JP2018124125A

JP2018124125A - 温度センサ

Info

Publication number: JP2018124125A
Application number: JP2017015453A
Authority: JP
Inventors: 岡本　英樹; Hideki Okamoto; 英樹岡本; 山本　憲治; Kenji Yamamoto; 憲治山本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-08-09
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: JP6880484B2

Abstract

【課題】測定対象物への取り付けが容易で、高応答性を有すると共に外気の影響を抑制可能な温度センサを提供すること。【解決手段】感熱素子部２と、感熱素子部に一端が接続された一対のリード線３と、測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部４ａを有し感熱素子部が取り付けられた圧着端子４とを備え、感熱素子部が、圧着端子に接着された絶縁性フィルム５と、絶縁性フィルムの表面に設けられたサーミスタ素子６と、一端がサーミスタ素子に接続されていると共に他端が一対のリード線に接続され絶縁性フィルムの表面に形成された一対のパターン配線とを備え、サーミスタ素子が、第１封止樹脂層８に覆われていると共に、第１封止樹脂層が、さらに第２封止樹脂層９で覆われており、第２封止樹脂層が、第１封止樹脂層よりも熱伝導性の低い材料で形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象物への取り付けが容易で、応答性に優れた温度センサに関する。

従来、温度センサとして、チップ状やフレーク状のサーミスタ素子にリード線を取り付けて、リード線の接続部と共にサーミスタ素子を樹脂モールドし、この部分を圧着や接着等で圧着端子に取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この温度センサでは、いわゆるＲ端子である圧着端子にネジ止め取り付けが可能な円環部が設けられているので、この部分にネジを挿通させた状態で測定対象物の雌ネジ部等に螺着させることで、温度センサを測定対象物に容易にネジ止めすることができる。

このような従来の温度センサ１００では、例えば図３に示すように、ガラス１０１で封止されたサーミスタ素子１０２の周囲をさらに封止樹脂１０３で覆っているため、圧着端子１０４とサーミスタ素子１０２との間に熱伝導性の低いガラス１０１や封止樹脂１０２が介在しており、圧着端子１０４からの熱が伝わり難く応答性が低下してしまう問題があった。

これに対して、特許文献２には、図４に示すように、感熱素子部１２１が、圧着端子１２２に取り付けた絶縁性フィルム１２３と、絶縁性フィルム１２３上に形成された薄膜サーミスタ部１２４と、薄膜サーミスタ部１２４に接続され絶縁性フィルム１２３上に形成されたパターン電極１２５とを備えた温度センサ１２０が提案されている。この温度センサ１２０では、圧着端子１２２からの熱をガラスや封止樹脂を介さずに絶縁性フィルム１２３で直接受けることで、より高い応答性が得られる。なお、この温度センサ１２０では、感熱素子部１２１上をエポキシ樹脂等の封止樹脂部１２６で覆っている。

特開２０１２−１４１１６４号公報特開２０１６−１６１４３４号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
近年、より高応答性の温度センサが要望されてきているため、感熱素子を封止している樹脂をより熱伝導性の高い材料にすることも考えられるが、外気の影響を受けやすくなってしまう不都合があった。すなわち、上記特許文献１及び２に記載の温度センサでは、封止樹脂で感熱素子を覆っているが、封止樹脂が外気に触れているため、高熱伝導性の封止樹脂であると、熱伝導性の高い樹脂を介して熱が奪われ、外気の影響を受けて温度測定の精度が低下するおそれがあった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、測定対象物への取り付けが容易で、高応答性を有すると共に外気の影響を抑制可能な温度センサを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサは、感熱素子部と、前記感熱素子部に一端が接続された一対のリード線と、測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部を有し前記感熱素子部が取り付けられた圧着端子とを備え、前記感熱素子部が、前記圧着端子に接着された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの表面に設けられたサーミスタ素子と、一端が前記サーミスタ素子に接続されていると共に他端が前記一対のリード線に接続され前記絶縁性フィルムの表面に形成された一対のパターン配線とを備え、前記サーミスタ素子が、第１封止樹脂層に覆われていると共に、前記第１封止樹脂層上に第２封止樹脂層が積層されており、前記第２封止樹脂層が、前記第１封止樹脂層よりも熱伝導性の低い材料で形成されていることを特徴とする。

この温度センサでは、サーミスタ素子が、第１封止樹脂層に覆われていると共に、第１封止樹脂層上に第２封止樹脂層が積層されており、第２封止樹脂層が、第１封止樹脂層よりも熱伝導性の低い材料で形成されているので、サーミスタ素子を直接覆う第１封止樹脂層に高熱伝導性樹脂を採用して応答性をさらに向上させても、外気に触れる第２封止樹脂層が低熱伝導性樹脂であることで外気に熱が奪われ難く、外気の影響を抑制することができる。

第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記第１封止樹脂層に、前記第１封止樹脂層に含有された樹脂よりも熱伝導性の高いフィラーが添加されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、第１封止樹脂層に、前記第１封止樹脂層に含有された樹脂よりも熱伝導性の高いフィラーが添加されているので、フィラーによって高い熱伝導性を得ることができる。

第３の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明において、前記絶縁性フィルムが、金属フィラーを含有した接着剤で前記圧着端子に接着されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、絶縁性フィルムが、金属フィラーを含有した接着剤で圧着端子に接着されているので、熱伝導性の高い接着剤によって圧着端子から絶縁性フィルムに効率的に熱を伝えることができ、より高い応答性を得ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサによれば、サーミスタ素子が、第１封止樹脂層に覆われていると共に、第１封止樹脂層上に第２封止樹脂層が積層されており、第２封止樹脂層が、第１封止樹脂層よりも熱伝導性の低い材料で形成されているので、高い応答性を有すると共に、外気の影響を抑制することができ、高精度の温度測定が可能になる。
したがって、本発明の温度センサは、測定対象物に取り付ける必要がある装置等において、正確な応答時間と外気の影響を受けずに高精度な温度測定とが必要とされる制御系に用いる温度センサとして好適である。

本発明に係る温度センサの一実施形態を示す断面図である。本実施形態において、温度センサを示す平面図である。本発明に係る温度センサの従来例を示す断面図である。本発明に係る温度センサの従来例を示す下面図である。

以下、本発明に係る温度センサの一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態の温度センサ１は、図１及び図２に示すように、感熱素子部２と、感熱素子部２に一端が接続された一対のリード線３と、測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部４ａを有し感熱素子部２が取り付けられた圧着端子４とを備えている。
上記感熱素子部２は、圧着端子４に接着された絶縁性フィルム５と、絶縁性フィルム５の表面に設けられたサーミスタ素子６と、一端がサーミスタ素子６に接続されていると共に他端が一対のリード線３に接続され絶縁性フィルム５の表面に形成された一対のパターン配線７とを備えている。

上記サーミスタ素子６は、第１封止樹脂層８に覆われていると共に、第１封止樹脂層８上に第２封止樹脂層９が積層されており、第２封止樹脂層９が、第１封止樹脂層８よりも熱伝導性の低い材料で形成されている。
なお、第１封止樹脂層８には、前記第１封止樹脂層に含有された樹脂よりも熱伝導性の高いフィラーが添加されている。

例えば、第１封止樹脂層８には、エポキシ樹脂にフィラーとして炭酸カルシウムを４０〜５０％添加したもので、熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の高熱伝導樹脂や、エポキシ樹脂にフィラーとして酸化アルミニウムを７０〜８０％添加したもので、熱伝導率が０．８〜１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の高熱伝導樹脂などが採用可能である。その他、第１封止樹脂層８として、ペルノックス（登録商標）エポキシ樹脂（フィラー：マグネシア）（１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ））、サンユレック社製エポキシ樹脂（２．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、４．０Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ＤＩＣ製の高熱伝導接着シート（１０Ｗ／（ｍ・Ｋ））、３Ｍ製の熱伝導性エポキシ接着剤（１．６Ｗ／（ｍ・Ｋ））なども採用可能である。

また、第２封止樹脂層９には、フィラーを含まないエポキシ樹脂（０．１５〜０．３）Ｗ／（ｍ・Ｋ）などの低熱伝導樹脂が採用可能である。
なお、サーミスタ素子６を直接覆っている第１封止樹脂層８は、第２封止樹脂層９よりも耐湿性に優れた材料を採用することが好ましい。

上記絶縁性フィルム５は、金属フィラーを含有した接着剤で圧着端子４に接着されている。
例えば、上記接着剤として、ハリマ化成製の銀フィラーを含有した高熱伝導性銀接着剤（５０〜９５Ｗ／（ｍ・Ｋ））などが採用可能である。

上記一対のリード線３は、一対のパターン配線７の他端にあるパッド部７ａに半田材、溶接又は導電性接着剤で接合され接続されている。なお、パッド部７ａは、リード線３を接続するために、他の部分よりも幅広に形成されている。
上記感熱素子部２は、圧着端子４のネジ取り付け部４ａを避けて基端側の素子設置部４ｂに設置されている。
上記ネジ取り付け部４ａは、ネジ取付孔４ｃを有している。

上記絶縁性フィルム５は、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで形成されている。
上記一対のパターン配線７の他端は、サーミスタ素子６の両端電極部に接続されている。
これら一対のパターン配線７は、例えばＣｕ膜等の金属膜でパターン形成されている。
上記サーミスタ素子６は、例えばチップ状やフレーク状のサーミスタ素子等が採用可能である。

上記圧着端子４は、感熱素子部２を囲んだ平面視コ字状の壁部４ｄを有している。この壁部４ｄは、リード線３が接続される部分を除いて感熱素子部２を三方向から囲んで素子設置部４ｂに立設されている。
上記壁部４ｄ内には、第１封止樹脂層８及び第２封止樹脂層９がこの順で充填されている。すなわち、第１封止樹脂層８及び第２封止樹脂層９は、壁部４ｄ内において、絶縁性フィルム５上に積層されている。

このように本実施形態の温度センサ１では、サーミスタ素子６が、第１封止樹脂層８に覆われていると共に、第１封止樹脂層８上に第２封止樹脂層９が積層されており、第２封止樹脂層９が、第１封止樹脂層８よりも熱伝導性の低い材料で形成されているので、サーミスタ素子６を直接覆う第１封止樹脂層８に高熱伝導性樹脂を採用して応答性をさらに向上させても、外気に触れる第２封止樹脂層９が低熱伝導性樹脂であることで外気に熱が奪われ難く、外気の影響を抑制することができる。

また、第１封止樹脂層８に、前記第１封止樹脂層８に含有された樹脂よりも熱伝導性の高いフィラーが添加されているので、フィラーによって高い熱伝導性を得ることができる。
さらに、絶縁性フィルム５が、金属フィラーを含有した接着剤で圧着端子４に接着されているので、熱伝導性の高い接着剤によって圧着端子４から絶縁性フィルム５に効率的に熱を伝えることができ、より高い応答性を得ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、いわゆる丸形端子のＲ端子又はＹ端子の圧着端子を採用したが、ネジ止め可能なネジ取り付け部であれば他の形状のネジ取り付け部の形状としても構わない。
また、上記サーミスタ素子は、チップ状やフレーク状のサーミスタ素子を採用しているが、サーミスタ素子として、薄膜サーミスタ等を採用しても構わない。

１…温度センサ、２…感熱素子部、３…リード線、４…圧着端子、４ａ…ネジ取り付け部、５…絶縁性フィルム、６…サーミスタ素子、７…パターン配線、８…第１封止樹脂層、９…第２封止樹脂層

Claims

感熱素子部と、
前記感熱素子部に一端が接続された一対のリード線と、
測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部を有し前記感熱素子部が取り付けられた圧着端子とを備え、
前記感熱素子部が、前記圧着端子に接着された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの表面に設けられたサーミスタ素子と、一端が前記サーミスタ素子に接続されていると共に他端が前記一対のリード線に接続され前記絶縁性フィルムの表面に形成された一対のパターン配線とを備え、
前記サーミスタ素子が、第１封止樹脂層に覆われていると共に、前記第１封止樹脂層上に第２封止樹脂層が積層されており、
前記第２封止樹脂層が、前記第１封止樹脂層よりも熱伝導性の低い材料で形成されていることを特徴とする温度センサ。
請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記第１封止樹脂層に、前記第１封止樹脂層に含有された樹脂よりも熱伝導性の高いフィラーが添加されていることを特徴とする温度センサ。
請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記絶縁性フィルムが、金属フィラーを含有した接着剤で前記圧着端子に接着されていることを特徴とする温度センサ。