特許 6352557 センサ素子、及び、センサ素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6352557

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】センサ素子、及び、センサ素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/22 20060101AFI20180625BHJP

【ＦＩ】

   G01K7/22 L

【請求項の数】17

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-556267(P2017-556267)

(86)(22)【出願日】2017年3月24日

(86)【国際出願番号】JP2017012057

【審査請求日】2017年10月26日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000145242

【氏名又は名称】株式会社芝浦電子

(74)【代理人】

【識別番号】100100077

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 充

(74)【代理人】

【識別番号】100136010

【弁理士】

【氏名又は名称】堀川 美夕紀

(74)【代理人】

【識別番号】100130030

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 夕香子

(74)【代理人】

【識別番号】100203046

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 聖子

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 竜行

(72)【発明者】

【氏名】常田 尚幹

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 涼平

【審査官】 藤田 憲二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０６８６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８９１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７６８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０４６０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 仏国特許出願公開第０２７２３２０２（ＦＲ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ ７／２２

Ｈ０１Ｒ ４／０２，４／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

素子本体と、
前記素子本体から引き出される一対のリード線と、
一対の前記リード線のそれぞれに溶接による接合構造において接合される、複数の芯線が撚られた撚線と、を備え、
前記接合構造は、
その軸線方向の所定領域に設けられる主接合領域と、
前記主接合領域に隣接する副接合領域と、を備え、
前記リード線と前記撚線の接合強度が、前記副接合領域よりも前記主接合領域の方が高い、
ことを特徴とするセンサ素子。

【請求項2】

前記副接合領域は、
前記主接合領域を挟んで前記軸線方向の一方の側又は両側に設けられる、
請求項１に記載のセンサ素子。

【請求項3】

前記副接合領域は、
前記主接合領域を挟んで前記軸線方向の双方に設けられる第一副接合領域と第二副接合領域を備える、
請求項１に記載のセンサ素子。

【請求項4】

前記第一副接合領域は、
前記撚線の先端から所定の範囲に設けられる、
請求項３に記載のセンサ素子。

【請求項5】

前記撚線は、銅からなる前記芯線の表面に錫からなるめっき層が形成され、
前記主接合領域における錫の濃度が、前記副接合領域における錫の濃度よりも高い、
請求項１又は請求項２に記載のセンサ素子。

【請求項6】

前記リード線は、銅からなる
請求項５に記載のセンサ素子。

【請求項7】

前記撚線は、
前記接合構造に、前記リード線が接合されるおもて面と、前記おもて面に対向するうら面と、を備え、
前記うら面は、
横断面における外形が円弧状をなす、
請求項１に記載のセンサ素子。

【請求項8】

素子本体と、
前記素子本体から引き出される一対のリード線と、
一対の前記リード線のそれぞれに溶接により接合される、複数の芯線が撚られた撚線と、を備えるセンサ素子の製造方法であって、
前記撚線の軸線方向の所定領域を加圧及び加熱することによりコンパクティング領域を形成するとともに、前記コンパクティング領域に隣接し、前記コンパクティング領域よりも相対的に背の高いプロジェクション領域を形成するコンパクティング工程と、
前記コンパクティング領域とプロジェクション領域とに亘り、前記リード線と前記撚線を重ねる電線設置工程と、
前記コンパクティング領域とプロジェクション領域とに亘り、前記リード線と前記撚線を加圧及び加熱することで溶接する接合工程と、
を備えることを特徴とするセンサ素子の製造方法。

【請求項9】

前記コンパクティング工程において、
前記所定領域の前記芯線同士を溶接するとともに、厚さを薄くすることで、前記コンパクティング領域と前記プロジェクション領域を形成する、
請求項８に記載のセンサ素子の製造方法。

【請求項10】

前記接合工程において、
前記コンパクティング領域が前記リード線を支持しながら、前記プロジェクション領域と前記リード線の溶接が行われる、
請求項９に記載のセンサ素子の製造方法。

【請求項11】

前記接合工程の後における、前記リード線と前記撚線の接合強度が、前記コンパクティング領域よりも前記プロジェクション領域の方が高い、
請求項８に記載のセンサ素子の製造方法。

【請求項12】

前記コンパクティング領域は、
前記プロジェクション領域を挟んで前記軸線方向の一方の側又は両側に設けられる、
請求項８に記載のセンサ素子の製造方法。

【請求項13】

前記コンパクティング領域は、
前記プロジェクション領域を挟んで前記軸線方向の双方に設けられる第一コンパクティング領域と第二コンパクティング領域を備える、
請求項８に記載のセンサ素子の製造方法。

【請求項14】

前記第一コンパクティング領域は、
前記撚線の先端から所定の範囲に設けられる、
請求項１３に記載のセンサ素子の製造方法。

【請求項15】

前記撚線は、銅からなる前記芯線の表面に錫からなるめっき層が形成され、
前記プロジェクション領域における錫の濃度が、前記コンパクティング領域における錫の濃度よりも高い、
請求項８に記載のセンサ素子の製造方法。

【請求項16】

前記リード線は、銅からなる
請求項１５に記載のセンサ素子の製造方法。

【請求項17】

前記撚線は、
前記リード線が接合されるおもて面と、前記おもて面に対向するうら面と、を備え、
前記接合工程において、前記うら面は、横断面の形状が円弧状をなす電極があてがわれる、
請求項８に記載のセンサ素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば感温素子から引き出されるリード線と撚線からなる導電線とが溶接により接合されたセンサ素子に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、第１の抵抗溶接によって、撚線を構成する複数の芯線同士を溶融接合して一体化し、その後、リード線と撚線とを、軸方向に重ね合わせて、第２の抵抗溶接により接合することを提案する。特許文献１によれば、容易に且つ確実に、リード線と撚線とを接合することができる。

【0003】

特許文献２は、より一層容易にかつ確実にリード線と撚線とを溶接により接合する手法を提案する。この提案は、撚線が、複数の芯線が溶接により軸方向に一体化された第１の溶接部を有し、リード線と撚線とが第２の溶接部により接合され、第２の溶接部は、軸方向における第１の溶接部と重なる位置にのみに形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−６８６１０号公報

【特許文献2】特開２０１５−２３２５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、撚線は、典型的には、表面に錫めっきが施されている銅又は銅合金からなる複数の芯線からなる。錫めっきは芯線の耐食性を向上するために設けられるが、錫は融点が約２３２℃と低いため、特許文献１のように第１の抵抗溶接を行い、また、特許文献２のように第１の溶接部を設けると、融点を超える加熱が加えられるので、めっきを構成する錫が昇華する。

【0006】

錫めっきは耐食性付与を目的に設けられるが、リード線と撚線との溶接にとって重要な役割を施す。つまり、錫は芯線を構成する銅に比べて電気抵抗が高いので、リード線と撚線とを抵抗溶接により接合する際には、主に錫めっき部分がジュール熱により発熱して溶接が実現される。一方で、銅は電気抵抗が低いため、そもそも抵抗溶接には向いていない。したがって、特許文献１及び特許文献２のように、２段階で溶接を行うと、２段階目の溶接の際に溶接に寄与する錫が不足するために、安定して高い接合強度を得ることができない。

【0007】

そこで本発明は、リード線と撚線とが溶接されたセンサ素子において、安定して高い接合強度が得られる接合構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のセンサ素子は、素子本体と、素子本体から引き出される一対のリード線と、一対のリード線のそれぞれに溶接による接合構造において接合される、複数の芯線が撚られた撚線と、を備える。
本発明における接合構造は、その軸線方向の所定領域に設けられる主接合領域と、主接合領域に隣接する副接合領域と、を備え、リード線と撚線の接合強度が、副接合領域よりも主接合領域の方が高い、ことを特徴とする。

【0009】

本発明の温度センサ素子は、副接合領域を、主接合領域を挟んで軸線方向の一方の側又は両側に設けることができる。
本発明の温度センサ素子は、副接合領域は、主接合領域を挟んで軸線方向の双方に設けられる第一副接合領域と第二副接合領域を備えることができる。
本発明の温度センサ素子は、第一副接合領域を、撚線の先端から所定の範囲に設けることができる。

【0010】

本発明の温度センサ素子は、典型的には、撚線は、銅からなる芯線の表面に錫からなるめっき層が形成され、主接合領域における錫の濃度が、副接合領域における錫の濃度よりも高いことが好ましい。
本発明の温度センサ素子は、典型的には、リード線は、銅からなる。

【0011】

本発明の温度センサ素子は、撚線が、接合構造に、リード線が接合されるおもて面と、おもて面に対向するうら面と、を備え、うら面は、横断面における外形が円弧状をなすことが好ましい。

【0012】

次に、本発明のセンサ素子の製造方法は、素子本体と、素子本体から引き出される一対のリード線と、一対のリード線のそれぞれに溶接により接合される、複数の芯線が撚られた撚線と、を備えるセンサ素子の製造方法である。

【0013】

本発明の製造方法は、コンパクティング工程と、電線設置工程と、接合工程とを備える。
コンパクティング工程は、撚線の軸線方向の所定領域を加圧及び加熱することによりコンパクティング領域を形成するとともに、コンパクティング領域に隣接し、コンパクティング領域よりも相対的に背の高いプロジェクション領域、を形成する。
電線設置工程は、コンパクティング領域とプロジェクション領域とに亘り、リード線と撚線を重ねる。
接合工程は、コンパクティング領域とプロジェクション領域とに亘り、リード線と撚線を加圧及び加熱することで溶接する。

【0014】

本発明のコンパクティング工程において、所定領域の芯線同士を溶接するとともに、厚さを薄くすることで、コンパクティング領域とプロジェクション領域を形成する、ことができる。
また、本発明の接合工程において、コンパクティング領域がリード線を支持しながら、プロジェクション領域とリード線の溶接を行うことができる。

【0015】

本発明のセンサ素子の製造方法において、接合工程の後における、リード線と撚線の接合強度が、コンパクティング領域よりもプロジェクション領域の方を高くできる。

【0016】

本発明におけるコンパクティング領域は、プロジェクション領域を挟んで軸線方向の一方の側又は両側に設けることができる。
また、このコンパクティング領域は、プロジェクション領域を挟んで軸線方向の双方に設けられる第一コンパクティング領域と第二コンパクティング領域を備えることができる。この第一コンパクティング領域は、撚線の先端から所定の範囲に設けることができる。

【0017】

本発明のセンサ素子の製造方法に供される撚線は、銅からなる芯線の表面に錫からなるめっき層が形成されると、プロジェクション領域における錫の濃度を、コンパクティング領域における錫の濃度よりも高くすることが好ましい。
本発明のセンサ素子の製造方法に供されるリード線は、典型的には銅からなる。

【0018】

本発明の接合工程において、撚線は、リード線が接合されるおもて面と、おもて面に対向するうら面と、を備え、接合工程において、うら面は、横断面の形状が円弧状をなす電極があてがわれる、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明のセンサ素子によれば、接合構造が主接合領域と副接合領域を備え、リード線と撚線の接合強度を、副接合領域よりも主接合領域を高くする。つまり、本発明によれば、溶接による接合構造の中で特定の領域に発熱を集中させることで、安定して高い接合強度が得られる接合構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態に係るセンサ素子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はリード線の断面構造、（ｄ）は撚線の芯線の断面構造を示す図である。

【図2】図１のセンサ素子の溶接部分を示す部分拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は溶接部分の特性を示すグラフである。

【図3】本実施形態に係るリード線と撚線の接合手順を示す側面図であり、（ａ）は接合前の撚線を単体で示し、（ｂ）はコンパクティングが施された撚線を単体で示し、（ｃ）はコンパクティングが施された撚線とリード線の溶接前を示し、（ｄ）は溶接後の撚線とリード線を示す。

【図4】撚線をコンパクティングする様子を示し、（ａ）は（ｂ）のIVａ−IVａ矢視断面図、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）とは電極の形態を変えた例を示す断面図である。

【図5】リード線と撚線を溶接により接合する様子を示し、（ａ）は（ｂ）のＶａ−Ｖａ矢視断面図、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＶｃ−Ｖｃ矢視断面図である。

【図6】本実施形態の変形例を示す図であり、（ａ）は先端側だけをコンパクティングした例を、（ｂ）は根本側だけをコンパクティングした例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態に係るセンサ素子１０及びその製造方法を説明する。
センサ素子１０は、温度センサに用いられるものであり、図１（ａ），（ｂ）に示すように、周囲の温度の変化に対応して電気抵抗が変化する素子本体１１と、素子本体１１から引き出される一対のリード線１５，１５と、一対のリード線１５，１５のそれぞれに接合される撚線１９，１９と、を備えている。センサ素子１０は、リード線１５と撚線１９の溶接による接合構造３０の強度が安定して高いことを特徴とする。

【0022】

［センサ素子１０の構成］
素子本体１１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、電気抵抗に温度特性を有する感温体１２と、感温体１２の周囲を覆う封止ガラス１３と、封止ガラス１３の後端側に設けられるセラミックス保護管１４と、を備える円筒状の部材である。
感温体１２は、例えば、サーミスタのように電気抵抗に温度特性を有する素材から構成される。
封止ガラス１３は、感温体１２を封止して気密状態に維持することによって、環境条件に基づく化学的な変化及び物理的な変化が感温体１２に生ずるのを避けるために設けられる。封止ガラス１３には、非晶質ガラス及び結晶質ガラスのいずれをも用いることができるし、所望の線膨張係数を有するように非晶質ガラスと結晶質ガラスとを混合して用いることもできる。

【0023】

セラミックス保護管１４は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、リード線１５，１５が引き出される封止ガラス１３の後端部分と接合されることで、封止ガラス１３を機械的に補強し、電気的絶縁性と機械的強度を向上させる。
セラミックス保護管１４は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の封止ガラス１３よりも機械的強度の高い焼結体から構成される。セラミックス保護管１４は、軸線方向Ｌに沿って、二つのリード線１５，１５のそれぞれが挿通される図示を省略する貫通孔が形成されている。
なお、要求される機械的強度が低い用途には、セラミックス保護管１４は不要である。

【0024】

素子本体１１から引出されるリード線１５は、ジュメット（Ｄｕｍｅｔ）線により構成される。ジュメット線は、図１（ｃ）に示すように、内層１６と内層１６の周囲に設けられる外層１７とからなる。内層１６はガラスと熱膨張係数が近い鉄−ニッケル合金からなり、外層１７は導電率の高い銅又は銅合金をクラッドした複合線である。なお、本発明における「銅からなる」とは、銅及び銅合金を含む概念を有している。鉄−ニッケル合金としては、鉄−４２質量％ニッケル、鉄−４７質量％ニッケルなどが用いられる。
リード線１５は、一例として０．１〜１．０ｍｍ程度の直径を有している。

【0025】

撚線１９は、図１及び図２に示すように、複数の芯線２１と、複数の芯線２１を覆う電気絶縁性の樹脂材料からなる絶縁被覆２５と、からなる。
撚線１９は、複数の芯線２１が撚られている撚線である。また、芯線２１は、図１（ｄ）に示すように、線本体２２と、線本体２２の周囲を覆うめっき層２３と、からなる。線本体２２は導電率の高い銅又は銅合金からなり、めっき層２３は芯線２１よりも耐食性のよい錫めっきからなる。めっき層２３を構成する錫は、前述したように、融点が２３２℃程度と低い。なお、錫めっきの組成に限定はなく、錫及び錫合金を含む概念を有している。
線本体２２は、一例として０．５〜２．０ｍｍ程度の直径を有し、錫からなるめっき層２３は０．５〜２．０μｍ程度の厚さを有している。

【0026】

［接合構造３０］
次に、センサ素子１０の特徴であるリード線１５と撚線１９の溶接による接合構造３０を説明する。
接合構造３０は、図２に示すように、撚線１９の先端側から第一副接合領域３３と、第一副接合領域３３と隣接する主接合領域３１と、主接合領域３１と隣接する第二副接合領域３５と、を有する。第一副接合領域３３と第二副接合領域３５は、主接合領域３１を挟んで軸線方向Ｌの双方に設けられる。主接合領域３１の役割、第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５の役割は、以下の通りである。

【0027】

接合構造３０は、主接合領域３１と第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５とでリード線１５と撚線１９の溶接による接合が行われるが、溶接による接合強度を専ら担うのは主接合領域３１である。
第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５は、主接合領域３１の接合強度の向上に間接的に貢献するが、それ自体の接合強度は主接合領域３１に比べると小さい。第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５は、リード線１５と撚線１９の溶接時に、主接合領域３１の両側からリード線１５を支持することにより、リード線１５が複数の芯線２１と芯線２１の間に潜り込むのを防止する。

【0028】

第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５のそれぞれに対応する領域は、リード線１５と撚線１９の溶接による接合工程に先立って、溶接の一種であり、加圧及び加熱を伴うコンパクティングが施される。このコンパクティングにより、隣接する芯線２１，２１同士が溶融し接合されるので、溶接の際にリード線１５が撚線１９に押し付けられても芯線２１，２１の間に潜り込むのを防止できる。

【0029】

撚線１９にコンパクティングが施されると、撚線１９の表層部に位置する芯線２１のめっき層２３をなす錫は昇華して少なくとも一部は消失するので、銅からなる芯線２１がむき出しになる部分がある。一方、第一副接合領域３３と第二副接合領域３５の間の主接合領域３１に対応する領域は、コンパクティングに供されないので、芯線２１の表面のめっき層２３はそのまま残されている。

【0030】

以上の通りであり、リード線１５と撚線１９を溶接により接合する前は、主接合領域３１に対応する領域は芯線２１の表面に錫からなるめっき層２３が存在するのに対して、第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５に対応する領域は錫が消失しているか、小量しか残されていない。

【0031】

主接合領域３１、第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５におけるリード線１５と撚線１９の接合強度及びめっき層２３を構成する錫の濃度（Ｓｎ濃度）を図２（ｃ）に示すが、接合強度は錫の濃度と関連する。つまり、錫の濃度が高い主接合領域３１は、接合強度も高い。

【0032】

［接合手順］
接合構造３０は、第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５に対応する撚線１９の領域にコンパクティングを施した後に、リード線１５と撚線１９を抵抗溶接により得られる。
以下、接合構造３０を得る手順について、図３及び図４を参照して説明する。

【0033】

［コンパクティング工程］
はじめに、図３（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁被覆２５が剥がされてむき出しの芯線２１にコンパクティングを施す。コンパクティングは、第一副接合領域３３に対応する第一コンパクティング領域３４と第二副接合領域３５に対応する第二コンパクティング領域３６に対して行われる。コンパクティング工程は、抵抗溶接にて行われる。接合工程も同様である。

【0034】

コンパクティングは加圧しながら加熱して隣接する芯線２１，２１を溶融して接合するプロセスである。溶融するのは、芯線２１の表面に形成されるめっき層２３である。コンパクティングが施された第一コンパクティング領域３４と第二コンパクティング領域３６は、他の部分に比べて加圧された方向の寸法、つまり厚さが薄くなる。このために、第一コンパクティング領域３４と第二コンパクティング領域３６の間に挟まれる、加圧及び加熱されていない部分は、第一コンパクティング領域３４と第二コンパクティング領域３６に比べて相対的に背の高いプロジェクション領域３２を形成することとになる。
第一コンパクティング領域３４は、撚線１９の先端から所定の範囲に設けられ、第二コンパクティング領域３６は、プロジェクション領域３２を挟んで、第一コンパクティング領域３４と対称に配置される。第一コンパクティング領域３４は、以降の工程において撚線１９がばらけるのを防止する効果を奏する。

【0035】

コンパクティングは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第一コンパクティング領域３４を一対の第一上電極４１Ａと第一下電極４１Ｂで挟み込み、また、第二コンパクティング領域３６を一対の第二上電極４３Ａと第二下電極４３Ｂで挟み込む。
なお、第一上電極４１Ａと第二上電極４３Ａを一体の上電極とし、第一下電極４１Ｂと第二下電極４３Ｂを一体の下電極としてもよい。

【0036】

第一上電極４１Ａ、第一下電極４１Ｂ、第二上電極４３Ａ及び第二下電極４３Ｂは、磁性体である例えば鉄系の金属材料で構成される。
第一上電極４１Ａと第二上電極４３Ａは、撚線１９を加圧する面が平坦面をなしており、第一下電極４１Ｂと第二下電極４３Ｂは、撚線１９が配置される収容溝４２，４４を備えている。

【0037】

第一上電極４１Ａと第一下電極４１Ｂの間及び第二上電極４３Ａと第二下電極４３Ｂの間のそれぞれに電流Ｉを流して、ジュール熱を発生させて芯線２１の特に錫からなるめっき層２３を溶かして溶接する。このとき、第一上電極４１Ａと第一下電極４１Ｂにより第一コンパクティング領域３４を圧縮する荷重Ｆを加え、また、第二上電極４３Ａと第二下電極４３Ｂにより第二コンパクティング領域３６に圧縮する荷重Ｆを加える。

【0038】

コンパクティングが施される撚線１９は、銅からなる線本体２２は錫からなるめっき層２３に比べて、電気抵抗が一けた程度小さい。したがって、コンパクティングによる電流Ｉは良導電体である線本体２２ではジュール熱の発生が抑えられる一方、電気抵抗の大きいめっき層２３ではジュール熱が発生し溶接が促進される。つまり、撚線１９の溶接においては、電気抵抗の大きいめっき層２３が主役を担う。ただし、撚線１９の表層に露出する芯線２１のめっき層２３は、ジュール熱により、約２３２℃という融点を超える温度、例えば６００〜７００℃程度まで加熱されるので、消失してしまうか、消失しないとしても少量しか残らない。

【0039】

コンパクティングを終えると、第一コンパクティング領域３４及び第二コンパクティング領域３６は、隣接する芯線２１が錫からなるめっき層２３の溶融、凝固により接合されるので、表層部が一体化される。一方で、この一体化された第一コンパクティング領域３４及び第二コンパクティング領域３６の表層部は、抵抗溶接の主役を担うめっき層２３が消失しているか、消失しないとしても少量しか残らない。

【0040】

［電線設置工程及び接合工程］
コンパクティング工程を終えると、図３（ｃ）に示すようにリード線１５を撚線１９の上に重ねる。このとき、リード線１５は、プロジェクション領域３２と第一コンパクティング領域３４、第二コンパクティング領域３６とに亘って撚線１９に重ねられる。
次いで、図５（ａ），（ｂ）に示すように、プロジェクション領域３２、第一コンパクティング領域３４及び第二コンパクティング領域３６の全域を一対の上電極４７Ａと下電極４７Ｂで挟み込む。このとき、リード線１５は、主にプロジェクション領域３２と接触し、プロジェクション領域３２を挟む第一コンパクティング領域３４と第二コンパクティング領域３６とは接触しないか、接触したとしても微小な面積である。

【0041】

上電極４７Ａと下電極４７Ｂの間に電流Ｉを流し、ジュール熱を発生させて芯線２１の特にめっき層２３を溶かして溶接する。このとき、上電極４７Ａと下電極４７Ｂを介してリード線１５と撚線１９に圧縮する荷重Ｆを加える。

【0042】

リード線１５と撚線１９の溶接の初期段階では、図３（ｃ）に示すように、リード線１５は背の高いプロジェクション領域３２に接する一方、第一コンパクティング領域３４及び第二コンパクティング領域３６には接しない。つまり、リード線１５は接合構造３０の範囲の中の一部だけに接して溶接が始まる。抵抗溶接において、溶接対象同士の接触面積が小さいほどジュール熱による昇温が大きくなるので、本実施形態は、リード線１５とプロジェクション領域３２の間に発熱が集中する。しかも、プロジェクション領域３２は、溶接の主役を担う錫からなるめっき層２３が残されているので、発熱がさらに促進される。こうして溶接された部分が、接合強度の高い主接合領域３１である。

【0043】

リード線１５と撚線１９の間には圧縮方向の荷重Ｆが加えられる。一方で、プロジェクション領域３２は、溶接が始まる段階では個々の芯線２１が一体化されることなく独立しているので、荷重Ｆが加えられたリード線１５は隣接する芯線２１，２１の間に潜り込もうとする。

【0044】

ところが、プロジェクション領域３２の軸線方向Ｌの双方に第一コンパクティング領域３４及び第二コンパクティング領域３６が設けられている。したがって、溶接が進みプロジェクション領域３２の厚さが薄くなると、リード線１５は表層部が一体化された第一コンパクティング領域３４及び第二コンパクティング領域３６に接する。これにより、第一コンパクティング領域３４及び第二コンパクティング領域３６は、リード線１５がプロジェクション領域３２において隣接する芯線２１，２１の間に潜り込むのを拘束する。
以上のように、第一コンパクティング領域３４と第二コンパクティング領域３６を設けることにより、溶接による接合工程を通じて、リード線１５と撚線１９が安定した姿勢で接することができる。

【0045】

接合工程を経た主接合領域３１と、第一副接合領域３３、第二副接合領域３５との横断面を観察したところ、相対的に主接合領域３１が粗であり第一副接合領域３３、第二副接合領域３５の方が密な構造を有していることが確認された。つまり、第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５は、コンパクティング工程と接合工程の二度にわたって加圧及び加熱が施されるため、隣接する芯線２１，２１の間の溶接が進み密な構造となる。

【0046】

［効 果］
以上説明した構成を備えるセンサ素子１０は、以下の効果を備える。
センサ素子１０は、主接合領域３１と第一副接合領域３３、第二副接合領域３５とを備え、主接合領域３１は、プロジェクション領域３２という選択された狭い領域だけでリード線１５が接することで、発熱が集中した溶接部分である。しかも、プロジェクション領域３２は、発熱が促進されるめっき層２３が残されているので、発熱がさらに促進される。したがって、主接合領域３１を有するリード線１５と撚線１９の接合強度は高い。
本発明者らの測定によれば、本実施形態の接合構造はコンパクティングを行わずにリード線１５と撚線１９を溶接した構造の２倍程度の接合強度を得ることができる。

【0047】

また、センサ素子１０は、プロジェクション領域３２の軸線方向Ｌの両側に設けられる第一コンパクティング領域３４及び第二コンパクティング領域３６が、プロジェクション領域３２において芯線２１，２１の間にリード線１５が潜り込むのを防止する。したがって、複数のセンサ素子１０を製造する際に、それぞれのセンサ素子１０におけるリード線１５の撚線１９に対する姿勢が安定するので、接合強度のばらつきを抑えることができる。
特に、本実施形態は、プロジェクション領域３２の軸線方向Ｌの両側に設けられる第一コンパクティング領域３４及び第二コンパクティング領域３６でリード線１５を支持するので、潜り込み防止の効果が大きい。

【0048】

ここで、撚線１９にコンパクティングを施さないでリード線１５を溶接しようとすると、溶接に伴って荷重Ｆが加えられるので、リード線１５は芯線２１，２１の間に潜り込む。潜り込む状態が一定であれば接合強度のばらつきを抑えることができるが、撚線１９に載せられるリード線１５と芯線２１の接し方はまちまちであるから、潜り込みの状態がまちまちである。したがって、溶接部分の発熱にばらつきが生じ、接合強度がばらついてしまう。

【0049】

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、本実施形態は、コンパクティングを軸線方向Ｌに離れた二つの領域で行ったが、図６（ａ），（ｂ）に示すように、撚線１９の先端側のみに一つのコンパクティング領域３７を形成してもよいし、撚線１９の根本側のみに一つのコンパクティング領域３７を形成してもよい。一つのコンパクティング領域３７であっても、プロジェクション領域３２にリード線１５が芯線２１，２１の間に潜り込むのを拘束できるので、主接合領域３１において、安定して高い接合強度を得ることができる。

【0050】

また、コンパクティング工程及び接合工程に用いた電極の形態は任意である。例えば、図４（ｃ）に示すように、第一下電極４１Ｂの収容溝４２の横断面の形状を円弧状にすることができる。図４（ｃ）に示す円弧状断面の電極が撚線１９にあてがわれると、当該電極と撚線１９の間の電流Ｉを均一になりやすいので、撚線１９の発熱も電極の部位に関わらず均一になる。図４（ｂ）に示される矩形の収容溝４２の場合、収容溝４２に角部があることに基づいて、当該電極と撚線１９の間の電流Ｉが不均一になりやすい。そうすると、局部的に電流Ｉが高いところでは、撚線１９が電極に溶着することがある。これに対して電流Ｉが均一であれば、撚線１９は電極に溶着しにくい。

【0051】

図４（ｃ）の第一下電極４１Ｂを用いてコンパクティングされた撚線１９は、収容溝４２が円弧状をなしているので、以下の横断面の構造を有する。つまり、図５（ｃ）において、撚線１９は、リード線１５が接合されるおもて面１９Ａと、おもて面１９Ａに対向するうら面１９Ｂと、を備え、うら面１９Ｂの横断面における外形が円弧状をなすことになる。

【0052】

また、本実施形態は温度センサに用いられるセンサ素子の一例としてサーミスタからなる感温体を説明したが、本発明はリード線と撚線とを溶接、特に抵抗溶接により接合する種々のセンサ素子に適用できる。

【0053】

本実施形態においては、接合工程を終えると、図２（ｂ）、図３（ｄ）に示すように、リード線１５は主接合領域３１、第一副接合領域３３及び第二副接合領域３５（接合構造３０）の内部に埋め込まれ、側方からはリード線１５を観察できない。リード線１５が埋め込まれることは、接合強度の観点から好ましいが、本発明はこれに限定されず、接合構造３０の表面からリード線１５がはみ出ていてもよい。

【符号の説明】

【0054】

１０ センサ素子
１１ 素子本体
１２ 感温体
１３ 封止ガラス
１４ セラミックス保護管
１５ リード線
１６ 内層
１７ 外層
１９ 撚線
１９Ａ おもて面
１９Ｂ うら面
２１ 芯線
２２ 線本体
２３ めっき層
２５ 絶縁被覆
３０ 接合構造
３１ 主接合領域
３２ プロジェクション領域
３３ 第一副接合領域
３４ 第一コンパクティング領域
３５ 第二副接合領域
３６ 第二コンパクティング領域
４１Ａ 第一上電極
４１Ｂ 第一下電極
４２，４４ 収容溝
４３Ａ 第二上電極
４３Ｂ 第二下電極
４７Ａ 上電極
４７Ｂ 下電極
Ｆ 荷重
Ｉ 電流
Ｌ 軸線方向

【要約】

本発明のセンサ素子１０は、例えばサーミスタからなる素子本体（１１）と、素子本体（１１）から引き出される一対のリード線（１５，１５）と、一対のリード線（１５，１５）のそれぞれに溶接領域において接合される、複数の芯線（２１）が撚られた撚線（１９）と、を備える。溶接領域は、その軸線方向の所定箇所に設けられる主接合領域（３１）と、主接合領域（３１）に隣接する副接合領域（３３，３５）と、を備え、リード線（１５）と撚線（１９）の接合強度が、副接合領域（３３）よりも主接合領域（３１）の方が高いことを特徴とする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】