JP2003303702A - 温度検出素子およびこれを備える回路基板 - Google Patents

温度検出素子およびこれを備える回路基板

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    • H01C7/008Thermistors

Abstract

(57)【要約】 【課題】温度検出対象に対する温度検出感度を高いもの
にできるとともに、安定性高く高精度に温度検出できる
温度検出素子を提供する。 【解決手段】素子本体部3の表面に電極部4,5を備え
るとともに、該電極部4,5とは別に熱伝導性が高い熱
受容部6を素子本体部3の表面に備える温度検出素子
1。特に、温度検出素子1としてはチップ型部品からな
る正特性サーミスタである。

Description

【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むことを特徴とする。
【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。
【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。
【0010】請求項2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。
【0011】本発明の請求項3に係る温度検出素子は、
請求項1または2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。
【0012】請求項3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。
【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。
【0014】請求項4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。
【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、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。
【0016】請求項5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。
【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。
【0018】請求項6に係る温度検出素子によれば、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。
【0019】本発明の請求項7に係る温度検出素子は、
請求項6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。
【0020】請求項7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。
【0021】本発明の請求項8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。
【0022】請求項8に係る温度検出素子によれば、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。
【0023】本発明の請求項9に係る温度検出素子を備
える回路基板は、請求項1から9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9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(Ba
TiO3)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IC
8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1
2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,11
b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1
1b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

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 を含む、ことを特徴とする温度検出素子。
  2. 【請求項2】 請求項1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。
  3. 【請求項3】 請求項1または2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。
  4. 【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。
  5. 【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、 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。
  6. 【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。
  7. 【請求項7】 請求項6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。
  8. 【請求項8】 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。
  9. 【請求項9】 請求項1から8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。
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