CN101995304A - 温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种温度传感器，其将由模制材料引起的热容量抑制为最小的同时容易进行热膨胀系数的匹配，并且热响应性优异。其具备绝缘基板、在绝缘基板的上表面形成图案的热敏电阻薄膜、形成于该热敏电阻薄膜的一对梳型电极、一端连接于一对梳型电极且延伸至绝缘基板的上表面而形成图案的一对引出线部、形成于一对引出线部的另一端的一对电极垫部、一端接合于一对电极垫部的一对导线、及用绝缘材料密封电极垫部上的导线的接合部的保护密封部，一对电极垫部在与热敏电阻薄膜分离的位置配置成相互邻接的状态，保护密封部架设于一对电极垫部的双方而密封一对导线的接合部。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速热响应性优异的温度传感器。
背景技术
例如作为信息设备、通信设备、医疗用设备、家用设备、汽车用传输设备等的温度传感器、流量传感器有具有较大负温度系数的由氧化物半导体的烧结体构成的热敏电阻芯片。使用了该热敏电阻芯片的温度传感器是形成有端子电极并通过钎焊等方式在该电极面安装了导线的结构的温度传感器。并且，通过将热敏电阻芯片的尺寸或导线直径缩小而将这种温度传感器作为热响应特性良好的温度传感器来使用。
然而，如上所述制作的由金属氧化物的烧结体构成的热敏电阻芯片就强度方面而言，在缩小尺寸方面是有限的，所以逐渐开发使用了薄膜形成技术的温度传感器并实用化。该薄膜型温度传感器将上述金属氧化物的烧结体在机械强度强的薄基板上成膜而作为热敏膜，在此形成薄膜电极，由此能够小型化且热容量小于芯片，所以能够成为热响应特性良好的温度传感器。
以前，为了保护薄膜型温度传感器中的导线与引出电极的接合，例如在专利文献1及2中提出有在隔着热敏部分(热敏膜)对置的引出外部电极连接导线而以用绝缘材料覆盖热敏部分和导线的方式进行模制的结构。
专利文献1：日本专利公开2008-241566号公报
专利文献2：日本专利公开2003-247897号公报
上述在先技术中留有以下的课题。
即，需要高速热响应性时，如在先专利文献1及2所记载的技术，若将热敏部分和引出外部端子一体模制，则模制的面积大，所以存在模制的体积大且成为高速响应性的障碍的不良状况。并且，例如当热敏部分为作为氧化物半导体的热敏电阻薄膜时，若用玻璃等模制材料模制，则由于在热敏部分与模制材料的界面发生化学反应，所以存在产生热敏部分劣化的问题。即使为了防止劣化而设为在热敏部分与模制材料之间隔着保护膜的结构，也需要进行与保护膜的热膨胀系数的匹配和与引出外部端子的热膨胀系数的匹配，模制材料的选择非常困难而成为不耐于温度循环等的结构。并且，若在限定于导线和引出外部端子的位置进行模制，则也存在易产生由模制材料的下垂引起的向热敏部分接触的不良状况。
发明内容
本发明是鉴于前述课题而完成的，其目的在于，提供一种将由模制材料引起的热容量抑制为最小的同时容易进行热膨胀系数的匹配并且热响应性优异的温度传感器。
本发明为了解决上述课题，采用了以下结构。即，本发明的温度传感器的特征在于，具备：绝缘基板或在表面形成有绝缘层的基板；热敏膜，在所述绝缘层或所述绝缘基板的上表面形成图案；一对梳型电极，形成于该热敏膜；一对引出线部，一端连接于一对所述梳型电极且延伸至所述绝缘层或所述绝缘基板的上表面而形成图案；一对电极垫部，形成于一对所述引出线部的另一端；一对导线，一端接合于一对所述电极垫部；保护密封部，用绝缘材料密封所述电极垫部上的所述导线的接合部，一对所述电极垫部在与所述热敏膜分离的位置配置成相互邻接的状态，所述保护密封部架设于一对所述电极垫部的双方而密封一对所述导线的接合部。
在该温度传感器中，一对电极垫部在与热敏膜分离的位置配置成相互邻接的状态，保护密封部架设于一对电极垫部的双方而密封一对导线的接合部，所以不会在热敏膜上进行模制，且在热敏部分的热容量少的同时，基于保护密封部的模制量也少，整体的热容量也变少，从而提高热响应性。尤其是，由于保护密封部设置于与热敏膜分离的电极垫部，所以，由保护密封部的热容量引起的影响降低，热绝缘性增高。并且，由于在与热敏膜分离的电极垫部对保护密封部进行模制，所以与在邻接于热敏部分的两侧的电极进行模制的情况相比，可以防止模制材料下垂至热敏膜上而与其接触。因此，接触于保护密封部的部分大致仅为电极垫部及导线，所以也没有与热敏膜发生化学反应的顾虑，在热膨胀系数的匹配方面也只需考虑导线和绝缘基板或绝缘层。从而，在构成保护密封部的模制材料的选择中获得高的自由度。
并且，本发明的温度传感器的特征在于，一对所述电极垫部设成与所述保护密封部的外周形状对应的外形。
即，在该温度传感器中，由于一对电极垫部设成与保护密封部的外周形状对应的外形，所以可进一步防止保护密封部从电极垫部突出。
另外，本发明的温度传感器的特征在于，一对所述电极垫部分别设成半圆形，由双方构成大致圆形。
即，在该温度传感器中，由于一对电极垫部分别设成半圆形，由双方构成大致圆形，所以成为与在一对电极垫部的中间对绝缘材料进行模制时的基于表面张力的圆形的扩展对齐的形状，可更有效地防止保护密封部的突出。
并且，本发明的温度传感器的特征在于，所述热敏膜是热敏电阻薄膜。
根据本发明，可取得以下效果。
即，根据本发明所涉及的温度传感器，由于一对电极垫部配置成相互邻接的状态，保护密封部架设于一对电极垫部的双方而密封一对导线的接合部，所以，热容量变少而热响应性提高的同时，也没有由保护密封部与热敏膜的接触引起化学反应的顾虑，热膨胀系数的匹配也变得容易进行。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的温度传感器的第1实施方式的俯视图。
图2是表示本发明所涉及的温度传感器的第2实施方式的俯视图。
符号说明
1、21-温度传感器，2-绝缘基板，3-热敏电阻薄膜(热敏膜)，4-梳型电极，5-引出线部，6、26-电极垫部，7-导线，8-保护密封部。
具体实施方式
以下，参照图1说明本发明所涉及的温度传感器的第1实施方式。此外，在以下的说明中使用的各附图中，为了将各部件设成可识别或易识别的大小而适宜地变更了缩尺。
如图1所示，本实施方式的温度传感器1具备：氧化铝基板的绝缘基板2；在绝缘基板2的上表面形成图案的热敏电阻薄膜(热敏膜)3；形成于该热敏电阻薄膜3的一对梳型电极4；一端连接于一对梳型电极4且延伸至绝缘基板2的上表面而形成图案的一对引出线部5；形成于一对引出线部5的另一端的一对电极垫部6；一端接合于一对电极垫部6的一对导线7；用玻璃等绝缘材料密封电极垫部6上的导线7的接合部的保护密封部8。
上述热敏电阻薄膜3是由Mn-Co类复合金属氧化物(例如，Mn3O4-Co3O4类复合金属氧化物)或者在Mn-Co类复合金属氧化物中包含Ni、Fe、Cu中的至少一种元素的复合金属氧化物(例如，Mn3O4-Co3O4-Fe2O3类复合金属氧化物)构成的复合金属氧化物膜。
本实施方式的热敏电阻薄膜3是通过溅射法在绝缘基板2的上表面成膜为俯视为大致正方形的薄膜。
该热敏电阻薄膜3呈半导体的性状，具有若温度上升则电阻降低的负特性，所谓NTC热敏电阻(Negative Temperature Coefficient Thermistor)的性质。
上述梳型电极4及引出线部5是以溅射法形成图案的Pt层。
上述电极垫部6由以溅射法形成图案的Pt层及在该Pt层上电镀形成的Ni凸点形成。
一对电极垫部6分别形成为矩形的同时在与热敏电阻薄膜3分离的位置配置成相互邻接的状态。
上述导线7例如是SUS304等不锈钢(SUS)线或Cu线，在电极垫部6的Ni凸点上的一端被激光焊接或电阻焊接。此外，也可以采用引线框作为导线7。
上述保护密封部8架设于一对电极垫部6的双方而密封一对导线7的接合部。
该保护密封部8是烧制向一对电极垫部6的表面滴下的陶瓷粘结剂或玻璃膏而模制的密封部。
并且，在热敏电阻薄膜3及梳型电极4的上面形成有将它们密封于内部的保护膜9。该保护膜9形成俯视为大致正方形的形状，以使覆盖梳型电极4及热敏电阻薄膜3。该保护膜9例如是SiO2膜。但不限于此，只要是绝缘性且隔绝外部空气，保护膜9也可以是耐热树脂等膜。
这样在本实施方式的温度传感器1中，由于一对电极垫部6在与热敏电阻薄膜3分离的位置配置成相互邻接的状态，保护密封部8架设于一对电极垫部6的双方而密封一对导线7的接合部，所以不会在热敏电阻薄膜3上进行模制，热敏部分的热容量少，且基于保护密封部8的模制量也少，整体的热容量也变少，从而提高热响应性。
尤其是，由于保护密封部8设置于与热敏电阻薄膜3分离的电极垫部6，所以由保护密封部8的热容量引起的影响降低，热绝缘性增高。并且，由于在与热敏电阻薄膜3分离的电极垫部6对保护密封部8进行模制，所以与在邻接于热敏部分两侧的电极进行模制的情况相比，可以防止模制材料下垂至热敏电阻薄膜3上而与其接触。因此，接触于保护密封部8的部分大致仅为电极垫部6及导线7，所以也没有与热敏电阻薄膜3发生化学反应的顾虑，在热膨胀系数的匹配方面也只需考虑导线及绝缘基板2。从而，在构成保护密封部8的模制材料的选择中获得高的自由度。
接着，在以下参照图2对本发明所涉及的温度传感器的第2实施方式进行说明。此外，在以下的各实施方式的说明中，对与上述实施方式中说明的相同的构成要素附加相同的符号并省略其说明。
第2实施方式和第1实施方式的不同点在于：在第1实施方式中，一对电极垫部6分别设成矩形，与此相对，第2实施方式的温度传感器21如图2所示，一对电极垫部26设成与保护密封部8的外周形状对应的外形。即，在第2实施方式中，一对电极垫部26分别设成半圆形，由双方构成大致圆形。
这样在第2实施方式的温度传感器21中，一对电极垫部26设成与保护密封部8的外周形状对应的外形，所以可进一步防止保护密封部8从电极垫部26突出。尤其是，一对电极垫部26分别设成半圆形，由双方构成大致圆形，所以成为与在一对电极垫部26的中间对模制材料(绝缘材料)进行模制时的基于表面张力的圆形扩展对齐的形状，可更有效地防止保护密封部8的突出。
此外，本发明的技术范围不限于上述各实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围下可施加各种变更。
例如在上述实施方式中，以使用了氧化铝基板的绝缘基板的情况为例，但不限于此，也可以是石英基板等绝缘基板或在表面形成基于热氧化的SiO2层的绝缘层的硅基板或其他半导体基板。
Claims (4)
1.一种温度传感器，其特征在于，具备：
绝缘基板或在表面形成有绝缘层的基板；
热敏膜，在所述绝缘层或所述绝缘基板的上表面形成图案；
一对梳型电极，形成于该热敏膜；
一对引出线部，一端连接于一对所述梳型电极且延伸至所述绝缘层或所述绝缘基板的上表面而形成图案；
一对电极垫部，形成于一对所述引出线部的另一端；
一对导线，一端接合于一对所述电极垫部；及
保护密封部，用绝缘材料密封所述电极垫部上的所述导线的接合部，
一对所述电极垫部在与所述热敏膜分离的位置配置成相互邻接的状态，
所述保护密封部架设于一对所述电极垫部的双方而密封一对所述导线的接合部。
2.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，
一对所述电极垫部设成与所述保护密封部的外周形状对应的外形。
3.如权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，
一对所述电极垫部分别设成半圆形，由双方构成大致圆形。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的温度传感器，其特征在于，
所述热敏膜是热敏电阻薄膜。
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