(57)【要約】  フレキシブル基板（５Ａ）はベース層（５１）、このベース層（５１）上に形成された配線導体層（５２）、およびベース層（５１）に積層されて配線導体層（５２）を覆うカバー層（５３）を備えている。配線導体層（５２）の一部は、フレキシブルサーミスタ（１Ａ）の分割電極（２１，２２）を接続するための接続部（５２Ｐ１，５２Ｐ２）として形成されている。カバー層（５３）には接続部（５２Ｐ１，５２Ｐ２）を露出させ、且つフレキシブルサーミスタ（１Ａ）を収納する矩形の開口部（Ｈ）が形成されている。フレキシブルサーミスタ（１Ａ）の分割電極（２１，２２）は配線層の接続部（５２Ｐ１，５２Ｐ２）に実装されている。フレキシブルサーミスタ（１Ａ）の開口部（Ｈ）からの露出面の高さはカバー層（５３）の表面の高さとほぼ等しい。
2012093572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材と、該金属基材上に形成された金属基材よりも厚みの薄いサーミスタ層と、該サーミスタ層上に形成された一対の分割電極と、を備えたフレキシブルサーミスタと、
ベース層、該ベース層上に形成された配線導体層、および前記ベース層に積層されて前記配線導体層を覆うカバー層を有するフレキシブル基板とを備え、
前記カバー層には前記配線導体層の一部が露出するように構成された開口部が形成されており、
前記フレキシブルサーミスタは前記開口部内に収納され、前記フレキシブルサーミスタの分割電極が、前記開口部から露出した前記配線導体層と電気的に接続されており、
前記カバー層の表面の高さと、前記フレキシブルサーミスタの露出面の高さとが、実質的に同じであることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
前記フレキシブル基板に対して厚み方向に押圧された際に、前記カバー層の表面の高さと前記フレキシブルサーミスタの露出面の高さとが同じとなることを特徴とする、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
前記フレキシブルサーミスタの露出面の高さは前記カバー層の表面に対して±２０％の範囲内である、請求項１または２に記載の温度センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の温度センサを備えた温度センサの取り付け構造であり、前記フレキシブルサーミスタの前記金属基材が被温度検出物に近接または当接するように前記温度センサが配置されたことを特徴とする温度センサ取り付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度センサおよび温度センサの取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機器の薄型化や小型化に伴い、温度センサとして用いられるサーミスタ素子がフレキシブル基板に実装される場合が多くなっている。例えば特許文献１にはフレキシブル基板上にサーミスタ素子を配置した構成が開示されている。【０００３】
図２３は特許文献１に示されている発電要素の温度を検知するセンサユニット３０の断面図である。このセンサユニット３０は、フレキシブル基板３１、フレキシブル基板３１の表面に形成されたサーミスタ素子（温度情報検出素子）３２及び信号線３３，３５を有する。フレキシブル基板３１は保護膜３６で覆われている。すなわち、サーミスタ素子３２及び信号線３３，３５を含むフレキシブル基板３１が２つのシート状の保護膜３６で挟まれ、２つの保護膜３６の外縁部分が互いに固定されている。【０００４】
前記特許文献１のセンサユニットは、フレキシブル基板上に、薄型の温度情報検出素子を配置し、ユニット化することで、発電要素に対する応力負荷を制限しながら、発電要素の温度をより正確に検出することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０１５９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のセンサユニットでは、フレキシブル基板の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部に対して温度情報検出素子を接続したことを特徴としている。この温度情報検出素子自体にフレキシブル性は無い。このため、例え薄膜で形成された温度情報検出素子であっても、負荷が加わった場合、温度情報検出素子自体にクラックが生じてしまう。この場合、温度センサとして機能しなくなる。また、温度情報検出素子はフレキシブル基板の内部に収められるので、温度情報検出素子が被温度検出物に直接接触することはなく、熱伝導が悪いため、被検出対象の熱を直接的に検出しにくい。特に被温度検出物の発熱量が小さい場合に検出精度の悪化が顕著になるという課題がある。【０００７】
また、例えば、一般的なチップ部品をフレキシブル基板に実装することも考えられるが、一般的なチップ部品は小型品として扱われるものでも、厚み２００μｍ（いわゆる０４０２サイズ）程度であり、一般的なフレキシブル基板の厚み８０〜１００μｍに対して非常に厚い。このため、上面からの圧力が加わるとチップ部品にクラックが入ることによって、温度検出ができなくなるという課題がある。【０００８】
これらの事情に鑑み、本発明は、フレキシブル基板の柔軟性を損なわず、被検出対象の熱を直接的に検出できるようにした温度センサおよび温度センサ取り付け構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の温度センサは、金属基材と、該金属基材上に形成された金属基材よりも厚みの薄いサーミスタ層と、該サーミスタ層上に形成された一対の分割電極と、を備えたフレキシブルサーミスタと、
ベース層、該ベース層上に形成された配線導体層、および前記ベース層に積層されて前記配線導体層を覆うカバー層を有するフレキシブル基板とを備え、
前記カバー層には前記配線導体層の一部が露出するように構成された開口部が形成されており、
前記フレキシブルサーミスタは前記開口部内に収納され、前記フレキシブルサーミスタの分割電極が、前記開口部から露出した前記配線導体層と電気的に接続されており、
前記カバー層の表面の高さと、前記フレキシブルサーミスタの露出面の高さとが、実質的に同じであることを特徴とする。【００１０】
（２）前記フレキシブル基板に対して厚み方向に押圧された際に、前記カバー層の表面の高さと前記フレキシブルサーミスタの露出面の高さとが同じとなることが好ましい。【００１１】
（３）また、前記フレキシブルサーミスタの露出面の高さは前記カバー層の表面に対して±２０％の範囲内であることが好ましい。【００１２】
（４）本発明の温度センサ取り付け構造は、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の温度センサを備えた温度センサの取り付け構造であり、前記フレキシブルサーミスタの前記金属基材が被温度検出物に近接または当接するように、前記温度センサが配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フレキシブルサーミスタを被温度検出物に接触させた場合に、サーミスタにかかる応力負荷を低減することができ、サーミスタ素子の破壊を極力抑制することができる。また、応力負荷に対する耐性が高いため、被温度検出物に押圧して密着させることも可能となり、温度検出精度を向上させる効果が高い。【００１４】
また、温度センサが柔軟性を有しているので、当接面である温度検知対象物の外面が曲面であっても、その曲面に沿って温度センサが配置され、高い熱応答性のもとで温度検知対象物の温度検知できる。さらに、温度検知対象物に対する応力負荷が低減されるので、温度検知対象物の損傷が防止できる。【００１５】
また、応力負荷に対する耐性が高いため、温度検知対象物に押圧して密着させることも可能となり、温度検出精度を向上させる効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（Ａ）はフレキシブルサーミスタの平面図、図１（Ｂ）はその正面図である。
【図２】図２は前記フレキシブルサーミスタ１Ａの等価回路である。
【図３】図３は前記フレキシブルサーミスタ１Ａに流れる電流の経路を示す図である。
【図４】図４は前記フレキシブルサーミスタ１Ａの製造方法の例を示す図である。
【図５】図５（Ａ）は第１実施形態である温度センサ６Ａを示す断面図である。図５（Ｂ）は温度センサ６Ａの斜視図である。
【図６】図６は第２の実施形態である温度センサ６Ｂの断面図である。
【図７】図７は第３の実施形態である温度センサ取り付け構造を示す断面図である。
【図８】図８は円柱状の二次電池が被温度検出物７である場合の温度センサ取り付け構造を示す斜視図である。
【図９】図９は第４の実施形態の温度センサを示す断面図である。
【図１０】図１０は第５の実施形態の温度センサ６Ｃを示す断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は第６の実施形態に係るＲＦＩＤタグ２０１の部分断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）はＲＦＩＤタグ２０１の分解斜視図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）におけるＡ−Ａ′での断面図である。
【図１３】図１３（Ａ）は第７の実施形態に係る温度センサ付き電池パックの斜視図、図１３（Ｂ）は電池表面の様子を示す模式図である。
【図１４】図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は第８の実施形態である温度センサ付き電池パックの内部構造を示す斜視図である。
【図１５】図１５は電池１６３Ａ，１６３Ｂの軸方向を見た図である。
【図１６】図１６は第１０の実施形態に係る電子機器１０１の断面図である。
【図１７】図１７（Ａ）は第１１の実施形態の電子機器１０２の分解斜視図、図１７（Ｂ）はその側面図である。
【図１８】図１８はフレキシブルサーミスタの各部の厚み寸法を示す図である。
【図１９】図１９は、フレキシブル基板の総厚みとフレキシブルサーミスタ１Ａの高さとの大小関係を示す図である。
【図２０】図２０は、被温度検出物の昇温カーブを示す図である。
【図２１】図２１は、フレキシブル基板の総厚みとフレキシブルサーミスタ１Ａの高さとの差に対するクラック発生率と温度検出精度の関係を示す図である。
【図２２】図２２は、図２１の例とはフレキシブル基板の総厚みが異なった温度センサについて、フレキシブル基板の総厚みとフレキシブルサーミスタ１Ａの高さとの差に対するクラック発生率と温度検出精度の関係を示す図である。
【図２３】図２３は特許文献１に示されている発電要素の温度を検知するセンサユニット３０の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
《第１の実施形態》
第１の実施形態である温度センサに備えるフレキシブルサーミスタの構成について先ず示す。
図１（Ａ）はフレキシブルサーミスタの平面図、図１（Ｂ）はその正面図である。このフレキシブルサーミスタ１Ａは、金属基材１１と、この金属基材１１上に形成されたサーミスタ層１５と、このサーミスタ層１５上に形成された一対の分割電極２１，２２とを備えている。金属基材１１は金属粉ペーストのシート状形成体が焼成されたもの、サーミスタ層１５はセラミックスラリーのシート状形成体が焼成されたもの、分割電極２１，２２は電極材料ペーストが焼成されたものである。前記金属粉ペーストのシート状形成体、セラミックスラリーのシート状形成体および電極ペーストは、これら三者が一体的に焼成されたものである。なお、少なくとも金属基材１１とサーミスタ層１５とが一体焼成されればよい。
【００１８】
金属基材１１の厚みは１０〜８０μｍ程度、サーミスタ層１５の厚みは１〜１０μｍ程度、分割電極２１，２２の厚みは０．１〜１０μｍ程度であり、フレキシブルサーミスタ１Ａ全体の厚みは１０〜１００μｍ程度である。このように、サーミスタ層１５の厚みが、金属基材１１の厚みに比べて薄く、フレキシブルサーミスタ１Ａ全体における金属基材１１の存在比率が高いので、サーミスタに柔軟性（フレキシブル性）を与えることができる。
【００１９】
サーミスタ層１５としては、Mn,Ni,Fe,Ti,Co,Al,Znなどを任意の組合せで適量含む種々のセラミック材料を用いることができる。ここでは前記遷移金属元素の酸化物を用いて混合されるが、前記元素の炭酸塩、水酸化物などを出発原料として用いてもよい。金属基材１１及び分割電極２１，２２としては、Ag,Pd,Pt,Auなどの貴金属またはCu,Ni,Al,W,Tiなどの卑金属の単体、さらにはこれらを含む合金を用いることができる。
【００２０】
図２は前記フレキシブルサーミスタ１Ａの等価回路である。分割電極２１，２２が入出力端子となり、抵抗Ｒ１、Ｒ２はサーミスタ層１５によって形成されるとともに、金属基材１１を介して電気的に直列に接続されている。すなわち、分割電極２１，２２と金属基材１１との間の厚み方向に挟まれるサーミスタ層１５による抵抗Ｒ１，Ｒ２でサーミスタ回路が構成される。
【００２１】
図３は前記フレキシブルサーミスタ１Ａに流れる電流の経路を示す図である。サーミスタ層１５の表面に分割電極２１，２２が形威されているため、図３に矢印で示すように、分割電極２１，２２に接している部分のサーミスタ層１５と金属基材１１を通じる経路で電流が流れる。フレキシブルサーミスタ１Ａは柔軟性があるため、クラック等は生じにくいが、局所的に過度な応力が加わった場合、サーミスタ層１５の中央部分にクラックが発生する可能性がある。しかし、仮に、サーミスタ層１５の中央部分にクラックが発生したとしても、本発明のフレキシブルサーミスタ１Ａの構造であれば、その部分は通電経路ではないので、サーミスタとしての電気的特性に影響を及ぼすことはないというメリットもある。
【００２２】
図４は前記フレキシブルサーミスタ１Ａの製造方法の例を示す図である。
まず、サーミスタ層１５の原料として、Mn-Ni-Fe-Tiの酸化物を所定の配合となるように秤量し、ジルコニアなどの粉砕媒体を用いてボールミルにより十分に湿式粉砕し、その後、所定の温度で仮焼してセラミック粉末を得る。
【００２３】
前記セラミック粉末に有機バインダを添加し、湿式で混合処理を行ってスラリー状とする。得られたスラリーをＰＥＴ製のキャリアフィルム３１上に塗布して、ドクターブレード法により、焼成後の厚みが１〜１０μｍのサーミスタ層１５となるセラミックグリーンシートを得る。このセラミックグリーンシート上にAg-Pdを主成分とした金属基材用ペーストを塗布して、ドクターブレード法にて、焼成後の厚みが１０〜１００μｍの金属基材となる金属基材シート１１を形成する。キャリアフィルム３１、セラミックグリーンシート１５、金属基材シート１１を多数個取りのマザーシートとなる寸法にカットし（図４（Ｂ）参照）、セラミックグリーンシート１５、金属基材シート１１をフィルムから剥離する（図４（Ｃ）参照）。その後、セラミックグリーンシート１５上にAg-Pdペーストをスクリーン印刷して分割電極２１、２２を形成する（図４（Ｄ）参照）。
【００２４】
次に、分割電極２１，２２を形成した各マザーシートを１単位のサーミスタにカットし（図４（Ｅ）参照）、ジルコニア製の匣に収容し、脱バインダ処理を行った後、所定温度（例えば９００〜１３００℃）で焼成する。
【００２５】
以上の工程で、金属基材１１、サーミスタ層１５および分割電極２１，２２からなるフレキシブルサーミスタ１Ａを得る。
【００２６】
なお、金属基材１１やサーミスタ層１５をシート状に形成する方法としてはドクターブレード法が一般的であるが、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式であってもよい。分割電極２１，２２はスクリーン印刷法、スパッタリング、蒸着法などで形成することができる。
【００２７】
図５（Ａ）は第１実施形態である温度センサ６Ａを示す断面図である。この温度センサ６Ａはフレキシブルサーミスタ１Ａがフレキシブル基板５Ａに実装された構造を有する。フレキシブル基板５Ａはベース層５１、このベース層５１上に形成された配線導体層５２、およびベース層５１に積層されて配線導体層５２を覆うカバー層５３を備えている。
【００２８】
図５（Ｂ）は温度センサ６Ａの斜視図である。温度センサ６Ａはリボン状であり、温度センサ６Ａのベース層５１上に形成された配線導体層５２の一方端には外部の温度検出回路に接続されるための外部接続端子５５が形成されている。この外部接続端子５５は配線導体層５２を介してフレキシブルサーミスタ１Ａの分割電極２１、２２に導通している。
【００２９】
前記ベース層５１は、厚さ１０〜５０μｍ程度（例えば３０μｍ）のポリイミドやソルダーレジスト材のフィルムである。配線導体層５２は厚さ５〜６０μｍ程度（例えば３５μm）のCu等の導体箔による配線であり、ベース層５１に直接または接着層を介して接合されている。カバー層５３は厚さ７〜２５０μｍ程度（例えば４０μｍ）のポリイミドやソルダーレジスト材のフィルムである。
【００３０】
配線導体層５２の一部は、フレキシブルサーミスタ１Ａの分割電極２１，２２を接続するための接続部５２Ｐ１，５２Ｐ２として形成されている。カバー層５３には前記接続部５２Ｐ１，５２Ｐ２を露出させ、且つ前記フレキシブルサーミスタ１Ａを収納する矩形の開口部Ｈが形成されている。この開口部Ｈの寸法はフレキシブルサーミスタ１Ａと同じかまたは一回り大きい。
【００３１】
フレキシブルサーミスタ１Ａは、開口部Ｈに収納され、フレキシブルサーミスタ１Ａの分割電極２１，２２は配線導体層５２の接続部５２Ｐ１，５２Ｐ２に対してリフローはんだ法で実装される。すなわち、はんだ層５４を介して接続される。はんだ層５４の厚み寸法は１５μｍ、フレキシブルサーミスタ１Ａの分割電極２１，２２の厚み寸法は５μｍ、フレキシブルサーミスタ１Ａのサーミスタ層１５と金属基材１１とを合わせた厚み寸法は２０μｍである。したがって、はんだ層５４、分割電極２１，２２、サーミスタ層１５および金属基材１１を合わせた全体の厚み寸法（配線導体層５２の露出面からサーミスタ層１５の露出面までの厚み）は４０μｍであり、カバー層５３の厚み寸法４０μｍと等しい。
【００３２】
図５に示した構造によれば、図中に破線で示すように、カバー層５３の表面とフレキシブルサーミスタ１Ａの露出面（図１に示した金属基材１１の外側面）の高さを一致させることができる。言い換えると、ベース層５１の外側面（裏面）からカバー層５３の外側面（表面）までの厚みと、ベース層５１の外側面（裏面）からフレキシブルサーミスタ１Ａの露出面までの厚みとが実質的に同じである。このように、カバー層５３の表面とフレキシブルサーミスタ１Ａの露出面の高さを実質的に一致させ、サーミスタがフレキシブル性を有するフレキシブルサーミスタであるため、カバー層５３およびフレキシブルサーミスタ１Ａの面である温度検知面を被温度検出物に沿って密接させることができる。しかもその状態でフレキシブルサーミスタ１Ａの金属基材が被温度検出物に直接接触することになる。そのため、被温度検出物の熱量が小さい場合でも熱応答性が高く、サーミスタ層が被温度検出物に直接接触する場合に比べて、温度検出精度を向上させることが可能となる。
【００３３】
なお、上記の例においては、配線導体層５２の表面からサーミスタ層１５の露出面までの厚みは同一であるが、必ずしも完全に同一である必要はなく、実質的に同一の厚みであればよい。
【００３４】
《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態である温度センサ６Ｂの断面図である。この温度センサ６Ｂはフレキシブルサーミスタ１Ａがフレキシブル基板５Ｂに実装された構造を有する。フレキシブル基板５Ｂはベース層５１、このベース層５１上に形成された配線導体層５２、およびベース層５１に積層されて配線導体層５２を覆うカバー層５３を備えている。
【００３５】
第１の実施形態で図５（Ａ）に示したフレキシブル基板５Ａと異なり、図６に示す例では、フレキシブルサーミスタ１Ａの実装面が平坦になっている。すなわち、ベース層５１の厚みは配線導体層５２が形成されていない範囲については厚く形成している。図６に示す断面位置では、ベース層５１に配線導体層５２の厚みに等しい突出部５１Ｐがフレキシブルサーミスタ１Ａの実装面に形成されている。
【００３６】
図６に示した構造によれば、配線導体層５２の厚みに等しい突出部５１Ｐがベース層５１に形成されているため、温度センサ６Ｂとしての強度を高めることができ、使用状態でフレキシブルサーミスタ１Ａの実装領域に対する応力集中が緩和されるので、被温度検出物への押圧によるストレスがより緩和される。
【００３７】
《第３の実施形態》
図７は第３の実施形態である温度センサ取り付け構造を示す断面図である。図７において、温度センサ６Ａは第１の実施形態で示したとおりの構造を備えている。被温度検出物７は例えば発熱体であり、この被温度検出物７に温度センサ６Ａが貼付されている。この状態でフレキシブルサーミスタ１Ａが被温度検出物７に当接または近接する。すなわち、温度センサ６Ａの面のうち、フレキシブルサーミスタ１Ａが露出している面が被温度検出物７に貼付される。
【００３８】
図５に示したように、フレキシブルサーミスタ１Ａの高さがカバー層５３の表面高さとほぼ一致していて且つフレキシブルサーミスタ１Ａそのものに柔軟性があるので、フレキシブルサーミスタ１Ａが被温度検出物７に接触した場合に、フレキシブルサーミスタ１Ａにかかる応力負荷を低減することができ、サーミスタが破壊（クラック）するのを防止できる。また、温度センサ６Ａを被温度検出物７に押圧して、フレキシブルサーミスタ１Ａを被温度検出物７の形状に沿わせて接触させることも可能となり、高い応答性が得られる。
【００３９】
なお、温度センサ６Ａを被温度検出物７に押圧する前の状態でカバー層５３の表面までの高さとフレキシブルサーミスタ１Ａの表面の高さとが異なっていても、押圧による変形で両者の厚みが同等となれば上述の効果は得られる。
【００４０】
一般的には、フレキシブルサーミスタ１Ａの露出面の高さはカバー層５３の表面の高さに対して±２０％の範囲内であればよい。すなわち、カバー層５３の表面の高さ×０．８  ≦  フレキシブルサーミスタの露出面の高さ  ≦  カバー層５３の表面の高さ×１．２  の関係であれば概ね上述の効果が得られる。
【００４１】
図８は円柱状の二次電池が被温度検出物７である場合の温度センサ取り付け構造を示す斜視図である。温度センサ６Ａはリボン状であり、フレキシブルサーミスタ１Ａが二次電池である被温度検出物７に接するように円周方向に巻き付けられている。温度センサ６Ａの一方端には外部の温度検出回路に接続されるための外部接続端子５５が形成されている。この外部接続端子５５は配線導体層５２を介してフレキシブルサーミスタ１Ａの分割電極に導通している。
【００４２】
本発明の温度センサ６Ａは全体に柔軟性があるので、センサを配置する際の一次的な曲げ応力に対する耐性も高く、図８に示したような曲面に対してもそのまま配置（貼付）できる。
【００４３】
《第４の実施形態》
図９は第４の実施形態の温度センサを示す断面図である。この例では、フレキシブルサーミスタ１Ｂは、図１に示したフレキシブルサーミスタの周囲に電気絶縁性の保護層１６を形成し、分割電極２１，２２にNiめっき層２３およびSnめっき層２４を形成したものである。フレキシブルサーミスタ１Ｂはフレキシブル基板の接続部５２Ｐ１，５２Ｐ２にはんだ５４を介してリフローはんだ法によって実装される。
【００４４】
このように金属基材１１が絶縁被覆されていることにより、図示しない導電性の部品や配線などが金属基材１１と導通するおそれがない。このように分割電極２１，２２を除くサーミス夕の全面を絶縁層の保護層１６で覆うことにより、被温度検出物が電気的に或る回路に接続されている場合にもそのまま適用できる。
【００４５】
《第５の実施形態》
図１０は第５の実施形態の温度センサ６Ｃを示す断面図である。この例では、下部ベース層５１Ｂ、下部配線導体層５２Ｌ、内部ベース層５１Ｍ、上部配線導体層５２Ｕ、カバー層５３によってフレキシブル基板５Ｃが構成されている。二つのベース層および二つの配線導体層を備えていること以外は第２の実施形態で示した温度センサ６Ｂと同様である。
【００４６】
このように、ベース層および配線導体層は複数層形成されていてもよい。さらにはカバー層が複数形成されていてもよい。
【００４７】
《第６の実施形態》
第６の実施形態では温度センサ付きのＲＦＩＤタグについて示す。
【００４８】
図１１（Ａ）は第６の実施形態に係るＲＦＩＤタグ２０１の部分断面図である。フレキシブルサーミスタ３１はＲＦＩＤ基板であるフレキシブル基板６１に実装されている。フレキシブル基板６１はベース層５１、このベース層５１上に形成された配線導体層５２、およびベース層５１に積層されて配線導体層５２を覆うカバー層５３を備えている。
【００４９】
図１１（Ｂ）はＲＦＩＤタグ２０１の部分平面図である。ＲＦＩＤタグ２０１は短いリボン状である。
【００５０】
前記ベース層５１は、厚さ１０〜５０μｍ程度（例えば３０μｍ）のポリイミドやソルダーレジスト材のフィルムである。配線導体層５２は厚さ５〜６０μｍ程度（例えば３５μm）のCu等の導体箔による配線であり、ベース層５１に直接または接着層を介して接合されている。カバー層５３は厚さ７〜２５０μｍ程度（例えば４０μｍ）のポリイミドやソルダーレジスト材のフィルムである。
【００５１】
配線導体層５２の一部は、フレキシブルサーミスタ３１の分割電極２１，２２を接続するための接続部５２Ｐ１，５２Ｐ２として形成されている。カバー層５３には前記接続部５２Ｐ１，５２Ｐ２を露出させ、且つ前記フレキシブルサーミスタ３１を収納する矩形の開口部Ｈが形成されている。この開口部Ｈの寸法はフレキシブルサーミスタ３１と同じかまたは一回り大きい。
【００５２】
フレキシブルサーミスタ３１は、開口部Ｈに収納され、フレキシブルサーミスタ３１の分割電極２１，２２は配線導体層５２の接続部５２Ｐ１，５２Ｐ２に対してリフローはんだ法で実装される。すなわち、はんだ層５４を介して接続される。はんだ層５４の厚み寸法は１５μｍ、フレキシブルサーミスタ３１の分割電極２１，２２の厚み寸法は５μｍ、フレキシブルサーミスタ３１のサーミスタ層１５と金属基材１１とを合わせた厚み寸法は２０μｍである。したがって、はんだ層５４、分割電極２１，２２、サーミスタ層１５および金属基材１１を合わせた全体の厚み寸法（配線導体層５２の露出面からサーミスタ層１５の露出面までの厚み）は４０μｍであり、カバー層５３の厚み寸法４０μｍと等しい。
【００５３】
図１１（Ａ）に示した構造によれば、図中に破線で示すように、カバー層５３の表面とフレキシブルサーミスタ３１の露出面（図１に示した金属基材１１の外側面）の高さを一致させることができる。言い換えると、ベース層５１の外側面（裏面）からカバー層５３の外側面（表面）までの厚みと、ベース層５１の外側面（裏面）からフレキシブルサーミスタ３１の露出面までの厚みとが実質的に同じである。このように、カバー層５３の表面とフレキシブルサーミスタ３１の露出面の高さを実質的に一致させ、サーミスタがフレキシブル性を有するフレキシブルサーミスタであるため、カバー層５３およびフレキシブルサーミスタ３１の面である温度検知面を被温度検出物に沿って密接させることができる。しかもその状態でフレキシブルサーミスタ３１の金属基材が被温度検出物に直接接触することになる。そのため、被温度検出物の熱量が小さい場合でも熱応答性が高く、サーミスタ層が被温度検出物に直接接触する場合に比べて、温度検出精度を向上させることが可能となる。
【００５４】
なお、上記の例においては、配線導体層５２の表面からフレキシブルサーミスタ３１の露出面までの厚みは同一であるが、必ずしも完全に同一である必要はなく、実質的に同一の厚みであればよい。
【００５５】
図１２（Ａ）はＲＦＩＤタグ２０１の分解斜視図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）におけるＡ−Ａ′での断面図である。このＲＦＩＤタグ２０１は、ＲＦＩＤ基板となるフレキシブル基板のベース層５１上にＲＦＩＤタグ用回路部品６２とともに、フレキシブルサーミスタ３１が実装されている。
【００５６】
フレキシブルサーミスタ３１は、フレキシブル基板のベース層５１の上面に形成された配線導体層５２にはんだ付けにより電気的に接続される。また、配線導体層５２には他の実装部品の電極または他の実装部品が電極に電気的に接続されている。
【００５７】
フレキシブルサーミスタ３１の分割電極側２１，２２はベース層５１側に面していて、フレキシブルサーミスタ３１はＲＦＩＤ基板のベース層５１に当接または近接する。また、配線導体層５２上にカバー層５３が形成されている。なおカバー層５３には開口部Ｈが形成されており、フレキシブルサーミスタ３１の表面が前記開口部Ｈから露出するように、フレキシブルサーミスタ３１が開口部内に収納されている。このフレキシブルサーミスタ３１の露出面が、温度検知対象物に接するように配置される。そのため、検知物の温度を高い熱応答性および高い温度検出精度のもとで検知できる。
【００５８】
図１１（Ａ）に示したように、フレキシブルサーミスタ３１の露出面の高さがカバー層の表面の高さとほぼ一致していて且つフレキシブルサーミスタ３１そのものに柔軟性があるので、フレキシブルサーミスタ３１がフレキシブル基板のベース層５１に接触した場合に、フレキシブルサーミスタ３１に掛かる応力負荷を低減することができ、サーミスタが破壊（クラック）するのを防止できる。また、フレキシブルサーミスタ３１が外部に露出しないので、高い耐環境性が得られる。
【００５９】
なお、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示したＲＦＩＤタグ２０１はフレキシブル基板のベース層５１の下面が粘着シートなどを介して温度検知対象物に貼付されてもよい。また、図１２（Ｂ）では配線導体層がベース層と同一平面上に形成されているが、ベース層及び配線導体層は複数積層されていてもよく、他の実装部品とフレキシブルサーミスタ３１とは同一ベース層面に形成されている必要はない。
【００６０】
なお、フレキシブルサーミスタ３１を温度検知対象物に押圧する前の状態で、図１１（Ａ）に示したカバー層５３の表面の高さとフレキシブルサーミスタ３１の露出面の高さとが異なっていても、押圧による変形で両者の厚みが同等となれば上述の効果は得られる。
【００６１】
フレキシブルサーミスタ３１の露出面の高さはカバー層５３の表面の高さに対して±２０％の範囲内であればよい。すなわち、カバー層５３の表面の高さ×０．８  ≦  フレキシブルサーミスタの露出面の高さ  ≦  カバー層５３の表面の高さ×１．２  の関係であれば概ね上述の効果が得られる。
【００６２】
以上に示したＲＦＩＤタグは次のような用途に用いることができる。
（１）温度管理を行いたい食品・飲料品のラベル
（２）体温情報を一定期間収集管理するために、シール状にして体に貼り付ける
（３）高温危険個所のセンサとして、シール状にして必要箇所に貼り付ける
（４）ペットの体温を測定して健康管理するために、首輪に組み込む、またはシール状にして貼り付ける。
【００６３】
（５）プリンターヘッド、エンジン燃料噴射配管など、非常に薄くて配線が困難な場所へ、シール状にして貼り付ける。
【００６４】
（６）リチウムイオン二次電池などの電池の温度検知として、シール状にして貼り付ける。
【００６５】
（７）周囲の環境温度を検知するために、熱容量の低い部材に貼り付ける。
【００６６】
次の第７〜第９の実施形態では温度センサ付きの電池パックについて示す。
【００６７】
《第７の実施形態》
図１３（Ａ）は第７の実施形態に係る温度センサ付き電池パックの斜視図、図１３（Ｂ）は電池表面の様子を示す模式図である。この温度センサ付き電池パック２０１は、電池１６１とともに、充電制御回路などが構成された基板１６２および温度センサ１０１を備えている。電池１６１はラミネートタイプの電池であり、その外面は柔軟性を有し、図１３（Ｂ）に示すように不定形な凹凸面である。温度センサ１０１は、電池１６１の外面に沿って粘着シートなどを介して貼付されている。または、粘着シートなどは介さずに電池１６１の外面に直接的に密着していてもよい。
【００６８】
図１３（Ａ）に示した電池１６１、基板１６２および温度センサ１０１は、これら全体が樹脂フィルムでパッキングされて、温度センサ付きの電池パックが構成される。
【００６９】
温度センサ１０１のフレキシブルサーミスタ３１は電池１６１側に露出していて、フレキシブルサーミスタ３１は電池１６１に当接または近接する。
【００７０】
図５（Ａ）に示したように、フレキシブルサーミスタ３１の露出面の高さがカバー層５３の表面の高さとほぼ一致していて且つフレキシブルサーミスタ３１そのものに柔軟性があるので、フレキシブルサーミスタ３１が電池１６１に接触した場合に、フレキシブルサーミスタ３１に掛かる応力負荷を低減することができ、サーミスタが破壊（クラック）するのを防止できる。
【００７１】
また、図１３（Ｂ）に示したように、電池１６１の外面は凹凸面であっても、温度センサ１０１が電池１６１に押圧された状態で、フレキシブルサーミスタ３１を電池１６１の外面に密着させることも可能となり、高い応答性および高い温度測定精度が得られる。そのため、例えば電池の温度に応じた充電制御や保護制御を行う場合に高精度な制御が可能となる。
【００７２】
一般的に電池は小型化が望まれるので、温度センサのような付加的な素子はデッドスペースに配置される場合が多いが、非常に薄い上記温度センサ１０１を用いると、その配置の自由度が高いため、最適な位置に配置できる。すなわち、最も発熱が顕著となる部分の温度を直接的に検知できるようになる。
【００７３】
なお、温度センサ１０１を電池１６１に押圧する前の状態でカバー層５３の表面までの高さとフレキシブルサーミスタ３１の露出面の高さとが異なっていても、押圧による変形で両者の厚みが同等となれば上述の効果は得られる。
【００７４】
一般的には、フレキシブルサーミスタ３１の露出面の高さはカバー層５３の表面の高さに対して±２０％の範囲内であればよい。すなわち、カバー層５３の表面の高さ×０．８  ≦  フレキシブルサーミスタの露出面の高さ  ≦  カバー層５３の表面の高さ×１．２  の関係であれば概ね上述の効果が得られる。
【００７５】
また、本実施形態で示した例は、温度センサ１０１として、フレキシブルサーミスタ３１をフレキシブル基板５Ａに設けた構造としたが、電池１６１に直接フレキシブルサーミスタ３１を配置し、何らかの形で配線を引き出してもよい。
【００７６】
《第８の実施形態》
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は第８の実施形態である温度センサ付き電池パックの内部構造を示す斜視図である。図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）において、温度センサ１０２の基本構成は図５に示したとおりであるが、第２の実施形態では二つのフレキシブルサーミスタ３１Ａ，３１Ｂをフレキシブル基板に配置している。この二つのフレキシブルサーミスタ３１Ａ，３１Ｂに接続された配線導体層はフレキシブル基板の端部にまでそれぞれ引き出されている。なお、二つのフレキシブルサーミスタ３１Ａ，３１Ｂは直列接続または並列接続されてフレキシブル基板の端部に引き出されてもよい。
【００７７】
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）のいずれの例でも、円柱状の二つの電池１６３Ａ，１６３Ｂの側面に沿って温度センサ１０２が貼付されている。第２の実施形態では電池１６３Ａ，１６３Ｂの外面が硬質であるが、温度センサ１０２は電池１６３Ａ，１６３Ｂの外面に沿って密着し、その状態でフレキシブルサーミスタ３１Ａ，３１Ｂが電池１６３Ａ，１６３Ｂに当接または近接する。すなわち、温度センサ１０２の面のうち、フレキシブルサーミスタ３１Ａ，３１Ｂの露出面が電池１６３Ａ，１６３Ｂに貼付される。
【００７８】
《第９の実施形態》
図１５は第９の実施形態の電池パックの主要部の正面図である。電池１６３Ａ，１６３Ｂは円柱状の電池であり、図１５は電池１６３Ａ，１６３Ｂの軸方向を見た図である。温度センサ１０１は二つの電池１６３Ａ，１６３Ｂに挟まれている。温度センサ１０１のフレキシブルサーミスタ３１は二つの電池１６３Ａ，１６３Ｂに挟まれる位置に配置されている。温度センサ１０１の構成は第１の実施形態で図５に示したものと同様である。
【００７９】
この構造により、単一のフレキシブルサーミスタを用いて二つの電池（セル）の温度を測定できる。しかも電池１６３Ａ，１６３Ｂの発熱時の熱がそのまま外気へ放散されにくい位置にフレキシブルサーミスタ３１を配置することにより、発熱量の少ない段階で温度変化を速やかに検知できる。
【００８０】
次の第１０の実施形態および第１１の実施形態では、温度センサおよび発熱体を有する電子機器について示す。
【００８１】
《第１０の実施形態》
図１６は第１０の実施形態に係る電子機器１０１の断面図である。この電子機器１０１は、発熱体である被温度検出物７、この被温度検出物７の熱を放熱する放熱板８および前記温度センサ６Ａを備えている。被温度検出物７とは、それ自体が発熱するような構造物、または、使用により温度が上昇するような電子部品等を示す。放熱板８は本発明の特許請求の範囲に記載の「放熱体」に相当する。被温度検出物７の外面は曲面であり、この被温度検出物７の曲面に沿うように、放熱板８は全体が湾曲している。温度センサ６Ａは、放熱板８の湾曲面に沿って粘着シートなどを介して貼付されている。
【００８２】
温度センサ６Ａのフレキシブルサーミスタ１Ａは被温度検出物７側に露出していて、フレキシブルサーミスタ１Ａは被温度検出物７に当接または近接する。
【００８３】
図５に示したように、フレキシブルサーミスタ１Ａの露出面の高さがカバー層５３の表面の高さとほぼ一致していて且つフレキシブルサーミスタ１Ａそのものに柔軟性があるので、フレキシブルサーミスタ１Ａが被温度検出物７に接触した場合に、フレキシブルサーミスタ１Ａにかかる応力負荷を低減することができ、サーミスタが破壊（クラック）するのを防止できる。また、温度センサ６Ａを被温度検出物７に押圧して、フレキシブルサーミスタ１Ａを被温度検出物７に接触させることも可能となり、高い応答性が得られる。そのため、例えば発熱体の温度を一定に保つためのフィードバック制御を行う場合に高い温度安定性が得られる。
【００８４】
なお、温度センサ６Ａを被温度検出物７に押圧する前の状態でカバー層５３の表面までの高さとフレキシブルサーミスタ１Ａの表面の高さとが異なっていても、押圧による変形で両者の厚みが同等となれば上述の効果は得られる。
【００８５】
一般的には、フレキシブルサーミスタ１Ａの露出面の高さはカバー層５３の表面の高さに対して±２０％の範囲内であればよい。すなわち、カバー層５３の表面の高さ×０．８  ≦  フレキシブルサーミスタの露出面の高さ  ≦  カバー層５３の表面の高さ×１．２  の関係であれば概ね上述の効果が得られる。
【００８６】
図１６に示した例では被温度検出物７と放熱板８との対向領域の中央にフレキシブルサーミスタ１Ａを配置したが、放熱板８の温度を検知することが目的である場合には、放熱板８の熱検知対象位置にフレキシブルサーミスタ１Ａが当接または近接するように温度センサ６Ａを配置すればよい。
【００８７】
また、図５に示した例では、温度センサ６Ａにフレキシブルサーミスタ１Ａをフレキシブル基板５Ａに設けた構造としたが、被温度検出物７に直接フレキシブルサーミスタ１Ａを配置し、何らかの形で配線を引き出してもよい。
【００８８】
《第１１の実施形態》
図１７（Ａ）は第１１の実施形態の電子機器１０２の分解斜視図、図１７（Ｂ）はその側面図である。この電子機器１０２はトランジスタ素子２、その温度を検知する温度センサ６Ｃおよび放熱板８を備えている。トランジスタ素子２はパワートランジスタであり、使用によって温度が上昇する。放熱板８はトランジスタ素子２が発生する熱を放熱する。温度センサ６Ｃは放熱板８とトランジスタ素子２との間に挟まれてネジ４によりネジ止めされる。
【００８９】
前記温度センサ６Ｃは図９に示したように金属基材１１が絶縁被覆されている。ことにより、放熱板８またはトランジスタ素子２が金属基材１１と導通するおそれがない。このように分割電極２１，２２を除くサーミス夕の全面を絶縁層の保護層１６で覆うことにより、被温度検出物が電気的に或る回路に接続されている場合にもそのまま適用できる。
【実施例】
【００９０】
既に述べたとおり、カバー層の表面の高さとフレキシブルサーミスタの露出面の高さとを一致させ、サーミスタとしてフレキシブルサーミスタを用いることで、被温度検出物への接触状態でサーミスタに掛かる応力負荷を低減することができ、クラックなどでサーミスタが破壊することを防止する効果が得られるとともに、温度検出精度を向上することができる。この効果を確認するために、以下の評価を実施した。【００９１】
［準備］
図１８に示すように、フレキシブル基板５Ａの総厚み（カバー層５３の表面の高さ）をＴｆ、フレキシブルサーミスタ１Ａを含めた温度センサ６Ａの総厚み（フレキシブルサーミスタ１Ａの露出面の高さ）をＴｓとすると、この両者の差Ｔｅ（＝Ｔｓ−Ｔｆ）が異なる温度センサのサンプルを作製した。図１９（Ａ）はＴｅ＞０の例、図１９（Ｂ）はＴｅ＝０の例、図１９（Ｃ）はＴｅ＜０の例である。【００９２】
［評価１］
被温度検出物表面に前記サンプルを耐熱テープで接着させ、−５５℃から１５０℃までの温度サイクルを５００サイクル実施する熱衝撃試験を行うことによって応力ストレスをかけ、実施後のサンプルのサーミスタ層自体、サーミスタ層と分割電極との界面、および分割電極とはんだ接合との界面におけるクラックの発生をカウントし、クラック発生率を算出した。【００９３】
［評価２］
被温度検出物を図２０に示すような昇温カーブで発熱させ、６０秒後の被温度検出物の表面温度とフレキシブルサーミスタの検出温度との差を比較した。【００９４】
フレキシブル基板の総厚みＴｆ＝１０５μｍの場合の結果を、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）に示す。また、フレキシブル基板の総厚みＴｆ＝２１０μｍの場合の結果を、図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）に示す。【００９５】
評価１の結果から、フレキシブル基板５Ａの総厚みＴｆに対するフレキシブルサーミスタ１Ａを含めた温度センサ６Ａの総厚みＴｓの割合が２１％以下であればクラック発生率が低く、カバー層の表面の高さとフレキシブルサーミスタの露出面の高さを一致させることによるクラック防止効果が得られている。【００９６】
また、評価２の結果から、フレキシブル基板の総厚みＴｆに対するフレキシブルサーミスタ１Ａを含めた温度センサ６Ａの総厚みＴｓの割合が−２２％以上であれば被検出物との温度差は小さく、カバー層の表面の高さとフレキシブルサーミスタの露出面の高さが一致することによる温度検出精度向上の効果が得られる。【００９７】
評価１の効果は、耐熱テープによる接着ではなく、更に押圧をかけて接触させる場合や、より応力が高くなる湾曲した面に対して配置される場合に一層の効果が得られる。
【符号の説明】
【００９８】
Ｈ…開口部
１Ａ，１Ｂ…フレキシブルサーミスタ
２…トランジスタ素子
４…ネジ
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…フレキシブル基板
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…温度センサ
７…被温度検出物
８…放熱板
１１…金属基材
１５…サーミスタ層
１６…保護層
２１，２２…分割電極
２３…Niめっき層
２４…Snめっき層
３１，３２…フレキシブルサーミスタ
３１Ａ，３１Ｂ…フレキシブルサーミスタ
５１…ベース層
５１Ｐ…突出部
５２…配線導体層
５２Ｐ１，５２Ｐ２…接続部
５３…カバー層
５４…はんだ層
５５…外部接続端子
６１…フレキシブル基板
６２…ＲＦＩＤタグ用回路部品
７１…フレキシブル基板
１０１〜１０４…フレキシブル基板
１０１，１０２…発熱装置
１６１…電池
１６２…基板
１６３Ａ，１６３Ｂ…電池
２０１〜２０３…ＲＦＩＤタグ
２０１…電池パック
【図１】
2012093572.tif 000003
【図２】
2012093572.tif 000004
【図３】
2012093572.tif 000005
【図４】
2012093572.tif 000006
【図５】
2012093572.tif 000007
【図６】
2012093572.tif 000008
【図７】
2012093572.tif 000009
【図８】
2012093572.tif 000010
【図９】
2012093572.tif 000011
【図１０】
2012093572.tif 000012
【図１１】
2012093572.tif 000013
【図１２】
2012093572.tif 000014
【図１３】
2012093572.tif 000015
【図１４】
2012093572.tif 000016
【図１５】
2012093572.tif 000017
【図１６】
2012093572.tif 000018
【図１７】
2012093572.tif 000019
【図１８】
2012093572.tif 000020
【図１９】
2012093572.tif 000021
【図２０】
2012093572.tif 000022
【図２１】
2012093572.tif 000023
【図２２】
2012093572.tif 000024
【図２３】
2012093572.tif 000025
【国際調査報告】
2012093572.tif 000026
2012093572.tif 000027
2012093572.tif 000028
2012093572.tif 000029