DE112020005485T5

DE112020005485T5 - Temperatursensor und Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors

Info

Publication number: DE112020005485T5
Application number: DE112020005485.3T
Authority: DE
Inventors: Daisuke Arano; Morihasa Hamada
Original assignee: Shibaura Electronics Co Ltd
Current assignee: SHIBAURA ELECTRONICS CO., LTD., JP
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2022-09-08
Also published as: US20230040761A1; CN114846311A; JP7016453B2; JPWO2021145088A1; WO2021145088A1

Abstract

Es wird ein Temperatursensor bereitgestellt, der in seiner Dicke weiter verringert ist. Der Temperatursensor (1) umfasst: eine erste Trägerschicht (30) aus einem elektrischen Isolierungsmaterial, eine zweite Trägerschicht (50) aus einem elektrischen Isolierungsmaterial, die auf die erste Trägerschicht (30) gestapelt ist, und ein Sensorelement (10), das zwischen der ersten Trägerschicht (30) und der zweiten Trägerschicht (50) angeordnet ist. Das Sensorelement (10) umfasst einen thermosensitiven Körper (11) mit elektrischen Eigenschaften, die sich mit der Temperatur ändern, und eine erste Leitungsstruktur (12) und eine zweite Leitungsstruktur (16), die mit dem thermosensitiven Körper (11) elektrisch verbunden sind. Die erste Trägerschicht (30) und die zweite Trägerschicht (50) sind so angeordnet, dass sie einander in einem Bereich zugewandt sind, wo der thermosensitive Körper (11) vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperatursensor, insbesondere einen Temperatursensor, der in seiner Dicke verringert sein kann.
Technischer Hintergrund
Ein bekannter Temperatursensor erfasst eine Temperatur unter Verwendung eines Thermistors (Abkürzung für thermosensitiver Widerstand, engl.: „thermally-sensitive resistor“) mit einer Eigenschaft, dass sich ein elektrischer Widerstand mit der Temperatur ändert. Es gibt verschiedene Messziele für den Temperatursensor und es ist erforderlich, dass der Temperatursensor eine Beständigkeit aufweist, die einer Einsatzumgebung entspricht. Beispiele für die Beständigkeit sind Hitzebeständigkeit, Wasserbeständigkeit, chemische Beständigkeit und Ölbeständigkeit. Ferner muss der Temperatursensor Anforderungen hinsichtlich einer Abmessung und einer Form bezüglich des Messziels erfüllen. Der Temperatursensor muss beispielsweise hinsichtlich der Abmessung und der Form so dünn sein, dass er in einen extrem schmalen oder engen Raum eingesetzt werden kann, um dadurch die Temperatur des Messziels zu messen.
Beispielsweise offenbaren das Patentdokument 1 und das Patentdokument 2 jeweils einen dünnen Temperatursensor.
Der Temperatursensor, der in dem Patentdokument 1 offenbart ist, umfasst ein Sensorelement, eine Verbindungsleitung, die mit dem Sensorelement verbunden ist, und ein Gehäuse, das einen Teil der Verbindungsleitung und des Sensorelements abdeckt. Das Gehäuse umfasst zwei aneinander haftende Isolierungsschichten, und das Sensorelement und der Teil der Verbindungsleitung sind zwischen den beiden Isolierungsschichten eingefügt und von diesen abgedeckt.
Bei dem in dem Patentdokument 2 offenbarten Temperatursensor sind ein Thermistor-Element, eine Verlängerungsleitung und ein Verbindungsteil zwischen der Verlängerungsleitung und einer Verbindungsleitung mit einer inneren Schicht abgedeckt und sind außerdem von einem Paar von äußeren Schichten abgedeckt, indem sie dazwischen eingefügt sind. Darüber hinaus sind Oberflächen des Paares von äußeren Schichten flach und umfassen Abschnitte, die dem Thermistor-Element, der Verlängerungsleitung und dem Verbindungsteil zwischen der Verlängerungsleitung und der Verbindungsleitung entsprechen.
Zitierliste
Patentdokument

Patentdokument 1: JP H8-128901 A
Patentdokument 2: JP 6606308 B2

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Der Temperatursensor, der in dem Patentdokument 1 und dem Patentdokument 2 offenbart ist, verwirklicht eine Verringerung einer Dicke in einem gewissen Umfang. Gemäß Patentdokument 1 ist beispielsweise ein Temperatursensor mit einer Dicke von 2 mm oder weniger verwirklicht. Abhängig von dem Temperaturmessziel kann der Temperatursensor jedoch mit einer in solchem Umfang verringerten Dicke dem Temperaturmessziel nicht gerecht werden. Ferner ist ein Herstellungsprozess des Temperatursensors mit verringerter Dicke in einigen Fällen nicht einfach.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Temperatursensor bereitzustellen, der eine verringerte Dicke aufweist und der einfach herzustellen ist.
Lösung des Problems
Ein Temperatursensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Trägerschicht aus einem elektrischen Isolierungsmaterial, eine zweite Trägerschicht aus einem elektrischen Isolierungsmaterial, und ein Sensorelement, das zwischen der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht vorgesehen ist.
Das Sensorelement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen thermosensitiven Körper mit elektrischen Eigenschaften, die sich mit der Temperatur ändern, und eine Leitungsstruktur, die an der ersten Trägerschicht oder der zweiten Trägerschicht vorgesehen ist und mit dem thermosensitiven Körper elektrisch verbunden ist.
Die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht gemäß der vorliegenden Erfindung sind angeordnet, um einander in einem Bereich zugewandt zu sein, wo der thermosensitive Körper vorgesehen ist.
Die Leitungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise eine erste Leitungsstruktur und eine zweite Leitungsstruktur, und die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur sind auf derselben Ebene der ersten Trägerschicht, die der zweiten Trägerschicht zugewandt ist, verbunden oder gebondet.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst die zweite Trägerschicht vorzugsweise ein drittes leitfähiges Pad (oder leitfähige Anschlussfläche) an einer Oberfläche, die dem Bereich zugewandt ist, wo der thermosensitive Körper vorgesehen ist. Die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur sind durch das dritte leitfähige Pad, das mit dem thermosensitiven Körper elektrisch verbunden ist, elektrisch verbunden.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst die erste Trägerschicht vorzugsweise ein erstes leitfähiges Pad (oder leitfähige Anschlussfläche), das den thermosensitiven Körper trägt und elektrisch mit der ersten Leitungsstruktur verbunden ist, und ein zweites leitfähiges Pad (oder leitfähige Anschlussfläche), das elektrisch mit der zweiten Leitungsstruktur verbunden ist.
Bei der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur elektrisch verbunden, wenn das dritte leitfähige Pad mit dem ersten leitfähigen Pad und dem zweiten leitfähigen Pad elektrisch verbunden ist.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst der thermosensitive Körper vorzugsweise ein Paar von Elektroden, und eine von dem Paar von Elektroden ist so angeordnet, dass sie dem ersten leitfähigen Pad zugewandt ist, und die andere von dem Paar von Elektroden ist so angeordnet, dass sie dem dritten leitfähigen Pad zugewandt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise das erste leitfähige Pad und das zweite leitfähige Pad mit einem Abstand in einer Längsrichtung (L) der ersten Trägerschicht angeordnet, und das erste leitfähige Pad ist näher an einem Ende in der Längsrichtung (L) angeordnet als das zweite leitfähige Pad.
Bei der vorliegenden Erfindung sind das erste leitfähige Pad und das zweite leitfähige Pad vorzugsweise in einem Zentrum der ersten Trägerschicht in einer Breitenrichtung (W) angeordnet.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht vorzugsweise separat vorgesehen, oder sie sind vorzugsweise durch Falten einer Trägerschicht an einer vorbestimmten Position ausgestaltet.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die elektrische Verbindung zwischen dem thermosensitiven Körper und einem oder beiden von dem ersten leitfähigen Pad und dem dritten leitfähigen Pad vorzugsweise durch einen elektrischen Verbindungskörper hergestellt, der eine anisotrope leitfähige Paste oder eine anisotrope leitfähige Schicht als Ausgangsmaterial verwendet.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht jeweils vorzugsweise durch eine flexible gedruckte Schaltung ausgestaltet, und eine Abdeckschicht ist in einem Bereich, wo das zweite leitfähige Pad angeordnet ist, nicht vorgesehen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Schritt (a) eines Stapelns einer ersten Trägerschicht, die aus einem elektrischen Isolierungsmaterial hergestellt ist und eine Oberfläche aufweist, die mit einem Sensorelement verbunden (oder gebondet) ist, und einer zweiten Trägerschicht, die aus einem elektrischen Isolierungsmaterial hergestellt ist, in einem Zustand, in dem die eine Oberfläche der zweiten Trägerschicht zugewandt ist, und einen Schritt (b) eines Vereinigens der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht.
Das Sensorelement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen thermosensitiven Körper mit elektrischen Eigenschaften, die sich mit der Temperatur ändern, und eine erste Leitungsstruktur und eine zweite Leitungsstruktur, die mit dem thermosensitiven Körper elektrisch verbunden sind.
Bei dem Schritt (a) gemäß der vorliegenden Erfindung wird die zweite Trägerschicht, die in einem ebenen Bereich kleiner ist als die erste Trägerschicht, gestapelt, um einen Teil der ersten Trägerschicht abzudecken, der einen Bereich einschließt, in dem der thermosensitive Körper vorgesehen ist.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die zweite Trägerschicht vorzugsweise ein drittes leitfähiges Pad an einer Oberfläche, die dem Bereich zugewandt ist, wo der thermosensitive Körper vorgesehen ist. Bei dem Schritt (a) gemäß der vorliegenden Erfindung werden die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur durch das dritte leitfähige Pad, das mit dem thermosensitiven Körper elektrisch verbunden ist, elektrisch verbunden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die erste Trägerschicht ein erstes leitfähiges Pad, das den thermosensitiven Körper trägt und mit der ersten Leitungsstruktur elektrisch verbunden ist, und ein zweites leitfähiges Pad, das mit der zweiten Leitungsstruktur elektrisch verbunden ist. Bei der vorliegenden Erfindung sind bei dem Schritt (a) die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur elektrisch verbunden, wenn das dritte leitfähige Pad mit dem ersten leitfähigen Pad und dem zweiten leitfähigen Pad 15 elektrisch verbunden ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Der Temperatursensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die erste Trägerschicht aus einem elektrischen Isolierungsmaterial, die zweite Trägerschicht aus einem elektrischen Isolierungsmaterial, die auf die erste Trägerschicht gestapelt ist, und das Sensorelement, das zwischen der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht vorgesehen ist. Der Temperatursensor kann daher in seiner Dicke verringert werden. Darüber hinaus sind die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht so angeordnet, dass sie sich in dem Bereich, wo der thermosensitive Körper vorgesehen ist, zuwenden, und die zweite Trägerschicht deckt nur einen Teil der ersten Trägerschicht ab. Daher lässt sich die zweite Trägerschicht einfach mit der ersten Trägerschicht verbinden oder bonden.
Figurenliste

[1A und 1B] 1A ist eine Draufsicht eines Temperatursensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 1B ist eine Unteransicht davon.
[2A und 2B] 2A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IIa-IIa von 1A, und 2B ist eine Darstellung eines Thermistors in drei Ansichten, umfassend eine Draufsicht (PV), eine Seitenansicht (SV) und eine Vorderansicht (FV).
[3A und 3B] 3A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IIIa-IIIa von 1, und 3B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IIIb-IIIb von 1A.
[4] 4 ist eine Darstellung, die einen Schritt zur Herstellung einer ersten Trägerschicht in einem Vorgang zur Herstellung des Temperatursensors gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
[5] 5 ist eine Darstellung, der einen Schritt zur Herstellung einer zweiten Trägerschicht in dem Vorgang zur Herstellung des Temperatursensors gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
[6] 6 ist eine Darstellung, die einen Schritt eines Verbindens (oder Bondens) der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht in dem Vorgang der Herstellung des Temperatursensors gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
[7A und 7B] 7A und 7B sind Draufsichten eines Temperatursensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 7A einen Zustand darstellt, in dem die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht ungefaltet sind, und 7B einen Zustand darstellt, in dem die zweite Trägerschicht mit der ersten Trägerschicht verbunden ist.
[8] 8 ist eine Draufsicht eines Temperatursensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[9A und 9B] 9A und 9B stellen jeweils einen Temperatursensor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei 9A eine Draufsicht und 9B eine Unteransicht ist.
[10] 10 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X von 9.
[11A und 11B] 11A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIa-XIa von 9A, und 11B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIb-XIb von 9A.
[12A bis 12C] Die 12A bis 12C stellen einen Vorgang zur Herstellung des Temperatursensors gemäß der vierten Ausführungsform dar, wobei der Vorgang in der Reihenfolge der 12A, 12B und 12C abläuft.
[13A bis 13C] Die 13A bis 13C stellen den Vorgang zur Herstellung des Temperatursensors gemäß der vierten Ausführungsform anschließend an die 12A bis 12C dar, wobei der Vorgang in der Reihenfolge der 13A, 13B und 13C abläuft.
[14] 14 ist eine Querschnittsansicht, die einen Temperatursensor gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, entsprechend 10.
[15A und 15B] 15A ist eine Querschnittsansicht entsprechend eines Teils von 10, und 15B ist eine Querschnittsansicht entsprechend eines anderen Teils von 10.
[16] 16 ist eine Darstellung, die der 13C entspricht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
[Erste Ausführungsform: FIG. 1A bis FIG. 6B]
[Gesamte Konfiguration]
Ein Temperatursensor 1 gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1A bis 6B beschrieben.
Wie in den 1A, 1B dargestellt umfasst der Temperatursensor 1 ein Sensorelement 10, eine erste Trägerschicht 30 und eine zweite Trägerschicht 50, die durch Verbinden (oder Bonden) mit der ersten Trägerschicht 30 auf dieser gestapelt ist. In der folgenden Beschreibung wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem sowohl die erste Trägerschicht 30 als auch die zweite Trägerschicht 50 in einer Draufsicht eine rechteckige Form haben und ein ebener Bereich der zweiten Trägerschicht 50 kleiner eingestellt ist als ein ebener Bereich der ersten Trägerschicht 30. Daher bedeckt die zweite Trägerschicht 50 nur einen vorderen Abschnitt der ersten Trägerschicht 30 einschließlich eines Bereichs, wo ein thermosensitiver Körper 11 vorgesehen ist.
Wie in 1A, 1B dargestellt ist bei dem Temperatursensor 1 eine Seite, an der der thermosensitive Körper 11 des Sensorelements 10 vorgesehen ist, als eine Vorderseite (F) definiert, und eine der Vorderseite (F) gegenüberliegende Seite ist als eine Rückseite (B) definiert. Die Vorderseite (F) wird in einigen Fällen auch als vordere Seite (F), vorderes Ende (F) oder ähnliches bezeichnet. Dies gilt auch für die Rückseite (B).
Darüber hinaus sind bei dem Temperatursensor 1 eine Breitenrichtung (W) und eine Längsrichtung (L) definiert, wie in 1A, 1B dargestellt.
Ferner ist bei dem Temperatursensor 1 eine Seite, an der die zweite Trägerschicht 50 vorgesehen ist, als eine vordere Oberflächenseite definiert, und eine ihr gegenüberliegende Seite ist als eine hintere Oberflächenseite definiert.
[Sensorelement 10: FIG. 1A bis FIG. 3B]
Ein Hauptteil des Sensorelements 10 ist, wie unten beschrieben, zwischen der ersten Trägerschicht 30 und der zweiten Trägerschicht 50 vorgesehen.
Wie in 1A bis 3B dargestellt umfasst das Sensorelement 10 ein erstes leitfähiges Pad (oder eine erste leitfähige Anschlussfläche) 14 aus einer Kupferfolie, den thermosensitiven Körper 11, der als eine Komponente einen Thermistor, der mit dem ersten leitfähigen Pad 14 elektrisch verbunden ist, umfasst, und eine erste Leitungsstruktur 12, die mit dem thermosensitiven Körper 11 elektrisch verbunden ist. Das Sensorelement 10 umfasst ferner ein zweites leitfähiges Pad (oder eine zweite leitfähige Anschlussfläche) 15 aus einer Kupferfolie und eine zweite Leitungsstruktur 16, die mit dem zweiten leitfähigen Pad 15 elektrisch verbunden ist.
Wie in 1A, 1B dargestellt sind der thermosensitive Körper 11 und das erste leitfähige Pad 14 nahe dem vorderen Ende (F) des Temperatursensors 1 an einem Zentrum in der Breitenrichtung (W) angeordnet. Das zweite leitfähige Pad 15 ist näher an dem hinteren Ende (B) angeordnet als der thermosensitive Körper 11 an einem Zentrum in der Breitenrichtung (W). Mit anderen Worten haben der thermosensitive Körper 11 (erstes leitfähiges Pad 14) und das zweite leitfähige Pad 15 einen Abstand in der Längsrichtung (L) und sind nebeneinander an Positionen angeordnet, die den Temperatursensor 1 in der Breitenrichtung (W) teilen, in der Reihenfolge des thermosensitiven Körpers 11 und des zweiten leitfähigen Pads 15 von der vorderen Endseite (F) aus. Die Anordnung, bei der der thermosensitive Körper 11 sich näher an dem vorderen Ende (F) befindet als das zweite leitfähige Pad 15, ist eine Voraussetzung für die von dem Temperatursensor 1 erzielten Effekte.
Wie in 1A, 1B dargestellt wird die erste Leitungsstruktur 12 von dem thermosensitiven Körper 11 (erstes leitfähiges Pad 14) zu einer Seite (rechte Seite in 1A) in der Breitenrichtung (W) herausgeführt und erstreckt sich anschließend gerade zu dem hinteren Ende (B), wodurch eine L-Form in einer Draufsicht gebildet wird. Ein erstes Anschluss-Pad 13 (oder eine erste Anschlussfläche) ist mit der Seite des hinteren Endes (B) der ersten Leitungsstruktur 12 elektrisch verbunden. Das erste Anschluss-Pad 13 hat eine größere Breite als eine Breite der ersten Leitungsstruktur 12 und ist mit einem externen Anschluss und dergleichen verbunden.
Die zweite Leitungsstruktur 16 wird von dem zweiten leitfähigen Pad 15 zu der anderen Seite (linke Seite in 1A) in der Breitenrichtung (W) herausgeführt und erstreckt sich anschließend gerade zu dem hinteren Ende (B), wodurch eine L-Form in einer Draufsicht gebildet wird. Ein zweites Anschluss-Pad 17 (oder eine zweite Anschlussfläche) ist mit der Seite des hinteren Endes (B) der zweiten Leitungsstruktur 16 elektrisch verbunden. Das zweite Anschluss-Pad 17 hat eine größere Breite als eine Breite der zweiten Leitungsstruktur 16 und ist mit einem externen Anschluss und dergleichen verbunden.
Beispielsweise haben die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 die gleiche Breite und sind zueinander parallel angeordnet. Jede von den ersten Leitungsstrukturen 12 und den zweiten Leitungsstrukturen 16 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, das an der ersten Trägerschicht 30 ausgebildet ist, beispielsweise eine Kupferlegierungsfolie. Jede der ersten Trägerschicht 30 und der zweiten Trägerschicht 50 ist durch eine sogenannte einseitige FPC (flexible gedruckte Schaltungen - „flexible printed circuit“) ausgestaltet, und die erste Leitungsstruktur 12, das erste Anschluss-Pad 13, die zweite Leitungsstruktur 16 und das zweite Anschluss-Pad 17 entsprechen einem Schaltungsabschnitt der FPC.
Die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 sind in die erste Trägerschicht 30 in einer Dickenrichtung eingebettet, ohne dass sie zur Außenseite freiliegen. Im Gegensatz dazu werden das erste Anschluss-Pad 13 und das zweite Anschluss-Pad 17, die entsprechend mit der ersten Leitungsstruktur 12 und der zweiten Leitungsstruktur 16 verbunden sind, an der vorderen Oberflächenseite durch Verbindungsfenster 47 und 48 freigegeben, die nahe an dem hinteren Ende (B) der ersten Trägerschicht 30 vorgesehen sind.
Das Sensorelement 10 umfasst ein drittes-A leitfähiges Pad 18 (oder eine dritte-A leitfähige Anschlussfläche), ein drittes-B leitfähiges Pad 19 (oder eine dritte-B leitfähige Anschlussfläche) und ein drittes-C leitfähiges Pad 21 (oder eine dritte-C leitfähige Anschlussfläche), die den thermosensitiven Körper 11 (erstes leitfähiges Pad 14) und das zweite leitfähige Pad 15 elektrisch miteinander verbinden. Das dritte-A leitfähige Pad 18 ist an einer Position vorgesehen, die dem thermosensitiven Körper 11 und dem ersten leitfähigen Pad 14 entspricht. Der thermosensitive Körper 11 ist zwischen die zweite Leitungsstruktur 16 und das dritte-A leitfähige Pad 18 eingefügt, und die zweite Leitungsstruktur 16 und das dritte-A leitfähige Pad 18 sind elektrisch miteinander verbunden. Das dritte-B leitfähige Pad 19 ist an einer Position vorgesehen, die dem zweiten leitfähigen Pad 15 entspricht, und das zweite leitfähige Pad 15 ist mit dem dritten leitfähigen Pad 19 elektrisch verbunden. Das dritte-A leitfähige Pad 18 und das dritte-B leitfähige Pad 19 sind durch das dritte-C leitfähige Pad 21 elektrisch miteinander verbunden. Das dritte-A leitfähige Pad 18, das dritte-B leitfähige Pad 19 und das dritte-C leitfähige Pad 21 sind integral ausgebildet und mit der zweiten Trägerschicht 50 verbunden (oder gebondet).
Wie in 2B dargestellt umfasst der thermosensitive Körper 11 einen Thermistor 11A, eine erste Elektrode 11B, die an einer Oberfläche an einer Seite des Thermistors 11A vorgesehen ist, und eine zweite Elektrode 11C, die an einer Oberfläche an der anderen Seite des Thermistors 11A vorgesehen ist. Beispielsweise ist der thermosensitive Körper 11 derart angeordnet, dass die erste Elektrode 11B dem ersten leitfähigen Pad 14 und die zweite Elektrode 11C dem dritten-A leitfähigen Pad 18 zugewandt ist. Mit anderen Worten sind die erste Elektrode 11B und die zweite Elektrode 11C des thermosensitiven Körpers 11 entlang der vorderen und hinteren Oberflächen des Temperatursensors 1 angeordnet. Die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 des Temperatursensors 1 sind unabhängig von der Anordnung des thermosensitiven Körpers 11 in derselben Ebene ausgebildet.
Der Thermistor 11A hat Eigenschaften, dass sich ein elektrischer Widerstand weitgehend bezüglich einer Temperaturänderung ändert. Als Thermistor gibt es einen NTC-Thermistor (mit negativem Temperaturkoeffizienten), bei dem der Widerstandswert bei zunehmender Temperatur abnimmt, und einen PTC-Thermistor (mit positivem Temperaturkoeffizienten), bei dem der Widerstandswert bis zu einer bestimmten Temperatur fixiert ist, und der Widerstandswert abrupt zunimmt, wenn die Temperatur die bestimmte Temperatur überschreitet. Jeder von dem NTC-Thermistor und dem PTC-Thermistor kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform als Thermistor 11A verwendet werden.
Die erste Elektrode 11B und die zweite Elektrode 11C sind jeweils aus Gold, Silber, Kupfer, Platin oder ähnlichem hergestellt und werden an den vorderen und hinteren Oberflächen des Thermistors 11A beispielsweise durch Aufdampfen gebildet.
Beispielsweise hat der Thermistor 11A gemäß der vorliegenden Ausführungsform Abmessungen innerhalb eines Bereichs von 0,05 mm bis 0,1 mm in der Breitenrichtung (W), in der Längsrichtung (L) und in der Dickenrichtung. Der thermosensitive Körper 11 umfasst keine Schutzschicht wie beispielsweise Glas, die den Thermistor 11A, die erste Elektrode 11B und die zweite Elektrode 11C vor der Umgebung schützt. Daher können die Abmessungen des thermosensitiven Körpers 11 verringert werden.
[Erste Trägerschicht 30: FIG. 2A und FIG. 3B]
Als nächstes wird die erste Trägerschicht 30 beschrieben, die an der hinteren Oberflächenseite des Temperatursensors 1 vorgesehen ist.
Die erste Trägerschicht 30 ist ein Element, das das Sensorelement 10 trägt, und ist beispielsweise durch ein FPC (flexible Leiterplatte) ausgestaltet. Wie in 2A und 3A und 3B dargestellt umfasst die FPC eine Basis 31, eine Abdeckung 33, die der Basis 31 zugewandt ist, und eine elektrisch leitfähige Struktur 35, die an einem Abschnitt vorgesehen ist, wo die Abdeckung 33 an einer vorderen Oberfläche der Basis 31 abgeschnitten ist. Die erste Leitungsstruktur 12, das erste Anschluss-Pad 13, das erste leitfähige Pad 14, das zweite leitfähige Pad 15, die zweite Leitungsstruktur 16 und das zweite Anschluss-Pad 17 als Komponenten des Sensorelements 10 sind durch die elektrisch leitfähige Struktur 35 ausgestaltet. Mit anderen Worten sind die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 in derselben Ebene an der vorderen Oberfläche der Basis 31 angeordnet. Die Formen und Dicken der Abdeckung 33, die Abdeckung 33 und die elektrisch leitfähige Struktur 35 in 2A, 3A und 3B und anderen Zeichnungen entsprechen nicht den tatsächlichen Formen und Dicken. Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Schicht ein Element, das ausreichend dünn für eine Ebene ist. Bei der FPC beträgt die Dicke der Basis 31 und der elektrisch leitfähigen Struktur 35 beispielsweise 50 µm oder weniger, vorzugsweise 30 µm, und noch bevorzugter 20 µm oder weniger. Ferner ist die Schicht bei der vorliegenden Ausführungsform nicht direkt mit ihrer Steifigkeit verknüpft. Mit anderen Worten umfasst, wenn die Schicht eine auskragende Struktur hat, die Steifigkeit einen Grad, bei dem die Schicht an einem getragenen Teil gebogen wird, ohne eine flache ursprüngliche Form aufgrund des Eigengewichts zu behalten, und einen Grad, bei dem die Schicht einen flachen Zustand behalten kann.
Die Basis 31 und die Abdeckung 33 sind jeweils aus einem elektrischen Isolierungsmaterial, beispielsweise Polyimid, hergestellt, und die elektrisch leitfähige Struktur 35 ist aus einer Kupferfolie gebildet. Ein Vorgehen zur Herstellung des FPC ist bekannt. Daher wird auf dessen Beschreibung verzichtet. Es sei darauf hingewiesen, dass zwischen der Basis 31 und der elektrisch leitfähigen Struktur 35 sowie zwischen der Abdeckung 33 und der elektrisch leitfähigen Struktur 35 in einigen Fällen Verbindungsschichten (oder Vereinigungsschichten) durch ein Klebemittel vorgesehen sind. Allerdings wird in 2A und 3A und 3B auf die Darstellung der Verbindungsschichten verzichtet.
[Zweite Trägerschicht 50: FIG. 2A, 2B und FIG. 3A, 3B]
Als nächstes wird die zweite Trägerschicht 50 beschrieben, die an der vorderen Oberfläche des Temperatursensors 1 angebracht ist.
Die zweite Trägerschicht 50 ist eine Komponente, die den thermosensitiven Körper 11 und das zweite leitfähige Pad 15 elektrisch verbindet.
Beispielsweise ist die zweite Trägerschicht 50 durch die FPC wie die erste Trägerschicht 30 ausgestaltet. Wie in 2A und 3A und 3B dargestellt, umfasst die zweite Trägerschicht 50 eine Basis 51, eine Abdeckung 53, die der Basis 51 zugewandt ist, und eine elektrisch leitfähige Struktur 55. Die elektrisch leitfähige Struktur 55 in der zweiten Trägerschicht 50 ist mit dem thermosensitiven Körper 11 elektrisch verbunden und ist auch mit dem zweiten leitfähigen Pad 15 elektrisch verbunden. Die elektrisch leitfähige Struktur 55 ist über der Basis 51 und der Abdeckung 53 angebracht.
Das dritte-A leitfähige Pad 18, das dritte-B leitfähige Pad 19 und das dritte-C leitfähige Pad 21 als Komponenten des Sensorelements 10 sind durch die elektrisch leitfähige Struktur 55 gebildet. Daher sind das dritte-A leitfähige Pad 18, das dritte-B leitfähige Pad 19 und das dritte-C leitfähige Pad 21 auf derselben Ebene der zweiten Trägerschicht 50 angebracht, die der ersten Trägerschicht 30 zugewandt ist.
Die erste Trägerschicht 30 und die zweite Trägerschicht 50 werden beispielsweise mit einem doppelseitigen Klebeband 54 verbunden (oder gebondet).
[Elektrische Verbindungsbeziehung: FIG. 2A, 2B und FIG. 3A, 3B]
Wie in 2A und 3A dargestellt ist ein elektrisch leitfähiger Verbindungskörper (oder Vereinigungskörper) 37 zwischen dem thermosensitiven Körper 11 und dem ersten leitfähigen Pad 14 vorgesehen, und ein elektrisch leitfähiger Verbindungskörper (oder Vereinigungskörper) 57 ist zwischen dem thermosensitiven Körper 11 und der elektrisch leitfähigen Struktur 55 vorgesehen. Ferner sind, wie in 2A und 3B dargestellt ist, ein elektrisch leitfähiger Verbindungskörper (oder Vereinigungskörper) 39 und ein elektrisch leitfähiger Verbindungskörper (oder Vereinigungskörper) 59 zwischen dem zweiten leitfähigen Pad 15 und der elektrisch leitfähigen Struktur 55 vorgesehen. Infolgedessen ist eine elektrische Schaltung des Sensorelements 10 durch die erste Leitungsstruktur 12, den thermosensitiven Körper 11 und die zweite Leitungsstruktur 16 ausgestaltet. Mit anderen Worten sind bei dem Sensorelement 10 die erste Leitungsstruktur 12, das dritte-B leitfähige Pad 19, das dritte-C leitfähige Pad 21, das dritte-A leitfähige Pad 18, der thermosensitive Körper 11, das erste leitfähige Pad 14, das zweite leitfähige Pad 15 und die zweite Leitungsstruktur 16 in dieser Reihenfolge elektrisch verbunden. Die elektrische Schaltung ist notwendig, um die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 des Temperatursensors 1 auf derselben Ebene zu bilden, selbst wenn die erste Elektrode 11B und die zweite Elektrode 11C des thermosensitiven Körpers 11 entlang den vorderen und hinteren Oberflächen des Temperatursensors 1 angeordnet sind.
Die für die Verbindungskörper 57 und 59 und dergleichen verwendeten Materialien sind optional, und beispielsweise wird ein elektrisch leitfähiger Klebstoff gewählt. Als elektrisch leitfähiger Klebstoff wird meist ein Material verwendet, bei dem ein elektrisch leitfähiger Füllstoff in einem Bindemittelharz, beispielsweise Epoxid und Urethan, dispergiert ist und der Füllstoff nach dem Verbinden (Bonden) einen elektrisch leitfähigen Weg bildet, um eine elektrisch leitfähige Verbindung herzustellen. Als elektrisch leitfähiger Füllstoff können Metallpulver wie Kupfer, Nickel und Silber sowie Kohlenstoffmaterial wie Graphit und CNT (Carbon Nanotube) verwendet werden. Ferner kann Lötmittel mit elektrischer Leitfähigkeit und einer Verbindungsfunktion verwendet werden, oder eine anisotrope leitfähige Paste, eine anisotrope leitfähige Schicht oder ähnliches, wie unten beschrieben. Ferner können diese Materialien auch in Kombination verwendet werden.
[Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors 1: FIG. 4A bis FIG. 6B]
Als nächstes wird ein Vorgehen zur Herstellung des Temperatursensors 1 unter Bezugnahme auf 4A bis 6B beschrieben.
Zunächst wird die erste Trägerschicht 30 unter Bezugnahme auf 4A, 4B beschrieben.
Wie in 4A dargestellt wird eine erste FPC (flexible Leiterplatte) 41, die ein Ausgangsmaterial für die erste Trägerschicht 30 ist, bereitgestellt. Aufnahmeöffnungen 43 und 45 für den thermosensitiven Körper 11 und die Verbindungskörper 37 und 39 sind bereits in der ersten FPC 41 ausgebildet. Die Aufnahmelöcher 43 und 45 werden durch Ätzen der Abdeckung 33 gebildet. Das erste leitfähige Pad 14 und das zweite leitfähige Pad 15 werden jeweils in den Aufnahmelöchern 43 und 45 ausgebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass in der ersten FPC 41 die Komponenten, die mit den Komponenten der ersten Trägerschicht 30 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen wie in der ersten Trägerschicht 30 gekennzeichnet sind, und dass Beschreibungen der Komponenten weggelassen werden.
Wie in 4B dargestellt werden die Verbindungskörper 37 und 39 jeweils an den Aufnahmelöchern 43 und 45 des ersten FPC 41 angebracht. Die Verbindungskörper 37 und 39 sind mit den Oberflächen des ersten leitfähigen Pads 14 und des zweiten leitfähigen Pads 15 in den Aufnahmelöchern 43 bzw. 45 elektrisch verbunden.
Als nächstes wird, wie in 4C dargestellt, der thermosensitive Körper 11 an der Oberseite des Verbindungskörpers 37, der in dem Aufnahmeloch 43 angeordnet ist, angebracht. Eine von der ersten Elektrode 11B und der zweiten Elektrode 11C, beide nicht dargestellt, des thermosensitiven Körpers 11 ist in Kontakt mit dem Verbindungskörper 37.
Bis zu diesem Punkt ist die erste FPC 41 so vorbereitet, dass sie mit einer FPC 61 verbunden werden kann, die ein Ausgangsmaterial der zweiten Trägerschicht 50 ist.
Als nächstes wird die zweite Trägerschicht 50 unter Bezugnahme auf 5A, 5B beschrieben.
Wie in 5A dargestellt wird die zweite FPC 61, die das Ausgangsmaterial der zweiten Trägerschicht 50 ist, bereitgestellt. Aufnahmelöcher 63 und 65 zum Anordnen der Verbindungskörper 57 und 59 sind bereits in der zweiten FPC 61 ausgebildet. Die Aufnahmelöcher 63 und 65 werden beispielsweise durch eine Laserbearbeitung der Abdeckung 53 gebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass in der zweiten FPC 61 die Komponenten, die mit den Komponenten der zweiten Trägerschicht 50 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen wie in der zweiten Trägerschicht 50 gekennzeichnet sind, und dass Beschreibungen der Komponenten weggelassen werden.
Wie in 5B dargestellt werden die Verbindungskörper 57 und 59 jeweils an den Aufnahmelöchern 63 und 65 des zweiten FPC 61 angebracht. Die Verbindungskörper 57 und 59 sind mit der Oberfläche des dritten-A leitfähigen Pads 19 in den Aufnahmelöchern 63 und 65 elektrisch verbunden.
Bis zu diesem Punkt ist die zweite FPC 61 für das Verbinden (oder Bonden) mit der ersten FPC 41 bereitgestellt.
Als nächstes werden, wie in 6A dargestellt, die erste FPC 41 und die zweite FPC 61 zueinander ausgerichtet. Die Ausrichtung bedeutet, dass die Verbindungskörper 37 und 39 der ersten FPC 41 und die Verbindungskörper 57 und 59 der zweiten FPC 61 an denselben Positionen in einer Horizontalrichtung H angeordnet sind.
Nachdem die erste FPC 41 und die zweite FPC 61 ausgerichtet sind, werden die erste FPC 41 und die zweite FPC 61 übereinandergelegt. Zu diesem Zeitpunkt kommen, wie in 6B dargestellt, der Gelenkkörper 59 und der thermosensitive Körper 11 miteinander in Kontakt. In dem überlagerten Zustand werden die Abdeckung 33 der ersten FPC 41 und die Abdeckung 53 der zweiten FPC 61 miteinander verbunden. Das Verbinden erfolgt durch ein Mittel, das ausgewählt wird aus der Thermokompression, bei der eine Druckbeaufschlagung mit Erwärmung erfolgt, einem doppelseitigen Klebeband und dergleichen.
Durch das vorgenannte Verfahren erhält man den Temperatursensor 1.
[Bei der ersten Ausführungsform erzielte Effekte]
Als nächstes werden die durch den Temperatursensor 1 erzielten Effekte beschrieben.
[Erster Effekt: Verringerung der Dicke]
Bei dem Temperatursensor 1 kann die gesamte Dicke einschließlich der ersten Trägerschicht 30 und der zweiten Trägerschicht 50 auf 0,5 mm oder weniger, vorzugsweise 0,3 mm oder weniger, verringert werden, da der thermosensitive Körper 11 keine Schutzschicht, beispielsweise aus Glas, aufweist und die Technik der FPC anwendbar ist.
[Zweiter Effekt: Verbindungsbereich (Bondbereich)]
Bei dem Temperatursensor 1 sind die erste Trägerschicht 30 und die zweite Trägerschicht 50 miteinander verbunden (oder gebondet), die zweite Trägerschicht 50 deckt jedoch nur einen Teil der ersten Trägerschicht 30 ab, insbesondere deckt sie die erste Trägerschicht 30 in einem Bereich ab, wo der thermosensitive Körper 11 sowohl mit der ersten Leitungsstruktur 12 als auch mit der zweiten Leitungsstruktur 16 elektrisch verbunden ist.
Wenn zwei Schichten verbunden (oder gebondet) werden, wird das Verbinden (oder Bonden) schwierig, und eine Möglichkeit von Defekten derart, dass Falten entstehen, erhöht sich, wenn die Flächen der Schichten vergrößert werden. Ferner erhöhen sich die Materialkosten, wenn die Flächen der Schichten größer werden.
Bei dem Temperatursensor 1 ist der Oberflächenbereich der zweiten Trägerschicht 50 dagegen klein. Dies erleichtert eine Arbeit eines Verbindens (oder Bondens) der zweiten Trägerschicht 50 mit der ersten Trägerschicht 30 und kann die Materialkosten senken.
[Dritter Effekt: Position des thermosensitiven Körpers 11]
Bei dem Temperatursensor 1 ist der thermosensitive Körper 11 an einer Position vorgesehen, die sich näher an dem vorderen Ende (F) befindet als das zweite leitfähige Pad 15. Wenn also der thermosensitive Körper 11 dem vorderen Ende (F) am nächsten ist, kann der thermosensitive Körper 11 in einem Fall, in dem sich ein Temperaturmessziel an einem inneren Teil eines engen Raums befindet, durch Einsetzen des Temperatursensors 1 in den Raum von dem vorderen Ende (F) nahe zu dem Messziel gebracht werden. Dadurch kann der Temperatursensor 1 eine Temperatur des Messziels mit hoher Genauigkeit messen.
Ferner ist bei dem Temperatursensor 1 der thermosensitive Körper 11 an dem Zentrum in der Breitenrichtung (W) angeordnet. Dementsprechend kann, wenn die Position des thermosensitiven Körpers 11 an einem Zentrum einer Wärmequelle des Messziels ausgerichtet ist, effizient Wärme von der Wärmequelle absorbiert werden. Dadurch kann der Temperatursensor 1 auch die Temperatur des Messziels mit hoher Genauigkeit messen.
Bei dem Temperatursensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Position des thermosensitiven Körpers 11 jedoch nicht darauf beschränkt, und der thermosensitive Körper 11 kann an jeder anderen Position angeordnet sein. Beispielsweise können die Positionen des ersten leitfähigen Pads 14 und des zweiten leitfähigen Pads 15, mit denen der thermosensitive Körper 11 elektrisch verbunden ist, in der Längsrichtung L vertauscht werden, oder die Position des thermosensitiven Körpers 11 kann in der Breitenrichtung (W) vom Zentrum aus versetzt werden, basierend auf der Position des Messziels.
[Vierter Effekt: Positionsbeziehung zwischen der ersten Leitungsstruktur 12 und der zweiten Leitungsstruktur 16]
Bei dem Temperatursensor 1 sind die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 zwischen der Basis 31 und der Abdeckung 33 der ersten Trägerschicht 30 vorgesehen. Mit anderen Worten befinden sich die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 in derselben Ebene. Dadurch kann eine Arbeit zur Verbindung von elektrischen Leitungen mit dem ersten Anschluss-Pad 13 und dem zweiten Anschluss-Pad 17 von einer (einzigen) Oberflächenseite des Temperatursensors 1 aus ausgeführt werden.
Die vorgenannte elektrische Verbindungsbeziehung wird angenommen, um die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 wie vorgenannt auf derselben Ebene vorzusehen.
[Zweite Ausführungsform: FIG. 7A, 7B]
Nachfolgend wird ein Temperatursensor 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 7A, 7B beschrieben.
Der Temperatursensor 2 hat die gleiche Struktur wie der Temperatursensor 1, unterscheidet sich aber im Herstellungsverfahren. Insbesondere umfasst der Temperatursensor 2, wie in 7A dargestellt, eine Trägerschicht 2Pr, bei der die erste Trägerschicht 30 und die zweite Trägerschicht 50 integral miteinander verbunden sind. Bei der Trägerschicht 2Pr ist die zweite Trägerschicht 50 zu der ersten Trägerschicht 30 gefaltet und liegt, wie in 7B dargestellt, über der ersten Trägerschicht 30. Danach werden die zweite Trägerschicht 50 und die erste Trägerschicht 30 durch beliebige Mittel, beispielsweise durch die vorgenannte Thermokompression, miteinander verbunden (oder gebondet). Auf diese Weise kann der Temperatursensor 2 mit der gleichen Struktur wie der Temperatursensor 1 erhalten werden.
[Bei der zweiten Ausführungsform erzielte Effekte]
Der Temperatursensor 2 erzielt die vorgenannten ersten bis vierten Effekte. Darüber hinaus ist es für den Temperatursensor 2 ausreichend, ein Material, beispielsweise eine FPC (flexible Leiterplatte), für die erste Trägerschicht 30 und die zweite Trägerschicht 50 bereitzustellen. Dementsprechend trägt die zweite Ausführungsform im Vergleich zu der ersten Ausführungsform, bei der die erste Trägerschicht 30 und die zweite Trägerschicht 50 separat bereitgestellt werden, zur Kostenreduzierung bei.
[Dritte Ausführungsform: FIG. 8]
Als nächstes wird ein Temperatursensor 3 gemäß einer dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Wie in 8 dargestellt sind bei dem Temperatursensor 3 das erste leitfähige Pad 14 und das zweite leitfähige Pad 15 in der Breitenrichtung (W) nebeneinander angeordnet. Darüber hinaus ist bei dem Temperatursensor 3 das Sensorelement 10 achsensymmetrisch um das Zentrum in der Breitenrichtung (W) angeordnet.
Der Temperatursensor 3 erzielt den ersten Effekt, den zweiten Effekt und den vierten Effekt, die zuvor genannt wurden. Darüber hinaus ist gemäß dem Temperatursensor 3 das Sensorelement 10 symmetrisch angeordnet. Der Temperatursensor 3 kann daher im Vergleich zu dem Temperatursensor 1, bei dem das Sensorelement 10 asymmetrisch angeordnet ist, einfach hergestellt werden.
[Vierte Ausführungsform: FIG. 9A bis FIG. 12C]
Nachfolgend wird ein Temperatursensor 4 gemäß einer vierten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 9A bis 12C beschrieben. Bei dem Temperatursensor 4 erfolgt die elektrische Verbindung einer ersten Trägerschicht 130 und einer zweiten Trägerschicht 150 unter Verwendung einer ACP (anisotrope leitfähige Paste). Ferner sind bei dem Temperatursensor 4 Elemente, die den in 2A, 2B gemäß der ersten Ausführungsform dargestellten Abdeckungen 33 und 53 entsprechen, in einem Bereich (zweiter Bereich A2) weggelassen, der eine elektrische Verbindung bereitstellt, aber nicht durch den thermosensitiven Körper 1.
Wie in 9A, 9B dargestellt ähnelt eine Struktur des Temperatursensors 4 in einer Draufsicht und einer Unteransicht der Struktur des Temperatursensors 1. Bei dem Temperatursensor 4 sind jedoch bestimmte Konfigurationen der ersten Trägerschicht 130 und der zweiten Trägerschicht 150 verschieden von den Konfigurationen der ersten Trägerschicht 30 und der zweiten Trägerschicht 50 des Temperatursensors 1. Insbesondere ist die erste Trägerschicht 130 in einen ersten Bereich A1, der mit einer Abdeckung 137 und einer Abdeckung 157 versehen ist, und in einen zweiten Bereich A2, der nicht mit der Abdeckung 137 und der Abdeckung 157 versehen ist, unterteilt. Der erste Bereich A1 umfasst einen Abschnitt, der ein Tragen des Sensorelements 10 betrifft, und einen Abschnitt, der nicht das Tragen des Sensorelements 10 betrifft, wobei sich der zweite Bereich A2 dazwischen befindet. Die erste Trägerschicht 130 und die zweite Trägerschicht 150 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
[Erste Trägerschicht 130 (Trägerabschnitt für Sensorelement 10): FIG. 10 und FIG. 11A]
Die erste Trägerschicht 130 ist ein Element, das das Sensorelement 10 trägt, und ist beispielsweise durch eine FPC (flexible Leiterplatte) ausgestaltet. In dem ersten Bereich A1 umfasst die FPC eine Basis 131 und ein erstes leitfähiges Pad 133A, das aus einer Kupferfolie besteht und auf die Basis 131 gestapelt ist, wie in 10 und 11A dargestellt. Bei der ersten Trägerschicht 130 ist die Abdeckung 137 über eine Klebeschicht 135 auf eine Oberfläche des ersten leitfähigen Pads 133A gestapelt, wodurch die FPC gebildet wird. Materialien und Abmessungen derartiger Dicken der Basis 131, des ersten leitfähigen Pads 133A und der Abdeckung 137 können dem Temperatursensor 1 folgen.
Wie in 10 und 11A dargestellt umfasst die erste Trägerschicht 130 den ersten Bereich A1 des thermosensitiven Körpers 11, bei dem die Klebeschicht 135 und die Abdeckung 137 nicht durchgängig sind. In dem ersten Bereich A1 ist ein Verbindungskörper (oder Vereinigungskörper) 134, der ein ACP als ein Ausgangsmaterial verwendet, an einer Oberfläche des ersten leitfähigen Pads 133A vorgesehen. Der thermosensitive Körper 11 ist mit einer Oberfläche des Verbindungskörpers 134 verbunden (oder vereinigt).
In dem ersten Bereich A1 und dem zweiten Bereich A2 sind die erste Trägerschicht 130 und die zweite Trägerschicht 150 durch ein doppelseitiges Klebeband 140 miteinander verbunden.
[Erste Trägerschicht 130 (zweiter Bereich A2): FIG. 10 und FIG. 11B]
In dem zweiten Bereich A2 umfasst die erste Trägerschicht 130 die Basis 131 und ein zweites leitfähiges Pad 133B aus einer Kupferfolie, das auf die Basis 131 gestapelt ist. In dem zweiten Bereich A2 sind die Klebeschicht 135 und die Abdeckung 137, die in dem ersten Bereich A1 vorgesehen sind, weggelassen.
In dem zweiten Bereich A2 ist an einer Oberfläche des zweiten leitfähigen Pads 133B ein Verbindungskörper (oder Vereinigungskörper) 145 vorgesehen, der ein ACP als Ausgangsmaterial verwendet und eine elektrische Verbindung mit der zweiten Trägerschicht 150 bereitstellt.
[Zweite Trägerschicht 150 (Trägerabschnitt für Sensorelement 10): FIG. 10 und FIG. 11A]
In dem ersten Bereich A1 umfasst die zweite Trägerschicht 150 eine FPC wie bei der ersten Trägerschicht 130. Wie in 10 und 11A dargestellt umfasst die zweite Trägerschicht 150 eine Basis 151 und ein drittes leitfähiges Pad 153 aus einer Kupferfolie, das auf die Basis 151 gestapelt ist. Bei der zweiten Trägerschicht 150 ist die Abdeckung 157 durch eine Klebeschicht 155 auf eine Oberfläche des dritten leitfähigen Pads 153 gestapelt, wodurch die vorgenannte FPC gebildet wird. Materialien und Abmessungen derartiger Dicken der Basis 151, des dritten leitfähigen Pads 153 und der Abdeckung 157 können dem Temperatursensor 1 folgen.
Wie in 10 und 11A dargestellt umfasst die zweite Trägerschicht 150 auch den ersten Bereich A1 des thermosensitiven Körpers 11, in dem die Klebeschicht 155 und die Abdeckung 157 nicht durchgängig sind. In dem ersten Bereich A1 ist ein Verbindungskörper (oder Vereinigungskörper) 154, der ein ACP als Ausgangsmaterial verwendet, an einer Oberfläche des dritten leitfähigen Pads 153 vorgesehen. Der thermosensitive Körper 11 ist zwischen dem Verbindungskörper 154 und dem Verbindungskörper 134 der ersten Trägerschicht 130 angeordnet.
[Zweite Trägerschicht 150 (zweiter Bereich A2): FIG. 10 und FIG. 11B]
In dem zweiten Bereich A2 umfasst die zweite Trägerschicht 150 die Basis 151 und das dritte leitfähige Pad 153 aus einer Kupferfolie, das auf die Basis 151 gestapelt ist. In dem zweiten Bereich A2 sind die Klebeschicht 155 und die Abdeckung 157, die in dem ersten Bereich A1 vorgesehen sind, weggelassen.
In dem zweiten Bereich A2 ist der Verbindungskörper 145, der ein ACP als Ausgangsmaterial verwendet und eine elektrische Verbindung mit der ersten Trägerschicht 130 bereitstellt, zwischen dem dritten leitfähigen Pad 153 und dem zweiten leitfähigen Pad 133B vorgesehen.
(Elektrische Verbindungsbeziehung: FIG. 9A bis FIG. 11B)
Wie in 9A, 9B, 10 und 11A, 11B dargestellt ist der thermosensitive Körper 11 zwischen dem ersten leitfähigen Pad 133A und dem dritten leitfähigen Pad 153 angeordnet und elektrisch mit sowohl dem ersten leitfähigen Pad 133A als auch dem dritten leitfähigen Pad 153 verbunden. Das dritte leitfähige Pad 153 ist über den Verbindungskörper 145 mit dem zweiten leitfähigen Pad 133B elektrisch verbunden. Das erste leitfähige Pad 133A ist mit der ersten Leitungsstruktur 12 elektrisch verbunden, und das zweite leitfähige Pad 133B ist mit der zweiten Leitungsstruktur 16 elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist bei dem Temperatursensor 4 die elektrische Schaltung des Sensorelements 10 durch die erste Leitungsstruktur 12, den thermosensitiven Körper 11 und die zweite Leitungsstruktur 16 konfiguriert. Mit anderen Worten sind bei dem Sensorelement 10 die erste Leitungsstruktur 12, das erste leitfähige Pad 133A, der Verbindungskörper 134, der thermosensitive Körper 11, der Verbindungskörper 154, das dritte leitfähige Pad 153, der Verbindungskörper 145, die elektrisch leitfähige Struktur 145 und die zweite Leitungsstruktur 16 in dieser Reihenfolge elektrisch verbunden.
[Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors 4:
12A bis 14] Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors 4 unter Bezugnahme auf 12A bis 14 beschrieben.
Zunächst wird die erste Trägerschicht 130 unter Bezugnahme auf 12A bis 12C beschrieben.
Wie in 12A dargestellt wird eine erste FPC (flexible Leiterplatte) 141, die ein Ausgangsmaterial der ersten Trägerschicht 130 ist, bereitgestellt. Die erste Leitungsstruktur 12, das erste Anschluss-Pad 13, die zweite Leitungsstruktur 16, das zweite Anschluss-Pad 17 und die ersten leitfähigen Pads 133A und 133B sind bereits auf der ersten FPC 141 gebildet. Ferner ist die erste FPC 141 bereits in den ersten Bereich A1 und den zweiten Bereich A2 unterteilt. Es sei darauf hingewiesen, dass bei der ersten FPC 141 die Komponenten, die mit den Komponenten der ersten Trägerschicht 130 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Trägerschicht 130 gekennzeichnet sind, und dass Beschreibungen der Komponenten weggelassen sind.
Wie in 12B dargestellt wird eine anisotrope leitfähige Paste ACP1 (im Folgenden einfach als ACP1 bezeichnet), die ein Ausgangsmaterial des Verbindungskörpers 134 ist, an einer vorbestimmten Position des ersten leitfähigen Pads 133A aufgebracht, das in der ersten FPC 141 umfasst ist.
Als nächstes wird, wie in 12C dargestellt, der thermosensitive Körper 11 auf einer Oberfläche des ACP1 angeordnet, und anschließend wird eine Aushärtungsbehandlung des ACP1 ausgeführt.
Als nächstes wird, wie in 13A dargestellt, eine anisotrope leitfähige Paste ACP2 (im Folgenden einfach als ACP2 bezeichnet), die ein Ausgangsmaterial des Verbindungskörpers 154 ist, an einer vorbestimmten Position des zweiten leitfähigen Pads 133B aufgebracht.
Nach dem Aufbringen des ACP2 wird eine separat vorbereitete zweite FPC 161, die ein Ausgangsmaterial der zweiten Trägerschicht 150 ist, zu der ersten FPC 141 ausgerichtet, wie in 13B dargestellt, und anschließend mit der ersten FPC 141 verbunden (oder gebondet). Danach wird die zweite FPC 161 erwärmt und gepresst. Auf diese Weise erhält man den Temperatursensor 4.
13C stellt die zweite FPC 161 dar, die das Ausgangsmaterial der zweiten Trägerschicht 150 ist. 13C stellt eine Oberfläche an einer Seite dar, die mit der zweiten Trägerschicht 150 verbunden (oder gebondet) werden soll.
Wie in 13C dargestellt umfasst die zweite FPC 161 das dritte leitfähige Pad 153, ein ACP3, das ein Ausgangsmaterial des Verbindungskörpers 154 ist, ist an einer Position angebracht, die dem thermosensitiven Körper 11 entspricht, und ein ACP4, das ein Ausgangsmaterial des Verbindungskörpers 145 ist, ist an einer Position angebracht, die dem Verbindungskörper 145 entspricht.
[Effekte durch den Temperatursensor 4]
Der Temperatursensor 4 erzielt zusätzlich zu den vorgenannten ersten bis vierten Effekten die folgenden Effekte.
Bei dem Temperatursensor 4 sind die Abdeckungen 137 und 157 nicht in dem zweiten Bereich A2 vorgesehen. Wenn die Abdeckungen 137 und 157 um den zweiten Bereich A2 herum vorgesehen sind, kann eine Verbindungsschnittstelle (oder Vereinigungsschnittstelle) des Verbindungskörpers 145, der das ACP als Ausgangsmaterial verwendet, aufgrund der Abstoßungskraft abgelöst werden, um die Abdeckungen 137 und 157 nach einem Erwärmen und einem Pressen auf ihre ursprüngliche Dicke zurückzuführen. Daher ist gemäß dem Temperatursensor 4 die Leitfähigkeit des Verbindungskörpers 145, der das ACP als Ausgangsmaterial verwendet, sichergestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform der Fall, in dem das ACP sowohl für den Verbindungskörper 134 als auch für den Verbindungskörper 135 verwendet wird, die die erste Trägerschicht 130 und die zweite Trägerschicht 150 elektrisch verbinden, als Beispiel beschrieben wird. Allerdings kann ein normales Lötmittel für jeden der beiden Verbindungskörper 134 und 135 verwendet werden, solange die elektrische Verbindung realisiert werden kann.
[Fünfte Ausführungsform]
Als nächstes wird ein Temperatursensor 5 gemäß einer fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 14 bis 16B beschrieben. Der Temperatursensor 5 verwendet eine ACF (anisotrop leitfähige Schicht) anstelle der ACP, die bei dem Temperatursensor 4 gemäß der vierten Ausführungsform zur elektrischen Verbindung der ersten Trägerschicht 130 und der zweiten Trägerschicht 150 verwendet wird. Dementsprechend wird der Temperatursensor 5 im Folgenden beschrieben, wobei der Fokus auf dem Unterschied liegt. Es sei darauf hingewiesen, dass in 14 bis 16B die Komponenten, die mit den Komponenten des Temperatursensors 4 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen wie in 9A bis 13C bezeichnet sind, und dass Beschreibungen der Komponenten weggelassen sind.
[Konfiguration des Temperatursensors 5]
Wie in 14 und 15A dargestellt ist bei dem Temperatursensor 5 ein Verbindungskörper (oder Vereinigungskörper) 156, der ein ACP als Ausgangsmaterial verwendet, zwischen der Abdeckung 137 und der Abdeckung 157 in dem ersten Bereich A1 vorgesehen. Der Verbindungskörper 156 ist elektrisch leitfähig. Daher ist der Verbindungskörper 156 mit dem thermosensitiven Körper 11 elektrisch verbunden. Ferner erstreckt sich der Verbindungskörper 156, wie in 14 und 15B dargestellt, bis zum zweiten Bereich A2 und ist mit dem zweiten leitfähigen Pad 133B und dem dritten leitfähigen Pad 153 elektrisch verbunden.
Dementsprechend ist bei dem Temperatursensor 5 die elektrische Schaltung des Sensorelements 10 durch die erste Leitungsstruktur 12, den thermosensitiven Körper 11 und die zweite Leitungsstruktur 16 ausgestaltet, wie bei dem Temperatursensor 4. Mit anderen Worten sind in dem Sensorelement 10 die erste Leitungsstruktur 12, das erste leitfähige Pad 133A, der Verbindungskörper 134, der thermosensitive Körper 11, der Verbindungskörper 154, das dritte leitfähige Pad 153, der Verbindungskörper 145, das zweite leitfähige Pad 133B und die zweite Leitungsstruktur 16 in dieser Reihenfolge elektrisch verbunden.
Ein grundlegendes Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors 5 ist das gleiche wie das Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors 4. Wie in 16B dargestellt, wird eine anisotrope leitfähige Schicht ACF mit der zweiten FPC 161 verbunden (oder gebondet), und die zweite FPC 161 wird auf die erste FPC 141 aufgelegt sowie erwärmt und gepresst. Auf diese Weise erhält man den Temperatursensor 5 mit der ersten Trägerschicht 130 und der zweiten Trägerschicht 150.
[Effekte durch den Temperatursensor 5]
Der Temperatursensor 5 erzielt zusätzlich zu den Effekten, die denen des Temperatursensors 4 ähneln, die folgenden Effekte.
Bei dem Temperatursensor 5 hat die anisotrope leitfähige Schicht ACF eine Funktion eines doppelseitigen Klebebandes. Daher können die erste Trägerschicht 130 und die zweite Trägerschicht 150 ohne das doppelseitige Klebeband verbunden werden, das bei dem Temperatursensor 4 erforderlich ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Fall, in dem die ACF verwendet wird, um die erste Trägerschicht 130 und die zweite Trägerschicht 150 elektrisch zu verbinden, als Beispiel beschrieben wird, es kann jedoch auch normales Lötmittel für einen der Verbindungskörper verwendet werden, oder die ACF kann für einen der Verbindungskörper verwendet werden und die ACP kann für den anderen Verbindungskörper verwendet werden.
Obwohl die Temperatursensoren gemäß den vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, können die in den vorgenannten Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen zusätzlich zu der vorgenannten Beschreibung ausgewählt oder in geeigneter Weise zu anderen Konfigurationen modifiziert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise sind die Formen und die Abmessungen der Temperatursensoren 1 bis 3 bei der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft. Die Abmessung in der Längsrichtung (L) kann vergrößert oder verringert werden, oder die Abmessung in der Breitenrichtung (W) kann von den Abmessungen der Temperatursensoren 1 bis 3 vergrößert oder verringert werden. Dies gilt für das erste leitfähige Pad 14, das zweite leitfähige Pad 15, und dergleichen. Beispielsweise kann die ebene Form jedes dieser Pads in einer anderen Form als einer rechteckigen Form, beispielsweise einer kreisförmigen Form, ausgebildet sein. Ferner ist die ebene Form jeder der ersten Trägerschicht 130 und der zweiten Trägerschicht 150 nicht auf eine rechteckige Form beschränkt, und beispielsweise kann ein Ende in Längsrichtung (L) bogenförmig vorstehen oder vertieft sein. Die ebene Form der ersten Trägerschicht 130 und der zweiten Trägerschicht 150 kann eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise eine Trapezform oder eine Dreiecksform.
Ferner kann bei dem Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors 1 nach dem Anbringen des thermosensitiven Körpers 11 an der Seite des zweiten Ausgangsmaterials 61 der zweiten Trägerschicht 150 das Stapeln und Verbinden (oder Vereinigen) mit dem ersten Ausgangsmaterial 41 der ersten Trägerschicht 130 ausgeführt werden.
Ferner sind bei den vorgenannten Ausführungsformen die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 an der ersten Trägerschicht 130 vorgesehen, die eine große Abmessung in der Längsrichtung (L) aufweist. Die vorliegende Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Die erste Leitungsstruktur 12 und die zweite Leitungsstruktur 16 können auf der zweiten Trägerschicht 150 vorgesehen werden, die eine kleine Abmessung in der Längsrichtung (L) aufweist.
Bezugszeichenliste

1,2,3,4,5: Temperatursensor
10: Sensorelement
11: thermosensitiver Körper
12: erste Leitungsstruktur
13: erstes Anschluss-Pad
14: erstes leitfähiges Pad
15: zweites leitfähiges Pad
16: zweite Leitungsstruktur
17: zweites Anschluss-Pad
18: drittes-A leitfähiges Pad
19: drittes-B leitfähiges Pad
21: drittes-C leitfähiges Pad
30,130: erste Trägerschicht
47,48: Verbindungsfenster
50,130: zweite Trägerschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H8128901 A [0005]
JP 6606308 B2 [0005]

Claims

Ein Temperatursensor mit: einer ersten Trägerschicht aus einem elektrischen Isolierungsmaterial, einer zweiten Trägerschicht aus einem elektrischen Isolierungsmaterial, und einem Sensorelement, das zwischen der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht vorgesehen ist, wobei das Sensorelement einen thermosensitiven Körper mit elektrischen Eigenschaften, die sich mit der Temperatur ändern, und eine Leitungsstruktur, die an der ersten Trägerschicht oder der zweiten Trägerschicht vorgesehen ist und mit dem thermosensitiven Körper elektrisch verbunden ist, aufweist, und die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht angeordnet sind, um einander in einem Bereich zugewandt zu sein, wo der thermosensitive Körper vorgesehen ist.
Der Temperatursensor gemäß Anspruch 1, wobei die Leitungsstruktur eine erste Leitungsstruktur und eine zweite Leitungsstruktur aufweist, und die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur auf derselben Ebene der ersten Trägerschicht, die der zweiten Trägerschicht zugewandt ist, verbunden sind.
Der Temperatursensor gemäß Anspruch 2, wobei die zweite Trägerschicht ein leitfähiges Pad an einer Oberfläche aufweist, die dem Bereich zugewandt ist, wo der thermosensitive Körper vorgesehen ist, und die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur durch das leitfähige Pad, das mit dem thermosensitiven Körper elektrisch verbunden ist, elektrisch verbunden sind.
Der Temperatursensor gemäß Anspruch 3, wobei die erste Trägerschicht ein erstes leitfähiges Pad, das den thermosensitiven Körper trägt und mit der ersten Leitungsstruktur elektrisch verbunden ist, und ein zweites leitfähiges Pad, das mit der zweiten Leitungsstruktur elektrisch verbunden ist, aufweist, die zweite Trägerschicht ein drittes leitfähiges Pad an der Oberfläche aufweist, die dem Bereich zugewandt ist, wo der thermosensitive Körper vorgesehen ist, und die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur über das dritte leitfähige Pad, das mit dem thermosensitiven Körper elektrisch verbunden ist, elektrisch verbunden sind.
Der Temperatursensor gemäß Anspruch 4, wobei der thermosensitive Körper ein Paar von Elektroden umfasst, und eine von dem Paar von Elektroden so angeordnet ist, dass sie dem ersten leitfähigen Pad zugewandt ist, und die andere von dem Paar von Elektroden so angeordnet ist, dass sie dem dritten leitfähigen Pad zugewandt ist.
Der Temperatursensor gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das erste leitfähige Pad und das zweite leitfähige Pad mit einem Abstand in einer Längsrichtung der ersten Trägerschicht angeordnet sind, und das erste leitfähige Pad näher an einem Ende in der Längsrichtung angeordnet ist als das zweite leitfähige Pad.
Der Temperatursensor gemäß Anspruch 6, wobei das erste leitfähige Pad und das zweite leitfähige Pad in einem Zentrum der ersten Trägerschicht in einer Breitenrichtung (W) angeordnet sind.
Der Temperatursensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht separat vorgesehen sind.
Der Temperatursensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht durch Falten einer Trägerschicht an einer vorbestimmten Position ausgestaltet sind.
Der Temperatursensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem thermosensitiven Körper und einem oder beiden von dem ersten leitfähigen Pad und dem dritten leitfähigen Pad durch einen elektrischen Verbindungskörper hergestellt ist, der eine anisotrope leitfähige Paste oder eine anisotrope leitfähige Schicht als Ausgangsmaterial verwendet.
Der Temperatursensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht jeweils durch eine flexible gedruckte Schaltung ausgestaltet sind, und eine Abdeckschicht nicht in einem Bereich vorgesehen ist, wo das zweite leitfähige Pad angeordnet ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt (a) eines Stapelns einer ersten Trägerschicht, die aus einem elektrischen Isolierungsmaterial hergestellt ist und die eine Oberfläche aufweist, die mit einem Sensorelement verbunden oder gebondet ist, und einer zweiten Trägerschicht, die aus einem elektrischen Isolierungsmaterial hergestellt ist, in einem Zustand, in dem die eine Oberfläche der zweiten Trägerschicht zugewandt ist, und einen Schritt (b) eines Vereinens der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht, wobei das Sensorelement einen thermosensitiven Körper mit elektrischen Eigenschaften, die sich mit einer Temperatur ändern, und eine erste Leitungsstruktur und eine zweite Leitungsstruktur aufweist, die mit dem thermosensitiven Körper elektrisch verbunden sind, und in dem Schritt (a) die zweite Trägerschicht, die eine kleinere ebene Fläche als die erste Trägerschicht aufweist, gestapelt wird, um einen Teil der ersten Trägerschicht einschließlich eines Bereichs, wo der thermosensitive Körper vorgesehen ist, abzudecken.
Das Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors gemäß Anspruch 12, wobei die zweite Trägerschicht ein drittes leitfähiges Pad an einer Oberfläche aufweist, die dem Bereich zugewandt ist, wo der thermosensitive Körper vorgesehen ist, und in dem Schritt (a) die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur durch das dritte leitfähige Pad, das mit dem thermosensitiven Körper elektrisch verbunden ist, elektrisch verbunden werden.
Das Verfahren zur Herstellung des Temperatursensors gemäß Anspruch 13, wobei die erste Trägerschicht ein erstes leitfähiges Pad, das den thermosensitiven Körper trägt und mit der ersten Leitungsstruktur elektrisch verbunden ist, und ein zweites leitfähiges Pad, das mit der zweiten Leitungsstruktur elektrisch verbunden ist, aufweist, und in dem Schritt (a) die erste Leitungsstruktur und die zweite Leitungsstruktur elektrisch verbunden werden oder sind, wenn das dritte leitfähige Pad mit dem ersten leitfähigen Pad und dem zweiten leitfähigen Pad elektrisch verbunden wird oder ist.