JP5163057B2 - サーミスタ - Google Patents

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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,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 (1)

  1. 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。
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