JP2010056320A - サーミスタ - Google Patents

Abstract

【課題】リード線の露出した端部に対しリード線間の間隔を拡げるように外力を作用させた場合にガラスにクラックが生じることを防ぐと共に、一対のリード線が短絡することを防ぐことが可能なサーミスタを提供すること。
【解決手段】第１及び第２のリード線１１，１３は、互いの間隔が第１の間隔とされた第１の部分１１ｂ，１３ｂ、互いの間隔が第１の間隔より大きい第２の間隔とされた第２の部分１１ｃ，１３ｃ、及び、第１及び第２の部分１１ｂ，１１ｃ，１３ｂ，１３ｃの間において互いの間隔が第１の間隔から第２の間隔に変化している第３の部分１１ｄ，１３ｄを含んでいる。絶縁部２０は、第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを一体に覆うと共に、第１及び第２のリード線１１，１３の第２及び第３の部分１１ｃ，１１ｄ，１３ｃ，１３ｄを第１及び第２のリード線１１，１３毎に覆っている。
【選択図】図４

Description

本発明は、サーミスタに関する。

サーミスタとして、サーミスタ素体と、サーミスタ素体に配置された一対の電極と、端部が一対の電極にそれぞれ接続されている一対のリード線と、を備えているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のサーミスタでは、サーミスタ素体、一対の電極、及び一対のリード線における端部を含む一部が、ガラスにより封止されている。
特開平１１−８３６４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたサーミスタでは、以下のような問題点を有している。すなわち、リード線の露出した端部に対しリード線間の間隔を拡げるように外力を作用させると、各リード線におけるガラスから露出した領域の根元部分やガラスに応力が作用し、ガラスにクラックが生じる懼れがある。また、一対のリード線間が電気的に絶縁されていないため、一対のリード線が互いに接触して短絡する懼れがある。一対のリード線が長くなる場合には、短絡の発生がより一層顕著となる。

本発明は、リード線の露出した端部に対しリード線間の間隔を拡げるように外力を作用させた場合にガラスにクラックが生じることを防ぐと共に、一対のリード線が短絡することを防ぐことが可能なサーミスタを提供することを目的とする。

本発明に係るサーミスタは、サーミスタ素体と、サーミスタ素体に配置された第１及び第２の電極と、端部が第１の電極に接続されている第１のリード線と、端部が第２の電極に接続されている第２のリード線と、サーミスタ素体、第１及び第２の電極、及び第１及び第２のリード線の端部を少なくとも封止し、ガラスからなる封止部と、電気絶縁性を有する材料からなり、第１及び第２のリード線の封止部から露出する部分を覆う絶縁部と、を備え、第１及び第２のリード線は、互いに間隔を有して配置されると共に、前記端部から伸び且つ互いの間隔が第１の間隔とされた第１の部分、互いの間隔が第１の間隔より大きい第２の間隔とされた第２の部分、及び、第１及び第２の部分の間において互いの間隔が第１の間隔から第２の間隔に変化している第３の部分をそれぞれ含んでおり、絶縁部は、第１及び第２のリード線の第１の部分を一体に覆うと共に、第１及び第２のリード線の第２及び第３の部分を第１及び第２のリード線毎に覆っていることを特徴とする。

本発明に係るサーミスタでは、絶縁部が、第１及び第２のリード線の第１の部分を一体に覆うと共に、第１及び第２のリード線の第２及び第３の部分を第１及び第２のリード線毎に覆っている。このため、第１及び第２のリード線の露出した端部に対し互いの間隔を拡げるように外力を作用させた場合に、絶縁部における第２及び第３の部分を覆っている夫々の部分には応力が作用するものの、当該部分は全体的に撓るように変形する。絶縁部における第２及び第３の部分を覆っている部分がそれぞれ全体的に撓るように変形することにより、作用した応力が分散且つ吸収される。この結果、絶縁部における第１及び第２のリード線の第１の部分を覆っている部分に応力が集中するのが抑制され、当該部分にクラックが生じるのを防ぐことができる。また、絶縁部における第２及び第３の部分を覆っている部分から露出するリード線の根元部分への応力の集中も抑制され、リード線の根元部分や当該根元部分近傍の絶縁部が変形するのを防ぐこともできる。したがって、ガラスからなる封止部には応力が作用するようなことはなく、封止部にクラックが生じることを防ぐことができる。

本発明では、電気絶縁性を有する材料からなる絶縁部が、互いの間隔が第２の間隔に拡げられている第２の部分まで第１及び第２のリード線を覆っているので、第１及び第２のリード線が互いに直接接触するようなことはなく、第１及び第２のリード線が短絡することを防ぐことができる。

好ましくは、絶縁部の表面には、複数の凸部が配置されている。

ところで、サーミスタは、絶縁部の少なくとも一部及び封止部がケース内に密封された状態で用いられることがある。サーミスタ（封止部及び絶縁部）のケース内への密封は、サーミスタをケース内に配置した状態で当該ケース内に樹脂を充填することにより行なわれる。この場合、絶縁部とケースの内壁とにより樹脂が充填されない空間が形成されることがあり、サーミスタを密封できない懼れがある。しかしながら、絶縁部の表面に複数の凸部が配置されていることにより、ケースの内壁と絶縁部との間に間隙が形成されるため、ケース内に空間が形成されることなく樹脂が充填される。この結果、サーミスタを確実に密封することができる。

好ましくは、絶縁部及び複数の凸部は、樹脂からなる。この場合、絶縁部及び凸部の加工性が向上し、絶縁部及び凸部を所望の形状に成形することが容易となる。

本発明によれば、リード線の露出した端部に対しリード線間の間隔を拡げるように外力を作用させた場合にガラスにクラックが生じることを防ぐと共に、一対のリード線が短絡することを防ぐことが可能なサーミスタを提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１〜図３を参照して、本実施形態に係るサーミスタの構成を説明する。図１は、本実施形態に係るサーミスタを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るサーミスタを示す平面図である。図３は、本実施形態に係るサーミスタを示す側面図である。図４は、本実施形態に係るサーミスタの断面構成を示す図である。

サーミスタ１は、図１〜４に示すように、サーミスタ素子３、第１のリード線１１、第２のリード線１３、封止部１５、及び、絶縁部２０を備えている。

サーミスタ素子３は、例えば温度が高くなると抵抗が低くなる特性を有する、いわゆるＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタ素子である。サーミスタ素子３は、サーミスタ素体５、第１の電極７、及び第２の電極８を有している。

サーミスタ素体５は、金属酸化物（例えば、Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ａｌ等の酸化物）の焼結体であり、略直方体状に形成されている。第１の電極７と第２の電極８とは、サーミスタ素体５の両端面に配置されており、サーミスタ素体５と電気的に接続されている。第１及び第２の電極７，８は、金属（例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ又はＡｇ−Ｐｄ合金等）からなる。

第１のリード線１１と第２のリード線１３とは、互いに間隔を有して配置されている。第１及び第２のリード線１１，１３は、導電材料（例えば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆｅ）からなる。第１のリード線１１の一端部１１ａと第２のリード線１３の一端部１３ａとは、接合電極９により被覆されている。第１のリード線１１の一端部１１ａは、接合電極９を介して、第１の電極７に電気的に接続されている。第２のリード線１３の一端部１３ａは、接合電極９を介して、第２の電極８に電気的に接続されている。接合電極９は、金属（例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ又はＡｇ−Ｐｄ合金等）からなる。

第１のリード線１１は、一端部１１ａから伸びる第１の部分１１ｂと、第２の部分１１ｃと、第３の部分１１ｄと、を含んでいる。第２のリード線１３は、一端部１３ａから伸びる第１の部分１３ｂと、第２の部分１３ｃと、第３の部分１３ｄと、を含んでいる。第１の部分１１ｂと第１の部分１３ｂとは、互いの間隔が第１の間隔に設定されており、略平行である。第２の部分１１ｃと第２の部分１３ｃとは、互いの間隔が第１の間隔より大きい第２の間隔に設定されており、略平行である。第３の部分１１ｄと第３の部分１３ｄとは、第１の部分１１ｂ，１３ｂと第２の部分１１ｃ，１３ｃとの間において、互いの間隔が第１の間隔から第２の間隔に徐々に変化するように設定されている。本実施形態では、第１の間隔は０．６ｍｍ程度に設定され、第２の間隔は４ｍｍ程度に設定されている。

封止部１５は、ガラスからなり、第１及び第２のリード線１１，１３が伸びる方向を長軸方向とされた楕円球状をなしている。封止部１５は、サーミスタ素体５と、第１及び第２の電極７，８と、第１及び第２のリード線１１，１３の一端部１１ａ，１３ａとを気密的に封止している。封止部１５を構成するガラスは、例えばガラス転移温度が４００〜７００℃程度であるガラスである。

絶縁部２０は、電気絶縁性を有する材料（例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、若しくはアクリル系樹脂、又はこれらを複合した樹脂材料等）からなり、第１及び第２のリード線１１，１３における封止部１５から露出する部分を覆っている。詳細には、絶縁部２０は、第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを一体に覆うと共に、第１及び第２のリード線１１，１３の第２及び第３の部分１１ｃ，１１ｄ，１３ｃ，１３ｄを第１及び第２のリード線１１，１３毎に覆っている。これにより、絶縁部２０は、第１及び第２のリード線１１，１３の第２及び第３の部分１１ｃ，１１ｄ，１３ｃ，１３ｄを覆っている部分が、第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを覆っている部分から二股状に分かれた形状を呈する。

絶縁部２０は、封止部１５と接している。第１及び第２のリード線１１，１３の他端部１１ｅ，１３ｅは、絶縁部２０から露出している。

絶縁部２０は、各リード線１１，１３に垂直な平面で切断したときの断面が矩形形状を呈している。すなわち、絶縁部２０は、その外表面として、第１及び第２のリード線１１，１３を含む平面に略平行な第１及び第２の面２０ａ，２０ｂと、第１及び第２の面２０ａ，２０ｂを連結するように伸びる第３〜第５の面２０ｃ〜２０ｅと、を有している。

絶縁部２０における第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを覆っている部分の表面には、複数の凸部２３が配置されている。詳細には、第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを覆っている部分の第１〜第４の面２０ａ〜２０ｄに、凸部２３が配置されている。凸部２３は、各面２０ａ〜２０ｄに複数（本実施形態では、２つ）ずつ設けられている。各凸部２３は、電気絶縁性を有する材料（例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、若しくはアクリル系樹脂、又はこれらを複合した樹脂材料等）からなり、絶縁部２０と一体に形成されている。

本実施形態では、第１の面２０ａに配置されている凸部２３は、第１及び第２のリード線１１，１３が伸びる方向において、第２の面２０ｂに配置されている凸部２３と同じ位置に配置されている。第３の面２０ｃに配置されている凸部２３は、第１及び第２のリード線１１，１３が伸びる方向において、第４の面２０ｄに配置されている凸部２３と同じ位置に配置されている。第１及び第２の面２０ａ，２０ｂに配置されている凸部２３は、第１及び第２のリード線１１，１３が伸びる方向において、第３及び第４の面２０ｃ，２０ｄに配置されている凸部２３と異なる位置に配置されている。

続いて、本実施形態に係るサーミスタ１の製造方法について説明する。

まず、サーミスタ素体５の原料粉末をボールミル等により湿式混合して、所望の組成比率にて混合された原料混合物を調製する。この原料混合物を乾燥した後、８００〜１２００℃程度で仮焼成を行い、仮焼成物を得る。得られた仮焼成物を、再びボールミル等により湿式粉砕する。そして、この粉砕物にバインダ（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等）を加え、顆粒に造粒した後、加圧成形する。次に、成形体に脱バインダ処理及び本焼成を行った後、放冷し、所定寸法に切断してサーミスタ素体５を得る。

次に、得られたサーミスタ素体５の両端面に、Ａｕを主成分とする導電性ペーストを、例えば転写法により塗布し、焼き付けて第１及び第２の電極７，８を形成する。そして、第１及び第２のリード線１１，１３の一端部１１ａ，１３ａを、例えばＡｕとバインダ（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等）とを含む導電性ペーストによって被覆した後、対応する電極７，８に接触させる。その後、導電性ペーストの脱バインダ処理を行う。

次に、サーミスタ素体５と、第１及び第２の電極７，８と、第１及び第２のリード線１１，１３の一端部１１ａ，１３ａをガラス管に挿入し、ガラス管を加熱することによって気密封止を行う。本実施形態では、例えば気密封止を大気中で行う。気密封止は、Ｎ_２，Ａｒ，Ｈｅ等の不活性雰囲気で行ってもよい。加熱により溶融したガラス管は、リード線１１，１３が伸びる方向を長軸方向とされた楕円球状をなす封止部１５を形成する。
この加熱により、第１及び第２のリード線１１，１３の一端部１１ａ，１３ａに、導電性ペーストに含まれたＡｕからなる接合電極９が形成されると共に、各電極７，８と接合電極９とが結合する。

次に、絶縁部２０を形成する。絶縁部２０の成形には、例えば射出成形法を用いることができる。射出成型法では、絶縁部２０及び凸部２３に対応するキャビティを有する金型を用意し、封止部１５と第１及び第２のリード線１１，１３の他端部とが型から露出するように、第１及び第２のリード線１１，１３の第１〜第３の部分１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを型のキャビティ内に配置する。そして、キャビティ内に樹脂を充填して、充填した樹脂を硬化する。これにより、絶縁部２０及び凸部２３が形成される。以上により、サーミスタ１が得られる。

以上のように、本実施形態では、絶縁部２０が、第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを一体に覆うと共に、第１及び第２のリード線１１，１３の第２及び第３の部分１１ｃ，１１ｄ，１３ｃ，１３ｄを第１及び第２のリード線１１，１３毎に覆っている。このため、第１及び第２のリード線１１，１３の露出した他端部１１ｅ，１３ｅに対し互いの間隔を拡げるように外力を作用させた場合に、絶縁部２０における第２及び第３の部分１１ｃ，１１ｄ，１３ｃ，１３ｄを覆っている夫々の部分には応力が作用するものの、当該部分は全体的に撓るように変形する。

絶縁部２０における第２及び第３の部分１１ｃ，１１ｄ，１３ｃ，１３ｄを覆っている部分がそれぞれ全体的に撓るように変形することにより、作用した応力が分散且つ吸収される。この結果、絶縁部２０における第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを覆っている部分に応力が集中するのが抑制され、当該部分にクラックが生じるのを防ぐことができる。また、絶縁部２０における第２及び第３の部分１１ｃ，１１ｄ，１３ｃ，１３ｄを覆っている部分から露出するリード線１１，１３の根元部分への応力の集中も抑制され、リード線１１，１３の根元部分や当該根元部分近傍の絶縁部２０（第２及び第３の部分１１ｃ，１１ｄ，１３ｃ，１３ｄを覆っている部分）が変形するのを防ぐこともできる。したがって、封止部１５には応力が作用するようなことはなく、封止部１５にクラックが生じることを防ぐことができる。

本実施形態では、絶縁部２０が、第２の部分１１ｃ，１３ｃまで第１及び第２のリード線１１，１３を覆っているので、第１及び第２のリード線１１，１３の露出している部分が互いに直接接触することが回避され、第１及び第２のリード線１１，１３が短絡することを防ぐことができる。

本実施形態では、絶縁部２０及び各凸部２３は樹脂からなっている。この場合、絶縁部２０及び凸部２３の加工性が向上し、絶縁部２０及び凸部２３を所望の形状に成形することが容易となる。

サーミスタ１は、使用形態によっては、図５及び図６に示すように、絶縁部２０の少なくとも一部（本実施形態においては、第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを覆っている部分）及び封止部１５がケース３０内に密封された状態で用いられることがある。この場合、絶縁部２０におけるケース３０内に位置する部分及び封止部１５は、樹脂３１により、ケース３０内に密封される。図５では、ケース３０及び樹脂３１を断面にて示し、ハッチングを付している。

絶縁部２０における第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを覆っている部分及び封止部１５を樹脂３１によりケース３０内に密封するために、サーミスタ１をケース３０内に配置した状態でケース３０内に樹脂材料を充填し、充填した樹脂材料を硬化させる。この場合、ケース３０内でのサーミスタ１の位置によっては、絶縁部２０とケース３０の内壁とにより樹脂材料が充填されない空間が形成されることがあり、サーミスタ１（封止部１５）を適切に密封できない懼れが生じる。サーミスタ１（封止部１５）が適切に密封されていないと、サーミスタ素子３に適切に熱が伝導されない。また、上記空間内への水分等の浸入により、サーミスタ１の絶縁性が低下する懼れもある。

しかしながら、本実施形態では、絶縁部２０における第１及び第２のリード線１１，１３の第１の部分１１ｂ，１３ｂを覆っている部分の表面に凸部２３が配置されているので、ケース３０の内壁と絶縁部２０との間に間隙が形成されることとなり、ケース３０内全体に樹脂材料が充填され、樹脂３１が存在しない空間が形成されるのを防ぐことができる。この結果、サーミスタ１を確実に密封することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

絶縁部２０の表面に配置される凸部２３の位置や数は、上述した実施形態における位置に限られない。例えば、図７及び図８に示すように、絶縁部２０の第１〜第４の面２０ａ〜２０ｄにおいて同じ位置に凸部２３が配置されていてもよい。また、例えば、図９及び図１０に示すように、第３及び第４の面２０ｃ，２０ｄに位置する凸部２３は、第１及び第２のリード線１１，１３が伸びる方向において、すべて異なる位置に配置されていてもよい。

各凸部２３は、絶縁部２０と一体に形成されている必要はなく、絶縁部２０と各凸部２３とは別体に形成されていてもよい。

本実施形態に係るサーミスタを示す斜視図である。 本実施形態に係るサーミスタを示す平面図である。 本実施形態に係るサーミスタを示す側面図である。 本実施形態に係るサーミスタの断面構成を示す図である。 本実施形態に係るサーミスタの一使用形態を示す図である。 本実施形態に係るサーミスタの一使用形態を示す図である。 本実施形態に係るサーミスタの変形例を示す平面図である。 本実施形態に係るサーミスタの変形例を示す側面図である。 本実施形態に係るサーミスタの更なる変形例を示す平面図である。 本実施形態に係るサーミスタの更なる変形例を示す側面図である。

符号の説明

１…サーミスタ、５…サーミスタ素体、７…第１の電極、８…第２の電極、１１…第１のリード線、１１ａ…一端部、１１ｂ…第１の部分、１１ｃ…第２の部分、１１ｄ…第３の部分、１１ｅ…他端部、１３…第２のリード線、１３ａ…一端部、１３ｂ…第１の部分、１３ｃ…第２の部分、１３ｄ…第３の部分、１３ｅ…他端部、１５…封止部、２０…絶縁部、２０ａ…第１の面、２０ｂ…第２の面、２０ｃ…第３の面、２０ｄ…第４の面、２０ｅ…第５の面、２３…凸部。

Claims (3)

1. サーミスタ素体と、
   前記サーミスタ素体に配置された第１及び第２の電極と、
   端部が前記第１の電極に接続されている第１のリード線と、
   端部が前記第２の電極に接続されている第２のリード線と、
   前記サーミスタ素体、前記第１及び第２の電極、及び前記第１及び第２のリード線の前記端部を少なくとも封止し、ガラスからなる封止部と、
   電気絶縁性を有する材料からなり、前記第１及び第２のリード線の前記封止部から露出する部分を覆う絶縁部と、を備え、
   前記第１及び第２のリード線は、互いに間隔を有して配置されると共に、前記端部から伸び且つ互いの間隔が第１の間隔とされた第１の部分、互いの間隔が前記第１の間隔より大きい第２の間隔とされた第２の部分、及び、前記第１及び第２の部分の間において互いの間隔が前記第１の間隔から前記第２の間隔に変化している第３の部分をそれぞれ含んでおり、
   前記絶縁部は、前記第１及び第２のリード線の前記第１の部分を一体に覆うと共に、前記第１及び第２のリード線の前記第２及び第３の部分を前記第１及び第２のリード線毎に覆っていることを特徴とするサーミスタ。
2. 前記絶縁部の表面には、複数の凸部が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のサーミスタ。
3. 前記絶縁部及び前記複数の凸部は、樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載のサーミスタ。

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