温度传感器元件及温度传感器元件的制造方法技术

提供一种即使在较高的温度的还原性气体环境中持续被使用、电阻值也稳定的温度传感器元件。有关本发明专利技术的温度传感器元件(1)具备：感热体(11)，由根据温度而电特性变化的热敏电阻烧结体构成；一对导线(15、15)，经由电极(13、13)与感热体(11)连接；以及保护层(3)，将感热体(11)覆盖。保护层(3)具有将感热体(11)覆盖的内侧保护层(20)和将内侧保护层(20)的外侧覆盖的外侧保护层(30)。本发明专利技术的内侧保护层(20)通过相对于热敏电阻烧结体在化学上稳定且由非金属形成的粒子的集合体构成。且由非金属形成的粒子的集合体构成。且由非金属形成的粒子的集合体构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温度传感器元件及温度传感器元件的制造方法


[0001]本专利技术涉及作为感热体而具备热敏电阻的温度传感器元件，特别涉及在较高温度的还原性气体环境中电阻值的变化率较小的温度传感器元件。

技术介绍

[0002]以往，使用作为根据温度而电阻值变化的热敏电阻(thermistor)作为感热体的温度传感器被广泛地使用。热敏电阻的特性通常由电阻值和电阻温度系数(电阻值的温度依存性)表示。
[0003]该温度传感器作为最小的单位而具备温度传感器元件，所述温度传感器元件具备作为感热体的热敏电阻、形成在热敏电阻的表面上的电极和接合在电极上的导线。通常，该温度传感器元件不是以热敏电阻露出于外部气体中的状态下使用，而覆盖着某种保护层。作为一例，通过设置由玻璃构成的保护层，从使用温度传感器的环境保护热敏电阻。例如，在还原性气体环境中测量温度的情况下，如果作为氧化物烧结体的热敏电阻被还原，则热敏电阻的电特性变化。于是，即使是相同的温度，在被还原后也输出与其以前不同的温度的测量结果。
[0004]专利文献1及专利文献2提出了消除这一由玻璃构成的保护层的问题的方案。即，由于在热敏电阻与导线之间在线膨胀系数上有差异，所以不能使作为保护层的玻璃的线膨胀系数匹配于热敏电阻的线膨胀系数和导线的线膨胀系数这两者。如果在玻璃的线膨胀系数与热敏电阻的线膨胀系数之间有差异，则对热敏电阻作用热应力，所以热敏电阻元件的电特性、典型的是电阻值变化，有可能正确的温度测量变得困难。
[0005]所以，专利文献1及专利文献2提出了一种具有将热敏电阻与导线的一部分一起封固的内侧保护层及外侧保护层的温度传感器。对于该内侧保护层，例示了在结晶化玻璃中添加热敏电阻粉末的构成。此外，作为外侧保护层，例示了在结晶化玻璃中添加氧化钇(Y2O3)的构成。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特许第4990256号公报
[0009]专利文献2：日本特许第5049879号公报

技术实现思路

[0010]专利技术要解决的课题
[0011]根据专利文献1及专利文献2的提案，提供了在例如1000℃以上这样的较高的温度的还原性气体环境下热响应性及导线密封性也优良的温度传感器。
[0012]但是，在这样的严酷的环境下，要求能够持续更长的期间以较高的精度进行温度测量。所以，本专利技术的目的是提供一种即使在较高的温度的还原性气体环境中持续被使用、电阻值也稳定的温度传感器元件。
[0013]用来解决课题的手段
[0014]本专利技术的温度传感器元件具备：感热体，由根据温度而电特性变化的热敏电阻烧结体构成；一对导线，经由电极与感热体连接；以及保护层，将感热体覆盖。
[0015]本专利技术的保护层具有将感热体覆盖的内侧保护层和将内侧保护层的外侧覆盖的外侧保护层。
[0016]本专利技术的内侧保护层通过相对于热敏电阻烧结体在化学上稳定且由非金属形成的粒子的集合体构成。
[0017]在本专利技术中，内侧保护层的集合体优选的是粒子的填充率为88％以下。
[0018]在本专利技术中，内侧保护层的集合体优选的是含有氧化物粒子、碳化物粒子、氮化物粒子及硼化物粒子的一种或两种以上。
[0019]在本专利技术中，内侧保护层的集合体优选的是含有具有与热敏电阻烧结体同等的组成的热敏电阻粒子。
[0020]本专利技术提供一种具备由根据温度而电特性变化的热敏电阻烧结体构成的感热体、经由电极与感热体连接的一对导线和将感热体覆盖的保护层的温度传感器元件的制造方法。
[0021]本专利技术的温度传感器元件的制造方法具备：第1步骤，设置将感热体覆盖的内侧保护层；以及第2步骤，设置将内侧保护层的外侧覆盖的外侧保护层。
[0022]本专利技术的第1步骤设置通过对于热敏电阻烧结体在化学上稳定且由非金属形成的粒子的集合体构成的内侧保护层。
[0023]专利技术效果
[0024]根据本专利技术的温度传感器元件，由于内侧保护层通过对于热敏电阻烧结体在化学上稳定且由非金属形成的粒子的集合体构成，所以即使在严酷的高温环境下使用也能得到稳定的电阻值。
附图说明
[0025]图1是表示有关本实施方式的温度传感器元件的概略的构成的剖视图。
[0026]图2(a)表示有关本实施方式的不包含玻璃的内侧保护层的微组织照片，图2(b)表示包含玻璃的内侧保护层的微组织照片。
[0027]图3是说明有关本实施方式的内侧保护层承受热应力的作用的图。
[0028]图4是表示有关本实施方式的温度传感器元件的概略的制造工序的流程图。
[0029]图5是表示有关本实施方式的温度传感器元件的概略的制造次序的图。
[0030]图6是表示有关本实施方式的形成内侧保护层的次序的图。
具体实施方式
[0031]参照附图对有关本专利技术的一实施方式的温度传感器元件1进行说明。
[0032]有关本实施方式的温度传感器元件1如图1所示，具备元件主体2和保护层3。元件主体2具备根据温度而电特性例如电阻值变化的感热体11、形成在感热体11的对置的侧面上的一对电极13、13、与电极13、13分别连接的一对导线15、15、以及将电极13、13与导线15、15连接的一对连接电极17、17。此外，保护层3具备将感热体11与导线15、15的一部分一起覆
盖的作为保护层的内侧保护层20和将内侧保护层20的外侧覆盖的外侧保护层30。
[0033]温度传感器元件1通过在内侧保护层20中具备特征性的构成，在含有氢的气体环境下也能够将电阻值的变化率抑制得较小。
[0034]另外，这里省略具体的记载，但有将温度传感器元件1收容到不锈钢、Ni基超合金等耐热性及耐氧化性优良的金属制的保护管的内部中而使用的情况。
[0035]以下，在对温度传感器元件1的各要素进行说明后，对温度传感器元件1的作用及效果进行说明。
[0036][感热体11][0037]在感热体11中使用热敏电阻烧结体。热敏电阻是thermally sensitive resistor的简称，是利用根据温度而电阻值变化的特性来测量温度的金属氧化物。
[0038]热敏电阻分为NTC(negative temperature coefficient)热敏电阻和PTC(positive temperature coefficient)，但本专利技术对哪种热敏电阻都能够使用。
[0039]在感热体11中可以使用具有作为NTC热敏电阻典型的尖晶石构造的以氧化锰(Mn3O4)为基本组成的氧化物烧结体。在感热体11中可以使用对该基本构成添加了M元素(Ni、Co、Fe、Cu、Al及Cr的1种或2种以上)的具有MxMn
3－x
O4的组成的氧化物烧结体。进而，可以添加V、B、Ba、Bi、Ca、La、Sb、Sr、Ti及Zr的1种或2种以上。
[0040]此外，在感热体11中可以使用具有作为NTC热敏电阻典型的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种温度传感器元件，其特征在于，具备：感热体，由根据温度而电特性变化的热敏电阻烧结体构成；一对导线，经由电极与上述感热体连接；以及保护层，将上述感热体覆盖；上述保护层具有将上述感热体覆盖的内侧保护层和将上述内侧保护层的外侧覆盖的外侧保护层；上述内侧保护层通过相对于上述热敏电阻烧结体在化学上稳定且由非金属形成的粒子的集合体构成。2.如权利要求1所述的温度传感器元件，其特征在于，上述内侧保护层的上述粒子的填充率为88％以下。3.如权利要求1或2所述的温度传感器元件，其特征在于，上述内侧保护层的上述集合体由氧化物粒子、碳化物粒子、氮化物粒子及硼化物粒子的一种或两种...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内彰孝，新关尚宏，
申请(专利权)人：株式会社芝浦电子，
类型：发明
国别省市：