特開 2025-5474 サーミスタ組立体、温度センサ、およびそれらの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025005474

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】サーミスタ組立体、温度センサ、およびそれらの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/22 20060101AFI20250109BHJP

   H01C 7/02 20060101ALI20250109BHJP

   H01C 7/04 20060101ALI20250109BHJP

   H01C 17/02 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

G01K7/22 J

H01C7/02

H01C7/04

H01C17/02

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105621

(22)【出願日】2023-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】村本 大地

【テーマコード（参考）】

2F056

5E032

5E034

【Ｆターム（参考）】

2F056QF01

2F056QF04

2F056QF05

2F056QF07

5E032BB09

5E032BB10

5E032CA11

5E032CC04

5E032DA11

5E034AA09

5E034BA09

5E034DB03

5E034DB05

5E034DB06

5E034DC02

5E034DE16

(57)【要約】

【課題】サーミスタがケースに対して正確に位置決めされた温度センサを提供する。
【解決手段】サーミスタ組立体１１０が、サーミスタ１１１と、剛性を有した２つのリード部材１１２と、第１の樹脂部１１３と、を有するようし、２つのリード部材１１２の第１の端部１１２１は、サーミスタ１１１に接続され、サーミスタ１１１は、第１の樹脂部１１３により封止される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

サーミスタと、
剛性を有した２つのリード部材と、
第１の樹脂部と、を有し、
前記２つのリード部材の第１の端部は、前記サーミスタに接続され、
前記サーミスタは、前記第１の樹脂部により封止される、サーミスタ組立体。

【請求項2】

前記２つのリード部材の各々は、金属板である、請求項１に記載のサーミスタ組立体。

【請求項3】

前記第１の樹脂部は、トランスファ成形により成形される、請求項１または２に記載のサーミスタ組立体。

【請求項4】

前記２つのリード部材の各々は、当該リード部材の第２の端部にリード線に接続されている、請求項１に記載のサーミスタ組立体。

【請求項5】

前記２つのリード部材の各々の第２の端部の形状は、コネクタ形状である、請求項１に記載のサーミスタ組立体。

【請求項6】

請求項１に記載のサーミスタ組立体と、
第１の方向が開口した収容領域を有するケースと、
第２の樹脂部と、有し、
前記第２の樹脂部は、前記第１の樹脂部を封止するように、前記収容領域内に配置される、温度センサ。

【請求項7】

測定対象に接続するための接続部材をさらに有し、
前記接続部材は、孔を有し、
前記ケースは、前記接続部材が挿入される挿入口を有し、
前記接続部材は、前記サーミスタが前記孔の中に位置するように前記ケースの挿入口に挿入される、請求項６に記載の温度センサ。

【請求項8】

前記リード部材および前記ケースは、前記第１の方向における前記サーミスタの前記ケースに対する位置決めのための第１のガイド部を有する、請求項１に記載の温度センサ。

【請求項9】

サーミスタ組立体を製造するための製造方法であって、
剛性を有する２つのリード部材の第１の端部にサーミスタを接続する接続工程と、
前記サーミスタが第１の樹脂部により封止されるように当該第１の樹脂部をトランスファ成形により成形する成形工程と、有する、製造方法。

【請求項10】

温度センサを製造するための製造方法であって、
剛性を有する２つのリード部材の第１の端部にサーミスタを接続する接続工程と、
前記サーミスタが第１の樹脂部により封止されるように当該第１の樹脂部をトランスファ成形により成形する成形工程と、
ケースの収容領域内に樹脂を注入する注入工程と、
前記サーミスタ組立体を、前記ケースの収容領域内に注入された樹脂により前記第１の樹脂部が封止されるように、当該樹脂内に挿入する挿入工程と、
前記樹脂を硬化する硬化工程と、を有する、製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サーミスタ組立体、温度センサ、およびそれらの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

サーミスタを用いた温度センサがある。このような温度センサの製造方法の一つとして、保護ケースに充填樹脂を注入し、その後、この保護ケース内の充填樹脂に、サーミスタとリード線を含むサーミスタ組立体を挿入する方法がある。

【0003】

サーミスタ組立体として、サーミスタをガラス封止したものが知られている（例えば、特許文献１）。サーミスタをガラス封止したサーミスタ組立体では、リード線として、熱膨張係数がガラスに近いジュメット線が用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許６４０５０７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ジュメット線は、柔らかく、サーミスタ組立体を充填樹脂に挿入する際に、曲がることがあり、サーミスタの保護ケースに対して正確に位置決めすることが困難であった。

【0006】

そこで、剛性を有するリード線を、ジュメット線にさらに接続し、サーミスタを封止したガラスとジュメット線を封止樹脂により封止した上で、サーミスタ組立体を充填樹脂に挿入することもされている。封止樹脂は、ディッピングにより形成され、封止樹脂の形状や寸法は安定しない。この場合、リード線が曲がることはないが、この封止樹脂の形状や寸法の不安定性のため、サーミスタを保護ケースに対して正確に位置決めすることが困難であった。

【0007】

そこで、本発明は、サーミスタがケースに対して正確に位置決めされた温度センサ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】

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係るサーミスタ組立体は、サーミスタと、剛性を有した２つのリード部材と、第１の樹脂部と、を有し、前記２つのリード部材の第１の端部は、前記サーミスタに接続され、前記サーミスタは、前記第１の樹脂部により封止される。

【0009】

本発明の一実施形態に係る温度センサは、上記サーミスタ組立体と、第１の方向が開口した収容領域を有するケースと、第２の樹脂部と、有し、前記第２の樹脂部は、前記第１の樹脂部を封止するように、前記収容領域内に配置される。

【0010】

本発明の一実施形態に係るサーミスタ組立体を製造するための製造方法は、剛性を有する２つのリード部材の第１の端部にサーミスタを接続する接続工程と、前記サーミスタが第１の樹脂部により封止されるように当該第１の樹脂部をトランスファ成形により成形する成形工程と、有する。

【0011】

本発明の一実施形態に係る製造方法は、温度センサを製造するための製造方法であって、剛性を有する２つのリード部材の第１の端部にサーミスタを接続する接続工程と、前記サーミスタが第１の樹脂部により封止されるように当該第１の樹脂部をトランスファ成形により成形する成形工程と、ケースの収容領域内に樹脂を注入する注入工程と、前記サーミスタ組立体を、前記ケースの収容領域内に注入された樹脂により前記第１の樹脂部が封止されるように、当該樹脂内に挿入する挿入工程と、前記樹脂を硬化する硬化工程と、を有する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、サーミスタがケースに対して正確に位置決めされた温度センサを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る温度センサ１００を示す図である。

【図2】温度センサ１００の正面図である。

【図3】図２のＡＡ断面における温度センサ１００の断面図である。

【図4】図２のＢＢ断面における温度センサ１００の断面図である。

【図5】図２のＣＣ断面における温度センサ１００の断面図である。

【図6】サーミスタ組立体１１０を示す図である。

【図7】サーミスタ１１１と２つのリード部材１１２との関係を説明するための図である。

【図8】サーミスタ組立体１１０の別例を示す図である。

【図9】リード部材１１２と第２の樹脂部１３０との関係を説明する図である。

【図10】温度センサ１００の製造方法の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜温度センサ１００＞
図１は、本発明の一実施形態に係る温度センサ１００を示す図である。図２は、温度センサ１００の正面図であり、図３は、図２のＡＡ断面における温度センサ１００の断面図であり、図４は、図２のＢＢ断面における温度センサ１００の断面図であり、図５は、図２のＣＣ断面における温度センサ１００の断面図である。図１において、上方向がＺ方向（第１の方向）であり、Ｚ方向に垂直な２つの方向がＸ方向、Ｙ方向である。

【0015】

温度センサ１００は、サーミスタ組立体１１０と、ケース１２０と、第２の樹脂部１３０と、を有する。

【0016】

図６は、サーミスタ組立体１１０を示す図である。サーミスタ組立体１１０は、サーミスタ１１１と、２つのリード部材１１２と、第１の樹脂部１１３と、を有する。

【0017】

サーミスタ１１１は、温度により抵抗値が変化する抵抗器であり、例えば、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタとＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタである。サーミスタ１１１は、例えば、チップ型のサーミスタである。

【0018】

２つリード部材１１２の各々は、第１の端部１１２１と第２の端部１１２２とを有し、リード部材１１２の第１の端部１１２１は、サーミスタ１１１に接続されている。つまり、サーミスタ１１１は、図７に示すように、２つの第１のリード部材１１２の間に接続されている。図７は、サーミスタ１１１と２つのリード部材１１２との関係を説明するための図であり、図７には、サーミスタ１１１と２つのリード部材１１２のみを図示している。

【0019】

リード部材１１２の第１の端部１１２１とサーミスタ１１１との接続は、例えば、溶接やはんだ付けにより行われる。リード部材１１２は、サーミスタ１１１に接続した第１の端部１１２１から第１の方向（Ｚ方向）に向けて延びている。

【0020】

リード部材１１２は、剛性を有しており、つまり、剛性が高く、例えば、図３、６、７に示すように、金属板（例えば、リードフレーム）である。リード部材１１２は、金属棒であっても良く、金属板の部分と金属棒の部分の両方を含むようにしても良い。金属板の厚さは、第１の厚さ以上であり、金属棒の太さは、第１の半径以上であるようにすると良い。第１の厚さ、第１の半径は、サーミスタ組立体１１０が第２の樹脂部１３０に挿入される際にサーミスタ組立体１１０が曲がらないように適宜設定される。

【0021】

第１の樹脂部１１３は、図４、６に示すように、サーミスタ１１１を封止し、サーミスタ１１１を保護する。リード部材１１２のうち、サーミスタ１１１に接続した第１の端部１１２１は、図４、６に示すように、第１の封止部材１１３に封止されている。リード部材１１２の第２の端部１１２２は、図６に示すように、第１の樹脂部１１３に封止されておらず、第１の樹脂部１１３の外部に存在する。

【0022】

第１の樹脂部１１３は、樹脂であり、トランスファ成形により成形される。つまり、サーミスタ組立体１１０は、リード部材１１１が接続されたサーミスタ１１１を金型のキャビティ内に配置した後、このキャビティ内に加熱軟化した樹脂を圧入し、このキャビティ内に圧入された樹脂を硬化させることにより製造される。

【0023】

以上のように、本実施形態では、第１の樹脂部１１３は、トランスファ成形により成形されるため、高い剛性を有している。また、本実施形態では、リード部材１１２も剛性を有しており、サーミスタ組立体１１０は、全体として、剛性を有している。

【0024】

リード部材１１２の第２の端部１１２２は、例えば、図６に示すように、リード線１４０に接続される。また、リード部材１１２の第２の端部１１２２は、図８に示すように、コネクタ形状であるようにしても良い。

【0025】

ケース１２０は、図１、３－５に示すように、収容領域ＣＡを有しており、収容領域ＣＡは、第１の方向（Ｘ方向）が開口している。サーミスタ組立体１１０は、ケース１２０の収容領域ＣＡに収容される。

【0026】

第２の樹脂部１３０は、樹脂であり、図３、４に示すように、第１の樹脂部１１３を封止するように、ケース１２０の収容領域ＣＡ内に配置されている。リード部材１１２の第２の端部１１２２にリード線１４０が接続されている場合、例えば、第２の樹脂部１３０は、図３に示すように、サーミスタ組立体１１０の全体を封止するように、ケース１２０の収容領域ＣＡ内に配置される。また、リード部材１１２の第２の端部１１２２がコネクタ形状である場合、第２の樹脂部１３０は、図９に示すように、コネクタ形状の部分が第２の樹脂部１３０の外部の存在するように、ケース１２０の収容領域ＣＡ内に配置される。図９は、リード部材１１２と第２の樹脂部１３０との関係を説明する図である。

【0027】

例えば、第２の樹脂部１３０は、硬化する前に、ケース１２０の収容領域ＣＡ内に注入される。そして、サーミスタ組立体１１０は、第１の樹脂部１１３が第２の樹脂部１３０により封止されるように、このケース１２０の収容領域ＣＡ内に注入された第２の樹脂部１３０に挿入される。そして、第２の樹脂部１３０は、この第１の樹脂部１１３を封止した状態で硬化される。

【0028】

本実施形態では、上述したように、本実施形態において、サーミスタ組立体１１０は、全体として、剛性を有している。このため、本実施形態では、サーミスタ組立体１１０が第２の樹脂部１３０に挿入される際に、サーミスタ組立体１１０が曲がることがなく、サーミスタ１１をケース１２０に対して正確に位置決めすることが可能である。結果、サーミスタがケースに対して正確に位置決めされた温度センサを提供することが可能である。

【0029】

このとき、リード部材１１２およびケース１２０の各々は、図３に示すように、サーミスタ１１１のケース１２０に対する第１の方向（Ｚ方向）における位置決めのための第１のガイド部１１２３、１２１を有するようにすると良い。図３に示した例では、リード部材１１２の第１のガイド部１１２３は、第１の方向の逆方向（－Ｚ方向）を向いた面であり、ケース１２０の第１のガイド部１２１は、第１の方向（Ｚ方向）を向いた面である。サーミスタ組立体１１０が、この２つの面が接するように、ケース１２０に固定されることで、サーミスタ１１１のケース１２０に対する第１の方向（Ｚ方向）における位置決めを正確に行うことが可能になる。

【0030】

また、リード部材１１２およびケース１２０の各々は、図５に示すように、サーミスタ１１１のケース１２０に対する第１の方向に垂直な平面上における位置決めのための第２のガイド部１１２４、１２２をさらに有するようにしても良い。図５に示した例では、ケース１２０の第２のガイド部１２２は、収容領域ＣＡから第２の方向（Ｘ方向）と第２の方向の逆方向（－Ｘ方向）に延びた溝であり、リード部材１１２の第２のガイド部１１２４は、リード部材１１２のうちの、この溝に入る部分である。図５の示した例では、この溝の深さは、溝の底がリード部材１１２が接するように設定され、この溝の第３の方向（Ｙ方向）の広さは、リード部材１１２の第３の方向の厚さと同じなるように設定される。このため、図５に示した例では、サーミスタ１１１のケース１２０に対する第１の方向（Ｚ方向）に垂直な平面上における位置決めを正確に行うことが可能になる。

【0031】

温度センサ１００は、接続部材１５０をさらに有するようにしても良い。接続部材１５０は、温度センサ１００の測定対象と接続するための部材である。このとき、ケース１２０は、この接続部材１５０を挿入するための挿入口１２３を有し、接続部材１５０は、この挿入口１２３に挿入される。

【0032】

接続部材１５０は、例えば、熱伝導率に高い部材である。接続部材１５０が測定対象に接続した際に、接続部材１５０は、測定対象と同じ温度になる。また、接続部材１５０は、導体である。測定対象が電流が流れる導体である場合、接続部材１５０が測定対象に接続した際に、測定対象を流れる電流が接続部材１５０を流れ、接続部材１５０は、測定対象と同じ温度になる。

【0033】

接続部材１５０は、例えば、孔１５１を有する。このとき、接続部材１５０は、サーミスタ１１１が孔１５１の中に位置するようにケース１２０の挿入口１２３に挿入される。このようにすることで、サーミスタ１１１が接続部材１５０に囲まれることになり、他の部材の温度の影響されることなく、接続部材１５０の温度（つまり、測定対象の温度）を精度良く測定することが可能になる。孔１５１は、例えば、貫通孔である。

【0034】

＜温度センサ１００の製造方法＞
図１０は、温度センサ１００の製造方法の一例を示す図である。図１０に示した製造方法では、まず、サーミスタ組立体１１０を製造し、その後、製造されたサーミスタ組立体１１０を用いて、温度センサ１００を製造する。

【0035】

２つのリード部材１１２の第１の端部１１２１にサーミスタ１１１を接続する（接続工程、ステップＳ１００１）。そして、サーミスタ１１１が第１の樹脂部１１３により封止されるように、第１の樹脂部１１３をトランスファ成形により成形する（成形工程、ステップ１００２）。この接続工程（ステップＳ１００１）と成形工程（ステップＳ１００２）により、サーミスタ組立体１１０が製造される。

【0036】

その後、ケース１２０の収容領域ＣＡ内に、樹脂を注入する（注入工程、ステップＳ１００３）。注入される樹脂は、硬化する前の第２の樹脂部１３０の樹脂である。

【0037】

そして、サーミスタ組立体１１０を、ケース１２０の収容領域ＣＡに注入された樹脂により第１の樹脂部１１３が封止されるように、当該樹脂内に挿入する（挿入工程、ステップＳ１００４）。このとき、サーミスタ組立体１１０は、リード部材１１２の第１のガイド部１１２３がケース１２０の第１のガイド部１２１に接するように挿入される。これにより、サーミスタ１１１がケース１２０に対して第１の方向（Ｚ方向）において正確に位置決めされる。また、サーミスタ組立体１１０は、リード部材１１２の第２のガイド部１１２４がケース１２０の溝（第２のガイド部１２２）に入るように挿入される。これにより、サーミスタ１１１がケース１２０に対すて第１の方向（Ｚ方向）に垂直な平面上において正確に位置決めされる。

【0038】

最後に、ケース１２０の収容領域ＣＡに注入された樹脂を硬化する（硬化工程、ステップＳ１００５）。これにより、ケース１２０の収容領域ＣＡに注入された樹脂が硬化され、第２の樹脂部１３０が第１の樹脂部１１３を封止するように、ケース１２０の収容領域ＣＡ内に配置され、温度センサ１００が出来上がる。

【0039】

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に記載した本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。

【符号の説明】

【0040】

１００ 温度センサ
１１０ サーミスタ組立体
１１１ サーミスタ組立体１００のサーミスタ
１１２ サーミスタ組立体１００のリード部材
１１２１ リード部材１１２の第１の端部
１１２２ リード部材１１２の第２の端部
１１２３ リード部材１１２の第１のガイド部
１１２４ リード部材１１２の第２のガイド部
１１３ サーミスタ組立体１００の第１の樹脂部
１２０ ケース
１２１ ケース１２０の第１のガイド部
１２２ ケース１２０の第２のガイド部
１２３ ケース１２０の挿入口
１３０ 第２の樹脂部
１４０ リード線
１５０ 接続部材
１５１ 接続部材１５０の孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】