JP5163057B2

JP5163057B2 - サーミスタ

Info

Publication number: JP5163057B2
Application number: JP2007284259A
Authority: JP
Inventors: 寛和小林; 和男佐藤; 常喜田中
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2027-10-31
Also published as: JP2009111286A

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。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、短絡の発生が顕著となってしまう。

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一対の電極と、端部が一対の電極にそれぞれ電気的に接続されている一対のリード線と、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を封止し、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、一対のリード線の途中部分を一体に覆うように封止部から所定間隔を有して配置された補強部と、電気絶縁性を有する材料からなり、封止部と補強部との間に配置されると共に、一対のリード線のうち少なくとも一方における封止部及び補強部から露出する部分を覆う絶縁部と、を備え、補強部と絶縁部とを一対のリード線に対して垂直な平面で切断したとき、絶縁部の断面積が補強部の断面積よりも小さく設定されていることを特徴とする。

本発明に係るサーミスタでは、電気絶縁性を有する材料からなる補強部が、一対のリード線の途中部分を一体に覆うように封止部から所定間隔を有して配置されている。このため、一対の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、補強部に応力が作用するものの、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い。したがって、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、封止部と補強部との間に配置されると共に、一対のリード線のうち少なくとも一方における封止部及び補強部から露出する部分を覆っているので、封止部と補強部との間において一対のリード線が互いに直接接触するようなことはなく、一対のリード線が短絡することを防ぐことができる。

ところで、封止部の外表面の一部に何らかの部材が接触し、当該部材により封止部の外表面の一部が覆われてしまうと、封止部の露出面積が減少し、サーミスタ（サーミスタ素体）の熱応答性が低下してしまう。また、外力に対し補強部の強度を高めるためには、補強部の断面積を大きくすることが考えられる。本発明では、補強部と絶縁部とを一対のリード線に対して垂直な平面で切断したとき、絶縁部の断面積が補強部の断面積よりも小さく設定されているので、例え封止部と絶縁部とが接触して形成されてしまった場合でも、封止部の外表面において絶縁部により覆われる面積は少なくなる。この結果、補強部の強度を維持しつつ、サーミスタ（サーミスタ素体）の熱応答性の低下を抑制することができる。

また、補強部及び絶縁部は、樹脂からなることが好ましい。この場合、補強部及び絶縁部の加工性が向上し、補強部及び絶縁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の断面を示す図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。サーミスタ１は、図１に示すように、サーミスタ素子３と、一対のリード線１１と、封止部１３と、補強部１５と、絶縁部２０とを備えている。

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と、一対の電極７とによって構成されている。

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。一対の電極７は、金属（例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ又はＡｇ−Ｐｄ合金等）からなり、サーミスタ素体５の両端面に形成されており、サーミスタ素体５と電気的に接続されている。

一対のリード線１１は、導電材料（例えば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆｅ）によって形成されており、互いに略平行となるように配置されている。一対のリード線１１の一端部１２は、一対の接合電極９に被覆されており、一対の接合電極９を介して一対の電極７のそれぞれに電気的に接続されている。一対の接合電極９は、金属（例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ又はＡｇ−Ｐｄ合金等）によって形成されている。

封止部１３は、ガラスによって形成されており、リード線１１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。上記ガラスは、例えばガラス転移温度が４００〜７００℃程度である。封止部１３は、サーミスタ素体５と、一対の電極７と、一対のリード線１１の一端部１２を含む一部とを気密封止するように形成されている。

補強部１５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）によって形成されている。図２に示すように、補強部１５は、一対のリード線１１に対して垂直な平面で切断したときの断面が矩形形状を呈すると共に、リード線１１が伸びる方向を長辺方向とされた略直方体状に形成されている。補強部１５は、一対のリード線１１における封止部１３から露出している途中部分を一体に覆うように、封止部１３から所定間隔を有して配置されている。補強部１５は、一対のリード線１１間及び各リード線１１の周囲に形成されている。

絶縁部２０は、封止部１３と補強部１５との間に配置されており、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）によって形成されている。絶縁部２０は、図３に示すように、一対のリード線１１に対して垂直な平面で切断したときの断面が、一対のリード線１１の外側の両側面が丸みを帯びた長円形状を呈しており、一対のリード線１１に沿って形成されている。

本実施形態において、絶縁部２０は、封止部１３と補強部１５とに接すると共に、一対のリード線１１における封止部１３及び補強部１５から露出する部分を一体に覆うように形成されている。これにより、一対のリード線１１における封止部１３と補強部１５との間に位置する部分全体が、絶縁部２０によって一体に被覆されることとなる。一対のリード線１１における、封止部１３から露出する根元部分及び補強部１５から露出する根元部分も、絶縁部２０に覆われることとなる。補強部１５と絶縁部２０とを一対のリード線１１に対して垂直な平面で切断したとき、絶縁部２０の断面積は、補強部１５の断面積よりも小さく設定されている。

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、焼き付けて一対の電極７を形成する。そして、一対のリード線１１の一端部１２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、一対の電極７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、一対の電極７と、一対のリード線１１の一端部１２を含む一部と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。なお、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１３を形成する。また、この加熱により、一対のリード線１１の一端部１２に、導電性ペーストに含まれたＡｕからなる一対の接合電極９が形成されると共に、一対の電極７と一対の接合電極９とが結合する。

次に、絶縁部２０を、例えばディスペンサ法により形成する。まず、凹部３４が主面３８に形成されている受け型３０を用意する。受け型３０の凹部３４は、両側面が丸みを帯びるように形成されている。そして、封止部１３から露出した一対のリード線１１を、受け型３０の凹部３４の底面から所望の間隔を有して配置する。そして、図４（ａ）に示すように、受け型３０の主面３８から突出した樹脂５０の両側面が丸みを帯びるように、ディスペンスサ４５を用いて凹部３４内に樹脂５０を注入する。また、一対のリード線１１における、封止部１３から露出する根元部分及び補強部１５から露出する根元部分が樹脂５０に被覆されるように、凹部３４内に樹脂５０を注入する。その後、凹部３４に注入した樹脂５０を、例えば１５０℃で加熱して硬化することにより、絶縁部２０を形成する。

次に、補強部１５を、絶縁部２０と同様に、例えばディスペンサ法によって形成する。まず、凹部３６が主面４０に形成されており、凹部３６の断面が矩形形状を呈している受け型３２を用意する。受け型３２の凹部３６は、受け型３０の凹部３４よりも深く形成されている。そして、封止部１３及び絶縁部２０から露出した一対のリード線１１を、受け型３２の凹部３６の底面から所望の間隔を有して配置する。次に、図４（ｂ）に示すように、受け型３２の主面４０から矩形に突出するように、ディスペンサ４５を用いて凹部３６内に樹脂５０を注入する。その後、凹部３６に注入した樹脂５０を、例えば１５０℃で加熱して硬化することにより、絶縁部１５を形成する。以上により、図１に示されるような構成のサーミスタ１が得られる。

以上のように、本実施形態では、電気絶縁性を有する材料からなる補強部１５は、一対のリード線１１における封止部１３から露出している途中部分を一体に覆うように、封止部１３から所定間隔を有して配置されている。このため、一対のリード線１１の補強部１５から露出した他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、補強部１５に応力が作用するものの、ガラスからなる封止部１３には応力が作用するようなことはない。したがって、封止部１３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、電気絶縁性を有する材料からなる絶縁部２０は、封止部１３と補強部１５との間に配置されると共に、一対のリード線１１における封止部１３及び補強部１５から露出する部分を一体に覆っている。このため、封止部１３と補強部１５との間において一対のリード線１１が互いに直接接触するようなことはなく、一対のリード線１１が短絡することを防ぐことができる。

本実施形態では、補強部１５と絶縁部２０とを一対のリード線１１に対して垂直な平面で切断したとき、絶縁部２０の断面積が補強部１５の断面積よりも小さく設定されている。このため、封止部１３と絶縁部２０とは接触して形成されてはいるが、封止部１３の外表面において絶縁部２０により覆われる面積は少なくなる。この結果、補強部１５の強度を維持しつつ、サーミスタ１（サーミスタ素体５）の熱応答性の低下を抑制することができる。

本実施形態では、絶縁部２０は、一対のリード線１１における封止部１３から露出する根元部分を被覆している。従って、上記部分におけるシール性を向上させることができる。

本実施形態では、補強部１５及び絶縁部２０は、樹脂によって形成されている。このため、補強部１５及び絶縁部２０の加工性が向上し、補強部１５及び絶縁部２０を所望の形状に成形することが容易となる。また、補強部１５及び絶縁部２０を低コストに形成することもできる。

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は、一対のリード線１１に対して垂直な平面で切断したときの断面が、一対のリード線１１の外側の両側面が丸みを帯びた長円形状に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、図５に示すように、絶縁部２０は、様々な形状に形成することができる。図５は、補強部の変形例を示す、一対のリード線に対して垂直な平面で切断したときの断面図である。図５（ａ）に示すように、絶縁部２０は、断面が矩形形状を呈しており、一対のリード線１１を一体に覆うように形成されていてもよい。図５（ｂ）に示すように、絶縁部２０は、リード線１１をそれぞれ覆うように形成されていてもよい。図５（ｃ）に示すように、絶縁部２０は、一対のリード線１１のいずれか一方を覆うように形成されていてもよい。絶縁部２０は、各リード線１１それぞれを個々に覆うように形成されていてもよく、個々に形成された絶縁部２０におけるリード線１１が伸びる方向での長さが異なっていてもよい。

絶縁部２０は、封止部１３及び補強部１５に接している必要はなく、封止部１３又は補強部１５から離れて位置していてもよい。この場合、一対のリード線１１における封止部１３及び補強部１５から露出する根元部分は、絶縁部２０からも露出することとなる。

補強部１５は、一対のリード線１１に対して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が、これに限られるものではない。例えば、図６に示すように、補強部１５は、様々な形状に形成することができる。図６は、補強部の変形例を示す、一対のリード線に対して垂直な平面で切断したときの断面図である。図６に示すように、補強部１５は、一対のリード線１１に対して垂直な平面で切断したときの断面が長円形状を呈していてもよい。

補強部１５と絶縁部２０とは、それぞれ別々に形成されているが、一体に形成されていてもよい。この場合、補強部１５と絶縁部２０とは、一つの受け型を用いて形成することができる。本実施形態に係る製造方法では、受け型３０，３２に樹脂５０を注入して、補強部１５と絶縁部２０とを形成しているが、これに限られることなく、ディップ法や射出成形法等によって形成してもよい。補強部１５と絶縁部２０とは同一の樹脂５０により形成されているが、これに限られることなく、電気絶縁性を有する異なる樹脂を用いてそれぞれが形成されていてもよい。

本実施形態に係るサーミスタの断面を示す図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。補強部及び絶縁部の製造工程を説明するための図である。絶縁部の変形例を説明するための断面図である。補強部の変形例を説明するための断面図である。

符号の説明

１…サーミスタ、５…サーミスタ素体、７…電極、１１…リード線、１２…リード線の一端部、１３…封止部、１５…補強部、２０…絶縁部。

Claims

サーミスタ素体と、
前記サーミスタ素体に配置された一対の電極と、
端部が前記一対の電極にそれぞれ電気的に接続されている一対のリード線と、
前記サーミスタ素体、前記一対の電極、及び前記一対のリード線における前記端部を含む一部を封止し、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、前記一対のリード線の途中部分を一体に覆うように前記封止部から所定間隔を有して配置された補強部と、
電気絶縁性を有する材料からなり、前記封止部と前記補強部との間に配置されると共に、前記一対のリード線のうち少なくとも一方における前記封止部及び前記補強部から露出する部分を覆う絶縁部と、を備え、
前記補強部及び前記絶縁部は、樹脂からなり、
前記補強部と前記絶縁部とを前記一対のリード線に対して垂直な平面で切断したとき、前記絶縁部の断面積が前記補強部の断面積よりも小さく設定されていることを特徴とするサーミスタ。