(57)【要約】【課題】  温度検出素子において、基板実装状態で、より高精度に温度検出を行うこと。【解決手段】  チップ状のサーミスタ素体２の表面に、第１の端子電極３と、第２の端子電極４と、第１の端子電極３及び第２の端子電極４よりも高抵抗状態で形成されかつハンダ材と接合可能な第３の端子電極５と、が直接設けられている。これにより、基板にハンダ付けされた状態の第３の端子電極５から直接的にサーミスタ素体２に熱が伝導し、機械的強度を確保した状態で高精度な温度検出が可能になる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ状のサーミスタ素体の表面に、第１の端子電極と、第２の端子電極と、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極よりも高抵抗状態で形成されかつハンダ材と接合可能な第３の端子電極と、が直接設けられていることを特徴とする温度検出素子。
【請求項２】
請求項１に記載の温度検出素子において、
前記第３の端子電極が、金属フィラー含有樹脂で形成された樹脂電極であることを特徴とする温度検出素子。
【請求項３】
請求項１に記載の温度検出素子において、
前記第３の端子電極が、前記サーミスタ素体の表面に形成する際に前記サーミスタ素体との間に高抵抗界面層を形成する金属材料で形成されていることを特徴とする温度検出素子。
【請求項４】
請求項３に記載の温度検出素子において、
前記第３の端子電極が、銅又は銅系合金であることを特徴とする温度検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路基板等に表面実装され温度検出用や温度補償用等に有効な温度検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント回路基板に実装されたパワートランジスタやパワーＩＣ等の電子部品が所定以上に過熱して焼損等を起こすことを防止するために、プリント回路基板にチップ型サーミスタ等の温度検出素子を実装して、電子部品等の温度検出が行われている。また、水晶発振子やバッテリ等の温度補償用としても、チップ型サーミスタ等の温度検出素子が用いられている。
【０００３】
近年、より高精度な温度検出及び温度補償が要望されていると共に、実装の配置関係上、温度検出対象に十分に近接配置できない場合、温度検出対象から離間した位置からでも高い熱伝導効果を有して良好な温度検出を行うことが要求されている。
例えば、特許文献１では、検出対象と検出部分とを熱結合するための端子を設けた表面実装用温度検出素子が提案されている。すなわち、この表面実装用温度検出素子では、ベース上に温度検出部材が形成され、ベース下面にメッキ等により熱結合用の端子が形成されている。これにより、熱結合用シリコンの塗布・充填を不要にすると共に高い熱伝導効果を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１０８０２号公報（特許請求の範囲、段落番号００１２、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の特許文献１に記載の技術では、ベースを介して熱結合用の端子から温度検出部材に熱が間接的に伝導されるため、ベース部分で一部の熱が放熱されて高精度な温度検出が得られないという不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、基板実装状態で、より高精度に温度検出が可能な温度検出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】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の温度検出素子は、チップ状のサーミスタ素体の表面に、第１の端子電極と、第２の端子電極と、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極よりも高抵抗状態で形成されかつハンダ材と接合可能な第３の端子電極と、が直接設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この温度検出素子では、第１の端子電極及び第２の端子電極とは別に、チップ状のサーミスタ素体表面に、ハンダ材と接合可能な第３の端子電極が直接設けられているので、基板にハンダ付けされた状態の第３の端子電極から直接的にサーミスタ素体に熱が伝導し、機械的強度を確保した状態で高精度な温度検出が可能になる。また、第３の端子電極が、第１の端子電極及び第２の端子電極よりも高抵抗状態で形成されているので、サーミスタ素体との電気的接合は低く、第３の端子電極を通じて基板と電気的に導通することで生じるサーミスタ素体に対する電気的影響を防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明の温度検出素子は、前記第３の端子電極が、金属フィラー含有樹脂で形成された樹脂電極であることを特徴とする。すなわち、この温度検出素子では、第３の端子電極が、金属フィラー含有樹脂で形成された樹脂電極であるので、サーミスタ素体に直接形成した状態で電気的接合が低く、非常に高抵抗な特性を示すため、サーミスタ素体に上記電気的影響を及ぼさない。
【００１０】
また、本発明の温度検出素子は、前記第３の端子電極が、前記サーミスタ素体の表面に形成する際に前記サーミスタ素体との間に高抵抗界面層を形成する金属材料で形成されていることを特徴とする。すなわち、この温度検出素子では、サーミスタ素体との間に高抵抗界面層を形成する金属材料で第３の端子電極が形成されているので、形成された高抵抗界面層によって第３の端子電極の電気的接合が低くなり、非常に高抵抗な特性を示すため、サーミスタ素体に上記電気的影響を及ぼさない。なお、本発明では、サーミスタ素体の表面に絶縁材層を形成した後、その絶縁材層上に第３の端子電極をあらためて形成する場合に比べて、製造工程が簡便で低製造コストであると共に、高い密着性による高熱伝導性を有することができる。
【００１１】
さらに、本発明の温度検出素子は、前記第３の端子電極が、銅又は銅系合金であることを特徴とする。すなわち、この温度検出素子では、第３の端子電極として、還元作用を有する金属材料の銅又は銅系合金が、主たる材料が遷移金属酸化物系半導体セラミックスであるサーミスタ素体に対して、大気中で焼き付け等で形成される。このとき、銅又は銅系合金とサーミスタ素体との接合部近傍で、サーミスタ素体側の遷移金属酸化物の一部が還元されると共に、そこから放出された酸素が銅又は銅系合金側を酸化させて、例えばＣｕ２Ｏ等の高抵抗界面層が形成される。したがって、本発明における第３の端子電極は、ハンダ付け性に優れていると共に、形成時に良好な高抵抗界面層を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度検出素子によれば、チップ状のサーミスタ素体表面に、熱的結合端子として、第１の端子電極及び第２の端子電極よりも高抵抗かつハンダ材と接合可能な第３の端子電極が直接設けられているので、第３の端子電極から直接的にサーミスタ素体に熱が伝導し、ハンダ付けにより機械的強度を確保した状態で高精度な温度検出が可能になると共に、サーミスタ素体との低い電気的接合によってサーミスタ素体に対する電気的影響を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る温度検出素子の第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態の温度検出素子は、チップ型サーミスタ１であって、図１及び図２に示すように、チップ状のサーミスタ素体２の表面に、第１の端子電極３と、第２の端子電極４と、第１の端子電極３及び第２の端子電極４よりも高抵抗状態で形成されかつハンダ材と接合可能な一対の第３の端子電極５と、が直接設けられている。
【００１５】
上記サーミスタ素体２としては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、ＮＴＣ型サーミスタを採用している。このサーミスタ素体２は、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料等のサーミスタ材料で形成されている。
上記第１の端子電極３及び第２の端子電極４は、入力端子電極及び出力端子電極であり、上記第３の端子電極５は、熱的結合端子として機能するダミー端子であり、サーミスタ素体２との電気的接合は極めて低い。
【００１６】
上記第１の端子電極３及び第２の端子電極４は、例えばサーミスタ素体２の長手方向における端面に導電性ペーストをスクリーン印刷等による印刷やディップで付け、乾燥後に焼き付けることで形成している。
上記第３の端子電極５は、Ａｇフィラー（金属フィラー）含有樹脂をサーミスタ素体２に直接接着して形成された樹脂電極である。この第３の端子電極５は、第１の端子電極３と第２の端子電極４との中間部分に互いに対向状態で一対配設されている。各第３の端子電極５は、サーミスタ素体２の上面から側面を介して下面まで達して形成されている。なお、良好なハンダ付け性を維持すると共に、サーミスタ素体２との低い電気的接合が得られるように、第３の端子電極５を形成する樹脂電極では、Ａｇフィラーの含有量を調整している。
【００１７】
このように本実施形態のチップ型サーミスタ１では、第１の端子電極３及び第２の端子電極４とは別に、チップ状のサーミスタ素体２表面に、ハンダ材と接合可能な第３の端子電極５が直接設けられているので、プリント回路基板にハンダ付けされた状態の第３の端子電極５から直接的にサーミスタ素体２に熱が伝導し、機械的強度を確保した状態で高精度な温度検出が可能になる。また、第３の端子電極５が、樹脂電極であり第１の端子電極３及び第２の端子電極４よりも高抵抗状態であるので、サーミスタ素体２との電気的接合は低く、第３の端子電極５を通じてプリント回路基板と電気的に導通することで生じるサーミスタ素体２に対する電気的影響を防ぐことができる。さらに、第１の端子電極３、第２の端子電極４及び一対の第３の端子電極５を備えているので、プリント回路基板上等にハンダ付け等で固定することで、４端子による強い接着強度が得られる。
【００１８】
次に、本発明に係る温度検出素子の第２実施形態を、図３を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００１９】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、第３の端子電極５が樹脂電極であるのに対し、第２実施形態のチップ型サーミスタ（温度検出素子）１０では、図３に示すように、第３の端子電極１５が、サーミスタ素体２の表面に形成する際にサーミスタ素体２との間に高抵抗界面層１５ａを形成する銅又は銅系合金（金属材料）で形成されている点である。また、第２実施形態では、サーミスタ素体２の表面をガラスコート等の絶縁層１２で保護している点で、第１実施形態と異なっている。
【００２０】
すなわち、第２実施形態のチップ型サーミスタ１０では、サーミスタ素体２の外周面にガラスペーストを、一部を除いてスクリーン印刷等により印刷し、乾燥後に焼き付けることで絶縁層１２が形成される。また、絶縁層１２が形成されていないサーミスタ素体２の所定表面には、還元作用を有する金属材料の銅又は銅系合金を大気中で焼き付けることで第３の端子電極１５が形成される。
【００２１】
このとき、サーミスタ素体２の主たる材料が遷移金属酸化物系半導体セラミックスであるので、銅又は銅系合金である第３の端子電極１５とサーミスタ素体２との接合部近傍で、サーミスタ素体２側の遷移金属酸化物の一部が還元されると共に、そこから放出された酸素が第３の端子電極１５の銅又は銅系合金側を酸化させて、例えばＣｕ２Ｏ等の高抵抗界面層１５ａが形成される。
【００２２】
このように本実施形態では、サーミスタ素体２との間に高抵抗界面層１５ａを形成する銅又は銅系合金で第３の端子電極１５が形成されているので、形成された高抵抗界面層１５ａによって第３の端子電極１５の電気的接合が低くなり、非常に高抵抗な特性を示すため、サーミスタ素体２に電気的影響を及ぼさない。したがって、本実施形態のチップ型サーミスタ１０は、ハンダ付け性に優れていると共に、形成時に良好な高抵抗界面層１５ａを得ることができる。また、第３の端子電極１５を形成すると同時に高抵抗界面層１５ａが形成されるため、製造工程が簡便で低製造コストであると共に、高い密着性による高熱伝導性を有することができる。
【００２３】
次に、本発明に係る温度検出素子の第３実施形態を、図４から図６を参照しながら説明する。
【００２４】
第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、サーミスタ部だけのチップ型サーミスタ１０であるのに対し、第３実施形態では、図４及び図５に示すように、サーミスタ部だけでなく、抵抗部２１を備えた複合素子（温度検出素子）２０である点である。
この第３実施形態の複合素子２０では、サーミスタ素体２の上面に、表面電極２２Ａ、２２Ｂが形成されている。
【００２５】
上記表面電極２２Ａ、２２Ｂ上には、サーミスタ素体２を保護するガラスコートや樹脂コート等の絶縁層１２が形成されている。また、絶縁層１２上には、第４の端子電極２３及び抵抗下地電極２４が形成されている。上記第４の端子電極２３は、第２実施形態における一対の第３の端子電極１５のうち一方が配されている位置と同位置に配設されている。
【００２６】
上記抵抗下地電極２４は、その一部が表面電極２２Ａ及び第１の端子電極３に接触して電気的に接続されている。さらに、この抵抗下地電極２４と第４の端子電極２３とを電気的に接続するようにして、抵抗部２１が形成されている。この抵抗部２１は、例えばＲｕＯ２等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷等で印刷し、乾燥後に焼き付けて形成された抵抗体層である。
【００２７】
また、絶縁層１２、第４の端子電極２３、抵抗下地電極２４及び抵抗部２１の一部領域上を覆って、表面絶縁層２５が形成されている。
また、絶縁層１２、表面電極２２Ａ、２２Ｂ及び抵抗下地電極２４の露出している部分を覆うようにして第１の端子電極３及び第２の端子電極４が、サーミスタ素体３の端部にそれぞれ形成されている。また、第３の端子電極１５は、第２実施形態と同様に、低い電気的接合状態でサーミスタ素体２の表面に直接設けられている。
【００２８】
このように本実施形態の複合素子２０は、図６の等価回路に示すように、第４の端子電極２３、抵抗部２１、第１の端子電極３、ＮＴＣサーミスタのサーミスタ素体２及び第２の端子電極４をこの順に直列に接続した温度検出回路を構成している。すなわち、複合素子２０は、両端部及び側面部に電極を有する有効３端子構造の電圧出力タイプリニア温度センサである。
【００２９】
したがって、この複合素子２０では、１チップで電圧出力モードの有効３端子構造を有し、出力電圧／温度特性においてリニア特性を実現して信号処理が容易になる。また、サーミスタ素体２と抵抗部２１との特性の整合を行うことにより、温度検知精度の向上を図ることができる。さらに、抵抗部２１を含めた１チップ化により、部品点数及び実装面積の削減を図ることができる。
【００３０】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る第１実施形態の温度検出素子を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態の温度検出素子を示す断面図である。
【図４】本発明に係る第３実施形態の温度検出素子を示す斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図６】第３実施形態の温度検出素子における温度検出回路を示す等価回路図である。
【符号の説明】
【００３２】
１、１０…チップ型サーミスタ（温度検出素子）、２…サーミスタ素体、３…第１の端子電極、４…第２の端子電極、５、１５…第３の端子電極、１５ａ…高抵抗界面層、２０…複合素子（温度検出素子）、２３…第４の端子電極
【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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