(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子本体部と、前記素子本体部に設けられた電極部と、温度検出対象側から伝導される熱を受容する熱受容部とを含み、前記熱受容部は、前記素子本体部の表面素材に対して非オーミック性接触の金属薄膜層を有する、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、前記熱受容部は、前記非オーミック性接触の金属薄膜層に対する表層として半田濡れ性を有する接合用薄膜層を有する、ことを特徴とする温度検出素子。
【請求項３】
素子本体部と、前記素子本体部に設けられた電極部と、温度検出対象側から伝導される熱を受容する熱受容部とを含み、前記素子本体部の表面に絶縁材層が設けられており、前記熱受容部は、前記素子本体部の表面に対して前記絶縁材層を介して設けられている、ことを特徴とする温度検出素子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の温度検出素子において、前記素子本体部と前記電極部と前記熱受容部との全体形状がチップ型に構成されている、ことを特徴とする温度検出素子。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の温度検出素子において、前記素子本体部が、正特性サーミスタとして機能する部分に構成されている、ことを特徴とする温度検出素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の温度検出素子において、前記素子本体部は直方体状に構成されており、前記熱受容部は、前記素子本体部の表面の少なくとも一側面以上に備えられている、ことを特徴とする温度検出素子。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の温度検出素子において、さらに前記温度検出対象側から熱を伝導する伝導体が、前記熱受容部に設けられている、ことを特徴とする温度検出素子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の温度検出素子と、前記温度検出素子が備える前記熱受容部に対して熱結合可能なランドとを含む、ことを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばサーミスタなどの温度検出素子およびこれを備える回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気電子機器の小型化の進展に伴い、それに搭載されるパワートランジスタや、パワーＩＣなどの部品に対する放熱などの対策はますます重要である。そのため、このような部品の温度を高精度に検出できる必要性は高い。このような実情からこれらパワーＩＣなどの部品の温度を検出する温度検出素子の需要は拡大されている。
【０００３】
図１０は、このような温度検出素子の一例としてチップ型に構成された正特性サーミスタ１を示す。この正特性サーミスタ１は、素子本体部３と、電極部４，５とを有する。電極部４，５は、回路基板の配線パターンに半田付けするために設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、チップ型サーミスタ等の温度検出素子では温度検出対象部品に近づけて設置する必要がある。従来の温度検出素子の場合、回路基板上の配線や他部品との配置の関係から、温度検出対象部品に十分近づけることができない場合があり、温度検出が精度良く行えないことがあった。また、熱源と温度検出素子との位置関係のみならず、周囲の状況や、基板の熱放散係数などによって、温度検出素子の感熱条件が異なったりすることがあるから、検知精度が左右されやすい。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、温度検出対象に対する高精度な温度検出ができる温度検出素子を提供することを解決課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る温度検出素子は、素子本体部と、前記素子本体部に設けられた電極部と、温度検出対象側から伝導される熱を受容する熱受容部とを含み、前記熱受容部は、前記素子本体部の表面素材に対して非オーミック性接触の金属薄膜層を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る温度検出素子によれば、熱受容部を備えていることによって、素子本体部に対して温度検出対象からの熱が伝導されやすい。そのため、従来では温度検出対象からの熱による感温が十分に行えないほどにその温度検出対象から少し離れた箇所に温度検出素子を配置しなければならない場合でも、熱受容部への温度検出対象からの熱の伝導を図ることができる。したがって、そのように検出対象と温度検出素子との間における温度検出用の熱的な結合が良好に行えるものとなるので、その温度検出を精度良く行うことができる。
しかも、素子本体部の表面素材に対して非オーミック性接触の金属材料を熱受容部に有することで、素子本体部に対して検出に悪影響を与える電気的結合が熱受容部を通して生じないようにできる。ここで、素子本体部としては、例えば、ＢａＴｉＯ3、Ｍｎ−Ｎｉ系酸化物が用いられるとともに、これに対して熱受容部の非オーミック接触性を有する金属材料としては、例えば、銀、金、白金もしくはそれらの合金などが採用される。
【０００８】
なお、回路基板上に本発明に係る温度検出素子を設ける場合、温度検出対象と温度検出素子との間を熱伝導可能にランドを設けることで、温度検出素子の熱受容部をそのランドに半田付けすれば、熱受容部がランドを通して温度検出対象から熱伝導されやすくなり、温度検出が一層良好に行える利点がある。本発明の構成を採用可能な温度検出素子としては、正特性サーミスタ、負特性サーミスタなどがある。
【０００９】
本発明の請求項２に係る温度検出素子は、請求項１に記載の温度検出素子において、前記熱受容部は、前記非オーミック性接触の金属薄膜層に対する表層として半田濡れ性を有する接合用薄膜層を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る温度検出素子によれば、回路基板に設けた熱伝導用のランドに対して、接合用薄膜層によって温度検出素子の熱受容部を半田付けすることができ、回路基板上の温度検出対象から温度検出のための熱伝導を簡易に行えるようにできる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る温度検出素子は、素子本体部と、前記素子本体部に設けられた電極部と、温度検出対象側から伝導される熱を受容する熱受容部とを含み、前記素子本体部の表面に絶縁材層が設けられており、前記熱受容部は、前記素子本体部の表面に対して前記絶縁材層を介して設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る温度検出素子によれば、検出対象との温度検出用の熱的な結合が良好に行えるものとなるので、その温度検出を精度良く行うことができるほか、絶縁材層が素子本体部の表面と、熱受容部との間に介在させてあることから、熱受容部を介して素子本体部に電流が流れ込むような不具合を回避できる。また、熱受容部を構成する素材として、素子本体部の表面素材に対してオーミック性接触の金属材料を採用することも可能となり、安価に構成できる。
【００１３】
本発明の請求項４に係る温度検出素子は、請求項１から３のいずれかに記載の温度検出素子において、前記素子本体部と前記電極部と前記熱受容部との全体形状がチップ型に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る温度検出素子によれば、チップ型部品に温度検出素子が構成されているから、この温度検出素子は温度検出が必要な回路基板上へ実装し易い。
【００１５】
本発明の請求項５に係る温度検出素子は、請求項１から４のいずれかに記載の温度検出素子において、前記素子本体部が、正特性サーミスタとして機能する部分に構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る温度検出素子によれば、温度上昇に伴い抵抗値も増加していくから、その抵抗値と温度との関係により簡易に温度検出できる。
【００１７】
本発明の請求項６に係る温度検出素子は、請求項１から５のいずれかに記載の温度検出素子において、前記素子本体部は直方体状に構成されており、前記熱受容部は、前記素子本体部の表面の少なくとも一側面以上に備えられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に係る温度検出素子によれば、直方体状の素子本体部表面の少なくとも一側面以上に熱受容部が備えられていることから、その熱受容部が形成された面を温度検出対象側に臨ませておくことで、温度検出対象側からの熱を良好に受容できる状態にして温度感知できる。なお、熱受容部が素子本体部に腹巻状に形成されている場合には、素子本体部の全周に環状に熱受容部が備えられることになるから、回路基板に温度検出素子を付設する際に、熱受容部を温度検出対象側に臨ませるように温度検出素子の姿勢を調整する手間を少なくできる。
【００１９】
本発明の請求項７に係る温度検出素子は、請求項１から６のいずれかに記載の温度検出素子において、さらに前記温度検出対象側から熱を伝導する伝導体が、前記熱受容部に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に係る温度検出素子によれば、ランドなどの伝導体を別途回路基板などに付設しなくても、その伝導体を通して温度検出素子の熱受容部に温度検出対象側から熱が良好に伝導される。したがって、その伝導体を通して温度検出対象側からの熱が温度検出素子に一層伝導されやすくなり、検出精度も一層良いものとなる。
【００２３】
本発明の請求項８に係る温度検出素子を備える回路基板は、請求項１から７のいずれかに記載の温度検出素子と、前記温度検出素子が備える前記熱受容部に対して熱結合可能なランドとを含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項８に係る温度検出素子を備える回路基板によれば、回路基板のランドを介して温度検出素子の熱受容部へ温度検出対象側から熱伝導することができる。これにより、温度検出精度を高くできるとともに、温度検出対象に対する温度検出素子の配置設計の対応性を高めることになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１から図３に、本発明に係る温度検出素子の実施形態の一例を示す。図１は、温度検出素子の一例としての正特性サーミスタの外観を示す斜視図、図２は、基板に搭載された正特性サーミスタやその周辺部品を示す平面図、図３は、基板に搭載された正特性サーミスタやその周辺部品を示す縦断面図である。
【００２７】
図１を参照して、正特性サーミスタ１は、チップ型部品として、素子本体部３と、電極部４，５と、熱受容部６とで構成されている。
【００２８】
素子本体部３は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を主体とする素子であって、横長の直方体状に形成されている。
【００２９】
電極部４，５は、素子本体部３の長手方向両端面それぞれに接合されている。
【００３０】
熱受容部６は、素子本体部３の長手方向での中央に所定幅を有する状態で、素子本体部３の外周全周にわたって形成されている。この形成過程を説明すると、素子本体部３の表面にスパッタリング法により所定幅の銀（Ａｇ）の薄膜層が形成される。この銀の薄膜層上に電解めっき法により錫（Ｓｎ）の薄膜層が積層形成される。熱受容部６は、この銀の薄膜層を下層側に、錫の薄膜層を上層側とする２つの薄膜層で構成されている。
【００３１】
ここで、銀の薄膜層は、素子本体部３に対して非オーミック性接触である。これによって、熱受容部６は、銀の薄膜層が下層側とされることによって、素子本体部３に対して電気的に結合しないように図られている。熱受容部６は、錫の薄膜層が上層側に施されているので、熱受容部６の表面は、半田濡れ性を有する。熱受容部６の表面層は、銀の薄膜層に対してコーティングされた半田の薄膜層で構成されてもよい。熱受容部６は、電極部４，５と接しないよう、電極部４，５に対して間隔をおいて形成されている。熱受容部６は、素子本体部３の表面から突出しない状態で薄膜に形成されている。これによって、熱受容部６の表面と素子本体部３の表面とは、面一とされている。この場合、熱受容部６の表面と素子本体部３の表面とが面一である必要は必ずしもなく、素子本体部３の表面に積層されても良い。正特性サーミスタ１の寸法(長さ×幅×高さ)は、１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍである。ただし、正特性サーミスタ１の寸法は、この寸法に限定されない。
【００３２】
図２および図３を参照して、７は回路基板、８はパワーＩＣ、９はランドをそれぞれ示す。回路基板７上に、温度検出対象としてのパワーＩＣ８が搭載されている。銅箔からなるランド９が回路基板７におけるパワーＩＣ８を搭載した面領域から横外側に延出されている。正特性サーミスタ１は、ランド９の端部に位置させられて回路基板７上に実装されている。正特性サーミスタ１の各電極部４，５は、回路基板７の不図示の配線パターンに半田付けされている。正特性サーミスタ１の熱受容部６は、ランド９上に位置される状態でランド９に対して半田Ｈにより半田付けされている。ランド９が電極部４，５に対して電気絶縁されるよう、ランド９は正特性サーミスタ１の電極部４，５間に収められている。ランド９と熱受容部６それぞれの横幅は、同幅ないしはほぼ同幅に設定されている。
【００３３】
この構成により、ランド９を通してパワーＩＣ８の熱がランド９を介して正特性サーミスタ１の熱受容部６に伝導される。正特性サーミスタ１は、その伝導された熱に対応する検出信号を出力する。ランド９を介してパワーＩＣ８側から熱伝導されるから、ランド９がない場合と比較して、精度良い温度検出に必要な熱の伝導がされ易い。したがって、熱受容部６が正特性サーミスタ１に設けられていることによって、温度検出対象側であるパワーＩＣ８からの熱は、ランド９を通して伝導され易い。このことと相俟って、正特性サーミスタ１による温度検出精度が従来と比較して高い。この場合、ランド９は、直線状に延出されたものに限定されず、部品等の配置構成などに応じて適宜屈曲された形状でもよい。さらに、熱受容部６は、パワーＩＣ８などの温度検出対象素子に設けられた放熱端子などの放熱部に直接接触もしくは半田付け等などの間接接触で熱結合されてもよい。
【００３４】
（実施形態２）
実施形態１とは別形態を成す実施形態２について図に基づいて説明する。図４（ａ）は、温度検出素子を示す斜視図、図４（ｂ）は温度検出素子の熱受容部における縦断面側面図である。
【００３５】
図４を参照して、正特性サーミスタ１は、チップ部品として、直方体状に構成される素子本体部３と、その素子本体部３の両端に設けられた電極部４，５と、熱受容部６とを含む。熱受容部６は、電極部４，５間において素子本体部３の表面に積層形成される状態で設けられている。
【００３６】
正特性サーミスタ１の熱受容部６は、絶縁層１０と、金属薄膜１１と、伝導体としての突起部１２とを有する。絶縁層１０は、素子本体部３の２つの側面に貼り付けられたシリコンゴムまたはシリコン樹脂の薄膜片で構成されている。
金属薄膜１１は、絶縁層１０の表面に形成された例えば銅を素材とする薄膜で構成されている。突起部１２は、金属薄膜１１の一端部に、同じく銅を素材とする板状のもので構成されている。この場合、突起部１２は、金属薄膜１１が形成されている面に対して直交する方向に沿って突出されている。
【００３７】
図５を参照して、正特性サーミスタ１の突起部１２は、例えば回路基板７に搭載されたパワーＩＣ８のパッケージ８Ａと回路基板７との間に差し込まれる。パワーＩＣ８側から熱受容部６への熱は、突起部１２を通して、伝導される。この場合、実施形態１とは異なり熱受容部６は、ランドなどに半田付けされなくても良い。この熱受容部６では、素子本体部３表面に絶縁層１０を介して金属薄膜１１が設けられるから、金属薄膜１１の素材として、オーミック性接触の金属を採用することができる。
【００３８】
本発明は、上記各実施形態に限定されず、以下の変形例が考えられる。
【００３９】
（１）上記実施形態では、温度検出素子として負特性サーミスタを採用することも可能である。
【００４０】
（２）熱受容部として用いられる非オーミック性接触の金属材料としては、金、白金、または、これらまたは銀を含む合金であっても良い。
【００４１】
（３）図６（ａ），（ｂ）に示すように、正特性サーミスタのチップ部品で構成される正特性サーミスタ１は、横長の直方体状に外形形状が構成されるとともに、その長手方向両端にそれぞれ電極部４，５を備える。これら電極部４，５間に、素子本体部３の表面に積層形成される状態で熱受容部６が設けられる。
【００４２】
図６（ａ），（ｂ）に示される正特性サーミスタ１の熱受容部６の場合、素子本体部３の２つの側面にシリコンゴムまたはシリコン樹脂の薄膜片が貼り付けられてなる絶縁層１０と、この絶縁層１０の表面に形成された例えば銅からなる金属薄膜１１とにより構成される。
【００４３】
（４）図７（ａ），（ｂ）に示すように、正特性サーミスタのチップ部品で構成される正特性サーミスタ１は、横長の直方体状に外形形状が構成されるとともに、その長手方向両端にそれぞれ電極部４，５が設けられている。これら電極部４，５間には、素子本体部３の表面に積層形成される状態で熱受容部６が設けられている。
【００４４】
図７（ａ），（ｂ）に示される正特性サーミスタ１の熱受容部６の場合、素子本体部３の１つの側面にシリコンゴムまたはシリコン樹脂の薄膜片を貼り付けられてなる絶縁層１０と、この絶縁層１０の表面に形成された例えば銅からなる金属薄膜１１とにより構成される。金属薄膜１１の下端に横向きに突出する伝導体としての突起部１２が設けられる。
【００４５】
（５）図８に示すように、正特性サーミスタのチップ部品で構成される正特性サーミスタ１は、横長の直方体状に外形形状が構成されるとともに、その両端にそれぞれ電極部４，５が設けられている。これら電極部４，５間には、素子本体部３の表面に積層形成される状態で熱受容部６が設けられている。
【００４６】
図８に示される正特性サーミスタ１の熱受容部６の場合、素子本体部３の２つの側面にシリコンゴムまたはシリコン樹脂の薄膜片を貼り付けられてなる絶縁層１０ａ，１０ｂと、この絶縁層１０ａ，１０ｂの表面に形成された例えば銅からなる金属薄膜１１ａ，１１ｂとにより構成されている。１つの面の絶縁層１０ａは、両電極部４，５の間に収まる小幅のものとなっており、その幅内に金属薄膜１１ａが形成されている。もう１つの面の絶縁層１０ｂは、両電極部４，５に一部重なるよう広幅のものとなっており、その幅内に金属薄膜１１ｂが形成されている。この金属薄膜１１ｂは金属薄膜１１ａよりも広幅となっている。したがって、幅広のこの金属薄膜１１ｂおよび金属薄膜１１ａは、電極部４，５とは電気的に絶縁されているとともに、幅広に形成した金属薄膜１１ｂを備えていることにより、その金属薄膜１１ｂへ熱伝導し易いものとなっている。
【００４７】
（６）図９（ａ），（ｂ）に示すように、正特性サーミスタのチップ部品で構成される正特性サーミスタ１は、横長の直方体状に外形形状が構成されるとともに、その長手方向両端にそれぞれ電極部４，５が設けられている。これら電極部４，５間には、素子本体部３の表面に積層形成される状態で熱受容部６が設けられている。
【００４８】
図９（ａ），（ｂ）に示される正特性サーミスタ１の熱受容部６の場合、素子本体部３の３つの側面にシリコンゴムまたはシリコン樹脂の薄膜片を貼り付けてなる絶縁層１０と、該絶縁層１０の表面に形成された例えば銅からなる金属薄膜１１とにより構成されている。
【００４９】
（７）本発明の実施形態として、図示しないが、上記のような絶縁層は、素子本体部における電極部を設けていない表面の全面を覆うように形成されたものでも良い。また、絶縁層は上述したシリコンゴムまたはシリコン樹脂に限定されるものでなく、電気的絶縁性のある各種材料を適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、熱受容部を備えていることによって、素子本体部に対して温度検出対象からの熱が伝導されやすくなっていることから、従来では温度検出対象からの熱による感温が十分に行えないほどにその温度検出対象から少し離れた箇所に温度検出素子を配置しなければならない場合でも、熱受容部への温度検出対象からの熱の伝導を図ることができる。したがって、そのように検出対象との温度検出に関する温度検出素子の結合が良好に行えるものとなるので、その温度検出対象の温度検出を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るチップ型正特性サーミスタの一例の外観を示す斜視図
【図２】  図１の正特性サーミスタを基板に配置した状態の一例を示す平面図
【図３】  図２における要部縦断面図
【図４】  別実施形態の正特性サーミスタの外観を示す斜視図（ａ）と、要部縦断面側面図（ｂ）
【図５】  図４の正特性サーミスタを基板に配置した状態の一例を示す要部縦断面側面図
【図６】  別実施形態の正特性サーミスタの外観を示す斜視図（ａ）と、要部縦断面側面図（ｂ）
【図７】  別実施形態の正特性サーミスタの外観を示す斜視図（ａ）と、要部縦断面側面図（ｂ）
【図８】  別実施形態の正特性サーミスタの外観を示す斜視図
【図９】  別実施形態の正特性サーミスタの外観を示す斜視図（ａ）と、要部縦断面側面図（ｂ）
【図１０】  従来のチップ型正特性サーミスタの外観を示す斜視図
【符号の説明】
１    温度検出素子
３    素子本体部
４，５    電極部
６    熱受容部
７    回路基板
９    ランド
【図１】
0003815362.tif 000002
【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】
0003815362.tif 000007
【図７】
0003815362.tif 000008
【図８】
0003815362.tif 000009
【図９】
0003815362.tif 000010
【図１０】
0003815362.tif 000011