JP2006066751A - Temperature sensor - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an improvement in a temperature sensor for temperature detection in which a thermistor element is attached to the tip of an insulation-coated electric wire used in home electric products such as air conditioners and refrigerators and temperature control devices for various electronic devices.
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)。
Conventionally, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), a temperature sensor having a thermistor element attached to the tip of an insulation-coated wire used in home appliances and various electronic devices has electrodes on both sides. A
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。
However, in the temperature sensor in which the
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。
A temperature sensor has also been proposed in which an SMD
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。 In addition, the temperature sensor in which the thermistor chip or thermistor element is directly soldered to the core wire part of the insulation-coated wire in this way, the heat received by the thermistor chip or the thermistor element escapes from the soldered part to the core wire of the insulation-coated wire. Therefore, it is difficult to accurately detect the temperature of the detection object with the thermistor chip or the thermistor element. If the shape of the thermistor chip or the thermistor element is reduced in order to enhance the responsiveness as a temperature sensor, it becomes more difficult to accurately detect the temperature of the detection object for the above reasons.
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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is provided at one end between two conductor foils patterned on an insulating substrate made of a glass epoxy copper clad laminate, a polyimide resin film, or the like. A thermistor element is electrically joined and a sensor substrate having an output terminal portion formed at the other end is prepared, and the insulation coating at one end portion of the two-core parallel insulation coated electric wire is peeled off from the output terminal portion of the sensor substrate. It is an object of the present invention to provide a highly reliable temperature sensor that is small in size, excellent in temperature responsiveness, and small in change over time by electrically connecting the exposed core wires by means such as soldering.
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。 The present invention has been made to achieve the above object, and the invention of claim 1 includes an insulating substrate and an output terminal portion formed at one end of two conductor foils formed on the insulating substrate. The output of the sensor substrate comprising: a lead portion extending from the output terminal portion; a land formed on the other end side of the conductor foil through the lead portion; and a thermistor element connected to the land. The temperature sensor is characterized in that the exposed core wire portion of the insulating coated electric wire is electrically connected to the terminal portion.
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。
The invention according to
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。
The invention according to
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。
The invention according to
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。 A sensor substrate in which a thermistor element is electrically connected to a land provided at one end on an insulating substrate on which two conductor foils are formed and an output terminal portion is formed on the other end of the conductor foil is prepared in advance. A thermistor element is mounted by electrically connecting the output terminal portion of the sensor board and the exposed core wire by peeling off the insulation coating at one end of the two-core parallel insulation coated wire by means of soldering or the like. The electrical characteristics can be inspected in the state of the sensor substrate, and only the non-defective sensor substrate can be used, so that the yield can be improved and the temperature sensor can be efficiently manufactured.
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。 By preparing sensor substrates having different pattern intervals of the output terminal portions, it becomes possible to manufacture temperature sensors corresponding to various insulation-coated electric wires having different thicknesses that are used according to the intended use.
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。 Thermal resistance can be increased by forming the line width (pattern width) of the lead part connecting the land of the two conductor foils formed on the sensor substrate and the output terminal part as narrow as possible, and placed on the land. By making it difficult for the heat received by the fixed thermistor chip or thermistor element to be dissipated to the output terminal side, a temperature sensor with excellent thermal response can be manufactured.
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。 By providing an opening on the insulating substrate excluding the conductor foil portion composed of lands, leads, and output terminals formed on the insulating substrate, the heat capacity of the sensor substrate on which the thermistor element is mounted can be reduced, and further the thermistor element Since the heat capacity of the tip portion on which is mounted can be reduced, the thermal response as a temperature sensor can be further improved.
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。 By using the sensor substrate, it is possible to prevent the electrode portion of the thermistor element from peeling off due to the expansion and contraction of the insulated wire due to a thermal shock such as a rapid change or periodic change of the ambient temperature as in the past. Thus, a highly reliable temperature sensor can be provided at a low cost.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a plan view of an insulating substrate used in the temperature sensor of the present invention. As the
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。
FIG. 2A shows a perspective view of the sensor substrate 1 on which the
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。
As shown in FIG. 4, the sensor substrate 1 completed in this manner is obtained by soldering the
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。
The
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。
FIG. 5 shows another pattern of the conductive foil of the insulating substrate, showing the insulating substrate in a meandering pattern for increasing the distance between the
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。
FIG. 8 shows an example of a method for manufacturing the temperature sensor of the present invention. 7 is a strip-shaped substrate in which a large number of sets of
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
1
Claims (4)
4. The temperature sensor according to claim 1, wherein an opening is provided on the insulating substrate excluding a conductor foil portion including a land, a lead portion, and an output terminal portion formed on the insulating substrate.
Priority Applications (1)
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2004
- 2004-08-30 JP JP2004249425A patent/JP2006066751A/en active Pending
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