(57)【要約】【課題】湿度センサ素子と同一の基板に備えた電子部品から発せられた熱の影響を受けにくく、正確な湿度測定が可能な湿度センサを提供する。【解決手段】湿度変化を測定する湿度センサ素子と、動作時に熱を発する電子部品を含む素子周辺回路と、湿度センサ素子及び素子周辺回路を外部回路に接続させるコネクタとを同一の基板に搭載した湿度センサにおいて、湿度センサ素子と電子部品を、基板表裏面の一方と他方に、互いに平面的に重複しない位置で設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿度変化を測定する湿度センサ素子と、動作時に熱を発する電子部品を含む素子周辺回路と、前記湿度センサ素子及び前記素子周辺回路を外部回路に接続させるコネクタとを同一の基板に搭載した湿度センサにおいて、
前記湿度センサ素子と前記電子部品は、前記基板の表裏面の一方と他方に、互いに平面的に重複しない位置で設けられていることを特徴とする湿度センサ。
【請求項２】
請求項１記載の湿度センサにおいて、前記湿度センサ素子は、前記コネクタと平面的な位置を異ならせて、前記基板の該コネクタを設けた面と同一面に設けられ、前記電子部品は、前記基板のコネクタを設けた側とは反対側の面に、該コネクタと平面的に重複する位置で設けられている湿度センサ。
【請求項３】
請求項１または２記載の湿度センサにおいて、前記基板には、前記電子部品の周囲にスルーホールが形成されている湿度センサ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の湿度センサにおいて、前記基板の表裏面に形成される前記湿度センサ素子及び前記素子周辺回路にそれぞれ接続する電気配線パターンは、前記電子部品に接続する電気配線パターンが最も幅狭である湿度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿度変化を測定する湿度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、湿度変化を測定する湿度センサが知られている。しかし、湿度センサ素子とその周辺回路を同一の基板上に搭載しようとすると、例えばオペアンプ、抵抗やコイルなど動作時に熱を発する電子部品が湿度センサ素子の近くに配置されている場合に、該電子部品から発せられる熱により湿度センサ素子周辺の温度が上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１２５１５７号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１６０３号公報
【特許文献３】特開２００９−２３１６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子部品から発せられる熱により湿度センサ素子周辺の温度が上昇すると、湿度センサ素子周辺の相対湿度が下がり、正確な湿度測定ができなかった。特許文献１は、電子部品からの熱による温度上昇を抑制するため、局部冷却が可能な冷却用集積素子を基板上に搭載しているが、基板の拡大やコスト増加を招くため好ましくない。
【０００５】
特許文献２には、基板のセンサ部を設けた側とは反対側の面に発熱部を備えた湿度センサ装置が記載されているが、発熱部は、センサ部を構成する感湿膜中の水分量を調整して特定の湿度状態を作り出す機能を有するもの、すなわち、センサ部に熱を与えることを目的とした電子部品であり、この発熱部からの熱がセンサ部に影響しないようにする手段は開示されていない。また、特許文献３には、発熱部品の実装に伴う温度上昇によるＬＳＩの誤作動を回避するため、第１の面にデジタル部品を実装し、この第１の面と対向する第２の面にアナログ部品を実装した電子回路基板が記載されているが、湿度センサにおいて湿度センサ素子部と周辺回路をどのように配置するかの具体的な記載はない。
【０００６】
本発明は、湿度センサ素子が同一の基板に搭載された電子部品から発せられる熱の影響を受けにくく、正確な湿度測定が可能な湿度センサを得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、電子部品からの熱の影響が湿度センサ素子に及ばないように、基板に搭載する湿度センサ素子とその周辺回路（特に動作時に熱を発する電子部品）との最適なレイアウトを提案するものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、湿度変化を測定する湿度センサ素子と、動作時に熱を発する電子部品を含む素子周辺回路と、前記湿度センサ素子及び前記素子周辺回路を外部回路に接続させるコネクタとを同一の基板に搭載した湿度センサにおいて、前記湿度センサ素子と前記電子部品は、前記基板の表裏面の一方と他方に、互いに平面的に重複しない位置で設けられていることを特徴としている。
【０００９】
より具体的には、前記湿度センサ素子は、前記コネクタと平面的な位置を異ならせて、基板の該コネクタを設けた面と同一面に設けられ、前記電子部品は、前記基板のコネクタを設けた側とは反対側の面に、該コネクタと平面的に重複する位置で設けられていることが好ましい。
【００１０】
前記基板には、前記電子部品の周囲にスルーホールが形成されていることが好ましい。この態様によれば、電子部品から発せられた熱がスルーホールを介して外方へ放出されやすくなる。
【００１１】
前記基板の表裏面には、前記湿度センサ素子及び前記素子周辺回路にそれぞれ接続する電気配線パターンが形成されるが、この電気配線パターンは、前記電子部品に接続する電気配線パターンを最も幅狭にすることが好ましい。この態様によれば、電子部品からの熱が電極パターンや基板に伝わるのを極力抑えることができ、湿度センサ素子への影響をより軽減できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電子部品を湿度センサ素子とは基板表裏面の反対側で平面的に重複しない位置に設けたので、湿度センサ素子が電子部品から発せられる熱の影響を受けにくく、正確な湿度測定が可能な湿度センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した湿度センサの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】同湿度センサの平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】同湿度センサの基板裏面に形成された配線パターン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明を適用した湿度センサの一実施形態を示す斜視図、図２は湿度センサを裏面側から見て示す平面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４は基板裏面に形成された電気配線パターン図である。湿度センサ１は、単一の基板１０に、湿度変化を測定する湿度センサ素子２０と、その周辺回路３０と、外部回路との接続に用いられるコネクタ４０とを搭載して構成されている。
【００１５】
基板１０は、平面矩形状の平板基板である。この基板表面１０ａには、図１に示されるように、湿度センサ素子２０とコネクタ４０が離間して配置され、湿度センサ素子２０の近傍にサーミスタ３１が配置されている。湿度センサ素子２０は、具体的には例えば、吸収または放出した水分量に応じて誘電率が変化する高分子感湿材料を誘電体とし、その誘電率変化を静電容量変化として検出する静電容量型、あるいは、電気抵抗変化として検出するピエゾ抵抗型を用いることができる。サーミスタ３１は、周辺回路３０の発熱しない回路構成要素であって、湿度センサ素子２０の周辺温度を検出する。コネクタ４０は、複数の突起状電極からなるコネクタピンを有しており、コネクタピンの一端部４０ａが基板１０の側方（図１、図３では左方）に突出し、コネクタピンの他端部４０ｂが基板裏面１０ｂに突出している。
【００１６】
基板裏面１０ｂには、図１〜図４に示されるように、上述のサーミスタ３１を除く周辺回路３０の回路構成要素が配置されている。周辺回路３０には、サーミスタ３１のほかに、例えば抵抗、コイル、オペアンプ等の発熱を目的とはしていないものの動作時（通電時）に熱を発する電子部品３２と、例えばコンデンサのように発熱しない回路部品３３と、グランド３４が備えられている。動作時に発熱する電子部品３２は、湿度センサ素子２０から最も遠く離れるように基板１０のコネクタ４０を設けた一端側に寄せて配置され、基板１０を介してコネクタ４０と対向している。この電子部品３１の外周を囲むようにして、基板表裏面１０ａ、１０ｂを貫通する複数のスルーホール１３が基板１０に形成されている。複数のスルーホール１３は、電子部品３１から発せられた熱を基板裏面１０ｂから外方へ拡散させる放熱機能を有している。一方、動作時に発熱しない回路部品３３は、電子部品３２とは離間させて配置されている。具体的に周辺回路３０には、例えば、外部電源から与えられた供給電圧を所定電圧まで降下させて、湿度センサ素子２０への入力電圧を生成する降圧回路などが含まれる。
【００１７】
上記湿度センサ素子２０、周辺回路３０（サーミスタ３１、電子部品３２、回路部品３３、グランド３４）及びコネクタ４０は、基板表裏面１０ａ、１０ｂに形成された複数の電気配線パターン１５によりそれぞれ電気的に接続されている。複数の電気配線パターン１５のうち、周辺回路３０の電子部品３２に接続する電気配線パターン１５ａは最も幅狭に形成されており（図４）、電子部品３２からの熱が電気配線パターン１５ａに、また、該電気配線パターン１５ａを介して基板１０に伝わりにくくしてある。
【００１８】
以上のように本実施形態では、湿度センサ素子２０と発熱する電子部品３２が、基板表面１０ａと基板裏面１０ｂで反対側に位置し、かつ、平面的に重複しない。このように電子部品３２を湿度センサ素子２０から最も遠ざけて配置すれば、同一の基板１０に搭載されていても、基板１０の同一平面に湿度センサ素子２０と電子部品３２を並べて配置した場合に比べて、電子部品３２から発せられた熱が湿度センサ素子２０に伝わりにくくなる。これにより、電子部品３１の発熱による湿度センサ素子２０の周辺の相対湿度変化を抑えられるので、湿度センサ素子２０の正確な湿度測定が可能となる。また、本実施形態のように湿度センサ素子２０と電子部品３２との配置関係に着目して該湿度センサ素子２０に対する熱影響を低減させれば、冷却用素子を設ける必要がなく、基板の大型化及びコスト増加を招くこともない。本実施形態のサーミスタ３１、回路部品３３のように周辺回路３０の発熱しない回路構成要素は、湿度センサ素子２０の湿度測定に悪影響を与えることがないので、湿度センサ素子２０と同一面（基板表面１０ａ）または反対側の面（基板裏面１０ｂ）のいずれに設けてもよい。
【符号の説明】
【００１９】
１    湿度センサ
１０    基板
１０ａ  基板表面
１０ｂ  基板裏面
１３    スルーホール
１５    電気配線パターン
２０    湿度センサ素子
３０    周辺回路
３１    電子部品
３２    回路構成要素
４０    コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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