(57)【要約】【課題】  表面実装型温度センサにおいて、上面からの熱放散の影響が少なく、より高い温度精度及び応答性を得ること。【解決手段】  絶縁性基板１０と、絶縁性基板１０の面上に形成されたサーミスタ膜からなる感温抵抗部１１と、絶縁性基板１０の面上に形成され感温抵抗部１１と互いの一端同士が電気的に接続された膜状抵抗部１２と、感温抵抗部１１の他端に電気的に接続された第１の端子電極１３と、膜状抵抗部１２の他端に電気的に接続された第２の端子電極１４と、感温抵抗部１１及び膜状抵抗部１２のそれぞれの一端に電気的に接続された第３の端子電極１５と、を備え、感温抵抗部１１が、実装面となる絶縁性基板１０の下面に形成されている。【選択図】      図１
2007093453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の面上に形成されたサーミスタ膜からなる感温抵抗部と、
前記絶縁性基板の面上に形成され前記感温抵抗部と互いの一端同士が電気的に接続された膜状抵抗部と、
前記感温抵抗部の他端に電気的に接続された第１の端子電極と、
前記膜状抵抗部の他端に電気的に接続された第２の端子電極と、
前記感温抵抗部及び前記膜状抵抗部のそれぞれの一端に電気的に接続された第３の端子電極と、を備え、
前記感温抵抗部が、実装面となる前記絶縁性基板の下面に形成されていることを特徴とすることを特徴とする表面実装型温度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の表面実装型温度センサにおいて、
前記膜状抵抗部が、前記絶縁性基板の上面に形成されていることを特徴とする表面実装型温度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表面実装型温度センサにおいて、
前記絶縁性基板の下面及び端面の少なくとも一方に形成され前記第１〜３の端子電極と電気的に絶縁された第４の端子電極を備えていることを特徴とする表面実装型温度センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の表面実装型温度センサにおいて、
前記第４の端子電極が、前記絶縁性基板の互いに対向する一方の端面側に形成され、
前記第１〜３の端子電極が、前記絶縁性基板の互いに対向する他方の端面側に形成され、
前記第４の端子電極の面積が、前記第１〜３の端子電極よりも大きく設定されていることを特徴とする表面実装型温度センサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の表面実装型温度センサにおいて、
前記感温抵抗部上に、保護膜が形成されており、
前記保護膜が、前記絶縁性基板の下面全体を面一にするように形成されていることを特徴とする表面実装型温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度検出用や温度補償用等に有効な表面実装型温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度検出用や温度補償用として用いられている薄膜あるいは厚膜タイプのサーミスタとしては、絶縁性基板上にサーミスタ部を形成し、その両端に端子電極部を形成した２端子構造のものが知られている。このようなサーミスタを利用した一般的な温度検出回路としては、図９の等価回路に示すように、入力端子電極１、抵抗２、出力端子電極３、ＮＴＣサーミスタ(Negative Temperature Coefficient Themistor)４及びアース端子電極５をこの順に直列に接続したものが知られている。
【０００３】
このような構成の温度検出回路は、入力端子電極１とアース端子電極５との間に電圧を印加し、出力端子電極３とアース端子電極５との間の電圧を計測することにより、出力電圧を温度に換算して温度変化を検出することができるものである。
従来、例えば特許文献１には、絶縁基板の上面（表面）にサーミスタ厚膜と抵抗体厚膜とを形成した厚膜サーミスタが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１２９１６号公報（特許請求の範囲、図７）
【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、従来では、絶縁基板の上面からの熱放散によりサーミスタ厚膜における温度精度及び応答性が低下してしまう不都合があった。また、特に、過熱保護用途の場合であってＦＥＴ等の発熱部品が検出対象となる場合に、この発熱部品との熱結合を図る場合に、検出温度精度をより向上させることが要望されている。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、上面からの熱放散の影響が少なく、より温度精度が高いと共に応答性に優れた表面実装型温度センサ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、本発明の表面実装型温度センサは、絶縁性基板と、前記絶縁性基板の面上に形成されたサーミスタ膜からなる感温抵抗部と、前記絶縁性基板の面上に形成され前記感温抵抗部と互いの一端同士が電気的に接続された膜状抵抗部と、前記感温抵抗部の他端に電気的に接続された第１の端子電極と、前記膜状抵抗部の他端に電気的に接続された第２の端子電極と、前記感温抵抗部及び前記膜状抵抗部のそれぞれの一端に電気的に接続された第３の端子電極と、を備え、前記感温抵抗部が、実装面となる前記絶縁性基板の下面に形成されていることを特徴とすることを特徴とする。
【０００８】
この表面実装型温度センサでは、感温抵抗部が実装面となる絶縁性基板の下面に形成されているので、感温抵抗部が絶縁性基板上面から離間しており、絶縁性基板上面からの熱放散の影響を低減することができ、高い温度精度を得ることができる。また、実装された状態で感温抵抗部が実装基板に接触又は近接するため、実装基板からの直接的な熱伝導が得られて応答性を高めることができる。特に、過熱保護用途の場合であってＦＥＴ等の発熱部品が検出対象となる場合に、この発熱部品との熱結合を図る場合に、検出温度精度を向上させることができるメリットがある。
【０００９】
また、本発明の表面実装型温度センサは、前記膜状抵抗部が、少なくとも前記絶縁性基板の上面に形成されていることを特徴とする。すなわち、この表面実装型温度センサでは、膜状抵抗部が感温抵抗部とは反対側の絶縁性基板の上面に形成されて感温抵抗部とは別々の面上に配されるので、同一面内に感温抵抗部と膜状抵抗部とを形成する場合に比べて、絶縁性基板の面上における膜状抵抗部及び感温抵抗部の面積を大きく設定することができる。逆に言えば、同じ面積の感温抵抗部及び膜状抵抗部で、絶縁性基板のチップサイズを小さくすることができ、全体の小型化を図ることができる。また、感温抵抗部が、膜状抵抗部の発熱の影響を受け難くなり、より温度精度を高めることができる。
【００１０】
また、本発明の表面実装型温度センサは、前記絶縁性基板の下面及び端面の少なくとも一方に形成され前記第１〜３の端子電極と電気的に絶縁された第４の端子電極を備えていることを特徴とする。すなわち、この表面実装型温度センサでは、第４の端子電極を絶縁性基板の下面及び端面の少なくとも一方に形成しているので、第４の端子電極が熱的結合端子として機能し、より高い熱伝導性を得ることができる。なお、この場合、第４の端子電極は、熱伝導性が良好でかつハンダ付け可能な材料で形成されることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の表面実装型温度センサは、前記第４の端子電極が、前記絶縁性基板の互いに対向する一方の端面側に形成され、前記第１〜３の端子電極が、前記絶縁性基板の互いに対向する他方の端面側に形成され、前記第４の端子電極の面積が、前記第１〜３の端子電極よりも大きく設定されていることを特徴とする。すなわち、この表面実装型温度センサでは、第１〜３の端子電極と反対側に広い面積で第４の端子電極が形成されているので、熱結合端子となる第４の端子電極側をＦＥＴ等の発熱部品側に向けて実装することで、大面積の第４の端子電極により、熱を受け易くすることができると共に、小面積の第１〜３の端子電極により、熱を逃がし難くすることができる。
【００１２】
また、本発明の表面実装型温度センサは、前記感温抵抗部上に、保護膜が形成されており、前記保護膜が、前記絶縁性基板の下面全体を面一にするように形成されていることを特徴とする。すなわち、この表面実装型温度センサでは、保護膜が絶縁性基板の下面全体を面一にするように形成されているので、実装した際に、絶縁性基板の下面全体が実装基板上に密着した状態で固定されることで、下面の感温抵抗部に対してより効率的に熱の伝導を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る表面実装型温度センサによれば、感温抵抗部が実装面となる絶縁性基板の下面に形成されているので、絶縁性基板上面からの熱放散の影響を低減することができると共に実装基板からの直接的な熱伝導を得ることができ、高い温度精度及び応答性を得ることができる。したがって、特に、ＦＥＴ等の発熱部品に対する過熱保護用途等に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る表面実装型温度センサの第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
【００１５】
本実施形態の表面実装型温度センサ１１０は、図１及び図２に示すように、アルミナ基板等の絶縁性基板１０と、実装面となる絶縁性基板１０の上面に形成され厚膜又は薄膜のサーミスタ膜からなる感温抵抗部１１と、絶縁性基板１０の下面に形成され感温抵抗部１１と互いの一端同士が電気的に接続されトリミング可能な膜状抵抗部１２と、感温抵抗部１１の他端に電気的に接続された第１の端子電極１３と、膜状抵抗部１２の他端に電気的に接続された第２の端子電極１４と、感温抵抗部１１及び膜状抵抗部１２のそれぞれの一端に電気的に接続された第３の端子電極１５と、第１〜３の端子電極１３〜１５と電気的に絶縁された第４の端子電極１６と、を備えている。すなわち、この表面実装型温度センサは、第１〜３の端子電極１３〜１５からなる有効３端子と、第４の端子電極１６の熱結合端子と、を有する電圧出力タイプの温度センサである。
【００１６】
上記感温抵抗部１１としては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタが挙げられるが、本実施形態ではＮＴＣ型サーミスタを採用している。感温抵抗部１１は、矩形状に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。また、感温抵抗部１１下には、互いに所定間隔を空けて対向配置された第１の膜下電極部１７ａと、第２の膜下電極部１７ｂとが形成されている。
【００１７】
さらに、第１の膜下電極部１７ａと第１の端子電極１３とは、絶縁性基板１０上に形成された第１の配線部１３ａで接続されている。また、第２の膜下電極部１７ｂと第３の端子電極１５とは、絶縁性基板１０上に形成された第２の配線部１５ａで接続されている。また、絶縁性基板１０上には、第２の端子電極１４と接続された第３の配線部１４ａが膜状抵抗部１２の一端部下まで延在して形成されている。さらに、第２の配線部１５ａは、一部が膜状抵抗部１２の他端部下まで延在して形成されている。すなわち、図９の等価回路で説明すると、第１の端子電極１３はアース端子電極５として、また、第２の端子電極１４は入力端子電極１として、さらに、第３の端子電極１５は出力端子電極３として機能する。
【００１８】
上記膜状抵抗部１２は、帯状に酸化ルテニウム系の厚膜材料で形成されている。また、上記第１〜第４の端子電極１３〜１６は、Ａｇフィラー入り樹脂電極と、Ｎｉめっき層と、Ｓｎめっき層と、をこの順で積層した構成を有している。また、第１及び第２の膜下電極部１７ａ、１７ｂ及び第１〜第３の配線部１３ａ、１４ａ、１５ａは、Ａｇ系又はＡｇ／Ｐｄ系電極材料で形成されている。
【００１９】
なお、上述したように、第１〜第４の端子電極１３〜１６は、熱伝導性が良好でかつハンダ付け可能な材料で形成される。
また、感温抵抗部１１と膜状抵抗部１２とは、互いに所定間隔を空けて配されている。さらに、絶縁性基板１０の上には、図２に示すように、感温抵抗部１１と膜状抵抗部１２とを覆うようにガラス材料、ＳｉＯ２スパッタ膜や樹脂材料（エポキシ系）等の保護膜１８が形成されている。この保護膜１８は、図３に示すように、絶縁性基板１０の下面全体を面一にするように形成されている。なお、図２及び図３以外の図では、保護膜１８を省略して図示している。
【００２０】
第１〜第４の端子電極１３〜１６は、絶縁性基板１０の互いに対向する端面に設けられていると共に、絶縁性基板１０の上面及び下面まで回り込んだ状態で延在して形成されている。
また、第１の端子電極１３と第４の端子電極１６とは、感温抵抗部１１を間に挟んで互いに対向して配置されていると共に、第２の端子電極１４と第３の端子電極１５とは、膜状抵抗部１２を間に挟んで互いに対向して配置されている。
【００２１】
次に、本実施形態の表面実装型温度センサ１１０の製造方法について、以下に説明する。なお、本実施形態においては、複数の表面実装型温度センサ１１０を一括形成する場合について説明する。
【００２２】
まず、複数の表面実装型温度センサ１１０を形成可能な大面積のアルミナ基板等の絶縁性基板１０を用意し、この絶縁性基板１０上に、Ａｇ系又はＡｇ／Ｐｄ系電極材料を１つの表面実装型温度センサ１１０が形成される領域毎にスクリーン印刷によりパターン形成し、８５０℃で焼成することで、第１及び第２の膜下電極１７ａ、１７ｂ並びに第１〜第３の配線部１３ａ、１４ａ、１５ａを形成する。
【００２３】
次に、厚膜のサーミスタ膜を絶縁性基板１０上の所定領域にパターン形成して感温抵抗部１１を形成する。例えば、絶縁性基板１０上に、ペースト状の厚膜サーミスタ材料をスクリーン印刷を用いて矩形状にパターニングした後、８５０℃で焼成して感温抵抗部１１を形成する。また、この際、感温抵抗部１１の両端が、第１及び第２の膜下電極１７ａ、１７ｂ上に位置するように形成する。
【００２４】
さらに、絶縁性基板１０上の所定領域に酸化ルテニウム系のペースト状抵抗材料をスクリーン印刷によりパターン形成し、８５０℃で焼成することで、膜状抵抗部１２を形成する。
上記膜状抵抗部１２の形成後、絶縁性基板１０上にガラスペーストをスクリーン印刷により塗布し、６００℃で焼成する。このガラスペーストは、保護膜１８の一部として機能する。
【００２５】
次に、事前に感温抵抗部１１のサーミスタ特性を測定しておき、その値に合わせるように、膜状抵抗部１２の抵抗を測定しながら、膜状抵抗部１２に対してレーザトリミングを行う。
この後、絶縁性基板１０上にエポキシ樹脂をスクリーン印刷によりコーティングし、２００℃で硬化させることで、保護膜１８を形成する。この際、保護膜１８は、絶縁性基板１０の下面全体を面一にするように凹凸を埋めて形成される。
【００２６】
次に、この状態で、平板状の絶縁性基板１０を短冊状に一次分割し、その絶縁性基板１０の端面に、Ａｇ系樹脂によるＡｇフィラー入り樹脂電極を所定領域に形成し、さらに、チップ状に二次分割した状態で、絶縁性基板１０の端面のＡｇフィラー入り樹脂電極上に、Ｎｉめっき及びＳｎめっきをこの順で施して第１〜第４の端子電極１３〜１６を形成することで、表面実装型温度センサ１１０が作製される。
【００２７】
この表面実装型温度センサ１１０を実装する場合、図３に示すように、感温抵抗部１１が形成された下面を実装面として実装基板Ｐ上に載置し、第１〜第４の端子電極１３〜１６をハンダＨにより実装基板Ｐに接着すると共に電気的接続を行う。なお、この実装の際、熱結合端子である第４の端子電極１６を、ＦＥＴ等の発熱部品Ｆ側に向けて実装基板Ｐに固定することで、発熱部品Ｆに第４の端子電極１６が近くなり、温度精度及び応答性が向上する。
【００２８】
このように本実施形態では、感温抵抗部１１が実装面となる絶縁性基板１０の下面に形成されているので、感温抵抗部１１が絶縁性基板１０上面から離間しており、絶縁性基板１０上面からの熱放散の影響を低減することができ、高い温度精度を得ることができる。また、実装された状態で感温抵抗部１１が実装基板Ｐに接触又は近接するため、実装基板Ｐからの直接的な熱伝導が得られて応答性を高めることができる。特に、過熱保護用途の場合であってＦＥＴ等の発熱部品が検出対象となる場合に、この発熱部品との熱結合を図る場合に、検出温度精度を向上させることができるメリットがある。
【００２９】
また、第４の端子電極１６を絶縁性基板１０の端面及び下面に形成しているので、第４の端子電極１６が熱的結合端子として機能し、より高い熱伝導性を得ることができる。
さらに、保護膜１８が絶縁性基板１０の下面全体を面一にするように形成されているので、実装した際に、絶縁性基板１０の下面全体が実装基板Ｐ上に密着した状態で固定されることで、下面の感温抵抗部１１に対してより効率的に熱の伝導を図ることができる。
【００３０】
次に、本発明に係る表面実装型温度センサの第２実施形態について、図４から図６を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態おいて、上記実施形態で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。
【００３１】
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、膜状抵抗部１２が感温抵抗部１１と同一面である絶縁性基板１０の下面に形成されているのに対し、第２実施形態の表面実装型温度センサ１２０は、図４から図６に示すように、膜状抵抗部１２が、絶縁性基板１０の上面に形成されている点である。すなわち、第２実施形態の表面実装型温度センサ１２０では、膜状抵抗部１２が感温抵抗部１１とは反対側の絶縁性基板１０の上面に形成されて感温抵抗部１１とは別々の面上に配されている。
【００３２】
したがって、第２実施形態の表面実装型温度センサ１２０では、同一面内に感温抵抗部１１と膜状抵抗部１２とを形成する場合に比べて、絶縁性基板１０の面上における膜状抵抗部１２及び感温抵抗部１１の面積を大きく設定することができる。逆に言えば、同じ面積の感温抵抗部１１及び膜状抵抗部１２で、絶縁性基板１０のチップサイズを小さくすることができ、全体の小型化を図ることができる。また、感温抵抗部１１が、膜状抵抗部１２の発熱の影響を受け難くなり、より温度精度を高めることができる。
【００３３】
次に、本発明に係る表面実装型温度センサの第３実施形態について、図７及び図８を参照して以下に説明する。
【００３４】
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、第４の端子電極１６と第３の端子電極１５とが絶縁性基板１０の同じ端面側に同様の面積で形成されているのに対し、第３実施形態の表面実装型温度センサ１３０では、図７及び図８に示すように、第４の端子電極３６が、絶縁性基板１０の互いに対向する一方の端面側に形成され、第１〜３の端子電極３３〜３５が、絶縁性基板１０の互いに対向する他方の端面側に形成され、第４の端子電極３６の面積が、第１〜３の端子電極３３〜３５よりも大きく設定されている点である。
【００３５】
すなわち、第３実施形態の表面実装型温度センサ１３０では、第４の端子電極３６が絶縁性基板１０の一端面の全長にわたって形成されている。また、第１の端子電極３３と第１の膜下電極部１７ａとを接続する第１の配線部３３ａ及び第３の端子電極３５と第２の膜下電極部１７ｂとを接続する第２の配線部３５ａが、それぞれ複数折り返されたミアンダ状の細線部とされている。
この表面実装型温度センサ１３０を実装する場合、ＦＥＴ等の発熱部品Ｆ側に第４の端子電極３６を向けて実装固定する。
【００３６】
このように第３実施形態では、第１〜３の端子電極３３〜３５と反対側に広い面積で第４の端子電極３６が形成されているので、熱結合端子となる第４の端子電極３６側をＦＥＴ等の発熱部品Ｆ側に向けて実装することで、大面積の第４の端子電極３６により、熱を受け易くすることができると共に、小面積の第１〜３の端子電極３３〜３５により、熱を逃がし難くすることができる。また、第１の配線部３３ａ及び第２の配線部３５ａが、ミアンダ状の細線部とされているので、信号ラインからの熱の流出、すなわち、熱が第１の配線部３３ａ及び第２の配線部３５ａを介して第１の端子電極３３及び第３の端子電極３５に伝わって放散してしまうことを抑制することができる。
【００３７】
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。
【００３８】
例えば、上記各実施形態では、スクリーン印刷法等を用いて厚膜サーミスタの感温抵抗部を形成しているが、絶縁性基板１０上に、フォトリソグラフィ技術によりパターニングを行ってスパッタリングで薄膜サーミスタの感温抵抗部１１を形成しても構わない。
また、膜状抵抗部１２は、ＮｉＣｒ膜やＣｒ膜等の抵抗薄膜材料で形成しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る第１実施形態の表面実装型温度センサを示す下面図である。
【図２】第１実施形態の表面実装型温度センサを示す下面側からみた斜視図である。
【図３】第１実施形態の表面実装型温度センサを示す実装状態の概略断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の表面実装型温度センサを示す上面側からみた斜視図である。
【図５】第２実施形態の表面実装型温度センサを示す下面図である。
【図６】第２実施形態の表面実装型温度センサを示す上面図である。
【図７】本発明に係る第３実施形態の表面実装型温度センサを示す上面側からみた斜視図である。
【図８】第３実施形態の表面実装型温度センサを示す下面図である。
【図９】サーミスタを利用した一般的な温度検出回路を示す等価回路図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…絶縁性基板、１１…感温抵抗部、１２…膜状抵抗部、１３、３３…第１の端子電極、１４、３４…第２の端子電極、１５、３５…第３の端子電極、１６、３６…第４の端子電極、１１０、１２０、１３０…表面実装型温度センサ
【図１】
2007093453.tif 000003
【図２】
2007093453.tif 000004
【図３】
2007093453.tif 000005
【図４】
2007093453.tif 000006
【図５】
2007093453.tif 000007
【図６】
2007093453.tif 000008
【図７】
2007093453.tif 000009
【図８】
2007093453.tif 000010
【図９】
2007093453.tif 000011