JP7631615B2 - Ｎｔｃセンサ及びｎｔｃセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＴＣセンサ及びＮＴＣセンサの製造方法に関する。

プラスチックコーティングを有する従来利用可能なＮＴＣサーミスタ温度センサは、従来の組み立て及びコーティング技術によって製造される。

ＮＴＣサーミスタセラミックの電気抵抗は、温度が変わると変化する。特に、ＮＴＣサーミスタの抵抗は、温度の上昇と共に減少する。この場合、ＮＴＣは、負の温度係数を表す。ＮＴＣサーミスタは、ホットワイヤとも呼ばれる。

ＮＴＣサーミスタセラミックは、接続ワイヤを介して回路に組み込まれる。そのようにして、回路内の抵抗の変化を通じて間接的にＮＴＣサーミスタの温度が測定され得る。ＮＴＣサーミスタの温度は、通常、周囲温度に依存するので、そのようにして、周囲温度も測定され得る。プラスチックハウジングは、サーミスタを環境の影響から保護することができるが、周囲温度の測定を可能にするためには、良好な熱伝導性を有するべきである。

ＮＴＣサーミスタ素子の例は、特許文献１から知られている。

独国特許出願公開第１０２００５０１７８１６号明細書

本発明の課題は、既知のＮＴＣセンサ及びＮＴＣセンサの製造方法を改良することである。

定義された課題は、少なくとも部分的に、本発明によるＮＴＣセンサによって解決され得る。

ＮＴＣセンサは、チップと、それぞれが接点を有する２本の平行なワイヤと、チップとワイヤの各々の接点との間の接触部と、を含む。

この場合、ワイヤの延在方向に対して垂直な各方向におけるＮＴＣセンサの最大の横方向の寸法は、チップ及びワイヤの横方向の寸法の和と等しいか又はこれより小さい。

延在方向と呼ばれるのは、ワイヤが延びる方向である。ワイヤは、互いに平行に、好ましくは直線状に配置されている。

ワイヤは、絶縁シースを備え得る。ワイヤは、直接的に互いに隣接し又は隔てられ得る。それは、２本の単一のワイヤ、又は、２本のワイヤの絶縁シースが直接的に接合された二重ワイヤであり得る。

ワイヤは接点を有し、そこでは導電性のワイヤは絶縁シースを備えない。これは、例えば、ワイヤ端部、又は、絶縁シースが狙いを定めて除去されたワイヤの側方の部位であり得る。

チップは、ワイヤの接点に配置されている。チップは、当該チップの最大の寸法が、ワイヤの延在方向に対して垂直に配向されるように、配置され得る。この配置は、２つの接点が２つの平行に延びるワイヤ上で互いに隣接して形成されることにより、達成される。

チップとワイヤとの間には、機械的な接合及び電気的な接触の両方が形成されている。

好ましくは、チップは、ワイヤに接続された電気的な接触のための外部電極を備える。チップとワイヤとの間の接合又は接触は、はんだ付け又は導電性接着剤の塗布によって確立される。

上述したように、各方向におけるＮＴＣセンサの最大の横方向の寸法は、チップ及びワイヤの横方向の寸法の和と等しいか又はこれより小さい。

横方向寸法と呼ばれるのは、２つの平行に延びるワイヤの延在方向に対して垂直な方向におけるＮＴＣセンサの各寸法である。

はんだ又は接着剤のような少量の接触材料との狙いを定めた接触、及び、ワイヤへのチップの有利な配置により、ＮＴＣチップの外形寸法は、上述したように縮小され得る。これは、とりわけ、ＮＴＣセンサが、小さな寸法を有する挿入チャネルを通じて、小さな寸法を有するアセンブリ内へ、容易に挿入され得るという利点を有する。

この場合、挿入チャネルと呼ばれるのは、特に、アセンブリの外側と、センサが設置されるべきアセンブリ内の部位との間の、露出している経路である。したがって、挿入チャネルの露出している断面の寸法は、非常に小さく選択され得る。アセンブリ全体は、可能な限り小さく具現され得るが、これにより、スペース及びコストが削減される。

一実施形態によれば、ＮＴＣセンサの最大の横方向の寸法は、同じ方向におけるチップの横方向の寸法より大きくないか、又は僅かに大きいだけである。

これは、ワイヤへのチップの有利な配置によって達成され得る。更に、これは、はんだ又は接着剤のような少量の接触材料との有利な接触によって達成され得る。

チップは、この実施形態では、ＮＴＣセンサが挿入チャネルを通じてアセンブリ内におけるその設置状況に挿入される際、制限構成要素である。チップが可能な限り小さな寸法で具現される場合、ＮＴＣセンサのサイズも最小化され得る。

一実施形態において、ワイヤの延在方向に対して垂直な各方向におけるチップの横方向の寸法は、同じ方向における２本のワイヤの寸法より大きくない。

例えば、２本のワイヤが互いに隣接する方向において、チップの寸法は、ワイヤの直径の和より大きくない。好ましくは、ワイヤは、横方向におけるＮＴＣセンサの寸法がチップの寸法より大きくないよう、互いに直接的に隣接している。

これに対して垂直な、ワイヤが互いに隣接していない方向において、チップの横方向の寸法は、ワイヤのうちの１つの直径より大きくない。

ワイヤは、好ましくは、全ての実施形態において、両方とも同じ直径を有する。

一実施形態において、ワイヤの延在方向に対して垂直な各方向におけるチップの横方向の寸法は、同じ方向における２本のワイヤの寸法より小さい。

ワイヤの直径は、それぞれ、存在し得る絶縁シースを含めて測定される。

チップの最大寸法は、２本のワイヤの直径の和より大きくない。したがって、ワイヤが適用されたチップを含むセンサヘッドは、好ましくは、ワイヤの残りの部分の寸法とほとんど異ならない寸法を有する。センサヘッドは、通常、最も広い寸法を有するセンサの部分である。したがって、非常に小さなセンサヘッドを有する上述したセンサは、チャネルを通じてワイヤが挿入され得る、例えばバッテリのような非常に小さなアセンブリにも、問題なく組み込まれ得る。

一実施形態では、チップは、０.６ｍｍの最大の拡がりを有する。

周囲のシースを有するワイヤの典型的な寸法は、０.３ｍｍである。したがって、互いに直接的に隣接する２本のワイヤ又は二重ワイヤは、０.６ｍｍの幅を有する。ワイヤのヘッド端部に０.６ｍｍの最大の拡がりを有するチップが取り付けられ、チップが適切に配向される場合、それにより、チップが横方向においてワイヤを越えて突出しないことが保証される。したがって、センサヘッドは、ワイヤと比較して、ほとんど大きくないか又は僅かに大きいだけの寸法を有する。

より小さな又はより大きな直径を有するワイヤの場合、チップは、相応してより小さな又はより大きな寸法を有し得るが、チップとワイヤとの間の寸法比は維持されるべきである。

チップは、好ましくは、直方体形状に具現されている。チップの最大の拡がりは、０.６ｍｍである。最大の拡がり方向に対して垂直な横方向におけるチップの拡がりは、最大で０.３ｍｍである。チップが、それぞれ０.３ｍｍの直径を有する２つの隣接するワイヤのヘッド端部に適切な配向で取り付けられる場合、チップは、それにより、横方向においてワイヤを越えて突出しない。

チップとワイヤとの間の接触面に対して垂直な第３の方向に沿った、すなわちワイヤの延在方向に沿ったチップの拡がりは、可変であり得るが、好ましくは０.３３ｍｍの最大の拡がりを有する。

一実施形態では、チップは、内部電極を有するセラミック製の多層部品である。

多層部品は、その間に金属製の内部電極が設けられた、複数のＮＴＣサーミスタセラミック層から成る。このような多層部品の電気抵抗は、非常に正確に定義され得る。例えば、１％未満の抵抗許容差が達成され得る。

ＮＴＣ材料の抵抗は、温度に依存する。より高い温度では、抵抗は低下する（ホットワイヤ）。温度に依存する抵抗の挙動は、抵抗－温度特性によって表される。抵抗許容差は、ノミナル温度に対して、１％の値を超えないように設定され得る。

説明される実施形態では、内部電極は、チップの表面上の外部電極によって、電気的に接触され得る。外部電極は、好ましくは、チップの対向する２つの側面に取り付けられている。外部電極は、キャップ状に構成され、チップの異なる側面を覆い得る。好ましくは、多層部品内で積層された内部電極は、それぞれ、対向して配置された２つの外部電極と交互に接続されている。

外部電極は、例えば銀から成るメタライゼーション層を含み、当該メタライゼーション層は、例えば、後続のベーキングを伴う浸漬プロセスを介して塗布される。加えて、Ｎｉ－Ｓｎ（ニッケル－すず）層が電気的に塗布され得る。Ｎｉ－Ｓｎ層は、好ましくは、銀から成るメタライゼーション層の外側に塗布される。

更なる実施形態によれば、チップは、モノリシックなＮＴＣサーミスタセラミックを含む。したがって、チップ内のセラミックは、貫通モノリスとして成形され得る。セラミックの内部には、内部電極のような更なる構成要素はない。このようなチップは、非常に容易に提供され得る。チップの接触のために、２つの対向する表面上に外部電極が存在する。

一実施形態では、２本のワイヤが平行に配置され、好ましくは、互いに隣接して直線状に延びる。

被覆されたワイヤの場合、ワイヤの絶縁シースは、直接的に互いに隣接し得る。

互いに隣接するワイヤは、電子アセンブリ内に組み込まれる場合、隔てて配置されたワイヤよりも必要とするスペースが小さい。前述した寸法を有するチップは、互いに隣接する２本のワイヤを介して容易に接触され得る。

好ましい実施形態では、それは、２本の単一のワイヤではなく、２本のワイヤのシースが強固に接合された二重ワイヤである。このような二重ワイヤは、単一のワイヤと比較して、生産プロセスにおいて取り扱いが容易である。

一実施形態では、ワイヤの端面は、チップが取り付けられる接点として機能する。

ワイヤの端面は、ワイヤの尖っていない端部として具現され得る。尖っていない端部は、例えば、ワイヤがその長手方向に対して横方向に細断されるときに生じる。この尖っていない端部において、金属製の導電性ワのイヤは、絶縁シースから露出する。

必要に応じて、シースは、ワイヤ端部の端面の周りで更に除去され得る。シースは、例えば、機械的な切断によって又はレーザアブレーションによって、除去され得る。

その寸法が、更に好ましくは互いに平行に配置されたワイヤの寸法を超えないか又は僅かしか超えないチップが、ワイヤの端面に直接的に塗布される場合、チップは、横方向においてワイヤを越えて突出しないか又は僅かしか突出しない。その場合、チップは、さながら、ワイヤと同様の寸法を有するワイヤの延長部である。センサヘッドの、すなわちその中に取り付けられたワイヤを有するチップの寸法は、チップの寸法にほぼ対応する。そのようにして、センサヘッドは、ワイヤと共にアセンブリ内に容易に挿入され得る。

一実施形態では、接点はＬ字形に形成されており、チップはＬ字形の接点上に取り付けられる。

好ましくは、ワイヤの端面は、Ｌ字形に形成された接点として機能する。このために、前述したワイヤの尖っていない端部は、当該端部がシャベル形状を有するよう、部分的に平坦化され得る。

平坦化された方向における各ワイヤの寸法は、ワイヤの直径と比較して無視し得る。ワイヤの平坦化された側面は、シャベルの刃と同様に成形されている。

シャベルの刃のように成形された面は、チップに取り付けられ得る大きな接触面を提供する。そのようにして、チップとワイヤとの間の、安定かつ確実な接続及び低い接続抵抗を有する電気的な接触が、確立される。

特に、２本のワイヤの（シャベルの刃のように成形された）Ｌ字形の面は、チップの２つの対向する外面に設けられ得る。そのようにして、チップは、ワイヤ間に配置され得るが、これにより、センサの安定性が更に向上する。

ワイヤの平坦化により、センサヘッドの寸法は、この実施形態においても、チップの寸法にほぼ対応する。チップ寸法が適切に選択される場合、センサヘッドは、横方向においてワイヤを越えて突出しないか又はほとんど突出せず、したがって、さながら、同様の寸法を有するワイヤの延長部を形成する。そのようにして、センサヘッドは、ワイヤと共にアセンブリ内に容易に挿入され得る。

一実施形態では、接点は、そのために企図されたワイヤの部分が絶縁シースから露出されることによって、形成されている。

一実施形態では、チップとワイヤとの間の接続は、はんだ付けによって確立される。

一実施形態では、接触部は、可能な限り少ない量のはんだによって形成されている。

一実施形態では、はんだ付けのために必要な熱は、電圧を印加した際のＮＴＣサーミスタセラミックの自己発熱によって供給される。

チップがはんだ付けされることになるワイヤのワイヤ端部には、はんだペーストが塗布される。はんだペーストは、鉛、スズ、亜鉛、銀、銅、金、アンチモン及びビスマスのような種々の金属から成り得る。好ましくは、はんだペーストは鉛フリーであり得る。更に、はんだペーストにはフラックスが浸透され得る。

続いて、チップは、はんだペーストで濡れたワイヤ端部間のホーデ（Horde）内に配置され得る。ワイヤを介して、電圧が印加される。電圧の印加により、チップのＮＴＣサーミスタセラミックが加熱される。

チップの自己発熱により、はんだペーストは溶融し、続いて冷却されると凝固する。はんだ付けされた接点が、このようにして生成される。

チップが自己発熱する際の、少ないものの局所に制限された熱供給により、はんだ接続部の製造は、最少量のはんだペーストの使用により可能になる。チップ及び当該チップにはんだ付けされたワイヤ端部を含むセンサヘッドの寸法は、そのようにして最小化され得る。

はんだ接続部当たりのはんだペーストの量は、好ましくは、はんだ接続部がセンサの横方向の寸法に全く又はほとんど影響を及ぼさないほど少ない。はんだペーストの量は、チップ及びワイヤの寸法に依存し、好ましくは０.１ｍｇ～１０ｍｇである。

上述したように製造されたはんだ接続部は、非常に高い強度を有する。特に、自己発熱により製造されたはんだ接続部の強度は、その製造のために熱が外部から供給される従来のはんだ接続部の強度よりも高い。

はんだ接続部の強度は、更に、非常に正確に調整可能である。好ましくは、はんだ接続部は、最大６Ｎ（ニュートン）の引張力に耐える。より好ましくは、はんだ接続部は、最大８Ｎ若しくは最大１０Ｎ又はそれよい大きな引張力に耐える。

一実施形態では、チップとワイヤの接点との間の接触部は、導電性接着剤によって形成されている。導電性接着剤は、例えば、例えば銀から成る金属粒子のような導電性粒子が分散されたポリマー材料を含む。

一実施形態では、接触部は、可能な限り少ない量の接着剤によって形成されている。

接着剤の量は、好ましくは、接着剤がセンサの横方向の寸法に全く又はほとんど影響を及ぼさないほど少ない。接触部当たりの接着剤の量は、チップ及びワイヤの寸法に依存し、好ましくは０.１ｍｇ～１０ｍｇである。

一実施形態では、導電性接着剤は、電圧を印加した際のＮＴＣサーミスタセラミックの自己発熱によって硬化される。

はんだ付けに関して上述したものと同様に、電圧は、ワイヤ及び導電性接着剤から形成されるブリッジを介して、チップに印加され得る。電圧の印加は、ＮＴＣサーミスタ材料の加熱をもたらす。

少ないものの局所に制限された熱供給により、チップとワイヤとの間の強固な接続が、最少量の接着剤により確立され得る。

一実施形態によれば、ＮＴＣセンサのセンサヘッドは、ポリマー材料によって被覆されている。センサヘッドは、チップ及び接触部を含む。

ポリマー材料による被覆は、センサヘッド、すなわちワイヤが接続されたチップを、外部の機械的、化学的又は物理的影響から保護する。被覆は、好ましくは、電気絶縁性であり、水分を透過させない。

センサヘッドは、チップと、それに塗布されたワイヤの接点と、例えばはんだ又は導電性接着剤によって形成されるチップとワイヤとの間の接触部と、ポリマー材料から成るコーティングと、を含み得る。

コーティングは、例えば液体ポリマー材料中に浸漬することによって、熱収縮チューブを被覆することによって、又は、流動床中でセンサヘッドに塗布されたポリマー粉末を溶融することによってなど、種々の技術を用いて塗布され得る。

代替的に、コーティングは、センサヘッドのポリマー粉末中への浸漬、及び、これに続くはんだ付け又は接着剤の硬化の場合と同様のチップの自己発熱によっても、得ることができる。最後に述べた方法は、特に薄いコーティングの形成を可能にし、当該コーティングは、最小の材料消費で形成されるが、センサヘッドを隙間なく包囲する。

代替的に、コーティングは、塗布の後、チップの自己発熱、及びその後の炉中での熱処理よって、硬化され得る。

一実施形態では、ワイヤの延在方向に対して垂直な各方向における、被覆ポリマー材料を含むセンサヘッドの横方向の寸法は、同じ方向における２本のワイヤの合計寸法の２倍より大きくない。

一実施形態では、ワイヤの延在方向に対して垂直な各方向における、被覆ポリマー材料を含むセンサヘッドの横方向の寸法は、同じ方向における２本のワイヤの合計寸法より大きくない。

好ましくは、ワイヤの直径は、０.３ｍｍ以下であり、したがって、２つの直径の合計は、０.６ｍｍ以下である。

好ましくは、ワイヤは、互いに隣接して直線状に延びる。２本のワイヤは、強固に接合された二重ワイヤとして具現され得る。したがって、互いに隣接する２本のワイヤ、又は、延在方向において互いに隣接し接続された２本のワイヤから成る二重ワイヤの幅は、０.６ｍｍ以下である。

センサヘッドの幅は、ワイヤの延在方向に対して垂直な同じ方向において、ワイヤの直径にかかわらず、好ましくは１.３ｍｍ以下である。

０.６ｍｍの二重ワイヤの幅の場合、センサヘッドの幅は、好ましくは１.２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、更により好ましくは０.８ｍｍ以下である。

有利な実施形態では、センサヘッドは、二重ワイヤ又は２本の平行なワイヤより広くない。

特に有利な実施形態では、センサヘッドの幅は、約０.６ｍｍ又は正確に０.６ｍｍ又は０.６ｍｍ未満である。

ワイヤの延在方向に対して垂直であり、幅に対して垂直なセンサヘッドの寸法は、１.３ｍｍ以下、好ましくは０.６ｍｍ以下である。特に好ましくは、センサヘッドの上記寸法は、０.３ｍｍのワイヤ直径以下である。

電気部品及び電子部品がますます小型化され、ますます自動化されることにより、小型化された部品に組み込まれ得る非常に小さな寸法を有するセンサへの需要が増大している。ここでの制限要因は、通常、当然に接続ワイヤより大きな拡がりを有するセンサヘッドである。

好ましくは残りのワイヤの寸法をもはや超えないセンサヘッドの寸法の最小化により、センサ全体が、ワイヤをセンサヘッドと共に電子部品内へ挿入することにより、容易に使用され得る。

可能な使用領域は、例えば、自動車又は産業分野におけるバッテリ及び蓄電池である。

本発明は、更に、ＮＴＣセンサの製造方法に関する。本方法に従って製造されたＮＴＣセンサは、ＮＴＣセンサに関連して前述した特徴の全て又はいくつかを有し得る。更に、上述したセンサは、以下に説明される特徴の全てを有することができ、説明される方法によって製造され得る。

ＮＴＣセンサの製造方法は、複数のステップを含む。

１つのステップでは、接点を有する２本のワイヤと、ＮＴＣサーミスタセラミックを含むチップと、が準備される。

チップは、ワイヤの接点に配置され、その結果、ワイヤの延在方向に対して垂直な各方向におけるＮＴＣセンサの最大の横方向の寸法は、チップ及びワイヤの横方向の寸法の和より小さい。

ＮＴＣセンサの最大の寸法は、一実施形態では、チップの寸法より大きくない。チップの寸法は、好ましい実施形態では、同じ方向における２本のワイヤの寸法よりも大きくない。

チップとワイヤとの間の機械的な接合及び電気的な接触は、はんだ付け又は導電性接着剤の塗布によって形成される。

方法の一実施形態では、チップとワイヤとの間の接続は、はんだ付けによって確立される。

一実施形態では、はんだ付けのために必要な熱は、電圧を印加した際のＮＴＣサーミスタセラミックの自己発熱によって供給される。

このために、接点にはんだペーストが塗布されたワイヤは、チップ、好ましくはチップの外部電極と、接触させられる。

はんだペーストは、鉛、スズ、亜鉛、銀、銅、金、アンチモン及びビスマスのような種々の金属から成り得る。好ましくは、はんだペーストは鉛フリーであり得る。更に、はんだペーストにはフラックスが浸透され得る。

続いて、ワイヤを介してチップに電圧が印加される。電圧の印加により、ＮＴＣサーミスタセラミックが加熱される。

チップの自己発熱により、はんだペーストは溶融し、続いて冷却されると凝固する。

はんだペーストは、好ましくは、はんだペーストを有するリザーバにワイヤを浸漬することにより、ワイヤの接点に塗布され得る。代替的に、ディスペンサー装置を通じて、計量されたはんだペーストが、接点に塗布され得る。後者は、とりわけ、接点がワイヤの端部にではなくワイヤの側部に配置される場合に、適している。

チップが自己発熱する際の、少ないものの局所に制限された熱供給により、はんだ接続部の製造は、最少量のはんだペーストの使用により可能になる。チップ及び当該チップにはんだ付けされたワイヤ端部を含むセンサヘッドの寸法は、そのようにして最小化され得る。

上述したように製造されたはんだ接続部は、非常に高い強度を有する。特に、自己発熱により製造されたはんだ接続部の強度は、その製造のために熱が外部から供給される従来のはんだ接続部の強度よりも高い。

はんだ接続部の強度は、更に、非常に正確に調整可能である。好ましくは、はんだ接続部は、最大６Ｎ（ニュートン）の引張力に耐える。より好ましくは、はんだ接続部は、最大８Ｎ若しくは最大１０Ｎ又はそれよい大きな引張力に耐える。

方法の一実施形態では、チップとワイヤの接点との間の接合及び電気的な接触は、導電性接着剤によって確立される。導電性接着剤は、例えば銀から成る金属粒子のような導電性粒子が分散されたポリマー材料を含む。

方法の一実施形態では、導電性接着剤は、電圧を印加した際のＮＴＣサーミスタセラミックの自己発熱によって硬化される。

電圧の印加は、ＮＴＣサーミスタ材料の加熱をもたらす。少ないものの局所に制限された熱供給により、チップとワイヤとの間の強固な接続が、最少量の接着剤により確立され得る。

好ましくは、ワイヤ端部が、第１のステップにおいて接着剤に短時間浸漬され、その結果、いくらかの接着剤がワイヤの接点に付着する。続いて、ワイヤの接点が、チップの外部電極又は外部メタライゼーション上に載置され、チップが加熱される。このために、電圧が、ワイヤ及び導電性接着剤から成る材料ブリッジを介して、チップに印加され得る。加熱により、熱硬化性接着剤が硬化し、ワイヤとチップとの間に強固な機械的接続及び導電性接続が確立される。

方法の一実施形態では、導電性接着剤は、紫外光の照射によって硬化される。このために、熱硬化性接着剤の代わりに紫外線硬化型接着剤が使用される。その他の点は、前述の実施形態のように行われ得る。次いで、接着剤を硬化させるために、外部紫外線放射源が必要とされる。

方法の一実施形態では、ワイヤは平行に配置されている。この場合、絶縁シースからそれぞれのワイヤを露出させることによって、ワイヤに沿って複数の接点が形成されている。

接点上にそれぞれ１つのチップが載置され、続いて、ワイヤが個々のチップの間で細断され、その結果、複数のＮＴＣセンサが得られる。

上述した方法によって、チップは、ワイヤの側部にも塗布され接触され得る。これは、とりわけ、ワイヤコイルから直接的にＮＴＣセンサを連続的に製造する場合に適している。

ワイヤコイルは、このために、それぞれ所定の部分が巻き出される。接点は、次いで、絶縁シースから切断され、チップが接点上に塗布される。

続いて、個々のセンサを得るために、チップ間のワイヤが細分される。チップがそれぞれ両方のワイヤと接触できるようにするために、それぞれ２つの隣接する接点が、２本のワイヤ上で露出されなければならない。

好ましくは、シースは、チップ全体が残りのシース内に埋め込まれ、２つの接点上に直接的に載置され得るように、除去される。その場合、チップ全体は、直接的に金属製のワイヤ上に載置され得る。センサヘッドは、この実施形態では、チップの寸法を超えないか又はほとんど超えない寸法を有する。

一実施形態では、このために平行に配置されたワイヤに沿って、ワイヤに沿って形成された複数の接点上に複数のチップが載置され、続いて、ワイヤが個々のチップの間で細断され、その結果、複数のＮＴＣセンサが得られる。

ワイヤは、このために、好ましくは、互いに隣接して直線状に配置されている。それぞれ１対の接点が、２本のワイヤのそれぞれに１つずつ、ワイヤに沿って互いに隣接して配置されている。接点の各対の上に、チップが配置され得る。相応して具現されたワイヤは、ＮＴＣセンサの連続生産を可能にする。

ワイヤは、互いに隣接する２本の単一のワイヤ、二重ワイヤ、又は、部分的に巻き戻されたワイヤコイルであり得る。

以下において、本発明が、実施例及びこれに付随する図面に基づいて、詳細に説明される。図面において類似の又は明らかに同一の要素には、同一の参照符号が付されている。図面及び図面中の大きさの比率は、縮尺どおりではない。本発明は、図面に示された実施例に限定されない。

ＮＴＣセンサの第１の実施例を示す。 ＮＴＣサーミスタチップの第１の実施例を示す。 ＮＴＣセンサの第２の実施例を示す。 ＮＴＣセンサの第３の実施例を示す。 ＮＴＣセンサの第４の実施例を示す。 コーティングを有するＮＴＣセンサの例示的な実施形態を示す。

図１には、ＮＴＣセンサ１００の第１の実施例が示されている。

チップ１と２本のワイヤ２が準備される。チップ１は、ＮＴＣサーミスタ材料を含む。ＮＴＣは、ここでは負の温度係数を表す。すなわち、サーミスタ材料は、より高い温度において、より小さな電気抵抗を有する（ホットワイヤ）。

チップ１は、図２に示されており、直方体形状の構造を有する。チップは、長さＬが最大０.６ｍｍ、幅Ｗが０.３ｍｍ、高さＨが０.３３ｍｍである。長手方向の両端において、チップは、外部電極３を介して電気的に接触している。外部電極３は、好ましくは、長手方向の両端上に、キャップ状に載せられている。

外部電極３は、例えば銀から成るメタライゼーション層を含み、当該メタライゼーション層は、例えば、後続のベーキングを伴う浸漬プロセスを介して塗布される。加えて、Ｎｉ－Ｓｎ層が電気的に塗布され得る。

チップ１は、本実施例では、内部電極を有するセラミック製の多層部品として具現されている。それぞれ２つのセラミック層の間には、金属製の内部電極が配置されている。内部電極は、好ましくは、交互に２つの外部電極３によって電気的に接触される。

このような多層部品の電気抵抗は、非常に正確に設定され得る。抵抗許容差、すなわち、ノミナル温度における予め定められた所望の電気抵抗からの抵抗のあり得る偏差は、１％未満である。

代替的に、チップ１は、ここでは図示されていない実施例において、モノリシックＮＴＣセラミックブロックを含み得る。ＮＴＣセラミックブロックは、内部電極を備えず、容易に製造し得る。２つの対向する側には、ＮＴＣセラミックブロック上に外部電極３が塗布されている。当該外部電極は、好ましくは、セラミックブロックの側面全体を覆い、当該外部電極を介して、ＮＴＣセラミックブロックが電気的に接触され得る。

ワイヤ２は、例えば、銀めっきされたニッケルワイヤ、銅ワイヤ、銅撚り線、Ｃｕ、Ａｇ若しくはＰｔシースを有するＮｉ－Ｆｅ又はＣｒ－Ｎｉワイヤである。

ワイヤ２は、好ましくは、電気絶縁シース４によって覆われている。シース４は、例えばパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、テフロン（登録商標）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、シリコーン、ポリエステル、ポリアクリル酸塩、エポキシポリマー、樹脂若しくはエポキシ樹脂のような非導電性ポリマー材料から成る。

２本のワイヤ２は、それらの端面に尖っていない端部５を有し、そこで導電性ワイヤが露出している。したがって、尖っていない端部５は、チップ１が取り付けられる接点である。

このために、複数の可能な方法がある。

第１の例示的な方法によれば、ワイヤ２の尖っていない端部５は、はんだペーストに浸漬され、それによって、少量のはんだペーストが、ワイヤ２の尖っていない端部５の上に塗布される。続いて、はんだペーストが塗布されたワイヤ２の尖っていない端部５が、チップ１の２つの対向する外部電極３に配置される。

次いで、チップ１にワイヤを介して電圧が印加される。電圧の印加によりチップ１が加熱され、はんだペーストが溶融する。はんだペースト中のフラックスが蒸発し、それに続く冷却により、はんだが硬化する。したがって、外部電極３とワイヤ２の接点との間のはんだ接続は、電圧を印加した際のチップ１の自己発熱によってのみ得られる。

上述した方法は、チップ１とワイヤ２との間の確実な接続を得るために少なくとも必要な最少量のはんだペーストの塗布を可能にする。このようにして、チップ１及び接続ワイヤ２を含むセンサヘッドの寸法が、最小化され得る。

代替的な方法では、チップ１は、ワイヤ２の接点上に接着される。このために、ワイヤ２の尖っていない端部５は、熱硬化性接着剤中に浸漬される。続いて、ワイヤの尖っていない端部５が、チップ１の外部電極３上に塗布される。ワイヤに電圧を印加することにより、チップ１が加熱され、熱硬化性接着剤が硬化される。

代替的な方法では、チップ１が、同様にワイヤ２の接点上に接着される。このために、ワイヤ２の尖っていない端部５は、紫外線硬化型接着剤中に浸漬される。続いて、ワイヤ２の尖っていない端部５が、チップ１の外部電極３上に塗布される。続いて、紫外光を照射することにより、接着剤が硬化される。

接着剤は導電性である。このような接着剤の例は、例えば銀粒子のような導電性の金属粒子を含むポリマー系接着剤である。上述した方法は、チップ１とワイヤ３との間の接続を確立するための最少量の接着剤の塗布を可能にし、その結果、センサヘッドの寸法が最小化され得る。

更に、センサヘッドの幾何学的形状は、チップ１の適切な寸法によって、及び、ワイヤ２上のチップ１の有利な配置によって、最適化される。

例えば、本方法では、互いに隣接する２本のワイヤ２の２つの直径の和より長くなく、ワイヤ２の直径より広くない、チップ１が使用される。

長さＬは、ここ及び以下において、２つの外部電極３の間のチップ１の寸法であると理解される。この拡がり方向は、２本のワイヤ２が互いに隣接する方向に対応する。

ここ及び以下において、チップ１の幅Ｗと呼ばれるのは、チップ１とワイヤ２との間の接触面に対して垂直な拡がり方向である。ここ及び以下において、高さＨと呼ばれるのは、接触面に対して垂直な方向である。

チップ１は、ここでは、互いに隣接する２本のワイヤ２の尖っていない端部５上に配置される。チップ１の寸法によって、当該チップは、長さ及び幅のいずれにおいても、ワイヤ２を越えて突出しない。したがって、センサヘッドは、残りの二重ワイヤ２より長くもなく幅広くもない。

図３及び図４は、ＮＴＣセンサ１００の第２及び第３の実施例を示す。第１の実施例と一致する第２及び第３の実施例の特徴は、明示的には説明されない。

第１の実施例とは異なり、第２及び第３の実施例におけるワイヤ２は、Ｌ字形の端部６を有する。すなわち、ワイヤの端面は、尖っていない態様で具現されておらず、シャベル状に成形されている。

ここでＬ字形とは、ワイヤ２がその端部で平坦化されていることを意味する。したがって、ワイヤ２の平坦な部分は、シャベルの刃と類似した幾何学的形状を有する。ワイヤ２のＬ字形の端部６は、チップ１の外部電極３上に横方向に取り付けられ得る。Ｌ字形の端部６は、ワイヤ２の尖っていない端部５と比較して、ワイヤ２とチップ１との間の接触面がより大きくされる、という利点を有する。

ワイヤ２のＬ字形の端部６は、図３に示されているように、２つの反対側の端部においてキャップ状の外部電極３上に載せられるか、又は、図４に示されているように、同じ側からそれらに接触するか、のいずれかであり得る。

２つの外部電極３が同じ側から接触する場合、チップ１の一方の側面上に２つの外部電極３が存在しなければならない。

正確な配置は、とりわけ生産中の実用性に依存する。ワイヤ２のＬ字形の端部６は、ワイヤ２の残りの平坦でない部分の直径と比較して無視できる、非常に小さい寸法を有する。したがって、第２及び第３の実施例の上述した構成においても、センサヘッドは、残りの二重ワイヤ２に沿った寸法と比較して、かろうじて大きな寸法を有する。

ワイヤとチップとの間の接触面は、本実施例においては、接続抵抗の小さい確実な接触が達成されるのに十分なほどに大きく具現され得る。

大きな接触面により、更に、センサの機械的な安定性が高められる。チップが、図４に示されているように、ワイヤ間に配置されると、センサの機械的な安定性は更に向上され得る。

図５は、ＮＴＣセンサ１００の第４の実施例を示す。第１の実施例と一致する第４の実施例の特徴は、明示的には説明されない。

第１の実施例とは異なり、第４の実施例におけるワイヤ２は、その最終的なサイズにまだ切断されておらず、完全なワイヤコイル２００として存在する。生産プロセスの前に、所定の長さを有する部分が、それぞれワイヤコイル２００からほどかれる。

続いて、導電性ワイヤ２までの接点７の絶縁シース４が除去されることにより、接点７がワイヤ２の横方向で露出する。常に２本のワイヤ２において、２つの隣接する接点７が露出する。本実施例では、シース４は、好ましくは、チップ１全体がワイヤ２上に直接的に取り付けられ得るように、かつ、ワイヤ２及びチップ１を含むセンサヘッドが不必要に大きな寸法を有さないように、除去される。

前述の実施例のように、チップ１は、接着及びはんだ付けの両方によって、ワイヤ２に固定され得る。このために、好ましくは、ディスペンサー装置によって、少量のはんだペースト又は接着剤が、露出した接点７に塗布される。続いて、チップ１が接点７上に取り付けられ得る。電圧を印加することにより、ワイヤ２上に取り付けられた全てのチップ１への接続は、同時にはんだ付けされ、又は、接着剤が同時に硬化され得る。

チップ１が完全に取り付けられた後、チップ１を有する二重ワイヤ２は、それぞれ、所望の個々のセンサ１００を得るために、チップ１の間で切断される。

上述した方法により、作業工程を節約することができ、チップ１の大量生産を簡略化することができる。

上述した実施形態にかかわらず、センサヘッドは、外部の機械的な影響からの保護のため、汚染からの保護のため、湿気からの保護のため、及び、電気絶縁のために、ポリマー材料によって被覆される。

図６は、コーティング８を有する例示的なＮＴＣセンサを示す。ワイヤの延在方向における図６に示されたセンサの寸法ＨＬ及びＣＬ、並びに、それに垂直な寸法は、例示的なものにすぎないと理解されるべきであり、必ずしも本発明によるＮＴＣセンサの寸法に対応しない。

ここで、寸法ＨＬは、ワイヤの延在方向におけるワイヤ端部からのセンサヘッドの寸法である。寸法ＣＬは、ワイヤの延在方向における、センサヘッド及びワイヤの周りのコーティング８全体の寸法である。寸法ＨＤは、ワイヤの延在方向に対して垂直な方向における、回転対称なコーティングの直径である。

被覆は、チップ１がワイヤ２に接続された後に実行される。ポリマー材料は、種々の方法によって塗布され得る。

例えば、センサヘッドは、ポリマー粉末から成るリザーバ内に浸漬され、続いて、電圧の印加により自己発熱し得る。これにより、ポリマー粉末が溶融され、センサヘッドの周囲に薄いポリマーコーティングが形成される。この方法により、非常に薄いコーティング８が形成され得るため、センサヘッドの寸法は更に最小化され得る。

好ましくは、被覆ポリマー材料８を含むセンサヘッドの横方向の寸法ＨＤは、ワイヤの延在方向に対して垂直な任意の方向において、２本のワイヤの同じ方向における合計寸法の２倍以下であり、より好ましくは、２本のワイヤの同じ方向における合計寸法以下である。

加えて、硬化度を増大させるために、炉中で熱後処理が行われ得る。

代替的な方法では、センサヘッドは、コーティング８を形成するために、既に液化されたポリマー材料中に浸漬される。浸漬の後、コーティング８は硬化されなければならない。

第３の可能な方法によれば、熱収縮チューブがセンサヘッド上に被せられ、炉中で熱を供給することにより収縮させられる。収縮パラメータを選択することによって、収縮は、センサヘッドの完全かつ密なコーティングが生成されるように調整され得る。

別の方法では、ポリマー粉末が静電的に帯電させられ、流動床中でガス流を供給することにより流動化させられる。静電的に帯電した粉末粒子は、流動床中に浸漬されたセンサヘッドに付着したままであり、次いで、炉中で加熱され、溶融され、続いて硬化され得る。

前述した４つの方法は全て、センサヘッドを保護するために、有利な薄いポリマーコーティング８の塗布を可能にする。

大量生産プロセスでは、個々のＮＴＣセンサ１００がワイヤコイル２００からワイヤ２を分離することによって個別化される前に、ポリマーコーティングがセンサヘッドの周りに塗布され得る。

１ チップ
２ ワイヤ
３ 外部電極
４ シース
５ 尖っていない端部
６ Ｌ字形の端部
７ 側方の接点
８ コーティング
１００ ＮＴＣセンサ
２００ ワイヤコイル

Claims (18)

1. チップ（１）と、それぞれ接点（５，６，７）を備える２本の平行なワイヤ（２）と、前記チップ（１）とそれぞれの前記ワイヤ（２）の前記接点（５，６，７）との間の接触部と、を含むＮＴＣセンサ（１００）であって、
   前記ワイヤ（２）の延在方向に対して垂直ないかなる方向における前記ＮＴＣセンサの最大の横方向の寸法も、前記チップ（１）と前記ワイヤ（２）の横方向の寸法の和と同じか又はこれより小さく、
   前記ワイヤ（２）の前記接点（６）はＬ字形の面として形成されており、
   Ｌ字形の前記接点（６）は、前記チップ（１）の２つの対向する外面に設けられており、
   前記Ｌ字形の面は、前記チップ（１）が取り付けられる拡大された接触面を提供する、ＮＴＣセンサ（１００）。
2. 前記ＮＴＣセンサ（１００）の前記最大の横方向の寸法は、同じ方向における前記チップ（１）の横方向の寸法より大きくない、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
3. 前記ワイヤ（２）の延在方向に対して垂直ないかなる方向における前記チップ（１）の横方向の寸法も、同じ方向における前記２本のワイヤ（２）の合計寸法より大きくない、請求項１又は２に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
4. 前記チップ（１）は、０.６ｍｍの最大の横方向の拡がりを有する、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
5. 前記チップ（１）は、内部電極を有するセラミック製の多層部品である、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
6. 前記チップ（１）は、モノリシックなＮＴＣサーミスタセラミックを含む、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
7. 前記２本のワイヤ（２）は、直接的に互いに隣接している、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
8. 前記ワイヤ（２）の端面は接点（５，６）として機能し、前記接点（５，６）上に前記チップ（１）が取り付けられている、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
9. 前記接点（７）は、前記ワイヤ（２）の絶縁シース（４）からの露出によって形成されている、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
10. 前記接触部は、はんだによって形成されている、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
11. 前記接触部は、導電性接着剤によって形成されている、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
12. 前記チップ（１）及び前記接触部を含む前記ＮＴＣセンサ（１００）のセンサヘッドは、ポリマー材料（８）によって被覆されている、請求項１に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
13. 前記ワイヤ（２）の延在方向に対して垂直ないかなる方向における、被覆する前記ポリマー材料（８）を含む前記センサヘッドの前記横方向の寸法も、同じ方向における前記２本のワイヤ（２）の前記合計寸法の２倍より大きくない、請求項１２に記載のＮＴＣセンサ（１００）。
14. ＮＴＣセンサ（１００）の製造方法であって、
    接点（５，６，７）を有する２本のワイヤ（２）を準備するステップ、
    ＮＴＣサーミスタセラミックを含むチップ（１）を準備するステップ、
    前記ワイヤ（２）の延在方向に対して垂直ないかなる方向における前記ＮＴＣセンサ（１００）の最大の横方向の寸法も、前記チップ（１）及び前記ワイヤ（２）の横方向の寸法の和より小さいように、前記ワイヤの前記接点（５，６，７）に前記チップ（１）を配置するステップ、及び、
    はんだ付け又は導電性接着剤の塗布により、前記チップ（１）と前記ワイヤ（２）との間の機械的な接合及び電気的な接触を形成するステップ
    を含み、
    前記ワイヤ（２）の前記接点（６）はＬ字形の面として形成されており、
    Ｌ字形の前記接点（６）は、前記チップ（１）の２つの対向する外面に設けられており、
    前記Ｌ字形の面は、前記チップ（１）が取り付けられる拡大された接触面を提供する、方法。
15. 前記はんだ付けのために必要な熱は、電圧を印加した際の前記ＮＴＣサーミスタセラミックの自己発熱によって供給される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記導電性接着剤は、電圧を印加した際の前記ＮＴＣサーミスタセラミックの自己発熱によって硬化される、請求項１４に記載の方法。
17. 前記導電性接着剤は、紫外光の照射によって硬化される、請求項１４に記載の方法。
18. 前記ワイヤ（２）は平行に配置されており、絶縁シースからの前記ワイヤ（２）の露出により、前記ワイヤ（２）に沿って複数の接点（７）が形成されており、前記接点（７）上にはそれぞれ１つのチップ（１）が取り付けられており、前記ワイヤ（２）は、続いて、複数のＮＴＣセンサ（１００）が得られるよう、個々のチップ（１）の間で細断される、請求項１４～１７のいずれか１項に記載の方法。

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