うように、ガラスコーティング９が施さ
れる。A glass coating 6 made of, for example, borosilicate glass is applied on the meandering pattern portion 4. On the other hand, an electrode pad 7 made of, for example, gold or silver-platinum is formed on the lead portion 5 by firing, and a lead wire 8 made of, for example, a Pt-Ni clad wire, a gold wire or a platinum wire is welded thereon. It Further, in order to securely fix the lead wire 8, a glass coating 9 is applied so as to cover the lead wire 8, the electrode pad 7 and the lead-out portion 5.
【０００６】しかしながら、上述した従来の白金温度セ
ンサ１０は、以下のような問題を含んでいる。However, the above-mentioned conventional platinum temperature sensor 10 has the following problems.
【０００７】すなわち、リード線８を用いているため、
その引張強度を考慮しながら白金温度センサ１０を取扱
う必要があり、取扱いにおいて細心の注意を払わなけれ
ばならない。That is, since the lead wire 8 is used,
It is necessary to handle the platinum temperature sensor 10 in consideration of its tensile strength, and careful attention must be paid in handling.
【０００８】また、リード線８のために、このような白
金温度センサ１０は、高集積の回路へ実装するには適し
ていない。Further, due to the lead wire 8, such a platinum temperature sensor 10 is not suitable for mounting on a highly integrated circuit.
【０００９】[0009]
【関連の出願】上記の問題を解決するため、本件出願人
は、特願平３−１６０３６２号において、図５に示すよ
うな白金温度センサ１０ａを提案した。図５において、
図４に示した要素に相当する要素には、同様の参照符号
を付し、重複する説明を省略する。[Related Application] In order to solve the above problems, the applicant of the present application has proposed a platinum temperature sensor 10a as shown in FIG. 5 in Japanese Patent Application No. 3-160362. In FIG.
Elements corresponding to those shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【００１０】図５に示した白金温度センサ１０ａでは、
図４に示した白金温度センサ１０で用いられていたリー
ド線を備えていない。そのため、リード線８が設けられ
る場合の引張強度に関する問題を回避することができ
る。この白金温度センサ１０ａでは、リード線８ととも
に、電極パッド７およびガラスコーティング９が設けら
れず、その代わりに、外部電極８ａが、白金膜２の引出
部５およびこれら引出部５が設けられた絶縁基板１の端
部を覆うように形成される。したがって、これら外部電
極８ａが、外部端子手段として機能する。そのため、こ
れら外部電極８ａを介して、白金温度センサ１０ａを回
路基板上に表面実装することができ、それゆえに、高集
積の回路への実装に有利に対応することができる。In the platinum temperature sensor 10a shown in FIG.
The lead wire used in the platinum temperature sensor 10 shown in FIG. 4 is not provided. Therefore, the problem regarding the tensile strength when the lead wire 8 is provided can be avoided. In this platinum temperature sensor 10a, the lead wire 8 and the electrode pad 7 and the glass coating 9 are not provided, but instead the external electrode 8a is provided with the lead-out portion 5 of the platinum film 2 and the insulation provided with these lead-out portions 5. It is formed so as to cover the end portion of the substrate 1. Therefore, these external electrodes 8a function as external terminal means. Therefore, the platinum temperature sensor 10a can be surface-mounted on the circuit board via the external electrodes 8a, and therefore, it can be advantageously mounted on a highly integrated circuit.
【００１１】外部電極８ａは、たとえば、Ａｇ−Ｐｔの
ような金属によって与えられ、このような金属を含むペ
ーストを所望の箇所に付与した後、焼付けることによっ
て形成される。The external electrode 8a is formed, for example, by a metal such as Ag-Pt, and is formed by applying a paste containing such a metal to a desired portion and then baking it.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示した白金温度センサ１０ａにも、次のような解決され
るべき問題を含んでいることがわかった。However, it has been found that the platinum temperature sensor 10a shown in FIG. 5 also has the following problems to be solved.
【００１３】すなわち、外部電極８ａは、Ａｇ−Ｐｔか
ら構成されるため、半田付において及ぼされる熱に対す
る耐熱性が悪い。また、外部電極８ａを形成するために
実施されるＡｇ−Ｐｔの焼成時において、白金に比べ、
Ａｇのモビリティが高いため、Ａｇが白金膜２中に拡散
する傾向がある。この傾向は、外部電極８ａを構成する
金属として、純粋なＡｇではなく、Ｐｔを含有するＡｇ
−Ｐｔを用いているので、ある程度緩和されるが、それ
でも、抵抗温度特性（ＴＣＲ特性）の劣化を安全に防止
することができない。That is, since the external electrode 8a is made of Ag-Pt, it has poor heat resistance to heat applied during soldering. Further, when firing Ag—Pt for forming the external electrode 8a, as compared with platinum,
Since Ag has high mobility, Ag tends to diffuse into the platinum film 2. This tendency is not due to pure Ag as the metal forming the external electrode 8a, but Ag containing Pt.
Since -Pt is used, it is alleviated to some extent, but still it is not possible to safely prevent the deterioration of the resistance temperature characteristic (TCR characteristic).
【００１４】それゆえに、この発明の目的は、上述した
問題を解決し得る白金温度センサを提供しようとするこ
とである。Therefore, an object of the present invention is to provide a platinum temperature sensor which can solve the above-mentioned problems.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】この発明は、絶縁基板、
前記絶縁基板上に形成される白金膜によって与えられ
る、蛇行状パターン部およびその両端に連続的に接続さ
れかつ前記絶縁基板の端部に設けられる引出部、前記蛇
行状パターン部を覆うように形成されるガラスコーティ
ング、ならびに前記引出部および当該引出部が設けられ
た前記絶縁基板の端部を覆うように形成される外部電極
を備え、前記外部電極は、前記引出部および前記絶縁基
板に接する白金またはニッケルを含む第１の層、前記第
１の層上に形成される銀および白金を含む第２の層、前
記第２の層上に形成されるニッケルを含む第３の層、な
らびに前記第３の層上に形成される錫または半田を含む
第４の層を備えることを特徴としている。The present invention provides an insulating substrate,
A meandering pattern portion provided by a platinum film formed on the insulating substrate and a lead-out portion continuously connected to both ends of the meandering pattern portion and provided at an end portion of the insulating substrate, and formed to cover the meandering pattern portion. A glass coating, and an external electrode formed to cover the lead-out portion and an end portion of the insulating substrate provided with the lead-out portion, the external electrode being platinum in contact with the lead-out portion and the insulating substrate. Or a first layer containing nickel, a second layer containing silver and platinum formed on the first layer, a third layer containing nickel formed on the second layer, and the third layer It is characterized by comprising a fourth layer containing tin or solder formed on the third layer.
【００１６】[0016]
【作用】上述したように多層化された外部電極を構成す
る層のうち、白金またはニッケルを含む第１の層は、銀
および白金を含む第２の層に含まれる銀の白金膜中への
拡散を抑制する。また、ニッケルを含む第３の層は、第
２の層の半田付時の耐熱性を向上させる。さらに、錫ま
たは半田を含む第４の層は、半田付性を向上させる。Of the layers constituting the multi-layered external electrode as described above, the first layer containing platinum or nickel forms the platinum film of silver contained in the second layer containing silver and platinum. Suppress diffusion. The third layer containing nickel improves the heat resistance of the second layer during soldering. Further, the fourth layer containing tin or solder improves solderability.
【００１７】[0017]
【発明の効果】したがって、この発明によれば、第１の
層によって、第２の層に含まれる銀の拡散を抑制できる
ので、白金温度センサにおける銀によるＴＣＲ特性の劣
化を防止することができる。Therefore, according to the present invention, the first layer can suppress the diffusion of silver contained in the second layer, so that the deterioration of the TCR characteristics due to silver in the platinum temperature sensor can be prevented. ..
【００１８】また、第３の層によって、第２の層の半田
付時の耐熱性が向上され、半田食われが有利に防止され
る。Further, the third layer improves the heat resistance of the second layer during soldering and advantageously prevents solder erosion.
【００１９】また、第４の層によって半田付が容易な外
部電極とされ、高集積回路への実装に、より有利に対応
することができる。Further, the fourth layer serves as an external electrode which can be easily soldered, and can be more advantageously adapted to mounting on a highly integrated circuit.
【００２０】[0020]
【実施例】図１は、この発明の一実施例による白金温度
センサ１９を示す断面図である。図１とともに図２およ
び図３を参照しながら、白金温度センサ１９の製造方法
を説明することによって、白金温度センサ１９の構造を
明らかにする。1 is a sectional view showing a platinum temperature sensor 19 according to an embodiment of the present invention. The structure of the platinum temperature sensor 19 will be clarified by describing the method for manufacturing the platinum temperature sensor 19 with reference to FIGS. 2 and 3 together with FIG. 1.
【００２１】まず、図２（ａ）に示すように、たとえば
純度９９．６％のアルミナからなる絶縁基板１１が用意
される。この絶縁基板１１上に、たとえば、印刷、スパ
ッタまたは真空蒸着により、白金膜１２が形成される。
この白金膜１２は、たとえば１．４〜２．０μｍの厚み
とされる。First, as shown in FIG. 2A, an insulating substrate 11 made of alumina having a purity of 99.6% is prepared. A platinum film 12 is formed on this insulating substrate 11 by, for example, printing, sputtering or vacuum evaporation.
The platinum film 12 has a thickness of 1.4 to 2.0 μm, for example.
【００２２】次に、図２（ｂ）に示すように、白金膜１
２上に、レジスト膜１３が形成され、このレジスト膜１
３が、フォトリソグラフィによりパターニングされる。Next, as shown in FIG. 2B, the platinum film 1
A resist film 13 is formed on the resist film 1, and the resist film 1
3 is patterned by photolithography.
【００２３】次に、図２（ｃ）に示すように、パターニ
ングされたレジスト膜１３をマスクとして、白金膜１２
に対してＡｒ+ イオンによる微細加工エッチングが施さ
れる。このとき、Ａｒ+ イオンエッチングに際して、た
とえば、次のような条件を採用することができる。すな
わち、アルゴン１００％の雰囲気で、その真空圧が１０
-4Ｔｏｒｒとされ、イオンエネルギを５００ｅＶ〜６０
０ｅＶとして、室温において、３０〜４０分間、Ａｒ+
イオンエッチングが実施される。これにより、白金膜１
２の厚み方向に貫通するように、レジスト膜１３のパタ
ーンに対応する溝１４が形成される。このようにして、
白金膜１２には、蛇行状パターン部１５、およびこの蛇
行状パターン部１５の両端に連続的に接続される引出部
１６が形成される。Next, as shown in FIG. 2C, the platinum film 12 is formed using the patterned resist film 13 as a mask.
Is subjected to microfabrication etching with Ar + ions. At this time, for Ar + ion etching, for example, the following conditions can be adopted. That is, in an atmosphere of 100% argon, the vacuum pressure is 10
-4 Torr and ion energy of 500eV-60
0 eV at room temperature for 30-40 minutes Ar +
Ion etching is performed. As a result, the platinum film 1
A groove 14 corresponding to the pattern of the resist film 13 is formed so as to penetrate in the thickness direction of 2. In this way
On the platinum film 12, a meandering pattern portion 15 and a lead-out portion 16 continuously connected to both ends of the meandering pattern portion 15 are formed.
【００２４】次いで、図２（ｄ）に示すように、レジス
ト膜１３が除去される。このステップにより得られた構
造物が、図３に斜視図で示されている。図３において、
絶縁基板１１上に形成された白金膜１２に溝１４を形成
することによって、白金膜１２が、蛇行状パターン部１
５および引出部１６を与えていることがわかる。Next, as shown in FIG. 2D, the resist film 13 is removed. The structure resulting from this step is shown in perspective view in FIG. In FIG.
By forming the groove 14 in the platinum film 12 formed on the insulating substrate 11, the platinum film 12 is formed into the meandering pattern portion 1.
It can be seen that 5 and the drawing portion 16 are provided.
【００２５】なお、上述したＡｒ+ イオンエッチングに
よれば、溝１４を極めて狭い間隔で形成することが可能
となり、そのため、蛇行状パターン部１５における線路
幅を狭くすることができる。したがって、限られた面積
の白金膜１２から高い抵抗値を与え得る抵抗回路を取出
すことができるため、抵抗値を所望値以上に確保しなが
ら、白金温度センサ１９の小型化を図ることができる。
しかしながら、このような利点を望まないならば、溝１
４の形成は、他のドライエッチングによっても、レーザ
によってもよい。By the Ar + ion etching described above, it is possible to form the grooves 14 at extremely narrow intervals, and therefore the line width in the meandering pattern portion 15 can be narrowed. Therefore, a resistance circuit capable of giving a high resistance value can be taken out from the platinum film 12 having a limited area, so that the platinum temperature sensor 19 can be miniaturized while ensuring the resistance value to a desired value or more.
However, if such an advantage is not desired, the groove 1
The formation of 4 may be performed by another dry etching or a laser.
【００２６】また、溝１４の形成後において、蛇行状パ
ターン部１５によって与えられる抵抗値を調整するた
め、たとえばレーザによるトリミングを実施してもよ
い。After the formation of the groove 14, trimming by laser, for example, may be carried out in order to adjust the resistance value given by the meandering pattern portion 15.
【００２７】次に、図１に示すように、蛇行状パターン
部１５を覆うように、たとえばホウケイ酸ガラスからな
るガラスコーティング１７が形成される。また、引出部
１６およびこれら引出部１６が設けられた絶縁基板１１
の端部を覆うように、外部電極１８が形成される。外部
電極１８は、絶縁基板１１の下面にまで延びるように形
成される。Next, as shown in FIG. 1, a glass coating 17 made of, for example, borosilicate glass is formed so as to cover the meandering pattern portion 15. Further, the lead-out portion 16 and the insulating substrate 11 provided with these lead-out portions 16
The external electrode 18 is formed so as to cover the end portion of. The external electrode 18 is formed so as to extend to the lower surface of the insulating substrate 11.
【００２８】外部電極１８は、第１の層２０、第２の層
２１、第３の層２２および第４の層２３を備える。The external electrode 18 comprises a first layer 20, a second layer 21, a third layer 22 and a fourth layer 23.
【００２９】第１の層２０は、引出部１６および絶縁基
板１１に接するように形成され、白金またはニッケルを
含む。このような第１の層２０は、たとえば、白金また
はニッケルを含むペーストに絶縁基板１１の端部をディ
ップした後、焼付けることにより形成される。焼付時に
おいて、たとえば８００℃の温度が適用され、白金ペー
ストにあっては、空気中で焼付けられ、ニッケルペース
トにあっては窒素中で焼付けられる。なお、第１の層２
０を、めっきによって形成してもよい。The first layer 20 is formed so as to be in contact with the extraction portion 16 and the insulating substrate 11, and contains platinum or nickel. Such a first layer 20 is formed, for example, by dipping the end portion of the insulating substrate 11 in a paste containing platinum or nickel and then baking the paste. At the time of baking, for example, a temperature of 800 ° C. is applied, the platinum paste is baked in air, and the nickel paste is baked in nitrogen. The first layer 2
The 0 may be formed by plating.
【００３０】第１の層２０上には、銀および白金を含む
第２の層２１が形成される。第２の層２１は、たとえ
ば、銀および白金を含むペーストに、第１の層２０がす
でに形成された絶縁基板１１の端部をディップした後、
焼付けることにより形成される。A second layer 21 containing silver and platinum is formed on the first layer 20. The second layer 21 is formed, for example, by dipping the end portion of the insulating substrate 11 on which the first layer 20 is already formed into a paste containing silver and platinum,
It is formed by baking.
【００３１】上述した第２の層２１上には、ニッケルを
含む第３の層２２が形成される。この第３の層２２は、
たとえば、ニッケルの電解めっき層により与えられる。A third layer 22 containing nickel is formed on the above-mentioned second layer 21. This third layer 22 is
For example, it is provided by an electrolytic plating layer of nickel.
【００３２】さらに、第３の層２２上には、錫または半
田を含む第４の層２３が形成される。第４の層２３は、
たとえば、錫めっき層または半田めっき層により与えら
れる。Further, a fourth layer 23 containing tin or solder is formed on the third layer 22. The fourth layer 23 is
For example, it is provided by a tin plating layer or a solder plating layer.
【図１】この発明の一実施例による白金温度センサ１９
を示す断面図である。FIG. 1 is a platinum temperature sensor 19 according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows.
【図２】図１に示した白金温度センサ１９の製造方法に
含まれる各ステップを示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing each step included in the method for manufacturing the platinum temperature sensor 19 shown in FIG.
【図３】図２（ｄ）のステップにより得られた構造物を
示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a structure obtained by the step of FIG. 2 (d).
【図４】従来の白金温度センサ１０を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional platinum temperature sensor 10.
【図５】関連の出願において提案された白金温度センサ
１０ａを示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a platinum temperature sensor 10a proposed in a related application.
１１ 絶縁基板 １２ 白金膜 １４ 溝 １５ 蛇行状パターン部 １６ 引出部 １７ ガラスコーティング １８ 外部電極 １９ 白金温度センサ ２０ 第１の層 ２１ 第２の層 ２２ 第３の層 ２３ 第４の層 11 Insulating Substrate 12 Platinum Film 14 Groove 15 Meandering Pattern Part 16 Leading Part 17 Glass Coating 18 External Electrode 19 Platinum Temperature Sensor 20 First Layer 21 Second Layer 22 Third Layer 23 Fourth Layer
Claims (1)
白金膜によって与えられる、蛇行状パターン部およびそ
の両端に連続的に接続されかつ前記絶縁基板の端部に設
けられる引出部、 前記蛇行状パターン部を覆うように形成されるガラスコ
ーティング、ならびに前記引出部および当該引出部が設
けられた前記絶縁基板の端部を覆うように形成される外
部電極を備え、 前記外部電極は、前記引出部および前記絶縁基板に接す
る白金またはニッケルを含む第１の層、前記第１の層上
に形成される銀および白金を含む第２の層、前記第２の
層上に形成されるニッケルを含む第３の層、ならびに前
記第３の層上に形成される錫または半田を含む第４の層
を備える、 白金温度センサ。Claim: What is claimed is: 1. An insulating substrate, a meandering pattern portion provided by a platinum film formed on the insulating substrate and continuously connected to both ends thereof, and provided at an end portion of the insulating substrate. An extraction part, a glass coating formed so as to cover the meandering pattern part, and an external electrode formed so as to cover the extraction part and an end of the insulating substrate provided with the extraction part, The external electrode includes a first layer containing platinum or nickel in contact with the extraction portion and the insulating substrate, a second layer containing silver and platinum formed on the first layer, and a second layer formed on the second layer. A platinum temperature sensor, comprising a third layer containing nickel formed and a fourth layer containing tin or solder formed on the third layer.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17677191A JPH0526740A (en) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | Platinum temperature sensor |
| US07/901,264 US5294910A (en) | 1991-07-01 | 1992-06-19 | Platinum temperature sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17677191A JPH0526740A (en) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | Platinum temperature sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526740A true JPH0526740A (en) | 1993-02-02 |
Family
ID=16019544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17677191A Withdrawn JPH0526740A (en) | 1991-07-01 | 1991-07-17 | Platinum temperature sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0526740A (en) |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP17677191A patent/JPH0526740A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |