(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のリードフレームと、前記一対のリードフレームに接続されたセンサ部と、前記一対のリードフレームと前記センサ部とを上下から挟んで互いに接着された一対の絶縁性の保護テープと、前記一対のリードフレームに固定されて前記一対のリードフレームを保持する絶縁性の保持部とを備え、
前記センサ部が、上面に前記一対のリードフレームが接着された絶縁性フィルムと、
該絶縁性フィルムの上面に設けられサーミスタ材料で形成されたサーミスタ部と、
前記サーミスタ部に互いに対向して形成された一対の電極と、
一端が前記一対の電極に接続されていると共に他端が前記一対のリードフレームに接続され前記絶縁性フィルムの上面にパターン形成された一対のパターン電極とを備え、
前記絶縁性フィルムの両側部が、前記一対のリードフレームの接着面側に配された外側角部の近傍かつ内側に配され、
一対の前記保護テープの両側部が、前記絶縁性フィルムの両側部から外側で、かつ前記一対のリードフレームの外側角部よりも内側から上面側に向けて曲げら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、
上面側の前記保護テープが、両側部から中央部に向かう引っ張り力を付加された状態で、下面側の前記保護テープに接着されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記一対のリードフレームの先端部が、前記サーミスタ部よりも先端側で前記パターン電極と接続されていると共に、基端側に比べて互いに内側に幅広な形状と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１から３のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記サーミスタ部が、前記絶縁性フィルムの上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であり、
前記一対の電極が、前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方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、複写機やプリンタ等の加熱ローラの温度を測定することに好適で応答性に優れた温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機やプリンタに使用されている加熱ローラには、その温度を測定するために温度センサが接触状態に設置されている。このような温度センサとしては、例えば特許文献１に、一対のリードフレームと、これらのリードフレームの間に配設され接続された感熱素子と、一対のリードフレームの端部に形成された保持部と、リードフレーム及び感熱素子の片面に設けられ加熱ローラに接触させる保護テープ（薄膜シート）とを有する温度センサが提案されている。
上記特許文献１には、感熱素子として  ビードサーミスタやチップサーミスタの他に、アルミナ等の絶縁基板の一面に感熱膜が形成された薄膜サーミスタが採用されている。
【０００３】
また、近年、柔軟性に優れると共に全体を薄くすることができるフィルム型温度センサとして、絶縁性フィルム上に薄膜サーミスタを形成した温度センサが開発されている。例えば、特許文献２には、一対のリードフレームと、一対のリードフレームに接続されたセンサ部と、一対のリードフレームに固定されてリードフレームを保持する絶縁性の保持部とを備えた温度センサが提案されている。
【０００４】
この温度センサは、センサ部が、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及び下の少なくとも一方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、一対のリードフレームが、絶縁性フィルムの表面に薄膜サーミスタ部を間に配して延在して接着されていると共に一対のパターン電極に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７４７５２号公報
【特許文献２】特開２０１４−５２２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記特許文献１に記載の技術では、加熱ローラ等の測定対象物に押し付けた際に、図５に示すように、一対のリードフレーム２の外側角部２ｂが薄い保護テープ９Ａ，９Ｂを介して加熱ローラ等の測定対象物に当接してしまうために、エッジ形状の外側角部２ｂによって測定対象物に傷が付いてしまうおそれがあった。なお、図５中の符号１０１はチップサーミスタである。
また、特許文献２に記載の技術では、特許文献１に記載の技術のように、絶縁性フィルムの接触面側にも保護テープを接着して使用したとすると、リードフレームと保護テープとの間に絶縁性フィルムが介在することで測定対象物に傷が付き難いものの、広い絶縁性フィルムにさらに広い保護テープを重ねて接着することで熱容量及び接触面積が増大してしまい、応答性が低下するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、測定対象物に接触させて温度測定をする際に測定対象物に傷が付き難く、応答性も良好な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】
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、一対のリードフレームと、前記一対のリードフレームに接続されたセンサ部と、前記一対のリードフレームに固定されて前記一対のリードフレームを保持する絶縁性の保持部とを備え、前記センサ部が、上面に前記一対のリードフレームが接着された絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの上面に設けられサーミスタ材料で形成されたサーミスタ部と、前記サーミスタ部に互いに対向して形成された一対の電極と、一端が前記一対の電極に接続されていると共に他端が前記一対のリードフレームに接続され前記絶縁性フィルムの上面にパターン形成された一対のパターン電極と、前記一対のリードフレームと前記センサ部とを上下から挟んで互いに接着された一対の絶縁性の保護テープとを備え、前記絶縁性フィルムの両側部が、前記一対のリードフレームの接着面側に配された外側角部の近傍かつ内側に配され、一対の前記保護テープの両側部が、前記絶縁性フィルムの両側部から外側で上面側に向けて曲げられていることを特徴とする。
【０００９】
この本発明の温度センサでは、絶縁性フィルムの両側部が、一対のリードフレームの接着面側に配された外側角部の近傍かつ内側に配され、一対の保護テープの両側部が、絶縁性フィルムの両側部から外側で上面側に向けて曲げられているので、測定対象物に傷が付き難く、良好な応答性が得られる。
すなわち、リードフレームの外側角部の近傍内側に配された絶縁性フィルムの両側部により外側角部近傍に段差ができ、この段差により保護テープとリードフレームとの間にわずかな隙間が生じることで、測定対象物に保護テープの下面を当接させた際に、外側角部が配された部分が測定対象物に当たり難くなって傷が発生し難い。また、幅が狭い絶縁性フィルムと上記段差とによって保護テープの両側部が一対のリードフレームの外側角部よりも内側から曲げられ、測定対象物との接触面が小さくなり、応答性が向上する。さらに、絶縁性フィルムがリードフレームの外側角部よりも内側に配される狭い幅であることで、熱容量が小さく、良好な応答性を得ることができる。また、保護テープの両側部が上面側に向けて曲げられているので、保護テープの両側部が測定対象物に接触せず、保護テープの両側部によって測定対象物を傷つけることを防止できる。
【００１０】
第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、上面側の前記保護テープが、両側部から中央部に向かう引っ張り力を付加された状態で、下面側の前記保護テープに接着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、上面側の保護テープが、両側部から中央部に向かう引っ張り力を付加された状態で、下面側の保護テープに接着されているので、上面側の保護テープの引っ張り力によって、貼り合わせた上下の保護テープが絶縁性フィルムの両側部の外側で上方に向けて曲がって、その形状が保持される。
【００１１】
第３の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明において、前記一対のリードフレームの先端部が、前記サーミスタ部よりも先端側で前記パターン電極と接続されていると共に、基端側に比べて互いに内側に幅広な形状と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、一対のリードフレームの先端部が、サーミスタ部よりも先端側でパターン電極と接続されていると共に、基端側に比べて互いに内側に幅広な形状とされているので、外側角部よりも内側に配されて接着面積が小さくなった絶縁性フィルムとの接着面積を幅広な先端部で増やし、センサ部を平坦かつ安定的に保持することができる。なお、リードフレームの先端部は、サーミスタ部よりも先端側に配されてパターン電極に接続されるので、先端部を内側に幅広にしてもサーミスタ部の領域を狭めることがない。
第４の発明に係る温度センサは、第１から第３の発明のいずれかの温度センサにおいて、前記サーミスタ部が、前記絶縁性フィルムの上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であり、前記一対の電極が、前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方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であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
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、絶縁性フィルムの両側部が、一対のリードフレームの接着面側に配された外側角部の近傍かつ内側に配され、一対の保護テープの両側部が、絶縁性フィルムの両側部から外側で上面側に向けて曲げられているので、測定対象物に傷が付き難く、良好な応答性が得られる。
したがって、本発明の温度センサによれば、測定対象物に押し当てても傷つけることを抑制できると共に、高い応答性も有することから、複写機やプリンタ等の加熱ローラの温度測定用として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る温度センサの一実施形態を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。
【図２】本実施形態において、センサ部を示す平面図である。
【図３】本実施形態において、薄膜サーミスタ部形成工程を示す平面図（ａ）及び電極形成工程を示す平面図（ｂ）である。
【図４】本実施形態において、リードフレーム接合工程を示す平面図である。
【図５】本発明に係る温度センサの従来例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る温度センサにおける一実施形態を、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。
【００１５】
本実施形態の温度センサ１は、図１に示すように、一対のリードフレーム２と、一対のリードフレーム２に接続されたセンサ部３と、一対のリードフレーム２に固定されて一対のリードフレーム２を保持する絶縁性の保持部４とを備えている。
【００１６】
上記センサ部３は、上面に一対のリードフレーム２が接着された絶縁性フィルム５と、該絶縁性フィルム５の上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６と、薄膜サーミスタ部６の上に複数の櫛部７ａ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７と、一端が一対の櫛型電極７に接続されていると共に他端が一対のリードフレーム２に接続され絶縁性フィルム５の上面にパターン形成された一対のパターン電極８と、一対のリードフレーム２とセンサ部３とを上下から挟んで互いに接着された一対の絶縁性の保護テープ９Ａ，９Ｂとを備えている。
【００１７】
上記絶縁性フィルム５の両側部５ａは、一対のリードフレーム２の接着面側に配された外側角部２ｂの近傍かつ内側に配されている。すなわち、絶縁性フィルム５の幅は、一対のリードフレーム２の外側角部２ｂ間の距離よりも若干小さく設定されている。
また、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂの両側部９ａは、絶縁性フィルム５の両側部５ａから外側で上面側に向けて曲げられている。すなわち、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂは、その幅が一対のリードフレーム２の幅よりも広く設定され、絶縁性フィルム５の両側部５ａに沿って谷折り状に折り曲げられている。
なお、両側部から中央部に向かう引っ張り力を付加された状態の上面側の保護テープ９Ａを、下面側の保護テープ９Ｂに接着することで、上記折り曲げ状態を保持している。
【００１８】
一対のリードフレーム２の先端部２ａは、薄膜サーミスタ部６よりも先端側でパターン電極８と接続されていると共に、基端側に比べて互いに内側に幅広な形状とされている。
一対の上記パターン電極８の先端側には、リードフレーム２の先端部２ａに対応して幅広なパッド部８ａが形成されている。これらのパッド部８ａに、一対のリードフレーム２が、ハンダ材や導電性樹脂接着剤等の接着剤、抵抗溶接により接着されている。
なお、本実施形態の温度センサ１では、パッド部８ａを除いたパターン電極８，薄膜サーミスタ部６及び櫛型電極７を覆う絶縁性の保護膜１０が絶縁性フィルム５上に形成されている。
【００１９】
上記絶縁性フィルム５は、略長方形状とされ、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで帯状に形成されている。なお、絶縁性フィルム５としては、他にＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート，ＰＥＮ：ポリエチレンナフタレート等でも作製できるが、加熱ローラの温度測定用としては、最高使用温度が２３０℃と高いためポリイミドフィルムが望ましい。
【００２０】
上記薄膜サーミスタ部６は、絶縁性フィルム５の基端側に配され、例えばＴｉＡｌＮのサーミスタ材料で形成されている。特に、薄膜サーミスタ部６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。
【００２１】
上記パターン電極８及び櫛型電極７は、薄膜サーミスタ部６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で形成された電極層とを有している。
一対の櫛型電極７は、互いに対向状態に配されて交互に櫛部７ａが並んだ櫛型パターンとされている。
【００２２】
なお、櫛部７ａは、絶縁性フィルム５の延在方向に沿って延在している。すなわち、絶縁性フィルム５の裏面側を、回転する加熱ローラに押し当てされて温度測定を行う場合、絶縁性フィルム５の延在方向に曲率を有して湾曲させられるため、薄膜サーミスタ部６にも同方向に曲げ応力が加わる。このとき、櫛部７ａが同方向に延在しているため、薄膜サーミスタ部６を補強することになり、クラックの発生を抑制することができる。
上記保護膜１０は、絶縁性樹脂膜等であり、例えば厚さ２０μｍのポリイミド膜が採用される。
上記保護テープ９Ａ，９Ｂは、テフロン（登録商標）等のフッ化炭素樹脂で形成されている。
なお、保持部４には、取付孔４ａが形成されている。
【００２３】
この温度センサ１の製造方法について、図１から図４を参照して以下に説明する。
本実施形態の温度センサ１の製造方法は、絶縁性フィルム５の表面に薄膜サーミスタ部６をパターン形成する薄膜サーミスタ部形成工程と、互いに対向した一対の櫛型電極７を薄膜サーミスタ部６上に配して絶縁性フィルム５の表面に一対のパターン電極８をパターン形成する電極形成工程と、絶縁性フィルム５上に保護膜１０を形成する保護膜形成工程と、センサ部３にリードフレーム２を接続するリードフレーム接続工程と、リードフレーム２及びセンサ部３を上下から保護テープ９Ａ，９Ｂで挟んで互いに接着する保護テープ接着工程とを有している。
【００２４】
より具体的な製造方法の例としては、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムの絶縁性フィルム５上に、Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを用い、窒素含有雰囲気中で反応性スパッタ法にて、ＴｉｘＡｌｙＮｚ（ｘ＝０．０９、ｙ＝０．４３、ｚ＝０．４８）のサーミスタ膜を膜厚２００ｎｍで形成する。その時のスパッタ条件は、到達真空度５×１０−６Ｐａ、スパッタガス圧０．４Ｐａ、ターゲット投入電力（出力）２００Ｗで、Ａｒガス＋窒素ガスの混合ガス雰囲気下において、窒素ガス分率を２０％で作製する。
【００２５】
成膜したサーミスタ膜の上にレジスト液をスピンコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒プリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、さらに１５０℃で５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要なＴｉｘＡｌｙＮｚのサーミスタ膜を市販のＴｉエッチャントでウェットエッチングを行い、図３の（ａ）に示すように、レジスト剥離にて所望の形状の薄膜サーミスタ部６にする。
【００２６】
次に、薄膜サーミスタ部６及び絶縁性フィルム５上に、スパッタ法にて、Ｃｒ膜の接合層を膜厚２０ｎｍ形成する。さらに、この接合層上に、スパッタ法にてＡｕ膜の電極層を膜厚２００ｎｍ形成する。
次に、成膜した電極層の上にレジスト液をスピンコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒プリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、１５０℃で５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要な電極部分を市販のＡｕエッチャント及びＣｒエッチャントの順番でウェットエッチングを行い、図３の（ｂ）に示すように、レジスト剥離にて所望の櫛型電極７及びパターン電極８を形成する。
【００２７】
さらに、絶縁性フィルム５の表面にポリイミドワニスを印刷法により所定部分に塗布して、１８０℃、３０分でキュアを行い、２０μｍ厚のポリイミド保護膜１０を形成する。
次に、パッド部８ａとなる領域にＮｉめっきを施して、図２に示すように、一対のパッド部８ａを形成する。
なお、複数のセンサ部３を同時に作製する場合、絶縁性フィルム２の大判シートに複数の薄膜サーミスタ部６、櫛型電極７、パターン電極７、保護膜１０及びパッド部８ａを上述のように形成した後に、大判シートから各センサ部３に切断する。
次に、図４に示すように、一対のパッド部８ａにリードフレーム２の先端部２ａを抵抗溶接により接着する。
【００２８】
さらに、センサ部３及びリードフレーム２を上下から一対の保護テープ９Ａ，９Ｂで挟んで、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂの互いの両側部９ａの接着面をプレスして接着する。この際、上面側の保護テープ９Ａを、両側部から中央部に向かう引っ張り力を付加された状態で、下面側の保護テープ９Ｂに接着する。これにより、図１の（ｂ）に示すように、下面側の保護テープ９Ｂが上面側の保護テープ９Ａによって内側に引っ張られることで、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂの両側部９ａが、絶縁性フィルム５の両側部５ａから外側で上面側に向けて曲がり、温度センサ１が作製される。
【００２９】
このように本実施形態の温度センサ１では、絶縁性フィルム５の両側部５ａが、一対のリードフレーム２の接着面側に配された外側角部２ｂの近傍かつ内側に配され、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂの両側部９ａが、絶縁性フィルム５の両側部５ａから外側で上面側に向けて曲げられているので、リードフレーム２の外側角部２ｂが測定対象物に当接し難く、幅が狭い絶縁性フィルム５によって良好な応答性が得られる。
【００３０】
すなわち、リードフレーム２の外側角部２ｂの近傍内側に配された絶縁性フィルム５の両側部５ａにより外側角部２ｂ近傍に段差ができ、この段差より外側で曲がる保護テープ９Ａ，９Ｂとリードフレーム２との間にわずかな隙間が生じることで、測定対象物に下面側の保護テープ９Ｂの下面を当接させた際に、外側角部２ｂが配された部分が測定対象物に当たり難くなって傷が発生し難い。
【００３１】
また、幅が狭い絶縁性フィルム５と上記段差とによって保護テープ９Ａ，９Ｂの両側部９ａが一対のリードフレーム２の外側角部２ｂよりも内側から曲げられ、測定対象物との接触面が小さくなり、応答性が向上する。さらに、絶縁性フィルム５がリードフレーム２の外側角部２ｂよりも内側に配される狭い幅であることで、熱容量が小さく、良好な応答性を得ることができる。また、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂの両側部が上面側に向けて曲げられているので、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂの両側部９ａが測定対象物に接触せず、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂの両側部９ａによって測定対象物を傷つけることを防止できる。
【００３２】
また、上面側の保護テープ９Ａが、両側部９ａから中央部に向かう引っ張り力を付加された状態で、下面側の保護テープ９Ｂに接着されているので、上面側の保護テープ９Ａの引っ張り力によって、貼り合わせた上下の保護テープ９Ａ，９Ｂが絶縁性フィルム５の両側部５ａの外側で上方に向けて曲がって、その形状が保持される。
さらに、一対のリードフレーム２の先端部２ａが、薄膜サーミスタ部６よりも先端側でパターン電極８と接続されていると共に、基端側に比べて互いに内側に幅広な形状とされているので、外側角部２ｂよりも内側に配されて接着面積が小さくなった絶縁性フィルム５との接着面積を幅広な先端部５ａで増やし、センサ部３を平坦かつ安定的に保持することができる。なお、リードフレーム２の先端部２ａは、薄膜サーミスタ部６よりも先端側に配されてパターン電極８に接続されるので、先端部２ａを内側に幅広にしても薄膜サーミスタ部６の領域を狭めることがない。
【００３３】
なお、本発明の技術範囲は上記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】
【００３４】
１…温度センサ、２…リードフレーム、２ｂ…リードフレームの外側角部、３…センサ部、４…保持部、５…絶縁性フィルム、５ａ…絶縁性フィルムの両側部、６…薄膜サーミスタ部、７…櫛型電極、７ａ…櫛部、８…パターン電極、９Ａ，９Ｂ…保護テープ、９ａ…保護テープの両側部
【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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