JP2010185689A - 温度検出用回路体の絶縁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の温度センサに容易に対応でき、しかも安価で、温度検出部の絶縁の信頼性を高めることができるようにする。
【解決手段】可撓性の絶縁シート１上に薄箔状の回路２が形成され、回路の途中に絶縁シート上のハンダレジスト膜６が除去されたレジスト抜き部７が形成され、レジスト抜き部内で回路に温度センサ３がハンダ接続され、レジスト抜き部内で温度センサとハンダ接続部４とが絶縁樹脂モールド部５で覆われて構成される温度検出用回路体１０の絶縁構造を採用する。絶縁樹脂モールド部５をレジスト抜き部７よりも小さく形成した。絶縁樹脂モールド部５とその近傍部分とを印刷絶縁被膜８で覆った。印刷絶縁被膜８をレジスト抜き部７よりも大きく形成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば電気自動車のバッテリ等の温度を検出するための温度検出用回路体の絶縁構造に関するものである。

図７は、従来の温度検出用回路体の絶縁構造の一形態を示すものである（特許文献１参照）。

この構造は、二本の導電金属製のリード線３１の先端にサーミスタ等の温度センサ３２をハンダ接続し、両リード線３１と温度センサ３２とを二枚のエポキシ樹脂等の絶縁フィルム３３で挟んで接着ないし溶着して外部から絶縁したものである。両リード線３１と温度センサ３２と両絶縁フィルム３３とで温度検出用回路体３４が構成される。

サーミスタは温度上昇に伴って抵抗値を減少させる特性を有する。温度センサ３２を複数配置する場合は、幅広の二枚の絶縁フィルム３３の間に各一対のリード線３１と各一対のリード線３１に接続された温度センサ３２とを挟んで配置する。サーミスタに代えてＰＴＣ素子を用いることも周知である。

図８は、ＰＴＣ素子（POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT）の絶縁構造の一形態を示すものである（特許文献２参照）。

この構造は、二枚の導電金属製の板状のリード４１の間に金属薄板４２を介してＰＴＣ素子４３を接続し、ＰＴＣ素子４３の周囲を絶縁樹脂材４４で覆ったものである。ＰＴＣ素子４３は、温度上昇に伴って抵抗値を上昇させる特性を有する。本例のＰＴＣ素子４３は、温度センサとしてではなく、電気自動車用の高圧バッテリの各電池間をリード４１で接続した際の安全装置として使用される。

特開平８−１２８９０１号公報（図７） 特開平７−５７７２１号公報（図１）

しかしながら、上記従来の図７の温度検出用回路体の絶縁構造にあっては、リード線３１や温度センサ３２を二枚の絶縁フィルム３３で挟んでいるために、回路体３４の屈曲性が悪く、例えば高圧バッテリの曲面に沿った配索や、段差状に配置された各電池に沿った配索等が困難であるという懸念があった。

また、二本のリード線３１に複数の温度センサ３２を直列に接続配置しようとした場合に、絶縁フィルム３３とは分離したリード線３１への温度センサ３２のハンダ接続作業が困難であるという懸念や、二枚の絶縁フィルム３３を同じ（広い）面積で使用するために、絶縁構造がコスト高になるという懸念があった。

本発明は、上記した点に鑑み、回路体として屈曲性に優れて被検出体の配置や形状等に容易に対応でき、また、複数の温度センサに容易に対応でき、しかも安価であり、また、温度検出部の絶縁の信頼性を高めることのできる温度検出用回路体の絶縁構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る温度検出用回路体の絶縁構造は、可撓性の絶縁シート上に薄箔状の回路が形成され、該回路の途中に該絶縁シート上のハンダレジスト膜が除去されたレジスト抜き部が形成され、該レジスト抜き部内で該回路に温度センサがハンダ接続され、該レジスト抜き部内で該温度センサとハンダ接続部とが絶縁樹脂モールド部で覆われたことを特徴とする。

上記構成により、絶縁樹脂モールド部（絶縁樹脂材）がレジスト抜き部内で絶縁シートの地肌面に強固に密着固定される。これにより、温度センサやハンダ接続部が外部の湿気等から確実に絶縁保護される。絶縁樹脂モールド部はポッティング等で形成され、レジスト抜き部と共に、回路体上の複数の温度センサの絶縁が容易化する。絶縁シートはハンダレジスト膜や回路と共に屈曲自在である。

請求項２に係る温度検出用回路体の絶縁構造は、請求項１記載の温度検出用回路体の絶縁構造において、前記絶縁樹脂モールド部が前記レジスト抜き部よりも小さく形成されたことを特徴とする。

上記構成により、レジスト抜き部で露出した絶縁シートの地肌面と、絶縁シート上のハンダレジスト膜との間に段差が形成され、流動状の絶縁樹脂モールド部が段差に突き当たって停止し、それ以上の拡がりすなわちダレが防止され、絶縁樹脂モールド部が立体状の温度センサを露出なく被覆する。

請求項３に係る温度検出用回路体の絶縁構造は、請求項１又は２記載の温度検出用回路体の絶縁構造において、前記絶縁樹脂モールド部とその近傍部分とが印刷絶縁被膜で覆われたことを特徴とする。

上記構成により、レジスト抜き部内において絶縁樹脂モールド部で覆いきれなかった回路部分（主にハンダ接続部分）が印刷絶縁被膜で二次的に覆われて絶縁保護される。印刷絶縁被膜の形成は複数の温度センサに対して同時に行うことができる。印刷絶縁被膜はレジスト抜き部内の絶縁シートの地肌面にしっかりと接着固定される。また、流動性の絶縁樹脂モールド部が印刷絶縁被膜で覆われることで、絶縁樹脂モールド部のそれ以上の拡がり（ダレ）が防止される。

請求項４に係る温度検出用回路体の絶縁構造は、請求項３記載の温度検出用回路体の絶縁構造において、前記印刷絶縁被膜が前記レジスト抜き部よりも大きく形成されたことを特徴とする。

上記構成により、レジスト抜き部内の絶縁樹脂モールド部や露出した回路部分（ハンダ接続部）が印刷絶縁被膜で露出なく確実に覆われる。印刷絶縁被膜の外周縁部はレジスト抜き部の外側のハンダレジスト膜に密着する。

請求項１記載の発明によれば、レジスト抜き部内で絶縁樹脂モールド部が絶縁シートの地肌にしっかり接着することで、温度センサやハンダ接続部の絶縁性が高められる。また、レジスト抜き部や絶縁樹脂モールド部の形成は複数同時に又は連続して容易に行うことができるので、複数の温度センサの装着及び絶縁を容易に且つ低コストで行うことができる。また、絶縁シートはハンダレジスト膜や薄箔状の回路と共に容易に屈曲するので、曲面状の被検出体や段差状に配置された被検出体に温度センサを容易に且つ確実に配置することができる。

請求項２記載の発明によれば、絶縁樹脂モールド部を形成する際に、流動性の絶縁樹脂モールド部がレジスト抜き部内の段差で止められてそれ以上の拡がり（ダレ）を防止されるから、絶縁樹脂モールド部で立体状の温度センサを露出なく確実に覆って絶縁性や保護性を高めることができる。

請求項３記載の発明によれば、レジスト抜き部内で絶縁樹脂モールド部で覆いきれなかたハンダ接続部や回路部分を印刷絶縁被膜で覆って確実に絶縁保護することができる。これにより、絶縁保護性が一層向上する。また、流動性の絶縁樹脂モールド部を印刷絶縁被膜で覆うことで、絶縁樹脂モールド部のそれ以上の拡がり（ダレ）を防止して、絶縁樹脂モールド部で立体状の温度センサを露出なく確実に被覆して絶縁性や保護性を高めることができる。また、複数の温度センサに対応して印刷絶縁被膜を同時に且つ低コストで形成することができる。

請求項４記載の発明によれば、レジスト抜き部よりも大きな印刷絶縁被膜によって請求項３記載の発明の効果が一層促進される。

本発明に係る温度検出用回路体の絶縁構造の一実施形態における一次絶縁状態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 同じく温度検出用回路体の絶縁構造の要部を詳細に示す、一部を断面とした平面図である。 同じく温度検出用回路体の絶縁構造における二次絶縁状態（完成状態）を示す平面図である。 温度検出用回路体の一使用例を示す、一部を断面とした正面図である。 温度検出用回路体の変形例を示す平面図である。 同じく温度検出用回路体の一適用例を示す縦断面図である。 従来の温度検出用回路体の絶縁構造の一形態を示す斜視図である。 従来のＰＴＣ素子の絶縁構造の一形態を示す縦断面図である。

図１〜図３は、本発明に係る温度検出用回路体の絶縁構造の一実施形態を製造工程順に示すものである。

図１（ａ）（ｂ）の如く、長形の可撓性の絶縁シート１の上面に二本の回路２が絶縁シート幅方向に離間して平行に且つ絶縁シート長手方向に分離して形成配置され、両回路２の対向する端末部に矩形状の温度センサ３の各端子部がハンダ接続され（ハンダ接続部を符号４で示す）、温度センサ３とハンダ接続部４とが絶縁樹脂モールド部５で覆われて絶縁されている。

各回路２は絶縁シート上に印刷で形成されることが好ましく、銅箔を絶縁シート上に接着等で固定することも可能である。何れの場合も各回路２は絶縁シート１と一体に厚み方向に撓み自在である。温度センサ３はＰＴＣ素子であることが好ましい。

絶縁樹脂モールド部５は例えばポッティング（樹脂盛り）等により形成され、例えば上方のノズル（図示せず）から流動性の絶縁樹脂材が温度センサ３に向けて吐出され、あるいは成形金型（図示せず）が絶縁シート上にセットされた状態で、温度センサ上に樹脂注入され、温度センサ３とその周囲に円形ないし長円形のドーム状に樹脂盛りされたものである。

絶縁樹脂材としてはエポキシやウレタン等の常温で柔軟性を有して、絶縁シート１や回路２と一体に屈曲自在であるものが好ましい。絶縁樹脂モールド部５によって温度センサ３とそのハンダ接続部４が外部から絶縁保護されている。

図２（図１の要部拡大図）の如く、温度センサ３とその周囲において絶縁シート上の回路２を覆った絶縁性のハンダレジスト膜６は予め矩形状に剥離されている（回路体の製造時に絶縁シート上の回路２をハンダレジスト膜６で覆う際に、温度センサ３のセット位置とその近傍においてハンダレジスト膜６が形成されないようにしている）。ハンダレジスト膜６は回路２の端末部（符号４で代用）以外の部分にハンダが付着しないようにするためのものである。

ハンダレジスト膜６のない部分（レジスト抜き部）７は、図１における絶縁樹脂モールド部５よりも大きく（大きな投影面積で）形成されている。矩形状のレジスト抜き部７内に絶縁シート１の地肌１ａが露出されている。

直方体（立体）状の温度センサ３とハンダ接続部４とを一体に覆うドーム状の絶縁樹脂モールド部５の径は予め設定されるので、その設定値よりもレジスト抜き部７の寸法（長さ７ａ及び幅７ｂ）を少し大きく設定する。好ましくは、絶縁樹脂モールド部５のＸＹ方向（絶縁シート幅方向と長手方向）の径と同等ないしそれよりも少し大きくレジスト抜き部７のＸＹ方向の寸法を設定する。

絶縁樹脂モールド部５はレジスト抜き部７の範囲内で形成されている。絶縁樹脂モールド部５をハンダレジスト膜６上に形成した場合は、絶縁樹脂モールド部５が剥離しやすいが、レジスト抜き部７内で絶縁シート１の表面（地肌）１ａに直接、絶縁樹脂モールド部５が粘着することで、絶縁樹脂モールド部５が自らの接着力で強固に絶縁シート１の表面１ａに固定される。これによって、絶縁樹脂モールド部５の不要な拡がり（ダレ）が防止され、立体状の温度センサ３の特に上側角部３ａ（図１）が絶縁樹脂モールド部５で露出なく確実に覆われる。

また、レジスト抜き部７によってハンダレジスト膜６の表面と絶縁シート１の表面１ａとの間にハンダレジスト膜６の厚み分の段差（図２の符号７で示す部分）が形成され（絶縁シート上でレジスト抜き部７がハンダレジスト膜６のない凹部をなし）、この段差（凹部）によって絶縁樹脂モールド部５の不要な拡がり（ダレ）が阻止され、同様に立体状の温度センサ３が絶縁樹脂モールド部５で露出なく確実に覆われる。

図２において、レジスト抜き部７内で絶縁樹脂モールド部５で覆われない回路部分２ａ（主にハンダ接続部４の一部分）が生じるが、図３の如く、その覆われない回路部分２ａと図１の絶縁樹脂モールド部５とをシルク（スクリーン）印刷による印刷絶縁被膜８で覆って、覆われない回路部分２ａを外部から完全に絶縁すると共に、温度センサ３とハンダ接続部４とを絶縁樹脂モールド部５と印刷絶縁被膜８とで二重に絶縁する。

印刷絶縁被膜８はレジスト抜き部７よりも大きく（大きな投影面積）で形成され、レジスト抜き部７のＸＹ寸法７ａ，７ｂよりも印刷絶縁被膜８のＸＹ寸法８ａ，８ｂが大きく、レジスト抜き部７すなわちレジスト抜き部７内の絶縁樹脂モールド部５と回路部分２ａとが印刷絶縁被膜８で完全に覆われる。

これにより、回路体における温度センサ接続部分４の絶縁性が高まる。また、絶縁樹脂モールド部５が流動性のあるうちに（完全に固まらないうちに）印刷絶縁被膜８で覆われることで、絶縁樹脂モールド部５の不要な拡がり（ダレ）が防止される。

図２における絶縁シート１と絶縁性のハンダレジスト膜６と各回路２とで回路体本体９が構成され、図３における回路体本体９と絶縁樹脂モールド部５と印刷絶縁被膜８とでフラット形状の温度検出用回路体１０が構成される。

なお、図２において、レジスト抜き部７の全体に隙間なく絶縁樹脂モールド部５を充填する（レジスト抜き部内の温度センサ３と回路部分２ａとを絶縁樹脂モールド部５で完全に覆う）ことも可能である。但しこの場合は、ドーム状の絶縁樹脂モールド部５が大型化する。

また、レジスト抜き部７を矩形状ではなく、絶縁樹脂モールド部５の形状に合わせて円形ないし長円形とすることも可能である。この場合、印刷絶縁被膜８はレジスト抜き部７の形状に合わせて円形ないし長円形とすることが好ましい。印刷絶縁被膜８はスクリーン印刷が好ましいが、それ以外にオフセット印刷や凸版印刷やグラビア印刷等を用いることも可能である。

図４は、上記温度検出用回路体１０を被検出体１１である例えば高圧バッテリの電池に接触させて、電池１１の温度を検出する状態を示すものである。高圧バッテリはハイブリッド車を含む電気自動車のバッテリである。

図４のように回路体１０を屈曲させ、絶縁シート１を介して温度センサ３を電池１１に押圧接触させる。絶縁シート１を屈曲させた際に生じる弾性力で温度センサ３が電池１１に押し付けられ、電池１１の温度が精度良く検出される。図４において、符号５は絶縁樹脂モールド部、８は印刷絶縁被膜をそれぞれ示している。

上記実施形態においては、温度センサ３を一つ用いた例で示したが、実際には、図５〜図６に各一形態を示すように、長形帯状の回路体本体９に複数の温度センサ３を直列に接続配置して使用することが好ましい。図５，図６においては図１〜図４と同じ符号を用いて説明する。

図５の如く、絶縁シート１上に各回路２が略クランク状に屈曲して形成配置され、例えば第一の回路２₁の一端部が第一の温度センサ３₁の＋極の端子部にハンダ接続され（ハンダ接続部を符号４で示す）、第一の回路２₁の他端部が第二の温度センサ３₂の−極の端子部にハンダ接続され（ハンダ接続部を符号４で示す）、第二の回路２₂の一端部が第一の温度センサ３₁の−極の端子部にハンダ接続され、第三の回路２₃の一端部が第二の温度センサの＋極の端子にハンダ接続される。このようにして、複数（高圧バッテリの各電池１１の数に対応した数）の温度センサ３が回路２に直列に接続される。図５において、符号５は絶縁樹脂モールド部、８は印刷絶縁被膜、６はハンダレジスト膜をそれぞれ示している。

図６の如く、温度検出用回路体１０は、略波形に屈曲されて絶縁樹脂製のケース１２に収容され、回路体１０の波形の各突出部分１０ａがケース１２の底壁１３の矩形状の各開口１４から導出され、突出部分１０ａの先端部の内面に温度センサ３と各絶縁部（絶縁樹脂モールド部と印刷絶縁被膜）５，８が位置する。

図６で回路体１０の突出部分１０ａは各電池１１のない時の初期状態を図示しており、実際には突出部分１０ａの先端が電池１１の上面１１ａに接触する。突出部分１０ａは上方向に圧縮されて撓み、その復元力で突出部分１０ａの先端部、すなわち温度センサ３が絶縁シート１を介して電池１１の上面１１ａに弾性的に当接する。突出部分１０ａの先端は電池１１の上面１１ａに平面的に接触してもよく、湾曲状（円弧状）に接触してもよい。

ケース１２は左右と底部との三方を壁部１３，１５で囲まれて樋状に構成され、底壁１３の開口１４は上側の傾斜壁１３ａに続き、底壁１３の上向きの突起１６が回路体１０の絶縁シート１の小孔（図示せず）を貫通して熱加締めされて回路体１０を固定している。この回路体１０の固定手段やケース１２の形状等は適宜設定可能である。図６で符号１７はバッテリ１８における各電池１１間の絶縁隔壁を示す。絶縁シート１の長手方向の前後端部において各回路２が端子（図示せず）を介して制御部側の回路（図示せず）に接続され、制御部は異常表示部等（図示せず）に接続される。

なお、上記実施形態においては、絶縁シート１の湾曲部分（図４）や突出部分１０ａに温度センサ３を配置した例で説明したが、例えば曲面形状の被検出体（図示せず）に沿って絶縁シート１を二次元ないし三次元的に屈曲させた状態で、被検出体の温度を温度センサ３で検出することも可能である。

また、本発明は、温度検出用回路体の絶縁構造として以外に、温度検出部の絶縁構造や温度検出用回路体自体、又は温度検出用回路体の絶縁方法ないし温度検出用回路体の絶縁部の形成方向あるいは温度検出用回路体の製造方法等としても有効なものである。

各本発明に係る温度検出用回路体の絶縁構造は、ハイブリッド車を含む電気自動車のバッテリの温度を各電池ごとに検出して、異常な温度上昇を報知させるために利用することができる。バッテリ以外では、例えば車両搭載用の電気接続箱の制御回路部やリレー等の部品の異常な温度上昇を報知させるために利用することができる。

１ 絶縁シート
２ 回路
３ 温度センサ
４ ハンダ接続部
５ 絶縁樹脂モールド部
６ ハンダレジスト膜
７ レジスト抜き部
８ 印刷絶縁被膜
１０ 温度検出用回路体

Claims (4)

1. 可撓性の絶縁シート上に薄箔状の回路が形成され、該回路の途中に該絶縁シート上のハンダレジスト膜が除去されたレジスト抜き部が形成され、該レジスト抜き部内で該回路に温度センサがハンダ接続され、該レジスト抜き部内で該温度センサとハンダ接続部とが絶縁樹脂モールド部で覆われたことを特徴とする温度検出用回路体の絶縁構造。
2. 前記絶縁樹脂モールド部が前記レジスト抜き部よりも小さく形成されたことを特徴とする請求項１記載の温度検出用回路体の絶縁構造。
3. 前記絶縁樹脂モールド部とその近傍部分とが印刷絶縁被膜で覆われたことを特徴とする請求項１又は２記載の温度検出用回路体の絶縁構造。
4. 前記印刷絶縁被膜が前記レジスト抜き部よりも大きく形成されたことを特徴とする請求項３記載の温度検出用回路体の絶縁構造。

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