特許 7124740 温度センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-16

(45)【発行日】2022-08-24

(54)【発明の名称】温度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/22 20060101AFI20220817BHJP

   H01C 7/02 20060101ALN20220817BHJP

   H01C 7/04 20060101ALN20220817BHJP

【ＦＩ】

G01K7/22 J

H01C7/02

H01C7/04

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019016631

(22)【出願日】2019-02-01

(65)【公開番号】P2020125906

(43)【公開日】2020-08-20

【審査請求日】2021-09-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120396

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】稲場 均

(72)【発明者】

【氏名】高橋 昂平

【審査官】平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１３８８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１９８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－４７６８４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｋ １／１４，１／１６，７／００－７／４２

Ｈ０１Ｃ ７／０２，７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

感熱素子部と、
前記感熱素子部に一端が接続された一対のリード線と、
測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部と前記感熱素子部が取り付けられた底面部とを有した圧着端子とを備え、
前記感熱素子部が、前記底面部の上面に設置された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの上面に設けられた感熱素子と、一端が前記感熱素子に接続されていると共に他端が一対の前記リード線に接続され前記絶縁性フィルムの上面に形成された一対のパターン配線とを備え、
前記底面部が、上面に複数の凸部を有し、
前記絶縁性フィルムが、複数の前記凸部に対応した位置に形成され前記凸部が挿通された複数の位置決め孔を有し、
前記絶縁性フィルムの上面に前記凸部を覆うと共に少なくとも前記位置決め孔を埋める孔埋め樹脂部が形成されていることを特徴とする温度センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記絶縁性フィルムの上面に前記絶縁性フィルムよりも熱伝導率の高い材料でパターン形成され前記孔埋め樹脂部から前記感熱素子まで延在した熱伝導用パターンを有していることを特徴とする温度センサ。

【請求項3】

請求項２に記載の温度センサにおいて、
前記熱伝導用パターンが、前記感熱素子の近傍から前記パターン配線に沿って延在していることを特徴とする温度センサ。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の温度センサにおいて、
前記熱伝導用パターンが、前記感熱素子を囲んだコ字状に延在していることを特徴とする温度センサ。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記孔埋め樹脂部が、前記絶縁性フィルムよりも熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とする温度センサ。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記位置決め孔が、長孔であることを特徴とする温度センサ。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記孔埋め樹脂部が、前記感熱素子の近傍から前記パターン配線に沿って延在していることを特徴とする温度センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象物への取り付けが容易で、応答性に優れた温度センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、温度センサとして、チップ状やフレーク状のサーミスタ素子を圧着端子に取り付けたものが知られている。
この温度センサでは、いわゆるＲ端子である圧着端子にネジ止め取り付けが可能な円環部が設けられているので、この部分にネジを挿通させた状態で測定対象物の雌ネジ部等に螺着させることで、温度センサを測定対象物に容易にネジ止めすることができる。

【0003】

例えば、特許文献１には、図７に示すように、感熱素子部１０２と、測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部１０４と感熱素子部１０２が取り付けられた底面部１０５とを有した圧着端子１０６とを備え、感熱素子部１０２が、底面部１０５の上面に接着剤Ｇで接着された絶縁性フィルム１０７と、絶縁性フィルム１０７の上面に設けられたサーミスタ素子１０８と、一端がサーミスタ素子１０８に接続され絶縁性フィルム１０７の表面に形成された一対のパターン配線１０９とを備えた温度センサが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１２４１２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来、圧着端子１０６の底面部１０５上にエポキシ系接着剤等の接着剤Ｇを塗布して絶縁性フィルム１０７を接着しているが、パターン配線１０９にリード線を半田付けする際に、熱応力のせん断応力によって絶縁性フィルム１０７が剥離する場合があった。また、絶縁性フィルム１０７と圧着端子１０６との間に接着剤Ｇが介在しているため、接着剤Ｇの断熱性により熱応答性が低下してしまう不都合があった。さらに、絶縁性フィルム１０７を接着剤Ｇで接着する場合に、位置ずれが生じるおそれもあった。

【0006】

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高い熱応答性を有すると共にリード線の半田付け等の際に絶縁性フィルムの剥離が生じず、絶縁性フィルム接着時の位置ずれも防ぐことができる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】

【0007】

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサは、感熱素子部と、前記感熱素子部に一端が接続された一対のリード線と、測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部と前記感熱素子部が取り付けられた底面部とを有した圧着端子とを備え、前記感熱素子部が、前記底面部の上面に設置された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの上面に設けられた感熱素子と、一端が前記感熱素子に接続されていると共に他端が一対の前記リード線に接続され前記絶縁性フィルムの上面に形成された一対のパターン配線とを備え、前記底面部が、上面に複数の凸部を有し、前記絶縁性フィルムが、複数の前記凸部に対応した位置に形成され前記凸部が挿通された複数の位置決め孔を有し、前記絶縁性フィルムの上面に前記凸部を覆うと共に少なくとも前記位置決め孔を埋める孔埋め樹脂部が形成されていることを特徴とする。

【0008】

この温度センサでは、底面部が、上面に複数の凸部を有し、絶縁性フィルムが、複数の凸部に対応した位置に形成され凸部が挿通された複数の位置決め孔を有し、絶縁性フィルムの上面に凸部を覆うと共に少なくとも位置決め孔を埋める孔埋め樹脂部が形成されているので、絶縁性フィルムが凸部と位置決め孔とによって位置決めされると共に孔埋め樹脂部によって強固に固定される。また、凸部と孔埋め樹脂部とによって底面部の熱が、感熱素子が設けられた絶縁性フィルムの上面側まで伝わり、高い熱応答性を得ることができる。

【0009】

第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記絶縁性フィルムの上面に前記絶縁性フィルムよりも熱伝導率の高い材料でパターン形成され前記孔埋め樹脂部から前記感熱素子まで延在した熱伝導用パターンを有していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、絶縁性フィルムの上面に絶縁性フィルムよりも熱伝導率の高い材料でパターン形成され孔埋め樹脂部から感熱素子まで延在した熱伝導用パターンを有しているので、高熱伝導の熱伝導用パターンが孔埋め樹脂部と感熱素子との間の熱結合ルートとなり、さらに熱応答性が向上する。

【0010】

第３の発明に係る温度センサは、第２の発明において、前記熱伝導用パターンが、前記感熱素子の近傍から前記パターン配線に沿って延在していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、熱伝導用パターンが、感熱素子の近傍からパターン配線に沿って延在しているので、高熱伝導の熱伝導用パターンによりパターン配線側の熱を感熱素子側に誘導することができ、より高い熱応答性を得ることができると共に、パターン配線に接続されたリード線からの放熱を抑制することができる。

【0011】

第４の発明に係る温度センサは、第２又は第３の発明において、前記熱伝導用パターンが、前記感熱素子を囲んだコ字状に延在していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、熱伝導用パターンが、感熱素子を囲んだコ字状に延在しているので、コ字状の熱伝導用パターンにより感熱素子の周りから熱を感熱素子に効率的に伝えることができ、より高い熱応答性を得ることができる。

【0012】

第５の発明に係る温度センサは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記孔埋め樹脂部が、前記絶縁性フィルムよりも熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、孔埋め樹脂部が、絶縁性フィルムよりも熱伝導率が高い材料で形成されているので、高熱伝導の孔埋め樹脂部により底面部及び凸部からの熱をさらに絶縁性フィルムの上面側に効率的に伝えることができる。

【0013】

第６の発明に係る温度センサは、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記位置決め孔が、長孔であることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、位置決め孔が、長孔であるので、長孔の位置決め孔が孔埋め樹脂部で埋められていることで、長く延在した孔埋め樹脂部により広い範囲の底面部の熱を上面側に誘導することができる。

【0014】

第７の発明に係る温度センサは、第１から第６の発明のいずれかにおいて、前記孔埋め樹脂部が、前記感熱素子の近傍から前記パターン配線に沿って延在していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、孔埋め樹脂部が、感熱素子の近傍からパターン配線に沿って延在しているので、孔埋め樹脂部によりパターン配線側の熱を感熱素子側に誘導することができ、より高い熱応答性を得ることができると共に、パターン配線に接続されたリード線からの放熱を抑制することができる。特に、高熱伝導の孔埋め樹脂部を採用することで、さらに高い熱応答性と放熱抑制効果とを得ることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサによれば、底面部が、上面に複数の凸部を有し、絶縁性フィルムが、複数の凸部に対応した位置に形成され凸部が挿通された複数の位置決め孔を有し、絶縁性フィルムの上面に凸部を覆うと共に少なくとも位置決め孔を埋める孔埋め樹脂部が形成されているので、絶縁性フィルムが凸部と位置決め孔とによって位置決めされると共に孔埋め樹脂部によって強固に固定される。また、凸部と孔埋め樹脂部とによって底面部の熱が、感熱素子が設けられた絶縁性フィルムの上面側まで伝わり、高い熱応答性を得ることができる。
したがって、本発明の温度センサでは、高い熱応答性を有すると共にリード線の半田付け等の際に絶縁性フィルムの剥離が生じず、絶縁性フィルム接着時の位置ずれも防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る温度センサの第１実施形態を示す要部の平面図である。

【図2】第１実施形態において、圧着端子の要部（ａ）及び感熱素子部（ｂ）とを示す平面図である。

【図3】第１実施形態において、位置決め孔に凸部を挿通させ圧着端子上に感熱素子部を載置した状態を示す平面図である。

【図4】第１実施形態において、孔埋め樹脂部を形成した状態を示す要部の平面図である。

【図5】本発明に係る温度センサの第２実施形態を示す要部の平面図である。

【図6】本発明に係る温度センサの第３実施形態を示す要部の平面図である。

【図7】本発明に係る温度センサの従来例を示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る温度センサの第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

【0018】

本実施形態の温度センサ１は、図１及び図２に示すように、感熱素子部２と、感熱素子部２に一端が接続された一対のリード線３と、測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部４と感熱素子部２が取り付けられた底面部５とを有した圧着端子６とを備えている。
上記感熱素子部２は、底面部５の上面に設置された絶縁性フィルム７と、絶縁性フィルム７の上面に設けられた感熱素子８と、一端が感熱素子８に接続されていると共に他端が一対のリード線３に接続され絶縁性フィルム７の上面に形成された一対のパターン配線９とを備えている。

【0019】

上記底面部５は、上面に複数の凸部５ａを有している。
本実施形態では、感熱素子８の両側近傍と、一対のパターン配線９の両側近傍とにそれぞれ平面視円形状の凸部５ａが配されている。
上記絶縁性フィルム７は、複数の凸部５ａに対応した位置に形成され凸部５ａが挿通された複数の位置決め孔７ａを有している。
絶縁性フィルム７の上面には、凸部５ａを覆うと共に少なくとも位置決め孔７ａを埋める孔埋め樹脂部１０が形成されている。

【0020】

上記孔埋め樹脂部１０は、絶縁性フィルム７よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。
この孔埋め樹脂部１０は、絶縁性フィルム７がポリイミド樹脂で形成されている場合、ポリイミド樹脂よりも熱伝導率が高い、例えばガラスやＳｉＣ等のフィラーを含有した樹脂である。
その他、孔埋め樹脂部１０としては、例えばエポキシ樹脂にフィラーとして炭酸カルシウムを４０～５０％添加したもので、熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の高熱伝導樹脂や、エポキシ樹脂にフィラーとして酸化アルミニウムを７０～８０％添加したもので、熱伝導率が０．８～１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の高熱伝導樹脂などが採用可能である。

【0021】

上記位置決め孔７ａは、長孔であり、感熱素子８の近傍からパターン配線９に沿って延在しているスリット状の長孔である。この位置決め孔７ａ内には、２つの凸部５ａが挿通されている。
すなわち、一対の位置決め孔７ａは、感熱素子８の両側に配され、感熱素子８の近傍に配された凸部５ａからパターン配線９の近傍に配された凸部５ａまで直線状に延在している。この長孔状の位置決め孔７ａの形状に伴って、一対の孔埋め樹脂部１０も、感熱素子８の両側に配され、感熱素子８の近傍からパターン配線９に沿って直線状に延在している。

【0022】

上記感熱素子８は、両端に端子電極が形成されたチップサーミスタである。なお、感熱素子８として、フレーク状のサーミスタ素子，薄膜サーミスタや焦電素子等を採用しても構わない。
上記絶縁性フィルム７は、金属フィラーを含有した接着剤Ｇで圧着端子６の底面部５に接着されている。
例えば、上記接着剤Ｇとして、ハリマ化成製の銀フィラーを含有した高熱伝導性銀接着剤（５０～９５Ｗ／（ｍ・Ｋ））などが採用可能である。

【0023】

上記一対のリード線３は、一対のパターン配線９の他端にあるパッド部９ａに半田材、溶接又は導電性接着剤で接合され接続されている。なお、パッド部９ａは、リード線３を接続するために、他の部分よりも幅広に形成されている。

【0024】

上記絶縁性フィルム７は、例えば厚さ７．５～１２５μｍのポリイミド樹脂シートで矩形状に形成されている。
上記一対のパターン配線９の一端は、感熱素子８の両端の端子電極に接続されている。
これら一対のパターン配線９は、例えばＣｕ膜等の金属膜でパターン形成されている。

【0025】

上記圧着端子６は、感熱素子部２を囲んだ平面視コ字状の壁部１１を有している。これらの壁部１１は、リード線３が接続される部分を除いて感熱素子部２を三方向から囲んで底面部５の周縁部に立設されている。
なお、上記ネジ取り付け部４は、底面部５の先端側に設けられ、図７に示す従来例と同様にネジが挿通可能なネジ取付孔（図示略）を有している。

【0026】

本実施形態の温度センサ１を作製するには、まず図２の（ａ）に示すように、圧着端子６の底面部５上に接着剤Ｇを塗布し、その上に、図２の（ｂ）に示す感熱素子部２を載置する。このとき、図３に示すように、凸部５ａを対応する位置決め孔７ａ内に挿通させて位置決めを行う。

【0027】

次に、図４に示すように、凸部５ａを覆うと共に位置決め孔７ａを埋めるようにして孔埋め樹脂部１０を形成する。このとき、孔埋め樹脂部１０は、長孔状の位置決め孔７ａに応じて長く延在した形状となる。
さらに、パッド部９ａにリード線３の端部を半田付け等で接着することで、図１に示すように、温度センサ１が作製される。

【0028】

このように本実施形態の温度センサ１では、底面部５が、上面に複数の凸部５ａを有し、絶縁性フィルム７が、複数の凸部５ａに対応した位置に形成され凸部５ａが挿通された複数の位置決め孔７ａを有し、絶縁性フィルム７の上面に凸部５ａを覆うと共に少なくとも位置決め孔７ａを埋める孔埋め樹脂部１０が形成されているので、絶縁性フィルム７が凸部５ａと位置決め孔７ａとによって位置決めされると共に孔埋め樹脂部１０によって強固に固定される。また、凸部５ａと孔埋め樹脂部１０とによって底面部５の熱が、感熱素子８が設けられた絶縁性フィルム７の上面側まで伝わり、高い熱応答性を得ることができる。

【0029】

また、位置決め孔７ａが、長孔であるので、長孔の位置決め孔７ａが孔埋め樹脂部１０で埋められていることで、長く延在した孔埋め樹脂部１０により広い範囲の底面部５の熱を上面側に誘導することができる。
さらに、孔埋め樹脂部１０が、感熱素子８の近傍からパターン配線９に沿って延在しているので、孔埋め樹脂部１０によりパターン配線９側の熱を感熱素子８側に誘導することができ、より高い熱応答性を得ることができると共に、パターン配線９に接続されたリード線３からの放熱を抑制することができる。特に、高熱伝導の孔埋め樹脂部１０を採用することで、さらに高い熱応答性と放熱抑制効果とを得ることができる。

【0030】

次に、本発明に係る温度センサの第２及び第３実施形態について、図５及び図６を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【0031】

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、絶縁性フィルム７の上面にパターン配線９だけがパターン形成されているのに対し、第２実施形態の温度センサ２１では、図５に示すように、絶縁性フィルム７の上面に絶縁性フィルム７よりも熱伝導率の高い材料でパターン形成され孔埋め樹脂部１０から感熱素子８まで延在した熱伝導用パターン２７を有している点ある。

【0032】

第２実施形態では、熱伝導用パターン２７が感熱素子８の左右の凸部５ａを繋げるように延在していると共に、その途中が感熱素子８の直下にまで延びてＴ字状に形成されている。
なお、熱伝導用パターン２７と感熱素子８とが直接接触しないように、熱伝導用パターン２７上を絶縁性のカバーレイで覆って電気的な絶縁性を確保している。
上記熱伝導用パターン２７は、例えばパターン配線９と同様に銅箔でパターン形成されている。

【0033】

このように第２実施形態の温度センサ２１では、絶縁性フィルム７の上面に絶縁性フィルム７よりも熱伝導率の高い材料でパターン形成され孔埋め樹脂部１０から感熱素子８まで延在した熱伝導用パターン２７を有しているので、高熱伝導の熱伝導用パターン２７が孔埋め樹脂部１０と感熱素子８との間の熱結合ルートとなり、さらに熱応答性が向上する。

【0034】

次に、第３実施形態と第２実施形態の異なる点は、第２実施形態では、一対の凸部５ａを接続したＴ字状の熱伝導用パターン２７だけが形成されているのに対し、第３実施形態の温度センサ３１では、図６に示すように、Ｔ字状の熱伝導用パターン２７に加え、一対のパターン配線９に沿って延在する一対の熱伝導用パターン３７がパターン形成されている点である。

【0035】

一対の上記熱伝導用パターン３７は、感熱素子８の近傍から一対のパターン配線９に沿って延在している。なお、熱伝導用パターン３７は、熱伝導用パターン２７と同様に銅箔でパターン形成されている。
すなわち、第３実施形態では、Ｔ字状の熱伝導用パターン２７と一対の熱伝導用パターン３７とが、全体として感熱素子８を囲んだコ字状に延在している。
このため第３実施形態では、位置決め孔３７ａが長孔ではなく、凸部５ａに対応した丸孔とされ、孔埋め樹脂部３０が位置決め孔３７ａに対応して平面視円形又は楕円形に形成されている。

【0036】

このように第３実施形態の温度センサ３１では、熱伝導用パターン３７が、感熱素子８の近傍からパターン配線９に沿って延在しているので、高熱伝導の熱伝導用パターン３７によりパターン配線９側の熱を感熱素子８側に誘導することができ、より高い熱応答性を得ることができると共に、パターン配線９に接続されたリード線３からの放熱を抑制することができる。
また、Ｔ字状の熱伝導用パターン２７と一対の熱伝導用パターン３７とが、感熱素子８を囲んだコ字状に延在しているので、コ字状の熱伝導用パターンにより感熱素子８の周りから熱を感熱素子８に効率的に伝えることができ、より高い熱応答性を得ることができる。

【0037】

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、いわゆる丸形端子のＲ端子又はＹ端子の圧着端子を採用したが、ネジ止め可能なネジ取り付け部であれば他の形状のネジ取り付け部の形状としても構わない。

【符号の説明】

【0038】

１，２１，３１…温度センサ、２，１０２…感熱素子部、３…リード線、４，１０４…ネジ取り付け部、５，１０５…底面部、５ａ…凸部、６，１０６…圧着端子、７，１０７…絶縁性フィルム、７ａ，３７ａ…位置決め孔、８…感熱素子、９，１０９…パターン配線、１０，３０…孔埋め樹脂部、２７，３７…熱伝導用パターン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】