(57)【要約】【課題】高温雰囲気下に配置しても、精度のよい温度測定を可能とし、しかも、低コストで設けることのできる、温度測定用フレキシブル配線回路基板を提供すること。【解決手段】ベース絶縁層５上に、導体層６を、ステンレス箔などの温度と比電気抵抗値とが比例関係を示す金属箔から形成し、カバー絶縁層７から露出するセンサ部分１６においては、１本の連続する細長いセンサ配線１５を、導体層６の幅方向において互いに所定間隔を隔てて複数並列するような葛折状に折り返されたパターンとして形成する。この温度測定用フレキシブル配線回路基板１によれば、銅箔のように高温雰囲気下での使用における測定温度の誤差が生じることを防止しつつ、精度のよい温度測定を実現することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度検知部を有する導体層を備え、
前記導体層が、温度と比電気抵抗値とが比例関係を示す金属箔からなることを特徴とする、温度測定用フレキシブル配線回路基板。
【請求項２】
前記導体層が、ステンレス箔であることを特徴とする、請求項１に記載の温度測定用フレキシブル配線回路基板。
【請求項３】
前記温度検知部が、互いに所定間隔を隔てて複数並列するように折り返された連続する配線からなるパターンとして形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のフレキシブル配線回路基板。
【請求項４】
前記温度検知部における前記配線の全長が、５０ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項３に記載の温度測定用フレキシブル配線回路基板。
【請求項５】
前記温度検知部における互いに隣り合う各前記配線のピッチが、１００μｍ以上であることを特徴とする、請求項３または４に記載の温度測定用フレキシブル配線回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度測定用フレキシブル配線回路基板、詳しくは、温度センサとして用いられる温度測定用フレキシブル配線回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車エンジンの制御においては、燃焼時間、バルブヘッド角度、空気および燃料の混合比（空燃比）などを算出するために、エンジンの燃料燃焼室の近傍に、熱電対が設けられている。
【０００３】
このような熱電対は、通常、配線回路基板の先端部に設けられており、温度を測定するための接点部以外から生じる熱起電力による誤差を防止すべく、エンジン周辺の高温雰囲気から保護されるように、耐熱性材料からなるカバー部材によって被覆されている。
【０００４】
また、このような熱電対の温度測定の精度を向上させるための種々の制御方法が提案されている（特開２００１−１８８５４７号公報など）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８８５４７号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、このような熱電対において、エンジンの燃料燃焼室の温度を、より正確に測定するためには、熱電対をできる限り燃料燃焼室に近接させて配置する必要がある。しかし、配線回路基板の導体パターンは、銅箔からなるため、高温雰囲気下での使用により、結晶構造が変化して、温度に対する比電気抵抗値が比例関係とならず、電気抵抗の変化により測定温度の誤差を生じる。そのため、熱電対は、エンジンの燃料燃焼室から、ある程度の距離を隔てて配置せざるを得ず、その分の測定精度の低下が不可避となる。
【０００６】
一方、上記したように、制御によって熱電対の温度測定の精度を向上を図ることも可能であるが、制御により温度測定の精度を向上させるには限界がある。
【０００７】
さらに、上記したように、熱電対をカバー部材によって被覆すると、そのカバー部材を設ける分、製造コストの上昇を生じる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、高温雰囲気下に配置しても、精度のよい温度測定を可能とし、しかも、低コストで設けることのできる、温度測定用フレキシブル配線回路基板を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の温度測定用フレキシブル配線回路基板は、温度検知部を有する導体層を備え、前記導体層が、温度と比電気抵抗値とが比例関係を示す金属箔からなることを特徴としている。
【００１０】
このような温度測定用フレキシブル配線回路基板によれば、導体層が、温度と比電気抵抗値とが比例関係を示す金属箔からなるので、銅箔のように高温雰囲気下での使用における測定温度の誤差が生じることを防止でき、精度のよい温度測定を実現することができる。また、導体層自体が、温度検知部であるため、カバー部材を設ける必要もなく、コストの低減化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の温度測定用フレキシブル配線回路基板では、前記導体層が、ステンレス箔であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の温度測定用フレキシブル配線回路基板は、前記温度検知部が、互いに所定間隔を隔てて複数並列するように折り返された連続する配線からなるパターンとして形成されていることが好ましく、その場合には、前記温度検知部における前記配線の全長が、５０ｍｍ以上であることが好ましく、また、前記温度検知部における互いに隣り合う各前記配線のピッチが、１００μｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の温度測定用フレキシブル配線回路基板の一実施形態を示す平面図、図２は、図１の要部拡大平面図、図３は、図１におけるＡ−Ａ’線の要部部分断面図である。以下、図１〜図３を参照して、本発明の温度測定用フレキシブル配線回路基板の一実施形態を説明する。
【００１４】
図１において、この温度測定用フレキシブル配線回路基板１は、長手方向に延びる略矩形平板帯状の配線形成部２と、その配線形成部２の一方側端部に連続する略矩形幅広平板状のセンサ形成部３と、その配線形成部２の他方側端部に連続する略矩形幅広平板状のコネクタ形成部４とが一体的に形成されている。
【００１５】
なお、この温度測定用フレキシブル配線回路基板１は、センサ形成部３からコネクタ形成部４までの長手方向における全長が、例えば、５０〜２５０ｍｍとして形成されている。
【００１６】
図３に示すように、この温度測定用フレキシブル配線回路基板１は、ベース絶縁層５と、そのベース絶縁層５上に形成される導体層６と、その導体層６上に形成されるカバー絶縁層７とを備えている。
【００１７】
ベース絶縁層５は、柔軟性に優れる樹脂フィルムなどからなり、耐熱性、寸法安定性、電気的特性、機械的特性、耐薬品特性などの観点から、例えば、ポリイミドフィルムから形成されている。なお、ベース絶縁層５の厚みは、通常、２〜３５μｍ、好ましくは、５〜１５μｍである。
【００１８】
また、ベース絶縁層５は、図１に示すように、この温度測定用フレキシブル配線回路基板１の基本形状、すなわち、配線形成部２において、長手方向に延びる略矩形平板帯状に形成され、センサ形成部３およびコネクタ形成部４において、配線形成部２よりも略矩形幅広平板状に形成されている。
【００１９】
また、導体層６は、図３に示すように、温度と比電気抵抗値とが比例関係を示す金属箔、例えば、ステンレス、チタン、金、銀、白金、または、これらの合金などの金属箔から形成されている。好ましくは、製造コストおよび材料コスト、そして製造の容易性の観点より、ステンレス箔から形成されている。なお、ステンレスには、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）の規格に基づいて、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７など種々の種類があるが、温度と比電気抵抗値とが比例関係を示すものであれば、特に制限されることなく用いることができる。
【００２０】
なお、比電気抵抗とは、電気抵抗率とも呼ばれ、電気伝導率の逆数をいう。一様な導線（配線）の場合には、次式において、電気抵抗Ｒ（Ω）は導線の長さＬ（ｍ）に比例し、断面積Ｓ（ｍ２）に反比例するが、この式中のρ（Ω・ｍ）が比電気抵抗値となる。
【００２１】
Ｒ＝ρ（Ｌ／Ｓ）
そして、温度と比電気抵抗値とが比例関係を示す金属箔とは、例えば、図４に示すステンレス箔（ＳＵＳ  ３０４）のように、この比電気抵抗値と、温度との相関関係が、比例関係にある金属箔をいう。
【００２２】
なお、導体層６の厚みは、通常、１０〜５０μｍ、好ましくは、１８〜３５μｍである。
【００２３】
また、導体層６は、所定のパターンとして形成されており、より具体的には、図１に示すように、この導体層６は、メイン配線部８と、そのメイン配線部８の一方側端部に連続するセンサ配線部９と、そのメイン配線部８の他方側端部に連続するコネクタ配線部１０とが、一体的に形成される所定のパターンとして形成されている。
【００２４】
メイン配線部８は、２本のメイン配線１１および１２からなり、各メイン配線１１および１２は、それぞれ略矩形細長板状に形成され、配線形成部２におけるベース絶縁層５上に、互いにわずかな隙間を隔てて対向する状態で、配線形成部２の長手方向のすべてにわたって配置されるパターンとして形成されている。
【００２５】
また、２本のメイン配線１１および１２は、十分な電流容量が確保されるように太く（広幅に）形成されており、例えば、各メイン配線１１および１２の幅（温度測定用フレキシブル配線回路基板１の長手方向に直交する方向の幅、以下同じ。）は、０．５〜５．０ｍｍ、好ましくは、１．０〜３．０ｍｍとして設定されている。なお、各メイン配線１１および１２間の幅（間隔）は、例えば、０．０５〜３．０ｍｍ、好ましくは、０．１〜１．０ｍｍとして設定されている。
【００２６】
センサ配線部９は、図２に示すように、２本のメイン配線１１および１２からそれぞれ連続し、互いにわずかな隙間を隔てて対向する状態で、略矩形幅広平板状に形成される２つのセンサ基部配線１３および１４と、各センサ基部配線１３および１４から連続する細長く葛折状に形成されるセンサ配線１５からなる温度検知部としてのセンサ部分１６とから形成され、センサ形成部３におけるベース絶縁層５上に配置されるパターンとして形成されている。
【００２７】
センサ部分１６は、より具体的には、１本の連続する細長いセンサ配線１５が、導体層６の幅方向において互いに所定間隔を隔てて複数並列するように葛折状に折り返されたパターンとして形成されており、センサ配線１５の両端部１５ａおよび１５ｂが、各センサ基部配線１３および１４にそれぞれ接続されている。
【００２８】
センサ部分１６を、このようなパターンとして形成することにより、センサ配線１５を小さいスペースで長く配置することができ、比電気抵抗値を精度よく測定することができる。
【００２９】
より具体的には、このセンサ部分１６では、センサ配線１５の全長（葛折状に折り返されたセンサ配線１５の両端部１５ａおよび１５ｂ間の長さ）が、５０ｍｍ以上、好ましくは、１００ｍｍ以上に設定されている。センサ配線１５の全長が、５０ｍｍより短いと、比電気抵抗値の測定精度が低下する場合がある。また、配線スペースを考慮すると、センサ配線１５の全長は、通常、２５０ｍｍ以下とするのが好ましい。そのため、このような範囲において設定することで、比電気抵抗値を精度よく測定することができる。
【００３０】
また、このセンサ部分１６では、互いに隣り合う各センサ配線１５のピッチ（すなわち、１つのセンサ配線１５の幅と、２つのセンサ配線１５間の幅（間隔）との合計の長さ）Ｐが、１００μｍ以上に設定されている。ピッチＰが、これより短いと、回路の短絡が発生するおそれがある。また、配線スペースを考慮すると、ピッチＰは、通常、３００μｍ以下とすることが好ましい。そのため、このような範囲において設定することで、比電気抵抗値を精度よく測定することができる。
【００３１】
なお、このセンサ部分１６は、このようなピッチＰにおいて、例えば、１つのセンサ配線１５の幅が、５０〜１００μｍ、２つのセンサ配線１５間の幅（間隔）が、７０〜１２０μｍとして設定されている。
【００３２】
コネクタ配線部１０は、図１に示すように、２本のメイン配線１１および１２からそれぞれ連続し、互いにわずかな隙間を隔てて対向する状態で、略矩形幅広平板状に形成される２つのコネクタ基部配線１７および１８と、各コネクタ基部配線１７および１８から連続する略矩形板状に形成されるコネクタ配線１９および２０とから形成され、コネクタ形成部４におけるベース絶縁層５上に配置されるパターンとして形成されている。コネクタ配線１９および２０は、図示しない温度換算可能な比電気抵抗測定装置に接続するために用いられる。
【００３３】
なお、このような導体層６は、例えば、ステンレス箔から形成されている場合には、後述するように、その導体層６（少なくともセンサ部分１６）の表面に不働態膜（酸化皮膜）が形成されていることが好ましい。不働態膜の形成により、温度と比電気抵抗値との相関をより直線的にすることができる。
【００３４】
カバー絶縁層７は、図３に示すように、ベース絶縁層５と同様の樹脂フィルムなどからなり、好ましくは、ポリイミドフィルムから形成されている。なお、カバー絶縁層７の厚みは、通常、２〜３５μｍ、好ましくは、５〜１５μｍである。
【００３５】
また、カバー絶縁層７は、図１に示すように、配線形成部２においては、２本のメイン配線１１および１２を覆うように、長手方向に延びる略矩形平板帯状に形成されている。また、センサ形成部３においては、２つのセンサ基部配線１３および１４を覆い、かつ、センサ部分１６が露出するように、略矩形幅広平板状に形成されている。また、コネクタ形成部４においては、２つのコネクタ基部配線１７および１８を覆い、かつ、２つのコネクタ配線１９および２０が露出するように、略矩形幅広平板状に形成されている。
【００３６】
次に、このような温度測定用フレキシブル配線回路基板１の製造方法の一実施形態について、図５を参照して説明する。
【００３７】
この温度測定用フレキシブル配線回路基板１を製造するには、まず、図５（ａ）に示すように、温度と比電気抵抗値とが比例関係を示す上記した金属箔からなる導体層６を用意して、図５（ｂ）に示すように、その導体層６上にベース絶縁層５を形成する。ベース絶縁層５の形成は、例えば、樹脂溶液を塗布し、乾燥後に加熱硬化させればよい。
【００３８】
樹脂溶液は、上記した樹脂を、有機溶媒などに溶解することによって調製することができる。樹脂溶液としては、例えば、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸樹脂の溶液などが用いられる。
【００３９】
また、樹脂の塗布は、ドクターブレード法、スピンコート法などの公知の塗布方法を、適宜用いることができる。そして、適宜加熱することによって乾燥させた後、例えば、３００〜４５０℃で加熱硬化させることにより、導体層６上に樹脂フィルムからなるベース絶縁層５を形成する。
【００４０】
また、ベース絶縁層５は、予めフィルム状に形成された樹脂フィルムを、接着剤を介して導体層６に貼着することによって、形成することもできる。
【００４１】
さらに、ベース絶縁層５は、例えば、感光性ポリアミック酸樹脂などの感光性樹脂の溶液を、導体層６上に塗布し、露光および現像することにより、上記したように、配線形成部２、センサ形成部３およびコネクタ形成部４が形成される所定のパターンとして形成することもできる。
【００４２】
次いで、この方法では、図５（ｃ）に示すように、導体層６を上記した所定のパターンに形成する。なお、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に対して上下を反転させた状態で示している。
【００４３】
導体層６を上記した所定のパターンに形成するには、例えば、サブトラクティブ法などの公知のパターンニング法を用いることができる。
【００４４】
サブトラクティブ法では、例えば、導体層６の表面に、上記した所定のパターンに対応するエッチングレジストを形成し、そのエッチングレジストをレジストとして、例えば、塩化第二鉄溶液などの公知のエッチング液を用いて、導体層６をエッチングし、その後、エッチングレジストを除去すればよい。そうすると、導体層６において、エッチングされなかった部分が、上記したように、メイン配線部８、センサ配線部９およびコネクタ配線部１０となる所定のパターンとして形成される。
【００４５】
なお、導体層６を所定のパターンとして形成するには、例えば、アディティブ法やセミアディティブ法などを用いることもできる。その場合には、樹脂フィルムからなるベース絶縁層５を用意して、そのベース絶縁層５上に、導体層６を所定のパターンとして形成する。
【００４６】
また、例えば、導体層６をステンレス箔またはチタン箔から形成する場合には、図示しないが、導体層６の表面に不働態膜（酸化皮膜）を形成することが好ましい。不働態膜の形成は、例えば、電気化学的不働態化法や化学的不働態化法などの公知のパシベーション法を用いることができる。好ましくは、電気化学的不働態化法により、アノードまたはカソードを分極させ、不働態領域あるいは過不働態領域での電位コントロールにより、不働態膜を形成する。より具体的には、例えば、硝酸浴に、導体層６が形成されているベース絶縁層５を浸漬して、導体層６側が陽極となる状態で電圧を印加すればよい。このような不働態膜の形成により、温度と比電気抵抗値との相関をより直線的にすることができる。
【００４７】
次いで、この方法では、図５（ｄ）に示すように、導体層６を含むベース絶縁層５上にカバー絶縁層７を形成する。カバー絶縁層７の形成は、ベース絶縁層５の形成と同様に、樹脂溶液を塗布し、乾燥後に加熱硬化させればよい。
【００４８】
また、カバー絶縁層７を形成した後は、図示しないが、センサ配線１５およびコネクタ配線１９および２０を露出させるための開口部分を、例えば、ドリル穿孔、レーザ加工、パンチング加工、エッチングなどの公知の加工方法によって開口形成する。あるいは、上記した樹脂溶液を塗布する時に、スクリーンマスクを用い、上記した開口部分には、樹脂溶液が塗布されないようにして、上記の開口部分を形成してもよい。
【００４９】
また、カバー絶縁層７は、上記と同様に、予めフィルム状に形成された樹脂フィルム（必要により、予めセンサ配線１５およびコネクタ配線１９および２０を露出させるための開口部分を開口形成しておいてもよい。）を、接着剤を介して導体層６に貼着することによって、形成することもできる。
【００５０】
さらに、カバー絶縁層７は、上記と同様に、感光性樹脂の溶液を、導体層６上に塗布し、露光および現像することにより、センサ配線１５およびコネクタ配線１９および２０を露出させるための開口部分が形成される所定のパターンとして形成することもできる。
【００５１】
その後、図示しないが、上記したように、配線形成部２、センサ形成部３およびコネクタ形成部４が形成される所定の形状となるように、打ち抜くことにより、上記した温度測定用フレキシブル配線回路基板１を得る。
【００５２】
このようにして得られた温度測定用フレキシブル配線回路基板１は、導体層６が、温度と比電気抵抗値とが比例関係を示す金属箔からなるので、コネクタ配線１９および２０を、温度換算可能な比電気抵抗測定装置に接続すれば、銅箔のように高温雰囲気下での使用における測定温度の誤差が生じることを防止しつつ、精度のよい温度測定を実現することができる。また、この温度測定用フレキシブル配線回路基板１は、そのような導体層６に、センサ部分１６が一体的に形成されているので、カバー部材を設ける必要もなく、コストの低減化を図ることができる。
【００５３】
そのため、このような温度測定用フレキシブル配線回路基板１は、例えば、図６に示すように、自動車エンジンの制御のために、エンジン２１の燃料燃焼室２２の近傍に、そのままの状態で長期にわたって配置して、例えば、１１０〜１７０℃の高温環境下においても、±１℃の誤差範囲内の精度のよい温度測定を、低コストで実現することができる。
【００５４】
なお、以上の説明では、センサ部分１６のパターンを、センサ配線１５が幅方向において互いに所定間隔を隔てて複数並列するように葛折状に折り返されたパターンとして形成したが、本発明において、温度検知部のパターンは、特に限定されず、例えば、センサ配線１５が長手方向において互いに所定間隔を隔てて複数並列するように葛折状に折り返されたパターンとして形成してもよく、また、例えば、センサ配線１５が螺旋状となるパターンとして形成してもよく、その目的（例えば、要求精度）および用途（例えば、耐熱性の程度）などによって、適宜選択することができる。
【００５５】
また、このような温度測定用フレキシブル配線回路基板１は、エンジン制御に限らず、高温雰囲気下での温度測定が必要とされる種々の分野において、有効に用いることができる。
【００５６】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されることはない。
【００５７】
実施例１
導体層として、厚み２０μｍのステンレス箔（ＳＵＳ  ３０４）を用意して（図５（ａ）参照）、その導体層上に、ポリアミック酸樹脂を塗布し、乾燥後、４００℃で加熱硬化させることにより、厚み１０μｍのポリイミドからなるベース絶縁層を形成した（図５（ｂ）参照）。
【００５８】
次いで、導体層の表面に、メイン配線部、センサ配線部およびコネクタ配線部が形成される所定のパターンに対応するエッチングレジストを形成し、そのエッチングレジストをレジストとして、塩化第二鉄溶液を用いて、導体層をエッチングした。その後、エッチングレジストを除去することにより、導体層を、メイン配線部、センサ配線部およびコネクタ配線部が形成される所定のパターンとして形成した（図５（ｃ）参照）。なお、このパターンの形成においては、センサ配線部のセンサ部分におけるセンサ配線が、その全長が、１２４ｍｍ、そのピッチが１３０μｍ（配線５０μｍ／間隔８０μｍ）となるように設定した。
【００５９】
次いで、導体層が形成されたベース絶縁層を、硝酸浴に浸漬し、導体層側を陽極として、１０秒間電圧を印加することにより、導体層の表面に不働態膜を形成した。
【００６０】
そして、導体層を含むベース絶縁層上に、感光性ポリアミック酸樹脂の溶液を塗布し、フォトマスクを用いて、露光および現像することにより、これをセンサ配線およびコネクタ配線を露出させるための開口部分が形成される所定のパターンとした後、４００℃で加熱硬化させることにより、厚み１０μｍのポリイミドからなるカバー絶縁層を形成した（図５（ｄ）参照）。
【００６１】
その後、外形を打ち抜くことにより、温度測定用フレキシブル配線回路基板を得た。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の温度測定用フレキシブル配線回路基板によれば、コストの低減化を図りつつ、高温雰囲気下での使用における測定温度の誤差が生じることを防止でき、精度のよい温度測定を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の温度測定用フレキシブル配線回路基板の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の要部拡大平面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ’線の要部部分断面図である。
【図４】ステンレス（ＳＵＳ  ３０４）について、比電気抵抗値と温度との相関を示す図である。
【図５】図１に示す温度測定用フレキシブル配線回路基板の製造方法の一実施形態を示す各工程のＡ−Ａ’線断面図であって、
（ａ）は、導体層を用意する工程、
（ｂ）は、導体層にベース絶縁層を形成する工程、
（ｃ）は、導体層をパターンニングする工程、
（ｄ）は、導体層上にカバー絶縁層を形成する工程
を示す。
【図６】図１に示す温度測定用フレキシブル配線回路基板を、自動車のエンジンの燃料燃焼室の近傍に配置する態様を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１      温度測定用フレキシブル配線回路基板
６      導体層
１５    センサ配線
１６    センサ部分
Ｐ      各センサ配線間のピッチ
【図１】
2004156951.tif 000003
【図２】
2004156951.tif 000004
【図３】
2004156951.tif 000005
【図４】
2004156951.tif 000006
【図５】
2004156951.tif 000007
【図６】
2004156951.tif 000008