JPH04180202A - サーミスタ素子 - 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、高度な耐湿性を要求されるサーミスタ素子と
して利用するに適する。

本発明は高湿度環境または水中においても充分な耐湿性
を得ることができるサーミスタ素子に関する。

〔概要〕

本発明は、サーミスタ素材にリード線を有する電極が設
けられ、樹脂によりコーティングされたサーミスタ素子
において、 樹脂コートの少なくとも一層を主鎖がポリブタジェン系
である樹脂を用いて被覆することにより、高湿度環境ま
たは水中においても充分な耐湿性を得られるようにした
ものである。

〔従来の技術〕

一般に、サーミスタ素子は温度検出用としてエアコン、
冷蔵庫および給湯器など広範な分野で使用されている。

サーミスタ素子の構造には、遷移金属の酸化物を板状に
焼成した後に両面に電極を設けたもの、あるいは、これ
を小片のチップに切断したものに、半田などでリード線
を接続し、外部環境からの保護および電気的絶縁のため
に、樹脂でコートしたものやあるいはこれを軟質樹脂で
金属ケースに封入し、外部環境および機械的な力からの
保護を強　′化したものがある。

このような構造のサーミスタ素子は、温度により電気抵
抗が変化する特性を有することから、その性質を利用し
て両端に電界を印加し、その電圧の変化を電気回路で検
出して温度を測定し、取り付は機器の制御を行うための
温度検知手段として用いられている。従って、サーミス
タ素子では素子特性の劣化および素子の電極間ないし取
り付は機器との間の電流リークなどがあると検出電圧、
ひいては検出温度に誤差を生じる。

素子特性の劣化には、素体そのものの劣化、電極金属の
半田中への拡散による電極の劣化、および使用材料の熱
膨張率の違いから発生する応力によって起こる電極と素
体の界面の劣化など様々な劣化の形態とその要因が知ら
れている。

また、外部環境から浸入した水分などの作用による化学
的な電極の劣化および水分の存在下で微弱電流を通電し
たときに発生する電極金属および半田などの金属移行、
水分の凝縮による電極間、リード線間などの絶縁低下に
よる電流のリークの現象も知られている。

実際の使用環境では、これらの様々な要因が複合して劣
化を引き起こす。

一方、小型のサーミスタ素子の厚みは約１．０ミリ以下
で極めて薄く、電極間のリークを起こし易い形状となっ
ているため、防湿対策も重要な技術要素である。前述の
樹脂コートの役割の一つとして、使用環境の水分からの
保護があり、従来はこの樹脂コートにエポキシ系、フェ
ノール系およびシリコーン系などの熱硬化性樹脂および
これらの間で相互に変性した熱硬化性樹脂を用い、デイ
ツプ法などの方法でコートした後、加熱硬化して樹脂層
を形成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の樹脂コートつまりエポキシ系、フ
ェノール系およびシリコーン系などの熱硬化性樹脂およ
びこれらの間で相互に変性した熱硬化性樹脂を用い、デ
イツプ法などの方法でコートした後、加熱硬化して形成
した保護樹脂層では防水性能が不十分であり、素子部ま
で空気中の水分または水蒸気が浸入して内部で凝結し電
極間の絶縁低下が起きる。また、この水分と使用時の微
弱電流の相互作用により電極金属および半田などの金属
移行の現象が発生し、これに起因する不良や性能の劣化
が生じる。

また、使用条件によっては水分の存在により抵抗値が高
くなる不良モードを示すことがあり、例えば、温水中で
通電した場合にはその傾向を示し、短時間の内に抵抗値
が大幅に高くなる劣化モードを示す。

従って、外部環境からの保護を樹脂コートで行うタイプ
のサーミスタ素子およびこれを軟質樹脂で金属ケースに
封入したタイプのサーミスタ素子において従来から使用
されているコート用樹脂を用いたものは、防水性および
防湿性が不十分である。

本発明はこのような問題を解決するもので、湿度の高い
環境または水中においても高い信頼性を得ることができ
るサーミスタ素子を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、サーミスタ素材と、そのサーミスタ素材に設
けられた電極と、この電極に取付けられたリード線とを
備え、前記サーミスタ素材および前記電極の部分の外周
囲に−２上の層からなる樹脂コートが設けられたサーミ
スタ素子において、前記樹脂コートの少なくとも一層は
、主鎖がポリブタジェン系樹脂であることを特徴とする
。

樹脂コートは二層とし、内側がポリブタジエン系樹脂で
あり、外側が比較的硬質の樹脂（例えばエポキシ樹脂）
である構造が、発明者らの試験によれば最適である。

さらにこの二層構造のものを金属ケースに封入すること
ができる。これはサーミスタ素子をセンサとして使用す
る環境条件により適応的に選択される。

複数層のうち、外側の層を主鎖がポリブタジェン系樹脂
とすることもできる。

ケースに封入する場合には、外側の樹脂層とケースの間
に接着剤を介在させることがよい。その場合には、外側
の層として接着剤となじみのよい材料を選ぶことがよい
。

また、重合、硬化反応を行う末端基の種類には種々のも
のを用いることができ、例えば、末端基を二重結合とし
てラジカル重合させる方法、末端基をエポキシ基として
ジオール・ジアミンおよび酸無水物などのエポキシ樹脂
の一般に使用されている硬化剤を用いて硬化させる方法
、および末端基をイソシアネート基としてウレタン結合
を作ることによりより硬化させる方法など種々の方法を
採用することができる。

さらに、主鎖がポリブタジェン系樹脂で構成された樹脂
を主成分とすれば、その一部を他の樹脂、例えばエポキ
シ系、フェノール系、およびンリコーン系などの熱硬化
性樹脂、これらの間で相互に変性した熱硬化性樹脂で変
性して用いてもよい。

樹脂のコート方法は、特に限定する必要はなく、−船釣
にはデイツプコート法が簡易であるが、注型法、スプレ
ィコート法などで樹脂被覆層を形成してもよい。また、
樹脂被膜の膜欠陥を無くし、かつ樹脂被覆層の厚みを確
保するために、コートとキニアを数回繰り返して樹脂コ
ート層（但し、この場合には樹脂が同一なので一層とみ
なす）を形成してもよい。

〔作用〕

樹脂コートに主鎖がポリブタジェン系樹脂で構成された
樹脂を使用する。したがって、湿度の高い環境、あるい
は水中でも劣化を少なくし、センサーとしての信頼性を
高給ることができる。また、樹脂コートを二重にし、内
側を主鎖がポリブタジェン系樹脂で構成された樹脂でコ
ートし、その上に硬度が高くかつ接着性の良い樹脂（例
えば、エポキシ樹脂などのセンサのコート用樹脂として
一般に使用されている熱硬化性樹脂）でコートした複合
構造とすることで耐湿性はさらに向上する。

内側にポリブタジェン系樹脂をコートし、その外側にポ
リブタジェン系樹脂よりも耐湿性は劣るが硬度が固くか
つ接着性の良い樹脂（例えばエポキシ樹脂などのコート
用樹脂として一般に使用されている熱硬化性樹脂）をコ
ートすると複合効果が発現し、ポリブタジェン系の樹脂
を二重コートして樹脂の厚みをほぼ同じにした場合に比
べて耐湿性が大幅に向上する。

このように、湿度の高い環境下または水中においてサー
ミスタ素子の劣化を防止できるのは、樹脂の物性に基づ
く水分の浸入の防止、または金属移行の現象を助長する
樹脂中の不純物量の影響などによるものと考えられる。

〔実施例〕

次に、本発明実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の基本的構成を示す図である。

本発明実施例は、サーミスタ素材１と、そのサーミスタ
素材１に設けられた電極２ａ、２ｂと、この電極２ａ、
２ｂに半田３ａ　、３ｂによって取付けられたリード線
４ａ、４ｂとを備え、サーミスタ素材ｌおよび電極２ａ
　、２ｂの部分の外周囲に一以上の層からなる樹脂コー
ト５が設けられる。

サーミスタ素材１は、マンガン、鉄、コバルトなどの遷
移金属の酸化物を主成分とする配合組成物を焼成した負
の温度係数を持つサーミスタ素体に銀で電極を形成し、
所望の抵抗値となる寸法に切断したものを用いた。

（第一実施例） 本発明第一実施例は、第２図に示すように、被覆電線６
ａ、６ｂの芯線７ａ、７ｂの先端に半田３ａ　、３ｂに
より取付けられたサーミスタ素材１の周囲をエポキシ樹
脂（主剤エピホームＲ−７２８８、硬化剤８１４３　、
配合比１００：１２　、ソマール■製）を用いた第一の
樹脂コー）５ａにてコー）　Ｌ　１２０℃で１時間加熱
して樹脂を仮キュアし、次いて素子の先端から被覆電線
の被覆を少し覆うように主鎖がポリブタジェン系樹脂で
構成された熱硬化性樹脂（主剤ポリベックＴ−２４５９
）を用いた第二の樹脂コート５ｂにて二層にコートして
、８０℃で２時間加熱した後１２０℃に昇温しで更に４
時間加熱して樹脂をキュアした構造とした。

（第二実施例） 本発明第三実施例は、第２図に示すように、サーミスタ
素材１を被覆電線６ａ、６ｂの先端部の被覆を削除して
露出した芯線７ａ、７ｂの先端に半田３ａ　、３ｂによ
って取付け、その周囲を主鎖がポリブタジェン系樹脂で
構成され、末端基に二重結合を持つ熱硬化性樹脂（主剤
、ポリベックＴ−２４５９、硬化剤Ａ６９、配合比１０
０：５　、日本ヒドラジン工業■製）を用いた第一の樹
脂コー）５ａにてコートして８０℃で２時間仮キュアを
行い、更に素子の先端から被覆電線６ａ、６ｂの被覆を
少し覆うように主鎖がポリブタジェン系樹脂で構成され
た熱硬化性樹脂（ポリベックＴ−２４５９＞を用いた第
二の樹脂コート５ｂにてコートし、８０℃で２時間加熱
した後１２０℃に昇温して更に４時間加熱して樹脂をキ
ュアした構造とした。ここで、樹脂を二重コートしてい
るが、その目的は他のサンプルと樹脂の厚みを揃え、試
験条件を揃えるたｔであって、−回のコートでも差し支
えなし）。

（第三実施例） 本発明第三実施例は、第２図に示すように、被覆電線５
ａ　、５ｂの先端に半田３ａ、３ｂにより取付けられた
サーミスタ素材ｌの周囲を主鎖がポリブタジェン系樹脂
で構成された熱硬化性樹脂（主剤　ポリベックＴ−２４
５９）を用いた第一の樹脂コ−）５ａ　にてコートして
８０℃で２時間仮キュアを行い、更に素子の先端から被
覆電線の被覆を少し覆うようにエポキシ樹脂（主剤エピ
ホームＲ−７２８８）を用いた第二の樹脂コー）５ｂて
二層にコートし、１２０℃で４時間加熱して樹脂をキュ
アした構造とした。

（第四実施例） 本発明第四実施例は、第３図に示すように、第二の実施
例の構造のサンプルを銅製の金属ケース８に入れ、軟質
樹脂の熱硬化性樹脂（主剤　５ＴＹＣＡＳＴ　２８５０
ＦＴ、硬化剤ＣＡＴＡＬＹＳＴ　ＧＥＬ　、配合比１０
０：２５、グレースジマバン■製）９を用いて注型して
１００℃で８時間仮キュアを行った構造とした。

以上説明した第一実施例〜第四実施例では、被覆電線６
ａ、６ｂの末端の被覆を除去し、その芯線７ａ、７ｂに
サーミスタ素材１を直接半田３ａ。

３ｂにて取付けているが、第１図に示すようにサーミス
タ素材１を単線のリード線４ａ　、４ｂを半田３ａ　、
３ｂにて取付け、このリード線４ａ　、　４ｂを被覆電
線６ａ、６ｂの芯線７ａ　、７ｂに半田付けすることも
でき、また、サーミスタ素材ｌにジュメット線を接続ま
たは圧着した状態で素子をガラスで封入した後、ジュメ
ット線を被覆電線６ａ、６ｂの芯線７ａ、７ｂに半田付
けすることもできる。

上記例はケースの材料は金属であるが樹脂をケース材料
とすることもできる。

（比較例） 比較例のサンプルは、第二実施例にて第一の樹脂コー）
５ａに主鎖がポリブタジェン系樹脂で構成された熱硬化
性樹脂（主剤　ポリベックＴ−２４５９＞を用いたが、
その代わりにエポキシ樹脂（主剤エピホームＲ−７２８
８）を用い、それ以外の構造は同じにした。但し、−回
目のコートのキュアは１２０℃で１時間、２回目のコー
トのキュアは１２０℃で４時間加熱した。

以上説明した第一実施例〜第四実施例、および比較例サ
ンプルに対して実施した試験結果を表に示す。試験は、
各サンプルを８０℃の水中に沈め、第４図に示す回路を
用いて一分間通電し、次いで１分間電源を遮断するサイ
クルを試験期間中繰り返した。第四実施例のサンプルの
場合はケースの開口部も水中に沈めた。試験データは、
各２０個のサンプルの平均値を示した。

試験結果によれば、サーミスタ素子の保護コートに一般
的に使われている熱硬化性のエポキシ樹脂を用いた比較
例のサンプルの抵抗値変化率に比較して、第一実施例〜
第四実施例のサンプルの抵抗値変化率は大幅に減少して
おり、−層または二層以上の樹脂コートの少なくともそ
のうちの一層に、主鎖がポリブタジェン系樹脂で構成さ
れた熱硬化性樹脂を使用した構造とすることにより耐湿
性が大幅に向上したことが判る。

さらに、第三実施例と第一第二の実施例とを比較すると
、第三実施例の抵抗値変化率はさらに小さくなっており
、内側にポリブタジェン系樹脂をコートし、その外側に
ポリブタジェン系樹脂よりも耐湿性に劣るが硬度が硬く
且つ接着性の良い樹脂（例えばエポキシ樹脂等のセンサ
のコート用樹脂として一般に使用されている熱硬化性樹
脂）をコートした構造に起因する複合効果が発現したも
のと考えられる。その理由は、 ■　実施例３では上側のコート樹脂に耐湿性の劣るエポ
キシ樹脂（実施例２及び比較例１参照）を使用し、ポリ
ブタジェン系樹脂の厚みが実施例２に比較して薄いにも
拘らず、抵抗値変化率が大幅に少ない、 ■　実施例３と樹脂コート類を逆にした実施例１の構造
は実施例２よりも耐湿性が劣る、と考えられる。

（以下本頁余白） 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、サーミスタ素子の
耐湿性をさらに向上させることができ、湿度の高い環境
または水中においても高い信頼性を得ることができる効
果がある。

本発明は液面計の素子として利用して効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の基本構成を示す図。 第２図は本発明第三実施例ないし本発明第三実施例の構
成を示す図。 第３図は本発明第四実施例の構成を示す図。 第４図は本発明実施例における試験回路を示す図。 １・・・サーミスタ素材、２ａ、２ｂ・・・電極、３ａ
。 ３ｂ・・・半田、４ａ、４ｂ・・・リード線、５・・・
樹脂コート、５ａ・・・第一の樹脂コート、５ｂ・・・
第二の樹脂コート、５ａ　、　６ｂ・・・被覆電線、７
．ａ　、　７ｂ・・・芯線、８・・・金属ケース、９・
・・軟質樹脂。 第１旧突梵例 第　２　図　第一〜第立実徒り１１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．サーミスタ素材と、そのサーミスタ素材に設けられ
   た電極と、この電極に取付けられたリード線とを備え、
   前記サーミスタ素材および前記電極の部分の外周囲に一
   以上の層からなる樹脂コートが設けられたサーミスタ素
   子において、 前記樹脂コートの少なくとも一層は、主鎖がポリブタジ
   エン系樹脂であることを特徴とするサーミスタ素子。
2. ２．樹脂コートは二層であり、内側の層は硬度が高くか
   つ接着性のよい樹脂であり、外側の層は主鎖がポリブタ
   ジエン系樹脂である請求項１記載のサーミスタ素子。
3. ３．樹脂コートは複数層であり、最も内側の層が主鎖の
   ポリブタジエン系樹脂であり、最外層が硬質のエポキシ
   樹脂である請求項１記載のサーミスタ素子。
4. ４．請求項１記載の素子が軟質樹脂が介在する金属ケー
   スに封入されたサーミスタ素子。