TWI540314B - 溫度感測器及製造方法 - Google Patents

Description

溫度感測器及製造方法

本發明係關於具備熱敏電阻元件之溫度感測器及其製造方法。

以往，作為此種溫度感測器，有下述專利文獻1所記載之溫度感測器。該溫度感測器按照以下步驟製造。

首先準備長度不同之兩根引線。其次，將該等引線之前端切斷。藉由該切斷而使各個切斷面相互朝向內側而成傾斜狀，且金屬線自各引線之切斷面露出。其次，以如下方式設置熱敏電阻元件，即，其中一引線之側面以與熱敏電阻元件之長度方向平行之方式附著，且利用另一引線之前端支撐熱敏電阻元件之端子電極。

其次，對各引線與對應之端子電極之接合點塗佈焊料膏。其後，利用暖風加熱器進行加熱而使焊料膏熔融。藉此將熱敏電阻本體固定於兩引線。

其次，以覆蓋兩引線之前端部分以及整個熱敏電阻元件之方式塗佈絕緣構件並使其固化。其後，使兩引線之終端部分浸漬於高溫焊料槽中，藉此將覆蓋該部分之絕緣覆膜剝離，並且實施焊料塗覆處理。

藉由以上步驟而完成溫度感測器。

[現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]：國際公開第2008/156082號公報

然而，於現有之製造方法中，僅係使熱敏電阻元件附著於其中一引線，並且利用另一引線之前端支撐熱敏電阻元件之端子電極。藉此，兩引線對熱敏電阻元件之保持力相對較弱，當進行焊料膏之塗佈等時，即便於對熱敏電阻本體施加較小之外力之情形時，亦會導致熱敏電阻元件自兩引線脫落。其結果，現有之製造方法存在良率變低之問題。

因此，本發明之目的在於提供一種能提高良率之溫度感測器及其製造方法。

為實現上述目的，本發明之第一態樣係一種溫度感測器之製造方法，其包括：第一配置步驟，將第一引線以及第二引線橫向排列配置；準備步驟，準備熱敏電阻元件，該熱敏電阻元件於本體形成有第一外部電極以及第二外部電極，且具有相互對向之第一側面及第二側面、與上述第一側面相鄰且形成第一角之第三側面、以及在與上述第一角對角之位置與上述第二側面相鄰且形成第二角之第四側面；第二配置步驟，對上述熱敏電阻元件以如下方式進行配置，即上述第一引線之前端部分沿著上述第一側面而自上述第一側面之一端跨到另一端地延伸，且上述第二引線之前端部分沿著上述第二側面之至少一部分延伸；以及固定步驟，於利用上述第一引線以及上述第二引線支撐上述第一角以及上述第二角之狀態下，將上述第一引線電性連接並固定於上述第一外部電極，並且將上述第二引線電性連接並固定於上述第二外部電極。

本發明之第二態樣係一種溫度感測器，其包括：熱敏電阻元 件，其於本體形成有第一外部電極以及第二外部電極，且至少具有相互對向之第一側面及第二側面、與上述第一側面相鄰且形成第一角之第三側面、以及在與上述第一角對角之位置與上述第二側面相鄰且形成第二角之第四側面；第一引線，其具有沿著上述第一側面且自該第一側面之一端跨到另一端地延伸之前端部分，且於上述第一角與上述第一外部電極電性連接；及第二引線，其具有沿著上述第二側面之至少一部分延伸之前端部分，且於上述第二角與上述第二外部電極電性連接。

根據上述態樣，能提供一種可提高良率之溫度感測器及其製造方法。

1‧‧‧溫度感測器

2‧‧‧熱敏電阻元件

4‧‧‧密封構件

5‧‧‧固定構件

6‧‧‧電子機器

21‧‧‧熱敏電阻本體

22‧‧‧第一外部電極

23‧‧‧第二外部電極

31‧‧‧第一引線

32‧‧‧第二引線

61‧‧‧電路基板

62‧‧‧框體

311‧‧‧漆包線

312‧‧‧芯線

321‧‧‧漆包線

322‧‧‧芯線

L‧‧‧軸

M1‧‧‧第一主面

M2‧‧‧第二主面

S1‧‧‧第一側面

S1'‧‧‧第一側面

S2‧‧‧第二側面

S2'‧‧‧第二側面

S3‧‧‧第三側面

S3'‧‧‧第三側面

S4‧‧‧第四側面

S4'‧‧‧第四側面

T‧‧‧軸

W‧‧‧軸

θ1‧‧‧角

θ2‧‧‧角

θ3‧‧‧角

圖1係表示本發明之一實施方式之溫度感測器之成品之立體圖。

圖2係透視圖1之溫度感測器之前端部分(密封構件及其周邊部分)之圖。

圖3係圖1之熱敏電阻元件之放大圖。

圖4係圖2之溫度感測器之前端部分之放大圖。

圖5係表示圖1之溫度感測器之用途之一例之模式圖。

圖6A係表示圖1之溫度感測器之製造步驟之第一模式圖。

圖6B係表示圖1之溫度感測器之製造步驟之第二模式圖。

圖7A係表示圖2之溫度感測器之變化例之第一模式圖。

圖7B係表示圖2之溫度感測器之變化例之第二模式圖。

圖7C係表示圖2之溫度感測器之變化例之第三模式圖。

《實施形態》

以下，參照附圖來說明本發明之一實施方式之溫度感測器1。於 進行說明之前，先定義幾個附圖所示之L軸、W軸、T軸。L軸、W軸以及T軸相互正交，表示熱敏電阻元件2之左右方向(長度方向)、前後方向(寬度方向)以及上下方向(高度方向)。

《溫度感測器1之基本構成》

如圖1、圖2所示，溫度感測器1大致包括熱敏電阻元件2、第一引線31、第二引線32、密封構件4、以及固定構件5。此處，熱敏電阻元件2、第一引線31、第二引線32之前端由於被密封構件4密封，故而未於圖1中示出。又，圖2中，僅密封構件4之輪廓線以虛線表示，熱敏電阻元件2、第一引線31、第二引線32之前端以透視之狀態表示。

熱敏電阻元件2例如係積層型之片式熱敏電阻，如圖3所示，包含熱敏電阻本體21、第一外部電極22、以及第二外部電極23。

熱敏電阻本體21包含沿T軸方向積層複數個陶瓷層而成之積層體。又，存在於在T軸方向上相鄰之陶瓷層之間設置有一個內部電極的情形。

又，熱敏電阻本體21具有電阻值相對於周圍溫度之變化而較大地變化之溫度特性。本實施方式中，熱敏電阻本體21採用電阻值隨著溫度上升而變小之NTC(negative temperature coefficient，負溫度係數)熱敏電阻。該NTC熱敏電阻例如可由氧化物燒結體(陶瓷燒結體)製作成，該氧化物燒結體係將自錳(Mn)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、以及銅(Cu)等過渡元素之組中選擇之二種至四種氧化物混合並燒結而成。

又，熱敏電阻本體21例如具有按照JIS(Japanese Industrial Standards，日本工業標準)標準化之尺寸。熱敏電阻本體21之尺寸並未特別限定，作為一例，熱敏電阻本體21採用1005尺寸。該情形時，L軸方向之尺寸(即L尺寸)為1.0mm，W軸方向之尺寸(即W尺寸)為0.5mm。又，T軸方向之尺寸(即、T尺寸)並非由JIS標準來規定，例如為0.5mm。此處，L尺寸、W尺寸、以及T尺寸均為設計目標值，並不 一定準確地成為1.0mm、0.5mm以及0.5mm。即，L尺寸、W尺寸、以及T尺寸均具有公差。

熱敏電阻本體21如圖3右側之虛線圓內所示，具有包含第一主面M1、第二主面M2、第一側面S1、第二側面S2、第三側面S3、以及第四側面S4之大致長方體形狀。第一主面M1、第二主面M2係熱敏電阻本體21之底面以及上表面，於T軸方向上僅隔開T尺寸而相對向。又，第一側面S1、第二側面S2係熱敏電阻本體21之正面以及背面，於W軸方向上僅隔開W尺寸相對向。第三側面S3、第四側面S4係熱敏電阻本體21之右側面以及左側面，於L軸方向上僅隔開L尺寸相對向。

外部電極22、23例如包含以銀(Ag)為主成分之基礎層、形成於基礎層上之鍍鎳(Ni)層、以及形成於鍍Ni層上之鍍錫(Sn)層。

外部電極22例如覆蓋熱敏電阻本體21之右端部。具體而言，外部電極22於本實施方式中除了覆蓋熱敏電阻本體21之第三側面S3之整個區域以外，還覆蓋第一主面M1、第二主面M2以及第一側面S1、第二側面S2各者之右端部分。

外部電極23例如覆蓋熱敏電阻本體21之左端部。具體而言，外部電極23於本實施方式中除了覆蓋熱敏電阻本體21之第四側面S4之整個區域以外，還覆蓋第一主面M1、第二主面M2以及第一側面S1、第二側面S2各者之左端部分。該外部電極23將外部電極22作為基準而向L軸負方向側離開規定距離來設置。

其次，參照圖4對作為熱敏電阻元件2之第一側面S1'、第二側面S2'、第三側面S3'、以及第四側面S4'進行說明。圖4係自T軸方向俯視圖2之熱敏電阻元件2之局部時之模式圖。第一側面S1'係自W軸負方向側俯視熱敏電阻元件2時觀察到之面，包含熱敏電阻本體21之第一側面S1以及外部電極22、23之正面。又，第二側面S2'係自W軸正方向側俯視觀察到之面，包含熱敏電阻本體21之第二側面S2以及外部電 極22、23之背面。又，第三側面S3'係自L軸正方向側俯視觀察到之面，包含外部電極22之右側面。又，第四側面S4'係自L軸負方向側俯視觀察到之面，包含外部電極23之左側面。

又，第三側面S3'前側之邊與第一側面S1'右側之邊實質上相同。即，第一側面S1'、第三側面S3'共用該邊而相互相鄰，形成大約90°之第一角θ1。又，第四側面S4'後側之邊與第二側面S2'左側之邊實質上相同。即，第二側面S2'、第四側面S4'共用該邊而相互相鄰，形成大約90°之第二角θ2。此處，角θ1、θ2於自T軸方向俯視時相互位於對角之位置。又，第一側面S1'、第四側面S4'亦於正面側相鄰，形成約90°之第三角θ3。

此處，再次參照圖1、圖2。第一引線31、第二引線32係相互為同種之引線，於L軸方向上具有約15mm~約150mm之長度、以及約0.3mm之線直徑。此處，為了降低溫度感測器1之成本，第一引線31、第二引線32較佳為單線。更具體而言，第一引線31如圖4所示，包含被漆包線311包覆之芯線312。第二引線32亦同樣，包含被漆包線321包覆之芯線322。此處，芯線312、322之材質較佳為低熱傳導率之金屬材料。作為該金屬材料而有銅與鎳之合金。此處，熱敏電阻元件2被要求檢測自身之周圍溫度。因此，出於檢測周圍溫度之觀點，自第一引線31、第二引線32熱向熱敏電阻元件2傳遞不符所求。出於該觀點，芯線312、322不使用熱傳導率相對較高之銅，而使用銅與鎳之合金。

以上之第一引線31、第二引線32例如於W軸方向上橫向排列配置。以熱敏電阻元件2被夾入於該第一引線31、第二引線32之前端部分之狀態來固定。以下，對熱敏電阻元件2之安裝進行更詳細之說明。

出於提高製造步驟之良率之觀點，第一引線31之前端部分如圖4 所示，以沿著第一側面S1'上而自第一側面S1'之左端跨到右端之方式延伸。第一引線31之前端部分進而藉由焊料而與外部電極22電性連接，並且固定於外部電極22。根據以上所述，於第一引線31之前端部分，至少於與外部電極22連接之部位去除漆包線311之包覆。又，於第一引線31之前端部分，於第一側面S1'之沿著熱敏電阻本體21以及外部電極23上之部分殘留漆包線311之包覆。藉此，可確保第一引線31與外部電極23之電性絕緣。又，出於提高良率之觀點，第一引線31之前端部分更佳為於角θ1朝向側面S3'側以稍小於90°之角度折彎。

另一方面，第二引線32之前端部分以沿著第二側面S2'上並且自左端向右端橫跨第二側面S2'上之外部電極23之部分之方式延伸。第二引線32之前端部分進而藉由焊料而與外部電極23電性連接，並且固定於外部電極23。根據以上所述，於第二引線32之前端部分，至少於與外部電極23連接之部位去除漆包線321之包覆。

又，第二引線32之前端部分更佳為於角θ2朝向側面S4'側以稍小於90°之角度折彎。

又，關於第一引線31、第二引線32，於自各者之後端至例如約5mm位置為止之範圍去除漆包線311、321之包覆，並且藉由焊料而塗覆。

密封構件4包含具有電性絕緣性之樹脂材料，對熱敏電阻元件2以及第一引線31、第二引線32之前端部分進行密封而保護熱敏電阻元件2。

固定構件5設置於較第一引線31、第二引線32之各後端部分之焊料塗覆部更前端側的位置。該固定構件5例如為樹脂製接著劑，並以第一引線31、第二引線32不分離之方式將第一引線31、第二引線32相互固定。

《溫度感測器1之用途例》

以上之溫度感測器1可應用於各種用途，若舉一例，則如圖5所示測定電子機器6之電路基板61與框體62之間之空間溫度。

《溫度感測器1之製造方法》

其次，參照圖6A以及圖6B對上述溫度感測器1之製造方法進行說明。

首先，於第一配置步驟中，如圖6A左端所示，橫向排列配置第一引線31、第二引線32。其次，如圖6A之自左側起第二部分所示，將引線31以較引線32稍長之方式切割。其次，如圖6A之自左側起第三部分所示，將第一引線31、第二引線32之兩前端之漆包線包覆去除。繼而，如圖6A之自左側起第四部分所示，於折彎步驟中，將第一引線31、第二引線32之前端部分折彎。更具體而言，第一引線31之前端部分以於插入熱敏電阻元件2時於角θ1朝向第三側面S3'側之方式折彎。進而，第二引線32之前端以於插入熱敏電阻元件2時於角θ2朝向第四側面S4'側之方式折彎。

其次，如圖6A之自左側起第五部分所示，於彎曲步驟中，使第一引線31之前端與第二引線32之前端相互朝向內側接近。

其次，如圖6A之自左側起第六部分所示，於準備步驟中，準備於熱敏電阻本體21形成有外部電極22、23之熱敏電阻元件2(參照圖4)。如上所述，該熱敏電阻元件2具有形成角θ1之第一側面S1'、第三側面S3'、以及於與角θ1對角之位置形成角θ2之第二側面S2'、第四側面S4'。上述第一側面S1'、第四側面S4'進而形成角θ3。

進而，如圖6A之自左側起第六部分所示，於第二配置步驟中，熱敏電阻元件2插入於第一引線31、第二引線32之前端彼此之間。此時，如參照圖4說明般，對熱敏電阻元件2以如下方式進行配置，即，應成為第一引線31之部分之前端部分沿著熱敏電阻元件2之第一側面S1'而自第一側面S1'之一端跨到另一端地延伸，且應成為第二引線32 之部分之前端部分沿著第二側面S2'之至少一部分延伸。又，於本實施方式中，作為較佳構成，將第一引線31、第二引線32之前端部分折彎。該情形時，於第一引線31之前端折彎之部分保持熱敏電阻元件2之角θ1，且於第二引線32之前端折彎之部分保持熱敏電阻元件2之角θ2。

其次，如圖6B左端所示，於固定步驟中，藉由焊料而將熱敏電阻元件2固定於第一引線31、第二引線32之兩前端。更具體而言，以第一引線31、第二引線32之前端支撐熱敏電阻元件2之角θ1、θ2之狀態，藉由焊料而將第一引線31電性連接並且固定於外部電極22。與此大致同時，藉由焊料而將第二引線32電性連接並且固定於外部電極23。此時，作為更佳之形態，熱敏電阻元件2之角θ3亦藉由第一引線31支撐。

其次，如圖6B之自左側起第二部分所示，為了形成密封構件4而利用絕緣性樹脂材料覆蓋熱敏電阻元件2以及第一引線31、第二引線32之前端部分。其後，根據需要而塗佈絕緣性樹脂材料，然後使其固化。

其次，如圖6B之自左側起第三部分所示，使第一引線31、第二引線32之後端部分浸漬於高溫之焊料中，將漆包線包覆自該部分去除，並且於應成為第一引線31、第二引線32之後端之部分施以焊料塗覆。其後，如圖6B之自左側起第四部分所示，利用接著劑等對第一引線31、第二引線32之較焊料塗覆層更前端側進行固定，從而形成固定構件5。

《溫度感測器1之作用、效果》

如上所述，於本溫度感測器1之製造方法中，於彎曲步驟使第一引線31、第二引線32之前端彼此相互朝向內側接近。其後，於第二配置步驟中，將熱敏電阻元件2插入於第一引線31、第二引線32之兩前 端之間。此時，如參照圖4說明般，對熱敏電阻元件2以如下方式進行配置，即，第一引線31之前端部分沿著熱敏電阻元件2之第一側面S1'而自第一側面S1'之一端跨到另一端地延伸，且應成為第二引線32之部分之前端部分沿著第二側面S2'之至少一部分延伸。

因此，於第二配置步驟之後，第一引線31、第二引線32之前端自W軸之正方向以及負方向側夾入而支撐熱敏電阻元件2之角θ1、θ2。此處，第一引線31之前端自第一側面S1'之一端跨到另一端地延伸，且第二引線32之前端沿著第二側面S2'之至少一部分延伸，因此能使第一引線31、第二引線32與第一側面S1'、第二側面S2'之接觸面積較以往更大。藉此，能使第一引線31、第二引線32之夾持力更大。其結果，能減少於固定步驟等中熱敏電阻元件2自第一引線31、第二引線32脫落之情況，因此能提供良率更高之溫度感測器1之製造方法。

又，於本實施方式中，作為較佳構成，將第一引線31之前端部分向第三側面S3'折彎，且將第二引線32之前端部分向第四側面S4'折彎。因此，以第一引線31之被折彎之部分覆蓋角θ1之方式進行保持，且以第二引線32之被折彎之部分覆蓋角θ2之方式進行保持。其結果，第一引線31、第二引線32能更穩定地保持熱敏電阻元件2，因此能減少於固定步驟等中熱敏電阻元件2自第一引線31、第二引線32脫落之情況，從而能提供良率更高之溫度感測器1之製造方法。

《附記1》

上述實施方式中，熱敏電阻元件2為NTC熱敏電阻。然而並不限於此，熱敏電阻元件2亦可係PTC(positive temperature coefficient，正溫度係數)熱敏電阻。該情形時，熱敏電阻本體21通常包含陶瓷燒結體，該陶瓷燒結體係於鈦酸鋇(BaTiO₃)混合規定量之稀土類並進行燒結而成。

《附記2》

上述實施方式中，將熱敏電阻元件2設為積層型片式熱敏電阻來進行說明。然而並不限於此，熱敏電阻元件2亦可係單板型之片式熱敏電阻。

《附記3》

又，熱敏電阻元件2並不限於1005尺寸，亦可係3225尺寸、3216尺寸、2012尺寸、1608尺寸、0603尺寸、0402尺寸。關於該等尺寸、L尺寸等如下述表1所述。

《附記4》

於上述實施方式中，第一引線31、第二引線32藉由固定構件5而相互固定。然而並不限於此，亦可將第一引線31、第二引線32撚成股而使其相互不分離。

《附記5》

於上述實施方式中，第一引線31、第二引線32之芯線312、322被漆包線311、321包覆。然而並不限於此，第一引線31、第二引線32之漆包線311、321亦可進而被乙烯樹脂等包覆。

《變化例》

其次，參照圖7A~圖7C對溫度感測器1之幾個變化例進行說明。於圖4之例中，第一引線31之前端部分於角θ1向側面S3'折彎，且第二 引線32之前端部分於角θ2向第四側面S4'折彎。然而並不限於此，亦可如圖7A左端所示，溫度感測器1除上述以外，還將第一引線31之前端部分於角θ3向第四側面S4'僅折彎較90°小之角度。藉此，第一引線31、第二引線32能更良好地保持熱敏電阻元件2。

又，於圖4之例中，第二引線32之前端部分以沿著第二側面S2'上並且自左端向右端橫跨第二側面S2'上之外部電極23之部分的方式延伸。然而並不限於此，亦可如圖7A中央所示，只要不與外部電極22抵接，亦可使第二引線32之前端部分延伸至第二側面S2'上之外部電極22與熱敏電阻本體21之分界附近。藉此，第二引線32之保持力提高。

又，於圖4之例中，第一引線31之前端部分於角θ1向第三側面S3'折彎。然而，亦可如圖7A右端所示，第一引線31之前端部分於角θ1不折彎。

又，於上述例中，熱敏電阻元件2之外部電極22、23於L軸方向上對向。然而並不限於此，亦可如圖7B所示，外部電極22、23於W軸方向上相對向。又，該情形時，亦可如圖7C所示，於第一引線31、第二引線32之前端部分，自外部電極22、23上之部分去除漆包線311、321。

[產業上之可利用性]

本發明之溫度感測器及製造方法能提高良率，且適用於電子機器等。

2‧‧‧熱敏電阻元件

31‧‧‧第一引線

32‧‧‧第二引線

Claims (9)

1. 一種溫度感測器之製造方法，其包括：第一配置步驟，將第一引線以及第二引線橫向排列配置；準備步驟，準備熱敏電阻元件，該熱敏電阻元件於本體形成有第一外部電極以及第二外部電極，且具有相互對向之第一側面及第二側面、與上述第一側面相鄰且形成第一角之第三側面、以及於與上述第一角對角之位置與上述第二側面相鄰且形成第二角之第四側面；第二配置步驟，對上述熱敏電阻元件以如下方式進行配置，即上述第一引線之前端部分沿著上述第一側面而自上述第一側面之一端跨到另一端地延伸，且上述第二引線之前端部分沿著上述第二側面之至少一部分延伸；以及固定步驟，於上述第一引線以及上述第二引線支撐上述第一角以及上述第二角之狀態下，將上述第一引線電性連接且固定於上述第一外部電極，並且將上述第二引線電性連接並固定於上述第二外部電極。
2. 如請求項1之溫度感測器之製造方法，其中上述第一側面更與上述第四側面相鄰而形成第三角，且於上述固定步驟中，上述第一引線支撐上述第一角以及上述第三角之兩者，上述第二引線支撐上述第二角。
3. 如請求項1或2之溫度感測器之製造方法，其中於上述第二配置步驟之前，更包括將上述第一引線之前端部分於上述第一角向上述第三側面側折彎之折彎步驟。
4. 如請求項3之溫度感測器之製造方法，其中於上述折彎步驟中，更將上述第二引線之前端部分於上述第二角向上述第四側面折 彎。
5. 一種溫度感測器，其包括：熱敏電阻元件，其於本體形成有第一外部電極以及第二外部電極，且至少具有相互對向之第一側面及第二側面、與上述第一側面相鄰且形成第一角之第三側面、以及於與上述第一角對角之位置與上述第二側面相鄰且形成第二角之第四側面；第一引線，其具有沿著上述第一側面且自該第一側面之一端跨到另一端地延伸之前端部分，且於上述第一角與上述第一外部電極電性連接；以及第二引線，其具有沿著上述第二側面之至少一部分延伸之前端部分，且於上述第二角與上述第二外部電極電性連接。
6. 如請求項5之溫度感測器，其中上述第一引線之前端部分於上述第一角向上述第三側面側折彎。
7. 如請求項5之溫度感測器，其中上述第二引線於上述第二角向上述第四側面折彎。
8. 如請求項6之溫度感測器，其中上述第二引線於上述第二角向上述第四側面折彎。
9. 如請求項5至8中任一項之溫度感測器，其中上述第一引線及第二引線分別為單線。