(57)【要約】【課題】  曲げて使用する際でも曲げる前に対して抵抗値が変化し難い温度センサを提供すること。【解決手段】  絶縁性シート２と、絶縁性シートの一方の面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部３と、薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向して形成された一対の対向電極４とを備え、絶縁性シートが、同一形状のポリイミドフィルムよりも曲げ剛性が低い。特に、絶縁性シートが、紙製シート基材２ａと、紙製シート基材の少なくとも前記一方の面側の表面に形成された絶縁性樹脂層２ｂとを有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性シートと、
前記絶縁性シートの一方の面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部と、
前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向して形成された一対の対向電極とを備え、
前記絶縁性シートが、同一形状のポリイミドフィルムよりも曲げ剛性が低い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、
前記絶縁性シートが、紙製シート基材と、前記紙製シート基材の少なくとも前記一方の面側の表面に形成された絶縁性樹脂層と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、
前記絶縁性樹脂層が、ポリプロピレンで形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項４】
請求項２に記載の温度センサにおいて、
前記紙製シート基材が、グラシン紙で形成され、
前記絶縁性樹脂層が、シリコーン樹脂で形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記絶縁性シートが、シリコーンシートであ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、曲げた状態での使用に優れた温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリイミド樹脂等で形成された絶縁性フィルム上に薄膜状のサーミスタ部を形成したフィルム型の温度センサが開発されている。例えば、特許文献１には、絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、薄膜サーミスタ部の上に複数の櫛部を有して互いに対向してパターン形成された一対の櫛型電極と、一対の櫛型電極に接続され絶縁性フィルムの表面にパターン形成された一対のパターン電極とを備えている温度センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０５３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来のフィルム型温度センサは、表面が湾曲している測定対象物に対応して曲げて設置する場合、絶縁性フィルムであるポリイミドフィルムが湾曲することで、薄膜サーミスタ部に伸縮応力が働くため、湾曲させる前の状態に対して抵抗値が変化してしまう不都合があった。例えば、図６に示すように、複写機の加熱ローラＲ（半径６ｍｍ）を測定対象物とし、加熱ローラＲの表面に沿って薄膜サーミスタ部１０１を外側にして温度センサ１００を１８０度分曲げると、薄膜サーミスタ部１０１が引っ張られて０．４２％伸びる。このとき、抵抗値は例えば３〜４％増加する。逆に、薄膜サーミスタ部１０１をポリイミドフィルム１０２の内側にして温度センサ１００を１８０度分曲げると、薄膜サーミスタ部１０１が０．４２％圧縮される。このとき、抵抗値は薄膜サーミスタ部１０１を外側に配した場合と逆に３〜４％減少する。なお、この測定では、ポリイミドフィルム１０２の厚さを５０μｍとし、薄膜サーミスタ部１０１の厚さを０．１μｍとした。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、曲げて使用する際でも曲げる前に対して抵抗値が変化し難い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】
【０００６】
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、絶縁性シートと、前記絶縁性シートの一方の面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部と、前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向して形成された一対の対向電極とを備え、前記絶縁性シートが、同一形状のポリイミドフィルムよりも曲げ剛性が低いことを特徴とする。
この温度センサでは、絶縁性シートが、同一形状のポリイミドフィルムよりも曲げ剛性が低いので、曲げた際に薄膜サーミスタ部に対する伸縮応力がポリイミドフィルムの場合に比べて低減され、曲げによる抵抗値変化が抑制される。
【０００７】
第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記絶縁性シートが、紙製シート基材と、前記紙製シート基材の少なくとも前記一方の面側の表面に形成された絶縁性樹脂層と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、絶縁性シートが、紙製シート基材と、紙製シート基材の少なくとも前記一方の面側の表面に形成された絶縁性樹脂層とを有しているので、ポリイミドフィルムに比べて曲がり易い紙製シート基材により薄膜サーミスタ部に対する応力が低減されると共に、表面にコーティングされた絶縁性樹脂層によって平滑な表面が得やすく、薄膜サーミスタ部や電極等の薄膜回路が形成し易い。また、紙製シート基材の表面に絶縁性樹脂層がコーティングされることにより、耐熱性も向上する。
【０００８】
第３の発明に係る温度センサは、第２の発明において、前記絶縁性樹脂層が、ポリプロピレン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、絶縁性樹脂層が、ポリプロピレンで形成されているので、ポリイミドフィルムよりも吸水率が小さいポリプロピレンの絶縁性樹脂層により高い耐水性を得ることができる。
【０００９】
第４の発明に係る温度センサは、第２の発明において、前記紙製シート基材が、グラシン紙で形成され、前記絶縁性樹脂層が、シリコーン樹脂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、紙製シート基材が、グラシン紙で形成され、絶縁性樹脂層が、シリコーン樹脂で形成されているので、耐水性があるグラシン紙によって耐水性が向上すると共に、ポリプロピレンよりも耐熱性が高いシリコーン樹脂により耐熱性も向上する。
【００１０】
第５の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記絶縁性シートが、シリコーンシートであることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、絶縁性シートが、シリコーンシートであるので、表面平滑性が高いシリコーンシート上に薄膜サーミスタ部を良好に成膜し易く、また紙製シート基材よりも耐熱性が高く曲がりやすいシリコーンシートにより耐熱性及び柔軟性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
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、絶縁性シートが、同一形状のポリイミドフィルムよりも曲げ剛性が低いので、曲げた際に薄膜サーミスタ部に対する伸縮応力がポリイミドフィルムの場合に比べて低減され、曲げによる抵抗値変化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る温度センサの第１実施形態を示す平面図である。
【図２】第１実施形態において、要部の拡大断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第１実施形態において、温度センサを加熱ローラに沿って曲げた状態を示す概略的な断面図である。
【図５】本発明に係る温度センサの第２実施形態において、要部の拡大断面図である。
【図６】本発明に係る温度センサの従来例を、加熱ローラに沿って曲げた状態を示す概略的な断面による説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る温度センサにおける第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図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。
【００１４】
本実施形態の温度センサ１は、図１から図３に示すように、絶縁性シート２と、絶縁性シート２の一方の面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部３と、薄膜サーミスタ部３の上に互いに対向して形成された一対の対向電極４とを備えている。
上記絶縁性シート２は、同一形状のポリイミドフィルムよりも曲げ剛性が低く設定されたシートである。
【００１５】
上記絶縁性シート２は、図２に示すように、紙製シート基材２ａと、紙製シート基材２ａの表面に形成された絶縁性樹脂層２ｂとを有している。
上記絶縁性樹脂層２ｂは、ポリプロピレンで形成されている。すなわち、絶縁性シート２は、紙製シート基材２ａの少なくとも前記一方の面側の表面にポリプロピレンの絶縁性樹脂層２ｂをコーティングした表面ラミネート合成紙である。
【００１６】
例えば、絶縁性シート２として、日本製紙パピリア株式会社製の商品名「オーパ−」（登録商標）等が採用可能である。
なお、本実施形態では、紙製シート基材２ａの上下面の両面に絶縁性樹脂層２ｂが形成されているが、少なくとも薄膜サーミスタ部３が形成される絶縁性シート２の一方の面側の表面に絶縁性樹脂層２ｂが形成される。
【００１７】
上記一対の対向電極４は、薄膜サーミスタ部３の上に互いに対向して櫛型状にパターン形成された櫛型電極であり、複数の櫛部４ａを有している。
上記対向電極４及びパターン配線５は、薄膜サーミスタ部３上に形成された膜厚５〜１００ｎｍのＣｒ又はＮｉＣｒの接合層と、該接合層上にＡｕ等の貴金属で膜厚５０〜１０００ｎｍ形成された電極層とを有している。
【００１８】
一対のパターン電極５は、絶縁性シート２の一端部に配された一対のパッド部５ａを有している。
上記パッド部５ａは、リードフレーム等を接続するためにパターン電極５の他の部分よりも幅広に形成された端子部である。
上記絶縁性シート２は、矩形状とされ、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのシートで形成されている。
【００１９】
上記薄膜サーミスタ部３は、絶縁性シート２の一端側に配され、例えばＴｉ−Ａｌ−Ｎのサーミスタ材料で矩形状に形成されている。特に、薄膜サーミスタ部３は、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。
【００２０】
なお、本実施形態の温度センサ１は、少なくとも対向電極４と共に薄膜サーミスタ部３の直上を覆って絶縁性シート２の一方の面上に形成された絶縁性の保護膜（図示略）を備えている。
上記保護膜は、例えばポリイミド樹脂で形成されている。
【００２１】
上記曲げ剛性は、以下の式で定義される。
ｋＢ＝Ｍ／θ＝ＥＩ／Ｌ
（但し、ｋＢ：曲げ剛性、Ｍ：曲げモーメント、θ：曲げ変形角、Ｅ：ヤング率、Ｉ：断面二次モーメント、Ｌ：長さ）
【００２２】
したがって、曲げ剛性ＫＢが小さいほど曲げやすいことを示しており、曲げ剛性ＫＢはヤング率Ｅに比例するため、ヤング率Ｅの小さい材料ほど曲がりやすいことを示している。
なお、ポリイミド樹脂のヤング率は３〜７ＧＰａであるのに対し、紙のヤング率は２〜５ＧＰａであって小さい。すなわち、紙は、ポリイミド樹脂よりも機械的に曲げやすい材料である。したがって、紙製シート基材２ａをベースとした絶縁性シート２と同一形状のポリイミドフィルムとでは、絶縁性シート２の方が曲げ剛性が小さくなる。
【００２３】
このように本実施形態の温度センサ１では、絶縁性シート２が、同一形状のポリイミドフィルムよりも曲げ剛性が低いので、曲げた際に薄膜サーミスタ部３に対する伸縮応力がポリイミドフィルムの場合に比べて低減され、曲げによる抵抗値変化が抑制される。
また、絶縁性シート２が、紙製シート基材２ａと、紙製シート基材２ａの表面に形成された絶縁性樹脂層２ｂとを有しているので、ポリイミドフィルムに比べて曲がり易い紙製シート基材２ａにより薄膜サーミスタ部３に対する応力が低減されると共に、表面にコーティングされた絶縁性樹脂層２ｂによって平滑な表面が得やすく、薄膜サーミスタ部３や電極等の薄膜回路が形成し易い。
【００２４】
また、紙製シート基材２ａの表面に絶縁性樹脂層２ｂがコーティングされることにより、耐熱性も向上する。なお、本実施形態では、紙製シート基材２ａの両面に絶縁性樹脂層２ｂが形成されているので、より耐熱性が向上する。
【００２５】
特に、絶縁性樹脂層２ｂが、ポリプロピレンで形成されているので、ポリイミドフィルムよりも吸水率が小さいポリプロピレンの絶縁性樹脂層２ｂにより高い耐水性を得ることができる。
例えば、図４に示すように、加熱ローラＲに沿って温度センサ１を曲げて使用する場合であっても、基板にポリイミドフィルムを用いた場合に比べて抵抗値変化が小さくなる。
【００２６】
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を参照して以下に説明する。なお、以下の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。
【００２７】
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、絶縁性シート２が、紙製シート基材２ａと、紙製シート基材２ａの表面に形成された絶縁性樹脂層２ｂとで構成されているのに対し、第２実施形態の温度センサ２１は、図５に示すように、紙製シート基材２２ａが、グラシン紙で形成され、絶縁性樹脂層２２ｂが、シリコーン樹脂で形成されている点である。
【００２８】
すなわち、第２実施形態の絶縁性シート２２は、グラシン紙の紙製シート基材２２ａ上にシリコーン樹脂の絶縁性樹脂層２２ｂがコーティングされたシリコンペーパーである。
グラシン紙は、すり潰した亜硫酸パルプを高圧加工して薄紙状に平滑化されたものであり、滑らかで光沢があると共に耐水性もあり、その表面に形成されるシリコーン樹脂の絶縁性樹脂層２２も高い平坦性が得られる。
【００２９】
このように第２実施形態の温度センサ２１では、紙製シート基材２２ａが、グラシン紙で形成され、絶縁性樹脂層２２ｂが、シリコーン樹脂で形成されているので、グラシン紙によって耐水性が向上すると共に、ポリプロピレンよりも耐熱性が高いシリコーン樹脂により耐熱性も向上する。
【００３０】
次に、第３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、絶縁性シート２が、紙製シート基材２ａと、絶縁性樹脂層２ｂとの積層構造で構成されているのに対し、第３実施形態の温度センサでは、絶縁性シートが、シリコーンシートである点である。
すなわち、第３実施形態の温度センサでは、絶縁性シートが、シリコーンシートであるので、表面平滑性が高いシリコーンシート上に薄膜サーミスタ部を良好に成膜し易く、また紙製シート基材よりも耐熱性が高く曲がりやすいシリコーンシートにより耐熱性及び柔軟性が向上する。
【００３１】
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。
【符号の説明】
【００３２】
１，２１…温度センサ、２…絶縁性シート、２ａ，２２ａ…紙製シート基材、２ｂ，２２ｂ…絶縁性樹脂層、３…薄膜サーミスタ部、４…対向電極、５…パターン電極
【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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