JP2007165418A

JP2007165418A - サーミスタ装置、及び、サーミスタ装置の製造方法

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Publication number: JP2007165418A
Application number: JP2005357023A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sato; 和男佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: US7663469B2; CN1979697A; US20070132541A1; JP4530169B2; CN1979697B

Abstract

【課題】サーミスタ特性に影響を与えることなく、リード導体と端子板とを強固に、且、確実に結合することができるサーミスタ装置、及び、サーミスタ装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るサーミスタ装置は、サーミスタ素子部１０と、端子板とを含む。サーミスタ素子部１０はリード導体を有し、このリード導体１４、１５の端部が、端子板２０の板面２１からはみ出した位置で、端子板２０と溶融溶着されている。
本発明に係るサーミスタ装置の製造方法は、リード導体１４、１５の端部を、端子板２０の板面２１からはみ出した部分に位置あわせし、その後、端子板２０と、リード導体１４、１５とを溶融溶着する工程を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーミスタ装置、及び、サーミスタ装置の製造方法に関する。

家電機器、住設機器、自動車機器などにおいて、温度センサとして用いられるサーミスタ装置は、一般に、サーミスタ素子部と、端子板とを含む。サーミスタ素子部は、２つのジュメットと、これにより挟み込まれているサーミスタ素子との組立体を、ガラス体によって封止し、ジュメットに取り付けられているリード導体を、端子板と接続した構造を持つ。

この種のサーミスタ装置に求められる基本的性能として、リード導体と、端子板とが強固に結合されていることが重要である。なぜならば、リード導体と、端子板との機械的結合強度が不十分であると、サーミスタ装置に対して外部からの機械的ストレスや熱的ストレスが加えられた場合、これらのストレスに対する応力により、リード導体と、端子板との接続部分に、剥離による隙間又は破断よる隙間や、リード導体の脱落事故が発生するからである。このような隙間や、リード導体の脱落事故が生じると、サーミスタ素子部と、端子板とが電気的にオープンとなり、温度センサとしての機能及び信頼性が損なわれる。

従来技術に係るリード導体と、端子板との結合構造について、例えば、特許文献１に開示されているサーミスタ装置では、両者がはんだ溶接により結合されている。また、特許文献２に開示されているサーミスタ装置では、両者がかしめられ、電気抵抗溶接により結合されている。

しかし、特許文献１に開示されているようなはんだ溶接では、リード導体と、端子板との機械的結合強度が不十分であり、外部から加えられる機械的ストレスや熱的ストレスにより、両者の接続部分で剥離や脱落による隙間が生じる。

しかも、この種の精密電子部品の製造工程で実施されるはんだ溶接は、通常、加熱炉を用いたリフロー方式により行われるから、はんだリフロー時の加熱に対してサーミスタ素子が反応し、サーミスタ特性に劣化が生じることがある。

さらに、現在では、はんだに含まれる鉛が環境問題を引き起こすことが知られており、鉛はんだの使用自粛や、鉛フリーはんだへの移行など、使用上の規制をクリアしなければならない。

一方、特許文献２に開示されているような電気抵抗溶接では、リード導体と、端子板とを押し付けなければならないため、組立て時に生じる応力がリード導体、及び、端子板に対する負担になり、信頼性の低下を招く。しかも、リード導体と、端子板と押し付けなければならないため、組立て時の両者の接触位置にずれが生じやすく、温度センサとしての機能及び信頼性が損なわれる。
特許第３０３９２７７号公報特許第２６０１０４６号公報

本発明の課題は、サーミスタ特性に影響を与えることなく、リード導体と端子板とを強固に、且、確実に結合することができるサーミスタ装置、及び、サーミスタ装置の製造方法を提供することである。

本発明のもう１つの課題は、高信頼性を有するサーミスタ装置、及び、サーミスタ装置の製造方法を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係るサーミスタ装置は、サーミスタ素子部と、端子板とを含む。サーミスタ素子部は、リード導体を有する。端子板は、その板面からはみ出した位置でリード導体の端部と溶融溶着されている。

上述したように、本発明に係るサーミスタ装置において、端子板と、リード導体の端部とは、互いに溶融溶着されているから、両者は溶融溶着部分が合金状態で結合されていることとなる。従って、端子板と、リード導体とを強固に、且、確実に結合することができる。端子板は、具体的には、板面から突出する接続片を有し、この接続片と、リード導体の端部とが溶融溶着により合金結合されている。

しかも、端子板は、その板面からはみ出した位置で溶融溶着されるから、端子板と、リード導体との溶融溶着部分からサーミスタ素子部に伝わる熱を低減することができる。従って、サーミスタ特性の劣化を回避し、高信頼性を有するサーミスタ装置を提供することができる。

本発明に係るサーミスタ装置の製造方法は、リード導体の端部を、端子板の板面からはみ出した部分に位置あわせし、その後、端子板と、リード導体とを溶融溶着する工程を含む。本発明に係る製造方法によると、上述した全利点を有するサーミスタ装置を製造することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。

以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）サーミスタ特性に影響を与えることなく、リード導体と端子板とを強固に、且、確実に結合することができるサーミスタ装置、及び、サーミスタ装置の製造方法を提供することができる。
（２）高信頼性を有するサーミスタ装置、及び、サーミスタ装置の製造方法を提供することができる。

図１は本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置の斜視図、図２は図１に示したサーミスタ装置の内部構造を示す平面図、図３は図１に示したサーミスタ装置の内部構造を示す正面図である。本発明は、家電機器、住設機器、自動車機器など高信頼性が要求される分野において、温度センサとして用いられるサーミスタ装置に関する。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置は、サーミスタ素子部（図２、３参照）の全部、及び、端子板２０の一部が、樹脂モールド３０で覆われている。樹脂モールド３０は、温度センサに取り付けるための貫通孔３１を有する。樹脂モールド３０は、本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置が、家電機器、住設機器、自動車機器などの温度センサとして用いられた場合に、サーミスタ装置の気密性、及び、機械的強度などの信頼性が向上する。

次に、サーミスタ素子部と、端子板２０との構成について、図２及び図３を参照して説明する。サーミスタ素子部１０は、所謂、ガラス封止形サーミスタであって、Ｆｅ、Ｎｉを主成分とする合金である２つのジュメット１２、１３と、これにより挟み込まれているサーミスタ素子１１との組立体が、封止ガラス１６によって封止されている。

サーミスタ素子部１０は、好ましくはＦｅ線をＣｕ被覆したＣＰ線等でなるリード導体１４、１５を有する。また、ジュメット１２、１３を、封止ガラス１６の外部に引き出して得られるジュメット線を、リード導体１４、１５として用いてもよい。

図２及び図３に示すリード導体１４、１５は、中間部分に屈曲部１４１、１５１を有する曲線状であって、一端がジュメット１２、１３に取り付けられ、他端が端子板２０と電気的に接続されている。

端子板２０は、矩形平板状であって、黄銅またはリン青銅を主成分とし、好ましくは表面がＡｇメッキ膜で覆われている。端子板２０の板面２１の一面側には、外部接続のための凸部２２が備えられている。

端子板２０は、その板面２１からはみ出した位置で、リード導体１４、１５の端部と溶融溶着されている。より詳細に説明すると、図１乃至図３に示す端子板２０は、２つの接続片２３を有する。２つの接続片２３は、板面２１の長さ方向Ｌの一端縁において、長さ方向Ｌに直交するから高さ方向Ｔにはみ出した位置に備えられ、板面２１から突出する。接続片２３の幅寸法と、リード導体１４、１５の径寸法は略同一であり、組み合わされる接続片２３の一方と、リード導体１４、１５の端部とが相互に一部溶融して溶着され、合金状態で結合されている。

図２及び図３に示す接続片２３と、リード導体１４、１５の端部との溶融溶着部４０は、球状である。なお、リード導体１４、１５の中間部分と、板面２１とは、非接触状態に保たれている。

本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置は、サーミスタ素子部１０、及び、溶融溶着部４０が、樹脂モールド３０で覆われている。

本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置を温度センサとして用いる場合、貫通孔３１に固定ピンが挿通されて固定され、凸部２２に、図示しない検出回路との接続端子が電気的に接続される。また、図１乃至図３に示したサーミスタ素子１１は、所謂、ＮＴＣ（負特性サーミスタ）を用いた実施形態を示しているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、ＰＴＣ（正特性サーミスタ）を用いることもできる。

上述したように、本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置において、リード導体１４、１５は曲線状であって、中間部分に少なくとも１つの屈曲部１４１、１５１を有する。この構造によると、サーミスタ装置に対して外部から機械的ストレスや熱的ストレスが加わえられた場合、ストレスにより生じる応力を屈曲部１４１、１５１で緩和することができる。従って、サーミスタ装置の信頼性が向上する。

サーミスタ素子部１０は、リード導体１４、１５を介して端子板２０と接続されているから、このリード導体１４、１５の長さ分だけサーミスタ素子１１に対する断熱効果を有する。従って、サーミスタ素子１１の特性劣化を回避し、高信頼性を有するサーミスタ装置を提供することができる。

端子板２０は、その板面２１からはみ出した位置で、リード導体１４、１５の端部と溶融溶着され、この溶融溶着により得られる溶融溶着部４０が合金結合状態となっているから、リード導体１４、１５と、端子板２０とを強固に、且、確実に結合し続けることができる。

この溶融溶着部４０は、好ましくは球状であるから、本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置において、溶融溶着部４０が樹脂モールド３０された場合、アンカー効果により、端子板２０が抜けにくくなり、信頼性が向上する。

図４〜図９は本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置の製造方法を示す図である。図４〜図９において、図１乃至図３に示した構成部分と同一の構成部分には、同一の参照符号を付す。

まず、図４を参照すると、サーミスタ素子部１０と、板面２１から突出する２つの接続片２３を有する端子板２０とを用意する。そして、リード導体１４、１５の端部を、端子板２０の板面２１からはみ出した部分であって、２つの接続片２３の一方とを位置あわせする。

次に、図５及び図６を参照すると、リード導体１４、１５と、端子板２０とは、非接触状態で位置あわせされている。リード導体１４、１５と、端子板２０とは、続片２３の幅寸法と、これに位置あわせされるリード導体１４、１５の径寸法が略同一であり、位置あわせされた状態で、両者は同一方向に重ね継ぎ手された状態となる。

次に、図７及び図８を参照すると、端子板２０の２つの接続片２３と、リード導体１４、１５の端部とを溶融溶着する。具体的にこの溶接作業は、アーク溶接、または、レーザ溶接により行うことができる。作業性、及び、設備コスト等の観点から、アーク溶接が好ましい。アーク溶接用トーチＷにより端子板２０の接続片２３と、リード導体１４、１５の端部との局所で溶融溶着され、両者が合金状態で結合される。両者の結合部分（溶融溶着部４０）は、好ましくは均一な曲面であって、球状となる。

さらに、図９を参照すると、図７及び図８に示した工程により溶接されたサーミスタ素子部１０、及び、溶融溶着部４０を覆うように樹脂モールド３０が形成される。

上述した本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置の製造方法によると、図１乃至図３を参照して説明した利点を全て有するサーミスタ装置温度を提供することができる。例えば、端子板２０は、接続片２３の一方と、リード導体１４、１５の端部とがアーク溶接により溶融溶着されるから、板面２１からはみ出した接続片２３に、アーク溶接時に発生する電界（熱）を集中させ、溶融溶着部４０を確実に形成することができる。従って、外部から加えられる機械的ストレスや熱的ストレスにより、溶融溶着部４０に剥離や脱落による隙間は生じない。

また、端子板２０と、リード導体１４、１５とが、接続片２３における局所溶接により溶融溶着される構成によると、アーク溶接時に生じる熱放散を低減し、もって、サーミスタ素子部１０に伝わる熱を低減することができる。しかも、リード導体１４、１５は屈曲部１４１、１５１を有するから、サーミスタ素子１１に対する断熱距離を長く確保することが可能であり、製造工程中のサーミスタ特性の劣化を回避し、信頼性を向上することができる。

アーク溶接によると、リード導体１４、１５と、端子板２０とは、非接触状態で位置あわせし、且、溶融溶着することができるから、リード導体１４、１５と、端子板２０とに対して機械的ストレスが生じることはない。従って、サーミスタ特性に影響を与えることなく、両者を溶接することができる。

接続片２３は、端子板２０の一方端縁にあるから、端子板２０に対するリード導体１４、１５の位置あわせ方向が明瞭になるとともに、位置あわせ作業自体も容易となる。

図１０は本発明の更にもう一つの実施形態に係るサーミスタ装置の平面図、図１１は図１０に示したサーミスタ装置の使用状態を示す断面図である。図１０及び図１１において、図１乃至図９に示した構成部分と同一の構成部分には、同一の参照符号を付す。

図１０及び図１１は、本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置１について、家電機器、住設機器、自動車機器などの温度センサとして用いられた実施形態を示している。この温度センサは、所謂、ピン形状を有するソケット挿入型の温度センサであって、基体部５０の先端部にサーミスタ装置１が配置されるとともに、接続端子５１、５２を通じて、外部の検出回路（図示しない）と電気的に接続されている。基体部５０の差込部分の外周には、緩衝部材として、Ｏリング５３が備えられている。

図１乃至図１１を参照して説明したように、本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置１は、この種のサーミスタ装置の基本的構造を有するとともに、さらにリード導体１４、１５と、端子板２０との結合構造に工夫を加えた点に特徴がある。従って、端子板２０は、リード導体１４、１５との接続部分以外の構造については、サーミスタ装置１の使用目的等に応じて、自由に設定することができる。

例えば、図１０に示すサーミスタ装置１は、図１１に示すソケット型の温度センサへの組み込み態様を考慮して、端子板２０に屈曲部１４１、１５１を設け、小型化を図ったものである。従って、図１０に示したサーミスタ装置、及び、これを用いた図１１に示す温度センサにおいても、図１乃至図９を参照して説明したサーミスタ装置１の利点を全て有することができる。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置の斜視図である。図１に示したサーミスタ装置の内部構造を示す平面図である。図１に示したサーミスタ装置の内部構造を示す正面図である。本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置の製造方法を示す図である。図４に示した工程の後の工程を示す図である。図５に示した工程の平面図である。図５及び図６に示した工程の後の工程を示す図である。図７に示した工程の平面図である。図７及び図８に示した工程の後の工程を示す図である。本発明の更にもう一つの実施形態に係るサーミスタ装置の平面図である。図１０に示したサーミスタ装置の使用状態を示す断面図である。

符号の説明

１サーミスタ装置
１０サーミスタ素子部
１４、１５リード導体
２０端子板
２１板面
２３接続片
３０樹脂モールド
４０溶融溶着部分

Claims

サーミスタ素子部と、端子板とを含むサーミスタ装置であって、
前記サーミスタ素子部は、リード導体を有し、
前記端子板は、その板面からはみ出した位置で、前記リード導体の端部と溶融溶着されている、
サーミスタ装置。
請求項１に記載されたサーミスタ装置であって、さらに前記端子板は、接続片を有しており、
前記接続片は、前記板面からはみ出した位置に突出しており、
前記接続片と、前記リード導体の端部とが溶融溶着されている、
サーミスタ装置。
請求項１または２に記載されたサーミスタ装置であって、
前記リード導体と、前記端子板との溶融溶着部は、球状である、
サーミスタ装置。
請求項１乃至３の何れかに記載されたサーミスタ装置であって、
前記リード導体の中間部分と、前記端子板の前記板面とは、非接触状態である、
サーミスタ装置。
請求項１乃至４の何れかに記載されたサーミスタ装置であって、
前記サーミスタ素子部は、樹脂で覆われている、サーミスタ装置。
請求項５に記載されたサーミスタ装置であって、
さらに、前記リード導体と前記端子板との前記溶融溶着部が、前記樹脂で覆われている、
サーミスタ装置。
請求項１乃至６の何れかに記載されたサーミスタ装置の製造方法であって、
前記リード導体の端部を、前記端子板の板面からはみ出した部分に位置あわせし、
その後、前記端子板と、前記リード導体とを溶融溶着する、
工程を含むサーミスタ装置の製造方法。
請求項７に記載されたサーミスタ装置の製造方法であって、
前記リード導体の中間部分と、前記端子板の前記板面とを、非接触状態で位置あわせする、工程を含むサーミスタ装置の製造方法。