JPH0321082B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、応答速度が早く、細狭部の測定が可
能で、高い信頼性を有する小型サーミスタに関
し、更に詳しくは、高湿度雰囲気中、あるいは水
中、生体内等に挿入して使用できる小型サーミス
タの構造に関するものである。

〔従来技術〕

サーミスタは半導体の感温抵抗体で、近年種々
の改良によりその安定性が向上し、工業計測用温
度センサーとして多量に利用されるようになつて
きた。用途範囲も現在では多岐にわたり、工業的
な温度計測用をはじめ、医療用では電子体温計や
生体内温の測定等あらゆる分野において利用され
ている。

サーミスタ素子は、主に、MU，Co，Ni，Fe
など２種以上の遷移金属酸化物の焼結体よりな
り、通常の工業的用途には、測定温度が増加する
に従つて抵抗が低下するNTC（Negative
Temperature Coefficient）型サーミスタが主に
使われる。また、サーミスタ素子はその製法、形
状により、ビード形、デイスク形、ロツド形、厚
膜形、薄膜形等各種の形状があり、その中で現在
は前２者が多く使用されている。従来から使用さ
れているサーミスタの構造について、その一例を
示すと第２図のごとく、サーミスタ素子１の上に
は一般に絶縁用ガラスコート層３が設けられてお
り、サーミスタ素子１より２本のデユメツト線２
が導出され、更に外部機器との接続用のリード線
４に接続されている。絶縁性を高めるために更に
その上に樹脂コート層５が設けられる場合もあ
る。従来のサーミスタ素子は、直径１mm以上のも
のが殆んどである。

一方、最近の用途として高湿度雰囲気中で、し
かも１mm以下の寸法の細狭部における温度測定の
必要性が高まつている。特に生体内における温度
測定は、サーミスタの小型化及び高度の信頼性が
要求される分野である。更に、工業用、医療用を
問わず、温度計測において高い応答速度を必要と
する場合が多く、従来の１mm以上の直径を有する
サーミスタでは、応答速度が不十分であつた。

従来にも１mm以下の直径を有するサーミスタは
検討されており、第２図のごとくデユメツト線
２、あるいはデユメツト線２とリード線４の接合
部６などの絶縁性を高めるために、種々の工夫が
なされてきた。その一例として樹脂コートが用い
られているが、この場合十分な絶縁性を得るため
には３〜５回以上の樹脂デイツプコートが必要で
あり、それにもかかわらずデユメツト線２、また
はデユメツト線２とリード線４の接合部６に絶縁
不良が発生する可能性が高い。この他、全体を樹
脂に封入したり、デユメツト線に細い樹脂製チユ
ーブを被覆し、その上に更に樹脂コートする方法
等が行われているが、いずれの方法においても絶
縁性では十分なものであるのに加えて、サーミス
タ感温部の熱容量が増加し、従つて応答速度の大
巾な低下が避けられない欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、従来できなかつた高度の信頼性及び
早い応答速度を併せ持つ直径１mm以下の小型サー
ミスタを得んとして研究した結果、デユメツト線
とリード線の接合位置を変更することにより、そ
の後の樹脂コートが極めて能率的に行えるとの知
見を得、更にこの知見に基づき種々研究を進めて
本発明を完成するに至つたものである。その目的
とするところは高湿度雰囲気中、水中あるいは生
体内の細狭部において応答速度を損うことなく高
い信頼性を付与せしめることのできる小型サーミ
スタを提供することにある。

〔発明の構成〕

即ち本発明は、ガラスコートされた外径１mm以
下のサーミスタ素子、および該サーミスタ素子よ
り導出された２本のデユメツト線より成るサーミ
スタであつて、サーミスタ素子表面のガラスコー
ト層と、デユメツト線と外部リード線末端の接合
部との間隔を１mm以内とし、サーミスタ素子部、
デユメツト線および外部リード線末端の接合部近
傍を500〜100000cpsの範囲の粘度を有する樹脂溶
液もしくは液体樹脂からなる絶縁用樹脂でコート
したことを特徴とする小型サーミスタである。

以下、第１図を用いて本発明を詳細に説明す
る。本発明のサーミスタは、サーミスタ素子１お
よびデユメツト線２より基本的に構成され、デユ
メツト線２に予め樹脂被覆７の施こされた外部リ
ード線４を接合した後、絶縁用の樹脂コート層５
を被せたもので、サーミスタ表面のガラスコート
層３と外部リード線４未端の接合部６との間隔８
を１mm以下としたものである。

サーミスタ素子の外形形状には、ビード型、デ
イスク型、ロツド型等があるが特に限定されるも
のではない。また、デユメツト線２に接合され機
器類と接続するための外部リード線４としては、
塩化ビニル樹脂、フツ素系樹脂等で樹脂被覆され
たものを用いても何ら差しつかえはないが、サー
ミスタを小型化、細型化するためには、エナメル
線等の絶縁用樹脂ワニスで樹脂被覆したものを用
いるのがより好ましい。デユメツト線２と外部リ
ード線４とを接合する場合には、外部リード線４
の末端部の樹脂被覆７を、機械的方法または薬液
により剥離し、接合には一般に精密抵抗溶接器が
用いられるが、これに限定されるものではない。

樹脂コート層５を形成するための絶縁用樹脂と
しては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエ
ステルイミド等のポリイミド系樹脂、熱可塑性ポ
リエステル、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂
等のポリエステル系樹脂等の樹脂溶液、更には、
エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂等の液状樹
脂（無溶剤型）も使用することができるが、被膜
形成法や絶縁性、耐湿性、耐熱性等のサーミスタ
の使用上要求される特性を満たすものであれば、
特に樹脂の種類は限定されるものではなく、これ
らの樹脂の２種以上を組合せて使用しても何ら差
しつかえない。樹脂溶液を調整するための溶媒と
しては、例えば、ポリイミド系樹脂の場合にはＮ
−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミ
ドなどの極性溶剤が使用でき、また、不飽和ポリ
エステルではメチルメタアクリレート、スチレ
ン、ビニルトルエンなどの架橋用のモノマーが溶
媒の働きをするが、溶媒の種類は特に限定される
ものではなく、状況に応じて２種以上の溶媒を組
合せた混合溶媒を使用しても何ら差しつかえはな
い。

尚、これらの絶縁用樹脂は、外部リード線４の
樹脂被覆７用としても使用することができ、樹脂
コート層５と樹脂被覆７の接する部分の密着性、
絶縁性の点からは、双方に同一もしくは同種（同
系統）の樹脂を用いればよい好ましい結果が得ら
れることは勿論である。

ガラスコート層３を含むサーミスタ素子部、デ
ユメツト線２、およびデユメツト線２と外部リー
ド線７末端との接合部６近傍をコートするため
の、絶縁用樹脂の溶液もしくは液状樹脂（以下、
樹脂液と言う）の粘度は、500〜100000cps、好ま
しくは5000〜50000cpsとするのがよい。樹脂液の
粘度が500cps以下の場合には低粘度のため十分な
厚さのコート層が形成されないか、またはコート
層を厚くするためにコート回数を多くする必要が
あるなどの作業能率が極端に低下する。

一方、100000cpsを越える場合には、１回のコ
ートで必要とする絶縁性を得られるコート層の形
成は可能であるが、サーミスタ素子上のコート層
が厚くなりすぎ、この結果サーミスタ温度検出の
応答速度が大巾に遅くなる問題がある。尚、上記
の樹脂液粘度は、コートする際の樹脂液粘度であ
り、従つて、必要に応じて温度をコントロールこ
とによつて、粘度を所定の範囲内に保ちながらコ
ートすることも可能である。

サーミスタの樹脂コートする部分を予め粘度を
調節した樹脂液にデイツピングする等の方法でコ
ートした後、必要に応じて加熱乾燥し、更に樹脂
の後硬化を行うが、サーミスタ素子表面のガラス
コート層３と外部リード線４末端の接合部６との
間隔８が接合部６近傍における絶縁特性を大きく
左右するので、間隔８を１mm以内とするのがよ
い。即ち、間隔８が１mmを越える場合には、樹脂
液がその表面張力によつてサーミスタ素子１側へ
吸引され、その結果接合部６近傍における樹脂コ
ート層５が薄くなり、絶縁性が急激に低下する。

一方、間隔８が１mm以下の場合には、サーミス
タ素子１側へ吸引された樹脂液が接合部６近傍を
包み込む形になり、樹脂コート層５が薄くなる部
分を生ずることがないため、従来問題であつたデ
ユメツト線２及び接合部６近傍における絶縁性は
高度に保持される結果となる。従つて、接合部６
の位置はガラスコート層３に近い程その効果は顕
著となる。

〔発明の効果〕 本発明に従うと、サーミスタの外部リード線と
デユメツト線との接合部近傍における樹脂コート
層の形成が確実で、絶縁特性に優れ、高湿度雰囲
気中、水中あるいは生体内等の細狭部において応
答速度を損うことなく、高い信頼性を有する小型
サーミスタが得られ、このため工業用としてのみ
ならず、極めて高い安全性を要求される医療用の
分野にも適用可能な温度センサーとして好適であ
る。

実施例 １ 直径0.02mmΦの２本のデユメツト線が導出され
ガラスコートされた、外径0.9mmΦのサーミスタ
素子を用い、このデユメツト線とポリエステル被
覆された直径0.1mmΦのNiリード線を精密抵抗溶
接機により接合を行つた。接合位置はサーミスタ
素子より0.8mmであつた。次に、粘度10000cpsの
ポリイミド樹脂とＮ−メチル−２−ピロリドンの
溶液にサーミスタ素子をリード線の末端部まで浸
漬し、更に200℃で２時間の乾燥処理を行つた。

サーミスタは合計10個作成し、コート層の絶縁
性試験として、水中で銅を対電極としこれより20
mmの位置にサーミスタを水漬して、両者間に直流
20Vを印加した時の抵抗値を測定した。また、応
答速度の試験として、室温25℃の空中より50℃の
温水中へサーミスタを浸漬し、サーミスタ抵抗値
変化の63.2％に達する時間、すなわち時定数を測
定した。

その結果、本実施例において得られたサーミス
タは、水中での絶縁性は10×10¹²Ω以上と高い値
を示し、時定数は0.3秒以下と極めて早い応答速
度であつた。

尚、以下の実施例及び比較例においては、特に
断らないかぎり実施例１と同様に行うものとす
る。

比較例 １，２ 接合の位置をサーミスタ素子より1.2mm及び2.0
mmとし、それぞれ比較例１及び２とした。

比較例１では10個作成したサーミスタの中６個
が水中絶縁性試験において10⁴Ω以下と低い値を
示し、また、比較例２では全数10⁴Ω以下であり、
いずれも安全性の面で欠陥のあるサーミスタであ
つた。

実施例 ２ 接合位置をサーミスタ素子より1.0mmとし、粘
度98000cpsであるポリアミドイミド樹脂のジメチ
ルホルムアミド溶液によりサーミスタの被覆を行
つた。その結果、絶縁性はいずれも10¹²Ω以上の
抵抗値を保持し、時定数は0.5秒以下と早かつた。

比較例 ３，４ 実施例２において、溶液粘度を400cps及び
105000cpsとし、それぞれ比較例３及び４とした。

比較例３では溶液粘度が低すぎるため接合部近
傍でのコート層の厚みが非常に薄くなり、このた
め時定数では0.2秒程度と早いが、水中での絶縁
試験値が10⁴Ω以下であり、これは生体内で使用
する場合には漏電の危険性が高い。

一方、比較例４では逆にコート層が厚くなりす
ぎるため、絶縁性は10¹²Ω以上を保つたが、時定
数が２秒以上と遅くなり、これは実用上では速い
温度変化に対応できず、例えば生体内温等の微妙
な温度の測定には問題が生ずることが多い。

実施例 ３，４ 樹脂コート用の樹脂として、エポキシ樹脂及び
ポリウレタン樹脂を用い、それぞれ実施例３，４
とした。

いずれも主剤、硬化剤の２液混合タイプの液状
樹脂で、混合直後常温下において粘度が75000cps
および58000cpsであつた。

その結果得られたサーミスタの絶縁性はいずれ
も10¹²Ωを越え、時定数も0.5秒以下と早いこと
を確認した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるサーミスタの一実施例
の断面図、第２図は従来のサーミスタの断面図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラスコートされた外径１mm以下のサーミス
   タ素子、および該サーミスタ素子より導出された
   ２本のデユメツト線より成るサーミスタであつ
   て、サーミスタ素子表面のガラスコート層と、デ
   ユメツト線と外部リード線末端の接合部との間隔
   を１mm以内とし、サーミスタ素子部、デユメツト
   線および外部リード線末端の接合部近傍を500〜
   100000cpsの範囲の粘度を有する樹脂溶液もしく
   は液体樹脂からなる絶縁用樹脂でコートしたこと
   を特徴とする小型サーミスタ。