JP4985995B2 - Thermistor element - Google Patents
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Description
本発明は、サーミスタ素子に係り、さらに詳しくは、比較的に高い温度を検出することができるサーミスタ素子に関する。 The present invention relates to a thermistor element, and more particularly to a thermistor element capable of detecting a relatively high temperature.
自動車の排ガスなどの温度を測定するサーミスタ素子としては、従来、800℃までの温度を検出することができるものが主流であった。しかしながら、最近では、よりエンジンに近い側で排ガスなどの温度を測定したいと言う要求が高まり、1000℃までの高温を測定することができるサーミスタ素子の開発が望まれている。 Conventionally, a thermistor element for measuring the temperature of automobile exhaust gas or the like has been mainly capable of detecting temperatures up to 800 ° C. However, recently, there is an increasing demand for measuring the temperature of exhaust gas on the side closer to the engine, and the development of a thermistor element capable of measuring high temperatures up to 1000 ° C. is desired.
高温耐熱型のサーミスタ素子として、たとえば特許文献1に示すように、素子本体の周囲を被覆する被覆材の材質を工夫することで、耐熱性を向上させたサーミスタ素子が開発されている。ところが、この特許文献1に示すサーミスタ素子は、内部電極層を有さない単板型のサーミスタ素子であり、センサ部を構成する素子本体の表面が、高熱により劣化し、センサ特性が悪くなるという課題を有している。 As a high-temperature heat-resistant type thermistor element, for example, as shown in Patent Document 1, a thermistor element having improved heat resistance has been developed by devising the material of a covering material that covers the periphery of the element body. However, the thermistor element shown in Patent Document 1 is a single plate type thermistor element that does not have an internal electrode layer, and the surface of the element body constituting the sensor unit is deteriorated by high heat, and the sensor characteristics are deteriorated. Has a problem.
そこで、素子本体の表面がセンサ部を構成しない内部電極層とサーミスタ層とを積層するタイプの積層型サーミスタ素子が高熱用途に用いられることが提案されている。ところが、従来の積層型サーミスタ素子では、特許文献2にも示すように、積層してある内部導体層の面積をできる限り大きくするためなどの理由により、素子本体において一番長い辺の両端にリード端子が接続され、リード端子の間の距離が大きくなっている。
Thus, it has been proposed that a laminated thermistor element in which the surface of the element body is laminated with an internal electrode layer and a thermistor layer that do not constitute a sensor part is used for high heat applications. However, in the conventional laminated thermistor element, as shown in
このような従来の積層型サーミスタ素子を、そのまま1000℃程度の高熱用途のサーミスタ素子に用いると、熱膨張により、リード端子間の素子本体の変位が大きくなり、リード端子間の中央に位置する素子本体部分(あるいは絶縁被覆部分)にクラックが生じやすいなどの課題を有する。 When such a conventional laminated thermistor element is used as it is for a thermistor element for high heat use at about 1000 ° C., the element body between the lead terminals increases due to thermal expansion, and the element located at the center between the lead terminals. There is a problem that cracks are likely to occur in the main body portion (or insulating coating portion).
なお、特許文献3に示すように、素子本体の内部にサーミスタ層を介して積層してある内部電極層の平面に対して平行な方向にリード端子を引き出しているサーミスタ素子が知られている。このようなサーミスタ素子では、リード端子は、内部電極層と直接に接続され、セラミック製の素子本体とも直接に接触している。 As shown in Patent Document 3, a thermistor element is known in which a lead terminal is drawn out in a direction parallel to the plane of the internal electrode layer laminated inside the element body via a thermistor layer. In such a thermistor element, the lead terminal is directly connected to the internal electrode layer, and is also in direct contact with the ceramic element body.
そのため、このようなサーミスタ素子を高温の用途に用いると、センサ特性を示すサーミスタ層を挟むように配置してある内部電極層に直接に接続するリード端子を通して熱が外部に逃げやすく、温度測定の精度が低下すると言う課題を有している。また、リード端子が直接にセラミック製の素子本体に接合してあることから、リード端子に外力が作用した場合に、リード端子の動きにより素子本体にクラックが入りやすいという課題もある。 For this reason, when such a thermistor element is used for high-temperature applications, heat can easily escape to the outside through a lead terminal directly connected to an internal electrode layer arranged so as to sandwich a thermistor layer exhibiting sensor characteristics. There is a problem that accuracy decreases. Further, since the lead terminal is directly joined to the ceramic element body, there is a problem that when the external force is applied to the lead terminal, the element body is easily cracked by the movement of the lead terminal.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、高温においても安定して動作し、素子本体のクラックなどを有効に防止することができるサーミスタ素子を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a thermistor element that operates stably even at high temperatures and can effectively prevent cracks in the element body.
上記目的を達成するために、本発明に係るサーミスタ素子は、
サーミスタ層を挟むように二以上の内部電極層が内蔵してある素子本体を有するサーミスタ素子であって、
前記素子本体には、前記内部電極層の少なくとも一つにそれぞれ到達して当該内部電極層の平面に対して交差する方向に延びる接続孔が一対形成してあり、
各接続孔の内壁には、緩衝電極膜が形成してあり、
各接続孔には、それぞれリード端子の一端が挿入してあり、
各接続孔に挿入してあるリード端子は、前記緩衝電極膜を介して、それぞれ異なる前記内部電極層に接続してあることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the thermistor element according to the present invention includes:
A thermistor element having an element body in which two or more internal electrode layers are embedded so as to sandwich the thermistor layer,
The element body is formed with a pair of connection holes that reach at least one of the internal electrode layers and extend in a direction intersecting the plane of the internal electrode layer,
A buffer electrode film is formed on the inner wall of each connection hole,
One end of each lead terminal is inserted in each connection hole,
The lead terminal inserted in each connection hole is connected to the different internal electrode layer through the buffer electrode film.
本発明に係るサーミスタ素子では、素子本体の内部において、サーミスタ層を挟むように内部電極層が積層してあることから、センサ特性に影響するセンサ部が素子本体の内部にある。そのため高熱により素子本体の表面が影響を受けても、素子本体の内部に存在するセンサ部までは影響せず、センサ特性が良好である。すなわち、本発明のサーミスタ素子は、温度や雰囲気等の環境の影響を受けにくい構造である。 In the thermistor element according to the present invention, since the internal electrode layer is laminated so as to sandwich the thermistor layer inside the element body, the sensor portion that affects the sensor characteristics is inside the element body. Therefore, even if the surface of the element body is affected by high heat, the sensor portion existing inside the element body is not affected, and the sensor characteristics are good. That is, the thermistor element of the present invention has a structure that is not easily affected by the environment such as temperature and atmosphere.
また、本発明に係るサーミスタ素子では、内部電極層に交差する方向に配置してある接続孔にリード端子の一端が挿入されることから、内部電極層とリード端子との交差接続面積は小さく、内部電極層からリード端子を通して外部に伝達される熱が小さい。そのため、温度測定の精度が向上する。 Further, in the thermistor element according to the present invention, since one end of the lead terminal is inserted into the connection hole arranged in the direction intersecting the internal electrode layer, the cross connection area between the internal electrode layer and the lead terminal is small, The heat transferred from the internal electrode layer to the outside through the lead terminal is small. Therefore, the accuracy of temperature measurement is improved.
さらに、本発明に係るサーミスタ素子では、素子本体における接続孔の出口において、リード端子が直接にセラミック製の素子本体に接触せず、緩衝電極膜を介して接合してある。そのため、リード端子に外力が作用した場合であっても、その外力は、緩衝電極膜で緩和され、リード端子の動きにより素子本体にクラックが入ることを有効に防止することができる。 Furthermore, in the thermistor element according to the present invention, the lead terminal is not directly in contact with the ceramic element body but is bonded via the buffer electrode film at the outlet of the connection hole in the element body. Therefore, even when an external force is applied to the lead terminal, the external force is relaxed by the buffer electrode film, and it is possible to effectively prevent the element body from cracking due to the movement of the lead terminal.
さらにまた、本発明のサーミスタ素子では、素子本体の外面にリード端子を接続せず、接続孔にリード端子が差し込まれるために、サーミスタ素子を収容するためのケースとリード端子との絶縁が容易であると共に、ケースを細くすることができる。 Furthermore, in the thermistor element of the present invention, the lead terminal is not connected to the outer surface of the element body, and the lead terminal is inserted into the connection hole, so that the insulation between the case for housing the thermistor element and the lead terminal is easy. At the same time, the case can be made thinner.
好ましくは前記内部電極層には、当該内部電極層の平面に対して垂直方向に前記接続孔が形成してある。接続孔には、リード端子の端部が挿入され、リード端子と内部電極層との交差角度を垂直とすることで、内部電極層からリード端子を通して外部に伝達される熱を最小にすることができ、温度測定の精度が特に向上する。また、サーミスタ素子の設計も容易である。 Preferably, the connection hole is formed in the internal electrode layer in a direction perpendicular to the plane of the internal electrode layer. The end of the lead terminal is inserted into the connection hole, and by making the crossing angle between the lead terminal and the internal electrode layer vertical, heat transferred from the internal electrode layer to the outside through the lead terminal can be minimized. In particular, the accuracy of temperature measurement is improved. Also, the thermistor element can be easily designed.
好ましくは、前記緩衝電極膜の厚みは、0より大きく200μm以下、さらに好ましくは10〜100μmである。緩衝電極膜を、このような厚み範囲にすることで、応力緩和効果による素子本体のクラック防止機能が向上する。 Preferably, the thickness of the buffer electrode film is greater than 0 and 200 μm or less, more preferably 10 to 100 μm. By making the buffer electrode film in such a thickness range, the crack prevention function of the element body due to the stress relaxation effect is improved.
好ましくは、前記緩衝電極膜は、内部に空孔を有する。緩衝電極膜は、たとえばペースト膜焼き付け法により形成され、導電性は要求されるが、接続孔の内部に成膜されるために、機械的強度は要求されない。むしろ緩衝電極膜は、緩衝膜としての機能を果たすためには、内部に空孔などができる程度に柔らかいことが好ましい。 Preferably, the buffer electrode film has pores therein. The buffer electrode film is formed by, for example, a paste film baking method, and is required to have conductivity, but since the film is formed inside the connection hole, mechanical strength is not required. Rather, it is preferable that the buffer electrode film is soft enough to have pores or the like in order to function as a buffer film.
ペースト膜は金属と有機物からなり、ペースト膜を焼き付けることにより有機物が飛散して内部に小さい空孔ができるため、得られる緩衝電極膜はクッション性を持つ。また、リード端子は製造過程上欠陥の少ない金属で構成されるが、ペースト膜が焼結した電極膜は金属自体(結晶や粒界)に微視的な欠陥が多く存在しているため硬度や剛性が小さく柔らかいと考えられる。したがってペースト膜焼き付け法により形成される緩衝電極膜は、内部に空孔などの欠陥が生じやすく、応力緩和効果による素子本体のクラック防止機能が向上する。 The paste film is made of a metal and an organic material, and when the paste film is baked, the organic material is scattered to form a small hole inside, so that the obtained buffer electrode film has a cushioning property. In addition, the lead terminal is made of a metal with few defects in the manufacturing process, but the electrode film obtained by sintering the paste film has many microscopic defects in the metal itself (crystal or grain boundary). It is considered that the rigidity is small and soft. Therefore, the buffer electrode film formed by the paste film baking method is liable to cause defects such as vacancies in the inside thereof, and the crack prevention function of the element body due to the stress relaxation effect is improved.
好ましくは、第1金属がプラチナ(Pt)であり、第2金属がパラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)の内の少なくとも一つであり、前記内部電極層と前記緩衝電極膜とのいずれか一方は、第1金属および第2金属を含み、いずれか他方は、第1金属および第2金属を含むが第2金属の含有量が相対的に低いか、第1金属を含み第2金属を含まない。 Preferably, the first metal is platinum (Pt), the second metal is at least one of palladium (Pd), rhodium (Rh), and iridium (Ir), and the internal electrode layer and the buffer electrode film And the other includes the first metal and the second metal, and the other includes the first metal and the second metal, but the content of the second metal is relatively low or includes the first metal. Does not contain second metal.
素子本体に形成してある接続孔の内壁に露出する内部電極層の縁部は、接続孔の内壁から凹みがちであり、緩衝電極膜との接続が不十分になりやすい。パラジウム、ロジウム、イリジウムなどの第2金属は、内部電極層と緩衝電極膜との接続部において、拡散しやすく、濃度が高い方から低い側に拡散する。そのため、内部電極層と緩衝電極膜との接続が良好になる。 The edge of the internal electrode layer exposed on the inner wall of the connection hole formed in the element body tends to be recessed from the inner wall of the connection hole, and the connection with the buffer electrode film tends to be insufficient. The second metal such as palladium, rhodium or iridium is likely to diffuse at the connection portion between the internal electrode layer and the buffer electrode film, and diffuses from the higher concentration side to the lower side. Therefore, the connection between the internal electrode layer and the buffer electrode film is improved.
前記接続孔は、前記素子本体を貫通しない孔であっても、あるいは貫通孔であっても良いが、好ましくは素子本体を貫通しない孔(非貫通孔)である。非貫通孔に対してリード端子の端部を装着することで、そのリード端子の端部は、素子本体の内部に埋め込まれ、素子本体の外部に露出しないので、素子本体をケース内部に装着しても、リード端子とケースとの絶縁確保が容易である。また、貫通孔に装着されたリード端子に比較して、リード端子を通しての放熱も小さく抑制され、温度測定の精度が向上する。なお、貫通タイプの接続孔が形成されたサーミスタ素子では、製造が容易であるという利点がある。 The connection hole may be a hole that does not penetrate the element body or a through hole, but is preferably a hole that does not penetrate the element body (non-through hole). By attaching the end of the lead terminal to the non-through hole, the end of the lead terminal is embedded inside the element body and is not exposed to the outside of the element body. However, it is easy to ensure insulation between the lead terminal and the case. In addition, heat dissipation through the lead terminal is suppressed to be smaller than that of the lead terminal mounted in the through hole, and the accuracy of temperature measurement is improved. In addition, the thermistor element in which the penetration type connection hole is formed has an advantage that it is easy to manufacture.
好ましくは、前記素子本体の内部には、前記リード端子にそれぞれ接続される内部電極層の間に、前記リード端子に接続されないフロート電極が前記サーミスタ層を介して積層してある。フロート電極を形成することで、内部電極層のパターンにズレが生じても、内部電極層間の重なり面積を略一定にすることができ、サーミスタ特性のバラツキを低減することができる。 Preferably, a float electrode not connected to the lead terminal is laminated via the thermistor layer between the internal electrode layers connected to the lead terminal in the element body. By forming the float electrode, even if the pattern of the internal electrode layer is displaced, the overlapping area between the internal electrode layers can be made substantially constant, and variation in thermistor characteristics can be reduced.
第1実施形態First embodiment
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1〜図3に示すように、本発明の一実施形態に係る積層型のサーミスタ素子2は、素子本体4と、一対のリード端子12a,12bとを有する。素子本体4は、相互に垂直なX軸,Y軸およびZ軸に平行な辺を持つ直方体形状である。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the laminated
図1および図2に示すように、素子本体4の内部には、NTC特性のサーミスタ層6を挟むように、内部電極層8a〜8cが積層してある。この実施形態では、内部電極層8a〜8cの平面は、Y軸およびZ軸を含む平面に平行な方向である。サーミスタ層6を挟む一方の内部電極層8aおよび8bは、Y軸およびZ軸に平行な同一平面に存在するように矩形状に形成してあり、Z軸方向に分離されて絶縁されている。
As shown in FIGS. 1 and 2,
同一平面に存在する一方の内部電極層8aは、素子本体4に形成してある一対の接続孔10a,10bのうちの一方の接続孔10aにX軸方向の先端が挿入してあるリード端子12aに対して、緩衝電極膜14を介して接続してある。同一平面に存在する他方の内部電極層8bは、他方の接続孔10bにX軸方向の先端が挿入してあるリード端子12bに対して、緩衝電極膜14を介して接続してある。
One
素子本体4に形成してある一対の接続孔10a,10bは、それぞれ素子本体4をX軸方向には貫通しない非貫通孔であり、図示する例では、X軸方向に積層される一方の内部電極層8aの全てと、他方の内部電極層8bの全てとをそれぞれ貫通するように形成される。X軸方向に沿って内部電極層8a,8a相互間で、内部電極層8b,8b相互間には、いずれのリード端子12a,12bにも接続されないフロート電極となる内部電極層8cが、これらの内部電極層8a,8bとX軸方向から見て(図2参照)重複するように配置してある。
The pair of
内部電極層8cと内部電極層8a,8bとの重複部分に位置するサーミスタ層6が、センサ部となる。素子本体4における内部電極層8a,8bの積層方向(Y軸)の両端部には、センサ部としては機能しないサーミスタ層6aが積層される。
The
NTC特性のサーミスタ層6(サーミスタ層6aも含む)の材質は、半導体セラミックであれば、特に制限されず、たとえば、マンガン(Mn)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)などの元素の酸化物を主成分として含む材料で構成される。また、特性向上等のために副成分が含有されていてもよい。主成分および副成分の組成および含有量は、所望の特性に応じて適宜決定すればよい。
The material of the NTC characteristic thermistor layer 6 (including the
サーミスタ層6の厚みは、特に制限されないが、本実施形態では、好ましくは10〜100μm程度である。また、外側に積層されるサーミスタ層6aの厚みは、特に限定されないが、好ましくは40〜600μmである。
The thickness of the
内部電極層8a〜8cを構成する導電材としては、特に制限されないが、たとえば、Ag、Pd、Au、Pt等の貴金属およびこれらの合金(Pt−Pd合金など)、あるいはCu、Ni等の卑金属およびこれらの合金などで構成される。本実施形態では、内部電極層8a〜8cは、好ましくはPt,Pt−Pd合金,Pt−Rh合金,Pt−Ir合金のいずれかで構成される。内部電極層8a〜8cの厚みは、好ましくは0.5〜2.0μmである。
The conductive material constituting the
緩衝電極膜14は、図3に示すように、接続孔10aおよび10bの内壁面と各リード端子12a,12bとの隙間に形成してあり、たとえばペースト焼き付け法により形成される。緩衝電極膜14の厚みc1は、接続孔10a,10bの内径d1からリード端子12a,12bの外径d2を引いて1/2にした隙間に対応し、好ましくは0より大きく200μm以下、さらに好ましくは10〜100μmである。緩衝電極膜14を、このような厚み範囲にすることで、後述する応力緩和効果による素子本体4のクラック防止機能が向上する。なお、図3では、内部電極層の図示を省略してある。
As shown in FIG. 3, the
緩衝電極膜14の材質も特に限定されず、内部電極層8a〜8cを構成する導電材と同様の材料を用いることができる。ただし、本実施形態では、第1金属をプラチナ(Pt)とし、第2金属をパラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)の内の少なくとも一つとした場合に、内部電極層8a,8bと緩衝電極膜14とのいずれか一方は、第1金属および第2金属を含み、いずれか他方は、第1金属および第2金属を含むが第2金属の含有量が相対的に低いか、第1金属を含み第2金属を含まない。たとえば内部電極層8a,8bと緩衝電極膜14とのいずれか一方を、Pt−Pd合金(Pt:Pd=80:20重量比)とし、他方をPt−Pd合金(Pt:Pd=90:10重量比)またはPt金属で構成する。
The material of the
緩衝電極膜14は、たとえばペースト塗布および焼き付け処理などで形成される。具体的には、緩衝電極膜14を形成するための電極ペーストを接続孔10a,10bの内部に流し込み、その後にリード端子12a,12bの先端を接続孔10a,10bに差し込み、焼き付け処理を行えばよい。
The
リード端子12a,12bは、本実施形態では、断面円形の線材で構成してあり、線材の外径d2(図3参照)は、好ましくは200〜500μmである。本実施形態では、リード端子12a,12bは、緩衝電極膜14と同様な材質で構成してあり、耐熱性を有し、たとえばPt,Pt−Pd合金,Pt−Rh合金,Pt−Ir合金のいずれかで構成される。
In this embodiment, the
図3に示すように、各接続孔10a,10bには、緩衝電極膜14が接続孔10a,10bとリード端子12a、12bとの隙間を完全に充填することなく、各接続孔10a,10の開口出口10cから隙間c2で各接続孔10a,10の内部に凹んで充填されていることが好ましい。
As shown in FIG. 3, in each
この隙間c2は、好ましくは0より大きく300μm以下である。このような隙間c2を設けることで、後述するように、リード端子12a,12bの動きにより発生する応力を緩和しやすく、素子本体4のクラック発生防止に寄与する。ただし、緩衝電極膜14は、各接続孔10a,10の開口出口10cから多少はみ出して設けられていても良い。その場合においても、リード端子12a,12bの動きにより発生する応力を緩和する効果は十分である。
次に、本実施形態に係る積層型のサーミスタ2の製造方法の一例を説明する。本実施形態に係るサーミスタを製造する方法としては、特に制限されず、公知の方法を用いればよいが、以下の説明では、シート法を用いる場合を例示する。
The gap c2 is preferably larger than 0 and not larger than 300 μm. By providing such a gap c2, as will be described later, the stress generated by the movement of the
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、表面に内部電極層8a〜8cを形成することとなる所定パターンの内部電極層ペースト膜が形成されたグリーンシートと、内部電極層8a〜8cを持たないグリーンシートとを用意する。グリーンシートは、上述したNTCのサーミスタ層を構成する材料によって形成される。なお、この種の材料には、Si、K、Na、Niなどの不可避的不純物が0.1重量%程度以下、含まれていてもよい。
First, a green sheet on which an internal electrode layer paste film having a predetermined pattern for forming the
そして、このような材料を用い、公知の技術によってグリーンシートを製造する。具体的には、たとえば、まずサーミスタ層を構成する材料の原料(たとえば市販の四三酸化マンガン、炭酸カルシウム、酸化チタンなど)を湿式混合等の手段によって均一に混合した後、乾燥させる。次に、適切に選定された焼成条件で仮焼成(好ましくは1000〜1200℃)し、仮焼粉を湿式粉砕する。そして、粉砕された仮焼粉末にバインダや有機溶剤などを加えてスラリー化する。次に、スラリーをドクターブレード法またはスクリーン印刷法等の手段によってシート化し、その後に乾燥させてグリーンシートを得る。 And a green sheet is manufactured by a well-known technique using such a material. Specifically, for example, first, a raw material of the material constituting the thermistor layer (for example, commercially available manganese trioxide, calcium carbonate, titanium oxide, etc.) is uniformly mixed by means such as wet mixing and then dried. Next, it is calcined (preferably 1000 to 1200 ° C.) under appropriately selected calcining conditions, and the calcined powder is wet pulverized. Then, a binder or an organic solvent is added to the pulverized calcined powder to form a slurry. Next, the slurry is formed into a sheet by means such as a doctor blade method or a screen printing method, and then dried to obtain a green sheet.
内部電極層ペーストは、上述した各種金属を含む。この内部電極層ペーストを印刷法等の手段によって、グリーンシートの上に塗布することで、所定パターンの内部電極層ペースト膜が形成されたグリーンシートが得られる。 The internal electrode layer paste contains the various metals described above. By applying the internal electrode layer paste onto the green sheet by means such as a printing method, a green sheet on which an internal electrode layer paste film having a predetermined pattern is formed is obtained.
次に、これらのグリーンシートを重ね合せ、圧力を加えて圧着して積層体を形成し、その積層体に対して、乾燥工程等の必要な工程を経た後に、積層体における各素子に対応する部分に、それぞれ一対の接続孔10a,10bを形成する。接続孔10a,10bは、たとえばレーザ、ドリル、パンチなどを用いて形成される。その後に、積層体を切断し、グリーンチップ状態の素子本体4を取出す。切断は、ダイシングソー等を用いて行なうことができる。
Next, these green sheets are overlapped, pressure is applied to form a laminated body, and the laminated body is subjected to necessary steps such as a drying step, and then corresponds to each element in the laminated body. A pair of
なお、サーミスタ層および内部電極層の双方を印刷法により形成する場合には、その印刷時に、接続孔10a,10bに対応するパターン印刷法により形成しても良い。いずれにしても、グリーンチップ状態の素子本体4に形成してある接続孔10a,10bには、焼成後に緩衝電極膜14となる電極ペーストをディスペンサなどにより注入する。電極ペーストとしては、たとえばPt、Pt/Pd、Pt/Rh、Pt/Ir等のPtを主成分とする電極ペーストが用いられる。
When both the thermistor layer and the internal electrode layer are formed by a printing method, they may be formed by a pattern printing method corresponding to the connection holes 10a and 10b at the time of printing. In any case, an electrode paste that becomes the
その後に、リード端子12a,12bの先端部を各接続孔10a,10bに挿入する。その後、リード端子12a,12bが取り付けられたグリーンチップ状態の素子本体4を乾燥して脱バインダー処理し、その後に適切に選定された焼成条件、好ましくは1250〜1450℃で焼成し、目的のサーミスタ素子2が得られる。
Thereafter, the tip ends of the
本実施形態に係るサーミスタ素子2によれば、素子本体4の内部において、サーミスタ層6を挟むように内部電極層8a〜8cが積層してあることから、センサ特性に影響するセンサ部が素子本体4の内部にある。そのため高熱により素子本体4の表面が影響を受けても、素子本体4の内部に存在するセンサ部までは影響せず、センサ特性が良好である。すなわち、本実施形態のサーミスタ素子2は、温度や雰囲気等の環境の影響を受けにくい構造である。
According to the
また、本実施形態に係るサーミスタ素子2では、内部電極層8aおよび8bに対して略垂直に交差する方向に配置してある接続孔10a,10bにリード端子12a,12bの一端が挿入される。このため、内部電極層8a,8bとリード端子12a,12bとの交差接続面積は小さく、内部電極層8a,8bからリード端子12a,12bを通して外部に伝達される熱が小さい。そのため、温度測定の精度が向上する。
Further, in the
さらに、本実施形態に係るサーミスタ素子2では、素子本体4における接続孔10a,10bの出口において、リード端子12a,12bが直接にはセラミック製の素子本体4に接触せず、緩衝電極膜14を介して接合してある。そのため、リード端子12a,12bに外力が作用した場合であっても、その外力は、緩衝電極膜14で緩和され、リード端子12a,12bの動きにより素子本体4にクラックが入ることを有効に防止することができる。
Furthermore, in the
さらにまた、本実施形態のサーミスタ素子2では、素子本体4の外面にリード端子12a,12bを接続せず、接続孔10a,10bにリード端子12a,12bが差し込まれるために、サーミスタ素子2を収容するためのケース16とリード端子12a,12bとの絶縁が容易であると共に、ケース16を細くすることができる。なお、ケース16は、たとえばステンレスなどの耐熱性金属で構成される。
Furthermore, in the
また、本実施形態では、緩衝電極膜14の厚みは、0より大きく200μm以下、さらに好ましくは10〜100μmであることから、応力緩和効果による素子本体4のクラック防止機能が向上する。しかも、緩衝電極膜14は、たとえばペースト膜焼き付け法により形成され、内部に空孔などが生じ、リード端子12a,12bに比べて柔らかい。
Moreover, in this embodiment, since the thickness of the
ペースト膜は金属と有機物からなり、ペースト膜を焼き付けることにより有機物が飛散して内部に小さい空孔ができるため、得られる緩衝電極膜14はクッション性を持つ。また、リード端子12a,12bは製造過程上欠陥の少ない金属で構成されるが、ペースト膜が焼結した緩衝電極膜14は金属自体(結晶や粒界)に微視的な欠陥が多く存在しているため硬度や剛性が小さく柔らかいと考えられる。したがってペースト膜焼き付け法により形成される緩衝電極膜14は、内部に空孔などの欠陥が生じやすく、応力緩和効果による素子本体4のクラック防止機能が向上する。
The paste film is made of a metal and an organic material, and when the paste film is baked, the organic material is scattered to form a small hole in the inside, so that the obtained
本実施形態では、第1金属をプラチナ(Pt)とし、第2金属をパラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)の内の少なくとも一つとした場合に、内部電極層8a,8bと緩衝電極膜4とのいずれか一方は、第1金属および第2金属を含み、いずれか他方は、第1金属および第2金属を含むが第2金属の含有量が相対的に低いか、第1金属を含み第2金属を含まない。
In this embodiment, when the first metal is platinum (Pt) and the second metal is at least one of palladium (Pd), rhodium (Rh), and iridium (Ir), the
素子本体4に形成してある接続孔10a,10bの内壁に露出する内部電極層8a,8bの縁部は、接続孔の内壁から凹みがちであり、緩衝電極膜14との接続が不十分になりやすい。しかしながら、パラジウム、ロジウム、イリジウムなどの第2金属は、内部電極層8a,8bと緩衝電極膜14との接続部において、拡散しやすく、濃度が高い方から低い側に拡散する。そのため、本実施形態では、内部電極層8a,8bと緩衝電極膜14との接続が良好になる。
The edges of the
さらに本実施形態では、接続孔10a,10bが素子本体4を貫通しない孔(非貫通孔)であり、非貫通孔である接続孔10a,10bに対してリード端子12a,12bの端部を装着することで、リード端子12a,12bの端部は、素子本体4の内部に埋め込まれ、素子本体4の外部に露出しない。このため、素子本体4をケース16内部に装着しても、リード端子12a,12bとケース16との絶縁確保が容易である。また、貫通孔に装着されたリード端子に比較して、リード端子12a,12bを通しての放熱も小さく抑制され、温度測定の精度が向上する。
Furthermore, in this embodiment, the connection holes 10a and 10b are holes that do not penetrate the element body 4 (non-through holes), and the end portions of the
さらに本実施形態では、素子本体4の内部には、リード端子12a,12bにそれぞれ接続される内部電極層8a,8bの間に、リード端子12a,12bに接続されないフロート電極となる内部電極層8cがサーミスタ層6を介して積層してある。フロート電極となる内部電極層8cを形成することで、たとえば内部電極層8a,8bと内部電極層8cとのパターンにZ軸方向のズレが生じても、内部電極層8a,8bと内部電極層8cとのトータルでの重なり面積は変化せず略一定にすることができる。そのため、サーミスタ素子2のサーミスタ特性のバラツキを低減することができる。
第2実施形態
Further, in the present embodiment, inside the element
Second embodiment
本実施形態に係るサーミスタ素子2Aは、図4に示すように、接続孔10A,10Bが素子本体4をX軸方向に貫通する孔であり、その接続孔10A,10Bに対してリード端子12a,12bの先端が素子本体4からそれぞれ露出するように挿入される以外は、第1実施形態に係るサーミスタ素子2と同様であり、重複する説明は省略する。本実施形態に係るサーミスタ素子2Aにおいても、第1実施形態に係るサーミスタ素子2と同様な作用効果を奏する。しかも本実施形態では、貫通タイプの接続孔10A,10Bが形成されることから、サーミスタ素子の製造が容易であるという利点がある。
第3実施形態
In the
Third embodiment
本実施形態に係るサーミスタ素子2Bは、図5に示すように、サーミスタ層6を挟んで積層される内部電極層8A,8Bを、緩衝電極膜14を介してそれぞれ交互にリード端子12a,12bに接続してある以外は、第1実施形態に係るサーミスタ素子2と同様であり、重複する説明は省略する。
In the
この第3実施形態に係るサーミスタ素子2Bでは、フロート電極となる内部電極層を形成しない以外は、第1実施形態に係るサーミスタ素子2と同様な作用効果を奏する。
The
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.
2,2A,2B… サーミスタ素子
4… 素子本体
6… サーミスタ層
8a,8b,8c,8A,8B… 内部電極層
10a,10b,10A,10B… 接続孔
12a,12b… リード端子
14… 緩衝電極膜
16… ケース
2, 2A, 2B ...
Claims (6)
前記素子本体には、前記内部電極層の少なくとも一つにそれぞれ到達して当該内部電極層の平面に対して交差する方向に延びる接続孔が一対形成してあり、
各接続孔の内壁には、緩衝電極膜が形成してあり、
各接続孔には、それぞれリード端子の一端が挿入してあり、
各接続孔に挿入してあるリード端子は、前記緩衝電極膜を介して、それぞれ異なる前記内部電極層に接続してあり、
第1金属がプラチナであり、第2金属がパラジウム、ロジウム、イリジウムの内の少なくとも一つであり、
前記内部電極層と前記緩衝電極膜とのいずれか一方は、第1金属および第2金属を含み、いずれか他方は、第1金属および第2金属を含むが第2金属の含有量が相対的に低いか、第1金属を含み第2金属を含まないことを特徴とするサーミスタ素子。 A thermistor element having an element body in which two or more internal electrode layers are embedded so as to sandwich the thermistor layer,
The element body is formed with a pair of connection holes that reach at least one of the internal electrode layers and extend in a direction intersecting the plane of the internal electrode layer,
A buffer electrode film is formed on the inner wall of each connection hole,
One end of each lead terminal is inserted in each connection hole,
Lead terminals are inserted into respective connection holes, said via a buffer electrode film, Ri connected to different said internal electrode layer Thea,
The first metal is platinum, the second metal is at least one of palladium, rhodium, and iridium;
One of the internal electrode layer and the buffer electrode film includes a first metal and a second metal, and the other includes a first metal and a second metal, but the content of the second metal is relative. A thermistor element comprising a first metal and no second metal .
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