JP3463826B2 - 温度検出装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂モールドによって
インサート成形した温度検出装置およびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の樹脂成形により形成される温度検
出装置としては、特開平６−１２９９１５号公報に開示
されるように、温度感知素子から導出されるリード線と
センサ出力信号取出し線であるターミナルとがそれぞれ
別体品として接続部で接続されたものが知られており、
このものは、樹脂成形時、温度感知素子の周囲の樹脂の
肉厚を成形用金型の後退量で調整することによりセンサ
の熱応答性を変えられる構成をもっている。

【０００３】また実開平４−２４０３２号公報には、ケ
ース内に温度感知素子を樹脂で封止し、この封止した温
度感知素子に接続された端子をコネクタ部に固着し、前
記ケースを装着部材に係止し、前記ケースと係止部とコ
ネクタ部とを一体成形することにより、温度検出センサ
が製作されることが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平６−１２９
９１５号公報の温度検出センサによると、部品点数が多
くしかも成形時に温度感知素子の先端が成形圧力により
径方向に位置ずれしやすいため、樹脂の肉厚を均一にす
ることが困難であり、そのため熱応答性を調整すること
が難しいという問題がある。

【０００５】また、前記実開平４−２４０３２号公報に
開示される温度検出センサでは、温度感知素子を樹脂で
封止する工程とケースを成形する工程とが別の工程とな
っているため、工数が増大する問題がある。また、温度
感知素子を樹脂で封止する場合、温度感知素子の位置ず
れが発生する恐れがあるため、温度感知素子の位置が不
安定となることから応答性が低下する恐れがあるという
問題がある。

【０００６】本発明の目的は、温度を検出する検出素子
の出力信号取出線を単純な構成にし、部品点数を低減す
ることで、感度を良好にしかつ電気的接続の信頼性を向
上した温度検出装置を提供することにある。本発明の別
の目的は、ケース気密性を確保して良好な感度が得られ
る温度検出装置を提供することにある。

【０００７】本発明のさらに別の目的は、温度感知素子
を適正な位置に保持し、部品点数を低減することで製造
を簡単にした温度検出装置の製造方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の温度検出装置
は、請求項１では、検出した温度信号を電気信号に変換
するとともに第１電極および第２電極を有する検出素子
と、一方の側に前記第１電極および第２電極と電気的に
接触可能であって前記検出素子を保持する第１保持部お
よび第２保持部を有し、他方の側に前記第１保持部およ
び第２保持部にそれぞれ独立して電気的に接続される第
１出力取出部と第２出力取出部とを有し、前記保持部の
前記検出素子側の面の少なくとも一方には半田を収納す
る凹部を有する第１ターミナルおよび第２ターミナル
と、前記検出素子と前記第１保持部および第２保持部を
内部にインサートし、前記第１出力取出部と第２出力取
出部を外部に露出する樹脂ケースとを備え、前記検出素
子と前記第１ターミナルおよび第２ターミナルとを前記
樹脂ケース内にインサート成形したことを特徴とする構
成を採用する。

【０００９】この構成において、請求項２記載の温度検
出装置は、前記第１保持部および第２保持部が、前記検
出素子に点接触または線接触または面接触して電気的接
続を保ちながら前記検出素子を機械的に保持することを
特徴とする。請求項３記載の温度検出装置は、前記第１
ターミナルおよび／または第２ターミナルの前記第１電
極および／または第２電極との接触部に前記検出素子を
着座させる接触面を形成したことを特徴とする。

【００１０】請求項４記載の温度検出装置の製造方法
は、請求項１、２または３のいずれか一項に記載の温度
検出素子の製造方法であって、前記検出素子と前記第１
タ−ミナルおよび第２ターミナルとを成形型内のキャビ
ティ内にインサートする工程と、成形型内のキャビティ
内に樹脂を注入し充填する工程と、を含むことを特徴と
する。

【００１１】請求項５記載の温度検出装置の製造方法
は、請求項１、２または３のいずれか一項に記載の温度
検出素子の製造方法であって、前記検出素子と前記第１
タ−ミナルおよび第２ターミナルとを成形型のキャビテ
ィ内にインサートする工程と、成形型のキャビティ内に
前記第１タ−ミナルおよび第２ターミナルを保持部材に
より保持する工程と、成形型内のキャビティ内に樹脂を
注入し充填する工程と、成形時の注入樹脂が硬化する前
に前記保持部材を引き抜く工程と、を含むことを特徴と
する。

【００１２】

【作用および発明の効果】請求項１記載の温度検出装置
によると、ターミナルの一方側で検出素子と電気的接触
状態を保って検出素子を弾性保持し、ターミナルの他方
側で検知温度信号に相当する電気信号を外部に取り出す
出力取出部を設けたため、共通のターミナルが検出素子
自体の電気信号取出線（リード）の機能と温度検出装置
の出力信号取出線（ターミナル）の機能とを発揮するの
で、部品点数を減らしてケース気密性を確保し、樹脂成
形時の成形圧による電気的断線、破損等の悪影響を排除
することができる。

【００１３】請求項２では、前記第１保持部および第２
保持部が、前記検出素子に点接触または線接触または面
接触して電気的接続を保ちながら前記検出素子を機械的
に弾性保持するため、単純な構成でターミナルと検出素
子との電気的接触が確実に保持される。請求項３では、
前記第１ターミナルおよび／または第２ターミナルの前
記第１電極および／または第２電極との接触部に前記検
出素子を着座させる接触面を形成したため、ターミナル
による検知素子の保持を安定させ、電気的導通性がさら
に安定する。

【００１４】請求項４記載の温度検出装置の製造方法に
よると、検出素子とタ−ミナルとをインサートとして樹
脂成形することにより、上記電気的な安定機能をもつ温
度検出装置を製造することができる。請求項５記載の温
度検出装置の製造方法によると、成形型中に検出素子を
適正な位置に保持し、検出素子を成形型中に一体成形で
封止するため、良好な感度が得られ、検出素子を位置決
めする保持部材の痕跡を最小限に抑えて良好な品質の製
品が得られるという効果がある。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （第１実施例）本発明をディスク型のサーミスタに適用
した一実施例を図１〜図６に基づいて説明する。図１
は、第１実施例の温度検出装置の断面図であり、図２
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は検出素子の素体をターミ
ナルの端部で挾持した状態を示し、樹脂成形前の状態を
示す図である。

【００１６】図１に示すように、温度検出装置としての
サーミスタ１は、検出素子としての素体２を挾持するタ
ーミナル３、４が熱可塑性樹脂のケース７中にインサー
ト樹脂成形により埋設されている。樹脂成形前の検出素
子としての素体２とターミナル３、４について図２に基
づいて説明する。

【００１７】素体２は、円板状で、セラミックを主成分
とする材料からなり、円板の一方の面２ａと他方の面２
ｂにそれぞれ銀電極、半田電極等からなる電極２３、２
４が付されている。この素体２は、ターミナル３、４の
端部に形成される保持部３１、４１により保持されてい
る。ターミナル３、４は、バネ特性を有する電気伝導性
の素材からなり、例えばリン青銅、プリティン黄銅等が
好ましい。このターミナル３、４は、図２に示すよう
に、素体２を半田付け等により固定する前、素体２を仮
挾持するのに必要なバネ特性を有する。このターミナル
３、４は、それぞれ保持部３１、４１、応力緩和部３
２、４２、連結部３３、４３および出力取出部３４、４
４を有する。

【００１８】(1) 保持部３１は、付根部３１ａとこの付
根部３１ａから折り曲げられるように二股方向に延び、
その先端に２個の爪部３１ｂ、３１ｃを有し、これらの
付根部３１ａと２個の爪部３１ｂ、３１ｃが保持部中央
の外方向に凸状の湾曲面部３１ｄを中心として周方向に
１２０°間隔に設けられている。そして湾曲面部３１ｄ
は素体２側から見ると凹状であり、この凹状空間部が後
工程の半田盛り部になる。これは凹状にすることで、樹
脂成形時の成形圧により発生する応力緩和を図る目的が
ある。一方のターミナル３の保持部３１の付根部分３１
ａと他方のターミナル４の保持部４１の付根部４１ａと
がねじれの位置関係にあるようにして素体２を挾持し、
これらの付根部３１ａ、４１ａは応力緩和部３２、４２
に接続されている。

【００１９】(2) 応力緩和部３２、４２は、互いに反り
合う方向に湾曲している。これらの応力緩和部３２と他
方の応力緩和部４２は、軸線は平行であるが図２（Ｂ）
に示すように付根部３１ａ、４１ａの折り曲げ分だけ図
２（Ｂ）で横方向にシフトした状態となっている。この
応力緩和部３２、４２は、保持部３１、４１における素
体２を弾性力を付与して保持する作用を果たしている。

【００２０】(3) 連結部３３、４３は、応力緩和部３
２、４２と出力取出部３４、４４とを連結する部分で、
出力取出部３４、４４から遠隔位置に検出素子部分を位
置させることから必要な電気的接続部分である。この連
結部３３、４３は、両者が互いに電気的接触をしないよ
う一定の距離を保持するように途中部分から折り曲げら
れている。

【００２１】(4) 出力取出部３４、４４は、樹脂製のケ
ース７のコネクタ部７ａの内部空間に突き出して形成さ
れている。樹脂モールド材からなるケース７は、樹脂成
形用の熱硬化性あるいは熱可塑性の樹脂モールド材で、
例えばナイロン樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＢＴ樹脂等が使用
され、使用環境や熱応答性を考慮して選択される。さら
にケース７の材料は、フェノール等の熱硬化性樹脂を使
用することも可能である。

【００２２】次に、図１に示すサーミスタ１の製造方法
について説明する。まず図２に示すように、ターミナル
３、４と検出素子としての素体２の仮固定方法について
説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示すよう
に、ターミナル３、４の保持部３１、４１の間に検出素
子としての素体２を仮固定後半田付けする。このとき、
円板状の素体２の一方の面２ａと他方の面２ｂに湾曲部
３１ｄ、４１ｄの反対側に形成される凹溝部分に半田の
回りが良くなる空間部が形成されるため安定した半田付
け接合が行える。また図２（Ｂ）に示すように、素体２
に対する一方の保持部３１の付根部３１ａと他方の保持
部４１の付根部４１ａとが相互に所定角度あるいは所定
距離だけずれていることから、ターミナル３と４間の電
気的リークを防止しかつ素体２の保持を安定させること
ができる。また一方の保持部３１の爪部３１ｂ、３１ｃ
と他方の保持部４１の爪部４１ｂ、４１ｃとの間に素体
２を確実に落下することなく保持する。

【００２３】次に上記素体２とターミナル３、４を図２
に示す保持状態にして、図３に示すように成形用金型の
内部にセットする。成形型にセットする前、保持部３
１、４１の湾曲面部３１ｄ、４１ｄの裏面側の凹部３１
ｅ、４１ｅには、成形時あるいは熱ひずみ発生時に素体
２の割れや電極部分の剥離の発生を防止するための第１
コーティング材５を塗布する。この第１コーティング材
５は、例えばエポキシ樹脂等を使用するが、その他シリ
コン等の樹脂を使用することもできる。このエポキシ樹
脂等により応力緩和の作用効果がある。また応力緩和部
３２と応力緩和部４２の湾曲部との間の空間部にも同様
に第２コーティング材６を塗布する。この第２コーティ
ング材６は、例えばシリコン樹脂等を使用する。これに
より、成形時あるいは熱ひずみ発生時における素体２の
割れ、電極の剥離等が防止される。

【００２４】素体２とターミナル３、４を成形型にセッ
トするとき、中子型１３の凹部１３ａにターミナル３、
４を保持し、上型１１、下型１２との内部に形成される
キャビティ１７内にターミナル３、４および素体２を挿
入し、上型１１の摺動孔１８に摺動可能な上ピン１４の
先端部と摺動孔１９に摺動可能な下ピン１５の先端とに
よりターミナル３、４を素体２がキャビティ１７内の中
央部に浮遊するように挾持する。このとき、ターミナル
３、４の連結部３３、４３に形成される肩部３３ａ、４
３ａがターミナル３、４の軸方向への位置ずれを防止す
る。また図６（Ａ）に示すように、上ピン１４に形成さ
れる凹溝１４ａ、１４ｂによりターミナル３、４のピン
移動方向およびピン移動直角方向への位置ずれを防止し
ている。

【００２５】次に、成形型の上型１１および下型１２の
外部から成形樹脂をゲート２１を通してキャビティ１７
内に樹脂を注入し、キャビティ１７内に樹脂を充填す
る。次いで図４に示すように、キャビティ１７内への注
入樹脂の充填とともに樹脂の硬化に合わせて上ピン１４
と下ピン１５を図４に示す位置まで引き抜く。この引き
抜きタイミングは、樹脂の注入圧力により素体２が位置
ずれしない程度に樹脂が硬化した段階で行う。図４に示
す位置にある上ピン１４と下ピン１５をその後さらに引
き抜き図５に示す位置でさらにゲート２１からの樹脂の
注入を継続する。その後上ピン１４、下ピン１５の引き
抜き跡を残さないように図５に示す上ピン１４および下
ピン１５の位置まで引き抜き、この位置で仕上げの注入
充填を行い、注入を完了する。次いで上型１１と下型１
２とを取り外し、成形型の内部より樹脂成形品を取り出
す。

【００２６】この実施例のサーミスタの構造によると、
検出素子としての素体２を樹脂モールドのケース中に信
号取出線であるターミナルとともに一体成形することが
できる。すなわち素子２自体の信号取出線と出力信号取
出線としてのターミナルとを一体化した共通のターミナ
ル３、４は、従来の検出素子の信号取出線部分と出力端
子としてのターミナル部分との接続部分に相当する部位
をもっていないため、部品点数を低減することができ
る。

【００２７】またこの実施例の製造方法によると、樹脂
成形時にターミナル３、４並びに素体２をキャビティの
位置を決めるための上ピン１４、下ピン１５の引き抜き
ピン抜け跡を最小限とし、樹脂成形品のピン跡の傷をほ
とんどなくすことができる。またケース７の内部の気密
性を確実に保持する。さらには、温度検出装置を構成す
る部品を減らしていることから樹脂成形時の樹脂注入安
定性が高まり、そのため、電気的接続を保証する信頼性
が向上している。

【００２８】（第２実施例）本発明の第２実施例を図７
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に基づいて説明する。図７
に示す第２実施例は、一方のターミナル５３と他方のタ
ーミナル５４の各保持部を球の一部分を構成する球部分
６１、７１で形成し、この球部分６１、７１の対面する
内部の凹状部分に素体２を保持している。

【００２９】ターミナル５３、５４は、保持部６１、７
１を接続する部分が平板状に互いに平行な板状の連結部
６３、７３を形成している。この板状の連結部分６３、
７３のバネ特性により保持部６１、７１により素体２が
弾性挾持されている。素体２の一方の面２ｃは平坦面で
形成され、他方の面２ｄには段付き部２ｅが形成されて
いる。この段付き部２ｅは環状に形成される部分で、こ
の段付き部２ｅがターミナル５４の保持部７１の段部に
よって位置決めされるようになっている。これにより挾
持時、素体２がターミナル５３、５４から位置ずれしな
いようになっている。この図７に示す素体２とターミナ
ル５３、５４は、前記第１実施例で示したように上型と
下型並びに中子型の間に形成されるキャビティ内にイン
サートして挿入し、上ピン、下ピンによりターミナル５
３、５４を保持してキャビティ内での素体の位置を保持
し、ゲートから樹脂を注入充填し、前記同様に、樹脂を
成形硬化し、樹脂成形品を製作する。

【００３０】この第２実施例においても、素体２の一方
の面２ｃ部分は半田付等による電極２３を介して電気的
にターミナル５３に接続されており、反対側の面２ｄは
半田付等による電極２４を介して他方のターミナル５４
に電気的に接続されている。これにより、素体２からの
信号取出線とサーミスタ自体の出力端子とが共通したタ
ーミナル５３、５４により形成されるため、樹脂成形品
に電気的接続部分が低減されることで、成形品の強度、
電気的な信頼性が確保されている。

【００３１】（第３実施例）本発明の第３実施例を図８
に示す。図８に示す第３実施例は、検出素子である素体
８２とターミナル８３、８４の間に薄板状の小基板８１
を介在させた例である。小基板８１の一方の面８１ａに
半導体型あるいはチップ型の素体８２を半田リフロー等
により接合し、一方の信号取出部を導電膜８６を介して
一方のターミナル８３に電気的に接続し、他方の信号取
出部を導電膜８７を介して他方のターミナル８４に電気
的に接続している。小基板８１は、例えばエポキシ樹脂
あるいはアルミナ等により形成され、ある程度の強度が
確保されている。またターミナル８３、８４は、それぞ
れ凸部８３ａ、８４ａを有しており、この凸部８３ａ、
８４ａが導電膜８６、８７にそれぞれ電気的に接触する
ようにターミナル８３と８４とが小基板８１を係止する
役割を果たしている。

【００３２】この素体８２側と反対側のコネクタ側のタ
ーミナル８３、８４の部分は、図８には図示しないが、
前記第１実施例と同様になっている。この素体８２、小
基板８１並びにターミナル８３、８４を樹脂モールド成
形することにより、上述の第１の実施例と同様に、ター
ミナル８３、８４が信号取出線と出力信号取出線とを共
通化し、一体化したインサート成形品が容易に作られる
という効果がある。

【００３３】なお、前記実施例では素体とターミナルと
の接続を半田付けを例にして説明しているが、溶接等に
より接続してもよい。さらには第１コーティング材並び
に第２コーティング材は、上記実施例では応力緩和対策
として設けているが、このようなコーティング材は設け
る必要がなければ省略することができる。さらにはイン
サート樹脂成形時、上記上型と下型を独立に上方向、下
方向に引き抜く構成であってもよい。さらにはターミナ
ルの全長が短ければ、上記上ピン、下ピン等は不要にす
ることも可能である。例えばインサート樹脂成形の際、
検出素子の先端部の触れを小さくすることができる場合
には、このような上ピン、下ピンを省略することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による温度検出装置を示す
断面図である。

【図２】本発明の第１実施例による素体とターミナルと
の保持状態を示すもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は
平面図、（Ｃ）はその保持部分の斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例の成形状態を示す成形型断
面図である。

【図４】本発明の第１実施例の成形状態を示す成形型断
面図である。

【図５】本発明の第１実施例の成形状態を示す成形型断
面図である。

【図６】（Ａ）は成形時のピン引き抜き前の上ピン、下
ピンおよびターミナルの位置状態を示す断面図、（Ｂ）
は引き抜き後の上ピン、下ピンとターミナルの位置関係
を示す断面図である。

【図７】本発明の第２実施例による素体とターミナルと
の保持状態を示すもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は
平面図、（Ｃ）はその保持部分の斜視図である。

【図８】本発明の第３実施例による素体とターミナルと
の保持状態を示す部分斜視図である。

【符号の説明】

１ サーミスタ（温度検出装置） ２ 素体（検出素子） ３ ターミナル（第１ターミナル） ４ ターミナル（第２ターミナル） ７ ケース（樹脂ケース） ７ａ コネクタ部 １１ 上型（成形型） １２ 下型（成形型） １３ 中子型（保持部材） １４ 上ピン（保持部材） １５ 下ピン（保持部材） １７ キャビティ ２１ ゲート ２３ 電極（第１電極） ２４ 電極（第２電極） ３１ 保持部（第１保持部） ３２ 応力緩和部 ３３ 連結部 ３４ 出力取出部（第１出力取出部） ４１ 保持部（第２保持部） ４２ 応力緩和部 ４３ 連結部 ４４ 出力取出部（第２出力取出部）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−97822（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−129915（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−85340（ＪＰ，Ｕ) 実公 平３−28481（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01K 7/22

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出した温度信号を電気信号に変換する
   とともに第１電極および第２電極を有する検出素子と、 一方の側に前記第１電極および第２電極と電気的に接触
   可能であって前記検出素子を保持する第１保持部および
   第２保持部を有し、他方の側に前記第１保持部および第
   ２保持部にそれぞれ独立して電気的に接続される第１出
   力取出部と第２出力取出部とを有し、前記保持部の前記
   検出素子側の面の少なくとも一方には半田を収納する凹
   部を有する第１ターミナルおよび第２ターミナルと、 前記検出素子と前記第１保持部および第２保持部を内部
   にインサートし、前記第１出力取出部と第２出力取出部
   を外部に露出する樹脂ケースとを備え、 前記検出素子と前記第１ターミナルおよび第２ターミナ
   ルとを前記樹脂ケース内にインサート成形したことを特
   徴とする温度検出装置。
2. 【請求項２】 前記第１保持部および第２保持部は、前
   記検出素子に点接触または線接触または面接触して電気
   的接続を保ちながら前記検出素子を機械的に保持するこ
   とを特徴とする請求項１記載の温度検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１ターミナルおよび／または第２
   ターミナルの前記第１電極および／または第２電極との
   接触部に前記検出素子を着座させる接触面を形成したこ
   とを特徴とする請求項２記載の温度検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３のいずれか一項に
   記載の温度検出素子の製造方法であって、 前記検出素子と前記第１タ−ミナルおよび第２ターミナ
   ルとを成形型内のキャビティ内にインサートする工程
   と、 成形型内のキャビティ内に樹脂を注入し充填する工程
   と、 を含むことを特徴とする請求項１、２または３のいずれ
   か一項に記載の温度検出装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１、２または３のいずれか一項に
   記載の温度検出素子の製造方法であって、 前記検出素子と前記第１タ−ミナルおよび第２ターミナ
   ルとを成形型のキャビティ内にインサートする工程と、 成形型のキャビティ内に前記第１タ−ミナルおよび第２
   ターミナルを保持部材により保持する工程と、 成形型内のキャビティ内に樹脂を注入し充填する工程
   と、 成形時の注入樹脂が硬化する前に前記保持部材を引き抜
   く工程と、 を含むことを特徴とする請求項１、２または３のいずれ
   か一方に記載の温度検出装置の製造方法。