JPS63153803A - 小型サ−ミスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
い信頬性を有する小型サーミスタに関し、更に詳しくは
、高温度雰囲気中、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って峨 きた、用途範囲も現在では多量にわたり、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　Ｍｎ、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っ
て抵抗が低下するＮ　Ｔ　Ｃ（ＮｅｇａｔｉｖｅＴｅｍ
ｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）型サーミ
スタが主に使ねれる、また、サーミスタ素子はその製法
、形状により、ビード形、ディスク形、ロンド形、厚膜
形、ＹＩｔ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−例を示すと第２図のご
とくで、サーミスタ素子ｌ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ｌより２
本のデエメット線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１ｍ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１ｍ
以下の寸法の細狭部における温度測定の必要性が高まっ
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１１以上の直径を
存するサーミスタでは、応答速度が不十分であった。

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２Ｔｊ！ＪのごとくデエメットｖＡ２、あ
るいはデエメット線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
−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回以上の樹脂のディッ
プコートが必要であり、それにもかかわらずデュメフト
線２、またはデエメット線２とリード線４の接合部６に
絶縁下プを被覆し、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、従って応答速度の大巾な低下が避けられな
い欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、従来できなかった高度の信頼性及び早い応答
速度を併せ持つ直径１１以下の小型サーミスタを得んと
して研究した結果、デエメシ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
率的に行える七の知見を得、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ったものである。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幀
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１ｍ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
本のデエメット線より成るサーミスタであって、サーミ
スタ素子表面のガラスコート層と、デエメット線と外部
リード線末端の接合部との間隔を１１１１以内とし、サ
ーミスタ素子部、デエメット線および外部リード線末端
の接合部近傍を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図を用いて本発明の詳細な説明する。

本発明のサーミスタは、サーミスタ素子１およびデエメ
ット線２より基本的に構成され、デエメット線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末端の接合部６
との間隔８をｌ間取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、ディスク型
、ロンド型等があるが特に限定されるものではない、ま
た、デエメット線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、フッ素系樹
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、線型化するためには、エ
ナメル線等の絶縁用樹脂フェスで樹脂被覆したものを用
いるのがより好ましい、デュメット線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
、被膜形成性や絶縁性、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はない、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り
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、デエメフト
線２、およびデエメット線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、５０
０〜１００．０００ｃｐｓ、好ましくは５．０００〜５
０．０ＯＯｃｐｓとするのがよい、樹脂液の粘度が５０
０ｃｐｓ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作業能率が極端
に低下する。

一方、１００．０ＯＯｃｐｓ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って、必要に応
じて温度をコントロールことによって、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
樹脂液にディッピングする等の方法でコート層た後、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１８以内とする
のがよい。

即ち、間隔８が１ＩＩＩ１１を越える場合には、樹脂液
がその表面張力によってサーミスタ素子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１ＩＩＩｆｆ１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、従来問題であったデュメット線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。従って、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エメッ
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（、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０．０２ｍΦの２本のデュメット線が導出されガラ
スコートされた、外径０．９　ｗａΦのサーミスタ素子
を用い、このデュメット線とポリエステル被覆された直
径０．１　ｗａΦのＮｉリード線を精密抵抗溶接機によ
り接合を行った。接合位置はサーミスタ素子より０．８
　ａｓであった０次に、粘度１０．０００ｃｐｓ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った。

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閣の位置に
サーミスタを水潰して、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°Ｃの温水中ヘサーミスタを
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ｌ０ＸＩＯ”Ω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った。

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１．２■及び２．０Ω
ｍ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ては全数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った。

実施例２ 接合位置をサーミスタ素子より１．Ｏｍとし、粘度９８
．０ＯＯｃｐｓ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った。そ
の結果、絶縁性はいずれも１０１ｔΩ以上の抵抗値を保
持し、時定数は０．５秒以下と早かった。

比較例３．４ 実施例２において、溶液粘度を４００ｃｐｓ及び１０５
．０ＯＯｃｐｓ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（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１０１Ω以上を保ったが、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液温合タイプの液状樹脂で、
混合直後常温下において粘度が７５．０００ｃｐｓおよ
び５８．０００ｃｐｓであった。

その結果得られたサーミスタの絶縁性はいずれも１０”
Ω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 (2)

【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
   ュメット線より成るサーミスタであって、サーミスタ素
   子表面のガラスコート層と、デュメット線と外部リード
   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、デュメット線および外部リード線末端の接合部
   近傍を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。
2. （２）サーミスタをコートするための絶縁用樹脂が、ポ
   リイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂
   およびポリウレタン系樹脂よりなる群から選ばれた少な
   くとも一種を含み、５００〜１００，０００ｃｐｓの範
   囲の粘度を有する樹脂溶液もしくは液状樹脂であること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の小型サーミ
   スタ。