(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板表面に抵抗発熱部を有し、絶縁基板裏面に、サーミスタ素子とリードとが溶接又は圧接により電気接続され、且つ当該電気接続部分がガラス封入されるリード付きサーミスタが固定される抵抗発熱体であって、
当該固定は、絶縁基板裏面に配された導体に溶接される金属板の曲げ加工による当該リード部分の保持であることを特徴とする抵抗発熱体。
【請求項２】
金属板とリード部分とをはんだで固着することを特徴とする請求項１記載の抵抗発熱体。
【請求項３】
リード部分と、電気線とを絶縁基板から裏面方向に２ｍｍ以上離れた位置ではんだにより結線することを特徴とする請求項１又は２記載の抵抗発熱体。
【請求項４】
はんだが実質的に鉛を含まないことを特徴とする請求項２又は３に記載の抵抗発熱体。
【請求項５】
抵抗発熱体が、リライトカードへの情報入力又はリライトカードの情報消去用発熱体である請求項１〜４のいずれかに記載の抵抗発熱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リライトカードへ印字した字の消去用発熱体等に用いられる抵抗発熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁基板表面に抵抗発熱部を有し、絶縁基板裏面にサーミスタ部品が固定される抵抗発熱体については、特開平１１−１３８８８１号公報にその開示がある。ここでは、図６を用いて説明すると、まず基板裏面２０の中央部に形成した一対の電極２１に面実装型のチップサーミスタ２２を実装（はんだにて固定）する。次いで電極２１と一体形成されているランド２３と電気線２４とをはんだ２５付けをしていた。このようにしてチップサーミスタ２２の基板裏面２０への固定と、チップサーミスタ２２と電気線２４との結線を実現していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
抵抗発熱体の用途として、いわゆるリライトカードへの情報入力又はリライトカードの情報消去等がある。このような用途では、抵抗発熱体は通電により１００〜１７０℃程度までの急激な加熱と、通電停止により常温までの自然冷却を多数回繰り返す。一方サーミスタは、抵抗発熱体の温度を感知するため当然に高温領域へ配置されるのが常である。そこで上記従来技術の構成の抵抗発熱体を、前記使用形態で使用し続けると、電極とリード端子との接続部断線の不具合を生じることが明らかになってきた。つまりサーミスタ端子と、そこと接続される電気線との電気接続が不十分となり、サーミスタの電気特性を把握することができなくなる。
【０００４】
そこで本発明が解決しようとする課題は、昇温・降温を多数回繰り返す使用形態でも、サーミスタの電気特性を把握することができる抵抗発熱体を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の抵抗発熱体は、絶縁基板４表面に抵抗発熱部を有し、絶縁基板４裏面に、サーミスタ素子とリード２とが溶接又は圧接により電気接続され、且つ当該電気接続部分がガラス封入されるリード付きサーミスタ１が固定される抵抗発熱体であって、当該固定は、絶縁基板４裏面に配された導体に溶接される金属板の曲げ加工による当該リード２部分の保持であることを特徴とする。
【０００６】
上述のようにサーミスタ１は、抵抗発熱体の温度を感知するため、当該抵抗発熱体の熱を極力直接に受け、且つ被加熱体への加熱を妨げないようにする必要がある。従って表面に抵抗発熱部が配される絶縁基板４を介して絶縁基板４の裏面にサーミスタ１を配している。
【０００７】
また上記抵抗発熱部は、例えば図１に示すように抵抗体７とその両端に接触するよう配される一対の電極５からなり、一対の電極５間に通電することにより抵抗体７がジュール熱を発するものである。
【０００８】
本発明の抵抗発熱体に、リード２付きサーミスタ１を用いる理由を以下に記す。
従来の、多数回に亘り急激に昇温・降温を繰り返す使用形態で抵抗発熱体を使用し続けることによる、電極とリード端子との接続部の断線は、接続に用いるはんだに原因があると考えられる。例えばリライトカードの情報消去等に要する１００〜１７０℃程度の温度と、常温とを多数回繰り返す環境下に、融点が１８０〜２００℃程度のはんだを置くと、はんだの組織が肥大化し、はんだのみでは被保持体（図６ではチップサーミスタ２２、電極２１、ランド２３、電気線２４）の保持力を高く維持できていても、電気接続については十分に安定した接続状態が得られない場合がある。
【０００９】
一方通常のリード２付きサーミスタ１におけるサーミスタ素子と、リード２との電気接続には、はんだが用いられておらず、例えば溶接又は圧接によるものが多い。更にガラス等で電気接続部を封止することにより、強固な接続部を形成している。ここで当該ガラス封止のような接続補強・維持手段は、前記圧接状態を維持させるためには必須である。
【００１０】
つまり通常のリード２付きサーミスタ１の構成部品は、はんだのような、熱変化により容易に組織が変化する材料を用いていないため、１００〜１７０℃程度の温度と常温とのサイクルを多数回繰り返す環境に置かれても、サーミスタ素子とリード２との電気接続が劣化しにくい。このように昇温・降温を繰り返す使用形態でも、サーミスタ１の電気特性を把握することができる抵抗発熱体を提供することがリード２付きサーミスタ１を用いることによって可能となる。従って本発明の抵抗発熱体の温度感知手段にリード２付きサーミスタ１を用いる。
【００１１】
次に絶縁基板４裏面へのリード２付きサーミスタ１の固定手段について説明する。
図１では単に固定部材３として示している。この固定部材３は、その目的が結線を兼ねる等、特別な機能は必要とせず、単に固定させるためだけであるから、その手段に厳しい制限を要しない。例えば固定部材３を用いずに、サーミスタ１のリード２の弾力性を利用して絶縁基板４裏面へ押し付ける等でもよい。またこの場合、絶縁基板４裏面に凹部を設け、リード２付きサーミスタ１がその凹部に収容されるようにし、所定の位置に固定する抵抗発熱体の形態とすることもできる。また、まず抵抗発熱部を固定し、それとは別にサーミスタを固定し、絶縁基板４裏面とサーミスタ１の位置をそれぞれ調整して、絶縁基板４裏面にリード２付きサーミスタ１が固定される抵抗発熱体とすることもできる。これらは昇温・降温を繰り返す使用形態でも、サーミスタ１の電気特性を把握することができる抵抗発熱体である。
【００１２】
但し、絶縁基板４とサーミスタ１とを一体化固定した方が、それが組込まれる機器のダウンサイジング化、抵抗発熱体の組込み作業効率向上等に寄与するため好ましい。そのような構成を実現するための手段の一例は、サーミスタ１の絶縁基板４裏面への固定が、絶縁基板４裏面に配された導体６に溶接される金属板９の、サーミスタ部品を保持する曲げ加工による手段である。この場合図１の固定部材３が金属板９となる。
【００１３】
図２に銅等の金属板９を用いた場合の、リード２を絶縁基板４裏面へ固定する様子の例を示す。図２（ａ）に示すように、まず絶縁基板４裏面に導体６をスクリーン印刷等の手法で配する。そして導体６上に金属板９を載置し、スポット溶接等で導体６と金属板９とを一体化する。同図に溶接痕１０が示されている。次いで図２（ｂ）に示すように、サーミスタ１のリード２を捲き込むよう金属板９を曲げ加工する。銅板等は、弾性変形を殆どせず、一度曲げ加工をすると元の形状に復元しにくいため、十分にリード２を固定できる。このように、絶縁基板４裏面とリード２とを導体６及び金属板９を用いて固定できる。
【００１４】
図１及び図２では、サーミスタ１のリード２部分を絶縁基板４裏面に固定したが、それに限定されず、サーミスタ１のリード２以外の部分を絶縁基板４裏面に固定してもよいことは言うまでもない。この場合、例えばサーミスタ１のリード２以外の部分と絶縁基板４裏面とをガラスペーストで接着し、その後当該ガラスベーストを加熱硬化させる等の手段が考えられる。
【００１５】
しかしながら、リード２付きサーミスタ１の固定に関与する箇所をリード２部分とすることにより、固定手段が多様となる。その第１の理由はリード２部分が導体であり、リード２部分以外の部分が非導電性物質であることに起因する。導体であれば、その固定手段に接着剤等の使用による固定手段に加え、溶接やはんだ付けを固定手段として採用できる。ここで、図２には金属板９を介してリード２を絶縁基板４に固定する手段を示したが、金属板９を介さずに、リード２と導体６とを直接溶接させることも可能である。また第２の理由は、リード２部分は変形可能な金属線であることに起因する。その性質を利用して絶縁基板４裏面やそれに近接する他部材、関連部材等に存在する立体的形状を有する部分等に結わえたり、絡めたりすることで固定が可能となる。
【００１６】
更に固定の確実性を向上させるためには、例えば図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）の状態から、少なくとも金属板９とリード２との隙間の一部を埋めるよう努めながら溶融はんだを配し、固化させる。つまり金属板９とリード２部分とをはんだ１１で固着する。この状態では、図１における固定部材３が金属板９及びはんだ１１である。はんだ１１を電気接続の目的で使用すると、前述のように十分に安定した接続状態を得ることは困難であるが、単なる固定部材３としてはんだ１１を用いることには、それほど大きな問題ではない。しかもこの場合は金属板９も固定部材３であるため、はんだ１１は固定補助部材として機能しているため、尚更問題が少ない。
【００１７】
本発明にかかるリード２付きサーミスタ１のリード２は無制限に長くはできない。また、リード２の材質は一般的に柔軟性に乏しく、取扱い性が困難であるため、通常リード２終端部と電気線１３とを接続して各種機器に取付ける。図３にリード２部分と、電気線１３とをはんだ１１により結線した状態を示した。少なくとも接続部は熱収縮チューブ１２等で被覆し、保護するのが好ましい。また、機器のダウンサイズが求められる場合等には、リード２同士が接触する等の問題が発生し易い。従って、リード２の露出部分全体を熱収縮チューブ１２で被覆するのが最も好ましい。
【００１８】
ここではんだを電気接続手段として用いている。従って前述したような組織の肥大化等が起こり、十分に安定した電気接続状態が得られないという懸念があるかもしれない。しかしながら図６に示した従来の、表面に抵抗発熱部を有する基板の裏面に配したランド２３と電気線２４とをはんだ２５で接続する場合とは異なり、図１に示すように、表面に抵抗発熱部を有する絶縁基板４裏面に配したリード２付きサーミスタ１のリード２部分と、電気線１３とを接続するのにはんだ１１を使うのである。従って抵抗発熱部から十分に離れた位置に接続部、即ちはんだ１１を存在させることができる。
【００１９】
この場合抵抗発熱体の機器への取付け場所の換気環境等に左右されることが考えられるが、概ね絶縁基板４から裏面方向に２ｍｍ以上離れた位置を接続部とすべきであると考えられる。またここで用いるはんだ１１の融点は概ね２１０℃以上であることが更に好ましい。これらの理由は前述したようなはんだ１１組織の肥大化を極力避けるためである。
【００２０】
またここで用いるはんだ１１及び必要に応じて用いる、図２（ｃ）に示すはんだ１１の好ましい合金は、錫−銀−ビスマス系合金、錫−ビスマス−銀−銅系合金、錫−銀−銅系合金、錫−銀−インジウム系合金、錫−銀−銅−アンチモン系合金、錫−銀系合金、錫−銅系合金、錫−アンチモン系合金等である。これらは鉛を含まず、環境調和性に優れている。ここで、不純物程度に混入する程度の鉛の存在は、環境調和性の観点からは無視できるため、実質的に鉛を含まない範囲が好ましい合金となる。またこれらはその融点が２１０℃以上である合金組成の幅が広く、種々の合金を選択可能である利点もある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照しながら説明する。
まず図４に示す厚み０．８ｍｍの絶縁基板４としてのアルミナ板表面にＡｇ−Ｐｄ合金粉末とガラスフリットを含む導電ペーストをアルミナ板５スルーホール１４周縁付近にいわゆるスクリーン印刷・焼成し、電極５を形成する（膜厚１０〜１２μｍ）。次いでアルミナ板裏面のスルーホール１４裏側周縁付近及びそこからアルミナ板面中心方向に伸びるよう前記導電ペーストをスクリーン印刷・焼成し、電極５を形成する。これでアルミナ板表面に形成した電極５とアルミナ板裏面に形成した電極５とがスルーホール１４を介して繋がったことになる。また、後述するリード２付きサーミスタ１をアルミナ板裏面に装着するための導体６も同時形成する。
【００２２】
次いでＡｇ−Ｐｄ合金粉末を主成分とする抵抗体ペーストをアルミナ板表面にスクリーン印刷・焼成して形成する。このとき抵抗体７両端が、先に形成された電極５に一部重畳するよう抵抗体を形成する。この抵抗体７が抵抗発熱部４となる。
【００２３】
その後ホウ珪酸鉛系ガラスを主成分とするペーストを抵抗体７全面、及び一部の電極５を残し、電極５のほぼ全面にスクリーン印刷・焼成することで抵抗体７膜及び電極５膜をガラス８膜で保護する。
【００２４】
その後アルミナ板５に予め施されている分割溝１５を開くように応力を付与してアルミナ板を分割する。
【００２５】
図５に示した通電端子は、フッ化ポリエチレン系ビニール被覆銅線の銅線露出部で加締め固定する加締め部と、導線を束ねて加締め固定する加締め部と、平板部が一体化した部材からなる。平板部は、厚み０．１ｍｍの銅板表面にＡｇをメッキにより被覆したものである。Ａｇメッキ厚みは数μｍである。
【００２６】
次いで上記平板部と、抵抗体と接続している絶縁基板４裏面の電極５の露出面とを接触させながら、平板部のみに２つの直径約１ｍｍの溶接用電極を当接し、それらの溶接用電極間に電流印加して通電端子と電極５とをスポット溶接した。溶接条件は、５０ミリ秒の休止を挟み１５ミリ秒ずつ０．４５ｋＷを２パルス印加する。溶接用電極による通電端子への押圧力は、溶接後の溶接用電極痕が深さ約０．１ｍｍとなる程度とした。電極３の膜厚が１０〜１２μｍであることから、通電端子の平板部が局部的に薄くなって、溶接後の溶接用電極痕深さが約０．１ｍｍとなったと考えられる。
【００２７】
次いで図２に示す銅からなる厚み０．１ｍｍの金属板９を、導体６に上記溶接条件と同条件で溶接する。そして図２（ａ）に示すようリード２付きサーミスタ１のリード２を金属板９上に載置する。その後ピンセットを用いて図２（ｂ）に示すよう金属板９をリード２に捲きつける。そして図２（ｃ）に示すようはんだ１１で金属板９とリード２部分を固着する。
リード２付きサーミスタ１は、サーミスタ素子とリード２との電気接続は、圧接により、且つ電気接続部分がガラス封入されているものを用いた。
【００２８】
次いで図３に示すようにリード２部分（終端）と、電気線１３とを絶縁基板４から裏面方向に２ｍｍ以上離れた位置ではんだ１１により結線する。
これらに用いるはんだ１１は、錫−銀−銅系合金で、その融点は約２３０℃である。
このようにして本発明の抵抗発熱体を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明により、昇温・降温を多数回繰り返す使用形態でも、サーミスタの電気特性を把握することができる抵抗発熱体を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の抵抗発熱体の概要を示す図である。
【図２】絶縁基板裏面にリードを固定する様子を示す図である。
【図３】リードと電気線との接続状態を示す図である。
【図４】リードと電気線との接続状態を示す図である。
【図５】通電端子の外観を示した図である。
【図６】従来の抵抗発熱体のサーミスタ及び電気線の取付け状態を示す図である。
【符号の説明】
１．サーミスタ
２．リード
３．固定部材
４．絶縁基板
５．電極
６．導体
７．抵抗体
８．ガラス
９．金属板
１０．溶接痕
１１．はんだ
１２．熱収縮チューブ
１３．電気線
１４．スルーホール
１５．分割溝
２０．基板裏面
２１．電極
２２．チップサーミスタ
２３．ランド
２４．電気線
２５．はんだ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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