包括热敏元件的温度传感器制造技术

一种温度传感器1包括：热敏元件2，该热敏元件由具有3×10-6/℃到5×10-6/℃的线性膨胀系数并且其电气特性取决于温度而改变的低热膨胀陶瓷构成；设置在热敏元件2的表面上的一对电极膜20；以及具有15×10-6/℃或更小的线性膨胀系数并且接合到电极膜20的一对引线。当热敏元件2、电极膜20和引线21的线性膨胀系数分别为Ta（/℃）、Tb（/℃）和Td（/℃）时，温度传感器1满足关系Ta≤Tb≤Td。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种包括热敏元件的温度传感器，所述热敏元件由具有低线性膨胀系数并且其电气特性取决于温度而改变的低热膨胀陶瓷构成。
技术介绍
已知使用热敏元件(热敏电阻元件)的温度传感器，作为测量汽车等的排出气体的温度的温度传感器，所述热敏元件的电阻值取决于温度而改变。温度传感器包括热敏元件、电极线、护套销(sheath pin)和保护层。热敏元件由诸如Y2O3 *Ycr/Mn03之类的氧化物构成。在热敏元件的表面上提供由Pt等构成的电极膜。由Pt等构成的电极线连接到电极膜。护套销在其中包括信号线，该信号线电连接到电极线。保护层具有由覆盖热敏电阻元件的玻璃模具构成的两层结构(參考JP-A-2009-115789)。如上所述，以此方式配置的温度传感器具有由氧化物构成的热敏元件。因此，在还原条件下使用的温度传感器中，例如，用于测量汽车的排出气体温度，出于避免热敏元件的还原降解和减小内应カ的角度，如上所述地形成两层结构的保护层。然而，当形成具有两层结构的保护层时，温度传感器的结构变得复杂且制造成本增加。另外，在具有上述常规结构的温度传感器中，在热敏元件上形成由钼Pt构成的电极膜。因此，护套销内的信号线与电极膜被由Pt构成的互连电极线相连接。然而，因为使用了钼Pt，制造成本増加。另外，对于在排出气体等的温度測量中的使用，可以将温度传感器设置在内燃机附近。在此情况下，来自内燃机的较大振动易于传送到温度传感器。结果，温度传感器的热敏元件会振动，在热敏元件与电极线之间的接合部会变得断开连接。具体地，断开连接易于出现在由钼Pt构成的电极线中。鉴于上述的情况，近年来使用宽量程热敏电阻材料的热敏元件已经受到关注(參考JP-A-H08-273904)。由第一相和第二相来配置热敏元件。第一相由绝缘基质颗粒构成，绝缘基质颗粒由非氧化物构成。第二相由以三维网格形状不连续地散布在第一相中的半导电或导电颗粒构成。诸如这样的宽量程热敏电阻材料由非氧化物构成。因此，即使在还原性气氛中也不易还原热敏电阻材料。不需要诸如上述的两层结构的保护层。可以实现温度传感器的成本降低。引用列表专利文献JP-A-2009-115789JP-A-H08-27390
技术实现思路
技术问题然而，即使在使用宽量程热敏电阻材料时，仍不能解决由钼Pt构成的电极线中的断开连接的问题。另外，当使用诸如钼Pt之类的贵重金属时增加了制造成本。因此，期望开发不使用由Pt构成的电极线的温度传感器。由宽量程热敏电阻材料构成的热敏元件通常具有低线性膨胀系数。用于诸如这样的具有低线性膨胀系数的热敏元件与电极膜的，以及电极膜与引线的接合结构仍是未知的。不适当的组合会导致由于振动造成的断开连接，以及由于宽量程环境中热应カ造成的热敏元件受损。鉴于上述问题而实现本专利技术。本专利技术的目的在于提供ー种温度传感器，其包括具有低热膨胀的热敏元件，其中可以避免断开连接，宽量程环境中的可靠性优异，且能够以低成本进行制造。技术方案 根据本专利技术的温度传感器的基本方面，温度传感器包括热敏元件、一对电极膜和ー对引线。热敏元件由具有3X10_6/°C到5X10_6/°C的线性膨胀系数并且其电气特性取决于温度而改变的低热膨胀陶瓷构成。所述ー对电极膜设置在热敏元件的表面上。所述ー对引线具有15X10_6/°C或更小的线性膨胀系数并且接合到电极膜。当热敏元件、电极膜和引线的线性膨胀系数分别为Ta、Tb和Td吋，线性膨胀系数被设定为满足关系Ta彡Tb彡Td。专利技术的有益效果因此，本专利技术的温度传感器包括由低热膨胀陶瓷构成的热敏元件。当热敏元件、电极膜和引线的线性膨胀系数分别为Ta、Tb和Td吋，满足关系Ta < Tb < Td。换句话说，选择性地使用热敏元件、电极膜和引线，以满足关系Ta < Tb < Td。因此，可以在逐步改变的同时，使热敏元件、电极膜和弓I线的线性膨胀系数彼此更为接近。换句话说，经由电极膜，在由低热膨胀陶瓷构成的热敏元件与引线之间形成线性膨胀系数的渐变梯度。因此，即使在宽量程环境中也可以减小热应力。断开连接等不容易发生。温度传感器可以表现出优异的可靠性。另外，在本专利技术的温度传感器中，将具有15X10_6/°C或更小的线性膨胀系数的引线用作接合到电极膜的引线。因此，在温度传感器中，可以进ー步减小热敏元件、电极膜和引线之间在线性膨胀系数上的差异。结果，断开连接等更不太可能发生。另外，在温度传感器中，可以选择性地使用热敏元件、电极膜与引线，以满足关系Ta<Tb<Td。可以使用除了诸如Pt之类的贵重金属以外的金属电极作为电极膜和引线。因此，可以实现避免使用贵重金属。能够以低成本制造温度传感器。以此方式，在本专利技术中，在包括具有低热膨胀的热敏元件的温度传感器中，可以避免断开连接。另外，可以提供在宽量程环境中具有优异可靠性，且能够以低成本制造的温度传感器。上述基本方面可以修改为各种有利方面。如上所述，本专利技术的温度传感器包括热敏元件、电极膜和引线。当热敏元件、电极膜和引线的线性膨胀系数分别为Ta (/°C)、Tb (/°C)和Td (/°C)吋，满足关系Ta < Tb彡Td。另ー方面，当不满足关系Ta < Tb < Td时，在诸如-50°C到1050°C的宽量程环境中的热应カ的充分减小会变得困难。当以由金属构成的接合材料接合电极膜与引线，且接合材料的线性膨胀系数是T。(/°C)时，优选满足关系Ta彡Tb彡Tc彡Td。在此情况下，由于接合材料包括在电极膜与引线之间，线性膨胀系数可以形成更为渐变的梯度。因此，在温度传感器中，在宽量程环境中进ー步减小了热应力。能够进一歩提高温度传感器的可靠性。温度传感器包括护套销，在其中包括引线。可以形成从护套销的尖端侧暴露的引线连接到电极膜的结构。在此情况下，本专利技术的避免断开连接的操作效果变得更加显著。换句话说，在以从护套销延伸出的引线直接连接到电极膜的方式配置的温度传感器中，当使用由Pt构成的电极线时，容易发生断开连接。由于使用本专利技术的结构，可以避免使用由Pt构成的电极线。即使在使用从护套销延伸出的引线直接连接到电极膜的结构时，也能够充分防止断开连接。另外，温度传感器包括护套销，在其中包括信号线。也可以形成从护套销的尖端侧暴露的信号线连接到与电极膜相连的引线的结构。热敏元件由具有3X10_6/°C到5X10_6/°C的线性膨胀系数的低热膨胀陶瓷构成。具有4X 10_6/°C到5X 10_6/°C的线性膨胀系数的低热膨胀陶瓷是优选的。具体地，可以由具有例如由绝缘基质颗粒构成的基质相的低热膨胀陶瓷来配置热敏元件，该绝缘基质颗粒由非氧化物构成。热敏兀件优选具有由基质颗粒构成的基质相，该基质颗粒由氣化娃构成。在此情况下，可以实现具有令人满意的灵敏度的温度传感器。更优选地，使用低热膨胀陶瓷，其以由基质颗粒构成的基质相(第一相)，以及以三维网格形状不连续地散布在第一相中的半导电或导电的第二相颗粒来配置，其中基质颗粒由氮化硅构成。在此情况下，可以实现具有令人满意的灵敏度的温度传感器。另外，能够实现具有优异耐热性且能够避免还原降解的温度传感器。作为以第一相和第二相颗粒配置的低热膨胀陶瓷，具体地，可以使用例如在JP-A-2000-348907、JP-A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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤元树，堀恒円，葛冈馨，小川千明，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：
国别省市：