(57)【要約】【課題】実使用時の温度変化によるサーミスタ素子の電極部と絶縁被覆電線の芯線との接合部の膨張・収縮によってサーミスタ素子の電極部の微少な剥離によって抵抗値が変化することを防止し、信頼性の高い温度センサを提供する。【解決手段】絶縁基板上のパターン形成した導体箔からなるランドに予めサーミスタ素子を搭載して電気的に接続したセンサ基板を作製し、前記導体箔からなる出力端子部に平行絶縁被覆電線の芯線を接続して温度センサを形成する。【選択図】  図４
2006066751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された２本の導体箔の一端に形成された出力端子部と、該出力端子部から延びるリード部と、該リード部を介して前記導体箔の他端側に形成されたランドと、該ランドに接続されたサーミスタ素子とで構成されたセンサ基板の前記出力端子部に、絶縁被覆電線の露出させた芯線部を電気的に接続したことを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
サーミスタ素子として、片面に電極部が形成された薄膜サーミスタ素子または直方体形状の長手方向の両端部に端子電極を有する面実装型チップサーミスタを用いたことを特徴とする請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
ランドと出力端子とを接続するリード部が、線幅の細い導体箔によって形成されていることを特徴とする請求項１、２に記載の温度センサ。
【請求項４】
絶縁基板上に形成されたランド、リード部及び出力端子部からなる導体箔部分を除く絶縁基板上に開口を設けたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコン、冷蔵庫等の家庭電気製品や各種電子機器の温度制御装置等に用いられる絶縁被覆電線の先端部にサーミスタ素子を装着した温度検知用の温度センサの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭電気製品や各種電子機器に用いられている絶縁被覆電線の先端部にサーミスタ素子を装着した温度センサとしては、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、両面に電極を有するサーミスタチップ１０や直方体形状の長手方向の両端部に端子電極を有するＳＭＤタイプのサーミスタ素子１１等を２芯平行絶縁被覆電線１３の端部の絶縁被覆を剥がして露出させた芯線１４間に挟持させた後、はんだ槽でディッピングする等の手段ではんだ付けして絶縁被覆電線の芯線に接続固定して作製されていた。サーミスタ素子を絶縁被覆電線の先端の芯線に接続固定した後、先端部のサーミスタ素子周囲にエポキシ樹脂等の絶縁材料１５を塗布し加熱硬化させて温度センサを完成させていた。あるいは、サーミスタ素子を絶縁被覆電線の先端の芯線に接続固定した後、先端部を金属や樹脂でできた有底パイプ内に挿入し周囲にエポキシ樹脂等の絶縁材料を注入して加熱硬化させて温度センサを完成させていた（例えば、特開平１０−２７０２０８号公報）。
【０００３】
しかしながら、上記したような両面に電極を形成したサーミスタチップ１０やサーミスタ素子１１を絶縁被覆電線１３の芯線１４間に挟持した温度センサにおいては、サーミスタチップの電極面１６に直接に絶縁被覆電線の芯線１４をはんだ付けするために、銀を主成分とする電極面１６がはんだによって溶解する銀喰われ現象によりサーミスタチップ１０やサーミスタ素子１１の抵抗値が変化し完成した温度センサの製品歩留まりが低下する欠点があった。また、使用する電線の太さを変えた場合、芯線間の距離寸法が変わるためにサーミスタチップ１０やサーミスタ素子１１を挟持できるように、芯線間の寸法を変更するための加工が必要となり工数が増加する欠点がある。さらに、挟持したサーミスタチップをはんだ槽ではんだ付けする場合に挟持力不足からチップが脱落してサーミスタチップが接続されていない温度センサを製造する場合があり不良品が発生しやすい欠点もあった。また、このような温度センサは温度変化のある雰囲気で使用するのが一般的であり、長期間使用した場合にこの温度変化によって、絶縁被覆電線の使用部材の膨張・収縮ではんだ付けされたサーミスタチップの電極部分の剥離が進み、抵抗値が変化することがあり信頼性の面で問題があった。
【０００４】
図９（ｂ）に示す直方体形状の長手方向の両端部に端子電極を有するＳＭＤタイプのサーミスタ素子１１をこのような絶縁被覆電線１３の芯線間に挟持する温度センサも提案されているが、端子電極部分１６が曲面を有しているために、芯線１４間に挟持するためには露出させた芯線部分を加工しておく必要があり、上記従来例と同様に工数が増える欠点がある。また、上記のＳＭＤタイプのサーミスタ素子１１の端子電極部１６には、一般的に銀喰われの対策が施されているが電極に直接芯線をはんだ付けする点では、前記サーミスタチップを使用した場合と同じであり、長期間使用した場合に、温度変化による絶縁被覆電線等の使用部材の膨張・収縮によってサーミスタ素子のはんだ付された端子電極部分の剥離が進み、抵抗値が変化することがあって信頼性の面で問題があった。
【０００５】
また、このようにサーミスタチップまたはサーミスタ素子を直接に絶縁被覆電線の芯線部分にはんだ付けした温度センサは、サーミスタチップまたはサーミスタ素子で受熱した熱が、はんだ付け部分から絶縁被覆電線の芯線に逃げてしまい、サーミスタチップまたはサーミスタ素子で被検知体の温度を正確に検知することは難しい。温度センサとしての応答性を高めるためにサーミスタチップまたはサーミスタ素子の形状を小さくすれば、上記の理由で被検知体の温度を正確に検知することは益々難しくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ガラスエポキシ銅張積層板やポリイミド樹脂フィルム等からなる絶縁基板上にパターン形成された２本の導体箔間の一端にサーミスタ素子を電気的に接合し、他端に出力端子部が形成されたセンサ基板を作製しておき、前記センサ基板の出力端子部に２芯平行絶縁被覆電線の一端部の絶縁被覆を剥がして露出した芯線をはんだ付け等の手段によって電気的に接続することによって、小型で温度応答性に優れ、経時変化の小さい信頼性の高い温度センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項１の発明は、  絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された２本の導体箔の一端に形成された出力端子部と、該出力端子部から延びるリード部と、該リード部を介して前記導体箔の他端側に形成されたランドと、該ランドに接続されたサーミスタ素子とで構成されたセンサ基板の前記出力端子部に、絶縁被覆電線の露出させた芯線部を電気的に接続したことを特徴とする温度センサである。
【０００８】
本発明の請求項２に係わる発明は、前記サーミスタ素子として、片面に電極部が形成された薄膜サーミスタ素子または直方体形状の長手方向の両端部に端子電極を有する面実装型チップサーミスタを用いたことを特徴とする請求項１に記載の温度センサである。
【０００９】
本発明の請求項３に係わる発明は、ランドと出力端子部とを接続するリード部が、線幅の細い導体箔によって形成されていることを特徴とする請求項１、２に記載の温度センサである。
【００１０】
本発明の請求項４に係わる発明は、絶縁基板上に形成されたランド、リード部及び出力端子部からなる導体箔部分を除く絶縁基板上に開口を設けたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の温度センサである。
【発明の効果】
【００１１】
２本の導体箔が形成された絶縁基板上の一端に設けられたランドにサーミスタ素子が電気的に接続され、前記導体箔の他端に出力端子部が形成されたセンサ基板を予め作製しておき、前記センサ基板の出力端子部と２芯平行絶縁被覆電線の一端部の絶縁被覆を剥がして露出させた芯線とをはんだ付け等の手段によって電気的に接続することによって、サーミスタ素子等が搭載されたセンサ基板の状態で電気的特性の検査ができ、良品のみのセンサ基板を使用できるために、歩留まりの向上と効率的な温度センサの製造が可能になった。
【００１２】
出力端子部のパターン間隔が異なるセンサ基板を用意することによって、使用用途に応じて用いられる太さの異なる各種絶縁被覆電線に対応した温度センサを製造することが可能になる。
【００１３】
前記センサ基板に形成された２本の導体箔のランドと出力端子部を接続するリード部の線幅（パターン幅）をできる限り細くパターン形成することで熱抵抗を高められ、ランド上に載置固定されたサーミスタチップまたはサーミスタ素子が受熱した熱が出力端子部側に放散されにくくすることで、熱応答性に優れた温度センサを製造することができる。
【００１４】
絶縁基板上に形成されたランド、リード部及び出力端子部からなる導体箔部分を除く絶縁基板上に開口を設けることによって、サーミスタ素子が搭載されたセンサ基板の熱容量を小さくでき、さらにはサーミスタ素子が搭載された先端部の熱容量を小さくできるために、温度センサとしての熱応答性を一層改善できる。
【００１５】
前記センサ基板を用いることによって、従来のような周囲温度の急激な変化や周期的変化などの熱衝撃による絶縁被覆電線の膨張・収縮の発生でサーミスタ素子の電極部の剥がれを防止することが可能になり、信頼性の高い温度センサを低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に関して添付図面に基づき説明する。図１は本発明の温度センサに使用する絶縁基板の平面図を示す。絶縁基板２はガラエポキシ銅張積層板またはポリイミド樹脂フィルム等の表面に銅箔を張ったフレキシブル基板を使用できる。表面の銅箔をエッチングすることで、出力端子部３、リード部６及びサーミスタ素子５を電気的に接続するためのランド４が形成されている。ランド４と出力端子部３を結ぶリード部６は、被検知体からサーミスタ素子５が受熱した熱が出力端子部３を通って、接続された絶縁被覆電線の芯線に逃げないように、できる限り熱抵抗が大きくなるように線幅の細いパターンで形成することが好ましい。本実施例で使用した絶縁基板の寸法は、２．２×２．４×０．１ｍｍのガラスエポキシ銅張積層板を使用した。またリード部の線幅は１００〜２００ミクロンであった。
【００１７】
図２（ａ）は、サーミスタ素子５が搭載されたセンサ基板１の斜視図を示す。図２（ｂ）はＸ−Ｘ線で切断した断面図、図２（ｃ）はサーミスタ素子の構造略図を示す。センサ基板１の作製手順は次の通りである。絶縁基板２上のランド４部分にはんだペーストをスクリーン印刷等の手段によって印刷し、その上に薄膜サーミスタ素子５の電極部７を位置決めして重ね合わせ、基板全体を加熱してはんだペーストを溶融し絶縁基板２のランド４と薄膜サーミスタ素子５の電極部７を電気的に接合する。８はサーミスタ膜である。なお、前記センサ基板１の製造方法としては、図３に示すように、大きな一枚のガラスエポキシ銅張積層基板１１上に形成された銅箔をエッチングして図１に示すような出力端子部３、ランド４、リード部６を一度に多数個形成させる。その後、図２で説明したようにサーミスタ素子５をはんだペーストが塗布されたランド４上に載置してサーミスタ素子５の電極部７とランド４とをはんだペーストを溶融して電気的に接合する。このようにして、多数のサーミスタ素子が搭載された一枚の積層基板は、この状態で空気中あるいはオイル中でサーミスタとして必要な電気的特性を検査した後、個々に分割切断して良品のみを選別することでセンサ基板１が完成する。あるいは、後述するように短冊状に切断して使用すれば、その後の組み立て工程において自動組み立てが可能となり効率よい製造が可能である。
【００１８】
このようにして完成したセンサ基板１は、図４に示すように、２芯平行絶縁被覆電線１３の一端部を露出させた芯線部１４とセンサ基板１の出力端子部３とをはんだ付け等によって接合することによって温度センサ１７が完成する。図４は温度センサの先端部を拡大図示してある。
【００１９】
本発明の温度センサ１７は、絶縁被覆電線の先端部に接続されたセンサ基板と前記絶縁被覆電線の絶縁被覆部の一部を一体的にエポキシ樹脂等の絶縁樹脂でディップコーティングした構造の温度センサとしたり、金属や樹脂等で形成された有底パイプ内に挿入して周囲に絶縁樹脂を充填した構造の温度センサとすることによって使用用途に応じた形状とすることができる。
【００２０】
図５は絶縁基板の導体箔の他のパターンを示し、ランド４と出力端子部５を接続するリード部６の距離を長くするために蛇行したパターンとした絶縁基板を示し、図６の絶縁基板は、同図（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図に示すように、出力端子部の導体箔をタブ状に形成することで絶縁被覆電線の芯線とをスポット溶接できるような構造とすることができる。図７は絶縁基板２上に形成されたランド４、リード部６及び出力端子部３からなる導体箔部分を除く絶縁基板２上に開口１８を設けることによって、サーミスタ素子が搭載されたセンサ基板の熱容量を小さくできるだけでなく、サーミスタ素子が搭載された先端部の熱容量を小さくできるために、温度センサとしての熱応答性を上記実施例の構造のものよりもさらに改善できる。
【００２１】
図８は本発明の温度センサの製造する方法の一例を示す。絶縁基板２上に導体箔からなる出力端子部３、リード部６及びランド４が多数組形成された短冊状の基板であって、図７に示す絶縁基板は、有底パイプに封入するのに適するように基板先端部が曲線形状を有するように成形された基板を使用している。基板の形状は上記したように使用用途に合わせて決定すればよい。このような短冊状基板のランドにサーミスタ素子５をはんだ付け等の手段によって接続し、その後に平行絶縁被覆電線１３の芯線部分と出力端子部３とをはんだ付けによって接続して、点線部分Ｃで切断することで個々の温度センサが完成する。このような短冊状基板を使用することでサーミスタ素子のマウントと接合工程および平行絶縁被覆電線の接続工程の自動化が可能になり効率の良い生産ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の温度センサに用いる絶縁基板の平面図である。
【図２】前記絶縁基板上にサーミスタ素子を搭載したセンサ基板の斜視図と断面図、また使用する薄膜サーミスタ素子の斜視図を示す。
【図３】一枚の絶縁基板上にランド、リード部及び出力端子部を多数個パターン形成した絶縁基板の例を示す平面図を示す。
【図４】センサ基板と絶縁被覆電線の芯線とをはんだ付けによって接続した本発明の温度センサ構造を示す斜視図を示す。
【図５】絶縁基板の他の例である。
【図６】絶縁基板の他の例である。
【図７】絶縁基板の他の例である。
【図８】本発明の温度センサを製造方法の一例を示す。
【図９】従来例の温度センサを示す。
【符号の説明】
【００２３】
１  センサ基板
２  絶縁基板
３  出力端子部
４  ランド
５  サーミスタ素子
６  リード部
【図１】
2006066751.tif 000003
【図２】
2006066751.tif 000004
【図３】
2006066751.tif 000005
【図４】
2006066751.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006066751.tif 000009
【図８】
2006066751.tif 000010
【図９】
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