JPS6333282B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、半導体セラミツクを用いた温度検知
素子およびその製造法に関するもので、その目的
はリード線の接着性を改善し信頼性に富んだ温度
検知素子を提供することにある。 近年、制御システムの高度化、省エネルギー等
の課題達成のため、各種の産業用、民生用の電
子・電気機器にマイクロコンピユータを内蔵した
ものが多くなり、それにつれてマイクロコンピユ
ータに正確な温度、熱の情報を与える高性能の温
度検知素子が必要となつてきている。この種の温
度検知素子としては、サーミスタが広く利用され
ている。 しかしながら、サーミスタ素子はバラツキが多
く、互換性に欠けるため、各素子に外付抵抗を接
続して調整したり、接続される回路の中に調整部
を設けたりしているため、素子の価格の数倍の調
整費を必要としている。本発明者らは、こういつ
たサーミスタの欠点を基本から改良した高精度、
高信頼性の温度検知素子の製造法を既に提案し
た。（特開昭56−36102号および昭和54年10月12日
付特許願）第１図にこの提案に従つて作成された
温度検知素子の断面図を示す。 １は、サーミスタチツプで通常Mn、Co、Ni等
の遷移金属の酸化物を混合し焼結した磁器であ
る。 ２，３は電極で通常マイグレーシヨンの少ない
Ag−Pdペースト又はAuペーストを印刷、焼付し
て形成する。 ４，５は、リード線で通常ガラスとの接着性に
秀れたジユメツト線が用いられる。 ６はガラスで腐蝕性ガスからサーミスタを保護
し、耐湿性を向上させるためのものである。 ７は溶接部であり、溶接方法として抵抗加熱式
を選んだ場合の形状である。 一般にMn−Ni−Co等の遷移金属酸化物よりな
るサーミスタは、原料の調製、混合、焼成温度と
雰囲気が均一になるように注意深く作製すると、
十分に再現ある特性が得られるためごく少量の電
極トリミングを処すことにより±１％程度のバラ
ツキに収めることは可能であり、またこの値は、
十分な互換性のあるものである。しかしながら、
リード線を耐熱塗料で焼付けて固着したり、ガラ
スに封止するさいに抵抗値が変化してしまう。こ
の変化はサーミスタ素体の熱変化に加えて電極中
のフリツト成分、耐熱塗料中のフリツトや有機バ
インダーの分解時の炭素、封止用ガラスからの蒸
発成分等が、サーミスタ成分に複雑に作用するた
め、一度特性を揃えても再びバラツキを生みだす
こととなり好ましいことではなかつた。そのた
め、極力低温でリード付けできることが好まし
く、溶接法によつて良好な結果を得た。 この抵抗加熱方法は、リード線の上から第４図
に示す電極イ，ロを圧着しておき、たとえば1V
程度の電圧を0.1〜0.5secほど印加、通電してやる
と発熱し、局部的に溶融し、瞬時に接着してしま
う方法である。印加パルス巾が長ければ、溶融は
完全である反面、電極が、はく離にいたることも
あり、電極層の厚さに対応して条件を定めるが、
機械的強度、電気的結合の向上は、多点にて接着
することが、良い結果をもたらした。 更に該リード線にAuメツキや銀メツキを施し
たものは、電気的接触に加えて接着性も良好であ
ることが見いだされた。本発明者らは更にこの点
を詳しく研究し次の現象を見い出すに到つた。 第２図は、従来のジユメツト線のみを用いた場
合の溶接部の断面図であり、第３図は本発明に関
する少なくとも一層のコーテイング層９を施した
ジユメツト線を用いた場合の溶接部の断面図であ
る。 第４図は、抵抗溶接時の模式図であり、基本概
念理解のため示した。 第２図（従来例）と第３図（本発明）との大き
な差異は電極層の溶融状態にある。 すなわち、第３図に示した溶接部は第２図のそ
れに比べて電極層の溶融あるいは損傷が少なく、
逆にリード線およびコーテイング層の溶融が大で
ある。 このことは、電極層とジユメツト線を直接圧接
して溶接のため通電すると比較的（相対的に）融
点の低い電極層から先に溶融が始まるのに比べ、
AuやAgをコーテイングしたジユメツト線を用い
た場合には、コーテイング層から、あるいはコー
テイング層と電極層とがほぼ同時に溶融をするこ
とを示している。更にはコーテイング層を融点の
低いもので構成することが、好ましいことを教示
している。 以下実施例に従がい本発明を詳しく説明する。 実施例 マンガン、ニツケル、コバルト等の金属酸化物
を所望の配合比で混合し、800〜1000℃の温度で
充分に仮焼し、均一にする。その後振動ミルにて
粉砕したのち、エチルセルロース、ターピネオー
ル等の結合剤を加えて塗料化する。 次にこの塗料を用いて、ドクターブレード法等
により、厚さ約１mm程度にシート化する。このシ
ートから一辺が５cm〜10cm程度の角板を打抜く。
角板の寸法が大きい程製造の能率は良くなるが、
逆に焼成時に炉内での焼成雰囲気等に差が出て抵
抗値のバラツキが大となり、規格外となるものが
増え、歩留まりが悪くなるから、使用する炉の容
量、精度等を勘案して最適寸法を定めることが必
要である。 次に、前記角板を1100〜1300℃で焼結せしめた
後、精度を出すため、焼結角板の両面を平行に平
面研磨し、所望の厚さにする。 次に第５図ａに示す如く、角板１の両面に、
Ag−Pdを塗布し、600〜1000℃の温度で焼付け
て電極２，３を形成する。 次にこのサーミスタ素体１の寸法、抵抗値よ
り、最終的に得られるサーミスタ要素の寸法を計
算し、その計算結果に従つて、サーミスタ素体１
の片面からそれぞれ、第５図ｂに示すように格子
状に分割溝S₁，S₂、を切り込む。 次にこのサーミスタ要素T₁〜Tnの集合体の各
サーミスタ要素T₁〜Tnの抵抗値を測定し、記録
する。抵抗値の測定は、通常は室温25℃の雰囲気
で行なう。 抵抗値が所望する規格値より小さいものについ
ては、ダイヤモンドカツタ、超音波カツタ、レー
ザまたはサンドプラスト等により、電極２または
３のトリミングＣを行ない（第５図ｃ）、抵抗値
を大きくして所定値に合わせる。抵抗値が規格値
より大きいものについては、トリミングによつて
抵抗値を小さくすることは不可能であるから、レ
ーザで焼切るか、サンドプラスト等で電極２を消
除し、誤つて次の工程に入つてしまうことがない
ようにする。 次にサーミスタ要素集合体をウエハーブレーカ
を利用してサーミスタチツプに分割する。 リード線としてジユメツト線を用意し、溶接部
分にAu、Ag、Agロウ（硬ロウ）、半田（軟ロ
ウ）、Sn、Ni、Ag−Pd（電極と同一合金組成）、
Pd、Pt、Cuをコーテイングした。 各リード線を第４図に示す方法で1V、0.1〜
0.5secを通過し溶接した。目視にて溶接部を観察
した結果を表１に記す。

【表】 ジユメツト線の芯線であるFe−Ni合金の融点
（1425℃）、および電極層として使用したAg−Pd
合金の融点、約1100℃（微粉化により正確な値は
不明）より低い融点をもつ材質をコーテイングし
た場合には、電極層の溶融が少ないことが分る。
従つてより理想的な溶接が可能となる。Cuの場
合は、Cu₂OやCuOを生成しやすいため効果が低
かつたと思われる。また、半田（軟ロウ）は他の
低融点をもつコーテイング材質と較べて半田喰わ
れが大きく、そのために抵抗値のバラツキがでる
可能性が大きいためこれを回避した。 更に、これらの金属層の上に溶接を容易にする
ための成分（フラツクスと一般に呼ばれているも
ので、表面の酸化層を取除く還元剤等より構成さ
れている）をコーテイングしておけば更に好まし
い。 尚、これらの低融点金属も、リード線や金属材
と溶融合金化されるため、溶融後溶点が高くなる
ため後工程のガラス封止（400〜800℃）中にはく
りすることはなかつた。 又、これらのコーテイング層は、あくまで接着
部のみに限定されるべきで、ガラスによつて封止
されたリード線部（図１の８）にまで及んではな
らない。なぜならこの部分は、ジユメツト線の銅
層の塑性流動による応力吸収によつて気密性、接
着性を保つているからである。 なお、本発明は負の抵抗温度係数を有するサー
ミスタだけでなく、正の抵抗温度係数を有するチ
タン酸バリウム系のサーミスタによる温度検知素
子であつても同様に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温度検知素子の断面図、第２図
は、従来の温度検知素子の溶接部の断面図、第３
図は本発明による温度検知素子の溶接部の断面
図、第４図は溶接方法を示す見取り図、第５図は
実施例の製造方法を説明する図である。 １……サーミスタ素体、２，３……電極、４，
５……リード線、６……ガラス、７……溶接部、
８……封止部、９……コーテイング層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ サーミスタ素体の面上に設けた電極上に、一
   端に銀ロウ、Au、Ag、Agロウ、Ag−Pd合金の
   中から選ばれた少なくとも一種のコーテイング層
   を施したジユメツトリード線を抵抗加熱法による
   溶接により固着すると共に、該リード線の溶接
   部、前記サーミスタおよび電極をガラスで封止し
   たことを特徴とする温度検知素子。