JP3220729U - Temperature sensor - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で測定精度の高い温度センサを提供する。【解決手段】 細長い樹脂製フィルムからなるフレキシブル基板１と、フレキシブル基板１上にその長手方向に延びて形成された導電パターンからなる複数のリード線２と、測温抵抗体素子４ａが内蔵されており、フレキシブル基板１上でリード線２の先端部分に配置されて測温抵抗体素子４ａがリード線２の先端部分と電気的に接続された表面実装部品４と、表面実装部品４の側部周囲を覆うようにフレキシブル基板１上に形成され、弾性を有する樹脂からなる樹脂成形部５と、樹脂成形部５からはみ出した部分のリード線２を覆うようにフレキシブル基板１上に接着された樹脂製フィルムからなる絶縁性保護フィルム３と、を備えている。【選択図】 図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature sensor with high measurement accuracy with a simple configuration. SOLUTION: A flexible substrate 1 made of an elongated resin film, a plurality of lead wires 2 made of a conductive pattern formed extending in the longitudinal direction on the flexible substrate 1, and a temperature measuring resistor element 4a are embedded. A surface mounting component 4 disposed on the flexible substrate 1 at the tip of the lead wire 2 and the temperature measuring resistor element 4a electrically connected to the tip of the lead wire 2; Resin molded portion 5 formed on flexible substrate 1 so as to cover the periphery, and resin bonded on flexible substrate 1 so as to cover lead wire 2 of a portion protruding from resin molded portion 5 and resin molded portion 5 having elasticity And an insulating protective film 3 made of a film. [Selected figure] Figure 1

Description

本考案は、温度センサに関する。   The present invention relates to a temperature sensor.

従来から、様々な産業用設備等において、熱電対や測温抵抗体を用いた温度センサが利用されている。一般的に、測温抵抗体を用いた温度センサは、熱電対を用いた温度センサと比べて、高精度ではあるが、応答速度が遅いことが知られている。   BACKGROUND ART Conventionally, temperature sensors using thermocouples or resistance temperature detectors have been used in various industrial facilities and the like. Generally, a temperature sensor using a resistance temperature detector is known to have a high response speed but a high response speed as compared to a temperature sensor using a thermocouple.

特許文献１には、可撓性基板に支持される少なくとも２本のリード線と、可撓性基板に形成された白金抵抗線の収納室と、この収納室に収納され両端がリード線に接続された白金抵抗線と、収納室に充填された弾力性絶縁充填物とを備えているフィルム型白金測温抵抗体が記載されています。さらに、このフィルム型白金測温抵抗体と、可撓性基板が接着される熱検出板とから温度センサ（薄型表面センサ）が構成されることが記載されています。   In Patent Document 1, at least two lead wires supported by a flexible substrate, a storage chamber for platinum resistance wires formed on the flexible substrate, and the storage chamber housed in this storage chamber, both ends are connected to the lead wires A film-type platinum resistance temperature sensor is described, which comprises a platinum resistance wire and a resilient insulating filling filled in the storage chamber. Furthermore, it is described that a temperature sensor (thin surface sensor) is composed of this film type platinum resistance temperature detector and a heat detection plate to which a flexible substrate is bonded.

特開２００１−１１６６２５号公報JP 2001-116625 A

上記特許文献１の温度センサは、白金測温抵抗体を用いているので高精度である。しかしながら、可撓性基板が、可撓性を有するフィルムの両面に、このフィルムより低融点のコーティング樹脂が被覆された上部基材ならびに下部基材を有し、さらに上部基材と下部基材のコーティング樹脂の融着により形成されている。また、可撓性基板の一部を切り欠いて白金抵抗線の収納室を形成しなければならない。このように特許文献１の場合、構成が複雑であるため、その製造工程も複雑にならざるを得ないという問題がある。   Since the temperature sensor of the said patent document 1 is using a platinum temperature-measurement resistor, it is highly accurate. However, the flexible substrate has an upper substrate and a lower substrate coated with a coating resin having a melting point lower than that of the film on both sides of the flexible film, and the upper substrate and the lower substrate It is formed by fusion of a coating resin. In addition, a part of the flexible substrate must be cut away to form a platinum resistance wire storage chamber. As described above, in the case of Patent Document 1, there is a problem that the manufacturing process must be complicated because the configuration is complicated.

本考案は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で測定精度の高い温度センサを提供することを目的としている。   The present invention was made in order to solve the above problems, and aims to provide a temperature sensor with high measurement accuracy with a simple configuration.

上記目的を達成するために、本考案のある態様に係る温度センサは、細長い樹脂製フィルムからなるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上にその長手方向に延びて形成された導電パターンからなる複数のリード線と、測温抵抗体素子が内蔵されており、前記フレキシブル基板上で前記リード線の先端部分に配置されて前記測温抵抗体素子が前記リード線の先端部分と電気的に接続された表面実装部品と、前記表面実装部品の側部周囲を覆うように前記フレキシブル基板上に形成され、弾性を有する樹脂からなる樹脂成形部と、前記樹脂成形部からはみ出した部分の前記リード線を覆うように前記フレキシブル基板上に接着された樹脂製フィルムからなる絶縁性保護フィルムと、を備えている。   In order to achieve the above object, a temperature sensor according to an aspect of the present invention comprises a flexible substrate made of an elongated resin film, and a plurality of leads made of a conductive pattern formed extending in the longitudinal direction on the flexible substrate. Wire and a temperature measuring resistor element built in, and the surface on which the temperature measuring resistor element is electrically connected to the tip portion of the lead wire and disposed at the tip portion of the lead wire on the flexible substrate A mounting component, a resin molded portion formed on the flexible substrate to cover the periphery of the side portion of the surface mounting component and made of an elastic resin, and the lead wire of a portion protruding from the resin molded portion And an insulating protective film made of a resin film adhered on the flexible substrate.

この構成によれば、表面実装部品は市販品を用いることができ、この表面実装部品をリード線が形成されたフレキシブル基板上に取り付け、樹脂成形部及び絶縁性保護フィルムを設けるという簡単な構成にすることができる。また、表面実装部品には測温抵抗体素子が用いられているので高い測定精度が得られる。また、表面実装部品及び樹脂成形部以外の部分は、導電パターンからなるリード線が樹脂製フィルムからなるフレキシブル基板と絶縁性保護フィルムとで挟持された構成であり高い柔軟性を有し、さらに、樹脂成形部が弾性を有する樹脂で形成されているので、例えば、小さな穴の底部の温度を測定する場合等に都合がよい。例えば、表面実装部品の配置部分を小さな穴の底部に平行に接した状態とし、そこからフレキシブル基板及び絶縁性保護フィルムを９０度立ち上がるように屈曲させることが容易にできる。また、小型の表面実装部品を用いて上記構成とすることで、温度センサの応答速度の向上を図ることができる。   According to this configuration, a commercially available surface-mounted component can be used, and this surface-mounted component is attached to a flexible substrate on which a lead wire is formed, and a resin-molded portion and an insulating protective film are provided. can do. In addition, since a resistance temperature sensor element is used for the surface mounting component, high measurement accuracy can be obtained. Further, portions other than the surface mounting component and the resin molded portion have a configuration in which the lead wire made of a conductive pattern is sandwiched between a flexible substrate made of a resin film and an insulating protective film, and has high flexibility. Since the resin molded portion is formed of an elastic resin, it is convenient, for example, to measure the temperature at the bottom of a small hole. For example, it is possible to easily place the placement portion of the surface mounting component in parallel with the bottom of the small hole and to bend the flexible substrate and the insulating protective film so as to rise 90 degrees therefrom. Moreover, the response speed of the temperature sensor can be improved by using the above-described configuration by using a small surface-mounted component.

上記温度センサにおいて、前記樹脂成形部及び前記表面実装部品を覆うように前記フレキシブル基板上に形成された絶縁性保護膜をさらに備え、前記絶縁性保護膜は、前記絶縁性保護フィルム上まで延伸して形成されていてもよい。   The temperature sensor further includes an insulating protective film formed on the flexible substrate so as to cover the resin molded portion and the surface mounting component, and the insulating protective film is stretched onto the insulating protective film. It may be formed.

この構成によれば、絶縁性保護膜によって表面実装部品を保護できるとともに、表面実装部品のフレキシブル基板からの脱落の防止に寄与できる。   According to this configuration, the surface mounting component can be protected by the insulating protective film, and it can contribute to preventing the surface mounting component from falling off from the flexible substrate.

本考案は、以上に説明した構成を有し、簡単な構成で測定精度の高い温度センサを提供することができるという効果を奏する。   The present invention has an effect that it has the configuration described above and can provide a temperature sensor with high measurement accuracy with a simple configuration.

図１（Ａ）は、本実施形態の温度センサを例えば上方から見た図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す温度センサを側方から見た一部断面図である。FIG. 1A is a view of the temperature sensor according to the embodiment as viewed from above, for example, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view of the temperature sensor shown in FIG. is there. 図２は、本実施形態の温度センサの温度応答特性の測定結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the measurement results of the temperature response characteristic of the temperature sensor of the present embodiment.

以下、本考案の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本考案は、以下の実施形態に限定されない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

（実施形態）
図１（Ａ）は、本実施形態の温度センサを例えば上方から見た図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す温度センサを側方から見た一部断面図である。 (Embodiment)
FIG. 1A is a view of the temperature sensor according to the embodiment as viewed from above, for example, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view of the temperature sensor shown in FIG. is there.

本実施形態の温度センサは、素子搭載部Ａとコネクタ部７と被覆リード線８とを有している。   The temperature sensor of the present embodiment has an element mounting portion A, a connector portion 7 and a coated lead wire 8.

素子搭載部Ａは、フレキシブル基板１と、導電パターンからなるリード線２（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、リード線２を覆う絶縁性保護フィルム３と、表面実装部品４と、弾性を有する樹脂成形部５と、表面実装部品４及び樹脂成形部５を覆う絶縁性保護膜６とを備えている。フレキシブル基板１と絶縁性保護フィルム３と樹脂成形部５と絶縁性保護膜６とは電気的絶縁性を有している。なお、ここでは、３本のリード線２を用いた３導線式を例示しているが、これに限らず、例えば４導線式としてもよい。また、２導線式もあるが、精度等の点から３導線式がよく用いられる。   Element mounting portion A includes flexible substrate 1, lead wires 2 (2 a, 2 b, 2 c) made of conductive patterns, insulating protective film 3 covering lead wires 2, surface mount component 4, and resin molding having elasticity. A portion 5 and an insulating protective film 6 covering the surface mounting component 4 and the resin molded portion 5 are provided. The flexible substrate 1, the insulating protective film 3, the resin molded portion 5, and the insulating protective film 6 have electrical insulating properties. In addition, although the 3-conductor system using the three lead wires 2 is illustrated here, the invention is not limited to this, and for example, a 4-conductor system may be used. Although there are also two-wire systems, three-wire systems are often used in terms of accuracy and the like.

フレキシブル基板１は、例えば厚みが０．１〜０．３ｍｍのポリイミドフィルムなどの樹脂製フィルム（プラスチックフィルム）からなる可撓性を有する細長い形状（長方形状）の基板である。リード線２（２ａ，２ｂ，２ｃ）は、フレキシブル基板１上に銅箔等の金属箔で形成された導電パターンによって構成されており、フレキシブル基板１の長手方向に延びるように設けられている。   The flexible substrate 1 is, for example, a substrate having a flexible elongated shape (rectangular shape) made of a resin film (plastic film) such as a polyimide film having a thickness of 0.1 to 0.3 mm. The lead wires 2 (2 a, 2 b, 2 c) are formed of a conductive pattern formed of metal foil such as copper foil on the flexible substrate 1, and are provided to extend in the longitudinal direction of the flexible substrate 1.

フレキシブル基板１の先端側（図１（Ａ）、（Ｂ）において左側）のリード線２の先端部上に表面実装部品（ＳＭＤ）４が搭載されている。この表面実装部品４は、その底部に、白金を抵抗体として用いた測温抵抗体素子４ａが内蔵され、２つの端子４ｂが形成されている市販の部品である。測温抵抗体素子４ａは、例えば所定形状の白金からなる抵抗素子で構成されており、この測温抵抗体素子４ａの両側の端部が２つの端子４ｂと接続されている。２つの端子４ｂは、それぞれ表面実装部品４の対向する側面から上面及び下面へ延びるように設けられており、断面形状がコの字状である。２つの端子４ｂが、リード線２の先端側部分に、はんだ付けによって接続されている。   A surface mounted component (SMD) 4 is mounted on the tip of the lead wire 2 on the tip side of the flexible substrate 1 (left side in FIGS. 1A and 1B). The surface mounting component 4 is a commercially available component in which a temperature measuring resistor element 4a using platinum as a resistor is built in the bottom and two terminals 4b are formed. The temperature measuring resistive element 4a is formed of, for example, a resistance element made of platinum having a predetermined shape, and the end portions on both sides of the temperature measuring resistive element 4a are connected to the two terminals 4b. The two terminals 4 b are provided so as to extend from the opposite side surfaces of the surface mount component 4 to the upper and lower surfaces, respectively, and have a U-shaped cross section. Two terminals 4 b are connected to the tip end of the lead wire 2 by soldering.

そして、表面実装部品４の側部周囲を囲むようにして、フレキシブル基板１上に弾性を有する樹脂成形部５がモールド成形されている。樹脂成形部５は、例えば、弾性を有するシリコン樹脂で形成されている。   Then, the resin molded portion 5 having elasticity is molded on the flexible substrate 1 so as to surround the side portion of the surface mounting component 4. The resin molding portion 5 is formed of, for example, a silicon resin having elasticity.

そして、樹脂成形部５に覆われていない部分のリード線２を覆うようにして、フレキシブル基板１上に絶縁性保護フィルム３が接着されている。絶縁性保護フィルム３は、例えばポリイミドフィルム等の樹脂製フィルム（プラスチックフィルム）で構成されている。   Then, the insulating protective film 3 is adhered onto the flexible substrate 1 so as to cover the lead wire 2 in a portion not covered by the resin molded portion 5. The insulating protective film 3 is made of, for example, a resinous film (plastic film) such as a polyimide film.

そして、例えばポリイミド膜からなる絶縁性保護膜６が、樹脂成形部５及び表面実装部品４を覆うようにしてフレキシブル基板１上に形成されている。この絶縁性保護膜６は、絶縁性保護フィルム３上まで延伸して形成されている。   Then, an insulating protective film 6 made of, for example, a polyimide film is formed on the flexible substrate 1 so as to cover the resin molded portion 5 and the surface mounting component 4. The insulating protective film 6 is formed so as to extend onto the insulating protective film 3.

コネクタ部７では、その内部において、リード線２の基端側（図１（Ａ）、（Ｂ）において右側）部分が被覆リード線８の内部の導線の一端と（図示せず）はんだ付けによって接続されており、樹脂モールドされることによりコネクタ部７が形成されている。被覆リード線８の内部の導線の他端は、計測器に接続される。   In the connector portion 7, the base end side (right side in FIGS. 1A and 1B) of the lead wire 2 is soldered (not shown) to one end of the lead wire inside the coated lead wire 8 in the inside thereof The connector portion 7 is formed by being connected and resin-molded. The other end of the lead inside the coated lead 8 is connected to the measuring instrument.

この計測器は、被覆リード線８からリード線２を介して測温抵抗体素子４ａに電流を流して電圧を測定し、この電圧から温度を算出することができるよう構成されている。   This measuring instrument is configured to be able to flow a current from the coated lead wire 8 through the lead wire 2 to the temperature measuring resistor element 4a to measure a voltage and to calculate the temperature from this voltage.

本実施形態の温度センサでは、表面実装部品４は市販品を用いることができ、この表面実装部品４をリード線２が形成されたフレキシブル基板１上に取り付け、樹脂成形部５及び絶縁性保護フィルム３を設けるという簡単な構成にすることができる。また、表面実装部品４には測温抵抗体素子４ａが用いられているので高い測定精度が得られる。また、表面実装部品４及び樹脂成形部５以外の部分は、導電パターンからなるリード線２が樹脂製フィルムからなるフレキシブル基板１と絶縁性保護フィルム３とで挟持された構成であり高い柔軟性を有し、さらに、樹脂成形部５が弾性を有する樹脂で形成されているので、例えば、小さな穴の底部の温度を測定する場合等に都合がよい。例えば、表面実装部品４の配置部分を小さな穴の底部に平行に接した状態とし、そこからフレキシブル基板１及び絶縁性保護フィルム３を９０度立ち上がるように屈曲させることが容易にできる。   In the temperature sensor of the present embodiment, a commercially available product can be used as the surface mounting component 4, and the surface mounting component 4 is attached on the flexible substrate 1 on which the lead wire 2 is formed, and the resin molded portion 5 and the insulating protective film It is possible to have a simple configuration of providing three. Further, since the temperature measuring resistive element 4a is used for the surface mounting component 4, high measurement accuracy can be obtained. Further, portions other than the surface mounting component 4 and the resin molding portion 5 are configured such that the lead wires 2 formed of the conductive pattern are sandwiched between the flexible substrate 1 formed of a resin film and the insulating protective film 3 Furthermore, since the resin molded portion 5 is formed of an elastic resin, it is convenient, for example, to measure the temperature of the bottom of a small hole. For example, it is possible to easily bend the flexible substrate 1 and the insulating protective film 3 so as to rise 90 degrees from there while the arrangement portion of the surface mounting component 4 is in parallel with the bottom of the small hole.

また、絶縁性保護膜６は、樹脂成形部５及び表面実装部品４を覆い、かつ、絶縁性保護フィルム３上まで延伸して形成されている。これにより、表面実装部品４を保護できるとともに、表面実装部品４のフレキシブル基板１からの脱落の防止に寄与できる。   Further, the insulating protective film 6 is formed so as to cover the resin molded portion 5 and the surface mounting component 4 and to extend onto the insulating protective film 3. Thus, the surface mounted component 4 can be protected, and the surface mounted component 4 can be prevented from falling off from the flexible substrate 1.

また、小型の表面実装部品４を用いて本実施形態の構成とすることで、温度センサの応答速度の向上を図ることができる。本実施形態において用いた表面実装部品４は、その厚み（高さ）寸法が０．４５ｍｍ、縦方向（２つの端子４ｂが対向する方向）の寸法が１．９ｍｍ、横方向の寸法が１．２５ｍｍで、２つの端子４ｂ間の寸法が１．３ｍｍであり、公称抵抗値は１００Ω（０℃にて）である。   In addition, by using the small surface-mounted component 4 as the configuration of the present embodiment, the response speed of the temperature sensor can be improved. The surface mounting component 4 used in this embodiment has a thickness (height) dimension of 0.45 mm, a dimension of 1.9 mm in the longitudinal direction (direction in which the two terminals 4b are opposed), and a dimension of 1. At 25 mm, the dimension between the two terminals 4 b is 1.3 mm and the nominal resistance is 100 Ω (at 0 ° C.).

図２は、本実施形態の温度センサの温度応答特性の測定結果を示す図である。図２では、室温（２３℃）から１００℃への温度のステップ変動に対する特性が示されている。この図２に示すように、５０％の応答速度（応答時間）は、１．１秒であり、優れた温度応答性が得られる。なお、白金抵抗体を用いた一般的な温度センサでは、５０％の応答速度（応答時間）が数秒〜８秒程度であり、これと比較すれば、本実施形態の温度センサの温度応答性は、非常に優れていることがわかる。   FIG. 2 is a diagram showing the measurement results of the temperature response characteristic of the temperature sensor of the present embodiment. In FIG. 2 the characteristics for a step change in temperature from room temperature (23 ° C.) to 100 ° C. are shown. As shown in FIG. 2, the 50% response speed (response time) is 1.1 seconds, and excellent temperature response is obtained. Note that, in a general temperature sensor using a platinum resistor, the response speed (response time) of 50% is about several seconds to 8 seconds, and in comparison with this, the temperature response of the temperature sensor of this embodiment is It turns out that it is very good.

上記説明から、当業者にとっては、本考案の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本考案を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本考案の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。   From the above description, many modifications and other embodiments of the present invention will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the above description should be taken as exemplary only, and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the present invention. The structural and / or functional details may be substantially altered without departing from the spirit of the present invention.

本考案は、簡単な構成で測定精度の高い温度センサ等として有用である。   The present invention is useful as a temperature sensor or the like with a simple configuration and high measurement accuracy.

１ フレキシブル基板
２ リード線
３ 絶縁性保護フィルム
４ 表面実装部品
４ａ 測温抵抗体素子
５ 樹脂成形部
６ 絶縁性保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 flexible substrate 2 lead wire 3 insulating protective film 4 surface mounting components 4a RTD element 5 resin molding part 6 insulating protective film

Claims (2)

細長い樹脂製フィルムからなるフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上にその長手方向に延びて形成された導電パターンからなる複数のリード線と、
測温抵抗体素子が内蔵されており、前記フレキシブル基板上で前記リード線の先端部分に配置されて前記測温抵抗体素子が前記リード線の先端部分と電気的に接続された表面実装部品と、
前記表面実装部品の側部周囲を覆うように前記フレキシブル基板上に形成され、弾性を有する樹脂からなる樹脂成形部と、
前記樹脂成形部からはみ出した部分の前記リード線を覆うように前記フレキシブル基板上に接着された樹脂製フィルムからなる絶縁性保護フィルムと、
を備えた温度センサ。 A flexible substrate made of an elongated resin film,
A plurality of lead wires comprising a conductive pattern formed extending in the longitudinal direction on the flexible substrate;
A surface mount component in which a temperature measuring resistor element is incorporated and disposed at a tip end portion of the lead wire on the flexible substrate and the temperature measuring resistor element is electrically connected to the tip portion of the lead wire ,
A resin molded portion formed on the flexible substrate and made of an elastic resin so as to cover the periphery of the side portion of the surface mounted component;
An insulating protective film made of a resin film adhered on the flexible substrate so as to cover the lead wire of the portion protruding from the resin molding portion;
Temperature sensor with. 前記樹脂成形部及び前記表面実装部品を覆うように前記フレキシブル基板上に形成された絶縁性保護膜をさらに備え、
前記絶縁性保護膜は、前記絶縁性保護フィルム上まで延伸して形成されている、
請求項１に記載の温度センサ。
It further comprises an insulating protective film formed on the flexible substrate so as to cover the resin molded portion and the surface mounting component,
The insulating protective film is formed so as to extend onto the insulating protective film.
The temperature sensor according to claim 1.

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