CN203480969U

CN203480969U - 热敏电阻阵列

Info

Publication number: CN203480969U
Application number: CN201320620971.7U
Authority: CN
Inventors: 三浦忠将
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-10-09

Abstract

本实用新型提供了一种具有柔性，并易于与基板或其他元器件连接的热敏电阻阵列。热敏电阻阵列（1）包括：公共端子电极（11），该公共端子电极（11）由板状的金属形成；热敏电阻薄膜（12），该热敏电阻薄膜（12）形成在公共端子电极（11）上；多个独立端子电极（13），该多个独立端子电极（13）以彼此隔离的方式形成在热敏电阻薄膜（12）上；及多个突起电极（14），该多个突起电极（14）分别从多个独立端子电极（13）上突出。

Description

热敏电阻阵列

技术领域

本实用新型涉及具有多个热敏电阻元件的热敏电阻阵列。

背景技术

以往，这种热敏电阻阵列被用于在对象物中测定多个部位的温度的温度传感器等。该温度传感器例如像下述专利文献1所记载的那样，在氧化铝制的基板上将三个第一电极要素并列排列并粘接。利用溅射法形成热敏电阻薄膜层，以覆盖第一电极要素的整个面。在该热敏电阻薄膜层上，将三个第二电极要素并列配置成与三个第一电极要素交叉。根据该结构，可将三个第一电极要素和三个第二电极要素交叉形成的总计九个部位用作温度测定点。

现有技术文献

专利文献1：日本专利特开平5-332847号公报

实用新型内容

近年来，在智能手机之类的电子设备上越来越多装载发热量较大的元器件。为了有效抑制上述发热元器件的温度上升，有时在电子设备中，会利用温度传感器来检测发热元器件的温度，并基于该检测结果来控制该发热元器件的动作。然而，在电子设备中，发热元器件的周围也大多高密度地安装着各种元器件。因此，需要薄且具有柔性的热敏电阻阵列，以便在狭窄的地方也能进行设置。

因此，本实用新型的目的在于提供一种具有柔性的热敏电阻阵列以及使用该热敏电阻阵列的温度传感器。

为了达到上述目的，本实用新型的第一方面为热敏电阻阵列，包括：公共端子电极，该公共端子电极由板状的金属形成；热敏电阻层，该热敏电阻层形成在所述的公共端子电极上；多个独立端子电极，该多个独立端子电极以彼此隔离的方式形成在所述的热敏电阻层上；及多个突起电极，该多个突起电极分别从所述多个独立端子电极上突出。

根据上述方面，能提供一种具有柔性并易于与基板或其他元器件连接的薄型热敏电阻阵列。

附图说明

图1是一实施方式所涉及的热敏电阻阵列的外观立体图。

图2是图1所示热敏电阻阵列的俯视图。

图3是表示具有图1的热敏电阻阵列的温度传感器的结构的示意图。

图4是图3所示的热敏电阻阵列和扫描仪的分解图。

图5是表示利用多个不同的独立端子电极的检测温度的时间变化的曲线图。

图6是变形例所涉及的热敏电阻阵列的外观立体图。

图7是表示与图6的热敏电阻阵列相连接的元器件内置基板的截面图。

具体实施方式

（实施方式）

以下，参照附图，对本实用新型的一实施方式所涉及的热敏电阻阵列进行详细说明。首先，对几个附图所示的x轴，y轴以及z轴进行说明。x轴，y轴和z轴彼此正交，表示热敏电阻装置的左右方向，前后方向以及厚度方向。

（热敏电阻阵列的结构）

热敏电阻阵列1具有负温度系数（NTC（Negative TemperatureCoefficient））。为了具有柔性，如图1和图2所示，该热敏电阻阵列1包括公共端子电极11，热敏电阻薄膜层12，及多个（优选为三个以上）独立端子电极13。在图1和图2中，作为多个独立端子电极13，举例示出9个独立端子电极13a～13i。

公共端子电极11典型地由银（Ag），钯（Pd），铂（Pt）或金（Au）等贵金属，或者铜（Cu），镍（Ni），铝（Al），钨（W）或钛（Ti）等贱金属形成。除此之外，公共端子电极11也可以由包含上述贵金属群及/或贱金属群中所选出的二种以上金属的合金形成。该公共端子电极11由上述金属材料粉末糊料涂布或印刷成片状后烧制而成，具有z轴方向的厚度约为10～80μm，x轴方向及y轴方向的长度约为10mm的近似长方体形状。

热敏电阻薄膜层12由陶瓷材料形成。该陶瓷材料由从锰（Mn），镍（Ni），铁（Fe），钛（Ti），钴（Co），铝（Al）及锌（Zn）等过渡元素中选择的至少两种过渡元素的氧化物以及规定的添加物制作而成。该热敏电阻薄膜层12由上述陶瓷材料的浆料形成为片材状，z轴方向的厚度约有1～10μm。

这种热敏电阻薄膜层12形成在与公共端子电极11的xy平面平行的两个面中的z轴正方向侧的面上。热敏电阻薄膜层12优选形成为覆盖上述公共端子电极11的整个面。换言之，优选为从z轴方向俯视时，该热敏电阻薄膜层12的轮廓线与公共端子电极11的轮廓线实质上一致。

各独立端子电极13由与上述公共端子电极11相同的材料形成，将该材料的糊料形成为规定形状。关于各独立端子电极13，z轴方向的厚度为0.1～10μm，x轴方向以及y轴方向的长度分别约为1mm。

上述那样的独立端子电极13形成在上述热敏电阻薄膜层12的z轴正方向侧的面上。在图1和图2的示例中，独立端子电极13在x轴方向及y轴方向上各排列三个而成格子状（方格状）。更具体而言，四角的独立端子电极13从构成热敏电阻薄膜层12的四角的两边起相距约2mm的直线距离而配置。此外，对于相邻两个独立端子电极13，x轴方向及y轴方向的间隔彼此相等。

如上所述，在本实施方式中，多个独立端子电极13配置成格子状。但是，其配置优选为根据温度测定的对象物进行适宜且恰当的设计。

这里，为了便于热敏电阻阵列1与其他集成电路连接，在各独立端子电极13上，各设置有一个分别由上表面往z轴方向突出的突起电极14。在图1及图2中，作为多个突起电极14，举例表示出九个突起电极14a～14i。

各突起电极14优选为将例如含有Ag的导电性粘结剂整形成类似锥体形状并使之呈现半固化状态。作为锥体，举例示出圆锥，三角锥及四角锥等。此外，各突起电极14也可以不是类似锥体形状，而是具有类似柱体形状。

此处，为了不影响公共端子电极11与各独立端子电极13间的阻抗值，各突起电极14如图2所示的那样，优选为从z轴方向俯视时，轮廓线包含在形成其自身的独立端子电极13（即相对应的独立端子电极13）的轮廓线内。因而，在本实施方式中，关于突起电极14（即锥体）的底面，x轴方向及y轴方向的长度（最大值）被设计为不超过1mm。此外，各突起电极14的轮廓线优选为从z轴方向俯视时，被包含在其对应的独立端子电极13的轮廓线内，两轮廓线也可以相重合。

（热敏电阻阵列的制作方法）

接着，对上述结构的热敏电阻阵列1的制造方法的一个示例进行说明。

（1）首先，作为热敏电阻薄膜层12的原料的一个示例，将Mn－Ni－Fe－Ti的氧化物称量使其达到规定的配比（电阻率为10⁴Ωcm）。称量后的原料通过球磨机利用氧化锆等粉碎介质进行充分的湿法粉碎。之后，将粉碎完成的原料在规定温度下进行预烧制，由此获得陶瓷粉末。

（2）接下来，在由（1）得到的陶瓷粉末中添加有机粘合剂，以湿法对它们进行混合处理。由此得到混杂有陶瓷粒子的浆料。利用刮刀（doctor blade）法等，从该浆料生成陶瓷生片。此处，对陶瓷生片的厚度等进行调整，使得烧成后的厚度大概为5μm。在这样得到的陶瓷生片上利用刮刀法等涂布以Ag－Pd为主要成分的公共端子电极11用的金属糊料，由此形成母片材。此处，对金属糊料的涂布厚度进行调整，使得烧成后的母片材的厚度大概为30μm。之后，在母片材的金属糊料上丝网印刷Ag－Pd为主要成分的金属糊料，使得烧成后形成九个独立端子电极13。关于九个独立端子电极13的配置如上所述。

（3）接下来，将由（2）得到的母片材切割成具有九个独立端子电极13的热敏电阻阵列1的尺寸（10mm×10mm）。切割后的热敏电阻阵列1收纳在氧化锆制的匣子中。之后，对这些母片材进行脱粘合剂处理，并进一步在规定温度（例如1100℃）进行烧制。由此，得到大量包括公共端子电极11，热敏电阻薄膜层12及九个独立端子电极13且具有柔性的热敏电阻阵列1的半完成品。

（4）接下来，由（3）得到的半完成品中，在各独立端子电极13的上表面利用含有Ag的导电性粘结剂形成作为突出电极14的锥体（例如圆锥体）。之后，未固化的突起电极14通过约140℃下的热处理进行预成型，使之成为半固化的状态。由此得到热敏电阻阵列1的完成品。

（热敏电阻阵列的应用例）

上述结构的热敏电阻阵列1，例如，可适用于图3，图4所示的温度传感器10。该温度传感器10在热敏电阻阵列1的基础上，还包括扫描仪2和数字万用表3。

扫描仪2是包括树脂模塑21，多个外部端子电极22的集成电路。

树脂模塑21具有类似长方体形状。另外，树脂模塑21的内部密封有可以实施规定动作（详细内容后述）的电子电路。

多个外部端子电极22与树脂模塑21内的集成电路相连接。此外，多个外部端子电极22设置在树脂模塑21的底面（更具体而言，与z轴正交的两个面中负方向侧的一面）。

各外部端子电极22例如由与上述独立端子电极13相同的材料形成，将该材料的糊料形成为规定形状。另外，对于各外部端子电极22，其x轴，y轴以及z轴方向的尺寸例如与各独立端子电极13大致相同。

多个外部端子电极22，在图3，图4的示例中，在x轴，y轴两个方向上各排列四个而成格子状。具体举例来说，四角的外部端子电极22从构成树脂模塑21的四角的两边起隔开约2mm的直线距离而配置。此外，对于相邻两个外部端子电极22，x轴方向和y轴方向的间隔彼此相等，设计为与相邻两个独立端子电极13的x轴方向间隔及y轴方向间隔大致相同的数值。

这里，在图3，图4中，作为多个外部端子电极22，举例示出十六个外部端子电极。其中，对三行三列的外部端子电极22标注22a～22i作为参照符号。此外，外部端子电极22a～22i以外的任一个外部端子电极，标注22j作为参照符号。

将上述结构的扫描仪2与热敏电阻阵列1进行接合。更具体而言，热敏电阻阵列1所具备的半固化状态的突起电极14a～14i与扫描仪2的外部端子电极22a～22i相抵接。在约180℃的温度环境下对该状态下的热敏电阻阵列1及扫描仪2从上下方向利用冲压机等进行按压。由此，半固化状态的突起电极14a～14i正式固化，扫描仪2与热敏电阻阵列1固定接合在一起。

接下来，对同数字万用表3的连接进行说明。首先，热敏电阻阵列1的公共端子电极11使用布线连接到数字万用表3。另外，扫描仪2的外部端子电极22j使用布线连接到数字万用表3。

将以上结构的温度传感器10配置在温度检测的对象物附近。然后，扫描仪2例如每隔一定时间选择外部端子电极22a～22i中任意一个。由此，外部端子电极22a～22i中所被选择的电极（换言之，独立端子电极13a～13i中与当前选中的外部端子电极22电连接的独立端子电极）经由外部端子电极22j连接到数字万用表3。

数字万用表3通过产生恒定电流，从而检测出公共端子电极11与独立端子电极13a～13i中的目前所选择的电极之间的电压值。数字万用表3根据检测出的电压值，以及预先设定的电流值求出公共端子电极11与当前选中的独立端子电极13之间的电阻值。

通过重复以上动作，数字万用表3在某一时刻求出公共端子电极11与独立端子电极13a之间的电阻值，经过一定时间后，求出公共端子电极11与独立端子电极13b之间的电阻值。之后，同样的，每隔一定时间求出公共端子电极11与独立端子电极13c～13i之间的电阻值。此处，热敏电阻薄膜层12的电阻值与测定点（即独立端子电极13的位置）的温度相关。数字万用表3例如显示应通知测定者的与检测出的电阻值相关的温度。

（热敏电阻阵列的效果）

如上所述，公共端子电极11，热敏电阻薄膜层12及各独立端子电极13的厚度如上所述，因此，作为热敏电阻阵列1的厚度为10～100μm以下，为薄型。此外，虽然热敏电阻薄膜层12在单体时比较脆弱，但在本实施方式中，由于在具有柔性（延展性）的金属制的公共端子电极11上将热敏电阻薄膜层12一体化，因而能够赋予热敏电阻阵列1具有柔性。

此外，本申请发明人在大气中将独立端子电极13i的背面侧与100℃的热源相接触，来测定独立端子电极13a，13c，13i中的温度的时间变化。其结果如图5所示。在本温度传感器10中，采用与以往氧化铝不同的金属制的公共端子电极11，且该公共端子电极11直接与测定对象相接触。从而，在图5中，如独立端子电极13a，13c，13i的温度特性曲线Ta，Tc，Ti所示，可知温度迅速达到平衡状态，迅速进行响应。

此外，温度传感器10能够以其单体检测出测定对象的多个部位的温度。因此，无需将多个热敏电阻元件分别安装于测定对象，从而成本较低。此外，温度传感器10不是对各测定点具有二个即一对的端子电极，而是对各测定点仅包括一个独立端子电极13和单一的公共端子电极11，因此容易进行布线。

此外，在本实施方式中，热敏电阻阵列1具有通过多个突起电极14，能够直接与扫描仪2接合的结构。由此，能够省略热敏电阻阵列1与扫描仪2之间的布线，两者能够容易地进行连接。另外，可以缩短从各独立端子电极13到数字万用表3的布线的长度。

此外，在本实施方式中，作为优选结构，从z轴方向俯视时，各突起电极14的轮廓线被包含在其相对应的独立端子电极13的轮廓线内，与此同时，各突起电极14呈现类似锥体的形状。所述形状在将热敏电阻阵列1按压接合至扫描仪2时，能够降低突起电极14因变形而从独立端子电极13溢出的可能性。由此，可以抑制各独立端子电极13与公共端子电极11之间的电阻值的变动。

此外，在本实施方式中，作为优选结构，各突起电极14是由半固化状态的导电性粘接剂整形而成。由此，热敏电阻阵列1与扫描仪2能够简单地进行接合。

（变形例）

上述实施方式的热敏电阻阵列1中，独立端子电极13在热敏电阻薄膜层12上形成为方格状。但并不限定于此，如图6所示的变形例（即热敏电阻阵列1a）那样，也可以将多个独立端子电极13在一条直线上隔开间隔而形成。

上述结构的热敏电阻阵列1a，在图7下部分举例示出通过插入元器件内置基板4内进行使用。另外，为了便于理解，图7的上部分表示的是将热敏电阻阵列1a及元器件内置基板4分解之后的样子。具体来说，元器件内置基板4包括多层基板41，电子元器件42及布线导体群43。

多层基板41是在约180℃下由固化的热固化性树脂层多次层叠而成。这里，图7中用虚线表示各树脂层的界面。

此外，电子元器件42可以是上述实施方式的扫描仪2那样的集成电路，也可以是电容器那样的无源元器件。

布线导体群43由多个平面状的布线图案导体和多个过孔导体等构成，并与电子元器件42电连接。另外，为了避免图示的复杂，在图7中，仅给一个布线图案导体标注了参照符号43。

热敏电阻阵列1a，在突起电极14未固化的状态下，将其插入多层基板41未固化的元器件内置基板4，与布线导体群43相抵接。在这种状态下，对热敏电阻阵列1a及元器件内置基板4在约180℃的温度环境下利用冲压机从上下方向进行按压。由此，半固化状态的突起电极14及多层基板41正式固化，从而热敏电阻阵列1a与元器件内置基板4固定接合在一起。

（补充说明）

另外，在上述实施方式及变形例中，热敏电阻阵列1，1a为NTC热敏电阻。但并不限定于此，热敏电阻阵列1，1a也可以是具有正温度系数（PTC（Positive Temperature Coefficient））的器件。

此外，在上述实施方式中，作为热敏电阻阵列1的应用例，对具有扫描仪2及数字万用表3的温度传感器10进行了说明。但并不限定于此，热敏电阻阵列1也可以通过带有能够实现扫描仪2和数字万用表3同样功能的IC芯片的电子设备，检测出测定点（即独立端子电极13的位置）的温度。

此外，在上述实施方式中，公共端子电极11，热敏电阻薄膜层12及各独立端子电极13优选为同时烧制形成。但并不限定于此，至少公共端子电极11和热敏电阻薄膜层12可以同时烧制形成。

工业上的实用性

本实用新型所涉及的热敏电阻阵列是具有柔性，并易于与基板或其他元器件连接的热敏电阻阵列，适用于温度传感器或加热器等。

标号说明

1、1a 热敏电阻阵列

11 公共端子电极

12 热敏电阻薄膜层

13、13a～13i 独立端子电极

14、14a～14i 突起电极

10 温度传感器

2 扫描仪

21 树脂模塑

22、22a～22j 外部端子电极

3 数字万用表

Claims

1.一种热敏电阻阵列，其特征在于，包括：

公共端子电极，该公共端子电极由板状的金属形成；

热敏电阻层，该热敏电阻层形成在所述公共端子电极上；

多个独立端子电极，该多个独立端子电极以彼此隔离的方式形成在所述热敏电阻层上；及

多个突起电极，该多个突起电极分别从所述多个独立端子电极上突出。

2.如权利要求1所述的热敏电阻阵列，其特征在于，

所述多个突起电极从所述规定方向俯视时，所述多个突起电极所具有的轮廓线包含在对应的所述独立端子电极的轮廓线内。

3.如权利要求1或2所述的热敏电阻阵列，其特征在于，

所述多个突起电极由导电性粘结剂形成。

4.如权利要求3所述的热敏电阻阵列，其特征在于，

所述多个突起电极由半固化状态的所述导电性粘结剂形成。

5.如权利要求1所述的热敏电阻阵列，其特征在于，

所述多个突起电极的形状为类似锥体。