温度传感器以及具备温度传感器的装置

文档序号:1713321 发布日期:2019-12-13 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 温度传感器以及具备温度传感器的装置 (Temperature sensor and device provided with temperature sensor ) 是由 平林尊明 于 2018-04-18 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种能够确保可靠性及提高热响应性的温度传感器以及具备温度传感器的装置。本发明的温度传感器包括:表面安装型的感热元件(10),具有至少一对电极部(12a)、(12b);引线部(22a)、引线部(22b),通过焊接与所述一对电极部(12a)、(12b)电接合;以及固持器(21),固定并保持所述引线部(22a)、引线部(22b);以及绝缘包覆部(23),将所述感热元件(10)及引线部(22a)、引线部(22b)的至少一部分绝缘。引线部(22a)、引线部(22b)是板状的金属板,由熔点为1300℃以下的金属材料形成。(The invention provides a temperature sensor capable of ensuring reliability and improving thermal responsiveness and a device provided with the temperature sensor. The temperature sensor of the present invention includes: a surface-mount type thermal element (10) having at least a pair of electrode portions (12a, 12 b); a lead portion (22a), a lead portion (22b), which is electrically joined to the pair of electrode portions (12a, 12b) by soldering; and a holder (21) that fixes and holds the lead portion (22a), the lead portion (22 b); and an insulating coating part (23) for insulating the thermal element (10), the lead part (22a) and at least a part of the lead part (22 b). The lead portions (22a, 22b) are plate-shaped metal plates and are formed of a metal material having a melting point of 1300 ℃ or lower.)

温度传感器以及具备温度传感器的装置

技术领域

本发明涉及一种适于检测被检测体的表面温度的温度传感器以及具备所述温度传感器的装置。

背景技术

以往,在复印机或打印机等办公自动化(Office Automation,OA)设备、移动通信终端或个人计算机等信息通信设备、影像设备、民用设备及汽车用电装设备等电子设备中,为了检测被检测体的温度而具备温度传感器。

例如,温度传感器用于检测包括复印机或打印机等的定影装置所使用的加热辊的旋转体或静止体的被检测体的表面温度,并进行加热辊的温度控制。

参照图18,说明这种温度传感器的一个例子的概略构成。如图18所示,温度传感器具备:感热元件1、作为引线框架的,不锈钢、柯伐合金(Kovar)、镍合金等的一对细宽金属板部2a、2b、固持器3、外部引出线4a、外部引出线4b、绝缘片5。另外,在感热元件1上连接有一对引线6a、6b。因此,感热元件1通过引线6a、引线6b与细宽金属板部2a、细宽金属板部2b连接,而与细宽金属板部2a、细宽金属板部2b连接。固持器3由绝缘性的树脂材料形成,固定并保持一对细宽金属板部2a、2b。另外,在固持器3侧的一对细宽金属板部2a、2b的端部连接有外部引出线4a、外部引出线4b。再者,感热元件1、引线6a、引线6b、细宽金属板部2a、细宽金属板部2b被绝缘片5包覆而绝缘。

在以上的构成中,其电连接部位为六处。即,感热元件1与一对引线6a、6b的连接部位(两处)、引线6a、引线6b与细宽金属板部2a、细宽金属板部2b的连接部位(两处)及细宽金属板部2a、细宽金属板部2b与外部引出线4a、外部引出线4b的连接部位(两处)共计六处(参照专利文献1至专利文献5)。这种连接部位的接合一般使用焊料或导电性膏等进行,对于这种温度传感器来说,是确保可靠性以及改善热响应性的重要部位。

另外,提出了在作为引线框架的一对金属板中的宽度窄的窄宽部的前端部,接合感热元件的电极面的温度传感器(参照专利文献6)。但是,所述金属板的窄宽部与感热元件的电极面的接合是使用焊膏等硬钎料进行。

另一方面,有时通过激光焊接将引线电连接于感热元件的电极面。激光光容易对电极面和绝缘基板造成机械性损伤,因此在电极面上形成凸块,改善电极面和绝缘基板因激光光受到机械性损伤的情况(参照专利文献7)。

在进行这种接合时,在使用导电性膏、硬钎料、凸块等附加材料,并在连结部位附加有附加材料的状态下进行接合的情况下,会产生热容量变大、热响应性变差的问题。

另外,提出了调整引线向电极的熔入深度来进行焊接的温度传感器(参照专利文献8)。然而,所述接合方法有可能使温度传感器的制作复杂化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2000-74752号公报

专利文献2:日本专利第5707081号公报

专利文献3:日本专利第5763805号公报

专利文献4:日本专利特开2015-219396号公报

专利文献5:日本专利特开2016-45130号公报

专利文献6:实用新型注册第2505631号公报

专利文献7:日本专利特开2008-241566号公报

专利文献8:日本专利特开2010-197163号公报

发明内容

发明所要解决的问题

如上所述,在所述现有的温度传感器的情况下,特别要求可靠性的确保以及热响应性的提高。例如,使复印机或打印机的定影装置尽可能快地以少的电力达到目标温度成为提供低耗电的装置必不可少的设计课题,其中最重要的因素之一是温度传感器的响应性的速度。这是因为,在被检测体接近目标温度时,为了进行不供给过剩电力的最佳控制,重要的是使被检测体的温度与温度传感器的检测温度的时间延迟最小化。

本发明是鉴于所述课题而完成,其目的在于提供一种能够确保可靠性及提高热响应性的温度传感器以及具备温度传感器的装置。

解决问题的技术手段

技术方案1记载的温度传感器的特征在于包括:表面安装型的感热元件,具有至少一对电极部;引线部,通过焊接与所述一对电极部电接合;固持器,固定并保持所述引线部;以及绝缘包覆部,将所述感热元件及所述引线部的至少一部分绝缘。

根据所述发明,与以往相比,能够减少连接部位,可确保可靠性,并且,由于感热元件的一对电极部和固持器所保持的引线部通过焊接接合,因此能够减少热容量而提高热响应性。

绝缘包覆部优选使用绝缘膜,但也可以通过涂布绝缘性的树脂而形成。没有特别限定材料等。

根据技术方案1记载的温度传感器,技术方案2记载的温度传感器的特征在于,所述引线部是板状的金属板。

根据技术方案1或技术方案2记载的温度传感器,技术方案3记载的温度传感器的特征在于,所述引线部的接合所述感热元件的连接部与其他部分相比,厚度尺寸形成得薄。

为了将厚度尺寸形成得薄,可以通过半蚀刻等方法形成,但对形成方法没有特别限定。

根据技术方案1至3中任一项记载的温度传感器,技术方案4记载的温度传感器的特征在于,所述引线部由熔点为1300℃以下的金属材料形成。

根据技术方案4记载的温度传感器,技术方案5记载的温度传感器的特征在于,所述引线部由包含铜作为主成分的铜合金形成。

根据技术方案5记载的温度传感器,技术方案6记载的温度传感器的特征在于,所述引线部由磷青铜、康铜或锰铜形成。

根据技术方案1至6中任一项记载的温度传感器,技术方案7记载的温度传感器的特征在于,所述感热元件的一对电极部的厚度尺寸为1μm以下。

根据技术方案1至7中任一项记载的温度传感器,技术方案8记载的温度传感器的特征在于,所述感热元件具有绝缘性的基板,所述绝缘性的基板的厚度尺寸为100μm以下。

根据技术方案1至8中任一项记载的温度传感器,技术方案9记载的温度传感器的特征在于,所述引线部是弹性体。

根据技术方案1至9中任一项记载的温度传感器,技术方案10记载的温度传感器的特征在于,所述引线部形成为前端侧的宽度比所述固持器侧窄的窄宽部。

根据技术方案1至10中任一项记载的温度传感器,技术方案11记载的温度传感器的特征在于,所述感热元件与具有耐热性及弹性的缓冲材抵接。

根据技术方案1至11中任一项记载的温度传感器,技术方案12记载的温度传感器的特征在于,所述感热元件的一对电极部包括:活性层,以高熔点金属为主成分;阻挡层,形成于所述活性层上且以高熔点金属为主成分;以及接合层,形成于所述阻挡层上且以低熔点金属为主成分。

技术方案13记载的具备温度传感器的装置的特征在于:具备技术方案1至12中任一项记载的温度传感器。

温度传感器可以配备适用于各种装置,以检测复印机或打印机等的定影装置、移动通信终端或个人计算机等信息通信设备、影像设备、民用设备以及汽车用电装设备等电子设备中的半导体等发热零件的温度。未限定特别适用的装置。

发明的效果

根据本发明,能够提供一种能够确保可靠性以及提高热响应性的温度传感器以及具备温度传感器的装置。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的感热元件的剖面图。

图2是表示同样的感热元件的平面图。

图3是从正面侧观察同样的温度传感器所示的立体图。

图4是从背面侧观察同样的温度传感器所示的立体图。

图5是表示同样的温度传感器的感热元件的接合部的立体图(引线部)及剖面图。

图6是示意性地表示同样的温度传感器的安装状态的说明图。

图7是表示本发明的第2实施方式的温度传感器的立体图。

图8是表示同样的温度传感器的平面图。

图9是沿图8中X-X线的剖面图。

图10是示意性地表示同样的温度传感器的安装状态的说明图。

图11同样是示意地表示温度传感器的安装状态的说明图。

图12是从正面侧观察本发明的第3实施方式的温度传感器所示的立体图。

图13是从背面侧观察同样的温度传感器所示的立体图。

图14是示意性地表示同样的温度传感器的安装状态的说明图。

图15是表示同样的温度传感器的感热元件与引线部的连接形态的说明图。

图16是表示感热元件的另一实施方式(实施方式1)的剖面图。

图17是表示同样的实施方式(实施方式2)的剖面图。

图18是表示现有例的温度传感器的立体图。

具体实施方式

以下,参照图1~图17说明本发明的实施方式的温度传感器。再者,在各图中,为了使各构件成为可识别的大小,在说明上适当变更各构件的比例尺。另外,对相同或相当的部分标注相同的符号,并省略重复的说明。

参照图1~图6来说明第1实施方式。图1和图2表示感热元件,图3和图4表示温度传感器,图5表示温度传感器的感热元件的接合部。图6是示意性地表示温度传感器的安装状态的说明图。

如图1及图2所示,感热元件10是表面安装型元件,具备绝缘性基板11、作为电极部的一对电极层12a、12b、感热膜13、及保护膜14。

感热元件10为感热电阻元件,具体而言为薄膜热敏电阻。感热元件10形成为大致长方体形状,横向的尺寸为1.0mm,纵向的尺寸为0.5mm,总厚度尺寸为100μm。形状及尺寸没有特别限制,可根据用途适当选定。

绝缘性基板11呈大致长方形形状,使用绝缘性的氧化锆、氮化硅、氧化铝或它们的至少一种的混合物等陶瓷材料形成。所述绝缘性基板11形成为厚度尺寸为100μm以下,优选为被薄型化成10μm~80μm。另外,绝缘性基板11的弯曲强度为690MPa以上,陶瓷材料煅烧后的平均粒径为0.1μm~2μm。通过如此设定平均粒径的范围,能够确保690MPa以上的弯曲强度,从而能够抑制经薄型化的绝缘性基板11的制作时的裂纹。另外,由于绝缘性基板11的厚度尺寸薄,所以能够减少热容量。

一对电极层12a、12b形成于绝缘性基板11上,是用以电连接感热膜13的部分,以具有规定间隔而相向的方式配置。详细地说,通过溅镀法等薄膜形成技术使金属薄膜成膜为厚度尺寸1μm以下而形成一对电极层12a、12b,其金属材料适用金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铂(Pt)、钯(Pd)等贵金属或它们的合金,例如Ag-Pd合金等。

再者,一对电极层12a、12b是通过焊接而接合后述的引线部的部分,优选使用作为低熔点金属的金(Au:熔点1064℃)、银(Ag:961℃)、铜(Cu:1085℃)或包含这些中的至少一种作为主成分的合金。另外,在本实施方式中,电极层12a、电极层12b形成在感热膜13的膜下,但是也可以形成在感热膜13的膜上或膜中。

感热膜13为感热薄膜,是包含具有负的温度系数的氧化物半导体的热敏电阻的薄膜。关于感热膜13,通过溅镀法等薄膜形成技术而在所述电极层12a以及所述电极层12b上成膜,并以跨越电极层12a以及电极层12b的方式形成,从而与电极层12a以及电极层12b电连接。

感热膜13包括选自锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)等过渡金属元素中的2种或2种以上的元素,并包括热敏电阻材料,所述热敏电阻材料包含具有尖晶石型结晶结构的复合金属氧化物作为主成分。另外,为了提高特性等,也可以含有副成分。主成分、副成分的组成和含量可以根据期望的特性适当决定。

保护膜14覆盖形成有感热膜13的区域,并且以所述电极层12a、电极层12b的至少一部分露出的方式形成露出部121a、露出部121b来覆盖电极层12a、电极层12b。保护膜14可以通过溅镀法等薄膜形成技术使二氧化硅、氮化硅等成膜来形成,或者通过印刷法形成铅玻璃、硼硅玻璃和硼硅铅玻璃等。

接着,参照图3~图6说明安装有如所述般的感热元件10的温度传感器20。如图3及图4所示,温度传感器20具备固持器21、一对引线部22a、22b、感热元件10、及绝缘包覆部23。

固持器21由绝缘性的树脂材料形成为横长的大致长方体形状,并且在其大致中央部具有长方形形状的开口部21a而形成为框状。另外,在固持器21的长边方向的一端侧形成有钩挂孔部21b,而在另一端侧形成有螺纹孔21c。所述钩挂孔部21b和螺纹孔21c例如用于将温度传感器20安装于定影装置的情况。而且,在另一端侧形成有一对槽部21d、21e,在所述槽部21d、槽部21e配设一对外部引出线24a、24b。具体而言,外部引出线24a、外部引出线24b是经绝缘包覆的引线。

固持器21固定并保持一对引线部22a、22b。引线部22a、引线部22b是利用化学蚀刻或冲压等方法形成的具有弹性的弹性体,是板状的细宽的金属板,且是引线框架。引线部22a、引线部22b利用嵌入成形等方法而保持于固持器21。

详细而言,引线部22a和引线部22b配设在固持器21的两个侧壁21f和侧壁21g,并且一端侧朝正交的方向被一体地弯曲,而形成与感热元件10连结的宽度尺寸更细的连接部221a和连接部221b。也就是说,连接部221a和连接部221b以其前端部相向的方式位于固持器21的开口部21a内,并且感热元件10呈架桥状地连接于所述连接部221a和所述连接部221b的前端部。这样,引线部22a、引线部22b包括与感热元件10的连接部221a、连接部221b,由板状的金属板一体地构成。而且,引线部22a和引线部22b的另一端侧在槽部21d、槽部21e露出而形成端子部222a、端子部222b。

另外,在需要引线部22a、引线部22b的拉伸强度的情况下,需要加厚包括连接部222a、连接部222b在内的金属板的厚度尺寸。在这种情况下,可以将仅使连接部222a、连接部222b的金属板的厚度尺寸变薄而形成的构件通过焊接等固定在固定于固持器21侧的引线部22a、引线部22b的部分。

进而,如图5所示,连接部221a及连接部221b的前端部利用半蚀刻等方法形成有厚度尺寸比其他部分薄的凹部223a、凹部223b。在所述凹部223a、凹部223b配置感热元件10,感热元件10的电极层12a、电极层12b与引线部22a、引线部22b通过焊接而电连接。

再者,连接部221a及连接部221b(引线部22a、引线部22b)由固持器21保持,具有规定的刚性,因此在接合感热元件10时,容易定位。

引线部22a、引线部22b由低熔点金属即熔点为1300℃以下的金属形成,例如使用磷青铜、康铜、锰铜等包含铜作为主成分的铜合金。

例如在通过激光焊接将感热元件10的电极层12a、电极层12b与引线部22a、引线部22b接合的情况下,由于引线部22a、引线部22b的熔点为1300℃以下,因此即使通过激光光等的加热而熔融,也不会达到熔点1300℃以上的温度。因此,不会超过陶瓷基板的熔点1600℃~2100℃,从而能够抑制感热元件10的电极层12a、电极层12b和电极层12a、电极层12b正下方的绝缘性基板11的损伤而接合引线部22a、引线部22b。另外,在这种情况下,由于不使用凸块等附加材料,所以不会在将附加材料实质上附加到连接(接合)部位的状态下进行接合,热容量也不会增加,从而可加速热响应性。

以往,所述引线部使用不锈钢、柯伐合金、镍合金等铁系金属。由于所述铁系金属的熔点高,例如不锈钢、柯伐合金均是铁系合金,所以有时会温度上升到铁的熔点1538℃左右。如果对这种高熔点金属的引线部照射激光焊接用的激光光,则会产生引线部及其周围被加热至高温,绝缘性基板(例如氧化铝基板)容易受到损伤的问题。根据所述实施方式的构成,能够解决这种问题。

再者,一对外部引出线24a、24b与在槽部21d、槽部21e露出的端子部222a、端子部222b连接。所述外部引出线24a和外部引出线24b经由未图示的连接器而连接到定影装置等装置侧。

另外,在至少与被检测体相向的面侧,以包覆感热元件10以及引线部22a、引线部22b的至少一部分的方式,即以覆盖开口部21a的一部分的方式贴附设置有聚酰亚胺膜等具有耐热性的绝缘包覆部23(图示上用虚线表示)。在本实施方式中,绝缘包覆部23是半透明的膜,是为了确保电绝缘和防止尘埃的附着而设置。再者,所述绝缘包覆部23也可以通过涂布绝缘性的树脂而形成。

接着,参照图6说明温度传感器20的安装状态的一例。本例中,示出将温度传感器20安装在复印机或打印机等的定影装置上的情况。加热辊30和加压辊31被支撑为旋转自如,加热辊30通过未图示的驱动单元接受旋转驱动力。加压辊31配置成与加热辊30的表面压接而利用压接部(夹持部)的摩擦力从动旋转。

温度传感器20与加热辊30隔开距离安装在未图示的支撑部上。温度传感器20接受来自加热辊30的热,检测电阻的变化,并进行控制以使加热辊30的表面温度成为规定的温度。

如上所述,根据本实施方式,通过焊接将固持器21所保持的引线部22a、引线部22b直接与感热元件10的电极层12a、电极层12b接合而电连接,因此与以往相比可减少连接部位,且能够确保可靠性并且能够提高热响应性。

接下来,参照图7~图11来说明第2实施方式。图7和图8表示温度传感器,图9表示温度传感器的感热元件的接合部。图10和图11是示意性地表示温度传感器的安装状态的说明图。如图7及图8所示,温度传感器20具备固持器21、一对引线部22a、22b、感热元件10、绝缘包覆部23。

固持器21由绝缘性的树脂材料形成为大致长方体形状。固持器21固定并保持有一对引线部22a、引线部22b。引线部22a、引线部22b是具有弹性的弹性体,是板状的细宽的金属板,通过嵌入成形等方法而保持于固持器21。在所述引线部22a、引线部22b的一端侧(前端侧)连接有感热元件10。

具体地说,引线部22a、引线部22b形成为另一端侧由固持器21保持,并朝向一端侧逐渐变细。换句话说,引线部22a、引线部22b的一端侧形成为比另一端侧宽度窄的窄宽部,从而设为连接部221a和连接部221b。另外,在另一端侧露出而形成有一对端子部222a、222b。外部引出线24a和外部引出线24b连接于所述端子部222a和端子部222b,外部引出线24a和外部引出线24b经由连接器25而连接到定影装置等装置侧。

另外,如图9所示,连接部221a和连接部221b的前端部通过半蚀刻等方法形成有厚度尺寸变薄的凹部223a、凹部223b。在所述凹部223a、凹部223b配置感热元件10,感热元件10的电极层12a、电极层12b与引线部22a、引线部22b通过焊接而电连接。

再者,连接部221a及连接部221b由固持器21保持,具有规定的刚性,因此在接合感热元件10时,容易定位。

与第1实施方式同样地,引线部22a、引线部22b由低熔点金属即熔点为1300℃以下的金属形成,例如使用磷青铜、康铜、锰铜等包含铜作为主成分的铜合金。

例如在通过激光焊接将感热元件10的电极层12a、电极层12b与引线部22a、引线部22b接合的情况下,引线部22a、引线部22b的熔点为1300℃以下,因此即使通过激光光等的加热而熔融,也不会达到熔点1300℃以上的温度。因此,不会超过陶瓷基板的熔点1600℃~2100℃,因此能够抑制感热元件10的电极层12a、电极层12b和电极层12a、电极层12b正下方的绝缘性基板11的损伤来接合引线部22a、引线部22b。另外,在这种情况下,由于不使用凸块等附加材料,所以不会在将附加材料附加到连接(接合)部位的状态下进行接合,热容量也不会增加,而可加速热响应性。

再者,在至少与被检测体相向的面侧,以包覆感热元件10以及引线部22a、引线部22b的至少一部分的方式,贴附设置有聚酰亚胺膜等具有耐热性的绝缘包覆部23(图示上用虚线表示)。在本实施方式中,绝缘包覆部23是半透明的膜,所述绝缘包覆部23也可以通过涂布绝缘性的树脂而形成。

接着,参照图10和图11来说明温度传感器20的安装状态的一例。在本例中,与第1实施方式同样地,示出了将温度传感器20安装于复印机或打印机等的定影装置的情况。图10示出了内接类型,图11示出了外接类型。

如图10所示,温度传感器20以使引线部22a、引线部22b与加热辊30的内周面面接触的方式安装在未图示的支撑部上。

另外,如图11所示,温度传感器20以使引线部22a、引线部22b与加热辊30的外周面面接触的方式安装在未图示的支撑部上。

这样的温度传感器20接受来自加热辊30的热,检测电阻的变化,并进行控制以使加热辊30的表面温度成为规定的温度。

本实施方式的温度传感器20的引线部22a、引线部22b是弹性体,且一端侧形成为宽度比另一端侧窄的窄宽部。因此,引线部22a、引线部22b的刚性朝向一端侧变小。例如,将引线部22a、引线部22b按压于被检测体(加热辊30)时,靠近刚性小的一端侧的区域沿着被检测体弯曲,因此即使对于曲率不同的被检测体也能够面接触。另一方面,由于另一端侧刚性大,因此能够确保与被检测体接触的接触压力,因此能够实现稳定的面接触,从而能够提高测定温度的精度。

如上所述,根据本实施方式,与第1实施方式同样地,通过焊接将固持器21所保持的引线部22a、引线部22b直接与感热元件10的电极层12a、电极层12b接合而电连接,因此与以往相比,可减少连接部位,能够确保可靠性并且能够提高热响应性。

接下来,参照图12~图15来说明第3实施方式。图12和图13表示温度传感器,图14是示意性地表示温度传感器的安装状态的说明图。另外,图15表示温度传感器的感热元件与引线部的连接形态。

如图12及图13所示,温度传感器20具备固持器21、一对引线部22a、22b、感热元件10、及绝缘包覆部23。本实施方式中,使一对引线部22a、22b缠绕在固持器21上来配置感热元件10。

固持器21由绝缘性的树脂材料形成为细长状。固持器21在其大致中央部具有感热元件10的载置部21h,在长边方向的一端侧形成钩挂突部21b,在另一端侧形成有螺纹孔21c。所述钩挂突部21b和螺纹孔21c例如用于将温度传感器20安装于定影装置的情况。而且,在另一端侧形成有一对槽部21d、21e,在所述槽部21d、槽部21e配设有一对外部引出线24a、24b。另外,在固持器21的一个侧面上形成有从表面突出的钩挂部21i、钩挂部21j。所述钩挂部21i、钩挂部21j用于安装绝缘包覆部23的情况。

固持器21固定并保持一对引线部22a、22b。引线部22a、引线部22b是利用化学蚀刻或冲压等方法形成的具有弹性的细宽的金属板,且是引线框架。引线部22a、引线部22b通过嵌入成形等方法而保持于固持器21。

详细地说,引线部22a、引线部22b形成为从固持器21的背面侧沿宽度方向延伸(参照图13),将所述延伸出的引线部22a、引线部22b配设成卷绕固持器21的侧周面。其结果,感热元件10被配置在固持器21的载置部21h。另外,在这种情况下,在固持器21的载置部21h上载置缓冲材26,在所述缓冲材26上配设感热元件10。也就是说,缓冲材26与感热元件10抵接,感热元件10经由缓冲材26被配设在固持器21。缓冲材26在要求耐热性的情况下,使用将陶瓷纤维片状化而成的无机纤维纸或耐热性无纺布,在不要求那么高的耐热性的情况下,使用由硅酮系树脂或氟系树脂构成的具有弹性的海绵或橡胶、耐热性无纺布或纸等。

再者,抵接于感热元件10的缓冲材26也可以应用于所述第1实施方式和第2实施方式。具体而言,在感热元件10的正面侧或者背面侧也可以配设缓冲材26。缓冲材26具有弹性,因此能够确保使感热元件与被检测体接触的接触压力,因此能够实现稳定的面接触,从而能够提高测定温度的精度。

进而,以包覆感热元件10以及引线部22a、引线部22b的方式,卷绕设置有聚酰亚胺膜等具有耐热性的绝缘包覆部23(图示上用虚线表示)。在绝缘包覆部23的两端侧形成有一对孔部,将一端侧的孔部钩挂在固持器21的钩挂部21i、钩挂部21j,卷绕绝缘包覆部23,并将另一端侧(终端侧)的孔部再次嵌插在钩挂部21i、钩挂部21j中,从而将绝缘包覆部23固定在固持器21。

连接部221a和连接部221b由固持器21保持,具有规定的刚性,因此在接合感热元件10时容易定位。

感热元件10的电极层12a、电极层12b和引线部22a、引线部22b通过焊接电连接于连接部221a及连接部221b。

再者,连接部221a及连接部221b由固持器21保持,具有规定的刚性,因此在接合感热元件10时,容易定位。另外,一对外部引出线24a、24b连接到在槽部21d、槽部21e中露出的端子部222a、端子部222b,所述外部引出线24a、外部引出线24b经由连接器等连接于定影装置等装置侧。

引线部22a、引线部22b的材质及焊接方法与所述第1实施方式及第2实施方式相同,省略详细说明。

接着,参照图14说明温度传感器20的安装状态的一例。本例中,示出了将温度传感器20安装于静止体的被检测体的情况。温度传感器20以与作为被检测体的加热体32的表面压接的方式安装在未图示的支撑部上。温度传感器20接受来自加热体32的热,检测电阻的变化,并进行控制以使加热体32的表面温度成为规定的温度。

在所述情况下,由于绝缘包覆部23覆盖感热元件10、缓冲材26、固持器21,因此能够良好地确保与加热体32的电绝缘。

接着,参照图15,对本实施方式中的感热元件10与引线部22a、引线部22b的连接形态进行说明。图15(a)表示所述连接形态。图15(b)与(c)表示其他的连接形态。

如图15(a)所示,引线部22a、引线部22b焊接在感热元件10的电极层12a、电极层12b(图示上是背面侧)。引线部22a、引线部22b从宽度宽的焊接部Wp经由向与感热元件10正交的方向延伸的宽度窄的导电部Cp而形成导电路径。

如图15(b)所示,引线部22a、引线部22b从宽度宽的焊接部Wp经由向与感热元件10并行的方向延伸的宽度窄的导电部Cp而形成导电路径。

如图15(c)所示,引线部22a、引线部22b从宽度宽的焊接部Wp经由向与感热元件10正交的方向延伸的宽度窄的导电部Cp,进一步向倾斜方向延伸而形成导电路径。

根据这种连接形态的构成,通过形成宽度窄的导电部Cp作为热阻部,能够提高热阻,可抑制散热,减小热容量,并与所述焊接相互作用,而能够使热响应性高速化。另外,与所述第1实施方式及第2实施方式同样地,连接部221a以及连接部221b的前端部也可以通过半蚀刻等方法形成厚度尺寸变薄的凹部。

再者,图15(a)~(c)的连接形态也能够应用于第1实施方式及第2实施方式。

如上所述,根据本实施方式,与第1实施方式同样地,通过焊接将固持器21所保持的引线部22a、引线部22b直接与感热元件10的电极层12a、电极层12b接合而电连接,因此与以往相比,可减少连接部位,能够确保可靠性并且能够提高热响应性。

再者,在如以往那样在感热元件与引线部的接合中使用焊料或导电性膏的情况下,焊料或导电性膏的厚度有30μm~120μm的厚度尺寸,因此成为响应性变差的因素。相对于现有的温度传感器的热时间常数约为0.7秒,本发明的各实施方式的温度传感器的热时间常数为0.3秒以下,确认了极高的热时间常数的改善效果。

接着,参照图16(实施方式1)及图17(实施方式2)对感热元件10的其他实施方式进行说明。

(实施方式1)

如图16所示,在本实施方式中,具备与电极层12a、电极层12b的露出部连接且形成于绝缘性基板11上的一对外电极部12c、12d。所述外电极部12c、外电极部12d是通过焊接而接合引线部22a、引线部22b的部分,使用作为低熔点金属的金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)或者包含它们中的至少一种作为主成分的合金。

(实施方式2)

本实施方式的感热元件10由多层膜形成电极部12c、电极部12d,能够抑制绝缘性基板11的损伤,并通过焊接接合引线部22a、引线部22b。

如图17所示,感热元件10包括:绝缘性基板11、形成于绝缘性基板11上的一对电极层12a、12b、分别与一对电极层12a、12b电连接的电极部12c、电极部12d、形成于绝缘性基板11上的感热膜13、及形成于感热膜13上的保护膜14。绝缘性基板11形成为厚度尺寸为100μm以下,优选薄型化为10μm~80μm。另外,绝缘性基板11的弯曲强度为690MPa以上,陶瓷材料煅烧后的平均粒径为0.1μm~2μm。由此,能够抑制经薄型化的绝缘性基板11的制作时的裂纹。另外,由于绝缘性基板11的厚度尺寸薄,所以能够减少热容量。

电极部12c、电极部12d在绝缘性基板11上以隔着感热膜13而相向的方式设置有一对。一对电极部12c、12d的各个经由形成于绝缘性基板11上的电极层12a、电极层12b而与感热膜13电连接。

电极部12c和电极部12d是多层膜并且在功能上具有三层。即,电极部12c、电极部12d包括:活性层15,形成在绝缘性基板11上,将高熔点金属作为主成分,并具有粘接性;阻挡层16,作为与活性层15一体的层或独立的层而形成在活性层15上,将高熔点金属作为主成分;以及接合层17,形成在阻挡层16上,将低熔点金属作为主成分。此处所述的高熔点是指比低熔点金属的熔点高。

活性层15附着在绝缘性基板11的表面上来形成,具有如下功能:提高陶瓷等材料的绝缘性基板11与电极部12c、电极部12d之间的粘接强度,在引线部22a、引线部22b已与电极部12c、电极部12d接合时可实现优异的拉伸强度。此外,活性层15满足其熔点高这一条件,具体而言,具有1300℃以上,优选1400℃以上的熔点。此种材料可兼具在将引线部22a、引线部22b与电极部12c、电极部12d接合的焊接工序时不熔融的特征。满足活性层15的所述功能及所述条件的材料是钛、铬、锆、钨、钼、锰、钴、镍、钽的任一者,或者它们的合金或氧化物。例如钛由于其熔点为1688℃,因此可使用纯金属钛。另一方面,例如锰由于其熔点为1246℃,因此在特殊的形态中能够以作为氧化物的氧化锰(熔点为1945℃)的形态来使用。

特别是在现有技术中,为了确保充分的拉伸强度,必须在与引线部22a、引线部22b的接合部位配置具有数十μm厚度的银膏或金凸块等减轻热损伤的附加材料,进而设置玻璃保护层。另一方面,在本实施方式中,通过在电极部12c、电极部12d上设置活性层15,可不设置凸块、银膏及玻璃保护层的任一者,而以薄的结构实现充分的拉伸强度。

活性层15的厚度没有特别的限制,但可在可保持粘接功能的范围内尽可能地设为小的膜厚,例如在金属的钛的情况下可变薄至0.01μm为止。如钛那样的活性金属由于活性极高,因此即便是极薄的薄膜,也可以作为具有粘接性的功能膜发挥功能。

以高熔点金属作为主成分的阻挡层16以在引线部22a、引线部22b向电极部12c、电极部12d的接合工序时不到达熔点的方式管理工序,从而在工序中不熔融而作为阻挡层发挥功能。在发挥所述功能方面,高熔点金属的阻挡层16满足其熔点至少为1300℃以上,优选为1400℃以上的条件。符合所述条件的适宜的材料是铂、钒、铪、铑、钌、铼、钨、钼、镍、钽的任一者,或它们的合金。另外,铂的熔点为1768℃,钼的熔点为2622℃。

高熔点金属的阻挡层16通常作为叠加在活性层15上的独立的层来形成。例如,在包含钛的活性层15上形成包含铂的高熔点金属的阻挡层16。但是,高熔点金属的阻挡层16也可以作为与活性层15同一材质或一体的层来形成。

例如,也可以是在包含钼的活性层15上,使同样包含钼的高熔点金属的阻挡层16一体地或独立地成膜的结构。在此情况下,活性层15与高熔点金属的阻挡层16通过同一种工艺来形成。

高熔点金属的阻挡层16的厚度尺寸也没有特别限制,但在所述实施方式中,设为0.1μm~0.4μm。其原因在于:若膜厚变得比0.1μm薄,则熔点因合金化而下降,有可能在焊接工序时熔融。例如在将铂作为材质的情况下,由于是高价的材料,因此理想的是极力变薄,最合适的厚度尺寸例如可设为0.15μm。

接合层17作为叠加在高熔点金属的阻挡层16上的独立的层来成膜。接合层17在引线部22a、引线部22b对于接合电极部16的焊接工序中熔融,由此形成与引线部22a、引线部22b的接合结构。此时,高熔点金属除阻挡层16的合金化部分以外全部不熔融。在焊接工序中,若从外部经由引线部22a、引线部22b而供给热或能量,例如激光焊接、点焊、脉冲加热等的能量,则接合层17迅速地熔融。如此,接合层17具有通过熔融接合而与引线部22a、引线部22b熔接的功能。在取得所述功能方面,低熔点金属的接合层17将其熔点低于1300℃作为条件。满足所述条件的适宜的低熔点金属的材料是包含金(熔点为1064℃)、银(熔点为961℃)及铜(熔点为1085℃)的至少一者作为主成分的纯金属或合金。

接合层17的厚度也没有特别限制,但在所述实施方式中,可尽可能地使膜厚变薄,例如在将金作为材质的情况下,可变薄至0.1μm~0.4μm为止。

若将以上的三种层各自的膜厚设为活性层15为0.01μm,阻挡层为0.15μm及接合层为0.2μm,则可使电极部12c、电极部12d的总厚度变成0.36μm而极薄。如此,可容易地以1μm以下的膜厚来构成。

接着,对通过焊接而将引线部22a、引线部22b接合于具有所述结构的感热元件10的电极部12c、电极部12d(接合层17)的方式进行说明。

在电极部12c、电极部12d的接合层17上,通过接受接合加工而接合引线部22a、引线部22b。在此,在引线部22a、引线部22b针对电极部12c、电极部12d所接受的接合加工中可广泛采用各种焊接。在此种焊接中,例如广泛包含作为接触接合的电阻焊接、超声波焊接、摩擦焊接等,或作为非接触接合的激光焊接、电子束焊接等。

引线部22a、引线部22b经由接合层17而焊接于电极部12c、电极部12d。引线部22a、引线部22b具有如下的功能:在引线部22a、引线部22b的焊接工序中,使高熔点金属的阻挡层16全部或大部分不熔化,吸收从外部供给的热或能量(例如激光光的能量)来对接合层17进行加热,与接合层17一同熔融、或者仅使接合层17熔融来进行焊接。在满足所述条件方面适宜的材料是具有低熔点金属的金、银及铜作为主成分的金属或合金,特别合适的合金是磷青铜、铍铜、黄铜、白铜、锌白铜、康铜、铜银合金、铜铁合金、铜金合金。顺便说一下,磷青铜的熔点为1000℃,康铜的熔点为1225℃~1300℃。

以上说明的各实施方式的温度传感器20可以配备适用于各种装置上,以检测复印机或打印机等的定影装置、移动通信终端或个人计算机等信息通信设备、影像设备、民用设备以及汽车用电装设备等电子设备的温度。特别适用的装置没有限定。

再者,本发明并不限定于所述各实施方式的结构,可在不脱离发明主旨的范围内进行各种变形。另外,所述实施方式是作为一个例子而提出的,并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其它各种方式实施,并能够进行各种省略、替换和变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨中,也包含在权利要求所记载的发明及其等同的范围内。

符号的说明

10:感热元件

11:绝缘性基板

12a、12b:电极部(电极层)

12c、12d:外电极部、电极部

13:感热膜

14:保护膜

15:活性层

16:阻挡层

17:接合层

20:温度传感器

21:固持器

22a、22b:引线部

23:绝缘包覆部

24a、24b:外部引出线

25:连接器

26:缓冲材

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