專利名稱：熱敏電阻元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在例如汽車相關(guān)等的溫度計(jì)量中使用的熱敏電阻元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為計(jì)量汽車引擎周圍的催化劑溫度或排氣系統(tǒng)溫度等的溫度傳感器，通常采用熱敏電阻溫度傳感器。在該熱敏電阻溫度傳感器中使用的熱敏電阻元件，例如作為上述汽車相關(guān)技術(shù)、信息裝置、通信裝置、醫(yī)療用裝置、及住宅設(shè)備裝置等的溫度傳感器而被利用， 且使用具有大的負(fù)溫度系數(shù)的氧化物半導(dǎo)體的燒結(jié)體元件。近年來，可通過1個(gè)元件測(cè)定室溫至高溫的熱敏電阻元件的要求增加。尤其是為了測(cè)定汽車引擎周圍的催化劑溫度等，要求可以測(cè)定到1000°c附近的高溫的熱敏電阻元件。作為這種用途中所要求的特性，要求常數(shù)B小到3000K左右以下。但是，由于具有若常數(shù)B變小則電阻值也變小的傾向，所以通常作為小型傳感器使用時(shí)，電阻值較低且難以直接使用。因此，以往通常使用如下方法為了提高電阻值，在熱敏電阻材料加入絕緣體而設(shè)為混合燒結(jié)體(例如參照專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)1)。該方法中可以使電阻值上升到100
倍左右。專利文獻(xiàn)1 日本專利第3362651號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1 倉(cāng)野，“NOx觸媒制御用觸媒溫七 > 寸O開発(NOx催化劑控制用催化劑溫度傳感器的開發(fā))” DENSO TECHNICAL REVIEW, Vol. 5，No. 2,2000上述以往的技術(shù)中留有以下課題。S卩，使用加入上述絕緣體的混合燒結(jié)體的方法中，為了隨著小型化而得到所希望的特性，需要加入相當(dāng)量的絕緣體。但是，若為了大幅度提高至超過100倍的電阻值而進(jìn)一步加入絕緣體，則因微小的絕緣體組成的差異而較大地改變電阻，所以有組成控制困難且特性不均衡的不良情況。并且作為從形狀上提高熱敏電阻元件的電阻值的方法，可以考慮從構(gòu)造上弄薄元件，或加大引線之間的間隔等方法，但若過于變薄元件主體，則產(chǎn)生元件主體變得容易破裂的問題，加寬引線之間也有尺寸上的限度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述課題而完成的，其目的在于，提供一種可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高電阻化且可以進(jìn)行更寬范圍的電阻值控制的熱敏電阻元件及其制造方法。本發(fā)明為了解決所述課題采用了以下結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明的熱敏電阻元件的特征在于，具備熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體，形成有至少1對(duì)插入孔；及至少1對(duì)引線，插入到所述插入孔且與所述熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體接合，其中，所述熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體上形成有空心狀孔部。該熱敏電阻元件中，由于在熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體上形成有空心狀孔部，所以熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體具有根據(jù)空心狀孔部的空心構(gòu)造，從而與使熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體整體薄型化的情況相比，更能抑制強(qiáng)度下降而可以維持所需的強(qiáng)度的同時(shí)，可通過空心狀孔部限制熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體內(nèi)的導(dǎo)電路徑而謀求高電阻化。并且，本發(fā)明的熱敏電阻元件的特征在于，所述空心狀孔部形成于成對(duì)的所述插入孔之間。S卩，在該熱敏電阻元件中，由于空心狀孔部形成于成對(duì)的插入孔之間，所以在插入到插入孔內(nèi)的引線之間配置空心狀孔部，而尤其有助于電氣特性的引線之間的導(dǎo)電路徑通過空心狀孔部迂回而變得長(zhǎng)而狹窄，從而可以謀求更高的電阻化。另外，本發(fā)明的熱敏電阻元件的特征在于，所述空心狀孔部形成為長(zhǎng)孔狀，所述長(zhǎng)孔狀在相對(duì)于連結(jié)成對(duì)的所述插入孔彼此的方向交差的方向上具有長(zhǎng)的截面形狀。S卩，該熱敏電阻元件中，由于空心狀孔部形成為長(zhǎng)孔狀，所述長(zhǎng)孔狀在相對(duì)于連結(jié)成對(duì)的插入孔彼此的方向交差的方向上具有長(zhǎng)截面形狀，所以通過配置長(zhǎng)孔狀的空心狀孔部，以使遮蓋插入到插入孔的引線之間的導(dǎo)電路徑，從而導(dǎo)電路徑大大迂回空心狀孔部，并可以進(jìn)一步謀求高電阻化。本發(fā)明的熱敏電阻元件的制造方法為上述本發(fā)明的熱敏電阻元件的制造方法，其特征在于，具有如下工序通過混合混煉由金屬氧化物構(gòu)成的熱敏電阻原料粉末、有機(jī)粘合劑粉及溶劑而作為粘土 ；通過成型體用模具對(duì)所述粘土進(jìn)行擠出成型而形成具有成為所述插入孔及所述空心狀孔部的多個(gè)貫穿孔的棒狀生坯成型體；使所述棒狀生坯成型體干燥而作為棒狀干燥成型體；將所述棒狀干燥成型體切斷成預(yù)定長(zhǎng)度而作為具有所述插入孔及所述空心狀孔部的切斷成型體；及通過在所述切斷成型體的所述插入孔中插入所述引線并以該狀態(tài)進(jìn)行燒成，從而將所述切斷成型體作為所述熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體。S卩，該熱敏電阻元件的制造方法中，通過成型體用模具擠出成型粘土而形成具有成為插入孔及空心狀孔部的多個(gè)貫穿孔的棒狀生坯成型體，將干燥的棒狀干燥成型體切斷成預(yù)定長(zhǎng)度而作為具有插入孔及空心狀孔部的切斷成型體，所以可通過擠出成型同時(shí)形成插入孔和空心狀孔部的同時(shí)，變更為貫穿孔形狀不同的成型體用模具，從而可容易地形成各種孔形狀的空心狀孔部。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明取得以下效果。S卩，根據(jù)本發(fā)明所涉及的熱敏電阻元件，由于在熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體上形成有空心狀孔部，所以可以維持所需的強(qiáng)度的同時(shí)，可以謀求高電阻化。并且，根據(jù)本發(fā)明所涉及的熱敏電阻元件的制造方法，通過擠出成型可以容易形成各種孔形狀的空心狀孔部，且可以容易地對(duì)應(yīng)各種類型的制造。因此，本發(fā)明的熱敏電阻元件在實(shí)際使用上可以維持充分的強(qiáng)度且可以實(shí)現(xiàn)更高的電阻，尤其適合用作檢測(cè)汽車引擎周圍的催化劑溫度或排氣系統(tǒng)溫度的高溫測(cè)定用傳感器。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的熱敏電阻元件的第1實(shí)施方式的仰視圖及A-A線向視截面圖。
圖2是在第1實(shí)施方式中表示熱敏電阻溫度傳感器的截面圖。圖3是在第1實(shí)施方式中表示使用成型體用模具的擠出成型機(jī)的簡(jiǎn)單截面圖。圖4是在第1實(shí)施方式中表示棒狀生坯成型體的側(cè)視圖及正視圖。圖5是在第1實(shí)施方式中表示插入引線的切斷成型體的側(cè)視圖及正視圖。圖6是表示本發(fā)明所涉及的熱敏電阻元件的第2實(shí)施方式的仰視圖。圖7是表示本發(fā)明所涉及的熱敏電阻元件的第3實(shí)施方式的仰視圖。符號(hào)說明1、21、31_熱敏電阻元件，2-熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體，2a_插入孔，2b、22b、 32b-空心狀孔部，3-引線，12-擠出成型機(jī)，13-成型體用模具，14-貫穿孔，15-棒狀生坯成型體，16-切斷成型體。
具體實(shí)施例方式以下，參照?qǐng)D1至圖5對(duì)本發(fā)明所涉及的熱敏電阻元件的第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。 另外，在用于以下說明的各附圖中，為了將各部件設(shè)為可以識(shí)別或容易識(shí)別的尺寸而適當(dāng)
變更縮尺。如圖1及圖2所示，本實(shí)施方式的熱敏電阻元件1具備有形成有1對(duì)插入孔加的熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2、及插入到插入孔加且與熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2 接合的1對(duì)引線3。上述熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2中形成有1對(duì)例如形成為圓筒狀且作為沿軸線的貫穿孔的插入孔加。并且，在該熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2的中央形成有作為截面圓形狀的貫穿孔的空心狀孔部2b。S卩，該空心狀孔部2b形成于成對(duì)的插入孔加之間。上述熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2優(yōu)選例如由包含用以下通式表示的復(fù)合氧化物的燒結(jié)體構(gòu)成。1-w (La1^zYz) ^yAy (Cr1^xMnx) 03+wY203 (其中，A = Ca、Sr，0.0 彡 χ 彡 1.0， 0. 0 ^ y ^ 1. 0,0. 0 ^ ζ ^ 1. 0,0 ^ w ^ 0. 9)另外，表示熱敏電阻元件1的電氣特性的參數(shù)常數(shù)B通過改變 (YhLaz) ^yAy (Cr1^xMnx) O3的x、y、z量來調(diào)整。其中，例如若常數(shù)B變小，則電阻值也變小，所以改變形狀而無法進(jìn)行電阻調(diào)節(jié)時(shí)，需要混合燒結(jié)絕緣體材料，提高電阻值。在本實(shí)施方式中，將絕緣體材料設(shè)為IO3，但也可以將此變更為其他的絕緣體材料，例如，Zr02、Mg0、Al203、 CeO2O插通于上述插入孔加的引線3為電極線，優(yōu)選為具有1400°C以上的高熔點(diǎn)的金屬線，采用Pt線或在Pt中含有1 的線、在Pt中含有Ir的線等。接著，參照?qǐng)D3至圖5對(duì)本實(shí)施方式的熱敏電阻元件1的制造方法進(jìn)行說明。熱敏電阻元件1的制造方法具有如下工序通過混合混煉由金屬氧化物構(gòu)成的熱敏電阻原料粉末、有機(jī)粘合劑粉及溶劑而作為粘土 ；如圖3及圖4所示，通過成型體用模具 13擠出成型粘土而形成具有成為插入孔加及空心狀孔部2b的多個(gè)貫穿孔14的棒狀生坯成型體15 ；使棒狀生坯成型體15干燥而作為棒狀干燥成型體；如圖5所示，將棒狀干燥成型體切斷成預(yù)定長(zhǎng)度而作為具有插入孔加及空心狀孔部2b的切斷成型體16 ；及通過在切斷成型體16的插入孔加上插入引線3并以該狀態(tài)進(jìn)行燒成，從而將切斷成型體16作為熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2。若進(jìn)行更詳細(xì)的說明，例如，首先稱量作為熱敏電阻原料粉末的L 03、Ca、Cr2O3, MnO2粉末后放入球磨機(jī)中，適量加入ττ球和純水進(jìn)行約M小時(shí)混合。接著，取出這些粉末使之干燥后，以1100°C、5hr燒成而得到(La0.8Ca0.2) (Cra5Mna5)O3的煅燒粉。之后，利用Zr 球和純水粉碎該煅燒粉之后，使其干燥。進(jìn)一步，在該煅燒粉中加入Cr203、MnO2, Y2O3同樣用球磨機(jī)混合，以1400°C煅燒而得到(La、Ca、Y) (Cra5Mna5)O3的煅燒粉。接著，在該混合煅燒粉中加入^O3粉末，再用球磨機(jī)進(jìn)行混合，使其充分干燥。之后，用攪拌器與粘合劑、水一起混合，充分調(diào)和后制得濕粉。另外，使其多次通過螺桿式混煉機(jī)后作為粘土。之后，在擠出成型機(jī)12的前端安裝成型體用模具13。上述擠出成型機(jī)12將真空抽出的同時(shí)混合混煉的構(gòu)造作為可直接擠出成型的構(gòu)造。并且，上述成型體用模具13為3孔式成型體用模具，具備有在圓柱空洞狀的模內(nèi)13a 擠出粘土的多個(gè)擠出孔13b、及為了形成3個(gè)貫穿孔14而在模內(nèi)13a沿軸線延伸的3個(gè)豬鼻用圓棒部13c。之后，在真空脫氣的同時(shí)擠出并進(jìn)行成型，制作作為圓筒狀的擠出成型體的棒狀生坯成型體15。該棒狀生坯成型體15形成有3個(gè)上述貫穿孔14，例如直徑成為約2mm，除了在中央部開設(shè)有成為空心狀孔部2b的約0. 8mm的孔之外，還在中央的孔的兩側(cè)開設(shè)有成為插入引線3的插入孔加的約0. 3mm的孔。之后，使擠出成型體充分干燥而作為棒狀干燥成型體之后，如圖5所示，在長(zhǎng)度方向切斷成Imm而作為切斷成型體16。之后，將引線3插入到插入孔加，進(jìn)行脫粘合劑處理， 以約1600°C燒成，使陶瓷部燒結(jié)而作為熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2的同時(shí)，確保引線3 和熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2的接觸而互相接合、固定。這時(shí)在熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2的表面析出燒成時(shí)作為絕緣膜的IO3層。這樣制作熱敏電阻元件1。如圖2所示，在將該熱敏電阻元件1作為熱敏電阻溫度傳感器10時(shí)，首先，嵌入絕緣陶瓷制的套管7，以使包入熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2的周圍。另外，在氧化鋁制的 2孔式絕緣管8的各孔8a分別插通2根引線3，用2孔式絕緣管8保護(hù)引線3到根部。之后，將該狀態(tài)的熱敏電阻元件1放入前端部閉塞的圓筒狀不銹鋼制的盒子9，確保密閉性， 由此得到熱敏電阻溫度傳感器10。這樣在本實(shí)施方式的熱敏電阻元件1中，由于在熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2 形成有空心狀孔部2b，所以熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2具有根據(jù)空心狀孔部2b的空心構(gòu)造，從而與使熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2整體薄型化時(shí)相比，更能抑制強(qiáng)度下降而可以維持所需的強(qiáng)度的同時(shí)，通過空心狀孔部2b限制熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體2內(nèi)的導(dǎo)電路徑，從而可以謀求高電阻化。并且，由于空心狀孔部2b形成于成對(duì)的插入孔加之間，所以在插入于插入孔加的引線3之間配置有空心狀孔部2b，尤其有助于電氣特性的引線3之間的導(dǎo)電路徑通過空心狀孔部2b迂回而變得長(zhǎng)而狹窄，從而可以謀求更高的電阻化。另外，在該熱敏電阻元件1的制造方法中，通過成型體用模具13擠出成型粘土而形成具有成為插入孔加及空心狀孔部2b的多個(gè)貫穿孔14的棒狀生坯成型體15，將使其干燥的棒狀干燥成型體切斷成預(yù)定長(zhǎng)度而作為具有插入孔加及空心狀孔部2b的切斷成型體 16，因此可通過擠出成型同時(shí)形成插入孔加和空心狀孔部2b的同時(shí)，變更為貫穿孔形狀不同的成型體用模具13，從而可容易形成各種孔形狀的空心狀孔部2b。接著，以下參照?qǐng)D6及圖7對(duì)本發(fā)明所涉及的熱敏電阻元件的第2及第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在以下的各實(shí)施方式的說明中，對(duì)在上述實(shí)施方式中說明的同一構(gòu)成要件附加同一符號(hào)而省略其說明。第2實(shí)施方式和第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，在第1實(shí)施方式中，空心狀孔部2b 形成為截面圓形狀，相對(duì)于此，在第2實(shí)施方式的熱敏電阻元件21中，空心狀孔部22b形成為截面橢圓狀。S卩，在第2實(shí)施方式中，空心狀孔部22b形成為截面橢圓的長(zhǎng)孔狀，所述長(zhǎng)孔狀在相對(duì)于連結(jié)成對(duì)的插入孔加彼此的方向交差的方向上具有長(zhǎng)截面形狀。并且，第3實(shí)施方式與第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，在第1實(shí)施方式中，空心狀孔部2b形成為截面圓形狀，相對(duì)于此，在第3實(shí)施方式的熱敏電阻元件31中，空心狀孔部32b 形成為截面長(zhǎng)方形狀。S卩，在第3實(shí)施方式中，空心狀孔部32b形成為截面長(zhǎng)方形的長(zhǎng)孔狀，所述長(zhǎng)孔狀在相對(duì)于連結(jié)成對(duì)的插入孔加彼此的方向交差的方向上具有長(zhǎng)截面形狀。這樣在第2及第3實(shí)施方式的熱敏電阻元件21、31中，由于空心狀孔部22b、32b 形成為長(zhǎng)孔狀，所述長(zhǎng)孔狀在相對(duì)于連結(jié)成對(duì)的插入孔加彼此的方向的交差方向上具有長(zhǎng)截面形狀，所以通過配置長(zhǎng)孔狀的空心狀孔部22b、32b，以使遮蓋插入于插入孔加的引線3之間的導(dǎo)電路徑，從而導(dǎo)電路徑大大迂回空心狀孔部22b、32b，并可以進(jìn)一步謀求高電阻化。[實(shí)施例1]關(guān)于改變空心狀孔部2b的內(nèi)徑而實(shí)際制造上述第1實(shí)施方式的熱敏電阻元件1 的實(shí)施例1及2，測(cè)定改變溫度時(shí)的電阻值，將其結(jié)果示于表1。在此，將空心狀孔部2b的直徑設(shè)為0. 4mm的熱敏電阻元件作為實(shí)施例1，而將空心狀孔部2b的直徑設(shè)為0. 8mm的熱敏電阻元件作為實(shí)施例2。并且，為了比較，將沒有空心狀孔部2b的熱敏電阻元件作為以往例子，同樣測(cè)定電阻值，將其結(jié)果也示于表1。另外，以3 個(gè)溫度-40 °C、25 °C、900 V對(duì)測(cè)定溫度進(jìn)行測(cè)定。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種熱敏電阻元件，其特征在于，具備熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體，形成有至少1對(duì)插入孔；及至少1對(duì)引線，插入到所述插入孔且與所述熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體接合，其中， 所述熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體上形成有空心狀孔部。
2.如權(quán)利要求1所述的熱敏電阻元件，其特征在于， 所述空心狀孔部形成于成對(duì)的所述插入孔之間。
3.如權(quán)利要求2所述的熱敏電阻元件，其特征在于，所述空心狀孔部形成為長(zhǎng)孔狀，所述長(zhǎng)孔狀在相對(duì)于連結(jié)成對(duì)的所述插入孔彼此的方向交差的方向上具有長(zhǎng)截面形狀。
4.一種權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的熱敏電阻元件的制造方法，其特征在于，具有如下工序通過混合混煉由金屬氧化物構(gòu)成的熱敏電阻原料粉末、有機(jī)粘合劑粉及溶劑而作為粘土；通過成型體用模具對(duì)所述粘土進(jìn)行擠出成型而形成具有所述插入孔及成為所述空心狀孔部的多個(gè)貫穿孔的棒狀生坯成型體；使所述棒狀生坯成型體干燥而作為棒狀干燥成型體；將所述棒狀干燥成型體切斷成預(yù)定長(zhǎng)度而作為具有所述插入孔及所述空心狀孔部的切斷成型體；及通過在所述切斷成型體的所述插入孔中插入所述引線并以該狀態(tài)進(jìn)行燒成，從而將所述切斷成型體作為所述熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱敏電阻元件及其制造方法，其可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高電阻化，且可以進(jìn)行更寬范圍的電阻值控制。該熱敏電阻元件具備熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體(2)，形成有至少1對(duì)插入孔(2a)；及至少1對(duì)引線(3)，插入到插入孔(2a)且與熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體(2)接合，熱敏電阻用金屬氧化物燒結(jié)體(2)上形成有空心狀孔部(2b)。尤其優(yōu)選空心狀孔部(2b)形成于成對(duì)的插入孔(2a)之間。
文檔編號(hào)H01C7/04GK102194557SQ20101062420
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者清水翔, 藤原和崇, 藤田利晃 申請(qǐng)人:三菱綜合材料株式會(huì)社