(57)【要約】【課題】リード付き温度センサの耐腐食性および信頼性の向上【解決手段】温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の軸線上に延長するリードと、該素子を包囲する樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μ以下の疎水性無機フィラーが多数存在することを特徴とする温度感知素子。特に、温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の両端に電気的に接続された電極と、該電極のそれぞれに電気的に接続され、該素子及び該電極によって構成された集積体の軸方向に伸びたリード線と、該素子を包囲しかつ該電極の少なくとも一部を被覆し、該素子と該電極間を固定する無機絶縁部材と、少なくとも該電極と該リード線の接続部を覆う樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μ以下の疎水性無機フィラーが多数存在する被覆を有することを特徴とする温度センサに関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の軸線上に延長するリードと、該素子を包囲する樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μ以下の疎水性無機フィラーが多数存在することを特徴とする温度感知素子。
【請求項２】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が２ミクロン以下である請求項１記載の温度感知素子。
【請求項３】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が０．１〜１ミクロンである請求項１記載の温度感知素子。
【請求項４】
前記無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）である請求項１記載の温度感知素子。
【請求項５】
前記無機フィラーの表面に有機疎水基が配位されていることを特徴とする請求項１記載の温度感知素子。
【請求項６】
前記有機疎水基を有する無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、カーボンあるいは酸化チタン（ＴｉＯ２）のいずれかである請求項５記載の温度感知素子。
【請求項７】
前記疎水性を有する無機フィラーの、上記樹脂に対する配合比率は、１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の温度感知素子。
【請求項８】
少なくとも前記素子と前記リード線との接続部を覆う樹脂被覆又は素子の表面に形成されたアンダーコートの上に形成された樹脂被覆を有し、該樹脂被覆は前記疎水性無機フィラーを分散したものであることを特徴とする請求項１記載の温度感知素子。
【請求項９】
前記アンダーコートと前記樹脂被覆の樹脂は同一系統の樹脂材料であることを特徴とする請求項８記載の温度感知素子。
【請求項１０】
前記樹脂被覆の表面に疎水基を有するフィラーを付着させたことを特徴とする請求項８記載の温度感知素子。
【請求項１１】
温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の両端に電気的に接続された封止電極と、該封止電極のそれぞれに電気的に接続され、該素子及び該封止電極によって構成された集積体の軸方向に伸びたリード線と、該素子を包囲しかつ該封止電極の少なくとも一部を被覆し、該素子と該封止電極間を固定する無機絶縁部材と、少なくとも該電極と該リード線の接続部を覆う樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μ以下の疎水性無機フィラーが多数存在することを特徴とする温度センサ。
【請求項１２】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が２ミクロン以下である請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１３】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が０．１〜１ミクロンである請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１４】
前記無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）である請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１５】
前記無機フィラーの表面に有機疎水基が配位されていることを特徴とする請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１６】
前記有機疎水基を有する無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、カーボンあるいは酸化チタン（ＴｉＯ２）のいずれかである請求項１５記載の温度センサ。
【請求項１７】
該疎水性無機フィラーの、上記樹脂に対する配合比率は、１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１８】
少なくとも前記電極と前記リード線の接続部を覆う樹脂被覆又は前記無機絶縁部材の表面に形成されたアンダーコートの上に形成された樹脂被覆を有し、該樹脂被覆は前記疎水性無機フィラーを分散したものであることを特徴とする請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１９】
前記アンダーコートと前記樹脂被覆の樹脂は同一系統の樹脂材料であることを特徴とする請求項１８記載の温度センサ。
【請求項２０】
前記樹脂被覆の表面に疎水基を有するフィラーを付着させたことを特徴とする請求項１８記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品である温度センサ、感温抵抗体などの温度感知素子に係わり、特に自動車の吸入空気温度を計測する温度センサの様に、腐食や電気腐食（以下電食と記す）を受けやすい環境下で使用されるリード線付き温度センサに好適な耐腐食性に優れた温度感知素子などの電子部品に関する。
【０００２】
従って本発明は、温度変化に伴って抵抗値が変化する機能を有する素子、例えば温度センサ、感温抵抗体素子等を技術対象とするものである。
【背景技術】
【０００３】
温度変化により抵抗値などの物理特性が変化する機能を有する素子を用いたサーミスタタイプの温度センサは民生電子機器に多く用いられてきたが、近年自動車への採用が拡大される傾向にある。自動車に使用する温度センサは、吸入空気温度や自動車各部の温度モニター用、あるいは制御用であるが、使用環境が厳しい自動車に採用する温度センサには民生品より優れた信頼性、とりわけ耐腐食環境における耐久信頼性の優れた温度センサが要求される。
【０００４】
図８は従来のサーミスタチップを利用した温度センサの断面図である。このサーミスタ構造を特許文献１を例として以下に説明する。温度変化により抵抗値等が変化する特性を有するサーミスタチップ１を封止電極２及びガラス管４で封止する構造であり、封止電極には一般的に鉄―ニッケル合金よりなる円柱の表面に銅を中間層として亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）が形成されたジュメットが用いられる場合が多い。
【０００５】
サーミスタチップと封止電極を固定封止する材料はガラス管が用いられる。ガラス管４中には、サーミスタチップとサーミスタチップ両端の電極に接続する封止電極２が配置され、ガラスを焼成することで封止電極表面の亜酸化銅とガラスが化学結合し、サーミスタチップと封止電極がガラス管により固定される。
【０００６】
尚、封止電極にはあらかじめニッケルリード、鉄−ニッケル合金リード等の導電性金属よりなるリード線２が接続されている。このリード付きサーミスタは、通称アキシャルタイプと呼称されているサーミスタであるが、このアキシャルタイプでは、封止電極にリードを溶接した部分６が露出した形状となり、この露出した溶接部に塩水が付着すると塩水により腐食が発生する可能性を有する構造となっている。
【０００７】
自動車用には腐食対策として、リード線あるいは、リード線を含む溶接部全体にニッケルメッキあるいは錫メッキを施すことにより腐食防止対策している例がある。しかしながら、メッキ自体はミクロ的に観察すればポーラスで、部分的に素地が露出している場合が多い。メッキで完全な被覆膜を形成することは困難である以上、完全なる腐食防止構造とは言いがたい状況である。特に冬季に道路に散布される融雪剤はＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩化カリウム）等であり、これらが水に溶解した場合はイオン性水溶液となり、自動車の走行中にエアクリーナを通過し、エアクリーナ下流に設置される空気流量計には直接塩水が吸入される事態となる。
【０００８】
この空気流量計には温度測定用のサーミスタが吸入空気流に暴露される形態で設置され、直接塩水が付着する。そして塩水がリード間でブリッジした際に電流リークにより温度計測誤差の発生及び、電食する恐れがあり得る。
【０００９】
また、特許文献２に開示されている腐食防止構造の他の例として、リードを含むサーミスタ部分全体を樹脂でコートする方法も開示されている。この開示例は感温抵抗体そのものの構造及び設置構造そのものが本発明と異なる他、コート膜として主要な部材はエポキシ樹脂である。
【００１０】
上記した塩水付着による電食に対してエポキシ樹脂は、その分子構造に疎水基を有しておらず、エポキシ樹脂に付着した塩水は撥水しにくく、電食に対し有効な対処とは言えない。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−５５９０３号公報
【特許文献２】特許第３０３９２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする問題点は、車載環境下で使用される温度センサにおいて、水、塩水付着による電食が発生し易いサーミスタ等の温度センサの耐腐食性向上である。本発明の対象となる温度センサ、感温抵抗体などの温度感知素子における電食とは、イオンなどの導電性物質を含む液体が素子の絶縁被覆表面に付着し、その付着量が増えて、リード線間を繋ぐようになると、リード線と電極との接続部に電気化学セルが形成され、それによってリード線と電極の接続部又はその近傍が腐蝕することである。従って、イオンを含むような液体が、絶縁被覆の表面に付着しないか、滞留しないようにして、リード線間を電気的に繋ぐ事の無いようにすることが、電食防止に必要なことである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の軸線上に延長するリードと、該素子を包囲する樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μ以下の疎水性無機フィラーが多数存在することを特徴とする温度感知素子に関する。
【００１４】
更に、本発明は、温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の両端に電気的に接続された電極と、該電極のそれぞれに電気的に接続され、該素子及び該電極によって構成された集積体の軸方向に伸びたリード線と、該素子を包囲しかつ該電極の少なくとも一部を被覆し、該素子と該電極間を固定する無機絶縁部材と、少なくとも該電極と該リード線の接続部を覆う樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μ以下の疎水性無機フィラーが多数存在する被覆を有することを特徴とする温度センサを提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、厳しい環境条件に晒される自動車用等の、耐食性に優れた温度センサなどの温度感知素子を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】
腐食環境下における信頼性が高い温度センサを供給する最良の形態として、リード線の接合部あるいはリード線接合部を含むサーミスタチップ及び電極を格納したガラス管全体をコートする樹脂にシリカフィラー又はその表面に疎水基であるメチル基等の有機基を付与したフィラーを５ｗｔ％以上配合する。
【００１７】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が５ミクロン以下であることが好ましく、特に１ミクロン、０．１ミクロン以上が良い。また、前記無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）、特にフュームドシリカが好ましい。
【００１８】
前記無機フィラーの表面に有機疎水基を配位して、更に疎水性を高めることができる。この場合、疎水性基を有する無機フィラーと樹脂との密着性がよくなる。有機疎水基を有する有機化合物の樹脂に対する配合量は、樹脂に対し５〜５０wt％程度が良い。
【００１９】
前記疎水性無機フィラー又は有機疎水基を有する無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、カーボンあるいは酸化チタン（ＴｉＯ２）のいずれかが用いられる。該無機フィラーの、上記樹脂に対する配合比率は、該樹脂に対し１〜５０ｗｔ％でよい。樹脂被覆の表面に付着させる方式の場合は、樹脂の重量に対し、１〜２０ｗｔ％であり、樹脂中に添加する場合は５〜５０wt％が良い。後者の場合、特に１０〜４０ｗｔ％であることが好ましく、最も好ましくは、２０〜３０ｗｔ％である。
【００２０】
前記温度センサは、少なくとも前記電極と前記リード線の接続部を覆う樹脂被覆又は前記無機絶縁部材の表面に形成されたアンダーコートの上に形成された樹脂被覆を有し、該樹脂被覆は前記疎水性無機フィラーを分散したものであるのが好ましい。前記アンダーコートと前記樹脂被覆の樹脂は同一系統の樹脂材料であることが好ましい。前記樹脂被覆を形成した後、その表面に疎水基を有するフィラーを付着させたことにより、樹脂表面に疎水性を与えることができる。従って、この場合は被覆を形成する樹脂自体に無機フィラー又は疎水性基を有する無機フィラーを添加しなくとも良いし、添加しても良い。
【００２１】
以下、本発明を実施例により説明する。
（実施例１）
まず、図９を用いて、従来の温度センサの問題点を説明する。図９は従来の一般的にはアキシャルタイプと呼称されるサーミスタチップを用いたサーミスタ（温度センサ）の断面構造である。図１は本発明のサーミスタの断面図である。
【００２２】
図９を用いてサーミスタチップを用いた本発明の温度センサの構造を説明する。１は温度変化により特性（抵抗値等）が変化する半導体より成るサーミスタチップである。サーミスタチップ１の両端には信号検出用の電極（図示しない）があり、サーミスタチップ１の両端の電極には更に封止電極２が導電性を損なわない方法で接続される。
【００２３】
封止電極２は一般的に鉄―ニッケル合金より成る円柱の表面に銅を中間層として亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）が形成されたジュメットが用いられる場合が多い。封止電極２にはあらかじめリード線３が溶接されており、前記したサーミスタチップ１とニッケル、ステンレスあるいは鉄―ニッケル合金等の導電性部材から成るリード線３が溶接された封止電極２を、サーミスタチップ１固定用のガラス管４に挿入する。
【００２４】
ガラス管４の長さはサーミスタチップ１と両端に配置される封止電極２の寸法分の長さであり、位置を合わせた後、加熱することで、封止電極２表面の亜酸化銅とガラス管４が溶融し、双方が化学結合し、サーミスタチップ１と封止電極２がガラス管４により固定される。更にリード線３と封止電極２の溶接部６を含むガラス管４全体を樹脂コート５する。
【００２５】
民生用では前記構造の温度センサは、図９に示す構造でも十分に耐用寿命があり腐食に対する信頼性も十分であるが、自動車への車載電子機器として用いるとなると信頼性に問題が生じる可能性がある。自動車の環境は非常に苛酷で保証期間も民生品の比ではない。特にエンジンルーム内は冬季の道路に散布される融雪剤が水に融解した塩水や通常の水、あるいは硫化ガス、酸性ガス、窒素酸化物系ガス等の腐食ガスが常時存在する環境と考えても間違いではない。車載用サーミスタとしてはリード溶接部６を含むガラス管４全体をエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等の耐水性、撥水性の良い樹脂６でコートされた製品が市場には流通しつつある。
【００２６】
しかしながら、腐食し易いリード線３と封止電極２の溶接部６を樹脂５でコートすると腐食ガスに対する信頼性は確保できるもの、塩水のようなイオン性水溶液がリード間に付着しブリッジした場合、サーミスタに供給している電流がリークし温度計測信号の誤差が飛躍的に増大する。また、電流リークにより電食を発生する可能性は否定できない。
【００２７】
これらの原因は樹脂コート５の殆どは撥水性が微弱なためで、一旦、リード間に付着した水や塩水は落滴できず滞留し続けるため、電流リークが継続的に発生し、温度計測誤差の増大や電食が発生する要因となる可能性がある。樹脂コート５部材となる樹脂部材として用いられるものは、限定されているのが現状であり、樹脂コート部材５として最も多く使用されているのは現在、エポキシ樹脂である。
【００２８】
〔式１〕にエポキシ樹脂として一般的なビスフェノールＡタイプエポキシの一般的な、開環した分子構造を示す。このエポキシ樹脂の主成分であるビスフェノールＡの側鎖にメチル基（ＣＨ３）が付与されており、見かけ上は疎水基であるメチル基（ＣＨ３）があるためエポキシ樹脂は疎水性と考えられる。しかし、実際にエポキシ樹脂表面に水滴を滴下した場合、エポキシ樹脂表面に水滴は付着したままで撥水しない。これは、〔式１〕に示すエポキシ樹脂の分子構造からも確認できるが、エポキシ樹脂はベンゼン核にメチレン（ＣＨ２）が付与された分子構造で、ベンゼン核の分子サイズに対し、メチレン（ＣＨ２）は小さく分子構造は凸凹の状態である。分子のレベルで見た場合隙間だらけの樹脂であるため、疎水性を有するメチル基（ＣＨ３）の分子群が分散しすぎているため撥水効果が少ないと考えられる。
【００２９】
【化１】
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エポキシ樹脂の他に使用されている樹脂材料として、〔式２〕に示すポリアミド樹脂である６ナイロンがある。６ナイロンの場合、メチル基（ＣＨ３）がなく疎水基自体が分子構造にないため、撥水効果は期待できない。
【００３０】
【化２】
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〔式３〕はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂の分子構造である。やはりメチル基（ＣＨ３）がなく良好な撥水性は期待できない。
【００３１】
【化３】
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〔式４〕はフェノール樹脂の一群であるノボラックフェノールの分子構造においては、ベンゼン核に水酸基（ＯＨ）が付与された分子構造である。これは前述したようにベンゼンに対し、ＣＨ結合の分子サイズ小さく凸凹した分子形態のため、水分が凸凹部分に物理吸着し易い。
【００３２】
【化４】
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〔式５〕はポリウレタンの一般的な分子構造である。分子構造としてはポリアミドに近く飽和ポリエステル樹脂群であるため、撥水性はさほどない。また、エポキシ樹脂とポリエチレンテレフタレート樹脂、或いはエポキシ樹脂とポリウレタン樹脂のブレンド樹脂、ポリマーアロイ樹脂等がコート部材として用いられる可能性がある。
【００３３】
【化５】
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しかしながら、上記したように、現在市場で流通している樹脂コート部材５の殆どは撥水性が微弱ないものが多い。従って、塩水のようなイオン性水溶液がサーミスタのリード間にブリッジした際には塩水が樹脂コート５部分から離脱せず、更に樹脂部材に水酸基（ＯＨ）が配位されていると電気的に水分を引き寄せることになり、リード間に付着した塩水は滞留し続けることで電食を発生させる可能性がある。
【００３４】
電食に対し明確な弱点があるが、これら樹脂部材が使用されている背景には、コート部材として成立する樹脂部材が限定されるからである、つまり均等な膜を形成でき得る作業性を達成できうる部材、安価な樹脂部材であること等により前記樹脂部材が使用されてきた背景がある。
【００３５】
本発明の特徴は図１に示す構造にある。サーミスタ構造は図８、９に提示したアキシャルタイプと同一であるが、樹脂コート５に工夫を施し、撥水性の無い又は不十分な樹脂に対し、樹脂の特性を悪化させることなく、撥水性を付与させるものである。具体的な例を説明する。樹脂コート５は例えば〔式１〕から〔式５〕に提示するのはもとより、樹脂群のどれを使用しても、ブレンド剤であっても、ポリマーアロイ部材でも問題はない。
【００３６】
これら樹脂部材に疎水性を有する無機フィラー又は疎水基を有する無機フィラーを配合した後にコートすることで、撥水性のない樹脂部材を撥水性の樹脂部材へと材料特性を変質させることができ、かつ材料特性も悪化させることない樹脂コート５を形成することができる。疎水性フィラーは主にシリカ（ＳｉＯ２）又はその表面にメチル基等の疎水性有機基を配位したシリカフィラー７が好適である。樹脂部材に配合するシリカフィラー７は従来より使用されており、新しいものではない。
【００３７】
しかし、一般的に樹脂組成物の熱膨張係数を低下させたり、機械的な強度を向上したりするために添加するシリカフィラー７は、数十ミクロン以上のシリカと、最密充填を目的とする数ミクロン以下のシリカとを組み合わせる。それにより、多量のシリカ粉を樹脂中に含有させることができる。しかし、本発明の対象とする温度感知素子、特に車両用として用いるものにおいては、樹脂被覆中に多量の無機フィラーを添加することはできない。それは、一般に温度センサの樹脂被覆は、転写コート法により形成されるためである。すなわち、液状の樹脂組成物の容器中で、樹脂組成物に一部浸漬したドラムを回転して、ドラム面に樹脂組成物を付着させて巻き上げ、それを温度センサのガラス管面に転写させる方法をとるため、樹脂組成物に多量のシリカ粉を添加することはできない。また、粒径の大きな粒径のシリカを添加すると液体樹脂組成物中でシリカが沈降分離する。従って、少量のシリカでも疎水性が樹脂被覆表面に疎水性を与えられるようにしなければならない。
【００３８】
要するに、本発明の疎水性の樹脂コートにおいて、リード間の水滴が滞留せず、落滴する程度の撥水性をコートの表面に与えればよいのである。そのためには前述した疎水性のフィラーがコートの表面に存在すればよい。従って、コートの内部にまで疎水性フィラーが存在することは必須ではない。
【００３９】
本発明で用いるシリカフィラー７で、疎水基を表面に導入したものは、模式的に示せば、図２のようになっている。シリカフィラー７表面には飽和したメチル基（ＣＨ３）が幾つも配位しており、シリカフィラー７表面は飽和したＣＨ３結合基により覆われている。この疎水性を有するシリカフィラー７を樹脂部材に配合することで、コート膜５表面には不活性な疎水性フィラーが析出し、その表面は撥水性を有することになる。
【００４０】
前記したシリカの表面にメチル基（ＣＨ３）を配位したシリカフィラーは一般に流通されている。例えば日本アエロジル社において製造販売されているものではあるが、用途として、一般品は樹脂の強度改善、チキソ性改善等にほとんど用いられているケースが多い。疎水性を提示しているグレードも特殊品として流通しているが、疎水性フィラーを樹脂部材に配合し樹脂改質材として使用されている例は自動車用温度センサのコート部材としては、知られていない。
【００４１】
疎水性を有するフィラーはシリカの他に、カーボン表面に疎水基を付与したブラックカーボン、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）表面に撥水性の有機基を付与したフィラー、また酸化チタン（ＴｉＯ２）を界面活性剤やカップリング剤等で表面処理したフィラーでも同様な効果が期待できる。
【００４２】
本発明によると、たとえ塩水がサーミスタのリード間にブリッジしたとしても、樹脂コート５表面の疎水基による撥水性のため、塩水はコート部材に付着することができず塩水は落滴し、電食ならびに塩水のリード間ブリッジによる電流リークによる温度計測誤差発生を解消できる効果を発揮できる。
（実施例２）
図１に示す実施例とは別の実施例を図３に示す。本実施例は樹脂部材に配合する疎水性フィラーの表面疎水性の効果を更に改善する構造である。サーミスタの構造は図９に示すアキシャルタイプサーミスタを使用する。樹脂５でコートされたサーミスタに対し、疎水基を有するフィラーを配合した樹脂を、一旦形成された第１層コート膜７表面に更に第２層コート膜８として上塗りする構造である。一例としてエポキシ樹脂をコート部材５とした例を説明する。サーミスタに第１層コート膜７としてエポキシ樹脂をコートする。
【００４３】
仮乾燥（半硬化）としてエポキシ樹脂が開環する以前の温度で溶剤と揮発させる。この仮乾燥が終了したコート表面に、同一エポキシ部材に疎水性フィラーを適度に配合、少なくとも５ｗｔ％以上としたエポキシ樹脂を第２層コート膜８として塗布し本乾燥（本硬化）することで、表面部分に疎水性フィラーが析出した疎水性に優れた表面が形成できるため、撥水効果の高いコート膜を形成できる。
（実施例３）
図１に示す実施例を実現する方法としての別方法を説明する。サーミスタのリード線３と封止電極２の溶接部６を含むガラス管４全体を樹脂コート５した後、エポキシ環が開環する以前の温度で溶剤を気化した状態、つまり仮乾燥した状態で、その樹脂コート５した表面に、疎水性フィラーを付着させた後、本乾燥することでも撥水性のある表面状態へと改質できる構造となる。
（実施例４）
本発明の温度センサを車載電子機器として搭載される具体例を図４に提示する。車載電子機器は多数に及び、ここで全てについて説明することは困難なので、車載電子機器を代表して、図４に示す吸入空気流量を測定する熱式流量計を代表例として構造、及び本発明の実施例を説明する。
【００４４】
尚、本発明はここに提示する熱式流量計のみならず、他機能、他構造を有する車載電子機器に用いられる温度センサ全てに適用していることは言うまでもない。まず、熱式の流量計の説明を簡単に行なう。熱式流量計は、近年急速に市場で普及している吸入空気を計測するセンサである。
【００４５】
発熱抵抗体１０及び感温抵抗体１１を用いた熱式空気流量計の発熱抵抗体１０は、空気温度を計測する感温抵抗体１１と常に一定の温度差に保たれるように定温度制御回路１２により定温度制御され、常時加熱されている。発熱抵抗体１０は空気流の中に設置されるため該空気流に放熱する発熱抵抗体１０の表面部分が放熱面、つまり熱伝達面となる。この熱伝達で該空気流に奪われた熱量を電気的信号に変換し空気流量を計測するものである。その全体的な構成は吸入空気を導入しつつ、熱式流量計を保持するボディ１３において、全流量の一部が流入する副通路１４中に発熱抵抗体１０、感温抵抗体１１、吸入空気温度測定用の温度センサ（本発明であるサーミスタ）１５が配置されている。これら抵抗体素子と定温度制御回路１２はケース１６に埋設された導電性部材によるターミナル１７を介し電気的信号の伝達を行なう。
【００４６】
本発明で提示した温度センサ１５は吸入空気温度計測用センサとして、熱式流量計を駆動する信号ではなく、熱式流量計とは独立した温度センサとして熱式流量計に配置される。主に前記温度センサ１５の信号はコントロールユニットへと直接伝達され、内燃機関の燃焼制御用、自己診断用の信号として使用されている場合が多い。
【００４７】
吸入空気温度を計測する温度センサ１５が電食し、温度信号を伝達不能となった場合、自動車は好適な燃焼状態を行なうことができなくなるが、エンジンが停止する事態も考えられる。そのため車載用温度センサ１５には十分な信頼性のある製品が必要となり、本発明の温度センサ１５構造は正に車載電子機器として好適な構造といえる。
（実施例５）
本発明の温度センサはアキシャルタイプサーミスタに限らず、他の温度感知素子へも適用できる。その例を図５、図６、図７を用いて説明する。
【００４８】
図５、図６、図７は図４に示した熱式流量計の発熱抵抗体素子１０を制御するための吸入空気温度を検出する感温抵抗体素子１１である。本実施例では、本発明の樹脂コート部材５を感温抵抗体素子１１の保護膜１８として適用するものである。
【００４９】
以下に感温抵抗体素子１１の構造を示す。まず、感温抵抗体素子１１として採用されているキャップ式抵抗器の構造を図５に示す。
【００５０】
図５に示される、熱式流量計に用いられる感温抵抗体素子１１を得るべく、外径φ０．５〜φ２ｍｍ程度、長さ２〜４ｍｍ程度の中実のセラミックボビンを基体１９として用いた。その外表面に導電性金属による薄膜２０をスパッタ、蒸着、プラズマ溶射等の薄膜成形方法により形成した後焼成することで、抵抗体となるべき薄膜２０を形成する。薄膜（厚さ：０．５μｍ〜１μｍ程度）を形成した後、レーザトリミングによってスパイラル状の切り溝２１を入れ、抵抗値が４００Ω〜１０００ｋΩ程度となるような薄膜抵抗体素子を形成する。
【００５１】
一方、リード線２２は白金、あるいは白金を含む合金、またはニッケル等の純金属、あるいはステンレス等の合金より成り、その外径はφ０．１５〜φ０．２ｍｍ程度である。このリード線２２が接合されるべきキャップ２３はステンレス等で形成され、リード線２２と溶接された後に、抵抗体を形成した基体１９の両端に挿入、あるいは圧入される。更に、薄膜抵抗体素子の保護膜１８として抵抗体を形成した部分に本発明である樹脂コート膜５を形成することで感温抵抗体１１を完成することが可能となる。
【００５２】
図６は感温抵抗体素子１１の別形態である。外径φ０．５〜φ２ｍｍ程度、長さ２〜４ｍｍ程度の中空のセラミックパイプを基体１９として用い、その外表面に導電性金属による薄膜２０をスパッタ、蒸着、プラズマ溶射等の薄膜成形方法により形成した後焼成することで、抵抗体となるべき薄膜２０を形成する。その後セラミックパイプの基体１９両端に導電性接着剤２４によりリード線２２を挿入し、焼成することでリード線２２と基体１９が導電性を有したまま接着固定される。更にレーザトリミングによってスパイラル状の切り溝２１を入れ、抵抗値が４００Ω〜１０００ｋΩ程度とするような薄膜抵抗体による感温抵抗体１１を形成する。最後に感温抵抗体１１の保護膜１８として抵抗体を形成した部分に本発明である樹脂コート膜５を形成することで感温抵抗体１１を完成することが可能となる。
【００５３】
図７も感温抵抗体素子１１の別形態である。やはり外径φ０．５〜φ２ｍｍ程度、長さ２〜４ｍｍ程度の中空のセラミックパイプを基体１９として用い、そのセラミックパイプの基体１９両端にリード線２２を導電性ガラス接着剤２５で接着固定した後、リード線２２部分を基点に導電性金属より成る抵抗線２６を基体１９表面にスパイラル状に巻き線する。この際抵抗線２６の巻き数により抵抗値が決定されるため所定の巻き数を管理することで目的の抵抗値を得ることができる。
【００５４】
感温抵抗体素子１１の保護膜１８として抵抗体を形成した部分に本発明である樹脂コート膜５を形成することで感温抵抗体素子１１を完成することが可能となる。
【００５５】
本発明によれば、腐食環境下での耐信頼性の高い温度センサを製造でき、自動車用温度センサの他、プラント設備、産業機器、民生品にも信頼性の高い温度センサを供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例による温度センサの断面構造図。
【図２】疎水性フィラーの表面を示す模式図。
【図３】他の実施例による温度センサの断面構造図。
【図４】熱式流量計を備えた内燃機関の燃料通路の断面構造図。
【図５】熱式流量計における感温抵抗体の断面構造図。
【図６】熱式流量計における他の実施例による感温抵抗体の断面構造図。
【図７】熱式流量計における更に他の実施例による感温抵抗体の断面構造図。
【図８】従来の汎用サーミスタ（温度センサ）の断面構造図。
【図９】他の従来の樹脂コートタイプサーミスタの断面構造図。
【符号の説明】
【００５７】
１…サーミスタチップ、２…封止電極、３…リード線、４…ガラス管、５…樹脂コート、６…リード溶接部、７…シリカフィラー、８…第一層コート、９…第二層コート、１０…発熱抵抗体、１１…感温抵抗体、１２…定温度制御回路、１３…ボディ、１４…副通路、５…温度センサ、１６…ケース、１７…ターミナル、１８…保護膜、１９…セラミック基体、２０…薄膜、２１…トリミング切り溝、２２…リード線、２３…キャップ、２４…導電性接着剤、２５…ガラス接着剤、２６…抵抗線。
【図１】
2007035766.tif 000008
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年9月2日(2005.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の軸線上に延長するリードと、該素子を包囲する樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μｍ以下の疎水性無機フィラーが多数存在することを特徴とする温度感知素子。
【請求項２】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が２μｍ以下である請求項１記載の温度感知素子。
【請求項３】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が０．１〜１μｍである請求項１記載の温度感知素子。
【請求項４】
前記無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）である請求項１記載の温度感知素子。
【請求項５】
前記無機フィラーの表面に有機疎水基が配位されていることを特徴とする請求項１記載の温度感知素子。
【請求項６】
前記有機疎水基を有する無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、カーボンあるいは酸化チタン（ＴｉＯ２）のいずれかである請求項５記載の温度感知素子。
【請求項７】
前記疎水性を有する無機フィラーの、上記樹脂に対する配合比率は、１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の温度感知素子。
【請求項８】
少なくとも前記素子と前記リード線との接続部を覆う樹脂被覆又は素子の表面に形成されたアンダーコートの上に形成された樹脂被覆を有し、該樹脂被覆は前記疎水性無機フィラーを分散したものであることを特徴とする請求項１記載の温度感知素子。
【請求項９】
前記アンダーコートと前記樹脂被覆の樹脂は同一系統の樹脂材料であることを特徴とする請求項８記載の温度感知素子。
【請求項１０】
前記樹脂被覆の表面に疎水基を有するフィラーを付着させたことを特徴とする請求項８記載の温度感知素子。
【請求項１１】
温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の両端に電気的に接続された封止電極と、該封止電極のそれぞれに電気的に接続され、該素子及び該封止電極によって構成された集積体の軸方向に伸びたリード線と、該素子を包囲しかつ該封止電極の少なくとも一部を被覆し、該素子と該封止電極間を固定する無機絶縁部材と、少なくとも該電極と該リード線の接続部を覆う樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μｍ以下の疎水性無機フィラーが多数存在することを特徴とする温度センサ。
【請求項１２】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が２μｍ以下である請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１３】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が０．１〜１μｍである請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１４】
前記無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）である請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１５】
前記無機フィラーの表面に有機疎水基が配位されていることを特徴とする請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１６】
前記有機疎水基を有する無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、カーボンあるいは酸化チタン（ＴｉＯ２）のいずれかである請求項１５記載の温度センサ。
【請求項１７】
該疎水性無機フィラーの、上記樹脂に対する配合比率は、１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１８】
少なくとも前記電極と前記リード線の接続部を覆う樹脂被覆又は前記無機絶縁部材の表面に形成されたアンダーコートの上に形成された樹脂被覆を有し、該樹脂被覆は前記疎水性無機フィラーを分散したものであることを特徴とする請求項１１記載の温度センサ。
【請求項１９】
前記アンダーコートと前記樹脂被覆の樹脂は同一系統の樹脂材料であることを特徴とする請求項１８記載の温度センサ。
【請求項２０】
前記樹脂被覆の表面に疎水基を有するフィラーを付着させたことを特徴とする請求項１８記載の温度センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の軸線上に延長するリードと、該素子を包囲する樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μｍ以下の疎水性無機フィラーが多数存在することを特徴とする温度感知素子に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
更に、本発明は、温度変化により抵抗値が変化する素子と、該素子の両端に電気的に接続された電極と、該電極のそれぞれに電気的に接続され、該素子及び該電極によって構成された集積体の軸方向に伸びたリード線と、該素子を包囲しかつ該電極の少なくとも一部を被覆し、該素子と該電極間を固定する無機絶縁部材と、少なくとも該電極と該リード線の接続部を覆う樹脂被覆とを有し、該樹脂被覆の表面に、平均粒径が５μｍ以下の疎水性無機フィラーが多数存在する被覆を有することを特徴とする温度センサを提供するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
前記疎水性を有する無機フィラーは、平均粒径が５μｍ以下であることが好ましく、特に１μｍ、０．１μｍ以上が良い。また、前記無機フィラーはシリカ（ＳｉＯ２）、特にフュームドシリカが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
しかし、一般的に樹脂組成物の熱膨張係数を低下させたり、機械的な強度を向上したりするために添加するシリカフィラー７は、数十μｍ以上のシリカと、最密充填を目的とする数μｍ以下のシリカとを組み合わせる。それにより、多量のシリカ粉を樹脂中に含有させることができる。しかし、本発明の対象とする温度感知素子、特に車両用として用いるものにおいては、樹脂被覆中に多量の無機フィラーを添加することはできない。
それは、一般に温度センサの樹脂被覆は、転写コート法により形成されるためである。すなわち、液状の樹脂組成物の容器中で、樹脂組成物に一部浸漬したドラムを回転して、ドラム面に樹脂組成物を付着させて巻き上げ、それを温度センサのガラス管面に転写させる方法をとるため、樹脂組成物に多量のシリカ粉を添加することはできない。また、粒径の大きな粒径のシリカを添加すると液体樹脂組成物中でシリカが沈降分離する。従って、少量のシリカでも疎水性が樹脂被覆表面に疎水性を与えられるようにしなければならない。