JPH0687021B2

JPH0687021B2 - 検出素子の製造法

Info

Publication number: JPH0687021B2
Application number: JP63273907A
Authority: JP
Inventors: 不二男石黒; 徹菊地
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1988-10-29
Filing date: 1988-10-29
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: DE3935936C2; DE3935936A1; JPH02120624A; US5061350A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、抵抗値の温度依存性等を利用して、流体の流
量あるいは流速を測定するための検知素子の製造法に関
するものである。

（従来の技術）従来、この種の検知素子としては、板状あるいは円柱状
のガラス、セラミックスあるいは金属（この場合は絶縁
物を介して）の基体上に、薄膜，厚膜またはワイヤ等か
らなる電気的導体部を形成し、さらに電気的導体部と外
部回路を接続するための金属リードを基体に導体ペース
トあるいはガラスで固定したものが知られている。

そして、これら電気的導体部は、外部雰囲気から保護す
るための保護層形成時等に焼付処理（熱処理）を加熱炉
（電気炉）を使用して実施していた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した従来の加熱炉により熱処理する
方法では、たとえば通常保護層としてガラスを使用する
が、ガラス焼付のときの酸化防止のため、金属基体ある
いは金属リードとして白金等の貴金属の使用が必要とな
り、高価となる問題があった。

また、貴金属の代わりに卑金属を使用するために還元雰
囲気または極低酸素濃度雰囲気で加熱することが考えら
れるが、ガラスは還元雰囲気または極低酸素雰囲気では
発泡したり分解したりする問題、また電気的導体部の抵
抗値や抵抗温度係数が不安定となったりする問題があ
り、実施はむずかしかった。

本発明の目的は上述した課題を解消して、材料の組み合
わせの自由度を増し、それにより性能のすぐれた検知素
子を安価に得ることができる検知素子の製造法を提供し
ようとするものである。

（課題を解決するための手段）本発明の検知素子の製造法の第１発明は、基体上に電気
的導体部を設け、さらに電気的導体部と外部回路を接続
するための金属リードを基体に固定した後、前記電気的
導体部に通電し、電気的導体部の自己発熱により所定温
度に加熱して実施する熱処理工程を有することを特徴と
するものである。

本発明の検知素子の製造法の第２発明は、基体上に電気
的導体部を設け、さらに電気的導体部と外部回路を接続
するための金属リードを基体に固定し、さらに電解メッ
キにより前記電気的導体部の厚さを調整した後、該電気
的導体部に通電し、電気的導体部の自己発熱により所定
温度に加熱して実施する熱処理工程を有することを特徴
とするものである。

（作用）上述した構成において、電気的導体部に通電することに
よる自己発熱を利用して熱処理を実施することにより、
金属リード部が高温になることがないため、以下のよう
な利点がある。

（１）金属リードとして卑金属を使用できる。

貴金属よりも安価なステンレス，鉄，ニッケル等が使用
できる。

（２）検知素子の感度が向上する。

貴金属よりも熱伝導率の小さいものをリードとして使用
できるためである。

（３）金属リード接合部に低融点ガラスが使用でき
る。

後工程の熱処理時に金属リード接合部が従来のような高
温とならないためである。

（４）金属リード材として耐熱性の低い材料が使用で
きる。

（３）と同じ理由である。

（５）保護属として高融点材料が使用できる。

高融点材料の使用により接着強度をより大きくすること
ができる。またガラスの場合その成分からPb等の有害成
分を排除できる。

（６）空気中での熱処理すなわちエージングができ
る。雰囲気ガスが必要ないため、製造コストが安くかつ
装置も簡便となる。

また検知素子の抵抗値の安定化、抵抗温度係数（T.C.
R.）の改善ができる。

（実施例）第１図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の検知素子の製
造法の工程の一例を示す図である。本実施例では、まず
第１図（ａ）に示すように、円筒上のアルミナパイプ１
からなる基体上に、白金膜２をスパッタリングで設け、
さらにレーザトリミングによりスパイラル状とする。次
に、第１図（ｂ）に示すように、アルミナパイプ１の両
端の内径側にステンレスリード３−1,3−２を挿入し、
アルミナパイプ１とリード３−１および３−２の間にガ
ラス白金混合ペーストを充填し、所定の加熱炉内で焼付
けて焼付部４−1,4−２を形成する。その後、この状態
でステンレスリード３−1,3−２を個別に例えばクリッ
プ、ワニ口あるいは専用治具（クリップ、ワニ口、専用
治具でリードをホールドすることにより、リードの温度
が高くなりすぎることを防止するという効果がある。）
ではさみ、所定の電流を流すことにより、白金膜２のみ
を自己加熱させる。この自己発熱の温度を電流の大きさ
を所定の値に制御することにより調節してアニーリング
を実施し、白金膜２の抵抗値、抵抗温度係数を改善す
る。最後に、第１図（ｃ）に示すように、白金膜2,焼付
部４−1,4−２の全体にガラス保護層５を形成して検知
素子を得ている。

第２図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の検知素子の製
造法における工程の他の例を示す図である。本実施例で
は、まず第２図（ａ）に示すように板状のベリリア板11
からなる基体上に、白金ロジウム合金膜12をスパッタリ
ングで形成後スパッタエッチして所定パターンを設け
る。次に、第２図（ｂ）に示すように、白金ロジウム合
金膜12の両端部近傍にニッケルリード13−1,13−２をガ
ラスで固定して設け、合金膜12とニッケルリード13−1,
13−２との間に白金ペーストを設け、所定の加熱炉内で
焼付けて焼付膜14−1,14−２を形成する。その後、この
状態でニッケルリード13−1,13−２を個別に例えばクリ
ップ等ではさみ、所定の電流を流すことにより白金ロジ
ウム合金膜12のみを自己加熱させる。この自己加熱の温
度を電流の大きさを所定の値に制御することにより調節
してアニーリングを実施して、白金ロジウム合金膜12の
抵抗値、抵抗温度係数を改善する。最後に、第２図
（ｃ）に示すように、ベリリア板11の表面全体にガラス
保護層15を形成して検知素子を得ている。

なお第１図、第２図の例において、リード付の後に電解
メッキ法等により電気的導体膜の厚さを調整することに
より検知素子の抵抗値を所定値となるようにすることも
できる。この調整は熱処理（アニーリング）前に実施す
ればより好ましいものである。

第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の検知素子の製
造法における工程のさらに他の例を示す図である。本実
施例では、まず第３図（ａ）に示す円筒状のアルミナボ
ビン21からなる基体の両端の空間部に、第３図（ｂ）に
示すようにNiFe合金リード22−1,22−２を挿入し、アル
ミナボビン21とリード22−１および22−２の間にガラス
ペーストを設け、所定の加熱炉内で焼付けて焼付部23−
1,23−２を形成する。次に、第３図（ｃ）に示すよう
に、リード22−1,22−２の直径よりも細い直径（例えば
20μｍφ）の白金ワイヤ24を、リード22−１からアルミ
ナボビン21上をスパイラル状に巻き最終的にリード22−
２に巻き付ける。この巻き付けにおいてアルミナボビン
の端部に近いところの巻き数を多くし、アルミナボビン
の中央の巻き数をすくなくすることで次の自己加熱時の
アルミナボビン表面の温度をその端部中央部ともほぼ等
しくすることができる。このことは第１図、第２図の実
施例においては膜の幅を端部ほど狭くすることで同様の
効果が得られる。この状態で、NiFe合金リード22−1,22
−２を個別に例えばクリップ等ではさみ、所定の電流を
流すことにより白金ワイヤ24のみを自己発熱させる。こ
の自己発熱の温度を電流の大きさを所定の値に制御する
ことにより調節してアニーリングを実施して、白金ワイ
ヤ24の抵抗値の安定性、抵抗温度係数を改善する。最後
に、第３図（ｄ）に示すように、白金ワイヤ24の表面に
ガラス保護層25を形成して検知素子を得ている。このガ
ラス保護層形成時の熱処理を白金ワイヤ24の自己発熱に
より実施しても良い。以下、実際の例について説明す
る。

実施例 96％アルミナ（焼結助剤４％）の外径0.5mmφ、内径0.2
5mmφ、長さ4mmのパイプの外表面に厚さ0.7μｍの白金
膜をスパッタリングで形成後、レーザートリミングによ
りスパイラル状として第１図（ａ）に示す形状の基体を
得た。

次に、外径0.2mmφ、長さ4mmのステンレス（SUS304）リ
ードを第１図（ｂ）に示すように上記パイプの両側にガ
ラス／白金混合ペースト（40/60vol％）で固定した。こ
のペーストの焼付はN₂雰囲気中680℃で行った。このと
きの電気的導体部すなわち白金膜の抵抗は室温で350Ω
であった。また、抵抗温度係数（T.C.R.）は０〜100℃
で2400ppm/Kであった。

次に、第４図に示すように回路を組み、検知素子に通電
し加熱した。このときの検知素子表面温度を放射温度計
で測定し、所定表面温度となるようパワー制御した。す
なわち、表面温度750℃（0.9w）で３時間通電後抵抗値
は305Ωと低値で安定した。また、抵抗温度係数（T.C.
R.）は3400ppm/Kとなった。

その後、ガラス粉末ペーストを白金膜上に塗布接着後、
250℃乾燥、350℃有機バインダ等除去、800℃溶融とい
う熱処理スケジュールを上記通電加熱により実施し、第
１図（ｃ）に示すようにガラス保護層を形成した。

なお、これらの通電加熱においてステンレスリードが酸
化したり、リード固定部がゆるむような不具合は発生し
なかった。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、幾多の変形，変更が可能である。例えば、上述した
実施例では、白金膜はスパッタリングで形成している
が、蒸着，化学メッキ，これらの組み合わせ，さらにこ
れらの被膜上へ電解メッキを重ねた被膜等においても、
同様の通電加熱で同様の効果を確認した。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明の検出素子の製
造法によれば、電気的導体部に通電することによる自己
発熱を利用して熱処理を実施することにより、材料の組
み合わせの自由度を増し、それにより性能の優れた検知
素子を安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）、第２図（ａ）〜（ｃ）、第３図
（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の検知素子の製造法に
おける工程の一例を示す図、第４図は本発明の検知素子に通電するときの状態を示す
図である。１……アルミナパイプ、２……白金膜３−1,3−２……ステンレスリード４−1,4−２……焼付部、５……ガラス保護膜 11……ベリリア板 12……白金ロジウム合金膜 13−1,13−２……ニッケルリード 14−1,14−２……焼付膜、15……ガラス保護層 21……アルミナボビン 22−1,22−２……NiFe合金リード 23−1,23−２……焼付部、24……白金ワイヤ 25……ガラス保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に電気的導体部を設け、さらに電気
的導体部と外部回路を接続するための金属リードを基体
に固定した後、前記電気的導体部に通電し、電気的導体
部の自己発熱により所定温度に加熱して実施する熱処理
工程を有することを特徴とする検知素子の製造法。
【請求項２】基体上に電気的導体部を設け、さらに電気
的導体部と外部回路を接続するための金属リードを基体
に固定し、さらに電解メッキにより前記電気的導体部の
厚さを調整した後、該電気的導体部に通電し、電気的導
体部の自己発熱により所定温度に加熱して実施する熱処
理工程を有することを特徴とする検知素子の製造法。
【請求項３】熱処理工程が電気的特性を安定にするため
の手段である請求項１または２に記載の検知素子の製造
法。
【請求項４】前記電気的導体部の自己発熱により、ガラ
ス保護層形成時の熱処理を実施する請求項１または２に
記載の検知素子の製造法。