(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱検知用内部電極及び温度補償用内部電極がセラミック素体の内部に形成され、前記熱検知用内部電極又は前記温度補償用内部電極とそれぞれ導通する、又は前記熱検知用内部電極及び前記温度補償用内部電極と共に導通する複数の外部電極が前記セラミック素体の外部に形成された熱センサにおいて、
前記セラミック素体内の、前記熱検知用内部電極が形成された熱検知部と、前記温度補償用内部電極が形成された温度補償部との間に、空洞部が形成され、
前記空洞部を挟んで対向する、前記熱検知部と前記温度補償部との対向距離が、前記空洞部の中央部で小さく、周辺部で大きく、
且つ前記空洞部の周辺部が前記温度補償部の方向へ延在することを特徴とする熱センサ。
【請求項２】
前記複数の外部電極のうち、前記熱検知用内部電極が導通する外部電極と、前記温度補償用内部電極が導通する外部電極とが別体であり、それぞれが前記セラミック素体の互いに異なる面に形成された、請求項１に記載の熱センサ。
【請求項３】
前記セラミック素体は複数のサーミスタ層を備え、前記熱検知用内部電極は、前記サーミスタ層を介して部分的に重なり合っている、請求項１又は２に記載の熱センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触型で温度を検知するセンサや人体を検知するセンサ等に利用される、サーミスタボロメータ型の熱センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、赤外線センサには、半導体の光電効果を用いた量子型センサと、輻射熱を吸収して温度が上昇することを利用した熱型センサの２種類に分類される。前者は、測定精度が高く、応答性が良い反面、波長域が狭いことや常温で使用できないなどの欠点がある。後者は、感度、応答性ともに量子型センサより劣るが、構造が簡単で、広い範囲の波長を感知でき、常温でも使用可能である。
【０００３】
代表的な熱型センサには、サーモパイルを用いた熱電堆タイプ、圧電体の焦電効果を用いた焦電タイプ、抵抗変化を利用したボロメータがある。
ボロメータ型の赤外線センサには、高感度・高速応答性・小型・低コストであることが求められる。
【０００４】
従来のサーミスタボロメータ型の赤外線センサには特許文献１，２が開示されている。
特許文献１は、キャップを封止するステム上に絶縁体を介して温度補償用サーミスタチップと赤外線検知用サーミスタチップとを備えたものである。
【０００５】
図１は特許文献１の赤外線センサの構成を示す図である。この赤外線センサは、ステム１１、キャップ１２、赤外線入射窓１３、絶縁基板１４、サーミスタチップ１５，１６、熱的・電気的絶縁体１７、ピン１８、電極１９、リード線２０を備えている。
【０００６】
また、特許文献１に類似の構造として特許文献２には、平面状の絶縁性セラミック基板の両面に、下地電極膜、サーミスタ膜、及び温度補償用内部電極膜が形成された赤外線センサが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実全昭６０−１１０４２号公報
【特許文献２】特開平１０−９００７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構成では、温度補償用サーミスタチップ１６上に熱的・電気的絶縁体１７を介して赤外線検知用サーミスタチップ１５を取り付けているので、赤外線検知用サーミスタチップ１５のステム１１に対する熱抵抗が高く、赤外線検知用サーミスタチップ１５と温度補償用サーミスタチップ１６との温度差を大きくすることができ、検出感度を高められるとしている。しかし、検知部は０．５ｍｍ×１．０ｍｍ×０．２ｍｍという所定の厚みを有する赤外線検知用サーミスタチップ１５であるため、熱容量が大きい。また、赤外線検知用サーミスタチップ１５と温度補償用サーミスタチップ１６との間に熱的・電気的絶縁体１７とを設けており、熱的分離が十分になされず、十分な感度を得にくい。ここで、熱的・電気的絶縁体１７の断熱性が有効に作用するのは、赤外線検知用サーミスタチップ１５自体の熱容量が小さい場合である。そのためには赤外線検知用サーミスタチップ１５を単体で非常に薄く形成することになる。そのような場合に、熱的・電気的絶縁体１７を空気とし、リード線２０ａ，２０ｂだけで支持するようなことは非現実的である。また、ピン端子１８付きの部品に成らざるを得ないので、小型で表面実装可能な赤外線センサとして構成できない。
【０００９】
特許文献２の構成については、アルミナウエハの両面に下地電極を形成し、その上にゾル・ゲル法により薄膜サーミスタを形成している。この場合、赤外線吸収膜が薄膜で形成されているので、熱容量を小さくできるが、赤外線吸収膜をゾル・ゲル法等の薄膜形成法は工程が煩雑であり、量産に向かない。また、低コスト化及び小型化が難しい。
【００１０】
また、特に人体検知及び非接触温度計等に用いられる熱センサにおいては、検出感度を極力高めることが求められている。しかし、特許文献１，２に示されているセンサでは、人体検知及び非接触温度計等に用いられる高感度な熱センサが構成し難い。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、検出感度及び応答性が高く、製造が容易で、表面実装可能な小型の熱センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、この発明の熱センサは次のように構成される。
（１）熱検知用内部電極及び温度補償用内部電極がセラミック素体の内部に形成され、前記熱検知用内部電極又は前記温度補償用内部電極とそれぞれ導通する、又は前記熱検知用内部電極及び前記温度補償用内部電極と共に導通する複数の外部電極が前記セラミック素体の外部に形成された熱センサにおいて、
前記セラミック素体内の、前記熱検知用内部電極が形成された熱検知部と、前記温度補償用内部電極が形成された温度補償部との間に、空洞部が形成され、
前記空洞部を挟んで対向する、前記熱検知部と前記温度補償部との対向距離が前記空洞部の中央部で小さく周辺部で大きく、且つ前記空洞部の周辺部が前記温度補償部の方向へ延在されている。
この構造により、熱検知部と温度補償部との温度差がより大きくなって、検知感度が向上する。
【００１３】
（２）前記複数の外部電極のうち、前記熱検知用内部電極が導通する外部電極と、前記温度補償用内部電極が導通する外部電極とが別体であり、それぞれが前記セラミック素体の互いに異なる面に形成されていてもよい。
温度補償用内部電極が導通する外部電極と、熱検知用内部電極が導通する外部電極との形成位置をセラミック素体の異なる面に形成すれば、空洞部の周辺部を温度補償部方向へより長く延在させることができ、熱検知部と温度補償部との温度差をより大きくできる。
【００１４】
（３）前記セラミック素体は複数のサーミスタ層を備え、前記熱検知用内部電極は、前記サーミスタ層を介して部分的に重なり合っていてもよい。
このように、異なる電位に接続される熱検知用内部電極が、間にセラミック層を挟んで厚み方向に重なるように対向配置すると、熱検知用内部電極間の抵抗値を低く設定できるため、高いＳＮ比特性を得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱センサの熱検知部の熱容量を小さくでき、対流伝熱や輻射伝熱による温度上昇率が高まり、検出感度が向上する。しかも、熱検知部で発生した熱が、温度補償部側へ伝わり難くい。また、温度補償部自体は熱容量が小さすぎると、温度補償部がすぐに暖まってしまい、熱検知部と温度補償部との温度差が小さくなってしまうが、本願発明によれば、温度補償部（のセラミック素体）には十分な厚みが確保されるので熱容量が大きく、温度補償部と熱検知部との温度差が大きくなる。これにより、熱検知部と温度補償部との温度差をより大きくでき、感度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】特許文献１の赤外線センサの構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は第１の実施形態に係る熱センサ１０１の斜視図、図２（Ｂ）は熱センサ１０１の内部の構造を示す斜視図、図２（Ｃ）は熱センサ１０１の断面図である。
【図３】図３（Ａ），図３（Ｂ）は熱センサ１０１を用いた熱センサ回路の二つの例である。
【図４】図４（Ａ）は第１の比較例としての熱センサの斜視図及び一部破断斜視図、図４（Ｂ）は第２の比較例としての熱センサの斜視図及び一部破断斜視図、図４（Ｃ）は第１の実施形態に係る熱センサ１０１の斜視図及び一部破断斜視図である。
【図５】熱センサ１０１の特性測定状態での熱センサ１０１の実装状態と検知対象物との関係を示す図である。
【図６】図５に示した各部の物性値を示す図である。
【図７】図４に示した３つの熱センサの感度と応答性を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は第２の実施形態に係る熱センサ１０２の斜視図、図８（Ｂ）は熱センサ１０２の内部の構造を示す斜視図、図８（Ｃ）は熱センサ１０２の断面図である。
【図９】図９（Ａ）は第１の比較例である熱センサ１１１の断面図である。図９（Ｂ）は第２の比較例である熱センサ１１２の断面図である。
【図１０】熱センサ１０２，１１１，１１２及び第１の実施形態で示した熱センサ１０１の感度と応答性を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、熱センサ１０２を構成する各セラミック層に形成される電極等のパターンを示すための、積層前の斜視図である。図１１（Ｂ）は熱センサ１０２の斜視図である。
【図１２】主要なセラミックグリーンシートの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
《第１の実施形態》
図２（Ａ）は第１の実施形態に係る熱センサ１０１の斜視図、図２（Ｂ）は同熱センサ１０１の内部の構造を示す斜視図、図２（Ｃ）は同熱センサ１０１の断面図である。
熱センサ１０１は、熱センサ本体となる負特性（ＮＴＣ）サーミスタセラミックスで構成されるセラミック素体１０、熱検知用内部電極１，２、空洞部５、温度補償用内部電極６，７、外部電極３，４及び温度補償用外部電極８を備えている。
【００１８】
外部電極３は熱検知用内部電極１に導通する。外部電極４は熱検知用内部電極２及び温度補償用内部電極６に導通する。温度補償用外部電極８は温度補償用内部電極７に導通する。
【００１９】
熱検知用内部電極１，２は、セラミック素体１０の表層部付近で熱検知部のサーミスタの抵抗値を検出する位置に設けられている。セラミック素体１０のうち、熱源の対流熱又は輻射熱等が伝熱することによって発熱する第１の主面側の表層部付近、すなわち熱検知用内部電極１，２の形成領域が熱検知部である。
【００２０】
第１の熱検知用内部電極１は、熱源の対流熱又は輻射熱等が伝熱するセラミック素体１０の表面から一定深さで面状に広がり、第２の熱検知用内部電極２は一部が熱検知用内部電極１と対向する関係で、サーミスタセラミック層の厚み方向にサーミスタセラミック層を介して積層され、表面から一定深さで面状に広がる。
【００２１】
セラミック素体１０のサーミスタセラミックスは温度変化により抵抗値が変化する半導体セラミックスであって、例えばマンガン、ニッケル、コバルト、鉄、銅、アルミ、チタン、亜鉛など複数の遷移金属酸化物を焼結したＮＴＣサーミスタ材料を用いてもよいし、例えば希土類元素をドナーとして添加したＢａＴｉＯ3系のＰＴＣサーミスタ材料を用いてもよい。
【００２２】
熱検知用内部電極１，２はサーミスタセラミックスとオーミック接合する電極材料であれば何れの材料を選択することができる。例えばセラミック素体に用いられるサーミスタセラミックスがＮＴＣサーミスタ材料であれば、Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ又はそれらの合金等で構成され、ＰＴＣサーミスタ材料であれば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ又はそれらの合金等で構成される。
【００２３】
熱検知用内部電極１，２は、その対向距離とセラミック素体１０の平面視での重なり面積とによって抵抗調整することができるため、所望の抵抗値を得るために、サーミスタセラミックスの抵抗率（比抵抗）に合わせて上記熱検知用内部電極１，２のパターンと層位置が定められる。
【００２４】
また、セラミック素体１０のうち、空洞部５を挟んで熱検知部と対向する第２の主面側の表層部である温度補償部には赤外線が入射しない。この温度補償部に温度補償用内部電極６，７が設けられる。
【００２５】
空洞部５は熱検知部と温度補償部との間に形成されている。空洞部５を挟んで対向する、熱検知部と温度補償部との対向距離が、空洞部５の中央部で小さく、周辺部で大きく、且つ空洞部５の周辺部が温度補償部方向に延在するように、前記空洞部５が形成されている。ここでの対向距離は、空洞部５と接する熱検知部側のセラミック素体の面と、空洞部５と接する前記温度補償部側のセラミック素体の面との距離である。上記のような構成にすると、本実施形態を、側面（セラミック素体の長さ×高さで表わされる面）断面視した際には、略コの字型の断面形状を有する空洞部が形成されている。
【００２６】
空洞部５は、セラミック素体１０のうち、熱検知部と、それより下部（セラミック素体１０本体）とを熱的に分離する。この空洞部５は、セラミック素体１０を形成する際にグリーンシートを複数層積み重ねて焼成され形成されるが、サーミスタセラミックグリーンシートの幾つかを、開口部に有機物等を充填したセラミックグリーンシートとし、それらを積層し焼成することにより有機物が揮発することによって構成されるものである。
【００２７】
このように、熱検知部と温度補償部との間には空洞部５が介在しているので、セラミック素体１０に赤外線が入射して熱検知部の温度が上昇しても、空洞部がその熱を断熱する。そのため、温度補償部は周囲の環境温度を保つことができる。
【００２８】
また、対流伝熱により被測定対象物の温度を検知する場合、熱検知部は被測定対象物からの対流伝熱により加熱されるが、温度補償部は、空洞部５により断熱されているので、被測定対象物からの熱を殆ど受けない。
【００２９】
図３（Ａ），図３（Ｂ）は前記熱センサ１０１を用いた熱センサ回路の二つの例である。図３（Ａ），図３（Ｂ）において、抵抗Ｒｓは熱検知部のサーミスタによる抵抗、抵抗Ｒｎは温度補償部のサーミスタの抵抗である。この抵抗Ｒｓ，Ｒｎと抵抗Ｒｏ，Ｒｏとによって抵抗ブリッジ回路を構成している。増幅回路ＡＭＰは抵抗ブリッジ回路の出力電圧を差動増幅する。
【００３０】
図３に示した熱センサ回路によれば、温度補償部のサーミスタＲｎで周囲の温度変化による影響分を補償しているため、増幅回路ＡＭＰの出力電圧Ｖｏｕｔは、熱検知部のサーミスタＲｓの加熱量に応じた値となる。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔを熱検知信号として利用できる。
【００３１】
このように温度上昇による抵抗変化を熱検知用内部電極１，２および外部電極３，４を通じて測定することで、熱検知できる。
【００３２】
図３（Ａ）に示す熱センサ回路のように、二つの電流経路の一方を、熱検知部のサーミスタによる抵抗Ｒｓと、温度補償部のサーミスタの抵抗Ｒｎとの直列回路で構成し、他方を二つの抵抗Ｒｏの直列回路で構成すると、高いＳＮ比が得られる。
【００３３】
すなわち、図３（Ｂ）に示した回路構成では、抵抗Ｒｏの抵抗値を、熱検知部のサーミスタによる抵抗Ｒｓ及び温度補償部のサーミスタの抵抗Ｒｎの抵抗値にほぼ等しくしないと大きな差動電圧が得られないが、図３（Ａ）に示した回路構成では、抵抗Ｒｏの抵抗値が前記Ｒｓ及びＲｎの抵抗値に近似する値である必要がないので、回路構成上の自由度が高く、ＳＮ比の高い回路が構成できる。例えば抵抗Ｒｏの抵抗値を充分に小さくして、増幅回路ＡＭＰへの入力インピーダンスを低くすることができる。
【００３４】
図２に示したように、２つの熱検知用内部電極１，２を対向配置すると、その２つの熱検知用内部電極１，２間の抵抗値を低く設定でき、検出回路の構成上、高いＳＮ比特性を得やすい。
【００３５】
具体的な製造方法は次のとおりである。ここではＮＴＣサーミスタ材料を用いたサーミスタセラミックスからなるセラミック素体の事例を説明する。
【００３６】
先ず、遷移金属酸化物であるMn3O4、NiO、Co3O4、Fe2O3等を所定量秤量し、次いで該秤量物をジルコニア等の粉砕媒体が内有されたボールミルに投入して十分に湿式粉砕し、その後、所定の温度で仮焼してセラミック粉末を作製する。
【００３７】
次に、上記セラミック粉末に有機バインダを加え、湿式で混合処理を行ってスラリー状とし、その後、ドクターブレード法等を使用して成形加工を施し、セラミックグリーンシートを作製する。
【００３８】
次いで、セラミックグリーンシートのうち熱検知部又は温度補償部に位置するセラミックグリーンシートにＡｇ−Ｐｄを主成分とした内部電極用ペーストを使用し、セラミックグリーンシート上にスクリーン印刷を施して内部電極パターンを形成する。また、空洞部に位置するセラミックグリーンシートには、レーザー加工等によって上記セラミックグリーンシートに穴を開け、その穴へ例えばバインダ等の有機物やカーボンペースト等、焼成することによって揮発する材料を充填し、空洞パターンを形成する。
【００３９】
次に、内部電極パターンがスクリーン印刷されたセラミックグリーンシートと、空洞パターンを加工したグリーンシートを積層した後、電極パターンがスクリーン印刷されていないセラミックグリーンシートで上下挟持し、圧着して積層体を作製する。次いで、この積層体を所定寸法に切断して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１０００℃〜１３００℃）で焼成処理を施す。これにより、バインダ等の有機物やカーボンペースト等が揮発し、セラミック素体の中央部付近に空洞部が形成される。これにより、熱検知用内部電極１，２と空洞部５を備えるセラミック素体１０を構成する。
【００４０】
この後、セラミック素体１０の両端部にＡｇ等を含む外部電極用ペーストを塗布して焼付けし、外部電極３，４を形成する。なお、外部電極３，４は密着性が良好であればよく、例えばスパッタリング法や真空蒸着法等の薄膜形成法で形成してもよい。
【００４１】
この第１の実施形態では、セラミック素原料としてMn3O4等の酸化物を使用したが、Mnの炭酸塩、水酸化物等を使用することもできる。
【００４２】
次に、図４〜図６を参照して、第１の実施形態に係る熱センサ１０１の特性例を示す。図４（Ｃ）は第１の実施形態に係る熱センサ１０１の斜視図及び一部破断斜視図である。図４（Ａ）は第１の比較例としての熱センサの斜視図及び一部破断斜視図である。図４（Ｂ）は第２の比較例としての熱センサの斜視図及び一部破断斜視図である。
【００４３】
図４（Ａ）に示す第１の比較例としての熱センサは、高さが均一な空洞部５２がセラミック素体１０の内部に閉じ込められている。図４（Ｂ）に示す第２の比較例としての熱センサは、高さが均一な貫通した空洞部５１を備えている。
【００４４】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）において、各部の寸法は次のとおりである。
【００４５】
［共通パラメータ］
セラミック素体のサイズ：2.0[mm] × 1.2[mm] × 0.6[mm]
熱検知用内部電極１の位置（表面からの深さ）：0.05[mm]
熱検知用内部電極２の位置（電極間距離）：0.05[mm]
外部電極３，４のかぶさり寸法ＥＬ：0.2[mm]
［タイプＡ］
HW =1.6[mm]
HD =0.8[mm]
HC =0.2[mm]
MB =0.2[mm]
MS =0.2[mm]
MF =0.2[mm]
［タイプＢ］
HW =1.6[mm]
HD =1.2[mm]
HC =0.2[mm]
MB =0.2[mm]
MS =0.2[mm]
MF =0.2[mm]
［タイプＣ（熱センサ１０１）］
HW =1.6[mm]
HD =1.2[mm]
HC =0.2[mm]
HCS=0.2[mm]
HWS=0.2[mm]
MBS=0.05[mm]
図５は、熱センサ１０１の特性測定状態での熱センサ１０１の実装状態と検知対象物との関係を示す図である。熱センサ１０１は実装基板２１のランドに対してはんだで表面実装されている。熱センサ１０１の熱検知部に対して検知対象物２２が所定距離Ｌだけ離間した状態で近接することによって検知対象物２２の温度を測定する。実装基板は例えばガラスエポキシ基板である。検知対象物２２は例えば人体である。
【００４６】
実装基板のサイズは10.0[mm] × 10.0[mm] × 2.0[mm]である。また、図５に示した各部の物性値は図６に示すとおりである。
【００４７】
図７は、図４に示した３つの熱センサの感度と応答性を示す図である。
図７において横軸は経過時間である。縦軸は、図３（Ｂ）に示した熱センサ回路の抵抗Ｒｎ＝Ｒｏとし、抵抗ブリッジ回路への印加電圧を3[V]としたときの抵抗ブリッジ回路の差分出力電圧を正規化した値である。ここではタイプＡに対する比で表している。図７は、計測開始から１０秒後に輻射熱（赤外線）を照射し、２０秒後に輻射熱（赤外線）を遮断した結果である。
【００４８】
図７に示したとおり、図４の熱センサ［タイプＡ］［タイプＢ］［タイプＣ］の、定常状態に達したときの差分電圧の大きさ（すなわち感度）は、［タイプＡ］＜［タイプＢ］＜［タイプＣ］の関係にある。また、赤外線が照射されてからの差分電圧の立ち上がりの急峻度（すなわち応答性に相当する時定数の逆数）は［タイプＡ］＜［タイプＢ］＜［タイプＣ］の関係にある。
【００４９】
このように、空洞部５を挟んで対向する熱検知部と温度補償部との対向距離が、空洞部５の中央部で小さく周辺部で大きく、且つ空洞部５の周辺部が温度補償部方向に延在することによって、感度・応答性がともに向上する。また、空洞部の端部を外部に開放することによって感度・応答性が向上するのが分かる。
【００５０】
《第２の実施形態》
図８（Ａ）は第２の実施形態に係る熱センサ１０２の斜視図、図８（Ｂ）は同熱センサ１０２の内部の構造を示す斜視図、図８（Ｃ）は同熱センサ１０２の断面図である。
熱センサ１０２は、熱センサ本体となる負特性（ＮＴＣ）サーミスタセラミックスで構成されるセラミック素体１０、熱検知用内部電極１，２、空洞部５、温度補償用内部電極６，７、外部電極３，４、及び温度補償用外部電極８，９を備えている。
【００５１】
外部電極３は熱検知用内部電極１に導通する。外部電極４は熱検知用内部電極２及び温度補償用内部電極６に導通する。温度補償用外部電極８，９は温度補償用内部電極７，６にそれぞれ導通する。
【００５２】
第１の実施形態で図２に示した熱センサ１０１と異なり、温度補償用外部電極８，９を外部電極３，４の形成面とは異なる面に形成し、温度補償用内部電極６，７を温度補償用外部電極８，９の方向へ引き出している。より具体的には、熱検知用となる外部電極３，４はセラミック素体１０の端面（セラミック素体の幅×高さで表わされる面）に形成され、温度補償用外部電極６，７はセラミック素体１０の側面（セラミック素体の長さ×高さで表わされる面）に形成されている。この構造によれば、温度補償用内部電極６，７をセラミック素体１０の端面側に引き出す必要がないため、空洞部５の周辺部を温度補償部方向へより長く延在させることができ、熱検知部と温度補償部との温度差をより大きくできる。
【００５３】
次に、図８〜図１０を参照して、第２の実施形態に係る熱センサ１０２の特性例を示す。図９（Ａ）は第１の比較例である熱センサ１１１の断面図である。図９（Ｂ）は第２の比較例である熱センサ１１２の断面図である。熱センサ１１１は図４（Ｂ）に示したタイプＢの熱センサと同じである。熱センサ１１２は、温度補償用内部電極６，７に近接する位置に空洞部５１を設けている。
【００５４】
図８（Ｃ）、図９（Ａ）、図９（Ｂ）において、各部の寸法は次のとおりである。
【００５５】
［熱センサ１０２］
MBC=0.2[mm]
MBS=0.05[mm]
［熱センサ１１１（タイプＢ）］
MB =0.2[mm]
［熱センサ１１２］
MB =0.1[mm]
その他の各部の寸法は第１の実施形態で示したとおりである。
【００５６】
図１０は、前記熱センサ１０２，１１１，１１２及び第１の実施形態で示した熱センサ１０１の感度と応答性を示す図である。
図１０において横軸は経過時間である。縦軸は、図３（Ｂ）に示した熱センサ回路の抵抗Ｒｎ＝Ｒｏとし、抵抗ブリッジ回路への印加電圧を3[V]としたときの抵抗ブリッジ回路の差分出力電圧を正規化した値である。ここでは熱センサ１１１に対する比で表している。図１０は、計測開始から１０秒後に輻射熱（赤外線）を照射し、２０秒後に輻射熱（赤外線）を遮断した結果である。
【００５７】
図１０に示したとおり、熱センサ１０１，１０２，１１１，１１２の、定常状態に達したときの差分電圧の大きさ（すなわち感度）は、［熱センサ１１１］＜［熱センサ１１２］＜［熱センサ１０１］＜［熱センサ１０２］の関係にある。また、赤外線が照射されてからの差分電圧の立ち上がりの急峻度（すなわち応答性に相当する時定数の逆数）は［熱センサ１１１］＜［熱センサ１１２］＜［熱センサ１０１］＜［熱センサ１０２］の関係にある。
【００５８】
このように、空洞部５の周辺部で温度補償部方向に延在する部分の長さが長いほど、感度・応答性がともに向上する。また、熱センサ１１２のように、温度補償部のセラミック層が全体に薄くすれば、温度補償部の熱容量が小さくなって、温度補償部が熱検知部の温度に追従して比較的早く変動してしまうので、高い感度・応答性が得られないことが分かる。
【００５９】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、第２の実施形態で示した熱センサ１０２の製造方法について示す。
図１１（Ａ）は、熱センサ１０２を構成する各セラミック層に形成される電極等のパターンを示すための、積層前の斜視図である。図１１（Ｂ）は熱センサ１０２の斜視図である。また、図１２は主要なセラミックグリーンシートの平面図である。
【００６０】
セラミック層１０ｂ，１０ｃには、焼成によって熱検知用内部電極になる電極ペースト１ｐ，２ｐが形成されている。セラミック層１０ｇ，１０ｈには焼成によって熱検知用内部電極となる電極ペースト６ｐ，７ｐが形成されている。セラミック層１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈには有機物やカーボンペースト等、焼成することによって揮発する空洞部形成用材料のパターン５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄがそれぞれ形成されている。
【００６１】
図１２（Ａ）は、熱検知用内部電極の電極ペースト１ｐが形成されたセラミックグリーンシート１０Ｂの平面図、図１２（Ｂ）は、熱検知用内部電極の電極ペースト２ｐが形成されたセラミックグリーンシート１０Ｃの平面図である。図１２（Ｃ）は、空洞部形成用材料のパターン５ａが形成されたセラミックグリーンシート１０Ｅの平面図である。空洞部形成用材料のパターン５ｂが形成されたセラミックグリーンシートについても図１２（Ｃ）と同一である。図１２（Ｄ）は、温度補償用内部電極の電極ペースト６ｐ及び空洞部形成用材料のパターン５ｃが形成されたセラミックグリーンシート１０Ｇの平面図である。図１２（Ｅ）は、温度補償用内部電極の電極ペースト７ｐ及び空洞部形成用材料のパターン５ｄが形成されたセラミックグリーンシート１０Ｈの平面図である。
【００６２】
これらのセラミックグリーンシートを積層加圧し、個片に分断した後に焼成し、所定の面に外部電極３，４及び温度補償用外部電極８，９の形成用の電極ペーストを塗布し、焼き付けることによって、図１１（Ｂ）に示した熱センサ１０２を得る。
【００６３】
本発明の熱センサは積層セラミック部品として製造できるので、製造が容易であり、低コスト化が図れる。また、外部電極３，４を用いて表面実装が可能であるので、金属ケースを用いてパッケージ化された従来の熱センサや、基板に素子を組込んだ熱センサと比較して、小型化および低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１，２…熱検知用内部電極
１ｐ，２ｐ…電極ペースト
３，４…外部電極
５…空洞部
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…空洞部形成用材料のパターン
６，７…温度補償用内部電極
６ｐ，７ｐ…電極ペースト
８，９…温度補償用外部電極
１０…セラミック素体
２１…実装基板
２２…検知対象物
１０１，１０２，１１１，１１２…熱センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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